JP2005293662A - 磁気記録媒体およびその製造方法ならびにインプリントスタンパ - Google Patents

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Abstract

【課題】低コストで製造できる磁気記録媒体(パターンドサーボ媒体)を提供する。
【解決手段】基板上に、凹凸パターンをなす磁性膜で形成されたサーボ領域と、平坦な磁性膜で形成されたデータ領域と、前記2つの領域の間にありトラック方向に沿って前記サーボ領域から前記データ領域へ向かうにつれて厚みが薄い方から厚い方へ変化する部分を含む磁性膜で形成された遷移領域とを有する磁気記録媒体。
【選択図】 図5

Description

本発明は、凹凸パターンをなす磁性膜で形成されたサーボ領域を有する磁気記録媒体、およびインプリントスタンパを用いて磁気記録媒体を製造する方法、ならびにインプリントスタンパに関する。
磁気記録装置、磁気ディスク装置、ハードディスクドライブ装置は低コストであることが望ましく、そのためには磁気記録媒体の製造コストを抑える必要がある。
従来の磁気記録媒体の製造工程は、基板の全面に磁性膜を含む複数の薄膜をスパッタリングなどにより製膜した後、サーボトラックライター(STW)を用い磁気記録により磁性膜にサーボパターンを書き込む工程を含んでいた。しかし、サーボトラックを磁気記録するには長時間を要し、しかも記録密度が向上するにつれてますますこの傾向が顕著になるため、磁気記録媒体の製造コストを上昇させる原因になっていた。
そこで、サーボパターンを形成する時間を短縮するために、インプリント法(たとえば非特許文献1参照)を用いて磁気記録媒体上に凹凸パターンをなすサーボパターンを形成する方法が検討されている。
インプリント法とは、表面に凹凸パターンを持つインプリントスタンパを基板上に塗布したレジストに押しつけて圧力をかけることにより、インプリントスタンパの凹凸パターンをレジストに転写し、凹凸パターンの転写されたレジストをマスクとしてエッチングを行うことにより、レジスト表面の凹凸パターンを基板に転写する方法である。インプリント法を用いてサーボパターンを形成した媒体をパターンドサーボ媒体と呼ぶ。パターンドサーボ媒体を製造するには、基板上に磁性膜を製膜し、その上にレジストを塗布し、上記のようにインプリント法を用いて、インプリントスタンパの凹凸パターンをレジストに転写し、さらにレジスト表面の凹凸パターンを基板上の磁性膜に転写する。このようなインプリント法を用いれば、サーボトラックライターを用いる方法よりも短時間で磁気記録媒体を製造できることが期待される。
P. R. Krauss et al., J. Vac. Sci. Technol., B13(1995), pp.2850
しかし、従来のインプリントスタンパを用いる場合、媒体のデータ領域に対応する部分で大面積のレジストに電子線描画する必要があり描画に長時間を要するため、これがインプリントスタンパのコスト上昇を招き、ひいてはパターンドサーボ媒体のコスト上昇を招くという問題があった。
本発明の目的は、低コストで製造できる磁気記録媒体(パターンドサーボ媒体)を提供することにある。
本発明の一態様に係る磁気記録媒体は、基板上に、凹凸パターンをなす磁性膜で形成されたサーボ領域と、平坦な磁性膜で形成されたデータ領域と、前記2つの領域の間にありトラック方向に沿って前記サーボ領域から前記データ領域へ向かうにつれて厚みが薄い方から厚い方へ変化する部分を含む磁性膜で形成された遷移領域とを有することを特徴とする。
本発明の他の態様に係る磁気記録媒体の製造方法は、磁気記録媒体のサーボ領域における凹凸パターンの逆パターンとなる凹凸パターンをなすサーボ領域対応部と、前記サーボ領域対応部の凸部インプリント面と同じ高さの平坦なインプリント面をなすデータ領域対応部とを有するインプリントスタンパを準備し;基板上に磁性膜を製膜した後、レジストを塗布し;前記インプリントスタンパを前記レジストに押しつけて圧力を加え、前記サーボ領域対応部のインプリント面の前記レジストへの侵入深さが相対的に深く、前記データ領域対応部のインプリント面の前記レジストへの侵入深さが相対的に浅く、前記2つの領域の間に位置する歪み部のインプリント面の前記レジストへの侵入深さがトラック方向に沿ってサーボ領域側からデータ領域側へ向かうにつれて深い方から浅い方へ変化する部分を含むようにインプリントを行い;前記インプリントスタンパを前記レジストから離し、残存したレジストをマスクとしてエッチングを行うことにより、凹凸パターンをなす磁性膜で形成されたサーボ領域と、平坦な磁性膜で形成されたデータ領域と、前記2つの領域の間にありトラック方向に沿って前記サーボ領域から前記データ領域へ向かうにつれて厚みが薄い方から厚い方へ変化する部分を含む磁性膜で形成された遷移領域とを有する磁気記録媒体を製造することを特徴とする。
本発明のさらに他の態様に係るインプリントスタンパは、磁気記録媒体のサーボ領域における凹凸パターンの逆パターンとなる凹凸パターンをなすサーボ領域対応部と、前記サーボ領域対応部の凸部インプリント面と同じ高さの平坦なインプリント面をなすデータ領域対応部とを有することを特徴とする。
本発明によれば、低コストで製造できるインプリントスタンパを用いて、パターンドサーボ媒体を製造することができるので、パターンドサーボ媒体のさらなる低コスト化を実現することができる。
以下、本発明の実施形態を説明するが、対比のために従来技術についても説明する。
図1(A)はパターンドサーボ媒体1の概略的な平面図であり、図1(B)は図1(A)中のB部分に相当するパターンドサーボ媒体1のサーボ領域2およびデータ領域3を示す斜視図である。サーボ領域とはプリアンブル領域、アドレス領域、バースト領域などを含み、位置情報を示す領域である。図1(B)に示されるように、基板11上に磁性膜12が製膜されている。サーボ領域2は凹凸パターンをなす磁性膜で形成され、データ領域3は平坦な磁性膜で形成されている。サーボ領域2では磁性膜がDC消磁によって一方向に磁化されている。
パターンドサーボ媒体1の記録再生動作は以下のようにして行われる。すなわち、記録再生ヘッドがサーボ領域2上を通過する際に、凸部をなす磁性膜のみから強い磁界が与えられるため、再生ヘッドが検知する信号の強度は凸部の上で強く、凹部の上で弱くなる。この信号強度の強弱をサーボ信号として処理することによって、媒体上での記録再生ヘッドの位置制御が可能になる。
従来、インプリント法によって図1(B)に示す凹凸パターンをなす磁性膜で形成されたサーボ領域2と平坦な磁性膜で形成されたデータ領域3とを有するパターンドサーボ媒体1を製造する場合、図2に示すようなトラック方向に沿う断面を有するインプリントスタンパ20を用いていた。図2に示すインプリントスタンパ20は、スタンパ基板21上に、パターンドサーボ媒体1のサーボ領域2における凹凸パターンの逆パターンとなる凹凸パターンをなすサーボ領域対応部22と、パターンドサーボ媒体1のデータ領域3における平坦な凸部の逆パターンとなる平坦な凹部をなすデータ領域対応部23が形成されたものである。
図2に示すインプリントスタンパ20の製造方法を図3(A)〜(C)に示す断面図を参照して説明する。まず、スタンパ基板21上にレジスト24を塗布する(図3(A))。次に、電子線描画により、パターンドサーボ媒体1のサーボ領域2の凹部に対応する部分以外のサーボ領域2の凸部およびデータ領域3に対応する部分のレジスト24に電子線を描画した後、現像してレジストパターン24を形成する(図3(B))。このレジストパターン24をマスクとしてスタンパ基板21をエッチングすることによりレジストパターン24をスタンパ基板21上に転写し、サーボ領域対応部22およびデータ領域対応部23を形成する(図3(C))。
このように、従来のインプリントスタンパ20を用いる場合、図3(B)の工程においてデータ領域対応部23上の広い面積のレジストに電子線描画する必要があり描画に長時間を要するため、これがインプリントスタンパ20のコスト上昇を招き、ひいてはパターンドサーボ媒体1のコスト上昇を招いていた。
図4に本発明の実施形態において用いられるインプリントスタンパ30の一例をトラック方向に沿う断面で示す。図4のインプリントスタンパ30は、スタンパ基板31上に、パターンドサーボ媒体のサーボ領域における凹凸パターンの逆パターンとなる凹凸パターンをなすサーボ領域対応部32と、サーボ領域対応部32の凸部インプリント面と同じ高さの平坦なインプリント面をなすデータ領域対応部33とを有する。これは、図2に示す従来のインプリントスタンパ20においてデータ領域対応部23が凹部をなすようにエッチングされていたのと異なる。
図4に示すインプリントスタンパ30は、図3に示したのと同様な方法で作製することができるが、電子線描画時にデータ領域対応部33上の広い面積のレジストに電子線描画する必要がない。このようにスタンパ製造工程において広い面積を有するデータ領域対応部での描画時間をなくすことができるので、スタンパの製造コストを低減させる。
本発明の実施形態においては、図4に示すようなインプリントスタンパ30を用いてインプリント法を実施する。この際、インプリントスタンパ30のサーボ領域対応部32とデータ領域対応部33との間に位置する部分(歪み部)に歪みが生じることを利用して、従来のインプリントスタンパを用いて製造されるものとほぼ同様の構造を有するパターンドサーボ媒体の製造を可能にしている。インプリントスタンパ30は、大きな圧力が加わったときに歪み部が弾性変形するように、金属、合金、金属酸化物、セラミックス、ガラス、半導体、またはこれらの混合物、特にニッケル(Ni)、アルミニウム(Al)、シリコン(Si)、シリコンカーバイド(SiC)、ガラスなどの材料で形成することが好ましい。
本発明の実施形態に係るパターンドサーボ媒体の製造方法(インプリントプロセス)を、図5(A)〜(E)に示す断面図を参照して概略的に説明する。
図5(A)に示すように、基板11上に磁性膜12を製膜し、この磁性膜12上にレジスト13を塗布する。レジスト13に対して、図4図示のインプリントスタンパ30を対向させて配置する。
図5(B)はインプリント開始時に100atm程度の低圧を加えた状態を示す。基板11上に塗布されたレジスト13はある程度の硬度を持っており、一定値以上の局所的な圧力が加わらないと変形しない。インプリント時にレジスト13にかかる圧力はインプリントスタンパ表面の状態に依存し、一定の圧力下では凸部面積の凹部面積に対する割合が小さい領域ほど凸部にかかる局所的圧力が高くなるため、レジストを容易に変形させることができる。このインプリントスタンパ30ではサーボ領域対応部32の方がデータ領域対応部33よりも凸部の面積比が小さいため、サーボ領域上のレジスト13は変形しやすいが、データ領域上のレジストはほとんど変形しない。このため、インプリントスタンパ30のサーボ領域対応部32のインプリント面がレジスト13中に入り込む深さは深いのに対し、データ領域対応部33のインプリント面はあまりレジスト13中に入り込まない。このとき、インプリントスタンパ30はある程度弾性を持っているため、サーボ領域対応部32とデータ領域対応部33との間の歪み部34(この例ではデータ領域対応部33の端部)に歪みが生じる。
図5(C)はインプリント圧力をさらに上げた状態を示している。本発明に係る方法では、1000atm以上の圧力を加えることが好ましい。この状態では、インプリントスタンパ30のサーボ領域対応部32においてほぼ凹部の奥までレジストが達しており、これ以上インプリント深度を深くすることはできない。また、インプリントスタンパ30のサーボ領域対応部32とデータ領域対応部33との間の歪み部34の歪みもほぼ最大に達しており、歪み部34(データ領域対応部33の端部)の最大インプリント深度はサーボ領域対応部32のインプリント深度に近くなっている。
図5(D)はインプリント終了後にインプリントスタンパ30をレジスト13から離した状態を示している。インプリントスタンパ30のサーボ領域対応部32が押しつけられた領域ではレジスト13に凹凸パターンがほぼ転写され、データ領域対応部33が押しつけられた領域ではレジスト13がほぼそのまま残っている。また、これら2つの領域の間では、レジスト13はトラック方向に沿ってサーボ領域側からデータ領域側へ向かうにつれて厚みが薄い方から厚い方へ変化している。
図5(E)は図5(D)からエッチングすることにより、レジストパターン下の磁性膜12に凹凸パターンを転写した状態を示している。基板11上には、凹凸パターンをなす磁性膜で形成されたサーボ領域2と、平坦な磁性膜で形成されたデータ領域3と、これら2つの領域の間にありトラック方向に沿ってサーボ領域2からデータ領域3へ向かうにつれて厚みが薄い方から厚い方へ変化する部分を含む磁性膜で形成された遷移領域4とが形成されている。ここで、トラック方向に沿う遷移領域4の幅は10〜100μm程度であり、媒体全面に対して遷移領域4が占める面積の割合は小さいため、磁気記録媒体としての機能が損なわれることはない。磁性膜上には保護膜(図示せず)が塗布される。
図5(A)〜(E)を参照して説明したように、本発明の方法によれば、サーボ領域2における凹凸パターンの逆パターンとなる凹凸パターンをなすサーボ領域対応部32と、サーボ領域対応部32の凸部インプリント面と同じ高さの平坦なインプリント面をなすデータ領域対応部33とを有する安価なインプリントスタンパ30を用いて、従来と同様の構造および機能を有するパターンドサーボ媒体を低コストで製造することができる。
なお、本発明に係る磁気記録媒体(パターンドサーボ媒体)においては、サーボ領域2とデータ領域3との間の遷移領域4の面積をできるだけ小さくして記録容量を向上させることが望ましい。遷移領域4の面積を小さくするためには、インプリントスタンパ30のサーボ領域対応部とデータ領域対応部との間の歪み部を意図的に歪みやすくさせることが考えられる。
たとえば、インプリントスタンパの歪み部をトラック方向に沿って交互に形成されたトラックを横切る複数の平行な線状の凸部で形成し、複数の凸部をトラック方向に沿ってサーボ領域側からデータ領域側へ向かうにつれて幅が短い方から長い方へ変化するように形成してもよい。このようなインプリントスタンパでは歪み部が変形しやすいので、歪み部のトラック方向に沿う幅を短くすることができる。したがって、このインプリントスタンパを用いて作製されるパターンドサーボ媒体では、サーボ領域とデータ領域との間の遷移領域の面積を小さくすることができ、記録容量の向上に寄与する。この効果を図6(A)、(B)と図7(A)、(B)とを対比することにより説明する。
図6(A)、(B)はそれぞれ図4に図示したインプリントスタンパ30のインプリント前の断面図およびインプリント時の断面図である。図5を参照して説明した通り、このインプリントスタンパ30ではデータ領域対応部33の端部が歪み部34となっており、歪みが生じにくい(図6(B)図示)。
一方、図7(A)のインプリントスタンパ40は、スタンプ基板41上で、サーボ領域対応部42とデータ領域対応部43(2つの領域のインプリント面は同じ高さである)との間に、トラック方向に沿って交互に形成されたトラックを横切る複数の平行な線状の凸部を有し、複数の凸部のトラック方向に沿う幅がサーボ領域側からデータ領域側へ向かうにつれて短い方から長い方へ変化するように形成した歪み部44を有し、この歪み部44は変形しやすくなっている。また、この歪み部44では、トラック方向に沿ってサーボ領域側からデータ領域側へ向かうにつれて、凸部面積の凹部面積に対する割合が徐々に大きくなっている。図7(B)に、このインプリントスタンパ40を用いてインプリントしているときの断面図を示す。
図6(B)と図7(B)との比較からわかるように、歪み部を変形しやすくしている後者のインプリントスタンパ40では歪み面積を抑えることができる。したがって、このインプリントスタンパ40を用いて作製されるパターンドサーボ媒体では、サーボ領域とデータ領域との間の遷移領域の面積を小さくすることができ、記録容量の向上に寄与する。
また、インプリントスタンパの歪み部を、トラック方向に沿ってサーボ領域側からデータ領域側へ向かうにつれてトラックを横切る方向の幅が狭い方から広い方へ変化する、複数の楔状の平面形状をなす凸部で形成してもよい。このようなインプリントスタンパでも、図7と同様に歪み部が変形しやすくなっているので歪み面積を抑えることができる。
以下、本発明の実施例を説明する。
実施例1
図8(A)に本実施例において用いたインプリントスタンパの平面図を示す。このインプリントスタンパ50は、スタンパ基板上に、パターンドサーボ媒体のサーボ領域における凹凸パターンの逆パターンとなる凹凸パターンをなすサーボ領域対応部52と、サーボ領域対応部52の凸部インプリント面と同じ高さの平坦なインプリント面をなすデータ領域対応部53と、サーボ領域対応部52とデータ領域対応部53との間に位置する歪み部54とを形成したものである。歪み部54は、トラック方向に沿って交互に形成されたトラックを横切る複数の平行な線状の凸部を有し、複数の凸部のトラック方向に沿う幅がサーボ領域側からデータ領域側へ向かうにつれて短い方から長い方へ変化している。このインプリントスタンパ50を用い、図5に示したような方法により、パターンドサーボ媒体を製造することができる。
図8(B)に図8(A)のインプリントスタンパを用いて製造されるパターンドサーボ媒体の断面図を示す。このパターンドサーボ媒体60は、基板61上に、凹凸パターンをなす磁性膜で形成されたサーボ領域62と、平坦な磁性膜で形成されたデータ領域63と、これら2つの領域の間に位置する遷移領域64とを有する。この遷移領域64は、トラック方向に沿って交互に形成されたトラックを横切る複数の平行な線状の凸部および凹部をなす磁性膜で形成され、複数の凹部をなす磁性膜はトラック方向に沿ってサーボ領域62からデータ領域63へ向かうにつれて幅が短い方から長い方へ変化し、かつ個々の凹部をなす磁性膜は厚みが薄い方から厚い方へ変化している。
実施例2
図9(A)に本実施例において用いたインプリントスタンパの平面図を示す。このインプリントスタンパ70は、スタンパ基板上に、パターンドサーボ媒体のサーボ領域における凹凸パターンの逆パターンとなる凹凸パターンをなすサーボ領域対応部72と、サーボ領域対応部72の凸部インプリント面と同じ高さの平坦なインプリント面をなすデータ領域対応部73と、サーボ領域対応部72とデータ領域対応部73との間に位置する歪み部74とを形成したものである。歪み部74は、トラック方向に沿ってサーボ領域側からデータ領域側へ向かうにつれてトラックを横切る方向の幅が狭い方から広い方へ変化する複数の楔状の平面形状をなす凸部で形成されている。このインプリントスタンパ70を用い、図5に示したような方法により、パターンドサーボ媒体を製造することができる。
図9(B)に本実施例において製造されたパターンドサーボ媒体の断面図を示す。このパターンドサーボ媒体80は、基板81上に、凹凸パターンをなす磁性膜で形成されたサーボ領域82と、平坦な磁性膜で形成されたデータ領域83と、これら2つの領域の間に位置する遷移領域84とを有する。この遷移領域84は、トラック方向に沿ってサーボ領域82からデータ領域83へ向かうにつれて、トラックを横切る方向の幅が狭い方から広い方へ変化し(前記歪み部74に対応している)、かつ厚みが薄い方から厚い方へ変化する複数の楔状の平面形状をなす磁性膜で形成されている。
実施例1および実施例2で作製されたパターンドサーボ媒体は、磁気記録再生装置に組み込んで記録再生ヘッドを用いて記録再生できる。
パターンドサーボ媒体の概略的な平面図、ならびにパターンドサーボ媒体のサーボ領域およびデータ領域を示す斜視図。 従来のインプリントスタンパを示す断面図。 従来のインプリントスタンパの製造方法を示す断面図。 本発明の実施形態に係るインプリントスタンパを示す断面図。 本発明の実施形態に係るパターンドサーボ媒体の製造方法を示す断面図。 図4に図示したインプリントスタンパのインプリント前の断面図およびインプリント時の断面図。 歪み部を変形しやすくしたインプリントスタンパのインプリント前の断面図およびインプリント時の断面図。 実施例1におけるインプリントスタンパの平面図、およびこのインプリントスタンパを用いて製造されるパターンドサーボ媒体の断面図。 実施例2におけるインプリントスタンパの平面図、およびこのインプリントスタンパを用いて製造されるパターンドサーボ媒体の断面図。
符号の説明
1…パターンドサーボ媒体、2…サーボ領域、3…データ領域、4…遷移領域、11…基板、12…磁性膜、13…レジスト、20…インプリントスタンパ、21…スタンパ基板、22…サーボ領域対応部、23…データ領域対応部、24…レジスト、30…インプリントスタンパ、31…スタンパ基板、32…サーボ領域対応部、33…データ領域対応部、34…歪み部、40…インプリントスタンパ、41…スタンパ基板、42…サーボ領域対応部、43…データ領域対応部、44…歪み部、50…インプリントスタンパ、52…サーボ領域対応部、53…データ領域対応部、54…歪み部、60…パターンドサーボ媒体、61…基板、62…サーボ領域、63…データ領域、64…遷移領域、70…インプリントスタンパ、72…サーボ領域対応部、73…データ領域対応部、74…歪み部、80…パターンドサーボ媒体、81…基板、82…サーボ領域、83…データ領域、84…遷移領域。

Claims (5)

  1. 基板上に、凹凸パターンをなす磁性膜で形成されたサーボ領域と、平坦な磁性膜で形成されたデータ領域と、前記2つの領域の間にありトラック方向に沿って前記サーボ領域から前記データ領域へ向かうにつれて厚みが薄い方から厚い方へ変化する部分を含む磁性膜で形成された遷移領域とを有することを特徴とする磁気記録媒体。
  2. 前記遷移領域は、トラック方向に沿って交互に形成されたトラックを横切る複数の平行な線状の凸部および凹部をなす磁性膜で形成され、複数の凹部をなす磁性膜はトラック方向に沿って前記サーボ領域から前記データ領域へ向かうにつれてトラック方向の幅が短い方から長い方へ変化し、かつ個々の凹部をなす磁性膜は厚みが薄い方から厚い方へ変化することを特徴とする請求項1に記載の磁気記録媒体。
  3. 前記遷移領域は、トラック方向に沿って前記サーボ領域から前記データ領域へ向かうにつれて、トラックを横切る方向の幅が狭い方から広い方へ変化し、かつ厚みが薄い方から厚い方へ変化する、平面形状が複数の楔状となる磁性膜で形成されていることを特徴とする請求項1に記載の磁気記録媒体。
  4. 磁気記録媒体のサーボ領域における凹凸パターンの逆パターンとなる凹凸パターンをなすサーボ領域対応部と、前記サーボ領域対応部の凸部インプリント面と同じ高さの平坦なインプリント面をなすデータ領域対応部とを有するインプリントスタンパを準備し、
    基板上に磁性膜を製膜した後、レジストを塗布し、
    前記インプリントスタンパを前記レジストに押しつけて圧力を加え、前記サーボ領域対応部のインプリント面の前記レジストへの侵入深さが相対的に深く、前記データ領域対応部のインプリント面の前記レジストへの侵入深さが相対的に浅く、前記2つの領域の間に位置する歪み部のインプリント面の前記レジストへの侵入深さがトラック方向に沿ってサーボ領域側からデータ領域側へ向かうにつれて深い方から浅い方へ変化する部分を含むようにインプリントを行い、
    前記インプリントスタンパを前記レジストから離し、残存したレジストをマスクとしてエッチングを行うことにより、凹凸パターンをなす磁性膜で形成されたサーボ領域と、平坦な磁性膜で形成されたデータ領域と、前記2つの領域の間にありトラック方向に沿って前記サーボ領域から前記データ領域へ向かうにつれて厚みが薄い方から厚い方へ変化する部分を含む磁性膜で形成された遷移領域とを有する磁気記録媒体を製造することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
  5. 磁気記録媒体のサーボ領域における凹凸パターンの逆パターンとなる凹凸パターンをなすサーボ領域対応部と、前記サーボ領域対応部の凸部インプリント面と同じ高さの平坦なインプリント面をなすデータ領域対応部とを有することを特徴とするインプリントスタンパ。
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