JP2005108353A - マスター情報担体およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 確実に磁気記録媒体にディジタル情報信号を記録することができるマスター情報担体を提供する。
【解決手段】 磁気記録媒体に接触することによって磁気記録媒体にディジタル信号を記録させるマスター情報担体１０は、非磁性材料によって構成された非磁性基体１１と、ディジタル信号に対応するように非磁性基体１１の主面に配置された強磁性領域１２とを具備しており、強磁性領域１２は、非磁性基体１１を構成する非磁性材料に対してＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉより選ばれる少なくとも一つの元素を加えた組成により構成されている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、ディジタル情報信号を磁気記録媒体に記録するために用いられるマスター情報担体およびその製造方法に関する。

現在、磁気記録再生装置は、小型でかつ大容量のものを実現するために、高記録密度化の傾向にある。代表的な磁気記録再生装置であるハードディスクドライブの分野においては、すでに面記録密度が３０Ｇｂｉｔ／ｉｎ²（４６．５Ｍｂｉｔ／ｍｍ²）を超える装置が商品化されており、数年後には、面記録密度が１００Ｇｂｉｔ／ｉｎ²（１５５Ｍｂｉｔ／ｍｍ²）の装置の実用化が予測されるほどの急峻な技術の進歩が認められる。

このような高記録密度化には、記録再生ヘッドのトラッキングサーボ技術が重要な役割を果たしている。現在の磁気記録媒体のトラッキングサーボ技術では、磁気記録媒体に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（以下、プリフォーマット記録という）、磁気ヘッドが一定間隔でこれらの信号を再生することによって、磁気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（例えば、非特許文献１参照）。

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は、磁気ヘッドが正確にトラック上を走査するための基準信号となるものであるので、その記録時には、正確な位置決め精度が要求される。このため、従来は磁気記録媒体を専用のサーボ記録装置にセットし、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を行っていた（例えば、非特許文献２参照）。

しかしながら、専用のサーボ記録装置を用いてプリフォーマット記録を行う従来の方法においては、以下のような課題があった。

まず第１に、磁気ヘッドによる記録は、基本的に磁気ヘッドと磁気記録媒体との相対移動に基づく線記録であるため、上記従来の方法では、プリフォーマット記録に多くの時間を要するとともに、高価な専用のサーボ記録装置が必要であり、プリフォーマット記録が高コストとなっていた。

また第２に、ヘッド・媒体間スペーシングや記録ヘッドのポール形状による記録磁界の広がりのため、プリフォーマット記録されたトラック端部の磁化遷移が急峻性にかけるという問題があった。磁化遷移が急峻性に欠ける場合には、正確なトラッキングサーボ技術の実現が困難になる。

磁気ヘッドを用いた上記従来のプリフォーマット記録の課題を解決する手段として、基体の表面にプリフォーマット記録の情報信号に対応する強磁性薄膜パターンが形成されているマスター情報担体を用いた方法が提案されている（特許文献１参照）。この方法では、マスター情報担体の表面を磁気記録媒体の表面に接触させた状態で、マスター情報担体に形成された強磁性薄膜を磁化することによって、磁気記録媒体にプリフォーマット記録を行う。この方法によれば、記録媒体のＳ／Ｎ比、インターフェース性能等の他の重要性能を犠牲にすることなく、良好なプリフォーマット記録が効率的に行われる。
特開平１０−４０５４４号公報 山口、"磁気ディスク装置の高精度サーボ技術"、日本応用磁気学会誌、Ｖｏｌ．２０，Ｎｏ．３，ｐｐ７７１，１９９６ 植松他、"メカ・サーボ、ＨＤＩ技術の現状と展望"、日本応用磁気学会第９３回研究会資料、９３−５，ｐｐ．３５，１９９６

上述したように、マスター情報担体を用いて磁気記録媒体にディジタル情報信号を記録する場合には、マスター情報担体を磁気記録媒体に密着させる必要がある。この際、マスター情報担体と磁気記録媒体との間にある程度以上の空隙ができた場合、マスター情報担体からの記録能力が低下し、磁気記録媒体に十分な信号を書き込めなくなってしまう。そのため、マスター情報担体の磁気記録媒体への接触面は凹凸が無いことが望ましい。

強磁性薄膜パターンを形成する方法の１つとして、基板をエッチングして凹部を形成し、その凹部に強磁性薄膜を成膜により埋め込む方法の場合、凹部の深さと凹部に埋め込まれた強磁性薄膜の膜厚とを等しくする必要がある。しかし、製造上不可避なエッチング速度および成膜速度のばらつきにより、凹部の深さおよび強磁性薄膜の膜厚に差が生じ、最悪の場合では、強磁性薄膜表面がマスター情報担体表面よりも下がってしまう。このため、磁気記録媒体と強磁性薄膜との間に空隙ができてしまう。また、高記録密度化に伴い、マスター情報担体上の強磁性薄膜パターンのサイズを微細化する必要があるが、凹部幅が凹部深さ（強磁性薄膜の膜厚）と同程度になってくると、成膜膜厚（平坦面での膜厚）と凹部内の埋め込み膜厚が異なってくるため、更に表面凹凸の制御が困難となる。

そこで本発明は、表面凹凸が無く、確実にプリフォーマット記録などのディジタル情報信号を磁気記録媒体に記録することができるマスター情報担体およびその製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係るマスター情報担体は、磁気記録媒体に接触することによって前記磁気記録媒体にディジタル信号を記録させるマスター情報担体であって、非磁性材料によって構成された非磁性基体と、前記ディジタル信号に対応するように前記非磁性基体の主面に配置された強磁性領域とを具備しており、前記強磁性領域は、前記非磁性基体を構成する前記非磁性材料に対してＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉより選ばれる少なくとも一つの元素を加えた組成により構成されたことを特徴とする。

本発明に係るマスター情報担体の製造方法は、磁気記録媒体に接触することによって前記磁気記録媒体にディジタル信号を記録させるマスター情報担体の製造方法であって、非磁性材料によって構成された非磁性基体を形成する工程と、前記ディジタル信号に対応するように前記非磁性基体上の主面に配置された強磁性領域を形成する工程とを包含しており、前記強磁性領域は、前記非磁性基体を構成する前記非磁性材料に対してＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉより選ばれる少なくとも一つの元素を加えた組成により構成されたことを特徴とする。

本発明のマスター情報担体によれば、確実に磁気記録媒体にディジタル情報信号を記録することができるマスター情報担体が得られる。

また、本発明のマスター情報担体の製造方法によれば、本発明のマスター情報担体を容易に製造できる。

本発明に係るマスター情報担体においては、ディジタル信号に対応するように非磁性基体の主面に配置された強磁性領域は、非磁性基体を構成する非磁性材料に対してＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉより選ばれる少なくとも一つの元素を加えた組成により構成されている。このため、実質的に表面の凹凸が無くなるように非磁性基体の主面を形成することができる。従って、マスター情報担体を磁気記録媒体とを密着させた場合、強磁性領域と磁気記録媒体の磁気記録層との間に空隙ができず、良好な密着状態を形成することが可能となる。その結果、高品質な信号を確実に磁気記録媒体にディジタル情報信号を記録することができる。

本発明に係るマスター情報担体の製造方法においては、ディジタル信号に対応するように非磁性基体の主面に配置された強磁性領域は、非磁性基体を構成する非磁性材料に対してＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉより選ばれる少なくとも一つの元素を加えた組成により形成される。このため、実質的に表面の凹凸が無くなるように非磁性基体の主面を形成することができる。従って、マスター情報担体を磁気記録媒体とを密着させた場合、強磁性領域と磁気記録媒体の磁気記録層との間に空隙ができず、良好な密着状態を形成することが可能となる。その結果、高品質な信号を確実に磁気記録媒体にディジタル情報信号を記録することができる。

この実施の形態では、前記強磁性領域を形成する工程は、前記非磁性材料によって構成された前記非磁性基体上の前記主面において前記強磁性領域を形成すべき領域に開口部を有するレジスト膜を形成する第１の工程と、前記レジスト膜の全面、および前記レジスト膜の前記開口部を介して露出した前記非磁性基体上の前記主面にイオン注入を行う第２の工程と、前記レジスト膜を前記非磁性基体の上から除去する第３の工程とを含んでいることが好ましい。

前記強磁性領域を形成する工程は、前記非磁性材料によって構成された前記非磁性基体上の前記主面において前記強磁性領域を形成すべき領域に開口部を有するマスクを介して、前記非磁性基体の前記主面にイオン注入を行う工程を含んでいることが好ましい。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

（実施の形態１）
本実施の形態１では、本発明に係るマスター情報担体の一例について説明する。

マスター情報担体１０の平面図を図１に模式的に示す。これは、ハードディスクに信号を記録するマスター情報担体の一例である。マスター情報担体１０の一主面には、複数の信号領域１０ａが形成されている。複数の信号領域１０ａは、例えば図２に示すように、略放射状に形成されている。

図１の点線で囲んだ部分Ａの拡大図を、図２に模式的に示す。これは、サーボ信号を記録する場合の一例である。図２に示すように、信号領域１０ａには、磁気記録媒体に記録されるディジタル情報信号に対応する位置に、マスター情報パターンとして薄膜の強磁性領域が形成されている。図２において、ハッチングを施した部分が薄膜の強磁性領域によって構成された部分である。

図２には、マスター情報担体１０の径方向（すなわち、トラック幅方向）に沿った１０トラック分のマスター情報パターンを示している。なお、参考のため、マスター情報パターンが磁気記録媒体に転写記録された後、磁気記録媒体上でデータ領域となるトラック部分２４を破線によって示している。

マスター情報担体１０の一主面には、磁気記録媒体に記録されるディジタル情報信号に対応して、マスター情報担体１０の周方向（矢印Ａに示す方向）に沿って一定角度毎に、かつ径方向には全記録トラック（１０トラック分）が図２のようなマスター情報パターンで形成されている。

マスター情報パターンがサーボパターンである場合には、例えば図２に示されるように、クロック信号２３、トラッキング用サーボ信号２１、アドレス情報信号２２等が記録される各々の領域をトラック長さ方向に沿って順次配列したものである。なお、図１および図２は一例であり、磁気記録媒体に記録されるディジタル情報信号に応じてマスター情報パターンの構成や配置等は変化する。

マスター情報担体１０について、ビット長さ方向（トラック長さ方向）に沿った一部断面図の一例を図３に示す。

図３において、マスター情報担体１０は、非磁性材料を含んでいる非磁性基体１１と、非磁性基体１１の一主面に磁性元素をイオン注入することにより磁性を付与した複数の強磁性領域１２とを備える。

非磁性基体１１には、例えばガラス基板、プラスチック基板およびＳｉ基板などを用いることができる。

強磁性領域１２を構成する材料は、強磁性材料を含んでおり、磁気記録媒体に信号を転写記録できる材料であればよい。例えば、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｆｅ−Ｃｏ合金およびＦｅ−Ｎｉ合金から選ばれる少なくとも１つを用いることができる。上述したように、強磁性領域１２は、磁気記録媒体に記録されるディジタル情報信号（例えば、プリフォーマット記録）に対応する位置に形成されている。

次に、マスター情報担体１０の使用方法の一例について、図４（ａ）および図４（ｂ）を参照しながら説明する。

図４（ａ）に示すように、マスター情報担体１０を磁気記録媒体２０に密着させた状態で、マスター情報担体１０の強磁性領域１２を磁化させることによって、磁気記録媒体２０にディジタル情報信号（例えば、プリフォーマット記録）を記録させることができる。また、強磁性領域１２をあらかじめ磁化させておいた後、マスター情報担体１０を磁気記録媒体２０に密着させることによっても磁気記録媒体２０にディジタル情報信号を記録させることができる。

なお、磁気記録媒体２０は、例えばハードディスク等に用いられる磁気ディスクなどである。

磁気記録層２０ａを有する磁気記録媒体２０にプリフォーマット記録を行ったときの状態を、図４（ｂ）に模式的に示す。図４（ｂ）に示すように、強磁性領域１２に対応するように、磁気信号が磁気記録媒体２０の磁気記録層２０ａに記録される。

このように、実施の形態１に係るマスター情報担体１０を用いて磁気記録媒体２０にディジタル情報信号を記録する場合には、マスター情報担体１０を磁気記録媒体２０に密着させる必要がある。実施の形態１に係るマスター情報担体１０では、実質的に表面の凹凸が無いため、マスター情報担体１０と磁気記録媒体２０とを密着させた場合、強磁性領域１２と磁気記録層２０ａとの間に空隙ができず、良好な密着状態を形成することが可能となる。したがって、高品質なディジタル情報信号を確実に磁気記録媒体２０に記録することができる。

実施の形態１のマスター情報担体１０を用いて磁気記録媒体２０にプリフォーマット記録を行ったところ、信号の欠落は認められなかった。すなわち、実施の形態1のマスター情報担体１０を用いることにより、確実にディジタル信号を磁気記録媒体２０にプリフォーマット記録することが可能であることを確認した。

このように、実施の形態１のマスター情報担体によれば、信頼性よく磁気記録媒体にディジタル情報信号を転写記録することができる。

（実施の形態２）
実施の形態２では、実施の形態１で説明したマスター情報担体１０を製造する一例について、図５（ａ）〜図５（ｅ）を参照して説明する。

まず、図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、第一の工程として、１００ｍｍ径のシリコン（Ｓｉ）を含む非磁性基体１１上にレジスト膜１３を用いてディジタル信号に対応するパターンを形成する。例えば、レジスト膜１３にはフォトレジストを用いることができる。レジスト膜１３は図２に示したディジタル信号パターンに対応する位置に開口部１３ａを有するように形成される。

次に、図５（ｃ）に示すように、レジスト膜１３、および開口部１３ａにより露出した非磁性基体１１の表面にイオンビーム１４を照射することにより、鉄（Ｆｅ）イオンの注入を行った（図５（ｄ））。この時、非磁性基体１１の厚さ方向に沿って均一にＦｅイオンを分布させるために、２段階にわけてイオン注入を行った。それぞれのイオン注入条件を（表１）に示す。

（表１）に示すように、１回目のイオン注入では、イオン種はＦｅ⁺であり、加速エネルギーは７０ｋｅＶであり、注入量は１．０×１０¹⁸（ｉｏｎｓ／ｃｍ²）である。そして２回目のイオン注入では、イオン種はＦｅ⁺であり、加速エネルギーは１０ｋｅＶであり、注入量は１．５×１０¹⁷（ｉｏｎｓ／ｃｍ²）である。

なお、（表１）に示した条件は、注入深さ１００ｎｍまでにイオンを均一に注入するための条件であり、さらに深くまで注入する場合は、注入エネルギーを大きくした条件を付け加えていけばよい。

その後、図５（ｅ）に示すように、レジスト膜１３をリムーバ等の薬液を用いて除去することによって、非磁性基体１１表面に強磁性領域１２を付与したマスター情報担体１０が製造できる。

非磁性基体１１のＦｅイオンを注入した一主面の表面形状をＡＦＭ（原子間力顕微鏡）により観察したところ、イオン注入を行った領域は、イオン注入を行わない領域と比較して１ｎｍほど凹形状となっていた。これはイオン注入を行った際、非磁性基体１１がイオンビーム照射時にスパッタリングされたためであるが、この程度の表面凹凸は磁気記録媒体への転写記録に影響しない。

次に、非磁性基体１１に対して平行に磁界の印加、除去を行った後、非磁性基体１１の表面の磁化状態をＭＦＭ（磁気力顕微鏡）により観察したところ、イオン注入を行った領域に応じた非磁性領域１２と磁性領域のパターンが観察された。また、イオン注入を行った領域をＶＳＭにより磁化測定したところ、強磁性となっていた。

また、イオン注入を行った領域の膜厚方向に沿ったＦｅ組成分布を分析したところ、深さ方向に沿ってほぼ均一となっていた。

以上、図３に示すような非磁性基体１１の表面に磁性元素イオン注入により磁性が付与された強磁性領域１２が存在するマスター情報担体１０が得られたことを確認した。

このように、実施の形態２で説明したマスター情報担体の製造方法によれば、実施の形態１で説明したマスター情報担体１０を容易に製造できる。

なお、本実施の形態２では、非磁性基体１１にＳｉを、注入イオン磁性元素としてＦｅイオンを注入する場合について記述したが、本発明はこれに限定されない。また、強磁性領域１２を合金とするためには、例えば、鉄・ニッケル（Ｆｅ−Ｎｉ）合金の場合、Ｆｅイオンを注入した後にＮｉイオンを注入すればよい。

（実施の形態３）
本実施の形態３では、実施の形態１で説明したマスター情報担体１０を製造する他の一例について、図６（ａ）〜図６（ｃ）を参照にして説明する。

まず、図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、０．５ｍｍ厚のシリコン基板を加工して作製したマスク１５を介して、非磁性基体１１にイオンビーム１４を照射した。マスク１５は非磁性基体１１にイオン注入を行う領域に対応する箇所に開口部１５ａを有している。イオン注入の条件は、実施の形態２と同様である。

非磁性基体１１のＦｅイオンを注入した一主面の表面形状をＡＦＭ（原子間力顕微鏡）により観察したところ、イオン注入を行った領域は、イオン注入を行わない領域と比較して１ｎｍほど凹形状となっていた。これはイオン注入を行った際、非磁性基体１１がイオンビーム照射時にスパッタリングされたためであるが、この程度の表面凹凸は磁気記録媒体への転写記録に影響しない。

次に、非磁性基体１１に対して平行に磁界の印加、除去を行った後、非磁性基体１１の表面の磁化状態をＭＦＭ（磁気力顕微鏡）により観察したところ、イオン注入を行った領域に応じた非磁性領域１２と磁性領域のパターンが観察された。また、イオン注入を行った領域をＶＳＭにより磁化測定したところ、強磁性となっていた。

また、イオン注入を行った領域の膜厚方向に沿ったＦｅ組成分布を分析したところ、深さ方向に沿ってほぼ均一となっていた。

以上、図３に示すような非磁性基体１１の表面に磁性元素イオン注入により磁性が付与された強磁性領域１２が存在するマスター情報担体１０が得られたことを確認した。

このように、実施の形態３で説明したマスター情報担体の製造方法によれば、実施の形態１で説明したマスター情報担体１０を容易に製造できる。

なお、実施の形態３では、非磁性基体１１にＳｉを、注入イオン磁性元素としてＦｅイオンを注入する場合について記述したが、本発明はこれに限定されない。また、強磁性領域１２を合金とするためには、例えば、鉄・ニッケル（Ｆｅ−Ｎｉ）合金の場合、Ｆｅイオンを注入した後にＮｉイオンを注入すればよい。

以上の実施形態１〜３により、本発明の効果が確認できた。

以上、本発明の実施の形態について例を挙げて説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の技術的思想に基づいて他の実施形態に適用することができる。

例えば、上記実施形態では、主にハードディスクドライブ等に搭載される磁気記録媒体にディジタル情報信号を転写記録するためのマスター情報担体について説明したが、本発明のマスター情報担体は、フレキシブル磁気ディスク、磁気カードおよび磁気テープ等の磁気記録媒体に対して応用することもできる。

また、上記実施形態では、磁気記録媒体に記録される情報信号が、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からなるプリフォーマット記録である場合を中心に説明したが、他の情報信号の記録にも本発明のマスター情報担体を用いることができる。例えば、本発明のマスター情報担体を用いて様々なデータ信号やオーディオ、ビデオ信号の記録を行うことも原理的に可能である。この場合には、本実施の形態に係るマスター情報担体とこれを用いた磁気記録媒体への記録技術によって、ソフトディスク媒体の大量複写生産を行うことができ、ソフトディスク媒体を安価に提供することが可能である。

本発明は、ディジタル情報信号を磁気記録媒体に記録するために用いられるマスター情報担体およびその製造方法に適用することができる。

本発明の実施形態1におけるマスター情報担体の一例を示す模式図 本発明の実施形態1におけるマスター情報担体でのマスター情報パターンの一例を示す模式図 本発明の実施形態１におけるマスター情報担体の一例を示す断面図 （ａ）および（ｂ）は、本発明の実施形態１におけるマスター情報担体の使用の一例を示す工程図 （ａ）および（ｅ）は、本発明の実施形態２におけるマスター情報担体の製造方法の一例を示す工程図 （ａ）および（ｃ）は、本発明の実施形態３におけるマスター情報担体の製造方法の他の一例を示す工程図

符号の説明

１０ マスター情報担体
１０ａ 信号領域
１１ 非磁性基体
１２ 強磁性領域
１３ レジスト膜
１３ａ 開口部
１４ イオンビーム
１５ マスク
１５ａ 開口部
２０ 磁気記録媒体
２０ａ 磁気記録層

Claims (4)

1. 磁気記録媒体に接触することによって前記磁気記録媒体にディジタル信号を記録させるマスター情報担体であって、
   非磁性材料によって構成された非磁性基体と、
   前記ディジタル信号に対応するように前記非磁性基体の主面に配置された強磁性領域とを具備しており、
   前記強磁性領域は、前記非磁性基体を構成する前記非磁性材料に対してＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉより選ばれる少なくとも一つの元素を加えた組成により構成されたことを特徴とするマスター情報担体。
2. 磁気記録媒体に接触することによって前記磁気記録媒体にディジタル信号を記録させるマスター情報担体の製造方法であって、
   非磁性材料によって構成された非磁性基体を形成する工程と、
   前記ディジタル信号に対応するように前記非磁性基体上の主面に配置された強磁性領域を形成する工程とを包含しており、
   前記強磁性領域は、前記非磁性基体を構成する前記非磁性材料に対してＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉより選ばれる少なくとも一つの元素を加えた組成により構成されたことを特徴とするマスター情報担体の製造方法。
3. 前記強磁性領域を形成する工程は、前記非磁性材料によって構成された前記非磁性基体上の前記主面において前記強磁性領域を形成すべき領域に開口部を有するレジスト膜を形成する第１の工程と、
   前記レジスト膜の全面、および前記レジスト膜の前記開口部を介して露出した前記非磁性基体上の前記主面にイオン注入を行う第２の工程と、
   前記レジスト膜を前記非磁性基体の上から除去する第３の工程とを含んでいる、請求項２記載のマスター情報担体の製造方法。
4. 前記強磁性領域を形成する工程は、前記非磁性材料によって構成された前記非磁性基体上の前記主面において前記強磁性領域を形成すべき領域に開口部を有するマスクを介して、前記非磁性基体の前記主面にイオン注入を行う工程を含んでいる、請求項２記載のマスター情報担体の製造方法。

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