JP2007200526A - パターンドメディア及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】パターンドメディア及びその製造方法を提供する。
【解決手段】データ記録用メディア上の一部領域であって、横の長さと縦の長さとの相対比で定義されるアスペクト比が最大でも2:1を超えない多数の記録ドットがトラック方向に沿ってパターニングされているデータ領域、及びデータ領域を除外したメディア上の一部領域であって、アスペクト比が2:1を超える多数のパターンマークが配列されている非データ領域を備える、数十ナノメートルスケールの微細な記録パターンとヘッドの位置情報を取得するためのサーボパターンとが共に形成されている高記録密度のパターンドメディア、及びその製造方法である。
【選択図】図1

Description

本発明は、パターンドメディア及びその製造方法に係り、より詳しくは、数十ナノメートルスケールの微細な記録パターンと、ヘッドの位置情報を取得するためのサーボパターンとが共に形成されている高記録密度のパターンドメディア、及びかようなパターンドメディアを低コストで製造できる製造方法に関する。
コンピュータなど情報機器の飛躍的な機能向上に対応して高記録密度の情報記録媒体に関する開発の必要性が高まっており、最近では、高記録密度の環境でも安定的な記録及び情報維持に有利なように人為的なパターニングを介して記録の最小単位であるビットを所定ピッチ間隔をあけて物理的に分離したパターンドメディアに関する研究が活発に行われている。
パターンドメディアの記録密度を高めるためには、一ビットに該当する単位パターンのサイズが数十ナノメートルスケールに微小に製造されることが必須である。すなわち、1Tb/in以上の高密度メディア実現のためには、25nmピッチのパターン実現のための微小パターニング技術が必須である。しかしながら、現在使用されるリソグラフィ技術では、100nm以下の微細な構造を実現しにくく、例えば、フォトリソグラフィ方式では、薄膜のフォトレジストを基板上に塗布し、所定のパターンを介して照射される光に対して前記フォトレジストを露光させ、現像過程を経て前記基板に物理的なパターンを形成するため、前記加工方式による解像度は、光の波長によって制限される。
一方、前記パターンドメディアに対して所定のデータを記録するか、またはすでに記録されたメディアの情報を判読するために、読み取り/書き込みヘッドは、特定トラックを追従しつつ記録/再生機能を行う。このとき、前記読み取り/書き込みヘッドは、外部衝撃や内部作動エラーなどにより、追従中である特定トラックから外れて隣接した他のトラックに離脱しうる。かようなトラッキングエラーを防止するため、メディア上には、情報の記録機能以外に、ヘッドの位置情報を取得できるように、別途のサーボパターンが設計される必要がある。かようなサーボパターンは、微細構造に設計されるデータ領域のパターンとは異なる機能を行うため、その形状及びサイズにおいて大きな差異があり、データ領域のパターンとは異なる加工方式を適用する必要がある。
本発明の技術的課題は、数十ナノメートルスケールの微細な記録パターンと、ヘッドの位置情報を取得するためのサーボパターンとが共に形成されている高記録密度のパターンドメディア、及び前記パターンドメディアを低コストで製造できるパターンドメディアの製造方法を提供するところにある。
前記技術的課題を達成するために、本発明のパターンドメディアは、データ記録用メディア上の一部領域であって、横の長さと縦の長さとの相対比で定義されるアスペクト比が最大でも2:1を超えない多数の記録ドットがトラック方向に沿ってパターニングされているデータ領域、及び前記データ領域を除外した前記メディア上の一部領域であって、前記アスペクト比が2:1を超える多数のパターンマークが配列されている非データ領域を備えることを特徴とする。
一方、本発明の他の側面によるパターンドメディアの製造方法は、相異なるスケールのパターンを有するデータ領域と非データ領域とを有するパターンドメディアの製造方法であって、(a)基底基板上にアルミニウム金属層を蒸着する段階、(b)前記アルミニウム金属層上にフォトレジストを塗布する段階、(c)前記フォトレジストにリソグラフィを適用し、前記非データ領域に対応するパターンを形成する段階、(d)前記フォトレジストを介して露出されたアルミニウム金属層に多数の空洞を形成し、前記データ領域に対応する微細パターンを設ける段階、(e)前記フォトレジストを除去する段階、(f)前記アルミニウム金属層のパターンから鋳型パターンを形成する段階、(g)前記鋳型パターンをメディア用原素材板に対して刻印転写する段階、及び(h)前記転写されたパターンの空洞を記録物質で充填する平坦化段階を含む。
本発明のパターンドメディアの製造方法によれば、機能によって相異なるスケールを有するデータ領域のドットパターンと非データ領域のパターンとを相異なる工程を介して加工する。すなわち、リソグラフィを介して非データ領域についてのパターニングを実施した後、リソグラフィ以外の数十ナノメートル以下の解像度を有する高密度パターン方式を適用してデータ領域に対する微細パターニングを実施することにより、低コストの加工費で高密度の記録媒体を製造できる。
以下、添付した図面に基づき、本発明の好適な実施形態によるパターンドメディア及びその製造方法について詳細に説明する。図1には、本発明の好適な実施形態によるパターンドメディアの平面構造が概略的に示されている。図示されているように、ディスク状のパターンドメディア100には、スピンドルモータ(図示せず)に組み込まれるための中央ホール100’が設けられ、前記中央ホール100’と同心円を形成する多数の記録トラック120aが備えられる。データの記録及び再生のための読み取り/書き込みヘッド(図示せず)は、高速回転されるパターンドメディア100上で特定トラックを追従しつつ、各種機能を行う。一方、前記中央ホール100’を中心に放射状には、一定の間隔をあけて多数のサーボ領域140が均一に配列されているが、前記サーボ領域140は、パターンドメディア100がスピンドルモータの真ん中から側方向に偏心することにより、発生するヘッドと目的トラックとの間の位置エラーを捕らえ、これを補正するためのものである。このため、前記サーボ領域140には、トラック120aを横切る半径方向に多数のサーボパターン130が形成される。
図2には、図1のII部分についての拡大図面が示されているが、トラック方向に沿って多数の記録ドット150がアレイを形成して配列され、一列または複数列の記録ドット150が集まって一つの記録トラック120aを形成し、これらが集まって有効に情報が記録されうるデータ領域120を構成する。前記ドットパターンは、データを記録及び更新できる記録物質で形成されるが、例えば、読み取り/書き込みヘッドの漏れ磁束に反応して磁化反転が形成される磁性材料で構成されるか、または周囲のマトリックスとは区別される誘電率を有する強誘電体で構成されてもよい。アレイを構成する各記録ドット150は、図面に示すような四角形や六角形(図示せず)を含む多様な多角形状を有することができるが、横の長さと縦の長さとの比率で定義されるアスペクト比は、ほぼ1:1に近く、最大でも2:1を超えない。
一つの記録トラック120aを追従しつつ各種機能を行った読み取り/書き込みヘッドは、外部衝撃や内部作動エラーなどによって隣接した他のトラックに離脱しうるが、かようなトラッキングエラーを防止するため、隣接したトラック120a間には、平行にライン状に延長され、トラックとトラックとの区分を付けるトラック区画パターン110が形成される。前記トラック区画パターン110は、ディスク状のパターンドメディア100と同心を形成する円周に沿って長く延長され、2:1を超す高いアスペクト比を有する。
一方、前記記録トラック120aを横切る方向には、多数のサーボパターン130が延長されるが、前記サーボパターン130は、例えば、二つ以上の隣接した記録トラック120aにかけて長く形成される。これらサーボパターン130は、記録トラック120aを構成するドットパターン150とは異なって情報記録機能を行わず、読み取り/書き込みヘッドと特定トラック120aとの間の位置情報を取得するために、メディア上に提供されたものであり、トラック区画パターン110と共に非データ領域を構成する。このように、前記パターンドメディア100は、所定のデータが保存されうる領域であり、多数の記録トラック120aからなるデータ領域120と;データ保存以外の機能を行うための領域であって隣接したトラック120a間の区分を付けるトラック区画パターン110と、メディアとこれを回転駆動するスピンドルモータとの間の位置整列のためのサーボパターン130とを備える非データ領域とに大別されうる。前記トラック区画パターン110またはサーボパターン130によって誘導されたヘッドの位置信号は、前記ヘッドを駆動するアクチュエータ(図示せず)の制御ループにフィードバックされ、ヘッドと目的トラックとの位置エラーを補正するための駆動信号に変換される。前記サーボパターン130も狭幅に長く延長された形状を有し、2:1を超す高いアスペクト比を有する。一方、データ領域120の記録ドット150と非データ領域に形成されたパターンマーク(前記トラック区画パターン110またはサーボパターン130に該当する)との高さの差及び表面粗度の差は、50Å以下に制限されることが好ましいが、これは、パターンドメディアから所定のデータを判読するとき、変換された電気的な信号に対するノイズを抑制して良好な再生品質を保証するためのものである。
図3には、図2に示す記録トラック120aに係る拡大斜視図が示されている。図4には、図2のIV―IV線に沿った断面図が示されている。前記記録トラック120aには、ほぼ縦横にアレイを構成して配列された数十ナノメートルスケールのドットパターン150が高密度に形成されているが、記録媒体が1Tb/inの記録密度を有するためには、前記単位ドット150を含むビットのサイズは、ほぼ25nm以下にならなければならない。前記単位ドット150は、多角形の断面構造を有することができ、後述するように、陽極酸化法(Anodic Aluminum Oxide;AAO)またはブロックコポリマー法などの高解像度の特殊パターニングを介して得られる。
以下では、本発明の他の側面によるパターンドメディアの製造方法について詳細に説明する。図5には、本発明の好適な実施形態によるパターンドメディアの製造方法が工程段階別に示されている。本発明のパターンドメディアでは、非データ領域に対するパターニングがいったん行われた後、さらにデータ領域に対する微細パターニングが実施される。まず、図5の(a)〜図5の(b)に図示されているように、ガラスまたは石英などからなる基底基板210上に、アルミニウム金属層220を所定厚さに蒸着する。次に、図5の(c)及び図5の(d)に図示されているように、前記アルミニウム金属層220上にフォトレジスト230を塗布し、公知のリソグラフィ方法を介し、前記フォトレジスト230に所定のパターンを形成する。前記リソグラフィ方法としては、フォトリソグラフィ、E−Beamリソグラフィ、X−Rayリソグラフィ、光干渉リソグラフィ、FIB(Focused Ion Beam)リソグラフィなど多様な公知のリソグラフィ方式が適用され、工程上の便宜または得ようとするパターンの精度などを考慮して適した方式が選択されうる。後述するように、フォトレジスト230によって覆われている部分は、アルミニウム金属層220に対するパターニングを経た後にも残存し、これらは、非データ領域、例えばトラック区画パターン110を構成する。
非データ領域に対するパターンを完成した後には、図5の(e)に図示されているように、陽極酸化法を用いた電気化学的方法でデータ領域に対する微細パターンを形成する。前記陽極酸化法によれば、一定したパターンのフォトレジスト230が塗布されたアルミニウム金属層220を電解液中に沈殿させた後、アルミニウム金属層220に正極性(+)バイアス電圧を印加する。このとき、前記フォトレジスト230の開口パターンを介して電解液に露出されたアルミニウム金属層220には、ほぼ数十ナノサイズの微細な空洞220’が形成され、アルミニウム金属層220の表面には、電解液との反応によって酸化被膜(図示せず)が形成される。前記空洞220’は、酸化被膜の形成が相対的に困難な部分、すなわち、自然に不純物を含むか、あるいは人為的にノッチが形成された欠陥部分に形成され、またはアルミニウム素材の結晶構造によって所定位置に形成されてもよい。前記空洞220’は、電解液の種類やバイアス電圧の強度、そして反応温度や反応時間などの陽極酸化の条件によって異なるサイズに形成され、図示されているように、アルミニウム金属層220を貫通する深さに形成されうる。前記空洞220’は、多角形断面を有し、アルミニウム金属層220厚に該当する高さに延長された多角形柱状を有することができ、金属層220の全体面にかけて均一なパターンに整列されうる。より詳しくは、前記空洞220’の断面構造について述べれば、前記空洞220’が占有する四角形状のメッシュにおいて、横の長さと縦の長さとの比率で定義されるアスペクト比は、ほぼ1:1に近く、最大でも2:1を超えない。
一方、前記陽極酸化処理において、前記フォトレジスト230は、電解液との反応を遮断する腐蝕防止マスクとして作用し、フォトレジスト230によって覆われた埋め込み部は、そのまま残って非データ領域に対するパターンを形成するが、例えば、ライン状のトラック区画パターン110を形成する。非データ領域に対するパターンは、相対的に大きいアスペクト比を有するが、より詳しくは、記録トラック120aと平行のライン状のトラック区画パターン110や、二つ以上の記録トラック120aを横切って半径方向(またはビット方向)に形成されたサーボパターン130は、2:1を超す高いアスペクト比を有する。
前記データ領域120に対するパターニングには、前記陽極酸化法に局限されず、数十ナノメートルスケールの高解像度パターニングに適した多様な方式が全て適用されうるが、一例として、ブロックコポリマー法が適用できる。図面に示さないが、前記ブロックコポリマー法によれば、相異なる2種のポリマーが一定した分子量比率で混合されたダイ−ポリマーを所定の温度で露出させることにより、エッチングに対する耐性の相異なる第1の相と第2の相との間に相分離を起こすが、例えば、前記第1の相がマトリックスになる第2の相から分離されて多数のドットパターンを形成し、エッチング及び現像処理を経てエッチング率の高い第1の相を除去することにより、一定したアレイを構成する多数の空洞を得ることができる。
陽極酸化法などを用いてアルミニウム金属層220に微細空洞220’を形成した後には、図5の(f)及び図5の(g)に図示されているように、マスクとしての効用を果たしたフォトレジスト230を除去し、アルミニウム金属層220上に公知の電気メッキ方式を用いて金属メッキ層240を形成する。前記金属メッキ層240は、熱伝導度に優れた金属素材、例えば、ニッケル(Ni)を主素材とするニッケルメッキを介して形成されうる。前記金属メッキ層の一部は、アルミニウム金属層に形成された空洞220’を充填しつつ陽刻の鋳型パターン240aを形成し、金属メッキ層240の残りの一部は、アルミニウム金属層220上に所定厚さを形成する。図5の(h)に図示されているように、鋳型パターン240aが形成された金属板(前記金属メッキ層に該当する)をマスタ基板240とする。次に、図5の(i)に図示されているように、マスタ基板240の鋳型パターン240aをレジン膜160に対して刻印転写する。さらに詳細に説明すれば、まず、ガラスなどからなるメディア基板180上にレジン膜160を形成するが、前記メディア基板180とレジン膜160との間には、シード層170が介在されうる。後述するように、前記シード層170は、今後記録物質150を成長させるための基板になる。図5の(j)に図示されているように、高温に加熱されたマスタ基板240をレジン膜160に対して所定圧力で加圧することにより、鋳型パターン240aをレジン膜160に刻印転写させる。最後に、図5の(k)に図示されているように、レジン膜160に刻印された空洞160’を所定の記録物質150、例えば、読み取り/書き込みヘッドの漏れ磁束に反応する磁性物質やまたはマトリックスになるレジン膜と区別される誘電率を有する強誘電物質で充填し、メディアの記録面を平坦化させる。
一方、マスタ基板の鋳型パターンを転写する方式では、前述したように、所定の熱及び圧力を用いて軟性レジン膜に対して鋳型パターンを刻印する方式と、光硬化性レジン膜に鋳型パターンを刻印した後、UV光を照射して硬化させる方式とがある。以下では、図6を参照し、光硬化方式を用いた刻印転写について説明する。まず、図6の(a)及び図6の(b)に図示されているように、ガラス、石英またはシリコンなどのエッチング可能な素材からなる基底基板210上に、アルミニウム金属層220を所定厚さに蒸着する。次に、図6の(c)及び図6の(d)に図示されているように、前記アルミニウム金属層220上にフォトレジスト230を塗布し、多様なリソグラフィ方法を介し、前記フォトレジスト230に非データ領域に対するパターンを形成する。次に、図6の(e)に図示されているように、データ領域に対する微細空洞パターンを形成するが、例えば、陽極酸化法やまたは、ブロックコポリマー法を用いる。次に、図6の(f)に図示されているように、フォトレジスト230を除去し、アルミニウム金属層220を腐蝕防止膜とし、基底基板210に対する乾式エッチングを実施する。図6の(g)に図示されているように、前記アルミニウム金属層の空洞220’を介して露出された基底基板210部分は、エッチングを介して所定深さにエッチングされ、所定のパターンを形成する。基底基板210に形成されたパターン自体を鋳型とし、光硬化性レジン膜に対して刻印転写するか、または図6の(h)及び図6の(i)に図示されているように、基底基板210に形成された陰刻パターンを陽刻に複製してマスタ基板240を製作した後、その鋳型パターン240’を光硬化性レジン膜160に対して刻印転写する。すなわち、図6の(i)に図示されているように、光硬化性レジン膜160が塗布されたメディア基板180を準備するが、前記メディア基板180は、UV照射光を透過させることができるガラス材質で設けられ、前記レジン膜160とメディア基板180との間には、シード層170が介在されうる。前記光硬化性レジン膜160は、照射されたUV光に反応して内部構造が変化して硬化する感光性樹脂材からなりうる。前記光硬化性レジン膜160に対してマスタ基板240を加圧してパターンを刻印転写した後、図6の(j)に図示されているように、前記レジン膜160に対してUV光を照射し、刻印されたパターンを硬化処理する。次に、図6の(k)に図示されているように、パターンを形成する空洞160’に、例えば、磁性を有する記録物質150を充填してメディアの記録面を平坦化させる。
本発明のパターンドメディアによれば、数十ナノメートルスケールの微細な記録パターンから1Tb/in以上の高記録密度を確保でき、サーボパターン及びトラック区画パターンからヘッドの正確な位置情報を高い精度で取得してヘッドのサーボエラーを最小化できる。
本発明は、添付した図面に示された一実施形態を参考に説明したが、これは、例示的なものに過ぎず、当業者であれば、これから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるという点を理解できるであろう。従って、本発明の真の保護範囲は、特許請求の範囲によって決められるものある。
本発明のパターンドメディア及びその製造方法は、情報記録媒体に関連した技術分野に効果的に適用可能である。
本発明の好適な一実施形態によるパターンドメディアの平面構造を示す図面である。 図1のII部分についての拡大図面である。 図2に示す記録トラックについての拡大斜視図である。 図2のIV−IV線に沿って取った断面図である。 本発明の好適な一実施形態によるパターンドメディアの製造方法を工程段階によって示した断面図である。 本発明のさらに他の実施形態によるパターンドメディアの製造方法を工程段階によって示した断面図である。
符号の説明
100 パターンドメディア
100’ 中央ホール
120a トラック
130 サーボパターン
140 サーボ領域
150 記録ドット
160 レジン膜
180 メディア基板

Claims (18)

  1. データ記録用メディア上の一部領域であって、横の長さと縦の長さとの相対比で定義されるアスペクト比が最大でも2:1を超えない多数の記録ドットがトラック方向に沿ってパターニングされているデータ領域と、
    前記データ領域を除外した前記メディア上の一部領域であって、前記アスペクト比が2:1を超過する多数のパターンマークが配列されている非データ領域とを備えることを特徴とするパターンドメディア。
  2. 前記記録ドット及びパターンマークは、多角形の水平断面を有することを特徴とする請求項1に記載のパターンドメディア。
  3. 前記非データ領域に設けられたパターンは、
    前記メディア上のトラックを横切って半径方向に延長されたサーボパターンと、
    隣接したトラック間で平行にライン状に延長され、トラックとトラックとの区分を付けるトラック区画パターンとを備えることを特徴とする請求項1に記載のパターンドメディア。
  4. 前記サーボパターンは、前記メディアの中央ホールを中心に一定の間隔を有し、放射状に配列された多数のサーボ領域に配列されることを特徴とする請求項1に記載のパターンドメディア。
  5. 前記データ領域の記録ドットと非データ領域のパターンマークとの表面粗度の差は、50Å以下であることを特徴とする請求項1に記載のパターンドメディア。
  6. 前記データ領域のドットパターンは、数十ナノメートルスケール以下の解像度を有する微細パターニングを介して加工され、前記非データ領域のパターンは、リソグラフィを介して加工されることを特徴とする請求項1に記載のパターンドメディア。
  7. 前記ドットパターンは、陽極酸化法またはブロックコポリマー法のうちから選択した微細パターニングを介して形成されることを特徴とする請求項6に記載のパターンドメディア。
  8. 相異なるスケールのパターンを有するデータ領域と非データ領域とを有するパターンドメディアの製造方法であって、
    (a)基底基板上にアルミニウム金属層を蒸着する段階と、
    (b)前記アルミニウム金属層上にフォトレジストを塗布する段階と、
    (c)前記フォトレジストにリソグラフィを適用し、前記非データ領域に対応するパターンを形成する段階と、
    (d)前記フォトレジストを介して露出されたアルミニウム金属層に多数の空洞を形成し、前記データ領域に対応する微細パターンを設ける段階と、
    (e)前記フォトレジストを除去する段階と、
    (f)前記アルミニウム金属層のパターンから鋳型パターンを形成する段階と、
    (g)前記鋳型パターンをメディア用原素材板に対して刻印転写する段階と、
    (h)前記転写されたパターンの空洞を記録物質で充填する平坦化段階とを含むことを特徴とするパターンドメディアの製造方法。
  9. 前記データ領域に対応する微細パターンは、陽極酸化法またはブロックコポリマー法のうちから選択した方式で形成されることを特徴とする請求項8に記載のパターンドメディアの製造方法。
  10. 前記リソグラフィは、フォトリソグラフィ、E−Beamリソグラフィ、X−Rayリソグラフィ、光干渉リソグラフィ、FIBリソグラフィのうちから選択することを特徴とする請求項8に記載のパターンドメディアの製造方法。
  11. 前記メディア用原素材板は、メディア基板、前記鋳型パターンが刻印されるレジン膜、及び前記メディア基板とレジン膜の間のシード層を備えることを特徴とする請求項8に記載のパターンドメディアの製造方法。
  12. 前記鋳型パターンの形成段階では、前記アルミニウム金属層上に前記空洞を埋め込む金属メッキ層を形成し、前記空洞を充填する陽刻の鋳型パターンを得ることを特徴とする請求項8に記載のパターンドメディアの製造方法。
  13. 前記刻印転写段階では、高温に加熱された前記鋳型パターンを前記原素材板に対して所定の圧力で加圧する熱−加圧方式が適用されることを特徴とする請求項12に記載のパターンドメディアの製造方法。
  14. 前記鋳型パターンの形成段階では、前記アルミニウム金属層を腐蝕防止膜とし、前記空洞を介して露出された前記基底基板をエッチングして鋳型パターンを得ることを特徴とする請求項8に記載のパターンドメディアの製造方法。
  15. 前記刻印転写段階では、前記鋳型パターンを原素材板に対して刻印転写した後、前記原素材板に対してUV光を照射して転写パターンを硬化させるUV硬化方式が適用されることを特徴とする請求項14に記載のパターンドメディアの製造方法。
  16. 前記レジン膜は、UV照射光に反応して硬化される感光性樹脂材からなることを特徴とする請求項14に記載のパターンドメディアの製造方法。
  17. 前記基底基板は、UV光が透過しうる透光性ガラス材質からなることを特徴とする請求項14に記載のパターンドメディアの製造方法。
  18. 前記記録物質は、磁性物質であるか、またはマトリックスを構成する隣接したレジン膜とは区別される誘電率を有する強誘電体であることを特徴とする請求項8に記載のパターンドメディアの製造方法。
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