WO2004051631A1

WO2004051631A1 - 磁気転写用マスタ媒体およびその製造方法

Info

Publication number: WO2004051631A1
Application number: PCT/JP2002/012630
Authority: WO
Inventors: Hiroyuki Suzuki; Hitoshi Komoriya; Yutaka Nakamura
Original assignee: Fujitsu Limited
Priority date: 2002-12-03
Filing date: 2002-12-03
Publication date: 2004-06-17

Description

磁気転写用マスタ媒体およびその製造方法技術分野

本発明は、例えば磁気ディスクといった磁気記録媒体にサ一ポパターンを書き込む磁気転写装置に関し、特に、磁気記録媒体すなわちスレーブ媒体に向き合わせられる表面に、サ一ポパターンに対応する磁性体を備えるマスタ媒体およびその製造方法に関する。背景技術

非磁性体のディスク形基板から構成される磁気転写用マス夕媒体は広く知られる。こういったマス夕媒体では、スレーブ媒体に向き合わせられる表面に複数筋の長溝が形成される。長溝は磁性膜で充填される。スレーブ媒体の表面に沿って磁束が流通すると、磁性膜同士の間で磁束は強められる。こうした磁束がスレーブ媒体に作用する結果、スレーブ媒体すなわち磁気ディスクにサーポパターンは書き込まれることができる。

一般に、マスタ媒体では、磁性膜の表面と、磁性膜および非磁性体の境界面との交差角は 9 0度に設定される。こういった交差角の設定によれば、比較的に簡単にマスタ媒体の周方向に等間隔に長溝は配置されることができる。その結果、磁気ディスクには規則正しくサーポパターンは確立されることができる。その一方で、今後、磁気ディスクの保磁力が高められていくと、マスタ媒体にはこれまで以上に強い磁界の発生が要求されると予想される。発明の開示

本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、スレーブ媒体に対してこれまで以上に強い書き込み磁界を作用させることができる磁気転写用マスタ媒体を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、第 1発明によれば、表面でスレーブ媒体に向き合わせられ、表面に 9 0度未満の交差角で交差する 1平面に沿って壁面を規定する磁性体を備えることを特徴とする磁気転写用マスタ媒体が提供される。

こういったマスタ媒体はいわゆる磁気転写装置に組み込まれて使用される。使用にあたつてマスタ媒体は表面でスレーブ媒体すなわち磁気記録媒体に向き合わせられる。磁気転写装置ではスレーブ媒体の表面に磁界が作用する。磁束はマス夕媒体の磁性体を通過する。このとき、磁束は、磁性体の表面と壁面との間に確立される稜線に誘導される。壁面および表面の交差角は 9 0度未満に設定されることから、磁束は稜線に集中的に流通する。稜線から強い磁界は漏れ出る。こういった強い磁界がスレーブ媒体に作用することから、スレーブ媒体では強い磁界で磁気情報すなわちサ一ポパターンは書き込まれることができる。

第 2発明によれば、スレ一ブ媒体に向き合わせられる表面に窪みを区画する非磁性体と、窪みに充填される磁性膜とを備え、磁性膜の表面と、磁性膜および非磁性体の境界面との交差角は 9 0度未満に設定されることを特徴とする磁気転写用マスタ媒体が提供される。

こういったマス夕媒体はいわゆる磁気転写装置に組み込まれて使用される。使用にあたってマス夕媒体は表面でスレーブ媒体すなわち磁気記録媒体に向き合わせられる。磁気転写装置ではスレーブ媒体の表面に磁界が作用する。磁束はマス夕媒体の磁性膜を通過する。このとき、磁束は、磁性膜の表面と境界面との間に確立される稜線に誘導される。表面および境界面の交差角は 9 0度未満に設定されることから、磁束は稜線に集中的に流通する。稜線から強い磁界は漏れ出る。こういった強い磁界がスレーブ媒体に作用することから、スレーブ媒体では強い磁界で磁気情報すなわちサーポパターンは書き込まれることができる。

特に、こういったマスタ媒体では、磁性膜および非磁性体の境界面は、必然的に 9 0度を越える交差角で窪みの底面に交差する。隣接する磁性膜同士の間では前述のように表面および境界面の間に規定される稜線同士の間で強い磁束はやり取りされる。その一方で、底面および境界面の交差角は 9 0度を超える角度に設定されることから、底面および境界面の間に規定される稜線同士の間で磁束のやり取りは確立されにくい。こうしてスレーブ媒体には確実に強い磁界は作用することができる。表面と境界面との交差角や、底面と境界面との交差角がともに 9 0度に設定されると、隣接する磁性膜同士の間では、いずれの稜線でも均等に磁束のやり取りが確立されてしまう。スレーブ媒体に向けて磁束が集中的に誘導されることはできない。

以上のようなマスタ媒体の製造にあたって、非磁性体の表面に 9 0度未満の交差角で交差する側壁面を規定するレジストを形成する工程と、非磁性体にエッチング処理を施し、 9 0度を越える交差角で非磁性体の表面に交差する側壁面を規定する窪みを形成する工程と、窪み内に磁性膜を成膜する工程とを備えることを特徴とする磁気転写用マス夕媒体の製造方法が提供されればよい。

こういった製造方法によれば、エッチング処理の際にレジストの側壁面は徐々に後退していく。後退に応じて非磁性体の表面は徐々に露出していく。こうした露出の時間差に応じて窪みの側壁面には傾斜が与えられる。

レジストの形成にあたって、磁気転写用マス夕媒体の製造方法は、非磁性体の表面にレジス卜の原材料を適用する工程と、非磁性体の表面に対して所定の傾斜角で傾斜する露光ビームに基づきレジストの原材料を露光する工程とを備えてもよい。露光ビームの傾斜に基づきレジストには比較的に簡単に前述の側壁面が確保されることができる。こういった露光ビームには、例えば、所定の波長を有するレーザ光線が用いられればよい。この場合、露光ビームの傾斜角の設定にあたつて、レーザ光線の光源およびレジストの原材料の間に配置される集光レンズの開口率が調整されればよい。

レジストは露光後に高温に曝されてもよい。温度や持続時間といった処理条件に基づきレジストの側壁面の交差角は適宜に調整されることができる。

その他、第 3発明によれば、非磁性体の表面にレジストの原材料を適用するェ程と、非磁性体の表面に対して傾斜する露光ビームに基づきレジストの原材料を露光する工程とを備えることを特徴とする磁気転写用マス夕媒体の製造方法が提供される。

こういった製造方法によれば、露光ビームの働きに基づき非磁性体の表面に対して傾斜する側壁面はレジストに確保されることができる。その後、こういったレジス卜に基づきエッチング処理が実施されると、レジストの側壁面は徐々に後退していく。後退に応じて非磁性体の表面は徐々に露出していく。こうした露出の時間差に応じて、非磁性体に形成される窪みの側壁面には傾斜が与えられることができる。図面の簡単な説明

図 1は、磁気転写装置の構造を概略的に示す斜視図である。

図 2は、マスタ媒体の構造を概略的に示す部分拡大斜視図である。

図 3は、図 2の 3— 3線に沿ったマス夕媒体の拡大垂直断面図である。

図 4は、マスタ媒体の磁界分布を示すグラフである。

図 5は、スレーブ媒体に書き込まれた磁界と再生信号との関係を概略的に示す模式図である。

図 6は、本発明の一実施形態に基づき基板の表面でレジス卜を形成する工程を概略的に示す基板の部分拡大断面図である。

図 7は、エッチング処理の様子を概略的に示す基板の部分拡大断面図である。図 8は、基板の表面に成膜された磁性膜を概略的に示す基板の部分拡大断面図である。

図 9は、研磨処理後の磁性膜の様子を概略的に示す基板の部分拡大断面図である。発明を実施するための最良の形態

以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。

図 1は磁気転写装置の一具体例を概略的に示す。磁気転写装置 1 1は、磁気デイスクといったスレーブ媒体 1 2を支持する支持機構 1 3を備える。支持機構 1 3では、例えば鉛直方向に延びる回転駆動軸 1 4にスレーブ媒体 1 2は受け止められる。スレーブ媒体 1 2は回転,駆動軸 1 4の回転に伴い任意の水平面内で回転することができる。

支持機構 1 3には着磁機構 1 5が関連付けられる。この着磁機構 1 5は、電流の供給に応じて磁界を生成する電磁石 1 6を備える。周知の通りに、電磁石 1 6 は、磁性コア 1 7と、磁性コア 1 7に巻き付けられるコイル（図示されず）とから構成されればよい。スレーブ媒体 1 2が回転駆動軸 1 4に装着されると、電磁石 1 6は、磁性コァ 1 7の両端すなわち 1対の磁極 1 7 a、 1 7 bでスレ一ブ媒体 1 2の表面に向き合わせられる。磁極 1 7 a、 1 7 b同士を行き交う磁力線に基づき磁界は生成される。こういった着磁機構 1 5では電磁石 1 6の代わりに永久磁石が用いられてもよい。 .

電磁石 1 6には変位機構 1 8が連結される。この変位機構 1 8は、例えば鉛直方向に延びる回転軸回りで電磁石 1 6を回転自在に支持する支持部材 1 9と、支持部材 1 9の水平移動を案内するガイドレール 2 1とを備える。電磁石 1 6の回転は例えば支持部材 1 9に組み込まれる電動モータやギアの働きに基づき生み出されればよい。スレーブ媒体 1 2が回転駆動軸 1 4に装着されると、電磁石 1 6 は、スレーブ媒体 1 2の表面に直交する回転軸回りで姿勢を変化させることがでさる。

支持部材 1 9の移動は、例えばラックおよびピニオンで構成される駆動機構の働きで生み出されればよい。支持部材 1 9の移動量は、例えばピニオンに連結される電動モ一夕の回転量に基づき決定されることができる。ガイドレール 2 1に沿つて支持部材 1 9が移動すると、回転駆動軸 1 4の中心を通過する 1直線に沿つて電磁石 1 6の水平移動は生み出される。スレーブ媒体 1 2が回転駆動軸 1 4 に装着されると、変位機構 1 8の働きで電磁石 1 6はスレーブ媒体 1 2の半径線に沿つて水平移動することができる。

着磁機構 1 5には制御回路 2 2が接続される。この制御回路 2 2は、例えば変位機構 1 8に組み込まれる電動モー夕に所定の電気信号を供給する。供給される電気信号に基づき変位機構 1 8はガイドレール 2 1に沿って支持部材 1 9の動きを制御する。こういった制御にあたって電磁石 1 6には位置センサ（図示されず）が関連付けられてもよい。位置センサは、ガイドレール 2 1に沿って変位する電磁石 1 6の位置を検出すればよい。制御回路 2 2は所定の処理プログラムに従って支持部材 1 9の動きを制御すればよい。

同様に、制御回路 2 2は、例えば回転駆動軸 1 4に連結されるスピンドルモー夕（図示されず）に所定の電気信号を供給する。供給される電気信号に基づきスレ一ブ媒体 1 2すなわち回転駆動軸 1 4の回転速度は制御される。制御回路 2 2 は、所定の処理プログラムに従って回転駆動軸 1 4の回転速度を制御すればよい。こうして変位機構 1 8およびスピンドルモータの働きに基づきスレーブ媒体 1 2 の表面は満逼なく電磁石 1 6の磁界に曝されることができる。

その他、制御回路 2 2は、例えば支持部材 1 9に組み込まれる電動モータに所定の電気信号を供給してもよい。供給される電気信号に基づき回転軸回りで電磁石 1 6の姿勢は制御されることができる。同様に、制御回路 2 2は、電磁石 1 6 に供給される電流の大きさや向きを制御してもよい。制御回路 2 2は所定の処理プログラムに従って電磁石 1 6の姿勢および電流の大きさや向きを制御すればよレ^ こうしてスレーブ媒体 1 2の表面は予め決められた向きに沿って均一な強度で電磁石 1 6の磁界に曝されることができる。

サ一ポパターンの書き込みにあたって着磁機構 1 5にはマスタ媒体 2 3が組み込まれる。このマスタ媒体 2 3は、回転駆動軸 1 4に装着されたスレーブ媒体 1 2の表面に所定の間隔で向き合わせられる。マスタ媒体 2 3はスレーブ媒体 1 2 と電磁石 1 6との間に配置される。後述されるように、スレーブ媒体 1 2の表面に沿って磁束が流通すると、スレーブ媒体 1 2すなわち磁気ディスクにサーポパ夕一ンは書き込まれることができる。

図 2に示されるように、マスタ媒体 2 3は非磁性体のディスク形基板 2 4を備える。基板 2 4は例えば S iや S i 0₂から構成されればよい。基板 2 4では、スレーブ媒体 1 2に向き合わせられる表面に複数筋の磁性膜 2 5が埋め込まれる。磁性膜 2 5は規定の配置で円周方向 C Rに配列される。

こうした磁性膜 2 5の実現にあたって、図 3に示されるように、基板 2 4の表面には窪みすなわち長溝 2 6が区画される。磁性膜 2 5は長溝 2 6に充填される。磁性膜 2 5の表面と、基板 2 4および磁性膜 2 5の境界面との交差角ひは 9 0度未満に設定される。ここでは、交差角ひは 4 5度に設定される。磁性膜 2 5および基板 2 4の境界面は、 9 0度を超える交差角 βで長溝 2 6の底面に交差する。ここでは、長溝 2 6の底面と磁性膜 2 5の表面とが平行に配置されることから、 1 3 5度の交差角 i3が確立される。基板 2 4の表面は保護膜や潤滑剤膜で覆われてもよい。

いま、図 3に示されるように、電磁石 1 6の働きでスレーブ媒体 1 2の表面に沿って磁界が形成されると、磁束 2 7は磁性膜 2 5を通過する。このとき、隣接する磁性膜 2 5同士の間では基板 2 4を迂回して磁束 2 7が流通する。特に、マスタ媒体 2 3の半径線に沿って延びる磁性膜 2 5の稜線に磁束 2 7は集中的に流通する。稜線から強い磁界が漏れ出る。こういった強い磁界がスレーブ媒体 1 2 の表面に作用することから、スレーブ媒体 1 2では強い磁界でサ一ポパターンは書き込まれることができる。

本発明者はシミュレーションに基づきマスタ媒体 2 3の磁界強度を算出した。磁界強虔はマスタ媒体 2 3の表面に平行な 1平面に沿って算出された。算出にあたってマスタ媒体 2 3とその平面との間隔は 5 0 nmに設定された。ここで、本発明者は、図 3から明らかなように、スレーブ媒体 1 2の表面に沿って一様に 2 4 0 [ k A/m] の磁界を想定した。磁性膜 2 5の膜厚は 0 . 1 mに設定された。磁性膜 2 5の幅は 0 . 5 mに設定された。磁性膜 2 5の飽和磁束密度 B s は 2 . 3 [T] に設定された。磁性膜 2 5の透磁率は 2 0 0に設定された。隣接する磁性膜 2 5同士の間隔は 0 . 5 zzmに設定された。本発明者は比較例を用意した。この比較例では、磁性膜 2 5の表面と、基板 2 4および磁性膜 2 5の境界面との交差角 αは 9 0度に設定された。同様に、長溝 2 6の底面と、磁性膜 2 5 および基板 2 4の境界面との交差角 /3は 9 0度に設定された。図 4から明らかなように、本実施形態に係るマスタ媒体 2 3によれば、比較例に比べて強い磁界が生成されることが確認された。

なお、図 5に示されるように、スレーブ媒体 1 2から磁気情報が読み出される際にはサーポパターンに基づき再生信号 2 8に規則正しくパルス信号が生成されることが望まれる。すなわち、隣接する反対向きの磁化は等間隔に配置されることが望まれる。こういった配置の実現にあたってマスタ媒体 2 3では磁性膜 2 5 の幅 Wや磁性膜 2 5同士の間隔 Ρは調整される。

次にマス夕媒体 2 3の製造方法を詳述する。非磁性体のディスク形基板 2 4は用意される。図 6に示されるように、基板 2 4の表面にはレジストの原材料が適用される。ここでは、いわゆるレジスト液 3 1が基板 2 4の表面に塗布されればよい。レジスト液 3 1は均一な膜厚で満遍なく基板 2 4の表面に広がる。

続いてレジスト液 3 1には露光処理が施される。ここでは、露光にあたってレ一ザ光線 3 2が用いられる。レ一ザ光線 3 2の光源（図示されず）およびレジスト液 3 1の間には集光レンズ 3 3が配置される。集光レンズ 3 3の働きでレーザ光線 3 2には、基板 2 4の表面に所定の傾斜角 Θで傾斜する露光ビームが確立される。傾斜角 6>の設定にあたってレーザ光線 3 2の波長や集光レンズ 3 3の開口率（NZA)、焦点の度合いが調整されればよい。

現像後、基板 2 4の表面にはレジスト膜 3 4が残存する。図 6から明らかなように、レジスト膜 3 4には基板 2 4の半径方向に延びる空隙すなわち長溝 3 5が形成される。長溝 3 5に沿って、レジスト膜 3 4には、基板 2 4の表面に 9 0度未満の交差角ァで交差する側壁面が規定される。その後、レジスト膜 3 4にはいわゆるべーク処理が施されてもよい。ベ一ク処理に基づきレジスト膜 3 4は高温に曝される。ベーク処理の温度や持続時間といった処理条件に基づき側壁面の交差角了は適宜に調整されることができる。

続いて基板 2 4にはエッチング処理が施される。図 7に示されるように、レジス卜膜 3 4の長溝 3 5に沿って基板 2 4には窪みすなわち長溝 2 6が形成される。長溝 2 6は、 9 0度を超える交差角 ηで基板 2 4の表面に交差する側壁面を規定する。交差角 7?は 1 3 5度に設定される。こういった交差角 ?7の設定にあたってレジスト膜 3 4および基板 2 4の選択比 m： nは次式に従って設定されればよい。

[数 1 ]

!SO- ^ tan"¹ ^ …ひ）

m ここで、 mはレジスト膜 3 4の溶解速度を示す。 nは基板 2 4の溶解速度を示す。ァはレジスト膜 3 4の側壁面と基板 2 4の表面との交差角を示す。選択比は、レジスト膜 3 4の材質や基板 2 4の材質、エッチングガスの種類、ガス圧、ガス流量、エッチング温度、バイアス電圧などに基づき調整されればよい。

その後、図 8に示されるように、基板 2 4の表面には一面に磁性膜 3 6が成膜される。成膜にあたって例えばスパッタリング法は用いられる。磁性膜 3 6は長溝 2 6に充填される。続いて基板 2 4の表面には研磨処理が施される。長溝 2 6 の周囲で余分な磁性膜 3 6やレジスト膜 3 4は削り落とされる。図 9に示されるように、こうして磁性膜 2 5は形成される。研磨処理に先立っていわゆるリフトオフが実施されてもよい。

Claims

請求の範囲

1 . 表面でスレーブ媒体に向き合わせられ、表面に 9 0度未満の交差角で交差する 1平面に沿って壁面を規定する磁性体を備えることを特徴とする磁気転写用マス夕媒体。

2 . スレーブ媒体に向き合わせられる表面に窪みを区画する非磁性体と、窪みに充填される磁性膜とを備え、磁性膜の表面と、磁性膜および非磁性体の境界面との交差角は 9 0度未満に設定されることを特徴とする磁気転写用マスタ媒体。

3 . 請求の範囲第 2項に記載の磁気転写用マスタ媒体において、前記磁性膜および非磁性体の境界面は、 9 0度を越える交差角で窪みの底面に交差することを特徴とする磁気転写用マスタ媒体。

4 . 非磁性体の表面に 9 0度未満の交差角で交差する側壁面を規定するレジストを形成する工程と、非磁性体にエッチング処理を施し、 9 0度を越える交差角で非磁性体の表面に交差する側壁面を規定する窪みを形成する工程と、窪み内に磁性膜を成膜する工程とを備えることを特徴とする磁気転写用マスタ媒体の製造方法。

5 . 請求の範囲第 4項に記載の磁気転写用マスタ媒体の製造方法において、前記レジストの形成にあたって、非磁性体の表面にレジストの原材料を適用する工程と、非磁性体の表面に対して所定の傾斜角で傾斜する露光ビームに基づきレジス卜の原材料を露光する工程とをさらに備えることを特徴とする磁気転写用マスタ媒体の製造方法。

6 . 請求の範囲第 5項に記載の磁気転写用マス夕媒体の製造方法において、前記露光ビームには所定の波長を有するレーザ光線が用いられることを特徴とする磁気転写用マス夕媒体の製造方法。

7 . 請求の範囲第 6項に記載の磁気転写用マス夕媒体の製造方法において、前記露光ビームの傾斜角の設定にあたって、レーザ光線の光源およびレジストの原材料の間に配置される集光レンズの開口率は調整されることを特徴とする磁気転写用マスタ媒体の製造方法。

8 . 請求の範囲第 5項に記載の磁気転写用マス夕媒体の製造方法において、前記レジストは露光後に高温に曝されることを特徴とする磁気転写用マス夕媒体の製造方法。

9 . 非磁性体の表面にレジストの原材料を適用する工程と、非磁性体の表面に対して傾斜する露光ビームに基づきレジストの原材料を露光する工程とを備えることを特徴とする磁気転写用マス夕媒体の製造方法。