JP3712987B2

JP3712987B2 - Magnetization pattern forming method of magnetic recording medium and mask

Info

Publication number: JP3712987B2
Application number: JP2002069432A
Authority: JP
Inventors: 俊彦栗山; 雄三瀬尾; 陽二有田; 健栗和田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-03-16
Filing date: 2002-03-14
Publication date: 2005-11-02
Anticipated expiration: 2022-03-14
Also published as: JP2003045026A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気記録装置に用いられる磁気ディスクなどの磁気記録媒体の磁化パターン形成方法とそれにより磁化パターンを形成した磁気記録媒体、並びに磁気記録装置に関する。また、パターン形成方法に使用するマスクに関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気ディスク装置（ハードディスクドライブ）に代表される磁気記録装置はコンピュータなどの情報処理装置の外部記憶装置として広く用いられ、近年は動画像の録画装置やセットトップボックスのための記録装置としても使用されつつある。
【０００３】
磁気ディスク装置は、通常、磁気ディスクを１枚或いは複数枚を串刺し状に固定するシャフトと、該シャフトにベアリングを介して接合された磁気ディスクを回転させるモータと、記録及び／又は再生に用いる磁気ヘッドと、該ヘッドが取り付けられたアームと、ヘッドアームを介してヘッドを磁気記録媒体上の任意の位置に移動させることのできるアクチュエータとからなる。記録再生用ヘッドは通常浮上型ヘッドで、磁気記録媒体上を一定の浮上量で移動している。
【０００４】
また、浮上型ヘッドの他に媒体との距離をより縮めるために、コンタクトヘッド（接触型ヘッド）の使用も提案されている。
磁気ディスク装置に搭載される磁気記録媒体は、一般にアルミニウム合金などからなる基板の表面にＮｉＰ層を形成し、所要の平滑化処理、テキスチャリング処理などを施した後、その上に、金属下地層、磁性層（情報記録層）、保護層、潤滑層などを順次形成して作製されている。あるいは、ガラスなどからなる基板の表面に金属下地層、磁性層（情報記録層）、保護層、潤滑層などを順次形成して作製されている。磁気記録媒体には面内磁気記録媒体と垂直磁気記録媒体とがある。面内磁気記録媒体は、通常、長手記録が行われる。
【０００５】
磁気記録媒体の高密度化は年々その速度を増しており、これを実現する技術には様々なものがある。例えば磁気ヘッドの浮上量をより小さくしたり磁気ヘッドとしてＧＭＲヘッドを採用したり、また磁気ディスクの記録層に用いる磁性材料を保磁力の高いものにするなどの改良や、磁気ディスクの情報記録トラックの間隔を狭くするなどが試みられている。例えば１００Ｇｂｉｔ／ｉｎｃｈ²を実現するには、トラック密度は１００ｋｔｐｉ以上が必要とされる。
【０００６】
各トラックには、磁気ヘッドを制御するための制御用磁化パターンが形成されている。例えば磁気ヘッドの位置制御に用いる信号や同期制御に用いる信号である。情報記録トラックの間隔を狭めてトラック数を増加させると、データ記録／再生用ヘッドの位置制御に用いる信号（以下、「サーボ信号」と言うことがある。）もそれに合わせてディスクの半径方向に対して密に、すなわちより多く設けて精密な制御を行えるようにしなければならない。
【０００７】
また、データ記録に用いる以外の領域、即ちサーボ信号に用いる領域や該サーボ領域とデータ記録領域の間のギャップ部を小さくしてデータ記録領域を広くし、データ記録容量を上げたいとの要請も大きい。このためにはサーボ信号の出力を上げたり同期信号の精度を上げる必要がある。
従来広く製造に用いられている方法は、ドライブ（磁気記録装置）のヘッドアクチュエータ近傍に穴を開け、その部分にエンコーダ付きのピンを挿入し、該ピンでアクチュエータを係合し、ヘッドを正確な位置に駆動してサーボ信号を記録するものである。しかしながら、位置決め機構とアクチュエータの重心が異なる位置にあるため、高精度のトラック位置制御ができず、サーボ信号を正確に記録するのが困難であった。
【０００８】
一方、レーザビームを磁気ディスクに照射してディスク表面を局所的に変形させ物理的な凹凸を形成することで、凹凸サーボ信号を形成する技術も提案されている。しかし、凹凸により浮上ヘッドが不安定となり記録再生に悪影響を及ぼす、凹凸を形成するために大きなパワーをもつレーザビームを用いる必要がありコストがかかる、凹凸を１ずつ形成するために時間がかかる、といった問題があった。
【０００９】
このため新しいサーボ信号形成法が提案されている。
一例は、高保磁力の磁性層を持つマスターディスクにサーボパターンを形成し、マスターディスクを磁気記録媒体に密着させるとともに、外部から補助磁界をかけて磁化パターンを転写する方法である（ＵＳＰ５，９９１，１０４号）。
他の例は、媒体を予め一方向に磁化しておき、マスターディスクに高透磁率で低保磁力の軟磁性層などをパターニングし、マスターディスクを媒体に密着させるとともに外部磁界をかける方法である。軟磁性層がシールドとして働き、シールドされていない領域に磁化パターンが転写される（特開昭５０−６０２１２号公報（ＵＳＰ３、８６９、７１１号）、特開平１０−４０５４４号公報（ＥＰ９１５４５６号）、Digest of InterMag 2000、GP-06、参照）。
【００１０】
本技術はマスターディスクを用い、強力な磁界によって磁化パターンを媒体に形成している。
一般に磁界の強度は距離に依存するので、磁界によって磁化パターンを記録する際には、漏れ磁界によってパターン境界が不明瞭になりやすい。そこで、漏れ磁界を最小にするためにマスターディスクと媒体を密着させることが不可欠である。そしてパターンが微細になるほど、隙間なく完全に密着させる必要があり、通常、両者は真空吸着などにより圧着される。
【００１１】
また、媒体の保磁力が高くなるほど転写に用いる磁界も大きくなり、漏れ磁界も大きくなるため、更に完全に密着させる必要がある。
従って上記技術は、保磁力の低い磁気ディスクや圧着しやすい可撓性のフロッピー（登録商標）ディスクには適用しやすいが、硬質基板を用いた、高密度記録用の保磁力が３０００Ｏｅ以上もあるような磁気ディスクへの適用が非常に難しい。
【００１２】
即ち、硬質基板の磁気ディスクは、密着の際に微小なゴミ等を挟み込み媒体に欠陥が生じたり、或いは高価なマスターディスクを痛めてしまう恐れがあった。
特にガラス基板の場合、ゴミの挟み込みで密着が不十分になり磁気転写できなかったり、磁気記録媒体にクラックが発生したりするという問題があった。
また、特開昭５０−６０２１２号（ＵＳＰ３、８６９、７１１号）に記載されたような技術では、ディスクのトラック方向に対して斜めの角度を有したパターンは、記録は可能であるが信号強度の弱いパターンしか作れないという問題があった。保磁力が２０００〜２５００Ｏｅ以上の高保磁力の磁気記録媒体に対しては、転写の磁界強度を確保するために、マスターディスクのパターン用強磁性体（シールド材）は、パーマロイあるいはセンダスト等の飽和磁束密度の大きい軟磁性体を使わざるを得ない。
【００１３】
しかし、斜めのパターンでは、磁化反転の磁界はマスターディスクの強磁性層が作るギャップに垂直方向となってしまい所望の方向に磁化を傾けることができない。その結果、磁界の一部が強磁性層に逃げてしまい磁気転写の際に所望の部位に十分な磁界がかかりにくく、十分な磁化反転パターンを形成できず高い信号強度が得にくくなってしまう。こうした斜めの磁化パターンは、再生出力が、トラックに垂直のパターンに対してアジマスロス以上に大きく減ってしまう。
【００１４】
これに対して、特願２０００−１３４６０８号及び特願２０００−１３４６１１号の明細書に記載された技術は、局所加熱と外部磁界印加を組み合わせて磁気記録媒体に磁化パターンを形成する。例えば、媒体を予め一方向に磁化しておき、パターニングされたマスクを介してエネルギー線等を照射し局所的に加熱し、該加熱領域の保磁力を下げつつ外部磁界を印加し、加熱領域に外部磁界による記録を行い、磁化パターンを形成する。
【００１５】
本技術によれば、加熱により保磁力を下げて外部磁界を印加するので、外部磁界が媒体の保磁力より高い必要はなく、弱い磁界で記録できる。そして、記録される領域が加熱領域に限定され、加熱領域以外には磁界が印加されても記録されないので、媒体にマスク等を密着させなくても明瞭な磁化パターンが記録できる。このため圧着によって媒体やマスクを傷つけることなく、媒体の欠陥を増加させることもない。
【００１６】
また、本技術では斜めの磁化パターンも良好に形成できる。従来のようにマスターディスクの軟磁性体によって外部磁界をシールドする必要がないためである。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
このように、特願２０００−１３４６１１号の明細書に記載された磁化パターン形成技術は、各種の微細な磁化パターンを効率よく精度よく形成でき、しかも媒体やマスクを傷つけることなく媒体の欠陥を増加させることもない優れた技術である。
【００１８】
しかしながら本技術においても、マスクを用いて線幅１μｍ程度以下の微細なパターンを形成する際に、非同心円状の歪んだ干渉縞が現れ、モジュレーションが悪化してしまう場合があった。
図２を用いて説明する。図２においてマスク２は、石英からなる透明基材３上に、クロム層４と酸化クロム層５からなる非透過部が形成されており、マスク２を通過したエネルギー線（入射光１１）は磁気記録媒体（磁気ディスク）１に照射される。
【００１９】
図２（ａ）の通り、マスク２の透過部を一度透過した入射光１１はほとんどが直進するが、非透過部との境界に近い一部の光は回折により非透過部へ回り込んでしまう。回り込んだ光は、磁気記録媒体１に当たってほとんどが磁気記録媒体面に吸収されてしまうが、一部は反射される。反射光１２は再びマスク面非透過部に当たり、その一部が再反射され、その結果、再反射光１３は入射光１１と干渉を起こし、光を強めたり弱めたりしてしまう。非透過部がクロムなど反射率の高い金属によって構成されると、非透過部へ回り込んだ光は非透過部で反射されて、多くが再反射光となるため、入射光との干渉が大きくなりやすい。
【００２０】
この様な場合において、磁気記録媒体１とマスク２の距離が全面において均一に保たれていたならば、干渉縞はできないので光の強さ(濃淡)は全面において均一になる。また、全面において均一でなくても、磁気記録媒体１の中心部を中心とする複数の同心円を想定したときに、少なくとも個々の同心円上において磁気記録媒体とマスクの距離が均一に保たれていたならば、干渉縞は同心円状に形成されることとなる。
しかし、磁気記録媒体１とマスク２の距離が個々の同心円上において不均一になると、非同心円状の歪んだ干渉縞が観察される。
ところで、磁気ディスク（ディスク状の磁気記録媒体）には通常、同心円状に記録トラックが形成されてなり、各トラックに磁化パターンが記録される。ここで、磁気ディスクは角速度一定で記録再生されることが多い。このような場合、外周に行くほど線速度が高くなり、内周と外周に同じ信号を記録するためには、外周ほどその信号の物理的長さが長くなる。つまり、記録すべき磁化パターンの周方向の幅であるパターン線幅は、個々のトラック上では通常等しいが、内周から外周に行くほど増大していく傾向にある。
例えば直径３．５インチのハードディスクでは、内周（半径２０ｍｍ）で１μｍのパターン線幅が、外周（半径４５ｍｍ）では２〜３μｍ程となり、ディスクの半径位置によってパターン線幅は大きく相違する。
本発明者らの検討によれば、磁化パターンはそのパターン線幅の大きさによって形成の最適条件が異なる。その原因の一つとして、エネルギー線の回折による影響がある。一般的に、エネルギー線はスリット状の隙間を通過する際に回折を起こすが、隙間が狭いほど回折角が大きくなる傾向がある。
このため、パターン線幅が狭くなると、マスクの透過部を通過したエネルギー線は大きく回折され、照射範囲が広がってしまう。従って単位面積あたりのエネルギー線の照射量は小さくなってしまい、加熱部が十分に加熱されず、保磁力の低下が不十分で、磁化が十分におこなわれにくくなってしまい、形成された磁化パターンの出力信号のモジュレーションが悪化する虞がある。つまり、パターン線幅に応じてマスクと媒体の最適な距離が異なるのである。
このため内外周で線幅の異なるパターンを形成する場合には、マスクと磁気ディスクとの距離を、個々の同心円上においては均一に、かつ磁気ディスクの内周より外周で大きくするとの技術が提案されている。このような場合、干渉縞は同心円状に形成されることとなる。
すなわち、本磁化パターン形成技術においては、干渉縞が観察されないか、干渉縞が同心円状に観察されることが好ましい。
しかしながら、非同心円状の歪んだ干渉縞が観察されることは、磁気記録媒体とマスクの距離が同心円上で不均一であることを示し、好ましくない。磁気記録媒体とマスクの距離が同心円上で不均一であると、同一トラック上で、パターンが良好に形成される箇所とそうでない箇所ができてしまい、形成された磁化パターンの出力信号のモジュレーションが悪化してしまうという問題があった。
【００２１】
本発明者らの検討の結果、この磁気記録媒体とマスクの距離が不均一になる原因が、スペーサの厚みのムラにあることが分かった。スペーサの厚みにムラがあるため、磁気記録媒体とマスクの距離が同心円上において変動してしまう。同心円上において距離が変わると、入射光の光路長が変わるため、それに応じて非同心円状の歪んだ干渉縞が形成されやすくなる。
また、モジュレーションの悪化は、磁気記録媒体とマスクの距離、つまり間隔が狭いほど起こりにくいことが分かった。図２（ｂ）の通り、間隔が狭いほど入射光１１が非透過部へ回り込む割合が小さくなるため、間隔が狭いほど照射面積に差が生じないからと推測することができる。
すなわち、非同心円状の歪んだ干渉縞を発生させることの無いよう、磁気記録媒体とマスクの間隔を狭くかつ少なくとも同心円上において均一に保ち、同心円上における回折の影響を等しくすることが重要であり、そのためには厚さが均一でムラのない、かつ薄いスペーサを用いて両者の間隔を保つことが好ましいことが分かった。しかし一般に、スペーサは１０μｍ程度以下の厚みになると、薄すぎて剛性が無いため扱いが難しく、折れ曲がったりシワになったりして厚さが不均一となり、ムラができやすいという課題があった。
【００２２】
上記課題に鑑み、本発明は、局所加熱と外部磁界印加を組み合わせて磁気記録媒体に磁化パターンを形成する技術において、微細な磁化パターンを効率よく、更に精度よく形成する磁化パターン形成方法及びそれに用いるマスクを提供し、ひいてはより高密度記録が可能な磁気記録媒体及び磁気記録装置を短時間かつ安価に提供することを目的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明の磁化パターン形成方法は、基板上に磁性層を有してなる磁気記録媒体に対し、マスクを介してエネルギー線を照射し前記磁性層の被照射部を局所的に加熱する工程と、磁性層に外部磁界を印加する工程とを含む磁化パターン形成方法であって、前記マスクは、磁気記録媒体上に磁化パターンを形成するためのエネルギー線の透過部と非透過部の組み合わせからなる円環状のマスクパターン領域と、前記マスクパターン領域の内側と外側に周縁部を有してなり、前記内周と外周の周縁部各々に、同心円上に少なくとも３つの同一高さの突起が設けられ、前記突起が前記磁気記録媒体に接触した状態でエネルギー線を照射することを特徴とする。
【００２５】
本発明のマスクは、基板上に磁性層を有してなる磁気記録媒体に対し、マスクを介してエネルギー線を照射し前記磁性層の被照射部を局所的に加熱する工程と、磁性層に外部磁界を印加する工程とを含む磁化パターン形成方法に用いるマスクであって、前記マスクは、磁気記録媒体上に磁化パターンを形成するためのエネルギー線の透過部と非透過部の組み合わせからなる円環状のマスクパターン領域と、前記マスクパターン領域の内側と外側に周縁部を有してなり、前記内周と外周の周縁部各々に、同心円上に少なくとも３つの同一高さで高さが０．０１μｍ以上１０μｍ以下である、前記磁気記録媒体と接触する突起が設けられたことを特徴とする。
【００２６】
【発明の実施の形態】
本発明においては、磁気記録媒体に加熱工程と磁界印加工程により磁化パターンを形成するにあたり、使用するマスクが磁気記録媒体上に形成すべき磁化パターンの少なくとも一部に応じたエネルギー線の濃淡を生じさせるマスクパターン領域を有してなり、そのマスクの少なくとも一部に突起が設けられ、その突起が該磁気記録媒体に接触した状態でエネルギー線を照射する。
なお、本発明に用いるマスクは、形成すべき磁化パターンに応じたエネルギー線の濃淡を生じさせるマスクパターン領域を有するマスクであれば、エネルギー線の透過部と非透過部からなるマスクパターン領域を有するマスク、エネルギー線を拡散させるマスクパターン領域を有するマスク、ホログラムマスクなど何れの方式のマスクも使用可能である。以下では、エネルギー線の透過部と非透過部からなるマスクパターン領域を有するマスクを代表例として説明を行う。また、本発明に用いるマスクは、本発明に係る磁化パターン形成方法に好適であるが、それ以外の様々な分野、特に高いパワーを必要とし、微細なパターンを要求されるレーザー加工の分野においても利用することが可能である。
【００２７】
図を用いて詳しく説明する。図１は、本発明に係るマスクを用いた磁化パターン形成方法の一例の説明図である。磁気ディスク１は外部磁界により予め周方向の一方向に一様に磁化されている。そののち磁気ディスク１上にマスク３を載せ、図示しない留めネジにより固定する。マスク２は石英からなる透明基材３上に、クロム層４と酸化クロム層５からなる非透過部が形成されており、さらにパターン領域の周縁部にスペーサとしての突起２１が複数設けられている。そして突起２１は磁気ディスク１と接触し、これによりマスク２との距離が均一に保たれる。ここにレーザビーム１１が照射される。同時に外部磁界６を印加する。この外部磁界は、先に一様に磁化した際の外部磁界とは逆方向である。
【００２８】
以上の方法によれば、磁化パターンを形成するにあたり局所加熱と外部磁界印加を組み合わせるので、従来のように強い外部磁界を用いる必要がない。そして加熱領域以外に磁界が印加されても磁化されないので、磁区形成を加熱領域に限定できる。このため磁区境界が明瞭となり、磁化遷移幅が小さく磁区の境界での磁化遷移が非常に急峻で出力信号の品質が高いパターンが形成できる。条件を選べば磁化遷移幅を１μｍ以下にすることも可能である。
【００２９】
そして、エネルギー線の透過部と非透過部からなるパターン領域を有するマスクを介してエネルギー線を照射し、局所加熱する。局所加熱にエネルギー線を用いるので、加熱する部位の大きさやパワーの制御が容易であり、磁化パターンを精度よく形成できる。また、一旦マスクを作成すればどのような形状のパターンも媒体上に形成できるため、複雑なパターンや従来法では作りにくかった特殊なパターンも容易に形成できる。トラックに対して斜めの磁化パターンも良好に形成できる。
【００３０】
例えば、磁気ディスクの位相サーボ方式には、内周から外周に、半径及びトラックに対して斜めに直線的に延びる磁化パターンが用いられる。このような、半径方向に連続したパターンや半径に斜めのパターンは、ディスクを回転させながら１トラックずつサーボ信号を記録する従来のサーボパターン形成方法では作りにくかった。しかし、本発明によれば、複雑な計算や複雑な装置構成を必要とせず、このような磁化パターンを一度の照射で簡便かつ短時間に形成できる。
【００３１】
マスクは少なくとも、磁化パターンの繰り返し単位を含む大きさであればよく、それを移動させて使用することができるため、マスクも簡便かつ安価に作成できる。パターンの精度を高めるため、好ましくは一枚で磁気ディスク全面を覆うマスクとする。
【００３２】
また、エネルギー線のビーム径を大径又は横に細長い楕円形等として、複数トラック分又は複数セクター分の磁化パターンを一括して照射すれば、書き込み効率が一段と上がり、今後の容量の伸びに伴いサーボ書き込み時間が増大するといった問題も改善され非常に好ましい。そして、本発明では、形成すべき磁化パターンに応じたエネルギー線の濃淡を生じさせるマスクパターン領域を有するマスクの少なくとも一部に突起が設けられ、該突起が該磁気記録媒体に接触した状態でエネルギー線を照射する。このようにマスク自体にスペーサの役目を果たす突起を一体に設けることにより、従来のようにスペーサを用いた場合に薄すぎて剛性が無いため扱いが難しく、折れ曲がったりシワになったりして厚さが不均一となりやすいという課題を解決し、マスクと媒体の間隔を少なくとも同心円上において狭く、かつ均一に保つことができる。
【００３３】
ひいては、回折による影響を抑え、マスクパターンどおりの磁化パターンが形成されるので、磁化パターンの精度が高く、磁化パターンの出力信号のモジュレーションが小さい良好な磁気記録媒体が得られる。特にサーボパターンは位置決め精度にモジュレーションの大きさが大きく影響するので、サーボパターンを形成するには効果が大きい。
【００３４】
この時のモジュレーション（Ｍｏｄ）とは、同一パターン領域の平均出力をＴＡＡ（トータルアベレージアンプリチュード）、その領域内の最大値と最小値をそれぞれ、ＡＭＰｍａｘ、ＡＭＰｍｉｎとしたとき、Ｍｏｄ＝（ＡＭＰｍａｘ−ＡＭＰｍｉｎ）／ＴＡＡ×１００で表される。ただし、ＴＡＡ、ＡＭＰｍａｘ、ＡＭＰｍｉｎ共にピークトゥピーク（peak-to-peak）の値である。モジュレーションの値は小さいほどよいが、サーボトラッキング精度を考え、好ましくは、２０％以下、更に好ましくは１０％以下である。
【００３５】
なお、パターン領域の周縁部とは、マスク上のパターン領域以外の領域（パターン領域を取り巻く領域）であればよい。例えばマスクがディスク形状である場合、パターン領域の内周及び／又は外周がこれに当たる。
また、マスクと磁気ディスクの間隔は、パターン線幅が同じである同心円上で均一で有ればよく、全面において均一である必要はないので、内周と外周に設ける突起高さを変えるなどして、マスクと磁気ディスクの半径方向における間隔を適宜調整しても良い。これにより、内外周で線幅の異なるパターンを容易に形成できる。つまり、パターンの線幅によってエネルギー線のパワーやマスクのパターン線幅の微調整を行うことなく、容易にエネルギー線の濃淡を調整でき、所望の磁化パターンを得ることができる。
【００３６】
次に、本発明に係るマスクについて詳細に説明する。
突起の高さは、マスクと磁気記録媒体のパターン形成領域での間隔を狭くし回折による入射エネルギーの拡散を防ぐためには、低いほどよく、高さが１０μｍ以下であるのが好ましい。より好ましくは７μｍ以下であり、更に好ましくは５μｍ以下である。
【００３７】
形成するパターンの線幅（パターンの最小幅）が１μｍを切って狭くなると、特に光の回折の影響を多く受けるようになるため、線幅が狭いほど突起の高さをより低くするのが望ましい。
ただし、あまり低いと磁気記録媒体のうねりと接触するおそれがあるため、高さは０．０１μｍ以上であるのが好ましい。より好ましくは０．１μｍ以上である。
【００３８】
なお、本願においてパターンの最小幅とは、パターン中の最も狭い長さを言う。四角形のパターンであれば短辺、円形ならば直径、楕円形ならば短径である。
マスクと磁気記録媒体のパターン形成領域での間隔を少なくとも同心円上において均一に保つためには、突起の高さも同心円上において均一なほど好ましい。
従って、突起の高さの同心円上のばらつきは平均高さの±２０％以内が好ましい。下限は特に無いが、事実上、平均高さの±３％以上のばらつきはある。間隔の均一性の評価は、干渉縞の本数や位置、形状を観察することで容易に行える。
【００３９】
上記突起は不連続に設けられてなるのが好ましい。通常、マスクも磁気記録媒体もそれぞれ多少のうねりを有しているので、マスクと磁気記録媒体を接触させる場合には、一旦接触したのちに両者が最も安定的に接触するよう、即ち両者の少なくとも同心円上における間隔がなるべく一定になるよう、互いに移動できることが好ましい。
マスク上の連続した突起によってマスクと磁気記録媒体を接触させた場合、接触面積が大きいため摩擦抵抗が高く、両者の相対位置が動きづらくなり、マスクと磁気記録媒体の平面性を保とうとする動きを阻害する場合がある。従って、突起は不連続に設けられてなるのが好ましい。つまり、複数の突起を離散的に設ける。不連続に形成された突起によってマスクと磁気記録媒体が接触すると、両者の摩擦抵抗が低くなり面方向への動きを阻害することなく、媒体とマスクの間隔をより均一に保ちやすい。
【００４０】
また、突起が不連続であることにより空気の通り道があるので、マスクと磁気記録媒体が吸着してしまうことがない。従って、両者がうねりに応じて面方向に移動しても摩擦によるキズつきが起こりにくいという利点もある。また、突起が連続的に設けられていると応力によって一部が剥がれやすくなる虞があるので、この点でも不連続が好ましい。
次に、複数の突起を離散的に設ける場合の突起形状について説明する。
突起形状は基板面に対して垂直方向から見たとき、つまりマスクを真上から見たときに略円形であるのが好ましい。この様な形状であれば突起高さが均一になりやすいためである。突起形成時に加熱を伴う場合、熱収縮に伴う形状の変化（いわゆるヒケ）が突起の高さのばらつきを増大させる可能性があるが、略円形の突起においてはヒケも周囲から均一に起こるため、突起高さが均一になりやすい。
突起形状は、真ん中がへこんで周縁部が盛り上がっているなどしてもよい（いわゆるクレーター状）が、真ん中が頂点で山なりの形状が好ましい。上記ヒケなどによる高さ変動が一様で、高さの調整がしやすいためである。
【００４１】
また、突起形状としては、マスク面に対して垂直方向の断面が略矩形状であるような形状であることも好ましい。つまり、突起の側面がほぼ垂直に切り立っており、突起の頂部と底部の形状がほぼ等しい形状である。この様な形状であれば、突起の底面積に対して、実際に磁気記録媒体と接触する頂部の面積を大きくすることができ、マスクと磁気記録媒体とのアライメントのずれに対し、支持位置の余裕を設けることができるからである。
突起の面方向の大きさは、マスクと磁気記録媒体に加わる荷重に耐えるためにある程度以上大きいことが好ましい。突起形状が略円形の場合は直径０．５μｍ以上あることが好ましい。より好ましくは１μｍ以上である。また、弾性変形による間隔の変化を極力小さくするためには直径５μｍ以上であることがより好ましい。最大径に関しては特に上限はないが、マスクと磁気記録媒体の接触抵抗を小さくするためには、直径１ｍｍ以下が好ましい。突起形状が略円形でない場合は、長辺の長さが上記数値の範囲にあることが好ましい。
【００４２】
複数の突起を離散的に設ける場合には、突起と突起の間隔は、突起の大きさにも応じて適宜設計されるが、マスクと媒体との間隔を少なくとも同心円上においてほぼ均一に保てればよい。ただし、少なくとも面内に３個以上設ける必要がある。個々の突起が相当大きい場合には面内に３個程度でよいが、通常はより多く設けた方が好ましい。突起の大きさが小さい場合、例えば直径が１μｍ程度の小さいものであれば、荷重による変形を防ぐために、隣接する突起の底部同士が接触していてもよい。
【００４３】
本発明において突起は、形成すべき磁化パターンの少なくとも一部に応じたエネルギー線の濃淡を生じさせるマスクパターン領域を有するマスクの少なくとも一部に設けられる。
エネルギー線の透過部と非透過部の組み合わせからなるマスクパターン領域を有するマスクにおいては、突起はパターン領域内のエネルギー線非透過部及び／またはパターン領域の周縁部に設けられてなる。
パターン領域のエネルギー線非透過部に設けると、パターン領域内の全面に亘って突起を設けることができ、マスクと磁気記録媒体との距離を均一に保って両者を支えるためには望ましい。パターン領域の周縁部に設けると、マスクと磁気記録媒体とがパターン領域で接触しないので、媒体やマスクを傷つけることがなく、磁気記録媒体の欠陥を増加させる虞れもない。また、マスクと磁気記録媒体がパターン領域で接触しないので、加熱工程において意図しない熱伝導が起こる虞もなく、好ましい。
【００４４】
また、突起をパターン領域内のエネルギー線非透過部とパターン領域の周縁部の両方に設け、非透過部の突起を周縁部の突起より低く形成するのも好ましい態様である。マスクと磁気記録媒体の間隔を例えば３μｍ以下程度に狭くしていくと、パターン領域でマスクと磁気記録媒体が意図せず接触し、摩擦等により傷つき欠陥となってしまう虞がある。特に磁気記録媒体とマスクの間を減圧し吸着固定する場合は、磁気記録媒体がたわむのでより接触しやすい。そこで、マスクのパターン領域内に低めのなだらかな突起を設けておくと、磁気記録媒体がマスク面と直接接触せずなだらかな突起と接触するので欠陥になりにくいと考えられる。
更に、パターン領域の周縁部に突起を設けるに際し、その突起の一部がパターン領域内の非透過部にかかるように設けても良い。この様に突起を設けることにより、パターン領域が磁気記録媒体の端部付近まであり、パターン領域の周縁部に突起を設けるのが寸法的に厳しいような場合であっても突起を設けることができる。従って、磁気記録媒体のパターン領域を広げることができ、より大容量の磁気記録媒体を得ることができる。
次に、突起に要求される特性について説明する。突起にはある程度の滑性、硬度、耐熱性、耐溶剤性などの特性が要求される。上述のようにマスクと磁気記録媒体との摩擦があまり大きすぎず、相対的に移動可能であることが望ましいから、突起はある程度滑性が高いほうが好ましい。
【００４５】
また、マスクと磁気記録媒体とが吸着せず、マスクが容易に取り外せるためにも、滑性が高いほうが好ましい。工業化段階においては、磁気記録媒体へのマスクの設置はロボット等の自動機で行われるため、面と垂直な方向へマスクと磁気記録媒体を離そうとした場合にマスクが容易に取り外せるのが好ましい。
また、マスクは多数の磁気記録媒体への磁化パターンの転写に使用されるため、塑性変形しやすい材料により突起を構成すると、一部の突起で徐々に変形が起こり、特定の位置でマスクと磁気記録媒体間の間隔が狭くなり、非同心円状の歪んだ干渉縞の発生を誘発してしまう虞がある。従って硬度の高い材料により突起を構成するのが好ましい。
【００４６】
例えば、磁気記録媒体にマスクを１０回程度繰り返し装脱着したのちのマスクの突起高さの塑性変形量が元の高さの５０％以下であることが好ましい。より好ましくは１０％以下である。工業的に使用するには、１０％以下であることが好ましい。
更に、突起に直接はエネルギー線が照射されないが、マスクの非透過部の裏面に設置される場合があるため、エネルギー線で加熱されたマスクの非透過部での熱が突起に間接的に伝わることがある。そのため、突起は熱により変形や分解しにくいものが望ましく、好ましくは分解温度が１００℃以上の材料を使用する。
また、エネルギー線のパワーがより高いほど突起の耐熱性も高いことが望ましく、例えば１００ｍＪ／ｃｍ²以上のパワーを印加する場合には分解温度が２００℃以上のものが好ましい。
【００４７】
突起形成時においては、特にフォトリソグラフィー等の手法で作成する場合は、突起は所定の溶剤に対して可溶な材料からなるのが好ましい。しかし、突起形成後はマスクに付着したゴミ、粒子などの除去を目的とした有機溶剤洗浄を受ける場合があるため、溶剤可溶性は持たないほうが好ましい。例えば、突起に作成後に熱処理等により耐溶剤性を付与してもよい。
【００４８】
次に、本発明に係るマスクの構成について説明する。
本発明に用いるマスクは、前述したように、形成すべき磁化パターンに応じたエネルギー線の濃淡を生じさせるマスクパターンを有するマスクであれば、エネルギー線の透過部と非透過部からなるマスクパターンを有するマスク、エネルギー線を拡散させるマスクパターンを有するマスク、ホログラムマスクなど何れの方式のマスクも使用可能である。
エネルギー線の透過部と非透過部からなるマスクパターンは、例えば、石英ガラス、光学ガラス、ソーダライムガラス等のエネルギー線に対して透過性のある透明基材上に、クロム等の金属をスパッタリング形成し、その上にスピンコート等によりフォトレジストを塗布し、エッチング等によって、所望の透過部と非透過部を作成することができる。この場合は透明基材上にクロム層を有する部分がエネルギー線非透過部、原盤のみの部分が透過部となる。好ましくは、クロム層上に酸化クロム層を形成する。酸化クロム層はクロムを酸化させるだけで形成でき、光学的反射率が低いため、多重反射等の影響を低減できる効果を持つ。またクロム層との密着性も優れているので好ましい。また、マスクに誘電体層からなる無反射コーティングを施すことも好ましい。これによりエネルギー線をより有効に利用することができるからである。
【００４９】
以上のようにして、マスクにマスクパターン領域を形成し、この後マスクの磁気記録媒体に対向すべき面の少なくとも一部に突起を形成する。以下、マスクに突起を形成する方法について説明するが、例えば以下のような方法を採ることができる。
【００５０】
［方式１］
マスクにポリイミドなどの放射線硬化性又は熱硬化性の樹脂層を形成し、この樹脂層にフォトリソグラフィーにより突起を形成する。この方法では樹脂層の厚さが突起高さにほぼ等しくなるので、樹脂層の厚さを制御することで突起高さを精度良く均一に、かつ容易に制御できるという利点がある。また樹脂層の塗布形成やエッチング液による除去は短時間で行えるという利点もある。
【００５１】
ポリイミド樹脂が感光性ポリイミド樹脂である場合は、樹脂層形成後にそのままフォトリソグラフィー、エッチングを行えばよいが、非感光性ポリイミド樹脂である場合は、樹脂層上にフォトレジスト層を形成した後、フォトリソグラフィー、現像、エッチングなどを行う。
樹脂層の形成法としては塗布によるのが一般的であり、ディップ法、スピンコート法などがある。続いて、形成すべき突起に応じたパターンを有する突起形成用マスクを介して、樹脂層付きマスクにレーザー光などを照射し、潜像を形成する。次いで有機溶剤などにより不要部分をエッチング除去し、突起を形成する。
【００５２】
この後に、突起の硬度を上げ、かつ突起の耐溶剤性を向上させるために、加熱処理または紫外線照射処理などを行い架橋を促進させるのが好ましい。加熱処理としては、オーブンを使用したり、赤外線ランプを使用するなどの方法がある。
この際、樹脂の材質によっては硬化時のヒケが大きく、突起の中央部が選択的に縮小しクレータ状になる場合がある。このような硬化時のヒケの大きい樹脂を使用する場合は、突起高さを均一にするために突起の形状は略円形であることが好ましい。
本方法は、高い突起を形成するには樹脂層を厚く塗布すればよい反面、非常に薄い樹脂層は通常形成しにくいので、例えば突起高さが０．３μｍ以上１０μｍ以下の比較的高い突起の形成に適する。
【００５３】
［方式２］
また、無機物によって突起を形成してもよい。硬度の高い突起を形成しやすい点で好ましい。無機物とは例えば金属（合金を含む）、酸化物や窒化物などの誘電体、カーボンなどである。形成方法としては以下のようにいくつかがある。
（方式２−１）
マスクに無機物層を形成し、この無機物層にフォトリソグラフィーにより突起を形成する。この方法では無機物層の厚さが突起高さにほぼ等しくなるので、無機物層の厚さを制御することで突起高さを精度良く均一に、かつ容易に制御できるという利点がある。
【００５４】
無機物層は十分な硬度と耐候性があれば特に材質は限定されないが、磁化されない材質であると、印加される外部磁界による影響が少ないため好ましい。
クロムや酸化クロムを用いると、マスクの非透過部の形成と共通の工程で突起が形成でき好ましい。無機物層の成膜法としてはスパッタリング、蒸着、ＣＶＤ、メッキなどが一般的である。続いて、無機物層上にフォトレジスト層を形成した後、フォトリソグラフィーを行う。形成すべき突起に応じたパターンを有する突起形成用マスクを介して、該フォトレジスト層にレーザー光を照射し、潜像を形成する。次いで現像し、さらにエッチング液などにより無機物層の不要部分をエッチング除去し、突起を形成する。
【００５５】
本方式によれば、無機物層の厚さとエッチング量をコントロールすることで形成する突起の高さを任意に変えられるので、様々な突起高さに適用できる。例えば０．００１μｍ以上１０μｍ以下である。厚く成膜すれば高い突起も形成できるが、無機物層は樹脂に比べて薄く形成することが容易なので、樹脂を使う方式では形成しにくい０．００１μｍ以上３μｍ以下の低い突起も作りやすい。
【００５６】
（方式２−２）
マスクの突起を形成したい場所に無機物層を成膜して突起を形成する。すなわち、形成したい突起形状に応じた孔部を有する遮蔽板をマスク上に配置し、スパッタリング、蒸着等により無機物層を成膜する。この方法は（方式２−１）と同様の利点を備えるほか更に、非常に簡便に突起が形成でき、しかもウエットな工程を全く経ることがないため、マスク上に異物が残留する可能性が極めて低く、磁化パターン転写時に磁気記録媒体を汚染する虞が低く好ましい。すなわち無機物層のフォトリソグラフィーが不要でその後の樹脂の除去、洗浄工程も不要であるし、樹脂の塗布も不要で、無機物層を成膜するだけでよい。
また、この方法では無機物層の厚さが突起高さにほぼ等しくなるので、無機物層の厚さを制御することで突起高さを精度良く均一に、かつ容易に制御できるという利点がある。
【００５７】
無機物層の材質、成膜方法などは（方式２−１）と同じである。ただし本方式においては無機物層の成膜時に、遮蔽板を、スパッタリングターゲット或いは蒸着源とマスクとの間に配する。突起形状は遮蔽板の孔部の形状によってコントロールでき、帯状であってもよいし不連続であってもよい。
遮蔽板には、作製したい突起形状に応じて例えば打ち抜きなど機械的加工が施される。遮蔽板の材質は加工がしやすく一定の耐久性があれば特に限定されないが、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ）、真鍮、銅などの金属箔、ポリイミドなどの樹脂フィルム等が用いられる。厚みも特に限定されないが加工性と耐久性の点で１０μｍ以上が好ましい。一方、あまり厚いと孔部を通して無機物膜が成膜されにくくなり、また加工もしにくいので１ｍｍ以下が好ましい。
【００５８】
本手法は、突起形状に応じて遮蔽板を機械的に加工するので、比較的底面積の大きい突起の形成に適している。底面積の大きい突起とは例えば円形なら直径０．２ｍｍ以上、四角形なら一辺が０．２ｍｍ以上である。大きい突起のほうが物理的に強いので、多数の小さい突起で媒体を支えるよりも少数の大きい突起で支えるほうが強度の点で好ましい。
また本手法では遮蔽板の孔部において、遮蔽板の厚みの陰になる部分は成膜されにくいので側面の傾斜したなだらかな突起ができやすい。但し遮蔽板の孔の形状を厚み方向で変化させ上側ほど広くするなどすれば、マスク面に垂直方向の断面形状が略矩形である側面が比較的切り立った形状の突起も形成できると考えられる。
【００５９】
すなわち、本手法では底面積の広いなだらかな突起が形成されやすい。ところでハードディスクの場合、パターン領域とディスク外周端との距離は例えば０．３ｍｍ以下と非常に狭いため、パターン領域の周縁部に頂上を持つなだらかな突起を形成する際には突起のすそ野がパターン領域にまで広がることが多い。この様な場合には、パターン領域内の非透過部にすそ野が広がるように突起を形成することが好ましい。
また、ディスクとマスクのアライメントが多少ずれてもディスクを支えられるように、突起は少なくともディスク半径方向の長さが大きいほうが好ましい。パターン領域のパターンの形状によっては突起のディスク周方向の長さが大きくできない場合があるが、そのときは長円形や楕円形にすればよい。
【００６０】
本方式によれば、無機物層の厚さをコントロールすることで形成する突起の高さを任意に変えられるので、様々な突起高さに適用できる。例えば０．００１μｍ以上１０μｍ以下である。また、無機物層は樹脂に比べて薄く形成することが容易なので、樹脂を使う方式では形成しにくい０．００１μｍ以上３μｍ以下の低い突起も作りやすい。
スパッタリングの途中で遮蔽板の孔部の形状や位置を変えるなどによって場所により突起の高さを変えることも容易である。またエッチング工程が不要で厚く成膜するだけで高い突起が容易に形成できる点が好ましい。
【００６１】
（方式２−３）
マスクに、いわゆるリフトオフ法により無機物からなる突起を形成する。すなわちマスク上のフォトレジスト層をフォトリソグラフィーにより凹凸を形成し、この上に無機物層を成膜したのちフォトレジスト層を除去すると、フォトレジストの無かった部分のみ無機物層が突起として残るのである。
詳しく説明する。マスクにフォトレジストを所定の厚さに塗布し、形成したい突起の位置と形状に応じてレーザー光を照射し現像し、一部のフォトレジストを除去し凹凸を形成する。この上に形成したい突起の高さに応じて金属層を成膜したのち、例えばフォトレジスト除去液に浸漬する。するとフォトレジスト層が除去されるとともにその上に成膜された金属層が除去されるので、フォトレジストの無い場所に成膜された金属層のみが突起として残る。
この方法では金属層の厚さが突起高さにほぼ等しくなるので、金属層の厚さを制御することで突起高さを精度良く均一に、かつ容易に制御できるという利点がある。
【００６２】
無機物層の材質、成膜方法などは（方式２−１）と同じである。フォトレジスト除去液としては例えば強アルカリ液などが用いられる。
本手法では突起形状はフォトレジスト層に形成する凹凸の形状によってコントロールでき、帯状であってもよいし不連続であってもよい。フォトリソグラフィーを行うので（方式２−２）に比べて底面積の小さい突起の形成に適している。
底面積の小さい突起とは例えば円形なら直径０．２ｍｍ未満、四角形なら一辺が０．２ｍｍ未満である。
小さい突起は形成できる場所の自由度が高く、狭い領域にも形成できる点が好ましい。パターン領域とディスク外周端との距離が例えば０．３ｍｍ以下と非常に狭いハードディスクの周縁部にも設けることができる。
またフォトリソグラフィーで突起を形成するため（方式２−２）に比べてパターンとのアライメントが正確に取りやすい。場合によってはパターンと突起を同時に形成することもでき、工程を大幅に短くできる。更に、リフトオフ法によれば、マスク面に垂直方向の断面形状が略矩形状である突起、即ち側面が切り立った形状の突起が形成しやすい。従って同じ底面積でも頂部の面積がより大きな突起が形成しやすく、ディスクとマスクのアライメントが多少ずれてもディスクを支えられるため好ましい。更に、突起はディスク半径方向の長さが大きいほうが好ましい。これによりマスクとディスクとのアライメントずれに対しより余裕を持たせることができる。
【００６３】
本方式によれば、無機物層の厚さをコントロールすることで形成する突起の高さを任意に変えられるので、様々な突起高さに適用できる。例えば０．００１μｍ以上１０μｍ以下である。また、無機物層は樹脂に比べて薄く形成することが容易なので、樹脂を使う方式では形成しにくい０．００１μｍ以上３μｍ以下の低い突起も作りやすい。
リフトオフ法を何度か繰り返すことによって、場所により突起の高さを変えることもできる。また無機物層のエッチング工程が不要で厚く成膜するだけで高い突起が容易に形成できる点が好ましい。
【００６４】
［方式３］
マスクの、突起を形成したい場所に液状樹脂を滴下して突起を形成する。この方法では樹脂の全面塗布を行わなくて良く、またフォトリソグラフィーが不要でその後の樹脂の除去、洗浄工程も不要であるため、非常に簡便に突起を形成できるという利点がある。
放射線硬化性または熱硬化性樹脂を滴下後、オーブンや赤外線ランプによる加熱又はレーザー光照射などで樹脂を硬化させることが、突起の硬度を上げ、かつ突起の耐溶剤性を向上させるために好ましい。
【００６５】
この際、樹脂の材質によっては硬化時のヒケが大きく、突起の中央部が選択的に縮小しクレータ状になる場合がある。このような硬化時のヒケの大きい樹脂を使用する場合は、突起高さを均一にするために突起の形状は略円形であることが好ましい。
本方法においては、突起の高さや大きさは樹脂の量及び粘度などを調節することで制御できる。高い突起を形成するには樹脂量を多く粘度を高くして滴下すればよい。例えば突起高さが０．３μｍ以上１０μｍ以下の比較的高い突起の形成に適する。
【００６６】
［方式４］
マスクに、無機／有機の微粒子を分散した放射線硬化性又は熱硬化性の樹脂層を形成することにより突起を形成する。この方法ではフォトリソグラフィーが不要でその後の樹脂の除去、洗浄工程も不要であるため、非常に簡便に突起を形成できるという利点がある。
樹脂層の形成法としては塗布によるのが一般的であり、ディップ法、スピンコート法などがある。塗布後、オーブンや赤外線ランプによる加熱又はレーザー光照射などで樹脂を硬化させることが、突起の硬度を上げ、かつ突起の耐溶剤性を向上させるために好ましい。
【００６７】
粒子としては十分な硬度を有すれば種類は限定されないが、例えばガラス、シリコン、樹脂系等の微粒子が印加される外部磁界への影響が少ないため好ましい。粒子の大きさは形成したい突起の大きさに合わせて選定すればよいが、通常、０．３μｍ以上１０μｍ以下程度である。突起高さを均一にするため、添加する粒子は球形であるのが好ましい。
本方法においては、突起の高さや大きさは粒子の大きさ、形状及び添加量、樹脂の量及び粘度などを調節することで制御できる。本法は例えば突起高さが０．３μｍ以上１０μｍ以下の比較的高い突起の形成に適する。
【００６８】
［方式５］
マスクを構成する基材に、エネルギー密度の高いエネルギー線を照射し、基材を変形させて突起を形成する。或いは、基材上に加工層を成膜したのちエネルギー密度の高いエネルギー線を照射し、加工層を変形させて突起を形成する。基材としては通常、石英ガラス、ソーダライムガラスなどが用いられる。加工層材料としてエネルギー線照射による変形が可能で、かつ十分な硬度を有する材料であればよいが、例えば非透過部の形成材料であるクロムや酸化クロムなどを用いると、非透過部の形成と同じ工程で突起を形成でき、好ましい。この場合、パターン領域の周縁部にもクロムや酸化クロムなどを成膜すればよい。
【００６９】
この方法では、樹脂の塗布やフォトリソグラフィーが不要でその後の樹脂の除去、洗浄工程も不要であるため、非常に簡便に突起を形成できるという利点がある。また、突起の材質が、例えばマスクの基材の石英ガラスなどであるので硬度の高い突起を形成しやすいという利点もある。更に、レーザーの照射条件を選ぶことで高さ１μｍ以下の低い突起が容易に形成できる。高さ数〜数十ｎｍも可能である。従って例えば突起高さが０．００１μｍ以上３μｍ以下の比較的低い突起の形成に適する。
【００７０】
本方法においては、マスクの基材または加工層にレーザー光を照射する。使用に適したレーザとしては、炭酸ガスレーザ（波長１０．６μｍ）、エキシマレーザ（１５７，１９３，２４８，３０８，３５１ｎｍ）、ＹＡＧのＱスイッチレーザの基本波（１０６４ｎｍ）、２倍波（５３２ｎｍ）、３倍波（３５５ｎｍ）、或いは４倍波（２６６ｎｍ）、Ａｒレーザ（４８８ｎｍ、５１４ｎｍ）、レーザダイオード（７８０，９８０，８２０ｎｍ）などが挙げられる。
マスクの基材であるガラス、石英等に直接突起を形成する場合、波長の長い例えば炭酸ガスレーザ（波長１０．６μｍ）のような光源を用いることが好ましい。
【００７１】
マスクのパターン領域非透過部やパターン領域周縁部にレーザを照射して加工層を加熱することにより変形させて突起を形成する場合、用いるエネルギー線は加工層に対して吸収のある波長のレーザー光であればよいが、例えばＹＡＧレーザの基本波（１０６４ｎｍ）、倍波（５３２ｎｍ）、三倍波（３６６ｎｍ）、四倍波（２６６ｎｍ）、Ａｒガスレーザ（５１４，４８８ｎｍ）、エキシマレーザ（１５７，１９３，２４８，３０８，３５１ｎｍ）、レーザダイオード（７８０，９８０，８２０ｎｍ）などが挙げられる。
照射されるレーザはパルス状であるが、元々パルス発振のレーザを使用する場合でも、連続発振のレーザをＡＯＭ，ＥＯＭ、機械的なシャッター等でパルス化してもかまわない。パルス状のレーザを照射することで略円形の突起が形成しやすい。
【００７２】
照射するレーザのパルス幅は、光源の発生するエネルギー密度が高い場合、短くてもかまわないが、加工層で十分発熱を起こすためにはパルス幅１ｎｓｅｃ以上が好ましい。また、エネルギー密度の低い光源でもパルス幅を十分大きくすることで突起の作成は可能であるが、加工時間をいたずらに伸ばさないために、パルス幅１秒以下程度が好ましく、１００ｍｓｅｃ以下がより好ましい。
突起の形成方法としてはマスクをスピンドル等の回転体に乗せて回転させながらレーザビームを所定の場所に照射する場合と、マスクをＸＹステージ等に乗せて移動させながらレーザビームを所定の場所に照射する場合がある。
【００７３】
以上のように形成した突起を他の層で覆ってもよい。例えば水素化カーボンやアモルファスカーボンなどの炭素質層や、テフロン（登録商標）などのフッ素系樹脂層などである。カーボン層はスパッタリングやＣＶＤなどで形成可能であり、硬度が高いので突起の削れが防止でき、また潤滑性も付与できる。フッ素系樹脂も潤滑性が付与できる。
突起がクロムなどの金属からなる場合、コロージョンによる媒体の汚染を防止するためにも、他の層で覆うのが好ましい。
次に、本発明の磁化パターン形成方法について説明する。
本発明においては、局所加熱と外部磁界印加の組み合わせは様々考えられるが、好ましくは、第１の外部磁界を印加し磁性薄膜を予め所望の方向に均一に磁化したのち、磁性薄膜を局所的に加熱すると同時に第２の外部磁界を印加し加熱部を該所望の方向とは逆方向に磁化して磁化パターンを形成する。これにより、互いに逆向きの磁区が明りょうに形成されるので、信号強度が強くＣ／Ｎ及びＳ／Ｎが良好な磁化パターンが得られる。
【００７４】
まず、磁気記録媒体に強い第１外部磁界を印加して、磁性層全体を所望の磁化方向に均一に磁化する。第１外部磁界を印加する手段は、磁気ヘッドを用いてもよいし、電磁石または、永久磁石を所望の磁化方向に磁界が生じるよう複数個配置して用いてもよい。更にそれらの異なる手段を組み合わせて使用してもよい。なお、所望の磁化方向とは、磁化容易軸が面内方向にある媒体の場合には、データの書込み／再生ヘッドの走行方向（媒体とヘッドの相対移動方向）と同一又は逆方向であり、磁化容易軸が面内方向に垂直にある場合には、垂直方向のいずれか（上向き、下向き）である。従ってそのように磁化されるように、第１外部磁界を印加する。第１外部磁界の印加方向は、周方向、半径方向、板面に垂直方向のいずれかをとるのが好ましい。
【００７５】
また、磁性層全体を所望の方向に均一に磁化するとは、磁性層の全部をほぼ同一方向に磁化することを言うが、厳密に全部ではなく、少なくとも磁化パターンを形成すべき領域が同一方向に磁化されていればよい。
第１外部磁界の強さは磁気記録媒体の磁性層の特性によって異なり、磁性層の室温での保磁力の２倍以上の磁界によって磁化することが好ましい。これより弱いと磁化が不十分となる可能性がある。ただし、通常、磁界印加に用いる着磁装置の能力上、磁性層の室温での保磁力の５倍以下程度である。ここで、室温とは例えば２５℃である。また、磁気記録媒体の保磁力は、磁性層（記録層）の保磁力とほぼ同じである。
【００７６】
磁性層は一般に静的保磁力（単に保磁力と称することもある。）と動的保磁力を有するが、局所加熱については、少なくとも磁性層の動的保磁力がある程度低下する温度まで加熱できればよい。勿論、静的保磁力が低下する温度まで加熱してもよい。好ましくは１００℃以上に加熱する。加熱温度が１００℃未満で外部磁界の影響を受ける磁性層は、室温での磁区の安定性が低い傾向がある。ただし、加熱温度は所望の保磁力の低下が得られる範囲で低いことが望ましい。例えば磁性層の磁化消失温度やキュリー温度の近傍までである。加熱温度が高すぎると加熱したい領域以外への熱拡散が起こりやすく、パターンがぼやけてしまう虞がある。また、磁性層が変形してしまう可能性がある。更に、通常、磁気記録媒体の表面には潤滑剤からなる潤滑層が形成されており、加熱による潤滑剤の劣化等の悪影響を防止するためにも、加熱温度は低いほど好ましい。加熱により潤滑剤が分解などの劣化を起こしたり気化して減少したりする虞があるほか、特に近接露光の場合には気化した潤滑剤がマスク等に付着する虞もある。従って本発明の磁化パターン形成法を、潤滑層を備えた磁気記録媒体に工業的に適用可能にするためにも、加熱温度はできるだけ低いことが望ましい。
このため加熱温度は磁性層のキュリー温度以下とするのが好ましい。例えば３００℃以下とするのが好ましく、より好ましくは２５０℃以下であり、更に好ましくは２００℃以下である。
【００７７】
次に、加熱と同時に印加する第２の外部磁界の方向は、一般に、第１外部磁界と逆方向である。媒体が円板形状である場合、第２の外部磁界の印加方向は、周方向、半径方向、板面に垂直方向のいずれかをとるのが好ましい。
なお、加熱のためにパルス状エネルギー線を使用する際には、第２外部磁界は連続的に印加してもパルス状に印加しても良い。また第２外部磁界がパルス状磁界である場合は、パルス状磁界成分のみであってもよいし、パルス状磁界成分と静磁界成分の組合せであってもよい。このとき、パルス状磁界成分と静磁界成分の合計を第２外部磁界の強度とする。
【００７８】
第２外部磁界の最大強度は、強いほど磁化パターンが形成しやすい。磁気記録媒体の磁性層の特性によって最適強度は異なるが、第２外部磁界が静磁界の場合は、室温の保磁力（静的保磁力）の１／８以上であることが好ましい。これより弱いと、加熱部が、冷却時に周囲の磁区からの磁界の影響をうけて再び周囲と同じ方向に磁化されてしまう可能性がある。ただし、磁性層の室温での保磁力の２／３以下とするのが好ましく、１／２倍以下とするのがより好ましい。これより大きいと、加熱部の周囲の磁区も影響を受けてしまう可能性がある。
第２外部磁界がパルス状磁界の場合は、室温の保磁力（静的保磁力）の２／３以上であることが好ましい。あまり弱いと加熱領域が良好に磁化されない虞がある。さらに好ましくは室温の静的保磁力の３／４以上である。室温での静的保磁力より強い磁界をかけてもよい。ただし、磁性層の室温での動的保磁力より小さい磁界とする。第２外部磁界がこれより大きいと、非加熱領域の磁化に影響を与えてしまうからである。
なお本発明において、磁界強度の値Ｈ（Ｏｅ）は磁束密度の値Ｂ（Ｇａｕｓｓ）でそのまま代用できる。一般にＢ＝μＨ（ただし、μは透磁率を表す）の関係があるが、通常磁化パターンの形成は空気中で行われるため、透磁率は１であって、Ｂ＝Ｈの関係が成り立つからである。
【００７９】
磁性層に第２外部磁界を印加する手段は、磁気ヘッドを用いてもよいし、電磁石または、永久磁石を所望の磁化方向に磁界が生じるよう複数個配置して用いてもよい、更にそれらの異なる手段を組み合わせて使用してもよい。高密度記録に適した高保磁力媒体を効率よく磁化するためには、フェライト磁石、ネオジム系希土類磁石、サマリウムコバルト系希土類磁石などの永久磁石が好適である。
第２外部磁界がパルス状磁界である場合は、パルス状磁界印加手段のみであってもよいし、パルス状磁界印加手段と静磁界印加手段の組合せであってもよい。例えば前者では、電磁石などでパルス状磁界のみを発生する。例えば後者では、永久磁石または電磁石によってある程度の大きさの静磁界を与えておき、それ以上の磁界を電磁石でパルス状に印加する。インダクタンスの小さな空芯コイルを用いると、パルス幅を狭くでき磁界印加時間を短くできるため好ましい。また、永久磁石のかわりに他のヨーク型などの電磁石を用いてもよい。
静磁界とパルス状磁界を組み合わせると、パルス状に印加する磁界を小さくすることができる。一般に電磁石は磁界が大きくなるほどパルス幅を短くすることが困難になるので、それだけパルス幅を短くしやすい。
或いはパルス状磁界は、常時磁界を発生する磁石を短時間のみ磁気記録媒体に接近させる方式によって印加することもできる。例えば、磁気記録媒体の一部に永久磁石によって磁界を印加しつつ、媒体を所定以上の速度で回転させればよい。
また、第２外部磁界が静磁界とパルス状磁界の組み合わせの場合は、静磁界の磁界強度を磁性層の室温での静的保磁力より小さくする。好ましくは静的保磁力の２／３以下とし、より好ましくは１／２倍以下とする。あまり大きいと、形成した磁化パターンに影響を与えてしまい出力が落ちるだけでなく、モジュレーションが悪化する。下限は特にないが、あまり弱いと静磁界を用いる意味が小さくなるので、例えば磁性層の室温での静的保磁力の１／８以上とする。
次に、第２外部磁界がパルス状磁界である場合のパルス幅について説明する。本発明では第２外部磁界のパルス状磁界成分のパルス幅を、単に第２外部磁界のパルス幅と称する。ここで、磁界のパルス幅とは半値幅を指す。
第２外部磁界のパルス幅は通常１００ｍｓｅｃ以下とする。好ましくは１０ｍｓｅｃ以下とする。第２外部磁界のパルス幅を短くするほど印加できる磁界の上限値が大きくなる。動的保磁力の値は磁界の印加時間によって変化し、第２外部磁界のパルス幅を短くするほど磁性層の室温での動的保磁力が大きくなるからである。より好ましくは１ｍｓｅｃ以下とする。
ただし好ましくは１０ｎｓｅｃ以上とする。あまり短いとそれだけ動的保磁力が大きくなるため、加熱領域を磁化するために必要な第２外部磁界が大きくなってしまう。また、磁界の大きさにもよるが、電磁石の特性上磁界の立上がり、立下がりには時間を要するので、パルス幅を短くするのには限界がある。より好ましくは１００ｎｓｅｃ以上とする。ここで、磁界のパルス幅は半値幅を指す。
局所加熱にパルス状エネルギー線を使用する場合は、第２外部磁界のパルス幅はパルス状エネルギー線のパルス幅以上とする。これ以下であると、局所加熱中に磁界が変化してしまうので磁化パターンが良好に形成されないためである。
またパルス状エネルギー線とパルス状の第２外部磁界を同期させ、同時に印加するのが好ましい。通常、エネルギー線のパルス幅より磁界のパルス幅のほうが長いと考えられるが、このときは第２外部磁界のパルスを印加し、磁界が最大になるところでエネルギー線のパルスが印加されるよう制御するのが好ましい。
動的保磁力を高めた磁気記録媒体やＡＦＣ媒体には、第２外部磁界としてパルス状磁界を適用すると特に効果が高い。例えば、記録用の磁性層とともに熱的に安定性を保つための安定化磁性層を有する、２層の磁性層を備えた磁気記録媒体が挙げられる。安定化磁性層が記録用磁性層の瞬時の磁化反転を抑えるように働くため、動的保磁力が高く、従来法では磁化パターンが形成しにくい。このような媒体に静的保磁力近傍或いはそれ以上の外部磁界を、パルス状に与えると良好な磁化パターンが形成できる。
第２の外部磁界は、外部磁界も該加熱された広い領域に亘って印加することで、複数の磁化パターンを一度に形成することができる。
局所加熱が磁気記録媒体全面に一度に行える場合は、加熱と同時に第２の外部磁界も媒体全面に印加し磁化パターンを形成することが望ましい。これにより、より短時間での磁化パターン形成が可能となり大きくコストを削減できる。また、磁界を媒体の一部分にのみ印加するには、それ以外の領域への磁界が及ばないよう磁石配置を工夫したり特定の手段を講じることが多いが、全面に印加する場合はその必要がない。なおかつ、回転機構或いは移動機構が不要となるので、装置構成も簡単になり磁気記録媒体が安価に得られる。
例えば、媒体が直径が２．５インチ以下の小径のディスク状磁気記録媒体であると、簡単な配置や手段によってディスク全面へのエネルギー線照射、磁界印加が行え好ましい。より好ましくは直径１インチ以下である。
また、ディスク状磁気記録媒体に対し、円周方向に磁界を印加したい場合は、媒体の中心に垂直方向の大きなパルス電流を流すことによって、簡便に円周方向の磁界を発生させることができる。これは特に、直径１インチ以下の小径のディスク状磁気記録媒体に適用すると好ましい。
【００８０】
次に、本発明における磁性層の局所的な加熱の方法について説明する。
加熱手段は、磁性層表面を部分的に加熱できる機能を備えていればよいが、不要な部分への熱拡散防止やコントロール性を考えると、パワーコントロール、加熱する部位の大きさが制御しやすいレーザ等のエネルギー線を利用する。
マスクを併用することで、エネルギー線をマスクを介して照射し複数の磁化パターンを一度に形成することができるため、磁化パターン形成工程が短時間となりかつ簡便である。
【００８１】
エネルギー線は連続照射よりもパルス状にして加熱部位の制御や加熱温度の制御を行うのが好ましい。特にパルスレーザ光源の使用が好適である。パルスレーザ光源はレーザをパルス状に断続的に発振するものであり、連続レーザを音響光学素子（ＡＯ）や電気光学素子（ＥＯ）などの光学部品で断続させパルス化するのに比して、パワー尖頭値の高いレーザをごく短時間に照射することができ熱の蓄積が起こりにくく非常に好ましい。
【００８２】
連続レーザを光学部品によりパルス化した場合、パルス内ではそのパルス幅に亘ってほぼ同じパワーを持つ。一方パルスレーザ光源は、例えば光源内で共振によりエネルギーをためて、パルスとしてレーザを一度に放出するため、パルス内では尖頭のパワーが非常に大きく、その後小さくなっていく。本発明では、コントラストが高く精度の高い磁化パターンを形成するために、ごく短時間に急激に加熱しその後急冷させるのが好ましいため、パルスレーザ光源の使用が適している。
【００８３】
磁化パターンが形成される媒体面は、パルス状エネルギー線の照射時と非照射時で温度差が大きい方が、パターンのコントラストを上げ、或いは記録密度を上げるために好ましい。従ってパルス状エネルギー線の非照射時には室温以下程度になっているのが好ましい。室温とは２５℃程度である。
なお、パルス状エネルギー線を使用する際に、外部磁界は連続的に印加してもパルス状に印加しても良い。
【００８４】
エネルギー線の波長は、１１００ｎｍ以下であることが好ましい。これより波長が短いと回折作用が小さく分解能が上がるため、微細な磁化パターンを形成しやすい。更に好ましくは、６００ｎｍ以下の波長である。高分解能であるだけでなく、回折が小さいため間隙によるマスクと磁気記録媒体のスペーシングも広くとれハンドリングがしやすく、磁化パターン形成装置が構成しやすくなるという利点が生まれる。また、波長は１５０ｎｍ以上であるのが好ましい。１５０ｎｍ未満では、マスクに用いる合成石英の吸収が大きくなり、加熱が不十分となりやすい。波長を３５０ｎｍ以上とすれば、光学ガラスをマスクとして使用することもできる。
【００８５】
具体的には、エキシマレーザ（１５７，１９３，２４８，３０８，３５１ｎｍ）、ＹＡＧのＱスイッチレーザ（１０６４ｎｍ）の２倍波（５３２ｎｍ）、３倍波（３５５ｎｍ）、或いは４倍波（２６６ｎｍ）、Ａｒレーザ（４８８ｎｍ、５１４ｎｍ）、ルビーレーザ（６９４ｎｍ）などである。
エネルギー線のパワーは、外部磁界の大きさによって最適な値を選べばよいが、パルス状エネルギー線の１パルス当たりのパワーは１０００ｍＪ／ｃｍ²以下とすることが好ましい。これより大きなパワーをかけると、パルス状エネルギー線によって該磁気記録媒体表面が損傷を受け変形を起こす可能性がある。変形により媒体の粗度Ｒａが３ｎｍ以上やうねりＷａが５ｎｍ以上に大きくなると、浮上型／接触型ヘッドの走行に支障を来すおそれがある。
【００８６】
より好ましくは５００ｍＪ／ｃｍ²以下であり、更に好ましくは２００ｍＪ／ｃｍ²以下である。この領域であると比較的熱拡散の大きな基板を用いた場合でも分解能の高い磁化パターンが形成しやすい。また、パワーは１０ｍＪ／ｃｍ²以上とするのが好ましい。これより小さいと、磁性層の温度が上がりにくく磁気転写が起こりにくい。なお、パターン幅が狭いほど必要なパワーは増加する傾向にある。また、エネルギー線の波長が短いほど、印加可能なパワーの上限値は低下する傾向にある。
【００８７】
また、エネルギー線による磁性層、保護層、潤滑層の損傷が心配される場合は、パルス状エネルギー線のパワーを小さくして、該パルス状エネルギー線と同時に印加される磁界強度を上げるといった手段を取ることもできる。例えば、磁気記録媒体の常温での保磁力の２５〜７５％のできるだけ大きな磁界をかけ、照射エネルギーを下げる。
【００８８】
なお、保護層と潤滑層を介してパルス状エネルギー線を照射するにあたり、潤滑剤の受けるダメージ（分解、重合）等も考慮し、照射後に再塗布するなどの必要がある場合がある。
パルス状エネルギー線のパルス幅は、１μｓｅｃ以下であることが望ましい。
これよりパルス幅が広いと磁気記録媒体に与えたエネルギーによる発熱が分散して、分解能が低下しやすい。１パルス当たりのパワーが同じ場合、パルス幅を短くし一度に強いエネルギーを照射した方が、熱拡散が小さく磁化パターンの分解能が高くなる傾向にある。より好ましくは１００ｎｓｅｃ以下である。この領域であるとＡｌなど金属の比較的熱拡散の大きな基板を用いた場合でも分解能の高い磁化パターンが形成しやすい。
最小幅が２μｍ以下のパターンを形成する際には、パルス幅を２５ｎｓｅｃ以下とするのがよい。即ち、分解能を重視すれば、パルス幅は短いほど良い。また、パルス幅は１ｎｓｅｃ以上であるのが好ましい。磁性層の磁化反転が完了するまでの時間、加熱を保持しておくのが好ましいからである。
【００８９】
なお、パルス状レーザの一種として、モードロックレーザのようにピコ秒、フェムト秒レベルの超短パルスを高周波で発生できるレーザがある。超短パルスを高周波で照射している期間においては、各々の超短パルス間のごく短い時間はレーザが照射されないが非常に短い時間であるため加熱部はほとんど冷却されない。すなわち、一旦キュリー温度以上に昇温された領域はキュリー温度以上に保たれる。
【００９０】
従ってこのような場合、連続照射期間（超短パルス間のレーザが照射されない時間も含めた連続照射期間）を１パルスとする。また連続照射期間の照射エネルギー量の積分値を１パルス当たりのパワー（ｍＪ／ｃｍ²）とする。
また、レーザなどのエネルギー線は、一般にビームスポット内で強度分布（エネルギー密度分布）を有しており、エネルギー線を照射して局部加熱した場合もエネルギー密度による温度上昇の違いが生じる。このため加熱ムラにより局部的に転写の強度の違いが起こる。そこで好ましくは、エネルギー線に予め強度分布の均一化処理をなす。照射した領域の加熱状態の分布を小さく抑えられ、磁化パターンの磁気的強さの分布を小さく抑えることができる。従って磁気ヘッドを使用して信号強度を読み取る際に、信号強度の均一性の高い磁化パターンを形成することができる。
【００９１】
強度分布の均一化処理としては、例えば以下のような処理が挙げられる。ホモジナイザやコンデンサレンズを用いて均一化したり、遮光板やスリットなどでエネルギー線の強度分布の小さい部分だけを透過し必要に応じて拡大する、などである。
好ましくは、エネルギー線を、一旦光学分割したのち重ね合わせることによって均一化処理すると、エネルギー線を無駄なく使用でき使用効率が良い。本発明においては、磁性層の加熱には、高強度のエネルギー線を短時間に照射するのがよく、このためにはエネルギーを無駄なく使用するのが好ましい。
【００９２】
エネルギー線の強度分布の均一化処理の一例を説明する。例えば、ビーム形状が楕円形のエネルギー線が、短軸方向分布及び長軸方向分布を持つ。このとき、プリズムアレイ（多シリンドリカルレンズ）等でビームの短軸方向の長さを例えば３分割したのち重ね合わせることで、強度の違いを分散でき、短軸方向の強度分布をある程度均一化できる。
また、同じくプリズムアレイ（多シリンドリカルレンズ）等でビームの長軸方向の長さを例えば７分割したのち重ね合わせることで、長軸方向の強度分布をある程度均一化できる。両方を併せて行えば、全体として均一性の増した、強度分布の小さいビームが得られる。ただし必要に応じて１軸方向だけ行っても良い。
強度分布が大きいときは、分割数が多くすることにより均一性を増すことができる。これらをホモジナイザと称することもある。
【００９３】
同じ軸方向のプリズムアレイを２枚以上通すと、分割数を増したのと同じ効果を得ることができる。あるいは、２軸方向にレンズが多数形成されたフライアイレンズなどを用いて２軸方向を一度に分割しても良い。
或いはまた、エネルギー線をシリンドリカルレンズなどの非球面レンズを通すことでも、簡易に強度分布が均一化できる。特に、エネルギー線が小径のビームの場合には、本手法でも十分に均一化できることが多く、光学系を簡素化でき好ましい。尚、小径とは直径０．０５〜１ｍｍ程度を言う。
【００９４】
上記処理だけでは均一化が不十分な場合には、遮光板を併用することにより、ビームの周辺部分をカットしたり絞り込むことによって更なる均一化を図っても良い。
本発明のマスクは、エネルギー線の強度分布を形成すべき磁化パターンに対応して変化させ、磁気ディスク面上にエネルギー線の濃淡（強度分布）を形成する。これにより、複数又は広い面積の磁化パターンを一度に形成することができるため、磁化パターン形成工程が短時間かつ簡便なものとなる。マスクは簡単かつ安価に作成できる点で好ましい。
【００９５】
マスクは磁気ディスク全面を覆うものでなくてもよい。磁化パターンの繰り返し単位を含む大きさがあれば、それを移動させて使用することができる。
また、マスクの材質は限定されないが、本発明においてマスクを非磁性材料で構成すると、どのようなパターン形状でも均一な明瞭さで磁化パターンが形成でき、均一で強い再生信号が得られる。
【００９６】
強磁性体を含むマスクを使用した場合は、磁化で磁界分布が乱される虞がある。強磁性の性質上、磁気ディスクの半径方向或いは、半径方向に延びた円弧状のパターンから斜傾したパターン形状の場合は、磁化遷移部分で磁区が互いに十分対抗しないので良質の信号が得にくい。
マスクはエネルギー線の光源と磁性層（磁気記録媒体）の間に配置する。磁化パターンの精度を重視するならば、マスクと媒体の距離を近づけるほど好ましい。距離が長いほど照射するエネルギー線の回り込みにより磁化パターンがぼやけやすくなるためである。これを改善し、より明瞭なパターンを得るために、マスクの透過部の外側に、回折格子の働きをする細い透過部を形成したり、半波長板の働きをする手段を設けたりすることで回り込み光を干渉により打ち消すこともできる。
【００９７】
加熱と同時に外部磁化の印加が伴う時は、外部磁界もマスクの複数の透過部に同時に印加できるようにするとよい。
磁気ディスクはディスクの主両面に磁性層が形成されている場合があるが、その場合、本発明の磁化パターン形成は片面づつ、逐次に行ってもよいし、マスク、エネルギー照射系および外部磁界を印加する手段を磁気ディスクの両面に設置して、両面同時に磁化パターン形成を行うこともできる。
【００９８】
一面に二層以上の磁性層が形成されており、それぞれに異なるパターンを形成したい場合は、照射するエネルギー線の焦点を各層に合わせることにより、各層を個別に加熱し、個別のパターンを形成できる。
磁化パターンを形成する際には、エネルギー線の光源とマスクとの間、又はマスクと該媒体との間の照射をしたくない領域に、エネルギー線を部分的に遮光可能な遮光板を設けて、エネルギー線の再照射を防ぐ構造とするのが好ましい。
【００９９】
遮光板としては、使用するエネルギー線の波長を透過しないものであればよく、エネルギー線を反射又は吸収すればよい。ただし、エネルギー線を吸収すると加熱し磁化パターンに影響を与えやすいため、熱伝導率がよく反射率の高いものが好ましい。例えば、Ｃｒ、Ａｌ、Ｆｅなどの金属板である。
本発明によれば、位置精度が良く、しかもモジュレーションなどの信号特性の優れた磁化パターンを形成できるので、記録再生用磁気ヘッドの位置制御を行うためのサーボパターン又はサーボパターン記録用の基準パターンの形成に用いることが好ましい。
【０１００】
サーボパターン（又はそれの記録に用いる基準パターン）は、記録再生用磁気ヘッドをデータトラックに位置制御するに用いるパターンであるため、サーボパターンの精度が悪いとヘッドの位置制御も粗くなる。このため、サーボパターン以上に高い位置精度を持ったデータパターンは理論的に記録できず、従って媒体の記録密度が高くなるほどサーボパターンは高精度に形成される必要がある。
【０１０１】
本発明では位置精度の高いサーボパターン又は基準パターンが得られるため、特にトラック密度が４０ｋＴＰＩ以上であるような高密度記録用の磁気記録媒体に適用すると効果が高い。
また、トラックに対して斜めの磁化パターンも良好に形成できるので、特に位相サーボ信号等の傾斜パターンに適する。
【０１０２】
さらに、本発明では磁気ヘッドを用いないのでヘッドの移動可能範囲を超えてサーボパターンを記録でき、ヘッドがデータ記録領域を外れた場合にもサーボパターンが検出できる範囲が広がり、ヘッドの復帰が行いやすいという利点もある。
以上の磁化パターン形成方法を用いることにより、精密な磁化パターンが形成され、しかも欠陥が少ない磁気記録媒体を短時間で簡便に得ることができる。ひいては、高密度記録が可能な磁気記録装置を提供できる。
【０１０３】
次に、本発明の磁気記録媒体の構成について説明する。
本発明の磁気記録媒体における基板としては、高速記録再生時に高速回転させても振動しない必要があり、通常、硬質基板が用いられる。振動しない十分な剛性を得るため、基板厚みは一般に０．３ｍｍ以上が好ましい。但し厚いと磁気記録装置の薄型化に不利なため、３ｍｍ以下が好ましい。例えば、Ａｌを主成分とした例えばＡｌ−Ｍｇ合金等のＡｌ合金基板や、Ｍｇを主成分とした例えばＭｇ−Ｚｎ合金等のＭｇ合金基板、通常のソーダガラス、アルミノシリケート系ガラス、非結晶ガラス類、シリコン、チタン、セラミックス、各種樹脂のいずれかからなる基板やそれらを組み合わせた基板などを用いることができる。中でもＡｌ合金基板や強度の点では結晶化ガラス等のガラス製基板、コストの点では樹脂製基板を用いることが好ましい。
【０１０４】
本発明は硬質基板を有する媒体に適用すると効果が高い。従来の磁気転写法では硬質基板を有する媒体はマスターディスクとの密着が不十分になり傷や欠陥が発生したり転写された磁区の境界が不明確でＰＷ５０が広がりやすい傾向があったが本発明ではマスクと媒体とを圧着しないのでそのような問題がない。特に、ガラス製基板のようにクラックの入りやすい基板を有する媒体には効果的である。
【０１０５】
磁気記録媒体の製造工程においては、まず基板の洗浄・乾燥が行われるのが通常であり、本発明においても各層の密着性を確保する見地からもその形成前に洗浄、乾燥を行うことが望ましい。
本発明の磁気記録媒体の製造に際しては、基板表面にＮｉＰ、ＮｉＡｌ等の金属層を形成してもよい。
【０１０６】
金属層を形成する場合に、その手法としては、無電解めっき法、スパッタリング法、真空蒸着法、ＣＶＤ法など薄膜形成に用いられる方法を利用することができる。導電性の材料からなる基板の場合であれば電解めっきを使用することが可能である。金属層の膜厚は５０ｎｍ以上が好ましい。ただし、磁気記録媒体の生産性などを考慮すると２０μｍ以下であることが好ましい。さらに好ましくは１０μｍ以下である。
【０１０７】
また、金属層を成膜する領域は基板表面全域が望ましいが、一部だけ、例えばテキスチャリングを施す領域のみでも実施可能である。
また、基板表面、又は基板に金属層が形成された表面に同心状テキスチャリングを施してもよい。本発明において同心状テキスチャリングとは、例えば遊離砥粒とテキスチャーテープを使用した機械式テキスチャリングやレーザ光線などを利用したテキスチャリング、又はこれらを併用することによって、円周方向に研磨することによって基板円周方向に微小溝を多数形成した状態を指称する。
【０１０８】
一般に、機械式テキスチャリングは磁性層の面内異方性を出すために行われる。面内等方性の磁性層としたい場合は施す必要はない。
また一般に、レーザ光線などを利用したテキスチャリングは、ＣＳＳ（コンタクト・スタート・アンド・ストップ）特性を良好にするために行われる。磁気ディスク装置が、非駆動時にヘッドをディスクの外に待避させる方式（ロード・アンロード方式）などの場合は施す必要はない。
【０１０９】
機械的テキスチャリングに用いられる砥粒としてはアルミナ砥粒が広く用いられているが、特にテキスチャリング溝に沿って磁化容易軸を配向させるという面内配向媒体の観点から考えるとダイアモンド砥粒が極めて良い性能を発揮する。中でも表面がグラファイト化処理されているものが最も好ましい。
【０１１０】
ヘッド浮上量ができるだけ小さいことが高密度磁気記録の実現には有効であり、またこれら基板の特長のひとつが優れた表面平滑性にあることから、基板表面の粗度Ｒａは２ｎｍ以下が好ましく、より好ましくは１ｎｍ以下である。特に０．５ｎｍ以下が好ましい。なお、基板表面粗度Ｒａは、触針式表面粗さ計を用いて測定長４００μｍで測定後、ＪＩＳＢ０６０１に則って算出した値である。
このとき測定用の針の先端は半径０．２μｍ程度の大きさのものが使用される。
【０１１１】
次に基板上には、磁性層との間に下地層等を形成してもよい。下地層は、結晶を微細化し、かつその結晶面の配向を制御することを目的とし、Ｃｒを主成分とするものが好ましく用いられる。
Ｃｒを主成分とする下地層の材料としては、純Ｃｒのほか、記録層との結晶マッチングなどの目的で、ＣｒにＶ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｇｅ、Ｎｂ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｂから選ばれる１又は２以上の元素を添加した合金や酸化Ｃｒなども含む。
【０１１２】
中でも純Ｃｒ、又はＣｒにＴｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｔａ、Ｓｉ、Ｎｂ、Ｚｒ及びＨｆから選ばれる１又は２以上の元素を添加した合金が好ましい。これら第二、第三元素の含有量はそれぞれの元素によって最適な量が異なるが、一般には１原子％〜５０原子％が好ましく、より好ましくは５原子％〜３０原子％、さらに好ましくは５原子％〜２０原子％の範囲である。
【０１１３】
下地層の膜厚はこの異方性を発現させ得るに十分なものであればよいが、好ましくは０．１〜５０ｎｍであり、より好ましくは０．３〜３０ｎｍ、さらに好ましくは０．５〜１０ｎｍである。Ｃｒを主成分とする下地層の成膜時は基板加熱を行っても行わなくてもよい。
下地層の上には、記録層との間に、場合により軟磁性層を設けても良い。特に磁化遷移ノイズの少ないキーパー媒体、或いは磁区が媒体の面内に対して垂直方向にある垂直記録媒体には、効果が大きく、好適に用いられる。
【０１１４】
軟磁性層は透磁率が比較的高く損失の少ないものであればよいが、ＮｉＦｅや、それに第３元素としてＭｏ等を添加した合金が好適に用いられる。最適な透磁率は、データの記録に利用されるヘッドや記録層の特性によっても大きく変わるが、概して、最大透磁率が１０〜１００００００（Ｈ／ｍ）程度であることが好ましい。
【０１１５】
或いはまた、Ｃｒを主成分とする下地層上に必要に応じ中間層を設けてもよい。例えばＣｏＣｒ系中間層を設けると、磁性層の結晶配向が制御しやすく好ましい。
次に記録層（磁性層）を形成するが、記録層と軟磁性層の間には下地層と同一材料の層又は他の非磁性材料が挿入されていてもよい。記録層の成膜時は、基板加熱を行っても行わなくてもよい。記録層としては、Ｃｏ合金磁性層、ＴｂＦｅＣｏを代表とする希土類系磁性層、ＣｏとＰｄの積層膜を代表とする遷移金属と貴金属系の積層膜等が好ましく用いられる。
【０１１６】
Ｃｏ合金磁性層としては、通常、純ＣｏやＣｏＮｉ、ＣｏＳｍ、ＣｏＣｒＴａ、ＣｏＮｉＣｒ、ＣｏＣｒＰｔなどの磁性材料として一般に用いられるＣｏ合金磁性材料を用いうる。これらのＣｏ合金に更にＮｉ、Ｃｒ、Ｐｔ、Ｔａ、Ｗ、Ｂなどの元素やＳｉＯ₂等の化合物を加えたものでも良い。例えばＣｏＣｒＰｔＴａ、ＣｏＣｒＰｔＢ、ＣｏＮｉＰｔ、ＣｏＮｉＣｒＰｔＢ等が挙げられる。Ｃｏ合金磁性層の膜厚は任意であるが、好ましくは５ｎｍ以上、より好ましくは１０ｎｍ以上である。また、好ましくは５０ｎｍ以下、より好ましくは３０ｎｍ以下である。また、本記録層は、適当な非磁性の中間層を介して、或いは直接２層以上積層してもよい。その時、積層される磁性材料の組成は、同じであっても異なっていてもよい。
【０１１７】
希土類系磁性層としては、磁性材料として一般的なものを用いうるが、例えばＴｂＦｅＣｏ、ＧｄＦｅＣｏ、ＤｙＦｅＣｏ、ＴｂＦｅなどが挙げられる。これらの希土類合金にＴｂ、Ｄｙ、Ｈｏなどを添加してもよい。酸化劣化防止の目的からＴｉ、Ａｌ、Ｐｔが添加されていてもよい。希土類系磁性層の膜厚は、任意であるが、通常５〜１００ｎｍ程度である。また、本記録層は、適当な非磁性の中間層を介して、或いは直接２層以上積層してもよい。その時、積層される磁性材料の組成は、同じであっても異なっていてもよい。特に希土類系磁性層は、アモルファス構造膜であり、かつメディア面内に対して垂直方向に磁化を持つため高記録密度記録に適し、高密度かつ高精度に磁化パターンを形成できる本発明の方法がより効果的に適用できる。
【０１１８】
同様に垂直磁気記録が行える、遷移金属と貴金属系の積層膜としては、磁性材料として一般的なものを用いうるが、例えばＣｏ／Ｐｄ、Ｃｏ／Ｐｔ、Ｆｅ／Ｐｔ、Ｆｅ／Ａｕ、Ｆｅ／Ａｇなどが挙げられる。これらの積層膜材料の遷移金属、貴金属は、特に純粋なものでなくてもよく、それらを主とする合金であってもよい。積層膜の膜厚は、任意であるが、通常５〜１０００ｎｍ程度である。また、必要に応じて３種以上の材料の積層であってもよい。
また最近、磁区の熱安定性を高めるためにＡＦＣ(Anti-Ferromagnetic coupled)媒体が提案されている。数オングストロームのＲｕ層等を介して２層以上の磁性層（主磁性層と下引き磁性層）を積層し、Ｒｕ層の上下で磁気的にカップリングさせて主磁性層の熱的安定性を高めた媒体である。この媒体は見かけ上の保磁力が大きくなり、磁化の反転には大きな磁界が必要となる。
【０１１９】
本発明においては、記録層は薄い方が好ましい。記録層が厚いと、記録層を加熱したときの膜厚方向の熱の伝わりが悪く、良好に磁化されないおそれがあるためである。このため記録層膜厚は２００ｎｍ以下が好ましい。ただし、磁化を保持するために、記録層膜厚は５ｎｍ以上が好ましい。
本発明において、記録層としての磁性層は、室温において磁化を保持し、加熱時に消磁されるか、或いは加熱と同時に外部磁界を印加されることで磁化される。
【０１２０】
磁性層の室温での保磁力は、室温において磁化を保持し、かつ適当な外部磁界により均一に磁化されるものである必要がある。磁性層の室温での保磁力を２０００Ｏｅ以上とすることで、小さな磁区が保持でき高密度記録に適した媒体が得られる。より好ましくは３０００Ｏｅ以上である。
従来の磁気転写法では、あまり保磁力が高い媒体には転写が困難であったが、本発明においては磁性層を加熱し保磁力を十分に下げて磁化パターンを形成するため、保磁力の大きい媒体への適用が好ましい。
【０１２１】
ただし、好ましくは２０ｋＯｅ以下とする。２０ｋＯｅを超えると、一括磁化のために大きな外部磁界が必要となり、また通常の磁気記録が困難となる可能性がある。より好ましくは１５ｋＯｅ以下とし、更に好ましくは１０ｋＯｅ以下とする。
磁性層の保磁力と局所加熱温度、第２外部磁界強度について説明すると、例えば室温において保磁力が３５００〜４０００Ｏｅの媒体は、通常、温度上昇に伴い、１０〜１５Ｏｅ／℃の割合で保磁力が線形に減少し、例えば１５０℃で２０００Ｏｅ程度になる。３０００Ｏｅ程度であれば外部磁界印加手段で容易に発生させることができるので、１５０℃程度の加熱でも十分に磁化パターンが形成できる。
さて、磁性層の動的な保磁力は、高密度に記録した情報を安定に保持するためには大きいものとなる。動的保磁力は通常、磁界強度を１ｓｅｃ以下の短時間で変化させたときに測定される保磁力、つまりパルス幅が１ｓｅｃ以下の磁界に対する保磁力である。但しその値は磁界や熱の印加時間によって変わる。
好ましくは、１ｓｅｃでの動的保磁力が静的保磁力の２倍以上である。但し、あまり大きいと第２外部磁界による磁化のために大きな磁界強度が必要になるので２０ｋＯｅ以下が好ましい。
以下に、磁気記録媒体の動的保磁力（記録層としての磁性層の保磁力）の測定手順の一例を示す。
１．印加時間ｔ＝１０ｓｅｃにおける媒体の保磁力を求める。
１．１最大磁界強度（２０ｋＯｅ）まで磁界を印加し，媒体を飽和させる。
１．２負の方向（飽和方向と反対向き）に所定強度の磁界Ｈ１を印加する。
１．３その磁界下で１０ｓｅｃ保持する。
１．４磁界をゼロに戻す。
１．５１．４の時の磁化値を読みとると、残留磁化値Ｍ１が得られる。
１．６１．２とは少し印加磁界強度を変えて同じ測定（１．１〜１．５）を繰り返す。合計４点の磁界強度Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４での残留磁化値Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３，Ｍ４が得られる。
１．７この４点から残留磁化Ｍが０となる印加磁界強度Ｈを求める。これが印加時間ｔ＝１０ｓｅｃにおける媒体の保磁力となる。
２．印加時間ｔを６０ｓｅｃ、１００ｓｅｃ、６００ｓｅｃについて同じ測定を行い、それぞれの印加時間での保磁力を求める。
３．以上で得られた１０ｓｅｃ、６０ｓｅｃ、１００ｓｅｃ、６００ｓｅｃでの保磁力の値から外挿して、より短い印加時間での保磁力を求めることができる。
例えば印加時間１ｎｓｅｃでの動的保磁力も求められる。
磁性層は、室温において磁化を保持しつつ、適当な加熱温度では弱い外部磁界で磁化されるものである必要がある。また室温と磁化消失温度との差が大きい方が磁化パターンの磁区が明瞭に形成しやすい。このため磁化消失温度は高いほうが好ましく、１００℃以上が好ましくより好ましくは１５０℃以上である。例えば、キュリー温度近傍（キュリー温度のやや下）や補償温度近傍に磁化消失温度がある。
【０１２２】
キュリー温度は、好ましくは１００℃以上である。１００℃未満では、室温での磁区の安定性が低い傾向がある。より好ましくは１５０℃以上である。また好ましくは７００℃以下である。磁性層をあまり高温に加熱すると、変形してしまう可能性があるためである。なお、本発明においては、ＡＦＣ(Anti-Ferromagnetic coupled)媒体のキュリー温度とは、主磁性層のキュリー温度ではなく媒体全体の見かけ上のキュリー温度を言う。
磁気記録媒体が面内磁気記録媒体である場合、高密度用の高い保磁力を持った磁気記録媒体に対しては従来の磁気転写法では飽和記録が難しく、磁界強度の高い磁化パターン生成が困難となり、半値幅も広がってしまう。このような高記録密度に適した面内記録媒体でも、本方法によれば良好な磁化パターン形成が可能となる。特に、該磁性層の飽和磁化が５０ｅｍｕ／ｃｃ以上である場合は、反磁界の影響が大きいので本発明を適用する効果が大きい。
【０１２３】
１００ｅｍｕ／ｃｃ以上だとより効果が高い。ただしあまり大きいと磁化パターンの形成がしにくいため、５００ｅｍｕ／ｃｃ以下が好ましい。
磁気記録媒体が垂直磁気記録媒体であり、磁化パターンが比較的大きく１磁区の単位体積が大きい場合は、飽和磁化が大きくなり、磁気的な減磁作用で磁化反転が起こりやすいためそれがノイズとなり半値幅を悪化させる。しかし、本発明では、軟磁性を使用した下地層の併用で、これらの媒体にも良好な記録が可能となる。
【０１２４】
これら記録層は、記録容量増大などのために、二層以上設けてもよい。このとき、間には他の層を介するのが好ましい。
本発明においては、磁性層上に保護層を形成するのが好ましい。すなわち、媒体の最表面を硬質の保護層により覆う。保護層はヘッドや衝突や塵埃・ゴミ等のマスクとの挟み込みによる磁性層の損傷を防ぐ働きをする。本発明のようにマスクを用いた磁化パターン形成法を適用する際には、マスクとの接触から媒体を保護する働きもある。
【０１２５】
また、本発明において保護層は、加熱された磁性層の酸化を防止する効果もある。磁性層は一般に酸化されやすく、加熱されると更に酸化されやすい。本発明では磁性層をエネルギー線などで局所的に加熱するため、酸化を防ぐための保護層を磁性層上に予め形成しておくのが望ましい。
磁性層が複数層ある場合には、最表面に近い磁性層の上に保護層を設ければよい。保護層は磁性層上に直接設けても良いし、必要に応じて間に他の働きをする層をはさんでも良い。
【０１２６】
エネルギー線の一部は保護層でも吸収され、熱伝導によって磁性層を局所的に加熱する働きをする。このため保護層が厚すぎると横方向への熱伝導により磁化パターンがぼやけてしまう可能性があるので、膜厚は薄い方が好ましい。また記録再生時の磁性層とヘッドとの距離を小さくするためにも薄い方が好ましい。従って５０ｎｍ以下が好ましく、より好ましくは３０ｎｍ以下、さらに好ましくは２０ｎｍ以下である。ただし、充分な耐久性を得るためには０．１ｎｍ以上が好ましく、より好ましくは１ｎｍ以上である。
【０１２７】
保護層としては、硬質で酸化に強い性質を有していればよい。一般にカーボン、水素化カーボン、窒素化カーボン、アモルファスカーボン、ＳｉＣ等の炭素質層やＳｉＯ₂、Ｚｒ₂Ｏ₃、ＳｉＮ、ＴｉＮなどが用いられる。保護層が磁性を有する材料であっても良い。
特にヘッドと磁性層の距離を極限まで近づけるためには、非常に硬質の保護層を薄く設けることが好ましい。従って耐衝撃性及び潤滑性の点で炭素質保護膜が好ましく、特にダイヤモンドライクカーボンが好ましい。エネルギー線による磁性層の損傷防止の役割を果たすだけでなく、ヘッドによる磁性層の損傷にも極めて強くなる。本発明の磁化パターン形成法は、炭素質保護層のような不透明な保護層に対しても適用できる。
【０１２８】
また、保護層が２層以上の層から構成されていてもよい。磁性層の直上の保護層としてＣｒを主成分とする層を設けると、磁性層への酸素透過を防ぐ効果が高く好ましい。
更に保護層上には潤滑層を形成するのが好ましい。媒体のマスク及び磁気ヘッドによる損傷を防ぐ機能を持つ。潤滑層に用いる潤滑剤としては、フッ素系潤滑剤、炭化水素系潤滑剤及びこれらの混合物等が挙げられ、ディップ法、スピンコート法などの常法で塗布することができる。蒸着法で成膜してもよい。磁化パターン形成の妨げとならないために潤滑層は薄い方が好ましく、１０ｎｍ以下が好ましい。より好ましくは４ｎｍ以下である。十分な潤滑性能を得るためには０．５ｎｍ以上が好ましい。より好ましくは１ｎｍ以上である。
【０１２９】
潤滑層上からエネルギー線を照射する場合には、潤滑剤のダメージ（分解、重合）等を考慮し、再塗布などを行ってもよい。
また、以上の層構成には他の層を必要に応じて加えても良い。
浮上型／接触型ヘッドの走行安定性を損なわないよう、磁化パターン形成後の該媒体の表面粗度Ｒａは３ｎｍ以下に保つのが好ましい。なお、媒体表面粗度Ｒａとは潤滑層を含まない媒体表面の粗度であって、触針式表面粗さ計（機種名：Tencor P-12 disk profiler（KLA Tencor社製））を用いて測定長４００μｍで測定後、ＪＩＳＢ０６０１に則って算出した値である。より好ましくは１．５ｎｍ以下とする。
【０１３０】
望ましくは磁化パターン形成後の該媒体の表面うねりＷａを５ｎｍ以下に保つ。Ｗａは潤滑層を含まない媒体表面のうねりであって、触針式表面粗さ計（機種名：Tencor P-12 disk profiler（KLA Tencor社製））を用いて測定長２ｍｍで測定後、Ｒａ算出に準じて算出した値である。より好ましくは３ｎｍ以下とする。
【０１３１】
ところで、このように構成される磁気記録媒体への磁化パターンの形成は、記録層（磁性層）に対して行う。記録層上に保護層や潤滑層などを形成した後に記述のいずれかの方法で行うのが好ましいが、記録層の酸化のおそれが無い場合は記録層の成膜直後に行っても良い。
磁気記録媒体の各層を形成する成膜方法としては各種の方法が採りうるが、例えば直流（マグネトロン）スパッタリング法、高周波（マグネトロン）スパッタリング法、ＥＣＲスパッタリング法、真空蒸着法などの物理的蒸着法が挙げられる。
【０１３２】
また、成膜時の条件としては、得るべき媒体の特性に応じて、到達真空度、基板加熱の方式と基板温度、スパッタリングガス圧、バイアス電圧等を適宜決定する。例えば、スパッタリング成膜では、通常の場合、到達真空度は５×１０^-6Ｔｏｒｒ以下、基板温度は室温〜４００℃、スパッタリングガス圧は１×１０^-3〜２０×１０^-3Ｔｏｒｒ、バイアス電圧は０〜−５００Ｖが好ましい。
【０１３３】
基板を加熱する場合は下地層形成前から加熱しても良い。或いは、熱吸収率が低い透明な基板を使用する場合には、熱吸収率を高くするため、Ｃｒを主成分とする種子層又はＢ２結晶構造を有する下地層を形成してから基板を加熱し、しかる後に記録層等を形成しても良い。
記録層が、希土類系の磁性層の場合には、腐食・酸化防止の見地から、ディスクの最内周部及び最外周部を最初マスクして、記録層まで成膜、続く保護層の成膜の際にマスクを外し、記録層を保護層で完全に覆う方法や、保護層が２層の場合には、記録層と第一の保護層までをマスクしたまま成膜、第２の保護層を成膜する際にマスクを外し、やはり記録層を第二の保護層で完全に覆うようにすると希土類系磁性層の腐食、酸化が防げて好適である。
【０１３４】
次に、本発明の磁気記録装置について説明する。
本発明の磁気記録装置は、上述の方法で磁化パターンを形成した磁気記録媒体と、磁気記録媒体を記録方向に駆動する駆動部と、記録部と再生部からなる磁気ヘッドと、磁気ヘッドを磁気記録媒体に対して相対移動させる手段と、磁気ヘッドへの記録信号入力と磁気ヘッドからの再生信号出力を行うための記録再生信号処理手段を有する。磁気ヘッドとしては、高密度記録を行うため、通常は浮上型／接触型磁気ヘッドを用いる。
【０１３５】
本発明の方法により信号特性に優れた微細かつ高精度なサーボパターン等の磁化パターンが形成された磁気記録媒体を用いることで、上記磁気記録装置は高密度記録が可能となる。また、媒体に傷がなく欠陥も少ないため、エラーの少ない記録を行うことができる。
また、磁気記録媒体を装置に組みこんだ後、上記磁化パターンを磁気ヘッドにより再生し信号を得、該信号を基準としてサーボバースト信号を該磁気ヘッドにより記録してなる磁気記録装置に用いることで、簡易に精密なサーボ信号を得ることができる。
【０１３６】
また、磁気ヘッドでのサーボバースト信号記録後にも、ユーザデータ領域として用いられない領域には本発明により磁化パターンとして記録した信号が残っていると何らかの外乱により磁気ヘッドの位置ずれが起きたときにも所望の位置に復帰させやすいので、両者の書き込み方法による信号が存在する磁気記録装置は、信頼性が高い。
【０１３７】
磁気記録装置として代表的な、磁気ディスク装置を例に説明する。
磁気ディスク装置は、通常、磁気ディスクを１枚或いは複数枚を串刺し状に固定するシャフトと、該シャフトにベアリングを介して接合された磁気ディスクを回転させるモータと、記録及び／又は再生に用いる磁気ヘッドと、該ヘッドが取り付けられたアームと、ヘッドアームを介してヘッドを磁気記録媒体上の任意の位置に移動させることのできるアクチュエータとからなり、記録再生用ヘッドが磁気記録媒体上を一定の浮上量で移動している。記録情報は、信号処理手段を経て記録信号に変換されて磁気ヘッドにより記録される。また、磁気ヘッドにより読み取られた再生信号は同信号処理手段を経て逆変換され、再生情報が得られる。
【０１３８】
ディスク上には、情報信号が同心円状のトラックに沿って、セクター単位で記録される。サーボパターンは通常、セクター間に記録される。磁気ヘッドは該パターンからサーボ信号を読み取り、これによりトラックの中心に正確にトラッキングを行い、そのセクターの情報信号を読み取る。記録時も同様にトラッキングを行う。
【０１３９】
前述の通り、サーボ信号を発生するサーボパターンは、情報を記録する際のトラッキングに使用するという性質上、特に高精度が要求される。また現在多く使用されているサーボパターンは、１トラックあたり、互いに１／２ピッチずれた２組のパターンからなるため、情報信号の１／２のピッチ毎に形成する必要があり、２倍の精度が要求される。
【０１４０】
しかしながら、従来のサーボパターン形成方法では、外部ピンとアクチュエータの重心が異なることから生じる振動の影響でライトトラック幅で０．２〜０．３μｍ程度が限界であり、トラック密度の増加にサーボパターンの精度が追いつかず、磁気記録装置の記録密度向上及びコストダウンの妨げとなりつつある。
本発明によれば、縮小結像技術を用いることで効率よく精度の高い磁化パターンを形成することができるので、従来のサーボパターン形成方法に比べて格段に低コスト、短時間で精度良くサーボパターンを形成でき、例えば４０ｋＴＰＩ以上に媒体のトラック密度を高めることができる。従って本媒体を用いた磁気記録装置は高密度での記録が可能となる。
【０１４１】
また、位相サーボ方式を用いると連続的に変化するサーボ信号が得られるのでよりトラック密度を上げることができ、０．１μｍ幅以下でのトラッキングも可能となり、より高密度記録が可能である。
前述のように、位相サーボ方式には、例えば、内周から外周に、半径に対して斜めに直線的に延びる磁化パターンが用いられる。このような、半径方向に連続したパターンや斜めのパターンは、ディスクを回転させながら１トラックずつサーボ信号を記録する従来のサーボパターン形成方法では作りにくく、複雑な計算や構成が必要であった。
【０１４２】
しかし本発明によれば、該形状に応じたマスクを一旦作成すれば、マスクを介してエネルギー線を照射するだけで当該パターンを容易に形成できるため、位相サーボ方式に用いる媒体を簡単かつ短時間、安価に作成することができる。ひいては、高密度記録が可能な、位相サーボ方式の磁気記録装置を提供できる。
さて、従来主流のサーボパターン形成方法は、媒体を磁気記録装置（ドライブ）に組み込んだのちに、クリーンルーム内で専用のサーボライターを用いて行う。
【０１４３】
各ドライブをサーボライターに装着し、ドライブ表面あるいは裏面のいずれかにある孔よりサーボライターのピンを差し入れ磁気ヘッドを機械的に動かしながら、トラックに沿って１パターンずつ記録を行う。このためドライブ一台あたり１５〜２０分程度と非常に時間がかかる。専用のサーボライターを用い、またドライブに孔を開けるためこれら作業はクリーンルーム内で行う必要があり、工程上も煩雑でコストアップの要因であった。
【０１４４】
本発明では、予めパターンを記録したマスクを介してエネルギー線を照射することで、サーボパターン或いはサーボパターン記録用基準パターンを一括して記録でき、非常に簡便かつ短時間で媒体にサーボパターンを形成できる。このようにしてサーボパターンを形成した媒体を組み込んだ磁気記録装置は、上記サーボパターン書込み工程は不要となる。
【０１４５】
或いはサーボパターン記録用基準パターンを形成した媒体を組み込んだ磁気記録装置は、該基準パターンをもとにして装置内で所望のサーボパターンを書込むことができ、上記のサーボライターは不要であり、クリーンルーム内での作業も必要ない。
また、磁気記録装置の裏側に孔を開ける必要がなく耐久性や安全性の上でも好ましい。
【０１４６】
さらに、本発明においてはマスクと媒体との間を密着させなくてよいので、磁気記録媒体と他の構成部材との接触による損傷や、微小な塵埃やゴミの挟み込みによる媒体の損傷を防ぎ、欠陥の発生を防ぐことができる。
以上のように、本発明によれば高密度記録が可能な磁気記録装置を、簡便な工程で安価に得ることができる。
【０１４７】
磁気ヘッドとしては、薄膜ヘッド、ＭＲヘッド、ＧＭＲヘッド、ＴＭＲヘッドなど各種のものを用いることができる。磁気ヘッドの再生部をＭＲヘッドで構成することにより、高記録密度においても十分な信号強度を得ることができ、より高記録密度の磁気記録装置を実現することができる。
また磁気ヘッドを、浮上量が０．００１μｍ以上、０．０５μｍ未満と、低い高さで浮上させると、出力が向上して高い装置Ｓ／Ｎが得られ、大容量で高信頼性の磁気記録装置を提供することができる。
【０１４８】
また、最尤復号法による信号処理回路を組み合わせるとさらに記録密度を向上でき、例えば、トラック密度１３ｋＴＰＩ以上、線記録密度２５０ｋＦＣＩ以上、１平方インチ当たり３Ｇビット以上の記録密度で記録・再生する場合にも十分なＳ／Ｎが得られる。
さらに磁気ヘッドの再生部を、互いの磁化方向が外部磁界によって相対的に変化することによって大きな抵抗変化を生じる複数の導電性磁性層と、その導電性磁性層の間に配置された導電性非磁性層からなるＧＭＲヘッド、あるいはスピン・バルブ効果を利用したＧＭＲヘッドとすることにより、信号強度をさらに高めることができ、１平方インチ当たり１０Ｇビット以上、３５０ｋＦＣＩ以上の線記録密度を持った信頼性の高い磁気記録装置の実現が可能となる。
【０１４９】
【実施例】
以下に本発明を実施例を用いて説明するが、その要旨の範囲を越えない限り本発明は実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
３．５インチ径のＮｉＰメッキ付きアルミニウム合金基板を洗浄、乾燥し、その上に到達真空度：１×１０^-7Ｔｏｒｒ、基板温度：３５０℃、バイアス電圧：−２００Ｖ、スパッタリングガス：Ａｒ、ガス圧：３×１０^-3Ｔｏｒｒの条件下で、ＮｉＡｌを６０ｎｍ、Ｃｒ₉₄Ｍｏ₆を１０ｎｍ、記録層としてＣｏ₇₂Ｃｒ₁₈Ｐｔ₁₀を２２ｎｍ、保護層としてカーボン（ダイヤモンドライクカーボン）を３ｎｍ成膜した。
【０１５０】
その上には潤滑層としてフッ素系潤滑剤を１．５ｎｍの厚さに塗布し、１００℃で４０分間ベーク（焼成）し、室温での保磁力３０００Ｏｅ、飽和磁化３１０ｅｍｕ／ｃｃの面内記録用磁気ディスクを得た。記録層のキュリー温度は２５０℃であった。
このディスクに、電磁石の磁界方向がディスクの回転方向と同じとなるように構成して、約１０ｋＯｅ（約１０ｋガウス）の強度で印加して、ディスク面を一様に（均一に）磁化した。
【０１５１】
図３に示すように、マスクは１２７ｍｍ×１２７ｍｍの正方形、２．３ｍｍ厚の石英ガラス３１を基材とし、ディスクに対する面側に、クロムを７５ｎｍ、酸化クロムを２５ｎｍの膜厚で順次に成膜し、エッチング領域３２（パターン領域）をパターン最小幅１μｍにエッチングし、透過部を形成した。なお、エッチング領域３２（パターン領域）以外の領域は全てクロム層と酸化クロム層が形成された非透過部である。得られたマスクの、波長２４８ｎｍのエキシマパルスレーザに対する反射率は非透過部で１６％、透過部で５％であった。
【０１５２】
この後、マスクに非感光性ポリイミド樹脂を３μｍの厚さで均一に塗布し、さらにフォトレジストを０．２μmの厚さに塗布した。ここに、突起形成用マスクを介して高圧水銀ランプの光を照射しブロードバンド露光を行い、アルカリ液により現像及びエッチングを行ったのち残ったフォトレジスト層を除去し、突起を形成した。続いて３５０℃で１５分間ベーク（焼成）を行い、ポリイミド樹脂からなる突起を硬化させた。
【０１５３】
突起形成用マスクは、直径約３．５インチのディスク状で、半径１３〜１５．５ｍｍの領域及び半径４７〜４８ｍｍの領域に、直径５０μｍの円形非透過部が５０μｍ間隔に並んでいる。
以上により、パターン領域が半径１８〜４５ｍｍに形成され、パターン領域の周縁部、つまりパターン領域以外の外周である半径約４７〜４８ｍｍの範囲および内周である半径約１３〜１５．５ｍｍの範囲に、高さ３μｍ、直径５０μｍの略円形の突起（スペーサ）が５０μｍ間隔で形成されたマスクを得た。
【０１５４】
このマスクと磁気ディスクを一体として、３．２秒間で１回転の速度で回転させた。ここに波長２４８ｎｍのエキシマパルスレーザをパルス幅：２５ｎｓｅｃ、パワー（エネルギー密度）：１７０ｍＪ／ｃｍ²、ビーム形状：１０ｍｍ×３０ｍｍ（ピークエネルギーの１／ｅ²となる径）に制御しレーザ照射口にビーム形状を角度１２°の扇形に整形する遮光板を設置して、繰り返し周波数１０Ｈｚで３２パルス照射し、同時に約１．７ｋガウスの磁界を磁気ディスクの円周方向で一様磁化とは逆の方向に永久磁石にて印加し、磁気パターンの転写を試みた。
【０１５５】
なお、ここで用いた、レーザ照射のための光学系の構成は以下のとおりである。エキシマパルスレーザ光源から発振したパルスレーザはプログラマブルシャッターを通過する。プログラマブルシャッターは光源から所望のパルスのみ取り出す役目をする。
プログラマブルシャッターで選択されたレーザは、所望のパワーに出力調整されたのち、ビームエキスパンダに至る。次いで、レーザは短軸方向を３分割するためのプリズムアレイと、長軸方向を７分割するためのプリズムアレイを通過し、投影レンズに至る。プリズムアレイは、レーザを分割し重ね合わせ、エネルギー強度分布を均一にする機能を有する。これらをホモジナイザと称することもある。さらに、レーザは必要に応じて遮光板を通して所望のビーム形状とし、マスクにより強度分布を磁化パターンに応じて変化させたのち、ディスクに投影される。
【０１５６】
（実施例２）
実施例１と同様に磁気ディスクを作成した。
このディスクに、電磁石の磁界方向がディスクの回転方向と同じとなるように構成して、約１０ｋＯｅ（約１０ｋガウス）の強度で印加して、ディスク面を一様に磁化した。
実施例１と同様にして透過部および非透過部を形成したマスクのパターン領域の周縁部にパルス状レーザを照射し、突起を形成した。照射に用いた光源は波長１０６４ｎｍのＹＡＧレーザで、パルス幅６０ｎｓｅｃ、繰り返し周波数１ｋＨｚ、１パルスあたり約２ｍＪの出力を持つ。照射には対物レンズを用い、マスクを回転させながら突起と突起の間隔が５０μｍになるようにパルス状レーザを照射した。
以上により、実施例１と同じ領域に、高さ０．６μｍ、直径約４０μｍの略円形でクレータ状の突起（スペーサ）が５０μｍ間隔で形成されたマスクを得た。
ここに実施例１と同様にして磁化パターンの形成を試みた。
【０１５７】
（比較例１）
実施例１と同様に磁気ディスクを作成した。
このディスクに、電磁石の磁界方向がディスクの回転方向と同じとなるように構成して、約１０ｋＯｅ（約１０ｋガウス）の強度で印加して、ディスク面を一様に磁化した。
マスクは突起を形成しない以外は、実施例１と同様にして透過部および非透過部を形成した。
次いで、マスクと磁気ディスクの間のパターン領域の周縁部、すなわち外周縁部および内周縁部に、厚さ１０μｍのリング状の銅金属箔を挟んだ以外は実施例１と同様にして磁気パターンの転写を試みた。
【０１５８】
（実施例３）
実施例１と同様に磁気ディスクを作成した。
このディスクに、電磁石の磁界方向がディスクの回転方向と同じとなるように構成して、約１０ｋＯｅ（約１０ｋガウス）の強度で印加して、ディスク面を一様に磁化した。
実施例１と同様にして透過部及び非透過部を形成したマスクのパターン領域の内周部及び外周部に以下の手順でスペーサ用突起を形成した。
まず、スピンコート法により、マスクにポジ型フォトレジストを３．５μｍの厚さで均一になるように塗布し、その後、１００℃で１５分間ベーク（焼成）を行った。次に、突起形成用マスクを介して高圧水銀ランプの光を照射してブロードバンド露光を行った。露光後のマスクを超純水でリンスした後、アルカリ性溶液により現像を行い、再び超純水でリンスを行い、フォトレジスト層に凹部を形成した。
突起形成用マスクは、直径約３．５インチのディスク状で、外周部に当たる半径４７．０５〜４７．７５ｍｍおよび内周部に当たる半径１３〜１５．５ｍｍの領域に、直径１００μｍの円形透過部が２００μｍ間隔で並んでいる。
次いで、クロム層を０．５μｍの厚さにスパッタ成膜した後、内周側突起形成部を遮蔽してから、さらにクロム層を１．５μｍの厚さにスパッタ成膜した。スパッタ終了後、アセトン及びアルカリ性溶液に浸漬し超音波洗浄、温水リンスをすることにより、フォトレジスト及び不要なクロム層を除去した。
以上により、パターン領域が半径１７．５〜４７ｍｍに形成され、パターン領域の周縁部、つまりパターン領域外の内周部に当たる半径１３〜１５．５ｍｍに、高さ０．５μｍ、直径１００μｍの略円形の突起（スペーサ）が２００μｍ間隔で形成され、パターン領域外の外周部である半径約４７．０５〜４７．７５ｍｍの範囲に、高さ２μｍ、直径１００μｍの略円形の突起（スペーサ）が２００μｍ間隔で形成されたフォトマスクを得た。
ここに、エキシマパルスレーザのパルス幅：２０ｎｓｅｃ、パワー（エネルギー密度）：８９．３ｍＪ／ｃｍ²に変更した以外は実施例１と同一の条件にてレーザーを照射し、同時に図４に示す磁界印加手段を用いて磁界を印加し、磁化パターンの転写を試みた。シミュレーションにより加熱温度を求めたところ、約１７０℃〜２００℃であった。
図４は実施例３のパルス磁界による磁化パターン形成方法を示す（ａ）平面図と（ｂ）Ｂ−Ｂ断面図である。
磁気記録媒体５４上にスペーサ４５を介してマスク４３が載置され、その上方に遮光板４２が配され、開口部４２ａを通してエネルギー線４４が照射されるようになっている。マスクには４３には、形成すべき磁化パターンに応じて透過部、非透過部が形成されている。遮光板４２には開口部４２ａの両側に永久磁石４１ａ（Ｎ極）、４１ｂ（Ｓ極）が取り付けられていると共に、コイルがループ上に数十回巻かれた空芯コイル（電磁石）４６ａ、４６ｂが永久磁石４１ａ、４１ｂに沿って配されている。空芯コイル４６ａ、４６ｂは互いに導線で繋がれると共に、両端が図示するように直流電源４８、コンデンサ４９、サイリスタ５０に繋がれている。また、磁気記録媒体５４の装脱着がしやすいように、空芯コイル４６ａ、４６ｂはそれぞれくの字型に曲げられている。
磁気記録媒体５４は、永久磁石４１ａ〜４１ｄによって、磁気ディスクの円周方向で均一磁化とは逆方向に、ディスク内周域（半径２１ｍｍの位置）で約１．７ｋガウス、ディスク外周域（半径４６．５ｍｍの位置）で約１．９ｋガウス程度の磁界が常に印加されている。
予め、直流電源４８によってコンデンサ４９には７５０Ｖの電位差を持たせておく。そして、外部磁界を印加したいタイミングに応じてトリガー装置５１からトリガーパルスを発生させ、サイリスタ５０のゲート端子に入力させる。これにより、コンデンサ４９に蓄積されていた電位差によって空芯コイル４６ａ、４６ｂに電流が一気に流れ、パルス幅２００μｓｅｃであって、ディスク内周域（半径２１ｍｍの位置）で約１．７ｋガウス、ディスク外周域（半径４６．５ｍｍの位置）で約１．９ｋガウス程度のパルス状磁界を発生させる。
図４（ｂ）に示すように、空芯コイル４６ａ、４６ｂによる磁界は永久磁石４１ａ〜４１ｄによる磁界を補助するように働くので、合計で、ディスク内周域（半径２１ｍｍの位置）で約３．４ｋガウス、ディスク外周域（半径４６．５ｍｍの位置）で約３．８ｋガウス程度の最大磁界が印加されたことになる。
一方、トリガー装置５１からのトリガーパルスは、同時に遅延装置（ディレイ）５２にも行き、時間遅れを持ってエネルギー線源に信号が入力され、エネルギー線が照射される。
図５に、実施例３における、磁界パルスとレーザ光用トリガーパルスの時間的関係を示す。なお、レーザ光用トリガーパルスが出された約４μｓｅｃ後にエキシマパルスレーザが照射された。図５から分かるように、磁界強度がほぼ最大となるときにちょうどパルスレーザが照射されるようにタイミングを合わせた。
【０１５９】
これらのディスクを再生素子幅０．４μｍのハードディスク用ＭＲヘッドで磁化パターンを再生し、その再生信号のモジュレーションを測定した結果を表−１に示す。
また、以上のディスクについて、干渉縞の有無を、磁気現像液により磁化パターンを現像して、光学顕微鏡で観察することで確かめた。その結果を併せて表−１に示す。
【０１６０】
【表１】

【０１６１】
【発明の効果】
本発明では、マスクにスペーサの役目を果たす突起を一体に設けることにより、従来よりもマスクと媒体の間隔を狭く、かつ少なくとも同心円上において均一に保つことができる。よってマスクパターンどおりの磁化パターンが形成されるので、磁化パターンの精度が高く、磁化パターンの出力信号のモジュレーションが小さい良好な磁気記録媒体が得られる。従って、微細な磁化パターンを効率よく精度よく形成する磁化パターン形成方法とそれに用いるマスクを提供でき、ひいてはより高密度記録が可能な磁気記録媒体及び磁気記録装置を短時間かつ安価に提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のマスクを用いた磁化パターン形成方法の実施の形態を示す模式的な断面図である。
【図２】本発明を説明するための模式図である。
【図３】実施例１でマスクに施したエッチングパターンを示す模式的な平面図である。
【図４】本発明の実施例に係る磁化パターン形成方法を示す平面図と断面図である。
【図５】本発明の実施例における、磁界パルスとレーザー光用トリガーパルスの時間的関係を示す図である。
【符号の説明】
１磁気記録媒体（磁気ディスク）
２マスク
３透明基材（石英）
４クロム層
５酸化クロム層
６外部磁界
１１入射光（レーザビーム）
１２反射光
１３再反射光
２１突起（スペーサ）
３１石英ガラス
３２エッチング領域（パターン領域）
３３突起形成領域
４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ永久磁石
４２遮光板
４２ａ開口部
４３マスク
４４エネルギー線
４５スペーサ
４６ａ、４６ｂ空芯コイル（電磁石）
４８直流電源
４９コンデンサ
５０サイリスタ
５１トリガー発生装置
５２遅延装置（ディレイ）
５３エネルギー線源
５４磁気記録媒体[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for forming a magnetization pattern of a magnetic recording medium such as a magnetic disk used in a magnetic recording apparatus, a magnetic recording medium having a magnetization pattern formed thereby, and a magnetic recording apparatus. The present invention also relates to a mask used in the pattern forming method.
[0002]
[Prior art]
A magnetic recording device represented by a magnetic disk device (hard disk drive) is widely used as an external storage device of an information processing device such as a computer, and in recent years, it is also used as a recording device for a moving image recording device or a set top box. It's getting on.
[0003]
A magnetic disk device usually has a shaft for fixing one or more magnetic disks in a skewered manner, a motor for rotating a magnetic disk joined to the shaft via a bearing, and a magnetic used for recording and / or reproduction. The head includes a head, an arm to which the head is attached, and an actuator that can move the head to an arbitrary position on the magnetic recording medium via the head arm. The recording / reproducing head is usually a flying head and moves on the magnetic recording medium with a constant flying height.
[0004]
In addition to the floating type head, use of a contact head (contact type head) has been proposed in order to further reduce the distance from the medium.
A magnetic recording medium mounted on a magnetic disk device is generally formed by forming a NiP layer on the surface of a substrate made of an aluminum alloy and the like, performing a necessary smoothing process, texturing process, etc., and then forming a metal underlayer thereon. The magnetic layer (information recording layer), the protective layer, the lubricating layer, and the like are sequentially formed. Alternatively, it is manufactured by sequentially forming a metal underlayer, a magnetic layer (information recording layer), a protective layer, a lubricating layer, and the like on the surface of a substrate made of glass or the like. Magnetic recording media include in-plane magnetic recording media and perpendicular magnetic recording media. In-plane magnetic recording media are usually subjected to longitudinal recording.
[0005]
Increasing the density of magnetic recording media is increasing year by year, and there are various techniques for realizing this. For example, the magnetic head flying height can be reduced, a GMR head can be used as the magnetic head, the magnetic material used for the recording layer of the magnetic disk can be improved, and information recording tracks of the magnetic disk can be used. Attempts have been made to reduce the interval between the two. For example, 100Gbit / inch²In order to realize the above, the track density is required to be 100 ktpi or more.
[0006]
Each track has a control magnetization pattern for controlling the magnetic head. For example, a signal used for position control of a magnetic head or a signal used for synchronization control. When the information recording track interval is narrowed to increase the number of tracks, the signal used for position control of the data recording / reproducing head (hereinafter also referred to as “servo signal”) is also adjusted in the radial direction of the disc. On the other hand, it is necessary to provide dense control, that is, to provide more precise control.
[0007]
There is also a demand to increase the data recording capacity by reducing the area other than that used for data recording, that is, the area used for the servo signal and the gap between the servo area and the data recording area. large. For this purpose, it is necessary to increase the output of the servo signal and the accuracy of the synchronization signal.
Conventionally, the method widely used in manufacturing is to make a hole near the head actuator of a drive (magnetic recording device), insert a pin with an encoder in that portion, engage the actuator with the pin, A servo signal is recorded by driving to a position. However, since the center of gravity of the positioning mechanism and the actuator are at different positions, high-precision track position control cannot be performed, and it is difficult to accurately record the servo signal.
[0008]
On the other hand, there has also been proposed a technique for forming a concave / convex servo signal by irradiating a magnetic disk with a laser beam to locally deform the disk surface to form physical irregularities. However, the flying head becomes unstable due to the unevenness, which adversely affects recording and reproduction, and it is necessary to use a laser beam having a large power to form the unevenness, which is costly, and it takes time to form the unevenness one by one. There was a problem.
[0009]
For this reason, a new servo signal forming method has been proposed.
An example is a method in which a servo pattern is formed on a master disk having a magnetic layer with a high coercive force, the master disk is brought into close contact with a magnetic recording medium, and a magnetizing pattern is transferred by applying an auxiliary magnetic field from the outside (USP 5,991, 104).
Another example is a method in which the medium is magnetized in one direction in advance, and a soft magnetic layer having a high magnetic permeability and a low coercive force is patterned on the master disk so that the master disk is in close contact with the medium and an external magnetic field is applied. . The soft magnetic layer acts as a shield, and the magnetization pattern is transferred to an unshielded region (Japanese Patent Laid-Open No. 50-60212 (USP 3,869,711), Japanese Patent Laid-Open No. 10-40544 (EP 915456)), See Digest of InterMag 2000, GP-06).
[0010]
This technique uses a master disk and forms a magnetization pattern on a medium by a strong magnetic field.
In general, since the strength of a magnetic field depends on a distance, when recording a magnetization pattern with a magnetic field, the pattern boundary tends to be unclear due to a leakage magnetic field. Therefore, in order to minimize the leakage magnetic field, it is essential to bring the master disk and the medium into close contact with each other. And, as the pattern becomes finer, it is necessary to make it closely adhere to each other without any gap, and usually both are pressure-bonded by vacuum suction or the like.
[0011]
Also, the higher the coercive force of the medium, the larger the magnetic field used for transfer and the greater the leakage magnetic field, so it is necessary to make it more intimately contact.
Therefore, the above technique is easy to apply to a magnetic disk having a low coercive force and a flexible floppy (registered trademark) disk that can be easily pressed, but has a coercive force of 3000 Oe or more for high-density recording using a hard substrate. It is very difficult to apply to such a magnetic disk.
[0012]
That is, there is a risk that a hard substrate magnetic disk may cause a minute defect or the like to be sandwiched between the two when it comes into close contact, causing a defect in the medium, or damaging an expensive master disk.
In particular, in the case of a glass substrate, there is a problem that adhesion is insufficient due to dust sandwiching and magnetic transfer cannot be performed, or cracks are generated in the magnetic recording medium.
Further, in the technique described in Japanese Patent Laid-Open No. 50-60212 (USP 3,869,711), a pattern having an oblique angle with respect to the track direction of the disc can be recorded, but the signal intensity There was a problem that only weak patterns could be made. For magnetic recording media with a high coercive force having a coercive force of 2000 to 2500 Oe or more, the pattern ferromagnetic material (shield material) of the master disk is a saturated magnetic flux such as permalloy or sendust in order to ensure the magnetic field strength of the transfer. A soft magnetic material with a high density must be used.
[0013]
However, in the oblique pattern, the magnetization reversal magnetic field is perpendicular to the gap formed by the ferromagnetic layer of the master disk, and the magnetization cannot be tilted in a desired direction. As a result, a part of the magnetic field escapes to the ferromagnetic layer, and it is difficult to apply a sufficient magnetic field to a desired portion during magnetic transfer, and a sufficient magnetization reversal pattern cannot be formed, making it difficult to obtain a high signal intensity. With such an oblique magnetization pattern, the reproduction output is greatly reduced more than the azimuth loss with respect to the pattern perpendicular to the track.
[0014]
On the other hand, the technique described in the specification of Japanese Patent Application Nos. 2000-134608 and 2000-134611 forms a magnetization pattern on a magnetic recording medium by combining local heating and application of an external magnetic field. For example, the medium is magnetized in one direction in advance, irradiated with an energy ray or the like through a patterned mask and locally heated, and an external magnetic field is applied while lowering the coercivity of the heating area, Recording with an external magnetic field is performed to form a magnetization pattern.
[0015]
According to the present technology, since the external magnetic field is applied by lowering the coercive force by heating, the external magnetic field need not be higher than the coercive force of the medium, and recording can be performed with a weak magnetic field. The area to be recorded is limited to the heating area, and recording is not performed even if a magnetic field is applied to the area other than the heating area, so that a clear magnetization pattern can be recorded without bringing a mask or the like into close contact with the medium. For this reason, the defect of the medium is not increased without damaging the medium or the mask by the pressure bonding.
[0016]
In addition, the present technology can satisfactorily form an oblique magnetization pattern. This is because it is not necessary to shield the external magnetic field by the soft magnetic material of the master disk as in the prior art.
[0017]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the magnetic pattern forming technique described in the specification of Japanese Patent Application No. 2000-134611 can form various fine magnetic patterns efficiently and accurately, and also increases the number of defects in the medium without damaging the medium and the mask. It is an excellent technology that does not let you.
[0018]
However, even in this technique, when a fine pattern having a line width of about 1 μm or less is formed using a mask, a non-concentric distorted interference fringe appears and modulation may be deteriorated.
This will be described with reference to FIG. In FIG. 2, the mask 2 is formed with a non-transmissive portion made of a chromium layer 4 and a chromium oxide layer 5 on a transparent substrate 3 made of quartz, and the energy rays (incident light 11) that have passed through the mask 2 are magnetic. The recording medium (magnetic disk) 1 is irradiated.
[0019]
As shown in FIG. 2A, most of the incident light 11 once transmitted through the transmission part of the mask 2 goes straight, but a part of the light near the boundary with the non-transmission part goes around to the non-transmission part due to diffraction. . The scattered light hits the magnetic recording medium 1 and is mostly absorbed by the surface of the magnetic recording medium, but part of it is reflected. The reflected light 12 hits the mask surface non-transmitting portion again, and a part of it is re-reflected. As a result, the re-reflected light 13 interferes with the incident light 11 to increase or weaken the light. If the non-transmission part is made of a highly reflective metal such as chrome, the light that has entered the non-transmission part is reflected by the non-transmission part. Prone.
[0020]
In such a case, if the distance between the magnetic recording medium 1 and the mask 2 is kept uniform over the entire surface, interference fringes cannot be made, so that the light intensity (shading) becomes uniform over the entire surface. Further, even if the entire surface is not uniform, when a plurality of concentric circles centering on the central portion of the magnetic recording medium 1 are assumed, the distance between the magnetic recording medium and the mask is kept uniform at least on each concentric circle. Then, the interference fringes are formed concentrically.
However, when the distance between the magnetic recording medium 1 and the mask 2 is not uniform on each concentric circle, non-concentric distorted interference fringes are observed.
Incidentally, recording tracks are usually formed concentrically on a magnetic disk (disk-shaped magnetic recording medium), and a magnetization pattern is recorded on each track. Here, the magnetic disk is often recorded and reproduced at a constant angular velocity. In such a case, the linear velocity increases toward the outer periphery, and in order to record the same signal on the inner periphery and the outer periphery, the physical length of the signal becomes longer toward the outer periphery. That is, the pattern line width, which is the circumferential width of the magnetization pattern to be recorded, is usually equal on each track, but tends to increase from the inner periphery to the outer periphery.
For example, a hard disk having a diameter of 3.5 inches has a pattern line width of 1 μm on the inner periphery (radius 20 mm) and about 2 to 3 μm on the outer periphery (radius 45 mm), and the pattern line width varies greatly depending on the radial position of the disk.
According to the study by the present inventors, the optimum conditions for forming the magnetization pattern differ depending on the size of the pattern line width. One of the causes is the influence of diffraction of energy rays. In general, energy rays diffract when passing through slit-like gaps, but the diffraction angle tends to increase as the gap becomes narrower.
For this reason, when the pattern line width is narrowed, the energy rays that have passed through the transmission part of the mask are greatly diffracted and the irradiation range is widened. Therefore, the irradiation amount of energy rays per unit area becomes small, the heating part is not heated sufficiently, the coercive force is not sufficiently lowered, and it is difficult to sufficiently magnetize, and the formed magnetization pattern There is a risk that the modulation of the output signal will deteriorate. That is, the optimum distance between the mask and the medium differs according to the pattern line width.
For this reason, when forming patterns with different line widths on the inner and outer circumferences, a technique has been proposed in which the distance between the mask and the magnetic disk is uniform on each concentric circle and larger on the outer circumference than the inner circumference of the magnetic disk. Has been. In such a case, the interference fringes are formed concentrically.
That is, in this magnetization pattern formation technique, it is preferable that no interference fringes are observed or the interference fringes are observed concentrically.
However, observing non-concentric distorted interference fringes is not preferable because the distance between the magnetic recording medium and the mask is not uniform on the concentric circles. If the distance between the magnetic recording medium and the mask is non-uniform on the concentric circles, a portion where the pattern is well formed and a portion where the pattern is not formed are formed on the same track, and the modulation of the output signal of the formed magnetization pattern is performed. There was a problem of getting worse.
[0021]
As a result of studies by the present inventors, it has been found that the cause of the uneven distance between the magnetic recording medium and the mask is the uneven thickness of the spacer. Since the spacer thickness is uneven, the distance between the magnetic recording medium and the mask varies on a concentric circle. If the distance changes on the concentric circles, the optical path length of the incident light changes, and accordingly, non-concentric distorted interference fringes are easily formed.
Further, it was found that the deterioration of the modulation is less likely to occur as the distance between the magnetic recording medium and the mask, that is, the interval is narrower. As shown in FIG. 2 (b), the smaller the interval, the smaller the ratio of the incident light 11 that goes into the non-transmission part. Therefore, it can be inferred that the irradiation area does not differ as the interval decreases.
In other words, it is important to keep the gap between the magnetic recording medium and the mask narrow and at least uniform on the concentric circle and to equalize the influence of diffraction on the concentric circle so as not to generate non-concentric distorted interference fringes. For this purpose, it has been found that it is preferable to use a thin spacer having a uniform thickness and no unevenness to keep the distance between them. However, in general, when the spacer has a thickness of about 10 μm or less, it is difficult to handle because it is too thin and has no rigidity, and the spacer is bent and wrinkled, resulting in uneven thickness, and unevenness is likely to occur.
[0022]
In view of the above problems, the present invention relates to a technique for forming a magnetic pattern on a magnetic recording medium by combining local heating and application of an external magnetic field, and a magnetic pattern forming method for forming a fine magnetic pattern efficiently and more accurately. An object of the present invention is to provide a mask, and thus to provide a magnetic recording medium and a magnetic recording apparatus capable of higher density recording in a short time and at a low cost.
[0023]
[Means for Solving the Problems]
Of the present inventionMagnetization pattern forming methodIrradiates a magnetic recording medium having a magnetic layer on a substrate with energy rays through a mask.SaidA method for forming a magnetic pattern comprising a step of locally heating an irradiated portion of a magnetic layer and a step of applying an external magnetic field to the magnetic layer,SaidMask on the magnetic recording mediumAn annular mask pattern region composed of a combination of a transmission part and a non-transmission part of energy rays for forming a magnetized pattern, and a peripheral part on the inside and outside of the mask pattern area, the inner periphery and outer periphery At least three protrusions having the same height on a concentric circle,ProtrusionSaidIt is characterized by irradiating energy rays in contact with the magnetic recording medium.The
[0025]
Of the present inventionmaskIrradiates a magnetic recording medium having a magnetic layer on a substrate with energy rays through a mask.SaidA method for forming a magnetization pattern, comprising: locally heating an irradiated portion of a magnetic layer; and applying an external magnetic field to the magnetic layerMask used forBecauseSaidThe mask forms a magnetization pattern on the magnetic recording mediumAn annular mask pattern region composed of a combination of a transmission part and a non-transmission part of energy rays, and a peripheral part inside and outside the mask pattern area, each of the peripheral part of the inner periphery and outer periphery In addition, at least three protrusions on the concentric circle at the same height and having a height of 0.01 μm or more and 10 μm or less are provided in contact with the magnetic recording medium.It is characterized by that.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the present invention, when a magnetic pattern is formed on a magnetic recording medium by a heating process and a magnetic field applying process, the mask to be used produces a density of energy rays corresponding to at least a part of the magnetic pattern to be formed on the magnetic recording medium. A mask pattern region is provided, and a projection is provided on at least a part of the mask, and the projection is irradiated with energy rays in a state where the projection is in contact with the magnetic recording medium.
Note that the mask used in the present invention has a mask pattern region composed of a transmission portion and a non-transmission portion of the energy beam as long as the mask has a mask pattern region that generates the density of energy rays according to the magnetization pattern to be formed. Any type of mask such as a mask, a mask having a mask pattern region for diffusing energy rays, or a hologram mask can be used. Hereinafter, a mask having a mask pattern region composed of a transmission part and a non-transmission part of energy rays will be described as a representative example. The mask used in the present invention is suitable for the magnetic pattern forming method according to the present invention, but also in various other fields, particularly in the field of laser processing that requires high power and requires a fine pattern. It is possible to use.
[0027]
This will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory diagram of an example of a magnetization pattern forming method using a mask according to the present invention. The magnetic disk 1 is uniformly magnetized in advance in one circumferential direction by an external magnetic field. After that, the mask 3 is placed on the magnetic disk 1 and fixed with a fastening screw (not shown). The mask 2 has a transparent base 3 made of quartz formed with a non-transmissive portion made of a chromium layer 4 and a chromium oxide layer 5, and a plurality of protrusions 21 as spacers provided on the peripheral edge of the pattern region. . The protrusions 21 come into contact with the magnetic disk 1, thereby keeping the distance from the mask 2 uniform. The laser beam 11 is irradiated here. At the same time, an external magnetic field 6 is applied. This external magnetic field is in the opposite direction to the external magnetic field when it is first magnetized uniformly.
[0028]
According to the above method, since local heating and application of an external magnetic field are combined in forming a magnetization pattern, it is not necessary to use a strong external magnetic field as in the prior art. And even if a magnetic field is applied to a region other than the heating region, it is not magnetized, so that the magnetic domain formation can be limited to the heating region. For this reason, the domain boundary becomes clear, and a pattern with a small magnetization transition width and a very steep magnetization transition at the domain boundary and a high output signal quality can be formed. If the conditions are selected, it is possible to make the magnetization transition width 1 μm or less.
[0029]
And an energy ray is irradiated through the mask which has a pattern area | region which consists of the transmission part and non-transmission part of an energy ray, and is heated locally. Since energy rays are used for local heating, the size and power of the heated portion can be easily controlled, and the magnetization pattern can be formed with high accuracy. In addition, once a mask is created, a pattern of any shape can be formed on the medium, so that a complicated pattern or a special pattern that is difficult to make by a conventional method can be easily formed. A magnetization pattern oblique to the track can also be formed satisfactorily.
[0030]
For example, in the phase servo system of a magnetic disk, a magnetization pattern extending linearly obliquely with respect to the radius and track from the inner periphery to the outer periphery is used. Such a pattern that is continuous in the radial direction or a pattern that is oblique to the radius is difficult to produce by the conventional servo pattern forming method in which the servo signal is recorded track by track while the disk is rotated. However, according to the present invention, such a magnetization pattern can be formed easily and in a short time by a single irradiation without requiring a complicated calculation or a complicated apparatus configuration.
[0031]
The mask only needs to have a size including at least the repeating unit of the magnetization pattern, and can be used by moving it. Therefore, the mask can be easily and inexpensively produced. In order to increase the accuracy of the pattern, it is preferable to use a single mask that covers the entire surface of the magnetic disk.
[0032]
In addition, if the beam diameter of the energy beam is set to a large diameter or an elliptical shape that is elongated horizontally, and the irradiation of the magnetization pattern for multiple tracks or multiple sectors at once, the write efficiency is further increased, and with future capacity growth The problem that the servo writing time increases is also improved, which is very preferable. In the present invention, a protrusion is provided on at least a part of a mask having a mask pattern region that generates energy beam shading according to the magnetization pattern to be formed, and the protrusion is in contact with the magnetic recording medium. Irradiate the line. In this way, by providing a protrusion that acts as a spacer on the mask itself, it is difficult to handle because it is too thin and not rigid when a spacer is used as in the past, and it is bent and wrinkled and thick. Can be solved, and the distance between the mask and the medium can be kept narrow and uniform at least on the concentric circles.
[0033]
As a result, the influence of diffraction is suppressed, and the magnetization pattern is formed according to the mask pattern. Therefore, a good magnetic recording medium with high magnetization pattern accuracy and small modulation of the output signal of the magnetization pattern can be obtained. In particular, the servo pattern has a great effect in forming the servo pattern because the modulation size greatly affects the positioning accuracy.
[0034]
Modulation (Mod) at this time means that the average output of the same pattern area is TAA (total average amplitude), and the maximum value and minimum value in the area are AMPmax and AMPmin, respectively, Mod = (AMPmax−AMPmin) ) / TAA × 100. However, TAA, AMPmax, and AMPmin are all peak-to-peak values. The smaller the modulation value, the better, but considering servo tracking accuracy, it is preferably 20% or less, more preferably 10% or less.
[0035]
The peripheral edge of the pattern area may be an area other than the pattern area on the mask (area surrounding the pattern area). For example, when the mask has a disk shape, this corresponds to the inner periphery and / or outer periphery of the pattern area.
In addition, the distance between the mask and the magnetic disk need only be uniform on a concentric circle with the same pattern line width, and does not need to be uniform over the entire surface. Thus, the distance between the mask and the magnetic disk in the radial direction may be adjusted as appropriate. Thereby, patterns with different line widths can be easily formed on the inner and outer circumferences. That is, the density of the energy beam can be easily adjusted without finely adjusting the power of the energy beam and the pattern line width of the mask depending on the line width of the pattern, and a desired magnetization pattern can be obtained.
[0036]
Next, the mask according to the present invention will be described in detail.
The height of the protrusion is preferably as low as possible in order to narrow the distance between the mask and the pattern formation region of the magnetic recording medium and prevent the diffusion of incident energy due to diffraction, and the height is preferably 10 μm or less. More preferably, it is 7 micrometers or less, More preferably, it is 5 micrometers or less.
[0037]
When the line width of the pattern to be formed (minimum pattern width) becomes narrower than 1 μm, it is particularly affected by light diffraction. Therefore, it is desirable to make the height of the protrusion lower as the line width is narrower. .
However, if it is too low, it may come into contact with the undulations of the magnetic recording medium, so the height is preferably 0.01 μm or more. More preferably, it is 0.1 μm or more.
[0038]
In the present application, the minimum width of the pattern means the narrowest length in the pattern. A rectangular pattern has a short side, a circle has a diameter, and an ellipse has a short diameter.
In order to keep the distance between the mask and the pattern formation region of the magnetic recording medium uniform at least on the concentric circle, it is preferable that the height of the protrusion be uniform on the concentric circle.
Therefore, the variation of the height of the protrusions on the concentric circle is preferably within ± 20% of the average height. There is no particular lower limit, but in practice there is a variation of ± 3% or more of the average height. The uniformity of the interval can be easily evaluated by observing the number, position, and shape of interference fringes.
[0039]
The protrusions are preferably provided discontinuously. Usually, since both the mask and the magnetic recording medium have some undulations, when the mask and the magnetic recording medium are brought into contact with each other, the two come into contact with each other in the most stable manner, that is, at least both of them. It is preferable that they can move with respect to each other so that the intervals on the concentric circles are as constant as possible.
When the mask and the magnetic recording medium are brought into contact with each other by continuous protrusions on the mask, the frictional resistance is high due to the large contact area, and the relative positions of the two are difficult to move, and the movement to maintain the flatness of the mask and the magnetic recording medium. May be disturbed. Accordingly, the protrusions are preferably provided discontinuously. That is, a plurality of protrusions are provided discretely. When the mask and the magnetic recording medium come into contact with the discontinuously formed protrusions, the frictional resistance between the two becomes low, and the distance between the medium and the mask can be more easily maintained without hindering movement in the surface direction.
[0040]
In addition, since the projections are discontinuous, there is an air passage, so that the mask and the magnetic recording medium are not attracted. Therefore, there is an advantage that even if both move in the surface direction according to the undulation, scratches due to friction hardly occur. Further, if the protrusions are provided continuously, a part of the protrusions may be easily peeled off due to stress.
Next, a description will be given of a protrusion shape when a plurality of protrusions are provided discretely.
The protrusion shape is preferably substantially circular when viewed from the direction perpendicular to the substrate surface, that is, when the mask is viewed from directly above. This is because such a shape tends to make the projection height uniform. When heating is involved in the formation of protrusions, the shape change (so-called sink) due to thermal shrinkage may increase the variation in the height of the protrusions, but in substantially circular protrusions, sink marks occur uniformly from the surroundings. Protrusion height tends to be uniform.
The shape of the protrusion may be such that the middle is recessed and the peripheral edge is raised (so-called crater shape), but a shape having a peak at the middle and a mountain shape is preferred. This is because the height fluctuation due to the sink marks is uniform and the height can be easily adjusted.
[0041]
Further, the protrusion shape is preferably such that the cross section in the direction perpendicular to the mask surface is substantially rectangular. That is, the side surfaces of the protrusions are substantially vertical, and the top and bottom shapes of the protrusions are substantially equal. With such a shape, the area of the top portion that actually contacts the magnetic recording medium can be increased with respect to the bottom area of the protrusion, and the support position can be prevented from misalignment between the mask and the magnetic recording medium. This is because a margin can be provided.
The size of the protrusion in the surface direction is preferably larger than a certain level in order to withstand the load applied to the mask and the magnetic recording medium. When the protrusion shape is substantially circular, the diameter is preferably 0.5 μm or more. More preferably, it is 1 μm or more. Moreover, in order to make the change of the space | interval by elastic deformation as small as possible, it is more preferable that it is 5 micrometers or more in diameter. There is no particular upper limit on the maximum diameter, but a diameter of 1 mm or less is preferable in order to reduce the contact resistance between the mask and the magnetic recording medium. When the shape of the protrusion is not substantially circular, the length of the long side is preferably in the above numerical range.
[0042]
In the case where a plurality of protrusions are provided discretely, the distance between the protrusions is appropriately designed according to the size of the protrusions, but the distance between the mask and the medium may be kept at least substantially concentrically. . However, it is necessary to provide at least three in the plane. If the individual protrusions are considerably large, about three may be provided in the plane, but it is usually preferable to provide more. When the size of the protrusion is small, for example, if the diameter is as small as about 1 μm, the bottoms of adjacent protrusions may be in contact with each other in order to prevent deformation due to a load.
[0043]
In the present invention, the protrusions are provided on at least a part of the mask having a mask pattern region that generates the density of energy rays corresponding to at least a part of the magnetization pattern to be formed.
In a mask having a mask pattern region composed of a combination of a transmission part and a non-transmission part of energy rays, the protrusions are provided in the energy ray non-transmission part and / or the peripheral part of the pattern region in the pattern area.
Providing it in the energy ray non-transmission part of the pattern region can provide projections over the entire surface of the pattern region, and is desirable for supporting the both while keeping the distance between the mask and the magnetic recording medium uniform. If provided at the peripheral edge of the pattern area, the mask and the magnetic recording medium do not come into contact with each other in the pattern area, so that the medium and the mask are not damaged, and there is no possibility of increasing the number of defects in the magnetic recording medium. Further, since the mask and the magnetic recording medium are not in contact with each other in the pattern area, there is no possibility that unintended heat conduction occurs in the heating process, which is preferable.
[0044]
It is also a preferred aspect that protrusions are provided on both the energy ray non-transmission part in the pattern region and the peripheral part of the pattern region, and the protrusions of the non-transmission part are formed lower than the protrusions on the peripheral part. If the distance between the mask and the magnetic recording medium is reduced to, for example, about 3 μm or less, the mask and the magnetic recording medium may unintentionally contact with each other in the pattern region, and there is a possibility that the defect may be damaged due to friction or the like. In particular, when the pressure between the magnetic recording medium and the mask is reduced and attracted and fixed, the magnetic recording medium bends and is more likely to come into contact. Therefore, it is considered that if a gentle protrusion is provided in the pattern area of the mask, the magnetic recording medium is not in direct contact with the mask surface but in contact with the gentle protrusion, so that it is difficult to cause a defect.
Furthermore, when providing the protrusion on the peripheral edge of the pattern region, the protrusion may be provided so that a part of the protrusion covers the non-transmissive portion in the pattern region. By providing the protrusions in this manner, the pattern area can be provided near the end of the magnetic recording medium, and the protrusion can be provided even when it is dimensionally strict to provide the protrusion on the peripheral edge of the pattern area. . Therefore, the pattern area of the magnetic recording medium can be expanded, and a larger capacity magnetic recording medium can be obtained.
Next, characteristics required for the protrusion will be described. The protrusions are required to have characteristics such as a certain degree of lubricity, hardness, heat resistance, and solvent resistance. As described above, it is desirable that the friction between the mask and the magnetic recording medium is not so large and that the mask is relatively movable. Therefore, it is preferable that the protrusions have a certain degree of slipperiness.
[0045]
In addition, it is preferable that the mask and the magnetic recording medium do not adsorb and the mask can be easily removed so that the slipperiness is high. In the industrialization stage, since the mask is set on the magnetic recording medium by an automatic machine such as a robot, it is preferable that the mask can be easily removed when the mask and the magnetic recording medium are separated in a direction perpendicular to the surface. .
In addition, since the mask is used to transfer the magnetization pattern to a large number of magnetic recording media, if the protrusions are made of a material that is easily plastically deformed, some of the protrusions are gradually deformed, and the mask and the magnetic field at a specific position. There is a possibility that the interval between the recording media is narrowed and the occurrence of non-concentric distorted interference fringes is induced. Therefore, it is preferable that the protrusion is made of a material having high hardness.
[0046]
For example, it is preferable that the amount of plastic deformation of the projection height of the mask after the mask is repeatedly attached to and detached from the magnetic recording medium about 10 times is 50% or less of the original height. More preferably, it is 10% or less. For industrial use, it is preferably 10% or less.
Furthermore, although the projections are not directly irradiated with energy rays, they may be placed on the back surface of the non-transmissive portion of the mask, so that heat in the non-transmissive portions of the mask heated by the energy rays is indirectly transmitted to the projections. Sometimes. For this reason, it is desirable that the protrusions are not easily deformed or decomposed by heat, and a material having a decomposition temperature of 100 ° C. or higher is preferably used.
Further, the higher the energy beam power, the higher the heat resistance of the protrusions, for example, 100 mJ / cm.²When the above power is applied, the decomposition temperature is preferably 200 ° C. or higher.
[0047]
At the time of forming the protrusion, particularly when the protrusion is formed by a technique such as photolithography, the protrusion is preferably made of a material that is soluble in a predetermined solvent. However, after forming the protrusion, it may be subjected to organic solvent cleaning for the purpose of removing dust, particles and the like attached to the mask. For example, solvent resistance may be imparted to the protrusions by heat treatment or the like after creation.
[0048]
Next, the configuration of the mask according to the present invention will be described.
As described above, if the mask used in the present invention has a mask pattern that causes the density of energy rays according to the magnetization pattern to be formed, a mask pattern composed of a transmission part and a non-transmission part of the energy ray is used. Any type of mask such as a mask having a mask pattern having a mask pattern for diffusing energy rays, a hologram mask, or the like can be used.
A mask pattern consisting of a transmission part and a non-transmission part of energy rays is formed by sputtering a metal such as chromium on a transparent substrate that is transparent to energy rays such as quartz glass, optical glass, and soda lime glass. Then, a photoresist can be applied thereon by spin coating or the like, and a desired transmissive portion and non-transmissive portion can be formed by etching or the like. In this case, the portion having the chromium layer on the transparent substrate is the energy ray non-transmitting portion, and the portion having only the master is the transmitting portion. Preferably, a chromium oxide layer is formed on the chromium layer. The chromium oxide layer can be formed only by oxidizing chromium, and has a low optical reflectance, so that it has an effect of reducing the influence of multiple reflections. Moreover, since adhesiveness with a chromium layer is excellent, it is preferable. It is also preferable to apply an antireflective coating made of a dielectric layer to the mask. This is because energy rays can be used more effectively.
[0049]
As described above, a mask pattern region is formed on the mask, and then a protrusion is formed on at least a part of the surface of the mask that should face the magnetic recording medium. Hereinafter, a method for forming the protrusion on the mask will be described. For example, the following method can be adopted.
[0050]
[Method 1]
A radiation curable or thermosetting resin layer such as polyimide is formed on the mask, and protrusions are formed on the resin layer by photolithography. In this method, since the thickness of the resin layer becomes substantially equal to the height of the protrusion, there is an advantage that the height of the protrusion can be accurately and uniformly controlled by controlling the thickness of the resin layer. Also, there is an advantage that the resin layer can be applied and removed with an etching solution in a short time.
[0051]
When the polyimide resin is a photosensitive polyimide resin, photolithography and etching may be performed as it is after the resin layer is formed. However, when the polyimide resin is a non-photosensitive polyimide resin, after forming a photoresist layer on the resin layer, Lithography, development, etching, etc. are performed.
The resin layer is generally formed by coating, such as a dipping method or a spin coating method. Subsequently, a latent image is formed by irradiating the mask with a resin layer with a laser beam or the like through a projection forming mask having a pattern corresponding to the projection to be formed. Next, unnecessary portions are removed by etching with an organic solvent to form protrusions.
[0052]
Thereafter, in order to increase the hardness of the protrusion and improve the solvent resistance of the protrusion, it is preferable to promote crosslinking by performing a heat treatment or an ultraviolet irradiation treatment. As the heat treatment, there are methods such as using an oven and using an infrared lamp.
At this time, depending on the material of the resin, there is a case where the sink mark at the time of curing is large, and the central portion of the protrusion is selectively reduced to form a crater. When using such a resin having a large sink at the time of curing, the shape of the protrusion is preferably substantially circular in order to make the height of the protrusion uniform.
In this method, a thick resin layer may be applied to form a high protrusion, but a very thin resin layer is usually difficult to form. For example, a relatively high protrusion having a protrusion height of 0.3 μm or more and 10 μm or less is used. Suitable for formation.
[0053]
[Method 2]
Moreover, you may form a processus | protrusion with an inorganic substance. This is preferable in that a protrusion having high hardness is easily formed. Examples of inorganic substances include metals (including alloys), dielectrics such as oxides and nitrides, and carbon. There are several forming methods as follows.
(Method 2-1)
An inorganic layer is formed on the mask, and protrusions are formed on the inorganic layer by photolithography. In this method, since the thickness of the inorganic layer becomes substantially equal to the height of the protrusion, there is an advantage that the height of the protrusion can be accurately and uniformly controlled by controlling the thickness of the inorganic layer.
[0054]
The material of the inorganic layer is not particularly limited as long as it has sufficient hardness and weather resistance, but a material that is not magnetized is preferable because it is less affected by the applied external magnetic field.
Use of chromium or chromium oxide is preferable because protrusions can be formed in the same process as the formation of the non-transmissive portion of the mask. As a method for forming the inorganic layer, sputtering, vapor deposition, CVD, plating and the like are generally used. Subsequently, after forming a photoresist layer on the inorganic layer, photolithography is performed. A latent image is formed by irradiating the photoresist layer with laser light through a projection forming mask having a pattern corresponding to the projection to be formed. Next, development is performed, and unnecessary portions of the inorganic layer are removed by etching with an etchant or the like, thereby forming protrusions.
[0055]
According to the present method, the height of the projection formed can be arbitrarily changed by controlling the thickness of the inorganic layer and the etching amount, and thus can be applied to various projection heights. For example, it is 0.001 μm or more and 10 μm or less. If the film is formed thick, high protrusions can be formed. However, since the inorganic layer can be easily formed thinner than the resin, it is easy to form low protrusions of 0.001 μm to 3 μm that are difficult to form by the method using a resin.
[0056]
(Method 2-2)
A protrusion is formed by depositing an inorganic layer at a position where the protrusion of the mask is to be formed. That is, a shielding plate having a hole corresponding to the projection shape to be formed is placed on the mask, and an inorganic layer is formed by sputtering, vapor deposition, or the like. This method has the same advantages as (Method 2-1), and furthermore, the projections can be formed very easily and the wet process is not performed at all. Therefore, there is a possibility that foreign matter remains on the mask. It is preferable because it has a low possibility of contaminating the magnetic recording medium during transfer of the magnetization pattern. That is, photolithography of the inorganic layer is not required, the subsequent resin removal and washing steps are not required, and application of the resin is not required, and only the inorganic layer is formed.
Further, in this method, the thickness of the inorganic layer becomes substantially equal to the height of the protrusion, and therefore there is an advantage that the height of the protrusion can be accurately and uniformly controlled by controlling the thickness of the inorganic layer.
[0057]
The material of the inorganic layer, the film formation method, and the like are the same as in (Method 2-1). However, in this method, a shielding plate is disposed between the sputtering target or the vapor deposition source and the mask when forming the inorganic layer. The shape of the protrusion can be controlled by the shape of the hole of the shielding plate, and may be a strip shape or discontinuous.
The shielding plate is subjected to mechanical processing such as punching according to the shape of the protrusion to be produced. The material of the shielding plate is not particularly limited as long as it can be easily processed and has a certain durability. For example, a metal foil such as stainless steel (SUS), brass, or copper, or a resin film such as polyimide is used. The thickness is not particularly limited, but is preferably 10 μm or more in terms of workability and durability. On the other hand, if it is too thick, it is difficult to form an inorganic film through the hole, and it is also difficult to process, so 1 mm or less is preferable.
[0058]
This method is suitable for forming a projection having a relatively large bottom area because the shielding plate is mechanically processed according to the projection shape. The protrusion having a large bottom area is, for example, a diameter of 0.2 mm or more for a circular shape and a side of 0.2 mm or more for a square shape. Large protrusions are physically stronger, so it is preferable in terms of strength to support a small number of large protrusions than a large number of small protrusions.
Further, in this method, in the hole portion of the shielding plate, a portion that is shaded by the thickness of the shielding plate is difficult to form, so that it is easy to form a gentle protrusion with an inclined side surface. However, if the shape of the hole in the shielding plate is changed in the thickness direction so as to be wider toward the upper side, it is considered that a protrusion having a shape in which the side surface having a substantially rectangular cross-sectional shape is substantially rectangular can be formed.
[0059]
That is, in this method, a gentle protrusion having a large bottom area is easily formed. By the way, in the case of a hard disk, since the distance between the pattern area and the outer peripheral edge of the disk is very narrow, for example, 0.3 mm or less, when forming a gentle protrusion having a peak at the periphery of the pattern area, the base of the protrusion is the pattern area. It often spreads to. In such a case, it is preferable to form a protrusion so that the skirt extends in the non-transmissive portion in the pattern region.
Further, it is preferable that the protrusions have at least a length in the radial direction of the disk so that the disk can be supported even if the disk and the mask are slightly misaligned. Depending on the shape of the pattern in the pattern area, the length of the protrusion in the circumferential direction of the disk may not be increased. In this case, it may be oval or elliptical.
[0060]
According to the present method, the height of the protrusion formed can be arbitrarily changed by controlling the thickness of the inorganic layer, and thus can be applied to various protrusion heights. For example, it is 0.001 μm or more and 10 μm or less. In addition, since the inorganic layer can be easily formed thinner than the resin, it is easy to form a low protrusion of 0.001 μm or more and 3 μm or less that is difficult to form by a method using a resin.
It is also easy to change the height of the protrusion depending on the location by changing the shape and position of the hole of the shielding plate during the sputtering. In addition, it is preferable that a high protrusion can be easily formed only by forming a thick film without an etching process.
[0061]
(Method 2-3)
A protrusion made of an inorganic material is formed on the mask by a so-called lift-off method. That is, when the photoresist layer on the mask is uneven by photolithography, an inorganic layer is formed on the photoresist layer, and then the photoresist layer is removed, the inorganic layer remains as a protrusion only in the portion where there is no photoresist.
explain in detail. Photoresist is applied to the mask to a predetermined thickness, and development is performed by irradiating a laser beam in accordance with the position and shape of the projection to be formed, and a portion of the photoresist is removed to form irregularities. After a metal layer is formed on the protrusion according to the height of the protrusion to be formed, it is immersed in, for example, a photoresist removing solution. Then, the photoresist layer is removed and the metal layer formed thereon is removed, so that only the metal layer formed in a place where there is no photoresist remains as a protrusion.
In this method, since the thickness of the metal layer becomes substantially equal to the height of the protrusion, there is an advantage that the height of the protrusion can be accurately and uniformly controlled by controlling the thickness of the metal layer.
[0062]
The material of the inorganic layer, the film formation method, and the like are the same as in (Method 2-1). For example, a strong alkaline solution is used as the photoresist removing solution.
In this method, the shape of the protrusion can be controlled by the shape of the unevenness formed on the photoresist layer, and may be a belt shape or a discontinuity. Since photolithography is performed, it is suitable for forming a protrusion having a small bottom area compared to (Method 2-2).
The protrusion having a small bottom area is, for example, a diameter of less than 0.2 mm for a circle and a side of less than 0.2 mm for a rectangle.
It is preferable that the small protrusion has a high degree of freedom in the place where it can be formed and can be formed in a narrow region. The distance between the pattern area and the outer peripheral edge of the disk can also be provided at the periphery of the hard disk, which is very narrow, for example, 0.3 mm or less.
In addition, since the protrusions are formed by photolithography, alignment with the pattern is easy to take accurately as compared with (Method 2-2). In some cases, the pattern and the protrusion can be formed simultaneously, and the process can be greatly shortened. Furthermore, according to the lift-off method, it is easy to form a protrusion having a substantially rectangular cross-sectional shape in the direction perpendicular to the mask surface, that is, a protrusion having a side surface that is sharp. Therefore, a protrusion having a larger top area can be easily formed even with the same bottom area, and the disk can be supported even when the disk and the mask are slightly misaligned. Furthermore, it is preferable that the protrusion has a large length in the disk radial direction. As a result, it is possible to provide a margin for misalignment between the mask and the disk.
[0063]
According to the present method, the height of the protrusion formed can be arbitrarily changed by controlling the thickness of the inorganic layer, and thus can be applied to various protrusion heights. For example, it is 0.001 μm or more and 10 μm or less. In addition, since the inorganic layer can be easily formed thinner than the resin, it is easy to form a low protrusion of 0.001 μm or more and 3 μm or less that is difficult to form by a method using a resin.
By repeating the lift-off method several times, the height of the protrusion can be changed depending on the location. Further, it is preferable that an etching process of the inorganic layer is not required and a high protrusion can be easily formed only by forming a thick film.
[0064]
[Method 3]
A liquid resin is dropped on the mask where the protrusions are to be formed to form the protrusions. This method has an advantage that the projection can be formed very easily because it is not necessary to apply the entire surface of the resin, and photolithography is not required, and the subsequent resin removal and washing steps are unnecessary.
After dropping the radiation curable or thermosetting resin, it is preferable to cure the resin by heating with an oven or an infrared lamp or laser light irradiation in order to increase the hardness of the protrusion and improve the solvent resistance of the protrusion.
[0065]
At this time, depending on the material of the resin, there is a case where the sink mark at the time of curing is large, and the central portion of the protrusion is selectively reduced to form a crater. When using such a resin having a large sink at the time of curing, the shape of the protrusion is preferably substantially circular in order to make the height of the protrusion uniform.
In this method, the height and size of the protrusions can be controlled by adjusting the amount and viscosity of the resin. In order to form a high protrusion, the resin amount may be increased and the viscosity may be increased. For example, it is suitable for forming a relatively high protrusion having a protrusion height of 0.3 μm or more and 10 μm or less.
[0066]
[Method 4]
Projections are formed by forming a radiation curable or thermosetting resin layer in which inorganic / organic fine particles are dispersed on a mask. This method has the advantage that projections can be formed very easily because photolithography is not required and the subsequent resin removal and cleaning steps are not required.
The resin layer is generally formed by coating, such as a dipping method or a spin coating method. After application, it is preferable to cure the resin by heating with an oven or an infrared lamp or laser light irradiation in order to increase the hardness of the protrusion and improve the solvent resistance of the protrusion.
[0067]
The particles are not limited as long as they have sufficient hardness, but are preferable because they have little influence on an external magnetic field to which fine particles such as glass, silicon, and resin are applied. The size of the particles may be selected according to the size of the projections to be formed, but is usually about 0.3 μm or more and 10 μm or less. In order to make the projection height uniform, it is preferable that the particles to be added have a spherical shape.
In this method, the height and size of the protrusions can be controlled by adjusting the size, shape and addition amount of the particles, the amount of resin and the viscosity. This method is suitable for forming a relatively high protrusion having a protrusion height of 0.3 μm to 10 μm, for example.
[0068]
[Method 5]
The substrate constituting the mask is irradiated with energy rays having a high energy density, and the substrate is deformed to form protrusions. Alternatively, after forming a processed layer on the base material, irradiation with energy rays having a high energy density is performed to deform the processed layer to form protrusions. As the substrate, quartz glass, soda lime glass or the like is usually used. The working layer material may be any material that can be deformed by irradiation with energy rays and has sufficient hardness. For example, when chromium or chromium oxide, which is a material for forming a non-transmissive portion, is used, the formation of the non-transmissive portion Protrusions can be formed in the same process, which is preferable. In this case, chromium, chromium oxide, or the like may be formed on the periphery of the pattern region.
[0069]
This method has an advantage that protrusions can be formed very easily because there is no need for resin application or photolithography, and no subsequent resin removal or washing step. In addition, since the material of the protrusion is, for example, quartz glass as a base material of the mask, there is an advantage that it is easy to form a protrusion with high hardness. Furthermore, by selecting the laser irradiation conditions, a low protrusion having a height of 1 μm or less can be easily formed. A height of several to several tens of nm is also possible. Therefore, for example, it is suitable for forming a relatively low protrusion having a protrusion height of 0.001 μm to 3 μm.
[0070]
In this method, a laser beam is irradiated to the base material or processed layer of the mask. As lasers suitable for use, carbon dioxide laser (wavelength 10.6 μm), excimer laser (157, 193, 248, 308, 351 nm), fundamental wave of YAG Q-switched laser (1064 nm), double wave (532 nm), Third harmonic (355 nm), fourth harmonic (266 nm), Ar laser (488 nm, 514 nm), laser diode (780, 980, 820 nm), or the like can be given.
When the protrusions are directly formed on the mask substrate such as glass or quartz, it is preferable to use a light source having a long wavelength, such as a carbon dioxide laser (wavelength 10.6 μm).
[0071]
When the projection is formed by irradiating a laser on the pattern area non-transmitting part of the mask or the peripheral part of the pattern area and heating the processed layer to form a projection, the energy beam used is a laser beam having a wavelength that is absorbed by the processed layer For example, the fundamental wave (1064 nm), the harmonic (532 nm), the third harmonic (366 nm), the fourth harmonic (266 nm), the Ar gas laser (514, 488 nm), the excimer laser (157, 193) of the YAG laser may be used. , 248, 308, 351 nm), laser diodes (780, 980, 820 nm), and the like.
The laser to be irradiated is pulsed. However, even when a pulsed laser is originally used, a continuous wave laser may be pulsed by AOM, EOM, mechanical shutter, or the like. Irradiation with a pulsed laser easily forms a substantially circular protrusion.
[0072]
The pulse width of the irradiated laser may be short when the energy density generated by the light source is high, but a pulse width of 1 nsec or more is preferable in order to generate sufficient heat in the processed layer. Further, although a projection can be created by sufficiently increasing the pulse width even with a light source having a low energy density, the pulse width is preferably about 1 second or less, more preferably 100 msec or less, in order not to unnecessarily increase the processing time.
As a method of forming the protrusion, a laser beam is irradiated to a predetermined place while rotating the mask on a rotating body such as a spindle, and a laser beam is irradiated to a predetermined place while moving the mask on an XY stage or the like. There is a case.
[0073]
The protrusions formed as described above may be covered with another layer. For example, a carbonaceous layer such as hydrogenated carbon or amorphous carbon, or a fluorine resin layer such as Teflon (registered trademark). The carbon layer can be formed by sputtering, CVD, or the like, and since the hardness is high, the protrusion can be prevented from being scraped and lubricity can be imparted. Fluorine resin can also provide lubricity.
When the protrusion is made of a metal such as chromium, it is preferable to cover the protrusion with another layer in order to prevent contamination of the medium due to corrosion.
Next, the magnetization pattern forming method of the present invention will be described.
In the present invention, various combinations of local heating and external magnetic field application are conceivable, but preferably, after applying the first external magnetic field and magnetizing the magnetic thin film uniformly in a desired direction in advance, the magnetic thin film is locally applied. Simultaneously with the heating, a second external magnetic field is applied to magnetize the heating part in the direction opposite to the desired direction to form a magnetization pattern. Thereby, since magnetic domains opposite to each other are clearly formed, a magnetization pattern having a high signal intensity and a good C / N and S / N can be obtained.
[0074]
First, a strong first external magnetic field is applied to the magnetic recording medium to uniformly magnetize the entire magnetic layer in a desired magnetization direction. As a means for applying the first external magnetic field, a magnetic head may be used, or a plurality of electromagnets or permanent magnets may be arranged so as to generate a magnetic field in a desired magnetization direction. Further, these different means may be used in combination. The desired magnetization direction is the same as or opposite to the data writing / reproducing head traveling direction (the relative movement direction of the medium and the head) in the case of a medium whose easy axis is in the in-plane direction. When the easy magnetization axis is perpendicular to the in-plane direction, it is either the vertical direction (upward or downward). Therefore, the first external magnetic field is applied so as to be magnetized as such. The application direction of the first external magnetic field is preferably any of a circumferential direction, a radial direction, and a direction perpendicular to the plate surface.
[0075]
Further, to uniformly magnetize the entire magnetic layer in a desired direction means to magnetize all of the magnetic layer in almost the same direction, but not strictly all, at least the region where the magnetization pattern is to be formed is in the same direction. It only needs to be magnetized.
The strength of the first external magnetic field varies depending on the characteristics of the magnetic layer of the magnetic recording medium, and is preferably magnetized by a magnetic field that is at least twice the coercive force of the magnetic layer at room temperature. If it is weaker than this, magnetization may be insufficient. However, normally, it is about 5 times or less the coercive force of the magnetic layer at room temperature because of the ability of the magnetizing device used for magnetic field application. Here, the room temperature is 25 ° C., for example. The coercivity of the magnetic recording medium is substantially the same as the coercivity of the magnetic layer (recording layer).
[0076]
The magnetic layer generally has a static coercive force (sometimes simply referred to as a coercive force) and a dynamic coercive force, but it is sufficient that the local heating can be performed at least to a temperature at which the dynamic coercive force of the magnetic layer is reduced to some extent. . Of course, you may heat to the temperature where static coercive force falls. Preferably it heats to 100 degreeC or more. Magnetic layers that are affected by an external magnetic field at a heating temperature of less than 100 ° C. tend to have low magnetic domain stability at room temperature. However, it is desirable that the heating temperature be low in a range where a desired reduction in coercive force can be obtained. For example, up to the vicinity of the magnetization disappearance temperature or the Curie temperature of the magnetic layer. If the heating temperature is too high, heat diffusion to areas other than the region to be heated tends to occur, and the pattern may be blurred. In addition, the magnetic layer may be deformed. In addition, a lubricating layer made of a lubricant is usually formed on the surface of the magnetic recording medium, and the lower the heating temperature is preferable in order to prevent adverse effects such as deterioration of the lubricant due to heating. Heating may cause degradation such as decomposition or vaporization and decrease due to heating, and the vaporized lubricant may adhere to a mask or the like particularly in the case of proximity exposure. Therefore, it is desirable that the heating temperature be as low as possible in order to industrially apply the magnetization pattern forming method of the present invention to a magnetic recording medium having a lubricating layer.
For this reason, it is preferable that the heating temperature is not higher than the Curie temperature of the magnetic layer. For example, the temperature is preferably 300 ° C. or lower, more preferably 250 ° C. or lower, and still more preferably 200 ° C. or lower.
[0077]
Next, the direction of the second external magnetic field applied simultaneously with heating is generally opposite to the first external magnetic field. When the medium has a disk shape, the application direction of the second external magnetic field is preferably any of a circumferential direction, a radial direction, and a direction perpendicular to the plate surface.
When using a pulsed energy beam for heating, the second external magnetic field may be applied continuously or pulsed. When the second external magnetic field is a pulsed magnetic field, only the pulsed magnetic field component or a combination of the pulsed magnetic field component and the static magnetic field component may be used. At this time, the sum of the pulsed magnetic field component and the static magnetic field component is taken as the strength of the second external magnetic field.
[0078]
The stronger the maximum intensity of the second external magnetic field, the easier the magnetization pattern is formed. Although the optimum strength varies depending on the characteristics of the magnetic layer of the magnetic recording medium, when the second external magnetic field is a static magnetic field, it is preferably 1/8 or more of the coercivity at room temperature (static coercivity). If it is weaker than this, the heating part may be magnetized again in the same direction as the surroundings under the influence of the magnetic field from the surrounding magnetic domains during cooling. However, the coercive force at room temperature of the magnetic layer is preferably 2/3 or less, and more preferably 1/2 times or less. If it is larger than this, the magnetic domains around the heating part may be affected.
When the second external magnetic field is a pulsed magnetic field, it is preferably 2/3 or more of the coercivity (static coercivity) at room temperature. If it is too weak, the heating area may not be magnetized well. More preferably, it is 3/4 or more of the static coercivity at room temperature. A magnetic field stronger than the static coercivity at room temperature may be applied. However, the magnetic field is smaller than the dynamic coercive force at room temperature of the magnetic layer. This is because if the second external magnetic field is larger than this, the magnetization of the non-heated region is affected.
In the present invention, the magnetic field strength value H (Oe) can be replaced by the magnetic flux density value B (Gauss). In general, there is a relationship of B = μH (where μ represents a magnetic permeability), but since the normal magnetization pattern is formed in the air, the magnetic permeability is 1, and the relationship of B = H is established. is there.
[0079]
As a means for applying the second external magnetic field to the magnetic layer, a magnetic head may be used, or a plurality of electromagnets or permanent magnets may be used so as to generate a magnetic field in a desired magnetization direction. Different means may be used in combination. In order to efficiently magnetize a high coercive force medium suitable for high density recording, permanent magnets such as ferrite magnets, neodymium rare earth magnets, and samarium cobalt rare earth magnets are suitable.
When the second external magnetic field is a pulsed magnetic field, only the pulsed magnetic field applying unit may be used, or a combination of the pulsed magnetic field applying unit and the static magnetic field applying unit may be used. For example, in the former, only a pulsed magnetic field is generated by an electromagnet or the like. For example, in the latter case, a static magnetic field of a certain magnitude is given by a permanent magnet or an electromagnet, and a magnetic field higher than that is applied in pulses by the electromagnet. It is preferable to use an air-core coil with a small inductance because the pulse width can be narrowed and the magnetic field application time can be shortened. Further, other yoke type electromagnets may be used instead of the permanent magnets.
Combining a static magnetic field and a pulsed magnetic field can reduce the magnetic field applied in a pulsed manner. In general, an electromagnet becomes difficult to shorten the pulse width as the magnetic field increases, and therefore the pulse width is easily shortened accordingly.
Alternatively, the pulsed magnetic field can be applied by a method in which a magnet that constantly generates a magnetic field is brought close to the magnetic recording medium for a short time. For example, the medium may be rotated at a predetermined speed or higher while applying a magnetic field to a part of the magnetic recording medium with a permanent magnet.
When the second external magnetic field is a combination of a static magnetic field and a pulsed magnetic field, the magnetic field strength of the static magnetic field is made smaller than the static coercive force of the magnetic layer at room temperature. Preferably, the static coercive force is 2/3 or less, more preferably 1/2 times or less. If it is too large, it affects the formed magnetization pattern and not only lowers the output, but also deteriorates the modulation. There is no particular lower limit, but if it is too weak, the meaning of using a static magnetic field is reduced, so that the static coercivity of the magnetic layer at room temperature is, for example, 1/8 or more.
Next, the pulse width when the second external magnetic field is a pulsed magnetic field will be described. In the present invention, the pulse width of the pulsed magnetic field component of the second external magnetic field is simply referred to as the pulse width of the second external magnetic field. Here, the pulse width of the magnetic field refers to the half width.
The pulse width of the second external magnetic field is usually 100 msec or less. Preferably it is 10 msec or less. The shorter the pulse width of the second external magnetic field, the larger the upper limit value of the magnetic field that can be applied. This is because the value of the dynamic coercive force changes depending on the application time of the magnetic field, and the dynamic coercive force of the magnetic layer at room temperature increases as the pulse width of the second external magnetic field is shortened. More preferably, it is 1 msec or less.
However, it is preferably 10 nsec or more. If it is too short, the dynamic coercive force increases accordingly, and the second external magnetic field necessary for magnetizing the heating region increases. Although depending on the magnitude of the magnetic field, it takes time for the magnetic field to rise and fall due to the characteristics of the electromagnet, so there is a limit to shortening the pulse width. More preferably, it is 100 nsec or more. Here, the pulse width of the magnetic field indicates a half width.
When a pulsed energy beam is used for local heating, the pulse width of the second external magnetic field is set to be equal to or greater than the pulse width of the pulsed energy beam. If it is less than this, the magnetic field will change during local heating, so that the magnetization pattern will not be formed well.
Further, it is preferable that the pulsed energy beam and the pulsed second external magnetic field are synchronized and applied simultaneously. Normally, it is considered that the pulse width of the magnetic field is longer than the pulse width of the energy beam. In this case, a pulse of the second external magnetic field is applied, and control is performed so that the pulse of the energy beam is applied at the maximum magnetic field. Is preferred.
A magnetic recording medium or an AFC medium with an increased dynamic coercive force is particularly effective when a pulsed magnetic field is applied as the second external magnetic field. For example, a magnetic recording medium including two magnetic layers having a stabilizing magnetic layer for keeping thermal stability together with a magnetic layer for recording can be mentioned. Since the stabilizing magnetic layer functions to suppress instantaneous magnetization reversal of the recording magnetic layer, the dynamic coercive force is high, and it is difficult to form a magnetization pattern by the conventional method. When an external magnetic field in the vicinity of the static coercive force or higher is applied to such a medium in a pulse shape, a good magnetization pattern can be formed.
The second external magnetic field can also form a plurality of magnetization patterns at once by applying the external magnetic field over the heated wide region.
When local heating can be performed on the entire surface of the magnetic recording medium at once, it is desirable to form a magnetization pattern by applying a second external magnetic field to the entire surface of the medium simultaneously with heating. As a result, the magnetization pattern can be formed in a shorter time and the cost can be greatly reduced. Also, in order to apply a magnetic field only to a part of the medium, the magnet arrangement is often devised or specific measures are taken so that the magnetic field does not reach other areas, but it is necessary to apply it to the entire surface. Absent. In addition, since a rotating mechanism or a moving mechanism is not necessary, the apparatus configuration is simplified and a magnetic recording medium can be obtained at a low cost.
For example, if the medium is a small-diameter disk-shaped magnetic recording medium having a diameter of 2.5 inches or less, it is preferable that the entire surface of the disk can be irradiated with energy rays and applied with a magnetic field by simple arrangement and means. More preferably, the diameter is 1 inch or less.
In addition, when a magnetic field is applied to the disk-shaped magnetic recording medium in the circumferential direction, a circumferential magnetic field can be easily generated by flowing a large pulse current in the vertical direction to the center of the medium. This is particularly preferable when applied to a small-diameter disk-shaped magnetic recording medium having a diameter of 1 inch or less.
[0080]
Next, a method for locally heating the magnetic layer in the present invention will be described.
The heating means only needs to have the function of partially heating the surface of the magnetic layer, but considering the prevention of thermal diffusion to unnecessary parts and controllability, the power control and the size of the heated part can be easily controlled. Use energy rays such as laser.
By using the mask in combination, it is possible to irradiate energy rays through the mask and form a plurality of magnetization patterns at a time, so that the magnetization pattern forming process is short and simple.
[0081]
It is preferable to control the heating part and the heating temperature by making the energy rays pulse rather than continuous irradiation. The use of a pulse laser light source is particularly suitable. The pulsed laser light source oscillates the laser intermittently in a pulsed manner, as compared to intermittently pulsing a continuous laser with an optical component such as an acousto-optic device (AO) or an electro-optic device (EO). A laser with a high power peak value can be irradiated in a very short time, and heat accumulation is unlikely to occur.
[0082]
When a continuous laser is pulsed by optical components, it has substantially the same power over the pulse width within the pulse. On the other hand, a pulse laser light source, for example, accumulates energy by resonance in the light source and emits a laser as a pulse at a time, so that the power of the peak is very large within the pulse and then decreases. In the present invention, in order to form a highly accurate magnetic pattern with high contrast, it is preferable to rapidly heat and then rapidly cool in a very short time, so that a pulsed laser light source is suitable.
[0083]
The medium surface on which the magnetized pattern is formed preferably has a large temperature difference between when the pulsed energy beam is irradiated and when it is not irradiated in order to increase the pattern contrast or increase the recording density. Therefore, it is preferable that the temperature is about room temperature or lower when the pulsed energy beam is not irradiated. Room temperature is about 25 ° C.
When using the pulsed energy beam, the external magnetic field may be applied continuously or pulsed.
[0084]
The wavelength of the energy beam is preferably 1100 nm or less. If the wavelength is shorter than this, the diffraction effect is small and the resolution is increased, so that it is easy to form a fine magnetization pattern. More preferably, the wavelength is 600 nm or less. In addition to high resolution, since the diffraction is small, the space between the mask and the magnetic recording medium due to the gap is wide and easy to handle, and the magnetic pattern forming apparatus can be easily constructed. The wavelength is preferably 150 nm or more. If it is less than 150 nm, the absorption of the synthetic quartz used for the mask increases, and heating tends to be insufficient. If the wavelength is 350 nm or more, optical glass can be used as a mask.
[0085]
Specifically, excimer laser (157, 193, 248, 308, 351 nm), YAG Q-switched laser (1064 nm), second harmonic (532 nm), third harmonic (355 nm), or fourth harmonic (266 nm), Ar laser (488 nm, 514 nm), ruby laser (694 nm), and the like.
The power of the energy beam may be selected according to the magnitude of the external magnetic field, but the power per pulse of the pulse energy beam is 1000 mJ / cm.²The following is preferable. If a power larger than this is applied, the surface of the magnetic recording medium may be damaged and deformed by pulsed energy rays. If the roughness Ra of the medium is increased to 3 nm or more and the waviness Wa is increased to 5 nm or more due to the deformation, there is a possibility that the traveling of the flying / contact type head may be hindered.
[0086]
More preferably 500 mJ / cm²Or less, more preferably 200 mJ / cm.²It is as follows. In this region, it is easy to form a magnetization pattern with high resolution even when a substrate with relatively large thermal diffusion is used. The power is 10mJ / cm²The above is preferable. If it is smaller than this, the temperature of the magnetic layer will not rise easily and magnetic transfer will hardly occur. The required power tends to increase as the pattern width becomes narrower. Also, the shorter the wavelength of the energy beam, the lower the upper limit value of the power that can be applied.
[0087]
If there is a concern about damage to the magnetic layer, protective layer, or lubricating layer due to energy rays, means for reducing the power of the pulsed energy rays and increasing the strength of the magnetic field applied simultaneously with the pulsed energy rays. It can also be taken. For example, the irradiation energy is lowered by applying a magnetic field as large as 25 to 75% of the coercive force of the magnetic recording medium at room temperature.
[0088]
In addition, when irradiating the pulsed energy beam through the protective layer and the lubricating layer, it may be necessary to re-apply after irradiation in consideration of damage (decomposition, polymerization) and the like received by the lubricant.
The pulse width of the pulsed energy beam is desirably 1 μsec or less.
If the pulse width is wider than this, the heat generated by the energy applied to the magnetic recording medium is dispersed and the resolution tends to be lowered. When the power per pulse is the same, the thermal diffusion is smaller and the resolution of the magnetization pattern tends to be higher when the pulse width is shortened and the strong energy is irradiated at once. More preferably, it is 100 nsec or less. In this region, it is easy to form a magnetized pattern with high resolution even when a substrate such as Al having a relatively large thermal diffusion is used.
When forming a pattern with a minimum width of 2 μm or less, the pulse width is preferably 25 nsec or less. That is, if the resolution is important, the shorter the pulse width, the better. The pulse width is preferably 1 nsec or more. This is because it is preferable to keep heating until the magnetization reversal of the magnetic layer is completed.
[0089]
As a kind of pulsed laser, there is a laser that can generate picosecond and femtosecond level ultrashort pulses at a high frequency, such as a mode-locked laser. In the period in which the ultrashort pulse is irradiated at a high frequency, a very short time between each ultrashort pulse is not irradiated with the laser, but is a very short time, so the heating part is hardly cooled. That is, the region once heated to the Curie temperature or higher is kept above the Curie temperature.
[0090]
Therefore, in such a case, a continuous irradiation period (a continuous irradiation period including a time during which the laser between ultrashort pulses is not irradiated) is set to one pulse. Also, the integral value of the irradiation energy amount during the continuous irradiation period is expressed as the power per pulse (mJ / cm²).
In addition, energy beams such as lasers generally have an intensity distribution (energy density distribution) within a beam spot, and a difference in temperature rise due to energy density occurs even when the energy beam is irradiated and locally heated. For this reason, a difference in transfer strength locally occurs due to uneven heating. Therefore, it is preferable to make the intensity distribution uniform in advance on the energy rays. The distribution of the heating state in the irradiated region can be kept small, and the distribution of the magnetic strength of the magnetization pattern can be kept small. Therefore, when reading the signal intensity using the magnetic head, it is possible to form a magnetization pattern with high signal intensity uniformity.
[0091]
Examples of the intensity distribution homogenization process include the following processes. For example, homogenizers and condenser lenses are used for homogenization, or only a portion where the intensity distribution of the energy rays is small is transmitted through a light shielding plate or slit, and enlarged as necessary.
Preferably, when the energy rays are optically divided and then homogenized by superimposing them, the energy rays can be used without waste and the use efficiency is good. In the present invention, for heating the magnetic layer, it is preferable to irradiate high-intensity energy rays in a short time. For this purpose, it is preferable to use energy without waste.
[0092]
An example of a process for equalizing the intensity distribution of energy rays will be described. For example, an energy beam having an elliptical beam shape has a short-axis direction distribution and a long-axis direction distribution. At this time, by dividing the length in the minor axis direction of the beam into, for example, three parts with a prism array (multi-cylindrical lens) or the like and superimposing them, the difference in intensity can be dispersed and the intensity distribution in the minor axis direction can be made uniform to some extent.
In addition, the intensity distribution in the major axis direction can be made uniform to some extent by superimposing the beam in the major axis direction after dividing it into, for example, seven parts with a prism array (multi-cylindrical lens) or the like. When both are performed together, a beam with a uniform intensity and a small intensity distribution can be obtained as a whole. However, only one axial direction may be performed as necessary.
When the intensity distribution is large, the uniformity can be increased by increasing the number of divisions. These are sometimes called homogenizers.
[0093]
When two or more prism arrays in the same axial direction are passed, the same effect as that obtained by increasing the number of divisions can be obtained. Alternatively, the biaxial direction may be divided at a time using a fly-eye lens in which a large number of lenses are formed in the biaxial direction.
Alternatively, the intensity distribution can be easily made uniform by passing energy rays through an aspherical lens such as a cylindrical lens. In particular, when the energy beam is a small-diameter beam, it is often possible to make the beam uniform enough even with this method, which is preferable because the optical system can be simplified. The small diameter means a diameter of about 0.05 to 1 mm.
[0094]
If the above process alone is not sufficient for homogenization, a light shielding plate may be used in combination to cut or narrow the peripheral part of the beam for further homogenization.
In the mask of the present invention, the intensity distribution of energy rays is changed in accordance with the magnetization pattern to be formed, and the density (intensity distribution) of energy rays is formed on the magnetic disk surface. As a result, a plurality of or large area magnetization patterns can be formed at a time, so that the magnetization pattern forming process is short and simple. The mask is preferable because it can be easily and inexpensively produced.
[0095]
The mask does not have to cover the entire surface of the magnetic disk. If there is a size including the repeating unit of the magnetization pattern, it can be used by moving it.
Further, although the material of the mask is not limited, if the mask is made of a nonmagnetic material in the present invention, a magnetized pattern can be formed with uniform clarity regardless of the pattern shape, and a uniform and strong reproduction signal can be obtained.
[0096]
When a mask containing a ferromagnetic material is used, the magnetic field distribution may be disturbed by magnetization. Due to the nature of ferromagnetism, in the case of a pattern shape inclined in the radial direction of the magnetic disk or an arc-shaped pattern extending in the radial direction, the magnetic domains do not sufficiently oppose each other at the magnetization transition portion, so that it is difficult to obtain a high-quality signal.
The mask is disposed between the energy beam light source and the magnetic layer (magnetic recording medium). If importance is placed on the accuracy of the magnetization pattern, the closer the distance between the mask and the medium, the better. This is because the longer the distance is, the more easily the magnetization pattern is blurred due to the wraparound of the irradiated energy rays. In order to improve this and obtain a clearer pattern, a thin transmissive part that acts as a diffraction grating is formed outside the transmissive part of the mask, or a means that acts as a half-wave plate is provided. The sneak light can be canceled out by interference.
[0097]
When external magnetization is applied simultaneously with heating, it is preferable that an external magnetic field can be simultaneously applied to a plurality of transmission portions of the mask.
A magnetic disk may have a magnetic layer formed on both main surfaces of the disk. In this case, the magnetization pattern formation of the present invention may be performed sequentially one side at a time, or a mask, an energy irradiation system and an external magnetic field may be applied. By applying means for applying to both sides of the magnetic disk, the magnetization pattern can be formed simultaneously on both sides.
[0098]
If two or more magnetic layers are formed on one surface and you want to form different patterns for each layer, each layer can be heated individually by focusing the energy rays to be irradiated on each layer to form individual patterns. .
When forming a magnetized pattern, a light-shielding plate that can partially shield the energy rays is provided in the region where it is not desired to irradiate the energy rays between the light source and the mask or between the mask and the medium. A structure that prevents re-irradiation of energy rays is preferable.
[0099]
The light shielding plate may be any material that does not transmit the wavelength of the energy beam to be used, and may reflect or absorb the energy beam. However, when energy rays are absorbed, they are heated and affect the magnetization pattern, so that those having good thermal conductivity and high reflectance are preferable. For example, a metal plate such as Cr, Al, or Fe.
According to the present invention, it is possible to form a magnetized pattern with good positional accuracy and excellent signal characteristics such as modulation. Therefore, a servo pattern for controlling the position of a recording / reproducing magnetic head or a reference pattern for servo pattern recording can be used. It is preferable to use it for formation.
[0100]
Since the servo pattern (or the reference pattern used for recording the servo pattern) is a pattern used to control the position of the recording / reproducing magnetic head on the data track, if the servo pattern is inaccurate, the position control of the head becomes rough. For this reason, a data pattern having higher positional accuracy than the servo pattern cannot be theoretically recorded. Therefore, the servo pattern needs to be formed with higher accuracy as the recording density of the medium becomes higher.
[0101]
In the present invention, since a servo pattern or a reference pattern with high positional accuracy can be obtained, the present invention is particularly effective when applied to a magnetic recording medium for high-density recording in which the track density is 40 kTPI or more.
Further, since a magnetization pattern oblique to the track can be formed well, it is particularly suitable for an inclination pattern such as a phase servo signal.
[0102]
In addition, since the present invention does not use a magnetic head, the servo pattern can be recorded beyond the movable range of the head, and the servo pattern can be detected even when the head is out of the data recording area, and the head is restored. There is also an advantage that it is easy.
By using the above-described magnetization pattern forming method, a magnetic recording medium in which a precise magnetization pattern is formed and the number of defects can be easily obtained in a short time. As a result, a magnetic recording apparatus capable of high-density recording can be provided.
[0103]
Next, the configuration of the magnetic recording medium of the present invention will be described.
As the substrate in the magnetic recording medium of the present invention, it is necessary that the substrate does not vibrate even when rotated at a high speed during high-speed recording / reproduction, and a hard substrate is usually used. In order to obtain sufficient rigidity that does not vibrate, the substrate thickness is generally preferably 0.3 mm or more. However, if it is thick, it is disadvantageous for making the magnetic recording device thin, so that it is preferably 3 mm or less. For example, an Al alloy substrate such as Al—Mg alloy containing Al as a main component, an Mg alloy substrate such as Mg—Zn alloy containing Mg as a main component, ordinary soda glass, aluminosilicate glass, amorphous glass, etc. For example, a substrate made of any of silicon, titanium, ceramics, and various resins, or a combination of them can be used. Among them, it is preferable to use an Al alloy substrate or a glass substrate such as crystallized glass in terms of strength and a resin substrate in terms of cost.
[0104]
The present invention is highly effective when applied to a medium having a hard substrate. In the conventional magnetic transfer method, a medium having a hard substrate is not sufficiently adhered to the master disk, and scratches and defects are generated, or the boundary of the transferred magnetic domain is unclear and the PW50 tends to spread. Then, since the mask and the medium are not pressure-bonded, there is no such problem. In particular, it is effective for a medium having a substrate that is easily cracked, such as a glass substrate.
[0105]
In the manufacturing process of the magnetic recording medium, the substrate is usually first washed and dried. In the present invention, it is desirable to perform washing and drying before formation from the viewpoint of ensuring the adhesion of each layer. .
In manufacturing the magnetic recording medium of the present invention, a metal layer such as NiP or NiAl may be formed on the substrate surface.
[0106]
In the case of forming the metal layer, a method used for forming a thin film such as an electroless plating method, a sputtering method, a vacuum evaporation method, or a CVD method can be used as the method. In the case of a substrate made of a conductive material, electrolytic plating can be used. The film thickness of the metal layer is preferably 50 nm or more. However, considering the productivity of the magnetic recording medium, it is preferably 20 μm or less. More preferably, it is 10 μm or less.
[0107]
Further, the region where the metal layer is formed is preferably the entire surface of the substrate, but only a part, for example, a region where texturing is performed can be performed.
Further, concentric texturing may be applied to the surface of the substrate or the surface on which the metal layer is formed on the substrate. In the present invention, concentric texturing means, for example, mechanical texturing using free abrasive grains and textured tape, texturing using laser light, or the like, or by using these in combination, by polishing in the circumferential direction. A state in which a large number of minute grooves are formed in the circumferential direction of the substrate is referred to.
[0108]
In general, mechanical texturing is performed in order to provide in-plane anisotropy of the magnetic layer. If it is desired to form an in-plane isotropic magnetic layer, it is not necessary to apply it.
In general, texturing using a laser beam or the like is performed in order to improve CSS (contact start and stop) characteristics. There is no need to apply the magnetic disk apparatus in a system (load / unload system) in which the head is retracted outside the disk when not driven.
[0109]
Alumina abrasive grains are widely used as abrasive grains used in mechanical texturing, but diamond abrasive grains are extremely important from the viewpoint of an in-plane orientation medium in which the axis of easy magnetization is oriented along the texturing grooves. Demonstrate good performance. Of these, those whose surface is graphitized are most preferred.
[0110]
A head flying height as small as possible is effective for realizing high-density magnetic recording, and one of the features of these substrates is excellent surface smoothness, so that the substrate surface roughness Ra is preferably 2 nm or less, More preferably, it is 1 nm or less. In particular, 0.5 nm or less is preferable. The substrate surface roughness Ra is a value calculated according to JIS B0601 after measurement at a measurement length of 400 μm using a stylus type surface roughness meter.
At this time, the tip of the measuring needle has a radius of about 0.2 μm.
[0111]
Next, an underlayer or the like may be formed on the substrate between the magnetic layer. For the purpose of making the crystal fine and controlling the orientation of the crystal plane, the base layer is preferably composed mainly of Cr.
As the material of the underlayer containing Cr as a main component, in addition to pure Cr, V, Ti, Mo, Zr, Hf, Ta, W, Ge, Nb, Si are added to Cr for the purpose of crystal matching with the recording layer. In addition, alloys containing one or more elements selected from Cu, B, Cr oxide, and the like are also included.
[0112]
Among them, pure Cr or an alloy obtained by adding one or more elements selected from Ti, Mo, W, V, Ta, Si, Nb, Zr and Hf to Cr is preferable. The optimum content of these second and third elements varies depending on the respective element, but generally 1 atomic% to 50 atomic% is preferable, more preferably 5 atomic% to 30 atomic%, still more preferably 5 atomic%. % To 20 atomic%.
[0113]
The film thickness of the underlayer is not particularly limited so long as it can exhibit this anisotropy, but is preferably 0.1 to 50 nm, more preferably 0.3 to 30 nm, and still more preferably 0.5 to 10 nm. The substrate heating may or may not be performed at the time of forming the underlayer mainly composed of Cr.
A soft magnetic layer may be provided on the underlayer between the recording layer and the recording layer. In particular, a keeper medium with little magnetization transition noise or a perpendicular recording medium in which the magnetic domain is perpendicular to the in-plane of the medium has a great effect and is preferably used.
[0114]
The soft magnetic layer only needs to have a relatively high magnetic permeability and low loss, but NiFe or an alloy to which Mo or the like is added as a third element is preferably used. The optimum magnetic permeability varies greatly depending on the characteristics of the head and recording layer used for data recording, but in general, the maximum magnetic permeability is preferably about 10 to 1,000,000 (H / m).
[0115]
Or you may provide an intermediate | middle layer as needed on the base layer which has Cr as a main component. For example, it is preferable to provide a CoCr-based intermediate layer because the crystal orientation of the magnetic layer can be easily controlled.
Next, a recording layer (magnetic layer) is formed. Between the recording layer and the soft magnetic layer, a layer made of the same material as the underlayer or another nonmagnetic material may be inserted. During film formation of the recording layer, substrate heating may or may not be performed. As the recording layer, a Co alloy magnetic layer, a rare earth-based magnetic layer typified by TbFeCo, a transition metal-noble metal-based laminated film typified by a laminated film of Co and Pd, and the like are preferably used.
[0116]
As the Co alloy magnetic layer, a Co alloy magnetic material generally used as a magnetic material such as pure Co, CoNi, CoSm, CoCrTa, CoNiCr, and CoCrPt can be used. In addition to these Co alloys, elements such as Ni, Cr, Pt, Ta, W, B and SiO₂A compound to which a compound such as Examples thereof include CoCrPtTa, CoCrPtB, CoNiPt, and CoNiCrPtB. The thickness of the Co alloy magnetic layer is arbitrary, but is preferably 5 nm or more, more preferably 10 nm or more. Moreover, Preferably it is 50 nm or less, More preferably, it is 30 nm or less. Further, the present recording layer may be laminated with two or more layers via an appropriate nonmagnetic intermediate layer. At that time, the composition of the laminated magnetic material may be the same or different.
[0117]
As the rare earth magnetic layer, a general magnetic material can be used, and examples thereof include TbFeCo, GdFeCo, DyFeCo, and TbFe. Tb, Dy, Ho, etc. may be added to these rare earth alloys. Ti, Al, and Pt may be added for the purpose of preventing oxidative degradation. The film thickness of the rare earth magnetic layer is arbitrary, but is usually about 5 to 100 nm. Further, the present recording layer may be laminated with two or more layers via an appropriate nonmagnetic intermediate layer. At that time, the composition of the laminated magnetic material may be the same or different. In particular, the rare earth-based magnetic layer is an amorphous structure film and has magnetization in a direction perpendicular to the media plane, so that it is suitable for high recording density recording, and the method of the present invention can form a magnetization pattern with high density and high accuracy. It can be applied more effectively.
[0118]
Similarly, as the laminated film of transition metal and noble metal that can perform perpendicular magnetic recording, a general magnetic material can be used. For example, Co / Pd, Co / Pt, Fe / Pt, Fe / Au, Fe / Au Ag etc. are mentioned. The transition metal and noble metal of these laminated film materials may not be particularly pure and may be an alloy mainly composed of them. The thickness of the laminated film is arbitrary, but is usually about 5 to 1000 nm. Moreover, the lamination | stacking of 3 or more types of materials may be sufficient as needed.
Recently, an AFC (Anti-Ferromagnetic coupled) medium has been proposed in order to increase the thermal stability of magnetic domains. Two or more magnetic layers (main magnetic layer and undercoat magnetic layer) are stacked via several angstroms of Ru layer, etc., and magnetically coupled above and below the Ru layer to increase the thermal stability of the main magnetic layer. It is an enhanced medium. This medium has an apparent coercive force, and a large magnetic field is required to reverse the magnetization.
[0119]
In the present invention, the recording layer is preferably thin. This is because if the recording layer is thick, heat transfer in the film thickness direction when the recording layer is heated is poor, and it may not be magnetized well. For this reason, the recording layer thickness is preferably 200 nm or less. However, the thickness of the recording layer is preferably 5 nm or more in order to maintain the magnetization.
In the present invention, the magnetic layer as the recording layer retains magnetization at room temperature and is demagnetized during heating or magnetized by applying an external magnetic field simultaneously with heating.
[0120]
The coercivity of the magnetic layer at room temperature must be such that it retains magnetization at room temperature and is uniformly magnetized by an appropriate external magnetic field. By setting the coercive force of the magnetic layer at room temperature to 2000 Oe or more, a medium suitable for high-density recording can be obtained that can maintain a small magnetic domain. More preferably, it is 3000 Oe or more.
In the conventional magnetic transfer method, transfer to a medium having a very high coercive force was difficult. However, in the present invention, the magnetic layer is heated to sufficiently reduce the coercive force to form a magnetized pattern. Application to a medium is preferred.
[0121]
However, it is preferably 20 kOe or less. If it exceeds 20 kOe, a large external magnetic field is required for collective magnetization, and normal magnetic recording may become difficult. More preferably, it is 15 kOe or less, More preferably, it is 10 kOe or less.
The coercivity, local heating temperature, and second external magnetic field strength of the magnetic layer will be described. For example, a medium having a coercivity of 3500 to 4000 Oe at room temperature usually has a coercivity of 10 to 15 Oe / ° C. as the temperature rises. It decreases linearly, for example, about 2000 Oe at 150 ° C. If it is about 3000 Oe, it can be easily generated by an external magnetic field applying means, so that a sufficient magnetization pattern can be formed even by heating at about 150 ° C.
Now, the dynamic coercive force of the magnetic layer is large in order to stably hold information recorded at a high density. The dynamic coercive force is usually a coercive force measured when the magnetic field strength is changed in a short time of 1 sec or less, that is, a coercive force with respect to a magnetic field having a pulse width of 1 sec or less. However, the value varies depending on the application time of the magnetic field and heat.
Preferably, the dynamic coercive force in 1 sec is twice or more the static coercive force. However, if it is too large, a large magnetic field strength is required for magnetization by the second external magnetic field, so 20 kOe or less is preferable.
An example of a procedure for measuring the dynamic coercivity of the magnetic recording medium (coercivity of the magnetic layer as the recording layer) will be described below.
1. The coercive force of the medium at the application time t = 10 sec is obtained.
1.1 Apply a magnetic field up to the maximum magnetic field strength (20 kOe) to saturate the medium.
1.2 Apply a magnetic field H1 of a predetermined strength in the negative direction (opposite the saturation direction).
1.3 Hold for 10 sec under the magnetic field.
1.4 Return the magnetic field to zero.
When the magnetization value at 1.5 1.4 is read, the residual magnetization value M1 is obtained.
1.6 The same measurement (1.1 to 1.5) is repeated while slightly changing the applied magnetic field strength. Residual magnetization values M1, M2, M3, and M4 are obtained at a total of four magnetic field strengths H1, H2, H3, and H4.
1.7 The applied magnetic field strength H at which the residual magnetization M becomes 0 is obtained from these four points. This is the coercive force of the medium at the application time t = 10 sec.
2. The same measurement is performed for the application time t of 60 sec, 100 sec, and 600 sec, and the coercivity at each application time is obtained.
3. By extrapolating from the coercivity values obtained at 10 sec, 60 sec, 100 sec, and 600 sec, the coercivity at a shorter application time can be obtained.
For example, the dynamic coercivity at an application time of 1 nsec is also required.
The magnetic layer needs to be magnetized with a weak external magnetic field at an appropriate heating temperature while maintaining magnetization at room temperature. Further, when the difference between the room temperature and the magnetization disappearance temperature is larger, the magnetic domain of the magnetization pattern is more easily formed. For this reason, the magnetization disappearance temperature is preferably higher, preferably 100 ° C. or higher, and more preferably 150 ° C. or higher. For example, there is a magnetization disappearance temperature near the Curie temperature (slightly below the Curie temperature) or near the compensation temperature.
[0122]
The Curie temperature is preferably 100 ° C. or higher. If it is less than 100 degreeC, there exists a tendency for the stability of the magnetic domain at room temperature to be low. More preferably, it is 150 degreeC or more. Moreover, it is preferably 700 ° C. or lower. This is because if the magnetic layer is heated too high, it may be deformed. In the present invention, the Curie temperature of an AFC (Anti-Ferromagnetic coupled) medium refers to the apparent Curie temperature of the entire medium, not the Curie temperature of the main magnetic layer.
If the magnetic recording medium is an in-plane magnetic recording medium, saturation recording is difficult with the conventional magnetic transfer method for a magnetic recording medium with high coercive force for high density, and it is difficult to generate a magnetic pattern with high magnetic field strength. Thus, the half-value width also widens. Even with an in-plane recording medium suitable for such a high recording density, a good magnetization pattern can be formed by this method. In particular, when the saturation magnetization of the magnetic layer is 50 emu / cc or more, the effect of applying the present invention is large because the influence of the demagnetizing field is large.
[0123]
The effect is higher at 100 emu / cc or more. However, if it is too large, it is difficult to form a magnetization pattern, so 500 emu / cc or less is preferable.
When the magnetic recording medium is a perpendicular magnetic recording medium and the magnetization pattern is relatively large and the unit volume of one magnetic domain is large, the saturation magnetization becomes large, and magnetization reversal is likely to occur due to magnetic demagnetization, which causes noise. Deteriorates the full width at half maximum. However, in the present invention, it is possible to perform good recording on these media in combination with an underlayer using soft magnetism.
[0124]
These recording layers may be provided in two or more layers in order to increase the recording capacity. At this time, another layer is preferably interposed therebetween.
In the present invention, it is preferable to form a protective layer on the magnetic layer. That is, the outermost surface of the medium is covered with a hard protective layer. The protective layer functions to prevent damage to the magnetic layer due to the head and collision with the mask such as dust and dirt. When a magnetic pattern forming method using a mask is applied as in the present invention, it also serves to protect the medium from contact with the mask.
[0125]
In the present invention, the protective layer also has an effect of preventing oxidation of the heated magnetic layer. The magnetic layer is generally easily oxidized and is further easily oxidized when heated. In the present invention, since the magnetic layer is locally heated with energy rays or the like, it is desirable to previously form a protective layer for preventing oxidation on the magnetic layer.
When there are a plurality of magnetic layers, a protective layer may be provided on the magnetic layer close to the outermost surface. The protective layer may be provided directly on the magnetic layer, or a layer having another function may be interposed between the protective layers as necessary.
[0126]
A part of the energy rays is also absorbed by the protective layer and functions to locally heat the magnetic layer by heat conduction. For this reason, if the protective layer is too thick, the magnetization pattern may be blurred due to heat conduction in the lateral direction. Further, the thinner one is preferable in order to reduce the distance between the magnetic layer and the head during recording and reproduction. Therefore, 50 nm or less is preferable, More preferably, it is 30 nm or less, More preferably, it is 20 nm or less. However, in order to obtain sufficient durability, the thickness is preferably 0.1 nm or more, more preferably 1 nm or more.
[0127]
The protective layer only needs to be hard and resistant to oxidation. Generally, carbon, hydrogenated carbon, nitrogenated carbon, amorphous carbon, SiC and other carbonaceous layers and SiO₂, Zr₂O_ThreeSiN, TiN, etc. are used. The protective layer may be a magnetic material.
In particular, in order to make the distance between the head and the magnetic layer as close as possible, it is preferable to provide a very hard protective layer thinly. Accordingly, a carbonaceous protective film is preferable in terms of impact resistance and lubricity, and diamond-like carbon is particularly preferable. Not only does it play a role in preventing damage to the magnetic layer by energy rays, but it is also extremely resistant to damage to the magnetic layer by the head. The magnetization pattern forming method of the present invention can also be applied to an opaque protective layer such as a carbonaceous protective layer.
[0128]
The protective layer may be composed of two or more layers. Providing a layer mainly composed of Cr as a protective layer immediately above the magnetic layer is preferable because it is effective in preventing oxygen permeation into the magnetic layer.
Furthermore, it is preferable to form a lubricating layer on the protective layer. It has a function to prevent damage by the mask of the medium and the magnetic head. Examples of the lubricant used for the lubricating layer include a fluorine-based lubricant, a hydrocarbon-based lubricant, and a mixture thereof, and can be applied by a conventional method such as a dip method or a spin coat method. You may form into a film by a vapor deposition method. In order not to interfere with the formation of the magnetization pattern, the lubricating layer is preferably thin and is preferably 10 nm or less. More preferably, it is 4 nm or less. In order to obtain sufficient lubrication performance, 0.5 nm or more is preferable. More preferably, it is 1 nm or more.
[0129]
When energy rays are irradiated from above the lubricating layer, recoating or the like may be performed in consideration of damage (decomposition or polymerization) of the lubricant.
Moreover, you may add another layer to the above layer structure as needed.
In order not to impair the running stability of the flying / contact type head, the surface roughness Ra of the medium after forming the magnetization pattern is preferably kept at 3 nm or less. Note that the media surface roughness Ra is the roughness of the media surface that does not include the lubricating layer, using a stylus type surface roughness meter (model name: Tencor P-12 disk profiler (manufactured by KLA Tencor)). It is a value calculated in accordance with JIS B0601 after measurement at a measurement length of 400 μm. More preferably, it is 1.5 nm or less.
[0130]
Desirably, the surface waviness Wa of the medium after forming the magnetic pattern is kept at 5 nm or less. Wa is the undulation of the surface of the medium that does not contain a lubricating layer. After measuring with a stylus type surface roughness meter (model name: Tencor P-12 disk profiler (manufactured by KLA Tencor)) at a measurement length of 2 mm, Ra It is a value calculated according to the calculation. More preferably, it is 3 nm or less.
[0131]
By the way, the formation of the magnetization pattern on the magnetic recording medium configured as described above is performed on the recording layer (magnetic layer). It is preferable to carry out by any of the methods described after forming a protective layer, a lubricating layer, etc. on the recording layer. However, if there is no risk of oxidation of the recording layer, it may be carried out immediately after the recording layer is formed.
Various film forming methods for forming each layer of the magnetic recording medium may be employed. For example, physical vapor deposition methods such as direct current (magnetron) sputtering, high frequency (magnetron) sputtering, ECR sputtering, and vacuum vapor deposition may be used. Can be mentioned.
[0132]
As conditions for film formation, the ultimate vacuum, the substrate heating method and substrate temperature, the sputtering gas pressure, the bias voltage, and the like are appropriately determined according to the characteristics of the medium to be obtained. For example, in sputtering film formation, the ultimate vacuum is usually 5 × 10^-6Below Torr, substrate temperature is room temperature to 400 ° C., sputtering gas pressure is 1 × 10^-3~ 20x10^-3The Torr and bias voltage is preferably 0 to -500V.
[0133]
When the substrate is heated, it may be heated before the underlayer is formed. Alternatively, when using a transparent substrate having a low heat absorption rate, in order to increase the heat absorption rate, the substrate is heated after forming a seed layer containing Cr as a main component or an underlayer having a B2 crystal structure. Thereafter, a recording layer or the like may be formed.
If the recording layer is a rare earth magnetic layer, from the standpoint of corrosion and oxidation prevention, the innermost and outermost portions of the disk are first masked to form the recording layer, followed by the protective layer. A method in which the mask is removed and the recording layer is completely covered with a protective layer, or in the case where there are two protective layers, the recording layer and the first protective layer are masked, and the second protective layer is formed. It is preferable to remove the mask when forming the film, and to completely cover the recording layer with the second protective layer, in order to prevent corrosion and oxidation of the rare earth magnetic layer.
[0134]
Next, the magnetic recording apparatus of the present invention will be described.
The magnetic recording apparatus of the present invention includes a magnetic recording medium having a magnetization pattern formed by the above-described method, a drive unit that drives the magnetic recording medium in the recording direction, a magnetic head that includes a recording unit and a reproducing unit, and a magnetic head that is Means for moving relative to the recording medium and recording / reproduction signal processing means for inputting a recording signal to the magnetic head and outputting a reproduction signal from the magnetic head. As the magnetic head, a floating / contact magnetic head is usually used in order to perform high-density recording.
[0135]
By using a magnetic recording medium on which a magnetic pattern such as a fine and highly accurate servo pattern excellent in signal characteristics is formed by the method of the present invention, the magnetic recording apparatus can perform high-density recording. Further, since the medium is not damaged and has few defects, recording with few errors can be performed.
In addition, after the magnetic recording medium is incorporated in the apparatus, the magnetization pattern is reproduced by a magnetic head to obtain a signal, and the servo burst signal is recorded by the magnetic head using the signal as a reference. A precise servo signal can be easily obtained.
[0136]
In addition, after the servo burst signal is recorded by the magnetic head, if the signal recorded as the magnetization pattern according to the present invention remains in the area that is not used as the user data area, the magnetic head is displaced due to some disturbance. Since it is easy to return to a desired position, a magnetic recording apparatus in which signals by both writing methods exist has high reliability.
[0137]
A magnetic disk device, which is a typical magnetic recording device, will be described as an example.
A magnetic disk device usually has a shaft for fixing one or more magnetic disks in a skewered manner, a motor for rotating a magnetic disk joined to the shaft via a bearing, and a magnetic used for recording and / or reproduction. A head, an arm to which the head is attached, and an actuator that can move the head to an arbitrary position on the magnetic recording medium via the head arm. Moving with flying height. The recording information is converted into a recording signal through a signal processing means and recorded by a magnetic head. The reproduction signal read by the magnetic head is inversely converted through the signal processing means to obtain reproduction information.
[0138]
On the disc, information signals are recorded in units of sectors along concentric tracks. Servo patterns are usually recorded between sectors. The magnetic head reads the servo signal from the pattern, thereby accurately tracking the center of the track and reading the information signal of the sector. Similar tracking is performed during recording.
[0139]
As described above, a servo pattern that generates a servo signal is required to have a particularly high accuracy because of its nature of being used for tracking when recording information. In addition, since the servo patterns that are widely used at present consist of two sets of patterns shifted from each other by 1/2 pitch per track, it is necessary to form each pattern at every 1/2 pitch of the information signal, and double the accuracy. Is required.
[0140]
However, in the conventional servo pattern forming method, the write track width is limited to about 0.2 to 0.3 μm due to the influence of vibration caused by the difference between the center of gravity of the external pin and the actuator, and the accuracy of the servo pattern increases with the increase in track density. However, it is becoming difficult to improve the recording density and reduce the cost of the magnetic recording apparatus.
According to the present invention, a highly accurate magnetization pattern can be efficiently formed by using the reduced imaging technique, and therefore, the servo pattern is significantly lower in cost and in a shorter time than the conventional servo pattern forming method. For example, the track density of the medium can be increased to 40 kTPI or more. Therefore, a magnetic recording apparatus using this medium can perform recording at high density.
[0141]
In addition, when the phase servo system is used, a continuously changing servo signal can be obtained, so that the track density can be further increased, tracking at a width of 0.1 μm or less is possible, and higher density recording is possible.
As described above, in the phase servo system, for example, a magnetization pattern extending linearly obliquely with respect to the radius from the inner periphery to the outer periphery is used. Such a continuous pattern in the radial direction or an oblique pattern is difficult to produce by the conventional servo pattern forming method in which the servo signal is recorded track by track while rotating the disk, and complicated calculation and configuration are required.
[0142]
However, according to the present invention, once a mask corresponding to the shape is formed, the pattern can be easily formed only by irradiating the energy beam through the mask. Can be created inexpensively. As a result, a phase servo type magnetic recording apparatus capable of high-density recording can be provided.
The conventional mainstream servo pattern forming method is performed by using a dedicated servo writer in a clean room after a medium is incorporated in a magnetic recording device (drive).
[0143]
Each drive is mounted on a servo writer, and a servo writer pin is inserted through a hole on either the front or back of the drive, and the magnetic head is mechanically moved to record one pattern along the track. For this reason, it takes a very long time of about 15 to 20 minutes per drive. Since a dedicated servo writer is used and a hole is made in the drive, it is necessary to perform these operations in a clean room, which is cumbersome in the process and increases costs.
[0144]
In the present invention, a servo pattern or a reference pattern for servo pattern recording can be recorded in a lump by irradiating an energy beam through a mask in which a pattern is recorded in advance, and a servo pattern can be formed on a medium in a very simple and short time. it can. In the magnetic recording apparatus incorporating the medium on which the servo pattern is formed in this way, the servo pattern writing step is not necessary.
[0145]
Alternatively, a magnetic recording apparatus incorporating a medium on which a servo pattern recording reference pattern is formed can write a desired servo pattern in the apparatus based on the reference pattern, and the above servo writer is unnecessary, There is no need to work in a clean room.
Further, it is not necessary to make a hole on the back side of the magnetic recording apparatus, which is preferable in terms of durability and safety.
[0146]
Furthermore, in the present invention, since the mask and the medium do not need to be in close contact with each other, damage due to contact between the magnetic recording medium and other components, or damage to the medium due to pinching of fine dust or dirt is prevented. Can be prevented.
As described above, according to the present invention, a magnetic recording apparatus capable of high-density recording can be obtained at a low cost by a simple process.
[0147]
As the magnetic head, various types such as a thin film head, an MR head, a GMR head, and a TMR head can be used. By configuring the reproducing section of the magnetic head with an MR head, a sufficient signal intensity can be obtained even at a high recording density, and a magnetic recording apparatus with a higher recording density can be realized.
Further, when the magnetic head is floated at a low height of 0.001 μm or more and less than 0.05 μm, the output is improved and a high device S / N is obtained, and a large capacity and highly reliable magnetic recording is obtained. An apparatus can be provided.
[0148]
Further, the recording density can be further improved by combining the signal processing circuit based on the maximum likelihood decoding method. For example, when recording / reproducing at a recording density of 13 GTPI or more, linear recording density of 250 kFCI or more, and recording density of 3 Gbits per square inch or more. Sufficient S / N can be obtained.
Furthermore, the reproducing part of the magnetic head has a plurality of conductive magnetic layers that cause a large change in resistance due to relative changes in the magnetization directions of each other by an external magnetic field, and a conductive non-conductive layer disposed between the conductive magnetic layers. By using a GMR head composed of a magnetic layer or a GMR head using the spin valve effect, the signal intensity can be further increased, and reliability with a linear recording density of 10 Gbits per square inch or more and 350 kFCI or more. High magnetic recording apparatus can be realized.
[0149]
【Example】
The present invention will be described below with reference to examples, but the present invention is not limited to the examples as long as the gist of the present invention is not exceeded.
Example 1
A 3.5-inch diameter NiP plated aluminum alloy substrate is cleaned and dried, and the ultimate vacuum is 1 × 10^-7Torr, substrate temperature: 350 ° C., bias voltage: −200 V, sputtering gas: Ar, gas pressure: 3 × 10^-3Under conditions of Torr, NiAl is 60 nm, Cr₉₄Mo₆10 nm, Co as the recording layer₇₂Cr₁₈Pt_Ten22 nm and carbon (diamond-like carbon) 3 nm as a protective layer.
[0150]
On top of that, a fluorine-based lubricant is applied as a lubricating layer to a thickness of 1.5 nm, baked at 100 ° C. for 40 minutes, and for in-plane recording with a coercive force of 3000 Oe and a saturation magnetization of 310 emu / cc at room temperature. A magnetic disk was obtained. The Curie temperature of the recording layer was 250 ° C.
The disk was configured so that the magnetic field direction of the electromagnet was the same as the rotation direction of the disk, and applied with an intensity of about 10 kOe (about 10 k gauss) to magnetize the disk surface uniformly (uniformly).
[0151]
As shown in FIG. 3, the mask is a 127 mm × 127 mm square, a 2.3 mm thick quartz glass 31 is used as a base material, and chromium is deposited in a thickness of 75 nm and chromium oxide in a thickness of 25 nm on the surface side with respect to the disk. Then, the etching region 32 (pattern region) was etched to a pattern minimum width of 1 μm to form a transmission part. All regions other than the etching region 32 (pattern region) are non-transmissive portions in which a chromium layer and a chromium oxide layer are formed. The reflectance of the obtained mask with respect to the excimer pulse laser with a wavelength of 248 nm was 16% in the non-transmissive part and 5% in the transmissive part.
[0152]
Thereafter, a non-photosensitive polyimide resin was uniformly applied to the mask to a thickness of 3 μm, and a photoresist was further applied to a thickness of 0.2 μm. Broadband exposure was performed by irradiating light from a high-pressure mercury lamp through a protrusion formation mask, and after developing and etching with an alkaline solution, the remaining photoresist layer was removed to form protrusions. Subsequently, baking (baking) was performed at 350 ° C. for 15 minutes to cure the protrusions made of polyimide resin.
[0153]
The protrusion-forming mask has a disk shape of about 3.5 inches in diameter, and circular non-transmissive portions with a diameter of 50 μm are arranged at intervals of 50 μm in a region with a radius of 13 to 15.5 mm and a region with a radius of 47 to 48 mm.
As described above, the pattern area is formed with a radius of 18 to 45 mm, and the peripheral edge of the pattern area, that is, the radius of about 47 to 48 mm which is the outer periphery other than the pattern area and the radius of about 13 to 15.5 mm which is the inner periphery. Thus, a mask in which substantially circular protrusions (spacers) having a height of 3 μm and a diameter of 50 μm were formed at intervals of 50 μm was obtained.
[0154]
The mask and the magnetic disk were combined and rotated at a speed of one rotation for 3.2 seconds. Here, an excimer pulse laser with a wavelength of 248 nm is applied with a pulse width of 25 nsec and a power (energy density) of 170 mJ / cm.²Beam shape: 10 mm × 30 mm (1 / e of peak energy²A light-shielding plate that shapes the beam shape into a fan shape with an angle of 12 ° is installed at the laser irradiation port, irradiates 32 pulses at a repetition frequency of 10 Hz, and simultaneously applies a magnetic field of about 1.7 k Gauss to the magnetic disk. An attempt was made to transfer the magnetic pattern by applying a permanent magnet in the direction opposite to the uniform magnetization in the circumferential direction.
[0155]
The configuration of the optical system for laser irradiation used here is as follows. The pulse laser oscillated from the excimer pulse laser light source passes through the programmable shutter. The programmable shutter serves to extract only desired pulses from the light source.
The laser selected by the programmable shutter is adjusted in output to a desired power and then reaches the beam expander. Next, the laser passes through the prism array for dividing the minor axis direction into three and the prism array for dividing the major axis direction into seven, and reaches the projection lens. The prism array has a function of dividing and superimposing lasers to make the energy intensity distribution uniform. These are sometimes called homogenizers. Furthermore, the laser is formed into a desired beam shape through a light shielding plate as necessary, and the intensity distribution is changed according to the magnetization pattern by a mask, and then projected onto the disk.
[0156]
(Example 2)
A magnetic disk was prepared in the same manner as in Example 1.
The disk was configured so that the direction of the magnetic field of the electromagnet was the same as the direction of rotation of the disk, and was applied with an intensity of about 10 kOe (about 10 kGauss) to uniformly magnetize the disk surface.
In the same manner as in Example 1, the peripheral portion of the pattern area of the mask in which the transmissive portion and the non-transmissive portion were formed was irradiated with a pulsed laser to form a protrusion. The light source used for irradiation is a YAG laser with a wavelength of 1064 nm, which has a pulse width of 60 nsec, a repetition frequency of 1 kHz, and an output of about 2 mJ per pulse. For irradiation, an objective lens was used, and a pulsed laser was irradiated so that the distance between the protrusions was 50 μm while rotating the mask.
As described above, a mask in which substantially circular crater-like protrusions (spacers) having a height of 0.6 μm and a diameter of about 40 μm were formed in the same region as in Example 1 at intervals of 50 μm was obtained.
An attempt was made to form a magnetization pattern in the same manner as in Example 1.
[0157]
(Comparative Example 1)
A magnetic disk was prepared in the same manner as in Example 1.
The disk was configured so that the direction of the magnetic field of the electromagnet was the same as the direction of rotation of the disk, and was applied with an intensity of about 10 kOe (about 10 kGauss) to uniformly magnetize the disk surface.
A transmissive part and a non-transmissive part were formed in the same manner as in Example 1 except that the mask did not form protrusions.
Next, the magnetic pattern was formed in the same manner as in Example 1 except that a ring-shaped copper metal foil having a thickness of 10 μm was sandwiched between the peripheral edge of the pattern area between the mask and the magnetic disk, that is, the outer peripheral edge and the inner peripheral edge. I tried transcription.
[0158]
(Example 3)
A magnetic disk was prepared in the same manner as in Example 1.
The disk was configured so that the direction of the magnetic field of the electromagnet was the same as the direction of rotation of the disk, and was applied with an intensity of about 10 kOe (about 10 kGauss) to uniformly magnetize the disk surface.
In the same manner as in Example 1, spacer protrusions were formed on the inner peripheral portion and the outer peripheral portion of the pattern area of the mask in which the transmissive portion and the non-transmissive portion were formed by the following procedure.
First, a positive photoresist was applied to a mask with a thickness of 3.5 μm uniformly by spin coating, and then baked (baked) at 100 ° C. for 15 minutes. Next, broadband exposure was performed by irradiating light from a high-pressure mercury lamp through a projection forming mask. The exposed mask was rinsed with ultrapure water, developed with an alkaline solution, and rinsed again with ultrapure water to form a recess in the photoresist layer.
The projection forming mask is a disk shape having a diameter of about 3.5 inches, and a circular transmission part having a diameter of 100 μm is formed in a region having a radius of 47.05 to 47.75 mm hitting the outer periphery and a radius of 13 to 15.5 mm hitting the inner periphery. They are arranged at intervals of 200 μm.
Next, after a chromium layer was sputtered to a thickness of 0.5 μm, the inner peripheral protrusion formation portion was shielded, and then a chromium layer was sputtered to a thickness of 1.5 μm. After the sputtering was completed, the photoresist and unnecessary chromium layer were removed by immersing in acetone and an alkaline solution, ultrasonic cleaning, and warm water rinsing.
As described above, the pattern region is formed with a radius of 17.5 to 47 mm, the radius is 13 to 15.5 mm corresponding to the peripheral portion of the pattern region, that is, the inner peripheral portion outside the pattern region, and a substantially circular shape having a height of 0.5 μm and a diameter of 100 μm. Are formed at intervals of 200 μm, and approximately circular protrusions (spacers) having a height of 2 μm and a diameter of 100 μm are arranged at intervals of 200 μm within a radius of about 47.05 to 47.75 mm, which is the outer peripheral portion outside the pattern region. A photomask formed in (1) was obtained.
Here, the pulse width of the excimer pulse laser: 20 nsec, power (energy density): 89.3 mJ / cm²Except for the change, the laser was irradiated under the same conditions as in Example 1, and at the same time, a magnetic field was applied using the magnetic field applying means shown in FIG. When the heating temperature was determined by simulation, it was about 170 ° C to 200 ° C.
FIG. 4A is a plan view and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line B-B, showing a magnetization pattern forming method using a pulse magnetic field according to the third embodiment.
A mask 43 is placed on the magnetic recording medium 54 via a spacer 45, a light shielding plate 42 is disposed above the mask 43, and an energy beam 44 is irradiated through the opening 42a. In the mask 43, a transmissive portion and a non-transmissive portion are formed according to the magnetization pattern to be formed. Permanent magnets 41a (N poles) and 41b (S poles) are attached to the light shielding plate 42 on both sides of the opening 42a, and an air-core coil (electromagnet) 46a in which the coil is wound several tens of times on the loop. 46b is arranged along the permanent magnets 41a and 41b. The air-core coils 46a and 46b are connected to each other by a conducting wire, and both ends are connected to a DC power supply 48, a capacitor 49, and a thyristor 50 as shown in the figure. Further, the air-core coils 46a and 46b are bent in a dogleg shape so that the magnetic recording medium 54 can be easily attached and detached.
The magnetic recording medium 54 has a disk outer peripheral area (radius) of about 1.7 k gauss in the disk inner peripheral area (position of radius 21 mm) in the direction opposite to the uniform magnetization in the circumferential direction of the magnetic disk by the permanent magnets 41a to 41d. A magnetic field of about 1.9 k Gauss is always applied at a position of 46.5 mm.
The capacitor 49 is previously provided with a potential difference of 750 V by the DC power supply 48. Then, a trigger pulse is generated from the trigger device 51 in accordance with the timing at which an external magnetic field is desired to be input and input to the gate terminal of the thyristor 50. As a result, a current flows through the air-core coils 46a and 46b at a stroke due to the potential difference accumulated in the capacitor 49, and the pulse width is 200 μsec. A pulsed magnetic field of about 1.9 k Gauss is generated in the region (position of radius 46.5 mm).
As shown in FIG. 4B, the magnetic field generated by the air-core coils 46a and 46b works to assist the magnetic field generated by the permanent magnets 41a to 41d, so that the total amount is about 3 in the disk inner peripheral area (position of radius 21 mm). This means that a maximum magnetic field of about 3.8 k Gauss is applied in the disk outer peripheral area (position of radius 46.5 mm).
On the other hand, the trigger pulse from the trigger device 51 goes to the delay device (delay) 52 at the same time, and a signal is input to the energy beam source with a time delay, and the energy beam is irradiated.
FIG. 5 shows a temporal relationship between the magnetic field pulse and the laser light trigger pulse in the third embodiment. The excimer pulse laser was irradiated about 4 μsec after the trigger pulse for laser light was emitted. As can be seen from FIG. 5, the timing was adjusted so that the pulse laser was irradiated just when the magnetic field strength was almost maximum.
[0159]
Table 1 shows the results of reproducing the magnetization pattern of these discs with an MR head for a hard disk having a reproducing element width of 0.4 μm and measuring the modulation of the reproduced signal.
Further, the presence or absence of interference fringes in the above disk was confirmed by developing a magnetized pattern with a magnetic developer and observing with an optical microscope. The results are also shown in Table-1.
[0160]
[Table 1]

[0161]
【The invention's effect】
In the present invention, by providing the mask with a protrusion that serves as a spacer, the distance between the mask and the medium can be made narrower than before and at least concentrically maintained. Therefore, since the magnetization pattern is formed according to the mask pattern, a good magnetic recording medium with high accuracy of the magnetization pattern and small modulation of the output signal of the magnetization pattern can be obtained. Therefore, it is possible to provide a magnetic pattern forming method and a mask used therefor for forming a fine magnetic pattern efficiently and accurately, and thus a magnetic recording medium and a magnetic recording apparatus capable of higher density recording can be provided in a short time and at low cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of a magnetization pattern forming method using a mask of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the present invention.
3 is a schematic plan view showing an etching pattern applied to a mask in Example 1. FIG.
4A and 4B are a plan view and a cross-sectional view showing a magnetization pattern forming method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a temporal relationship between a magnetic field pulse and a laser light trigger pulse in an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Magnetic recording medium (magnetic disk)
2 mask
3 Transparent substrate (quartz)
4 Chrome layer
5 Chromium oxide layer
6 External magnetic field
11 Incident light (laser beam)
12 Reflected light
13 Re-reflected light
21 Protrusion (spacer)
31 quartz glass
32 Etching area (pattern area)
33 Protrusion formation area
41a, 41b, 41c, 41d Permanent magnet
42 Shading plate
42a opening
43 Mask
44 energy rays
45 Spacer
46a, 46b Air-core coil (electromagnet)
48 DC power supply
49 Capacitor
50 Thyristor
51 Trigger generator
52 Delay device
53 Energy Source
54 Magnetic recording media

Claims

To the magnetic recording medium comprising a magnetic layer on a substrate, comprising the steps of locally heating the irradiated portion of the irradiation with energy ray the magnetic layer through a mask,
A method of forming a magnetization pattern including a step of applying an external magnetic field to the magnetic layer,
The mask is an annular mask pattern region composed of a combination of a transmission part and a non-transmission part of energy rays for forming a magnetization pattern on a magnetic recording medium;
It has a peripheral part inside and outside the mask pattern area,
At least three protrusions having the same height on a concentric circle are provided on each of the peripheral portions of the inner periphery and the outer periphery,
Magnetic pattern forming method comprising irradiating the energy ray in a state where the projection is in contact with the magnetic recording medium.

The method for forming a magnetic pattern according to claim 1 , wherein the protrusion has a height of 0.01 μm or more and 10 μm or less.

The magnetization pattern, a magnetic pattern forming method according to 請 Motomeko 2 Ru reference pattern der servo pattern or the servo pattern recording for performing position control of the recording and reproducing magnetic head.

To the magnetic recording medium comprising a magnetic layer on a substrate, comprising the steps of locally heating the irradiated portion of the irradiation with energy ray the magnetic layer through a mask,
A mask for use in a magnetic pattern forming method comprising a step of applying an external magnetic field to the magnetic layer,
The mask is an annular mask pattern region composed of a combination of a transmission part and a non-transmission part of energy rays for forming a magnetization pattern on a magnetic recording medium;
It has a peripheral part inside and outside the mask pattern area,
Protrusions that contact at least three concentric circles and have a height of 0.01 μm or more and 10 μm or less are provided on each of the inner peripheral edge and the outer peripheral edge. mask.

Mask according to claim 4 substantially Ru circular der shape viewed in a direction perpendicular to the projection surface of the substrate.

Mask according to claim 4 or 5 substantially Ru rectangular der the vertical cross section with respect to the projection mask surface.

The mask according to claim 4 , wherein the protrusion is made of a resin.

The mask according to claim 4 , wherein the protrusion is made of an inorganic substance.