JP2009134788A - 電子ビーム描画方法、微細パターン描画システム、凹凸パターン担持体および磁気ディスク媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】磁気ディスク媒体に形成する微細パターンの内外周描画で半径位置に応じた制御を簡易に高精度に行い、基板全体で一定の照射線量で高精度かつ高速に描画可能とする。
【解決手段】レジスト11が塗布された基板10上に電子ビームEBを走査して、微細パターン12のエレメント13の形状を塗りつぶすように描画する際に、回転ステージ41の回転速度を描画位置の半径に反比例して内周トラック描画で速く外周トラック描画で遅くなるように回転制御する一方、電子ビームの描画制御信号を回転ステージ41の回転に連係して生起する描画クロック信号に基づいて作成するもので、該描画クロック信号は回転ステージの１回転におけるクロック数を描画位置の半径によらず各トラックで一定値とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、ディスクリートトラックメディアやビットパターンメディアなどの高密度磁気記録媒体用のインプリントモールドや磁気転写用マスター担体などを作製する際に、所望の凹凸パターンに応じた微細パターンを描画するための電子ビーム描画方法および微細パターン描画システムに関するものである。

また、本発明は、上記電子ビーム描画方法を用いた描画を行う工程を経て作製される、凹凸パターン表面を有するインプリントモールドあるいは磁気転写用マスター担体などを含む凹凸パターン担持体、さらには該凹凸パターン担持体であるインプリントモールドを用いて凹凸パターンが転写されてなる磁気ディスク媒体および磁気転写用マスター担体を用いて磁化パターンが転写されてなる磁気ディスク媒体に関するものである。

現状の磁気ディスク媒体では、一般にサーボパターンなどの情報パターンが形成されている。また、記録密度のさらなる高密度化の要請から、隣接するデータトラックを溝（グルーブ）からなるグルーブパターン（ガードバンド）で分離し、隣接トラック間の磁気的干渉を低減するようにしたディスクリートトラックメディア（ＤＴＭ）が注目されている。さらに高密度化を図るために提案されているビットパターンメディア（ＢＰＭ）は単磁区を構成する磁性体（単磁区微粒子）が物理的に孤立して規則的に配列されてなり、微粒子１個に１ビットを記録するメディアである。

従来、上記サーボパターン等の微細パターンは、磁気ディスク媒体に凹凸パターンまたは磁化パターンなどによって形成され、高密度の磁気ディスク媒体を製造するための磁気転写用マスター担体の原盤などに、所定の微細パターンをパターニングするための電子ビーム描画方法が提案されている。この電子ビーム描画方法は、レジストが塗布された基板を回転させながら、パターン形状に対応した電子ビームの照射によってパターン描画を行うものである（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

上記特許文献１の電子ビーム描画方法は、例えばサーボパターンを構成するトラックの幅方向に延びる矩形または平行四辺形のエレメントを描画する際に、電子ビームを周方向に高速振動させつつ半径方向に偏向させて、このエレメントを塗りつぶすように走査して描画する方法である。

また、特許文献２の電子ビーム描画方法は、パターンのトラック幅方向に電子ビームを往復振動させて描画する方法である。

さらに、オン・オフ描画方法として、レジストが塗布された基板を回転させながら、パターン形状に対応して電子ビームをオン・オフ照射し、基板または電子ビーム照射装置を１回転に１ビーム幅ずつ半径方向に移動させてパターン描画を行う方法も知られている。
特開２００４−１５８２８７号公報 特開２００６−１８４９２４号公報

ところで、前述の電子ビーム描画方法によって微細パターンの描画を行う場合に、内周トラックから外周トラックの全体に正確に、各パターンを構成するエレメントを描画することは困難である。

つまり、前記特許文献１および２の描画方法によれば、内周トラックにおける描画と外周トラックにおける描画とは、基板を同じ回転数で回転させている状態で行うと、電子ビームの照射に対する基板の相対的移動速度は、内周トラックで遅く、外周トラックで速くなるため、同じ感度のレジストに対する電子ビームの照射線量が異なる結果、均一なビーム照射を行うことができない問題がある。電子ビームの出力強度を微小に変更制御することは電子銃の構造上困難であり、電子ビームの照射における基板移動速度またはビーム偏向速度を、電子ビームの照射位置における半径に対応して変更制御する必要がある。

そして、上記点より、電子ビームの描画位置の半径に反比例して回転ステージの回転速度を遅くし、内周トラックの描画と外周トラックの描画とで回転線速度を同一にして単位面積あたりの照射線量を同等とし、同一感度のレジストに対するパターン形成を同一特性で行えるように、基板を載置する回転ステージの回転制御を行うことが、前記特許文献１に開示されている。

しかして、内周トラックの描画時と外周トラックの描画時とで回転速度を変化させるということは、回転ステージが１回転する時間が異なることになる。一方、磁気ディスク媒体の実際の使用状態では、一定回転で駆動される磁気ディスク媒体の内周トラックおよび外周トラックから同様の信号が読み取れるようにするためには、内外周で信号を構成する微細パターンエレメントのトラック方向の長さを、内周トラックで短く、外周トラックで長くなるように半径位置に応じて正確に形成する必要がある。このように電子ビーム描画の走査制御を高精度に行うためには、前述の回転ステージの回転移動と正確に同期させてビーム走査制御を行う必要があり、その位置制御およびタイミング制御は、一般に一定時間間隔で発生するクロック信号を基準として行っている。

しかし、前述のように内周トラックの描画時と外周トラックの描画時とで、回転ステージの１回転の時間が異なるために、異なるトラックでは異なるクロック数をカウントして、描画パターンのトラック方向長さを微細に調整しなければならない。特に、描画長さに相当する時間がクロック信号の整数倍とならず、端数となるトラックではそれを整数倍の位置で、電子ビームの照射制御を行うことに伴って、描画パターンの精度が低下するとともに、描画制御が複雑で、煩雑なものとなる問題がある。

なお、前述のオン・オフ描画方法は、１周のクロック数を増大して位置精度を高めることで描画時間精度を確保することが可能であるが、基板全体へのパターン描画には多大の時間を要するとともに、内外周での回転位置に対応する電子ビームのオン・オフ位置精度を確保して、基板全体での所定形状のパターン描画を行うことが困難な問題を有している。

本発明は上記事情に鑑みて、磁気ディスク媒体に形成する微細パターンの内周トラックでの描画と外周トラックでの描画とで半径位置に応じた制御を簡易に高精度に行え、基板全体で一定の照射線量で高速かつ正確に描画できるようにした電子ビーム描画方法および電子ビーム描画を行うための微細パターン描画システムを提供することを目的とするものである。

また、本発明は、電子ビームにより精度よく描画された微細パターンを有する、インプリントモールドや磁気転写用マスター担体などの凹凸パターン担持体を提供すること、および、その凹凸パターン担持体を用いて凹凸パターンもしくは磁気パターンが転写されてなる磁気ディスク媒体を提供することを目的とするものである。

本発明の電子ビーム描画方法は、レジストが塗布され回転ステージに設置された基板上に、前記回転ステージを回転させつつ、電子ビーム描画装置により電子ビームを走査して、該電子ビームの照射径より大きいトラック方向長さのエレメントで構成される微細パターンを描画する電子ビーム描画方法において、
前記基板を一方向に回転させつつ、前記電子ビームを前記回転ステージの半径方向および該半径方向と直交する方向へ送るＸ−Ｙ偏向を行い、前記エレメントの形状を塗りつぶすように走査制御し、順次エレメントを描画する際に、
前記回転ステージの回転速度を、描画位置の半径に反比例して内周トラック描画で速く外周トラック描画で遅くなるように回転制御する一方、
前記電子ビームの描画制御信号は、前記回転ステージの回転に連係して生起する描画クロック信号に基づいて作成するものであり、該描画クロック信号は、前記回転ステージの１回転におけるクロック数を、描画位置の半径によらず各トラックで一定値としたことを特徴とするものである。

その際、前記微細パターンの描画は、前記基板を一方向に回転させつつ、前記電子ビームを、前記回転ステージの半径方向と直交する方向へ高速に往復振動させるとともに、前記回転ステージの半径方向および半径方向と直交する方向へ送るＸ−Ｙ偏向を行い、前記エレメントの形状を順次塗りつぶすように走査制御して行うことが好適である。

また、前記基板における内周トラックと外周トラックとで同じ情報に対応する前記エレメントの描画を、前記描画クロック信号の同じクロック数に基づいて作成された前記描画制御信号によって電子ビームを走査制御して行うことが好ましい。

本発明の微細パターン描画システムは、上記の電子ビーム描画方法を実現するための描画データ信号を送出する信号送出装置および電子ビームを走査する電子ビーム描画装置を備えたことを特徴とするものである。

前記微細パターン描画システムにおける前記電子ビーム描画装置は、レジストが塗布された基板を回転させつつ半径方向に移動可能な回転ステージと、電子ビームを出射する電子銃と、前記電子ビームを前記回転ステージの半径方向および該半径方向と直交する方向にＸ−Ｙ偏向するとともに該半径方向と直交する方向に高速振動させる偏向手段と、描画部分以外は電子ビームの照射を遮断するブランキング手段と、前記各手段による作動を連係制御するコントローラとを備え、前記信号送出装置は、前記基板に描画する微細パターンの形態に応じたデータに基づき、前記電子ビーム描画装置のコントローラに描画データ信号を送出するものであり、前記コントローラは、前記回転ステージの回転速度を描画位置の半径に反比例して内周トラック描画で速く外周トラック描画で遅くなるように回転制御する一方、前記偏向手段および前記ブランキング手段の作動を、前記回転ステージの１回転におけるクロック数が描画位置の半径によらず各トラックで一定値となるように作成した描画クロック信号に基づいて制御するように構成するのが好適である。

本発明の凹凸パターン担持体は、レジストが塗布された基板に、上記の電子ビーム描画方法により所望の微細パターンを描画露光し、該所望の微細パターンに応じた凹凸パターンを形成する工程を経て作製されたことを特徴とするものである。ここで、凹凸パターン担持体とは、表面に所望の凹凸パターン形状を有する担体であり、その凹凸パターンの形状を被転写媒体に転写するためのインプリントモールド、凹凸パターンの形状に応じた磁化パターンを被転写媒体に転写するための磁気転写用マスター担体などである。

本発明の磁気ディスク媒体は、レジストが塗布された基板に、上記の電子ビーム描画方法により所望の微細パターンを描画露光し、該所望の微細パターンに応じた凹凸パターンを形成する工程を経て作製されたインプリントモールドを用い、該モールドの表面に設けられた前記凹凸パターンに応じた凹凸パターンが転写されてなることを特徴とするものである。具体的には、ディスクリートトラックメディアやビットパターンメディアが挙げられる。

また、本発明の他の磁気ディスク媒体は、レジストが塗布された基板に、上記の電子ビーム描画方法により所望の微細パターンを描画露光し、該所望の微細パターンに応じた凹凸パターンを形成する工程を経て作製された磁気転写用マスター担体を用い、該マスター担体の表面に設けられた前記凹凸パターンに応じた磁化パターンが磁気転写されてなることを特徴とするものである。

本発明の電子ビーム描画方法によれば、レジストが塗布され回転ステージに設置された基板を一方向に回転させつつ、電子ビーム描画装置により電子ビームを回転ステージの半径方向および該半径方向と直交する方向へ送るＸ−Ｙ偏向を行い、微細パターンのエレメントの形状を塗りつぶすように走査制御し、順次エレメントを描画する際に、回転ステージの回転速度を描画位置の半径に反比例して内周トラック描画で速く外周トラック描画で遅くなるように回転制御する一方、電子ビームの描画制御信号を回転ステージの回転に連係して生起する描画クロック信号に基づいて作成するものであり、この描画クロック信号は、回転ステージの１回転におけるクロック数を、描画位置の半径によらず各トラックで一定値としたことにより、微細パターンの内周トラックでの描画と外周トラックでの描画とで半径位置に応じた制御を簡易に高精度に行え、均等な照射線量で描画することが可能であり、基板の全面に微細パターンを高速に高精度に描画でき、描画効率の向上による描画時間の短縮化が図れる。

また、電子ビームを回転ステージの半径方向と直交する方向へ高速に往復振動させるとともに、回転ステージの半径方向および半径方向と直交する方向へ送るＸ−Ｙ偏向を行い、前記エレメントの形状を順次塗りつぶすように走査制御して微細パターンの描画を行うと、１回転で１トラック中のサーボパターンの描画が高速で高精度に行うことが可能である。

また、内周トラックと外周トラックとで同じ情報に対応するエレメントの描画を、描画クロック信号の同じクロック数に基づいて作成された描画制御信号によって電子ビームを走査制御して行うと、制御が簡易に行えるとともに、各トラックの半径に正確に対応した形態のエレメントが描画できる。

一方、本発明の微細パターン描画システムは、電子ビーム描画方法を実現するための描画データ信号を送出する信号送出装置および電子ビームを走査する電子ビーム描画装置を備えたことにより、所望の微細パターンを高速に高精度に描画でき、描画効率の向上による描画時間の短縮化を図ることができる。

特に、前記微細パターン描画システムにおける電子ビーム描画装置を、レジストが塗布された基板を回転させつつ半径方向に移動可能な回転ステージと、電子ビームを出射する電子銃と、前記電子ビームを前記回転ステージの半径方向および該半径方向と直交する方向にＸ−Ｙ偏向するとともに該半径方向と直交する方向に高速振動させる偏向手段と、描画部分以外は電子ビームの照射を遮断するブランキング手段と、前記各手段による作動を連係制御するコントローラとを備え、前記信号送出装置は、前記基板に描画する微細パターンの形態に応じたデータに基づき、前記電子ビーム描画装置のコントローラに描画データ信号を送出するものであり、前記コントローラは、前記回転ステージの回転速度を描画位置の半径に反比例して内周トラック描画で速く外周トラック描画で遅くなるように回転制御する一方、前記偏向手段および前記ブランキング手段の作動を、前記回転ステージの１回転におけるクロック数が描画位置の半径によらず各トラックで一定値となるように作成した描画クロック信号に基づいて制御するように構成することで好適にシステムが構築できるものである。

さらに、本発明の凹凸パターン担持体によれば、レジストが塗布された基板に、上記の電子ビーム描画方法により所望の微細パターンを描画露光し、該所望の微細パターンに応じた凹凸パターンを形成する工程を経て作製されたことにより、表面に高精度の凹凸パターン形状を有する担体が簡易に得られるものである。特に、インプリントモールドの場合には、インプリント技術を用いて形状パターニングを行う際に、このモールドを磁気ディスク媒体の形成過程でのマスクとなる樹脂層表面に圧接することにより、媒体表面に一括して形状転写し、特性の優れたディスクリートトラックメディアやビットパターンメディアなどの磁気ディスク媒体を簡易に作成することができる。また、磁気転写用マスター担体の場合には、少なくともサーボパターンを含んだ磁性層による微細パターンを表面上に有するため、このマスターを磁気記録媒体と重ねて磁気転写技術を用いて磁界を印加することにより、磁気記録媒体に磁性層のパターンに対応した磁化パターンを転写形成し、特性の優れたメディアを簡易に作製することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明の電子ビーム描画方法により基板に描画する磁気ディスク媒体の微細パターンの一例を示す平面図、図２はこの微細パターンの一部の拡大図、図３は基板の描画位置の半径と回転速度の関係を示すグラフ、図４は内周トラックにおける微細パターンを構成するエレメントの基本的描画方式を示す拡大模式図(Ａ)およびその描画方式における偏向信号等の各種信号（Ｂ）〜（Ｇ）を示す図であり、図５は外周トラックにおける図４と同様の微細パターンを構成するエレメントの基本的描画方式を示す拡大模式図(Ａ)およびその描画方式における偏向信号等の各種信号（Ｂ）〜（Ｇ）を示す図である。図６は本発明の電子ビーム描画方法を実施する一実施形態の微細パターン描画システムの要部側面図(ａ)および部分平面図(ｂ)である。

図１および図２に示すように、微細凹凸形状による磁気ディスク媒体用の微細パターンは、複数のサーボ領域に形成されるサーボパターン１２で構成され、サーボパターン１２の間がデータ領域１５に構成され、円盤状の基板１０（円形基盤）に、外周部１０ａおよび内周部１０ｂを除く円環状領域に形成される。

サーボパターン１２は、基板１０の同心円状トラックに等間隔で、各セクターに中心部からほぼ放射方向に延びる細幅の領域に形成されてなる。なお、この例のサーボパターン１２の場合には、半径方向に連続した湾曲放射状に形成されている。その一部を拡大した図２に例示するように、同心円状のトラックＴ1〜Ｔ4には、例えば、プリアンブル、アドレス、バースト信号に対応する矩形状の微細なサーボエレメント１３が配置される。１つのサーボエレメント１３は、１トラック幅で電子ビームの照射径より大きいトラック方向長さを有し、バースト信号の一部のサーボエレメント１３は隣接するトラックに跨るように半トラックずれて配置される。

基板１０の１回転で、１トラック分のサーボエレメント１３が描画されるものであり、図２の第１のトラックＴ1または第３のトラックＴ3を描画する場合には、ハッチングしているエレメント１３の描画を順に行う。隣接するトラックＴ2またはＴ3にまたがる半トラックずれたサーボエレメント１３は、半分に分割することなく、描画基準を半トラックずらせて一度に描画する。

なお、近年注目されているディスクリートトラックメディアでは、上記のようなサーボパターン１２に加え、データ領域１５における各データトラック間のガードバンド部分に、隣接する各トラックＴ1〜Ｔ4を溝状に分離するようトラック方向に延びるグルーブパターンが同心円状に形成されるものであり、このグルーブパターンは別途の描画制御によって描画される。

上記サーボパターン１２の各サーボエレメント１３の描画は、表面にレジスト１１が塗布された基板１０を、後述の回転ステージ４１（図６参照）に設置して回転させつつ、例えば、内周側のトラックより外周側トラックへ順に、またはその反対方向へ、１トラックずつ電子ビームＥＢでエレメント１３を順に走査しレジスト１１を照射露光するものである。

図３は、基板１０のパターン描画における内周トラックと外周トラックの描画での基板回転速度（回転数）の関係を示し、鎖線で示す基本的特性は、最内周トラック（半径Ｒ１）の回転速度（回転数Ｖ１）に対し、最外周トラック（半径Ｒ２）の回転速度（回転数Ｖ２）が半径に反比例して遅くなるように回転制御される。実際には、各トラックごとに回転速度が変更調整されるのではなく、実線で示すように、電子ビームＥＢの半径方向の偏向可能範囲等に対応して複数トラック（例えば８トラック）の描画後に、回転ステージ４１を半径方向に機械的に移動する際に、これと連係して該回転ステージ４１の回転速度を段階的に変更する制御を行うものである。

このように基板１０の描画領域における、描画部位の半径方向位置の移動つまりトラック移動に対し、基板１０の外周側部位でも内周側部位でも全描画域で同一の線速度となるように、前記回転ステージ４１の回転速度を外周トラック描画時には遅く、内周トラック描画時には速くなるように調整する。これにより、電子ビームＥＢの描画における均等な照射線量を得る点、および描画位置精度を確保する点で有利となる。

図４および図５は、本発明の電子ビーム描画方法の実施形態を示す図であり、この実施形態の描画は、サーボパターン１２におけるトラック内のサーボエレメント１３ａ，１３ｂに続いて、隣接トラックに跨るサーボエレメント１３ｃ，１３ｄを順に、基板１０（回転ステージ４１）の１回転（１周）で一度に描画するものである。つまり、基板１０を一方向Ａに回転させつつ、基板１０の半径方向Ｙに対して直交する周方向Ｘに、微視的に見れば直線状に延びる同心円状のトラック（トラック幅：Ｗ）の所定位相位置に、前記サーボエレメント１３ａ〜１３ｄを連続して一度にその形状を塗りつぶすように微小径の電子ビームＥＢで走査して描画する。

図４は内周トラックの描画であり、サーボエレメント１３ａ〜１３ｄのトラック方向の長さが小さく、図５は外周トラックの描画であり、トラック幅Ｗは同じであるが、円周の長さが大きくなるのに伴ってサーボエレメント１３ａ〜１３ｄのトラック方向の長さが大きくなっている。両者とも、最終的な磁気ディスク媒体として回転駆動された際に、対応するサーボエレメント１３ａ〜１３ｄから読み出される信号は同じである。

上記サーボパターン１２の記録方式はＣＡＶ（角速度一定）方式の場合であり、セクターの長さが内外周で変化するのに応じ、そのエレメント１３のトラック方向の描画長さは、外周側トラックで長く内周側トラックで短く形成されることになる。

上記電子ビームＥＢの走査は、サーボエレメント１３ａ〜１３ｄの最小トラック方向長さより小さいビーム径の電子ビームＥＢを、後述のブランキング手段２４の描画部位に応じたオン・オフ動作により照射しつつ、半径方向Ｙおよび半径方向と直交する方向（以下周方向Ｘ）へ電子ビームＥＢをＸ−Ｙ偏向させて、基板１０（回転ステージ４１）の回転速度に応じて、図４および図５の（Ａ）のように、半径方向Ｙと直交する周方向Ｘへ一定の振幅で高速に往復振動させて振らせることで、露光描画する。上記トラック内のサーボエレメント１３ａ，１３ｂの描画に続いて、半径方向Ｙの描画基準を半トラック分ずらせて、隣接トラックに跨るサーボエレメント１３ｃ，１３ｄの描画を同様に行う。

図４および図５に基づき順に説明する。(Ａ)は電子ビームＥＢの半径方向Ｙ（外周方向）および周方向Ｘ（回転方向）の電子ビームＥＢの描画動作を示し、(Ｂ)に半径方向Ｙの偏向信号Ｄef(Y)を、(Ｃ)に周方向Ｘの偏向信号Ｄef(X)を、(Ｄ)に周方向Ｘの振動信号Ｍod(X)を、(Ｅ)にブランキング信号ＢＬＫのオン・オフ動作を、(Ｆ)に描画クロック信号を、（Ｇ）に不変の基本クロック信号をそれぞれ示している。なお、横軸は時間（回転角度）を示している。

上記（Ｇ）の基本クロック信号は、状況に応じて変化することのない一定のクロック信号であり、後述のコントローラ５０内で生成される。上記(Ｆ)の描画クロック信号は、前記基本クロック信号に基づき、前述の図３に示したように、内周トラック描画時と外周トラック描画時とで回転ステージ４１の回転が変化しても、１回転（１周）でのクロック数が同一となるように、回転速度Ｖの変更に応じてクロック幅（クロック長さ）が調整される。

つまり、クロック幅を半径Ｒに応じて所定トラックごとに、図４の内周トラックで狭く、図５の外周側トラックで広くなるように、変えるものである。そして、周方向Ｘの寸法的および時間的幅を、描画クロック信号のクロック数で規定し、図４および図５で同じ描画クロック数でサーボパターン１３ａ〜１３ｄを描画する。これにより、内周側と外周側とでの、同一角度（位相）における描画クロック数を同じにして、相似形のパターンを簡易に描画できるようにしている。なお、上記と異なり、内外周で同じクロック幅とした場合には、途中のトラックでエレメントの幅がクロック幅の整数倍とならない形態となる可能性があるのに対し、本発明では常に整数倍を維持するのでパターン幅が微細に変化するサーボエレメントを簡易に描画できる。

サーボエレメント１３の描画例を図４および図５により具体的に説明する。まず、ａ点で(Ｅ)のブランキング信号ＢＬＫのオンにより電子ビームＥＢを照射し、サーボエレメント１３ａの描画を開始するものであり、基準位置にある電子ビームＥＢを(Ｄ)の振動信号Ｍod(X)により周方向Ｘに往復振動させつつ、(Ｂ)の偏向信号Ｄef(Y)により半径方向（−Ｙ）に偏向させて送るとともに、Ａ方向への基板１０の回転に伴う電子ビームＥＢの照射位置のずれを補償するために、(Ｃ)の偏向信号Ｄef(X)によりＡ方向と同方向の周方向Ｘに偏向させて送ることにより、矩形状のサーボエレメント１３ａを塗りつぶすように走査し、ｂ点でのブランキング信号ＢＬＫのオフにより電子ビームＥＢの照射を停止し、サーボエレメント１３ａの描画を終了する。ｂ点後に、半径方向Ｙおよび周方向Ｘの偏向を基準位置に戻す。

次に、基板１０が回転してｃ点になると、同様にして次のサーボエレメント１３ｂの描画を開始し、同様の偏向信号に基づいて同様に描画し、ｄ点でサーボエレメント１３ｂの描画を終了する。

続いて、ｅ点で(Ｂ)の偏向信号Ｄef(Y)を半トラック分だけ半径方向（−Ｙ）に基準位置を移動させ、その基準位置より前述と同様に、電子ビームＥＢを(Ｄ)の振動信号Ｍod(X)により周方向Ｘに往復振動させつつ、(Ｂ)の偏向信号Ｄef(Y)により半径方向（−Ｙ）に偏向させて送るとともに、(Ｃ)の偏向信号Ｄef(X)によりＡ方向と同方向の周方向Ｘに偏向させて送ることにより、矩形状のサーボエレメント１３ｃを塗りつぶすように走査し、ｆ点でのブランキング信号ＢＬＫのオフにより電子ビームＥＢの照射を停止し、サーボエレメント１３ｃの描画を終了する。ｆ点後に、半径方向Ｙおよび周方向Ｘの偏向をそれぞれの基準位置に戻す。

次に、基板１０が回転してｇ点になると、同様にして次のサーボエレメント１３ｄの描画を開始し、同様の偏向信号に基づいて同様に描画し、ｈ点でサーボエレメント１３ｄの描画を終了する。

前述のように、（Ｂ）〜（Ｄ）の描画偏向の制御信号は、（Ｆ）の描画クロック信号に基づいて作成されると共に、（Ｅ）のブランキング信号のオン−オフ動作は描画クロック信号の信号発生タイミングに合わせて行われる。

なお、上記サーボエレメント１３を描画する場合に、その描画開始点、つまり、図４のａ点などの複数の点で、エンコーダパルス信号に基づいて正確な位置決めがなされ、１周中のサーボパターン１２の形成位置の精度を高めている。

１つのトラックを１周描画した後、次のトラックに移動し同様に描画して、基板１０の全領域に所望の微細パターン１２を描画する。この電子ビームＥＢのトラック移動は、後述の回転ステージ４１を半径方向Ｙに直線移動させて行う。その移動は前述のように、電子ビームＥＢの半径方向Ｙの偏向可能範囲に応じて複数トラックの描画毎に行うか、１トラックの描画毎に行ってもよい。

また、周方向Ｘの偏向信号Ｄef(X)は、図示のような矩形状のエレメントを描画する場合に、回転ステージ４１の回転に伴う描画点の移動を補償するほか、任意の平行四辺形のエレメントの描画が行えるようになる。

図４の内周トラック描画時に対し、図５の外周トラック描画時を比較したとき、（Ｂ），（Ｃ），（Ｅ），（Ｆ）の各信号は、トラック方向の長さが所定倍率で長くなるように設定される。また、（Ｄ）の発振信号は図４の内周側振幅Ｈ１に対し、図５の外周側振幅Ｈ２がエレメント１３の幅の増大に対応した所定倍率で大きく設定されるもので、この電子ビームＥＢの周方向往復振動の振幅によって、サーボエレメント１３の周方向Ｘの描画長さを規定している。そして、周方向Ｘおよび半径方向Ｙの偏向送りの速度は、外周側トラックの描画で送りが遅く、内周側トラックの描画で送りが速くなる。

一方、（Ｇ）の基本クロック信号は時間的に同じ間隔で一定に生起し、これに基づき（Ｆ）の描画クロック信号が半径に応じて１周で同じクロック数となるようにクロック幅が調整される。つまり、（Ｂ）〜（Ｆ）の倍率と同様の倍率でクロック幅が大きくなる。そして、上記描画クロック信号の信号数を数えて、各種制御信号のオン−オフ、信号形状を設定する。例えば、サーボパターン１２のサーボエレメント１３の描画における描画クロック数は、１０〜３０クロック程度で行うのが好適である。

上記のように描画クロック信号は、クロック幅が外周トラックで広く内周トラックで狭くなり、回転ステージ４１の回転速度Ｖは前述のように外周トラックで遅く内周トラックで速くなり、両者は同期させて同時に変更する。そして、同じ回転速度Ｖの時は描画トラック位置すなわち半径位置Ｒを若干変更しても、１周のクロック数が同一であるので同じ描画クロック数による制御で同じ位相位置に略同じ形態のエレメントが描画できる。そのとき、電子ビームＥＢに対するレジスト１１の相対移動速度は、半径位置で異なり、外周で若干速くなり、単位面積の照射線量が変化する。しかし、描画されたエレメントの信号幅は（Ｄ）の発振信号の振幅に依存するので略同じとなり、回転速度Ｖおよび描画クロック信号幅を変更せずに、描画トラック位置の若干の変動はレジストの感度、信号精度等で補償され、実際の記録情報としては問題なく使用できるものであり、１トラック移動ごとに回転速度および描画クロック幅を変更する必要はなく、前述のように例えば８トラック描画毎に変更調整する。

電子ビームＥＢのビーム強度は、上記サーボエレメント１３の高速振動描画でレジスト１１の露光が十分に行える程度に設定されている。つまり、電子ビームＥＢによる描画幅（実質露光幅）は、照射時間、振幅に応じて照射ビーム径および振幅より広くなる特性があり、最終的なエレメント幅の描画を行うためには、その描画幅となる所定の照射線量で走査するために、振幅、偏向速度を調整することによって照射線量を規定するものである。なお、描画途中でのビーム強度を変更することは、ビーム安定性の面で困難である。

前記サーボパターン１２の各エレメント１３を描画するためには、前述のように電子ビームＥＢを走査させるものであるが、その電子ビームＥＢの走査制御を行うための描画データ信号を後述の信号送出装置６０（図６参照）より電子ビーム描画装置４０のコントローラ５０に送出する。この送出信号は回転ステージ４１の回転に応じて発生するエンコーダパルスおよび前記描画クロック信号に基づいてタイミングおよび位相が制御される。

上記のような描画を行うために、図６に示すような微細パターン描画システム２０を使用する。微細パターン描画システム２０は、電子ビーム描画装置４０および信号送出装置６０備えている。電子ビーム描画装置４０は、基板１０を支持する回転ステージ４１および該ステージ４１の中心軸４２と一致するように設けられたモータ軸を有するスピンドルモータ４４を備えた回転ステージユニット４５と、回転ステージユニット４５の一部を貫通し、回転ステージ４１の一半径方向Ｙに延びるシャフト４６と、回転ステージユニット４５をシャフト４６に沿って移動させるための直線移動手段４９とを備えている。回転ステージユニット４５の一部には、上記シャフト４６と平行に配された、精密なネジきりが施されたロッド４７が螺合され、このロッド４７は、パルスモータ４８によって正逆回転されるようになっており、このロッド４７とパルスモータ４８により回転ステージユニット４５の直線移動手段４９が構成される。また、回転ステージ４１の回転検出のため、エンコーダスリットの読み取りによって所定回転位相で等間隔にエンコーダパルスを発生するエンコーダ５３が設置され、このエンコーダパルス信号がコントローラ５０に送出される。なお、コントローラ５０はタイミング制御における基本クロック信号を発生するクロック手段（不図示）を内蔵している。

さらに、電子ビーム描画装置４０は、電子ビームＥＢを出射する電子銃２３、電子ビームＥＢを半径方向Ｙおよび周方向Ｘへ偏向させるとともに周方向Ｘに一定の振幅で微小往復振動させる偏向手段２１，２２、電子ビームＥＢの照射をオン・オフするためのブランキング手段２４としてアパーチャ２５およびブランキング２６（偏向器）を備えており、電子銃２３から出射された電子ビームＥＢは偏向手段２１、２２および図示しないレンズ等を経て、基板１０上に照射される。

ブランキング手段２４における上記アパーチャ２５は、中心部に電子ビームＥＢが通過する透孔を備え、ブランキング２６はオン・オフ信号の入力に伴って、オン信号時には電子ビームＥＢを偏向させることなくアパーチャ２５の透孔を通過させて照射し、一方、オフ信号時には電子ビームＥＢを偏向させてアパーチャ２５の透孔を通過させることなくアパーチャ２５で遮断して、電子ビームＥＢの照射を行わないように作動する。そして、前述の各エレメント１３を描画している際にはオン信号が入力されて電子ビームＥＢを照射し、エレメント１３の間の移動時にはオフ信号が入力されて電子ビームＥＢを遮断し、露光を行わないように制御される。

上記スピンドルモータ４４の駆動すなわち回転ステージ４１の回転速度、パルスモータ４８の駆動すなわち直線移動手段４９による直線移動、電子ビームＥＢの変調、偏向手段２１および２２の制御、ブランキング手段２４のブランキング２６のオン・オフ制御等は制御手段であるコントローラ５０から送出された制御信号に基づいて行われる。

前記信号送出装置６０は、前述のサーボパターン１２などの微細パターンの描画データを記憶し、前述のコントローラ５０に描画データ信号を送出するものであり、コントローラ５０は描画データ信号に基づいて前述のような連係制御を行い、電子ビーム描画装置４０により微細パターンのサーボパターン１２を基板１０の全面に描画するものである。

前記回転ステージ４１に設置する基板１０は、例えばシリコン、ガラスあるいは石英からなり、その表面には予めポジ型あるいはネガ型電子ビーム描画用レジスト１１が塗設されている。なお、上記電子ビーム描画用レジスト１１の感度と各エレメント１３の形状とを考慮しながら、電子ビームＥＢの出力およびビーム径を調整することが望ましい。

次に、図７は、上記のような微細パターン描画システム２０により、前述の電子ビーム描画方法によって描画された微細パターンを備えた、本発明インプリントモールド７０（凹凸パターン担持体）を用いて微細凹凸パターンを転写形成している過程を示す概略断面図である。

上記インプリントモールド７０は、透光性材料による基板７１の表面に、図７では不図示の前述のレジスト１１が塗布され、前記サーボパターン１２が描画される。その後、現像処理して、レジストによる凹凸パターンを基板７１に形成する。このパターン状のレジストをマスクとして基板７１をエッチングし、その後レジストを除去し、表面に形成された微細凹凸パターン７２を備えるインプリントモールド７０を得る。一例としては、上記微細凹凸パターン７２は、ディスクリートトラックメディア用のサーボパターンとグルーブパターンとを備えたものである。

このインプリントモールド７０を用いて、インプリント法によって本発明磁気ディスク媒体８０を作製する。磁気ディスク媒体８０は、基板８１上に磁性層８２を備え、その上にマスク層を形成するためのレジスト樹脂層８３が被覆されている。そして、このレジスト樹脂層８３に、前記インプリントモールド７０の微細凹凸パターン７２が押し当てられて、紫外線照射によって上記レジスト樹脂層８３を硬化させ、微細パターン７２の凹凸形状を転写形成してなる。その後、レジスト樹脂層８３の凹凸形状に基づき磁性層８２をエッチングし、磁性層８２による微細凹凸パターンが形成されたディスクリートトラックメディア用の磁気ディスク媒体８０を作製するものである。

また、上記ではディスクリートトラックメディアの製造について説明したが、ビットパターンメディアも同様の工程で製造することができる。

図８は、上記のような微細パターン描画システム２０により前述の電子ビーム描画方法によって描画された微細パターンを備えた本発明磁気転写用マスター担体９０（凹凸パターン担持体）を用いて本発明磁気ディスク媒体８５に磁化パターンを磁気転写している過程を示す断面模式図である。

磁気転写用マスター担体９０の作製工程はインプリントモールド７０の作製方法とほぼ同様である。回転ステージ４１に設置する基板１０は、例えばシリコン、ガラスあるいは石英からなる円板の表面にポジ型あるいはネガ型電子ビーム描画用レジスト１１が塗設され、このレジスト１１上に、電子ビームを走査させて所望のパターン１２を描画する。その後、レジスト１１を現像処理して、レジストによる微細凹凸パターンを有する基板１０を得る。これが磁気転写用マスター担体９０の原盤となる。

次に、この原盤の表面の凹凸パターン表面に薄い導電層を成膜し、その上に、電鋳を施し、金属の型をとった凹凸パターンを有する基板９１を得る。その後、原盤から所定厚みとなった基板９１を剥離する。基板９１の表面の凹凸パターンは、原盤の凹凸形状が反転されたものである。

基板９１の裏面を研磨した後、その凹凸パターン上に磁性層９２（軟磁性層）を被覆して磁気転写用マスター担体９０を得る。基板９１の凹凸パターンの凸部あるいは凹部形状は、原盤のレジストの凹凸パターンに依存した形状となる。

上記のようにして作製された磁気転写用マスター担体９０を用いた磁気転写方法を説明する。情報が転写される被転写媒体である磁気ディスク媒体８５は、例えば、基板８６の両面または片面に磁気記録層８７が形成されたハードディスク、フレキシブルディスク等であり、ここでは、磁気記録層８７の磁化容易方向が記録面に対して垂直な方向に形成されている垂直磁気記録媒体とする。

図８(Ａ)に示すように、予め磁気ディスク媒体８５に初期直流磁界Ｈinをトラック面に垂直な一方向に印加して磁気記録層８７の磁化を初期直流磁化させておく。その後、図８(Ｂ)に示すように、この磁気ディスク媒体８５の記録層８７側の面とマスター担体９０の磁性層９２の面とを密着させ、磁気ディスク媒体８５のトラック面に垂直な方向に初期直流磁界Ｈinとは逆方向の転写用磁界Ｈduを印加して磁気転写を行う。その結果、図８(Ｃ)に示すように、転写用磁界がマスター担体９０の磁性層９２に吸い込まれ、凸部に対応する部分の磁気ディスク媒体８５の磁性層８７の磁化が反転し、その他の部分の磁化は反転しない結果、磁気ディスク媒体８５の磁気記録層８７にはマスター担体９０の凹凸パターンに応じた情報（例えばサーボ信号）が磁気的に転写記録される。なお、磁気ディスク媒体８５の上側記録層についても磁気転写を行う場合には、上側記録層に上側用のマスター担体を密着させて下側記録層と同時に磁気転写を行う。

なお、面内磁気記録媒体への磁気転写の場合にも、上記垂直磁気記録媒体用とほぼ同様のマスター担体９０が使用される。この面内記録の場合には、磁気ディスク媒体の磁化を、予めトラック方向に沿った一方向に初期直流磁化しておき、マスター担体と密着させてその初期直流磁化方向と略逆向きの転写用磁界を印加して磁気転写を行うものであり、この転写用磁界がマスター担体９０の凸部磁性層に吸い込まれ、凸部に対応する部分の磁気ディスク媒体の磁性層の磁化は反転せず、その他の部分の磁化が反転する結果、凹凸パターンに対応した磁化パターンを磁気ディスク媒体に記録することができる。

以上説明した、本発明の電子ビーム描画方法を用いた、インプリントモールド、磁気転写用マスター担体の上述の製造方法は一例であり、本発明の電子ビーム描画方法を用いて微細パターンの描画を行い、凹凸パターンを形成する工程を経るものであれば上述の作製方法に限るものではない。

本発明の電子ビーム描画方法により基板に描画する微細パターン例を示す平面図 微細パターンの一部の拡大図 描画半径位置と基板回転速度との関係を示す特性図 内周トラックにおける微細パターンを構成するエレメントの基本的描画方式を示す拡大模式図(Ａ)およびその描画方式における偏向信号等の各種信号（Ｂ）〜（Ｇ）を示す図 外周トラックにおける微細パターンを構成するエレメントの基本的描画方式を示す拡大模式図(Ａ)およびその描画方式における偏向信号等の各種信号（Ｂ）〜（Ｇ）を示す図 本発明の電子ビーム描画方法を実施する一実施形態の微細パターン描画システムの要部側面図(ａ)および部分平面図(ｂ)である。 電子ビーム描画方法または微細パターン描画システムによって描画された微細パターンを備えた本発明インプリントモールドを用いて微細パターンを転写形成している過程を示す概略断面図 電子ビーム描画方法または微細パターン描画システムによって描画された微細パターンを備えた本発明磁気転写用マスターを用いて磁化パターンを転写形成している過程を示す断面模式図

符号の説明

10 基板
11 レジスト
12 サーボパターン
13 サーボエレメント
EB 電子ビーム
Ｘ 周方向
Ｙ 半径方向
20 微細パターン描画システム
21、22 偏向手段
23 電子銃
24 ブランキング手段
25 アパーチャ
26 ブランキング
40 電子ビーム描画装置
41 回転ステージ
44 スピンドルモータ
45 回転ステージユニット
49 直線移動手段
50 コントローラ
53 エンコーダ
60 信号送出装置
70 インプリントモールド
71 基板
72 微細凹凸パターン
80 磁気ディスク媒体
81 基板
82 磁性層
83 レジスト樹脂層
85 磁気ディスク媒体
90 磁気転写用マスター担体
92 磁性層

Claims (8)

1. レジストが塗布され回転ステージに設置された基板上に、前記回転ステージを回転させつつ、電子ビーム描画装置により電子ビームを走査して、該電子ビームの照射径より大きいトラック方向長さのエレメントで構成される微細パターンを描画する電子ビーム描画方法において、
   前記基板を一方向に回転させつつ、前記電子ビームを前記回転ステージの半径方向および該半径方向と直交する方向へ送るＸ−Ｙ偏向を行い、前記エレメントの形状を塗りつぶすように走査制御し、順次エレメントを描画する際に、
   前記回転ステージの回転速度を、描画位置の半径に反比例して内周トラック描画で速く外周トラック描画で遅くなるように回転制御する一方、
   前記電子ビームの描画制御信号は、前記回転ステージの回転に連係して生起する描画クロック信号に基づいて作成するものであり、該描画クロック信号は、前記回転ステージの１回転におけるクロック数を、描画位置の半径によらず各トラックで一定値としたことを特徴とする電子ビーム描画方法。
2. 前記微細パターンの描画は、前記基板を一方向に回転させつつ、前記電子ビームを、前記回転ステージの半径方向と直交する方向へ高速に往復振動させるとともに、前記回転ステージの半径方向および半径方向と直交する方向へ送るＸ−Ｙ偏向を行い、前記エレメントの形状を順次塗りつぶすように走査制御して行うことを特徴とする請求項１に記載の電子ビーム描画方法。
3. 前記基板における内周トラックと外周トラックとで同じ情報に対応する前記エレメントの描画を、前記描画クロック信号の同じクロック数に基づいて作成された前記描画制御信号によって電子ビームを走査制御して行うことを特徴とする請求項１または２に記載の電子ビーム描画方法。
4. 前記請求項１〜請求項３のいずれか１項記載の電子ビーム描画方法を実現するための描画データ信号を送出する信号送出装置および電子ビームを走査する電子ビーム描画装置を備えたことを特徴とする微細パターン描画システム。
5. 前記電子ビーム描画装置は、レジストが塗布された基板を回転させつつ半径方向に移動可能な回転ステージと、電子ビームを出射する電子銃と、前記電子ビームを前記回転ステージの半径方向および該半径方向と直交する方向にＸ−Ｙ偏向するとともに該半径方向と直交する方向に高速振動させる偏向手段と、描画部分以外は電子ビームの照射を遮断するブランキング手段と、前記各手段による作動を連係制御するコントローラとを備え、
   前記信号送出装置は、前記基板に描画する微細パターンの形態に応じたデータに基づき、前記電子ビーム描画装置のコントローラに描画データ信号を送出するものであり、
   前記コントローラは、前記回転ステージの回転速度を描画位置の半径に反比例して内周トラック描画で速く外周トラック描画で遅くなるように回転制御する一方、前記偏向手段および前記ブランキング手段の作動を、前記回転ステージの１回転におけるクロック数が描画位置の半径によらず各トラックで一定値となるように作成した描画クロック信号に基づいて制御することを特徴とする請求項４に記載の微細パターン描画システム。
6. レジストが塗布された基板に、請求項１〜請求項３のいずれか１項記載の電子ビーム描画方法により所望の微細パターンを描画露光し、該所望の微細パターンに応じた凹凸パターンを形成する工程を経て作製されたことを特徴とする凹凸パターン担持体。
7. レジストが塗布された基板に、請求項１〜請求項３のいずれか１項記載の電子ビーム描画方法により所望の微細パターンを描画露光し、該所望の微細パターンに応じた凹凸パターンを形成する工程を経て作製されたインプリントモールドを用い、該モールドの表面に設けられた前記凹凸パターンに応じた凹凸パターンが転写されてなることを特徴とする磁気ディスク媒体。
8. レジストが塗布された基板に、請求項１〜請求項３のいずれか１項記載の電子ビーム描画方法により所望の微細パターンを描画露光し、該所望の微細パターンに応じた凹凸パターンを形成する工程を経て作製された磁気転写用マスター担体を用い、該マスター担体の表面に設けられた前記凹凸パターンに応じた磁化パターンが磁気転写されてなることを特徴とする磁気ディスク媒体。

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