JP2005310249A - 磁気転写装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 マスター基板に加工を施すことなくマスター基板と磁気ディスクの密着性を高めること。
【解決手段】 加圧ボックス１０は、開口端が同一平面状に配置される開口部および所定の流体を流入するための加圧路１４を有する。信号を表す磁性パターンが形成されたマスター基板６が磁気ディスク１と対向して密着された密着体の上面であるマスター基板６の上面を開口端に対向させて密着体を保持し、マスター基板６の上面と開口端の間に介在するＯリング１５によって加圧ボックス１０に流入された流体を封止し、流入された流体の圧力によりマスター基板６の上面を加圧し、外部磁界を印加することにより、磁性パターンを磁気ディスク１に磁気転写する。
【選択図】 図２

Description

本発明は磁気転写装置に関し、特に詳細には、情報信号に対応する磁性パターンを互いに密着されたマスター基板から磁気ディスクに磁気転写する磁気転写装置において、マスター基板と磁気ディスクの密着性を向上させた磁気転写装置に関するものである。

現在、ハードディスクドライブやその他の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、高記録密度化が進んでいる。高記録密度化には、記録再生用磁気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。現在のトラッキングサーボ技術では、磁気ディスクにトラッキング用サーボ信号やアドレス信号、クロック信号等の情報信号がフォーマット記録されている。磁気ヘッドは、これら情報信号を再生し、自己のヘッド位置を確認、修正しながら正確にトラック上を走査する。

このようなサーボ情報を記録する手段として、現在、サーボトラックライタが広く用いられている。サーボトラックライタによれば、ハードディスクドライブに磁気ディスクを組み込んだ後、ハードディスクドライブ内にプッシュピンを差し込み、プッシュピンによりロータリーポジショナを駆動して磁気ヘッドにてサーボ情報を書き込むことができる。しかし、ハードディスクの高記録密度化に伴い、サーボトラックライタによる情報書き込みにはコスト、時間がかかるようになり、大きな負担となってきた。

このため、サーボトラックライタの代替手段として、磁気転写技術が提案され、実用化されている。この磁気転写技術は、情報信号に対応するパターンが磁性体のパターンとして非磁性基板の一部に埋め込まれている領域を持つマスター基板を磁気ディスクに密着させ、外部から磁界を印加することによって、マスター基板上の磁性体パターンを磁気ディスクに転写する技術である。この磁気転写技術では、磁気ディスクに磁化パターンを極めて短時間に記録することが可能であり、かつ、高記録密度化が進んでも記録時間が増加することがないという利点がある。

図１は、一般的な磁気転写技術の説明図である。磁気ディスク１の磁気記録層２は保磁力Ｈｃを有する強磁性体からなっている。

図１（ａ）ではまず初期磁化工程を示す。初期磁化とは、磁気記録層２内の磁化３を全て一方向に揃えることである。初期磁化は、保磁力Ｈｃより十分に大きい外部磁界（初期化磁界４）Ｈｉを、例えば転写磁石５により印加することで実現される。

次に図１（ｂ）に磁気記録層２に磁気パターンを転写する工程を示す。磁気パターン（強磁性パターン７）を有するマスター基板６を用意し、マスター基板６を磁気ディスク１に密着させ、転写磁石５により、外部磁界（転写磁界８）Ｈｅｘを印加する。このとき、転写磁界８は初期化磁界４と反対方向の磁界で、大きさはＨｃとほぼ等しいものとする。印加された転写磁界８はマスター基板６上の強磁性パターン７に収斂する。したがって、強磁性パターン７下に漏れる磁界は転写磁界８より小さい。つまり、漏れ磁界は磁気記録層２の保磁力Ｈｃよりも小さくなり、強磁性パターン７下では初期化工程での磁化３がそのまま保たれる。一方、強磁性パターン７がない部分では、転写磁界８により磁化３は反転する。このようにして、磁気ディスク１の磁気記録層２にマスター基板６上の強磁性パターン７を転写する。

上述した磁気転写工程の説明は、磁気記録層の磁化が磁気ディスク面と平行になっている、いわゆる面内記録媒体についてのものである。しかしながら、磁化方向が磁気ディスク面と垂直な、いわゆる垂直記録媒体に対しても、上述と同様の磁気転写技術を適用することができる。垂直記録媒体に対する磁気転写方法には、例えば特許文献１などで開示されている方法がある。

上述した磁気転写技術では、強磁性パターンにより生成される磁界分布のコントラストがはっきりしていることが転写信号品質に大きく影響する。磁界コントラストは磁性体パターンから離れるに従い劣化するので、マスター基板と磁気ディスクの密着性が転写信号品質に大きく影響する。つまり、良好な転写信号品質を得るためには、マスター基板と磁気ディスクとを如何に隙間なく密着させるかが重要な課題である。

密着性の問題を解決するために、特許文献２には、マスター基板の転写面と反対側の面全面に弾性体を密接し、弾性体を均等な圧力で抑圧することで、磁気ディスクとマスター基板とを全面的に密着させる技術が開示されている。

また、特許文献３には、マスター基板の背面を吸着部材の平坦吸着面に吸着保持して、マスター基板の平坦性を高めた状態で、マスター基板と磁気ディスクとを密着させる技術が開示されている。

しかし、特許文献２の密着技術では、マスター基板と磁気ディスクとの平坦性に違いがある場合、密着が不十分になる部分ができるという問題が存在した。そのため、マスター基板の反対側の面を抑圧するのに替わり、マスター基板に加工を施すことで、マスター基板と磁気ディスクの密着面に密着圧を発生させる技術が提案されている。

特許文献４には、マスター基板に貫通孔を設け、さらに、強磁性パターンが形成されていない領域の表面高さを、強磁性パターンが形成されている領域よりも低くすることが開示されている。転写工程において、マスター基板と磁気ディスクとを接触させ、貫通孔を通してマスター基板と磁気ディスクとの間に存在する空気を排気することにより、マスター基板の強磁性パターン領域と磁気ディスクとを密着させる。

特許文献５には、マスター基板の強磁性パターンが形成されていない部分に磁気ディスク表面に密着しない溝を持たせ、かつ、磁気ディスクに密接した時に形成される磁気ディスクと溝に囲まれた空間を、磁気ディスクの外周側で大気に開放させることが開示されている。転写工程において、磁気ディスクにマスター基板を重ね合わせ、マスター基板の溝に気流が発生するようにマスター基板と磁気ディスクの間の空気を排出し、溝内の気圧が大気圧よりも小さくなることを利用して、マスター基板と磁気ディスクとを密着させる。

特許文献６には、２枚のマスター基板と、その外周部に設けられる２つのフランジと、前記フランジ、マスター基板を連結する可撓性部材と、マスター基板と磁気ディスクの間の空気を排出する手段を備え、磁気ディスクを２枚のマスター基板で挟み、２つのフランジと２つの可撓性部材と２枚のマスター基板と弾性スピンドルとで形成される閉空間の空気を空気排出手段で排出し、閉空間内の気圧を大気圧より低くすることで、２枚のマスター基板が磁気ディスクを挟む方向に力を受けるようにし、マスター基板と磁気ディスクとを密着させる技術が開示されている。

特許文献７には、ホルダ上のマスター担体にスレーブ担体を重ね合わせた上から、スレーブ担体の上面に密着力を印加して両担体を密着させる技術が開示されている。

特開２００２−８３４２１号公報 特開平７−７８３３７号公報 特開２００２−１６３８２３号公報 特開平１０−２６９５６６号公報 特開２００１−２８３４３４号公報 特開２０００−６７４３３号公報 特開２００３−１２３２４８号公報

しかしながら、上記特許文献４、特許文献５、特許文献６ではいずれも、マスター基板の密着面の一部に加工を施しており、加工された部分には磁性体パターンを埋め込むことができないため、全面に磁性体パターンを配置することができない。そのため、磁気転写技術の適用範囲として、磁気ディスク面の一部にサーボ情報を書き込むのみならず、磁気ディスク全面に他の各種情報を書き込んでおくためには、マスター基板に加工を施すことなく密着を実現可能な手段が求められている。

上記の課題を解決するため、本発明に係る磁気転写装置は、信号を表す磁性パターンが形成されたマスター基板が磁気ディスクと対向して密着された密着体に外部磁界を印加することによって、該磁気ディスクに前記磁性パターンを転写する磁気転写装置において、開口端が同一平面状に配置される開口部および所定の流体を流入するための流体流入口を有する加圧室と、前記密着体の一方の面を前記開口端に対向させて前記密着体を保持する保持手段と、前記一方の面と前記開口端の間に介在して、前記流体流入口から前記加圧室に流入された前記所定の流体を封止するための第１の封止部材とを備え、前記流入された前記所定の流体の圧力により前記一方の面を加圧する構成を採用した。

上記構成の本発明によれば、マスター基板と磁気ディスクの密着体の一方の面を、加圧室に流入された所定の流体の圧力により加圧することで、マスター基板と磁気ディスクの密着性が全面にわたって高められるため、従来の磁気転写技術において、マスター基板の全面に磁性パターンを配置し、磁気ディスク全面に磁気転写を施すことが困難であったという問題を解決することができる。これにより、磁気ディスク面の一部に存在するサーボ情報のみならず、磁気ディスク全面にデータを書き込んでおくことが可能になり、磁気転写されたディスクの価値をさらに高めることができる。

本実施例で用いる磁気ディスクの構造自体は、図１に簡略的に示した従来のものと同様である。すなわち、直径６５ｍｍアルミニウム基板上に、Ｃｏ，Ｃｒを主成分とする非磁性の合金膜からなる下地層を成膜し、さらに、下地層の上に、磁気記録層としてＣｏＣｒＰｔ系合金を成膜したものである。下地層は、磁気記録層の結晶配向成長を促すことを目的として成膜される。磁気記録層の上には、磁気記録層の劣化を防ぐこと、および、記録・読み出し時の磁気ヘッドとの接触から磁気記録層を保護することを目的として、カーボン膜を成膜してある。さらに、磁気ヘッドによる磨耗から磁気記録層を保護することを目的として、カーボン膜上に潤滑膜を塗布してある。その他、アルミニウム基板に替えて、ガラス基板を用いた磁気ディスクを用いることもできる。本実施例で用いるマスター基板は、４インチのシリコンウエハーに、強磁性パターンとして、高透磁率および高飽和磁束密度を有する軟磁性体である純コバルトをパターニングしたものである。本実施例におけるパターンの幅は０．５μｍから数μｍ、深さは３００ｎｍある。

図２は本発明の有効性を確認するために製作した磁気転写装置の特徴部分を示す断面図である。本磁気転写装置は、吸着スタンド９と加圧ボックス１０と後述する転写磁界印加装置（図５参照）からなる。吸着スタンド９は、上記構造の磁気ディスク１を位置決めするための位置決めリング１１と、磁気ディスク１の内孔および外周側からマスター基板６を吸着するための吸気を行う吸気路１２と、マスター基板６と磁気ディスク１との密着面の間の空間を外部空間から遮断して閉空間とするための封止部材であるＯリング１３とを有する。加圧ボックス１０は、内部に高圧空気を導入する加圧路１４の流体流入口１４ａと、マスター基板６との接触面からの空気漏れを防ぐための封止部材であるＯリング１５とを有し、加圧ボックス１０の内部には、マスター基板６の上方からマスター基板６および磁気ディスク１に転写磁界を印加するための転写磁石５（図５参照）が備えられる。加圧ボックス１０の図中下部には開口部が設けられ、その開口端は同一平面状に配置される。

図３は、磁気ディスク１がマスター基板６と密着した状態を図２中の上部から俯瞰した平面図である。磁気ディスク１の内孔に位置決めリング１１が挿通されることで、磁気ディスク１が所定の位置に配置される。位置決めリング１１はテフロン（登録商標）などの弾性体からなり、吸気孔１６と、吸気を全面に行き渡らせるためのスリット１７とが形成されている。位置決めリング１１の高さが低い場合、マスター基板６と磁気ディスク１を密着させた際にマスター基板６と位置決めリング１１との間に空隙ができると、吸気した際にマスター基板６がたわんでしまい、外周側に密着不良が発生する原因となる。また、逆に位置決めリング１１の高さが高い場合、マスター基板６と磁気ディスク１との密着がなされない。本実施例の位置決めリング１１の高さは、これらの不都合が生じない高さとされている。

磁気ディスク１の外側には、マスター基板６を吸着するため、吸気路１２（図２）と連通した吸気孔１６が設けられている。吸気孔１６は吸着スタンド９の金属部分２３に設けられ、吸気孔１６は吸気路１２を通じて吸引ポンプ（図示せず）と連通している。金属部分２３のギャップに配設されたＯリング１３は、その下部がギャップ底部に接し、その上部がマスター基板６の下面に接する太さを持つ。リング１３は外周側の吸気孔１６の配置半径よりも大きい半径を持ち、かつ、マスター基板６の直径よりも小さい直径を持つ。これにより、マスター基板６と磁気ディスク１で挟まれた空間を含む領域を外部と遮断された閉空間とし、閉空間内の空気を磁気ディスク１の内側および外側から排気でき、かつ、排気時の空気漏れが起こることがない。

図４は、上述の通りに閉空間を構成するための各要素をモデル的に示した分解斜視図である。参照符号２３ａは、金属部分２３の上部の一部を切り取って示したものである。

図２に戻って説明すると、加圧ボックス１０には加圧路１４が設けられている。加圧路１４は高圧空気印加手段である気体窒素ボンベ（図示せず）に連通している。加圧ボックス１０は、マスター基板６の上に置かれ、固定ジグ１９で固定される。加圧ボックス１０とマスター基板６の間にＯリング１５が狭まれて、加圧時に流入した気体窒素が漏れないようになっている。加圧時の応力不均一を防ぐため、Ｏリング１５の半径はＯリング１３と同一とし、両側のＯリングでマスター基板６を挟む形態となっている。このような構成により、マスター基板６との間に設けられた加圧室に高圧空気を導入し、マスター基板６の、磁気ディスク１との密着面と反対側の面全体を高圧の気体窒素によって均一に加圧することができる。

図５は、前述した転写磁界印加装置を示す側面図である。この転写磁界印加装置５０は、図２中の一点鎖線に沿って本発明に係る磁気転写装置に配置される。

転写磁石５は、永久磁石と、永久磁石が発生する磁界を集中させるためのヨーク材とからなり、マスター基板６に対向して配置される。永久磁石に替えて電磁石を用いることもできる。転写磁石５は回転軸２０により保持されており、回転軸２０には、転写磁石５とマスター基板６／磁気ディスク１の密着面との距離を調整することで最適強度の転写磁界を印加するためのＺ軸ステージ２１と、転写磁石５を回転することでマスター基板６／磁気ディスク１の全面に転写磁界を印加するための回転機構（図示せず）が設置されている。

磁気転写を行う際には、まず、吸着スタンド９中央の位置決めリング１１が磁気ディスク１の内孔に入るようにして磁気ディスク１を固定する。続いて、磁気ディスク１の上にマスター基板６を配置する。このとき、マスター基板６のオリフラと端面を位置決めストッパ２２に接触するように固定することで、マスター基板６と磁気ディスク１の位置合わせを行う。マスター基板６を配置した後、その上から加圧ボックス１０を配置し、固定ジグ１９で固定する。その後、密着時に空気溜まりができないようにするため、吸気孔１６を通して、マスター基板６と磁気ディスク１の密着面を含む閉空間を排気する。

次いで、加圧路１４を通し、高圧気体窒素を加圧ボックス１０内に導入し、マスター基板６の反対面（図２において上面）を加圧することで、マスター基板６を磁気ディスク１に倣わせ、両者の密着を高める。加圧圧力と信号品質の関係を調べたところ、０．３ＭＰａ以下では良好な転写がなされず、０．４ＭＰａの圧力を印加すれば十分な信号出力が得られる磁気転写を行えることがわかった。

密着された段階で、転写磁石５を密着面に近付けて、転写磁界を印加する。転写磁石５を一回転させることで、磁気ディスク１全面にマスター基板６上の強磁性パターン７を均一に転写することができる。

一般的な磁気転写技術の説明図である。 本発明に係る磁気転写装置の一実施形態の特徴部分を示す断面図である。 図２の磁気転写装置において、磁気ディスクがマスター基板と密着した状態を上部から俯瞰した平面図である。 磁気ディスクとマスター基板を包含する閉空間を構成するための各要素をモデル的に示した分解斜視図である。 本発明に係る磁気転写装置の一実施形態が備える転写磁界印加装置を示す側面図である。

符号の説明

１ 磁気ディスク（スレーブディスク）
２ 磁気記録層
３ 磁化
４ 初期化磁界
５ 転写磁石
６ マスター基板（マスターディスク）
７ 強磁性パターン
８ 転写磁界
９ 吸着スタンド（保持手段）
１０ 加圧ボックス（加圧室）
１１ 位置決めリング
１２ 吸気路
１３ Ｏリング（第２の封止部材）
１４ 加圧路
１５ Ｏリング（第１の封止部材）
１６ 吸気孔
１７ スリット
１９ 固定ジグ
２０ 回転軸
２１ Ｚ軸ステージ
２２ 位置決めストッパ

Claims (7)

1. 信号を表す磁性パターンが形成されたマスター基板が磁気ディスクと対向して密着された密着体に外部磁界を印加することによって、該磁気ディスクに前記磁性パターンを転写する磁気転写装置において、
   開口端が同一平面状に配置される開口部および所定の流体を流入するための流体流入口を有する加圧室と、
   前記密着体の一方の面を前記開口端に対向させて前記密着体を保持する保持手段と、
   前記一方の面と前記開口端の間に介在して、前記流体流入口から前記加圧室に流入された前記所定の流体を封止するための第１の封止部材とを備え、
   前記流入された前記所定の流体の圧力により前記一方の面を加圧することを特徴とする磁気転写装置。
2. 請求項１に記載の磁気転写装置において、
   前記保持手段は、前記密着体の前記磁気ディスクと前記マスター基板の間の空間を外部空間と遮断するように前記密着体を所定位置に保持する構造とされており、
   該空間の空気を排気して前記磁気ディスクと前記マスター基板の密着性を向上させるための排気手段をさらに備えたことを特徴とする磁気転写装置。
3. 請求項２に記載の磁気転写装置において、
   前記排気手段は、排気用のポンプおよび該ポンプと前記空間を連通させる流体通路を有し、
   前記保持手段は、前記密着体の他方の面を保持する部分の外側に、前記空間を前記外部空間と遮断するための第２の封止部材を有することを特徴とする磁気転写装置。
4. 請求項３に記載の磁気転写装置において、
   前記第２の封止部材はОリングであることを特徴とする磁気転写装置。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の磁気転写装置において、
   前記保持手段は前記マスター基板を前記開口端に対向させた向きで前記密着体を保持し、
   前記所定の流体の圧力による前記加圧によって、前記マスター基板が前記磁気ディスクに対して押圧されることを特徴とする磁気転写装置。
6. 請求項１乃至４のいずれかに記載の磁気転写装置において、
   前記第１の封止部材はОリングであることを特徴とする磁気転写装置。
7. 請求項１乃至４のいずれかに記載の磁気転写装置において、
   前記所定の流体は気体であることを特徴とする磁気転写装置。
   

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