JP2004178736A

JP2004178736A - 電子線描画方法および高密度記録のための円盤状担体

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Publication number: JP2004178736A
Application number: JP2002345615A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Usa; 利裕宇佐; Kazunori Komatsu; 和則小松
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2002-11-28
Filing date: 2002-11-28
Publication date: 2004-06-24

Abstract

【課題】トラック方向と交差する斜辺を有するエレメントを精度よく描画する。
【解決手段】エレメント１２ａの最小幅より小さいビーム径の電子ビームを、該電子ビームのビーム径中心のレジスト上における軌跡が、トラックに平行な軸Ｘに沿って進行する周期的な波形２０を描くように走査してエレメント１２ａを描画する。この際、波形２０の谷を始点Ｙ１として電子ビームの走査を開始すると共に、所望のエレメント１２ａの斜辺が軸Ｘとなす角度がθ_３であるとき、波形２０の第一半周期の軌跡２０ａが軸Ｘとなす角度θ_１、および波形２０の第二半周期の軌跡２０ｂが軸Ｘとなす角度θ_２が、θ_１＜θ_３＜θ_２の関係を満たすものとする。
【選択図】図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、円形基盤上に塗布されたレジストに電子ビームを照射して、所望のパターンを構成するエレメントを描画する電子線描画方法に関するものである。
【０００２】
また、本発明は、上記電子線描画方法を用いてエレメントの描画を行う工程を経て作製される、凹凸パターンを有する基板を備えた磁気転写用マスター担体、光ディスクスタンパ、パターンドメディア等の高密度記録のための円盤状担体に関するものである。
【０００３】
【従来の技術】
従来より、磁性体の微細凹凸パターンにより転写情報を担持したマスター担体と、転写を受ける磁気記録部を有するスレーブ媒体とを密着させた状態で、転写用磁界を印加してマスター担体に担持した情報（例えばサーボ信号）に対応する磁化パターンをスレーブ媒体に転写記録する磁気転写方法が知られている。（例えば、特許文献１〜３参照）
磁気転写に使用されるマスター担体の作製方法としては、転写すべき情報に応じたレジストによる凹凸パターンが形成された原盤を基にして作製する、光ディスクスタンパー作製方法を応用した方法が考えられている。（例えば、特許文献４参照）
このマスター担体基板の凹凸パターンに応じたレジストへのパターン描画は、光ディスク原盤の作製と同様に、フォトレジストが塗布された円形基盤を回転させながら、転写する情報に応じて変調したレーザービームを照射して形成することが、一般に考えられる。
【０００４】
しかしながら、記録密度の増大などに対応してトラック幅が狭くなると（例えば、トラック幅が０．３μｍ以下になると）、レーザービームでは描画径の限界に近づき、描画された部分の端部形状が円弧状となって矩形状のパターンの形成が困難となる。マスター担体基板の凹凸パターンの凸部の上面形状もしくは凹部の開口形状は、この描画された部分に応じた形状となるものであり、該描画された部分の端部形状が円弧状となるとマスター担体基板の凹凸パターンの凸部上面形状もしくは凹部の開口形状が円弧状等の矩形から大きくはずれた形状となり、スレーブ媒体への所望の磁化パターンの形成が困難となる。
【０００５】
そこで、本出願人は、レーザ光と比較して小さなビーム径を有する電子ビームを用いて、パターン描画を行う方法について特願２００２−２０２６２９において提案している。
【０００６】
この特願２００２−２０２６２９においては、凸部上面形状もしくは凹部の開口形状等のエレメントの最小幅より小さいビーム径の電子ビームによるパターン描画を行う方法が提案されており、エレメントを電子ビームを複数回走査させて描画する方法が記載されている。詳細には、例えば、エレメントがトラック方向（円周方向）に垂直に延びる矩形状である場合に、電子ビームをトラック方向に垂直な方向（半径方向）に１走査させる毎に、基盤を微少回転させ、この１走査と微小回転を交互に複数回繰り返して１つのエレメントを描画する方法が開示されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開昭６３−１８３６２３号公報
【０００８】
【特許文献２】
特開平１０−４０５４４号公報
【０００９】
【特許文献３】
特開平１０−２６９５６６号公報
【００１０】
【特許文献４】
特開２００１−２５６６４４号公報
【００１１】
【特許文献５】
特開２００１−１１００５０号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、凹凸パターンがトラック方向（円周方向）に垂直に延びる上面矩形の凸部（もしくは開口矩形の凹部）のみでなく、位相サーボパターンのように上面（もしくは開口）がトラック方向に斜めに交差して延びる斜辺を有する平行四辺形状の凸部（もしくは凹部）を含む場合、電子ビームを半径方向に複数回走査させて平行四辺形状のエレメントを描画すると、該斜めに交差して延びる斜辺が階段状になり、精度良く形成できないという欠点がある。なお、この平行四辺形の斜辺は、磁化遷移領域となる部分に対応するものであるため、この直線性は信号再生時に非常に重要であり、さらに、斜辺のトラック方向に対する傾きを、精度よく所望の傾きとすることが求められる。
【００１３】
そこで、斜辺に沿った方向に電子ビームを往復走査させてエレメントを描画する方法が考えられる。しかしながら、電子ビームによる露光領域は、電子ビームの軌跡の重なり具合、露光時間等により変化するので、電子ビームを往復運動させて描画する場合、その振幅の山および谷近傍と、中間付近とでは電子ビームの軌跡の重なり具合が異なるために、所望の斜辺の傾きと同一の傾きの軌跡となるように電子ビームを走査しても、実際には、所望の斜辺が得られないことが本発明者らの研究により明らかになった。
【００１４】
従って、電子ビームによる簡易な描画により、所望の斜辺を有するエレメントを得ることができる方法が求められている。
【００１５】
また、光ディスクにおいても、さらなる高密度化を図るためには、スタンパー作製時に電子ビームによる描画を行う必要が生じる可能性がある。
【００１６】
また、現在、小型軽量化が可能な高密度磁気記録媒体として実現化が期待されているパターンドメディアの作製においては、電子ビームによりパターン露光を行うことが提案されている（例えば、特許文献５参照）。しかしながら、特許文献５には、電子ビームを用いるとの記載はあるが、電子ビームによる描画方法についての詳細は開示されておらず、実際にはどのように描画を行っているのか明らかでない。
【００１７】
いずれも円盤状担体であり、同心円状もしくは螺旋状のトラックを有する高密度記録用メディアを作製するためのもの、もしくは高密度記録用メディア自体である。それぞれ、その作製工程において、円形基盤上に塗布されたレジストに所望のパターンを描画して、該所望のパターンに応じた凹凸パターンを形成する工程を含む点で共通する。
【００１８】
本発明は上記事情に鑑みて、円形基盤上に塗布されたレジストに所望のパターンを精度良く描画する電子線描画方法を提供することを目的とするものである。
【００１９】
また、本発明は、電子線により精度よく描画されたパターンを有する、磁気転写用マスター担体、光ディスク用スタンパ、高密度磁気記録媒体パターンドメディア等の高密度記録のための円盤状担体を提供することを目的とするものである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子線描画方法は、円形基盤上に塗布されたレジストに電子ビームを照射して、所望のパターンを構成する、トラックと交差する斜辺を有するエレメントを描画する電子線描画方法であって、
前記エレメントの描画を、前記エレメントの最小幅より小さいビーム径の電子ビームを、該電子ビームのビーム径中心の前記レジスト上における軌跡が、前記トラックに平行な軸に沿って進行する周期的な波形を描くように走査させて行うものであり、
前記周期的な波形が、該波形の谷もしくは山を始点として描かれるものであり、
前記エレメントの斜辺が前記軸となす角度をθ_３とするとき、前記波形の、前記始点から始まる第一半周期の軌跡が前記軸となす角度であって前記角度θ_３の同位角である角度θ_１、および前記波形の、前記第一半周期に続く第二半周期の軌跡が前記軸となす角度であって前記角度θ_３の同位角である角度θ_２が、
θ_１＜θ_３＜θ_２
の関係を満たすものであることを特徴とするものである。
【００２１】
なお、前記エレメントの描画は、前記エレメントの最小幅より小さいビーム径の電子ビームを、前記円形基盤の円周方向に交差する方向に往復振動させると共に、前記円形基盤を一方向に回転させることにより行うことができる。
【００２２】
本発明の円盤状担体は、円形基盤上に塗布されたレジストに電子ビームを照射して、所望のパターンを構成する、トラックと交差する斜辺を有するエレメントを描画して該所望のパターンに応じた凹凸パターンを形成する工程を経て作製される、高密度記録のための円盤状担体であって、
前記エレメントの描画が、前記エレメントの最小幅より小さいビーム径の電子ビームを、該電子ビームのビーム径中心の前記レジスト上における軌跡が、前記トラックに平行な軸に沿って進行する周期的な波形を描くように走査させて行われたものであり、
前記周期的な波形が、該波形の谷もしくは山を始点として描かれたものであり、
前記エレメントの斜辺が前記軸となす角度をθ_３とするとき、前記波形の、前記始点から始まる第一半周期の軌跡が前記軸となす角度であって前記角度θ_３の同位角である角度θ_１、および前記波形の、前記第一半周期に続く第二半周期の軌跡が前記軸となす角度であって前記角度θ_３の同位角である角度θ_２が、
θ_１＜θ_３＜θ_２
の関係を満たすものであることを特徴とするものである。
【００２３】
なお、前記エレメントの描画が、前記エレメントの最小幅より小さいビーム径の電子ビームを、前記円形基盤の円周方向に交差する方向に往復振動させると共に、前記円形基盤を一方向に回転させることにより行われたものであってもよい。
【００２４】
所望のパターンは、同心円状もしくは螺旋状のトラックに沿って配列された１ビットもしくは数ビット単位のエレメントから構成されるものであり、エレメントの形状およびサイズ、配置は、円盤状担体毎で異なる。
【００２５】
なお、本発明の描画方法により、グルーブ（もしくはランド）に対応する、同心円状もしくは螺旋状に連続的に延びて形成されるパターンを描画することも可能である。
【００２６】
「エレメントの最小幅」とは、エレメントの互いに対向する辺間の距離が最短である箇所の幅をいう。例えば、エレメントが、略平行四辺形（矩形を含む）である場合、互いに平行な２組の辺のうち、対向する辺の間隔が短い方の１組の辺の間隔が最小幅となる。
【００２７】
円盤状担体としては、磁気転写用マスター担体、光ディスク用スタンパ、高密度磁気記録媒体パターンドメディア等が挙げられる。
【００２８】
磁気転写用マスター担体とは、スレーブ媒体（磁気記録媒体）に転写する情報に応じたパターン状の磁性層を表面に有する担体であり、作製工程における前記所望のパターンの描画がなされる円形基盤は、マスター担体の基板そのものであってもよいし、該マスター担体を作製するための原盤であってもよい。なお、転写する情報としては、例えばサーボ信号が挙げられる。パターン状の磁性層は、描画された所望のパターンに応じたものとなる。
【００２９】
「パターン状の磁性層」は、例えば、表面に凹凸パターンが形成された基板の凸部上面にのみもしくは凹凸パターンに沿って磁性層を積層することにより構成される。あるいは表面に凹凸パターンが形成された基板の凹部にのみ埋め込まれた磁性層により構成することもできる。また、平板基板上に形成された、凹凸形状の表面を有する磁性層により構成するものであってもよいし、平板基板上に互いに独立して複数の凸部状の磁性層が配列されて、パターン状の磁性層を構成するものであってもよい。表面に凹凸パターンが形成された基板が磁性体からなるものであれば、該凹凸パターンによりパターン状の磁性層を構成すると共に、この基板自体でマスター担体を構成することもできるが、基板上に磁性層が積層されることが好ましい。磁性層としては、軟磁性層もしくは半硬質磁性層が特に好ましい。
【００３０】
なお、磁気転写用マスター担体のパターン状の磁性層は、前記所望のパターンに対応して形成されてなるものであり、凹凸パターンの凸部上面もしくは凹部開口からなるパターンが前記所望のパターンに対応するものである。なお、個々の凸部上面もしくは凹部の開口が、所望のパターンを構成する個々のエレメントに対応するものである。
【００３１】
光ディスク用スタンパとは、光ディスクに転写すべき情報に応じた凹凸パターンを表面に有する担体であり、作製工程における前記所望のパターンの描画がなされる円形基盤は、スタンパそのものであってもよいし、該スタンパを作製するための原盤であってもよい。
【００３２】
表面の凹凸パターンは、いわゆる、ランドとピット（およびグルーブ）に対応するものであり、前記所望のパターンに対応して形成されてなるものであり、ここでは、ピットおよびグルーブの上面（もしくは開口）からなるパターンが前記所望のパターンに対応するものであり、ピットが平行四辺形状のエレメントに対応するものである。
【００３３】
高密度磁気記録媒体パターンドメディアとは、上述の特許文献５等に挙げられる、単磁区を構成する磁性体（単磁区微粒子）が物理的に孤立して規則的に配列されてなり、微粒子１個に１ビットを記録するメディアである。この作製工程における前記所望のパターンの描画がなされる円形基盤は、パターンドメディアの基板そのものであってもよいし、パターンドメディアを作製するための原盤であってもよい。パターンドメディアにおいては、単磁区微粒子が前記所望のパターンに対応して形成されるものであり、この単磁区微粒子の上面が所望のパターンを構成する個々のエレメントに対応するものである。
【００３４】
【発明の効果】
本発明の電子線描画方法によれば、トラックと交差する斜辺を有するエレメントの描画を、電子ビームを、そのビーム径中心の軌跡が、トラックに平行な軸に沿って進行する周期的な波形を描くように走査させて行うものであり、所望のエレメントの斜辺が軸となす角度がθ_３であるとき、波形の第一半周期の軌跡が軸となす角度θ_１、および波形の第二半周期の軌跡が軸となす角度θ_２が、θ_１＜θ_３＜θ_２の関係を満たすように電子ビームを走査させること、すなわち、電子ビームの走査波形を、電子ビームが所定のビーム径を有するために、波形の山および谷の近傍において電子ビームの照射領域が重なることによる露光領域の広がりを考慮したものとすることにより、軸に対して所望の角度θ_３の傾きを有する斜辺を備えたエレメントを精度よく描画することができる。
【００３５】
また、トラック方向に対して斜めに交差して延びる斜辺を有するエレメントを描画する際、前述の従来技術のように、トラック方向もしくはこれに垂直な半径方向に電子ビームを複数回走査させて描画すると、エレメントのトラック方向に交差する斜辺が階段状になるという問題があったが、本発明によれば、斜辺がほぼ直線となり良好なパターン形状を得ることができる。
【００３６】
また、電子ビームを、円形基盤の円周方向に交差する方向に往復振動させると共に、円形基盤を一方向に回転させることにより、エレメントの描画を行えば、円形基盤を断続的に回転させる場合と比較して描画速度を飛躍的に向上させることができる。
【００３７】
上記電子線描画方法を用いた凹凸パターンを形成する工程を経て作製された高密度磁気記録のための円盤状担体は、所望のパターンを高精度に担持するものとすることができる。
【００３８】
上記電子線描画方法を用いた凹凸パターンを形成する工程を経て作製された精度高いパターンを備えたマスター担体を磁気転写に用いれば、転写品位の高い磁気転写を実施することができる。
【００３９】
上記電子線描画方法を用いた凹凸パターンを形成する工程を経て作製された光ディスク用スタンパを用いれば、再生特性を向上させたＣＤ、ＤＶＤ等の光ディスクを得ることができる。
【００４０】
上記電子線描画方法を用いた凹凸パターンを形成する工程を経て作製されたパターンドメディアは、高密度かつ精度よく配列されたパターンを備えたものとすることができる。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて詳細に説明する。
【００４２】
本発明の磁気転写用マスター担体の作製方法について説明する。図１は、その磁気転写用マスター担体の原盤を作製する過程を示す模式図である。図２は、原盤表面の描画パターン（露光パターン）の一部を拡大した上面図である。
【００４３】
なお、ここで描画パターンは、マスター担体の基板に形成すべき凹凸パターンに応じたパターンであり、凹凸パターンを構成する凸部の上面もしくは凹部の開口が描画パターン中の個別の描画すべきエレメントである。
【００４４】
本実施の形態における磁気転写用マスター担体の原盤の作製方法について説明する。
【００４５】
図１（ａ）に示すように、例えばシリコン、ガラスあるいは石英からなる円形基盤１１を、１方向に回転させながら、スピンコート法により、ノズル１３から、ポジ型電子ビーム描画用レジスト１２が有機溶剤に溶解されたレジスト溶液１２’を円形基板１１上に塗布した後、ベークする。
【００４６】
次に、図１（ｂ）に示すように、電子ビーム描画用レジスト１２が塗布された円形基盤１１をＡ方向に回転させながら、サーボ信号等の転写情報に対応して変調した電子ビームＥＢを走査させることにより１トラック毎に所望のパターンを描画する。なお、円形基盤１１の回転方向Ａは、エレメント単位に微視的にみると、ほぼ径方向Ｙに垂直な方向Ｘ（以下、これを円周方向Ｘもしくはトラック方向Ｘという）とみなすことができる。
【００４７】
次に、図１（ｃ）に示すように、電子ビーム描画用レジスト１２を現像処理して、同心円１６に沿った所望のパターン１５が電子ビーム描画用レジスト１２に転写された基盤１１を得る。
【００４８】
ここで、図１（ｃ）に示すパターン１５は、同心円状に、所定の間隔で形成されるサーボ信号領域に形成されたサーボ信号に応じたパターンである。
【００４９】
図２は、基盤表面の描画パターン（露光パターン）１５の一部を拡大した上面図であり、具体的には１トラックの一部のみを示している。この描画パターン１５は、円周方向（トラック方向）Ｘに斜めに交差して延びるエレメント１２ａを含むものである。図２中斜線で示した部分が電子ビームにより描画（露光）されたエレメント１２ａであり、その形状はトラック方向Ｘに角度θをなす斜辺を有する略平行四辺形である。なお、このエレメント１２ａ等の露光部分は、現像により除去されて凹部となる。この凹凸パターンとされたレジストを備えた円形基盤が、磁気転写用マスター担体の原盤となる。
【００５０】
図３は、本実施形態において用いられる電子ビーム露光装置の要部側面図（ａ）および上面図（ｂ）を示すものである。電子ビーム露光装置４０は、電子ビームＥＢをＹ方向（基盤径方向）およびＸ方向（円周方向）へ偏光させる偏光手段２１、２２を備えており、電子銃２３から出射された電子ビームＥＢは偏光手段２１、２２および図示しないレンズ等を経て、描画パターンを構成する各エレメントの最小幅よりも小さいビーム径で円形基盤１１上に照射される。なお、エレメント描画時には、偏光手段２１、２２を制御して電子ビームＥＢを、基盤の円周方向Ｘと交差する所定の方向に一定の振幅で微少振動させる。
【００５１】
また、電子ビーム露光装置４０は、円形基盤１１を支持する円形ステージ４１および該ステージ４１の中心軸４２と一致するように設けられたモータ軸を有するスピンドルモータ４４を備えた回転ステージユニット４５と、該回転ステージユニット４５の一部を貫通し、円形ステージ４１の一半径方向（上記Ｙ方向）に延びる一本のシャフト４６と、該回転ステージユニット４５をシャフト４６に沿って移動させるための移動手段とを備えている。回転ステージユニット４５の一部には、上記シャフトと平行に配された、精密なネジきりが施されたロッド４７が螺合され、このロッド４７は、パルスモータ４８によって正逆回転されるようになっており、このロッド４７とパルスモータ４８により回転ステージユニット４５の移動手段が構成される。なおパルスモータの駆動、電子ビームの変調、偏光手段の制御等はコントローラ５０によって行われる。
【００５２】
図４は、図２に示したトラック方向Ｘに斜めに交差して延びるエレメント１２ａの描画方法の模式図を示す。円形基盤１１をＡ方向に回転させるとともに、Ｙ方向およびＸ方向偏光手段２１、２２をそれぞれ周期関数信号で互いに同期させて制御して電子ビームＥＢを所定の方向に一定の振幅で周期的に振動させて所望の形状のエレメント１２ａの描画を行う。
【００５３】
図４中、電子ビームＥＢをＹ_１、Ｙ_２、Ｙ_３・・・・Ｙ_８へと順次走査させ、１つのエレメント１２ａの描画を行う。
【００５４】
エレメント１２ａの描画は、該エレメント１２ａの最小幅ｗより小さいビーム径の電子ビームを用い、該電子ビームのビーム径中心の軌跡が、前記エレメントの対向する１組の辺に平行な軸Ｘに沿って進行する周期的な波形２０（図４中実線で示す波形）を描くように走査させて行う。このとき、波形２０は、その谷Ｙ_１を始点とし、山Ｙ_８を終点とするように描画される。ビーム径はビームの強度分布における半値幅で定義され、例えば半値幅３０ｎｍの電子ビームを使用する。ここでは、該周期的な波形２０が、該波形の谷を始点Ｙ_１として描画されるものであり、描画されるエレメント１２ａの斜辺がトラック方向と平行な軸Ｘとなす角度をθ_３とし、波形２０の、始点Ｙ_１から始まる第一半周期の軌跡２０ａが軸Ｘとなす、角度θ_３の同位角の角度をθ_１とし、波形２０の第一半周期に続く第二半周期の軌跡２０ｂが軸Ｘとなす、角度θ_３の同位角の角度をθ_２としたとき、θ_１＜θ_３＜θ_２の関係となるように電子ビームＥＢを走査させる。なお、ここでは、斜辺が軸Ｘとなす角度θ_３を、波形２０の始点Ｙ１に最も近い内角の同位角で定義する。
【００５５】
電子ビームＥＢを、軌跡が波形２０を描くように走査させた場合、波形の谷および山において、電子ビーム照射領域が重なる部分が生じる。このように照射領域が重なることによりその領域の露光量が多くなり、レジストの露光領域が実際のビーム照射領域よりも広がるために、光ビーム照射領域とレジストの露光領域とが一致しないという問題が生じるが、軸Ｘに対して所望の角度θ_３をなす斜辺に対して、波形の第１半周期の軌跡および第２半周期の軌跡がそれぞれ軸Ｘに対してなす角度θ_１、θ_２を上記範囲となるように設計することにより、所望の角度θ_３をなす斜辺を有するエレメントを得ることができる。なお、θ_１、θ_２は、レジストの感度、電子ビーム径等により上記範囲内で適宜選択する必要がある。
【００５６】
なお、この際、電子ビームＥＢの軌跡が波形２０を描くように、Ｙ方向およびＸ方向偏光手段２１、２２を制御して電子ビームＥＢの振動方向を調整する。ここでは、円形基盤１１の回転速度は、電子ビームＥＢの振動の一周期で電子ビームの照射位置がＹ_１からＹ_３へ移動する程度であり、電子ビームＥＢの振動方向は、円形基盤１１の回転による照射位置のトラック方向Ｘへの変移を考慮した方向としている。なお、１トラックのパターン描画後、回転ステージユニット４０が移動されて、隣接する次のトラックの描画を開始する。
【００５７】
図中において、点線で示す円は、照射される電子ビーム径に相当し、このビーム径で波形２０に沿って走査した部分が電子ビーム照射部分であるが、波形の山、谷部の照射位置の重なりにより実際の露光範囲は照射部分よりも広がりを有して、図中で示すようなエレメント１２ａが描画されることとなる。なお、このようなエレメント１２ａの描画時において、平行四辺形の各角部は露光されず円弧状となる。円弧状部分は結果として、記録損失に繋がるものであり、これを低減するためには、電子ビームＥＢ径を小さくし、走査回数を多くすることが有効であるが、描画効率との関係で適宜設定すればよい。なお、凹凸パターン凸部上面のトラック方向と交わる斜辺の直線性は、トラック幅方向のヘッド走査領域において非常に重要であるが端部においてはその影響は小さいと考えられる。
【００５８】
図５は、図２に示したトラック方向Ｘに斜めに交差して延びるエレメント１２ａの別の描画方法の模式図を示すものである。図５においては、電子ビームＥＢは、該電子ビームの中心の軌跡が描く波形３０の山Ｙ_１１から開始し、谷Ｙ_１８で終了するよう走査される。
【００５９】
電子ビームの走査が波形３０の山からなされる描画方法の場合には、エレメント１２ａの斜辺がトラック方向と平行な軸Ｘとなす角度θ_３を、波形３０の始点Ｙ１１に最も近い内角の同位角で定義する。この所望の角度θ_３を有する斜辺を有するエレメント１２ａを描画するために、図４に示した描画方法の場合と同様にして、始点Ｙ_１ _１から始まる第一半周期の軌跡３０ａが軸Ｘとなす、角度θ_３の同位角の角度をθ_１とし、波形３０の第一半周期に続く第二半周期の軌跡３０ｂが軸Ｘとなす、角度θ_３の同位角の角度をθ_２としたとき、θ_１＜θ_３＜θ_２の関係となるように電子ビームＥＢを走査させる。
【００６０】
図５に示すように、電子ビームを波形３０に沿って走査した部分が電子ビーム照射部分であるが、波形の山、谷部の照射位置の重なりにより実際の露光範囲は照射部分よりも広がりを有して、結果としてエレメント１２ａが描画される。
【００６１】
このように、トラック方向に対して所望の傾きθ_３をなす斜辺を有するエレメントの描画を行う際、電子ビームＥＢをθ_１＜θ_３＜θ_２の関係を満たす軌跡を描くように設計および制御を行うことにより、所望の傾きθ_３をなす斜辺を有するエレメントを精度よく描画することができる。
【００６２】
次に、上記の原盤を用いた磁気転写用マスター担体の作製方法について説明する。図６はそのマスター担体の作製過程の一部を示す断面模式図である。
【００６３】
図６（ａ）に示すように、上記のようなパターン描画方法により、基盤１１上の電子ビーム描画用レジスト１２上に所望のパターンを描画する。現像処理で露光した部分１２ａを除去し、電子ビーム描画用レジスト１２からなる凹凸パターンを有する原盤を得る。
【００６４】
次に、図６（ｂ）に示すように、前記原盤の表面の凹凸パターン表面に薄い導電層を成膜し、その上に、電鋳を施し、金属の型をとったポジ状凹凸パターンを有する基板３１を得る。
【００６５】
その後、図６（ｃ）に示すように、原盤から所定厚みとなった基板３１を原盤から剥離する。基板３１の表面の凹凸パターンは、原盤の凹凸形状が反転されたものである。
【００６６】
基板３１の裏面を研磨した後、この基板３１をそのまま磁気転写用マスター担体とするか、あるいは、図６（ｄ）に示すように、凹凸パターン上に磁性層３２を被覆したものを磁気転写用マスター担体とする。
【００６７】
また、前記原盤にメッキを施して状凹凸パターンを有する第２の原盤を作製し、この第２の原盤を使用してメッキを行い、ネガ状凹凸パターンを有する基板を作製してもよい。さらに、ポジ状凹凸パターンを有する第２の原盤にメッキを行うか樹脂液を押し付けて硬化を行ってネガ状凹凸パターンを有する第３の原盤を作製し、第３の原盤にメッキを行い、ポジ状凹凸パターンを有する基板を作製してもよい。
【００６８】
一方、前記円形基盤１１に電子ビーム描画用レジストによる凹凸パターンを形成した後、電子ビーム描画用レジストをマスクにエッチングして円形基盤１１に凹凸パターンを形成し、電子ビーム描画用レジストを除去した原盤を得てもよい。以降の工程は前記と同様にして基板３１を形成することができる。
【００６９】
いずれの場合も基板３１の凹凸パターンの凸部あるいは凹部形状は、原盤のレジストの凹凸パターンに依存した形状となる。上述の通り、原盤の凹凸パターン作製時において、トラック方向に対して交差する斜辺を有する略平行四辺形形状のエレメントを、トラック方向に対して所望の角度の斜辺を描画するように電子ビームＥＢを走査させているので、凸部の上面形状もしくは凹部の開口形状の斜辺がトラック方向に対して所望の角度を有する凹凸パターンを備えた基板３１を得ることができる。
【００７０】
基板３１の材料としては、ＮｉもしくはＮｉ合金を使用することができ、この基板を作製するための前記メッキとしては、無電解メッキ、電鋳、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が適用できる。基板３１の凹凸パターンの深さ（突起の高さ）は、８０ｎｍ〜８００ｎｍの範囲が好ましく、より好ましくは１５０ｎｍ〜６００ｎｍである。
【００７１】
前記磁性層３２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、メッキ法などにより成膜する。そ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）が用いることができる。特に好ましくはＦｅＣｏ、ＦｅＣｏＮｉである。磁性層３２の厚みは、５０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲が好ましく、さらに好ましくは１００ｎｍ〜４００ｎｍである。
【００７２】
前記原盤を用いて樹脂基板を作製し、その表面に磁性層を設けてマスター担体としてもよい。樹脂基板の樹脂材料としては、ポリカーボネート・ポリメチルメタクリレートなどのアクリル樹脂、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などの点からポリカーボネートが好ましい。成形品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。また、紫外線硬化樹脂、電子線硬化樹脂などを使用して、原盤にスピンコート、バーコート塗布で形成してもよい。樹脂基板のパターン突起の高さは、５０〜１０００ｎｍの範囲が好ましく、さらに好ましくは１００〜５００ｎｍの範囲である。この樹脂基板の表面の微細パターンの上に磁性層を被覆しマスター担体を得る。
【００７３】
なお、情報に応じた凹凸パターンが形成された原盤に、樹脂液を塗布し硬化させて樹脂基盤を作製し、この樹脂基盤の凹凸パターン上に磁性層を成膜し、該磁性層の裏面の凹凸を研磨して平坦化した後、この磁性層の平坦裏面に電鋳により平坦基板を積層し、樹脂基盤より剥離することによって平板基板上に表面に凹凸パターンを有する磁性層が積層されてなるマスター担体を得ることもできる。
【００７４】
次に、上記のようにして作製された磁気転写用マスター担体を用いた磁気転写方法について説明する。図７はその磁気転写の基本工程の一例を示す断面模式図である。なお、図７に示す形態は面内記録方式である。
【００７５】
面内磁気記録媒体への磁気転写の概要を図７に基づき説明する。なお、図７中スレーブ媒体はその片面の磁気記録部のみを記載している。まず、図７（ａ）に示すように、最初にスレーブ媒体２に初期静磁界Ｈｉｎをトラック方向の一方向に印加して予め初期直流磁化を行う。その後、図７（ｂ）に示すように、このスレーブ媒体２のスレーブ面（磁気記録部）と、マスター担体３の基板３１の微細凹凸パターンに磁性層３２が被覆されてなる情報担持面の凸部パターン３２ａとを密着させ、スレーブ媒体２のトラック方向に前記初期磁界Ｈｉｎとは逆方向に転写用磁界Ｈｄｕを印加して磁気転写を行う。転写用磁界Ｈｄｕが磁性層３２の凸部パターン３２ａに吸い込まれてこれに対応する部分のスレーブ媒体２の磁性層の磁化は反転せず、その他の部分の磁界が反転する結果、図７（ｃ）に示すように、スレーブ媒体２のスレーブ面（トラック）にはマスター担体３の情報担持面の磁性層３２の密着凸部パターン３２ａと凹部空間との形成パターンに応じた磁化パターンが転写記録される。
【００７６】
図示のように、スレーブ媒体２の片面にマスター担体３を密着させて片面逐次転写を行う場合と、スレーブ媒体２の両面にそれぞれマスター担体３を密着させて両面同時転写を行う場合とがある。
【００７７】
なお、初期磁界および転写用磁界は、磁気記録媒体の磁性層の保磁力、マスター担体および磁気記録媒体の磁性層の比透磁率を勘案して定められた値を採用する必要がある。
【００７８】
垂直磁気記録媒体への磁気転写の場合にも、上記面内磁気記録媒体用とほぼ同様のマスター担体３が使用される。この垂直記録の場合には、スレーブ媒体２の磁化を、予め垂直方向の一方に初期直流磁化しておき、マスター担体３と密着させてその初期直流磁化方向と略逆向きの垂直方向に転写用磁界を印加して磁気転写を行うものであり、この転写用磁界がマスター担体３の凸部パターン３２ａの磁性層３２に吸い込まれ、凸部パターン３２ａに対応する部分のスレーブ媒体２の磁性層の垂直磁化が反転し、凹凸パターンに対応した磁化パターンをスレーブ媒体２に記録することができる。
【００７９】
スレーブ媒体２は、両面または片面に磁性層が形成されたハードディスク、高密度フレキシブルディスクなどの円盤状磁気記録媒体であり、その磁気記録部は塗布型磁気記録層あるいは金属薄膜型磁気記録層で構成される。金属薄膜型磁気記録層の磁性材料としては、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。これらは磁束密度が大きいので明瞭な転写が行えるため好ましい。そして磁性層に必要な磁気異方性をつけるために、磁性材料の下（支持体側）には非磁性の下地層を設けることが好ましい。なお、非磁性層の結晶構造と格子定数は、磁性層に合わせる必要があり、そのためにはＣｒ、ＣｒＴｉ、ＣｏＣｒ、ＣｒＴａ、ＣｒＭｏ、ＮｉＡｌ、Ｒｕ等が好適である。
【００８０】
初期磁界および転写用磁界を印加する磁界印加手段は、面内記録の場合には、例えば、スレーブ媒体２の半径方向に延びるギャップを有するコアにコイルが巻き付けられたリング型電磁石装置が上下両側に配設されてなり、上下で同じ方向にトラック方向と平行に発生させた転写用磁界を印加する。磁界印加時には、スレーブ媒体２とマスター担体３との密着体を回転させつつ磁界印加手段によって転写用磁界を印加する。なお、磁界印加手段を回転移動させるように設けてもよい。また、磁界印加手段は、片側にのみ配設するようにしてもよく、永久磁石装置を両側または片側に配設してもよい。
【００８１】
垂直記録の場合の磁界印加手段は、極性の異なる電磁石または永久磁石をスレーブ媒体２とマスター担体３との密着体の上下に配置し、垂直方向に磁界を発生させて印加する。部分的に磁界を印加するものでは、スレーブ媒体２とマスター担体３との密着体を移動させるか磁界を移動させて全面の磁気転写を行う。
【００８２】
本発明の電子線描画方法を用いたエレメント描画工程を含む光ディスク用スタンパ作製について説明する。
【００８３】
図８は、光ディスク用スタンパの斜視図および一部拡大図を示すものである。図８に示すように、光ディスク用スタンパ１２０は、その表面に凸状のピット１２１とグルーブ１２２が螺旋状に配列されたパターンを有してなる。この凸状のピット１２１およびグルーブ１２２の上面形状が描画すべき所望のパターンを構成するエレメントであり、本発明の電子線描画方法により所望のパターンを描画する工程を経て作製される。
【００８４】
光ディスクスタンパの作製工程を図９に示し、説明する。
【００８５】
まず。図９（ａ）に示すように、円形のシリコン基板１１１を、一方向に回転させながら、スピンコート法により、ノズル１１３から、電子ビーム描画用レジスト１１２が有機溶剤に溶解されたレジスト溶液１１２’をシリコン基板１１１上に塗布した後、ベークする。なお、ここでは円形基盤としてシリコン基板を用いたが、導電膜を付与したガラス基板を用いてもよい。
【００８６】
次に、図９（ｂ）に示すように、電子ビーム描画用レジスト１１２が塗布された円形シリコン基板１１１をＡ方向に回転させながら、ピットの長短（およびグルーブの長さ）に変換したデータに対応して変調した電子ビームＥＢを走査させることにより所望のパターンを描画する。ここでは、回転ステージ４１を回転させるとともに、回転ステージ４１をほぼ連続的にＹ方向に移動させることにより螺旋状のパターン（螺旋状に並んだピットおよびグルーブ等の上面に対応するパターン）１１６を描画する。なお、電子ビームＥＢのビーム径はパターンの最小幅よりも小さいので、上述のマスター担体作製用の基盤上への個々のエレメントを描画する場合と同様にしてピットおよびグルーブ等の上面に対応する、螺旋状のトラック方向に所望の角度を有する斜辺を有するエレメントを描画することにより、該エレメントからなるパターン１１６を描画する。なお、図８に示すグルーブはウォブルグルーブであるので、所望のウォブルを形成するように電子ビームＥＢの振幅を変化させる等の制御を行って描画する。
【００８７】
次に、図９（ｃ）に示すように、電子ビーム描画用レジスト１１２を現像処理して、螺旋状に形成された所望のパターン１１６が電子ビーム描画用レジスト１１２に転写されたシリコン基板１１１を得る。これが光ディスク用スタンパの原盤となり、これを基に複数の光ディスク用スタンパが形成される。
【００８８】
なお、上記のようにして作製された光ディスク用スタンパを用いて複数の光ディスクが複写成形される。
【００８９】
エレメント描画時の電子ビームの軌跡は、周期関数としていかなる関数を用いるかによって異なり、これによりエレメント端部におけるレジストの露光量が異なるものとなるために、レジスト現像後の凹凸パターンの凸部の立ち上がり角度（図８中γで示す角度）が異なるものとなる。この立ち上がり角度は、再生特性に影響があると考えられる。従来のレーザ光による露光では、レーザ光の径により凸部の形状が決まるために、凸部の立ち上がり角度等の変更はできなかったが、ピットやグルーブの最小幅より小さい径の電子ビームを用いた描画方法を採用することにより、凸部の立ち上がり角度を所望のものとすることができるため、光ディスクにおける再生特性の最適なものを選ぶことができる。
【００９０】
次に、本発明の電子線描画方法を用いたエレメント描画工程を含む、高密度磁気記録媒体パターンドメディアについて説明する。
【００９１】
図１０は、パターンドメディアの斜視図および一部拡大図を示すものである。図１０に示すように、パターンドメディア１３０は、その表面に凹部１３１ａが同心円状のトラックに沿って規則的に配列された、凹凸パターンを表面に有する支持体１３１と、支持体１３１の凹部１３１ａに埋め込まれた磁性体１３２とを備えている。支持体１３１に形成された凹部１３１ａの開口形状、ここでは、磁性体１３２が埋め込まれている領域形状が、描画すべきパターンを構成するエレメントに対応するものであり、これを本発明の電子線描画方法により描画する工程を経て、凹凸パターンを表面に有する支持体１３１が作製され、凹部の磁性体が埋めこまれ、磁性体パターンを表面に有するパターンドメディア１３０が作製される。
【００９２】
ここでは、支持体１３１を円形基盤として、支持体１３１上にレジストを塗布し、該レジストに所望のパターンの描画を行う。該所望のパターンを構成する個々のエレメントの形状はトラック方向に沿った辺およびトラック方向と交差する辺からなる略長方形であり、同心円状に規則的に配列されたものである。このエレメントの描画も既述のマスター担体作製時のエレメント描画と同様の電子ビームの走査により行う。例えば、図４中におけるトラック方向と交差する辺の該トラック方向となす角度θ_３を９０°として、θ_１＜θ_３（＝９０°）＜θ_２を満たすθ_１、θ_２をなす軌跡を描くように電子ビームを走査させればよい。その後、現像を行いレジストを凹凸パターンとし、例えば、特許文献５記載のように、該レジストをマスクとして支持体表面をエッチングし、磁性体を蒸着し、レジストをリフトオフすることにより、支持体１３１の凹部１３１ａに磁性体１３２が埋め込まれた図１０に示すパターンドメディア１３０を作製する。なお、パターンドメディアの作製方法としては、マスター担体の作製方法の場合と同様に、凹凸パターンを表面に有する原盤を作製し、その原盤への電鋳により、凹凸パターンを表面に有する支持体を形成するようにしてもよい。パターンドメディアは、磁性体１３２が埋め込まれた形状のみならず、平板支持体上に凸部状の磁性体が規則的に配列されて構成されるものであってもよい。
【００９３】
なお、本発明の電子線描画方法を用いた、高密度記録媒体用の円形基盤としての、磁気転写用マスター担体、光ディスク用スタンパおよびパターンドメディアの上述の作製方法は、一例であり、本発明の電子描画方法を用いて所望のパターンの描画を行い、凹凸パターンを形成する工程を経るものであれば上述の作製方法に限るものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】マスター担体の原盤への凹凸パターン形成方法を示す模式図
【図２】描画パターンを示す上面図
【図３】電子ビーム露光装置の概略構成を示す要部側面図および上面図
【図４】電子ビーム描画方法を示す模式図
【図５】電子ビーム描画方法の別の例を示す模式図
【図６】本発明の磁気転写用マスター担体の作製方法を示す断面模式図
【図７】磁気転写の基本工程の一例を示す断面模式図
【図８】光ディスク用スタンパを示す斜視図
【図９】光ディスク用スタンパの原盤への凹凸パターン形成方法を示す模式図
【図１０】パターンドメディアを示す斜視図
【符号の説明】
２スレーブ媒体（磁気記録媒体）
３磁気転写用マスター担体
１１円形基盤
１２電子ビーム描画用レジスト
１２ａ露光部分（エレメント）
１３ノズル
１５描画パターン
２１、２２偏光手段
３１マスター担体基板
３２磁性層
４０電子ビーム露光装置

Claims

円形基盤上に塗布されたレジストに電子ビームを照射して、所望のパターンを構成する、トラックと交差する斜辺を有するエレメントを描画する電子線描画方法であって、
前記エレメントの描画を、前記エレメントの最小幅より小さいビーム径の電子ビームを、該電子ビームのビーム径中心の前記レジスト上における軌跡が、前記トラックに平行な軸に沿って進行する周期的な波形を描くように走査させて行うものであり、
前記周期的な波形が、該波形の谷もしくは山を始点として描かれるものであり、
前記エレメントの斜辺が前記軸となす角度をθ_３とするとき、前記波形の、前記始点から始まる第一半周期の軌跡が前記軸となす角度であって前記角度θ_３の同位角である角度θ_１、および前記波形の、前記第一半周期に続く第二半周期の軌跡が前記軸となす角度であって前記角度θ_３の同位角である角度θ_２が、
θ_１＜θ_３＜θ_２
の関係を満たすものであることを特徴とする電子線描画方法。
前記エレメントの描画を、前記エレメントの最小幅より小さいビーム径の電子ビームを、前記円形基盤の円周方向に交差する方向に往復振動させると共に、前記円形基盤を一方向に回転させることにより行うことを特徴とする請求項１記載の電子線描画方法。
円形基盤上に塗布されたレジストに電子ビームを照射して、所望のパターンを構成する、トラックと交差する斜辺を有するエレメントを描画して該所望のパターンに応じた凹凸パターンを形成する工程を経て作製される、高密度記録のための円盤状担体であって、
前記エレメントの描画が、前記エレメントの最小幅より小さいビーム径の電子ビームを、該電子ビームのビーム径中心の前記レジスト上における軌跡が、前記トラックに平行な軸に沿って進行する周期的な波形を描くように走査させて行われたものであり、
前記周期的な波形が、該波形の谷もしくは山を始点として描かれたものであり、
前記エレメントの斜辺が前記軸となす角度をθ_３とするとき、前記波形の、前記始点から始まる第一半周期の軌跡が前記軸となす角度であって前記角度θ_３の同位角である角度θ_１、および前記波形の、前記第一半周期に続く第二半周期の軌跡が前記軸となす角度であって前記角度θ_３の同位角である角度θ_２が、
θ_１＜θ_３＜θ_２
の関係を満たすものであることを特徴とする円盤状担体。
前記エレメントの描画が、前記エレメントの最小幅より小さいビーム径の電子ビームを、前記円形基盤の円周方向に交差する方向に往復振動させると共に、前記円形基盤を一方向に回転させることにより行われたものであることを特徴とする請求項３記載の円盤状担体。