JP3712998B2 - Magnetization pattern forming method of magnetic recording medium and mask - Google Patents

Magnetization pattern forming method of magnetic recording medium and mask Download PDF

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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記録媒体の磁化パターン形成時におけるマスク手段、及び磁化パターン形成方法に関する。
【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。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。
【0004】
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)、"Readback Properties of Novel Magnetic Contact Duplication Signals with High Recording Density FD"(Sugita,R et.al, Digest of InterMag 2000, GP-06, IEEE発行)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、上述の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。この方法によれば、同一のマスクを繰返し使用することにより、複数の媒体に同一の磁化パターンを形成することができるため、容易かつ低コストで磁化パターンの形成を行うことが出来る。
【0018】
このマスクとしてはエネルギー線の透過部と非透過部(以下、非透過層、遮光層、遮光部と称することがある。)を有するフォトマスクが使用されることが多い。フォトマスクは半導体や液晶の製造プロセスで良く知られているが、その作製は一般に以下のように行われる。
すなわち石英ガラス、ソーダライムガラス等の透明基体上にクロム等の金属をスパッタリング形成し、その上に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。磁化パターン形成方法に使用するフォトマスクも通常、これと同じ手法で作製される。
【0019】
クロムは融点が高いこと、硬度が高く傷つき難いこと等から通常は非常に優れた遮光材料であるため、エネルギー線非透過部を形成する層として広く用いられる。しかしながら、同一のマスクを多数回、例えば1万回以上繰返し使用すると、遮光部であるクロム層が劣化しマスクが継続使用できなくなるという問題があった。
【0020】
マスクが継続使用できなくなり交換頻度が増すと、煩雑であるばかりでなく生産コストが上昇してしまう。また、マスクを交換する度に生産ラインを止めなくてはならず、生産効率も悪化させてしまう。
上記課題に鑑み、本発明は、局所加熱と磁界印加の組合せにより磁気記録媒体にパターンを形成する技術において耐久性の高いマスクを提供し、これにより微細な磁化パターンを、低コストで効率よく形成できる磁化パターン形成方法を提供することを目的とする。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。
【0021】
【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、基板上に磁性層とフッ素を含む潤滑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、透明基体上にシリコンを主成分とする前記エネルギー線に対する非透過部の層を有することを特徴とする。
【0023】
本発明のマスクは、基板上に磁性層とフッ素を含む潤滑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、透明基体上にシリコンを主成分とする非透過部の層を有してなることを特徴とする
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明は、磁気記録媒体にマスクを介してエネルギー線を照射する局所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方法において、マスクとして、エネルギー線非透過部がシリコン(Si)を主成分とする層を有するマスクを用いることを特徴とする。
【0025】
従来より、クロムを非透過部とするマスクは、半導体、液晶等の製造工程においては極めて一般的に用いられている。ところが、本発明者の検討によれば、本発明の目的とする磁気記録媒体の磁化パターン形成プロセスにおいては、クロムを非透過部とするマスクは、パターンの劣化が生じやすいことが分かった。
本発明者がこの原因について検討した結果、磁気記録媒体上に塗布されているフッ素系潤滑剤が、加熱工程におけるエネルギー線照射によって分解し、フッ酸を発生していることが分かった。更には、クロムは潤滑剤の分解に対する触媒作用があり、分解を加速することが分かった。そして、エネルギー線照射の熱衝撃によるダメージとフッ酸による腐食が相まって、非透過部のクロムを著しく腐食し劣化させていたことを見出した。
【0026】
そこで本発明においては、非透過部をシリコン(Si)を主成分とする層を含むものとする。シリコンは化学的に非常に安定であり、フッ酸に対する耐性が強いため、フッ酸による腐食が防止できるという利点がある。シリコンを主成分とするとは、通常、シリコンを80原子%以上含む事を言う。より好ましくはシリコンを90原子%以上含む。
【0027】
またシリコンは融点が1000℃を越え、熱的にも安定であるため、マスクの熱的な耐久性も向上させる利点がある。
さらに、シリコンはガラス基板との密着性にも優れるため剥離が起こりにくい利点がある。
これら効果が相まって、非透過部をシリコン(Si)を主成分とする層を含むマスクは、レーザによる熱衝撃とフッ酸による化学的浸食の双方に耐えることができると考えられる。
【0028】
本発明によれば、フッ素系化合物を含みフッ酸を発生しうる対象物に対しても生産性の高いパターン形成が行えるので、フッ素系潤滑剤塗布後の磁気記録媒体とマスクを近接或いは密着させた状態で、問題なく磁化パターンが形成できる利点がある。
なお、潤滑剤を塗布する前に磁化パターンを形成することによってもマスク劣化の問題は低減できるものの、磁化パターン形成工程より前に磁気ヘッドによる検査を行うことが不可能になる。しかし、磁化パターン形成後に磁気ヘッドによる検査を行うと、せっかく転写したパターンが消えてしまう。すなわち、潤滑剤を塗布する前に磁化パターンを形成する場合、磁気ヘッドによる検査を行うのが困難であるという問題がある。従って、磁気ヘッドによる検査工程を行うためには、潤滑剤を塗布した後に磁化パターン形成工程を実施する必要があるのである。
【0029】
また、シリコンのもう一つの特徴として、500nm以下の短波長域において反射率が高いことが挙げられる。従ってシリコンは短波長域において光吸収が小さく、このためレーザ照射に伴うマスクの温度上昇が小さくて済むという利点がある。特に、波長300nm以下においては反射率がクロムよりも高い。例えば248nmにおいては、クロムの反射率が約50%であるのに対し、シリコンは70%以上の反射率がある。
【0030】
高密度記録を行うためのより微細な磁化パターン形成が求められる中、レーザ加工に用いられるエネルギー線の波長はより短波長が要求される傾向があるが、本発明のマスクはそのような短波長での微細加工用マスクとして特に優れている。
そして、本発明に係るマスクは例えば10万回以上もの多数回の磁化パターン形成に継続使用が可能であり、マスク交換頻度を減らすことができる。これは、交換作業を減らすことができるだけでなく磁気記録媒体の生産コストを低減し、かつ生産効率を高めることにつながる。
【0031】
更に、高保磁力の磁気記録媒体(例えば保磁力3000Oe以上の媒体)に対しては、前述のように、照射されるエネルギー線のパワーをより高める必要があり、本発明に係るマスクを適用する効果が大きい。
また、シリコンはクロムに比較して無害であり、かつ安価に入手できるという長所も有する。
【0032】
なお、耐フッ酸という観点からは金や白金等の貴金属も優れているが、これらの金属は基体であるガラスとの密着性が悪いという欠点があり、レーザの熱衝撃に耐えられない。また高価であるためコスト面からも不利である。
ここで、本発明に係る磁化パターン形成方法の一例を図を用いて説明する。図1は、本発明に係る磁化パターン形成方法の一例を説明するための図である。面内磁気記録媒体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。その後、媒体1上にマスク2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体6と遮光層7からなる。遮光層7は遮光層の存在しない光透過部とともに、形成すべき磁化パターンに応じた形状を形成する。
【0033】
ここにレーザビーム4が照射され、同時に外部磁界3を印加する。照射されたエネルギー線は非透過層6で遮断され、磁気ディスク上にエネルギー線の濃淡を生ぜしめる。エネルギー線の濃淡はそのまま磁気ディスクの温度差となり、この温度差を利用して磁化パターンの形成を行う。なお、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。
【0034】
このようにして、微細な磁化パターンを効率よく、精度良く形成することができる。この際にマスクと磁気ディスクの距離は、全面において一定である必要はなく、スペーサなどによって距離を適宜調整しても良い。これにより、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。
【0035】
マスク基体の材質としては、エネルギー線の使用波長に対して十分な透明性を得られるものであれば特に限定されず、ガラス、樹脂などを用いうるが、好ましくは透過率が80%以上、更に好ましくは90%以上の非磁性材質である。このように透過率の高い材料を用いることにより、エネルギー線を効率的に利用することができる。ただし、透過性が高い材質であってもエネルギー線の吸収が多少あることから、エネルギー線や熱に対して、ある程度の耐性を有する必要がある。
【0036】
また、磁化パターン形成に用いるマスクの場合には、マスクを非磁性材料で構成することが好ましい。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。強磁性体を含むマスクの場合は、磁化で磁界分布が乱される所がある。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。
【0037】
以上のような理由から、本発明に係るマスクにおいてはガラス系の材料が好ましく、更に本発明では、微細なパターンを形成する必要性があるため、短波長のエネルギー線を効率よく扱える石英ガラスを用いるのがよい。
石英ガラスは比較的高価ではあるが、紫外域のエネルギー線に対して透過性が高いため、特に微細加工がしやすい300nm以下の短波長のエネルギー線を使用することができるという利点がある。これより長い波長のエネルギー線を使用する場合は、コストの面から光学ガラスを使うのがよい。基体の厚さは制限されないが、基体のたわみが生じず、安定的に平坦度を出すためには、通常1〜10mm程度が好ましい。
【0038】
また、平面性に関しては、装着時にディスクの歪みを矯正するという観点から、うねりが小さいほど好ましく、サブミクロン以下のパターンを得る為には、うねりが2μm以下とするのが好ましい。
本発明において非透過層(遮光層)の材質はシリコンを主成分とするものであり、特に好ましくはシリコンを90原子%以上含む。耐フッ酸性の観点で最も好ましくは、ほぼシリコンのみからなる層である。しかし、例えば結晶を微細化するという他目的のために他の元素を含んでいても良い。ここでいう他の元素としては例えば、水素、酸素、窒素、Cr、Mo、Al、Pt、Au、Ag、Cu、Pd、Ti、Ni、Ta、Mg、Se、Hf、Zr、V、Nb、Ru、W、Mn、Re、Fe、Co、Rh、Ir、Zn、Cd、Ga、In、Ge、Te、Pb、Po、Sn、Bi、Bなどから選ばれる1種以上が挙げられる。また、スパッタリング法等で作製する場合はアルゴン等のスパッタリングガスが膜中に混入することもある。前記潤滑剤の分解成分による腐食を考慮に入れた場合、添加元素はPt、Au、Rh等の貴金属、あるいは酸素、水素、窒素が好ましい。これら他の元素は1種類でもよいが、2種類以上を用いても良い。含有量は通常、10原子%以下程度が好ましい。
【0039】
遮光層の作製法は特に限定されずスパッタリング、電子ビーム蒸着、熱蒸着、CVD等の成膜方法も取ることが可能であるが、膜が緻密であり熱衝撃等に対しても剥離しにくいことや成膜の高速性の点からスパッタリング法が好ましい。
なお、必要に応じて遮光層は2層以上の複数層としてもよい。或いは、遮光層の上に他の層を設けても良い。例えば、遮光層表面の反射率を下げるために酸化クロムなどの層を設けることがありうる。
【0040】
遮光層の膜厚は、十分な非透過性(エネルギー線の遮光性)と所望の反射率、エネルギー線耐久性が得られる程度であれば良く、膜の緻密性、即ち成膜方法によっても異なるが、概ね30nm以上が好ましい。エネルギー線耐久性を重視すれば熱容量が大きくなるように50nm以上が好ましく、より好ましくは70nm以上である。但しあまり厚いとエネルギー線の透過率が低下すること、及び成膜時間が長くなりすぎるため、500nm以下が好ましく、より好ましくは400nm以下であり、特に好ましくは300nm以下である。
さて、一枚のマスクを繰り返し用いて磁化パターンの形成を行うと、磁気記録媒体の潤滑層などの異物がわずかずつではあるがマスクの表面に付着するおそれがある。異物が多量に付着すると、エネルギー線の強度分布に影響を与え、形成される磁化パターンに悪影響を及ぼす場合がある。よって、マスクを所定回数使用するごとにマスク表面を洗浄するのが好ましい。例えば、1000〜3000回程度磁化パターン形成に用いる度に(エネルギー線を照射する度に)、マスク表面を洗浄するのが好ましい。
【0041】
一般的に、マスクを洗浄する際には、パターン領域に傷を付けないように、エッジ部(内周エッジ部及び/または外周エッジ部、内周端部及び/または外周端部)でマスクを保持して洗浄が行われる。例えば、マスクの外周エッジ部を複数のプーリーに嵌合させて回転させつつ、PVAスポンジなどを用いて洗浄する方法などが考えられる。この際、マスクの保持部材、例えばプーリーがマスクのエッジ部及びその付近に接触するため、最外周部に形成された遮光層を傷つけ、或いは遮光層が剥がれてしまうことがある。マスク表面から剥離した遮光層片は、そのままマスクに付着し磁化パターンの形成に悪影響を与えたり、マスクと磁気記録媒体を近接させた際にマスクやディスクを傷つけてしまう虞がある。
よって、プーリーなどの保持部材と接触する虞のある、マスクのエッジ部及びその近傍には、遮光層を設けないのが好ましい。これにより遮光層の傷つきや剥がれを抑えることができる。遮光層を設けない領域は、外周エッジ部及び内周エッジ部の任意の片方とその近傍であってもよいし、または両方とその近傍であってもよいが、一般に外周エッジ部の方がマスクの保持に適するため、外周エッジ部及びその近傍に遮光層を設けないのが好ましい。遮光層を設けない領域は、エッジ部近傍の所定幅の円周領域とするのが一般的であるが、それ以外の形状であっても構わない。
【0042】
遮光層を設けない範囲は、マスクの保持部材と接触する領域を含んでいれば特に限定されないが、あまり小さいと効果が得られない場合があるので、例えばエッジ部から0.5mm以上の幅に亘って、遮光層の非形成領域とするのが好ましい。より好ましくは1mm以上である。但しあまり広すぎても効果は変わらないので、好ましくはエッジ部から5mm以下とする。より好ましくは4mm以下とする。
このようなマスクの作製方法としては、遮光層のスパッタ時にマスクの最外周部及び/または最内周部をホルダーなどで覆ってその部分に遮光層が形成されないようにする、などの方法を挙げることができる。
また、このように形成した遮光層の上に、SiO2などの保護層を、遮光層を覆うように広く設けると、遮光層の剥がれがより抑えられるので好ましい。より好ましくは誘電体層をエッジ部まで設ける。保護層としては、後述する誘電体層などを好ましく用いうる。
このような保護層の成膜方法としては、保護層のスパッタ時にマスクの最外周部及び/または最内周部から上記ホルダーを外して保護膜を形成するようにすればよい。
【0043】
本発明においては、遮光部の最外層(媒体に対向する側)にエネルギー線に対して透明な誘電体層を形成するのが好ましい。この目的の一つは、遮光部の媒体側の反射率を低下させることである。この面の反射率が高いと媒体から反射された光が再度媒体に向かうために、本来記録を行わない媒体の遮光部直下の温度が上がり、転写信号が乱れてしまう。
【0044】
ここで用いられる誘電体層としては酸化シリコン、酸化アルミニウム、酸化チタン等が挙げられるが、フッ酸への耐久性の観点、及びガラス基体との密着性の観点から酸化シリコンが好ましい。
スパッタリングで作製した酸化シリコンは特に緻密であり、同じ酸化シリコンである基体の石英ガラスよりもフッ酸への耐久性に優れているため、透過部にも遮光部と同様にスパッタリングによる酸化シリコンが設けられていることが好ましい。これにより石英ガラスの耐腐食性をも向上できる。
【0045】
遮光部のみに誘電体層を設ける場合は、最初の基体への成膜段階で遮光用のシリコン含有層と誘電体層を連続して作製することができる。遮光部と透過部の両方に誘電体を設ける場合は透過部と遮光部のパターンを作製した後、全面に酸化シリコンのスパッタリングを行うという手法で作製できる。
誘電体層の作製方法としては金属ターゲットを酸素、窒素などで反応性スパッタリングすると、反応性ガスの分圧や成膜パワーで膜質を制御可能である。従って十分透明な膜質を得る上で、また成膜速度の点からも反応性スパッタリングを用いることが好ましい。誘電体の厚みは10nm以上であることが好ましい。さらに好ましくは20nm以上である。
また厚すぎると成膜時間が長くなる上、光学的な影響も生じるので300nm以下であることが好ましい。さらに好ましくは200nm以下である。
【0046】
また誘電体層を設けるもう一つの目的として、マスクの衝撃に対する耐久性を向上させることがある。最外層に誘電体層を設けることにより、遮光層を誘電体層で覆うことができ、これにより遮光層を保護することができる。さらに、誘電体層の材質として摩擦係数の小さい材質を選ぶことにより、マスクに傷が付きにくくなる。例えば、誘電体層として酸化シリコンを用いた場合、酸化シリコンはシリコンよりも摩擦係数が小さいため、何らかの異物とぶつかった場合でも傷がつきにくい。
マスクの衝撃に対する耐久性の向上は、マスクを取り扱う上で非常に有利な効果である。例えば、マスクと磁気記録媒体を近接させて転写する際に、マスクと磁気記録媒体の間に異物があった場合でもマスクの傷付きを抑えることができる。また、マスクの使用中に有機物等の汚れが付着してしまい、マスクの洗浄が必要になった場合、誘電体層を設けておくことにより、マスク洗浄時のマスク表面の傷つき、及び誘電体層で遮光層を覆うことによりマスク洗浄時の遮光層の剥離を抑えることができる。
【0047】
但し、マスクの磁気記録媒体に対する面であっても、磁化パターン形成領域に対応する領域以外は、最外層に誘電体層を形成しても良いししなくても良い。
以上説明したマスクは、その発明の趣旨から、磁化パターン形成法に限られず、光記録媒体のパターン形成のほか、半導体、液晶など広くレーザ加工一般用のマスクとしても好適に用いることができる。特に、フッ酸を発生しうる対象物に対してレーザ加工を行う場合に適している。
【0048】
また、本発明に係るマスクは、一般に連続エネルギー線に比べてパワー尖頭値が高くマスクの損傷が起きやすい、パルス状エネルギー線をマスクに照射するような方法に適用すると効果が高い。特には、パルス状エネルギー線の1パルス当たりのパワーが10mJ/cm2以上、1000mJ/cm2以下であるような場合である。
【0049】
次に、本発明に係るマスクの製造方法について説明する。
マスク基体上の、パターンに応じた凹部は、マスク基体に化学的エッチングや物理的エッチングを施すことで製造することができる。化学的エッチングは化学反応を起こすことにより、マスク基体を腐食等させてエッチングを行う方法であり、物理的エッチングは機械などを用い、物理的にマスクの表面を削り取りエッチングを行う方法である。
【0050】
本発明においては、微細なパターンが作成可能であり、簡便かつ安価に本発明に係るマスクを作成することができる点で、化学的エッチングによる方法が好ましい。
化学的エッチングの手順としては、エッチング処理に先立って、まず、マスク基体上に遮光部を形成するシリコンを含んだ遮光層を成膜する。その後フォトレジスト層を形成したのち、通常、露光及び現像処理(フォトリソグラフィー)によりフォトレジスト層に磁化パターンに応じた凹凸を形成する。
フォトレジスト層の形成は通常スピンコート法で行われる。このとき、遮光層表面に異物が存在するとフォトレジスト層の厚みむらができる。例えば、遮光層表面に異物が存在した場合、フォトレジスト層に半球状の突起が発生する。この様な厚みムラがあると、上手く露光及び現像を行うことができず、マスクに精度良くパターンを作成することができない。よって、こういった異物を除去するために、遮光層の成膜前あるいは成膜後、ないしその両方に洗浄を行うのが好ましい。洗浄方法としては、例えば界面活性剤入りの洗剤を用いPVAスポンジで擦り洗いをする方法を挙げることができる。この場合、洗浄後に再度異物が付着するのを防ぐため、純水で洗剤を流し落とすのが好ましい。
露光は一般には集光させたレーザをデータに応じて照射したり切ったりする、いわゆるレーザ描画装置で行うことができる。その後にエッチング処理を行うが、エッチング処理には大別して2種類の方法があり、一つはウエットエッチングであり、もう一つはドライエッチングである。
【0051】
ウエットエッチングは、上述の磁化パターンに応じたフォトレジスト層を有するマスク基体をエッチング液に浸け、遮光層の露出部分を腐食溶解する方法である。この方法によれば腐食はほぼ等方的に進み、遮光層パターン断面は半円形状に形成される。
ドライエッチングは、上述の磁化パターンに応じたフォトレジスト層を有するマスク基体を、プラズマ化したフッ化物含有ガスをマスク基体の露出部に作用させ、基板をガス化させて除去する方法である。この方法は反応性イオンエッチング(RIE)と呼ばれ、エッチング速度はガス粒子の飛来方向に応じて異なり、通常、深さ方向に特異的にエッチングが進む。従って、通常、遮光層パターンの断面は矩形に近い形状に形成される。
【0052】
本発明に係るマスクの製造においては、パターンの壁の形状が矩形となるためより安定して微細なパターンのマスクを形成することが可能であり、溝底部の粗さを適切に制御することが可能である点からドライエッチングによる作成するのが好ましい。シリコンを含有する層のエッチングにおいてはシリコンのエッチング速度が速く、かつレジスト、基体(ガラス)のエッチング速度が遅い(すなわち選択比の大きい)SF6ないしCF4等を用いることが好ましい。これらのガスに酸素ないしN2O等の酸化性のガスを混ぜることでよりエッチング速度を向上することも可能である。
シリコンを含有する層を形成した場合、その形成過程において、形成したシリコン層が酸化してしまい、最表層に酸化シリコン層が存在することがある。酸化シリコンはシリコンと比べてエッチング速度が遅いため、シリコン層だけをエッチングするよりも時間がかかることとなる。よって、エッチングを行う場合は、エッチング領域に存在する物質のエッチング速度を考慮した上で、エッチング処理時間を決めるのが好ましい。
【0053】
また、エッチング速度はエッチング中のプラズマ状態や、エッチング対象である遮光層膜厚の変動により多少変動する。エッチングが不十分で透光部に遮光層が残ると、その部分のエネルギー線が遮られ、エネルギー線の透過率が低下してしまうため、形成する磁化パターンに悪影響を及ぼす。よって、エッチング処理時間は余裕を持って決定するのが良く、遮光層の膜厚をエッチング速度で割って得られる時間tより多少長い時間エッチングを行うのが好ましい。好ましくは1.1t以上であり、さらに好ましくは1.2t以上である。ただし、あまり長くエッチングし過ぎると基体まで深くエッチングされてしまい、基体の表面に荒れが生じるため好ましくない。あまり表面が荒れすぎると、エネルギー線が拡散を起こし、エネルギー線の密度にばらつきが生じてしまい、形成する磁化パターンに悪影響を及ぼすからである。よって、好ましくは2t以下であり、さらに好ましくは1.8t以下である。
エッチングを行う際のパワー(RF出力)が大きすぎると、一度にエッチングされる量が大きくなるため、細かなエッチングを行うことができない。よって、エッチングパワーは200W以下が好ましく、さらに好ましくは100W以下である。ただし、適度なエッチング速度を得るためには30W以上であることが好ましい。
【0054】
上記エッチング処理の後、マスクの遮光層上に残ったフォトレジスト層はリムーブ液によって除去される。リムーブ液によるマスクのフォトレジスト層除去工程の後に、さらに酸素ないしN2Oガス等の酸化性ガスのプラズマを用いて、残存したフォトレジストを除去する工程を追加するのが好ましい。これにより、リムーブ液で除去できなかったフォトレジスト層、またはリムーブ液による除去の際に透光部に付着してしまったフォトレジストを完全に除去することができるため、エネルギー線の照射に影響を与えることなく、より精度良く磁化パターンの形成を行うことができる。
【0055】
また、酸化性ガスによるフォトレジストの除去工程を追加することにより、同時に遮光層の表面を酸化させることが可能となる。この工程で設けられた酸化層は、遮光層自体を酸化して得たものであるため、スパッタリングなどの別工程を経て設けた酸化層よりも遮光層との密着性が極めて良い。一般に酸化層は極性を持っており、極性をもつもの同士は密着性が高いという性質があるため、この性質を利用して、酸化層の上に更に酸化層を設ける際には密着性を上げることができ、非常に効果的である。本発明においては、遮光層であるシリコン層の上に、更に酸化シリコン等の誘電体層を設ける場合に、誘電体層と遮光層の間の密着性を改善することができる。
なお、酸化性ガスのプラズマのみによっても、レジストの除去を行うことも可能である。この方法によればリムーブ液によるフォトレジスト層の除去工程を省略することができるため、マスク製造工程を簡単にすることができる。
【0056】
次に、本発明に係るマスクを用いた磁化パターン形成方法について説明する。
まず、本発明の、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ついて説明する。
本発明の磁化パターン形成方法において好ましくは、第1の外部磁界を印加し磁性層を予め所望の方向に均一に磁化したのち、磁性層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。
【0057】
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配置して用いてもよい。更にそれら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、データの記録/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。媒体が円板形状である場合、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。
【0058】
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性層の保磁力に合わせて設定すればよいが、磁性層の室温での保磁力(静的保磁力)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。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。
【0059】
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。
【0060】
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。
【0061】
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。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。
【0062】
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。
【0063】
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。
【0064】
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。
【0065】
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。
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。
【0066】
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。
【0067】
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。
【0068】
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。
【0069】
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。
【0070】
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。
【0071】
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。
【0072】
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。
【0073】
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。
【0074】
図2に本願発明に係る具体的な転写機構の一例を示す。 磁気ディスク11上にスペーサ17を介してマスク14が載置され、その上方に遮光板13が配され、開口部13aを通してエネルギー線15が照射されるようになっている。マスク14には、上述のとおり形成すべき磁化パターンに応じて透過部、遮光部が形成されている。
【0075】
遮光板13には開口部13aの両側に永久磁石12a(N極)、12b(S極)が取り付けられるとともに、コイルがループ状に数十回巻かれた空芯コイル(電磁石)18a、18bが該永久磁石12a、12bに沿って配されている。また磁気ディスク11の逆の面にも永久磁石12c(N極)、12d(S極)が取り付けられるとともに、コイルがループ状に数十回巻かれた空芯コイル(電磁石)18a、18bが該永久磁石12c、12dに沿って配されている。
【0076】
空芯コイル18a、18bは互いに導線でつながれるとともに、両端が図示するように直流電源21,コンデンサ22,サイリスタ23につながれている。また、磁気ディスク11の装脱着がしやすいように、空芯コイル18a、18bはそれぞれくの字型に曲げられている。
ここに、永久磁石12a〜12d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る。
【0077】
パルス状外部磁界を印加するために、まず直流電源21によってコンデンサ22に、750Vの電位差を持たせる。次に、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24からトリガー信号を発生し、サイリスタ23のゲート端子に入力させると、コンデンサ22に蓄積されていた電位差によって空芯コイル18a、18bに電流が一気に流れる。このパルス状電流によりコイルの周囲に、パルス幅200μsecであって、ディスク内周域(半径21mmの位置)で約1.8kガウス、ディスク外周域(半径46.5mmの位置)で最大強度約2.0kガウス程度のパルス状磁界が発生する。
【0078】
図2(b)に示すように、空芯コイル18a、18bによる磁界は永久磁石12a〜12d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3.5kガウス、ディスク外周域(半径46.5mmの位置)で最大強度約3.9kガウス程度のパルス状磁界が印加される。 一方、トリガー装置24からのトリガー信号は遅延装置(ディレイ)25を経てエキシマレーザ(波長248nm)などのエネルギー線源26に入力され、これによりパルス状エネルギー線が発生する。エネルギー線は、図示しないプログラマブルシャッター、ビームエキスパンダ、プリズムアレイなどを経た後、例えばパルス幅数十nsec、エネルギー密度100〜200mJ/cm2のパルス
状エネルギー線5として照射される。
【0079】
通常、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、磁界強度が最大になるときにちょうどエネルギー線15が照射されるように、遅延装置(ディレイ)25によってエネルギー線の出射時間を調節する。
これによりエネルギー線15の照射と同時に、合計3000Oe程度のパルス状磁界が印加される。磁気ディスク11の加熱領域の動的保磁力は3000Oe以下にまで低下しているので、加熱領域のみがパルス状磁界によって反転磁化され、磁化パターンが形成される。なお、コンデンサ等を使用せず、直流電源から直接パルス状電流を流してもよい。
【0080】
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。
【0081】
本発明は、記録再生用磁気ヘッドを制御するための制御用情報を持つ磁化パターンの形成に好適である。例えばヘッドの位置に対応した信号を発生するパターンである。
制御用情報は、その情報を用いて磁気ヘッドなどの記録再生手段を制御するものであるが、例えば、磁気ヘッドをデータトラックに位置決めするためのサーボ情報や、媒体上での磁気ヘッドの位置を示すアドレス情報、磁気ヘッドによる記録再生速度を制御するための同期情報などが含まれる。或いは、サーボ情報を後で書込むための、基準情報も含まれる。
【0082】
これら制御用磁化パターンは高精度で形成される必要があり、特にサーボパターンは、データトラックの位置制御用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ため、サーボパターン以上に高い位置精度をも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。
【0083】
本発明では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。
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。
【0084】
ここで、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。
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。
【0085】
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。
【0086】
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。
【0087】
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。
【0088】
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。
【0089】
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、エネルギー線のディフラクションの影響がパターン幅により変わるので、パターン幅に応じて最適なパワーも変化する。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。
【0090】
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。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。
【0091】
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。
【0092】
なお、本発明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。
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。例えば、一旦200℃に昇温された領域はほぼ200℃に保たれる。
【0093】
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。
【0094】
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。
本発明のマスクは、エネルギー線の透過部と遮光部を有するいわゆるフォトマスクであり、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。
【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ので好ましい。
【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、マスクの全部又は一部を媒体に接触させるのが好ましい。レーザ光の回折の影響を極力少なくでき、高い分解能を持った磁化パターンを形成できる。例えばマスクを媒体上に静置した場合は、媒体表面の数μm程度のうねりにより、媒体と接触する部分としない部分ができる。ただし、媒体に圧痕を形成したり損傷することのないよう、マスクと媒体に対する加圧は100g/cm2以下とする。
【0097】
ただし、欠陥や傷を少なくするためには、少なくとも媒体の磁化パターンを形成する領域では、マスクと媒体とのあいだに間隙を設けるのが好ましい。ゴミ等の挟み込みによる媒体やマスクの傷つき、欠陥発生を抑えることができる。
また、磁化パターン形成前に潤滑層が設けられている場合は、特に、マスクと媒体とのあいだに間隙を設けるのが好ましい。マスクに潤滑剤が付着するのを最小限にするためである。また、潤滑層が設けられたディスクとマスクを接触させた状態で大パワーのエネルギー線を照射すると潤滑剤の急激な気化により爆発状態となり、潤滑剤が飛散したり、更にはマスクが破損したりする虞があるためである。
【0098】
磁気記録媒体の磁化パターン形成領域とマスクの間隙を保つ方法としては、両者を一定距離に保てる方法であればよい。例えばマスクと媒体とを特定の装置により保持して一定距離を保っても良い。また、両者のあいだの、磁化パターン形成領域以外の場所にスペーサを挿入してもよい。マスク自体に、スペーサを一体形成しても良い。
【0099】
マスクと磁気記録媒体とのあいだに、媒体の磁化パターン形成領域の外周部又は/及び内周部にスペーサを設けると磁気記録媒体表面のうねりを矯正する効果が生まれるので磁化パターン形成の精度が上がるのでよい。
スペーサの材質は硬質のものが良い。また、パターン形成に外部磁界を用いるので磁化されないものが良い。好ましくは、ステンレス、銅などの金属や、ポリイミドなどの樹脂である。高さは任意だが、通常、0.1μm〜数百μmである。
【0100】
マスクと磁気記録媒体の最小間隙は0.1μm以上あることが好ましく、これにより、ゴミ等の挟み込みによる磁気記録媒体やマスクの損傷、欠陥発生を抑えることができる。即ち、間隔を0.1μm以上とすることで媒体表面のうねりにより磁化パターン形成部分がマスクと予期せぬ接触を起こすのを防ぐ。従って、接触部分で媒体の熱伝導度が変わるため、そこだけ磁化されやすさが特異的に変化し、所望のパターン通りに磁化パターンが形成されないといった問題がない。
より好ましくは0.2μm以上とする。ただし、間隔は1mm以下とするのが好ましい。これにより、エネルギー線の回折を小さく、磁化パターンがぼやけるといった問題がない。
【0101】
例えば、エキシマレーザ(248nm)を用い、マスクに形成された2×2μmのパターン(2μmの透過部と2μmの非透過部を交互に持つパターン)を媒体に転写する場合、マスクと媒体のあいだの距離は25〜45μm程度以下に保つ必要がある。これ以上距離が大きいと、回折現象によってレーザ光の明暗のパターンが鮮明でなくなる。1×1μmのパターン(1μmの透過部と1μmの非透過部を交互に持つパターン)の場合、距離は10〜15μm程度以下とする。
【0102】
マスクを用いる場合は、上記条件の範囲内で、媒体との距離をできるだけ短くするのが好ましい。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。
【0103】
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。
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。
【0104】
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。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。
【0105】
また好ましくは光学系に縮小結像技術(結像光学系)を用いる。形成すべき磁化パターンに応じた強度分布を有するパターン化エネルギー線を縮小して媒体表面に結像させる。これによれば、エネルギー線を対物レンズで絞った後マスクを介する場合、すなわち近接露光の場合に比較して、マスクのパターニング精度やアライメント精度により磁化パターンの精度が制限されることがなく、より微細な磁化パターンを精度良く形成することができる。また、マスクと媒体が離間しているため、媒体上のゴミの影響も受けにくい。
【0106】
本技術によれば、光源から出射したエネルギー線を、マスクを介して強度分布を変化させ、結像レンズなどの結像手段を通して媒体表面に縮小結像させる。なお、結像レンズは投影レンズと称することもあり、縮小結像を縮小投影と称することもある。
次に、本発明の磁気記録媒体の構成について説明する。
【0107】
本発明に係る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。
【0108】
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(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。
【0109】
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。
【0110】
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。
【0111】
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。
【0112】
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。磁気記録装置が、非駆動時にヘッドを磁気記録媒体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。
【0113】
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。
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、JIS B0601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。
【0114】
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。
【0115】
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。
【0116】
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。
【0117】
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。
【0118】
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。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。
【0119】
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。
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。
【0120】
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。
【0121】
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。
【0122】
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。
【0123】
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、加熱と同時に外部磁界を印加されて消磁されるか逆方向に磁化される。
【0124】
磁性層の室温での保磁力(静的保磁力)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。
【0125】
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。
【0126】
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。
【0127】
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。
1.5 1.4の時の磁化値を読みとると、残留磁化値M1が得られる。
1.6 1.2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。
【0128】
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。
【0129】
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。
【0130】
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。
【0131】
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。
【0132】
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。
【0133】
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。
【0134】
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。
【0135】
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。
【0136】
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。
【0137】
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。潤滑層の形成は一般に潤滑剤の塗布により行われ、例えばスピンコート法、引き上げ塗布法、スプレー塗布法等、任意の塗布工程が用いられる。大量の媒体に短時間で均一に潤滑層を形成するには引き上げ塗布法が適している。蒸着法で成膜してもよい。
【0138】
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るが、エステル結合を有するパーフルオロポリエーテル、ジアルキルアミドカルボン酸、パークロロポリエーテル、ステアリン酸、ステアリン酸ナトリウム、リン酸エステル等が好ましい。エステル結合は分子内のどこにあってもよいが、末端にエステル結合の官能基を有すると分子中の可動部が長くなり潤滑性が得られ易いためより好ましい。
【0139】
特に主鎖に−Ca2aO−単位(但し、aは1〜4の整数)を有し、末端にエステル結合の官能基を有するパーフルオロポリエーテルが好ましい。より好ましくは、下記の一般式(I)で示されるパーフルオロエーテルである。
R−O−(A1−O−A2−O)x−R (I)
(ただし、A1、A2はそれぞれCF2および/またはC24で構成され、A1とA2を構成するCF2とC24の割合(CF2/C24)が5/1〜1/5であり、Xは10〜500、Rはヘテロ原子を含む炭素数1〜20のアルキル基もしくはフッ素置換アルキル基を示す。)
例えば、アウジモント社製Fomblin−Z−DOLはCF2CF2OとCF2Oの重合体で直鎖構造を有し、両末端にエステル基−COOR(但し、Rはフッ素で置換されていてもよいアルキル基を表す。)を有する。また、ダイキン工業社製Demnumタイプ(SPやSY)はヘキサフルオロプロピレンオキシドのホモポリマーで、片方の末端にエステル基−COOR(但し、Rはフッ素で置換されていてもよいアルキル基を表す。)を有する。
【0140】
潤滑剤の数平均分子量は100〜10000の範囲内が好ましい。より好ましくは数平均分子量が2000〜6000である。分子量が低いと一般的に蒸気圧が高く、塗布した後にわずかずつ蒸発し、時間と共に所望の膜厚から遠ざかってしまう。逆に分子量が高い場合は、一般的に粘性が高く、所望の潤滑性が得られない時がある。
【0141】
好ましくは、アウジモント社製Fomblin−Z−DOL(商品名)、Fomblin−Z−Tetraol(商品名)等が用いられる。
また、これらを溶解させる溶媒としては例えばフロン系、アルコール系、炭化水素系、ケトン系、エーテル系、フッ素系、芳香族系等が用いられる。
また、潤滑剤と媒体との化学結合を高めるため、潤滑層形成後に加熱処理を施すのが好ましい。加熱温度は50℃以上であるが、潤滑剤の分解温度よりも低い温度の範囲で適宜選択すればよい。通常100℃以下である。
【0142】
潤滑剤の塗布膜厚としては、10nm以下が好ましい。あまり厚くしても一定以上の潤滑性は得られず余分な潤滑剤がディスクの回転に伴って外周側へ移動し、内外周での膜厚分布が発生しやすくなる。ただし薄すぎると所望の潤滑性が得られないので、0.5nm以上が好ましい。より好ましくは1nm以上、特に好ましくは1.5nm以上である。
【0143】
本発明によれば、加熱によりフッ酸を発生しうる潤滑剤に対してもマスクが劣化しないので、上記パーフルオロポリーエテルなどのフッ素系の潤滑剤であっても問題なく使用することができる。従って潤滑剤選択の幅が広がる利点がある。ただし、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。
【0144】
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、JIS B0601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。
【0145】
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。
【0146】
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。
【0147】
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。
【0148】
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、ディスク状磁気記録媒体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1の保護層までをマスクしたまま成膜し、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2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。
【0149】
次に、本発明の磁気記録装置について説明する。
本発明に係る磁気記録装置は、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。
【0150】
本発明の方法により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。
【0151】
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。
【0152】
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。
【0153】
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。
【0154】
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。
【0155】
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、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。
【0156】
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。
【0157】
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。
【0158】
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。
【0159】
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。
【0160】
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。
【0161】
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。
【0162】
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。
【0163】
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。
【0164】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。但し、その要旨の範囲を越えない限り、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
(実施例1、2、比較例1、2)
[実施例1のマスクの作製]
127mm×127mmの正方形、2.3mm厚の石英ガラスを基体とし、その磁気ディスクに対するべき面の上にスパッタリングにより膜厚100nmのSi(シリコン)層、スピンコートにより膜厚200nmのフォトレジスト層を順次形成した。そののちレーザ露光装置を用い、磁気記録媒体上に形成すべきサーボパターンに応じたパターンを露光し、現像してフォトレジスト層に凹凸パターンを形成した。
【0165】
次いで、日本ビクター社製のIE−500を用いてレジストの開口部に対し反応性イオンエッチング(RIE)を行った。SF6ガスを用いて石英ガラスのエッチングを2分間行った。エッチング条件は、SF6流量100sccm、圧力30mTorr、RF出力50Wである。Siとフォトレジスト、Siと石英ガラスのエッチング速度の比率(選択比)は各々8:1、10:1であった。RIE後にリムーブ液を用いてフォトレジストを除去した。
【0166】
次にSi層に形成された凹部(溝)の深さの測定をAFM(原子間力顕微鏡:デジタルインスツルメンツ社製 ナノスコープ3a D3100型)にて実施し、全面にわたって溝深さがほぼ100nmであることを確認した。すなわち、透過部においてはSiが全てエッチングされていた。
作製したマスクは、半径20〜46mmにパターン領域を有し、パターン領域にはパターン最小線幅0.7μm(最小幅0.7μm;ライン、スペースとも0.7μm)のパターンが設けられてなる。最内周でのパターン最小線幅は0.7μm、最外周でのパターン最小線幅は約1.2μmである。
【0167】
この後、パターン領域の周縁部に、リフトオフ法によりCr層からなるスペーサを設けた。即ち、パターン領域外の外周部である半径約47〜48mmの範囲には、高さ1.5μm、直径50μmの略円形の突起(スペーサ)が100μm間隔で、また、半径15〜16mmの範囲に、高さ0.5μmである以外は外周部のスペーサと同じであるスペーサが形成されたマスクを得た。
【0168】
[実施例2のマスクの作製]
RIE後のフォトレジスト除去までを実施例1と同様に行った後、反応性スパッタリングによってSiO2層を厚さ40nm設けた。反応性スパッタリングは、シリコンターゲットに対し、アルゴン70ccm、酸素30ccmの混合ガスでスパッタリングすることにより実施した。
【0169】
最後に実施例1と同様にスペーサを作製した。
この結果、透過部は石英ガラス上に厚さ40nmのSiO2層が設けられ、非透過部は石英ガラス上に厚さ100nmのSi層と厚さ40nmのSiO2層の積層膜が設けられてなるマスクを得た。
[比較例1のマスクの作製]
127mm×127mmの正方形、2.3mm厚の石英ガラスを基体とし、その磁気ディスクに対するべき面の上にスパッタリングにより膜厚100nmのCr(クロム)層、スピンコートにより膜厚200nmのフォトレジスト層を順次形成した。そののちレーザ露光装置を用い、実施例1と同じパターンを露光し、現像してフォトレジスト層に凹凸パターンを形成した。
【0170】
次いで、硝酸セリウムを含有するエッチング液により、フォトレジストの開口した部分でCrをウェットエッチングして、実施例1と同じパターンを有するマスクを作製した。なお、透過部においてはCrが全てエッチングされていた。
この後、パターン領域の周縁部に、実施例1と同様にしてCr層からなるスペーサを設けた。
【0171】
[比較例2のマスクの作製]
ウェットエッチング後のフォトレジスト除去までを比較例1と同様に行った後、反応性スパッタリングによってSiO2層を厚さ40nm設けた。反応性スパッタリングは、シリコンターゲットに対し、アルゴン70ccm、酸素30ccmの混合ガスでスパッタリングすることにより実施した。
【0172】
最後に比較例1と同様にスペーサを作製した。
この結果、透過部は石英ガラス上に厚さ40nmのSiO2層が設けられ、非透過部は石英ガラス上に厚さ100nmのCr層と厚さ40nmのSiO2層の積層膜が設けられてなるマスクを得た。
[実施例1,2,比較例1,2のマスクによる繰返し磁化パターン形成試験]これらマスクを用いて磁気記録媒体に繰り返し転写試験を行った。使用した磁気記録媒体は以下のようなものであった。
【0173】
3.5インチ径のNiPメッキ付きアルミニウム合金基板上にCr90Mo10を10nm、記録層としてCo64Cr16Pt128を12nm、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。その上には潤滑層としてフッ素系潤滑剤を0.5nmの厚さに塗布し、100℃で40分焼成し、室温での静的保磁力3600Oe、動的保磁力8000Oe程度、飽和磁化310emu/ccの面内記録用であった。
【0174】
この媒体に、まず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。
上記マスクと媒体を用い、図2の磁化パターン形成装置により磁化パターンの形成を行った。上記マスクと媒体をスペーサを介して一体とし、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):160mJ/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、繰り返し周波数10Hzで一回転当たり32パルス照射した。シミュレーションにより媒体の加熱温度を求めたところ、約200℃であった。
【0175】
記録用磁界としては約3000Oe、長さ200μsの磁界を加えた。
図3に、実施例における、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。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3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。
【0176】
本試験においては、マスク及び媒体を連続で回し続けながらレーザ照射を繰り返した。マスクの各位置が照射を受けた回数(すなわちマスクが回転した回数)を照射回数と定義した。媒体は照射回数10000回毎に交換した。
また、所定の照射回数に達した時点で、試験用媒体を信号測定用媒体に取り替えて一回のみレーザ照射して磁化パターンを形成した。その後、媒体を試験用媒体に戻して繰返し照射試験を行った。以上のプロセスを繰り返した。
【0177】
実施例1、2、比較例1、2の各マスクに対して上記手法により繰返しレーザ照射を実施した。
上記試験により磁化パターンを形成した信号測定用媒体に対し、再生素子幅0.4μmのハードディスク用GMRヘッドで磁化パターンを再生した。このとき再生信号出力の変化を測定した結果を図6に示す(出力は初期値で規格している)。なお、出力の低下は、マスクのパターンが劣化を起こして磁化パターン形成が不完全になったために起こる。
【0178】
比較例1は、初期特性以降で最初に測定した10000回照射の段階でマスクパターンが破壊して測定不能となったため図6には示していない。
図6からわかるように、実施例1及び実施例2は10万回の繰返しレーザ照射に耐え、十分な耐久性を示し、比較例2に比して顕著な向上を示した。ただし10万回を越えた段階では実施例1より実施例2の方が若干優れた耐久性を示した。
【0179】
実施例1の116000回照射後と、実施例2の143000回照射後のマスク表面をSEM(表面走査型電子顕微鏡)で観察したところ、実施例1のマスクには透過部に腐食が見られた(図7参照)。実施例2には顕著な腐食はみられなかった。
[実施例及び比較例1のマスクの耐久性評価試験]
実施例1及び比較例1のマスクに対して、フッ素系潤滑剤(Fomblin、Z−Dol2000:アウジモント社製)を滴下したのち、3.5インチ径のNiPメッキ付きアルミニウム合金基板をスペーサを介して対向させた。この状態で、マスク側から波長248nmのエキシマパルスレーザを照射した。照射条件はパルス幅:25nsec、パワー(エネルギー密度):160mJ/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、繰り返し周波数50Hzで同一場所を繰返し照射した。
【0180】
実施例1のマスクの10万回レーザ照射後の顕微鏡写真を図4に、比較例1のマスクの3万回レーザ照射後の顕微鏡写真を図5に示す。写真からも分かるとおり、実施例1のマスクは10万回のレーザ照射までシリコンパターンの劣化が認められなかったのに対し、比較例1のマスクは3万回のレーザ照射でクロムのパターンがほとんど剥離を起こした。
【0181】
(実施例3及び比較例3)
石英ガラス上に実施例1と同様にして100nmのSi層を形成した(実施例3)。このSi層にカッターナイフを用い1mm間隔の切れ込みを縦横10本ずつ入れ、テープ剥離試験を行ったところ、剥離は全くみられなかった。
同様に、石英ガラス上に100nmのPt層を形成した(比較例3)。実施例3と同様にしてテープ剥離試験を行ったところ、切れ込みを入れた部分全てが剥離を起こした。
【0182】
(比較例4)
シリコンに代えてモリブデンシリサイド(原子%でMo:Si=1:1)を用いた以外は実施例1と同様にしてマスクを作製した。
このマスクのXPSによる膜組成の深さ方向分析を行った。次いで、マスクを潤滑剤(Z−Dol2000)に浸した状態で600℃まで加熱し、加熱後のマスクに対し、XPSによる膜組成の深さ方向分析を行った。加熱前後の分析結果の比較を図8に示す。加熱後は、Siが膜中に残存しているのに対しMoはほぼ完全に消失した。
(実験例1及び2)
127mm×127mmの正方形、2.3mm厚の石英ガラスを基体とし、その一面にスパッタリングにより膜厚100nmのSi層と反応性スパッタリングにより膜厚30nmのSiO2層を連続して設けたものを作製した(実験例1)。反応性スパッタリングはシリコンターゲットをアルゴン70ccm、酸素30ccmの混合ガスでスパッタリングすることにより実施した。
また、SiO2層を設けなかった以外は同様にして、膜厚100nmのSi層だけを設けたものを作製した(実験例2)。
実験例1及び実験例2で得られた基板に対し、曲率半径0.05mmのダイヤモンド針を用いたスクラッチ試験を実施した。
実験例1の基板には装置の最大荷重である400gでもスクラッチが入らなかった。
実験例2の基板には40gの荷重でスクラッチが入った。
これにより、誘電体層を設けた基板は衝撃に対する耐久性に優れていることが分かる。
【0183】
【発明の効果】
本発明によれば、非透過部の反射率が特に短波長域で高いため、エネルギー線吸収が小さく、エネルギー線耐久性が高いレーザ加工用マスクが得られる。このためマスクの交換頻度が減り、生産性が高く生産コストが抑えられる。このマスクは特に、短波長のエネルギー線が用いられる微細加工に適して使用できる。
【0184】
本発明によればまた、潤滑剤の分解等によって発生するフッ酸への耐久性も高いレーザ加工用マスクが得られる。このためマスクの交換頻度が減り、生産性が高く生産コストが抑えられる。また、フッ素系化合物を含みフッ酸を発生しうる対象物に対しても生産性の高いパターン形成が行える。従って、フッ素系潤滑剤塗布後の磁気記録媒体にも磁化パターンが形成できる。またクロムを用いる場合と比較して無毒で、かつ安価なマスクが得られる。
【0185】
そしてこのマスクを、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適用することにより、微細なパターンを低コストで効率よく形成できる。また、潤滑剤塗布後の媒体に磁化パターンが形成できるので、工程が複雑になる潤滑剤塗布前媒体への磁化パターン形成を行う必要がなく、生産コストが抑えられ、生産効率が著しく向上する。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ができる。
【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3】 本発明の実施例における、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図である。
【図4】 本発明の実施例1のマスクの、10万回レーザ照射後の顕微鏡写真である。
【図5】 本発明の比較例1のマスクの、3万回レーザ照射後の顕微鏡写真である。
【図6】 本発明の実施例のマスクの、繰返しレーザ照射試験における照射回数と信号振幅の関係を示すグラフである。
【図7】 本発明の実施例1のマスクの、繰返しレーザ照射試験後の電子顕微鏡写真である。
【図8】 本発明の比較例4のマスクの、(a)初期におけるXPSによるMoSi膜中深さ方向分析結果、(b)潤滑剤中加熱後のXPSによるMoSi膜中深さ方向分析結果である。
【符号の説明】
1 磁気記録媒体(磁気ディスク)
2 マスク
3 外部磁界
4 入射光(レーザビーム)
5 スペーサ
6 透明基体(石英)
7 遮光層(シリコン含有層)
8 誘電体層
11 磁気ディスク
12a、12b、12c、12d 永久磁石
13 遮光板
13a 開口部
14 マスク
15 エネルギー線
17 スペーサ
18a、18b、19a、19b、19c、19d 空芯コイル(電磁石)
21 直流電源
22 コンデンサ
23 サイリスタ
24 トリガー発生装置
25 遅延装置(ディレイ)
26 エネルギー線源
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a mask unit and a magnetization pattern forming method used when forming a magnetization pattern of a magnetic recording medium used in a magnetic recording apparatus.
[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. 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.
[0004]
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 a 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 "Readback Properties of Novel Magnetic Contact Duplication Signals with High Recording Density FD" (Sugita, Ret.al, Digest of InterMag 2000, GP-06, published by IEEE)).
[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 above-described magnetization pattern forming technique is an excellent technique that can efficiently and accurately form various fine magnetization patterns and that does not increase the number of defects in the medium without damaging the medium or the mask. According to this method, since the same magnetization pattern can be formed on a plurality of media by repeatedly using the same mask, the magnetization pattern can be formed easily and at low cost.
[0018]
As this mask, a photomask having an energy ray transmission part and a non-transmission part (hereinafter sometimes referred to as a non-transmission layer, a light shielding layer, or a light shielding part) is often used. Photomasks are well known in the manufacturing processes of semiconductors and liquid crystals, but their production is generally performed as follows.
That is, a metal such as chromium is formed by sputtering on a transparent substrate such as quartz glass or soda lime glass, a photoresist is applied thereon, and desired transmissive portions and non-transmissive portions are formed by etching or the like. A photomask used for the magnetization pattern forming method is also usually produced by the same method.
[0019]
Chromium is a very good light-shielding material because it has a high melting point, high hardness, and is hardly damaged. Therefore, it is widely used as a layer for forming an energy ray non-transmissive portion. However, when the same mask is repeatedly used many times, for example, 10,000 times or more, there is a problem that the chromium layer as the light shielding portion deteriorates and the mask cannot be used continuously.
[0020]
If the mask cannot be used continuously and the frequency of replacement increases, it is not only complicated, but also the production cost increases. Moreover, every time the mask is replaced, the production line must be stopped, and the production efficiency is also deteriorated.
In view of the above problems, the present invention provides a highly durable mask in a technique for forming a pattern on a magnetic recording medium by a combination of local heating and magnetic field application, thereby forming a fine magnetization pattern efficiently at a low cost. An object of the present invention is to provide a method for forming a magnetic pattern. As a result, it is an object to provide a magnetic recording medium and a magnetic recording apparatus capable of recording at higher density in a short time and at a low cost.
[0021]
[Means for Solving the Problems]
  Of the present inventionMagnetization pattern forming methodThe magnetic layer on the substrateAnd lubricating layer containing fluorineThe magnetic recording medium having the above is irradiated with energy rays through a mask,SaidA method for forming a magnetization pattern, comprising: heating an irradiated portion of a magnetic layer; and applying an external magnetic field to the magnetic layer,The mask has a layer of a non-transmission part with respect to the energy beam mainly composed of silicon on a transparent substrate.
[0023]
  Of the present inventionmaskThe magnetic layer on the substrateAnd lubricating layer containing fluorineThe magnetic recording medium having the above is irradiated with energy rays through a mask,SaidA mask for use in a method for forming a magnetic pattern comprising a step of heating an irradiated portion of a magnetic layer and a step of applying an external magnetic field to the magnetic layer,On a transparent substrateIt is characterized by having a non-transparent part layer mainly composed of silicon..
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The present invention relates to a method of forming a magnetization pattern by a local heating process and a magnetic field application process in which an energy beam is irradiated onto a magnetic recording medium through a mask, and the energy beam non-transmission part is mainly composed of silicon (Si) as a mask. A mask having a layer to be used is used.
[0025]
Conventionally, a mask having chromium as a non-transmissive portion has been very commonly used in manufacturing processes of semiconductors, liquid crystals, and the like. However, according to the study of the present inventors, it has been found that in the magnetic pattern forming process of the magnetic recording medium which is the object of the present invention, the mask having chromium as a non-transmissive portion is likely to be deteriorated in pattern.
As a result of the examination of the cause by the present inventor, it has been found that the fluorine-based lubricant applied on the magnetic recording medium is decomposed by irradiation with energy rays in the heating process and generates hydrofluoric acid. Furthermore, it has been found that chromium has a catalytic action on the decomposition of the lubricant and accelerates the decomposition. And it discovered that the damage by the thermal shock of energy ray irradiation and the corrosion by hydrofluoric acid combined, and the chromium of the non-permeation | transparent part was corroded and deteriorated remarkably.
[0026]
Therefore, in the present invention, the non-transmissive portion includes a layer mainly composed of silicon (Si). Since silicon is very stable chemically and has a strong resistance to hydrofluoric acid, there is an advantage that corrosion due to hydrofluoric acid can be prevented. “Containing silicon as a main component” usually means containing 80 atomic% or more of silicon. More preferably, it contains 90 atomic% or more of silicon.
[0027]
In addition, since silicon has a melting point exceeding 1000 ° C. and is thermally stable, it has an advantage of improving the thermal durability of the mask.
Furthermore, since silicon has excellent adhesion to a glass substrate, there is an advantage that peeling does not easily occur.
Combined with these effects, it is considered that a mask including a layer containing silicon (Si) as a main component in the non-transmissive portion can withstand both thermal shock by laser and chemical erosion by hydrofluoric acid.
[0028]
According to the present invention, a highly productive pattern can be formed even on an object containing a fluorine-based compound and capable of generating hydrofluoric acid, so that the magnetic recording medium and the mask after application of the fluorine-based lubricant are brought close to or in close contact with each other. In this state, there is an advantage that the magnetization pattern can be formed without any problem.
Although the problem of mask deterioration can also be reduced by forming the magnetization pattern before applying the lubricant, it becomes impossible to perform inspection by the magnetic head before the magnetization pattern formation step. However, if the inspection with the magnetic head is performed after forming the magnetization pattern, the transferred pattern disappears. That is, when the magnetization pattern is formed before applying the lubricant, there is a problem that it is difficult to inspect with a magnetic head. Therefore, in order to perform the inspection process using the magnetic head, it is necessary to perform the magnetization pattern forming process after applying the lubricant.
[0029]
Another feature of silicon is high reflectivity in a short wavelength region of 500 nm or less. Accordingly, silicon has an advantage that light absorption is small in a short wavelength region, and therefore, a rise in the temperature of the mask due to laser irradiation is small. In particular, the reflectance is higher than that of chromium at a wavelength of 300 nm or less. For example, at 248 nm, the reflectivity of chromium is approximately 50%, whereas silicon has a reflectivity of 70% or more.
[0030]
While there is a demand for finer magnetic pattern formation for high-density recording, the wavelength of energy rays used for laser processing tends to be shorter, but the mask of the present invention has such a short wavelength. It is particularly excellent as a mask for microfabrication.
The mask according to the present invention can be continuously used for forming a magnetization pattern as many as 100,000 times or more, for example, and the mask replacement frequency can be reduced. This not only reduces the replacement work, but also reduces the production cost of the magnetic recording medium and increases the production efficiency.
[0031]
Further, for a magnetic recording medium having a high coercive force (for example, a medium having a coercive force of 3000 Oe or more), as described above, it is necessary to increase the power of the irradiated energy beam, and the effect of applying the mask according to the present invention. Is big.
Silicon also has the advantage that it is harmless compared to chromium and can be obtained at low cost.
[0032]
In addition, from the viewpoint of hydrofluoric acid resistance, noble metals such as gold and platinum are excellent, but these metals have a drawback of poor adhesion to glass as a substrate and cannot withstand the thermal shock of a laser. Moreover, since it is expensive, it is disadvantageous from a cost aspect.
Here, an example of the magnetization pattern forming method according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram for explaining an example of a magnetization pattern forming method according to the present invention. The in-plane magnetic recording medium 1 is uniformly magnetized in advance in one circumferential direction by an external magnetic field. Thereafter, the mask 2 is placed on the medium 1 and fixed with a retaining screw (not shown).
The mask 2 includes a transparent substrate 6 made of quartz and a light shielding layer 7. The light shielding layer 7 forms a shape corresponding to the magnetization pattern to be formed together with the light transmitting portion where the light shielding layer does not exist.
[0033]
A laser beam 4 is irradiated here, and an external magnetic field 3 is applied simultaneously. The irradiated energy rays are blocked by the non-transmissive layer 6, and the density of the energy rays is generated on the magnetic disk. The density of the energy rays becomes the temperature difference of the magnetic disk as it is, and the magnetization pattern is formed using this temperature difference. This external magnetic field is in the opposite direction to the external magnetic field when it is first magnetized uniformly.
[0034]
In this way, a fine magnetization pattern can be formed efficiently and accurately. At this time, the distance between the mask and the magnetic disk does not need to be constant over the entire surface, and the distance may be appropriately adjusted by a spacer or the like. Accordingly, 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.
[0035]
The material of the mask substrate is not particularly limited as long as sufficient transparency can be obtained with respect to the wavelength used for the energy rays, and glass, resin, etc. can be used, but preferably the transmittance is 80% or more. Preferably, the nonmagnetic material is 90% or more. By using a material with such a high transmittance, energy rays can be used efficiently. However, even a highly permeable material has some absorption of energy rays, so it needs to have some resistance to energy rays and heat.
[0036]
In the case of a mask used for forming a magnetization pattern, the mask is preferably made of a nonmagnetic material. A magnetized pattern can be formed with uniform clarity in any pattern shape, and a uniform and strong reproduction signal can be obtained. In the case of a mask containing a ferromagnetic material, the magnetic field distribution is 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.
[0037]
For the reasons described above, a glass-based material is preferable in the mask according to the present invention. Further, in the present invention, since it is necessary to form a fine pattern, quartz glass that can efficiently handle short wavelength energy rays is used. It is good to use.
Although quartz glass is relatively expensive, it has an advantage that an energy ray having a short wavelength of 300 nm or less, which is particularly easy to perform microfabrication, can be used because it has a high transparency to energy rays in the ultraviolet region. When using energy beams with longer wavelengths, it is better to use optical glass from the viewpoint of cost. The thickness of the substrate is not limited, but it is usually preferably about 1 to 10 mm in order to prevent the substrate from being bent and to stably provide flatness.
[0038]
In terms of flatness, from the viewpoint of correcting the distortion of the disk at the time of mounting, it is preferable that the undulation is small. In order to obtain a pattern of submicron or less, the undulation is preferably 2 μm or less.
In the present invention, the material of the non-transmissive layer (light shielding layer) is mainly composed of silicon, and particularly preferably contains 90 atomic% or more of silicon. Most preferred from the viewpoint of resistance to hydrofluoric acid is a layer consisting essentially of silicon. However, other elements may be included for another purpose, for example, to refine the crystal. Examples of other elements here include hydrogen, oxygen, nitrogen, Cr, Mo, Al, Pt, Au, Ag, Cu, Pd, Ti, Ni, Ta, Mg, Se, Hf, Zr, V, Nb, One or more selected from Ru, W, Mn, Re, Fe, Co, Rh, Ir, Zn, Cd, Ga, In, Ge, Te, Pb, Po, Sn, Bi, B, and the like can be given. Further, in the case of manufacturing by a sputtering method or the like, a sputtering gas such as argon may be mixed in the film. In consideration of corrosion due to decomposition components of the lubricant, the additive element is preferably a noble metal such as Pt, Au, or Rh, or oxygen, hydrogen, or nitrogen. One kind of these other elements may be used, but two or more kinds may be used. The content is usually preferably about 10 atomic% or less.
[0039]
The method for forming the light shielding layer is not particularly limited, and film formation methods such as sputtering, electron beam evaporation, thermal evaporation, and CVD can be used. However, the film is dense and hardly peels off against thermal shock. From the viewpoint of high speed film formation, sputtering is preferred.
If necessary, the light shielding layer may be a plurality of two or more layers. Alternatively, another layer may be provided on the light shielding layer. For example, a layer such as chromium oxide may be provided in order to reduce the reflectance of the light shielding layer surface.
[0040]
The film thickness of the light-shielding layer is not limited as long as sufficient non-transparency (energy-beam light-shielding property), desired reflectance, and energy-ray durability can be obtained, and also varies depending on the denseness of the film, that is, the film formation method. However, approximately 30 nm or more is preferable. If energy ray durability is regarded as important, the thickness is preferably 50 nm or more, more preferably 70 nm or more so that the heat capacity is increased. However, if the thickness is too thick, the transmittance of the energy beam decreases and the film formation time becomes too long. Therefore, the thickness is preferably 500 nm or less, more preferably 400 nm or less, and particularly preferably 300 nm or less.
When a magnetization pattern is formed by repeatedly using a single mask, foreign matters such as a lubricating layer of the magnetic recording medium may adhere to the surface of the mask, albeit little by little. When a large amount of foreign matter adheres, the intensity distribution of energy rays is affected, and the formed magnetization pattern may be adversely affected. Therefore, it is preferable to clean the mask surface every time the mask is used a predetermined number of times. For example, it is preferable to clean the mask surface every time it is used for forming a magnetization pattern about 1000 to 3000 times (each time it is irradiated with energy rays).
[0041]
In general, when cleaning the mask, the mask is applied at the edge (inner edge and / or outer edge, inner edge and / or outer edge) so as not to damage the pattern area. Hold and wash. For example, a method of cleaning using a PVA sponge or the like while rotating the peripheral edge portion of the mask fitted to a plurality of pulleys is conceivable. At this time, since the mask holding member, for example, a pulley is in contact with the edge portion of the mask and the vicinity thereof, the light shielding layer formed on the outermost peripheral portion may be damaged or the light shielding layer may be peeled off. The light shielding layer piece peeled off from the mask surface may directly adhere to the mask and adversely affect the formation of the magnetization pattern, or may damage the mask or disk when the mask and the magnetic recording medium are brought close to each other.
Therefore, it is preferable not to provide a light shielding layer on the edge portion of the mask and the vicinity thereof, which may come into contact with a holding member such as a pulley. Thereby, damage and peeling of the light shielding layer can be suppressed. The area where the light-shielding layer is not provided may be any one of the outer peripheral edge part and the inner peripheral edge part and the vicinity thereof, or both of them and the vicinity thereof, but generally the outer peripheral edge part is a mask. Therefore, it is preferable not to provide a light-shielding layer at the outer peripheral edge portion and in the vicinity thereof. The area where the light shielding layer is not provided is generally a circumferential area having a predetermined width in the vicinity of the edge portion, but may have other shapes.
[0042]
The range in which the light shielding layer is not provided is not particularly limited as long as it includes a region in contact with the mask holding member. However, if it is too small, the effect may not be obtained. It is preferable that the light shielding layer is not formed. More preferably, it is 1 mm or more. However, since the effect does not change even if it is too wide, it is preferably 5 mm or less from the edge portion. More preferably, it is 4 mm or less.
Examples of a method for manufacturing such a mask include a method in which the outermost peripheral portion and / or the innermost peripheral portion of the mask is covered with a holder or the like when the light shielding layer is sputtered so that the light shielding layer is not formed on that portion. be able to.
Further, on the light shielding layer thus formed, SiO2It is preferable to provide a protective layer such as a wide area so as to cover the light shielding layer because peeling of the light shielding layer can be further suppressed. More preferably, a dielectric layer is provided up to the edge portion. As the protective layer, a dielectric layer described later can be preferably used.
As a method for forming such a protective layer, the protective film may be formed by removing the holder from the outermost peripheral part and / or innermost peripheral part of the mask during sputtering of the protective layer.
[0043]
In the present invention, it is preferable to form a dielectric layer transparent to energy rays on the outermost layer (side facing the medium) of the light shielding portion. One of the purposes is to reduce the reflectance of the light shielding portion on the medium side. If the reflectance of this surface is high, the light reflected from the medium is directed again to the medium, so that the temperature immediately below the light-shielding portion of the medium that is not originally recorded rises and the transfer signal is disturbed.
[0044]
Examples of the dielectric layer used here include silicon oxide, aluminum oxide, and titanium oxide. Silicon oxide is preferable from the viewpoint of durability against hydrofluoric acid and the adhesion to the glass substrate.
Silicon oxide produced by sputtering is particularly dense and has better durability against hydrofluoric acid than quartz glass, which is the same silicon oxide substrate. It is preferable that Thereby, the corrosion resistance of quartz glass can also be improved.
[0045]
In the case where the dielectric layer is provided only on the light shielding portion, the silicon-containing layer for light shielding and the dielectric layer can be continuously formed at the initial film formation stage. In the case where a dielectric is provided in both the light shielding portion and the light transmitting portion, it can be produced by a method of forming a pattern of the light transmitting portion and the light shielding portion and then sputtering silicon oxide on the entire surface.
As a method for manufacturing the dielectric layer, when a metal target is reactively sputtered with oxygen, nitrogen or the like, the film quality can be controlled by the partial pressure of the reactive gas or the film forming power. Therefore, it is preferable to use reactive sputtering in order to obtain a sufficiently transparent film quality and also from the viewpoint of film formation speed. The thickness of the dielectric is preferably 10 nm or more. More preferably, it is 20 nm or more.
On the other hand, if it is too thick, the film formation time becomes longer and optical influences are caused. More preferably, it is 200 nm or less.
[0046]
Another object of providing the dielectric layer is to improve the durability against the impact of the mask. By providing the dielectric layer as the outermost layer, the light shielding layer can be covered with the dielectric layer, thereby protecting the light shielding layer. Further, by selecting a material having a small friction coefficient as the material of the dielectric layer, the mask is hardly damaged. For example, when silicon oxide is used as the dielectric layer, since silicon oxide has a smaller friction coefficient than silicon, even when it collides with some foreign matter, it is difficult to be damaged.
Improvement of the durability against the impact of the mask is a very advantageous effect in handling the mask. For example, when transferring the mask and the magnetic recording medium close to each other, even if there is a foreign object between the mask and the magnetic recording medium, the mask can be prevented from being damaged. In addition, when dirt such as organic substances adheres during use of the mask and it is necessary to clean the mask, by providing a dielectric layer, the mask surface is damaged during the mask cleaning, and the dielectric layer By covering the light shielding layer with, peeling of the light shielding layer during mask cleaning can be suppressed.
[0047]
However, even on the surface of the mask with respect to the magnetic recording medium, the dielectric layer may or may not be formed on the outermost layer except for the region corresponding to the magnetization pattern formation region.
The mask described above is not limited to the magnetic pattern formation method, and can be suitably used as a general laser processing mask for semiconductors, liquid crystals, etc. in addition to the pattern formation of an optical recording medium. It is particularly suitable when laser processing is performed on an object that can generate hydrofluoric acid.
[0048]
In addition, the mask according to the present invention is highly effective when applied to a method of irradiating the mask with pulsed energy rays, which generally have higher power peak values than those of continuous energy rays and easily cause damage to the mask. In particular, the power per pulse of the pulsed energy line is 10 mJ / cm.21000 mJ / cm2This is the case.
[0049]
Next, the mask manufacturing method according to the present invention will be described.
The concave portion corresponding to the pattern on the mask substrate can be manufactured by subjecting the mask substrate to chemical etching or physical etching. Chemical etching is a method in which etching is performed by corroding the mask substrate by causing a chemical reaction, and physical etching is a method in which the surface of the mask is physically removed by etching using a machine or the like.
[0050]
In the present invention, a method by chemical etching is preferable in that a fine pattern can be formed and a mask according to the present invention can be formed easily and inexpensively.
As a chemical etching procedure, prior to the etching process, first, a light shielding layer containing silicon for forming a light shielding portion is formed on the mask substrate. After forming a photoresist layer, irregularities corresponding to the magnetization pattern are usually formed on the photoresist layer by exposure and development (photolithography).
The formation of the photoresist layer is usually performed by a spin coating method. At this time, if a foreign substance is present on the surface of the light shielding layer, the thickness of the photoresist layer is uneven. For example, when foreign matter exists on the surface of the light shielding layer, hemispherical protrusions are generated on the photoresist layer. If there is such a thickness unevenness, exposure and development cannot be performed well, and a pattern cannot be accurately formed on the mask. Therefore, in order to remove such foreign matters, it is preferable to perform cleaning before or after the formation of the light shielding layer, or both. Examples of the cleaning method include a method of scrubbing with a PVA sponge using a detergent containing a surfactant. In this case, in order to prevent foreign matters from adhering again after washing, it is preferable to wash away the detergent with pure water.
In general, the exposure can be performed by a so-called laser drawing apparatus that irradiates or cuts a focused laser according to data. Etching is then performed. The etching is roughly divided into two methods: one is wet etching and the other is dry etching.
[0051]
Wet etching is a method in which a mask base having a photoresist layer corresponding to the above-described magnetization pattern is immersed in an etching solution, and an exposed portion of the light shielding layer is corroded and dissolved. According to this method, the corrosion proceeds substantially isotropically, and the light-shielding layer pattern cross section is formed in a semicircular shape.
Dry etching is a method of removing a mask substrate having a photoresist layer corresponding to the above-described magnetization pattern by gasifying the substrate by applying plasma-containing fluoride-containing gas to the exposed portion of the mask substrate. This method is called reactive ion etching (RIE), and the etching rate varies depending on the direction in which the gas particles come in. Normally, the etching proceeds specifically in the depth direction. Therefore, the cross section of the light shielding layer pattern is usually formed in a shape close to a rectangle.
[0052]
In the manufacture of the mask according to the present invention, since the shape of the pattern wall is rectangular, it is possible to form a mask with a fine pattern more stably, and to control the roughness of the groove bottom appropriately. In view of the possibility, it is preferable to prepare by dry etching. In the etching of a layer containing silicon, the etching rate of silicon is high, and the etching rate of resist and substrate (glass) is low (that is, SF having a high selectivity).6Or CFFourEtc. are preferably used. These gases include oxygen or N2It is also possible to improve the etching rate by mixing an oxidizing gas such as O.
When a layer containing silicon is formed, the formed silicon layer may be oxidized during the formation process, and a silicon oxide layer may exist as the outermost layer. Since silicon oxide has a slower etching rate than silicon, it takes more time than etching only the silicon layer. Therefore, when etching is performed, it is preferable to determine the etching processing time in consideration of the etching rate of the substance existing in the etching region.
[0053]
Further, the etching rate slightly varies depending on the plasma state during etching and the variation of the thickness of the light shielding layer to be etched. If the light-shielding layer remains in the light-transmitting part due to insufficient etching, the energy beam in that part is blocked and the transmittance of the energy beam is lowered, which adversely affects the magnetization pattern to be formed. Therefore, the etching process time is preferably determined with a margin, and it is preferable to perform the etching for a time slightly longer than the time t obtained by dividing the thickness of the light shielding layer by the etching rate. Preferably it is 1.1t or more, More preferably, it is 1.2t or more. However, if the etching is performed too long, the substrate is etched deeply, and the surface of the substrate becomes rough, which is not preferable. This is because if the surface is too rough, the energy rays are diffused and the density of the energy rays varies, which adversely affects the magnetization pattern to be formed. Therefore, it is preferably 2 t or less, more preferably 1.8 t or less.
If the etching power (RF output) is too large, the amount etched at a time becomes large, so that fine etching cannot be performed. Therefore, the etching power is preferably 200 W or less, and more preferably 100 W or less. However, in order to obtain an appropriate etching rate, it is preferably 30 W or more.
[0054]
After the etching process, the photoresist layer remaining on the light shielding layer of the mask is removed with a remover. After removing the photoresist layer from the mask with a remover, oxygen or N2It is preferable to add a step of removing the remaining photoresist by using plasma of oxidizing gas such as O gas. This makes it possible to completely remove the photoresist layer that could not be removed with the remover, or the photoresist that had adhered to the translucent part when removed with the remover. Without giving, the magnetization pattern can be formed more accurately.
[0055]
Further, by adding a step of removing the photoresist with an oxidizing gas, the surface of the light shielding layer can be oxidized at the same time. Since the oxide layer provided in this step is obtained by oxidizing the light shielding layer itself, the adhesion with the light shielding layer is much better than the oxide layer provided through another step such as sputtering. In general, an oxide layer has polarity, and those having polarity have a property of high adhesion. Therefore, using this property, when an oxide layer is further provided on the oxide layer, the adhesion is increased. Can be very effective. In the present invention, when a dielectric layer such as silicon oxide is further provided on the silicon layer as the light shielding layer, the adhesion between the dielectric layer and the light shielding layer can be improved.
Note that the resist can be removed only by plasma of oxidizing gas. According to this method, the step of removing the photoresist layer with the remover can be omitted, so that the mask manufacturing process can be simplified.
[0056]
Next, a magnetization pattern forming method using the mask according to the present invention will be described.
First, a technique of forming a magnetization pattern on a magnetic recording medium by combining local heating and external magnetic field application according to the present invention will be described.
Preferably, in the magnetization pattern forming method of the present invention, the first external magnetic field is applied to uniformly magnetize the magnetic layer in a desired direction in advance, and then the magnetic layer is locally heated and simultaneously applied with the second external magnetic field. A magnetization pattern is formed by magnetizing the heating portion in a direction opposite to the desired direction. 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.
[0057]
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 an electromagnet or a permanent magnet may be used so that a magnetic field is generated in a desired magnetization direction. Further, these means may be used in combination.
The desired magnetization direction is the same as or opposite to the traveling direction of the data recording / reproducing head (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. When the medium has a disk shape, the application direction of the first external magnetic field is preferably any one of a circumferential direction, a radial direction, and a direction perpendicular to the plate surface.
[0058]
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 may be set in accordance with the coercive force of the magnetic layer, but it is preferable that the first external magnetic field is magnetized by a magnetic field that is at least twice the coercive force (static 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. The room temperature is, for example, 25 ° C. The coercivity of the magnetic recording medium is substantially the same as the coercivity of the magnetic layer (recording layer).
[0059]
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.
[0060]
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.
[0061]
For this reason, it is preferable that the heating temperature is not higher than the Curie temperature of the magnetic layer. 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.
[0062]
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.
[0063]
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.
[0064]
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.
[0065]
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.
As the means for applying the second external magnetic field, 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. You may use it 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.
[0066]
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.
[0067]
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.
[0068]
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.
[0069]
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.
[0070]
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.
[0071]
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.
[0072]
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.
[0073]
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.
[0074]
FIG. 2 shows an example of a specific transfer mechanism according to the present invention. A mask 14 is placed on the magnetic disk 11 via a spacer 17, a light shielding plate 13 is disposed above the mask 14, and an energy beam 15 is irradiated through the opening 13 a. The mask 14 is formed with a transmission part and a light shielding part according to the magnetization pattern to be formed as described above.
[0075]
Permanent magnets 12a (N poles) and 12b (S poles) are attached to the light shielding plate 13 on both sides of the opening 13a, and air-core coils (electromagnets) 18a and 18b each having a coil wound several tens of times in a loop shape. It arrange | positions along this permanent magnet 12a, 12b. In addition, permanent magnets 12c (N pole) and 12d (S pole) are attached to the opposite surface of the magnetic disk 11, and air-core coils (electromagnets) 18a and 18b each having a coil wound several tens of times in a loop are provided. It arrange | positions along the permanent magnets 12c and 12d.
[0076]
The air-core coils 18a and 18b are connected to each other by a conducting wire, and both ends are connected to a DC power source 21, a capacitor 22 and a thyristor 23 as shown in the figure. Further, the air core coils 18a and 18b are bent in a dogleg shape so that the magnetic disk 11 can be easily attached and detached.
Here, by the permanent magnets 12a to 12d, in the direction opposite to the uniform magnetization in the circumferential direction of the magnetic disk, about 1.7k gauss in the disk inner circumferential area (position of radius 21mm), the disk outer circumferential area (radius 46.5mm). The magnetic field of about 1.9k Gauss is always applied at the position of
[0077]
In order to apply a pulsed external magnetic field, the capacitor 22 is first given a potential difference of 750 V by the DC power source 21. Next, when a trigger signal is generated from the trigger device 24 in accordance with the timing at which an external magnetic field is to be applied and is input to the gate terminal of the thyristor 23, current is supplied to the air-core coils 18a and 18b due to the potential difference accumulated in the capacitor 22. It flows at a stretch. The pulse current causes a pulse width of 200 μsec around the coil, about 1.8 k gauss in the inner circumference of the disk (position of radius 21 mm), and maximum intensity of about 2 in the outer circumference of the disk (position of radius 46.5 mm). A pulsed magnetic field of about 0.0 k Gauss is generated.
[0078]
As shown in FIG. 2 (b), the magnetic field generated by the air-core coils 18a and 18b works to assist the magnetic field generated by the permanent magnets 12a to 12d, so that the total is about 3 in the disk inner peripheral area (position of radius 21 mm). A pulsed magnetic field having a maximum intensity of about 3.9 kGauss is applied in the outer periphery of the disk (position of radius 46.5 mm). On the other hand, a trigger signal from the trigger device 24 is input to an energy ray source 26 such as an excimer laser (wavelength 248 nm) through a delay device (delay) 25, thereby generating a pulsed energy ray. The energy ray passes through a programmable shutter, a beam expander, a prism array, etc. (not shown), and then, for example, a pulse width of several tens of nsec and an energy density of 100 to 200 mJ / cm2Pulse
Irradiated as a state energy beam 5.
[0079]
Normally, it takes time for the magnetic field to rise and fall due to the characteristics of the electromagnet, so that the energy beam 15 is emitted by the delay device 25 so that the energy beam 15 is irradiated just when the magnetic field strength becomes maximum. Adjust.
As a result, a pulsed magnetic field of about 3000 Oe in total is applied simultaneously with the irradiation of the energy beam 15. Since the dynamic coercive force of the heating area of the magnetic disk 11 is reduced to 3000 Oe or less, only the heating area is reversed and magnetized by the pulsed magnetic field, and a magnetization pattern is formed. Note that a pulsed current may be directly supplied from a DC power supply without using a capacitor or the like.
[0080]
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.
[0081]
The present invention is suitable for forming a magnetization pattern having control information for controlling a recording / reproducing magnetic head. For example, it is a pattern that generates a signal corresponding to the position of the head.
The control information is used to control the recording / reproducing means such as a magnetic head using the information. For example, the servo information for positioning the magnetic head on the data track, the position of the magnetic head on the medium, and the like. Address information shown, synchronization information for controlling the recording / reproducing speed of the magnetic head, and the like. Alternatively, reference information for writing servo information later is also included.
[0082]
These control magnetization patterns need to be formed with high accuracy. Especially, since the servo pattern is a data track position control pattern, if the servo pattern accuracy is poor, the head position control becomes coarse. A data pattern having a higher positional accuracy cannot theoretically be recorded. Therefore, the servo pattern needs to be formed with higher accuracy as the recording density of the medium increases.
[0083]
Since a highly accurate servo pattern or reference pattern can be obtained in the present invention, 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.
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.
[0084]
Here, by using the mask together, it is possible to irradiate the energy beam through the mask and form a plurality of magnetization patterns at once, so that the magnetization pattern forming process is short and simple.
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.
[0085]
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.
[0086]
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.
[0087]
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.
[0088]
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.
[0089]
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. In addition, since the influence of the diffraction of the energy beam varies depending on the pattern width, the optimum power also varies depending on the pattern width. Also, the shorter the wavelength of the energy beam, the lower the upper limit value of the power that can be applied.
[0090]
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. 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.
[0091]
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.
[0092]
In the present invention, 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.
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. For example, the region once heated to 200 ° C. is kept at approximately 200 ° C.
[0093]
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.
[0094]
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.
The mask of the present invention is a so-called photomask having an energy ray transmission part and a light shielding part, and changes the intensity distribution of the energy ray corresponding to the magnetization pattern to be formed, and the density of the energy ray on the magnetic disk surface ( Intensity distribution). 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.
[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, it is preferable that the mask is made of a non-magnetic material in the present invention because a magnetized pattern can be formed with uniform clarity in any 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 ray light source and the magnetic recording medium. If importance is placed on the accuracy of the magnetization pattern, it is preferable that all or part of the mask is brought into contact with the medium. The influence of diffraction of laser light can be minimized, and a magnetized pattern with high resolution can be formed. For example, when the mask is left on the medium, a portion that does not come into contact with the medium is formed by the undulation of about several μm on the surface of the medium. However, the pressure applied to the mask and the medium is 100 g / cm so as not to form indentation or damage to the medium.2The following.
[0097]
However, in order to reduce defects and scratches, it is preferable to provide a gap between the mask and the medium at least in the region where the magnetization pattern of the medium is formed. It is possible to suppress damage to the medium and the mask and the occurrence of defects due to the inclusion of dust or the like.
In addition, when the lubricant layer is provided before the magnetization pattern is formed, it is particularly preferable to provide a gap between the mask and the medium. This is to minimize the adhesion of the lubricant to the mask. Also, if a high-power energy beam is irradiated while the disk with the lubricant layer is in contact with the mask, the lubricant will explode due to rapid vaporization of the lubricant, causing the lubricant to scatter or even damage the mask. It is because there is a possibility of doing.
[0098]
As a method for maintaining the gap between the magnetization pattern forming region of the magnetic recording medium and the mask, any method can be used as long as both can be maintained at a constant distance. For example, the mask and the medium may be held by a specific device to maintain a certain distance. Further, a spacer may be inserted between the two at a place other than the magnetization pattern formation region. A spacer may be formed integrally with the mask itself.
[0099]
If a spacer is provided between the mask and the magnetic recording medium at the outer peripheral portion and / or inner peripheral portion of the magnetic pattern forming region of the medium, the effect of correcting the waviness on the surface of the magnetic recording medium is produced, so that the accuracy of forming the magnetic pattern increases. So good.
The spacer material should be hard. Further, since an external magnetic field is used for pattern formation, it is preferable that the pattern is not magnetized. Preferred are metals such as stainless steel and copper, and resins such as polyimide. Although the height is arbitrary, it is usually 0.1 μm to several hundred μm.
[0100]
It is preferable that the minimum gap between the mask and the magnetic recording medium is 0.1 μm or more, so that it is possible to suppress damage to the magnetic recording medium and the mask and generation of defects due to sandwiching of dust or the like. That is, by setting the interval to 0.1 μm or more, it is possible to prevent the magnetized pattern forming portion from causing unexpected contact with the mask due to the undulation of the medium surface. Therefore, since the thermal conductivity of the medium changes at the contact portion, the magnetism easily changes so much, and there is no problem that the magnetization pattern is not formed as desired.
More preferably, it is 0.2 μm or more. However, the interval is preferably 1 mm or less. Thereby, there is no problem that the diffraction of the energy beam is small and the magnetization pattern is blurred.
[0101]
For example, when an excimer laser (248 nm) is used and a 2 × 2 μm pattern (a pattern having alternating 2 μm transmissive portions and 2 μm non-transmissive portions) formed on a mask is transferred to the medium, it is between the mask and the medium. The distance must be kept at about 25 to 45 μm or less. If the distance is longer than this, the bright and dark pattern of the laser beam becomes unclear due to the diffraction phenomenon. In the case of a 1 × 1 μm pattern (a pattern having alternating 1 μm transmissive portions and 1 μm non-transmissive portions), the distance is about 10 to 15 μm or less.
[0102]
When using a mask, it is preferable to make the distance from the medium as short as possible within the range of the above conditions. 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.
[0103]
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.
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. .
[0104]
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. 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.
[0105]
Preferably, a reduction imaging technique (imaging optical system) is used for the optical system. Patterned energy lines having an intensity distribution corresponding to the magnetization pattern to be formed are reduced and imaged on the medium surface. According to this, when the energy beam is focused by the objective lens and then passed through the mask, that is, compared with the case of proximity exposure, the accuracy of the magnetization pattern is not limited by the mask patterning accuracy and alignment accuracy. A fine magnetization pattern can be formed with high accuracy. Further, since the mask and the medium are separated from each other, they are hardly affected by dust on the medium.
[0106]
According to the present technology, the intensity distribution of the energy rays emitted from the light source is changed through the mask, and reduced and imaged on the surface of the medium through imaging means such as an imaging lens. Note that the imaging lens may be referred to as a projection lens, and the reduced imaging may be referred to as reduced projection.
Next, the configuration of the magnetic recording medium of the present invention will be described.
[0107]
As the substrate in the magnetic recording medium according to 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.
[0108]
The present invention is highly effective when applied to a medium having a hard substrate. In a conventional magnetic transfer method, a medium having a hard substrate tends to be insufficiently adhered to the master (master disk), resulting in scratches and defects, or unclear boundaries of the transferred magnetic domain, which tends to spread PW50. However, the present invention does not cause such a problem because the mask and the medium are not pressure-bonded. In particular, it is effective for a medium having a substrate that is easily cracked, such as a glass substrate.
[0109]
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.
[0110]
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.
[0111]
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.
[0112]
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 recording apparatus in a system (load / unload system) in which the head is retracted outside the magnetic recording medium when not driven.
[0113]
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.
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.
[0114]
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.
[0115]
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%.
[0116]
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.
[0117]
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).
[0118]
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.
[0119]
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.
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. These Co alloys may be further added with elements such as Ni, Cr, Pt, Ta, W and B and compounds such as SiO2. 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.
[0120]
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.
[0121]
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.
[0122]
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.
[0123]
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 by applying an external magnetic field simultaneously with heating or magnetized in the reverse direction.
[0124]
The coercive force (static coercive force) at room temperature of the magnetic layer needs to maintain magnetization at room temperature and be 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.
[0125]
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.
[0126]
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.
[0127]
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.
[0128]
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.
[0129]
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.
[0130]
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.
[0131]
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.
[0132]
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.
[0133]
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.
[0134]
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.
[0135]
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.
[0136]
The protective layer only needs to be hard and resistant to oxidation. Generally, carbon, hydrogenated carbon, nitrogenated carbon, amorphous carbon, SiC or other carbonaceous layer, SiO2, Zr2O3, SiN, TiN or the like is 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.
[0137]
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. The formation of the lubricating layer is generally performed by applying a lubricant. For example, an arbitrary coating process such as a spin coating method, a pulling coating method, or a spray coating method is used. In order to form a lubricating layer uniformly on a large amount of medium in a short time, the pulling coating method is suitable. You may form into a film by a vapor deposition method.
[0138]
Lubricants include fluorine-based lubricants, hydrocarbon-based lubricants, and mixtures thereof. Perfluoropolyether having an ester bond, dialkylamide carboxylic acid, perchloropolyether, stearic acid, sodium stearate , Phosphoric acid esters and the like are preferable. The ester bond may be anywhere in the molecule, but it is more preferable to have an ester bond functional group at the end because the movable part in the molecule becomes long and lubricity is easily obtained.
[0139]
Especially in the main chain -CaF2aA perfluoropolyether having an O-unit (where a is an integer of 1 to 4) and having a functional group of an ester bond at the terminal is preferable. More preferably, it is a perfluoroether represented by the following general formula (I).
R-O- (A1-O-A2-O)x-R (I)
(However, A1, A2Is CF2And / or C2FFourIt consists of A1And A2CF that make up2And C2FFourRatio (CF2/ C2FFour) Is 5/1 to 1/5, X is 10 to 500, and R is a C1-20 alkyl group or a fluorine-substituted alkyl group containing a hetero atom. )
For example, Fomblin-Z-DOL manufactured by Augmont is CF2CF2O and CF2It is a polymer of O, has a straight chain structure, and has ester groups —COOR (where R represents an alkyl group which may be substituted with fluorine) at both ends. In addition, the demnum type (SP or SY) manufactured by Daikin Industries, Ltd. is a homopolymer of hexafluoropropylene oxide, and has an ester group -COOR at one end (where R represents an alkyl group which may be substituted with fluorine). Have
[0140]
The number average molecular weight of the lubricant is preferably in the range of 100 to 10,000. More preferably, the number average molecular weight is 2000 to 6000. When the molecular weight is low, the vapor pressure is generally high, and after application, it evaporates little by little and moves away from the desired film thickness over time. Conversely, when the molecular weight is high, the viscosity is generally high and the desired lubricity may not be obtained.
[0141]
Preferably, Fomblin-Z-DOL (trade name), Fomblin-Z-Tetraol (trade name) manufactured by Augmont, etc. are used.
Examples of the solvent for dissolving them include chlorofluorocarbons, alcohols, hydrocarbons, ketones, ethers, fluorines, and aromatics.
In order to increase the chemical bond between the lubricant and the medium, it is preferable to perform a heat treatment after the formation of the lubricant layer. Although heating temperature is 50 degreeC or more, what is necessary is just to select suitably in the temperature range lower than the decomposition temperature of a lubricant. Usually 100 ° C. or lower.
[0142]
The coating thickness of the lubricant is preferably 10 nm or less. Even if it is too thick, a certain level of lubricity cannot be obtained, and excess lubricant moves to the outer peripheral side as the disk rotates, and the film thickness distribution tends to occur on the inner and outer periphery. However, if it is too thin, the desired lubricity cannot be obtained. More preferably, it is 1 nm or more, and particularly preferably 1.5 nm or more.
[0143]
According to the present invention, since the mask is not deteriorated even with respect to a lubricant capable of generating hydrofluoric acid by heating, even a fluorine-based lubricant such as the above perfluoropolyether can be used without any problem. Therefore, there is an advantage that the range of lubricant selection is widened. However, 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.
[0144]
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.
[0145]
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.
[0146]
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.
[0147]
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.
[0148]
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-shaped magnetic recording medium are first masked to form the recording layer, followed by protection. Removing the mask when forming the layer and covering the recording layer completely with a protective layer, or in the case of two protective layers, forming the film with the recording layer and the first protective layer masked, It is preferable to remove the mask when forming the second protective layer, 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.
[0149]
Next, the magnetic recording apparatus of the present invention will be described.
A magnetic recording apparatus according to 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 a recording direction, a magnetic head that includes a recording unit and a reproducing unit, and a magnetic head. Means for moving relative to the magnetic 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.
[0150]
By using a magnetic recording medium on which a magnetic pattern such as a fine and high-precision servo pattern 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.
[0151]
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.
[0152]
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.
[0153]
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.
[0154]
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.
[0155]
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 magnetic pattern can be formed efficiently, so that a servo pattern can be formed with high accuracy in a much lower cost and in a shorter time than conventional servo pattern forming methods, for example, 40 kTPI or more. The track density of the medium can be increased. Therefore, a magnetic recording apparatus using this medium can perform recording at high density.
[0156]
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.
[0157]
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).
[0158]
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.
[0159]
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.
[0160]
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.
[0161]
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.
[0162]
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.
[0163]
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.
[0164]
【Example】
Examples of the present invention will be described below. However, the present invention is not limited to these examples as long as the scope of the gist is not exceeded.
(Examples 1 and 2, Comparative Examples 1 and 2)
[Preparation of Mask of Example 1]
A 127 mm × 127 mm square, 2.3 mm thick quartz glass is used as a base, and a Si (silicon) layer having a thickness of 100 nm is formed on the surface of the magnetic disk by sputtering, and a 200 nm thick photoresist layer is sequentially formed by spin coating. Formed. After that, using a laser exposure apparatus, a pattern corresponding to the servo pattern to be formed on the magnetic recording medium was exposed and developed to form a concavo-convex pattern on the photoresist layer.
[0165]
Next, reactive ion etching (RIE) was performed on the opening of the resist using IE-500 manufactured by JVC. SF6Etching of quartz glass was performed for 2 minutes using gas. Etching conditions are SF6The flow rate is 100 sccm, the pressure is 30 mTorr, and the RF output is 50 W. The ratios (selectivity) of the etching rates of Si and photoresist and Si and quartz glass were 8: 1 and 10: 1, respectively. After RIE, the photoresist was removed using a remover.
[0166]
Next, the depth of the recess (groove) formed in the Si layer was measured with an AFM (Atomic Force Microscope: Nanoscope 3a D3100 type manufactured by Digital Instruments), and the groove depth was almost 100 nm over the entire surface. It was confirmed. That is, all Si was etched in the transmission part.
The produced mask has a pattern area with a radius of 20 to 46 mm, and a pattern having a pattern minimum line width of 0.7 μm (minimum width of 0.7 μm; both lines and spaces are 0.7 μm) is provided. The minimum pattern line width at the innermost periphery is 0.7 μm, and the minimum pattern line width at the outermost periphery is about 1.2 μm.
[0167]
Thereafter, a spacer made of a Cr layer was provided on the peripheral edge of the pattern region by a lift-off method. That is, in the range of the radius of about 47 to 48 mm, which is the outer peripheral portion outside the pattern region, approximately circular protrusions (spacers) having a height of 1.5 μm and a diameter of 50 μm are spaced at intervals of 100 μm and within a range of a radius of 15 to 16 mm. A mask on which spacers that are the same as the outer peripheral spacers were formed except that the height was 0.5 μm was obtained.
[0168]
[Production of Mask of Example 2]
After removing the photoresist after RIE in the same manner as in Example 1, the SiO 2 film was formed by reactive sputtering.2The layer was provided with a thickness of 40 nm. Reactive sputtering was performed by sputtering a silicon target with a mixed gas of argon 70 ccm and oxygen 30 ccm.
[0169]
Finally, a spacer was produced in the same manner as in Example 1.
As a result, the transmission part is 40 nm thick SiO2 on quartz glass.2A non-transparent portion is formed on a quartz glass with a Si layer having a thickness of 100 nm and a SiO layer having a thickness of 40 nm.2A mask provided with a laminated film of layers was obtained.
[Manufacture of Mask of Comparative Example 1]
A 127 mm × 127 mm square, 2.3 mm thick quartz glass is used as a base, and a Cr (chrome) layer having a thickness of 100 nm is formed on the surface to be magnetically coated by sputtering, and a photoresist layer having a thickness of 200 nm is sequentially formed by spin coating. Formed. After that, using the laser exposure apparatus, the same pattern as in Example 1 was exposed and developed to form a concavo-convex pattern in the photoresist layer.
[0170]
Next, Cr was wet-etched at the opening portion of the photoresist with an etching solution containing cerium nitrate to produce a mask having the same pattern as in Example 1. In addition, all Cr was etched in the transmission part.
Thereafter, a spacer made of a Cr layer was provided in the peripheral portion of the pattern region in the same manner as in Example 1.
[0171]
[Production of Mask of Comparative Example 2]
After performing the photoresist removal after the wet etching in the same manner as in Comparative Example 1, the SiO 2 was formed by reactive sputtering.2The layer was provided with a thickness of 40 nm. Reactive sputtering was performed by sputtering a silicon target with a mixed gas of argon 70 ccm and oxygen 30 ccm.
[0172]
Finally, a spacer was prepared in the same manner as in Comparative Example 1.
As a result, the transmission part is 40 nm thick SiO2 on quartz glass.2A non-transparent portion is formed on a quartz glass with a Cr layer having a thickness of 100 nm and a SiO layer having a thickness of 40 nm.2A mask provided with a laminated film of layers was obtained.
[Repeated Magnetization Pattern Formation Test Using Masks of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2] Using these masks, a repetitive transfer test was performed on a magnetic recording medium. The magnetic recording medium used was as follows.
[0173]
Cr on a 3.5 inch diameter NiP plated aluminum alloy substrate90MoTen10 nm, Co as the recording layer64Cr16Pt12B812 nm, and 3 nm of carbon (diamond-like carbon) as a protective layer. On top of that, a fluorine-based lubricant is applied as a lubricating layer to a thickness of 0.5 nm, baked at 100 ° C. for 40 minutes, static coercive force at room temperature of 3600 Oe, dynamic coercive force of about 8000 Oe, saturation magnetization of 310 emu / For in-plane recording of cc.
[0174]
First, the magnetic field direction of the electromagnet is configured to be the same as the rotation direction of the disk on this medium, and is applied with an intensity of about 10 kOe (about 10 k Gauss), and the disk surface is magnetized uniformly (uniformly). .
Using the mask and medium, a magnetization pattern was formed by the magnetization pattern forming apparatus shown in FIG. The mask and the medium were integrated through a spacer and rotated at a speed of one rotation in 3.2 seconds. Here, an excimer pulse laser with a wavelength of 248 nm is applied with a pulse width of 25 nsec and power (energy density): 160 mJ / cm.2Beam shape: 10 mm × 30 mm (1 / e of peak energy2), And 32 pulses were irradiated per rotation at a repetition frequency of 10 Hz. When the heating temperature of the medium was determined by simulation, it was about 200 ° C.
[0175]
As a recording magnetic field, a magnetic field of about 3000 Oe and a length of 200 μs was applied.
FIG. 3 shows a temporal relationship between the magnetic field pulse and the laser light trigger pulse in the embodiment. Excimer pulse laser was irradiated about 4 μsec after the trigger pulse for laser light was emitted. As can be seen from FIG. 3, the timing was adjusted so that the pulsed laser was irradiated when the magnetic field intensity was substantially maximum.
[0176]
In this test, laser irradiation was repeated while continuously rotating the mask and the medium. The number of times each position of the mask was irradiated (that is, the number of times the mask was rotated) was defined as the number of times of irradiation. The medium was changed every 10000 irradiations.
When the predetermined number of irradiations was reached, the test medium was replaced with a signal measurement medium, and laser irradiation was performed only once to form a magnetization pattern. Thereafter, the medium was returned to the test medium, and a repeated irradiation test was performed. The above process was repeated.
[0177]
Laser irradiation was repeatedly performed on the masks of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 by the above method.
The magnetization pattern was reproduced with a GMR head for hard disk having a reproducing element width of 0.4 μm on the signal measurement medium on which the magnetization pattern was formed by the above test. The result of measuring the change in the reproduction signal output at this time is shown in FIG. 6 (the output is standardized by the initial value). The decrease in output occurs because the mask pattern is deteriorated and the formation of the magnetization pattern is incomplete.
[0178]
Comparative Example 1 is not shown in FIG. 6 because the mask pattern was destroyed and became unmeasurable at the stage of 10000 times irradiation first measured after the initial characteristics.
As can be seen from FIG. 6, Example 1 and Example 2 withstood 100,000 times of repeated laser irradiation, showed sufficient durability, and showed a marked improvement over Comparative Example 2. However, at the stage where 100,000 times were exceeded, Example 2 showed slightly better durability than Example 1.
[0179]
When the mask surface after irradiation of 116000 times of Example 1 and after irradiation of 143,000 times of Example 2 was observed with a SEM (surface scanning electron microscope), the mask of Example 1 showed corrosion at the transmission part. (See FIG. 7). In Example 2, no significant corrosion was observed.
[Durability Evaluation Test of Masks of Examples and Comparative Example 1]
After dropping a fluorine-based lubricant (Fomblin, Z-Dol2000: manufactured by Augmont) on the masks of Example 1 and Comparative Example 1, a 3.5-inch diameter NiP-plated aluminum alloy substrate was interposed through a spacer. Opposed. In this state, an excimer pulse laser with a wavelength of 248 nm was irradiated from the mask side. Irradiation conditions are pulse width: 25 nsec, power (energy density): 160 mJ / cm2Beam shape: 10 mm × 30 mm (1 / e of peak energy2The same place was repeatedly irradiated at a repetition frequency of 50 Hz.
[0180]
FIG. 4 shows a photomicrograph of the mask of Example 1 after 100,000 times of laser irradiation, and FIG. 5 shows a photomicrograph of the mask of Comparative Example 1 after 30,000 times of laser irradiation. As can be seen from the photograph, the mask of Example 1 showed no deterioration of the silicon pattern until 100,000 times of laser irradiation, whereas the mask of Comparative Example 1 had almost no chromium pattern after 30,000 times of laser irradiation. Peeling occurred.
[0181]
(Example 3 and Comparative Example 3)
A 100 nm Si layer was formed on quartz glass in the same manner as in Example 1 (Example 3). When a tape peeling test was performed on this Si layer by making 10 slits at 1 mm intervals vertically and horizontally using a cutter knife, no peeling was observed.
Similarly, a 100 nm Pt layer was formed on quartz glass (Comparative Example 3). When the tape peeling test was conducted in the same manner as in Example 3, all the cut portions were peeled off.
[0182]
(Comparative Example 4)
A mask was produced in the same manner as in Example 1 except that molybdenum silicide (Mo: Si = 1: 1 in atomic%) was used instead of silicon.
The depth direction analysis of the film composition of this mask by XPS was performed. Next, the mask was immersed in a lubricant (Z-Dol2000) and heated to 600 ° C., and the depth direction analysis of the film composition by XPS was performed on the heated mask. A comparison of analysis results before and after heating is shown in FIG. After heating, Si remained in the film whereas Mo disappeared almost completely.
(Experimental Examples 1 and 2)
A 127 mm × 127 mm square, 2.3 mm thick quartz glass is used as a substrate, and a 100 nm thick Si layer is formed on one surface by sputtering and a 30 nm thick SiO film is formed by reactive sputtering.2What provided the layer continuously was produced (Experimental example 1). Reactive sputtering was performed by sputtering a silicon target with a mixed gas of argon 70 ccm and oxygen 30 ccm.
In addition, SiO2In the same manner except that no layer was provided, an Si layer having a thickness of 100 nm was prepared (Experimental Example 2).
A scratch test using a diamond needle having a radius of curvature of 0.05 mm was performed on the substrates obtained in Experimental Example 1 and Experimental Example 2.
The substrate of Experimental Example 1 was not scratched even at the maximum load of 400 g of the apparatus.
The substrate of Experimental Example 2 was scratched with a load of 40 g.
Thereby, it can be seen that the substrate provided with the dielectric layer is excellent in durability against impact.
[0183]
【The invention's effect】
According to the present invention, since the reflectance of the non-transmission part is particularly high in a short wavelength region, a laser processing mask with low energy beam absorption and high energy beam durability can be obtained. For this reason, the replacement frequency of the mask is reduced, the productivity is high, and the production cost is suppressed. In particular, this mask can be used suitably for microfabrication in which short wavelength energy rays are used.
[0184]
According to the present invention, a laser processing mask having high durability against hydrofluoric acid generated by decomposition of a lubricant or the like can be obtained. For this reason, the replacement frequency of the mask is reduced, the productivity is high, and the production cost is suppressed. In addition, a highly productive pattern can be formed on an object containing a fluorine compound and capable of generating hydrofluoric acid. Therefore, a magnetization pattern can be formed also on the magnetic recording medium after application of the fluorine-based lubricant. Further, a non-toxic and inexpensive mask can be obtained as compared with the case of using chromium.
[0185]
By applying this mask to a technique for forming a magnetization pattern on a magnetic recording medium by combining local heating and external magnetic field application, a fine pattern can be efficiently formed at low cost. Further, since the magnetization pattern can be formed on the medium after applying the lubricant, it is not necessary to form the magnetization pattern on the medium before applying the lubricant, which complicates the process, the production cost is suppressed, and the production efficiency is remarkably improved. As a result, it is possible 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.
[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.
2A and 2B are a plan view and a cross-sectional view showing a magnetization pattern forming method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 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.
FIG. 4 is a photomicrograph after 100,000 times of laser irradiation of the mask of Example 1 of the present invention.
FIG. 5 is a photomicrograph of the mask of Comparative Example 1 of the present invention after 30,000 times of laser irradiation.
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the number of irradiations and signal amplitude in a repeated laser irradiation test of the mask of the example of the present invention.
7 is an electron micrograph of the mask of Example 1 of the present invention after a repeated laser irradiation test. FIG.
8 shows (a) the depth direction analysis result in the MoSi film by XPS in the initial stage and (b) the depth direction analysis result in the MoSi film by XPS after heating in the lubricant of the mask of Comparative Example 4 of the present invention. is there.
[Explanation of symbols]
1 Magnetic recording medium (magnetic disk)
2 mask
3 External magnetic field
4 Incident light (laser beam)
5 Spacer
6 Transparent substrate (quartz)
7 Light-shielding layer (silicon-containing layer)
8 Dielectric layer
11 Magnetic disk
12a, 12b, 12c, 12d Permanent magnet
13 Shading plate
13a opening
14 Mask
15 Energy rays
17 Spacer
18a, 18b, 19a, 19b, 19c, 19d Air-core coil (electromagnet)
21 DC power supply
22 capacitors
23 Thyristor
24 Trigger generator
25 Delay device
26 Energy source

Claims (7)

基板上に磁性層とフッ素を含む潤滑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、透明基体上にシリコンを主成分とする前記エネルギー線に対する非透過部の層を有することを特徴とする磁化パターン形成方法。
To the magnetic recording medium comprising a lubricant layer comprising a magnetic layer and a fluorine substrate, a step of irradiating an energy beam to heat the irradiated portion of the magnetic layer through a mask, the external magnetic field to the magnetic layer A method of forming a magnetization pattern including a step of applying
The method for forming a magnetic pattern , wherein the mask has a layer of a non-transmission part for the energy beam mainly composed of silicon on a transparent substrate .
前記シリコンを主成分とする非透過部の層の上に、酸化シリコンを主成分とする誘電体層を設けたマスクを用いる請求項に記載の磁化パターン形成方法。 2. The method for forming a magnetic pattern according to claim 1 , wherein a mask is used in which a dielectric layer mainly composed of silicon oxide is provided on the non-transparent portion layer mainly composed of silicon. 酸化シリコンを主成分とする誘電体層を前記マスクの前記磁気記録媒体と対向する面に設けたマスクを用いる請求項に記載の磁化パターン形成方法。 2. The method for forming a magnetic pattern according to claim 1 , wherein a mask having a dielectric layer mainly composed of silicon oxide provided on a surface of the mask facing the magnetic recording medium is used . 基板上に磁性層とフッ素を含む潤滑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、
透明基体上にシリコンを主成分とする非透過部の層を有してなることを特徴とするマスク。
To the magnetic recording medium comprising a lubricant layer comprising a magnetic layer and a fluorine substrate, a step of irradiating an energy beam to heat the irradiated portion of the magnetic layer through a mask, the external magnetic field to the magnetic layer A mask used for a magnetic pattern forming method including a step of applying
A mask comprising a non-transparent layer mainly composed of silicon on a transparent substrate .
前記シリコンを主成分とする非透過部の層の上に、酸化シリコンを主体とする誘電体層が設けられた請求項に記載のマスク。Opaque areas on a layer of mask of claim 4, the dielectric layer mainly made of silicon oxide is provided mainly containing silicon. 前記シリコンを主成分とする非透過部の層と前記酸化シリコンを主体とする誘電体層は、化学的エッチング処理の後に酸化性ガスによるフォトレジストの除去を行うことで形成することを特徴とする請求項5に記載のマスク。Dielectric layer mainly comprising layer and the silicon oxide of the non-transmissive portion mainly composed of the silicon is characterized by forming by performing the removal of the photoresist by oxidizing gas after the chemical etching treatment The mask according to claim 5. 酸化シリコンを主成分とする誘電体層を前記マスクの前記磁気記録媒体と対向する面に設けた請求項4に記載のマスク。The mask according to claim 4, wherein a dielectric layer mainly composed of silicon oxide is provided on a surface of the mask facing the magnetic recording medium.
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