JP2008041183A

JP2008041183A - 磁気転写用マスター体及びサーボパターンの転写方法

Info

Publication number: JP2008041183A
Application number: JP2006215294A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Kitade; 康博北出
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2006-08-08
Filing date: 2006-08-08
Publication date: 2008-02-21

Abstract

【課題】磁気転写用マスター体及びサーボパターンの転写方法に関し、垂直磁気記録媒体に対して垂直印加磁気転写でサーボ信号をオントラックすることを可能にする。
【解決手段】基体２に設けたサーボパターンに応じた凹凸形状パターン３の両側の傾斜部６を含めた凹部５の幅に対する凸部４の先端部の幅の比を０．４以下にする。
【選択図】図１

Description

本発明は磁気転写用マスター体及びサーボパターンの転写方法に関するものであり、特に、垂直磁気記録媒体上に形成されたサーボ領域へのサーボパターンの転写を転写波形が上下ほぼ対称になるように行うための凹凸パターン形状に特徴のある磁気転写用マスター体及びサーボパターンの転写方法に関するものである。

磁気ディスク上での位置決めをするために、データ領域と交互にサーボ領域が形成されているが、従来、サーボ領域に記録するサーボデータはＳＴＷ（ＳｅｒｖｏＴｒａｃｋＷｒｉｔｉｎｇ）によって、専用ヘッドを用いて記録されてきた。

この磁気ディスク上のサーボ領域では、上流側からプリアンブル域、サーボマーク域及びサーボデータ域の順番で区画されている。
プリアンブル域では、周方向に沿って均一な間隔で交互に正負の磁極が形成され、また、サーボデータ域では、半径方向に変化する所定のパターンで磁極が形成され、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ装置）ではプリアンブル域で読み出される磁気情報から同期信号が得られる。
また、サーボデータ域から読み出される磁気情報に基づきヘッドは正確に記録トラック上に位置決めされることになる。

しかしながら、近年のハードディスクの高密度化に伴い、データ領域の記録密度が増加するに従い、ヘッドの位置決めに必要なサーボ情報にも、さらなる高密度化が求められているが、磁気記録装置における高記録密度化が進むにつれ、従来のヘッド記録によるサーボ情報記録では、サーボライト時間の増大やサーボ記録精度劣化が懸念されている。

そこで、あらかじめサーボ情報がパターニングされている磁気転写用マスター体を用いて、一括してサーボ情報を記録する磁気転写方式が注目されている。
この磁気転写法とは予めサーボ情報が記録された磁気転写用マスター体を磁界印加しながら媒体に密着するだけでサーボ情報が記録できるというものであり（例えば、特許文献１参照）、この磁気転写方式によれば、一括記録のため時間コストを大幅に削減できるとともに、静的な記録であるため高精度なサーボ記録を期待することができる。

ここで、図１０を参照して、従来の磁気転写用マスター体を説明する。
図１０参照
図１０は、従来の磁気転写用マスター体の概念的構成図であり、ここではサーボパターンを形成した領域の断面を示している。
シリコン基板６１上に、露光或いはナノインプリント技術を用いてレジストによるサーボパターン６２を形成し、ドライエッチングによってレジストに刻印されたサーボパターン６２の図形を下地のシリコン基板６１に転写して凹部６３を形成する。

次いで、サーボパターン６２を除去したのち、ＮｉをメッキすることによってＮｉスタンパ６４を形成する。
次いで、シリコン基板６１を剥離してＮｉスタンパ６４を取り出したのち、Ｎｉスタンパ６４の表面に厚さが、例えば、２００ｎｍのＣｏＦｅ等の磁性膜６５を成膜することによって磁気転写用マスター媒体が完成する。

なお、実際には、微細にエッチングしているので、最下図に示すように、凹部６３の側壁は７０°〜９０°の傾斜を有するテーパ状になっている。

一方、磁気記録媒体に関しては、従来の面内記録媒体に代わり垂直記録化が進んでおり、磁気転写方式も媒体に水平に磁界を印加する方式、垂直に印加する方式が存在する。
垂直に磁界を印加する転写方式は、初期化磁界を媒体面垂直方向に印加後、磁気転写用マスター体を密着させ初期化と逆方向に磁界を印加してサーボパターンを転写する方式である。
特開２００３−１４１７１５号公報

しかし、磁気記録方式が、面内記録から垂直記録方式に変移するに伴い、磁気転写に際してマスター側に要求される条件がより厳しくなってきている。
その一例として、面内記録において磁気転写で記録されたサーボ信号を基にオントラックすることができた磁気転写用マスター体を垂直記録に適用した場合、転写波形が上下非対称となり、オントラックすることができないといった垂直印加磁気転写に特有の問題が生じているので、この事情を図１１を参照して説明する。

図１１参照
図１１は、従来構造の磁気転写用マスター体を用いて垂直印加磁気転写後の媒体にかかる転写磁界波形図であり、ここでは、有限要素法を用いたシミュレーション結果を示している。
図から明らかなように転写波形が上下非対称になっており、磁気転写時に用いる印加磁界の方向によって、媒体記録層にかかる転写磁界強度分布が変化することに起因している。

したがって、本発明は、垂直磁気記録媒体に対して垂直印加磁気転写でサーボ信号をオントラックすることを可能にすることを目的とする。

図１は本発明の原理的構成図であり、ここで図１を参照して、本発明における課題を解決するための手段を説明する。
図１参照
上記の課題を解決するために、本発明は、垂直磁気記録媒体に転写するサーボパターンに応じた凹凸形状パターン３を有する磁気転写用マスター体１であって、基体２に設けた凹凸形状パターン３の両側の傾斜部６を含めた凹部５の幅に対する凸部４の先端部の幅の比が０．４以下であることを特徴とする。

このように、基体２に設けた凹凸形状パターン３の両側の傾斜部６を含めた凹部５の幅に対する凸部４の先端部の幅の比を０．４以下にすることによって、転写波形をほぼ上下対称とすることができ、それによって、サーボデータのオントラックが可能になる。

この場合、傾斜部６の傾斜角θを７０°≦θ＜９０°とすることが望ましく、それによって、マスター体１のパターン凸部４先端を狭くして磁気転写時に媒体と接触することができるので、従来のマスター体１と比較して、垂直印加転写時に媒体にかかる磁界強度の上下非対称性を解消することができ、面内印加並みの転写性能を得ることが可能となる。

或いは、傾斜部６は凸部４の先端部近くのみに設けても良く、その場合には、傾斜部６の下端が凸部４の高さの上部１／５よりも下に位置するように構成することが望ましく、それによって、高密度記録に対応することができる。

また、凹部５の少なくとも一部を非磁性体で埋め込んでも良く、それによって、磁気転写工程に伴う凸部４先端の磁性膜７の摩耗を軽減することができる。

上述の構成の磁気転写用マスター体１を垂直磁気記録媒体に当接させた状態で、磁気転写用マスター体１及び垂直磁気記録媒体に対して垂直方向の直流磁界を印加することにより、サーボデータのオントラックが可能になる。

また、上述のサーボパターンの転写方法によりサーボパターンを転写することにより、高密度記録されたサーボデータを有する垂直磁気記録媒体を構成することができる。

発明においては、マスター体のパターン凸部先端を狭くして磁気転写時に媒体と接触させているので、従来のマスター体と比較して、垂直印加転写時に媒体にかかる磁界強度の上下非対称性を解消することができ、面内磁気記録媒体に対する磁気転写と同様の転写性能を得ることが可能となる。

本発明は、基体に設けたサーボパターンに応じた形状の凹凸形状パターンの両側の傾斜部を含めた凹部の幅に対する凸部の先端部の幅の比を０．４以下とし、傾斜部の傾斜角θを７０°≦θ＜９０°にするか、或いは、傾斜部の下端が凸部の高さの上部１／５よりも下に位置するように傾斜部を凸部の先端部近くのみに設けたものであり、この磁気転写用マスター体を垂直磁気記録媒体に当接させた状態で、磁気転写用マスター体及び垂直磁気記録媒体に対して垂直方向の直流磁界を印加することにより、サーボデータをオントラックするものである。

ここで、図２及び図３を参照して、本発明の実施例１の磁気転写用マスター体を説明する。
図２参照
まず、シリコン基板１１上にレジストを塗布し、露光或いはナノインプリント技術を用いてサーボパターンに応じたレジストパターン１２を形成する。

次いで、ドライエッチングによりレジストパターン１２に刻印されたサーボパターン図形を下地のシリコン基板１１に転写することによって凹部１３を形成する。
この時のエッチング条件として、凹部１３がＶ溝形状、或いは、それに近い形状となり、パターンの面内密度に依らない均一な深さとなるエッチング条件を選択する。

ここでは、平行平板型のプラズマエッチング装置を用いて、エッチングガスとしてＳＦ₆を用いて、例えば、０．５Ｐａのガス圧において、基板温度を２５℃とし、２００Ｗの高周波パワーを印加することによってエッチングを行う。

次いで、例えば、５０℃においてＮｉ電解メッキを施すことによって、Ｎｉマスター１４を形成する。
次いで、Ｎｉマスター１４をシリコン基板１１毎、常温の水中に浸漬することによって、ＮｉとＳｉの熱膨張係数の差を利用してＮｉマスター１４をシリコン基板１１から剥離する。

次いで、スパッタリング法を用いてＮｉマスター１４の表面に厚さが、例えば、２００ｎｍのＣｏＦｅからなる磁性膜１５を成膜することによって磁気転写用マスター体の基本構成が完成する。

図３参照
図３の上図は、実施例１の磁気転写用マスター体を用いて垂直磁気転写した後の垂直磁気記録媒体にかかる転写磁界波形のシミュレーション結果を示したものであり、図１１に示した従来例に比べて、転写磁界波形の上下対称性が飛躍的に改善されている。

なお、このシミュレーションにおいては有限要素法を用い、下図に示す凸部１６の高さが０．２μｍ、凹凸のピッチを２００ｎｍとし、ｘ：１がｘ＜０．４の場合を示している。
なお、図２に示した磁気転写用マスター体の場合には、図面状の尖頭状になっているがｘ＝０．３５となる。

この様に、本願発明の実施例１においては、磁気転写用マスター体のパターン凸部先端を狭くして磁気転写時に媒体と接触させているので、従来のマスター体と比較して、垂直印加転写時に媒体にかかる磁界強度の上下非対称性を解消することができる。

次に、図４及び図５を参照して、本発明の実施例２の磁気転写用マスター体を説明する。
図４参照
まず、上記の実施例１と同様に、シリコン基板２１上にレジストを塗布し、露光或いはナノインプリント技術を用いてサーボパターンに応じたレジストパターン２２を形成する。

次いで、ドライエッチングによりレジストパターン２２に刻印されたサーボパターン図形を下地のシリコン基板２１に転写することによって凹部２３を形成する。
この時のエッチング条件として、まず、反応性イオンエッチングにより凹部２４の形状がレジストパターン１２の凹部に限りなく近い形状になるようにエッチングしたのち、順テーパがつくエッチング条件を用いて、Ｖ溝形状、或いは、それに近い形状の尖凹部２５を形成する。

ここでは、平行平板型のプラズマエッチング装置を用いて、まず、第１段階のエッチングにおいては、エッチングガスとしてＳＦ₆を用いて、例えば、０．５Ｐａのガス圧において、基板温度を２５℃とし、２００Ｗの高周波パワーを印加することによってエッチングを行う。

次いで、第２段階のエッチングにおいては、エッチングガスとしてＳＦ₆を用いて、例えば、５．０Ｐａのガス圧において、基板温度を２５℃とし、５０Ｗの高周波パワーを印加することによってエッチングを行う。

以降は、上記の実施例１と全く同様に、例えば、５０℃においてＮｉ電解メッキを施すことによって、Ｎｉマスター２６を形成する。
次いで、Ｎｉマスター２６をシリコン基板２１毎、常温の水中に浸漬することによって、ＮｉとＳｉの熱膨張係数の差を利用してＮｉマスター２６をシリコン基板２１から剥離する。

次いで、スパッタリング法を用いてＮｉマスター２６の表面に厚さが、例えば、２００ｎｍのＣｏＦｅからなる磁性膜２７を成膜することによって磁気転写用マスター体の基本構成が完成する。

図５参照
図５の上図は、実施例２の磁気転写用マスター体を用いて垂直磁気転写した後の垂直磁気記録媒体にかかる転写磁界波形のシミュレーション結果を示したものであり、この場合も、図１１に示した従来例に比べて、転写磁界波形の上下対称性が飛躍的に改善されている。

なお、このシミュレーションにおいては有限要素法を用い、下図に示す垂直部２８の高さが０．２μｍ、尖頭部２９の高さが０．０４μｍ、凹凸のピッチを２００ｎｍとし、ｘ：１がｘ＜０．４の場合を示している。
なお、図４に示した磁気転写用マスター体の場合には、ｘ＝０３５となる。

この様に、本願発明の実施例２においては、磁気転写用マスター体のパターンの先端部のみを尖頭状にしているので、従来のマスター体と比較して、垂直印加転写時に媒体にかかる磁界強度の上下非対称性を解消することができるとともに、実施例１に比べて磁界強度を大きくすることができる。

次に、図６を参照して、本発明の実施例３の磁気転写用マスター体を説明するが、この実施例３の磁気転写用マスター体は実施例１の磁気転写用マスター体の凹部を非磁性体で埋め込んだものであるので、最終的な断面図のみを示す。
図６参照
上記の実施例１と全く同様にＮｉマスター１４の表面に磁性膜１５を形成したのち、スパッタリング法を用いてＳｉＯ₂膜１７を堆積することによって、凹部をＳｉＯ₂膜１７で埋め込んだものである。

このように、本発明の実施例３においては、凹部にＳｉＯ₂膜１７を埋め込んで全体をほぼ平坦にしているので、凸部１６が尖頭状であっても、垂直印加転写時に垂直磁気記録媒体に凸部１７を当接させた場合の摩耗を低減することができる。

次に、図７を参照して、本発明の実施例４の磁気転写用マスター体を説明するが、この実施例４の磁気転写用マスター体は実施例２の磁気転写用マスター体の凹部を非磁性体で埋め込んだものであるので、最終的な断面図のみを示す。
図７参照
上記の実施例２と全く同様にＮｉマスター２６の表面に磁性膜２７を形成したのち、スパッタリング法を用いてＳｉＯ₂膜３０を堆積することによって、凸部をＳｉＯ₂膜３０で埋め込んだものである。

このように、本発明の実施例３においては、垂直部２８及び尖頭部２９からなる凸部をＳｉＯ₂膜３０で埋め込んで全体をほぼ平坦にしているので、凸部が尖頭状であっても、垂直印加転写時に垂直磁気記録媒体に凸部を当接させた場合の摩耗を低減することができる。

次に、図８を参照して、実施例１の磁気転写用マスター体を用いたサーボパターン転写方法を説明する。
図８参照
まず、スピンドルモータ３１に固定した垂直磁気記録媒体４０に対して、垂直磁気記録媒体４０の面に垂直方向の磁界を印加するための電磁石３２，３３を設けて、垂直磁気記録媒体４０の磁気記録層４１の保磁力Ｈ_cの２倍以上の磁界を印加して磁気記録層４１を垂直方向（図においては上向）に初期化する。

次いで、磁気記録層４１の初期化面に上述の磁気転写用マスター体１０の磁性膜１５を設けた側が接するように密着させたのち、電磁石３２，３３に流す電流を反転させて初期化方向とは反対方向の磁界を印加して磁気記録層４１にサーボパターンを転写してサーボパターン書込領域４２を形成し、サーボパターンが転写されない領域がデータ領域４３となる。
なお、この場合の磁界強度は、例えば、磁気記録層４１の保磁力Ｈ_cと同じにする。

次に、図９を参照して、本発明の実施例５の磁気ディスク装置を説明する。
図９参照
図９は、本発明の実施例５の磁気ディスク装置の概念的平面図であり、上記の実施例１乃至実施例４のいずれかの磁気記録用マスター体を用いたサーボパターン転写方法でサーボパターンが転写された垂直磁気記録媒体４０は、スピンドルモータ５１の回転軸に取り付けられるとともに、ディスククランプリング５２によって固定される。

また、ヘッドアーム５３の先端部にはサスペンション５４を介して磁気センサを備えたスライダー５５が取付けられており、垂直磁気記録媒体４０の放射方向にシーキング動作を行う。

以上、本発明の各実施例を説明してきたが、本発明は各実施例に記載された構成・条件等に限られるものではなく各種の変更が可能であり、例えば、実施例１乃至実施例４においては、基板として加工精度の観点からシリコン基板を用いているが、シリコン基板に限られるものではなく、ガラス基板等を用いても良いものである。

また、上記の各実施例においては、マスター基体としてＮｉを用いているが、Ｎｉに限られるものではなく、硬質で電解メッキが可能な素材であればなんでも良く、また、成膜する磁性膜もＣｏＦｅに限られるものではなく、ＮｉＦｅやＣｏＮｉＦｅ等の他の磁性膜を用いても良いものである。

また、上記の実施例３及び実施例４においては、平坦化のための埋込層をＳｉＯ₂膜で構成しているが、ＳｉＯ₂膜に限られるものではなく、ＳｉＮ膜やＳｉＯＮ膜等の他の絶縁膜でも良く、さらに、非磁性であれば導電体を埋込層として用いても良いものである。

また、上記の実施例５のサーボパターンの転写工程においては、サーボパターンのコントラストを明瞭にするために初期化処理をしているが、この初期化処理は必ずしも必要がないものである。

ここで、再び図１を参照して、本発明の詳細な特徴を改めて説明する。
再び、図１参照
（付記１）垂直磁気記録媒体に転写するサーボパターンに応じた凹凸形状パターン２を有する磁気転写用マスター体１であって、基体２に設けた前記凹凸形状パターン３の両側の傾斜部６を含めた凹部５の幅に対する凸部４の先端部の幅の比が０．４以下であることを特徴とする磁気転写用マスター体。
（付記２）上記傾斜部６の傾斜角θが、７０°≦θ＜９０°であることを特徴とする付記１記載の磁気転写用マスター体。
（付記３）上記傾斜部６が、上記凸部４の先端部近くのみに設けられ、且つ、前記傾斜部６の下端が、前記凸部４の高さの上部１／５よりも下に位置することを特徴とする付記１記載の磁気転写用マスター体。
（付記４）上記凹部５の少なくとも一部を非磁性体で埋め込んだことを特徴とする付記１乃至３のいずれか１に記載の磁気転写用マスター体。
（付記５）付記１乃至４のいずれか１に記載の磁気転写用マスター体１を垂直磁気記録媒体に当接させた状態で、前記磁気転写用マスター体１及び垂直磁気記録媒体に対して垂直方向の直流磁界を印加することを特徴とするサーボパターンの転写方法。
（付記６）付記５記載のサーボパターンの転写方法により転写したサーボパターンを有することを特徴とする垂直磁気記録媒体。
（付記７）付記６記載の垂直磁気記録媒体を搭載したことを特徴とする磁気ディスク装置。

本発明の活用例としては、垂直磁気転写用のマスター体が典型的なものであるが、面内磁気記録媒体に対する磁気転写用マスター体として用いても良いものである。

本発明の原理的構成の説明図である。本発明の実施例１の磁気転写用マスター体の製造工程の説明図である。実施例１の転写磁界波形の説明図である。本発明の実施例２の磁気転写用マスター体の製造工程の説明図である。実施例２の転写磁界波形の説明図である。本発明の実施例３の磁気転写用マスター体の概念的断面図である。本発明の実施例４の磁気転写用マスター体の概念的断面図である。実施例１の磁気転写用マスター体を用いたサーボパターン転写方法の説明図である。本発明の実施例５の磁気ディスク装置の概念的平面図である。従来の磁気転写用マスター体の概念的構成図である。従来構造の磁気転写用マスター体を用いて垂直印加磁気転写後の媒体にかかる転写磁界波形図である。

符号の説明

１磁気転写用マスター体
２基体
３凹凸形状パターン
４凸部
５凹部
６傾斜部
７磁性膜
１０磁気転写用マスター体
１１シリコン基板
１２レジストパターン
１３凹部
１４Ｎｉマスター
１５磁性膜
１６凸部
１７ＳｉＯ₂膜
２０磁気転写用マスター体
２１シリコン基板
２２レジストパターン
２３凹部
２４凹部
２５尖凹部
２６Ｎｉマスター
２７磁性膜
２８垂直部
２９尖頭部
３０ＳｉＯ₂膜
３１スピンドルモータ
３２電磁石
３３電磁石
４０垂直磁気記録媒体
４１磁気記録層
４２サーボパターン書込領域
４３データ領域
５１スピンドルモータ
５２ディスククランプリング
５３ヘッドアーム
５４サスペンション
５５スライダー
６１シリコン基板
６２サーボパターン
６３凹部
６４Ｎｉスタンパ
６５磁性膜

Claims

垂直磁気記録媒体に転写するサーボパターンに応じた凹凸形状パターンを有する磁気転写用マスター体であって、基体に設けた前記凹凸形状パターンの両側の傾斜部を含めた凹部の幅に対する凸部の先端部の幅の比が０．４以下であることを特徴とする磁気転写用マスター体。
上記傾斜部の傾斜角θが、７０°≦θ＜９０°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体。
上記傾斜部が、上記凸部の先端部近くのみに設けられ、且つ、前記傾斜部の下端が、前記凸部の高さの上部１／５よりも下に位置す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体。
上記凹部の少なくとも一部を非磁性体で埋め込んだことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の磁気転写用マスター体。
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の磁気転写用マスター体を垂直磁気記録媒体に当接させた状態で、前記磁気転写用マスター体及び垂直磁気記録媒体に対して垂直方向の直流磁界を印加することを特徴とするサーボパターンの転写方法。