JP2010182351A - Master disk - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、磁気転写用マスタディスクに関し、特にコンピュータの外部記憶装置等として用いられる磁気記録装置、特に、大容量、高記録密度の磁気記録媒体へのサーボ信号、アドレス信号、その他通常のデータ信号等の記録に用いられる磁気転写用マスタディスクに関する。 The present invention relates to a magnetic transfer master disk, and more particularly to a magnetic recording device used as an external storage device of a computer, in particular, a servo signal, an address signal, and other ordinary data signals to a magnetic recording medium having a large capacity and a high recording density. The present invention relates to a master disk for magnetic transfer used for recording such as.
一般的なHDD装置においては、磁気ヘッドがスライダーと呼ばれる浮上機構によって、回転している円環形の磁気記録媒体の表面上を数十nmの浮上距離を保って浮上しながら、データの記録および再生が行われる。 In a general HDD device, a magnetic head is recorded and reproduced while flying over a surface of a rotating annular magnetic recording medium with a flying distance of several tens of nanometers by a flying mechanism called a slider. Is done.
磁気記録媒体上のビット情報は、磁気記録媒体上に同心円状に配置されているデータトラックに格納されている。データの記録/再生時には、データ記録/再生用ヘッドが、目的とするデータトラックの上方に高速で移動し、位置決めされる。磁気記録媒体の記録面には、ヘッドとデータトラックとの相対位置を検出するためのトラッキング用サーボ信号、アドレス信号または再生クロック信号等のプリフォーマット情報が設けられている。1つのデータトラックに対応するプリフォーマット情報は、該データトラックと同心円上で一定の角度間隔で記録されており、磁気記録媒体全体としては、プリフォーマット情報は一定の角度間隔で設けられた扇形状(ライン状)のプリフォーマット領域に記録されている。 Bit information on the magnetic recording medium is stored in data tracks arranged concentrically on the magnetic recording medium. At the time of data recording / reproducing, the data recording / reproducing head is moved and positioned above the target data track at high speed. On the recording surface of the magnetic recording medium, preformat information such as a tracking servo signal, an address signal or a reproduction clock signal for detecting the relative position between the head and the data track is provided. Preformat information corresponding to one data track is recorded at constant angular intervals concentrically with the data track, and the entire magnetic recording medium has a fan-shaped preformat information provided at regular angular intervals. It is recorded in the (format) preformat area.
このプリフォーマット信号の中心が磁気記録媒体の中心またはデータ記録/再生用ヘッドの軌道の中心から偏心しないように、プリフォーマット情報は、HDDに磁気記録媒体を組み込んだ後にサーボトラックライタと呼ばれる専用の書込み装置を用いて記録されてきた。 In order to prevent the center of the preformat signal from decentering from the center of the magnetic recording medium or the center of the track of the data recording / reproducing head, the preformat information is stored in a dedicated track called a servo track writer after the magnetic recording medium is installed in the HDD It has been recorded using a writing device.
一方、磁気記録媒体の高密度化の要請に答えての記録密度の増大に伴って、プリフォーマット情報の記録密度も必然的に上昇しており、このプリフォーマット情報を書き込むための時間が増加し、ひいてはHDDの生産効率低下およびコスト増加をもたらす切実な要因となってきている。 On the other hand, as the recording density increases in response to the demand for higher density magnetic recording media, the recording density of the preformat information inevitably increases, and the time for writing the preformat information increases. As a result, it has become an urgent factor that causes a decrease in HDD production efficiency and an increase in cost.
近年、サーボトラックライタの信号書込みヘッドによってトラック毎に線書込みする代りに、プリフォーマット情報を担持するマスタディスクを用い、磁気転写技術によって磁気記録媒体に対してプリフォーマット情報を面書込みする方法が提案されており、たとえば凹凸形状を有するマスタディスクであって、その凸部が強磁性材料により構成されているマスタディスクを用いて、長手磁気記録媒体(スレーブディスク)に対してプリフォーマット情報を転写する方法が開示されている。(例えば、特許文献1参照。)
In recent years, instead of writing a line for each track by a signal writing head of a servo track writer, a method has been proposed in which a master disk carrying preformat information is used, and preformat information is written on a magnetic recording medium by magnetic transfer technology. For example, by using a master disk having a concavo-convex shape, the convex part of which is made of a ferromagnetic material, the preformat information is transferred to a longitudinal magnetic recording medium (slave disk). A method is disclosed. (For example, refer to
量産工程において、上記の磁気転写技術を適用するためには、スレーブディスク表面からマスタディスク表面への汚染物の移着、特にスレーブディスク表面に塗布されている液体潤滑剤がマスタディスク表面へと移動し、マスタディスク表面を汚染してしまうことが大きな問題となる。このような工程を多数回繰り返した場合、プリフォーマット情報が磁気転写された磁気記録媒体(スレーブディスク)のプリフォーマットを行うと、情報記録領域の角部が乱れたり、記録が欠けたりすることが起こるため、これまで多数枚の記録は困難であった。 In the mass production process, in order to apply the above magnetic transfer technology, transfer of contaminants from the slave disk surface to the master disk surface, especially the liquid lubricant applied to the slave disk surface moves to the master disk surface. However, contamination of the master disk surface is a big problem. When such a process is repeated many times, if the preformatting of the magnetic recording medium (slave disk) on which the preformat information is magnetically transferred, the corners of the information recording area may be disturbed or the recording may be lost. Because of this, it has been difficult to record a large number of sheets.
特許文献2ではスレーブディスクに用いられている潤滑剤とは異なるタイプで、可溶性溶剤により希釈可能な潤滑剤をマスタディスクに塗布する提案を行なっており、これにより、マスタディスクにスレーブ媒体の潤滑剤が移着しても容易に潤滑剤をワイピングで除去できるとしている。
しかし、特許文献2では、スレーブ担体とマスタ担体で異なる種類の潤滑剤を使用してのワイピング処理となっている。この文献では、スレーブからマスタへの潤滑剤付着が生じることを前提としているが、実際には、マスタからスレーブへの潤滑剤の付着が生じる可能性も否定できず、その付着抑制に対する対策が文献では述べられていない。本発明であれば、マスタ表面には液体潤滑剤を用いる必要がなく、上記現象で懸念されるマスタディスクからスレーブディスクへの付着現象は発生しない。
However, in
本発明が解決しようとする課題は、前記課題を解決し、スレーブディスクからマスタディスクへの潤滑剤の移着を抑制し、サーボ記録信号転写の実行によるスレーブディスクの表面状態を変化させずに安定して保つことで、磁気転写を多数回安定して実施可能とすることである。 The problem to be solved by the present invention is to solve the above problems, suppress the transfer of the lubricant from the slave disk to the master disk, and stabilize the surface state of the slave disk by changing the servo recording signal transfer. Thus, the magnetic transfer can be stably performed many times.
即ち、本発明のマスタディスクは、非磁性基板と前記非磁性基板の表面上にあるいは表面部分にプリフォーマット情報に対応するパターンを有し、かつ、互いに孤立した複数の軟磁性層を有する、前記プリフォーマット情報を磁気記録媒体表面の磁性記録層に磁気的に転写をおこなうためのマスタディスクであって、表面に保護層を有し、前記保護層表面にフッ化処理加工が施されていることを特徴とする。 That is, the master disk of the present invention has a pattern corresponding to the preformat information on the surface of the nonmagnetic substrate and the nonmagnetic substrate, or a plurality of soft magnetic layers isolated from each other, A master disk for magnetically transferring preformat information to a magnetic recording layer on the surface of a magnetic recording medium, having a protective layer on the surface, and having a fluorination treatment on the surface of the protective layer It is characterized by.
本発明によれば、マスタディスク表面にフッ化処理を行うことで、マスタディスク上の表面エネルギを低下させ、潤滑剤の付着量を抑制させることができる。その結果、スレーブディスク側からマスタディスク側への潤滑剤移着を抑制でき、マスタディスクからスレーブディスクへのサーボ記録信号の磁気転写を、多数回安定して実施することが可能となる。 According to the present invention, by performing fluorination treatment on the surface of the master disk, it is possible to reduce the surface energy on the master disk and suppress the adhesion amount of the lubricant. As a result, lubricant transfer from the slave disk side to the master disk side can be suppressed, and the magnetic transfer of the servo recording signal from the master disk to the slave disk can be stably performed many times.
本発明のマスタディスクは、非磁性基板と前記非磁性基板の表面上にあるいは表面部分にプリフォーマット情報に対応するパターンを有する。非磁性基板としては、従来より磁気ディスクや光ディスク用の基板として用いられている各種ガラス基板、ポリカーボネートなどのプラスチック基板、Al合金などの金属基板等が用いられる。 The master disk of the present invention has a nonmagnetic substrate and a pattern corresponding to preformat information on the surface of the nonmagnetic substrate or on the surface portion. As the nonmagnetic substrate, various glass substrates conventionally used as substrates for magnetic disks and optical disks, plastic substrates such as polycarbonate, metal substrates such as Al alloys, and the like are used.
図1はマスタディスク作製プロセスの一例を示す模式図であり、図1(e)に示すように、マスタディスクは非磁性基板4上に所定のパターンで軟磁性材料からなる互いに孤立した複数の凸部(軟磁性層)3′が形成され、非磁性基板1と軟磁性材料からなる凸部3′を覆うように保護層が形成されている。この軟磁性層はライン状の周期的領域に形成された互いに孤立した複数の凸部からなる。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a master disk manufacturing process. As shown in FIG. 1E, the master disk has a plurality of isolated protrusions made of soft magnetic material in a predetermined pattern on a
この軟磁性材料としては、例えば、結晶質のNiFe合金、センダスト(FeSiAl)合金、CoFe合金等、微結晶質のFeTaC,CoFeNi,CoNiP等を用いることができる。 As the soft magnetic material, for example, crystalline NiFe alloy, Sendust (FeSiAl) alloy, CoFe alloy, or the like, microcrystalline FeTaC, CoFeNi, CoNiP, or the like can be used.
保護層は、従来使用されている保護膜を用いることができるが、カーボンを主体とする保護層を用いることが好ましい。このカーボンを主体とする保護層としては、ダイヤモンドライクカーボン層を用いることが好ましい。 As the protective layer, a conventionally used protective film can be used, but a protective layer mainly composed of carbon is preferably used. A diamond-like carbon layer is preferably used as the protective layer mainly composed of carbon.
この保護層はその表面にフッ素加工処理が施されているが、そのフッ素加工処理も含めて、マスタディスクの製造方法を図1により説明する。 The surface of this protective layer has been subjected to fluorine processing. The method for manufacturing the master disk, including the fluorine processing, will be described with reference to FIG.
まず、非磁性基板4上に軟磁性層3を成膜し、次に、軟磁性層のエッチング時にマスクとして用いるマスク層2をスパッタリングにより成膜する。マスク層2まで成膜後、マスク層2をパターニングするために用いられるレジスト層1を形成する(図1(a))。マスク層2を形成する材料としては、カーボン膜、SiO2膜、Ti膜など、軟磁性層のエッチングのマスクに用いられる材料であればいずれも用いることができる。
First, the soft
レジスト層1を形成した後、ナノインプリントプロセスにより、レジスト層1に所望のパターンを形成する(図1(b))。ナノインプリントプロセスは、凹凸パターンが刻まれたモールド5をレジスト層1が形成された表面に押し当てることで、モールド5に刻まれた凹凸形状をレジスト層1に転写する工程である。ナノインプリントには熱ナノインプリントと光ナノインプリントがあり、前者の場合はレジスト層1には熱可塑性樹脂が用いられ、後者の場合は光硬化性樹脂が用いられる。レジスト層1が熱可塑性樹脂の場合も、熱硬化性樹脂の場合も、通常ナノインプリントにレジストとして用いられる樹脂であれば、いずれも用いることができる。
After forming the
ナノインプリントによって形成されたレジスト層1の凹凸パターンにより、マスク層2のパターニングを行う。ここではマスク層2にカーボン膜を使用した場合は、O2を反応性ガスとしてもちいる反応性イオンエッチングを用いてマスク層2のパターニングを行うことができる(図1(c))。
Patterning of the
マスク層2のパターニングの後、マスク層2を利用して、イオンビームエッチングによって軟磁性層3のパターニングを行うことができる(図1(d))。この場合、イオンビームエッチング時の雰囲気ガスとしてはマスク層2がエッチングされ難いガスを用いる。例えば、マスク層がカーボンからなる場合は、雰囲気ガスとしてArガスを用いることができる。
After the
その後、残ったマスク層2を反応性イオンエッチングにより除去し、次いで保護層6をスパッタリングにより成膜する(図1(e))。マスク層エッチングの際に用いる反応性ガスはマスク層のパターニングのときに用いた反応性ガスと同様のガスを用いればよい。
Thereafter, the remaining
保護層6としては、厚さ3〜30nmのダイヤモンドライクカーボンとすることが好ましい。
The
上記工程により作製したマスタディスクに対し、イオンビームエッチング法を利用してフッ化処理を行うことができる。 The master disk manufactured by the above process can be fluorinated using an ion beam etching method.
フッ化処理加工が施されたカーボン保護層6表面にフッ素が付着するが、保護層6表面のフッ素とカーボンの表面組成比F/Cが0.25以上であることが好ましく、0.4以上であることがより好ましい。
Although fluorine adheres to the surface of the carbon
マスタディスク8のプリフォーマット情報の、磁気記録媒体(スレーブディスク)9表面の磁性記録層への磁気転写は、磁気記録媒体9の片方の表面あるいは両方の表面に対してマスタディスク8を密着させ(図2)、磁気記録媒体を密着させた後、長手方向へ磁界を印加することで行なわれる。図2は磁気記録媒体9の片方の表面に対してマスタディスク8を密着させた例である。 The magnetic transfer of the preformat information of the master disk 8 to the magnetic recording layer on the surface of the magnetic recording medium (slave disk) 9 brings the master disk 8 into close contact with one surface or both surfaces of the magnetic recording medium 9 ( 2), after the magnetic recording medium is brought into close contact, a magnetic field is applied in the longitudinal direction. FIG. 2 shows an example in which the master disk 8 is brought into close contact with one surface of the magnetic recording medium 9.
磁気記録媒体(スレーブディスク)9表面には潤滑剤、より詳しくはフッ素系潤滑剤が付着しており、磁気記録媒体へ記録の書き込み、呼び出しの際の磁気ヘッドとの摺動を潤滑にして損傷の発生を防ぐ。 The surface of the magnetic recording medium (slave disk) 9 is covered with a lubricant, more specifically a fluorine-based lubricant. The recording and writing of data on the magnetic recording medium and the sliding with the magnetic head during the call are lubricated and damaged. Prevent the occurrence of
長手方向へ磁界を印加するための磁気ヘッドとして、図3に示すような永久磁石にヨークを取り付けたリングヘッド10を用いる。リングヘッド10のヨークの先端にはギャップが形成されていて、ギャップはマスタディスクに対向するように用いられる。また、一般的には、同一の2つのリングヘッド10を、ディスク(マスタディスク8とスレーブディスク9)を中心に対向するように配置する(図3)。磁気転写は、上記リングヘッド10をマスタディスク9の磁性層パターンを転写する部位に移動させることにより行なわれる。磁気転写後、マスタディスク8と磁気記録媒体9とを離型して、磁気転写工程の終了となる。
As a magnetic head for applying a magnetic field in the longitudinal direction, a
以下に、実施例を用いて本発明をさらに説明する。 The present invention will be further described below with reference to examples.
<実施例1>
本発明に基づくマスタディスク8を作製し、検証実験を行った。
<Example 1>
A master disk 8 based on the present invention was manufactured and a verification experiment was performed.
まず、ガラスからなる非磁性基板4上にCoFeNiからなる軟磁性層3を成膜し、次に、カーボンからなるマスク層2をスパッタリングにより成膜した。次いで、レジストとしてSOG(Spin On Glass)を用い、レジスト層1を形成した後、ナノインプリントプロセスにより、レジスト層1に所望のパターンを形成した(図1(b))。
First, a soft
次いで、ナノインプリントによって形成されたレジスト層1の凹凸パターンにより、マスク層2のパターニングを行った。即ち、O2を反応性ガスとしてもちいる反応性イオンエッチングを用いてマスク層2のパターニングを行った(図1(c))。
Subsequently, the
次いで、マスク層2のパターニングの後、マスク層2を利用して、軟磁性層3のパターニングを、Arガスを用いたイオンビームエッチングによって行った(図1(d))。
Next, after patterning the
その後、残ったマスク層を、O2を反応性ガスとして用いる反応性イオンエッチングにより除去し、次いでダイヤモンドライクカーボンからなる5nm厚の保護層6をスパッタリングにより成膜した(図1(e))。
Thereafter, the remaining mask layer was removed by reactive ion etching using O 2 as a reactive gas, and then a 5 nm thick
こうして得られたマスタディスクに対し、イオンビームエッチング法を利用してフッ化処理を行なった。即ち、ULVAC社製高密度プラズマエッチング装置NE−550を用い、CF4を反応性ガスとして、流量40sccm、RFパワー200W、圧力1.5Paの条件の下、処理時間60secにて、イオンエッチング法により、保護層6表面をフッ化した。
The master disk thus obtained was fluorinated using an ion beam etching method. That is, using a high-density plasma etching apparatus NE-550 manufactured by ULVAC, using CF 4 as a reactive gas, a flow rate of 40 sccm, an RF power of 200 W, a pressure of 1.5 Pa, and a processing time of 60 seconds by an ion etching method. The surface of the
この表面フッ素化されたマスタディスク8と、フッ素系潤滑剤であるZ-tetraol(ソルベイソレクシス社製)を表面に塗布された磁気記録媒体(スレーブディスク)9を密着させた後、長手方向へ磁界を印加して磁気転写を行なった。長手方向へ磁界を印加するための磁気ヘッドとして、図3に示すような永久磁石にヨークを取り付けたリングヘッド10を2つ用い、ディスクを中心に対向するように配置し、リングヘッド10をマスタディスク8の磁性層パターンを転写する部位に移動させることにより磁気転写を行なった。リングヘッドのヨークの先端にはギャップが形成されていて、ギャップはマスタディスク8に対向するように用いられる。磁気転写後、マスタディスク8と磁気記録媒体9とを離型した。 The surface fluorinated master disk 8 and the magnetic recording medium (slave disk) 9 coated with Z-tetraol (manufactured by Solvay Solexis), which is a fluorine-based lubricant, are brought into close contact with each other, and then in the longitudinal direction. Magnetic transfer was performed by applying a magnetic field. As a magnetic head for applying a magnetic field in the longitudinal direction, two ring heads 10 each having a yoke attached to a permanent magnet as shown in FIG. 3 are used and arranged so as to face each other with the disk as the center. Magnetic transfer was performed by moving the magnetic layer pattern of the disk 8 to the transfer site. A gap is formed at the tip of the yoke of the ring head, and the gap is used so as to face the master disk 8. After the magnetic transfer, the master disk 8 and the magnetic recording medium 9 were released.
スレーブディスク9(潤滑剤膜厚1.0nm)との磁気転写工程を経たマスタディスク8に付着した潤滑層膜厚を測定した結果を図4に示す。表面処理なしのマスタディスクに比べ、フッ化処理を行うことで、潤滑剤の移着量を1/4以下まで低減し、移着量は0.05nm以下に抑制できることが分かる。 FIG. 4 shows the result of measuring the thickness of the lubricating layer attached to the master disk 8 that has undergone the magnetic transfer process with the slave disk 9 (lubricant film thickness 1.0 nm). It can be seen that by performing fluorination treatment, the transfer amount of the lubricant can be reduced to 1/4 or less and the transfer amount can be suppressed to 0.05 nm or less as compared with the master disk without surface treatment.
転写工程を繰り返した際のマスタディスク上の潤滑剤膜厚の推移を図5に示す。5回以上の転写により、スレーブディスクからマスタディスクへの潤滑剤移着はほぼ飽和し、累積でも0.1nm以下の膜厚変化に抑制できることが分かる。 FIG. 5 shows the transition of the lubricant film thickness on the master disk when the transfer process is repeated. It can be seen that the transfer of the lubricant from the slave disk to the master disk is almost saturated by the transfer of 5 times or more, and the film thickness change of 0.1 nm or less can be suppressed even when accumulated.
次に、フッ化処理によるマスタディスク表面のカーボンとフッ素の表面組成比F/Cと、磁気転写工程を経たマスタディスクに付着した潤滑層膜厚との関係を図6に示す。フッ化処理量は、前記イオンエッチング法の処理時間の長短により調整を行い、表面組成比F/Cは、ESCA(Electron Spectroscopy for Chemical Analysis: アルバックファイ社製Quantera SXM)により、測定を行った。 Next, FIG. 6 shows the relationship between the surface composition ratio F / C of carbon and fluorine on the master disk surface by the fluorination treatment, and the lubricating layer thickness attached to the master disk that has undergone the magnetic transfer process. The fluorination treatment amount was adjusted by adjusting the treatment time of the ion etching method, and the surface composition ratio F / C was measured by ESCA (Electron Spectroscopy for Chemical Analysis: Quantera SXM manufactured by ULVAC-PHI).
図6の結果より、移着量を0.1nm以下に抑制するのであれば、表面組成比F/Cは0.25以上、より望ましく移着量を0.05nm以下まで抑制するには、表面組成比F/Cを0.4以上にすれば良いことがわかる。 From the results shown in FIG. 6, if the transfer amount is suppressed to 0.1 nm or less, the surface composition ratio F / C is 0.25 or more, and more desirably, the transfer amount is suppressed to 0.05 nm or less. It can be seen that the composition ratio F / C should be 0.4 or more.
1.レジスト層 2.マスク層 3.軟磁性層
3′.軟磁性層(凸部) 4.非磁性基板 5.モールド
6.保護層 7.サーボ領域 8.マスタディスク
9.磁気記録媒体 10.リングヘッド
1. Resist
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