JP2004241023A - 磁気転写用マスター担体 - Google Patents
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Abstract
【課題】磁気転写用マスター担体を用い、３００ｎｍ以下の最短ビット長からなる転写パターンをスレーブ媒体に良好に転写する。
【解決手段】磁気転写用マスター担体１０を、該担体１０の表面の信号領域１１に形成されている凹凸パターンが、該信号領域１１において凸部の上面１１ａの総面積が凹部における凸部の上面１１ａの延長面１１ｂの総面積よりも小さくなるように形成する。
【選択図】 図２
【解決手段】磁気転写用マスター担体１０を、該担体１０の表面の信号領域１１に形成されている凹凸パターンが、該信号領域１１において凸部の上面１１ａの総面積が凹部における凸部の上面１１ａの延長面１１ｂの総面積よりも小さくなるように形成する。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気記録媒体等のスレーブ媒体に情報を転写するための凹凸パターンを表面に備えた磁気転写用マスター担体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、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媒体によ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の記録面に転写記録する磁気転写が知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００３】
磁気転写は、転写すべき情報を担持するマスター担体を磁気ディスク媒体等の磁気記録媒体（スレーブ媒体）と密着させた状態で、転写用磁界を印加することにより、マスター担体の有する情報パターンに対応する磁気パターンをスレーブ媒体に磁気的に転写するもので、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利点を有している。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−４０５４４号公報
【０００５】
【特許文献２】
特開２００１−１４６６７号公報
【０００６】
【特許文献３】
特開２００２−７４６５５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述の従来の磁気転写方法は、最短ビット長が５００ｎｍ〜１μｍ程度で技術が積み重ねられてきた。しかしながら、近年の磁気記録媒体、特にハードディスク媒体の記録密度向上は著しく、現在１００ｎｍオーダー以下の最短ビット長を実現している。サーボ信号における最短ビット長は、通常データ領域の最短ビット長の２、３倍となるが、それでも３００ｎｍ程度以下のビット長を含むパターンでの転写適性を議論する必要が生じてきた。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑み、３００ｎｍ以下の最短ビット長からなる転写パターンを良好にスレーブ媒体に転写することができる磁気転写用マスター担体を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の磁気転写用マスター担体は、転写すべき信号パターンに応じた凹凸パターンが形成された信号領域を表面に有する磁気転写用マスター担体であって、
前記凹凸パターンの最短ビット長が３００ｎｍ以下であり、
前記凹凸パターンが、前記信号領域において凸部の上面の総面積が、凹部における前記凸部の上面の延長面の総面積よりも小さくなるように形成されていることを特徴とするものである。
【００１０】
前記基板の凹凸パターンの凹部の底面から凸部の上面までの高さの平均値が５０ｎｍ以上であることが望ましく、この場合さらに、前記高さのばらつき３σ値が１０ｎｍ以下であることが望ましい。
【００１１】
ここで、凸部の上面高さは、凹部底面の平均線から凸部上面の平均線までの高さとして定義する。高さ測定は、マスター担体表面を原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）にて走査して行うことができ、ここでいう平均線とは、凸部、凹部各々で得られる走査プロファイルでの中心線平均線を意味する。隣り合った凹部と凸部の各々平均線の差分から当該凸部の上面高さが求まる。複数の凸部上面高さのデータから、高さ平均値ならびにばらつき３σ値が求まる。マスター担体全面、全凸部に対してデータを求めるのは現実的ではなく、実際には、例えば１０μｍ角領域をマスター担体上で１０ヶ所程度選定し、このＡＦＭ測定値から高さ平均値、高さばらつきを求めることになる。
【００１２】
磁気転写用マスター担体としては、表面に凹凸パターンを有する磁性基板のみからなるもの、表面に凹凸パターンを有する基板と該基板の凹凸パターンの少なくとも凸部上面に形成された磁性層とからなるもの、平板基板と該基板上に凹凸パターン状に形成された磁性層とからなるものなど種々の形態がある。
【００１３】
マスター担体が基板と該基板上にスパッタ法により形成された磁性層を備えてなるものである場合、前記高さのばらつきは、磁性層形成時における、スパッタパラメターのうち、スパッタ圧、スパッタレートおよびターゲット／基板間距離等の制御により調整することができる。スパッタ圧、スパッタレートは共に低いほどばらつきを抑制することができる傾向にあり、また、ターゲット／基板間距離は長くなるほどばらつきを抑制することができる傾向にある。
【００１４】
なお、前記凸部上面が、前記信号領域以外の非信号領域の面よりも高くなるように形成されていることが望ましく、特に、前記信号領域以外の非信号領域の面からの高さが５０ｎｍ以上、８００ｎｍ以下であることが望ましい。
【００１５】
【発明の効果】
表面に凹凸パターンを有する磁気転写用マスター担体としては、スレーブ媒体に対して図２（ａ）に模式的に矢印で示す磁化パターンを達成するための凹凸パターンとして、図２（ｂ）および（ｃ）の断面形状を有するものが考えられる。図２（ｂ）は、凹凸パターンが、信号領域において凸部の上面の総面積が、凹部における凸部の上面の延長面の総面積よりも小さくなるように形成されているものであり、同図（ｃ）は逆に凸部の上面の総面積が、凹部における凸部の上面の延長面の総面積よりも大きくなるように形成されたものである。本発明者の研究により、最短ビット長が３００ｎｍ以下である場合、図２（ｂ）に示すものが図２（ｃ）のものと比較して格段に良好な転写結果を達成できることが明らかになった。
【００１６】
すなわち、本発明の磁気転写用マスター担体は、図２（ｂ）のように、凹凸パターンが、信号領域において凸部の上面の総面積が、凹部における凸部の上面の延長面の総面積よりも小さくなるように形成されているものであり、最短ビット長が３００ｎｍ以下である微細なパターンについて良好な転写を行うことができる。また、凸部の上面の総面積が凹部における凸部の上面の延長面の総面積より小さく形成しているので、実際の転写時に、スレーブ媒体とマスター担体とを密着させるために印加する圧力の集中が効率的になされるので、図２（ｃ）のパターンと比較して小さい密着圧力で所望の転写性能を得ることができる。密着圧力が小さいほど、例えば微小粉塵がマスター担体とスレーブ媒体間に介在した場合などにおいても、両者の表面に生じる傷の発生を抑制することができる。
【００１７】
また、凹凸パターンの凹部の底面から前記凸部の上面までの高さの平均値を５０ｎｍ以上とすれば、３０００Ｏｅ（≒２３８ｋＡ／ｍ）以上の高い保磁力を有する磁気記録層を備えた媒体に対しても十分な転写反転磁界を発生させることができるので、高い保磁力を有する磁気記録層を備えた媒体に対しても良好な転写を行うことができる。
【００１８】
さらに、前記凸部の高さのばらつき３σ値を１０ｎｍ以下とすれば、従来の磁気ヘッドによる磁気パターン形成時と同等以上に再生信号変動を抑制することができる。
【００１９】
なお、凸部上面の、信号領域以外の非信号領域の面からの高さを５０ｎｍ以上、８００ｎｍ以下とすれば、異物の付着による信号脱落を防止するととともに、密着部の変形による転写異常を防止して良好な転写を行うことができる。
【００２０】
【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。
【００２１】
図１は、本発明の実施の形態に係る磁気転写用マスター１０の平面図である。磁気転写用マスター担体１０は中心孔１５を有する円盤状の剛体から形成されている。マスター担体１０の表面は、規則的に配置されている信号領域１１とそれ以外の非信号領域１２とから構成されており、信号領域１１にはサーボ信号に応じた凹凸パターンが形成されている。
【００２２】
このマスター担体１０を用いて信号が転写される磁気記録媒体においては、点線で示している最内周１６と最外周１８とで囲まれるドーナツ状の領域に対応する領域が信号記録領域となり、該信号記録領域内において、マスター担体１０の信号領域１１に対応する領域がサーボ領域、非信号領域１２に対応する領域がデータ領域となる。
【００２３】
なお、本実施形態のマスター担体はサーボ信号の転写を想定して記述しているが、本発明のマスター担体としては、転写信号をサーボ信号に限るものではなく、種々のデータを含むパターンを転写するものとすることもできる。
【００２４】
図２（ａ）は、図１の領域ａ内の１トラック分の転写で磁気記録媒体上に設けられる磁化パターンの模式拡大平面図であり、同図（ｂ）は、図２（ａ）のｂ−ｂ断面に対応する凹凸パターンを示すものであり、同図（ｃ）は、凹凸パターン形状比較のために示すｂ−ｂ断面図に対応する断面図である。
【００２５】
図２（ａ）は幅Ｗのトラックの一部を示すものであり、磁化パターンが矢印で模式的に示されている。この矢印が示されている各領域がそれぞれスレーブ媒体上におけるビットに対応するものであり、この各領域のトラック方向幅がビット長である。種々の長さのビット長のうち最短のものが最短ビット長Ｌｍｉｎであり、該最短ビット長が３００ｎｍ以下となっている。
【００２６】
本実施形態のマスター担体１０は、図２（ｂ）に示す同図（ａ）のｂ−ｂ断面図に対応する凹凸パターンを備えている。
【００２７】
凹凸パターンの各凸部上面１１ａのトラック方向幅、凹部における凸部上面の延長面１１ｂのトラック方向幅がそれぞれビット長に対応する。なお、図２（ｂ）においては、凸部断面を模式的に矩形で示しているが、現実の凸部断面は台形とすることもできる。凸部断面が台形の場合、凹部の底面の幅と凹部における凸部上面の延長面１１ｂと凸部底面１１ｃのトラック方向幅が異なるため、ここでは、仮想的な延長面１１ｂにより凹部の面積および凹部対応のビット長を定義している。
【００２８】
なお、図２（ａ）に模式的に示されている磁化パターンを形成するための凹凸パターンとしては、同図（ｂ）のみならず、同図（ｃ）のような凹凸パターンが考えられる。図２（ａ）の信号領域１１において右矢印が付された斜線で示す領域１１ａの総面積は、左矢印が付された白抜きの領域１１ｂの総面積よりも小さく、図２（ｂ）は領域１１ａに対応する部分が凸部となるように形成されたパターン、同図（ｃ）は、領域１１ｂに対応する部分が凸部となるように形成されたパターンである。いずれの凹凸パターンであっても、後述のスレーブ媒体の初期磁化方向、転写磁界の印加方向等を選択することにより図２（ａ）に示す磁化パターンを形成することが可能である。しかしながら、本発明者の研究により、最短ビット長が３００ｎｍ以下である場合、図２（ｂ）に示すものが図２（ｃ）のものと比較して格段に良好な転写結果を達成できることが明らかになった。
【００２９】
また、図２（ｂ）に示すような凸部上面１１ａの総面積が、凹部における凸部上面の延長面１１ｂの総面積が小さい凹凸パターンであれば、磁気転写時に、スレーブ媒体とマスター担体を密着させるために印加する圧力（以下、密着圧力という）を効率的に凸部に集中させることができるため、結果として密着圧力を低くすることができる。密着圧力の低減により、マスター担体とスレーブ媒体との間に塵埃等が介在した場合に両者の表面への傷の発生を抑制することができ、マスター担体の寿命を長くすると共に、歩留まり良く転写済み媒体の生産を行うことができる。
【００３０】
また、図２（ｂ）で示す、凹凸パターンの凹部の底面１０ｃから凸部の上面１０ｂまでの高さｈを５０ｎｍ以上とすることにより、３０００Ｏｅ（≒２３８ｋＡ／ｍ）以上の高い保磁力の磁気記録層を有するスレーブ媒体に対しても良好な磁気転写を行うことができることが本発明者の研究により明らかになり、さらに、高さｈのばらつき３σ値を１０ｎｍ以下とすることにより、再生信号の変動を、従来サーボライターを用い磁気ヘッドでサーボ信号を記録していた場合と同等以上に抑制できることが明らかになった。
【００３１】
したがって、高さｈの平均値が５０ｎｍ以上であり、かつ各凸部毎の高さｈのばらつき３σ値が１０ｎｍ以下であることが望ましい。なお、図２（ｂ）において、凹部底面１１ｃを模式的に平面で表しているが、実際には微細な突起等が存在し完全な平面ではない。そこで、凹部の底面からの高さはＡＦＭで測定して得られる、底面の平均線からの高さで定義する。
【００３２】
図３は、磁気転写用マスター担体１０の層構成を示すための一部断面図である。磁気転写用マスター担体１０は、表面に凹凸パターンを有する基板３ａと、該基板３ａ上に凹凸パターンに沿って積層された磁性層３ｂとを備えたものである。磁性層３ｂは基板の凹凸パターンの凸部高さと同程度の厚みとすることが好適である。
【００３３】
なお、マスター担体１０の基板３ａとしては、ニッケル、シリコン、石英板、ガラス、アルミニウム、セラミックス、合成樹脂等が用いられる。また、磁性層３ｂ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、特に好ましいのはＦｅＣｏ、ＦｅＣｏＮｉである。磁性層３ｂの磁性材料としては、軟磁性、半硬質磁性、硬質磁性のいずれであってもよいが、軟磁性もしくは半硬質磁性のように、保磁力が比較的小さいものの方がより良好な転写を実現することができるため好ましい。
【００３４】
磁気転写用マスター担体の凹凸パターンの形成は、スタンパー法、フォトリソグラフィー法等を用いて行うことができる。磁気転写用マスター担体の製造方法の一例を説明する。
【００３５】
まず、表面が平滑なガラス板（または石英板）の上にスピンコート等でレジストを形成し、このガラス板を回転させながらサーボ信号に対応して変調したレーザー光（または電子ビーム）を照射し、レジスト全面に所定のパターン、例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露光し、その後、レジストを現像処理し、露光部分を除去しレジストによる凹凸形状を有する原盤を得る。次に、原盤の表面の凹凸パターンをもとに、所定の導電処理の後この表面にメッキ（電鋳）を施し、該原盤から剥離することにより、ポジ状凹凸パターンを有するＮｉ基板を作製する。
【００３６】
一方、前記ガラス板にレジストによるパターンを形成した後、エッチングによりガラス板に穴を形成し、レジストを除去した原盤を得て、以下前記と同様に基板を形成するようにしてもよい。
【００３７】
金属製基板材料としては、前述の通り、ＮｉもしくはＮｉ合金等を使用することができ、この基板を作製する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。この凹凸パターンがサンプルサーボ信号である場合は、円周方向よりも半径方向に長い矩形状の凸部が形成される。具体的には、半径方向の長さは０．０５〜２０μｍ、円周方向は０．０５〜５μｍが好ましく、この範囲で半径方向の方が長い形状となる値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好ましい。
【００３８】
基板の凹凸パターン上への磁性層の形成は、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、メッキ法などを用いて行う。磁性層の厚みは、５０〜５００ｎｍの範囲が好ましく、さらに好ましくは８０〜３００ｎｍである。
【００３９】
なお、この凸部表面の磁性層の上に５〜３０ｎｍのダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）等の保護膜を設けることが好ましく、さらに潤滑剤層を設けても良い。また、磁性層と保護膜の間に、Ｓｉ等の密着強化層を設けてもよい。潤滑剤層を設けることにより、スレーブ媒体との接触過程で生じるずれを補正する際の、摩擦による傷の発生などの耐久性の劣化が改善される。
【００４０】
凸部上面の凹部底面からの高さｈのばらつきは、主として上述の凹凸パターンマスタリング工程および磁性層成膜工程において発生する。マスタリング工程では、レジストムラ、露光条件のムラなどが複合的にばらつき発生要因となる。磁性層成膜工程において発生するばらつきは、例えばスパッタで成膜する場合スパッタパラメターにより制御することができる。具体的には、低スパッタ圧、低スパッタレートとすること、および、ターゲットと基板間の距離を長くすることによりばらつきを小さくすることができる。
【００４１】
次に、本発明の磁気転写用マスター担体１０を用いてスレーブ媒体２へ情報を転写する磁気転写方法の実施形態について説明する。
【００４２】
図４は、支持体２ａの片面に磁気記録層２ｂを有するスレーブ媒体２へ情報を磁気転写する基本工程を説明するための図であり、図４（ａ）は磁界を一方向に印加してスレーブ媒体を初期直流磁化する工程、（ｂ）はマスター担体とスレーブ媒体とを密着させて初期直流磁界とは略反対方向に磁界を印加する工程、（ｃ）は磁気転写後のスレーブ媒体の磁気記録層の状態をそれぞれ示す図である。
【００４３】
図４（ａ）に示すように、予めスレーブ媒体２にトラック方向の一方向の初期直流磁界Ｈｉｎを印加して磁気記録層２ｂの磁化を初期直流磁化させておく。その後、図４（ｂ）に示すように、このスレーブ媒体２の記録層２ｂ側の面とマスター担体１０の凸部表面の磁性層３ｂ側の面とを密着させ、スレーブ媒体２のトラック方向に前記初期直流磁界Ｈｉｎとは逆方向の転写用磁界Ｈｄｕを印加して磁気転写を行う。その結果、図４（ｃ）に示すように、スレーブ媒体２の磁気記録層２ｂにはマスター担体３の凹凸パターンに応じた情報（例えばサーボ信号）が磁気的に転写記録される。ここでは、スレーブ媒体２が片面にのみ磁気記録層を備えたものとして説明したが、支持体の両面にそれぞれ磁気記録層を備えたものであってもよい。両面に磁気記録層を備えている場合、両面同時に磁気転写を行ってもよいし、片面ずつ順次なされてもよい。
【００４４】
なお、初期直流磁界および転写用磁界は、スレーブ媒体の保磁力、マスター担体およびスレーブ媒体の比透磁率等を勘案して定められた値を採用する必要がある。
【００４５】
なお、スレーブ媒体２としては、例えばハードディスク、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が使用され、その磁気記録層として塗布型磁気記録層あるいは金属薄膜型磁気記録層が形成されているものを用いる。
【００４６】
なお、金属薄膜型磁気記録層を備えた磁気記録媒体の場合、磁性材料として、Ｃｏ、Ｃｏ合金（ＣｏＰｔＣｒ、ＣｏＣｒ、ＣｏＰｔＣｒＴａ、ＣｏＰｔＣｒＮｂＴａ、ＣｏＣｒＢ、ＣｏＮｉ、Ｃｏ／Ｐｄ等）、Ｆｅ、Ｆｅ合金（ＦｅＣｏ、ＦｅＰｔ、ＦｅＣｏＮｉ）を用いることができる。磁性層としては、磁束密度が大きいこと、面内記録なら面内方向、垂直記録なら垂直方向の磁気異方性を有することが、明瞭な転写を行えるため好ましい。好ましい磁性層厚は１０ｎｍ以上、５００ｎｍ以下であり、さらに好ましくは２０ｎｍ以上、２００ｎｍ以下である。
【００４７】
また、磁性層の下（基板側）には、該磁性層に必要な磁気異方性を持たせるために非磁性の下地層を設けることができる。下地層としては、Ｃｒ、ＣｒＴｉ、ＣｏＣｒ、ＣｒＴａ、ＣｒＭｏ、ＮｉＡｌ、Ｒｕ、Ｐｄ等を用いることができるが、結晶構造および格子定数が、その上に設けられる磁性層の結晶構造および格子定数と一致するものを選択する必要がある。好ましい非磁性層の厚みは、１０ｎｍ以上、１５０ｎｍ以下であり、さらに好ましくは２０ｎｍ以上、８０ｎｍ以下である。
【００４８】
なお、上記実施形態においては、面内記録媒体をスレーブ媒体とした場合の磁気転写について説明したが、本発明のマスター担体は、面内記録媒体への磁気転写用に限るものではなく、垂直磁気記録媒体をスレーブ媒体とした場合についても使用することができ、同様に効果を奏する。
【００４９】
本発明の磁気転写用マスター担体は、凹凸パターンが形成されている信号領域において、凸部上面の総面積が凹部における凸部上面の延長面の総面積より小さい凹凸パターンであれば、上記実施形態の層構成および凹凸パターン構成に限るものではなく、表面に凹凸パターンを有する磁性体からなる基板のみからなるもの、表面に凹凸パターンを有する基板と該基板の凹凸パターンの少なくとも凸部上面に形成された磁性層とからなるもの、平板基板と該基板上に凹凸パターン状に形成された磁性層とからなるものなど種々の形態がある。図５にその例を示す。図５は、それぞれ磁気転写用マスター担体の一部断面図を示すものである。
【００５０】
図５（ａ）に示す磁気転写用マスター担体は、Ｎｉ等の強磁性を有する材料からなる基板３ａのみで構成されたものである。基板３ａがＮｉ等の強磁性材料からなり、その表面に凹凸パターンが形成されてなるものである。なおこの場合、マスター担体の凹凸パターンの凹部の底面から凸部の上面までの高さ（以下、単に「凸部の高さ」という）とは、基板の凹部底面から基板の凸部上面までの高さｈ１である。
【００５１】
図５（ｂ）は、凹凸パターンを有する基板３ａと凸部上面にのみ形成された磁性層３ｂとからなる磁気転写用マスター担体を示すものである。なおこの場合、凸部の高さは、基板の凹部底面から磁性層の凸部上面までの高さｈ２である。
【００５２】
図５（ｃ）は、平板基板３ａ上に凸部パターン状の磁性層３ｂが形成されてなる磁気転写用マスター担体を示すものである。なおこの場合、凸部の高さは、基板の凹部底面から磁性層の凸部上面までの高さｈ３である。
【００５３】
図５（ｄ）は、平板基板３ａ上に表面に凹凸パターンを有する磁性層３ｂが形成されてなる磁気転写用マスター担体を示すものである。なおこの場合、凸部の高さは、磁性層の凹部底面から磁性層の凸部上面までの高さｈ４である。
【００５４】
いずれの磁気転写用マスター担体においても、上述の実施形態のマスター担体と同様の効果を得ることができる。
【００５５】
さらに、図１における信号領域１１以外の非信号領域１２の面から凸部の上面までの高さが５０ｎｍ以上、８００ｎｍ以下であることが望ましい。図６は、より好ましい実施形態の磁気転写用マスター担体の一部断面図であり、図２（ｂ）に示した断面図と対応するものである。図６（ａ）のように、非信号領域１２の面１２ａから信号領域１１の凸部上面１１ａまでの高さＨを５０ｎｍ以上、８００ｎｍ以下とすることが望ましい。凸部上面１１ａを非信号領域１２の面１２ａよりも高くすることにより、密着圧力を凸部上面により効率的に集中させることができ、密着圧力を小さくすることができる。密着圧力を小さくすることにより、マスター担体とスレーブ媒体間に介在する塵埃等による両者の表面への傷の発生を抑制することができる。なお、高さＨが５０ｎｍ未満であると、マスター担体とスレーブ媒体間への異物の付着によって信号領域の密着不良が生じ信号の脱落等が生じる可能性が高く、高さＨを８００ｎｍより大きくすると、信号領域と非信号領域の間の高低差が大きくなりすぎ、両者の高低差によるマスター担体の変形量が大きくなって転写異常を生じる虞がある。したがって、高さＨを上述の５０ｎｍ以上、８００ｎｍ以下とすることが特に好ましい。
【００５６】
なお、図６（ｂ）に示すように、凹凸パターンの凹部底面１１ｃが非信号領域１２の面１２ａより低くなっていても、凹凸パターンの凸部上面１１ａが非信号領域１２より高くその差Ｈが上記範囲であればよい。
【００５７】
以下、具体例について行った３つの評価実験方法および評価結果について説明する。いずれの評価実験においても、それぞれ異なる条件のマスター担体を作製し、各マスター担体を用いてスレーブ媒体に磁気転写を行い、該磁気転写されたスレーブ媒体からの再生信号を用いて転写特性の評価を行った。
【００５８】
まず、各マスター担体の作製および評価実験方法について共通する条件を説明する。
【００５９】
各マスター担体基板はＮｉ基板でありスタンパ法を用いて作製した。Ｎｉ基板は図７（ａ）もしくは同図（ｂ）に断面図を示すような凹凸パターンを有するものとする。図７は、基板のトラック方向断面図を示すものである。図７に示す凹凸パターンにおいて、最短ビット長Ｌ、凸部高さｈであり、同図（ａ）のパターンにおいては信号領域の凹部底面と非信号領域との高低差が４００ｎｍ、同図（ｂ）のパターンにおいては信号領域の凸部上面から非信号領域の高低差が４００ｎｍである。図７（ａ）は、凹凸パターンが、信号領域において凸部の上面の総面積が、凹部における前記凸部の上面の延長面の総面積よりも小さくなるように形成されたものであり、一方、同図（ｂ）は、信号領域において凹部の上面の総面積が、凸部における凹部の上面の延長面の総面積よりも小さくなるように形成されたものである。以下、図７（ａ）に示す凹凸パターンをパターンａ、同図（ｂ）に示す凹凸パターンをパターンｂと称する。
【００６０】
１セクタ当たりのビット数は８０とし、トラック幅は５μｍとした。最短ビット長１００ｎｍおよび２００ｎｍのパターン描画にはＥＢ描画装置を用い、最短ビット長５００ｎｍおよび１μｍのパターン描画にはレーザ光描画装置を用いた。
【００６１】
Ｎｉ基板上にＦｅ７０Ｃｏ３０組成の磁性層を、以下に示す所定のスパッタ条件により所定厚さ設けて各マスター担体とした。
【００６２】
磁気転写は実施形態に記述した手法により行った。各々マスター担体に対する密着圧力は、信号が転写されたスレーブ媒体において一定以上の再生出力が実現し、それ以上の密着圧力を印加しても信号転写後のスレーブ媒体から得られる再生信号振幅に差がなくなる最小圧力を選定した。
【００６３】
スレーブ媒体として用いた磁気記録媒体は２．５インチサイズのガラス基板上にＣｏＣｒＰｔ／ＣｒＴｉの磁性層／下地層を設けた保磁力Ｈｃが３２００Ｏｅ（≒２５５ｋＡ／ｍ）のハードディスク媒体である。
【００６４】
各マスター担体を用いて磁気転写を行ったスレーブ媒体について、協同電子製スピンスタンドＳＳ−６０改造型および、ヘッド（再生側）としてＲｅａｄトラック幅０．４μｍ、シールド間ギャップ長０．１２μｍのＧＭＲヘッドを用いて、再生信号ビット列をデジタルオシロスコープに取り込み、ポジティブ側セクタ内平均振幅Ｐｏｓ．とネガティブ側セクタ内平均振幅Ｎｅｇ．を求めた。
【００６５】
以下各評価実験について説明する。
【００６６】
＜評価実験１＞
図７における凸部高さｈを１００ｎｍとし、Ｆｅ７０Ｃｏ３０組成磁性層をスパッタ圧１．４×１０−１Ｐａ、スパッタ投入電力２．８Ｗ／ｃｍ２の条件で１００ｎｍ厚設けた。
【００６７】
具体的には、パターンａを有するマスター担体、パターンｂを有するマスター担体であって、最短ビット長Ｌが１００ｎｍ、２００ｎｍ、５００ｎｍ、１μｍのマスター担体をそれぞれ作製し、各マスター担体についての｛Ｐｏｓ．／（Ｐｏｓ．＋Ｎｅｇ．）｝×１００（％）を求め、この値が、４０％以上６０％以下であれば良好（○）、３０％以上４０％未満および６０％より大きく７０％未満であれば可（△）、３０％未満、７０％より大であれば不良（×）と評価した。表１にその結果を示す。
【００６８】
【表１】
表に示すように、パターンａ、ｂのいずれのマスター担体についても、最短ビット長が５００ｎｍ、１μｍの場合は良好との結果が得られたが、最短ビット長が２００ｎｍ、１００ｎｍと短くなるにつれ、パターンｂのマスター担体では可もしくは不良という結果となった。一方、パターンａのマスター担体は、最短ビット長が２００ｎｍ、１００ｎｍいずれにおいても良好な結果が得られた。また、いずれの最短ビット長を有するものにおいてもパターンａを有するマスター担体と比較してパターンｂを有するマスター担体では２〜３倍の密着圧力が必要であった。
【００６９】
＜評価実験２＞
最短ビット長１００ｎｍ、２００ｎｍ、５００ｎｍのパターンａを有するそれぞれのマスター担体において、凸部高さｈを４０ｎｍ、７５ｎｍ、１００ｎｍとし、磁性層の厚みをそれぞれ凸部高さと同じ厚みとしたマスター担体をそれぞれ作製し、各マスター担体について、（Ｐｏｓ．＋Ｎｅｇ．）／２を求めて比較評価した。なお、再生ヘッドギャップ損失のため、ビット長が異なると再生信号レベルが異なるため、各値は、最短ビット長毎に、高さ平均値１００ｎｍのものを０ｄＢとして比較した。また、最短長１００ｎｍの場合の測定精度は、他２者に比べてやや劣る。実験結果を表２に示す
【表２】
表２に示すように、いずれの最短ビット長を有するマスター担体についても、高さ平均値が７５ｎｍでは−１ｄＢ程度であるが、高さ平均値が４０ｎｍでは、−６〜−７ｄＢとなった。すなわち高さ平均値が高いものの方がより良好な再生信号を得ることができる傾向にあることが明らかになった。
【００７０】
＜評価実験３＞
最短ビット長１００ｎｍ、２００ｎｍ、５００ｎｍのパターンａを有するそれぞれのマスター担体であって、凸部高さｈを４０ｎｍ、７５ｎｍ、１００ｎｍとし、磁性層はそれぞれ凸部高さと同じ厚みとしたマスター担体をそれぞれ作製した。高さばらつきは磁性層形成時のスパッタ条件（スパッタ圧、スパッタ投入電力およびターゲット・基板間距離）を変えることにより制御した。スパッタ条件は表３に示す通りである。
【００７１】
【表３】
各最短ビット長および３σ値を有する各マスター担体について、Ｐｏｓｉｔｉｖｅ側各ビットビットの、パルス高さ変動（Ｐｏｓ．（ｍａｘ値）−Ｐｏｓ．（ｍｉｎ値））／Ｐｏｓ．）×１００（％）を求め、この値が、１０％未満であれば良好（○）、１０％以上３０％以下であれば可（△）、３０％より大きければ不良（×）と評価した。その結果を表４に示す。
【００７２】
【表４】
表４に示すように、いすれの最短ビット長を有するマスター担体においても、３σ値が９ｎｍ以下のものでは全て良好な結果が得られたが、３σ値が２０ｎｍのものでは、可もしくは不良という結果であった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る磁気転写用マスター担体の平面図
【図２】（ａ）図１の領域ａ内の１トラック分の転写で磁気記録媒体上に設けられる磁化パターンの模式拡大平面図、（ｂ）（ａ）のｂ−ｂ断面に対応する凹凸パターンを示す断面図、および（ｃ）凹凸パターン形状比較のために示すｂ−ｂ断面図に対応する断面図
【図３】磁気転写用マスター担体の層構成を示す断面図
【図４】スレーブ媒体への磁気転写方法の基本工程を示す図
【図５】他の形態の磁気転写用マスター担体の層構成および凹凸パターン構成を説明するための断面図
【図６】より好ましい形態の磁気転写用マスター担体の断面図
【図７】評価実験に用いたマスター担体の断面図
【符号の説明】
１０ 磁気転写用マスター担体
１１ 信号領域
１１ａ 凸部上面
１１ｂ 凹部開口部の凸部上面延長面
１２ 非信号領域
１５ 中心孔
２０ スレーブ媒体
２１ スレーブ媒体の支持体
２２ 磁性層
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気記録媒体等のスレーブ媒体に情報を転写するための凹凸パターンを表面に備えた磁気転写用マスター担体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、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媒体によ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の記録面に転写記録する磁気転写が知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００３】
磁気転写は、転写すべき情報を担持するマスター担体を磁気ディスク媒体等の磁気記録媒体（スレーブ媒体）と密着させた状態で、転写用磁界を印加することにより、マスター担体の有する情報パターンに対応する磁気パターンをスレーブ媒体に磁気的に転写するもので、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利点を有している。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−４０５４４号公報
【０００５】
【特許文献２】
特開２００１−１４６６７号公報
【０００６】
【特許文献３】
特開２００２−７４６５５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述の従来の磁気転写方法は、最短ビット長が５００ｎｍ〜１μｍ程度で技術が積み重ねられてきた。しかしながら、近年の磁気記録媒体、特にハードディスク媒体の記録密度向上は著しく、現在１００ｎｍオーダー以下の最短ビット長を実現している。サーボ信号における最短ビット長は、通常データ領域の最短ビット長の２、３倍となるが、それでも３００ｎｍ程度以下のビット長を含むパターンでの転写適性を議論する必要が生じてきた。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑み、３００ｎｍ以下の最短ビット長からなる転写パターンを良好にスレーブ媒体に転写することができる磁気転写用マスター担体を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の磁気転写用マスター担体は、転写すべき信号パターンに応じた凹凸パターンが形成された信号領域を表面に有する磁気転写用マスター担体であって、
前記凹凸パターンの最短ビット長が３００ｎｍ以下であり、
前記凹凸パターンが、前記信号領域において凸部の上面の総面積が、凹部における前記凸部の上面の延長面の総面積よりも小さくなるように形成されていることを特徴とするものである。
【００１０】
前記基板の凹凸パターンの凹部の底面から凸部の上面までの高さの平均値が５０ｎｍ以上であることが望ましく、この場合さらに、前記高さのばらつき３σ値が１０ｎｍ以下であることが望ましい。
【００１１】
ここで、凸部の上面高さは、凹部底面の平均線から凸部上面の平均線までの高さとして定義する。高さ測定は、マスター担体表面を原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）にて走査して行うことができ、ここでいう平均線とは、凸部、凹部各々で得られる走査プロファイルでの中心線平均線を意味する。隣り合った凹部と凸部の各々平均線の差分から当該凸部の上面高さが求まる。複数の凸部上面高さのデータから、高さ平均値ならびにばらつき３σ値が求まる。マスター担体全面、全凸部に対してデータを求めるのは現実的ではなく、実際には、例えば１０μｍ角領域をマスター担体上で１０ヶ所程度選定し、このＡＦＭ測定値から高さ平均値、高さばらつきを求めることになる。
【００１２】
磁気転写用マスター担体としては、表面に凹凸パターンを有する磁性基板のみからなるもの、表面に凹凸パターンを有する基板と該基板の凹凸パターンの少なくとも凸部上面に形成された磁性層とからなるもの、平板基板と該基板上に凹凸パターン状に形成された磁性層とからなるものなど種々の形態がある。
【００１３】
マスター担体が基板と該基板上にスパッタ法により形成された磁性層を備えてなるものである場合、前記高さのばらつきは、磁性層形成時における、スパッタパラメターのうち、スパッタ圧、スパッタレートおよびターゲット／基板間距離等の制御により調整することができる。スパッタ圧、スパッタレートは共に低いほどばらつきを抑制することができる傾向にあり、また、ターゲット／基板間距離は長くなるほどばらつきを抑制することができる傾向にある。
【００１４】
なお、前記凸部上面が、前記信号領域以外の非信号領域の面よりも高くなるように形成されていることが望ましく、特に、前記信号領域以外の非信号領域の面からの高さが５０ｎｍ以上、８００ｎｍ以下であることが望ましい。
【００１５】
【発明の効果】
表面に凹凸パターンを有する磁気転写用マスター担体としては、スレーブ媒体に対して図２（ａ）に模式的に矢印で示す磁化パターンを達成するための凹凸パターンとして、図２（ｂ）および（ｃ）の断面形状を有するものが考えられる。図２（ｂ）は、凹凸パターンが、信号領域において凸部の上面の総面積が、凹部における凸部の上面の延長面の総面積よりも小さくなるように形成されているものであり、同図（ｃ）は逆に凸部の上面の総面積が、凹部における凸部の上面の延長面の総面積よりも大きくなるように形成されたものである。本発明者の研究により、最短ビット長が３００ｎｍ以下である場合、図２（ｂ）に示すものが図２（ｃ）のものと比較して格段に良好な転写結果を達成できることが明らかになった。
【００１６】
すなわち、本発明の磁気転写用マスター担体は、図２（ｂ）のように、凹凸パターンが、信号領域において凸部の上面の総面積が、凹部における凸部の上面の延長面の総面積よりも小さくなるように形成されているものであり、最短ビット長が３００ｎｍ以下である微細なパターンについて良好な転写を行うことができる。また、凸部の上面の総面積が凹部における凸部の上面の延長面の総面積より小さく形成しているので、実際の転写時に、スレーブ媒体とマスター担体とを密着させるために印加する圧力の集中が効率的になされるので、図２（ｃ）のパターンと比較して小さい密着圧力で所望の転写性能を得ることができる。密着圧力が小さいほど、例えば微小粉塵がマスター担体とスレーブ媒体間に介在した場合などにおいても、両者の表面に生じる傷の発生を抑制することができる。
【００１７】
また、凹凸パターンの凹部の底面から前記凸部の上面までの高さの平均値を５０ｎｍ以上とすれば、３０００Ｏｅ（≒２３８ｋＡ／ｍ）以上の高い保磁力を有する磁気記録層を備えた媒体に対しても十分な転写反転磁界を発生させることができるので、高い保磁力を有する磁気記録層を備えた媒体に対しても良好な転写を行うことができる。
【００１８】
さらに、前記凸部の高さのばらつき３σ値を１０ｎｍ以下とすれば、従来の磁気ヘッドによる磁気パターン形成時と同等以上に再生信号変動を抑制することができる。
【００１９】
なお、凸部上面の、信号領域以外の非信号領域の面からの高さを５０ｎｍ以上、８００ｎｍ以下とすれば、異物の付着による信号脱落を防止するととともに、密着部の変形による転写異常を防止して良好な転写を行うことができる。
【００２０】
【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。
【００２１】
図１は、本発明の実施の形態に係る磁気転写用マスター１０の平面図である。磁気転写用マスター担体１０は中心孔１５を有する円盤状の剛体から形成されている。マスター担体１０の表面は、規則的に配置されている信号領域１１とそれ以外の非信号領域１２とから構成されており、信号領域１１にはサーボ信号に応じた凹凸パターンが形成されている。
【００２２】
このマスター担体１０を用いて信号が転写される磁気記録媒体においては、点線で示している最内周１６と最外周１８とで囲まれるドーナツ状の領域に対応する領域が信号記録領域となり、該信号記録領域内において、マスター担体１０の信号領域１１に対応する領域がサーボ領域、非信号領域１２に対応する領域がデータ領域となる。
【００２３】
なお、本実施形態のマスター担体はサーボ信号の転写を想定して記述しているが、本発明のマスター担体としては、転写信号をサーボ信号に限るものではなく、種々のデータを含むパターンを転写するものとすることもできる。
【００２４】
図２（ａ）は、図１の領域ａ内の１トラック分の転写で磁気記録媒体上に設けられる磁化パターンの模式拡大平面図であり、同図（ｂ）は、図２（ａ）のｂ−ｂ断面に対応する凹凸パターンを示すものであり、同図（ｃ）は、凹凸パターン形状比較のために示すｂ−ｂ断面図に対応する断面図である。
【００２５】
図２（ａ）は幅Ｗのトラックの一部を示すものであり、磁化パターンが矢印で模式的に示されている。この矢印が示されている各領域がそれぞれスレーブ媒体上におけるビットに対応するものであり、この各領域のトラック方向幅がビット長である。種々の長さのビット長のうち最短のものが最短ビット長Ｌｍｉｎであり、該最短ビット長が３００ｎｍ以下となっている。
【００２６】
本実施形態のマスター担体１０は、図２（ｂ）に示す同図（ａ）のｂ−ｂ断面図に対応する凹凸パターンを備えている。
【００２７】
凹凸パターンの各凸部上面１１ａのトラック方向幅、凹部における凸部上面の延長面１１ｂのトラック方向幅がそれぞれビット長に対応する。なお、図２（ｂ）においては、凸部断面を模式的に矩形で示しているが、現実の凸部断面は台形とすることもできる。凸部断面が台形の場合、凹部の底面の幅と凹部における凸部上面の延長面１１ｂと凸部底面１１ｃのトラック方向幅が異なるため、ここでは、仮想的な延長面１１ｂにより凹部の面積および凹部対応のビット長を定義している。
【００２８】
なお、図２（ａ）に模式的に示されている磁化パターンを形成するための凹凸パターンとしては、同図（ｂ）のみならず、同図（ｃ）のような凹凸パターンが考えられる。図２（ａ）の信号領域１１において右矢印が付された斜線で示す領域１１ａの総面積は、左矢印が付された白抜きの領域１１ｂの総面積よりも小さく、図２（ｂ）は領域１１ａに対応する部分が凸部となるように形成されたパターン、同図（ｃ）は、領域１１ｂに対応する部分が凸部となるように形成されたパターンである。いずれの凹凸パターンであっても、後述のスレーブ媒体の初期磁化方向、転写磁界の印加方向等を選択することにより図２（ａ）に示す磁化パターンを形成することが可能である。しかしながら、本発明者の研究により、最短ビット長が３００ｎｍ以下である場合、図２（ｂ）に示すものが図２（ｃ）のものと比較して格段に良好な転写結果を達成できることが明らかになった。
【００２９】
また、図２（ｂ）に示すような凸部上面１１ａの総面積が、凹部における凸部上面の延長面１１ｂの総面積が小さい凹凸パターンであれば、磁気転写時に、スレーブ媒体とマスター担体を密着させるために印加する圧力（以下、密着圧力という）を効率的に凸部に集中させることができるため、結果として密着圧力を低くすることができる。密着圧力の低減により、マスター担体とスレーブ媒体との間に塵埃等が介在した場合に両者の表面への傷の発生を抑制することができ、マスター担体の寿命を長くすると共に、歩留まり良く転写済み媒体の生産を行うことができる。
【００３０】
また、図２（ｂ）で示す、凹凸パターンの凹部の底面１０ｃから凸部の上面１０ｂまでの高さｈを５０ｎｍ以上とすることにより、３０００Ｏｅ（≒２３８ｋＡ／ｍ）以上の高い保磁力の磁気記録層を有するスレーブ媒体に対しても良好な磁気転写を行うことができることが本発明者の研究により明らかになり、さらに、高さｈのばらつき３σ値を１０ｎｍ以下とすることにより、再生信号の変動を、従来サーボライターを用い磁気ヘッドでサーボ信号を記録していた場合と同等以上に抑制できることが明らかになった。
【００３１】
したがって、高さｈの平均値が５０ｎｍ以上であり、かつ各凸部毎の高さｈのばらつき３σ値が１０ｎｍ以下であることが望ましい。なお、図２（ｂ）において、凹部底面１１ｃを模式的に平面で表しているが、実際には微細な突起等が存在し完全な平面ではない。そこで、凹部の底面からの高さはＡＦＭで測定して得られる、底面の平均線からの高さで定義する。
【００３２】
図３は、磁気転写用マスター担体１０の層構成を示すための一部断面図である。磁気転写用マスター担体１０は、表面に凹凸パターンを有する基板３ａと、該基板３ａ上に凹凸パターンに沿って積層された磁性層３ｂとを備えたものである。磁性層３ｂは基板の凹凸パターンの凸部高さと同程度の厚みとすることが好適である。
【００３３】
なお、マスター担体１０の基板３ａとしては、ニッケル、シリコン、石英板、ガラス、アルミニウム、セラミックス、合成樹脂等が用いられる。また、磁性層３ｂ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、特に好ましいのはＦｅＣｏ、ＦｅＣｏＮｉである。磁性層３ｂの磁性材料としては、軟磁性、半硬質磁性、硬質磁性のいずれであってもよいが、軟磁性もしくは半硬質磁性のように、保磁力が比較的小さいものの方がより良好な転写を実現することができるため好ましい。
【００３４】
磁気転写用マスター担体の凹凸パターンの形成は、スタンパー法、フォトリソグラフィー法等を用いて行うことができる。磁気転写用マスター担体の製造方法の一例を説明する。
【００３５】
まず、表面が平滑なガラス板（または石英板）の上にスピンコート等でレジストを形成し、このガラス板を回転させながらサーボ信号に対応して変調したレーザー光（または電子ビーム）を照射し、レジスト全面に所定のパターン、例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露光し、その後、レジストを現像処理し、露光部分を除去しレジストによる凹凸形状を有する原盤を得る。次に、原盤の表面の凹凸パターンをもとに、所定の導電処理の後この表面にメッキ（電鋳）を施し、該原盤から剥離することにより、ポジ状凹凸パターンを有するＮｉ基板を作製する。
【００３６】
一方、前記ガラス板にレジストによるパターンを形成した後、エッチングによりガラス板に穴を形成し、レジストを除去した原盤を得て、以下前記と同様に基板を形成するようにしてもよい。
【００３７】
金属製基板材料としては、前述の通り、ＮｉもしくはＮｉ合金等を使用することができ、この基板を作製する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。この凹凸パターンがサンプルサーボ信号である場合は、円周方向よりも半径方向に長い矩形状の凸部が形成される。具体的には、半径方向の長さは０．０５〜２０μｍ、円周方向は０．０５〜５μｍが好ましく、この範囲で半径方向の方が長い形状となる値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好ましい。
【００３８】
基板の凹凸パターン上への磁性層の形成は、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、メッキ法などを用いて行う。磁性層の厚みは、５０〜５００ｎｍの範囲が好ましく、さらに好ましくは８０〜３００ｎｍである。
【００３９】
なお、この凸部表面の磁性層の上に５〜３０ｎｍのダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）等の保護膜を設けることが好ましく、さらに潤滑剤層を設けても良い。また、磁性層と保護膜の間に、Ｓｉ等の密着強化層を設けてもよい。潤滑剤層を設けることにより、スレーブ媒体との接触過程で生じるずれを補正する際の、摩擦による傷の発生などの耐久性の劣化が改善される。
【００４０】
凸部上面の凹部底面からの高さｈのばらつきは、主として上述の凹凸パターンマスタリング工程および磁性層成膜工程において発生する。マスタリング工程では、レジストムラ、露光条件のムラなどが複合的にばらつき発生要因となる。磁性層成膜工程において発生するばらつきは、例えばスパッタで成膜する場合スパッタパラメターにより制御することができる。具体的には、低スパッタ圧、低スパッタレートとすること、および、ターゲットと基板間の距離を長くすることによりばらつきを小さくすることができる。
【００４１】
次に、本発明の磁気転写用マスター担体１０を用いてスレーブ媒体２へ情報を転写する磁気転写方法の実施形態について説明する。
【００４２】
図４は、支持体２ａの片面に磁気記録層２ｂを有するスレーブ媒体２へ情報を磁気転写する基本工程を説明するための図であり、図４（ａ）は磁界を一方向に印加してスレーブ媒体を初期直流磁化する工程、（ｂ）はマスター担体とスレーブ媒体とを密着させて初期直流磁界とは略反対方向に磁界を印加する工程、（ｃ）は磁気転写後のスレーブ媒体の磁気記録層の状態をそれぞれ示す図である。
【００４３】
図４（ａ）に示すように、予めスレーブ媒体２にトラック方向の一方向の初期直流磁界Ｈｉｎを印加して磁気記録層２ｂの磁化を初期直流磁化させておく。その後、図４（ｂ）に示すように、このスレーブ媒体２の記録層２ｂ側の面とマスター担体１０の凸部表面の磁性層３ｂ側の面とを密着させ、スレーブ媒体２のトラック方向に前記初期直流磁界Ｈｉｎとは逆方向の転写用磁界Ｈｄｕを印加して磁気転写を行う。その結果、図４（ｃ）に示すように、スレーブ媒体２の磁気記録層２ｂにはマスター担体３の凹凸パターンに応じた情報（例えばサーボ信号）が磁気的に転写記録される。ここでは、スレーブ媒体２が片面にのみ磁気記録層を備えたものとして説明したが、支持体の両面にそれぞれ磁気記録層を備えたものであってもよい。両面に磁気記録層を備えている場合、両面同時に磁気転写を行ってもよいし、片面ずつ順次なされてもよい。
【００４４】
なお、初期直流磁界および転写用磁界は、スレーブ媒体の保磁力、マスター担体およびスレーブ媒体の比透磁率等を勘案して定められた値を採用する必要がある。
【００４５】
なお、スレーブ媒体２としては、例えばハードディスク、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が使用され、その磁気記録層として塗布型磁気記録層あるいは金属薄膜型磁気記録層が形成されているものを用いる。
【００４６】
なお、金属薄膜型磁気記録層を備えた磁気記録媒体の場合、磁性材料として、Ｃｏ、Ｃｏ合金（ＣｏＰｔＣｒ、ＣｏＣｒ、ＣｏＰｔＣｒＴａ、ＣｏＰｔＣｒＮｂＴａ、ＣｏＣｒＢ、ＣｏＮｉ、Ｃｏ／Ｐｄ等）、Ｆｅ、Ｆｅ合金（ＦｅＣｏ、ＦｅＰｔ、ＦｅＣｏＮｉ）を用いることができる。磁性層としては、磁束密度が大きいこと、面内記録なら面内方向、垂直記録なら垂直方向の磁気異方性を有することが、明瞭な転写を行えるため好ましい。好ましい磁性層厚は１０ｎｍ以上、５００ｎｍ以下であり、さらに好ましくは２０ｎｍ以上、２００ｎｍ以下である。
【００４７】
また、磁性層の下（基板側）には、該磁性層に必要な磁気異方性を持たせるために非磁性の下地層を設けることができる。下地層としては、Ｃｒ、ＣｒＴｉ、ＣｏＣｒ、ＣｒＴａ、ＣｒＭｏ、ＮｉＡｌ、Ｒｕ、Ｐｄ等を用いることができるが、結晶構造および格子定数が、その上に設けられる磁性層の結晶構造および格子定数と一致するものを選択する必要がある。好ましい非磁性層の厚みは、１０ｎｍ以上、１５０ｎｍ以下であり、さらに好ましくは２０ｎｍ以上、８０ｎｍ以下である。
【００４８】
なお、上記実施形態においては、面内記録媒体をスレーブ媒体とした場合の磁気転写について説明したが、本発明のマスター担体は、面内記録媒体への磁気転写用に限るものではなく、垂直磁気記録媒体をスレーブ媒体とした場合についても使用することができ、同様に効果を奏する。
【００４９】
本発明の磁気転写用マスター担体は、凹凸パターンが形成されている信号領域において、凸部上面の総面積が凹部における凸部上面の延長面の総面積より小さい凹凸パターンであれば、上記実施形態の層構成および凹凸パターン構成に限るものではなく、表面に凹凸パターンを有する磁性体からなる基板のみからなるもの、表面に凹凸パターンを有する基板と該基板の凹凸パターンの少なくとも凸部上面に形成された磁性層とからなるもの、平板基板と該基板上に凹凸パターン状に形成された磁性層とからなるものなど種々の形態がある。図５にその例を示す。図５は、それぞれ磁気転写用マスター担体の一部断面図を示すものである。
【００５０】
図５（ａ）に示す磁気転写用マスター担体は、Ｎｉ等の強磁性を有する材料からなる基板３ａのみで構成されたものである。基板３ａがＮｉ等の強磁性材料からなり、その表面に凹凸パターンが形成されてなるものである。なおこの場合、マスター担体の凹凸パターンの凹部の底面から凸部の上面までの高さ（以下、単に「凸部の高さ」という）とは、基板の凹部底面から基板の凸部上面までの高さｈ１である。
【００５１】
図５（ｂ）は、凹凸パターンを有する基板３ａと凸部上面にのみ形成された磁性層３ｂとからなる磁気転写用マスター担体を示すものである。なおこの場合、凸部の高さは、基板の凹部底面から磁性層の凸部上面までの高さｈ２である。
【００５２】
図５（ｃ）は、平板基板３ａ上に凸部パターン状の磁性層３ｂが形成されてなる磁気転写用マスター担体を示すものである。なおこの場合、凸部の高さは、基板の凹部底面から磁性層の凸部上面までの高さｈ３である。
【００５３】
図５（ｄ）は、平板基板３ａ上に表面に凹凸パターンを有する磁性層３ｂが形成されてなる磁気転写用マスター担体を示すものである。なおこの場合、凸部の高さは、磁性層の凹部底面から磁性層の凸部上面までの高さｈ４である。
【００５４】
いずれの磁気転写用マスター担体においても、上述の実施形態のマスター担体と同様の効果を得ることができる。
【００５５】
さらに、図１における信号領域１１以外の非信号領域１２の面から凸部の上面までの高さが５０ｎｍ以上、８００ｎｍ以下であることが望ましい。図６は、より好ましい実施形態の磁気転写用マスター担体の一部断面図であり、図２（ｂ）に示した断面図と対応するものである。図６（ａ）のように、非信号領域１２の面１２ａから信号領域１１の凸部上面１１ａまでの高さＨを５０ｎｍ以上、８００ｎｍ以下とすることが望ましい。凸部上面１１ａを非信号領域１２の面１２ａよりも高くすることにより、密着圧力を凸部上面により効率的に集中させることができ、密着圧力を小さくすることができる。密着圧力を小さくすることにより、マスター担体とスレーブ媒体間に介在する塵埃等による両者の表面への傷の発生を抑制することができる。なお、高さＨが５０ｎｍ未満であると、マスター担体とスレーブ媒体間への異物の付着によって信号領域の密着不良が生じ信号の脱落等が生じる可能性が高く、高さＨを８００ｎｍより大きくすると、信号領域と非信号領域の間の高低差が大きくなりすぎ、両者の高低差によるマスター担体の変形量が大きくなって転写異常を生じる虞がある。したがって、高さＨを上述の５０ｎｍ以上、８００ｎｍ以下とすることが特に好ましい。
【００５６】
なお、図６（ｂ）に示すように、凹凸パターンの凹部底面１１ｃが非信号領域１２の面１２ａより低くなっていても、凹凸パターンの凸部上面１１ａが非信号領域１２より高くその差Ｈが上記範囲であればよい。
【００５７】
以下、具体例について行った３つの評価実験方法および評価結果について説明する。いずれの評価実験においても、それぞれ異なる条件のマスター担体を作製し、各マスター担体を用いてスレーブ媒体に磁気転写を行い、該磁気転写されたスレーブ媒体からの再生信号を用いて転写特性の評価を行った。
【００５８】
まず、各マスター担体の作製および評価実験方法について共通する条件を説明する。
【００５９】
各マスター担体基板はＮｉ基板でありスタンパ法を用いて作製した。Ｎｉ基板は図７（ａ）もしくは同図（ｂ）に断面図を示すような凹凸パターンを有するものとする。図７は、基板のトラック方向断面図を示すものである。図７に示す凹凸パターンにおいて、最短ビット長Ｌ、凸部高さｈであり、同図（ａ）のパターンにおいては信号領域の凹部底面と非信号領域との高低差が４００ｎｍ、同図（ｂ）のパターンにおいては信号領域の凸部上面から非信号領域の高低差が４００ｎｍである。図７（ａ）は、凹凸パターンが、信号領域において凸部の上面の総面積が、凹部における前記凸部の上面の延長面の総面積よりも小さくなるように形成されたものであり、一方、同図（ｂ）は、信号領域において凹部の上面の総面積が、凸部における凹部の上面の延長面の総面積よりも小さくなるように形成されたものである。以下、図７（ａ）に示す凹凸パターンをパターンａ、同図（ｂ）に示す凹凸パターンをパターンｂと称する。
【００６０】
１セクタ当たりのビット数は８０とし、トラック幅は５μｍとした。最短ビット長１００ｎｍおよび２００ｎｍのパターン描画にはＥＢ描画装置を用い、最短ビット長５００ｎｍおよび１μｍのパターン描画にはレーザ光描画装置を用いた。
【００６１】
Ｎｉ基板上にＦｅ７０Ｃｏ３０組成の磁性層を、以下に示す所定のスパッタ条件により所定厚さ設けて各マスター担体とした。
【００６２】
磁気転写は実施形態に記述した手法により行った。各々マスター担体に対する密着圧力は、信号が転写されたスレーブ媒体において一定以上の再生出力が実現し、それ以上の密着圧力を印加しても信号転写後のスレーブ媒体から得られる再生信号振幅に差がなくなる最小圧力を選定した。
【００６３】
スレーブ媒体として用いた磁気記録媒体は２．５インチサイズのガラス基板上にＣｏＣｒＰｔ／ＣｒＴｉの磁性層／下地層を設けた保磁力Ｈｃが３２００Ｏｅ（≒２５５ｋＡ／ｍ）のハードディスク媒体である。
【００６４】
各マスター担体を用いて磁気転写を行ったスレーブ媒体について、協同電子製スピンスタンドＳＳ−６０改造型および、ヘッド（再生側）としてＲｅａｄトラック幅０．４μｍ、シールド間ギャップ長０．１２μｍのＧＭＲヘッドを用いて、再生信号ビット列をデジタルオシロスコープに取り込み、ポジティブ側セクタ内平均振幅Ｐｏｓ．とネガティブ側セクタ内平均振幅Ｎｅｇ．を求めた。
【００６５】
以下各評価実験について説明する。
【００６６】
＜評価実験１＞
図７における凸部高さｈを１００ｎｍとし、Ｆｅ７０Ｃｏ３０組成磁性層をスパッタ圧１．４×１０−１Ｐａ、スパッタ投入電力２．８Ｗ／ｃｍ２の条件で１００ｎｍ厚設けた。
【００６７】
具体的には、パターンａを有するマスター担体、パターンｂを有するマスター担体であって、最短ビット長Ｌが１００ｎｍ、２００ｎｍ、５００ｎｍ、１μｍのマスター担体をそれぞれ作製し、各マスター担体についての｛Ｐｏｓ．／（Ｐｏｓ．＋Ｎｅｇ．）｝×１００（％）を求め、この値が、４０％以上６０％以下であれば良好（○）、３０％以上４０％未満および６０％より大きく７０％未満であれば可（△）、３０％未満、７０％より大であれば不良（×）と評価した。表１にその結果を示す。
【００６８】
【表１】
【００６９】
＜評価実験２＞
最短ビット長１００ｎｍ、２００ｎｍ、５００ｎｍのパターンａを有するそれぞれのマスター担体において、凸部高さｈを４０ｎｍ、７５ｎｍ、１００ｎｍとし、磁性層の厚みをそれぞれ凸部高さと同じ厚みとしたマスター担体をそれぞれ作製し、各マスター担体について、（Ｐｏｓ．＋Ｎｅｇ．）／２を求めて比較評価した。なお、再生ヘッドギャップ損失のため、ビット長が異なると再生信号レベルが異なるため、各値は、最短ビット長毎に、高さ平均値１００ｎｍのものを０ｄＢとして比較した。また、最短長１００ｎｍの場合の測定精度は、他２者に比べてやや劣る。実験結果を表２に示す
【表２】
【００７０】
＜評価実験３＞
最短ビット長１００ｎｍ、２００ｎｍ、５００ｎｍのパターンａを有するそれぞれのマスター担体であって、凸部高さｈを４０ｎｍ、７５ｎｍ、１００ｎｍとし、磁性層はそれぞれ凸部高さと同じ厚みとしたマスター担体をそれぞれ作製した。高さばらつきは磁性層形成時のスパッタ条件（スパッタ圧、スパッタ投入電力およびターゲット・基板間距離）を変えることにより制御した。スパッタ条件は表３に示す通りである。
【００７１】
【表３】
【００７２】
【表４】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る磁気転写用マスター担体の平面図
【図２】（ａ）図１の領域ａ内の１トラック分の転写で磁気記録媒体上に設けられる磁化パターンの模式拡大平面図、（ｂ）（ａ）のｂ−ｂ断面に対応する凹凸パターンを示す断面図、および（ｃ）凹凸パターン形状比較のために示すｂ−ｂ断面図に対応する断面図
【図３】磁気転写用マスター担体の層構成を示す断面図
【図４】スレーブ媒体への磁気転写方法の基本工程を示す図
【図５】他の形態の磁気転写用マスター担体の層構成および凹凸パターン構成を説明するための断面図
【図６】より好ましい形態の磁気転写用マスター担体の断面図
【図７】評価実験に用いたマスター担体の断面図
【符号の説明】
１０ 磁気転写用マスター担体
１１ 信号領域
１１ａ 凸部上面
１１ｂ 凹部開口部の凸部上面延長面
１２ 非信号領域
１５ 中心孔
２０ スレーブ媒体
２１ スレーブ媒体の支持体
２２ 磁性層
Claims (4)
- 転写すべき信号パターンに応じた凹凸パターンが形成された信号領域を表面に有する磁気転写用マスター担体であって、
前記凹凸パターンの最短ビット長が３００ｎｍ以下であり、
前記凹凸パターンが、前記信号領域において凸部の上面の総面積が、凹部における前記凸部の上面の延長面の総面積よりも小さくなるように形成されていることを特徴とする磁気転写用マスター担体。 - 前記基板の凹凸パターンの凹部の底面から凸部の上面までの高さの平均値が５０ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１記載の磁気転写用マスター担体
- 前記高さのばらつき３σ値が１０ｎｍ以下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担体。
- 前記信号領域以外の非信号領域の面から前記凸部の上面までの高さが５０ｎｍ以上、８００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載の磁気転写用マスター担体。
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