JP2004021160A - Magnetization pattern forming mask of magnetic recording medium, magnetization pattern forming method, magnetic recording medium, and magnetic recording apparatus - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a mask of high durability to energy rays and to provide a magnetization pattern forming method by which a fine magnetization pattern can be efficiently formed at a low cost by using the mask in a technique for forming the magnetization pattern on a magnetic recording medium by combining local heating with external magnetic field application. <P>SOLUTION: The magnetic recording medium having a magnetic layer on a substrate is irradiated with energy rays via the mask to locally heat an irradiated part of the magnetic layer. Thereby magnetization direction of the heated part is changed and a specific pattern is recorded. The mask which is used in the pattern recording method and which forms gradation of the energy ray on the medium has a dielectric layer. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気記録装置に用いられる磁気記録媒体の磁化パターン形成時におけるマスク、及びパターン形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気ディスク装置（ハードディスクドライブ）に代表される磁気記録装置はコンピュータなどの情報処理装置の外部記憶装置として広く用いられ、近年は動画像の録画装置やセットトップボックスのための記録装置としても使用されつつある。
【０００３】
磁気ディスク装置は、通常、磁気ディスクを１枚或いは複数枚を串刺し状に固定するシャフトと、該シャフトにベアリングを介して接合された磁気ディスクを回転させるモータと、記録及び／又は再生に用いる磁気ヘッドと、該ヘッドが取り付けられたアームと、ヘッドアームを介してヘッドを磁気記録媒体上の任意の位置に移動させることのできるアクチュエータとからなる。記録再生用ヘッドは通常浮上型ヘッドで、磁気記録媒体上を一定の浮上量で移動している。また、浮上型ヘッドの他に媒体との距離をより縮めるために、コンタクトヘッド（接触型ヘッド）の使用も提案されている。
【０００４】
磁気ディスク装置に搭載される磁気記録媒体は、一般にアルミニウム合金などからなる基板の表面にＮｉＰ層を形成し、所要の平滑化処理、テキスチャリング処理などを施した後、その上に、金属下地層、磁性層（情報記録層）、保護層、潤滑層などを順次形成して作製されている。あるいは、ガラスなどからなる基板の表面に金属下地層、磁性層（情報記録層）、保護層、潤滑層などを順次形成して作製されている。磁気記録媒体には面内磁気記録媒体と垂直磁気記録媒体とがある。面内磁気記録媒体は、通常、長手記録が行われる。
【０００５】
磁気記録媒体の高密度化は年々その速度を増しており、これを実現する技術には様々なものがある。例えば磁気ヘッドの浮上量をより小さくしたり磁気ヘッドとしてＧＭＲヘッドを採用したり、また磁気ディスクの記録層に用いる磁性材料を保磁力の高いものにするなどの改良や、磁気ディスクの情報記録トラックの間隔を狭くするなどが試みられている。例えば１００Ｇｂｉｔ／ｉｎｃｈ^２を実現するには、トラック密度は１００ｋｔｐｉ以上が必要とされる。
【０００６】
各トラックには、磁気ヘッドを制御するための制御用磁化パターンが形成されている。例えば磁気ヘッドの位置制御に用いる信号や同期制御に用いる信号である。情報記録トラックの間隔を狭めてトラック数を増加させると、データ記録／再生用ヘッドの位置制御に用いる信号（以下、「サーボ信号」と言うことがある。）もそれに合わせてディスクの半径方向に対して密に、すなわちより多く設けて精密な制御を行えるようにしなければならない。
【０００７】
また、データ記録に用いる以外の領域、即ちサーボ信号に用いる領域や該サーボ領域とデータ記録領域の間のギャップ部を小さくしてデータ記録領域を広くし、データ記録容量を上げたいとの要請も大きい。このためにはサーボ信号の出力を上げたり同期信号の精度を上げる必要がある。
従来広く製造に用いられている方法は、ドライブ（磁気記録装置）のヘッドアクチュエータ近傍に穴を開け、その部分にエンコーダ付きのピンを挿入し、該ピンでアクチュエータを係合し、ヘッドを正確な位置に駆動してサーボ信号を記録するものである。しかしながら、位置決め機構とアクチュエータの重心が異なる位置にあるため、高精度のトラック位置制御ができず、サーボ信号を正確に記録するのが困難であった。
【０００８】
一方、レーザビームを磁気ディスクに照射してディスク表面を局所的に変形させ物理的な凹凸を形成することで、凹凸サーボ信号を形成する技術も提案されている。しかし、凹凸により浮上ヘッドが不安定となり記録再生に悪影響を及ぼす、凹凸を形成するために大きなパワーをもつレーザビームを用いる必要がありコストがかかる、凹凸を１ずつ形成するために時間がかかる、といった問題があった。
【０００９】
このため新しいサーボ信号形成法が提案されている。
一例は、高保磁力の磁性層を持つマスターディスクにサーボパターンを形成し、マスターディスクを磁気記録媒体に密着させるとともに、外部から補助磁界をかけて磁化パターンを転写する方法である（ＵＳＰ５，９９１，１０４号）。
他の例は、媒体を予め一方向に磁化しておき、マスターディスクに高透磁率で低保磁力の軟磁性層などをパターニングし、マスターディスクを媒体に密着させるとともに外部磁界をかける方法である。軟磁性層がシールドとして働き、シールドされていない領域に磁化パターンが転写される（特開昭５０−６０２１２号公報（ＵＳＰ３、８６９、７１１号）、特開平１０−４０５４４号公報（ＥＰ９１５４５６号）、”Ｒｅａｄｂａｃｋ　Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　Ｎｏｖｅｌ　Ｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｃｏｎｔａｃｔ　Ｄｕｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｉｇｎａｌｓ　ｗｉｔｈ　Ｈｉｇｈ　Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ　Ｄｅｎｓｉｔｙ　ＦＤ”（Ｓｕｇｉｔａ，Ｒ　ｅｔ．ａｌ，　Ｄｉｇｅｓｔ　ｏｆ　ＩｎｔｅｒＭａｇ　２０００，　ＧＰ−０６，　ＩＥＥＥ発行）参照）。
【００１０】
本技術はマスターディスクを用い、強力な磁界によって磁化パターンを媒体に形成している。
一般に磁界の強度は距離に依存するので、磁界によって磁化パターンを記録する際には、漏れ磁界によってパターン境界が不明瞭になりやすい。そこで、漏れ磁界を最小にするためにマスターディスクと媒体を密着させることが不可欠である。そしてパターンが微細になるほど、隙間なく完全に密着させる必要があり、通常、両者は真空吸着などにより圧着される。
【００１１】
また、媒体の保磁力が高くなるほど転写に用いる磁界も大きくなり、漏れ磁界も大きくなるため、更に完全に密着させる必要がある。
従って上記技術は、保磁力の低い磁気ディスクや圧着しやすい可撓性のフロッピー（登録商標）ディスクには適用しやすいが、硬質基板を用いた、高密度記録用の保磁力が３０００Ｏｅ以上もあるような磁気ディスクへの適用が非常に難しい。
【００１２】
即ち、硬質基板の磁気ディスクは、密着の際に微小なゴミ等を挟み込み媒体に欠陥が生じたり、或いは高価なマスターディスクを痛めてしまう恐れがあった。特にガラス基板の場合、ゴミの挟み込みで密着が不十分になり磁気転写できなかったり、磁気記録媒体にクラックが発生したりするという問題があった。
また、特開昭５０−６０２１２号（ＵＳＰ３、８６９、７１１号）に記載されたような技術では、ディスクのトラック方向に対して斜めの角度を有したパターンは、記録は可能であるが信号強度の弱いパターンしか作れないという問題があった。保磁力が２０００〜２５００Ｏｅ以上の高保磁力の磁気記録媒体に対しては、転写の磁界強度を確保するために、マスターディスクのパターン用強磁性体（シールド材）は、パーマロイあるいはセンダスト等の飽和磁束密度の大きい軟磁性体を使わざるを得ない。
【００１３】
しかし、斜めのパターンでは、磁化反転の磁界はマスターディスクの強磁性層が作るギャップに垂直方向となってしまい所望の方向に磁化を傾けることができない。その結果、磁界の一部が強磁性層に逃げてしまい磁気転写の際に所望の部位に十分な磁界がかかりにくく、十分な磁化反転パターンを形成できず高い信号強度が得にくくなってしまう。こうした斜めの磁化パターンは、再生出力が、トラックに垂直のパターンに対してアジマスロス以上に大きく減ってしまう。
【００１４】
これに対して、特願２０００−１３４６０８号及び特願２０００−１３４６１１号の明細書に記載された技術は、局所加熱と外部磁界印加を組み合わせて磁気記録媒体に磁化パターンを形成する。例えば、媒体を予め一方向に磁化しておき、パターニングされたマスクを介してエネルギー線等を照射し局所的に加熱し、該加熱領域の保磁力を下げつつ外部磁界を印加し、加熱領域に外部磁界による記録を行い、磁化パターンを形成する。
【００１５】
本技術によれば、加熱により保磁力を下げて外部磁界を印加するので、外部磁界が媒体の保磁力より高い必要はなく、弱い磁界で記録できる。そして、記録される領域が加熱領域に限定され、加熱領域以外には磁界が印加されても記録されないので、媒体にマスク等を密着させなくても明瞭な磁化パターンが記録できる。このため圧着によって媒体やマスクを傷つけることなく、媒体の欠陥を増加させることもない。
【００１６】
また、本技術では斜めの磁化パターンも良好に形成できる。従来のようにマスターディスクの軟磁性体によって外部磁界をシールドする必要がないためである。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
このように、上述の磁化パターン形成技術は、各種の微細な磁化パターンを効率よく精度よく形成でき、しかも、媒体やマスクを傷つけることなく媒体の欠陥を増加させることもない優れた技術である。この方法によれば、同一のマスクを繰返し使用することにより、複数の媒体に同一の磁化パターンを形成することができるため、容易かつ低コストで磁化パターンの形成を行うことが出来る。
【００１８】
この磁化パターン形成方法に使用するマスクとしては、エネルギー線の透過部と非透過部（以下、非透過層、遮光層、遮光部と称することがある。）を有したフォトマスクが用いられることが多い。フォトマスクの作製技術は半導体や液晶の製造プロセスで良く知られており、一般的には以下のようにして作製される。すなわち、石英ガラス、ソーダライムガラス等の透明基体上にクロム等の金属をスパッタリング形成し、その上にフォトレジストを塗布し、エッチング等によって、所望の透過部と非透過部を作成する。この場合、透明基体の上にクロム層が形成されている部分が非透過部、それ以外の透明基体のみの部分が透過部となる。透明基体に用いられる材質は、短波長の光を透過しやすいことから一般に石英ガラスが良く用いられる。また、非透過部を形成するクロムは、融点が高いこと、硬度が高く傷つき難いこと等から通常は非常に優れた遮光材料である。
【００１９】
しかしながらこの技術においても、同一のマスクを多数回、例えば１万回以上繰返し使用すると、遮光部であるクロム層が劣化しマスクが継続使用できなくなり、そのたびにマスクを交換する必要が生じていた。そして、これにより生産コストの上昇、及びマスク交換作業時の生産ライン停止による生産効率の悪化という問題が起きていた。
【００２０】
本発明者はこの原因について検討した結果、その原因が磁気記録媒体上に塗布されているフッ素系潤滑剤が、レーザー加熱によって分解し、発生したフッ酸にあることが分かった。またクロムにはフッ素系潤滑剤の分解に対して触媒作用があるため、フッ素系潤滑剤の分解を加速してしまう。つまり、レーザーの熱衝撃によるダメージと、このフッ酸による腐食が相まって、非透過部のクロム層及び基体として用いている石英ガラスをも著しく腐食していたことを見出した。
【００２１】
ここで、潤滑剤塗布前に磁気転写を行うように製造工程を変更して、フッ酸による影響を受けることなくマスクを継続使用する方法も考えられる。しかし、この場合は潤滑層がないため、転写工程前に磁気ヘッドによる検査が不可能になる。また、磁気ヘッドを用いて検査を行うには、磁気記録媒体に実際に信号を書き込む必要があるため、パターン転写後に検査を行った場合、せっかく転写したパターンを消してしまわなければならない。従って、磁気ヘッドによる検査を行うためには、潤滑剤を塗布した後に磁気転写工程を行うのが必須であり、製造工程の変更により上記問題を回避することはできない。
【００２２】
上記課題に鑑み、本発明は、局所加熱と外部磁界印加を組み合わせて磁気記録媒体に磁化パターンを形成する技術において、耐久性の高いマスクを提供し、これにより微細な磁化パターンを、低コストで効率よく形成できる磁化パターン形成方法を提供することを目的とする。ひいてはより高密度記録が可能な磁気記録媒体及び磁気記録装置を短時間かつ安価に提供することを目的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨は、基板上に磁性層を有してなる磁気記録媒体に対し、マスクを介してエネルギー線を照射し、該磁性層の被照射部を加熱する工程と、磁性層に外部磁界を印加する工程とを含む磁化パターン形成方法に用いるマスクであって、該マスクが、誘電体層を有してなることを特徴とするマスクに存する。
【００２４】
本発明の別の要旨は、基板上に磁性層を有してなる磁気記録媒体に対し、マスクを介してエネルギー線を照射し、該磁性層の被照射部を加熱する工程と、磁性層に外部磁界を印加する工程とを含む磁化パターン形成方法であって、該マスクが上記のマスクであることを特徴とする磁化パターン形成方法に存する。
さらに本発明の別の要旨は、上記磁化パターンが形成された磁気記録媒体及びこれを用いることを特徴とする磁気記録装置に存する。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明は、磁気記録媒体に、マスクを介してエネルギー線を照射し、該磁性層の被照射部を加熱する工程と、磁性層に外部磁界を印加する工程とを含む磁化パターン形成方法において使用するマスクが、磁気記録媒体に対向する面側の少なくとも一部に誘電体層を有してなることを特徴とする。
【００２６】
なお、本発明におけるマスクは、形成すべき磁化パターンに応じてエネルギー線の濃淡を生じさせるマスクパターンを有しているマスクであれば、エネルギー線の透過部と非透過部からなるマスクパターンを有するマスク、エネルギー線を拡散させるマスクパターンを有するマスク、ホログラムマスクなど何れの方式のマスクも使用可能である。以下では、本発明において最も良く用いられるエネルギー線の透過部と非透過部からなるフォトマスクを代表例として説明を行う。
【００２７】
本発明によれば、誘電体層を設けることにより、マスクを構成する材料、例えばフォトマスクの非透過部を形成するクロム層とフッ酸が直接接しない様にすることができ、マスク材料の腐食を防ぐことができるという利点がある。
本発明の誘電体層を構成する材料は、上記効果が得られる材料であれば良く、特に限定されないが、フッ酸の遮断性が高いことが望ましく、例えば酸化シリコン、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化ジルコニウム、酸化タンタル、酸化チタン等の酸化物、あるいは窒化シリコン、窒化アルミニウム等の窒化物、水素化シリコン等の水素化物を挙げることができる。この誘電体層はこれらを２種以上含む混合物でも良い。また、１層でも良いし２層以上からなる多層構造となっていても良い。
【００２８】
本発明においては、誘電体層を通してエネルギー線を照射することにより磁気ディスクに磁気転写を行うため、透過部に誘電体層を設ける場合は、エネルギー線に対して透明であることが好ましい。磁気記録媒体を加熱するエネルギー線として、２４８ｎｍのエキシマレーザー、ないしそれ以下の波長のレーザーを用いる場合、レーザーの透過性という点から誘電体は酸化シリコン、酸化アルミニウム、ないし酸化ハフニウムであることが好ましい。また、フッ酸への耐久性という観点から見れば、特に酸化シリコンが好ましい。
【００２９】
フッ酸の透過を抑え、本発明の効果を有効に発揮するには、誘電体層の厚みは２０ｎｍ以上であることが好ましい。さらに好ましくは３０ｎｍ以上の厚さである。ただし、あまり厚すぎると成膜時間が長くなってしまい、生産性が低下してしまう。また、透光部と遮光部の境界上の誘電体層が厚くなりすぎると、透光部と遮光部の境界付近を通過したエネルギー線が、誘電体中を伝搬し、本来エネルギー線が照射されない遮光部直下部分にもエネルギー線が照射され、磁化パターンが乱れるおそれがある。このような、光学的な影響も生じるのおそれがあるので、誘電体層の厚さは５００ｎｍ以下であることが好ましい。さらに好ましくは３００ｎｍ以下である。
【００３０】
本発明に係る誘電体層は、マスク材料全体の腐食を防ぐため、マスクに透過部、非透過部などからなるパターンを形成した後の、磁気記録媒体に対して最も近い最外層として設けるのが好ましい。
なお、誘電体層の屈折率及び膜厚を調整することにより、マスクの遮光部の磁気記録媒体側の反射率を低減させられるという利点もある。
【００３１】
マスクを透過したエネルギー線は、磁気記録媒体に当たる。磁気記録媒体に当たったエネルギー線は、多くが磁気記録媒体に吸収されるが、一部は反射してしまう。反射したエネルギー線は、再びマスク遮光部にあたる。この遮光部の反射率が高いと、媒体から反射された光が再度媒体に向かうために、遮光部直下の、本来加熱を行わない領域の温度が上がり、磁化パターンが乱れるおそれがある。
【００３２】
このため、マスクの遮光部の磁気記録媒体に対向する面の反射率を低くすることが望ましいのである。
本発明において、誘電体層は好ましくは反応性スパッタリングにより設けられる。
反応性スパッタリングとは、ターゲット材料と反応する反応性ガス成分を含むスパッタリングガスを用いてスパッタリングを行うことにより、ターゲット材料の原子と反応性ガス成分が反応を起こし、ターゲット材料と反応性ガスの化合物からなる膜が形成されるスパッタリング方法のことを言う。この反応性ガス成分としては、例えば酸素、窒素、水素、メタン、アンモニア等が挙げられ、中でも酸素、窒素が多く用いられる。
【００３３】
本発明において、誘電体層を反応性スパッタリングにより形成するのは次の様な理由による。
通常、誘電体層を形成する方法として、形成したい誘電体からなるターゲットを用いて高周波（ＲＦ）スパッタリングする方法が考えられる。しかし、この方法で誘電体層を形成した場合、スパッタリング時に誘電体ターゲット中の酸素、窒素等が抜けだすことがあり、高純度の誘電体層をマスクに形成できない場合がある。例えば、酸化シリコンのターゲットを用いた場合には、酸化シリコン中の酸素が一部抜け、シリコンとなるため、不純物としてシリコンを含んだ酸化シリコン層が形成されることとなる。この様な不純物を含んだ誘電体層では、微量ながらフッ酸や水分が誘電体層を通過してしまうおそれがある。通過したフッ酸や水分は誘電体層下のマスク材料を腐食し、更に誘電体そのものも腐食するおそれがある。
【００３４】
また、誘電体層が不純物を含有していると、エネルギー線照射時に不純物によりエネルギー線が一部吸収されてしまい、磁化パターン形成の際、磁気ディスクの加熱効率が低下してしまう。さらに、誘電体ターゲットは２次電子放出係数が大きいため、スパッタリング時に投入したパワーの大半は電子放出に使用される。よって、投入したパワーを効率よく利用して誘電体層の形成をしにくく、成膜レートが遅くなる傾向がある。
【００３５】
これに対し反応性スパッタリングでは、スッパタリングガス中に十分な量の反応性ガスを与えることにより、ターゲット材料と反応性ガスはほぼ完全に反応するため、高純度の誘電体層を形成することができる。例えば、スパッタリングガスとして酸素雰囲気下でシリコンのターゲットを用いて反応性スパッタリングを行った場合、シリコンと酸素が反応し、高純度の酸化シリコン層が形成される。この様にして得られた高純度の誘電体層はフッ酸や水分の通過を効果的に抑制できるため、マスク材料を腐食するおそれが少なく好ましい。
【００３６】
さらに、反応性スパッタリングを用いれば、誘電体層中に含まれる不純物が少ないため、誘電体層によるエネルギー線の吸収を減らすことができ、低いエネルギー線パワーによる磁気転写を行うことが可能となる。
また、反応性スパッタリングによれば、ターゲットに金属等の非誘電体のものを用いることができ、誘電体層の成膜速度を速くすることができる。
【００３７】
さらに、金属等の導電性ターゲットと反応性ガスの組み合わせの場合、直流（ＤＣ）反応性スパッタリングを行うことにより、さらに高速で誘電体層を形成することが可能となるため、生産性に優れ好ましい。
この組み合わせの例としては、シリコンターゲットを用いアルゴンと酸素の混合ガスをスパッタリングガスとして酸化シリコンの誘電体層を形成する場合、シリコンターゲットを用いアルゴンと窒素の混合ガスをスパッタリングガスとして窒化シリコンの誘電体層を形成する場合、アルミニウムターゲットを用いアルゴンと酸素の混合ガスをスパッタリングガスとして酸化アルミニウムを生成する場合などを挙げることができる。
【００３８】
ただし、直流反応性スパッタリングを行った場合、一般に異常放電が起こりやすい傾向がある。この異常放電の原因は、ターゲット材料と反応性ガスがターゲット表面で反応してしまい、ターゲット上に局所的に薄い誘電体層を形成してしまうことに起因する。ターゲット上に誘電体層ができると、そこに電荷が蓄積され最終的に絶縁破壊にいたるため異常放電が起きてしまう。この異常放電を防ぐには、ターゲットに加える電圧を定期的に逆極性（すなわち通常のマイナス電圧からプラス電圧）にすることで、蓄積した電荷を打ち消す手法が効果的である。
【００３９】
ここで、電圧を逆極性にする周期は電荷の打ち消しを効果的にするために５Ｈｚ以上であることが好ましく、より好ましくは１０Ｈｚ以上、さらに好ましくは２０Ｈｚ以上であるが、あまりに頻繁であると成膜速度が減少し過ぎるので２００Ｈｚ以下であることが好ましく、より好ましくは１００Ｈｚ以下であり、さらに好ましくは８０Ｈｚ以下である。逆極性にする時間的割合は全体の５％以上が好ましいが、成膜速度をあまり下げないために４０％以下であることが好ましい。
【００４０】
なお、本発明において直流反応性スパッタリングとは、逆極性にする時間の割合が５０％よりすくない状態で反応性スパッタリングを行うことを言う。
ここで、本発明に係る磁化パターン形成方法の一例を図を用いて説明する。
図１は、本発明に係る磁化パターン形成方法の一例を説明するための図である。磁気記録媒体（磁気ディスク）１は外部磁界により、予め周方向の一方向に一様に磁化されている。その後、媒体１上にマスク２を載せ、図示しない留めネジにより固定する。マスク２は石英ガラスからなる透明基体６と遮光層７からなる。遮光層７と遮光層の存在しない光透過部の組み合わせにより、形成すべき磁化パターンに応じたパターンが構成されている。透明基体６及び遮光層７の上には誘電体層８が形成されている。更に、パターン領域外の内周部と外周部にスペーサ５が形成されており、媒体１に接触している。
【００４１】
媒体１にマスク２を通してレーザビーム４が照射され、同時に外部磁界３が印加される。照射されたエネルギー線は遮光層７で遮断され、媒体１上にエネルギー線の濃淡を生ぜしめる。エネルギー線の濃淡はそのまま媒体１の温度差となり、この温度差を利用して磁化パターンの形成が行われる。なお、この外部磁界は先に一様に磁化した際の外部磁界とは逆方向である。このようにして、微細な磁化パターンを効率よく、精度良く形成することができる。
【００４２】
なお、この際マスクと磁気ディスクの距離はスペーサによって保たれているが、マスクと磁気記録媒体の最適な距離はパターン線幅に応じて異なるため、この距離は全面において一定である必要はなく、スペーサの高さを変えるなどして、場所よって距離を適宜調整しても良い。これにより、パターンの線幅に応じてエネルギー線のパワーやマスクのパターン線幅の微調整を行うことなく、良好な磁化パターンを得ることができる。
【００４３】
本発明のマスクに用いる基体の材質は、エネルギー線の使用波長に対して十分な透明性を得られるものであれば特に限定されず、ガラス、樹脂などを用いうるが、好ましくは透過率が８０％以上、更に好ましくは９０％以上の非磁性材質である。このように透過率の高い材料を用いることにより、エネルギー線を効率的に利用することができる。ただし、透過性が高い材質であってもエネルギー線の吸収が多少あることから、エネルギー線や熱に対して、ある程度の耐性を有する必要がある。
【００４４】
以上のような理由から、本発明に係るマスクの基体はガラス系の材料が好ましい。
更に、石英ガラスは比較的高価ではあるが、紫外域のエネルギー線に対して透過性が高いため、特に微細加工がしやすい３００ｎｍ以下の短波長のエネルギー線を使用することができるという利点がある。これより長い波長のエネルギー線を使用する場合は、コストの面から光学ガラスを使うのがよい。従って、微細なパターンを形成する必要性がある場合は、短波長のエネルギー線を効率よく扱え、かつアルカリ金属成分の含有量の小さい石英ガラスを用いるのが好ましい。また、石英ガラスにも天然の石英を溶かして作る溶融石英ガラスと、シリコンと酸素を化学的に合成して作る合成石英ガラスがあるが、合成石英ガラスであればアルカリ金属成分等の不純物を含んでおらず、透明度かつ耐久性に優れておりより好ましい。
【００４５】
基体の厚さは制限されないが、基体のたわみが生じず、安定的に平坦度を出すためには、通常１〜１０ｍｍ程度が好ましい。
また、平面性に関しては、装着時にディスクの歪みを矯正するという観点から、うねりが小さいほど好ましく、サブミクロン以下のパターンを得る為には、うねりが２μｍ以下とするのが好ましい。
【００４６】
石英ガラス上に酸化シリコンからなる誘電体膜を設けた場合、どちらも同じ酸化シリコンより構成されることになるが、スパッタリングで形成した誘電体層としての酸化シリコンは石英ガラスに比べより緻密な構造とすることができ、フッ酸などの腐食性を持つ物質に対しても高い耐腐食性を示す。また、石英ガラスでは、その製造プロセスにおいてわずかながらのアルカリ金属等の不純物を含んでいることが多く、この不純物が核となり、腐食が発生するおそれがある。しかし、反応性スパッタリングで設けた誘電体層は非常に純度の高い膜であるため、この様な不純物を極微量しか含んでいないため、腐食が発生しにくい。
【００４７】
遮光部（非透過層）の材質は、使用するエネルギー線を実質的に透過しない材質及び膜厚であれば良く、金属や半金属、誘電体、カーボンなどの無機化合物、有機化合物等を用いることができるが、エネルギー線に対する耐久性が高くガラス系の材料との密着性が良い点で無機化合物を用いるのが好ましい。ここで、金属又は半金属には合金も含まれる。一般に、金属をスパッタリング法などにより成膜した場合、誘電体層に比べて成膜速度が速く、マスク作製時間を短縮できる点で好ましい。
【００４８】
金属又は半金属としては、例えばＣｒ、Ａｌ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｔａ、Ｍｇ、Ｓｅ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｒｕ、Ｗ、Ｍｎ、Ｒｅ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｔｅ、Ｐｂ、Ｐｏ、Ｓｎ、Ｂｉ及びこれらを主成分とする合金などが挙げられる。主成分とは、通常、それらの元素が８０原子％以上を占める場合を言う。より好ましくは９０原子％以上である。
【００４９】
非透過層として、好ましくは反射率が高い材料を用いる。例えばＣｒ、Ａｌ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｎｉ、Ｔａ、Ｇｅ及びこれらを主成分とする合金などである。特にＳｉ、Ｇｅ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ及びこれらを主成分とする合金が好ましい。ＣｒおよびＣｒを主成分とする合金はガラスとの密着性が特に高く、遮光性も高いので好ましい。
【００５０】
遮光部に用いられる材料としては、さらに高耐熱性、フッ酸に対する高腐食性を持った材料が好ましく、クロム、シリコン、ゲルマニウム、カーボン、モリブデンシリサイド等が挙げられるが、中でもシリコンを含有する物質が好ましく、さらに好ましくはシリコンである。特にシリコンは化学的に非常に安定であり、フッ酸に対する耐性も強い。また融点も１０００℃を越え、熱的にも安定である。さらにガラス基板との密着性も優れているため、レーザーによる熱衝撃とフッ酸による化学的浸食の双方に耐えることができる。
【００５１】
また、シリコンのもう一つの特徴は、５００ｎｍ以下の短波長域において反射率が高いことが挙げられる。従って、シリコンは短波長領域において光吸収が少なく、このためレーザー照射に伴うマスクの温度上昇が小さくてすむという利点がある。特に波長３００ｎｍ以下においては、反射率がクロムよりも高く好ましい。例えば、２４８ｎｍにおいては、クロムの反射率が約５０％であるのに対し、シリコンは７０％以上の反射率がある。また、シリコンは人体に対して無害であり、かつ安価に入手できるという長所も有する。耐フッ酸という観点からは金や白金等の貴金属も優れているが、これらの金属は基体であるガラスとの密着性が悪く、レーザーの熱衝撃に弱いという欠点がある。
【００５２】
遮光層の材質にシリコンを含有するものを用いる場合、シリコンが９０％以上存在することが好ましい。ただし、例えば結晶を微細化するといった目的のために他の元素を１０％以下含んでいても良い。ここでいう他の元素としては例えば、水素、酸素、窒素、Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｔａ、Ｍｇ、Ｓｅ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｒｕ、Ｗ、Ｍｎ、Ｒｅ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｇｅ、Ｔｅ、Ｐｂ、Ｐｏ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｂなどが挙げられる。また、スパッタリング法等で作製する場合はアルゴン等のスパッタリングガスが膜中に混入することもある。前記潤滑剤の分解成分による腐食を考慮に入れた場合、添加元素はＰｔ、Ａｕ、Ｒｈ等の貴金属、あるいは酸素、水素、窒素が好ましい。他の元素は単一の元素でも上記元素が２つ以上存在しても良い。
【００５３】
遮光層の作製には高速性、膜の緻密性からスパッタリング法が好ましいが、電子ビーム蒸着、熱蒸着、ＣＶＤ等の成膜方法も取ることが可能である。
なお、必要に応じて非透過層は２層以上の複数層としてもよい。或いは、非透過層の上に他の層を設けても良い。例えば、非透過層表面の反射率を下げるために酸化クロムなどの層を設けることがありうる。
【００５４】
遮光層の膜厚は、十分な非透過性（エネルギー線の遮光性）と所望の反射率、エネルギー線耐久性が得られる程度であれば良く、膜の緻密性、即ち成膜方法によっても異なるが、概ね３０ｎｍ以上が好ましい。エネルギー線耐久性を重視すれば熱容量が大きくなるように５０ｎｍ以上が好ましく、より好ましくは７０ｎｍ以上である。但しあまり厚いとエネルギー線の透過率が低下すること、及び成膜時間が長くなりすぎるため、５００ｎｍ以下が好ましく、より好ましくは４００ｎｍ以下であり、特に好ましくは３００ｎｍ以下である。
【００５５】
以上説明したマスクは、その発明の趣旨から、磁化パターン形成法に限られず、広くレーザー加工一般用のマスクとしても好適に用いることができる。
また、本発明に係るマスクは、一般に連続エネルギー線に比べてパワー尖頭値が高くマスクの損傷が起きやすい、パルス状エネルギー線をマスクに照射するような方法に適用すると効果が高い。特に、パルス状エネルギー線の１パルス当たりのパワーが１０ｍＪ／ｃｍ^２以上、１０００ｍＪ／ｃｍ^２以下であるような場合には非常に有効である。
【００５６】
次に、本発明に係るマスクのパターン形成方法について説明する。
マスク基体上の、パターンに応じた凹部は、マスク基体に化学的エッチングや物理的エッチングを施すことで製造することができる。化学的エッチングは化学反応を起こすことにより、マスク基体を腐食等させてエッチングを行う方法であり、物理的エッチングは機械などを用い、物理的にマスクの表面を削り取りエッチングを行う方法である。
【００５７】
本発明においては、微細なパターンが作成可能であり、簡便かつ安価に本発明に係るマスクを作成することができる点で、化学的エッチングによる方法が好ましい。
化学的エッチングの手順としては、エッチング処理に先立って、まず、マスク基体上に遮光部を形成するシリコンを含んだ遮光層を成膜する。その後フォトレジスト層を形成したのち、通常、露光及び現像処理（フォトリソグラフィー）によりフォトレジスト層に磁化パターンに応じた凹凸を形成する。露光は一般には集光させたレーザーをデータに応じて照射したり、切ったりする、いわゆるレーザー描画装置で行うことができる。その後にエッチング処理を行うが、エッチング処理には大別して２種類の方法があり、一つはウエットエッチングであり、もう一つはドライエッチングである。
【００５８】
ウエットエッチングは、上述の磁化パターンに応じたフォトレジスト層を有するマスク基体をエッチング液に浸け、遮光層の露出部分を腐食溶解する方法である。この方法によれば腐食はほぼ等方的に進み、遮光層パターン断面は半円形状に形成される。
ドライエッチングは、上述の磁化パターンに応じたフォトレジスト層を有するマスク基体を、プラズマ化したフッ化物含有ガスをマスク基体の露出部に作用させ、基板をガス化させて除去する方法である。この方法は反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）と呼ばれ、エッチング速度はガス粒子の飛来方向に応じて異なり、通常、深さ方向に特異的にエッチングが進む。従って、通常、遮光層パターンの断面は矩形に近い形状に形成される。
【００５９】
本発明に係るマスクの製造においては、パターンの壁の形状が矩形となるためより安定して微細なパターンのマスクを形成することが可能であり、溝底部の粗さを適切に制御することが可能である点からドライエッチングによる作成するのが好ましい。シリコンを含有する層のエッチングにおいてはシリコンのエッチング速度が速く、かつレジスト、基体（ガラス）のエッチング速度が遅い（すなわち選択比の大きい）ＳＦ_６ないしＣＦ_４等を用いることが好ましい。これらのガスに酸素ないしＮ_２Ｏ等の酸化性のガスを混ぜることでよりエッチング速度を向上することも可能である。
【００６０】
本発明において、遮光層のみに誘電体層を設ける場合は、最初の基体への形成段階で非透過部と誘電体層を連続して形成し、その後にパターンを形成することにより設けることができる。非透過部のみに誘電体層を設ける場合は、露光後のフォトレジスト層に誘電体層を形成し、その後エッチングを行うことにより設けることができる。非透過部と透過部の両方に誘電体を設ける場合は透過部と非透過部のパターンを作製した後、全面に酸化シリコンのスパッタリングを行うという手法で形成できる。
【００６１】
次に、本発明に係るマスクを用いた磁化パターン形成方法について説明する。まず、本発明の、局所加熱と外部磁界印加を組み合わせて磁気記録媒体に磁化パターンを形成する技術について説明する。
本発明の磁化パターン形成方法において好ましくは、第１の外部磁界を印加し磁性層を予め所望の方向に均一に磁化したのち、磁性層を局所的に加熱すると同時に第２の外部磁界を印加し加熱部を該所望の方向とは逆方向に磁化して磁化パターンを形成する。これにより、互いに逆向きの磁区が明りょうに形成されるので、信号強度が強くＣ／Ｎ及びＳ／Ｎが良好な磁化パターンが得られる。
【００６２】
まず、磁気記録媒体に強い第１外部磁界を印加して、磁性層全体を所望の磁化方向に均一に磁化する。第１外部磁界を印加する手段は、磁気ヘッドを用いてもよいし、電磁石または永久磁石を、所望の磁化方向に磁界が生じるよう配置して用いてもよい。更にそれら手段を組み合わせて使用してもよい。
なお、所望の磁化方向とは、磁化容易軸が面内方向にある媒体の場合には、データの記録／再生ヘッドの走行方向（媒体とヘッドの相対移動方向）と同一又は逆方向であり、磁化容易軸が面内方向に垂直にある場合には、垂直方向のいずれか（上向き、下向き）である。従ってそのように磁化されるように、第１外部磁界を印加する。媒体が円板形状である場合、第１外部磁界の印加方向は、周方向、半径方向、板面に垂直方向のいずれかをとるのが好ましい。
【００６３】
また、磁性層全体を所望の方向に均一に磁化するとは、磁性層の全部をほぼ同一方向に磁化することを言うが、厳密に全部ではなく、少なくとも磁化パターンを形成すべき領域が同一方向に磁化されていればよい。
第１外部磁界の強さは磁性層の保磁力に合わせて設定すればよいが、磁性層の室温での保磁力（静的保磁力）の２倍以上の磁界によって磁化することが好ましい。これより弱いと磁化が不十分となる可能性がある。ただし、通常、磁界印加に用いる着磁装置の能力上、磁性層の室温での保磁力の５倍以下程度である。室温とは例えば２５℃である。また磁気記録媒体の保磁力は、磁性層（記録層）の保磁力とほぼ同じである。
【００６４】
磁性層は一般に静的保磁力（単に保磁力と称することもある。）と動的保磁力を有するが、局所加熱については、少なくとも磁性層の動的保磁力がある程度低下する温度まで加熱できればよい。勿論、静的保磁力が低下する温度まで加熱してもよい。好ましくは１００℃以上に加熱する。加熱温度が１００℃未満で外部磁界の影響を受ける磁性層は、室温での磁区の安定性が低い傾向がある。
【００６５】
ただし、加熱温度は所望の保磁力の低下が得られる範囲で低いことが望ましい。例えば磁性層の磁化消失温度やキュリー温度の近傍までである。加熱温度が高すぎると加熱したい領域以外への熱拡散が起こりやすく、パターンがぼやけてしまう虞がある。また、磁性層が変形してしまう可能性がある。更に、先に述べた通り、通常、磁気記録媒体の表面には潤滑剤からなる潤滑層が形成されており、加熱による潤滑剤の分解劣化や気化等の悪影響を防止するためにも、加熱温度は低いほど好ましい。
【００６６】
このため加熱温度は磁性層のキュリー温度以下とするのが好ましい。例えば３００℃以下とするのが好ましく、より好ましくは２５０℃以下であり、更に好ましくは２００℃以下である。
次に、加熱と同時に印加する第２の外部磁界の方向は、一般に、第１外部磁界と逆方向である。媒体が円板形状である場合、第２の外部磁界の印加方向は、周方向、半径方向、板面に垂直方向のいずれかをとるのが好ましい。
【００６７】
なお、加熱のためにパルス状エネルギー線を使用する際には、第２外部磁界は連続的に印加してもパルス状に印加しても良い。また第２外部磁界がパルス状磁界である場合は、パルス状磁界成分のみであってもよいし、パルス状磁界成分と静磁界成分の組合せであってもよい。このとき、パルス状磁界成分と静磁界成分の合計を第２外部磁界の強度とする。
【００６８】
第２外部磁界の最大強度は、強いほど磁化パターンが形成しやすい。磁気記録媒体の磁性層の特性によって最適強度は異なるが、第２外部磁界が静磁界の場合は、室温の保磁力（静的保磁力）の１／８以上であることが好ましい。これより弱いと、加熱部が、冷却時に周囲の磁区からの磁界の影響をうけて再び周囲と同じ方向に磁化されてしまう可能性がある。ただし、磁性層の室温での保磁力の２／３以下とするのが好ましく、１／２倍以下とするのがより好ましい。これより大きいと、加熱部の周囲の磁区も影響を受けてしまう可能性がある。
【００６９】
第２外部磁界がパルス状磁界の場合は、室温の保磁力（静的保磁力）の２／３以上であることが好ましい。あまり弱いと加熱領域が良好に磁化されない虞がある。さらに好ましくは室温の静的保磁力の３／４以上である。室温での静的保磁力より強い磁界をかけてもよい。ただし、磁性層の室温での動的保磁力より小さい磁界とする。第２外部磁界がこれより大きいと、非加熱領域の磁化に影響を与えてしまうからである。
【００７０】
なお本発明において、磁界強度の値Ｈ（Ｏｅ）は磁束密度の値Ｂ（Ｇａｕｓｓ）でそのまま代用できる。一般にＢ＝μＨ（ただし、μは透磁率を表す）の関係があるが、通常磁化パターンの形成は空気中で行われるため、透磁率は１であって、Ｂ＝Ｈの関係が成り立つからである。
第２外部磁界を印加する手段は、磁気ヘッドを用いてもよいし、電磁石または、永久磁石を所望の磁化方向に磁界が生じるよう複数個配置して用いてもよい、更にそれらの異なる手段を組み合わせて使用してもよい。高密度記録に適した高保磁力媒体を効率よく磁化するためには、フェライト磁石、ネオジム系希土類磁石、サマリウムコバルト系希土類磁石などの永久磁石が好適である。
【００７１】
第２外部磁界がパルス状磁界である場合は、パルス状磁界印加手段のみであってもよいし、パルス状磁界印加手段と静磁界印加手段の組合せであってもよい。例えば前者では、電磁石などでパルス状磁界のみを発生する。例えば後者では、永久磁石または電磁石によってある程度の大きさの静磁界を与えておき、それ以上の磁界を電磁石でパルス状に印加する。インダクタンスの小さな空芯コイルを用いると、パルス幅を狭くでき磁界印加時間を短くできるため好ましい。また、永久磁石のかわりに他のヨーク型などの電磁石を用いてもよい。
【００７２】
静磁界とパルス状磁界を組み合わせると、パルス状に印加する磁界を小さくすることができる。一般に電磁石は磁界が大きくなるほどパルス幅を短くすることが困難になるので、それだけパルス幅を短くしやすい。
或いはパルス状磁界は、常時磁界を発生する磁石を短時間のみ磁気記録媒体に接近させる方式によって印加することもできる。例えば、磁気記録媒体の一部に永久磁石によって磁界を印加しつつ、媒体を所定以上の速度で回転させればよい。
【００７３】
また、第２外部磁界が静磁界とパルス状磁界の組み合わせの場合は、静磁界の磁界強度を磁性層の室温での静的保磁力より小さくする。好ましくは静的保磁力の２／３以下とし、より好ましくは１／２倍以下とする。あまり大きいと、形成した磁化パターンに影響を与えてしまい出力が落ちるだけでなく、モジュレーションが悪化する。下限は特にないが、あまり弱いと静磁界を用いる意味が小さくなるので、例えば磁性層の室温での静的保磁力の１／８以上とする。
【００７４】
次に、第２外部磁界がパルス状磁界である場合のパルス幅について説明する。本発明では第２外部磁界のパルス状磁界成分のパルス幅を、単に第２外部磁界のパルス幅と称する。ここで、磁界のパルス幅とは半値幅を指す。
第２外部磁界のパルス幅は通常１００ｍｓｅｃ以下とする。好ましくは１０ｍｓｅｃ以下とする。第２外部磁界のパルス幅を短くするほど印加できる磁界の上限値が大きくなる。動的保磁力の値は磁界の印加時間によって変化し、第２外部磁界のパルス幅を短くするほど磁性層の室温での動的保磁力が大きくなるからである。より好ましくは１ｍｓｅｃ以下とする。
【００７５】
ただし好ましくは１０ｎｓｅｃ以上とする。あまり短いとそれだけ動的保磁力が大きくなるため、加熱領域を磁化するために必要な第２外部磁界が大きくなってしまう。また、磁界の大きさにもよるが、電磁石の特性上磁界の立上がり、立下がりには時間を要するので、パルス幅を短くするのには限界がある。より好ましくは１００ｎｓｅｃ以上とする。ここで、磁界のパルス幅は半値幅を指す。
【００７６】
局所加熱にパルス状エネルギー線を使用する場合は、第２外部磁界のパルス幅はパルス状エネルギー線のパルス幅以上とする。これ以下であると、局所加熱中に磁界が変化してしまうので磁化パターンが良好に形成されないためである。
またパルス状エネルギー線とパルス状の第２外部磁界を同期させ、同時に印加するのが好ましい。通常、エネルギー線のパルス幅より磁界のパルス幅のほうが長いと考えられるが、このときは第２外部磁界のパルスを印加し、磁界が最大になるところでエネルギー線のパルスが印加されるよう制御するのが好ましい。
【００７７】
動的保磁力を高めた磁気記録媒体やＡＦＣ媒体には、第２外部磁界としてパルス状磁界を適用すると特に効果が高い。例えば、記録用の磁性層とともに熱的に安定性を保つための安定化磁性層を有する、２層の磁性層を備えた磁気記録媒体が挙げられる。安定化磁性層が記録用磁性層の瞬時の磁化反転を抑えるように働くため、動的保磁力が高く、従来法では磁化パターンが形成しにくい。このような媒体に静的保磁力近傍或いはそれ以上の外部磁界を、パルス状に与えると良好な磁化パターンが形成できる。
【００７８】
第２の外部磁界は、外部磁界も該加熱された広い領域に亘って印加することで、複数の磁化パターンを一度に形成することができる。
局所加熱が磁気記録媒体全面に一度に行える場合は、加熱と同時に第２の外部磁界も媒体全面に印加し磁化パターンを形成することが望ましい。これにより、より短時間での磁化パターン形成が可能となり大きくコストを削減できる。また、磁界を媒体の一部分にのみ印加するには、それ以外の領域への磁界が及ばないよう磁石配置を工夫したり特定の手段を講じることが多いが、全面に印加する場合はその必要がない。なおかつ、回転機構或いは移動機構が不要となるので、装置構成も簡単になり磁気記録媒体が安価に得られる。
【００７９】
図２は本願発明に係る具体的な転写機構の一例を示す。　磁気ディスク１１上にスペーサ１７を介してマスク１４が載置され、その上方に遮光板１３が配され、開口部１３ａを通してエネルギー線１５が照射されるようになっている。マスク１４には、上述のとおり形成すべき磁化パターンに応じて透過部、遮光部が形成されている。
【００８０】
遮光板１３には開口部１３ａの両側に永久磁石１２ａ（Ｎ極）、１２ｂ（Ｓ極）が取り付けられるとともに、コイルがループ状に数十回巻かれた空芯コイル（電磁石）１８ａ、１８ｂが該永久磁石１２ａ、１２ｂに沿って配されている。また磁気ディスク１１の逆の面にも永久磁石１２ｃ（Ｎ極）、１２ｄ（Ｓ極）が取り付けられるとともに、コイルがループ状に数十回巻かれた空芯コイル（電磁石）１８ａ、１８ｂが該永久磁石１２ｃ、１２ｄに沿って配されている。
【００８１】
空芯コイル１８ａ、１８ｂは互いに導線でつながれるとともに、両端が図示するように直流電源２１，コンデンサ２２，サイリスタ２３につながれている。また、磁気ディスク１１の装脱着がしやすいように、空芯コイル１８ａ、１８ｂはそれぞれくの字型に曲げられている。
ここに、永久磁石１２ａ〜１２ｄによって、磁気ディスクの円周方向で均一磁化とは逆方向に、ディスク内周域（半径２１ｍｍの位置）で約１．７ｋガウス、ディスク外周域（半径４６．５ｍｍの位置）で約１．９ｋガウス程度の磁界が常に印加される。
【００８２】
パルス状外部磁界を印加するために、まず直流電源２１によってコンデンサ２２に、７５０Ｖの電位差を持たせる。次に、外部磁界を印加したいタイミングに応じてトリガー装置２４からトリガー信号を発生し、サイリスタ２３のゲート端子に入力させると、コンデンサ２２に蓄積されていた電位差によって空芯コイル１８ａ、１８ｂに電流が一気に流れる。このパルス状電流によりコイルの周囲に、パルス幅２００μｓｅｃであって、ディスク内周域（半径２１ｍｍの位置）で約１．８ｋガウス、ディスク外周域（半径４６．５ｍｍの位置）で最大強度約２．０ｋガウス程度のパルス状磁界が発生する。
【００８３】
図２（ｂ）に示すように、空芯コイル１８ａ、１８ｂによる磁界は永久磁石１２ａ〜１２ｄによる磁界を補助するように働くので、合計で、ディスク内周域（半径２１ｍｍの位置）で約３．５ｋガウス、ディスク外周域（半径４６．５ｍｍの位置）で最大強度約３．９ｋガウス程度のパルス状磁界が印加される。
一方、トリガー装置２４からのトリガー信号は遅延装置（ディレイ）２５を経てエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）などのエネルギー線源２６に入力され、これによりパルス状エネルギー線が発生する。エネルギー線は、図示しないプログラマブルシャッター、ビームエキスパンダ、プリズムアレイなどを経た後、例えばパルス幅数十ｎｓｅｃ、エネルギー密度１００〜２００ｍＪ／ｃｍ^２のパルス状エネルギー線１５として照射される。
【００８４】
通常、電磁石の特性上磁界の立上がり、立下がりには時間を要するので、磁界強度が最大になるときにちょうどエネルギー線１５が照射されるように、遅延装置（ディレイ）２５によってエネルギー線の出射時間を調節する。
これによりエネルギー線１５の照射と同時に、合計３０００Ｏｅ程度のパルス状磁界が印加される。磁気ディスク１１の加熱領域の動的保磁力は３０００Ｏｅ以下にまで低下しているので、加熱領域のみがパルス状磁界によって反転磁化され、磁化パターンが形成される。なお、コンデンサ等を使用せず、直流電源から直接パルス状電流を流してもよい。
【００８５】
例えば、媒体が直径が２．５インチ以下の小径のディスク状磁気記録媒体であると、簡単な配置や手段によってディスク全面へのエネルギー線照射、磁界印加が行え好ましい。より好ましくは直径１インチ以下である。
また、ディスク状磁気記録媒体に対し、円周方向に磁界を印加したい場合は、媒体の中心に垂直方向の大きなパルス電流を流すことによって、簡便に円周方向の磁界を発生させることができる。これは特に、直径１インチ以下の小径のディスク状磁気記録媒体に適用すると好ましい。
【００８６】
本発明は、記録再生用磁気ヘッドを制御するための制御用情報を持つ磁化パターンの形成に好適である。例えばヘッドの位置に対応した信号を発生するパターンである。
制御用情報は、その情報を用いて磁気ヘッドなどの記録再生手段を制御するものであるが、例えば、磁気ヘッドをデータトラックに位置決めするためのサーボ情報や、媒体上での磁気ヘッドの位置を示すアドレス情報、磁気ヘッドによる記録再生速度を制御するための同期情報などが含まれる。或いは、サーボ情報を後で書込むための、基準情報も含まれる。
【００８７】
これら制御用磁化パターンは高精度で形成される必要があり、特にサーボパターンは、データトラックの位置制御用パターンであるため、サーボパターンの精度が悪いとヘッドの位置制御も粗くなるため、サーボパターン以上に高い位置精度をもったデータパターンは理論的に記録できず、従って媒体の記録密度が高くなるほどサーボパターンは高精度に形成される必要がある。
【００８８】
本発明では精度の高いサーボパターン又は基準パターンが得られるため、特にトラック密度が４０ｋＴＰＩ以上であるような高密度記録用の磁気記録媒体に適用すると効果が高い。
次に、本発明における磁性層の局所的な加熱の方法について説明する。
加熱手段は、磁性層表面を部分的に加熱できる機能を備えていればよいが、不要な部分への熱拡散防止やコントロール性を考えると、パワーコントロール、加熱する部位の大きさが制御しやすいレーザ等のエネルギー線を利用する。
【００８９】
ここで、マスクを併用することで、エネルギー線をマスクを介して照射し複数の磁化パターンを一度に形成することができるため、磁化パターン形成工程が短時間となりかつ簡便である。
エネルギー線は連続照射よりもパルス状にして加熱部位の制御や加熱温度の制御を行うのが好ましい。特にパルスレーザ光源の使用が好適である。パルスレーザ光源はレーザをパルス状に断続的に発振するものであり、連続レーザを音響光学素子（ＡＯ）や電気光学素子（ＥＯ）などの光学部品で断続させパルス化するのに比して、パワー尖頭値の高いレーザをごく短時間に照射することができ熱の蓄積が起こりにくく非常に好ましい。
【００９０】
連続レーザを光学部品によりパルス化した場合、パルス内ではそのパルス幅に亘ってほぼ同じパワーを持つ。一方パルスレーザ光源は、例えば光源内で共振によりエネルギーをためて、パルスとしてレーザを一度に放出するため、パルス内では尖頭のパワーが非常に大きく、その後小さくなっていく。本発明では、コントラストが高く精度の高い磁化パターンを形成するために、ごく短時間に急激に加熱しその後急冷させるのが好ましいため、パルスレーザ光源の使用が適している。
【００９１】
磁化パターンが形成される媒体面は、パルス状エネルギー線の照射時と非照射時で温度差が大きい方が、パターンのコントラストを上げ、或いは記録密度を上げるために好ましい。従ってパルス状エネルギー線の非照射時には室温以下程度になっているのが好ましい。室温とは２５℃程度である。
なお、パルス状エネルギー線を使用する際に、外部磁界は連続的に印加してもパルス状に印加しても良い。
【００９２】
エネルギー線の波長は、１１００ｎｍ以下であることが好ましい。これより波長が短いと回折作用が小さく分解能が上がるため、微細な磁化パターンを形成しやすい。更に好ましくは、６００ｎｍ以下の波長である。高分解能であるだけでなく、回折が小さいため間隙によるマスクと磁気記録媒体のスペーシングも広くとれハンドリングがしやすく、磁化パターン形成装置が構成しやすくなるという利点が生まれる。また、波長は１５０ｎｍ以上であるのが好ましい。１５０ｎｍ未満では、マスクに用いる合成石英の吸収が大きくなり、加熱が不十分となりやすい。波長を３５０ｎｍ以上とすれば、光学ガラスをマスクとして使用することもできる。
【００９３】
具体的には、エキシマレーザ（１５７，１９３，２４８，３０８，３５１ｎｍ）、ＹＡＧのＱスイッチレーザ（１０６４ｎｍ）の２倍波（５３２ｎｍ）、３倍波（３５５ｎｍ）、或いは４倍波（２６６ｎｍ）、Ａｒレーザ（４８８ｎｍ、５１４ｎｍ）、ルビーレーザ（６９４ｎｍ）などである。
エネルギー線のパワーは、外部磁界の大きさによって最適な値を選べばよいが、パルス状エネルギー線の１パルス当たりのパワーは１０００ｍＪ／ｃｍ^２以下とすることが好ましい。これより大きなパワーをかけると、パルス状エネルギー線によって該磁気記録媒体表面が損傷を受け変形を起こす可能性がある。変形により媒体の粗度Ｒａが３ｎｍ以上やうねりＷａが５ｎｍ以上に大きくなると、浮上型／接触型ヘッドの走行に支障を来すおそれがある。
【００９４】
より好ましくは５００ｍＪ／ｃｍ^２以下であり、更に好ましくは２００ｍＪ／ｃｍ^２以下である。この領域であると比較的熱拡散の大きな基板を用いた場合でも分解能の高い磁化パターンが形成しやすい。また、パワーは１０ｍＪ／ｃｍ^２以上とするのが好ましい。これより小さいと、磁性層の温度が上がりにくく磁気転写が起こりにくい。なお、エネルギー線のディフラクションの影響がパターン幅により変わるので、パターン幅に応じて最適なパワーも変化する。また、エネルギー線の波長が短いほど、印加可能なパワーの上限値は低下する傾向にある。
【００９５】
また、エネルギー線による磁性層、保護層、潤滑層の損傷が心配される場合は、パルス状エネルギー線のパワーを小さくして、該パルス状エネルギー線と同時に印加される磁界強度を上げるといった手段を取ることもできる。なお、保護層と潤滑層を介してパルス状エネルギー線を照射するにあたり、潤滑剤の受けるダメージ（分解、重合）等も考慮し、照射後に再塗布するなどの必要がある場合がある。
【００９６】
パルス状エネルギー線のパルス幅は、１μｓｅｃ以下であることが望ましい。これよりパルス幅が広いと磁気記録媒体に与えたエネルギーによる発熱が分散して、分解能が低下しやすい。１パルス当たりのパワーが同じ場合、パルス幅を短くし一度に強いエネルギーを照射した方が、熱拡散が小さく磁化パターンの分解能が高くなる傾向にある。より好ましくは１００ｎｓｅｃ以下である。この領域であるとＡｌなど金属の比較的熱拡散の大きな基板を用いた場合でも分解能の高い磁化パターンが形成しやすい。最小幅が２μｍ以下のパターンを形成する際には、パルス幅を２５ｎｓｅｃ以下とするのがよい。即ち、分解能を重視すれば、パルス幅は短いほど良い。また、パルス幅は１ｎｓｅｃ以上であるのが好ましい。磁性層の磁化反転が完了するまでの時間、加熱を保持しておくのが好ましいからである。
【００９７】
なお、本発明においてパターンの最小幅とは、パターン中の最も狭い長さを言う。四角形のパターンであれば短辺、円形ならば直径、楕円形ならば短径である。
なお、パルス状レーザの一種として、モードロックレーザのようにピコ秒、フェムト秒レベルの超短パルスを高周波で発生できるレーザがある。超短パルスを高周波で照射している期間においては、各々の超短パルス間のごく短い時間はレーザが照射されないが非常に短い時間であるため加熱部はほとんど冷却されない。例えば、一旦２００℃に昇温された領域はほぼ２００℃に保たれる。
【００９８】
従ってこのような場合、連続照射期間（超短パルス間のレーザが照射されない時間も含めた連続照射期間）を１パルスとする。また連続照射期間の照射エネルギー量の積分値を１パルス当たりのパワー（ｍＪ／ｃｍ^２）とする。
また、レーザなどのエネルギー線は、一般にビームスポット内で強度分布（エネルギー密度分布）を有しており、エネルギー線を照射して局部加熱した場合もエネルギー密度による温度上昇の違いが生じる。このため加熱ムラにより局部的に転写の強度の違いが起こる。そこで好ましくは、エネルギー線に予め強度分布の均一化処理をなす。照射した領域の加熱状態の分布を小さく抑えられ、磁化パターンの磁気的強さの分布を小さく抑えることができる。従って磁気ヘッドを使用して信号強度を読み取る際に、信号強度の均一性の高い磁化パターンを形成することができる。
【００９９】
強度分布の均一化処理としては、例えば以下のような処理が挙げられる。ホモジナイザやコンデンサレンズを用いて均一化したり、遮光板やスリットなどでエネルギー線の強度分布の小さい部分だけを透過し必要に応じて拡大する、などである。
本発明の代表的なマスクは、エネルギー線の透過部と遮光部を有するいわゆるフォトマスクであり、エネルギー線の強度分布を形成すべき磁化パターンに対応して変化させ、磁気ディスク面上にエネルギー線の濃淡（強度分布）を形成する。これにより、複数又は広い面積の磁化パターンを一度に形成することができるため、磁化パターン形成工程が短時間かつ簡便なものとなる。
【０１００】
マスクは磁気ディスク全面を覆うものでなくてもよい。磁化パターンの繰り返し単位を含む大きさがあれば、それを移動させて使用することができる。
また、マスクの材質は限定されないが、本発明においてマスクを非磁性材料で構成すると、どのようなパターン形状でも均一な明瞭さで磁化パターンが形成でき、均一で強い再生信号が得られるので好ましい。
【０１０１】
強磁性体を含むマスクを使用した場合は、磁化で磁界分布が乱される虞がある。強磁性の性質上、磁気ディスクの半径方向或いは、半径方向に延びた円弧状のパターンから斜傾したパターン形状の場合は、磁化遷移部分で磁区が互いに十分対抗しないので良質の信号が得にくい。
マスクはエネルギー線の光源と磁気記録媒体の間に配置する。磁化パターンの精度を重視するならば、マスクの全部又は一部を媒体に接触させるのが好ましい。レーザ光の回折の影響を極力少なくでき、高い分解能を持った磁化パターンを形成できる。例えばマスクを媒体上に静置した場合は、媒体表面の数μｍ程度のうねりにより、媒体と接触する部分としない部分ができる。ただし、媒体に圧痕を形成したり損傷することのないよう、マスクと媒体に対する加圧は１００ｇ／ｃｍ^２以下とする。
【０１０２】
ただし、欠陥や傷を少なくするためには、少なくとも媒体の磁化パターンを形成する領域では、マスクと媒体とのあいだに間隙を設けるのが好ましい。ゴミ等の挟み込みによる媒体やマスクの傷つき、欠陥発生を抑えることができる。
また、磁化パターン形成前に潤滑層が設けられている場合は、特に、マスクと媒体とのあいだに間隙を設けるのが好ましい。マスクに潤滑剤が付着するのを最小限にするためである。また、潤滑層が設けられたディスクとマスクを接触させた状態で大パワーのエネルギー線を照射すると潤滑剤の急激な気化により爆発状態となり、潤滑剤が飛散したり、更にはマスクが破損したりする虞があるためである。
【０１０３】
磁気記録媒体の磁化パターン形成領域とマスクの間隙を保つ方法としては、両者を一定距離に保てる方法であればよい。例えばマスクと媒体とを特定の装置により保持して一定距離を保っても良い。また、両者のあいだの、磁化パターン形成領域以外の場所にスペーサを挿入してもよい。マスク自体に、スペーサを一体形成しても良い。
【０１０４】
マスクと磁気記録媒体とのあいだに、媒体の磁化パターン形成領域の外周部又は／及び内周部にスペーサを設けると磁気記録媒体表面のうねりを矯正する効果が生まれるので磁化パターン形成の精度が上がるのでよい。
スペーサの形成方法としては、種々の方法をとることが出来る。例えば、マスクにポリイミドなどの放射線硬化性又は熱硬化性の樹脂層を形成し、この樹脂層にフォトリソグラフィーにより突起を形成する方法、マスク上のフォトレジスト層をフォトリソグラフィーにより凹凸を形成し、この上に無機物層を成膜したのちフォトレジスト層を除去し、フォトレジストの無かった部分にのみ無機物層を突起として形成してそれをスペーサとする、いわゆるリフトオフ法などである。リフトオフ法では金属層の厚さが突起高さにほぼ等しくなるので、金属層の厚さを制御することで突起高さを精度良く均一に、かつ容易に制御できるという利点がある。
【０１０５】
スペーサの材質は硬質のものが良い。また、パターン形成に外部磁界を用いるので磁化されないものが良い。好ましくは、ステンレス、銅、クロムなどの金属や、ポリイミドなどの樹脂である。高さは任意だが、通常、０．１μｍ〜数百μｍである。
マスクと磁気記録媒体の最小間隙は０．１μｍ以上あることが好ましく、これにより、ゴミ等の挟み込みによる磁気記録媒体やマスクの損傷、欠陥発生を抑えることができる。即ち、間隔を０．１μｍ以上とすることで媒体表面のうねりにより磁化パターン形成部分がマスクと予期せぬ接触を起こすのを防ぐ。従って、接触部分で媒体の熱伝導度が変わるため、そこだけ磁化されやすさが特異的に変化し、所望のパターン通りに磁化パターンが形成されないといった問題がない。より好ましくは０．２μｍ以上とする。ただし、間隔は１ｍｍ以下とするのが好ましい。これにより、エネルギー線の回折を小さく、磁化パターンがぼやけるといった問題がない。
【０１０６】
例えば、エキシマレーザ（２４８ｎｍ）を用い、マスクに形成された２×２μｍのパターン（２μｍの透過部と２μｍの非透過部を交互に持つパターン）を媒体に転写する場合、マスクと媒体のあいだの距離は２５〜４５μｍ程度以下に保つ必要がある。これ以上距離が大きいと、回折現象によってレーザ光の明暗のパターンが鮮明でなくなる。１×１μｍのパターン（１μｍの透過部と１μｍの非透過部を交互に持つパターン）の場合、距離は１０〜１５μｍ程度以下とする。
【０１０７】
マスクを用いる場合は、上記条件の範囲内で、媒体との距離をできるだけ短くするのが好ましい。距離が長いほど照射するエネルギー線の回り込みにより磁化パターンがぼやけやすくなるためである。これを改善し、より明瞭なパターンを得るために、マスクの透過部の外側に、回折格子の働きをする細い透過部を形成したり、半波長板の働きをする手段を設けたりすることで回り込み光を干渉により打ち消すこともできる。
【０１０８】
磁気ディスクはディスクの主両面に磁性層が形成されている場合があるが、その場合、本発明の磁化パターン形成は片面づつ、逐次に行ってもよいし、マスク、エネルギー照射系および外部磁界を印加する手段を磁気ディスクの両面に設置して、両面同時に磁化パターン形成を行うこともできる。
一面に二層以上の磁性層が形成されており、それぞれに異なるパターンを形成したい場合は、照射するエネルギー線の焦点を各層に合わせることにより、各層を個別に加熱し、個別のパターンを形成できる。
【０１０９】
磁化パターンを形成する際には、エネルギー線の光源とマスクとの間、又はマスクと該媒体との間の照射をしたくない領域に、エネルギー線を部分的に遮光可能な遮光板を設けて、エネルギー線の再照射を防ぐ構造とするのが好ましい。遮光板としては、使用するエネルギー線の波長を透過しないものであればよく、エネルギー線を反射又は吸収すればよい。ただし、エネルギー線を吸収すると加熱し磁化パターンに影響を与えやすいため、熱伝導率がよく反射率の高いものが好ましい。例えば、Ｃｒ、Ａｌ、Ｆｅなどの金属板である。
【０１１０】
また好ましくは光学系に縮小結像技術（結像光学系）を用いる。形成すべき磁化パターンに応じた強度分布を有するパターン化エネルギー線を縮小して媒体表面に結像させる。これによれば、エネルギー線を対物レンズで絞った後マスクを介する場合、すなわち近接露光の場合に比較して、マスクのパターニング精度やアライメント精度により磁化パターンの精度が制限されることがなく、より微細な磁化パターンを精度良く形成することができる。また、マスクと媒体が離間しているため、媒体上のゴミの影響も受けにくい。
【０１１１】
本技術によれば、光源から出射したエネルギー線を、マスクを介して強度分布を変化させ、結像レンズなどの結像手段を通して媒体表面に縮小結像させる。なお、結像レンズは投影レンズと称することもあり、縮小結像を縮小投影と称することもある。
次に、本発明の磁気記録媒体の構成について説明する。
【０１１２】
本発明に係る磁気記録媒体における基板としては、高速記録再生時に高速回転させても振動しない必要があり、通常、硬質基板が用いられる。振動しない十分な剛性を得るため、基板厚みは一般に０．３ｍｍ以上が好ましい。但し厚いと磁気記録装置の薄型化に不利なため、３ｍｍ以下が好ましい。例えば、Ａｌを主成分とした例えばＡｌ−Ｍｇ合金等のＡｌ合金基板や、Ｍｇを主成分とした例えばＭｇ−Ｚｎ合金等のＭｇ合金基板、通常のソーダガラス、アルミノシリケート系ガラス、非結晶ガラス類、シリコン、チタン、セラミックス、各種樹脂のいずれかからなる基板やそれらを組み合わせた基板などを用いることができる。中でもＡｌ合金基板や強度の点では結晶化ガラス等のガラス製基板、コストの点では樹脂製基板を用いることが好ましい。
【０１１３】
本発明は硬質基板を有する媒体に適用すると効果が高い。従来の磁気転写法では硬質基板を有する媒体はマスター（マスターディスク）との密着が不十分になり傷や欠陥が発生したり転写された磁区の境界が不明確でＰＷ５０が広がりやすい傾向があったが本発明ではマスクと媒体とを圧着しないのでそのような問題がない。特に、ガラス製基板のようにクラックの入りやすい基板を有する媒体には効果的である。
【０１１４】
磁気記録媒体の製造工程においては、まず基板の洗浄・乾燥が行われるのが通常であり、本発明においても各層の密着性を確保する見地からもその形成前に洗浄、乾燥を行うことが望ましい。
本発明の磁気記録媒体の製造に際しては、基板表面にＮｉＰ、ＮｉＡｌ等の金属層を形成してもよい。
【０１１５】
金属層を形成する場合に、その手法としては、無電解めっき法、スパッタリング法、真空蒸着法、ＣＶＤ法など薄膜形成に用いられる方法を利用することができる。導電性の材料からなる基板の場合であれば電解めっきを使用することが可能である。金属層の膜厚は５０ｎｍ以上が好ましい。ただし、磁気記録媒体の生産性などを考慮すると２０μｍ以下であることが好ましい。さらに好ましくは１０μｍ以下である。
【０１１６】
また、金属層を成膜する領域は基板表面全域が望ましいが、一部だけ、例えばテキスチャリングを施す領域のみでも実施可能である。
また、基板表面、又は基板に金属層が形成された表面に同心状テキスチャリングを施してもよい。本発明において同心状テキスチャリングとは、例えば遊離砥粒とテキスチャーテープを使用した機械式テキスチャリングやレーザ光線などを利用したテキスチャリング、又はこれらを併用することによって、円周方向に研磨することによって基板円周方向に微小溝を多数形成した状態を指称する。
【０１１７】
一般に、機械式テキスチャリングは磁性層の面内異方性を出すために行われる。面内等方性の磁性層としたい場合は施す必要はない。
また一般に、レーザ光線などを利用したテキスチャリングは、ＣＳＳ（コンタクト・スタート・アンド・ストップ）特性を良好にするために行われる。磁気記録装置が、非駆動時にヘッドを磁気記録媒体の外に待避させる方式（ロード・アンロード方式）などの場合は施す必要はない。
【０１１８】
機械的テキスチャリングに用いられる砥粒としてはアルミナ砥粒が広く用いられているが、特にテキスチャリング溝に沿って磁化容易軸を配向させるという面内配向媒体の観点から考えるとダイアモンド砥粒が極めて良い性能を発揮する。中でも表面がグラファイト化処理されているものが最も好ましい。
ヘッド浮上量ができるだけ小さいことが高密度磁気記録の実現には有効であり、またこれら基板の特長のひとつが優れた表面平滑性にあることから、基板表面の粗度Ｒａは２ｎｍ以下が好ましく、より好ましくは１ｎｍ以下である。特に０．５ｎｍ以下が好ましい。なお、基板表面粗度Ｒａは、触針式表面粗さ計を用いて測定長４００μｍで測定後、ＪＩＳ　Ｂ０６０１に則って算出した値である。このとき測定用の針の先端は半径０．２μｍ程度の大きさのものが使用される。
【０１１９】
次に基板上には、磁性層との間に下地層等を形成してもよい。下地層は、結晶を微細化し、かつその結晶面の配向を制御することを目的とし、Ｃｒを主成分とするものが好ましく用いられる。
Ｃｒを主成分とする下地層の材料としては、純Ｃｒのほか、記録層との結晶マッチングなどの目的で、ＣｒにＶ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｇｅ、Ｎｂ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｂから選ばれる１又は２以上の元素を添加した合金や酸化Ｃｒなども含む。
【０１２０】
中でも純Ｃｒ、又はＣｒにＴｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｔａ、Ｓｉ、Ｎｂ、Ｚｒ及びＨｆから選ばれる１又は２以上の元素を添加した合金が好ましい。これら第二、第三元素の含有量はそれぞれの元素によって最適な量が異なるが、一般には１原子％〜５０原子％が好ましく、より好ましくは５原子％〜３０原子％、さらに好ましくは５原子％〜２０原子％の範囲である。
【０１２１】
下地層の膜厚はこの異方性を発現させ得るに十分なものであればよいが、好ましくは０．１〜５０ｎｍであり、より好ましくは０．３〜３０ｎｍ、さらに好ましくは０．５〜１０ｎｍである。Ｃｒを主成分とする下地層の成膜時は基板加熱を行っても行わなくてもよい。
下地層の上には、記録層との間に、場合により軟磁性層を設けても良い。特に磁化遷移ノイズの少ないキーパー媒体、或いは磁区が媒体の面内に対して垂直方向にある垂直記録媒体には、効果が大きく、好適に用いられる。
【０１２２】
軟磁性層は透磁率が比較的高く損失の少ないものであればよいが、ＮｉＦｅや、それに第３元素としてＭｏ等を添加した合金が好適に用いられる。最適な透磁率は、データの記録に利用されるヘッドや記録層の特性によっても大きく変わるが、概して、最大透磁率が１０〜１００００００（Ｈ／ｍ）程度であることが好ましい。
【０１２３】
或いはまた、Ｃｒを主成分とする下地層上に必要に応じ中間層を設けてもよい。例えばＣｏＣｒ系中間層を設けると、磁性層の結晶配向が制御しやすく好ましい。
次に記録層（磁性層）を形成する。記録層と軟磁性層の間には下地層と同一材料の層又は他の非磁性材料が挿入されていてもよい。記録層の成膜時は、基板加熱を行っても行わなくてもよい。
【０１２４】
記録層としては、Ｃｏ合金磁性層、ＴｂＦｅＣｏを代表とする希土類系磁性層、ＣｏとＰｄの積層膜を代表とする遷移金属と貴金属系の積層膜等が好ましく用いられる。
Ｃｏ合金磁性層としては、通常、純ＣｏやＣｏＮｉ、ＣｏＳｍ、ＣｏＣｒＴａ、ＣｏＮｉＣｒ、ＣｏＣｒＰｔなどの磁性材料として一般に用いられるＣｏ合金磁性材料を用いうる。これらのＣｏ合金に更にＮｉ、Ｃｒ、Ｐｔ、Ｔａ、Ｗ、Ｂなどの元素やＳｉＯ_２等の化合物を加えたものでも良い。例えばＣｏＣｒＰｔＴａ、ＣｏＣｒＰｔＢ、ＣｏＮｉＰｔ、ＣｏＮｉＣｒＰｔＢ等が挙げられる。Ｃｏ合金磁性層の膜厚は任意であるが、好ましくは５ｎｍ以上、より好ましくは１０ｎｍ以上である。また、好ましくは５０ｎｍ以下、より好ましくは３０ｎｍ以下である。また、本記録層は、適当な非磁性の中間層を介して、或いは直接２層以上積層してもよい。その時、積層される磁性材料の組成は、同じであっても異なっていてもよい。
【０１２５】
希土類系磁性層としては、磁性材料として一般的なものを用いうるが、例えばＴｂＦｅＣｏ、ＧｄＦｅＣｏ、ＤｙＦｅＣｏ、ＴｂＦｅなどが挙げられる。これらの希土類合金にＴｂ、Ｄｙ、Ｈｏなどを添加してもよい。酸化劣化防止の目的からＴｉ、Ａｌ、Ｐｔが添加されていてもよい。希土類系磁性層の膜厚は、任意であるが、通常５〜１００ｎｍ程度である。また、本記録層は、適当な非磁性の中間層を介して、或いは直接２層以上積層してもよい。その時、積層される磁性材料の組成は、同じであっても異なっていてもよい。特に希土類系磁性層は、アモルファス構造膜であり、かつメディア面内に対して垂直方向に磁化を持つため高記録密度記録に適し、高密度かつ高精度に磁化パターンを形成できる本発明の方法がより効果的に適用できる。
【０１２６】
同様に垂直磁気記録が行える、遷移金属と貴金属系の積層膜としては、磁性材料として一般的なものを用いうるが、例えばＣｏ／Ｐｄ、Ｃｏ／Ｐｔ、Ｆｅ／Ｐｔ、Ｆｅ／Ａｕ、Ｆｅ／Ａｇなどが挙げられる。これらの積層膜材料の遷移金属、貴金属は、特に純粋なものでなくてもよく、それらを主とする合金であってもよい。積層膜の膜厚は、任意であるが、通常５〜１０００ｎｍ程度である。また、必要に応じて３種以上の材料の積層であってもよい。
【０１２７】
また最近、磁区の熱安定性を高めるためにＡＦＣ（Ａｎｔｉ−Ｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ　ｃｏｕｐｌｅｄ）媒体が提案されている。数オングストロームのＲｕ層等を介して２層以上の磁性層（主磁性層と下引き磁性層）を積層し、Ｒｕ層の上下で磁気的にカップリングさせて主磁性層の熱的安定性を高めた媒体である。この媒体は見かけ上の保磁力が大きくなり、磁化の反転には大きな磁界が必要となる。
【０１２８】
本発明においては、記録層は薄い方が好ましい。記録層が厚いと、記録層を加熱したときの膜厚方向の熱の伝わりが悪く、良好に磁化されないおそれがあるためである。このため記録層膜厚は２００ｎｍ以下が好ましい。ただし、磁化を保持するために、記録層膜厚は５ｎｍ以上が好ましい。
本発明において、記録層としての磁性層は、室温において磁化を保持し、加熱と同時に外部磁界を印加されて消磁されるか逆方向に磁化される。
【０１２９】
磁性層の室温での保磁力（静的保磁力）は、室温において磁化を保持し、かつ適当な外部磁界により均一に磁化されるものである必要がある。磁性層の室温での保磁力を２０００Ｏｅ以上とすることで、小さな磁区が保持でき高密度記録に適した媒体が得られる。より好ましくは３０００Ｏｅ以上である。
従来の磁気転写法では、あまり保磁力が高い媒体には転写が困難であったが、本発明においては磁性層を加熱し保磁力を十分に下げて磁化パターンを形成するため、保磁力の大きい媒体への適用が好ましい。
【０１３０】
ただし、好ましくは２０ｋＯｅ以下とする。２０ｋＯｅを超えると、一括磁化のために大きな外部磁界が必要となり、また通常の磁気記録が困難となる可能性がある。より好ましくは１５ｋＯｅ以下とし、更に好ましくは１０ｋＯｅ以下とする。
磁性層の保磁力と局所加熱温度、第２外部磁界強度について説明すると、例えば室温において保磁力が３５００〜４０００Ｏｅの媒体は、通常、温度上昇に伴い、１０〜１５Ｏｅ／℃の割合で保磁力が線形に減少し、例えば１５０℃で２０００Ｏｅ程度になる。３０００Ｏｅ程度であれば外部磁界印加手段で容易に発生させることができるので、１５０℃程度の加熱でも十分に磁化パターンが形成できる。
【０１３１】
さて、磁性層の動的な保磁力は、高密度に記録した情報を安定に保持するためには大きいものとなる。動的保磁力は通常、磁界強度を１ｓｅｃ以下の短時間で変化させたときに測定される保磁力、つまりパルス幅が１ｓｅｃ以下の磁界に対する保磁力である。但しその値は磁界や熱の印加時間によって変わる。
好ましくは、１ｓｅｃでの動的保磁力が静的保磁力の２倍以上である。但し、あまり大きいと第２外部磁界による磁化のために大きな磁界強度が必要になるので２０ｋＯｅ以下が好ましい。
【０１３２】
以下に、磁気記録媒体の動的保磁力（記録層としての磁性層の保磁力）の測定手順の一例を示す。
１．印加時間ｔ＝１０ｓｅｃにおける媒体の保磁力を求める。
１．１　最大磁界強度（２０ｋＯｅ）まで磁界を印加し，媒体を飽和させる。
【０１３３】
１．２　負の方向（飽和方向と反対向き）に所定強度の磁界Ｈ１を印加する。
１．３　その磁界下で１０ｓｅｃ保持する。
１．４　磁界をゼロに戻す。
１．５　１．４の時の磁化値を読みとると、残留磁化値Ｍ１が得られる。
【０１３４】
１．６　１．２とは少し印加磁界強度を変えて同じ測定（１．１〜１．５）を繰り返す。合計４点の磁界強度Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４での残留磁化値Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３，Ｍ４が得られる。
１．７　この４点から残留磁化Ｍが０となる印加磁界強度Ｈを求める。これが印加時間ｔ＝１０ｓｅｃにおける媒体の保磁力となる。
【０１３５】
２．印加時間ｔを６０ｓｅｃ、１００ｓｅｃ、６００ｓｅｃについて同じ測定を行い、それぞれの印加時間での保磁力を求める。
３．以上で得られた１０ｓｅｃ、６０ｓｅｃ、１００ｓｅｃ、６００ｓｅｃでの保磁力の値から外挿して、より短い印加時間での保磁力を求めることができる。
【０１３６】
例えば印加時間１ｎｓｅｃでの動的保磁力も求められる。
磁性層は、室温において磁化を保持しつつ、適当な加熱温度では弱い外部磁界で磁化されるものである必要がある。また室温と磁化消失温度との差が大きい方が磁化パターンの磁区が明瞭に形成しやすい。このため磁化消失温度は高いほうが好ましく、１００℃以上が好ましくより好ましくは１５０℃以上である。例えば、キュリー温度近傍（キュリー温度のやや下）や補償温度近傍に磁化消失温度がある。
【０１３７】
キュリー温度は、好ましくは１００℃以上である。１００℃未満では、室温での磁区の安定性が低い傾向がある。より好ましくは１５０℃以上である。また好ましくは７００℃以下である。磁性層をあまり高温に加熱すると、変形してしまう可能性があるためである。
なお、本発明においては、ＡＦＣ（Ａｎｔｉ−Ｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ　ｃｏｕｐｌｅｄ）媒体のキュリー温度とは、主磁性層のキュリー温度ではなく媒体全体の見かけ上のキュリー温度を言う。
【０１３８】
磁気記録媒体が面内磁気記録媒体である場合、高密度用の高い保磁力を持った磁気記録媒体に対しては従来の磁気転写法では飽和記録が難しく、磁界強度の高い磁化パターン生成が困難となり、半値幅も広がってしまう。このような高記録密度に適した面内記録媒体でも、本方法によれば良好な磁化パターン形成が可能となる。特に、該磁性層の飽和磁化が５０ｅｍｕ／ｃｃ以上である場合は、反磁界の影響が大きいので本発明を適用する効果が大きい。
【０１３９】
１００ｅｍｕ／ｃｃ以上だとより効果が高い。ただしあまり大きいと磁化パターンの形成がしにくいため、５００ｅｍｕ／ｃｃ以下が好ましい。
磁気記録媒体が垂直磁気記録媒体であり、磁化パターンが比較的大きく１磁区の単位体積が大きい場合は、飽和磁化が大きくなり、磁気的な減磁作用で磁化反転が起こりやすいためそれがノイズとなり半値幅を悪化させる。しかし、本発明では、軟磁性を使用した下地層の併用で、これらの媒体にも良好な記録が可能となる。
【０１４０】
これら記録層は、記録容量増大などのために、二層以上設けてもよい。このとき、間には他の層を介するのが好ましい。
本発明においては、磁性層上に保護層を形成するのが好ましい。すなわち、媒体の最表面を硬質の保護層により覆う。保護層はヘッドや衝突や塵埃・ゴミ等のマスクとの挟み込みによる磁性層の損傷を防ぐ働きをする。本発明のようにマスクを用いた磁化パターン形成法を適用する際には、マスクとの接触から媒体を保護する働きもある。
【０１４１】
また、本発明において保護層は、加熱された磁性層の酸化を防止する効果もある。磁性層は一般に酸化されやすく、加熱されると更に酸化されやすい。本発明では磁性層をエネルギー線などで局所的に加熱するため、酸化を防ぐための保護層を磁性層上に予め形成しておくのが望ましい。
磁性層が複数層ある場合には、最表面に近い磁性層の上に保護層を設ければよい。保護層は磁性層上に直接設けても良いし、必要に応じて間に他の働きをする層をはさんでも良い。
【０１４２】
エネルギー線の一部は保護層でも吸収され、熱伝導によって磁性層を局所的に加熱する働きをする。このため保護層が厚すぎると横方向への熱伝導により磁化パターンがぼやけてしまう可能性があるので、膜厚は薄い方が好ましい。また記録再生時の磁性層とヘッドとの距離を小さくするためにも薄い方が好ましい。従って５０ｎｍ以下が好ましく、より好ましくは３０ｎｍ以下、さらに好ましくは２０ｎｍ以下である。ただし、充分な耐久性を得るためには０．１ｎｍ以上が好ましく、より好ましくは１ｎｍ以上である。
【０１４３】
保護層としては、硬質で酸化に強い性質を有していればよい。一般にカーボン、水素化カーボン、窒素化カーボン、アモルファスカーボン、ＳｉＣ等の炭素質層やＳｉＯ_２、Ｚｒ_２Ｏ_３、ＳｉＮ、ＴｉＮなどが用いられる。保護層が磁性を有する材料であっても良い。
特にヘッドと磁性層の距離を極限まで近づけるためには、非常に硬質の保護層を薄く設けることが好ましい。従って耐衝撃性及び潤滑性の点で炭素質保護膜が好ましく、特にダイヤモンドライクカーボンが好ましい。エネルギー線による磁性層の損傷防止の役割を果たすだけでなく、ヘッドによる磁性層の損傷にも極めて強くなる。本発明の磁化パターン形成法は、炭素質保護層のような不透明な保護層に対しても適用できる。
【０１４４】
また、保護層が２層以上の層から構成されていてもよい。磁性層の直上の保護層としてＣｒを主成分とする層を設けると、磁性層への酸素透過を防ぐ効果が高く好ましい。
更に保護層上には潤滑層を形成するのが好ましい。媒体のマスク及び磁気ヘッドによる損傷を防ぐ機能を持つ。潤滑層に用いる潤滑剤としては、フッ素系潤滑剤、炭化水素系潤滑剤及びこれらの混合物等が挙げられ、ディップ法、スピンコート法などの常法で塗布することができる。蒸着法で成膜してもよい。磁化パターン形成の妨げとならないために潤滑層は薄い方が好ましく、１０ｎｍ以下が好ましい。より好ましくは４ｎｍ以下である。十分な潤滑性能を得るためには０．５ｎｍ以上が好ましい。より好ましくは１ｎｍ以上である。
【０１４５】
潤滑層上からエネルギー線を照射する場合には、潤滑剤のダメージ（分解、重合）等を考慮し、再塗布などを行ってもよい。
また、以上の層構成には他の層を必要に応じて加えても良い。
浮上型／接触型ヘッドの走行安定性を損なわないよう、磁化パターン形成後の該媒体の表面粗度Ｒａは３ｎｍ以下に保つのが好ましい。なお、媒体表面粗度Ｒａとは潤滑層を含まない媒体表面の粗度であって、触針式表面粗さ計（機種名：Ｔｅｎｃｏｒ　Ｐ−１２　ｄｉｓｋ　ｐｒｏｆｉｌｅｒ（ＫＬＡ　Ｔｅｎｃｏｒ社製））を用いて測定長４００μｍで測定後、ＪＩＳ　Ｂ０６０１に則って算出した値である。より好ましくは１．５ｎｍ以下とする。
【０１４６】
望ましくは磁化パターン形成後の該媒体の表面うねりＷａを５ｎｍ以下に保つ。Ｗａは潤滑層を含まない媒体表面のうねりであって、触針式表面粗さ計（機種名：Ｔｅｎｃｏｒ　Ｐ−１２　ｄｉｓｋ　ｐｒｏｆｉｌｅｒ（ＫＬＡ　Ｔｅｎｃｏｒ社製））を用いて測定長２ｍｍで測定後、Ｒａ算出に準じて算出した値である。より好ましくは３ｎｍ以下とする。
【０１４７】
ところで、このように構成される磁気記録媒体への磁化パターンの形成は、記録層（磁性層）に対して行う。記録層上に保護層や潤滑層などを形成した後に記述のいずれかの方法で行うのが好ましいが、記録層の酸化のおそれが無い場合は記録層の成膜直後に行っても良い。
磁気記録媒体の各層を形成する成膜方法としては各種の方法が採りうるが、例えば直流（マグネトロン）スパッタリング法、高周波（マグネトロン）スパッタリング法、ＥＣＲスパッタリング法、真空蒸着法などの物理的蒸着法が挙げられる。
【０１４８】
また、成膜時の条件としては、得るべき媒体の特性に応じて、到達真空度、基板加熱の方式と基板温度、スパッタリングガス圧、バイアス電圧等を適宜決定する。例えば、スパッタリング成膜では、通常の場合、到達真空度は５×１０^−６Ｔｏｒｒ以下、基板温度は室温〜４００℃、スパッタリングガス圧は１×１０^−３〜２０×１０^−３Ｔｏｒｒ、バイアス電圧は０〜−５００Ｖが好ましい。
【０１４９】
基板を加熱する場合は下地層形成前から加熱しても良い。或いは、熱吸収率が低い透明な基板を使用する場合には、熱吸収率を高くするため、Ｃｒを主成分とする種子層又はＢ２結晶構造を有する下地層を形成してから基板を加熱し、しかる後に記録層等を形成しても良い。
記録層が、希土類系の磁性層の場合には、腐食・酸化防止の見地から、ディスク状磁気記録媒体の最内周部及び最外周部を最初マスクして、記録層まで成膜、続く保護層の成膜の際にマスクを外し、記録層を保護層で完全に覆う方法や、保護層が２層の場合には、記録層と第１の保護層までをマスクしたまま成膜し、第２の保護層を成膜する際にマスクを外し、やはり記録層を第２の保護層で完全に覆うようにすると希土類系磁性層の腐食、酸化が防げて好適である。
【０１５０】
次に、本発明の磁気記録装置について説明する。
本発明に係る磁気記録装置は、上述の方法で磁化パターンを形成した磁気記録媒体と、磁気記録媒体を記録方向に駆動する駆動部と、記録部と再生部からなる磁気ヘッドと、磁気ヘッドを磁気記録媒体に対して相対移動させる手段と、磁気ヘッドへの記録信号入力と磁気ヘッドからの再生信号出力を行うための記録再生信号処理手段を有する。磁気ヘッドとしては、高密度記録を行うため、通常は浮上型／接触型磁気ヘッドを用いる。
【０１５１】
本発明の方法により微細かつ高精度なサーボパターン等の磁化パターンが形成された磁気記録媒体を用いることで、上記磁気記録装置は高密度記録が可能となる。また、媒体に傷がなく欠陥も少ないため、エラーの少ない記録を行うことができる。
また、磁気記録媒体を装置に組みこんだ後、上記磁化パターンを磁気ヘッドにより再生し信号を得、該信号を基準としてサーボバースト信号を該磁気ヘッドにより記録してなる磁気記録装置に用いることで、簡易に精密なサーボ信号を得ることができる。
【０１５２】
また、磁気ヘッドでのサーボバースト信号記録後にも、ユーザデータ領域として用いられない領域には本発明により磁化パターンとして記録した信号が残っていると何らかの外乱により磁気ヘッドの位置ずれが起きたときにも所望の位置に復帰させやすいので、両者の書き込み方法による信号が存在する磁気記録装置は、信頼性が高い。
【０１５３】
磁気記録装置として代表的な、磁気ディスク装置を例に説明する。
磁気ディスク装置は、通常、磁気ディスクを１枚或いは複数枚を串刺し状に固定するシャフトと、該シャフトにベアリングを介して接合された磁気ディスクを回転させるモータと、記録及び／又は再生に用いる磁気ヘッドと、該ヘッドが取り付けられたアームと、ヘッドアームを介してヘッドを磁気記録媒体上の任意の位置に移動させることのできるアクチュエータとからなり、記録再生用ヘッドが磁気記録媒体上を一定の浮上量で移動している。記録情報は、信号処理手段を経て記録信号に変換されて磁気ヘッドにより記録される。また、磁気ヘッドにより読み取られた再生信号は同信号処理手段を経て逆変換され、再生情報が得られる。
【０１５４】
ディスク上には、情報信号が同心円状のトラックに沿って、セクター単位で記録される。サーボパターンは通常、セクター間に記録される。磁気ヘッドは該パターンからサーボ信号を読み取り、これによりトラックの中心に正確にトラッキングを行い、そのセクターの情報信号を読み取る。記録時も同様にトラッキングを行う。
【０１５５】
前述の通り、サーボ信号を発生するサーボパターンは、情報を記録する際のトラッキングに使用するという性質上、特に高精度が要求される。また現在多く使用されているサーボパターンは、１トラックあたり、互いに１／２ピッチずれた２組のパターンからなるため、情報信号の１／２のピッチ毎に形成する必要があり、２倍の精度が要求される。
【０１５６】
しかしながら、従来のサーボパターン形成方法では、外部ピンとアクチュエータの重心が異なることから生じる振動の影響でライトトラック幅で０．２〜０．３μｍ程度が限界であり、トラック密度の増加にサーボパターンの精度が追いつかず、磁気記録装置の記録密度向上及びコストダウンの妨げとなりつつある。
本発明によれば、効率よく精度の高い磁化パターンを形成することができるので、従来のサーボパターン形成方法に比べて格段に低コスト、短時間で精度良くサーボパターンを形成でき、例えば４０ｋＴＰＩ以上に媒体のトラック密度を高めることができる。従って本媒体を用いた磁気記録装置は高密度での記録が可能となる。
【０１５７】
また、位相サーボ方式を用いると連続的に変化するサーボ信号が得られるのでよりトラック密度を上げることができ、０．１μｍ幅以下でのトラッキングも可能となり、より高密度記録が可能である。
前述のように、位相サーボ方式には、例えば、内周から外周に、半径に対して斜めに直線的に延びる磁化パターンが用いられる。このような、半径方向に連続したパターンや斜めのパターンは、ディスクを回転させながら１トラックずつサーボ信号を記録する従来のサーボパターン形成方法では作りにくく、複雑な計算や構成が必要であった。
【０１５８】
しかし本発明によれば、該形状に応じたマスクを一旦作成すれば、マスクを介してエネルギー線を照射するだけで当該パターンを容易に形成できるため、位相サーボ方式に用いる媒体を簡単かつ短時間、安価に作成することができる。ひいては、高密度記録が可能な、位相サーボ方式の磁気記録装置を提供できる。
さて、従来主流のサーボパターン形成方法は、媒体を磁気記録装置（ドライブ）に組み込んだのちに、クリーンルーム内で専用のサーボライターを用いて行う。
【０１５９】
各ドライブをサーボライターに装着し、ドライブ表面あるいは裏面のいずれかにある孔よりサーボライターのピンを差し入れ磁気ヘッドを機械的に動かしながら、トラックに沿って１パターンずつ記録を行う。このためドライブ一台あたり１５〜２０分程度と非常に時間がかかる。専用のサーボライターを用い、またドライブに孔を開けるためこれら作業はクリーンルーム内で行う必要があり、工程上も煩雑でコストアップの要因であった。
【０１６０】
本発明では、予めパターンを記録したマスクを介してエネルギー線を照射することで、サーボパターン或いはサーボパターン記録用基準パターンを一括して記録でき、非常に簡便かつ短時間で媒体にサーボパターンを形成できる。このようにしてサーボパターンを形成した媒体を組み込んだ磁気記録装置は、上記サーボパターン書込み工程は不要となる。
【０１６１】
或いはサーボパターン記録用基準パターンを形成した媒体を組み込んだ磁気記録装置は、該基準パターンをもとにして装置内で所望のサーボパターンを書込むことができ、上記のサーボライターは不要であり、クリーンルーム内での作業も必要ない。
また、磁気記録装置の裏側に孔を開ける必要がなく耐久性や安全性の上でも好ましい。
【０１６２】
さらに、本発明においてはマスクと媒体との間を密着させなくてよいので、磁気記録媒体と他の構成部材との接触による損傷や、微小な塵埃やゴミの挟み込みによる媒体の損傷を防ぎ、欠陥の発生を防ぐことができる。
以上のように、本発明によれば高密度記録が可能な磁気記録装置を、簡便な工程で安価に得ることができる。
【０１６３】
磁気ヘッドとしては、薄膜ヘッド、ＭＲヘッド、ＧＭＲヘッド、ＴＭＲヘッドなど各種のものを用いることができる。磁気ヘッドの再生部をＭＲヘッドで構成することにより、高記録密度においても十分な信号強度を得ることができ、より高記録密度の磁気記録装置を実現することができる。
また磁気ヘッドを、浮上量が０．００１μｍ以上、０．０５μｍ未満と、低い高さで浮上させると、出力が向上して高い装置Ｓ／Ｎが得られ、大容量で高信頼性の磁気記録装置を提供することができる。
【０１６４】
また、最尤復号法による信号処理回路を組み合わせるとさらに記録密度を向上でき、例えば、トラック密度１３ｋＴＰＩ以上、線記録密度２５０ｋＦＣＩ以上、１平方インチ当たり３Ｇビット以上の記録密度で記録・再生する場合にも十分なＳ／Ｎが得られる。
さらに磁気ヘッドの再生部を、互いの磁化方向が外部磁界によって相対的に変化することによって大きな抵抗変化を生じる複数の導電性磁性層と、その導電性磁性層の間に配置された導電性非磁性層からなるＧＭＲヘッド、あるいはスピン・バルブ効果を利用したＧＭＲヘッドとすることにより、信号強度をさらに高めることができ、１平方インチ当たり１０Ｇビット以上、３５０ｋＦＣＩ以上の線記録密度を持った信頼性の高い磁気記録装置の実現が可能となる。
【０１６５】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。但し、その要旨の範囲を越えない限り、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
（実施例１、比較例１、２）
１２７ｍｍ×１２７ｍｍの正方形、２．３ｍｍ厚の石英ガラスを基体とし、その磁気ディスクに対するべき面の上に、直流スパッタリングにより膜厚１００ｎｍのクロム層、スピンコートにより膜厚２００ｎｍのフォトレジスト層を順次形成した。その後、レーザー露光装置を用いて磁気ディスクに形成すべきサーボパターンに基づき露光、現像してフォトレジスト層に凹凸パターンを形成した。次いで、硝酸セリウムを含有するエッチング液によりレジストの開口した部分でクロムをウェットエッチングした。その後、リムーブ液を用いてフォトレジストを除去した。
【０１６６】
次に、反応性スパッタリングによってＳｉＯ_２を厚さ３００ｎｍ設けた。反応性スパッタリングはシリコンターゲットに、アルゴン７０ｃｃｍ、酸素３０ｃｃｍの混合ガスをスパッタリングガスとして３００Ｗのパワーで直流スパッタリングをすることにより実施した。成膜に要した時間は８分３０秒であった。この結果、遮光部には石英ガラス上に厚さ１００ｎｍのクロム膜と厚さ３００ｎｍのＳｉＯ_２膜の積層膜が設けられ、透過部には石英ガラス上に厚さ３００ｎｍのＳｉＯ_２膜が設けられたマスクを得た。
【０１６７】
作製したマスクは半径２０〜４６ｍｍにパターン領域を有し、パターン最小線幅０．７μｍ（最小幅０．７μｍ；ライン、スペースとも０．７μｍ）のパターンが設けられてなる。最内周でのパターン最小線幅は０．７μｍ、最外周でのパターン最小線幅は約１．２μｍである。
この後、パターン領域の周縁部に、リフトオフ法によりＣｒ層からなるスペーサを設けた。即ち、パターン領域外の外周部である半径約４７〜４８ｍｍの範囲には、高さ１．５μｍ、直径５０μｍの略円形の突起（スペーサ）が１００μｍ間隔で、また、内周部である半径１５〜１６ｍｍの範囲には、高さが０．５μｍである以外は外周部のスペーサと同じスペーサが形成されたマスクを得た（実施例１）。
【０１６８】
次に、ウェットエッチング後のフォトレジストを除去するまで実施例１と同様に行い、その後ＳｉＯ_２ターゲットを用いて、ＲＦスパッタリングにより、ＳｉＯ_２膜を厚さ３００ｎｍ設けた。３００Ｗのパワーで成膜に要した時間は１時間２４分であった。その後、スペーサを実施例１と同様に形成してマスクを得た（比較例１）。
【０１６９】
次に、ウェットエッチング後のフォトレジストを除去するまで実施例１と同様に行い、その後ＳｉＯ_２膜は設けなかった。スペーサは実施例１と同様に形成してマスクを得た（比較例２）。
［評価］
以上のようにして得られたマスクについて、耐久性の評価を行った。
【０１７０】
実施例１及び比較例１、２のマスクのパターン領域を有する面に対してフッ素系潤滑剤（Ｆｏｍｂｌｉｎ　Ｚ−Ｄｏｌ２０００：アウジモント社製）を滴下した。
その後、その面をそれぞれスペーサを介して３．５インチ径のＮｉＰメッキ付きアルミニウム合金基板と対向させた状態で波長２４８ｎｍのエキシマパルスレーザを照射した。照射条件はパルス幅：２５ｎｓｅｃ、パワー（エネルギー密度）：１６０ｍＪ／ｃｍ^２、ビーム形状：１０ｍｍ×３０ｍｍ（ピークエネルギーの１／ｅ^２となる径）に制御し、繰り返し周波数５０Ｈｚでアルミニウム合金基板の同一場所を繰り返し照射した。
【０１７１】
実施例１のマスクについて、エネルギー線を１０万回照射後のマスク表面のパターン領域の顕微鏡写真を図４に示す。図４から分かるように、１０万回の照射までクロムによるマスクパターンの劣化が認められなかった。
比較例１のマスクについて、エネルギー線を１０万回照射後のマスク表面のパターン領域の顕微鏡写真を図５に示す。図５から分かるように、１０万回の照射でクロムによるマスクパターンの一部に腐食が認められた。
【０１７２】
比較例２のマスクについて、エネルギー線を３万回照射後のマスク表面のパターン領域の顕微鏡写真を図６に示す。図６から分かるように、３万回の照射でクロムによるマスクパターンの大部分が剥離しているのが観察された。
この結果から、本発明の誘電体層を設けたマスクはフッ酸及びエネルギー線に対して耐久性が高いことが確認された。
（実施例２、比較例３）
１２７ｍｍ×１２７ｍｍの正方形、２．３ｍｍ厚の石英ガラスを基体とし、その磁気ディスクに対するべき面の上に直流スパッタリングにより膜厚１００ｎｍのシリコン層、スピンコートにより膜厚２００ｎｍのフォトレジスト層を順次形成した。その後、レーザー露光装置を用いて、磁気ディスクに形成すべきサーボパターンに基づき露光、現像してフォトレジスト層に凹凸パターンを形成した。
【０１７３】
次いで、日本ビクター社製のＩＥ−５００を用いてフォトレジストの開口部に対し反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を行った。ＳＦ_６ガスを用いて石英ガラスのエッチングを２分間行った。エッチング条件は、ＳＦ_６流量１００ｓｃｃｍ、圧力３０ｍＴｏｒｒ、ＲＦ出力５０Ｗである。シリコンとフォトレジスト、石英ガラスのエッチング速度の比率（選択比）は各々８：１、１０：１であった。ＲＩＥ後にリムーブ液を用いてフォトレジストを除去した。
【０１７４】
次に溝（凹部）の深さの測定をＡＦＭ（デジタルインスツルメンツ社製　ナノスコープ３ａ　Ｄ３１００型）にて実施し、全面にわたって溝深さがほぼ１００ｎｍであり、透過部においてＳｉが全てエッチングされていることを確認した。作製したマスクは半径２０〜４６ｍｍにパターン領域を有し、パターン最小線幅０．７μｍ（最小幅０．７μｍ；ライン、スペースとも０．７μｍ）のパターンが設けられてなる。最内周でのパターン最小線幅は０．７μｍ、最外周でのパターン最小線幅は約１．２μｍである。
【０１７５】
次に、反応性スパッタリングによってＳｉＯ_２膜を厚さ４０ｎｍ設けた。反応性スパッタリングはシリコンターゲットに、アルゴン７０ｃｃｍ、酸素３０ｃｃｍの混合ガスをスパッタリングガスとして３００Ｗのパワーで直流スパッタリングをすることにより実施した。この結果、遮光部には石英ガラス上に厚さ１００ｎｍのＳｉ膜と厚さ４０ｎｍのＳｉＯ_２膜の積層膜が設けられ、透過部には石英ガラス上に厚さ４０ｎｍのＳｉＯ_２膜が設けられたマスクを得た。その後、スペーサを実施例１と同様に形成してマスクを得た（実施例２）。
【０１７６】
ＲＩＥエッチング後のフォトレジストを除去するまで実施例２と同様に行い、その後ＳｉＯ_２膜は設けなかった。スペーサは実施例１と同様に形成してマスクを得た（比較例３）。
［評価］
以上のようにして得られたマスクについて、耐久性の評価を行った。
【０１７７】
なお、使用した磁気記録媒体は次のようなものであった。
３．５インチ径のＮｉＰメッキ付きアルミニウム合金基板上にＣｒ_９０Ｍｏ_１０を１０ｎｍ、記録層としてＣｏ_６４Ｃｒ_１６Ｐｔ_１２Ｂ_８を１２ｎｍ、保護層としてカーボン（ダイヤモンドライクカーボン）を３ｎｍ成膜した。その上には潤滑層としてフッ素系潤滑剤を０．５ｎｍの厚さに塗布し、１００℃で４０分焼成し、室温での静的保磁力３６００Ｏｅ、動的保磁力８０００Ｏｅ程度、飽和磁化３１０ｅｍｕ／ｃｃの面内記録用であった。
【０１７８】
実施例２及び比較例３で作製したマスクのパターン領域を有する面を、それぞれスペーサを介して上記媒体と対向させた状態で固定して両者を一体とし、３．２秒間で１回転の速度で回転させた。
ここに波長２４８ｎｍのエキシマパルスレーザをパルス幅：２５ｎｓｅｃ、パワー（エネルギー密度）：１６０ｍＪ／ｃｍ^２、ビーム形状：１０ｍｍ×３０ｍｍ（ピークエネルギーの１／ｅ^２となる径）に制御し、繰り返し周波数１０Ｈｚで一回転当たり３２パルス照射した。
【０１７９】
耐久性の評価においては、マスク及び媒体を連続で回し続けながらレーザー照射を繰り返し、マスクの各位置が照射を受けた回数（すなわちマスクが回転した回数）を照射回数と定義した。なお、媒体は１００００回毎に交換した。
実施例２のマスクについて、エネルギー線を１４３０００回照射後のマスク表面のパターン領域の顕微鏡（表面走査型電子顕微鏡）写真を図７に示す。図７から分かるように、１４３０００回の照射でパターン領域に顕著な腐食は認められなかった（なお、中心にある白い斑点は付着物である）。
【０１８０】
比較例３のマスクについて、エネルギー線を１１６０００回照射後のマスク表面のパターン領域の顕微鏡（表面走査型電子顕微鏡）写真を図８に示す。図８から分かるように、１１６０００回の照射でパターン領域に白い斑点状の腐食が認められた。
この結果から、本発明の誘電体層を設けたマスクはフッ酸及びエネルギー線に対して耐久性が高いことが確認された。
（実験例１及び２）
石英ガラス上に反応性スパッタリングによりＳｉＯ_２膜のみを厚さ３００ｎｍで形成した。反応性スパッタリングはシリコンターゲットにアルゴン７０ｃｃｍ、酸素３０ｃｃｍの混合ガスで３００Ｗのパワーで直流スパッタリングをすることにより実施した。成膜に要した時間は８分３０秒であった（実験例１）。
【０１８１】
次に、石英ガラス上にＲＦスパッタリングによりＳｉＯ_２膜のみを厚さ３００ｎｍで形成した。ＲＦスパッタリングはＳｉＯ_２ターゲットを用いて、３００Ｗのパワーで実施した。成膜に要した時間は１時間２４分であった（実験例２）。実験例１及び実験例２で得られたそれぞれＳｉＯ_２膜を持つ基板に、波長が２００ｎｍから４００ｎｍのエネルギー線を照射した場合の透過率を図９に示す。縦軸はエネルギー線の透過率（％）、横軸は波長（ｎｍ）を示している。
【０１８２】
図９より、実験例１のＳｉＯ_２膜は波長２００から３００ｎｍでの透過率が高いことが分かる。これはＳｉＯ_２膜中の不純物が少ないためと考えられる。
【０１８３】
【発明の効果】
本発明によれば、エネルギー線耐久性、及び潤滑剤の分解によって発生するフッ酸への耐久性が高いレーザー加工用のマスクが得られる。このためマスクの交換頻度が減ると同時に、潤滑剤塗布後の媒体を転写に使用できるために生産コストを抑え、生産効率を著しく上げることができる。また成膜速度も速く、生産性も優れている。
【０１８４】
そしてこのマスクを、局所加熱と外部磁界印加を組み合わせて磁気記録媒体に磁化パターンを形成する技術に適用することにより、微細なパターンを低コストで効率よく形成できる。また、生産コストを抑え、生産効率を上げることができる。ひいてはより高密度記録が可能な磁気記録媒体及び磁気記録装置を短時間かつ安価に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のマスクを用いた磁化パターン形成方法の実施の１形態を示す模式的な断面図である。
【図２】本発明の実施例に係る磁化パターン形成方法を示す平面図と断面図である。
【図３】本発明の実施例における、磁界パルスとレーザー光用トリガーパルスの時間的関係を示す図である。
【図４】本発明の実施例１において、潤滑剤を滴下してレーザーを照射した後のマスク表面の顕微鏡写真である。
【図５】本発明の比較例１において、潤滑剤を滴下してレーザーを照射した後のマスク表面の顕微鏡写真である。
【図６】本発明の比較例２において、潤滑剤を滴下してレーザーを照射した後のマスク表面の顕微鏡写真である。
【図７】本発明の実施例２において繰り返し照射試験を行った後のマスク表面の顕微鏡写真である。
【図８】本発明の比較例３において繰り返し照射試験を行った後のマスク表面の顕微鏡写真である。
【図９】本発明の実験例１、実験例２におけるＳｉＯ_２膜の透過率の測定結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１　磁気記録媒体（磁気ディスク）
２　マスク
３　外部磁界
４　入射光（レーザビーム）
５　スペーサ
６　透明基体（石英）
７　遮光層（シリコン含有層）
８　誘電体層
１１　磁気ディスク
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ　永久磁石
１３　遮光板
１３ａ　開口部
１４　マスク
１５　エネルギー線
１７　スペーサ
１８ａ、１８ｂ、１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄ　　空芯コイル（電磁石）
２１　直流電源
２２　コンデンサ
２３　サイリスタ
２４　トリガー発生装置
２５　遅延装置（ディレイ）
２６　エネルギー線源[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a mask and a pattern forming method for forming a magnetic pattern of a magnetic recording medium used in a magnetic recording device.
[0002]
[Prior art]
A magnetic recording device represented by a magnetic disk device (hard disk drive) is widely used as an external storage device of an information processing device such as a computer, and in recent years, is also used as a moving image recording device or a recording device for a set-top box. It is getting.
[0003]
A magnetic disk device usually includes a shaft for fixing one or more magnetic disks in a skewered manner, a motor for rotating a magnetic disk joined to the shaft via a bearing, and a magnetic disk used for recording and / or reproduction. It comprises a head, an arm to which the head is attached, and an actuator that can move the head to an arbitrary position on the magnetic recording medium via the head arm. The recording / reproducing head is usually a flying head, and moves on the magnetic recording medium at a constant flying height. In addition to the flying head, the use of a contact head (contact head) has been proposed in order to further reduce the distance from the medium.
[0004]
A magnetic recording medium mounted on a magnetic disk device generally has a NiP layer formed on the surface of a substrate made of an aluminum alloy or the like, performs a required smoothing process, texturing process, and the like, and then forms a metal base layer thereon. , A magnetic layer (information recording layer), a protective layer, a lubricating layer, and the like are sequentially formed. Alternatively, it is manufactured by sequentially forming a metal base layer, a magnetic layer (information recording layer), a protective layer, a lubricating layer, and the like on a surface of a substrate made of glass or the like. Magnetic recording media include in-plane magnetic recording media and perpendicular magnetic recording media. In the longitudinal magnetic recording medium, longitudinal recording is usually performed.
[0005]
The speed of increasing the density of magnetic recording media is increasing year by year, and there are various techniques for achieving this. For example, improvements such as reducing the flying height of the magnetic head, adopting a GMR head as the magnetic head, increasing the magnetic material used for the recording layer of the magnetic disk to have a high coercive force, and improving the information recording track of the magnetic disk Attempts have been made to reduce the distance between the two. For example, 100Gbit / inch ² Is required to have a track density of 100 ktpi or more.
[0006]
Each track is formed with a control magnetization pattern for controlling the magnetic head. For example, it is a signal used for position control of the magnetic head or a signal used for synchronization control. If the number of tracks is increased by narrowing the interval between information recording tracks, a signal used for controlling the position of the data recording / reproducing head (hereinafter, sometimes referred to as a “servo signal”) is also adjusted in the radial direction of the disk. On the other hand, it must be densely provided, that is, provided with a larger number so that precise control can be performed.
[0007]
Also, there is a demand for an area other than used for data recording, that is, an area used for a servo signal and a gap between the servo area and the data recording area to be reduced to increase the data recording area and increase the data recording capacity. large. For this purpose, it is necessary to increase the output of the servo signal and the accuracy of the synchronization signal.
Conventionally, a method widely used for manufacturing is to make a hole near a head actuator of a drive (magnetic recording device), insert a pin with an encoder into the hole, engage the actuator with the pin, and accurately mount the head. It is driven to a position to record a servo signal. However, since the center of gravity of the positioning mechanism is different from the center of gravity of the actuator, highly accurate track position control cannot be performed, and it has been difficult to accurately record servo signals.
[0008]
On the other hand, there has also been proposed a technique of forming an uneven servo signal by irradiating a magnetic disk with a laser beam to locally deform the disk surface to form physical unevenness. However, the flying head becomes unstable due to the unevenness and adversely affects recording / reproducing. It is necessary to use a laser beam having a large power to form the unevenness, which increases the cost. It takes time to form the unevenness one by one. There was a problem.
[0009]
For this reason, a new servo signal forming method has been proposed.
One example is a method in which a servo pattern is formed on a master disk having a magnetic layer with a high coercive force, the master disk is brought into close contact with a magnetic recording medium, and a magnetic field is transferred by applying an auxiliary magnetic field from outside (US Pat. No. 5,991,91). No. 104).
Another example is a method of preliminarily magnetizing the medium in one direction, patterning a soft magnetic layer or the like having a high magnetic permeability and a low coercive force on the master disk, and bringing the master disk into close contact with the medium and applying an external magnetic field. . The soft magnetic layer functions as a shield, and a magnetization pattern is transferred to an unshielded area (Japanese Patent Application Laid-Open No. 50-60212 (US Pat. No. 3,869,711), Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-40544 (EP915456)), "Readback Properties of Novel Magnetic Contact Contact Duplication Signals with High Recording Density FD" (Sugita, R.E., Digest of Exchange, E.I.E.
[0010]
This technology uses a master disk and forms a magnetization pattern on a medium by a strong magnetic field.
In general, the strength of the magnetic field depends on the distance, and when recording a magnetized pattern with the magnetic field, the pattern boundary is likely to be unclear due to the leakage magnetic field. Therefore, in order to minimize the leakage magnetic field, it is essential to bring the master disk and the medium into close contact. Further, as the pattern becomes finer, it is necessary to make the pattern adhere completely without any gap. Usually, both are pressed by vacuum suction or the like.
[0011]
Further, as the coercive force of the medium increases, the magnetic field used for transfer increases, and the leakage magnetic field also increases.
Therefore, the above technique is easy to apply to a magnetic disk having a low coercive force or a flexible floppy (registered trademark) disk that is easily pressed, but has a coercive force of 3000 Oe or more for high-density recording using a hard substrate. It is very difficult to apply to such a magnetic disk.
[0012]
In other words, a magnetic disk having a hard substrate may cause a defect in a medium when fine dust or the like is sandwiched at the time of close contact, or may damage an expensive master disk. In particular, in the case of a glass substrate, there has been a problem that the adhesion is insufficient due to the interposition of dust, so that magnetic transfer cannot be performed, and a crack occurs in the magnetic recording medium.
According to the technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 50-60212 (US Pat. No. 3,869,711), a pattern having an oblique angle with respect to the track direction of a disk can be recorded but has a signal strength. There was a problem that only weak patterns could be made. For a high-coercivity magnetic recording medium having a coercive force of 2000 to 2500 Oe or more, a ferromagnetic material (shielding material) for a pattern of a master disk is made of a saturated magnetic flux such as permalloy or sendust in order to secure a magnetic field strength for transfer. The use of a soft magnetic material with high density is inevitable.
[0013]
However, in the oblique pattern, the magnetic field of the magnetization reversal is in a direction perpendicular to the gap formed by the ferromagnetic layer of the master disk, and the magnetization cannot be tilted in a desired direction. As a result, a part of the magnetic field escapes to the ferromagnetic layer, so that it is difficult to apply a sufficient magnetic field to a desired portion during magnetic transfer, and it is difficult to form a sufficient magnetization reversal pattern and to obtain a high signal strength. With such an oblique magnetization pattern, the reproduction output is greatly reduced more than the azimuth loss with respect to the pattern perpendicular to the track.
[0014]
In contrast, the techniques described in the specifications of Japanese Patent Application Nos. 2000-134608 and 2000-134611 form a magnetization pattern on a magnetic recording medium by combining local heating and application of an external magnetic field. For example, the medium is magnetized in one direction in advance, and the medium is locally heated by irradiating an energy ray or the like through a patterned mask, and an external magnetic field is applied while lowering the coercive force of the heated area, and the heated area is heated. Recording by an external magnetic field is performed to form a magnetization pattern.
[0015]
According to the present technology, since the external magnetic field is applied by lowering the coercive force by heating, the external magnetic field does not need to be higher than the coercive force of the medium, and recording can be performed with a weak magnetic field. Then, the area to be recorded is limited to the heated area, and no recording is performed even when a magnetic field is applied to the area other than the heated area. Therefore, a clear magnetization pattern can be recorded without bringing a mask or the like into close contact with the medium. Therefore, the medium and the mask are not damaged by the pressure bonding, and the defect of the medium is not increased.
[0016]
In addition, according to the present technology, an oblique magnetization pattern can be formed well. This is because there is no need to shield the external magnetic field with the soft magnetic material of the master disk as in the related art.
[0017]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the above-described magnetic pattern forming technique is an excellent technique that can form various fine magnetic patterns efficiently and accurately and does not damage the medium or the mask and does not increase the number of defects in the medium. According to this method, the same magnetic pattern can be formed on a plurality of media by repeatedly using the same mask, so that the magnetic pattern can be formed easily and at low cost.
[0018]
As a mask used in the magnetization pattern forming method, a photomask having an energy beam transmitting portion and a non-transmitting portion (hereinafter, sometimes referred to as a non-transmitting layer, a light-shielding layer, and a light-shielding portion) may be used. Many. Photomask manufacturing techniques are well known in semiconductor and liquid crystal manufacturing processes, and are generally manufactured as follows. That is, a metal such as chromium is formed by sputtering on a transparent substrate such as quartz glass or soda lime glass, a photoresist is applied thereon, and desired transparent portions and non-transparent portions are formed by etching or the like. In this case, the portion where the chromium layer is formed on the transparent substrate is the non-transmissive portion, and the other portion of the transparent substrate alone is the transmissive portion. In general, quartz glass is often used as a material used for the transparent substrate because it easily transmits light of a short wavelength. Further, chromium forming the non-transmissive portion is usually a very excellent light-shielding material because of its high melting point, high hardness, and low scratch resistance.
[0019]
However, even in this technique, if the same mask is used many times, for example, 10,000 times or more, the chrome layer which is a light-shielding portion is deteriorated and the mask cannot be used continuously, and it is necessary to replace the mask each time. . As a result, there has been a problem that the production cost is increased and the production efficiency is deteriorated due to the stop of the production line at the time of mask replacement work.
[0020]
The present inventors have studied the cause and found that the cause is hydrofluoric acid generated by the decomposition of the fluorine-based lubricant applied on the magnetic recording medium by laser heating. Further, since chromium has a catalytic action on the decomposition of the fluorine-based lubricant, the decomposition of the fluorine-based lubricant is accelerated. That is, it was found that the damage due to the thermal shock of the laser and the corrosion due to the hydrofluoric acid were combined to significantly corrode the chromium layer in the non-transmissive portion and the quartz glass used as the substrate.
[0021]
Here, a method may be considered in which the manufacturing process is changed so that magnetic transfer is performed before the lubricant is applied, and the mask is continuously used without being affected by hydrofluoric acid. However, in this case, since there is no lubricating layer, it is impossible to perform an inspection using a magnetic head before the transfer process. Further, in order to perform an inspection using a magnetic head, it is necessary to actually write a signal on a magnetic recording medium. Therefore, when an inspection is performed after a pattern is transferred, the transferred pattern must be erased. Therefore, in order to perform an inspection using a magnetic head, it is essential to perform a magnetic transfer step after applying a lubricant, and the above-described problem cannot be avoided by changing the manufacturing steps.
[0022]
In view of the above problems, the present invention provides a highly durable mask in a technique for forming a magnetization pattern on a magnetic recording medium by combining local heating and application of an external magnetic field, thereby providing a fine magnetization pattern at low cost. It is an object of the present invention to provide a method for forming a magnetic pattern that can be formed efficiently. It is another object of the present invention to provide a magnetic recording medium and a magnetic recording device capable of higher density recording in a short time and at low cost.
[0023]
[Means for Solving the Problems]
The gist of the present invention is to irradiate a magnetic recording medium having a magnetic layer on a substrate with energy rays through a mask to heat an irradiated portion of the magnetic layer, and to apply an external magnetic field to the magnetic layer. And a step of applying a magnetic pattern. The mask is characterized in that the mask has a dielectric layer.
[0024]
Another gist of the present invention is a step of irradiating a magnetic recording medium having a magnetic layer on a substrate with an energy ray through a mask and heating an irradiated portion of the magnetic layer, And a step of applying an external magnetic field, wherein the mask is the above-mentioned mask.
Still another aspect of the present invention resides in a magnetic recording medium on which the above-described magnetization pattern is formed, and a magnetic recording apparatus using the same.
[0025]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The present invention is used in a method for forming a magnetic pattern including a step of irradiating a magnetic recording medium with an energy ray through a mask to heat an irradiated portion of the magnetic layer, and a step of applying an external magnetic field to the magnetic layer. Wherein the mask to be formed has a dielectric layer on at least a part of the surface facing the magnetic recording medium.
[0026]
Note that the mask in the present invention has a mask pattern including a transmission portion and a non-transmission portion of an energy ray as long as the mask has a mask pattern that causes shading of an energy ray according to a magnetization pattern to be formed. Any type of mask, such as a mask, a mask having a mask pattern for diffusing energy rays, and a hologram mask, can be used. In the following, a description will be given by taking a photomask composed of a transparent portion and a non-transmissive portion of an energy ray most frequently used in the present invention as a representative example.
[0027]
According to the present invention, by providing the dielectric layer, the material constituting the mask, for example, the chromium layer forming the non-transmissive portion of the photomask can be prevented from being in direct contact with hydrofluoric acid, and the corrosion of the mask material can be prevented. There is an advantage that can be prevented.
The material constituting the dielectric layer of the present invention is not particularly limited as long as the above-mentioned effect can be obtained, and it is desirable that the material has a high blocking property against hydrofluoric acid. For example, silicon oxide, aluminum oxide, hafnium oxide, oxide Oxides such as zirconium, tantalum oxide, and titanium oxide; nitrides such as silicon nitride and aluminum nitride; and hydrides such as silicon hydride can be given. The dielectric layer may be a mixture containing two or more of these. Further, it may have a single-layer structure or a multilayer structure composed of two or more layers.
[0028]
In the present invention, since magnetic transfer is performed on a magnetic disk by irradiating an energy ray through the dielectric layer, when a dielectric layer is provided in the transmission portion, it is preferable that the transparent layer is transparent to the energy ray. When an excimer laser of 248 nm or a laser having a wavelength shorter than that is used as an energy beam for heating the magnetic recording medium, the dielectric is preferably silicon oxide, aluminum oxide, or hafnium oxide from the viewpoint of laser transparency. . From the viewpoint of durability against hydrofluoric acid, silicon oxide is particularly preferable.
[0029]
In order to suppress the permeation of hydrofluoric acid and effectively exhibit the effects of the present invention, the thickness of the dielectric layer is preferably 20 nm or more. More preferably, the thickness is 30 nm or more. However, if the thickness is too large, the film formation time becomes longer, and the productivity is reduced. Also, if the dielectric layer on the boundary between the light-transmitting portion and the light-shielding portion becomes too thick, the energy rays that have passed near the boundary between the light-transmitting portion and the light-shielding portion propagate through the dielectric, and are not originally irradiated with the energy rays. There is a possibility that the energy pattern is also irradiated to the part directly below the light shielding part, and the magnetization pattern is disturbed. It is preferable that the thickness of the dielectric layer is 500 nm or less because such an optical influence may also occur. More preferably, it is 300 nm or less.
[0030]
The dielectric layer according to the present invention is preferably provided as the outermost layer closest to the magnetic recording medium after a pattern including a transparent portion and a non-transparent portion is formed on the mask in order to prevent corrosion of the entire mask material. preferable.
By adjusting the refractive index and the thickness of the dielectric layer, there is also an advantage that the reflectance of the light shielding portion of the mask on the side of the magnetic recording medium can be reduced.
[0031]
The energy rays transmitted through the mask strike the magnetic recording medium. Most of the energy rays that have hit the magnetic recording medium are absorbed by the magnetic recording medium, but part of the energy rays are reflected. The reflected energy beam hits the mask light-shielding portion again. If the reflectivity of the light-shielding portion is high, the light reflected from the medium goes to the medium again, so that the temperature of a region immediately below the light-shielding portion where heating is not originally performed increases, and the magnetization pattern may be disturbed.
[0032]
For this reason, it is desirable to reduce the reflectance of the light-shielding portion of the mask facing the magnetic recording medium.
In the present invention, the dielectric layer is preferably provided by reactive sputtering.
Reactive sputtering is a method in which atoms of the target material and the reactive gas component react by performing sputtering using a sputtering gas containing a reactive gas component that reacts with the target material, and a compound of the target material and the reactive gas. Refers to a sputtering method in which a film made of Examples of the reactive gas component include oxygen, nitrogen, hydrogen, methane, ammonia, and the like, and among them, oxygen and nitrogen are often used.
[0033]
In the present invention, the dielectric layer is formed by reactive sputtering for the following reasons.
Usually, as a method of forming a dielectric layer, a method of performing radio frequency (RF) sputtering using a target made of a dielectric to be formed is considered. However, when a dielectric layer is formed by this method, oxygen, nitrogen, and the like in a dielectric target may escape during sputtering, and a high-purity dielectric layer may not be formed using a mask in some cases. For example, in the case where a silicon oxide target is used, part of oxygen in the silicon oxide is released and becomes silicon, so that a silicon oxide layer containing silicon as an impurity is formed. In a dielectric layer containing such impurities, a small amount of hydrofluoric acid or moisture may pass through the dielectric layer. The passed hydrofluoric acid and moisture corrode the mask material under the dielectric layer, and may also corrode the dielectric itself.
[0034]
Further, when the dielectric layer contains impurities, the energy rays are partially absorbed by the impurities at the time of irradiation with the energy rays, and the heating efficiency of the magnetic disk is reduced when forming the magnetic pattern. Further, since the dielectric target has a large secondary electron emission coefficient, most of the power applied during sputtering is used for electron emission. Therefore, it is difficult to form the dielectric layer by efficiently using the input power, and the film forming rate tends to be slow.
[0035]
In reactive sputtering, on the other hand, by supplying a sufficient amount of reactive gas to the sputtering gas, the target material and the reactive gas react almost completely, so that a high-purity dielectric layer can be formed. it can. For example, when reactive sputtering is performed using a silicon target in an oxygen atmosphere as a sputtering gas, silicon reacts with oxygen to form a high-purity silicon oxide layer. The high-purity dielectric layer obtained in this way can effectively suppress the passage of hydrofluoric acid and moisture, and is therefore less likely to corrode the mask material, and is thus preferable.
[0036]
Furthermore, if reactive sputtering is used, the impurity contained in the dielectric layer is small, so that absorption of energy rays by the dielectric layer can be reduced, and magnetic transfer with low energy ray power can be performed.
In addition, according to the reactive sputtering, a non-dielectric target such as a metal can be used as the target, and the deposition rate of the dielectric layer can be increased.
[0037]
Furthermore, in the case of a combination of a conductive target such as a metal and a reactive gas, direct current (DC) reactive sputtering enables the dielectric layer to be formed at a higher speed, and thus is excellent in productivity and is preferable. .
As an example of this combination, when a silicon target is used to form a dielectric layer of silicon oxide using a mixed gas of argon and oxygen as a sputtering gas, a silicon target is used to form a dielectric gas of silicon nitride using a mixed gas of argon and nitrogen as a sputtering gas. When the body layer is formed, a case where aluminum oxide is generated using a mixed gas of argon and oxygen as a sputtering gas using an aluminum target, and the like can be given.
[0038]
However, when DC reactive sputtering is performed, abnormal discharge generally tends to occur easily. The cause of the abnormal discharge is that the target material and the reactive gas react on the surface of the target and locally form a thin dielectric layer on the target. When a dielectric layer is formed on the target, charges are accumulated therein, which eventually causes dielectric breakdown, resulting in abnormal discharge. In order to prevent this abnormal discharge, it is effective to cancel the accumulated charge by periodically changing the voltage applied to the target to the opposite polarity (that is, from a normal minus voltage to a plus voltage).
[0039]
Here, the period of reverse voltage is preferably 5 Hz or more, more preferably 10 Hz or more, and still more preferably 20 Hz or more, in order to effectively cancel charges. Since the film speed is excessively reduced, the frequency is preferably 200 Hz or less, more preferably 100 Hz or less, and further preferably 80 Hz or less. The time ratio of the reverse polarity is preferably 5% or more of the whole, but is preferably 40% or less in order not to lower the film formation rate too much.
[0040]
Note that, in the present invention, DC reactive sputtering refers to performing reactive sputtering in a state in which the proportion of time for making the polarity reverse is less than 50%.
Here, an example of a method for forming a magnetic pattern according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram for explaining an example of a method for forming a magnetization pattern according to the present invention. The magnetic recording medium (magnetic disk) 1 is previously uniformly magnetized in one circumferential direction by an external magnetic field. After that, the mask 2 is placed on the medium 1 and fixed with a set screw (not shown). The mask 2 includes a transparent substrate 6 made of quartz glass and a light shielding layer 7. The combination of the light-shielding layer 7 and the light-transmitting portion where no light-shielding layer exists forms a pattern corresponding to the magnetization pattern to be formed. A dielectric layer 8 is formed on the transparent substrate 6 and the light shielding layer 7. Further, spacers 5 are formed on the inner peripheral portion and the outer peripheral portion outside the pattern region, and are in contact with the medium 1.
[0041]
The medium 1 is irradiated with the laser beam 4 through the mask 2, and at the same time, the external magnetic field 3 is applied. The irradiated energy rays are blocked by the light-shielding layer 7, so that the energy rays are shaded on the medium 1. The density of the energy ray becomes the temperature difference of the medium 1 as it is, and the magnetization pattern is formed using this temperature difference. This external magnetic field has a direction opposite to that of the external magnetic field when magnetized uniformly first. In this way, a fine magnetization pattern can be formed efficiently and accurately.
[0042]
At this time, the distance between the mask and the magnetic disk is maintained by the spacer, but since the optimum distance between the mask and the magnetic recording medium varies according to the pattern line width, this distance does not need to be constant over the entire surface. The distance may be appropriately adjusted depending on the location, for example, by changing the height of the spacer. Thereby, a good magnetization pattern can be obtained without finely adjusting the power of the energy beam or the pattern line width of the mask according to the line width of the pattern.
[0043]
The material of the substrate used for the mask of the present invention is not particularly limited as long as sufficient transparency can be obtained with respect to the working wavelength of the energy ray, and glass and resin can be used. % Or more, more preferably 90% or more of a non-magnetic material. By using such a material having a high transmittance, energy rays can be used efficiently. However, even if the material has high permeability, it must have some resistance to energy rays and heat because it absorbs some energy rays.
[0044]
For the above reasons, the base of the mask according to the present invention is preferably a glass-based material.
Furthermore, quartz glass is relatively expensive, but has high transparency to ultraviolet energy rays, so that there is an advantage that short-wavelength energy rays of 300 nm or less, which are particularly easy to perform fine processing, can be used. . When an energy ray having a longer wavelength is used, it is better to use an optical glass in terms of cost. Therefore, when it is necessary to form a fine pattern, it is preferable to use quartz glass which can efficiently handle short-wavelength energy rays and has a small alkali metal component content. In addition, quartz glass includes fused quartz glass made by dissolving natural quartz and synthetic quartz glass made by chemically synthesizing silicon and oxygen, but synthetic quartz glass contains impurities such as alkali metal components. And it is more preferable because of its excellent transparency and durability.
[0045]
Although the thickness of the substrate is not limited, it is usually preferably about 1 to 10 mm in order to obtain stable flatness without causing the substrate to bend.
Regarding the flatness, from the viewpoint of correcting the distortion of the disk at the time of mounting, the smaller the undulation is, the more preferable it is to set the undulation to 2 μm or less in order to obtain a submicron or less pattern.
[0046]
When a dielectric film made of silicon oxide is provided on quartz glass, both are composed of the same silicon oxide, but the silicon oxide as a dielectric layer formed by sputtering has a more dense structure than quartz glass. And exhibits high corrosion resistance to corrosive substances such as hydrofluoric acid. In addition, quartz glass often contains a small amount of impurities such as alkali metals in its manufacturing process, and these impurities serve as nuclei, which may cause corrosion. However, since the dielectric layer provided by reactive sputtering is a very high-purity film and contains only a trace amount of such impurities, corrosion hardly occurs.
[0047]
The material of the light-shielding portion (non-transmissive layer) may be any material and film thickness that does not substantially transmit the energy rays to be used. Use a metal, a semimetal, a dielectric, an inorganic compound such as carbon, an organic compound, or the like. However, it is preferable to use an inorganic compound because it has high durability against energy rays and good adhesion to a glass-based material. Here, metal or metalloid includes an alloy. Generally, when a metal is formed by a sputtering method or the like, it is preferable in that the film formation speed is higher than that of a dielectric layer and the mask manufacturing time can be reduced.
[0048]
Examples of the metal or semimetal include Cr, Al, Pt, Au, Ag, Cu, Pd, Ti, Ni, Ta, Mg, Se, Hf, V, Nb, Ru, W, Mn, Re, Fe, Co, Examples include Rh, Ir, Zn, Cd, Ga, In, Si, Ge, Te, Pb, Po, Sn, Bi, and alloys containing these as main components. The main component generally refers to a case where these elements account for 80 atomic% or more. It is more preferably at least 90 atomic%.
[0049]
As the non-transmissive layer, a material having high reflectance is preferably used. For example, there are Cr, Al, Pt, Au, Ag, Cu, Pd, Ti, Si, Ni, Ta, Ge, and alloys containing these as main components. Particularly, Si, Ge, Cr, Al, Pt, Au, Ag, Cu and alloys containing these as main components are preferable. Cr and an alloy containing Cr as a main component are preferable because they have particularly high adhesion to glass and high light-shielding properties.
[0050]
As the material used for the light-shielding portion, a material having high heat resistance and high corrosion resistance to hydrofluoric acid is preferable, and chromium, silicon, germanium, carbon, molybdenum silicide and the like can be mentioned. Preferably, more preferably, silicon. In particular, silicon is chemically very stable and has high resistance to hydrofluoric acid. Also, the melting point exceeds 1000 ° C., and it is thermally stable. Furthermore, since it has excellent adhesion to a glass substrate, it can withstand both thermal shock by laser and chemical erosion by hydrofluoric acid.
[0051]
Another feature of silicon is that the reflectance is high in a short wavelength region of 500 nm or less. Accordingly, silicon has an advantage that light absorption is small in a short wavelength region, and therefore, the temperature rise of the mask due to laser irradiation can be small. Particularly at a wavelength of 300 nm or less, the reflectance is preferably higher than that of chromium. For example, at 248 nm, chrome has a reflectance of about 50%, while silicon has a reflectance of 70% or more. Silicon also has the advantages of being harmless to the human body and being available at low cost. From the viewpoint of hydrofluoric acid resistance, noble metals such as gold and platinum are also excellent, but these metals have a drawback that they have poor adhesion to glass as a substrate and are weak against thermal shock of laser.
[0052]
When a material containing silicon is used as the material of the light shielding layer, it is preferable that silicon is present in an amount of 90% or more. However, for example, other elements may be contained in an amount of 10% or less for the purpose of miniaturizing the crystal. Examples of other elements referred to here include hydrogen, oxygen, nitrogen, Cr, Mo, Al, Pt, Au, Ag, Cu, Pd, Ti, Ni, Ta, Mg, Se, Hf, Zr, V, Nb, Ru, W, Mn, Re, Fe, Co, Rh, Ir, Zn, Cd, Ga, In, Ge, Te, Pb, Po, Sn, Bi, B, and the like. In the case of manufacturing by a sputtering method or the like, a sputtering gas such as argon may be mixed into the film. When corrosion due to the decomposition components of the lubricant is taken into consideration, the additive element is preferably a noble metal such as Pt, Au, Rh, or the like, or oxygen, hydrogen, or nitrogen. The other element may be a single element or two or more of the above elements.
[0053]
The light-shielding layer is preferably formed by a sputtering method from the viewpoint of high speed and denseness of the film, but may be formed by a film forming method such as electron beam evaporation, thermal evaporation, or CVD.
In addition, the non-transmissive layer may be formed of two or more layers as necessary. Alternatively, another layer may be provided on the non-transmissive layer. For example, a layer such as chromium oxide may be provided to reduce the reflectance of the surface of the non-transmissive layer.
[0054]
The thickness of the light-shielding layer may be such that sufficient non-transmission (energy-shielding property of energy rays), desired reflectance, and durability of energy rays can be obtained, and varies depending on the denseness of the film, that is, the deposition method. However, it is preferably about 30 nm or more. When importance is placed on energy ray durability, the thickness is preferably 50 nm or more, more preferably 70 nm or more, so as to increase the heat capacity. However, when the thickness is too large, the transmittance of energy rays decreases, and the film formation time becomes too long. Therefore, the thickness is preferably 500 nm or less, more preferably 400 nm or less, and particularly preferably 300 nm or less.
[0055]
The mask described above is not limited to the magnetization pattern forming method from the gist of the invention, and can be suitably used widely as a mask for general laser processing.
In addition, the mask according to the present invention is highly effective when applied to a method of irradiating a mask with a pulsed energy beam, which generally has a higher power peak value than a continuous energy beam and is liable to damage the mask. In particular, the power per pulse of the pulsed energy beam is 10 mJ / cm. ² Above, 1000 mJ / cm ² It is very effective in the following cases.
[0056]
Next, a method for forming a mask pattern according to the present invention will be described.
The concave portion corresponding to the pattern on the mask base can be manufactured by performing chemical etching or physical etching on the mask base. Chemical etching is a method in which a mask base is corroded by causing a chemical reaction to perform etching, and physical etching is a method in which the surface of a mask is physically scraped off using a machine or the like to perform etching.
[0057]
In the present invention, a method by chemical etching is preferable because a fine pattern can be formed, and a mask according to the present invention can be formed easily and inexpensively.
As a chemical etching procedure, first, a light-shielding layer containing silicon for forming a light-shielding portion is formed on a mask substrate before the etching process. After the formation of the photoresist layer, irregularities corresponding to the magnetization pattern are usually formed on the photoresist layer by exposure and development processing (photolithography). Exposure can be generally performed by a so-called laser drawing apparatus that irradiates or cuts a focused laser beam according to data. After that, an etching process is performed. There are roughly two types of etching processes, one is wet etching and the other is dry etching.
[0058]
The wet etching is a method in which a mask base having a photoresist layer corresponding to the above-described magnetization pattern is immersed in an etchant, and the exposed portion of the light shielding layer is corroded and dissolved. According to this method, the corrosion proceeds almost isotropically, and the cross section of the light shielding layer pattern is formed in a semicircular shape.
The dry etching is a method of removing a mask substrate having a photoresist layer corresponding to the above-mentioned magnetization pattern by gasifying the substrate by applying a plasma-containing fluoride-containing gas to an exposed portion of the mask substrate. This method is called reactive ion etching (RIE), and the etching rate varies depending on the direction in which the gas particles fly, and usually, etching proceeds specifically in the depth direction. Therefore, the cross section of the light-shielding layer pattern is usually formed in a shape close to a rectangle.
[0059]
In the manufacture of the mask according to the present invention, it is possible to more stably form a fine pattern mask since the shape of the pattern wall is rectangular, and it is possible to appropriately control the roughness of the groove bottom. It is preferable to make it by dry etching from the viewpoint that it is possible. In etching a layer containing silicon, SF has a high etching rate of silicon and a low etching rate of a resist and a substrate (glass) (that is, has a high selectivity). ₆ Or CF ₄ It is preferable to use such as. Oxygen or N ₂ The etching rate can be further improved by mixing an oxidizing gas such as O.
[0060]
In the present invention, when the dielectric layer is provided only on the light-shielding layer, it can be provided by forming the non-transmissive portion and the dielectric layer continuously in the first stage of forming the base, and then forming the pattern. . In the case where a dielectric layer is provided only in the non-transmissive portion, the dielectric layer can be provided by forming a dielectric layer on the exposed photoresist layer and then performing etching. In the case where a dielectric is provided in both the non-transmissive portion and the transmissive portion, it can be formed by forming a pattern of the transmissive portion and the non-transmissive portion and then sputtering silicon oxide over the entire surface.
[0061]
Next, a method for forming a magnetization pattern using the mask according to the present invention will be described. First, a technique of forming a magnetization pattern on a magnetic recording medium by combining local heating and application of an external magnetic field according to the present invention will be described.
In the magnetization pattern forming method of the present invention, preferably, after applying a first external magnetic field to previously magnetize the magnetic layer uniformly in a desired direction, locally heating the magnetic layer and simultaneously applying the second external magnetic field. The heating unit is magnetized in a direction opposite to the desired direction to form a magnetized pattern. Thereby, mutually opposite magnetic domains are clearly formed, so that a magnetization pattern with high signal intensity and good C / N and S / N can be obtained.
[0062]
First, a strong first external magnetic field is applied to the magnetic recording medium to uniformly magnetize the entire magnetic layer in a desired magnetization direction. As a means for applying the first external magnetic field, a magnetic head may be used, or an electromagnet or a permanent magnet may be arranged and used so as to generate a magnetic field in a desired magnetization direction. Further, these means may be used in combination.
Note that the desired magnetization direction is the same or opposite to the running direction of the data recording / reproducing head (the relative movement direction of the medium and the head) in the case of a medium whose easy axis of magnetization is in the in-plane direction. When the axis of easy magnetization is perpendicular to the in-plane direction, it is one of the perpendicular directions (upward or downward). Therefore, the first external magnetic field is applied so as to be magnetized in such a manner. When the medium has a disk shape, the direction in which the first external magnetic field is applied is preferably one of a circumferential direction, a radial direction, and a direction perpendicular to the plate surface.
[0063]
To uniformly magnetize the entire magnetic layer in a desired direction means to magnetize the entire magnetic layer in substantially the same direction, but not strictly all, and at least the region where the magnetization pattern is to be formed is in the same direction. It only needs to be magnetized.
The strength of the first external magnetic field may be set in accordance with the coercive force of the magnetic layer, but it is preferable that the magnetic layer be magnetized by a magnetic field at least twice the coercive force (static coercive force) at room temperature. If it is lower than this, the magnetization may be insufficient. However, usually, the coercive force of the magnetic layer at room temperature is about 5 times or less due to the capability of the magnetizing device used for applying the magnetic field. The room temperature is, for example, 25 ° C. The coercive force of the magnetic recording medium is substantially the same as the coercive force of the magnetic layer (recording layer).
[0064]
The magnetic layer generally has a static coercive force (sometimes simply referred to as a coercive force) and a dynamic coercive force. For local heating, it is sufficient that the magnetic layer can be heated at least to a temperature at which the dynamic coercive force of the magnetic layer is reduced to some extent. . Of course, heating may be performed to a temperature at which the static coercive force decreases. Preferably, it is heated to 100 ° C. or higher. A magnetic layer having a heating temperature of less than 100 ° C. and affected by an external magnetic field tends to have low stability of magnetic domains at room temperature.
[0065]
However, the heating temperature is desirably low within a range where a desired decrease in coercive force can be obtained. For example, the temperature is close to the temperature at which the magnetization of the magnetic layer disappears or the Curie temperature. If the heating temperature is too high, thermal diffusion to regions other than the region to be heated tends to occur, and the pattern may be blurred. Also, the magnetic layer may be deformed. Further, as described above, a lubricating layer made of a lubricant is usually formed on the surface of the magnetic recording medium. Is preferably as low as possible.
[0066]
Therefore, it is preferable that the heating temperature be equal to or lower than the Curie temperature of the magnetic layer. For example, the temperature is preferably 300 ° C. or lower, more preferably 250 ° C. or lower, and further preferably 200 ° C. or lower.
Next, the direction of the second external magnetic field applied simultaneously with the heating is generally opposite to the direction of the first external magnetic field. When the medium has a disk shape, the direction in which the second external magnetic field is applied is preferably one of a circumferential direction, a radial direction, and a direction perpendicular to the plate surface.
[0067]
When a pulsed energy beam is used for heating, the second external magnetic field may be applied continuously or in a pulsed manner. When the second external magnetic field is a pulsed magnetic field, it may be only a pulsed magnetic field component or a combination of a pulsed magnetic field component and a static magnetic field component. At this time, the sum of the pulse magnetic field component and the static magnetic field component is defined as the intensity of the second external magnetic field.
[0068]
As the maximum intensity of the second external magnetic field increases, the magnetization pattern is more easily formed. Although the optimum strength varies depending on the characteristics of the magnetic layer of the magnetic recording medium, when the second external magnetic field is a static magnetic field, it is preferably at least ８ of the coercive force (static coercive force) at room temperature. If it is lower than this, the heating unit may be magnetized again in the same direction as the surroundings under the influence of the magnetic field from the surrounding magnetic domains during cooling. However, the coercive force of the magnetic layer at room temperature is preferably ／ or less, more preferably 倍 or less. If it is larger than this, the magnetic domains around the heating unit may be affected.
[0069]
When the second external magnetic field is a pulse-shaped magnetic field, it is preferable that the second external magnetic field is at least ／ of the coercive force (static coercive force) at room temperature. If it is too weak, the heated region may not be magnetized satisfactorily. More preferably, it is 3/4 or more of the static coercive force at room temperature. A magnetic field stronger than the static coercive force at room temperature may be applied. However, the magnetic field is smaller than the dynamic coercive force of the magnetic layer at room temperature. This is because if the second external magnetic field is larger than this, the magnetization of the non-heated region is affected.
[0070]
In the present invention, the magnetic field intensity value H (Oe) can be substituted with the magnetic flux density value B (Gauss) as it is. In general, there is a relation of B = μH (where μ represents magnetic permeability). However, since the formation of a magnetization pattern is usually performed in air, the magnetic permeability is 1 and the relation of B = H holds. is there.
As the means for applying the second external magnetic field, a magnetic head may be used, or a plurality of electromagnets or permanent magnets may be arranged and used so as to generate a magnetic field in a desired magnetization direction. They may be used in combination. In order to efficiently magnetize a high coercivity medium suitable for high-density recording, a permanent magnet such as a ferrite magnet, a neodymium-based rare-earth magnet, or a samarium-cobalt-based rare-earth magnet is suitable.
[0071]
When the second external magnetic field is a pulsed magnetic field, it may be only the pulsed magnetic field applying means or a combination of the pulsed magnetic field applying means and the static magnetic field applying means. For example, in the former, only a pulsed magnetic field is generated by an electromagnet or the like. For example, in the latter case, a static magnetic field of a certain magnitude is given by a permanent magnet or an electromagnet, and a higher magnetic field is applied in a pulse form by the electromagnet. It is preferable to use an air-core coil having a small inductance since the pulse width can be narrowed and the magnetic field application time can be shortened. Also, other electromagnets such as a yoke type may be used instead of the permanent magnet.
[0072]
When the static magnetic field and the pulsed magnetic field are combined, the magnetic field applied in a pulsed manner can be reduced. In general, as the magnetic field of an electromagnet increases, it becomes more difficult to shorten the pulse width, so that the pulse width is easily reduced accordingly.
Alternatively, the pulsed magnetic field can be applied by a method in which a magnet that constantly generates a magnetic field is brought close to the magnetic recording medium only for a short time. For example, the medium may be rotated at a predetermined speed or more while a magnetic field is applied to a part of the magnetic recording medium by a permanent magnet.
[0073]
When the second external magnetic field is a combination of a static magnetic field and a pulsed magnetic field, the static magnetic field strength is made smaller than the static coercive force of the magnetic layer at room temperature. It is preferably at most 2/3 of the static coercive force, more preferably at most 1/2 times. If it is too large, it will affect the formed magnetization pattern and not only will the output drop, but also the modulation will deteriorate. Although there is no particular lower limit, if it is too weak, the significance of using a static magnetic field is reduced. For example, the lower limit is set to 1/8 or more of the static coercive force of the magnetic layer at room temperature.
[0074]
Next, the pulse width when the second external magnetic field is a pulsed magnetic field will be described. In the present invention, the pulse width of the pulse-shaped magnetic field component of the second external magnetic field is simply referred to as the pulse width of the second external magnetic field. Here, the pulse width of the magnetic field indicates a half width.
The pulse width of the second external magnetic field is usually 100 msec or less. Preferably, it is 10 msec or less. The shorter the pulse width of the second external magnetic field, the larger the upper limit of the magnetic field that can be applied. This is because the value of the dynamic coercive force changes according to the application time of the magnetic field, and the shorter the pulse width of the second external magnetic field, the larger the dynamic coercive force of the magnetic layer at room temperature. More preferably, it is 1 msec or less.
[0075]
However, it is preferably at least 10 nsec. If the length is too short, the dynamic coercive force increases accordingly, and the second external magnetic field required to magnetize the heating region increases. Further, although it depends on the magnitude of the magnetic field, the rise and fall of the magnetic field requires time due to the characteristics of the electromagnet, so that there is a limit to shortening the pulse width. More preferably, it is set to 100 nsec or more. Here, the pulse width of the magnetic field indicates a half width.
[0076]
When a pulsed energy beam is used for local heating, the pulse width of the second external magnetic field is equal to or greater than the pulse width of the pulsed energy beam. If it is less than this, the magnetic field changes during local heating, so that the magnetization pattern is not formed well.
It is preferable that the pulsed energy beam and the pulsed second external magnetic field are synchronized and applied simultaneously. Normally, it is considered that the pulse width of the magnetic field is longer than the pulse width of the energy ray. In this case, a pulse of the second external magnetic field is applied, and control is performed so that the pulse of the energy ray is applied where the magnetic field is maximized. Is preferred.
[0077]
When a pulse-shaped magnetic field is applied as the second external magnetic field to a magnetic recording medium or an AFC medium having an increased dynamic coercive force, the effect is particularly high. For example, there is a magnetic recording medium having two magnetic layers each having a magnetic layer for recording and a stabilizing magnetic layer for maintaining thermal stability. Since the stabilizing magnetic layer works to suppress the instantaneous magnetization reversal of the recording magnetic layer, the dynamic coercive force is high, and it is difficult to form a magnetization pattern by the conventional method. When an external magnetic field near or above the static coercive force is applied to such a medium in a pulse form, a good magnetization pattern can be formed.
[0078]
The second external magnetic field can form a plurality of magnetization patterns at once by applying the external magnetic field over the heated large area.
When local heating can be performed on the entire surface of the magnetic recording medium at one time, it is desirable to apply a second external magnetic field to the entire surface of the medium simultaneously with heating to form a magnetization pattern. As a result, a magnetic pattern can be formed in a shorter time, and the cost can be greatly reduced. To apply a magnetic field to only a part of the medium, the magnet arrangement is often devised or specific measures are taken so that the magnetic field does not reach other areas, but it is necessary to apply it to the entire surface. Absent. In addition, since a rotating mechanism or a moving mechanism is not required, the apparatus configuration is simplified, and a magnetic recording medium can be obtained at low cost.
[0079]
FIG. 2 shows an example of a specific transfer mechanism according to the present invention. A mask 14 is placed on the magnetic disk 11 via a spacer 17, a light shielding plate 13 is disposed above the mask 14, and an energy beam 15 is irradiated through an opening 13 a. As described above, the mask 14 has a transmission portion and a light shielding portion formed in accordance with the magnetization pattern to be formed.
[0080]
Permanent magnets 12a (N-pole) and 12b (S-pole) are attached to both sides of the opening 13a on the light-shielding plate 13, and air-core coils (electromagnets) 18a and 18b in which coils are wound several dozen times in a loop shape. They are arranged along the permanent magnets 12a and 12b. Permanent magnets 12c (N-pole) and 12d (S-pole) are also mounted on the opposite surface of the magnetic disk 11, and air-core coils (electromagnets) 18a and 18b in which the coils are wound several tens of times in a loop shape. They are arranged along the permanent magnets 12c and 12d.
[0081]
The air-core coils 18a and 18b are connected to each other by a conductor, and both ends are connected to a DC power supply 21, a capacitor 22, and a thyristor 23 as shown in the figure. The air-core coils 18a and 18b are each bent in a U-shape so that the magnetic disk 11 can be easily attached and detached.
Here, by the permanent magnets 12a to 12d, in the direction opposite to the uniform magnetization in the circumferential direction of the magnetic disk, about 1.7 kGauss in the disk inner peripheral area (at a position of a radius of 21 mm) and the disk outer peripheral area (radius of 46.5 mm). ), A magnetic field of about 1.9 kGauss is always applied.
[0082]
In order to apply a pulsed external magnetic field, first, the DC power supply 21 causes the capacitor 22 to have a potential difference of 750V. Next, when a trigger signal is generated from the trigger device 24 in accordance with the timing at which an external magnetic field is to be applied, and the trigger signal is input to the gate terminal of the thyristor 23, a current flows through the air core coils 18a and 18b due to the potential difference accumulated in the capacitor 22. It flows at a stretch. The pulse current causes a pulse width of 200 μsec around the coil, a maximum intensity of about 1.8 kGauss in the disk inner peripheral area (at a radius of 21 mm) and a maximum intensity of about 2 kGauss in the disk outer peripheral area (at a radius of 46.5 mm). A pulse magnetic field of about 0.0 kGauss is generated.
[0083]
As shown in FIG. 2B, the magnetic field generated by the air core coils 18a and 18b works to assist the magnetic field generated by the permanent magnets 12a to 12d. A pulse-shaped magnetic field having a maximum intensity of about 3.9 kGauss is applied in the outer peripheral area of the disk (at a radius of 46.5 mm).
On the other hand, the trigger signal from the trigger device 24 is input to an energy ray source 26 such as an excimer laser (wavelength 248 nm) through a delay device (delay) 25, thereby generating a pulsed energy beam. The energy beam passes through a programmable shutter, a beam expander, a prism array, and the like (not shown), and then has a pulse width of several tens nsec and an energy density of 100 to 200 mJ / cm, for example. ² Is irradiated as a pulsed energy ray 15.
[0084]
Normally, since the rise and fall of the magnetic field requires time due to the characteristics of the electromagnet, the delay device (delay) 25 emits the energy beam so that the energy beam 15 is irradiated just when the magnetic field intensity is maximized. Adjust
As a result, a pulsed magnetic field of about 3000 Oe in total is applied simultaneously with the irradiation of the energy rays 15. Since the dynamic coercive force of the heated area of the magnetic disk 11 has decreased to 3000 Oe or less, only the heated area is reversely magnetized by the pulsed magnetic field, and a magnetization pattern is formed. Note that a pulsed current may be directly supplied from a DC power supply without using a capacitor or the like.
[0085]
For example, when the medium is a disk-shaped magnetic recording medium having a small diameter of 2.5 inches or less, it is preferable because energy rays can be applied to the entire surface of the disk and a magnetic field can be applied by a simple arrangement or means. More preferably, the diameter is 1 inch or less.
When it is desired to apply a magnetic field in the circumferential direction to a disk-shaped magnetic recording medium, a large magnetic field in the circumferential direction can be easily generated by supplying a large vertical pulse current to the center of the medium. This is particularly preferable when applied to a disk-shaped magnetic recording medium having a small diameter of 1 inch or less.
[0086]
The present invention is suitable for forming a magnetization pattern having control information for controlling a recording / reproducing magnetic head. For example, it is a pattern for generating a signal corresponding to the position of the head.
The control information is used to control recording / reproducing means such as a magnetic head using the information.For example, servo information for positioning the magnetic head on a data track and the position of the magnetic head on a medium are determined. Address information, synchronization information for controlling the recording / reproducing speed of the magnetic head, and the like. Alternatively, reference information for writing servo information later is also included.
[0087]
These control magnetization patterns need to be formed with high precision. In particular, since servo patterns are data track position control patterns, poor servo pattern accuracy leads to poor head position control. A data pattern having such a high positional accuracy cannot be theoretically recorded. Therefore, as the recording density of the medium increases, the servo pattern needs to be formed with higher accuracy.
[0088]
In the present invention, a highly accurate servo pattern or reference pattern can be obtained. Therefore, the present invention is particularly effective when applied to a magnetic recording medium for high-density recording having a track density of 40 kTPI or more.
Next, a method for locally heating the magnetic layer according to the present invention will be described.
The heating means only needs to have a function capable of partially heating the surface of the magnetic layer, but in consideration of prevention of heat diffusion to unnecessary parts and controllability, it is easy to control the power control and the size of the part to be heated. Utilize energy rays such as laser.
[0089]
Here, by using a mask together, a plurality of magnetization patterns can be formed at a time by irradiating an energy ray through the mask, so that the magnetization pattern forming step is short and simple.
It is preferable to control the heating portion and the heating temperature by making the energy beam more pulse-shaped than continuous irradiation. In particular, use of a pulse laser light source is preferred. A pulsed laser light source oscillates a laser intermittently in a pulsed manner. Compared to a continuous laser which is intermittently pulsed by an optical component such as an acousto-optic device (AO) or an electro-optic device (EO), it is pulsed. It is very preferable that a laser having a high power peak value can be irradiated in a very short time and heat accumulation hardly occurs.
[0090]
When a continuous laser is pulsed by an optical component, the pulse has substantially the same power over the pulse width. On the other hand, a pulsed laser light source accumulates energy by resonance in the light source, for example, and emits the laser at once as a pulse. In the present invention, in order to form a magnetization pattern having high contrast and high accuracy, it is preferable to rapidly heat the film in a very short time and then rapidly cool it. Therefore, a pulse laser light source is suitable.
[0091]
It is preferable that the medium surface on which the magnetization pattern is formed has a large temperature difference between when the pulsed energy beam is irradiated and when it is not irradiated, in order to increase the pattern contrast or the recording density. Therefore, it is preferable that the temperature be lower than room temperature when the pulsed energy beam is not irradiated. Room temperature is about 25 ° C.
When a pulsed energy beam is used, an external magnetic field may be applied continuously or in a pulsed manner.
[0092]
The wavelength of the energy ray is preferably 1100 nm or less. If the wavelength is shorter than this, the diffraction effect is small and the resolution is increased, so that a fine magnetization pattern is easily formed. More preferably, the wavelength is 600 nm or less. In addition to the high resolution, the diffraction is small, so that the spacing between the mask and the magnetic recording medium by the gap can be widened, handling is easy, and there is an advantage that the magnetization pattern forming apparatus is easy to configure. Further, the wavelength is preferably 150 nm or more. If it is less than 150 nm, the absorption of the synthetic quartz used for the mask becomes large, and the heating tends to be insufficient. If the wavelength is 350 nm or more, the optical glass can be used as a mask.
[0093]
More specifically, an excimer laser (157, 193, 248, 308, 351 nm), a second harmonic (532 nm), a third harmonic (355 nm), or a fourth harmonic (266 nm) of a Q switch laser (1064 nm) of YAG, An Ar laser (488 nm, 514 nm), a ruby laser (694 nm), or the like is used.
The power of the energy beam may be selected to an optimum value according to the magnitude of the external magnetic field, but the power per pulse of the pulsed energy beam is 1000 mJ / cm. ² It is preferable to set the following. If a power larger than this is applied, the surface of the magnetic recording medium may be damaged and deformed by the pulsed energy rays. If the roughness Ra of the medium is increased to 3 nm or more and the undulation Wa is increased to 5 nm or more due to deformation, there is a possibility that the running of the flying / contact type head may be hindered.
[0094]
More preferably, 500 mJ / cm ² Or less, more preferably 200 mJ / cm ² It is as follows. In this region, a magnetization pattern with high resolution is easily formed even when a substrate having relatively large thermal diffusion is used. The power is 10mJ / cm ² It is preferable to make the above. If it is smaller than this, the temperature of the magnetic layer hardly rises and magnetic transfer hardly occurs. Since the effect of the diffraction of the energy beam changes depending on the pattern width, the optimum power also changes according to the pattern width. Also, the shorter the wavelength of the energy ray, the lower the upper limit of the power that can be applied.
[0095]
If the magnetic layer, the protective layer, and the lubricating layer are likely to be damaged by the energy rays, measures should be taken to reduce the power of the pulsed energy rays and increase the intensity of the magnetic field applied simultaneously with the pulsed energy rays. Can also be taken. In irradiating the pulsed energy beam through the protective layer and the lubricating layer, it may be necessary to re-apply after the irradiation in consideration of the damage (decomposition, polymerization) of the lubricant and the like.
[0096]
It is desirable that the pulse width of the pulsed energy beam be 1 μsec or less. If the pulse width is wider than this, the heat generated by the energy applied to the magnetic recording medium is dispersed, and the resolution tends to decrease. When the power per pulse is the same, a shorter pulse width and irradiation with strong energy at a time tend to reduce thermal diffusion and increase the resolution of the magnetization pattern. More preferably, it is 100 nsec or less. In this region, even when a substrate such as Al having a relatively large thermal diffusion of a metal is used, a magnetization pattern with high resolution is easily formed. When forming a pattern having a minimum width of 2 μm or less, the pulse width is preferably set to 25 nsec or less. That is, if importance is placed on the resolution, the shorter the pulse width, the better. Further, the pulse width is preferably 1 nsec or more. This is because it is preferable to keep the heating until the magnetization reversal of the magnetic layer is completed.
[0097]
In the present invention, the minimum width of a pattern refers to the narrowest length in the pattern. In the case of a square pattern, the short side is used. In the case of a circle, the diameter is used.
As one type of pulsed laser, there is a laser such as a mode-locked laser which can generate picosecond and femtosecond level ultrashort pulses at a high frequency. During the period of irradiating the ultrashort pulse at a high frequency, the laser is not irradiated for a very short time between each ultrashort pulse, but the heating portion is hardly cooled because it is a very short time. For example, a region once heated to 200 ° C. is kept at approximately 200 ° C.
[0098]
Therefore, in such a case, the continuous irradiation period (the continuous irradiation period including the time during which the laser is not irradiated between the ultrashort pulses) is defined as one pulse. In addition, the integral value of the irradiation energy amount during the continuous irradiation period is expressed as the power per pulse (mJ / cm ² ).
In addition, an energy beam such as a laser generally has an intensity distribution (energy density distribution) in a beam spot, and a difference in temperature rise due to the energy density also occurs when the energy beam is irradiated and locally heated. For this reason, a difference in transfer intensity locally occurs due to uneven heating. Therefore, preferably, the energy beam is subjected to an intensity distribution uniforming process in advance. The distribution of the heating state in the irradiated area can be suppressed small, and the distribution of the magnetic intensity of the magnetization pattern can be suppressed small. Therefore, when reading the signal intensity using the magnetic head, it is possible to form a magnetization pattern with high signal intensity uniformity.
[0099]
Examples of the processing for equalizing the intensity distribution include the following processing. For example, a homogenizer or a condenser lens is used to make the energy uniform, or a light-shielding plate or a slit is used to transmit only a portion having a small intensity distribution of the energy ray and to expand it as necessary.
A typical mask of the present invention is a so-called photomask having a transmission part and a light-shielding part for an energy ray, and changes the intensity distribution of the energy ray in accordance with a magnetization pattern to be formed, and places the energy ray on a magnetic disk surface. (Intensity distribution). Thereby, a plurality of or a large area of the magnetized pattern can be formed at a time, so that the magnetized pattern forming step is short and simple.
[0100]
The mask need not cover the entire surface of the magnetic disk. If there is a size including a repeating unit of the magnetization pattern, it can be moved and used.
Further, the material of the mask is not limited. However, in the present invention, it is preferable that the mask is made of a non-magnetic material because a magnetized pattern can be formed with uniform clarity in any pattern shape and a uniform and strong reproduction signal can be obtained.
[0101]
When a mask containing a ferromagnetic material is used, the magnetic field distribution may be disturbed by magnetization. Due to the ferromagnetic properties, in the case of a pattern shape obliquely inclined from the radial direction of the magnetic disk or an arc-shaped pattern extending in the radial direction, it is difficult to obtain a good quality signal because the magnetic domains do not sufficiently oppose each other at the magnetization transition portion.
The mask is arranged between the light source of the energy beam and the magnetic recording medium. If emphasis is placed on the accuracy of the magnetization pattern, it is preferable that all or part of the mask be in contact with the medium. The effect of laser beam diffraction can be minimized, and a magnetization pattern with high resolution can be formed. For example, when the mask is allowed to stand on the medium, a part of the medium that is not in contact with the medium is formed due to undulation of about several μm. However, the pressure applied to the mask and the medium is 100 g / cm so as not to form indentations or damage to the medium. ² The following is assumed.
[0102]
However, in order to reduce defects and scratches, it is preferable to provide a gap between the mask and the medium at least in a region where the magnetization pattern of the medium is formed. It is possible to prevent the medium and the mask from being damaged and the defects from being generated due to pinching of dust or the like.
When a lubricating layer is provided before the formation of the magnetization pattern, it is particularly preferable to provide a gap between the mask and the medium. This is to minimize the adhesion of the lubricant to the mask. In addition, when high-power energy rays are irradiated while the disk provided with the lubricating layer is in contact with the mask, the lubricant explodes due to rapid vaporization of the lubricant, causing the lubricant to be scattered and the mask to be damaged. This is because there is a risk of doing so.
[0103]
As a method of maintaining the gap between the magnetic pattern forming region of the magnetic recording medium and the mask, any method may be used as long as both can be maintained at a fixed distance. For example, the mask and the medium may be held by a specific device to keep a certain distance. In addition, a spacer may be inserted between the two and at a location other than the magnetization pattern forming region. A spacer may be formed integrally with the mask itself.
[0104]
If a spacer is provided between the mask and the magnetic recording medium at the outer peripheral portion and / or the inner peripheral portion of the magnetic pattern forming region of the medium, the effect of correcting the undulation on the surface of the magnetic recording medium is produced, so that the accuracy of forming the magnetic pattern increases. So good.
Various methods can be used for forming the spacer. For example, a method of forming a radiation-curable or thermosetting resin layer such as polyimide on a mask, forming projections on the resin layer by photolithography, forming a photoresist layer on the mask by photolithography, There is a so-called lift-off method in which a photoresist layer is removed after an inorganic layer is formed thereon, and an inorganic layer is formed as a protrusion only in a portion where no photoresist is formed and is used as a spacer. In the lift-off method, since the thickness of the metal layer is substantially equal to the height of the projection, there is an advantage that the height of the projection can be accurately, uniformly, and easily controlled by controlling the thickness of the metal layer.
[0105]
The material of the spacer is preferably a hard material. Further, since an external magnetic field is used for pattern formation, it is preferable that the magnet is not magnetized. Preferably, a metal such as stainless steel, copper, and chromium, and a resin such as polyimide are used. The height is arbitrary, but is usually 0.1 μm to several hundred μm.
It is preferable that the minimum gap between the mask and the magnetic recording medium is 0.1 μm or more, whereby damage and defects of the magnetic recording medium and the mask due to pinching of dust and the like can be suppressed. That is, by setting the interval to 0.1 μm or more, it is possible to prevent the magnetic pattern forming portion from unexpectedly contacting the mask due to the undulation of the medium surface. Therefore, since the thermal conductivity of the medium changes at the contact portion, the susceptibility to magnetization is specifically changed accordingly, and there is no problem that a magnetized pattern is not formed as a desired pattern. More preferably, the thickness is 0.2 μm or more. However, the interval is preferably 1 mm or less. Thereby, there is no problem that the diffraction of the energy ray is small and the magnetization pattern is blurred.
[0106]
For example, when an excimer laser (248 nm) is used to transfer a 2 × 2 μm pattern (a pattern having a 2 μm transmitting portion and a 2 μm non-transmitting portion alternately) formed on a mask to a medium, a gap between the mask and the medium is used. The distance needs to be kept to about 25 to 45 μm or less. If the distance is longer than this, the pattern of light and dark of the laser beam is not clear due to the diffraction phenomenon. In the case of a 1 × 1 μm pattern (a pattern having 1 μm transmitting portions and 1 μm non-transmitting portions alternately), the distance is set to about 10 to 15 μm or less.
[0107]
When using a mask, it is preferable to keep the distance to the medium as short as possible within the range of the above conditions. This is because the longer the distance, the more easily the magnetic pattern is blurred due to the wraparound of the irradiated energy beam. In order to improve this and obtain a clearer pattern, by forming a thin transmission part that functions as a diffraction grating outside the transmission part of the mask, or by providing a means that functions as a half-wave plate The wraparound light can be canceled by interference.
[0108]
A magnetic disk may have a magnetic layer formed on both main surfaces of the disk. In such a case, the magnetization pattern of the present invention may be formed on one side at a time, sequentially, or a mask, an energy irradiation system and an external magnetic field may be applied. The application means can be provided on both sides of the magnetic disk to form a magnetization pattern simultaneously on both sides.
If two or more magnetic layers are formed on one surface and you want to form different patterns for each, you can heat each layer individually by focusing the energy beam to be irradiated on each layer and form an individual pattern .
[0109]
When forming a magnetized pattern, between the light source and the mask of the energy beam, or in a region where irradiation between the mask and the medium is not desired, a light shielding plate capable of partially shielding the energy beam is provided. It is preferable to adopt a structure for preventing re-irradiation of energy rays. The light-shielding plate may be any as long as it does not transmit the wavelength of the energy beam used, and may reflect or absorb the energy beam. However, when the energy ray is absorbed, it is heated and easily affects the magnetization pattern. Therefore, a material having good thermal conductivity and high reflectivity is preferable. For example, a metal plate such as Cr, Al, and Fe is used.
[0110]
Preferably, a reduction imaging technique (imaging optical system) is used for the optical system. Patterned energy rays having an intensity distribution corresponding to the magnetization pattern to be formed are reduced and imaged on the medium surface. According to this, the accuracy of the magnetization pattern is not restricted by the patterning accuracy and alignment accuracy of the mask as compared with the case of passing through the mask after narrowing the energy beam with the objective lens, that is, the case of proximity exposure, A fine magnetized pattern can be formed with high accuracy. Further, since the mask and the medium are separated from each other, it is hardly affected by dust on the medium.
[0111]
According to the present technology, an energy ray emitted from a light source is changed in intensity distribution via a mask, and is reduced and imaged on a medium surface through an imaging unit such as an imaging lens. The imaging lens may be referred to as a projection lens, and the reduced imaging may be referred to as reduced projection.
Next, the configuration of the magnetic recording medium of the present invention will be described.
[0112]
As the substrate in the magnetic recording medium according to the present invention, it is necessary that the substrate does not vibrate even when rotated at high speed during high-speed recording and reproduction, and a hard substrate is usually used. In order to obtain sufficient rigidity without vibration, the thickness of the substrate is generally preferably 0.3 mm or more. However, if the thickness is large, it is disadvantageous for thinning the magnetic recording device, so that it is preferably 3 mm or less. For example, an Al alloy substrate such as an Al-Mg alloy containing Al as a main component, a Mg alloy substrate containing Mg as a main component such as an Mg-Zn alloy, ordinary soda glass, aluminosilicate glass, and amorphous glass And a substrate made of any one of silicon, titanium, ceramics, and various resins, and a substrate obtained by combining them. Among them, it is preferable to use an Al alloy substrate or a glass substrate such as crystallized glass in terms of strength, and a resin substrate in terms of cost.
[0113]
The present invention is highly effective when applied to a medium having a hard substrate. In the conventional magnetic transfer method, a medium having a hard substrate has insufficient adhesion to a master (master disk), causing scratches and defects, and the boundaries of transferred magnetic domains are unclear, and the PW50 tends to spread. However, in the present invention, there is no such problem because the mask and the medium are not pressed. In particular, it is effective for a medium having a substrate easily cracked such as a glass substrate.
[0114]
In the manufacturing process of the magnetic recording medium, it is usual that the substrate is first washed and dried, and in the present invention, it is preferable to perform washing and drying before the formation from the viewpoint of ensuring the adhesion of each layer. .
In manufacturing the magnetic recording medium of the present invention, a metal layer such as NiP or NiAl may be formed on the substrate surface.
[0115]
When the metal layer is formed, a method used for forming a thin film such as an electroless plating method, a sputtering method, a vacuum deposition method, and a CVD method can be used. In the case of a substrate made of a conductive material, it is possible to use electrolytic plating. The thickness of the metal layer is preferably 50 nm or more. However, in consideration of the productivity of the magnetic recording medium, the thickness is preferably 20 μm or less. More preferably, it is 10 μm or less.
[0116]
The region where the metal layer is formed is desirably the entire surface of the substrate, but it is also possible to implement only a part, for example, only the region where the texturing is performed.
Also, concentric texturing may be applied to the surface of the substrate or the surface of the substrate on which the metal layer is formed. In the present invention, concentric texturing is, for example, mechanical texturing using loose abrasive grains and texture tape or texturing using a laser beam, or by using these together, by polishing in the circumferential direction. A state in which a large number of minute grooves are formed in the circumferential direction of the substrate is referred to.
[0117]
Generally, mechanical texturing is performed to obtain in-plane anisotropy of the magnetic layer. If it is desired to form an in-plane isotropic magnetic layer, it is not necessary to apply the magnetic layer.
Generally, texturing using a laser beam or the like is performed to improve CSS (contact start and stop) characteristics. When the magnetic recording device is not driven, the head is retracted out of the magnetic recording medium (load / unload method).
[0118]
Alumina abrasive grains are widely used as abrasive grains used for mechanical texturing, but diamond abrasive grains are extremely important from the viewpoint of an in-plane oriented medium that orients the easy axis of magnetization along the texturing grooves. Demonstrate good performance. Among them, those whose surfaces are graphitized are most preferred.
It is effective that the flying height of the head is as small as possible to realize high-density magnetic recording, and since one of the features of these substrates is excellent surface smoothness, the roughness Ra of the substrate surface is preferably 2 nm or less. More preferably, it is 1 nm or less. Particularly, the thickness is preferably 0.5 nm or less. The substrate surface roughness Ra is a value calculated according to JIS B0601 after measuring with a probe type surface roughness meter at a measurement length of 400 μm. At this time, the tip of the measuring needle has a radius of about 0.2 μm.
[0119]
Next, a base layer or the like may be formed between the substrate and the magnetic layer. The underlayer is preferably made of Cr as a main component for the purpose of refining the crystal and controlling the orientation of the crystal plane.
As a material of the underlayer containing Cr as a main component, in addition to pure Cr, Cr, V, Ti, Mo, Zr, Hf, Ta, W, Ge, Nb, and Si are used for the purpose of crystal matching with the recording layer. , Cu, and B, and an alloy to which one or more elements are added, and Cr oxide.
[0120]
Among them, pure Cr or an alloy obtained by adding one or more elements selected from Ti, Mo, W, V, Ta, Si, Nb, Zr and Hf to Cr is preferable. The optimum content of the second and third elements differs depending on each element, but is generally preferably 1 to 50 atomic%, more preferably 5 to 30 atomic%, and still more preferably 5 to 30 atomic%. % To 20 atomic%.
[0121]
The film thickness of the underlayer may be sufficient as long as it can express this anisotropy, but is preferably 0.1 to 50 nm, more preferably 0.3 to 30 nm, and further preferably 0.5 to 50 nm. 10 nm. The substrate may or may not be heated during the formation of the underlayer mainly composed of Cr.
A soft magnetic layer may be provided on the underlayer between the recording layer and the recording layer, if necessary. In particular, a keeper medium having less magnetization transition noise or a perpendicular recording medium having magnetic domains perpendicular to the plane of the medium has a large effect and is preferably used.
[0122]
The soft magnetic layer may have a relatively high magnetic permeability and a small loss, but NiFe or an alloy to which Mo or the like is added as a third element is preferably used. Although the optimum magnetic permeability greatly varies depending on the characteristics of the head and the recording layer used for recording data, it is generally preferable that the maximum magnetic permeability is about 10 to 1,000,000 (H / m).
[0123]
Alternatively, an intermediate layer may be provided as necessary on the underlayer containing Cr as a main component. For example, it is preferable to provide a CoCr-based intermediate layer because the crystal orientation of the magnetic layer can be easily controlled.
Next, a recording layer (magnetic layer) is formed. A layer of the same material as the underlayer or another non-magnetic material may be inserted between the recording layer and the soft magnetic layer. When forming the recording layer, the substrate may or may not be heated.
[0124]
As the recording layer, a Co alloy magnetic layer, a rare earth magnetic layer represented by TbFeCo, a transition metal / noble metal laminated film represented by a laminated film of Co and Pd, and the like are preferably used.
As the Co alloy magnetic layer, a Co alloy magnetic material generally used as a magnetic material such as pure Co, CoNi, CoSm, CoCrTa, CoNiCr, and CoCrPt can be used. Elements such as Ni, Cr, Pt, Ta, W, and B, and SiO ₂ May be added. For example, CoCrPtTa, CoCrPtB, CoNiPt, CoNiCrPtB and the like can be mentioned. The thickness of the Co alloy magnetic layer is arbitrary, but is preferably 5 nm or more, more preferably 10 nm or more. Further, the thickness is preferably 50 nm or less, more preferably 30 nm or less. The recording layer may be formed by laminating two or more layers via an appropriate non-magnetic intermediate layer or directly. At that time, the composition of the magnetic materials to be laminated may be the same or different.
[0125]
As the rare earth magnetic layer, a general magnetic material can be used, and examples thereof include TbFeCo, GdFeCo, DyFeCo, and TbFe. Tb, Dy, Ho, etc. may be added to these rare earth alloys. Ti, Al, and Pt may be added for the purpose of preventing oxidative deterioration. The film thickness of the rare earth magnetic layer is optional, but is usually about 5 to 100 nm. The recording layer may be formed by laminating two or more layers via an appropriate non-magnetic intermediate layer or directly. At that time, the composition of the magnetic materials to be laminated may be the same or different. In particular, since the rare earth magnetic layer is an amorphous structure film and has magnetization in the direction perpendicular to the media plane, it is suitable for high recording density recording, and the method of the present invention capable of forming a magnetization pattern with high density and high accuracy is required. Can be applied more effectively.
[0126]
Similarly, as a laminated film of a transition metal and a noble metal system that can perform perpendicular magnetic recording, a general magnetic material can be used. For example, Co / Pd, Co / Pt, Fe / Pt, Fe / Au, Fe / Ag and the like. The transition metal and the noble metal of these laminated film materials need not be particularly pure, and may be an alloy mainly composed of them. The thickness of the laminated film is arbitrary, but is usually about 5 to 1000 nm. Also, a laminate of three or more materials may be used as necessary.
[0127]
Recently, an AFC (Anti-Ferromagnetic coupled) medium has been proposed to increase the thermal stability of the magnetic domain. Two or more magnetic layers (main magnetic layer and subbing magnetic layer) are laminated via a several angstrom Ru layer or the like, and magnetically coupled above and below the Ru layer to improve the thermal stability of the main magnetic layer. It is an enhanced medium. This medium has a large apparent coercive force, and a large magnetic field is required for reversing the magnetization.
[0128]
In the present invention, the recording layer is preferably thin. This is because if the recording layer is thick, heat transfer in the film thickness direction when the recording layer is heated is poor, and the recording layer may not be magnetized satisfactorily. Therefore, the thickness of the recording layer is preferably 200 nm or less. However, in order to maintain magnetization, the thickness of the recording layer is preferably 5 nm or more.
In the present invention, the magnetic layer as a recording layer maintains magnetization at room temperature and is demagnetized or magnetized in the opposite direction by applying an external magnetic field simultaneously with heating.
[0129]
The coercive force (static coercive force) of the magnetic layer at room temperature needs to maintain magnetization at room temperature and be uniformly magnetized by an appropriate external magnetic field. By setting the coercive force at room temperature of the magnetic layer to 2000 Oe or more, a medium that can maintain small magnetic domains and is suitable for high-density recording is obtained. More preferably, it is 3000 Oe or more.
In the conventional magnetic transfer method, transfer to a medium having a very high coercive force was difficult.However, in the present invention, since the magnetic layer is heated and the coercive force is sufficiently reduced to form a magnetization pattern, the coercive force is large. Application to the medium is preferred.
[0130]
However, it is preferably 20 kOe or less. If it exceeds 20 kOe, a large external magnetic field is required for collective magnetization, and normal magnetic recording may be difficult. More preferably, it is 15 kOe or less, and still more preferably, 10 kOe or less.
Explaining the coercive force, local heating temperature, and second external magnetic field strength of the magnetic layer, for example, a medium having a coercive force of 3500 to 4000 Oe at room temperature generally has a coercive force of 10 to 15 Oe / ° C. with a rise in temperature. It decreases linearly and becomes, for example, about 2000 Oe at 150 ° C. If it is about 3000 Oe, it can be easily generated by an external magnetic field applying means, so that a magnetization pattern can be sufficiently formed even by heating at about 150 ° C.
[0131]
The dynamic coercive force of the magnetic layer is large in order to stably maintain information recorded at high density. The dynamic coercive force is usually a coercive force measured when the magnetic field strength is changed in a short time of 1 sec or less, that is, a coercive force for a magnetic field having a pulse width of 1 sec or less. However, the value changes depending on the application time of the magnetic field or heat.
Preferably, the dynamic coercive force in one second is at least twice the static coercive force. However, if it is too large, a large magnetic field intensity is required due to the magnetization by the second external magnetic field, so that it is preferably 20 kOe or less.
[0132]
Hereinafter, an example of a procedure for measuring the dynamic coercive force of the magnetic recording medium (the coercive force of the magnetic layer as the recording layer) will be described.
1. The coercive force of the medium at the application time t = 10 sec is determined.
1.1 Apply a magnetic field up to the maximum magnetic field strength (20 kOe) to saturate the medium.
[0133]
1.2 A magnetic field H1 having a predetermined strength is applied in a negative direction (a direction opposite to the saturation direction).
1.3 Hold for 10 seconds under the magnetic field.
1.4 Return the magnetic field to zero.
When the magnetization value at 1.5 1.4 is read, a residual magnetization value M1 is obtained.
[0134]
The same measurement (1.1 to 1.5) is repeated with a slight change in the applied magnetic field strength from 1.6 1.2. The residual magnetization values M1, M2, M3, and M4 at the magnetic field intensities H1, H2, H3, and H4 at a total of four points are obtained.
1.7 From these four points, an applied magnetic field strength H at which the residual magnetization M becomes 0 is obtained. This is the coercive force of the medium at the application time t = 10 sec.
[0135]
2. The same measurement is performed for the application time t of 60 sec, 100 sec, and 600 sec, and the coercive force at each application time is obtained.
3. By extrapolating from the coercive force values at 10 sec, 60 sec, 100 sec and 600 sec obtained above, the coercive force in a shorter application time can be obtained.
[0136]
For example, a dynamic coercive force at an application time of 1 nsec is also required.
The magnetic layer needs to be magnetized by a weak external magnetic field at an appropriate heating temperature while maintaining magnetization at room temperature. Also, when the difference between the room temperature and the magnetization extinction temperature is larger, the magnetic domains of the magnetization pattern can be easily formed clearly. For this reason, the magnetization extinction temperature is preferably higher, more preferably 100 ° C. or higher, and more preferably 150 ° C. or higher. For example, there is a magnetization extinction temperature near the Curie temperature (slightly below the Curie temperature) or near the compensation temperature.
[0137]
The Curie temperature is preferably 100 ° C. or higher. Below 100 ° C., the stability of the magnetic domain at room temperature tends to be low. It is more preferably at least 150 ° C. The temperature is preferably 700 ° C. or less. If the magnetic layer is heated to an excessively high temperature, the magnetic layer may be deformed.
In the present invention, the Curie temperature of an AFC (Anti-Ferromagnetic coupled) medium refers to not the Curie temperature of the main magnetic layer but the apparent Curie temperature of the entire medium.
[0138]
When the magnetic recording medium is an in-plane magnetic recording medium, saturation recording is difficult with a conventional magnetic transfer method for a magnetic recording medium having a high coercive force for high density, and it is difficult to generate a magnetization pattern with a high magnetic field strength. , And the half value width also increases. According to the present method, it is possible to form a good magnetization pattern even with an in-plane recording medium suitable for such a high recording density. In particular, when the saturation magnetization of the magnetic layer is 50 emu / cc or more, the effect of the present invention is large because the influence of the demagnetizing field is large.
[0139]
The effect is higher when it is 100 emu / cc or more. However, if it is too large, it is difficult to form a magnetized pattern. Therefore, it is preferably 500 emu / cc or less.
If the magnetic recording medium is a perpendicular magnetic recording medium and the magnetization pattern is relatively large and the unit volume of one magnetic domain is large, the saturation magnetization increases and the magnetization reversal is likely to occur due to magnetic demagnetization, which causes noise. It worsens the half width. However, according to the present invention, good recording can be performed on these media by using a soft magnetic underlayer.
[0140]
These recording layers may be provided in two or more layers in order to increase the recording capacity. At this time, it is preferable that another layer is interposed therebetween.
In the present invention, it is preferable to form a protective layer on the magnetic layer. That is, the outermost surface of the medium is covered with the hard protective layer. The protective layer functions to prevent the magnetic layer from being damaged by the head, the collision, and the trapping of dust and dust between the mask and the mask. When the magnetic pattern forming method using a mask is applied as in the present invention, it also has a function of protecting the medium from contact with the mask.
[0141]
Further, in the present invention, the protective layer has an effect of preventing oxidation of the heated magnetic layer. The magnetic layer is generally easily oxidized, and is more easily oxidized when heated. In the present invention, since the magnetic layer is locally heated by an energy beam or the like, it is desirable that a protective layer for preventing oxidation is formed in advance on the magnetic layer.
When there are a plurality of magnetic layers, a protective layer may be provided on the magnetic layer near the outermost surface. The protective layer may be provided directly on the magnetic layer, or may have another layer interposed therebetween as required.
[0142]
Part of the energy beam is also absorbed by the protective layer, and acts to locally heat the magnetic layer by heat conduction. For this reason, if the protective layer is too thick, the magnetization pattern may be blurred due to heat conduction in the lateral direction. In addition, it is preferable that the thickness be thin in order to reduce the distance between the magnetic layer and the head during recording and reproduction. Therefore, the thickness is preferably 50 nm or less, more preferably 30 nm or less, and still more preferably 20 nm or less. However, in order to obtain sufficient durability, the thickness is preferably 0.1 nm or more, more preferably 1 nm or more.
[0143]
The protective layer only has to be hard and resistant to oxidation. Generally, carbonaceous layers such as carbon, hydrogenated carbon, nitrogenated carbon, amorphous carbon, SiC, etc. ₂ , Zr ₂ O ₃ , SiN, TiN, etc. are used. The protective layer may be a material having magnetism.
In particular, in order to minimize the distance between the head and the magnetic layer, it is preferable to provide a very hard protective layer thinly. Therefore, a carbonaceous protective film is preferable in terms of impact resistance and lubricity, and diamond-like carbon is particularly preferable. Not only does it play a role in preventing the magnetic layer from being damaged by energy rays, it also becomes extremely resistant to damage to the magnetic layer by the head. The magnetic pattern forming method of the present invention can be applied to an opaque protective layer such as a carbonaceous protective layer.
[0144]
Further, the protective layer may be composed of two or more layers. It is preferable to provide a layer containing Cr as a main component as a protective layer immediately above the magnetic layer because the effect of preventing oxygen from permeating the magnetic layer is high.
Further, it is preferable to form a lubricating layer on the protective layer. It has the function of preventing damage by the medium mask and magnetic head. Examples of the lubricant used for the lubricating layer include a fluorine-based lubricant, a hydrocarbon-based lubricant and a mixture thereof, and can be applied by a conventional method such as a dip method and a spin coat method. The film may be formed by an evaporation method. In order not to hinder the formation of the magnetic pattern, the lubricating layer is preferably thinner and preferably 10 nm or less. More preferably, it is 4 nm or less. In order to obtain sufficient lubrication performance, the thickness is preferably 0.5 nm or more. More preferably, it is 1 nm or more.
[0145]
When the energy beam is irradiated from above the lubricating layer, re-application may be performed in consideration of damage (decomposition, polymerization) of the lubricant.
Further, other layers may be added to the above-mentioned layer constitution as needed.
The surface roughness Ra of the medium after the formation of the magnetic pattern is preferably kept at 3 nm or less so as not to impair the running stability of the flying / contact head. The medium surface roughness Ra is the roughness of the medium surface not including the lubricating layer, and is measured by using a stylus type surface roughness meter (model name: Tencor P-12 disk profiler (manufactured by KLA Tencor)). This is a value calculated according to JIS B0601 after measuring at a measurement length of 400 μm. More preferably, the thickness is 1.5 nm or less.
[0146]
Desirably, the surface waviness Wa of the medium after the formation of the magnetization pattern is kept at 5 nm or less. Wa is the waviness of the medium surface not containing the lubricating layer, and measured using a stylus type surface roughness meter (model name: Tencor P-12 disk profiler (manufactured by KLA Tencor)) at a measurement length of 2 mm, and then Ra This is a value calculated according to the calculation. More preferably, the thickness is 3 nm or less.
[0147]
Incidentally, the formation of the magnetization pattern on the magnetic recording medium thus configured is performed on the recording layer (magnetic layer). It is preferable to perform the method by any of the methods described after forming a protective layer, a lubricating layer, and the like on the recording layer. However, when there is no risk of oxidation of the recording layer, the method may be performed immediately after the formation of the recording layer.
Various methods can be adopted as a film forming method for forming each layer of the magnetic recording medium. For example, a physical vapor deposition method such as a direct current (magnetron) sputtering method, a high frequency (magnetron) sputtering method, an ECR sputtering method, and a vacuum vapor deposition method is used. No.
[0148]
As the conditions at the time of film formation, the ultimate vacuum, the substrate heating method and substrate temperature, the sputtering gas pressure, the bias voltage, and the like are appropriately determined according to the characteristics of the medium to be obtained. For example, in the case of sputtering film formation, the ultimate vacuum degree is usually 5 × 10 ^-6 Torr or less, substrate temperature from room temperature to 400 ° C., sputtering gas pressure is 1 × 10 ^-3 ~ 20 × 10 ^-3 Torr and a bias voltage are preferably 0 to -500V.
[0149]
When the substrate is heated, it may be heated before the formation of the underlayer. Alternatively, when a transparent substrate having a low heat absorption is used, the substrate is heated after forming a seed layer mainly composed of Cr or an underlayer having a B2 crystal structure in order to increase the heat absorption. After that, a recording layer or the like may be formed.
When the recording layer is a rare earth magnetic layer, from the viewpoint of preventing corrosion and oxidation, the innermost and outermost portions of the disk-shaped magnetic recording medium are first masked, and the film is formed up to the recording layer, followed by protection. A method in which the mask is removed when the layer is formed, and the recording layer is completely covered with the protective layer, or when the protective layer is two layers, the film is formed while masking the recording layer and the first protective layer, It is preferable to remove the mask when forming the second protective layer and completely cover the recording layer with the second protective layer, because corrosion and oxidation of the rare earth magnetic layer can be prevented.
[0150]
Next, the magnetic recording device of the present invention will be described.
A magnetic recording device according to the present invention includes a magnetic recording medium having a magnetization pattern formed by the above-described method, a driving unit that drives the magnetic recording medium in a recording direction, a magnetic head including a recording unit and a reproducing unit, and a magnetic head. It has a means for moving relative to the magnetic recording medium, and a recording / reproducing signal processing means for inputting a recording signal to the magnetic head and outputting a reproducing signal from the magnetic head. As a magnetic head, a floating / contact magnetic head is usually used to perform high-density recording.
[0151]
By using a magnetic recording medium on which a fine and highly accurate magnetization pattern such as a servo pattern is formed by the method of the present invention, the magnetic recording apparatus can perform high-density recording. Further, since the medium has no scratches and few defects, recording with few errors can be performed.
After the magnetic recording medium is assembled in the apparatus, the magnetization pattern is reproduced by a magnetic head to obtain a signal, and the signal is used as a reference to record a servo burst signal in the magnetic recording apparatus. Thus, a precise servo signal can be easily obtained.
[0152]
Also, even after recording the servo burst signal with the magnetic head, if a signal recorded as a magnetization pattern according to the present invention remains in an area not used as a user data area, the magnetic head may be displaced due to some disturbance. Is easily returned to a desired position, and therefore a magnetic recording apparatus in which signals by both writing methods are present has high reliability.
[0153]
A magnetic disk device, which is a typical magnetic recording device, will be described as an example.
A magnetic disk device usually includes a shaft for fixing one or more magnetic disks in a skewered manner, a motor for rotating a magnetic disk joined to the shaft via a bearing, and a magnetic disk used for recording and / or reproduction. A head, an arm to which the head is attached, and an actuator that can move the head to an arbitrary position on the magnetic recording medium via the head arm. It is moving at a flying height. The recording information is converted into a recording signal via a signal processing means and recorded by a magnetic head. Further, the reproduction signal read by the magnetic head is inversely converted through the signal processing means to obtain reproduction information.
[0154]
On the disk, information signals are recorded in sector units along concentric tracks. Servo patterns are usually recorded between sectors. The magnetic head reads a servo signal from the pattern, thereby accurately performing tracking at the center of the track, and reads an information signal of the sector. Tracking is also performed during recording.
[0155]
As described above, a servo pattern for generating a servo signal is required to have a particularly high precision due to its property of being used for tracking when recording information. In addition, since the servo pattern which is frequently used at present is composed of two sets of patterns which are shifted from each other by ピ ッ チ pitch, it is necessary to form the servo pattern at every の pitch of the information signal. Is required.
[0156]
However, in the conventional servo pattern forming method, the write track width is limited to about 0.2 to 0.3 μm due to the influence of vibration caused by the difference in the center of gravity between the external pin and the actuator. However, it is becoming difficult to improve the recording density and reduce the cost of the magnetic recording apparatus.
According to the present invention, since a highly accurate magnetization pattern can be efficiently formed, a servo pattern can be formed with high accuracy in a much shorter time and in a shorter time than conventional servo pattern formation methods. The track density of the medium can be increased. Therefore, a magnetic recording device using this medium can perform high-density recording.
[0157]
When the phase servo method is used, a servo signal that changes continuously can be obtained, so that the track density can be further increased, and tracking with a width of 0.1 μm or less is possible, so that higher density recording is possible.
As described above, in the phase servo method, for example, a magnetization pattern that extends obliquely and linearly with respect to the radius from the inner circumference to the outer circumference is used. Such a continuous pattern or an oblique pattern in the radial direction is difficult to produce by a conventional servo pattern forming method of recording a servo signal one track at a time while rotating a disk, and requires a complicated calculation and configuration.
[0158]
However, according to the present invention, once a mask corresponding to the shape is once formed, the pattern can be easily formed only by irradiating energy rays through the mask. , Can be created inexpensively. As a result, it is possible to provide a phase servo type magnetic recording device capable of high-density recording.
In the conventional mainstream servo pattern forming method, a dedicated servo writer is used in a clean room after a medium is incorporated in a magnetic recording device (drive).
[0159]
Each drive is mounted on a servo writer, and the pins of the servo writer are inserted through holes in either the front or rear surface of the drive, and the magnetic head is moved mechanically to record one pattern at a time along the track. Therefore, it takes a very long time of about 15 to 20 minutes per drive. These operations need to be performed in a clean room because a dedicated servo writer is used and holes are formed in the drive, which is a complicated process and increases the cost.
[0160]
According to the present invention, a servo pattern or a reference pattern for recording a servo pattern can be collectively recorded by irradiating an energy beam through a mask in which a pattern is recorded in advance, and a servo pattern is formed on a medium in a very simple and short time. it can. The magnetic recording apparatus incorporating the medium on which the servo pattern is formed as described above does not require the servo pattern writing step.
[0161]
Alternatively, a magnetic recording device incorporating a medium on which a servo pattern recording reference pattern is formed, a desired servo pattern can be written in the device based on the reference pattern, and the servo writer is unnecessary, There is no need to work in a clean room.
Further, it is not necessary to make a hole on the back side of the magnetic recording device, which is preferable in terms of durability and safety.
[0162]
Furthermore, in the present invention, since the mask and the medium do not need to be in close contact with each other, damage due to contact between the magnetic recording medium and other components, and damage to the medium due to pinching of fine dust or dust can be prevented, and defects can be prevented. Can be prevented from occurring.
As described above, according to the present invention, a magnetic recording device capable of high-density recording can be obtained in a simple process at low cost.
[0163]
Various magnetic heads such as a thin film head, an MR head, a GMR head, and a TMR head can be used. By configuring the reproducing section of the magnetic head with the MR head, sufficient signal intensity can be obtained even at a high recording density, and a magnetic recording apparatus with a higher recording density can be realized.
When the magnetic head is levitated at a low flying height of 0.001 μm or more and less than 0.05 μm, the output is improved and a high device S / N is obtained, and a large capacity and highly reliable magnetic recording is performed. An apparatus can be provided.
[0164]
Further, the recording density can be further improved by combining a signal processing circuit based on the maximum likelihood decoding method. For example, when recording / reproducing at a recording density of 13 kTPI or more, a linear recording density of 250 kFCI or more, and a recording density of 3 Gbits or more per square inch, Also obtains a sufficient S / N.
Further, the reproducing portion of the magnetic head is composed of a plurality of conductive magnetic layers that generate a large resistance change due to a relative change in their magnetization directions due to an external magnetic field, and a conductive non-magnetic layer disposed between the conductive magnetic layers. By using a GMR head composed of a magnetic layer or a GMR head utilizing the spin valve effect, the signal strength can be further increased, and the reliability with a linear recording density of 10 Gbit or more per square inch and 350 kFCI or more. It is possible to realize a magnetic recording device with high performance.
[0165]
【Example】
Hereinafter, examples of the present invention will be described. However, the present invention is not limited to these examples unless it exceeds the scope of the gist.
(Example 1, Comparative Examples 1 and 2)
A 127 mm × 127 mm square, 2.3 mm thick quartz glass substrate is used as a base, and a 100 nm-thick chromium layer is formed by DC sputtering and a 200 nm-thick photoresist layer is formed by spin-coating on the surface to be used for the magnetic disk. did. Thereafter, exposure and development were performed based on a servo pattern to be formed on the magnetic disk by using a laser exposure device to form an uneven pattern on the photoresist layer. Next, chromium was wet-etched at the opening of the resist with an etching solution containing cerium nitrate. Thereafter, the photoresist was removed using a remover.
[0166]
Next, the reactive sputtering ₂ Was provided with a thickness of 300 nm. The reactive sputtering was performed by performing DC sputtering on a silicon target at a power of 300 W using a mixed gas of 70 ccm of argon and 30 ccm of oxygen as a sputtering gas. The time required for film formation was 8 minutes and 30 seconds. As a result, a 100 nm thick chromium film and a 300 nm thick SiO ₂ A laminated film of a film is provided, and a 300 nm-thick SiO ₂ A mask provided with a film was obtained.
[0167]
The produced mask has a pattern area with a radius of 20 to 46 mm, and is provided with a pattern having a minimum line width of 0.7 μm (minimum width 0.7 μm; both lines and spaces are 0.7 μm). The minimum pattern line width at the innermost periphery is 0.7 μm, and the minimum pattern line width at the outermost periphery is about 1.2 μm.
After that, spacers made of a Cr layer were provided on the periphery of the pattern region by a lift-off method. That is, substantially circular projections (spacers) having a height of 1.5 μm and a diameter of 50 μm are spaced at intervals of 100 μm in a range of a radius of about 47 to 48 mm outside the pattern region, and a radius of 15 μm as the inner circumference. In the range of １６16 mm, a mask was obtained in which the same spacer as the outer peripheral spacer was formed except that the height was 0.5 μm (Example 1).
[0168]
Next, the same process as in Example 1 was performed until the photoresist after the wet etching was removed. ₂ SiO sputtering by RF sputtering using a target ₂ The film was provided with a thickness of 300 nm. The time required for film formation at a power of 300 W was 1 hour and 24 minutes. Thereafter, a spacer was formed in the same manner as in Example 1 to obtain a mask (Comparative Example 1).
[0169]
Next, the same process as in Example 1 was performed until the photoresist after the wet etching was removed. ₂ No film was provided. The spacer was formed in the same manner as in Example 1 to obtain a mask (Comparative Example 2).
[Evaluation]
The durability of the mask obtained as described above was evaluated.
[0170]
A fluorine-based lubricant (Fomblin Z-Dol2000: manufactured by Ausimont) was dropped on the surfaces of the masks of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 having the pattern region.
After that, an excimer pulse laser having a wavelength of 248 nm was irradiated with the surfaces facing each other with a 3.5-inch diameter NiP-plated aluminum alloy substrate via a spacer. Irradiation conditions: pulse width: 25 nsec, power (energy density): 160 mJ / cm ² , Beam shape: 10 mm × 30 mm (1 / e of peak energy) ² At the same position on the aluminum alloy substrate at a repetition frequency of 50 Hz.
[0171]
FIG. 4 shows a micrograph of a pattern region on the mask surface after irradiation of the mask of Example 1 with energy rays 100,000 times. As can be seen from FIG. 4, no deterioration of the mask pattern due to chromium was observed up to 100,000 times of irradiation.
FIG. 5 shows a micrograph of a pattern region on the mask surface after irradiation of the mask of Comparative Example 1 with energy rays 100,000 times. As can be seen from FIG. 5, corrosion was observed in part of the mask pattern due to chromium after 100,000 irradiations.
[0172]
FIG. 6 shows a micrograph of a pattern region on the mask surface after the energy beam was irradiated 30,000 times for the mask of Comparative Example 2. As can be seen from FIG. 6, it was observed that most of the mask pattern due to chromium was peeled off after 30,000 irradiations.
From this result, it was confirmed that the mask provided with the dielectric layer of the present invention has high durability against hydrofluoric acid and energy rays.
(Example 2, Comparative Example 3)
A 127 mm × 127 mm square, 2.3 mm thick quartz glass was used as a substrate, and a 100-nm-thick silicon layer was formed by DC sputtering and a 200-nm-thick photoresist layer was formed by spin-coating on the surface to be used for the magnetic disk. . After that, using a laser exposure device, exposure and development were performed based on the servo pattern to be formed on the magnetic disk to form an uneven pattern on the photoresist layer.
[0173]
Next, the opening of the photoresist was subjected to reactive ion etching (RIE) using IE-500 manufactured by Victor Company of Japan. SF ₆ The etching of the quartz glass was performed for 2 minutes using the gas. Etching conditions are SF ₆ The flow rate is 100 sccm, the pressure is 30 mTorr, and the RF output is 50 W. The etching rate ratios (selectivity) of silicon, photoresist and quartz glass were 8: 1 and 10: 1, respectively. After RIE, the photoresist was removed using a remover.
[0174]
Next, the depth of the groove (recess) is measured by AFM (Nanoscope 3a D3100 type manufactured by Digital Instruments), the groove depth is almost 100 nm over the entire surface, and Si is completely etched in the transmission part. It was confirmed. The produced mask has a pattern area with a radius of 20 to 46 mm, and is provided with a pattern having a minimum line width of 0.7 μm (minimum width 0.7 μm; both lines and spaces are 0.7 μm). The minimum pattern line width at the innermost periphery is 0.7 μm, and the minimum pattern line width at the outermost periphery is about 1.2 μm.
[0175]
Next, the reactive sputtering ₂ The film was provided with a thickness of 40 nm. The reactive sputtering was performed by performing DC sputtering on a silicon target at a power of 300 W using a mixed gas of 70 ccm of argon and 30 ccm of oxygen as a sputtering gas. As a result, a 100 nm thick Si film and a 40 nm thick SiO ₂ A laminated film of a film is provided, and a 40 nm thick SiO ₂ A mask provided with a film was obtained. Thereafter, a spacer was formed in the same manner as in Example 1 to obtain a mask (Example 2).
[0176]
Until the photoresist after the RIE etching is removed, the same procedure as in Example 2 is performed. ₂ No film was provided. The spacer was formed in the same manner as in Example 1 to obtain a mask (Comparative Example 3).
[Evaluation]
The durability of the mask obtained as described above was evaluated.
[0177]
The magnetic recording medium used was as follows.
Cr on a 3.5 inch diameter NiP plated aluminum alloy substrate ₉₀ Mo ₁₀ Is 10 nm and Co is used as a recording layer. ₆₄ Cr ₁₆ Pt ₁₂ B ₈ Was formed to a thickness of 12 nm and carbon (diamond-like carbon) was formed to a thickness of 3 nm as a protective layer. A fluorine-based lubricant is applied thereon as a lubricating layer to a thickness of 0.5 nm, baked at 100 ° C. for 40 minutes, and a static coercive force at room temperature of about 3600 Oe, a dynamic coercive force of about 8000 Oe, and a saturation magnetization of 310 emu / It was for in-plane recording of cc.
[0178]
The surfaces having the pattern regions of the masks manufactured in Example 2 and Comparative Example 3 were fixed in a state where they faced the medium via spacers, respectively, and they were united to form a single unit at a speed of one rotation in 3.2 seconds. Rotated.
Here, an excimer pulse laser having a wavelength of 248 nm is applied with a pulse width of 25 nsec and a power (energy density) of 160 mJ / cm. ² , Beam shape: 10 mm × 30 mm (1 / e of peak energy) ² , And 32 pulses were irradiated per rotation at a repetition frequency of 10 Hz.
[0179]
In the evaluation of durability, laser irradiation was repeated while continuously rotating the mask and the medium, and the number of times each position of the mask was irradiated (ie, the number of times the mask was rotated) was defined as the number of times of irradiation. The medium was replaced every 10,000 times.
FIG. 7 shows a microscope (surface scanning electron microscope) photograph of the pattern region on the mask surface after the energy beam was irradiated 143,000 times for the mask of Example 2. As can be seen from FIG. 7, no noticeable corrosion was observed in the pattern area after 143000 irradiations (white spots at the center are deposits).
[0180]
FIG. 8 shows a microscope (surface scanning electron microscope) photograph of the pattern region on the mask surface after the energy beam was irradiated 116,000 times for the mask of Comparative Example 3. As can be seen from FIG. 8, white spot-like corrosion was observed in the pattern area after 116,000 irradiations.
From this result, it was confirmed that the mask provided with the dielectric layer of the present invention has high durability against hydrofluoric acid and energy rays.
(Experimental Examples 1 and 2)
SiO by reactive sputtering on quartz glass ₂ Only the film was formed with a thickness of 300 nm. Reactive sputtering was performed by performing DC sputtering on a silicon target with a mixed gas of 70 ccm of argon and 30 ccm of oxygen at a power of 300 W. The time required for film formation was 8 minutes and 30 seconds (Experimental Example 1).
[0181]
Next, the SiO 2 was formed on quartz glass by RF sputtering. ₂ Only the film was formed with a thickness of 300 nm. RF sputtering is SiO ₂ The test was performed at a power of 300 W using a target. The time required for film formation was 1 hour and 24 minutes (Experimental Example 2). SiO 2 obtained in Experimental Example 1 and Experimental Example 2 ₂ FIG. 9 shows transmittance when a substrate having a film is irradiated with energy rays having a wavelength of 200 nm to 400 nm. The vertical axis indicates the transmittance (%) of the energy ray, and the horizontal axis indicates the wavelength (nm).
[0182]
As shown in FIG. ₂ It can be seen that the film has a high transmittance at a wavelength of 200 to 300 nm. This is SiO ₂ This is probably because the impurities in the film were small.
[0183]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the mask for laser processing with high durability with respect to the hydrofluoric acid generate | occur | produced by energy ray durability and decomposition of a lubricant is obtained. For this reason, the frequency of mask replacement is reduced, and at the same time, since the medium after the application of the lubricant can be used for transfer, the production cost can be suppressed and the production efficiency can be significantly increased. In addition, the deposition rate is high, and the productivity is excellent.
[0184]
By applying this mask to a technique of forming a magnetization pattern on a magnetic recording medium by combining local heating and application of an external magnetic field, a fine pattern can be efficiently formed at low cost. In addition, production costs can be reduced and production efficiency can be increased. As a result, it is possible to provide a magnetic recording medium and a magnetic recording device capable of higher density recording in a short time and at low cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view showing one embodiment of a method for forming a magnetic pattern using a mask according to the present invention.
2A and 2B are a plan view and a cross-sectional view illustrating a method of forming a magnetization pattern according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a temporal relationship between a magnetic field pulse and a trigger pulse for laser light in the example of the present invention.
FIG. 4 is a micrograph of a mask surface after a lubricant is dropped and laser irradiation is performed in Example 1 of the present invention.
FIG. 5 is a photomicrograph of a mask surface after laser irradiation with a lubricant dropped in Comparative Example 1 of the present invention.
FIG. 6 is a photomicrograph of the mask surface after laser irradiation with a lubricant dropped in Comparative Example 2 of the present invention.
FIG. 7 is a micrograph of a mask surface after a repeated irradiation test in Example 2 of the present invention.
FIG. 8 is a micrograph of a mask surface after a repeated irradiation test in Comparative Example 3 of the present invention.
FIG. 9 shows SiO 2 in Experimental Examples 1 and 2 of the present invention. ₂ 5 is a graph showing the measurement results of the transmittance of the film.
[Explanation of symbols]
1 Magnetic recording media (magnetic disks)
2 Mask
3 External magnetic field
4 Incident light (laser beam)
5 Spacer
6 Transparent substrate (quartz)
7 Light-shielding layer (silicon-containing layer)
8 Dielectric layer
11 Magnetic disk
12a, 12b, 12c, 12d permanent magnet
13 Shade plate
13a Opening
14 Mask
15 Energy rays
17 Spacer
18a, 18b, 19a, 19b, 19c, 19d Air-core coil (electromagnet)
21 DC power supply
22 capacitors
23 Thyristor
24 Trigger generator
25 Delay device
26 Energy source

Claims (16)

基板上に磁性層を有してなる磁気記録媒体に対し、マスクを介してエネルギー線を照射し、該磁性層の被照射部を加熱する工程と、磁性層に外部磁界を印加する工程とを含む磁化パターン形成方法に用いるマスクであって、
該マスクが、誘電体層を有してなることを特徴とするマスク。A step of irradiating a magnetic recording medium having a magnetic layer on a substrate with an energy ray through a mask to heat an irradiated portion of the magnetic layer and a step of applying an external magnetic field to the magnetic layer. A mask for use in a method of forming a magnetic pattern,
A mask, wherein the mask has a dielectric layer. 該誘電体層が反応性スパッタリングで形成されてなる、請求項１に記載のマスク。The mask according to claim 1, wherein the dielectric layer is formed by reactive sputtering. 該誘電体層が、直流反応性スパッタリングで形成されてなる、請求項１に記載のマスク。2. The mask according to claim 1, wherein the dielectric layer is formed by DC reactive sputtering. 該誘電体層が、酸化シリコンからなる、請求項１乃至３にのいずれかに記載のマスク。4. The mask according to claim 1, wherein said dielectric layer is made of silicon oxide. 該マスクが、エネルギー線に対する透過部と非透過部を有してなる、請求項１乃至４のいずれかに記載のマスク。The mask according to any one of claims 1 to 4, wherein the mask has a transmission part and a non-transmission part for energy rays. 透明基体上に、シリコンを主成分とする層を設けることにより非透過部が形成されてなる、請求項５に記載のマスク。The mask according to claim 5, wherein a non-transmissive portion is formed by providing a layer containing silicon as a main component on the transparent substrate. 透明基体上に、クロムを主成分とする層を設けることにより非透過部が形成されてなる、請求項５に記載のマスク。The mask according to claim 5, wherein a non-transmissive portion is formed by providing a layer containing chromium as a main component on the transparent substrate. 該非透過部の上に該誘電体層を設けてなる、請求項５乃至７のいずれかに記載のマスク。The mask according to any one of claims 5 to 7, wherein the dielectric layer is provided on the non-transmissive portion. 該透過部の上に該誘電体層を設けてなる、請求項５乃至８のいずれかに記載のマスク。The mask according to any one of claims 5 to 8, wherein the dielectric layer is provided on the transmission part. 該透明基体が石英ガラスからなる、請求項６乃至９のいずれかに記載のマスク。10. The mask according to claim 6, wherein said transparent substrate is made of quartz glass. 該マスクの少なくとも一部に突起が設けられ、該突起が該磁気記録媒体に接触した状態でエネルギー線を照射する、請求項１乃至１０のいずれかに記載のマスク。The mask according to any one of claims 1 to 10, wherein projections are provided on at least a part of the mask, and the projections are irradiated with energy rays in a state where the projections are in contact with the magnetic recording medium. 基板上に磁性層を有してなる磁気記録媒体に対し、マスクを介してエネルギー線を照射し、該磁性層の被照射部を加熱する工程と、磁性層に外部磁界を印加する工程とを含む磁化パターン形成方法であって、
該マスクが請求項１乃至１１のいずれかに記載のマスクであることを特徴とする磁化パターン形成方法。A step of irradiating a magnetic recording medium having a magnetic layer on a substrate with an energy ray through a mask to heat an irradiated portion of the magnetic layer, and a step of applying an external magnetic field to the magnetic layer. A method for forming a magnetization pattern, comprising:
A method for forming a magnetic pattern, wherein the mask is the mask according to any one of claims 1 to 11. 該磁気記録媒体が、フッ素を含む潤滑層を有してなる請求項１２に記載の磁化パターン形成方法。13. The method according to claim 12, wherein the magnetic recording medium has a lubricating layer containing fluorine. 請求項１２又は１３に記載の磁化パターン形成方法によりパターンが形成されてなることを特徴とする磁気記録媒体。A magnetic recording medium comprising a pattern formed by the method for forming a magnetic pattern according to claim 12. 請求項１４に記載の磁気記録媒体と、磁気記録媒体を記録方向に駆動する駆動部と、記録部と再生部からなる磁気ヘッドと、磁気ヘッドを磁気記録媒体に対して相対移動させる手段と、磁気ヘッドへの記録信号入力と磁気ヘッドからの再生信号出力を行うための記録再生信号処理手段を有することを特徴とする磁気記録装置。15. A magnetic recording medium according to claim 14, a driving unit for driving the magnetic recording medium in a recording direction, a magnetic head including a recording unit and a reproducing unit, and a unit for relatively moving the magnetic head with respect to the magnetic recording medium. A magnetic recording apparatus comprising a recording / reproducing signal processing unit for inputting a recording signal to a magnetic head and outputting a reproduction signal from the magnetic head. 磁気記録媒体を装置に組みこんだ後、前記磁化パターンを磁気ヘッドにより再生して信号を得、該信号を基準としてサーボバースト信号を該磁気ヘッドにより記録してなる、請求項１５に記載の磁気記録装置。16. The magnetic recording medium according to claim 15, wherein after assembling the magnetic recording medium into the device, the magnetization pattern is reproduced by a magnetic head to obtain a signal, and a servo burst signal is recorded by the magnetic head based on the signal. Recording device.

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