JP2009134793A - 磁気転写用マスターディスク及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】磁性層を有する凹凸パターンの形状安定性に優れた磁気転写用マスターディスクを得る。
【解決手段】微細な凹凸状パターンが形成された原盤(26)の表面に、導電膜による初期層(16)を形成し、次いでこの初期層(16)の上に磁性層（主層)（14)を形成した後、電鋳法により金属層(28)を形成する。初期層(16)と磁性層(14)及び金属層(28)が一体となった複版(30)を原盤(26)から剥離し、金属層(28)の凹凸面に磁性層(14)と初期層(16)とが積層形成された複版(30)である磁気転写用マスターディスクを得る。
【選択図】 図３

Description

本発明は転写情報が担持されたマスターディスクから転写を受けるスレーブ媒体へ磁気転写する磁気転写方法に使用する磁気転写用マスターディスク及びその製造方法に係り、特に、ハードディスク装置等に用いられる磁気ディスクに、フォーマット情報等の磁気情報パターンを磁気転写するのに好適な磁気転写用マスターディスク及びその製造方法に関する。

近年、急速に普及しているハードディスクドライブに使用される磁気ディスク（ハードディスク）は、磁気ディスクメーカーよりドライブメーカーに納入された後、ドライブに組み込まれる前に、フォーマット情報やアドレス情報が書き込まれるのが一般的である。この書き込みは、磁気ヘッドにより行うこともできるが、これらのフォーマット情報やアドレス情報が書き込まれているマスターディスクより一括転写する方法が効率的であり、好ましい。

この磁気転写技術は、マスターディスクと被転写ディスク（スレーブディスク）とを密着させた状態で、片側又は両側に電磁石装置、永久磁石装置等の磁界生成手段を配設して転写用磁界を印加し、マスターディスクの有する情報（たとえばサーボ信号）に対応する磁化パターンの転写を行うものである。

このような磁気転写に使用するマスターディスクの一例としては、基板の表面に情報信号に対応する凹凸パターンを形成し、この凹凸パターンの表面に薄膜磁性層を被覆形成してなるものが提案されている（たとえば、特許文献１、２参照）。

このマスターディスクの凹凸パターンは、フォトレジストが塗布されたシリコン（Ｓｉ）原板を回転させながら情報に応じて変調したレーザー又は電子ビームを照射して描画し、このフォトレジストを現像した凹凸を有する原板の表面にスパッタリング等により導電層を形成し、次いで、この導電層の上にメッキ（電鋳）を行い、金属の型をとった後剥離することで作製してなる金属盤を原盤として、基板表面に凹凸形状を複写している。
特開２００１−２５６６４４号公報 特開２００６−２１６１８１号公報

磁気転写用マスターディスクにおいては透磁率の高い物質からなる磁性層が必要であり、特許文献２に記載の技術では、磁性層が電鋳を行うための導電層を兼ねていた。

しかし、Ｓｉ原盤の凹凸バターンの微細化が進展すると、透磁率の高い成膜条件と、Ｓｉ原盤とＮｉ複版とが剥離しやすい成膜条件とを両立させることができず、しばしばＮｉ複版の凸部が欠けてしまうことが問題となっていた。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、磁性層の透磁率を維持しつつ、原盤と複版とが剥離しやすい構成の磁気転写用マスターディスク及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明は前記目的を達成するために、転写する情報に対応した凹凸パターンを有する磁気転写用マスターディスクの製造方法であって、反転凹凸パターンを有する反転型原盤の表面に導電性を有する初期層を形成する初期層形成工程と、前記初期層の形成後に、前記反転型原盤の前記初期層の表面に磁性を有する主層を形成する主層形成工程と、前記主層の形成後に、電鋳法により前記反転型原盤の前記主層の表面に金属層を形成する電鋳工程と、前記電鋳工程の後、前記初期層と前記主層及び前記金属層が一体となった複版を前記反転型原盤から剥離し、前記金属層の凹凸面に前記主層と前記初期層とが積層形成された前記複版である磁気転写用マスターディスクを得る剥離工程と、を備えることを特徴とする磁気転写用マスターディスクの製造方法を提供する。

本発明によれば、反転型原盤の表面に初期層と磁性層（主層）の積層構造からなる導電層を形成した後に、電鋳を行う構成にしたので、複版（電鋳物）の剥離性が向上し、凸部の欠けが防止され、形状安定性のよい磁気転写用マスターディスクを得ることができる。

また、本発明は、転写する情報に対応した凹凸パターンを有する磁気転写用マスターディスクであって、電鋳によって形成された金属盤の凹凸パターン上に、磁性を有する主層が形成され、該主層の上に、前記電鋳を行うときの導電層となる初期層が形成されていることを特徴とする磁気転写用マスターディスクを提供する。

本発明の磁気転写用マスターディスクは、電鋳に用いる母型の凹凸形状を正確に現出させたものとなり、磁気転写後の信号品位に優れる安定した磁気転写を実現できる。

本発明において、初期層の膜厚は１〜１００ｎｍであることが好ましい。より好ましくは１〜５０ｎｍであり、特に好ましくは２〜２０ｎｍである。

また、本発明の一態様として、前記金属盤はＮｉ電鋳により作製され、前記初期層はＮｉ膜であることを特徴とする磁気転写用マスターディスクを提供する。Ｎｉ膜は形成が容易であり、導電膜としてふさわしい。

本発明によれば、微細形状の凹凸パターンを精度よく形成できるため、転写特性に優れた磁気転写用マスターディスクを得ることができる。また、本発明の磁気転写用マスターディスクを用いることにより、品質の安定した磁気転写を実現できる。

以下、添付図面にしたがって本発明の好ましい実施の形態について詳説する。

〔マスターディスクの説明〕
図１は本発明の実施形態に係る磁気転写用マスターディスクの部分拡大斜視図である。図２は磁気転写用マスターディスクの平面図である。なお、各図は説明の便宜上、実際の寸法とは異なる比率で示している。

図１に示されるように、本実施形態に係る磁気転写用マスターディスク（以下「マスターディスク」という）１０は、金属製のマスター基板１２（「金属層」、「金属盤」に相当）と磁性層１４（「主層」に相当）と初期層１６とで構成されている。マスター基板１２は表面に転写情報に応じた微細な凹凸パターンを有しており、この凹凸面に磁性層１４が被覆形成され、該磁性層１４の上に更に初期層１６が被覆形成されてなる。なお、図には示さないが、初期層１６の上に保護層や潤滑層を設ける態様が好ましい。

微細な突起状パターンの凸部は、平面視で長方形であり、トラック方向（図中の太矢印方向）の長さｂと、半径方向の長さｌ、並びに突起の高さ（厚さ）ｍの値は、記録密度や記録信号波形等により設計される。例えば、長さｂを８０ｎｍに、長さｌを２００ｎｍにできる。

ハードディスク装置に用いる磁気記録媒体のサーボ信号の場合、この微細な突起状パターンは、トラック方向の長さｂに比べて半径方向の長さｌの方が長く形成される。例えば、半径方向の長さｌが０．０５〜２０μｍ、トラック方向（円周方向）の長さが０．０５〜５μｍであることが好ましい。この範囲で半径方向の方が長いパターンを選ぶことが、サーボ信号の情報を担持するパターンとしては好ましい。

突起状パターンの深さ（突起の高さｍ）は、２０〜８００ｎｍの範囲が好ましく、３０〜６００ｎｍの範囲がより好ましい。

図２に示されるように、マスターディスク１０は、中心孔１２ａを有する円盤状に形成されており、片面の内周部及び外径部を除く円環状領域１２ｂに図１のような凹凸パターンが形成される。

なお、マスターディスク１０において、マスター基板１２がＮｉ等を主体とした強磁性体の場合には、このマスター基板１２のみで磁気転写が可能であり、磁性層１４は被覆しなくてもよいが、転写特性のよい磁性層１４を設けることにより、より良好な磁気転写が行える。

本例のマスターディスク１０は、後述するように、転写すべき情報に応じた凹凸パターンが形成された原盤（反転型原盤）に、初期層１６と磁性層１４を形成し、次いで、Ｎｉ電鋳によって所定厚さの金属層（マスター基板１２に相当する金属盤）を積層し、初期層１６、磁性層１４及び金属層（マスター基板１２）が一体となった電鋳物の複版を、原盤から剥離した後、外周部分及び中心孔１２ａの部分が所望のサイズで打ち抜かれて作製されたものである。

〔マスターディスクの製造方法の説明〕
次に、マスターディスク１０の製造方法を図３に基づいて説明する。先ず、図３（ａ）に示されるように、表面が平滑なシリコンウエハーである原板２０（ガラス板、石英ガラス板でもよい）の上に、電子線レジスト液をスピンコート法等により塗布して(レジスト塗布工程)、レジスト層２２を形成し、ベーキング処理（プレベーク）を行う。

次いで、高精度な回転ステージ又はＸ−Ｙステージを備えた不図示の電子ビーム露光装置のステージ上に原板２０をセットし、原板２０を回転させながら、サーボ信号に対応して変調した電子ビーム２４を照射し（図３（ｂ））、レジスト層２２の略全面に所定のパターン、たとえば各トラックに回転中心から半径方向に線状に延びるサーボ信号に相当するパターンを円周上の各フレームに対応する部分に描画露光する（電子線描画工程）。

次いで、図３（ｃ）に示されるように、レジスト層２２を現像処理し、露光部分を除去して、残ったレジスト層２２による所望厚さの被覆層を形成する。この被覆層が次工程（エッチング工程）のマスクとなる。現像処理の後には、レジスト層２２と原板２０との密着力を高めるためにベーキング処理（ポストベーク）を行う。

次いで、図３（ｄ）に示されるように、レジスト層２２の開口部２３より原板２０を表面より所定深さだけ除去（エッチング）する。このエッチングにおいては、アンダーカット（サイドエッチ）を最小にすべく、異方性のエッチングが望ましい。このような、異方性のエッチングとしては、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ；Reactive Ion Etching）が好ましく採用できる。

次いで、図３（ｅ）に示されるように、レジスト層２２を除去する。レジスト層２２の除去方法は、乾式法としてアッシングが採用でき、湿式法として剥離液による除去法が採用できる。以上のアッシング工程により、所望の凹凸パターンの反転型が形成された原盤２６（「反転型原盤」に相当するＳｉ原盤）が作製される。

次いで、図３（ｆ）に示されるように、原盤２６の凹凸面に均一厚さに導電膜による初期層１６を形成する。導電膜の形成方法としては、ＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）、スパッタリング、イオンプレーティングを含む各種の金属成膜法等が適用できる。本例では初期層１６の導電膜として、スパッタ法によりＮｉ膜が形成される。このようなＮｉを主成分とする膜は、形成が容易であり導電膜としてふさわしい。初期層１６の膜厚は、１〜１００ｎｍであり、より好ましくは１〜５０ｎｍであり、特に好ましくは２〜２０ｎｍである。Ｎｉの初期層１６が厚くなり過ぎると複版の表面に凹んだ欠陥が発生しやすくなる傾向があるため、必要最小限の厚みにすることが望ましい。

なお、初期層１６の材料は、Ｎｉに限定されず、Ｒｕ、Ｐｔ、その他の金属、およびこれらを含む合金（例えば、ＣｏＰｔ）などを用いることができる。

次いで、図３（ｇ）に示されるように、初期層１６の上に磁性膜による磁性層１４（主層）を形成する。磁性層１４（磁性膜）の形成は、磁性材料を真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の真空成膜手段、メッキ法（無電解メッキを含む）などにより成膜する。磁性層１４の磁性材料としては、Ｃｏ、Ｃｏ合金（ＣｏＮｉ、ＣｏＮｉＺｒ、ＣｏＮｂＴａＺｒ等）、Ｆｅ、Ｆｅ合金（ＦｅＣｏ、ＦｅＣｏＮｉ、ＦｅＮｉＭｏ、ＦｅＡｌＳｉ、ＦｅＡｌ、ＦｅＴａＮ）、Ｎｉ、Ｎｉ合金（ＮｉＦｅ）を用いることができる。

特に、ＦｅＣｏ、ＦｅＣｏＮｉが好ましく用いることができる。磁性層１４の厚さは、５０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲が好ましい。

次いで、図３（ｈ）に示されるように、この原盤２６の表面に形成された初期層１６及び磁性層１４からなる導電層を陰極として電鋳（電着）を行い、所望の厚さの金属層２８（ここでは、Ｎｉ電鋳膜）を形成し、図１で説明したマスター基板１２に相当する金属板を得る（電鋳工程）。

この電鋳工程は、電鋳装置の電解液中に原盤２６を浸し、原盤２６の導電層（初期層１６及び磁性層１４）を陰極とし、陽極との間に通電することにより行われるが、このときの電解液の濃度、ｐＨ、電流のかけ方等は、形成される金属板（すなわちマスター基板１２）に歪みのない最適条件で実施されることが求められる。

そして、上記のようにして電着が終了した後、所定厚の金属層２８が積層された原盤２６が電鋳装置の電解液から取り出され、剥離槽（図示略）内の純水に浸される。

次いで、剥離槽内において、原盤２６から初期層１６、磁性層１４及び金属層２８が一体となった電鋳物（複版３０）を剥離し（剥離工程）、図１４（ｉ）に示すような、原盤２６から反転した凹凸状パターンを有する複版３０を得る。

初期層１６の上に保護層を形成する場合には、複版３０を原盤２６から剥離した後に、この複版３０の内径及び外径を所定のサイズに打抜き加工して得られたマスターディスク１０に、カーボン膜をスパッタ法で形成する。

このようにして、磁気転写用マスターディスク１０が製造される。

また、磁気強度を大きくしたい場合には、複版３０を原盤２６から剥離した後に、この複版３０の内径及び外径を所定のサイズに打抜き加工して得られたマスターディスク１０に、もう１度磁性層を形成（後載せ）し、その後に保護層を形成する。

上記の製造方法によれば、剥離工程における複版３０の離型性がよく、凸部のパターン崩れを防止できる。これにより、原盤２６の凹凸形状を正確に現出させた磁気転写用マスターディスク１０を得ることができ、信号品質の良好な磁気転写が可能となる。

また、図１に示したとおり、マスターディスク１０における突起状パターンの凸部は、側面視で台形であり、凸部の立ち上がり角度が９０°に近づくほど（凸部の側面視形状が矩形に近づくほど）、複版３０を原盤２６から剥離しにくくなる。

本例の製造方法によれば、従来に比べて複版３０の剥離性が改善されるため、凸部の形状を矩形に近づけることができ、パターンの高密度化および高精度化を実現できる。

また、本例の製造方法によれば、１つの原盤２６を繰り返し使用することができ、１の原盤２６より複数の複版を作製できる。

〔複版における凸部の台形形状の好ましい形態について〕
図４は、Ｎｉ複版凸部の台形形状の模式図である。図示のように、凸部の「高さ」と、「半値幅」、台形斜面の「傾斜角」を定義する。半値幅は、半分の高さ位置での凸部幅である。また、ここでは、凸部の台形形状のアスペクト比を「高さ／半値幅」と定義する。

本実施形態における複版の高さ・半値幅について好ましい範囲は、高さ：５〜８００ｎｍ、半値幅：３〜２００００ｎｍである。より好ましい範囲は、高さ：１０〜６００ｎｍ、半値幅：７〜５０００ｎｍである。特に好ましい範囲は、高さ２０〜４００ｎｍ、半値幅：１０〜５００ｎｍである。具体的には、例えば、高さ１００ｎｍで半値幅４０ｎｍ〜２５０ｎｍの複数の凸部パターンが同一の複版内に存在している。

本実施形態における複版の高さ・半値幅について好ましい範囲は、高さ：５〜８００ｎｍ、半値幅：３〜２００００ｎｍである。より好ましい範囲は、高さ：１０〜６００ｎｍ、半値幅：７〜５０００ｎｍである。特に好ましい範囲は、高さ２０〜４００ｎｍ、半値幅：１０〜５００ｎｍである。

具体的には、例えば、高さ１００ｎｍで半値幅４０ｎｍ〜２５０ｎｍの複数の凸部パターンが同一の複版内に存在している。

アスペクト比について好ましい範囲は、０．０５〜５０．０である。より好ましい範囲は、０．０２〜１０．０である。特に好ましい範囲は、０．２〜５．０である。具体的には、例えば、アスペクト比０．５（＝１００／２５０）〜２．５（＝１００／４０）の複数の凸部パターンが同一の複版内に存在している。

台形斜面の傾斜角について好ましい範囲は、２０〜９０°である。より好ましい範囲は、３０〜８９°である。特に好ましい範囲は、４０〜８８°である。具体的には、例えば、約８２°に設計する。

なお、厳密な台形ではなく、凸形状のボトム部を裾引き形状（Ｒをつける）にすると複版の剥離性が一層向上する。

複版における凸部パターンの台形形状は、ＲＩＥ（リアクティブ イオン エッチング）によって実現できる。エッチングレート、エンチングガスの種類、混合比などを変えることで台形の傾斜角を制御する。

〔実施例〕
多数の微細な凹凸状パターンが形成されたＳｉ原盤（「反転型原盤」に相当）の表面に、スパッタ法にてＮｉからなる厚さ３ｎｍの初期層を形成し、次いで、同じくスパッタ法にて、ＦｅＣｏからなる磁性を有する厚さ６０ｎｍの主層を形成した。このＮｉ初期層（３ｎｍ）とＦｅＣｏ主層（６０ｎｍ）の２層からなる導電層を形成したＳｉ原盤の表面にＮｉを電鋳することにより、厚さ１５０μｍのＮｉ複版を形成した。この複版をＳｉ原盤から剥離することにより、形状安定性の良い（凹凸パターンの崩れの無い）マスターディスクを作製することができた。

〔磁気転写方法の説明〕
次に、本実施形態に係る磁気転写用マスターディスク１０を用いた磁気転写方法について説明する。ここでは、ハードディスク装置に用いられる垂直磁気記録媒体に対して、サーボ信号等を転写する場合を例示する。

図５は、水平着磁方式による磁気転写方法の模式図である。同図において、符号４０は被転写用の磁気ディスクとしてのスレーブディスク（垂直磁気記録媒体）である。マスターディスク１０は、片面に微細な突起状パターンが形成された転写情報担持面が形成されており、この転写情報担持面の反対側の面（裏面側）は不図示の密着手段に保持されるようになっている。

磁気転写時には図５のように、マスターディスク１０の転写情報担持面をスレーブディスク４０と密着させ、マスターディスク１０に対し、面内方向（図５の矢印Ａ方向）の磁界を印加する。この面内磁界の印加により、マスターディスク１０の凸部のエッジ部に垂直方向の磁界が発生し、この垂直方向の磁界によって、凸部のエッジ位置に対応した位置のスレーブディスク４０の磁性層が垂直方向に磁化される。図５における符号４１，４２の矢印は磁化の方向を模式的に示したものである。

こうして、スレーブディスク４０には、マスターディスク１０の凹凸パターンを反映した磁気情報が記録される。その後、磁界の印加を解除してスレーブディスク４０をマスターディスク１０から剥がし、サーボ信号等が記録された垂直磁気記録媒体を得る。

図６は、図５で説明した水平着磁方式の磁気転写によってスレーブディスク４０に記録された信号の再生（出力）信号の波形例である。図６のように、マスターディスク１０の凸部のエッジ（凹凸の境界部）に対応したスレーブディスク４０の位置にピークが現れる再生信号が得られる。

図７は、垂直着磁方式による磁気転写方法の模式図である。同図において、符号５０は被転写用の磁気ディスクとしてのスレーブディスク（垂直磁気記録媒体）である。垂直着磁方式の場合、転写に先立ち予めスレーブディスク５０に垂直方向の直流磁界をかけて初期磁化を行い（初期磁化工程）、その後、図７のように、マスターディスク１０とスレーブディスク５０を密着させ、初期磁化の際とは逆方向の垂直方向磁界（矢印Ｂ方向の磁界）を印加する。この磁界の印加により、マスターディスク１０の凸部と接触する位置のスレーブディスク５０の磁性層が初期磁化と逆向きに磁化される。図７における符号５１，５２の矢印は磁化の方向を模式的に示したものである。

こうして、スレーブディスク５０には、マスターディスク１０の凹凸パターンを反映した磁気情報が記録される。その後、磁界の印加を解除してスレーブディスク５０をマスターディスク１０から剥がし、サーボ信号等が記録された垂直磁気記録媒体を得る。

図８は、図６で説明した水平着磁方式の磁気転写によってスレーブディスク４０に記録された信号の再生（出力）信号の波形例である。図８に示すように、マスターディスク１０の凸部の中央と凹部の中央に対応したスレーブディスク４０の位置にピークが現れる再生信号が得られる。

なお、マスターディスク１０の凹凸パターンが、図３（ｉ）のポジパターンと逆の凹凸形状のネガパターンの場合であっても、磁気転写の際の初期磁界Ｈｉの方向及び転写用磁界Ｈｄの方向をこれと逆方向にすることによって、同様の磁化パターンが転写記録できる。

本発明によるマスターディスク１０を用いた磁気転写を行うことにより、信号品質が良好なサーボ信号等が記録された磁気記録媒体を製造することができる。

本発明の実施形態に係る磁気転写用マスターディスクの部分拡大斜視図 磁気転写用マスターディスクの平面図 磁気転写用マスターディスクの作製工程を順に示す断面図 複版凸部の台形形状の定義に関する説明図 水平着磁方式による磁気転写の説明図 水平着磁方式で磁気転写を行った垂直磁気記録媒体の再生信号波形の例を示す図 垂直着磁方式による磁気転写の説明図 垂直着磁方式で磁気転写を行った垂直磁気記録媒体の再生信号波形の例を示す図

符号の説明

１０…マスターディスク、１２…マスター基板、１４…磁性層、１６…初期層、２０…原板、２２…レジスト層、２６…原盤、２８…金属層、３０…複版、４０，５０…スレーブディスク

Claims (4)

1. 転写する情報に対応した凹凸パターンを有する磁気転写用マスターディスクの製造方法であって、
   反転凹凸パターンを有する反転型原盤の表面に導電性を有する初期層を形成する初期層形成工程と、
   前記初期層の形成後に、前記反転型原盤の前記初期層の表面に磁性を有する主層を形成する主層形成工程と、
   前記主層の形成後に、電鋳法により前記反転型原盤の前記主層の表面に金属層を形成する電鋳工程と、
   前記電鋳工程の後、前記初期層と前記主層及び前記金属層が一体となった複版を前記反転型原盤から剥離し、前記金属層の凹凸面に前記主層と前記初期層とが積層形成された前記複版である磁気転写用マスターディスクを得る剥離工程と、
   を備えることを特徴とする磁気転写用マスターディスクの製造方法。
2. 転写する情報に対応した凹凸パターンを有する磁気転写用マスターディスクであって、
   電鋳によって形成された金属盤の凹凸パターン上に、磁性を有する主層が形成され、該主層の上に、前記電鋳を行うときの導電層となる初期層が形成されていることを特徴とする磁気転写用マスターディスク。
3. 前記初期層の膜厚は、１〜１００ｎｍであることを特徴とする請求項２記載の磁気転写用マスターディスク。
4. 前記金属盤はＮｉ電鋳により作製され、前記初期層はＮｉ膜であることを特徴とする請求項２又は３記載の磁気転写用マスターディスク。

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