JP4014189B2 - 磁気転写方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大容量、高記録密度の磁気記録再生装置用の磁気記録媒体への記録情報の磁気転写方法に関し、特に大容量、高記録密度の磁気記録媒体へのサーボ信号、アドレス信号、その他通常の映像信号、音声信号、データ信号等の記録に用いられる磁気転写方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
デジタル画像の利用の進展等で、パソコン等で取り扱う情報量が飛躍的に増加している。情報量の増加によって、情報を記録する大容量で安価で、しかも記録、読み出し時間の短い磁気記録媒体が求められている。
ハードディスク等の高密度記録媒体や、ＺＩＰ（Ｉｏｍｅｇａ社）等の大容量のリムーバル型の磁気記録媒体では、フロッピーディスクに比べて情報記録領域は狭トラックで構成されており、狭いトラック幅を正確に磁気ヘッドを走査し、信号の記録と再生を高Ｓ／Ｎ比で行うためには、トラッキングサーボ技術を用いて正確な走査を行うことが必要である。
そこで、ハードディスク、リムーバル型の磁気記録媒体のような大容量の磁気記録媒体では、ディスクの１周に対して、一定の角度間隔でトラッキング用サーボ信号やアドレス情報信号、再生クロック信号等が記録された領域を設けており、磁気ヘッドは、一定間隔でこれらの信号を再生することにより、ヘッドの位置を確認、修正しながら正確にトラック上を走査している。これらの信号は、磁気記録媒体の製造時にプリフォーマットと称してあらかじめ磁気記録媒体に記録する方法が行われている。
【０００３】
トラッキング用サーボ信号やアドレス情報信号、再生クロック信号等の記録には正確な位置決め精度が要求されるので、磁気記録媒体をドライブに組み込んだ後、専用のサーボ記録装置を用いて厳密に位置制御された磁気ヘッドによりプリフォーマット記録が行われている。
しかしながら、磁気ヘッドによるサーボ信号やアドレス情報信号、再生クロック信号のプリフォーマット記録においては、専用のサーボ記録装置を用いて磁気ヘッドを厳密に位置制御しながら記録を行うために、プリフォーマット記録に多くの時間を要している。また、磁気記録密度の増大に伴ってプリフォーマット記録すべき信号量が多くなり、さらに多くの時間を要することになる。したがって磁気記録媒体の製造において、サーボ信号等のプリフォーマット記録工程に要する費用の製造コストに占める割合が大きくなるので、この工程での低コスト化が望まれている。
【０００４】
一方、１トラックずつプリフォーマット情報を記録せずに、プリフォーマット情報をマスター担体からスレーブ媒体への磁気転写で行う方式も提案されている。例えば、特開昭６３−１８３６２３号公報、特開平１０−４０５４４号公報および特開平１０−２６９５６６号公報に転写技術が紹介されている。
特開昭６３−１８３６２３号公報や特開平１０−４０５４４号公報に記載の方法では、マスター担体として基板の表面に情報信号に対応する凸凹形状が形成され、凸凹形状の少なくとも凸部表面に強磁性薄膜が形成された磁気転写用マスター担体の表面を、強磁性薄膜あるいは強磁性粉塗布層が形成されたシート状もしくはディスク状磁気記録媒体の表面に接触、あるいは更に交流バイアス磁界、あるいは直流磁界を印加して凸部表面を構成する強磁性材料を励起することにより、凸凹形状に対応する磁化パターンを磁気記録媒体に記録するものである。
【０００５】
この方法では、マスター担体の凸部表面をプリフォーマットするべき磁気記録媒体、すなわちスレーブ媒体に密着させて同時に凸部を構成する強磁陸材料を励磁することにより、スレーブ媒体に所定のプリフォーマット情報の記録を形成する転写方法であり、磁気転写用マスター担体とスレーブ媒体との相対的な位置を変化させることなく静的に記録を行うことができ、正確なプリフォーマット記録が可能であり、しかも記録に要する時間も極めて短時間であるという特徴を有している。
また、この磁気転写法はマスター担体とスレーブ媒体の両者を静止した状態で接触させて転写する方式であるため、サーボ信号記録工程でのマスター担体、スレーブ媒体ともに破損が発生することが少なく、高い耐久性が期待される方式である。しかし、転写操作を繰り返すことにより、マスター担体の基板と基板上に積層した磁性層の間にクラックが発生し、磁性層が剥離したり、あるいはマスター担体が破損する場合があることがわかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、磁気転写用マスター担体とスレーブ媒体とを接触させて転写用磁界を印加し、磁気転写用マスター担体からスレーブ媒体へ磁気記録情報を記録する磁気転写方法において、多数回の磁気転写を行った後に磁気転写用マスター担体に、クラックが生じたり磁性層が剥離し、磁気転写用マスター担体が破損することを防止し、大量のスレーブ媒体への精度の高い磁気転写が可能な磁気転写方法を提供することを課題とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、磁気転写用マスター担体からスレーブ媒体への磁気記録情報の転写方法において、予めトラック方向に初期直流磁化したスレーブ媒体と、基板の表面の情報信号に対応する部分に磁性層が形成された前記磁性層の磁歪定数が−１００×１０^-6以上、１００×１０^-6未満である磁気転写用マスター担体とを密着させてスレーブ媒体面の初期直流磁化方向と逆向き方向に転写用磁界を印加し磁気転写をおこなう磁気転写方法によって解決することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の磁気転写方法は、磁気転写用マスター担体とスレーブ媒体とを静止状態で接触させて転写工程を繰り返すことにより、マスター担体とマスター基板上に積層した磁性層の間にクラックが発生し、磁性層が剥離しマスターが破損することを防止した転写方法である。
本発明者らは、磁性層の損傷の原因の検討するなかで、磁気転写用マスター担体に使用する基板上に、磁性層と同様の厚みの非磁性材料からなる薄膜を形成し、磁気転写と同様の工程を繰り返し行った後に、非磁性材料からなる薄膜の密着状態を確認したところ、非磁性材料を使用した場合、密着性は良好で磁性層で観測されてきた金属薄膜の剥離は見られず、金属薄膜の剥離は、磁性材料を使用する場合に発生することを見出した。
以上の結果から、磁気転写用マスター担体の磁性層の損傷は、転写用磁界と磁性材料の磁化の相互作用が原因であるものと思われる。
【０００９】
すなわち、磁性材料の場合には、消磁状態から転写用磁界が与えられると、外部磁場の方向を向いた領域がエネルギー的に有利になり、他の領域もそのような状態へと変化する際に歪み変形を生じるために磁性層が体積変化を起こし、一方、非磁性材料が用いられている基板は外部磁場によって体積変化を起こさないので、磁気転写用マスター担体の基板と磁性層の間に歪みが生じ、クラックが発生し、ついには磁性層が剥離することが原因であると推察される。
そこで、本発明では、磁気転写用マスター担体磁性層として磁歪定数が小さい材料を使用し、非磁性金属薄膜と同様に耐久試験を行った。その結果、マスター磁性層の剥離が著しく改善できることがわかった。
より詳細に磁歪定数と磁性層剥離状態の関係を調べた結果、マスター担体磁性層の磁歪定数が−１００×１０^-6以上、１００×１０^-6未満である磁性材料を使用することで、磁気転写用マスター担体の基板から磁性層の剥離を防止でき、耐久性を向上できることを見出した。
【００１０】
なお、磁歪定数とは、強磁性体の磁化が飽和するまで磁界を印加したときの強磁性体の伸び量（δＬ）と磁界印加前の元寸法（Ｌ）との比として（１）式のようによりを磁歪定数（λ）と定義する。
λ＝δＬ／Ｌ ……（１）
すなわち、本発明は、磁気記録媒体に磁気転写法を行う方法において、磁気転写用マスター担体磁性層の磁歪定数が−１００×１０^-6以上、１００×１０^-6未満であることを特徴とする磁気転写方法を提供するものである。
【００１１】
本発明の磁気転写用マスター担体は以下の方法によって製造することができる。
磁気転写用マスター担体の基板としては、シリコン、アルミ、ガラス、合成樹脂等の表面が平滑な部材を用いることができる。
まず、これらの基板上にフォトレジストを塗布し、磁気転写により形成するパターンに合致したレジストパターンをパターン露光、あるいは直接けがきにより形成する。
パターン露光の場合は反応性エッチング、またはアルゴン等による物理的エッチング、または液体によるエッチングにより、基板上にパターンを形成する。
次いで、スパッタリングにより磁性層を所定の部分に、所定の厚さに成膜する。その後、フォトレジストをリフトオフで除去する。また、磁気転写の際にスレーブ媒体と接触する凸状の磁性層のみをフォトファブリケーションで作製しても良い。
【００１２】
また微細加工を行う方法として射出成形法を用いても良い。
射出成形法について説明すると、フォトレジストを塗布したガラス基板を回転しながら、サーボ信号に対応して変調したレーザーを照射しフォトレジストをガラス面全体に露光する。該レジストを現像して、ガラス基板を現像しガラスに凹凸を形成する。次いで、レジストを除去して凹凸を形成したガラス基板上にめっきを行い、凹凸が形成されためっき原盤を作製する。
めっき板材料としては、ニッケルもしくはニッケル合金を使用することができる。また、めっき原盤の耐久性を向上させるために、ダイヤモンド状炭素等の炭素膜をスパッタリング等によって形成しても良い。
めっき原盤を使用し射出成形などの方法により、パターン形成した樹脂基板を作製する。樹脂材料としてはポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート等のアクリル樹脂、ポリ塩化ビニル・塩化ビニル共重合体などの塩化ビニル樹脂、エポキシ樹脂、アモルファスポリオレフィンおよびポリエステルなどが使用可能である。耐湿性、寸法安定性および価格等の点からポリカーボネートが好ましい。また、形成しためっき原盤にバリがある場合はバーニシュまたはポリッシュにより除去する。パターンの溝深さは５０〜１０００ｎｍの範囲が好ましい。より好ましくは２００〜５００ｎｍの範囲である。
【００１３】
磁性材料としてはＣｏ、Ｃｏ合金（ＣｏＮｉ、ＣｏＮｉＺｒ、ＣｏＮｂＴａＺｒ等）、Ｆｅ、Ｆｅ合金（ＦｅＣｏ、ＦｅＣｏ、Ｎｉ、ＦｅＮｉＭｏ、ＦｅＡｌＳｉ、ＦｅＡｌ、ＦｅＴａＮ）、Ｎｉ、Ｎｉ合金（ＮｉＦｅ）が用いることができる。
特に好ましくはＦｅＣｏ、ＦｅＣｏＮｉである。使用する磁性層の磁歪定数は−１００×ｌ０^-6以上、１００×１０^-6未満が好ましい。更に好ましくは−８５×１０^-6以上、８５×１０^-6未満の範囲内である。
【００１４】
磁性層の磁歪定数は磁性材料の組成の他、直流スパッタリング、交流スパッタリング等の電力の供給方法の違い、スパッタリング時の圧力、成膜温度、スパッタリング時の投入電力の違いによっても調整することができる。
また、本発明の磁気転写方法に使用する磁気転写用マスター担体の磁性層の磁歪定数は、磁性層の下部、すなわち基板側の磁性層の磁歪定数が小さい方が好ましく、磁性層の下部の磁歪定数を低下させるため、非磁性の下地層を設けることが好ましく、下地層の結晶構造と格子常数を磁性層のそれに一致させることが好ましい。
下地層を形成する材料としては、Ｃｒ、ＣｒＴｉ、ＣｏＣｒ、ＣｒＴａ、ＣｒＭｏ、Ｎｉ、Ｒｕ等を挙げることができる。
【００１５】
また、磁性層上にダイヤモンド状炭素（ＤＬＣ）等の保護膜を設けても良く、磁気記録媒体に用いられる潤滑剤層を設けても良い。
保護膜として５〜３０ｎｍのダイヤモンド状炭素膜と潤滑剤が存在することが更に好ましい。
潤滑剤が存在すると、磁気転写用マスター担体とスレーブ媒体との接触過程で生じるずれを補正する際に摩擦が生じた場合にも、耐久性を高めることが可能となる。
【００１６】
以下に、本発明に使用するスレーブ媒体について説明する。
スレーブ媒体としては、強磁性金属粒子を結合剤中に分散した塗布型磁気記録媒体、あるいは基板上に強磁性金属薄膜を形成した金属薄膜型磁気記録媒体を用いることができる。
塗布型磁気記録媒体としては、Ｚｉｐ（アイオメガ社）用記録媒体であるＺｉｐ１００、Ｚｉｐ２５０、あるいは高密度フロッピーディスクなどの磁気記録媒体が挙げられる。
【００１７】
金属薄膜型磁気記録媒体としては、磁性材料として、Ｃｏ、Ｃｏ合金（ＣｏＰｔＣｒ、ＣｏＣｒ、ＣｏＰｔＣｒＴａ、ＣｏＰｔＣｒＮｂＴａ、ＣｏＣｒＢ、ＣｏＮｉ等）、Ｆｅ、Ｆｅ合金（ＦｅＣｏ、ＦｅＰｔ、ＦｅＣｏＮｉ）を用いることができる。磁束密度が大きく、磁気転写用マスター担体の磁性層と同じ方向、すなわち面内記録なら面内方向、垂直なら垂直方向の磁気異方性を有していることが明瞭な転写が行えるため好ましい。
磁性層の下部、すなわち基板側に必要な磁気異方性を形成するために非磁性の下地層を設けることが好ましく、結晶構造と格子常数を磁性層に合致させることが好ましい。
具体的には、下地層形成用材料としては、Ｃｒ、ＣｒＴｉ、ＣｏＣｒ、ＣｒＴａ、ＣｒＭｏ、Ｎｉ、Ｒｕ等を挙げることができる。
【００１８】
【実施例】
以下に実施例を示し本発明を説明する。
実施例１
３．５型シリコンウエハー円盤上にＦｅＣｏ（原子比 ５０：５０）、厚さ２００ｎｍの磁性層を作製した。
円盤上には、円盤中心から半径方向２０ｍｍの位置から４０ｍｍの位置まで幅１０μｍの等間隔の放射状ライン、ライン間隔は半径方向２０ｍｍの最内周位置で１０μｍ間隔のパターンを形成した。
磁性層はスパッタリング装置（アネルバ社製７３０Ｈ）で直流スパッタリング法を使用し、作製は、温度２５℃、アルゴン圧力３．３×１０^-4Ｐａ（０．２５ｍＴｏｒｒ）、投入電力２．５４Ｗ／ｃｍ²の条件によって形成した。
作製した磁気転写用マスター担体の磁性層の磁歪定数を以下の評価方法によって測定するとともに、以下の方法によって剥離試験を行いその結果を表１に示す。
【００１９】
実施例２
磁気転写用マスター担体の磁性層形成用材料を、ＦｅＣｏ（原子比 ７０：３０）に変更した点を除き、実施例１と同様に実施例２の磁気転写用マスター担体を製造し、実施例１と同様の方法で評価を行いその結果を表１に示す。
【００２０】
実施例３
磁気転写用マスター担体の磁性層形成用材料を、ＣｏＦｅＮｉ（原子比 ６５：２２：１３）に変更した点を除き、実施例１と同様に実施例３の磁気転写用マスター担体を製造し、実施例１と同様の方法で評価を行いその結果を表１に示す。
【００２１】
実施例４
磁気転写用マスター担体の磁性層形成用材料をニッケルに変更した点を除き、実施例１と同様に実施例４の磁気転写用マスター担体を製造し、実施例１と同様に実施例４の磁気転写用マスター担体を製造し、実施例１と同様の方法で評価を行いその結果を表１に示す。
【００２２】
比較例１
磁気転写用マスター担体の磁性層を交流スパッタリング法によって、作製温度−１９６℃（７７Ｋ）とした点を除き実施例１と同様に比較例１のマスター担体を製造し、実施例１と同様の方法で評価を行いその結果を表１に示す。
【００２３】
比較例２
磁気転写用マスター担体の磁性層を交流スパッタリング法によって、作製温度−１９６℃（７７Ｋ）とした点を除き実施例２と同様に比較例２のマスター担体を製造し、実施例１と同様の方法で評価を行った。
【００２４】
比較例３
磁気転写用マスター担体の磁性層を交流スパッタリング法によって、作製温度−１９６℃（７７Ｋ）とした点を除き実施例３と同様に比較例３のマスター担体を製造し、実施例１と同様の方法で評価を行った。
【００２５】
比較例４
磁気転写用マスター担体の磁性層をＭｎＢｉに変更した点を除き実施例１と同様に比較例４のマスター担体を製造し、実施例１と同様の方法で評価を行った。
【００２６】
（評価方法）
１．磁歪定数の測定
Ｓｉ基板上に磁性薄膜を２００ｎｍ積層し、磁性層を有する基板を直径５ｍｍの円形に切り出した試料上にストレインゲージを取り付ける。
ストレインゲージを取り付けたマスター磁性薄膜に３９８ｋＡ／ｍ（５０００Ｏｅ）の磁界を印加し、磁性層が完全に飽和した状態での半径方向の伸び量（δＬ）と磁界印加前の元寸法（Ｌ）を使用しλ＝δＬ／Ｌから磁歪定数（λ）を算出した。
２．耐久性の測定
磁性層を形成したマスター担体に１０Ｈｚの振動数を有する３９８ｋＡ／ｍ（５０００Ｏｅ）の交流磁界を５分間印加する。交流磁界印加後の磁性層表面に１８ｍｍ×２０ｍｍの粘着テープ（日東電工社製 ポリエチレンナフタレートテープ Ｎｏ．３１Ｂ）を接着し、９８１ｍＮ／ｃｍ²（５００ｇｆ／ｃｍ²）以上の力で３回以上こすりつけ完全に密着後、一気に引き剥がす。この作業を５回異なった場所に対して実施する。
テープ引き剥がし後の磁性層表面を微分干渉型顕微鏡により、４８０倍の拡大率で５０視野観測を行い、５０視野中の磁性層剥離個所が１０カ所以上であれば不良、１０カ所未満であれば良好と評価した
【表１】

【００２７】
【発明の効果】
以上のように、本発明の磁気転写用マスター担体を用いた磁気転写方法によって、ハードディスク、大容量リムーバブルディスク媒体、大容量フレキシブル媒体等のディスク状媒体に、短時間に生産性良く、トラッキング用サーボ信号やアドレス情報信号、再生クロック信号等のプリフォーマット記録を高精度で多数回安定して行うことができる。

Claims (1)

1. 磁気転写用マスター担体からスレーブ媒体への磁気記録情報の転写方法において、予めトラック方向に初期直流磁化したスレーブ媒体と、基板の表面の情報信号に対応する部分に磁性層が形成された前記磁性層の磁歪定数が−１００×１０^-6以上、１００×１０^-6未満である磁気転写用マスター担体とを密着させてスレーブ媒体面の初期直流磁化方向と逆向き方向に転写用磁界を印加し磁気転写をおこなうことを特徴とする磁気転写方法。