JP3886377B2

JP3886377B2 - Method for forming magnetization pattern of magnetic recording medium

Info

Publication number: JP3886377B2
Application number: JP2001396939A
Authority: JP
Inventors: 俊彦栗山; 博士笹田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-12-27
Filing date: 2001-12-27
Publication date: 2007-02-28
Anticipated expiration: 2021-12-27
Also published as: JP2003196827A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気記録装置に用いられる磁気ディスクなどの磁気記録媒体の磁化パターン形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気ディスク装置（ハードディスクドライブ）に代表される磁気記録装置はコンピュータなどの情報処理装置の外部記憶装置として広く用いられ、近年は動画像の録画装置やセットトップボックスのための記録装置としても使用されつつある。
【０００３】
磁気ディスク装置は、通常、磁気ディスクを１枚或いは複数枚を串刺し状に固定するシャフトと、該シャフトにベアリングを介して接合された磁気ディスクを回転させるモータと、記録及び／又は再生に用いる磁気ヘッドと、該ヘッドが取り付けられたアームと、ヘッドアームを介してヘッドを磁気記録媒体上の任意の位置に移動させることのできるアクチュエータとからなる。記録再生用ヘッドは通常浮上型ヘッドで、磁気記録媒体上を一定の浮上量で移動している。
【０００４】
また、浮上型ヘッドの他に媒体との距離をより縮めるために、コンタクトヘッド（接触型ヘッド）の使用も提案されている。
磁気ディスク装置に搭載される磁気記録媒体は、一般にアルミニウム合金などからなる基板の表面にＮｉＰ層を形成し、所要の平滑化処理、テキスチャリング処理などを施した後、その上に、金属下地層、磁性層（情報記録層）、保護層、潤滑層などを順次形成して作製されている。あるいは、ガラスなどからなる基板の表面に金属下地層、磁性層（情報記録層）、保護層、潤滑層などを順次形成して作製されている。磁気記録媒体には面内磁気記録媒体と垂直磁気記録媒体とがある。面内磁気記録媒体は、通常、長手記録が行われる。
【０００５】
磁気記録媒体の高密度化は年々その速度を増しており、これを実現する技術には様々なものがある。例えば磁気ヘッドの浮上量をより小さくしたり、磁気ヘッドとしてＧＭＲヘッドを採用したり、また磁気ディスクの記録層に用いる磁性材料を保磁力の高いものにするなどの改良や、磁気ディスクの情報記録トラックの間隔を狭くするなどが試みられている。例えば１００Ｇｂｉｔ／ｉｎｃｈ²を実現するには、トラック密度は１００ｋｔｐｉ以上が必要とされる。
【０００６】
各トラックには、磁気ヘッドを制御するための制御用磁化パターンが形成されている。例えば、磁気ヘッドの位置制御に用いる信号や同期制御に用いる信号である。情報記録トラックの間隔を狭めてトラック数を増加させると、データ記録／再生用ヘッドの位置制御に用いる信号（以下、「サーボ信号」と言うことがある。）もそれに合わせてディスクの半径方向に対して密に、すなわちより多く設けて精密な制御を行えるようにしなければならない。
【０００７】
また、データ記録に用いる以外の領域、即ちサーボ信号に用いる領域や該サーボ領域とデータ記録領域の間のギャップ部を小さくしてデータ記録領域を広くし、データ記録容量を上げたいとの要請も大きい。このためには、サーボ信号の出力を上げたり同期信号の精度を上げる必要がある。
従来広く製造に用いられている方法は、ドライブ（磁気記録装置）のヘッドアクチュエータ近傍に穴を開け、その部分にエンコーダ付きのピンを挿入し、該ピンでアクチュエータを係合し、ヘッドを正確な位置に駆動してサーボ信号を記録するものである。しかしながら、位置決め機構とアクチュエータの重心が異なる位置にあるため、高精度のトラック位置制御ができず、サーボ信号を正確に記録するのが困難であった。
【０００８】
一方、レーザビームを磁気ディスクに照射してディスク表面を局所的に変形させ物理的な凹凸を形成することで、凹凸サーボ信号を形成する技術も提案されている。しかし、凹凸により浮上ヘッドが不安定となり記録再生に悪影響を及ぼす、凹凸を形成するために大きなパワーをもつレーザビームを用いる必要がありコストがかかる、凹凸を１ずつ形成するために時間がかかる、といった問題があった。
【０００９】
このため新しいサーボ信号形成法が提案されている。
一例は、高保磁力の磁性層を持つマスターディスクにサーボパターンを形成し、マスターディスクを磁気記録媒体に密着させるとともに、外部から補助磁界をかけて磁化パターンを転写する方法である（ＵＳＰ５，９９１，１０４号）。
他の例は、媒体を予め一方向に磁化しておき、マスターディスクに高透磁率で低保磁力の軟磁性層などをパターニングし、マスターディスクを媒体に密着させるとともに外部磁界をかける方法である。軟磁性層がシールドとして働き、シールドされていない領域に磁化パターンが転写される（特開昭５０−６０２１２号公報（ＵＳＰ３、８６９、７１１号）、特開平１０−４０５４４号公報（ＥＰ９１５４５６号）、"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ディスクには適用しやすいが、硬質基板を用いた、高密度記録用の保磁力が３０００Ｏｅ以上もあるような磁気ディスクへの適用が非常に難しい。
【００１２】
即ち、硬質基板の磁気ディスクは、密着の際に微小なゴミ等を挟み込み媒体に欠陥が生じたり、或いは高価なマスターディスクを痛めてしまう恐れがあった。特にガラス基板の場合、ゴミの挟み込みで密着が不十分になり磁気転写できなかったり、磁気記録媒体にクラックが発生したりするという問題があった。
また、特開昭５０−６０２１２号（ＵＳＰ３、８６９、７１１号）に記載されたような技術では、ディスクのトラック方向に対して斜めの角度を有したパターンは、記録は可能であるが信号強度の弱いパターンしか作れないという問題があった。保磁力が２０００〜２５００Ｏｅ以上の高保磁力の磁気記録媒体に対しては、転写の磁界強度を確保するために、マスターディスクのパターン用強磁性体（シールド材）は、パーマロイあるいはセンダスト等の飽和磁束密度の大きい軟磁性体を使わざるを得ない。
【００１３】
しかし、斜めのパターンでは、磁化反転の磁界はマスターディスクの強磁性層が作るギャップに垂直方向となってしまい所望の方向に磁化を傾けることができない。その結果、磁界の一部が強磁性層に逃げてしまい磁気転写の際に所望の部位に十分な磁界がかかりにくく、十分な磁化反転パターンを形成できず高い信号強度が得にくくなってしまう。こうした斜めの磁化パターンは、再生出力が、トラックに垂直のパターンに対してアジマスロス以上に大きく減ってしまう。
【００１４】
これに対して、特願２０００−１３４６０８号及び特願２０００−１３４６１１号の明細書に記載された技術は、局所加熱と外部磁界印加を組み合わせて磁気記録媒体に磁化パターンを形成する。例えば、媒体を予め一方向に磁化しておき、パターニングされたマスクを介してエネルギー線等を照射し局所的に加熱し、該加熱領域の保磁力を下げつつ外部磁界を印加し、加熱領域に外部磁界による記録を行い、磁化パターンを形成する。
【００１５】
本技術によれば、加熱により保磁力を下げて外部磁界を印加するので、外部磁界が媒体の保磁力より高い必要はなく、弱い磁界で記録できる。そして、記録される領域が加熱領域に限定され、加熱領域以外には磁界が印加されても記録されないので、媒体にマスク等を密着させなくても明瞭な磁化パターンが記録できる。このため圧着によって媒体やマスクを傷つけることなく、媒体の欠陥を増加させることもない。
【００１６】
また、本技術では斜めの磁化パターンも良好に形成できる。従来のようにマスターディスクの軟磁性体によって外部磁界をシールドする必要がないためである。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
このように、特願２０００−１３４６１１号の明細書に記載された磁化パターン形成技術は、各種の微細な磁化パターンを効率よく精度よく形成でき、しかも媒体やマスクを傷つけることなく媒体の欠陥を増加させることもない優れた技術である。
【００１８】
ところで、磁気ディスク（ディスク状の磁気記録媒体）の磁化パターンは、一般に角速度一定で記録再生するため、外周に行くほど線速度が高く、内周と外周で同じ信号を記録する場合、外周ほど物理的長さが長くなる。つまり、内周から外周に行くほど、記録すべき磁化パターンの周方向の幅であるパターン線幅は増加していく傾向にある。例えば直径３．５インチのハードディスクでは、内周（半径２０ｍｍ）で１μｍのパターン線幅が、外周（半径４５ｍｍ）では２〜３μｍ程となり、ディスクの位置によってパターン線幅は大きく相違する。
【００１９】
しかしながら本技術においては、磁化パターンはその線幅によって形成の最適条件が異なり、特に最小線幅（単に最小幅と称することもある。）１μｍ以下の微細なパターンは良好に形成されにくい場合があった。
その原因の一つとして、エネルギー線の回折による影響がある。一般的に、エネルギー線はスリット状の隙間を通過する際に回折を起こすが、隙間が狭いほど回折角が大きくなる傾向がある。このため、パターン線幅が狭くなると、マスクの透過部を通過したエネルギー線は大きく回折され、照射範囲が広がってしまう。従って単位面積あたりのエネルギー線の照射量は小さくなってしまい、加熱部が十分に加熱されず、保磁力の低下が不十分で、磁化が十分におこなわれにくくなってしまう。
【００２０】
このため内外周で線幅の異なるパターンを同一磁気ディスク上に良好に形成したいとの要請があった。
この要請に応えるための方法として、例えば、内周と外周でエネルギー線のパワーを変える方法がある。しかしながら、エネルギー線のパワーを精度良く調整することは困難であり、またパワーを上げると広がった照射範囲全体が加熱されるため、意図した以上の領域が磁化されてしまい、例えば再生信号のタイミングアシンメトリ値が悪化するという課題もある。
【００２１】
或いは、回折の影響も考慮し内周と外周でマスクのパターン線幅を微調整する方法が考えられる。マスクの透過部をやや広めに形成しておくことにより、エネルギー線照射量を大きくしたり、回折角を小さくしたりすることができると考えられる。しかしこれは複雑な計算を必要とし、加工精度にも問題が残る。また、微細なパターンの場合は、あまり透過部を大きくすると、隣接する透過部からのエネルギー線同士が重なり磁化パターンが正確に形成されないおそれもある。
【００２２】
そこで、線幅の異なるパターンを同一磁気ディスク上に、精度良くかつ簡便に形成したいとの要請があった。
上記課題に鑑み、本発明は、局所加熱と外部磁界印加を組み合わせて磁気記録媒体に磁化パターンを形成する技術において、微細な磁化パターンを効率よく、更に精度よく形成する磁化パターン形成方法を短時間かつ安価に提供することを目的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明の磁化パターン形成方法は、基板上に磁性層を有してなるディスク状の磁気記録媒体に対し、マスクを介してエネルギー線を照射し前記磁性層の被照射部を局所的に加熱する工程と、磁性層に外部磁界を印加する工程と、を含む磁化パターン形成方法であって、
前記マスクは、形成すべき磁化パターンに応じてエネルギー線の透過部と非透過部からなるパターン領域を有してなり、
前記パターン領域におけるパターンは、内周における周方向の最小線幅より外周における周方向の最小線幅が広く、前記マスクの前記パターン領域におけるエネルギー線非透過部と前記媒体の間隔が、前記媒体の内周より外周で大きいことを特徴とする。
【００２４】
本発明において、マスクのパターン領域の非透過部の表面と媒体との距離を、マスクと媒体の間隔と称する。スペーサとしての突起がマスクに設けられてなる場合も同様であって、突起表面と媒体との距離ではない。
本発明の別の要旨は、基板上に磁性層を有してなる磁気記録媒体に対し、マスクを介してエネルギー線を照射し該磁性層の被照射部を局所的に加熱する工程と、磁性層に外部磁界を印加する工程とを含む磁化パターン形成方法であって、該マスクは、形成すべき磁化パターンに応じてエネルギー線の透過部と非透過部からなるパターン領域を有してなり、該マスクのパターン領域のエネルギー線非透過部と該媒体との間隔が、形成すべき磁化パターンの線幅に応じて面内で異なることを特徴とする磁化パターン形成方法に存する。
【００２５】
本発明の更に別の要旨は、上記磁化パターン形成方法により磁化パターンが形成されてなることを特徴とする磁気記録媒体に存する。
本発明の更に別の要旨は、上記磁化パターン形成方法により磁化パターンが形成されてなる磁気記録媒体と、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ことを特徴とする磁気記録装置に存する。
【００２６】
本発明の更に別の要旨は、基板上に磁性層を有してなる磁気記録媒体に対し、マスクを介してエネルギー線を照射し該磁性層の被照射部を局所的に加熱する工程と、磁性層に外部磁界を印加する工程とを含む磁化パターン形成方法に用いるマスクであって、該マスクは、形成すべき磁化パターンに応じてエネルギー線の透過部と非透過部からなるパターン領域を有してなり、該パターン領域外の内周部及び外周部に突起が設けられてなり、かつ、内周部の突起より外周部の突起が高いことを特徴とするマスクに存する。
【００２７】
本発明の更に別の要旨は、基板上に磁性層を有してなる磁気記録媒体に対し、マスクを介してエネルギー線を照射し該磁性層の被照射部を局所的に加熱する工程と、磁性層に外部磁界を印加する工程とを含む磁化パターン形成方法に用いるマスクであって、該マスクは、形成すべき磁化パターンに応じてエネルギー線の透過部と非透過部からなるパターン領域を有し、該パターン領域外の内周部に突起を有さず外周部に突起を有することを特徴とするマスクに存する。
【００２８】
【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、磁気記録媒体に加熱工程と磁界印加工程により磁化パターンを形成するにあたり、使用するマスクがエネルギー線の透過部と非透過部からなるパターン領域を有してなり、パターン領域のエネルギー線非透過部と磁気記録媒体の間隔を、該媒体の内周より外周で大きいものとすることを特徴とする。
【００２９】
なお、本発明に用いるマスクは、形成すべき磁化パターンに応じてエネルギー線の透過部と非透過部からなるパターン領域を有してなるマスクであればよく、フォトマスク、ホログラムマスクなど何れの方式のマスクも使用可能である。但しフォトマスクは簡便かつ安価に作成できる点で好ましい。以下ではフォトマスクを例に説明を行う。
【００３０】
図を用いて詳しく説明する。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。面内磁気ディスク１は外部磁界により予め周方向の一方向に一様に磁化されている。そののち磁気ディスク１上にフォトマスク３を載せ、図示しない留めネジにより固定する。フォトマスク２は石英からなる透明基材３上に、クロム層４と酸化クロム層５からなる非透過部が形成されており、さらにパターン領域外の内周部と外周部にスペーサとしての突起８、９が複数設けられている。
【００３１】
突起は内周部よりも外周部の方が高くなっており、これにより磁気ディスクとフォトマスクとの間隔は内周から外周にいくほど徐々に大きくなる。ここにレーザビーム７が照射され、同時に外部磁界６を印加する。この外部磁界は、先に一様に磁化した際の外部磁界とは逆方向である。
以上の方法によれば、パターン線幅が比較的広くエネルギー線の回折の影響が小さい外周部に比べて、パターン線幅が狭くエネルギー線の回折の影響が大きい内周部で磁気ディスクとフォトマスクの間隔を小さくする。従って、内周部でも、回折したエネルギー線が広がり過ぎず、外周部と同程度の適度な広がりで磁気ディスクに照射される。これによりディスク全面においてエネルギー線の回折の影響を同程度に制御できるので、エネルギー線の照射面積を適切に調整でき、全域で良好な磁化パターンが形成できる。また再生信号のタイミングアシンメトリも良好となる。
【００３２】
また、回折による影響を抑えることができるため、回折の影響が特に大きい最小線幅１μｍ程度以下の微細なパターンが形成可能となる。
本発明に関わる方法は、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必要がなく、スペーサの高さを調節するだけであるため非常に簡便である。これによりマスクの製造コストを削減することができると共にレーザービーム照射用の光学系も簡易な装置で可能となるため、設備コストを大きく削減することができる。
【００３３】
磁気記録媒体とマスクの最適な間隔は形成したい磁化パターンの線幅によって異なるが、あまり大きすぎると、エネルギー線の回折が大きくなり磁化パターンがぼやけてしまい再生信号品質が悪化したり、加熱領域が広がり加熱が不十分になったり、逆にタイミングアシンメトリ（対称性）が悪化するおそれがある。これらを良好にするためには、磁気記録媒体とマスクの間隔の最大値は通常、１０μｍ以下とするのが好ましい。より好ましくは５μｍ以下であり、さらに好ましくは３μｍ以下である。
【００３４】
下限は特になく一部接触していても良いが、磁気記録媒体とマスク間のゴミの影響を受けにくく非接触転写方式の利点を生かすためには０．１μｍ以上とするのが好ましい。
上記間隔の、内周と外周における差は、媒体の直径や媒体内のパターン配置位置（半径位置）、内周と外周におけるパターン線幅の差を考慮して決めることが望ましい。例えば、媒体のパターン領域が半径方向に大きいほど内周と外周の間隔差も大きくするのが好ましく、小さいほど間隔差も小さくするのが好ましい。
【００３５】
ただし、回折の影響を考慮して、媒体全域で信号の対称性良く、微細な磁化パターンを得るためには内周部と外周部の間隔差は０．３μｍ以上が好ましい。より好ましくは０．５μｍ以上であり、１μｍ以上がさらに好ましい。ただし、あまり間隔差が大きいと精密な間隔制御がしにくいため、通常、１０μｍ以下が好ましく、より好ましくは５μｍ以下である。
【００３６】
磁気記録媒体の磁化パターン形成領域とマスクの間隔を保つ方法としては、その間隔を一定に保てる方法であれば何れの方法であっても良い。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く、磁気記録媒体とマスク間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が、エネルギー線の回折による影響を抑え、微細な磁化パターンを得るためにはマスク自体に、スペーサの機能を持つ突起を一体形成するのが望ましい。
【００３７】
突起を設ける位置としては、マスクのパターン領域内のエネルギー線非透過部及びパターン領域外があり得る。ただしパターン領域外の内周部や外周部に突起を設けると、マスクと媒体とがパターン領域で接触しないので、媒体やマスクを傷つけることがなく、媒体の欠陥を増加させる虞れもなく好ましい。また、マスクと媒体がパターン領域で接触しないので、加熱工程において意図しない熱伝導が起こる虞もなく、好ましい。
【００３８】
スペーサの材質としては、間隔保持機能の観点から硬質のものが好ましく、例えばステンレス、銅などの金属やセラミック、ガラス、樹脂などである。より好ましくは磁化されない材質のものである。
以下、マスクに突起を形成する方法について説明する。例えば以下のような方法を取りうる。
【００３９】
［方式１］
マスクにポリイミドなどの放射線硬化性又は熱硬化性の樹脂層を形成し、この樹脂層にフォトリソグラフィーにより突起を形成する。この方法では樹脂層の厚さが突起高さにほぼ等しくなるので、樹脂層の厚さを制御することで突起高さを精度良く均一に、かつ容易に制御できるという利点がある。また樹脂層の塗布形成やエッチング液による除去は短時間で行えるという利点もある。
【００４０】
ポリイミド樹脂が感光性ポリイミド樹脂である場合は、樹脂層形成後にそのままフォトリソグラフィー、エッチングを行えばよいが、非感光性ポリイミド樹脂である場合は、樹脂層上にフォトレジスト層を形成した後、フォトリソグラフィー、現像、エッチングなどを行う。
樹脂層の形成法としては塗布によるのが一般的であり、ディップ法、スピンコート法などがある。続いて、形成すべき突起に応じたパターンを有する突起形成用マスクを介して、樹脂層付きマスクにレーザー光などを照射し、潜像を形成する。次いで有機溶剤などにより不要部分をエッチング除去し、突起を形成する。
【００４１】
この後に、突起の硬度を上げ、かつ突起の耐溶剤性を向上させるために、加熱処理または紫外線照射処理などを行い架橋を促進させるのが好ましい。加熱処理としては、オーブンを使用したり、赤外線ランプを使用するなどの方法がある。この際、樹脂の材質によっては硬化時のヒケが大きく、突起の中央部が選択的に縮小しクレータ状になる場合がある。このような硬化時のヒケの大きい樹脂を使用する場合は、突起高さを均一にするために突起の形状は略円形であることが好ましい。
【００４２】
本方法は、高い突起を形成するには樹脂層を厚く塗布すればよい反面、非常に薄い樹脂層は通常形成しにくいので、例えば突起高さが０．３μｍ以上１０μｍ以下の比較的高い突起の形成に適する。
高さの異なる突起の作り方としては、種々の方法を採ることができる。スピンコートによる場合は、スピンコートの回転数やコート時間を変え、内外速度差や遠心力を利用することで内周と外周とで任意の異なる高さの突起を作ることができる。レーザーによる場合は、レーザーパワーを内周部に比べ外周部で強くすることにより作ることができる。
【００４３】
［方式２］
マスクに、いわゆるリフトオフ法により無機物からなる突起を形成する。すなわちマスク上のフォトレジスト層をフォトリソグラフィーにより凹凸を形成し、この上に無機物層を成膜したのちフォトレジスト層を除去すると、フォトレジストの無かった部分のみ無機物層が突起として残るのである。
【００４４】
詳しく説明する。マスクにフォトレジストを薄く塗布し、形成したい突起の位置と形状に応じてレーザー光を照射し現像し、一部のフォトレジストを除去し凹凸を形成する。この上に形成したい突起の高さに応じて金属層を成膜したのち、例えばフォトレジスト除去液に浸漬する。するとフォトレジスト層が除去されるとともにその上に成膜された金属層が除去されるので、フォトレジストの無い場所に成膜された金属層のみが突起として残る。
【００４５】
この方法では金属層の厚さが突起高さにほぼ等しくなるので、金属層の厚さを制御することで突起高さを精度良く均一に、かつ容易に制御できるという利点がある。
無機物層は十分な硬度と耐候性があれば特に材質は限定されないが、磁化されない材質であると、印加される外部磁界による影響が少ないため好ましい。
【００４６】
クロムや酸化クロムを用いると、マスクの非透過部の形成と共通の工程で突起が形成でき好ましい。無機物層の成膜法としてはスパッタリング、蒸着、ＣＶＤ、メッキなどが一般的である。
フォトレジスト除去液としては例えば強アルカリ液などが用いられる。
本手法では突起形状はフォトレジスト層に形成する凹凸の形状によってコントロールでき、帯状であってもよいし不連続であってもよい。フォトリソグラフィーを行うので比較的底面積の小さい突起の形成に適している。底面積の小さい突起とは例えば円形なら直径０．２ｍｍ未満、四角形なら一辺が０．２ｍｍ未満である。
【００４７】
小さい突起は形成できる場所の自由度が高く、狭い領域にも形成できる点が好ましい。パターン領域とディスク外周端との距離が例えば０．３μｍ以下と非常に狭いハードディスクの周縁部にも設けることができる。
またフォトリソグラフィーで突起を形成するためパターンとのアライメントが正確に取りやすい。場合によってはパターンと突起を同時に形成することもでき、工程を大幅に短くできる。更に、リフトオフ法によれば側面が切り立った形状の突起が形成しやすい。従って同じ底面積でも頂部の面積がより大きな突起が形成しやすい。
【００４８】
本方式によれば、無機物層の厚さをコントロールすることで形成する突起の高さを任意に変えられるので、様々な突起高さに適用できる。例えば０．００１μｍ以上１０μｍ以下である。また、無機物層は樹脂に比べて薄く形成することが容易なので、樹脂を使う方式では形成しにくい０．００１μｍ以上３μｍ以下の低い突起も作りやすい。
【００４９】
リフトオフ法を何度か繰り返すことによって、場所により突起の高さを変えることもできる。また無機物層のエッチング工程が不要で厚く成膜するだけで高い突起が容易に形成できる点が好ましい。
高さの異なる突起の作り方としては、スパッターによる場合は、内周部と外周部とで成膜時間を変えることにより、内周と外周とで任意の異なる高さの突起を作ることができる。
【００５０】
以上述べたごとく本発明によれば、磁気ディスクに対して内周における周方向の最小線幅より外周における周方向の最小線幅が広い磁化パターンを精度良く、かつ簡便に形成できる。内外周における最小線幅の違いが大きい磁化パターンに適用すると効果が高く、例えば内周における周方向の最小線幅より外周における周方向の最小線幅が０．５μｍ以上広い磁化パターンに適用すると効果が高い。
【００５１】
更に、エネルギー線の回折の影響が特に大きい最小線幅１μｍ程度以下の微細な磁化パターンに適用すると効果が高い。
次に本発明のマスクについて説明する。
本発明のマスクは、前述したように、形成すべき磁化パターンに応じてエネルギー線の透過部と非透過部からなるパターン領域を有してなるマスクであれば、何れの方式のマスクも使用可能である。このマスクにエネルギー線を照射し、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。これらのマスクの中でも、フォトマスクは簡単かつ安価に作成できる点で最も好ましい。また、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。
【００５２】
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。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。
【００５３】
本発明に用いるフォトマスクは、所望の磁化パターンに相当する透過部と非透過部を備えているマスクであればよいが、石英ガラス、ソーダライムガラス等の透明原盤上にクロム、酸化クロム等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ことができる。この場合は原盤上にクロム層、酸化クロム層を有する部分がエネルギー線非透過部、原盤のみの部分が透過部となる。酸化クロム層成膜時に、クロムを酸化させるために酸素と反応させながら成膜してもよい。
【００５４】
このように形成したマスクは通常凹凸を有しており、凸部がエネルギー線に対して非透過で、凸部を媒体に近接させ、或いは略接触させる。或いはまた、このようなマスクを形成した後に凹部にエネルギー線に透明である材料を埋め込み、媒体との略接触面を平坦にして使用することもできる。
フォトマスクは、前述の如く透明基材にエネルギー線の非透過層を形成することにより、透過部と非透過部とを設けたものが用いられる。透明基材としては、エネルギー線を十分透過するものであれば良いが、石英を主とする材料で構成されているのが好ましい。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、コストの点から光学ガラスを使うのがよい。透明基材の厚さは制限されないが基材のたわみが生じず、安定的に平坦度をだすためには、通常１〜１０ｍｍ程度が好ましい。
【００５５】
また、フォトマスクの非透過層は、クロム層と酸化クロム層との積層膜であることが好ましく、石英ガラス基材上に、クロム層と酸化クロム層を形成して非透過層を形成したフォトマスクとするのが好ましい。即ち、透過部の石英ガラスは反射率は概ね５％程度であり、一方でクロムは非常に反射率が高いので、その表面を反射率の低い他の層で覆うのが好ましい。例えば、非透過部表面を反射率約１６％の酸化クロムで覆う。媒体面で反射したエネルギー線が再度マスク面で反射して媒体に戻ることを防止することができ好ましい。酸化クロム層は反射率が低い上にクロムを酸化させるのみで形成することができ、また、クロム層への密着性にも優れる点においても好ましい。
【００５６】
なお、クロムと酸化クロムとの積層膜で形成される非透過層の各膜の膜厚は、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４０ｎｍ以上が好ましい。エネルギー線耐久性を重視すれば厚いほど好ましく、例えば１６０ｎｍ以上が好ましく、より好ましくは２００ｎｍ以上である。但しあまり厚いと成膜時間が長くなりすぎるため、５００ｎｍ以下が好ましい。クロム膜と酸化クロム膜の両方を付ける場合には、クロム膜の膜厚が２０〜２００ｎｍ、酸化クロム膜の膜厚が２０〜２００ｎｍの範囲であることが好ましい。
【００５７】
このようにして非透過層を形成したフォトマスクは、この非透過層による凸部が形成されたものとなる。このフォトマスクは一般に非透過層の形成面が磁気ディスクに対面するように配置する。なお、非透過層間の凹部に、エネルギー線を透過する材料を埋め込み、フォトマスクの非透過層の形成面を平坦にして使用しても良い。
【００５８】
次に本発明の加熱方法について説明する。
本発明における加熱手段は、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。本発明においては、エネルギー線は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。
【００５９】
また、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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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通常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。
【００６４】
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、エネルギー線の最適なパワーは、回折等の影響によりパターン線幅によって異なる場合がある。また、エネルギー線の波長が短いほど、印加可能なパワーの上限値は低下する傾向にある。
【００６５】
エネルギー線による磁気記録媒体の磁性層、保護層、潤滑層の損傷が心配される場合は、パルス状エネルギー線のパワーを小さくして、該パルス状エネルギー線と同時に印加される磁界強度を上げるといった手段を取ることもできる。例えば、磁気記録媒体の常温での保磁力の２５〜７５％の範囲でできるだけ大きな磁界をかけ、照射エネルギーを下げる。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。
【００６６】
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。
【００６７】
なお、本願においてパターンの最小線幅（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。すなわち、一旦キュリー温度以上に昇温された領域はキュリー温度以上に保たれる。
【００６８】
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。
【００６９】
強度分布の均一化処理としては、例えば以下のような処理が挙げられる。ホモジナイザやコンデンサレンズを用いて均一化したり、遮光板やスリットなどでエネルギー線の強度分布の小さい部分だけを透過し必要に応じて拡大する、などである。
好ましくは、エネルギー線を、一旦光学分割したのち重ね合わせることによって均一化処理すると、エネルギー線を無駄なく使用でき使用効率が良い。本発明においては、磁性層の加熱には、高強度のエネルギー線を短時間に照射するのがよく、このためにはエネルギーを無駄なく使用するのが好ましい。
【００７０】
エネルギー線の強度分布の均一化処理の一例を説明する。例えば、ビーム形状が楕円形のエネルギー線が、短軸方向分布及び長軸方向分布を持つ。このとき、プリズムアレイ（多シリンドリカルレンズ）等でビームの短軸方向の長さを、例えば３分割したのち重ね合わせることで、強度の違いを分散でき、短軸方向の強度分布をある程度均一化できる。また、同じくプリズムアレイ（多シリンドリカルレンズ）等でビームの長軸方向の長さを例えば７分割したのち重ね合わせることで、長軸方向の強度分布をある程度均一化できる。両方を併せて行えば、全体として均一性の増した、強度分布の小さいビームが得られる。ただし必要に応じて１軸方向だけ行っても良い。強度分布が大きいときは、分割数が多くすることにより均一性を増すことができる。これらをホモジナイザと称することもある。
【００７１】
同じ軸方向のプリズムアレイを２枚以上通すと、分割数を増したのと同じ効果を得ることができる。あるいは、２軸方向にレンズが多数形成されたフライアイレンズなどを用いて２軸方向を一度に分割しても良い。
或いはまた、エネルギー線をシリンドリカルレンズなどの非球面レンズを通すことでも、簡易に強度分布が均一化できる。特に、エネルギー線が小径のビームの場合には、本手法でも十分に均一化できることが多く、光学系を簡素化でき好ましい。尚、小径とは直径０．０５〜１ｍｍ程度を言う。
【００７２】
上記処理だけでは均一化が不十分な場合には、遮光板を併用することにより、ビームの周辺部分をカットしたり絞り込むことによって更なる均一化を図っても良い。
エネルギー線を照射する光学系には、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、縮小結像技術を用いるのが好ましい。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。以下、本技術を縮小結像技術（結像光学系）と称することがある。
【００７３】
光源から出射したエネルギー線は、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、縮小結像を縮小投影と称することもある。
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媒体面は室温以下程度が好ましい。室温とは２５℃程度である。
【００７４】
また、マスクの前にコンデンサレンズを通すと、エネルギー線の強度分布を均一にでき、かつエネルギー線を効率よく結像レンズに集めることができ、好ましい。
縮小結像技術は、エネルギー線のビーム径と外部磁界強度が許す限り、どのような大きさ或いは形状の磁化パターンにも適用できるが、磁化パターンが微細なほど効果が高い。磁化パターンの最小幅が２μｍ以下になると、媒体とマスクのアライメントが特に難しくなるので、本技術の適用効果が高い。より好ましくは１μｍ以下である。形成可能なパターンの下限はなく、理論的にエネルギー線の波長限界程度までの微細なパターンが形成できる。例えばエキシマレーザ等で百ｎｍ程度である。
【００７５】
また本技術は、縮小結像することでより細かい磁化パターンが形成できるので、データ記録／再生用ヘッドの制御に用いる制御用パターンの形成に適用すると効果が大きい。
磁気ディスクはディスクの主両面に磁性層が形成されている場合があるが、その場合、本発明の磁化パターン形成は片面づつ、逐次に行ってもよいし、マスク、エネルギー照射系および外部磁界を印加する手段を磁気ディスクの両面に設置して、両面同時に磁化パターン形成を行うこともできる。
【００７６】
一面に二層以上の磁性層が形成されており、それぞれに異なるパターンを形成したい場合は、照射するエネルギー線の焦点を各層に合わせることにより、各層を個別に加熱し、個別のパターンを形成できる。
磁化パターンを形成する際には、エネルギー線の光源とマスクとの間、又はマスクと該媒体との間の照射をしたくない領域に、エネルギー線を部分的に遮光可能な遮光板を設けて、エネルギー線の再照射を防ぐ構造とするのが好ましい。
【００７７】
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。
次に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。
【００７８】
本発明の磁化パターン形成方法においては、例えば、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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
このため加熱温度は磁性層のキュリー温度以下とするのが好ましい。例えば３００℃以下とするのが好ましく、より好ましくは２５０℃以下であり、更に好ましくは２００℃以下である。
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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、本発明の磁気記録媒体の構成について説明する。
本発明の磁気記録媒体における基板としては、高速記録再生時に高速回転させても振動しない必要があり、通常、硬質基板が用いられる。振動しない十分な剛性を得るため、基板厚みは一般に０．３ｍｍ以上が好ましい。但し厚いと磁気記録装置の薄型化に不利なため、３ｍｍ以下が好ましい。例えば、Ａｌを主成分とした例えばＡｌ−Ｍｇ合金等のＡｌ合金基板や、Ｍｇを主成分とした例えばＭｇ−Ｚｎ合金等のＭｇ合金基板、通常のソーダガラス、アルミノシリケート系ガラス、非結晶ガラス類、シリコン、チタン、セラミックス、各種樹脂のいずれかからなる基板やそれらを組み合わせた基板などを用いることができる。中でもＡｌ合金基板や強度の点では結晶化ガラス等のガラス製基板、コストの点では樹脂製基板を用いることが好ましい。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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す。
【０１０４】
ヘッド浮上量ができるだけ小さいことが高密度磁気記録の実現には有効であり、またこれら基板の特長のひとつが優れた表面平滑性にあることから、基板表面の粗度Ｒａは２ｎｍ以下が好ましく、より好ましくは１ｎｍ以下である。特に０．５ｎｍ以下が好ましい。なお、基板表面粗度Ｒａは、触針式表面粗さ計を用いて測定長４００μｍで測定後、ＪＩＳＢ０６０１に則って算出した値である。このとき測定用の針の先端は半径０．２μｍ程度の大きさのものが使用される。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
１．２負の方向（飽和方向と反対向き）に所定強度の磁界Ｈ１を印加する。
１．３その磁界下で１０ｓｅｃ保持する。
１．４磁界をゼロに戻す。
１．５１．４の時の磁化値を読みとると、残留磁化値Ｍ１が得られる。
【０１２０】
１．６１．２とは少し印加磁界強度を変えて同じ測定（１．１〜１．５）を繰り返す。合計４点の磁界強度Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４での残留磁化値Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３，Ｍ４が得られる。
１．７この４点から残留磁化Ｍが０となる印加磁界強度Ｈを求める。これが印加時間ｔ＝１０ｓｅｃにおける媒体の保磁力となる。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
また、保護層が２層以上の層から構成されていてもよい。磁性層の直上の保護層としてＣｒを主成分とする層を設けると、磁性層への酸素透過を防ぐ効果が高く好ましい。
更に保護層上には潤滑層を形成するのが好ましい。媒体のマスク及び磁気ヘッドによる損傷を防ぐ機能を持つ。潤滑層に用いる潤滑剤としては、フッ素系潤滑剤、炭化水素系潤滑剤及びこれらの混合物等が挙げられ、ディップ法、スピンコート法などの常法で塗布することができる。蒸着法で成膜してもよい。磁化パターン形成の妨げとならないために潤滑層は薄い方が好ましく、１０ｎｍ以下が好ましい。より好ましくは４ｎｍ以下である。十分な潤滑性能を得るためには０．５ｎｍ以上が好ましい。より好ましくは１ｎｍ以上である。
【０１３１】
潤滑層上からエネルギー線を照射する場合には、潤滑剤のダメージ（分解、重合）等を考慮し、再塗布などを行ってもよい。
また、以上の層構成には他の層を必要に応じて加えても良い。
浮上型／接触型ヘッドの走行安定性を損なわないよう、磁化パターン形成後の該媒体の表面粗度Ｒａは３ｎｍ以下に保つのが好ましい。なお、媒体表面粗度Ｒａとは潤滑層を含まない媒体表面の粗度であって、触針式表面粗さ計（機種名：Tencor P-12 disk profiler（KLA Tencor社製））を用いて測定長４００μｍで測定後、ＪＩＳＢ０６０１に則って算出した値である。より好ましくは１．５ｎｍ以下とする。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
次に、本発明の磁気記録装置について説明する。
本発明の磁気記録装置は、上述の方法で磁化パターンを形成した磁気記録媒体と、磁気記録媒体を記録方向に駆動する駆動部と、記録部と再生部からなる磁気ヘッドと、磁気ヘッドを磁気記録媒体に対して相対移動させる手段と、磁気ヘッドへの記録信号入力と磁気ヘッドからの再生信号出力を行うための記録再生信号処理手段を有する。磁気ヘッドとしては、高密度記録を行うため、通常は浮上型／接触型磁気ヘッドを用いる。
【０１３７】
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。
【０１３８】
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。
【０１３９】
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。
【０１４０】
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。
【０１４１】
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。
【０１４２】
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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
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。
【０１４５】
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。
【０１４６】
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。
【０１４７】
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。
【０１４８】
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。
【０１４９】
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。
【０１５０】
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。
【０１５１】
【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）
３．５インチ径のＮｉＰメッキ付きアルミニウム合金基板を洗浄、乾燥し、その上に到達真空度：１×１０^-7Ｔｏｒｒ、基板温度：３５０℃、バイアス電圧：−２００Ｖ、スパッタリングガス：Ａｒ、ガス圧：３×１０^-3Ｔｏｒｒの条件下で、ＮｉＡｌを６０ｎｍ、Ｃｒ₉₀Ｍｏ₁₀を１０ｎｍ、記録層としてＣｏ₆₄Ｃｒ₁₆Ｐｔ₁₂Ｂ₈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５ｎｍ成膜した。
【０１５２】
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、飽和磁化３１０ｅｍｕ／ｃｃの面内記録用磁気ディスクを得た。記録層のキュリー温度は２５０℃であった。
このディスクに、電磁石の磁界方向がディスクの回転方向と同じとなるように構成して、約１０ｋＯｅ（約１０ｋガウス）の強度で印加して、ディスク面を一様に（均一に）磁化した。
【０１５３】
フォトマスクは１２７ｍｍ×１２７ｍｍの正方形、２．３ｍｍ厚の石英ガラスを基材とし、ディスクに対する面側に、膜厚７５ｎｍのクロム層及び膜厚２５ｎｍの酸化クロム層からなる非透過層が形成されてなる。半径２０〜４６ｍｍにパターン領域を有し、パターン最小線幅０．８μｍ（最小幅０．８μｍ；ライン、スペースとも０．８μｍ）のパターンを有してなる。最内周でのパターン最小線幅は０．８μｍ、最外周でのパターン最小線幅は約２μｍである。
【０１５４】
なお、エッチング領域（パターン領域）以外の領域は全てクロム層と酸化クロム層が形成された非透過部である。得られたフォトマスクの、波長２４８ｎｍのエキシマパルスレーザに対する反射率は非透過部で１６％、透過部で５％であった。
この後、スペーサを作成するため、フォトマスクに非感光性ポリイミド樹脂を２．５μｍの厚さで均一に塗布し、さらにフォトレジストを０．２μmの厚さに塗布した。ここに、突起形成用マスクを介して高圧水銀ランプの光を照射しブロードバンド露光を行い、アルカリ液により現像及びエッチングを行ったのち残ったフォトレジスト層を除去し、突起を形成した。続いて３５０℃で１５分間ベーク（焼成）を行い、ポリイミド樹脂からなる突起を硬化させた。
【０１５５】
突起形成用マスクは、直径約３．５インチのディスク状で、半径４７〜４８ｍｍの領域に、直径５０μｍの円形透過部が１００μｍ間隔に並んでいる。
以上により、パターン領域が半径１８〜４５ｍｍに形成され、パターン領域の周縁部、つまりパターン領域外の外周部である半径約４７〜４８ｍｍの範囲に、高さ２．５μｍ、直径５０μｍの略円形の突起（スペーサ）が１００μｍ間隔で形成されたフォトマスクを得た。パターン領域外の内周部には突起は形成しなかった。
【０１５６】
このフォトマスクと磁気ディスクを一体として、３．２秒間で１回転の速度で回転させた。ここに波長２４８ｎｍのエキシマパルスレーザをパルス幅：２５ｎｓｅｃ、パワー（エネルギー密度）：１６０ｍＪ／ｃｍ²、ビーム形状：１０ｍｍ×３０ｍｍ（ピークエネルギーの１／ｅ²となる径）に制御しレーザ照射口にビーム形状を角度１２°の扇形に整形する遮光板を設置して、繰り返し周波数１０Ｈｚで３２パルス照射し、同時に図２に示す磁界印加手段を用いて磁界を印加し、磁化パターンの転写を試みた。シミュレーションにより加熱温度を求めたところ、約１７０℃〜２００℃であった。
【０１５７】
即ち、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た。
同時に、空芯コイル１８ａ、１８ｂに７００Ｖのパルス状電流を流してコイルの周囲に、パルス幅３５０μｓｅｃであって、ディスク内周域（半径２１ｍｍの位置）で約１．７ｋガウス、ディスク外周域（半径４６．５ｍｍの位置）で約１．９ｋガウス程度のパルス状磁界が発生した。
【０１５８】
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３．４ｋガウス、ディスク外周域（半径４６．５ｍｍの位置）で約３．８ｋガウス程度の最大磁界が印加された。
図３に、実施例１における、磁界パルスとレーザ光用トリガーパルスの時間的関係を示す。なお、レーザ光用トリガーパルスが出された約４μｓｅｃ後にエキシマパルスレーザが照射された。図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。
【０１５９】
なお、ここで用いた、レーザ照射のための光学系の構成は以下のとおりである。エキシマパルスレーザ光源から発振したパルスレーザはプログラマブルシャッターを通過する。プログラマブルシャッターは光源から所望のパルスのみ取り出す役目をする。
プログラマブルシャッターで選択されたレーザは、所望のパワーに出力調整され次いで、レーザは短軸方向を３分割するためのプリズムアレイと、長軸方向を７分割するためのプリズムアレイを通過し、投影レンズに至る。プリズムアレイは、レーザを分割し重ね合わせ、エネルギー強度分布を均一にする機能を有する。これらをホモジナイザと称することもある。さらに、レーザは必要に応じて遮光板を通して所望のビーム形状とし、フォトマスクにより強度分布を磁化パターンに応じて変化させたのち、ディスクに投影される。
【０１６０】
実施例１で得られた磁気ディスクについて、再生素子幅０．４μｍのハードディスク用ＭＲヘッドで磁化パターンを再生し、そのＣ／Ｎ、再生信号のモジュレーションを測定した結果、Ｃ／Ｎは２０．２ｄＢ、モジュレーションは１３％であった。
なお、モジュレーション（Ｍｏｄ）は信号の均一性の指標であり、同一パターン領域の平均出力をＴＡＡ（トータルアベレージアンプリチュード）、その領域内の最大値と最小値をそれぞれ、ＡＭＰmax、ＡＭＰminとしたとき、Ｍｏｄ＝（ＡＭＰmax−ＡＭＰmin）／ＴＡＡ×１００で表される。ただし、ＴＡＡ、ＡＭＰmax、ＡＭＰmin共にピーク・トゥ・ピークの値である。
【０１６１】
モジュレーションは小さいほど、サーボトラッキング精度が高まり好ましい。通常５０％以下であり、好ましくは２５％以下である。
（実施例２）
３．５インチ径のＮｉＰメッキ付きアルミニウム合金基板を洗浄、乾燥し、その上に到達真空度：１×１０^-7Ｔｏｒｒ、基板温度：３５０℃、バイアス電圧：−２００Ｖ、スパッタリングガス：Ａｒ、ガス圧：３×１０^-3Ｔｏｒｒの条件下で、Ｃｒ₉₀Ｍｏ₁₀を１０ｎｍ、記録層としてＣｏ₆₄Ｃｒ₂₄Ｐｔ₈Ｂ₄を１０ｎｍ、保護層としてカーボン（ダイヤモンドライクカーボン）を５ｎｍ成膜した。
【０１６２】
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３７５０Ｏｅ、飽和磁化３５０ｅｍｕ／ｃｃの面内記録用磁気ディスクを得た。記録層のキュリー温度は３００℃であった。
このディスクに、電磁石の磁界方向がディスクの回転方向と同じとなるように構成して、約１０ｋＯｅ（約１０ｋガウス）の強度で印加して、ディスク面を一様に（均一に）磁化した。
【０１６３】
フォトマスクは１２７ｍｍ×１２７ｍｍの正方形、２．３ｍｍ厚の石英ガラスを基材とし、ディスクに対する面側に、膜厚７５ｎｍのクロム層及び膜厚２５ｎｍの酸化クロム層からなる非透過層が形成されてなる。半径２０〜４６ｍｍにパターン領域を有し、パターン最小線幅０．８μｍ（最小幅０．８μｍ；ライン、スペースとも０．８μｍ）のパターンを有してなる。最内周でのパターン最小線幅は０．８μｍ、最外周でのパターン最小線幅は約２μｍである。
【０１６４】
なお、パターン領域外の領域は全てクロム層と酸化クロム層が形成された非透過部である。得られたフォトマスクの、波長２４８ｎｍのエキシマパルスレーザに対する反射率は非透過部で１６％、透過部で５％であった。
この後、フォトマスクのパターン領域外の内周部及び外周部にスペーサ用突起を形成した。まずフォトマスクにポジ型フォトレジストを３．５μｍの厚さで均一に塗布し、突起形成用マスクを用いて密着露光し、現像した。突起形成用マスクは、直径約３．５インチのディスク状で、外周部に当たる半径４７．０５〜４８ｍｍおよび内周部に当たる半径１３〜１５．５ｍｍの領域に、直径１００μｍの円形透過部が２００μｍ間隔で並んでいる。
【０１６５】
次いで、クロム層を０．５μｍの厚さにスパッタ成膜した後、一度取り出し、内周側突起形成部を遮蔽してから、さらにクロム層を１．５μｍの厚さにスパッタ成膜した。スパッタ終了後、アセトン及びリンス液で、レジスト及び不要なクロム層をリムーブし、フォトマスクを純水及びイソプロピルアルコールを用いて洗浄した。
【０１６６】
以上により、パターン領域が半径２０〜４６ｍｍに形成され、パターン領域の周縁部、つまりパターン領域外の内周部に当たる半径１３〜１５．５ｍｍに、高さ０．５μｍ、直径１００μｍの略円形の突起（スペーサ）が２００μｍ間隔で形成され、パターン領域外の外周部である半径約４７〜４８ｍｍの範囲に、高さ２μｍ、直径１００μｍの略円形の突起（スペーサ）が２００μｍ間隔で形成されたフォトマスクを得た。
【０１６７】
空芯コイル１８ａ、１８ｂに８５０Ｖのパルス状電流を流し、永久磁石との組み合わせによって、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３．６ｋガウス、ディスク外周域（半径４６．５ｍｍの位置）で約４．０ｋガウスの磁界を印加した。加熱に用いたエキシマパルスレーザーがパルス幅：２０ｎｓｃｃ、パワー（エネルギー密度）：８０ｍＪ／ｃｍ²、ビーム形状：６ｍｍ×３５ｍｍ（ピークエネルギーの１／ｅ²となる径）であり、６４パルスにて照射した以外は、実施例１と同様にしてマスクパターンの転写を行った。
【０１６８】
（比較例１）
実施例２と同様に磁気ディスクを作成し、ディスク面を一様に磁化した。
フォトマスクはパターン領域外の外周部に当たる半径４７．０５〜４８ｍｍ、及びパターン領域外の内周部に当たる半径１３〜１５．５ｍｍの両方に、高さ２μｍ、直径１００μｍの略円形の突起（スペーサ）が２００μｍ間隔で形成されたフォトマスクを得た。
【０１６９】
このフォトマスクを用いて、磁気記録媒体に実施例２と同様にしてマスクパターンの転写を行った。
［評価］
実施例２及び比較例１で得られた磁気ディスクについて、再生素子幅０．４μｍのハードディスク用ＭＲヘッドで磁化パターンを再生し、半径位置２０．８ｍｍにおけるモジュレーションを測定した結果を表−１に示す。
【０１７０】
【表１】

【０１７１】
【発明の効果】
本発明によれば、ディスク状の磁気記録媒体に対して、内周と外周で異なる線幅の磁化パターンを精度よく且つ簡便に形成できるので、媒体全面で良好な磁化パターンが得られる。しかも、照射するエネルギー線のパワーやマスク上のパターン線幅を磁化パターンの周方向線幅に応じて微調整する必要がない。従って微細な磁化パターンを効率よく精度よく形成する磁化パターン形成方法及びそれに用いるマスクを提供でき、ひいてはより高密度記録が可能な磁気記録媒体及び磁気記録装置を短時間かつ安価に提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のフォト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ー光用トリガーパルスの時間的関係を示す図である。
【符号の説明】
１磁気記録媒体（磁気ディスク）
２フォトマスク
３透明基材（石英）
４クロム層
５酸化クロム層
６外部磁界
７入射光（レーザビーム）
８内周スペーサ（突起）
９外周スペーサ（突起）
１１磁気記録媒体
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 method for forming a magnetization pattern of a magnetic recording medium such as a magnetic disk used in a magnetic recording apparatus. Concerning .
[0002]
[Prior art]
A magnetic recording device represented by a magnetic disk device (hard disk drive) is widely used as an external storage device of an information processing device such as a computer, and in recent years, it is also used as a recording device for a moving image recording device or a set top box. It's getting on.
[0003]
A magnetic disk device usually has a shaft for fixing one or more magnetic disks in a skewered manner, a motor for rotating a magnetic disk joined to the shaft via a bearing, and a magnetic used for recording and / or reproduction. The head includes a head, an arm to which the head is attached, and an actuator that can move the head to an arbitrary position on the magnetic recording medium via the head arm. The recording / reproducing head is usually a flying head and moves on the magnetic recording medium with a constant flying height.
[0004]
In addition to the floating type head, use of a contact head (contact type head) has been proposed in order to further reduce the distance from the medium.
A magnetic recording medium mounted on a magnetic disk device is generally formed by forming a NiP layer on the surface of a substrate made of an aluminum alloy and the like, performing a necessary smoothing process, texturing process, etc., and then forming a metal underlayer thereon. The magnetic layer (information recording layer), the protective layer, the lubricating layer, and the like are sequentially formed. Alternatively, it is manufactured by sequentially forming a metal underlayer, a magnetic layer (information recording layer), a protective layer, a lubricating layer, and the like on the surface of a substrate made of glass or the like. Magnetic recording media include in-plane magnetic recording media and perpendicular magnetic recording media. In-plane magnetic recording media are usually subjected to longitudinal recording.
[0005]
Increasing the density of magnetic recording media is increasing year by year, and there are various techniques for realizing this. For example, the flying height of the magnetic head is reduced, the GMR head is used as the magnetic head, the magnetic material used for the recording layer of the magnetic disk is made high in coercive force, and the information recording on the magnetic disk Attempts have been made to reduce the distance between tracks. For example, 100Gbit / inch ² In 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 servo signals.
[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, although the above technique is easy to apply to a magnetic disk having a low coercive force and a flexible floppy disk that can be easily pressed, a magnetic disk using a hard substrate and having a coercive force of 3000 Oe or more for high-density recording. It is very difficult to apply to.
[0012]
That is, there is a risk that a hard substrate magnetic disk may cause a minute defect or the like to be sandwiched between the two when it comes into close contact, causing a defect in the medium, or damaging an expensive master disk. In particular, in the case of a glass substrate, there is a problem that adhesion is insufficient due to dust sandwiching and magnetic transfer cannot be performed, or cracks are generated in the magnetic recording medium.
Further, in the technique described in Japanese Patent Laid-Open No. 50-60212 (USP 3,869,711), a pattern having an oblique angle with respect to the track direction of the disc can be recorded, but the signal intensity There was a problem that only weak patterns could be made. For magnetic recording media with a high coercive force having a coercive force of 2000 to 2500 Oe or more, the pattern ferromagnetic material (shield material) of the master disk is a saturated magnetic flux such as permalloy or sendust in order to ensure the magnetic field strength of the transfer. A soft magnetic material with a high density must be used.
[0013]
However, in the oblique pattern, the magnetization reversal magnetic field is perpendicular to the gap formed by the ferromagnetic layer of the master disk, and the magnetization cannot be tilted in a desired direction. As a result, a part of the magnetic field escapes to the ferromagnetic layer, and it is difficult to apply a sufficient magnetic field to a desired portion during magnetic transfer, and a sufficient magnetization reversal pattern cannot be formed, making it difficult to obtain a high signal intensity. With such an oblique magnetization pattern, the reproduction output is greatly reduced more than the azimuth loss with respect to the pattern perpendicular to the track.
[0014]
On the other hand, the technique described in the specification of Japanese Patent Application Nos. 2000-134608 and 2000-134611 forms a magnetization pattern on a magnetic recording medium by combining local heating and application of an external magnetic field. For example, the medium is magnetized in one direction in advance, irradiated with an energy ray or the like through a patterned mask and locally heated, and an external magnetic field is applied while lowering the coercivity of the heating area, Recording with an external magnetic field is performed to form a magnetization pattern.
[0015]
According to the present technology, since the external magnetic field is applied by lowering the coercive force by heating, the external magnetic field need not be higher than the coercive force of the medium, and recording can be performed with a weak magnetic field. The area to be recorded is limited to the heating area, and recording is not performed even if a magnetic field is applied to the area other than the heating area, so that a clear magnetization pattern can be recorded without bringing a mask or the like into close contact with the medium. For this reason, the defect of the medium is not increased without damaging the medium or the mask by the pressure bonding.
[0016]
In addition, the present technology can satisfactorily form an oblique magnetization pattern. This is because it is not necessary to shield the external magnetic field by the soft magnetic material of the master disk as in the prior art.
[0017]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the magnetic pattern forming technique described in the specification of Japanese Patent Application No. 2000-134611 can form various fine magnetic patterns efficiently and accurately, and also increases the number of defects in the medium without damaging the medium and the mask. It is an excellent technology that does not let you.
[0018]
By the way, since the magnetization pattern of a magnetic disk (disk-shaped magnetic recording medium) is generally recorded and reproduced at a constant angular velocity, the linear velocity increases toward the outer periphery, and when the same signal is recorded on the inner periphery and the outer periphery, The target length becomes longer. That is, the pattern line width, which is the width in the circumferential direction of the magnetization pattern to be recorded, tends to increase as it goes from the inner periphery to the outer periphery. For example, a hard disk having a diameter of 3.5 inches has a pattern line width of 1 μm on the inner periphery (radius 20 mm) and about 2 to 3 μm on the outer periphery (radius 45 mm), and the pattern line width varies greatly depending on the position of the disk.
[0019]
However, in the present technology, the optimum conditions for forming the magnetization pattern differ depending on the line width, and in particular, a fine pattern with a minimum line width (sometimes simply referred to as a minimum width) of 1 μm or less may not be formed well. It was.
One of the causes is the influence of diffraction of energy rays. In general, energy rays diffract when passing through slit-like gaps, but the diffraction angle tends to increase as the gap becomes narrower. For this reason, when the pattern line width is narrowed, the energy rays that have passed through the transmission part of the mask are greatly diffracted and the irradiation range is widened. Therefore, the irradiation amount of the energy beam per unit area becomes small, the heating part is not heated sufficiently, the coercive force is not sufficiently lowered, and the magnetization is not sufficiently performed.
[0020]
For this reason, there has been a demand to satisfactorily form patterns having different line widths on the inner and outer circumferences on the same magnetic disk.
As a method for meeting this demand, for example, there is a method of changing the power of the energy beam between the inner periphery and the outer periphery. However, it is difficult to adjust the power of the energy beam with high accuracy, and when the power is increased, the entire irradiation range is heated, so that the region beyond the intended one is magnetized. For example, timing asymmetry of the reproduction signal There is also a problem that the value deteriorates.
[0021]
Alternatively, a method of finely adjusting the pattern line width of the mask on the inner periphery and outer periphery in consideration of the influence of diffraction can be considered. It is considered that the energy ray irradiation amount can be increased and the diffraction angle can be reduced by forming the transmission part of the mask slightly wider. However, this requires complicated calculations and a problem remains in machining accuracy. In the case of a fine pattern, if the transmissive part is made too large, the energy lines from adjacent transmissive parts may overlap with each other and the magnetization pattern may not be formed accurately.
[0022]
Therefore, there has been a demand for accurately and easily forming patterns with different line widths on the same magnetic disk.
In view of the above problems, the present invention provides a method for forming a magnetization pattern that efficiently and more accurately forms a fine magnetization pattern in a technique for forming a magnetization pattern on a magnetic recording medium by combining local heating and application of an external magnetic field. The law The purpose is to provide it in a short time and at a low cost.
[0023]
[Means for Solving the Problems]
Of the present invention Magnetization pattern forming method Irradiates a disk-shaped magnetic recording medium having a magnetic layer on a substrate with energy rays through a mask. Above A method for forming a magnetization pattern, comprising: locally heating an irradiated portion of a magnetic layer; and applying an external magnetic field to the magnetic layer,
Above The mask has a pattern region composed of a transmission part and a non-transmission part of the energy rays according to the magnetization pattern to be formed,
The pattern in the pattern region is wider in the circumferential minimum line width in the outer circumference than in the circumferential minimum line width in the inner circumference, Of the mask Above Energy ray non-transmission part in pattern area Above The media spacing is Above It is characterized in that it is larger on the outer periphery than on the inner periphery of the medium.
[0024]
In the present invention, the distance between the surface of the non-transmissive portion of the pattern area of the mask and the medium is referred to as the distance between the mask and the medium. The same applies to the case where a projection as a spacer is provided on the mask, and not the distance between the projection surface and the medium.
Another gist of the present invention is that a magnetic recording medium having a magnetic layer on a substrate is irradiated with energy rays through a mask to locally heat an irradiated portion of the magnetic layer, and A method for forming a magnetic pattern including a step of applying an external magnetic field to the layer, wherein the mask has a pattern region composed of a transmission part and a non-transmission part of energy rays according to the magnetization pattern to be formed, The magnetic pattern forming method is characterized in that the distance between the energy ray non-transmissive portion of the pattern region of the mask and the medium varies in-plane according to the line width of the magnetic pattern to be formed.
[0025]
Still another subject matter of the present invention lies in a magnetic recording medium in which a magnetization pattern is formed by the above-described magnetization pattern forming method.
Still another subject matter of the present invention is a magnetic recording medium in which a magnetization pattern is formed by the above-described magnetization pattern forming method, a drive unit that drives the magnetic recording medium in the recording direction, and a magnetic head that includes a recording unit and a reproduction unit. A magnetic recording apparatus comprising: means for moving the magnetic head 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 Exist.
[0026]
Still another gist of the present invention is that a magnetic recording medium having a magnetic layer on a substrate is irradiated with energy rays through a mask to locally heat an irradiated portion of the magnetic layer; A mask for use in a magnetic pattern forming method including a step of applying an external magnetic field to a magnetic layer, and the mask has a pattern region composed of a transmission part and a non-transmission part of an energy ray according to a magnetization pattern to be formed. Thus, the mask is characterized in that protrusions are provided on the inner peripheral portion and the outer peripheral portion outside the pattern region, and the protrusions on the outer peripheral portion are higher than the protrusions on the inner peripheral portion.
[0027]
Still another gist of the present invention is that a magnetic recording medium having a magnetic layer on a substrate is irradiated with energy rays through a mask to locally heat an irradiated portion of the magnetic layer; A mask for use in a magnetic pattern forming method including a step of applying an external magnetic field to a magnetic layer, and the mask has a pattern region composed of a transmission part and a non-transmission part of an energy ray according to a magnetization pattern to be formed. In addition, the present invention provides a mask characterized by having no protrusion on the inner peripheral portion outside the pattern region but having a protrusion on the outer peripheral portion.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
In the present invention, when a magnetic pattern is formed on a magnetic recording medium by a heating process and a magnetic field application process, a mask to be used has a pattern area composed of a transmission part and a non-transmission part of an energy beam, The interval between the non-transmissive portion and the magnetic recording medium is larger at the outer periphery than at the inner periphery of the medium.
[0029]
The mask used in the present invention may be a mask having a pattern region composed of a transmission part and a non-transmission part of an energy ray according to the magnetization pattern to be formed, and any method such as a photomask or a hologram mask is used. These masks can also be used. However, the photomask is preferable because it can be easily and inexpensively produced. Hereinafter, a photomask will be described as an example.
[0030]
This will be described in detail 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 disk 1 is uniformly magnetized in advance in one circumferential direction by an external magnetic field. After that, the photomask 3 is placed on the magnetic disk 1 and fixed with a fastening screw (not shown). The photomask 2 has a transparent base 3 made of quartz formed with a non-transmissive portion made of a chromium layer 4 and a chromium oxide layer 5, and projections 8 serving as spacers on the inner and outer peripheral portions outside the pattern region. , 9 are provided.
[0031]
The protrusions are higher at the outer peripheral part than at the inner peripheral part, and as a result, the distance between the magnetic disk and the photomask gradually increases from the inner peripheral part to the outer peripheral part. A laser beam 7 is irradiated here, and an external magnetic field 6 is applied simultaneously. This external magnetic field is in the opposite direction to the external magnetic field when it is first magnetized uniformly.
According to the above method, the magnetic disk and the photomask are formed in the inner peripheral portion where the pattern line width is narrow and the influence of the energy ray diffraction is large compared to the outer peripheral portion where the pattern line width is relatively wide and the influence of the energy ray diffraction is small. Reduce the interval. Therefore, the diffracted energy rays do not spread too much at the inner peripheral portion, and the magnetic disk is irradiated with an appropriate extent similar to the outer peripheral portion. As a result, the influence of diffraction of energy rays can be controlled to the same extent on the entire surface of the disk, so that the irradiation area of the energy rays can be appropriately adjusted, and a good magnetization pattern can be formed in the entire area. Also, the timing asymmetry of the reproduction signal is improved.
[0032]
In addition, since the influence of diffraction can be suppressed, it is possible to form a fine pattern having a minimum line width of about 1 μm or less that is particularly affected by diffraction.
The method according to the present invention is very simple because it is not necessary to finely adjust the power of the energy line or the pattern line width of the mask depending on the line width of the pattern, and only the height of the spacer is adjusted. As a result, the manufacturing cost of the mask can be reduced, and the optical system for laser beam irradiation can be realized with a simple apparatus, so that the equipment cost can be greatly reduced.
[0033]
The optimum distance between the magnetic recording medium and the mask varies depending on the line width of the magnetization pattern to be formed, but if it is too large, the diffraction of the energy beam becomes large and the magnetization pattern becomes blurred, resulting in a deterioration in the reproduction signal quality, and the heating area. There is a possibility that spreading and heating will be insufficient, or conversely, timing asymmetry (symmetry) will deteriorate. In order to improve these, the maximum value of the distance between the magnetic recording medium and the mask is usually preferably 10 μm or less. More preferably, it is 5 micrometers or less, More preferably, it is 3 micrometers or less.
[0034]
The lower limit is not particularly limited and may be partially in contact, but is preferably not less than 0.1 μm in order to take advantage of the non-contact transfer method because it is not easily affected by dust between the magnetic recording medium and the mask.
It is desirable to determine the difference between the inner circumference and the outer circumference in consideration of the diameter of the medium, the pattern arrangement position (radius position) in the medium, and the difference in pattern line width between the inner circumference and the outer circumference. For example, the larger the pattern area of the medium in the radial direction, the larger the difference between the inner circumference and the outer circumference, and the smaller the pattern area, the smaller the gap difference.
[0035]
However, in consideration of the influence of diffraction, in order to obtain a fine magnetization pattern with good signal symmetry over the entire medium, the distance difference between the inner peripheral portion and the outer peripheral portion is preferably 0.3 μm or more. More preferably, it is 0.5 μm or more, and more preferably 1 μm or more. However, since it is difficult to perform precise interval control when the interval difference is too large, it is usually preferably 10 μm or less, more preferably 5 μm or less.
[0036]
As a method for maintaining the distance between the magnetization pattern forming region of the magnetic recording medium and the mask, any method may be used as long as the distance can be kept constant. For example, the mask and the medium may be held by a specific device to maintain a certain distance, and a spacer may be inserted in a place other than the magnetic pattern formation region between the magnetic recording medium and the mask. In order to suppress the influence and obtain a fine magnetization pattern, it is desirable to integrally form a projection having a spacer function on the mask itself.
[0037]
The positions where the protrusions are provided may be an energy ray non-transmissive portion in the pattern area of the mask and outside the pattern area. However, it is preferable to provide protrusions on the inner peripheral portion and the outer peripheral portion outside the pattern region because the mask and the medium do not come into contact with each other in the pattern region. In addition, since the mask and the medium do not come into contact with each other in the pattern region, there is no possibility that unintended heat conduction occurs in the heating process, which is preferable.
[0038]
As the material of the spacer, a hard material is preferable from the viewpoint of the distance maintaining function, and examples thereof include metals such as stainless steel and copper, ceramics, glass, and resins. More preferably, the material is not magnetized.
Hereinafter, a method for forming protrusions on the mask will be described. For example, the following methods can be taken.
[0039]
[Method 1]
A radiation curable or thermosetting resin layer such as polyimide is formed on the mask, and protrusions are formed on the resin layer by photolithography. In this method, since the thickness of the resin layer becomes substantially equal to the height of the protrusion, there is an advantage that the height of the protrusion can be accurately and uniformly controlled by controlling the thickness of the resin layer. Also, there is an advantage that the resin layer can be applied and removed with an etching solution in a short time.
[0040]
When the polyimide resin is a photosensitive polyimide resin, photolithography and etching may be performed as it is after the resin layer is formed. However, when the polyimide resin is a non-photosensitive polyimide resin, after forming a photoresist layer on the resin layer, Lithography, development, etching, etc. are performed.
The resin layer is generally formed by coating, such as a dipping method or a spin coating method. Subsequently, a latent image is formed by irradiating the mask with a resin layer with a laser beam or the like through a projection forming mask having a pattern corresponding to the projection to be formed. Next, unnecessary portions are removed by etching with an organic solvent to form protrusions.
[0041]
Thereafter, in order to increase the hardness of the protrusion and improve the solvent resistance of the protrusion, it is preferable to promote crosslinking by performing a heat treatment or an ultraviolet irradiation treatment. As the heat treatment, there are methods such as using an oven and using an infrared lamp. At this time, depending on the material of the resin, there is a case where the sink mark at the time of curing is large, and the central portion of the protrusion is selectively reduced to form a crater. When using such a resin having a large sink at the time of curing, the shape of the protrusion is preferably substantially circular in order to make the height of the protrusion uniform.
[0042]
In this method, a thick resin layer may be applied to form a high protrusion, but a very thin resin layer is usually difficult to form. For example, a relatively high protrusion having a protrusion height of 0.3 μm or more and 10 μm or less is used. Suitable for formation.
Various methods can be adopted as a method of forming the protrusions having different heights. In the case of spin coating, protrusions having arbitrarily different heights can be formed on the inner periphery and the outer periphery by changing the rotational speed of the spin coating and the coating time and utilizing the difference between the inner and outer speeds and the centrifugal force. In the case of using a laser, the laser power can be made stronger at the outer peripheral portion than at the inner peripheral portion.
[0043]
[Method 2]
A protrusion made of an inorganic material is formed on the mask by a so-called lift-off method. That is, when the photoresist layer on the mask is uneven by photolithography, an inorganic layer is formed on the photoresist layer, and then the photoresist layer is removed, the inorganic layer remains as a protrusion only in the portion where there is no photoresist.
[0044]
explain in detail. Photoresist is thinly applied to the mask, laser light is applied and developed according to the position and shape of the projections to be formed, and a portion of the photoresist is removed to form irregularities. After a metal layer is formed on the protrusion according to the height of the protrusion to be formed, it is immersed in, for example, a photoresist removing solution. Then, the photoresist layer is removed and the metal layer formed thereon is removed, so that only the metal layer formed in a place where there is no photoresist remains as a protrusion.
[0045]
In this method, since the thickness of the metal layer becomes substantially equal to the height of the protrusion, there is an advantage that the height of the protrusion can be accurately and uniformly controlled by controlling the thickness of the metal layer.
The material of the inorganic layer is not particularly limited as long as it has sufficient hardness and weather resistance, but a material that is not magnetized is preferable because it is less affected by the applied external magnetic field.
[0046]
Use of chromium or chromium oxide is preferable because protrusions can be formed in the same process as the formation of the non-transmissive portion of the mask. As a method for forming the inorganic layer, sputtering, vapor deposition, CVD, plating and the like are generally used.
For example, a strong alkaline solution is used as the photoresist removing solution.
In this method, the shape of the protrusion can be controlled by the shape of the unevenness formed on the photoresist layer, and may be a belt shape or a discontinuity. Since photolithography is performed, it is suitable for forming a protrusion having a relatively small bottom area. The protrusion having a small bottom area is, for example, a diameter of less than 0.2 mm for a circle and a side of less than 0.2 mm for a rectangle.
[0047]
It is preferable that the small protrusion has a high degree of freedom in the place where it can be formed and can be formed in a narrow region. The distance between the pattern area and the outer peripheral edge of the disk can also be provided at the periphery of the hard disk which is very narrow, for example 0.3 μm or less.
In addition, since the projections are formed by photolithography, alignment with the pattern is easy to take accurately. In some cases, the pattern and the protrusion can be formed simultaneously, and the process can be greatly shortened. Furthermore, according to the lift-off method, it is easy to form a protrusion having a side surface that is sharp. Therefore, it is easy to form a projection having a larger top area even with the same bottom area.
[0048]
According to the present method, the height of the protrusion formed can be arbitrarily changed by controlling the thickness of the inorganic layer, and thus can be applied to various protrusion heights. For example, it is 0.001 μm or more and 10 μm or less. In addition, since the inorganic layer can be easily formed thinner than the resin, it is easy to form a low protrusion of 0.001 μm or more and 3 μm or less that is difficult to form by a method using a resin.
[0049]
By repeating the lift-off method several times, the height of the protrusion can be changed depending on the location. Further, it is preferable that an etching process of the inorganic layer is not required and a high protrusion can be easily formed only by forming a thick film.
As a method of forming the protrusions having different heights, in the case of sputtering, by changing the film formation time between the inner peripheral portion and the outer peripheral portion, protrusions having arbitrarily different heights can be formed on the inner peripheral portion and the outer peripheral portion.
[0050]
As described above, according to the present invention, it is possible to accurately and easily form a magnetic pattern having a circumferential minimum line width at the outer circumference wider than a circumferential minimum line width at the inner circumference with respect to the magnetic disk. The effect is high when applied to a magnetization pattern having a large difference in the minimum line width at the inner and outer circumferences. For example, the effect is effective when applied to a magnetization pattern having a minimum circumferential line width at the outer periphery of 0.5 μm or more wider than the minimum circumferential line width at the inner circumference. Is expensive.
[0051]
Furthermore, the effect is high when applied to a fine magnetization pattern having a minimum line width of about 1 μm or less which is particularly affected by the diffraction of energy rays.
Next, the mask of the present invention will be described.
As described above, any type of mask can be used as long as the mask of the present invention has a pattern region composed of a transmission part and a non-transmission part of energy rays according to the magnetization pattern to be formed. It is. The mask is irradiated with energy rays, and the intensity distribution of the energy rays is changed corresponding to the magnetization pattern to be formed, thereby forming the density (intensity distribution) of the energy rays on the magnetic disk surface. As a result, a plurality of or large area magnetization patterns can be formed at a time, so that the magnetization pattern forming process is short and simple. Among these masks, the photomask is most preferable because it can be easily and inexpensively produced. 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.
[0052]
The material of the mask is not limited, but if the mask is made of a nonmagnetic material in the present invention, a magnetized pattern can be formed with uniform clarity in any pattern shape, and a uniform and strong reproduction signal can be obtained. 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.
[0053]
The photomask used in the present invention may be a mask having a transmission part and a non-transmission part corresponding to a desired magnetization pattern, but chromium, chromium oxide, etc. are placed on a transparent master such as quartz glass or soda lime glass. A desired transmissive portion and non-transmissive portion can be formed by sputtering, applying a photoresist thereon, and etching. In this case, the portion having the chromium layer and the chromium oxide layer on the master becomes the energy ray non-transmitting portion, and the portion having only the master becomes the transmitting portion. When the chromium oxide layer is formed, the film may be formed while reacting with oxygen in order to oxidize chromium.
[0054]
The mask formed in this way usually has irregularities, and the convex part is impermeable to energy rays, and the convex part is brought close to or substantially in contact with the medium. Alternatively, after such a mask is formed, a material transparent to the energy beam can be embedded in the concave portion, and the substantially contact surface with the medium can be flattened.
As described above, a photomask having a transmission part and a non-transmission part by forming an energy ray non-transmission layer on a transparent substrate is used. The transparent substrate may be any material that can sufficiently transmit energy rays, but is preferably composed of a material mainly made of quartz. 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 an energy beam having a longer wavelength, it is preferable to use optical glass from the viewpoint of cost. Although the thickness of the transparent substrate is not limited, it is usually preferably about 1 to 10 mm in order to prevent the substrate from being bent and to stably provide flatness.
[0055]
Further, the non-transparent layer of the photomask is preferably a laminated film of a chromium layer and a chromium oxide layer, and a photo film in which a non-transparent layer is formed by forming a chromium layer and a chromium oxide layer on a quartz glass substrate. A mask is preferred. That is, the reflectance of quartz glass in the transmissive portion is approximately 5%, while chromium has a very high reflectance. Therefore, it is preferable to cover the surface with another layer having a low reflectance. For example, the surface of the non-transmissive portion is covered with chromium oxide having a reflectance of about 16%. It is preferable because the energy rays reflected on the medium surface can be prevented from being reflected again on the mask surface and returning to the medium. The chromium oxide layer is preferable in that it has a low reflectance and can be formed only by oxidizing chromium, and also has excellent adhesion to the chromium layer.
[0056]
It should be noted that the film thickness of each non-transmissive layer formed of a laminated film of chromium and chromium oxide provides sufficient non-transmissibility (energy ray shielding property), desired reflectance, and energy ray durability. However, the thickness is preferably about 40 nm or more, although it varies depending on the denseness of the film, that is, the film forming method. The thicker the energy ray durability, the more preferable, for example, 160 nm or more is preferable, and 200 nm or more is more preferable. However, if it is too thick, the film formation time becomes too long, so 500 nm or less is preferable. When both a chromium film and a chromium oxide film are attached, it is preferable that the chromium film has a thickness of 20 to 200 nm and the chromium oxide film has a thickness of 20 to 200 nm.
[0057]
The photomask having the non-transmissive layer formed in this manner has a convex portion formed by the non-transmissive layer. This photomask is generally arranged so that the surface on which the non-transmissive layer is formed faces the magnetic disk. Note that a material that transmits energy rays may be embedded in the recesses between the non-transparent layers, and the formation surface of the non-transparent layer of the photomask may be flattened.
[0058]
Next, the heating method of the present invention will be described.
The heating means in the present invention is only required to have a function of partially heating the surface of the magnetic layer, but considering the prevention of thermal diffusion to unnecessary portions and controllability, the power control, the size of the heated portion is Use energy beams such as a laser that is easy to control. In the present invention, the energy beam can be irradiated through the mask and a plurality of magnetization patterns can be formed at a time, so that the magnetization pattern forming process is short and simple.
[0059]
In addition, 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.
[0060]
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.
[0061]
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.
[0062]
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.
[0063]
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 in accordance with the magnitude of the external magnetic field, but the power per pulse of the pulsed energy beam is usually 1000 mJ / cm. ² The 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.
[0064]
More preferably 500 mJ / cm ² Or less, more preferably 200 mJ / cm. ² It 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 / cm ² The 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. Note that the optimum power of the energy beam may vary depending on the pattern line width due to the influence of diffraction or the like. Also, the shorter the wavelength of the energy beam, the lower the upper limit value of the power that can be applied.
[0065]
If there is a concern about damage to the magnetic layer, protective layer, or lubricating layer of the magnetic recording medium due to energy rays, the power of the pulsed energy line is reduced to increase the strength of the magnetic field applied simultaneously with the pulsed energy line. You can also take measures. For example, the irradiation energy is lowered by applying a magnetic field as large as possible within a range of 25 to 75% of the coercivity of the magnetic recording medium at room temperature. 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.
[0066]
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.
[0067]
In the present application, the minimum line width (minimum width) of a pattern refers to 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. That is, the region once heated to the Curie temperature or higher is kept above the Curie temperature.
[0068]
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 / cm ² ).
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.
[0069]
Examples of the intensity distribution homogenization process include the following processes. For example, homogenizers and condenser lenses are used for homogenization, or only a portion where the intensity distribution of the energy rays is small is transmitted through a light shielding plate or slit, and enlarged as necessary.
Preferably, when the energy rays are optically divided and then homogenized by superimposing them, the energy rays can be used without waste and the use efficiency is good. In the present invention, for heating the magnetic layer, it is preferable to irradiate high-intensity energy rays in a short time. For this purpose, it is preferable to use energy without waste.
[0070]
An example of a process for equalizing the intensity distribution of energy rays will be described. For example, an energy beam having an elliptical beam shape has a short-axis direction distribution and a long-axis direction distribution. At this time, the difference in intensity can be dispersed and the intensity distribution in the short axis direction can be made uniform to some extent by superimposing the length in the short axis direction of the beam, for example, by dividing it into three parts by a prism array (multi-cylindrical lens) or the like. . In addition, the intensity distribution in the major axis direction can be made uniform to some extent by superimposing the beam in the major axis direction after dividing it into, for example, seven parts with a prism array (multi-cylindrical lens) or the like. When both are performed together, a beam with a uniform intensity and a small intensity distribution can be obtained as a whole. However, only one axial direction may be performed as necessary. When the intensity distribution is large, the uniformity can be increased by increasing the number of divisions. These are sometimes called homogenizers.
[0071]
When two or more prism arrays in the same axial direction are passed, the same effect as that obtained by increasing the number of divisions can be obtained. Alternatively, the biaxial direction may be divided at a time using a fly-eye lens in which a large number of lenses are formed in the biaxial direction.
Alternatively, the intensity distribution can be easily made uniform by passing energy rays through an aspherical lens such as a cylindrical lens. In particular, when the energy beam is a small-diameter beam, it is often possible to make the beam uniform enough even with this method, which is preferable because the optical system can be simplified. The small diameter means a diameter of about 0.05 to 1 mm.
[0072]
If the above process alone is not sufficient for homogenization, a light shielding plate may be used in combination to cut or narrow the peripheral part of the beam for further homogenization.
For the optical system that irradiates the energy beam, it is preferable to use a reduction imaging technique in which the patterned energy beam having an intensity distribution corresponding to the magnetization pattern to be formed is reduced to form an image 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. Hereinafter, this technique may be referred to as a reduction imaging technique (imaging optical system).
[0073]
The energy rays emitted from the light source change the intensity distribution through the mask, and reduce the image on the surface of the medium through imaging means such as an imaging lens. The imaging lens may be referred to as a projection lens, and the reduced imaging may be referred to as reduced projection.
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, when the pulsed energy beam is not irradiated, the medium surface is preferably about room temperature or less. Room temperature is about 25 ° C.
[0074]
Further, it is preferable to pass a condenser lens in front of the mask, since the intensity distribution of the energy rays can be made uniform and the energy rays can be efficiently collected on the imaging lens.
The reduced imaging technique can be applied to a magnetized pattern of any size or shape as long as the beam diameter of the energy beam and the external magnetic field strength allow, but the effect is higher as the magnetized pattern is finer. When the minimum width of the magnetization pattern is 2 μm or less, the alignment between the medium and the mask becomes particularly difficult, so that the application effect of the present technology is high. More preferably, it is 1 μm or less. There is no lower limit of the pattern that can be formed, and it is theoretically possible to form a fine pattern up to the wavelength limit of energy rays. For example, it is about 100 nm with an excimer laser or the like.
[0075]
In addition, since the present technology can form a finer magnetization pattern by performing reduced image formation, it is highly effective when applied to the formation of a control pattern used for controlling a data recording / reproducing head.
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.
[0076]
If two or more magnetic layers are formed on one surface and you want to form different patterns for each layer, each layer can be heated individually by focusing the energy rays to be irradiated on each layer to form individual patterns. .
When forming a magnetized pattern, a light-shielding plate that can partially shield the energy rays is provided in the region where it is not desired to irradiate the energy rays between the light source and the mask or between the mask and the medium. A structure that prevents re-irradiation of energy rays is preferable.
[0077]
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.
Next, a technique for 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.
[0078]
In the magnetization pattern forming method of the present invention, for example, after applying a first external magnetic field to magnetize the magnetic layer uniformly in a desired direction in advance, the magnetic layer is locally heated and simultaneously applied with the second external magnetic field. Then, the heating part is magnetized in a direction opposite to the desired direction to form a magnetization pattern. Thereby, since magnetic domains opposite to each other are clearly formed, a magnetization pattern having a high signal intensity and a good C / N and S / N can be obtained.
[0079]
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.
[0080]
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 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).
[0081]
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.
[0082]
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.
[0083]
For this reason, it is preferable that the heating temperature is not higher than the Curie temperature of the magnetic layer. For example, the temperature is preferably 300 ° C. or lower, more preferably 250 ° C. or lower, and still more preferably 200 ° C. or lower.
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.
[0084]
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.
[0085]
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.
[0086]
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.
[0087]
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.
[0088]
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.
[0089]
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.
[0090]
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. For example, the magnetic layer has a static coercive force of 1/8 or more at room temperature.
[0091]
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.
[0092]
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.
[0093]
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.
[0094]
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.
[0095]
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.
[0096]
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.
[0097]
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.
[0098]
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.
[0099]
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, the configuration of the magnetic recording medium of the present invention will be described.
As the substrate in the magnetic recording medium of the present invention, it is necessary that the substrate does not vibrate even if it is rotated at a high speed during high-speed recording / reproduction. 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.
[0100]
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.
[0101]
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.
[0102]
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.
[0103]
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. This refers to a state in which a large number of minute grooves are formed in the circumferential direction of the substrate.
[0104]
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.
[0105]
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.
[0106]
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%.
[0107]
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.
[0108]
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).
[0109]
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.
[0110]
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. In addition to these Co alloys, elements such as Ni, Cr, Pt, Ta, W, B and SiO ₂ A compound to which a compound such as Examples thereof include CoCrPtTa, CoCrPtB, CoNiPt, and CoNiCrPtB. The thickness of the Co alloy magnetic layer is arbitrary, but is preferably 5 nm or more, more preferably 10 nm or more. Moreover, Preferably it is 50 nm or less, More preferably, it is 30 nm or less. Further, the present recording layer may be laminated with two or more layers via an appropriate nonmagnetic intermediate layer. At that time, the composition of the laminated magnetic material may be the same or different.
[0111]
As the rare earth magnetic layer, a general magnetic material can be used, and examples thereof include TbFeCo, GdFeCo, DyFeCo, TbFe, and the like. 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.
[0112]
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.
[0113]
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.
[0114]
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.
[0115]
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.
[0116]
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.
[0117]
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.
[0118]
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.
[0119]
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.
[0120]
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.
[0121]
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.
[0122]
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.
[0123]
The Curie temperature is preferably 100 ° C. or higher. Below 100 ° C., the stability of the magnetic domain at room temperature tends 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.
[0124]
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.
[0125]
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.
[0126]
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.
[0127]
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.
[0128]
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.
[0129]
The protective layer only needs to be hard and resistant to oxidation. Generally, carbon, hydrogenated carbon, nitrogenated carbon, amorphous carbon, SiC and other carbonaceous layers and SiO ₂ , Zr ₂ O _Three SiN, TiN, etc. are used. The protective layer may be a magnetic material.
In particular, in order to make the distance between the head and the magnetic layer as close as possible, it is preferable to provide a very hard protective layer thinly. Accordingly, a carbonaceous protective film is preferable in terms of impact resistance and lubricity, and diamond-like carbon is particularly preferable. Not only does it play a role in preventing damage to the magnetic layer by energy rays, but it is also extremely resistant to damage to the magnetic layer by the head. The magnetization pattern forming method of the present invention can also be applied to an opaque protective layer such as a carbonaceous protective layer.
[0130]
The protective layer may be composed of two or more layers. Providing a layer mainly composed of Cr as a protective layer immediately above the magnetic layer is preferable because it is effective in preventing oxygen permeation into the magnetic layer.
Furthermore, it is preferable to form a lubricating layer on the protective layer. It has a function to prevent damage by the mask of the medium and the magnetic head. Examples of the lubricant used for the lubricating layer include a fluorine-based lubricant, a hydrocarbon-based lubricant, and a mixture thereof, and can be applied by a conventional method such as a dip method or a spin coat method. You may form into a film by a vapor deposition method. In order not to interfere with the formation of the magnetization pattern, the lubricating layer is preferably thin and is preferably 10 nm or less. More preferably, it is 4 nm or less. In order to obtain sufficient lubrication performance, 0.5 nm or more is preferable. More preferably, it is 1 nm or more.
[0131]
When energy rays are irradiated from above the lubricating layer, recoating or the like may be performed in consideration of damage (decomposition or polymerization) of the lubricant.
Moreover, you may add another layer to the above layer structure as needed.
The surface roughness Ra of the medium after forming the magnetic pattern is preferably kept at 3 nm or less so as not to impair the running stability of the flying / contact type head. 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.
[0132]
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 include 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.
[0133]
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.
[0134]
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 ^-6 Below Torr, substrate temperature is room temperature to 400 ° C., sputtering gas pressure is 1 × 10 ^-3 ~ 20x10 ^-3 The Torr and bias voltage is preferably 0 to -500V.
[0135]
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.
When 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.
[0136]
Next, the magnetic recording apparatus of the present invention will be described.
The magnetic recording apparatus of the present invention includes a magnetic recording medium having a magnetization pattern formed by the above-described method, a drive unit that drives the magnetic recording medium in the recording direction, a magnetic head that includes a recording unit and a reproducing unit, and a magnetic head that is Means for moving relative to the recording medium and recording / reproduction signal processing means for inputting a recording signal to the magnetic head and outputting a reproduction signal from the magnetic head. As the magnetic head, a floating / contact magnetic head is usually used in order to perform high-density recording.
[0137]
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.
[0138]
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.
[0139]
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.
[0140]
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.
[0141]
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.
[0142]
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.
[0143]
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.
[0144]
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).
[0145]
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.
[0146]
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.
[0147]
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.
[0148]
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.
[0149]
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.
[0150]
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.
[0151]
【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.
Example 1
A 3.5-inch diameter NiP plated aluminum alloy substrate is cleaned and dried, and the ultimate vacuum is 1 × 10 ^-7 Torr, substrate temperature: 350 ° C., bias voltage: −200 V, sputtering gas: Ar, gas pressure: 3 × 10 ^-3 Under conditions of Torr, NiAl is 60 nm, Cr ₉₀ Mo _Ten 10 nm, Co as the recording layer ₆₄ Cr ₁₆ Pt ₁₂ B ₈ 12 nm and carbon (diamond-like carbon) 5 nm as a protective layer.
[0152]
On top of that, a fluorine-based lubricant is applied as a lubricating layer to a thickness of 0.5 nm, fired at 100 ° C. for 40 minutes, and has a static coercive force of 3600 Oe at room temperature and a saturation magnetization of 310 emu / cc for in-plane recording magnetism. I got a disc. The Curie temperature of the recording layer was 250 ° C.
The disk was configured so that the magnetic field direction of the electromagnet was the same as the rotation direction of the disk, and applied with an intensity of about 10 kOe (about 10 k gauss) to magnetize the disk surface uniformly (uniformly).
[0153]
The photomask is a 127 mm × 127 mm square, 2.3 mm thick quartz glass as a base material, and a non-transparent layer comprising a 75 nm thick chromium layer and a 25 nm thick chromium oxide layer is formed on the surface side of the disk. Become. It has a pattern area with a radius of 20 to 46 mm, and has a pattern with a minimum line width of 0.8 μm (minimum width of 0.8 μm; both lines and spaces are 0.8 μm). The minimum pattern line width at the innermost periphery is 0.8 μm, and the minimum pattern line width at the outermost periphery is about 2 μm.
[0154]
Note that all regions other than the etching region (pattern region) are non-transmissive portions in which a chromium layer and a chromium oxide layer are formed. The reflectance of the obtained photomask with respect to the excimer pulse laser with a wavelength of 248 nm was 16% in the non-transmissive part and 5% in the transmissive part.
Thereafter, in order to form a spacer, a non-photosensitive polyimide resin was uniformly applied to a photomask with a thickness of 2.5 μm, and a photoresist was further applied with a thickness of 0.2 μm. Broadband exposure was performed by irradiating light from a high-pressure mercury lamp through a protrusion formation mask, and after developing and etching with an alkaline solution, the remaining photoresist layer was removed to form protrusions. Subsequently, baking (baking) was performed at 350 ° C. for 15 minutes to cure the protrusions made of polyimide resin.
[0155]
The protrusion forming mask is a disk shape having a diameter of about 3.5 inches, and circular transmission portions having a diameter of 50 μm are arranged at intervals of 100 μm in a region having a radius of 47 to 48 mm.
As described above, the pattern region is formed with a radius of 18 to 45 mm, and is approximately circular with a height of 2.5 μm and a diameter of 50 μm within a peripheral region of the pattern region, that is, a radius of about 47 to 48 mm that is an outer periphery outside the pattern region. A photomask having protrusions (spacers) formed at intervals of 100 μm was obtained. No protrusion was formed on the inner periphery outside the pattern region.
[0156]
The photomask and the magnetic disk were combined and rotated at a speed of one rotation for 3.2 seconds. Here, an excimer pulse laser with a wavelength of 248 nm is applied with a pulse width of 25 nsec and power (energy density): 160 mJ / cm. ² Beam shape: 10 mm × 30 mm (1 / e of peak energy ² 2), a light shielding plate for shaping the beam shape into a fan shape with an angle of 12 ° is installed at the laser irradiation port, 32 pulses are irradiated at a repetition frequency of 10 Hz, and at the same time, a magnetic field is applied using the magnetic field applying means shown in FIG. Was applied to try to transfer the magnetization pattern. When the heating temperature was determined by simulation, it was about 170 ° C to 200 ° C.
[0157]
That is, 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) and the disk outer circumferential area (radius of 46.5mm). Position), a magnetic field of about 1.9 k Gauss was always applied.
At the same time, a pulsed current of 700 V is passed through the air-core coils 18a and 18b, the pulse width is 350 μsec around the coils, and the disk inner circumference area (position of radius 21 mm) is about 1.7 k Gauss, the disk outer circumference area ( A pulsed magnetic field of about 1.9 k Gauss was generated at a radius of 46.5 mm.
[0158]
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 maximum magnetic field of about 3.8 k gauss was applied in the disk outer periphery (position of radius 46.5 mm).
FIG. 3 shows a temporal relationship between the magnetic field pulse and the laser light trigger pulse in the first embodiment. The excimer pulse laser was irradiated about 4 μsec after the trigger pulse for laser light was emitted. As can be seen from FIG. 3, the timing was adjusted so that the pulsed laser was irradiated when the magnetic field intensity was substantially maximum.
[0159]
In addition, the structure of the optical system for laser irradiation used here is as follows. The pulse laser oscillated from the excimer pulse laser light source passes through the programmable shutter. The programmable shutter serves to extract only desired pulses from the light source.
The laser selected by the programmable shutter is output adjusted to a desired power, and then the laser passes through a prism array for dividing the minor axis direction into three and a prism array for dividing the major axis direction into seven, and a projection lens To. The prism array has a function of dividing and superimposing lasers to make the energy intensity distribution uniform. These are sometimes called homogenizers. Further, the laser is formed into a desired beam shape through a light shielding plate as necessary, and the intensity distribution is changed according to the magnetization pattern by a photomask, and then projected onto the disk.
[0160]
With respect to the magnetic disk obtained in Example 1, the magnetic pattern was reproduced with an MR head for hard disk having a reproducing element width of 0.4 μm, and the C / N and the modulation of the reproduced signal were measured. As a result, C / N was 20.2 dB. The modulation was 13%.
Modulation (Mod) is an index of signal uniformity. When the average output of the same pattern area is TAA (total average amplitude), and the maximum value and minimum value in the area are AMPmax and AMPmin, respectively. Mod = (AMPmax−AMPmin) / TAA × 100. However, TAA, AMPmax, and AMPmin are peak-to-peak values.
[0161]
The smaller the modulation, the better the servo tracking accuracy. Usually, it is 50% or less, preferably 25% or less.
(Example 2)
A 3.5-inch diameter NiP plated aluminum alloy substrate is cleaned and dried, and the ultimate vacuum is 1 × 10 ^-7 Torr, substrate temperature: 350 ° C., bias voltage: −200 V, sputtering gas: Ar, gas pressure: 3 × 10 ^-3 Under the conditions of Torr, Cr ₉₀ Mo _Ten 10 nm, Co as the recording layer ₆₄ Cr _{twenty four} Pt ₈ B _Four 10 nm, and 5 nm of carbon (diamond-like carbon) as a protective layer.
[0162]
On top of that, a fluorine-based lubricant is applied as a lubricating layer to a thickness of 0.5 nm, fired at 100 ° C. for 40 minutes, and has a static coercive force of 3750 Oe at room temperature and a saturation magnetization of 350 emu / cc for in-plane recording magnetism. I got a disc. The Curie temperature of the recording layer was 300 ° C.
The disk was configured so that the magnetic field direction of the electromagnet was the same as the rotation direction of the disk, and applied with an intensity of about 10 kOe (about 10 k gauss) to magnetize the disk surface uniformly (uniformly).
[0163]
The photomask is a 127 mm × 127 mm square, 2.3 mm thick quartz glass as a base material, and a non-transparent layer comprising a 75 nm thick chromium layer and a 25 nm thick chromium oxide layer is formed on the surface side of the disk. Become. It has a pattern area with a radius of 20 to 46 mm, and has a pattern with a minimum line width of 0.8 μm (minimum width of 0.8 μm; both lines and spaces are 0.8 μm). The minimum pattern line width at the innermost periphery is 0.8 μm, and the minimum pattern line width at the outermost periphery is about 2 μm.
[0164]
All regions outside the pattern region are non-transmissive portions where a chromium layer and a chromium oxide layer are formed. The reflectance of the obtained photomask with respect to the excimer pulse laser with a wavelength of 248 nm was 16% in the non-transmissive part and 5% in the transmissive part.
Thereafter, spacer protrusions were formed on the inner and outer peripheral portions outside the pattern region of the photomask. First, a positive photoresist was uniformly applied to a photomask with a thickness of 3.5 μm, and contact exposure was performed using a projection forming mask, followed by development. The protrusion-forming mask is a disk having a diameter of about 3.5 inches, and circular transmission parts having a diameter of 100 μm are spaced by 200 μm in a region having a radius of 47.05 to 48 mm hitting the outer periphery and a radius of 13 to 15.5 mm hitting the inner periphery. Are lined up.
[0165]
Next, after the chromium layer was formed by sputtering to a thickness of 0.5 μm, the chromium layer was once taken out to shield the inner peripheral protrusion formation portion, and then the chromium layer was further formed by sputtering to a thickness of 1.5 μm. After the sputtering was completed, the resist and unnecessary chromium layer were removed with acetone and a rinse solution, and the photomask was washed with pure water and isopropyl alcohol.
[0166]
As described above, the pattern region is formed to have a radius of 20 to 46 mm, and a substantially circular projection having a height of 0.5 μm and a diameter of 100 μm to a radius of 13 to 15.5 mm corresponding to a peripheral portion of the pattern region, that is, an inner peripheral portion outside the pattern region. A photomask in which (spacers) are formed at intervals of 200 μm, and substantially circular protrusions (spacers) having a height of 2 μm and a diameter of 100 μm are formed at intervals of 200 μm in a radius of about 47 to 48 mm, which is the outer peripheral portion outside the pattern region. Got.
[0167]
By applying a pulsed current of 850 V to the air-core coils 18a and 18b and combining with a permanent magnet, about 3 in the disk inner circumferential area (position of radius 21 mm) in the direction opposite to the uniform magnetization in the circumferential direction of the magnetic disk. A magnetic field of about 4.0 k gauss was applied in the outer periphery of the disk (position of radius 46.5 mm). Excimer pulse laser used for heating is pulse width: 20 nscc, power (energy density): 80 mJ / cm ² , Beam shape: 6 mm × 35 mm (1 / e of peak energy ² The mask pattern was transferred in the same manner as in Example 1 except that irradiation was performed with 64 pulses.
[0168]
(Comparative Example 1)
A magnetic disk was prepared in the same manner as in Example 2, and the disk surface was uniformly magnetized.
The photomask has a substantially circular protrusion (spacer) with a height of 2 μm and a diameter of 100 μm on both a radius of 47.05 to 48 mm that hits the outer periphery outside the pattern region and a radius of 13 to 15.5 mm that hits the inner periphery outside the pattern region. Was obtained at intervals of 200 μm.
[0169]
Using this photomask, the mask pattern was transferred to the magnetic recording medium in the same manner as in Example 2.
[Evaluation]
Table 1 shows the results of reproducing the magnetization pattern of the magnetic disk obtained in Example 2 and Comparative Example 1 with a hard disk MR head having a reproducing element width of 0.4 μm and measuring the modulation at a radial position of 20.8 mm. .
[0170]
[Table 1]

[0171]
【The invention's effect】
According to the present invention, magnetization patterns having different line widths on the inner circumference and the outer circumference can be accurately and easily formed on a disk-shaped magnetic recording medium, so that a good magnetization pattern can be obtained on the entire surface of the medium. Moreover, it is not necessary to finely adjust the power of the irradiated energy beam and the pattern line width on the mask according to the circumferential line width of the magnetization pattern. Accordingly, it is possible to provide a magnetic pattern forming method and a mask used therefor that form a fine magnetic pattern efficiently and accurately, and in turn, 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 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 photomask 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.
[Explanation of symbols]
1 Magnetic recording medium (magnetic disk)
2 Photomask
3 Transparent substrate (quartz)
4 Chrome layer
5 Chromium oxide layer
6 External magnetic field
7 Incident light (laser beam)
8 Inner circumferential spacer (protrusion)
9 Outer spacer (protrusion)
11 Magnetic recording media
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

The disk-shaped magnetic recording medium comprising a magnetic layer on a substrate, comprising the steps of locally heating the irradiated portion of the irradiation with energy ray the magnetic layer through a mask, an external magnetic field to the magnetic layer Applying a magnetic pattern, comprising:
The mask has a pattern region composed of a transmission part and a non-transmission part of energy rays according to a magnetization pattern to be formed,
Pattern in the pattern area, the minimum line width in the circumferential direction in the outer peripheral than the circumferential direction of the minimum line width in the inner circumferential wide spacing of the non-energy ray-transmitting portion and the medium in the pattern region of the mask, of the medium A method for forming a magnetization pattern, characterized in that it is larger at the outer periphery than at the inner periphery.

The method for forming a magnetic pattern according to claim 1, wherein the interval is 10 μm or less.

The magnetization pattern forming method according to claim 1 or 2, wherein a difference between the inner periphery and the outer periphery of the interval is 0.3 μm or more and 10 μm or less.

4. The method for forming a magnetic pattern according to claim 1, wherein the mask and the magnetic recording medium are arranged via spacers having different heights at an inner peripheral portion and an outer peripheral portion outside the pattern region.

The method for forming a magnetic pattern according to claim 1, wherein the mask and the magnetic recording medium are arranged on the outer peripheral portion outside the pattern region via a spacer.

6. The method for forming a magnetic pattern according to claim 4, wherein the spacer is a protrusion provided on the mask.

Magnetization pattern to be the formation method for forming a magnetic pattern according to any one of claims 1 to 6 minimum line width is 1μm or less.

Wherein the magnetic pattern includes a servo pattern or a servo pattern reference pattern for recording for performing position control of the recording and reproducing magnetic head, a magnetic pattern forming method according to any one of claims 1 to 7.