JP4842288B2 - 電子ビーム描画方法、微細パターン描画システム、凹凸パターン担持体の製造方法および磁気ディスク媒体の製造方法 - Google Patents

Description

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

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

磁気ディスク媒体にはサーボ信号、アドレス信号等に応じた微細パターンが、凹凸パターンまたは磁化パターンなどによって設けられるが、この微細パターンの作製方法としては、レジストが塗布された基板を回転させながら、パターン形状に対応した電子ビームの照射によってパターン描画を行う電子ビーム描画方法が考えられている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

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

また、特許文献２の電子ビーム描画方法は、トラック幅方向の長さが一定で、トラック方向の長さが異なる記録ビット列のエレメントを描画する際に、基板の回転に伴って電子ビームを半径方向に振幅を調整しつつ高速振動させて描画する方法である。

さらに、オン・オフ描画方法として、レジストが塗布された基板を回転させながら、パターン形状に対応して電子ビームをオン・オフ照射し、基板または電子ビーム照射装置を１回転に１ビーム幅ずつ半径方向に移動させてパターン描画を行う方法も知られている。
特開２００４−１５８２８７号公報 特開２００３−２４８９８１号公報

ところで、図６にはハードディスクなどの磁気ディスク媒体に記録する微細パターンの一例を示し、円盤状のディスク１の外周部１ａおよび内周部１ｂを除く円環状領域における同心円状トラックは、プリフォーマット領域２とデータ領域５とからなる複数のセクターで構成され、プリフォーマット領域２にはサーボ信号等として、例えば、プリアンブル、アドレス信号、バースト信号などが一般に磁化パターン（微細パターン）などによって記録されている。プリフォーマット領域２は、ディスク１の同心円状トラックに等間隔で、各セクターに中心部からほぼ放射方向に延びる細幅の領域に形成されてなる。なお、この例のプリフォーマット領域２の場合には、半径方向に連続した湾曲放射状に形成されている。

上記ディスク１に記録したプリフォーマット領域２の一部には、アドレス情報が図７に例示するような微細パターン（磁化パターン）によって記録されている。このアドレス情報は、同心円状のトラックＴ1〜Ｔ4に、矩形状の短エレメント３と長エレメント４とが混在する微細パターンで構成されている。

図８（Ａ）に拡大図示するように、磁気ディスク媒体に記録されたプリフォーマット領域２（磁化パターン）における短エレメント３は１ビット信号長Ｔに対応し、長エレメント４は２ビット信号長２Ｔに対応するトラック方向の長さを有している。

図８（Ｂ）は、上記磁気ディスク媒体に例えば磁気転写記録するためのマスター担体を作製する際に、後述の本発明の基板１０に電子ビームによって描画する微細パターン１２を示している。磁気ディスク媒体の短エレメント３および長エレメント４をそれぞれ磁気転写するためのマスター担体に形成する描画用の短エレメント１３および長エレメント１４の描画長さは、上記磁気ディスク媒体での１ビット信号長Ｔおよび２ビット信号長２Ｔに対して、それぞれ所定比率で短く、それぞれの描画長さは短エレメント１３で（ｋＴ）、長エレメント１４で（２ｋＴ）となる。この特性は、磁気転写時の磁化特性（転写にじみ）、エッチング時の寸法変動などが影響するものであり、短くする比率ｋは各種条件によって変化する。

その際、２ビット信号の場合に、本発明における描画用の長エレメント１４は、２ビット信号長２Ｔの中央位置を中心位置としてその描画長２ｋＴの長さで、矩形状に一体となったエレメントを描画するものである。

つまり、長エレメント１４を、隣接する１ビット信号領域にそれぞれ短エレメント１３を描画して形成した場合には、この隣接する短エレメント１３の間には、描画されない隙間（Ｔ−ｋＴ）が存在する。そして、この描画エレメントで磁気転写用のマスター担体を作製して磁気ディスク媒体に磁気転写を行った場合には、転写後の磁気ディスク媒体に形成される磁化パターンには、上記隙間に応じた磁極の異なる領域が、図８（Ａ）の長エレメント４の中央部分に存在し、それがアドレス情報の読み取り不良の要因となる問題を有していることが判明した。図示の長エレメント４のように、２ビット長２Ｔで一体の信号として記録されるようにするためには、描画する長エレメント１４は、図８（Ｂ）の長エレメント４のように、短縮した描画長２ｋＴで１個のエレメントとして描画する必要がある。

前記図７のアドレス信号の微細パターンは、ハードディスクパターンにおけるアドレス情報をマンチェスター変換した一例である。マンチェスター変換とは、２進数を「０」は［０１］に、「１」は［１０］に変換するもので、両方に必ず１があるような変換方式である。これに対し、ダイビット変換は、２進数を「０」は［００］に、「１」は［０１］に変換するもので、２桁目に１が存在せず、「０」が多く現出する変換方式である。

そして、例えば、ハードディスクパターンにおけるアドレス情報を上記ダイビット変換によって変換した場合には、［０］が多く現出することから、これを磁気転写用のマスター担体に凹凸パターンで形成した場合には、［１］に対応する凸部に対して、［０］に対応する平坦部分が多く、このマスター担体と磁気ディスク媒体とを密着させて転写用磁界を印加して磁気転写を行った場合に、本来なら磁気ディスク媒体と密着しない、マスター担体における凸部以外の平坦部分が媒体表面に密着して、誤信号が磁気転写される問題ある。この点から、磁気転写でプリフォーマットを行う磁気ディスク媒体用には、マスター担体の凹凸パターンに凸部の現出が多くなるマンチェスター変換によってアドレス信号等を変換することが提案されている。

しかして、このマンチェスター変換による信号列では、２進数が「０１」の場合の変換が［０１１０］となって、微細パターンの凸部となる［１］が連続することになり、この部分の微細パターンを電子ビームで描画する場合には、前述のように隣接する短エレメントを連続させて１つの長エレメントとなるように描画しなければならない。

一方、レジストに対する電子ビームの露光描画においては、露光にじみが発生することから、実際の電子ビームのビーム径が走査した部分より広い範囲が反応して露光された状態となる特性があり、この要因からも電子ビームで走査する露光幅を実際の磁気ディスク媒体での信号長より短くする必要が生起している。

しかし、前述のような先行文献１，２に記載された電子ビーム描画方法では、上記のような長エレメントを描画する手法については検討されておらず、この長エレメントを所定の位置に精度よく、高速に描画することが望まれる。

特に、前述のように、短エレメントと長エレメントとが混在する微細パターンの描画で、本来であれば連続して一体に形成されるべき［１１］の長エレメントが、中央に隙間が形成された分離形態に描画されて、転写不良、誤信号の発生要因となる問題を有している。

本発明は上記事情に鑑みて、磁気ディスク媒体に形成する１ビット信号長に対応する短エレメントと２ビット信号長に対応する長エレメントが混在した微細パターンにおける短縮エレメントを中央に隙間が生じることなく所定の露光幅がトラック方向に形成できるように描画する電子ビーム描画方法および電子ビーム描画を行うための微細パターン描画システムを提供することを目的とするものである。

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

本発明の電子ビーム描画方法は、レジストが塗布され回転ステージに設置された基板上に、前記回転ステージを回転させつつ、電子ビーム描画装置により電子ビームを走査して、該電子ビームの照射径より大きいトラック方向長さの描画エレメントで構成される磁気ディスク媒体用の微細パターンを描画する電子ビーム描画方法において、
前記微細パターンは、１ビット信号長に対応する短エレメントと、２ビット信号長に対応する長エレメントとが混在し、該長エレメントの描画長さは、最終的な磁気ディスク媒体における２ビット信号長に対し所定比率で短くなり、
前記微細パターンの描画は、前記基板を一方向に回転させつつ、前記電子ビームを、前記基板の半径方向と直交する方向へ高速に往復振動させるとともに、前記基板の半径方向および該半径方向と直交する方向へ送るＸ−Ｙ偏向を行い、前記短エレメントおよび長エレメントの形状を順次塗りつぶすように走査制御して行うものであり、
前記長エレメントを描画する場合には、２ビット信号長の中央位置を中心位置として、前記所定比率で短くなった描画長の範囲を電子ビームで塗りつぶすように走査し、最終的な磁気ディスク媒体における２ビット信号長に対し、両側に所定幅の非描画部を残して長エレメントを描画することを特徴とするものである。

前記長エレメントの描画は、前記電子ビームの往復振動の振幅を、２ビット信号長の中央位置を往復振動の中心位置として、描画全長に対応して設定し、前記基板の半径方向に１回の偏向走査で描画することにより実施が可能である。

その際、前記微細パターンの描画を、前記磁気ディスク媒体での最終的な信号配列で描画するとした際の、半径方向および該半径方向と直交する方向のＸ−Ｙ偏向信号に基づき、半径方向と直交する方向への往復振動の振幅を、最終信号長に対し所定比率で短縮した描画信号の設定によって行うことが好ましい。

また、前記長エレメントの描画は、２ビット信号長の中央位置で分割した半分の描画長の中央位置を、前記電子ビームの往復振動の中心位置とし、該往復振動の振幅を長エレメント描画長の半分とし、前記基板の半径方向に２回の偏向走査で描画することにより実施が可能である。

また、前記微細パターンが、ハードディスクパターンにおけるアドレス情報をマンチェスター変換したものであることが好適である。

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

前記微細パターン描画システムにおける前記電子ビーム描画装置は、レジストが塗布された基板を回転させつつ半径方向に移動可能な回転ステージと、電子ビームを出射する電子銃と、前記電子ビームを前記回転ステージの半径方向および該半径方向と直交する方向にＸ−Ｙ偏向するとともに該半径方向と直交する方向に高速振動させる偏向手段と、描画部分以外は電子ビームの照射を遮断するブランキング手段と、前記各手段による作動を連係制御するコントローラとを備え、前記信号送出装置は、前記基板に描画する微細パターンの形態に応じたデータに基づき、前記電子ビーム描画装置のコントローラに描画データ信号を送出するものであり、前記コントローラは、前記長エレメントを描画する場合に、２ビット信号長の中央位置を中心位置として、最終的な磁気ディスク媒体における２ビット信号長に対し、両側に所定幅の非描画部を残して、電子ビームで塗りつぶすように描画するよう走査制御するように構成するのが好適である。

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

本発明の磁気ディスク媒体の製造方法は、レジストが塗布された基板に、上記の電子ビーム描画方法により所望の微細パターンを描画露光し、該所望の微細パターンに応じた凹凸パターンを形成する工程を経て製造されたインプリントモールドを用い、該モールドの表面に設けられた前記凹凸パターンに応じた凹凸パターンを転写することを特徴とするものである。

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

本発明の電子ビーム描画方法によれば、レジストが塗布され回転ステージに設置された基板を一方向に回転させつつ、電子ビーム描画装置により電子ビームを、前記基板の半径方向と直交する方向へ高速に往復振動させるとともに、基板の半径方向および該半径方向と直交する方向へ送るＸ−Ｙ偏向を行い、磁気ディスク媒体用の微細パターンのエレメントの形状を塗りつぶすように走査制御し、順次エレメントを描画する際に、前記微細パターンは、１ビット信号長に対応する短エレメントと、２ビット信号長に対応する長エレメントとが混在し、該長エレメントの描画長さは、最終的な磁気ディスク媒体における２ビット信号長に対し所定比率で短くなり、前記長エレメントを描画する場合には、２ビット信号長の中央位置を中心位置として、前記所定比率で短くなった描画長の範囲を電子ビームで塗りつぶすように走査し、最終的な磁気ディスク媒体における２ビット信号長に対し、両側に所定幅の非描画部を残して長エレメントを描画するようにしたことにより、長エレメントを中央に隙間が形成されることなく所定の形態で所定の位置に精度よく、高速に描画することができ、転写不良、誤信号などの発生要因となることを解消できる。

特に、電子ビームを基板の半径方向と直交する方向へ往復振動させるとともに、基板の半径方向および半径方向と直交する方向へ送るＸ−Ｙ偏向を行い、長エレメントおよび短エレメントの形状を塗りつぶすように走査制御して微細パターンの描画を行うことにより、基板の１回転で少なくとも１トラック中の微細パターンの描画が高速で高精度に行うことが可能である。

また、電子ビームの往復振動の振幅を、２ビット信号長の中央位置を往復振動の中心位置として、描画全長に対応して設定し、基板の半径方向に１回の偏向走査で長エレメントを描画するものでは、基板の全面に微細パターンを高速に高精度に描画でき、描画効率の向上による描画時間の短縮化が図れる。

その際、微細パターンの描画を、磁気ディスク媒体での最終的な信号配列で描画するとした際の、半径方向および該半径方向と直交する方向のＸ−Ｙ偏向信号に基づき、半径方向と直交する方向への往復振動の振幅を、最終信号長に対し所定比率で短縮した描画信号の設定によって行うものでは、短縮比率の変更等に応じた制御を簡易に高精度に行え、制御機構の簡素化、高速化が図れるものである。

また、長エレメントの描画を、２ビット信号長の中央位置で分割した半分の描画長の中央位置を、電子ビームの往復振動の中心位置とし、該往復振動の振幅を長エレメント描画長の半分とし、基板の半径方向に２回の偏向走査で描画するようにしたものでは、短エレメントの描画と長エレメントの描画における電子ビームの往復振動の振幅が一定となり、描画回数は増えるが、描画位置の変更制御で基板の全面への微細パターンの描画が行える。

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

特に、前記微細パターン描画システムにおける電子ビーム描画装置を、レジストが塗布された基板を回転させつつ半径方向に移動可能な回転ステージと、電子ビームを出射する電子銃と、前記電子ビームを前記回転ステージの半径方向および該半径方向と直交する方向にＸ−Ｙ偏向するとともに該半径方向と直交する方向に高速振動させる偏向手段と、描画部分以外は電子ビームの照射を遮断するブランキング手段と、前記各手段による作動を連係制御するコントローラとを備え、前記信号送出装置は、前記基板に描画する微細パターンの形態に応じたデータに基づき、前記電子ビーム描画装置のコントローラに描画データ信号を送出するものであり、前記コントローラは、前記長エレメントを描画する場合に、２ビット信号長の中央位置を中心位置として、最終的な磁気ディスク媒体における２ビット信号長に対し、両側に所定幅の非描画部を残して、電子ビームで塗りつぶすように描画するよう走査制御するように構成することで好適にシステムが構築できるものである。

さらに、本発明の凹凸パターン担持体の製造方法によれば、レジストが塗布された基板に、上記の電子ビーム描画方法により所望の微細パターンを描画露光し、該所望の微細パターンに応じた凹凸パターンを形成する工程を経て製造することにより、表面に高精度の凹凸パターン形状を有する担体が簡易に得られるものである。

また、本発明の磁気ディスク媒体の製造方法によれば、レジストが塗布された基板に、上記の電子ビーム描画方法により所望の微細パターンを描画露光し、該所望の微細パターンに応じた凹凸パターンを形成する工程を経て製造されたインプリントモールドを用い、該モールドの表面に設けられた前記凹凸パターンに応じた凹凸パターンを転写して作製することにより、このインプリントモールドの場合には、インプリント技術を用いて形状パターニングを行う際に、このモールドを磁気ディスク媒体の形成過程でのマスクとなる樹脂層表面に圧接することにより、媒体表面に一括して形状転写し、特性の優れたディスクリートトラックメディアやビットパターンメディアなどの磁気ディスク媒体を簡易に作成することができる。

また、本発明の他の磁気ディスク媒体の製造方法によれば、レジストが塗布された基板に、上記の電子ビーム描画方法により所望の微細パターンを描画露光し、該所望の微細パターンに応じた凹凸パターンを形成する工程を経て製造された磁気転写用マスター担体を用い、該マスター担体の表面に設けられた前記凹凸パターンに応じた磁化パターンを磁気転写して作製することにより、この磁気転写用マスター担体の場合には、磁性層による微細パターンを表面上に有するため、このマスター担体を磁気ディスク媒体と重ねて磁気転写技術を用いて磁界を印加することにより、磁気ディスク媒体に磁性層の微細パターンに対応した磁化パターンを転写形成し、特性の優れた磁気ディスク媒体を簡易に作製することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明の第１の描画方法における微細パターンを構成するエレメントの基本的描画方式を示す拡大模式図(Ａ)およびその描画方式における偏向信号等の各種信号(Ｂ)〜(Ｅ)を示す図であり、図２は本発明の第２の描画方法における図１と同様の微細パターンを構成するエレメントの基本的描画方式を示す拡大模式図(Ａ)およびその描画方式における偏向信号等の各種信号(Ｂ)〜(Ｅ)を示す図である。図３は本発明の電子ビーム描画方法を実施する一実施形態の微細パターン描画システムの要部側面図(Ａ)および部分平面図(Ｂ)である。

＜第１の描画方法＞
図１(Ａ)は、微細パターン描画用の後述の基板１０（図３参照）に塗布したレジスト１１に、電子ビームＥＢによって描画した微細パターンの一例として、アドレス信号の一部をマンチェスター変換してなる描画エレメントを示している。この描画エレメントは、図８(Ｂ)に示した短エレメント１３および長エレメント１４であり、これらの短長エレメント１３，１４は１トラック幅Ｗで電子ビームＥＢの照射径より大きいトラック方向長さを有する。最終的な磁気ディスク媒体における１ビット信号長Ｔ（図８参照）に対応する短エレメント１３は、所定比率ｋで短縮された描画長ｋＴを有し、２ビット信号長２Ｔに対応する長エレメント１４は、所定比率ｋで短縮された描画長２ｋＴを有する。

この第１の描画方法は、基本的には、前記長エレメント１４を描画する場合に、２ビット信号長２Ｔの中央位置を中心位置として、前記所定比率ｋで短くなった描画長２ｋＴの範囲を電子ビームＥＢで塗りつぶすように走査し、最終的な磁気ディスク媒体における２ビット信号長２Ｔに対し、両側に所定幅（Ｔ−ｋＴ）の非描画部を残して長エレメント１４を描画するものである。その際、前記長エレメント１４の描画は、電子ビームＥＢの往復振動の振幅Ｈ２を、２ビット信号長２Ｔの中央位置を往復振動の中心位置として、描画全長２ｋＴに対応して設定し、基板１０の半径方向Ｙに１回の偏向走査で描画することにより実施している。

そして、基板１０の１回転で、図示の短エレメント１３および長エレメント１４を順に描画するものであり、その描画は、表面にレジスト１１が塗布された基板１０を、後述の回転ステージ４１（図３参照）に設置して回転させつつ、例えば、内周側のトラックより外周側トラックへ順に、またはその反対方向へ、１トラックまたは複数トラックずつ電子ビームＥＢでエレメント１３，１４を順に走査しレジスト１１を照射露光するものである。つまり、基板１０を一方向Ａに回転させつつ、基板１０の半径方向Ｙに対して直交する周方向Ｘに、微視的に見れば直線状に延びる同心円状のトラック（トラック幅：Ｗ）の所定位相位置に、前記短エレメント１３、長エレメント１４を連続して一度にその形状を塗りつぶすように微小径の電子ビームＥＢで走査して描画する。

上記電子ビームＥＢの走査は、電子ビームＥＢを、後述のブランキング手段２４の描画部位に応じたオン・オフ動作により照射しつつ、半径方向Ｙおよび半径方向と直交する周方向ＸへＸ−Ｙ偏向させて、基板１０（回転ステージ４１）の回転速度に応じて、半径方向Ｙと直交する周方向Ｘへ一定の振幅で高速に往復振動させて振らせることで、露光描画する。

その際、上記短エレメント１３および長エレメント１４の描画長ｋＴ，２ｋＴは、後述の(Ｄ)の振動信号Ｍod(X)における、電子ビームＥＢの周方向Ｘへの往復振動の振幅Ｈ１，Ｈ２によって規定して描画する。この振幅Ｈ１，Ｈ２の調整により、１ビット長Ｔ、２ビット長２Ｔに対し、任意の比率ｋで描画長の短縮を行うものである。

また、Ｘ−Ｙ偏向の制御は、上記描画長を短縮しない場合、すなわち、１ビット長Ｔ、２ビット長２Ｔで短エレメントおよび長エレメントを描画するとした場合の、後述の図１(Ｂ)のＹ方向偏向信号Ｄef(Y)、(Ｃ)のＸ方向偏向信号Ｄef(X)および(Ｅ)のブランキング信号ＢＬＫを用いて行い、上記振幅Ｈ１，Ｈ２の変更のみで描画長変更に対応させて、制御の簡素化を図っている。

図１に基づき順に説明する。(Ａ)は電子ビームＥＢの半径方向Ｙ（外周方向）および周方向Ｘ（回転方向）の電子ビームＥＢの描画動作を示し、(Ｂ)に半径方向Ｙの偏向信号Ｄef(Y)を、(Ｃ)に周方向Ｘの偏向信号Ｄef(X)を、(Ｄ)に周方向Ｘの振動信号Ｍod(X)を、(Ｅ)にブランキング信号ＢＬＫのオン・オフ動作をそれぞれ示している。なお、(Ａ)の横軸は基板１０の位相を示し、(Ｂ)〜(Ｄ)の横軸は時間を示している。

まず、ａ点で(Ｅ)のブランキング信号ＢＬＫのオンにより電子ビームＥＢを照射し、短エレメント１３の描画を開始する。描画開始位置にある電子ビームＥＢを(Ｄ)の振動信号Ｍod(X)により周方向Ｘに、描画長ｋＴに相当する振幅Ｈ１で、１ビット信号長Ｔの中央位置を中心位置ｓとして往復振動させつつ、(Ｂ)の偏向信号Ｄef(Y)により半径方向（−Ｙ）に偏向させて送るとともに、Ａ方向への基板１０の回転に伴う電子ビームＥＢの照射位置のずれを補償するために、(Ｃ)の偏向信号Ｄef(X)によりＡ方向と同方向の周方向Ｘに偏向させて送ることにより、矩形状の短サーボエレメント１３を描画長ｋＴで塗りつぶすように走査する。ｂ点でのブランキング信号ＢＬＫのオフにより電子ビームＥＢの照射を停止し、短エレメント１３の描画を終了する。ｂ点後に、半径方向Ｙおよび周方向Ｘの偏向を基準位置に戻す。

次に、基板１０が回転してｃ点になると、(Ｅ)のブランキング信号ＢＬＫのオンにより電子ビームＥＢを照射し、長エレメント１４の描画を開始する。描画開始位置にある電子ビームＥＢを(Ｄ)の振動信号Ｍod(X)により周方向Ｘに、描画長２ｋＴに相当する振幅Ｈ２で、２ビット信号長２Ｔの中央位置を中心位置ｓとして往復振動させつつ、(Ｂ)の偏向信号Ｄef(Y)により半径方向（−Ｙ）に偏向させて送るとともに、Ａ方向への基板１０の回転に伴う電子ビームＥＢの照射位置のずれを補償するために、(Ｃ)の偏向信号Ｄef(X)によりＡ方向と同方向の周方向Ｘに偏向させて送ることにより、矩形状の長サーボエレメント１４を描画長２ｋＴで塗りつぶすように走査する。ｄ点でのブランキング信号ＢＬＫのオフにより電子ビームＥＢの照射を停止し、長エレメント１４の描画を終了する。ｄ点後に、半径方向Ｙおよび周方向Ｘの偏向を基準位置に戻す。

なお、上記短長サーボエレメント１３、１４を描画する場合に、その描画開始点、つまり、図１のａ点、ｃ点などの複数の点で、エンコーダパルス信号に基づいて正確な位置決めがなされ、１周中の微細パターン１２の形成位置の精度を高めている。

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

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

＜第２の描画方法＞
図２に示す第２の描画方法について説明する。この描画方法は、短エレメント１３の描画は図１と同様に行うが、長エレメント１４の描画は、２ビット信号長２Ｔの中央位置で分割した半分の描画長ｋＴの中央位置を、電子ビームＥＢの往復振動の中心位置ｓとし、長エレメント描画長２ｋＴの半分の描画長ｋＴを往復振動の振幅Ｈ１に設定し、基板１０の半径方向に２回の偏向走査を行うことで、前記所定比率ｋで短くなった描画長２ｋＴの範囲を電子ビームＥＢで塗りつぶすように走査し、最終的な磁気ディスク媒体における２ビット信号長２Ｔに対し、両側に所定幅（Ｔ−ｋＴ）の非描画部を残して長エレメント１４を同様に描画するものである。短エレメント１３の描画時と、長エレメント１４の描画時における電子ビームＥＢの往復振動の振幅Ｈ１が一定である。

つまり、長エレメント１４の描画は、短エレメント１３の描画を２回行うことにより行うものであるが、その短エレメント１３，１３の描画中心を互いに中央方向に寄せて、中央部分に非描画領域が存在しないようにしている。

図２に基づき順に説明する。図１と同様に、図２(Ａ)は電子ビームＥＢの半径方向Ｙ（外周方向）および周方向Ｘ（回転方向）の電子ビームＥＢの描画動作を示し、(Ｂ)に半径方向Ｙの偏向信号Ｄef(Y)を、(Ｃ)に周方向Ｘの偏向信号Ｄef(X)を、(Ｄ)に周方向Ｘの振動信号Ｍod(X)を、(Ｅ)にブランキング信号ＢＬＫのオン・オフ動作をそれぞれ示している。なお、(Ａ)の横軸は基板１０の位相を示し、(Ｂ)〜(Ｄ)の横軸は時間を示している。

まず、ａ点で(Ｅ)のブランキング信号ＢＬＫのオンにより電子ビームＥＢを照射し、短エレメント１３の描画を開始するものであり、描画開始位置にある電子ビームＥＢを(Ｄ)の振動信号Ｍod(X)により周方向Ｘに、描画長ｋＴに相当する振幅Ｈ１で、１ビット信号長Ｔの中央位置を中心位置ｓとして往復振動させつつ、(Ｂ)の偏向信号Ｄef(Y)により半径方向（−Ｙ）に偏向させて送るとともに、Ａ方向への基板１０の回転に伴う電子ビームＥＢの照射位置のずれを補償するために、(Ｃ)の偏向信号Ｄef(X)によりＡ方向と同方向の周方向Ｘに偏向させて送ることにより、矩形状の短サーボエレメント１３を描画長ｋＴで塗りつぶすように走査する。ｂ点でのブランキング信号ＢＬＫのオフにより電子ビームＥＢの照射を停止し、短エレメント１３の描画を終了する。ｂ点後に、半径方向Ｙおよび周方向Ｘの偏向を基準位置に戻す。

次に、基板１０が回転してｃ点になると、(Ｅ)のブランキング信号ＢＬＫのオンにより電子ビームＥＢを照射し、長エレメント１４の描画を開始する。１回目の偏向走査は、描画開始位置にある電子ビームＥＢを(Ｄ)の振動信号Ｍod(X)により周方向Ｘに、描画長ｋＴに相当する振幅Ｈ１で、２ビット信号長２Ｔの中央位置からＡ方向に短エレメント１３の描画長ｋＴ分の中央位置ｓを中心位置として往復振動させつつ、(Ｂ)の偏向信号Ｄef(Y)により半径方向（−Ｙ）に偏向させて送るとともに、Ａ方向への基板１０の回転に伴う電子ビームＥＢの照射位置のずれを補償するために、(Ｃ)の偏向信号Ｄef(X)によりＡ方向と同方向の周方向Ｘに偏向させて送ることにより、矩形状の長サーボエレメント１４の半分を描画長ｋＴで塗りつぶすように走査する。ｄ点でのブランキング信号ＢＬＫの一瞬のオフにより電子ビームＥＢの照射を停止するとともに、半径方向Ｙおよび周方向Ｘの偏向を次の描画開始位置に戻す。

上記ｄ点での再度のブランキング信号ＢＬＫのオンにより電子ビームＥＢを照射し、２回目の偏向走査により、長エレメント１４の残り半分の描画を開始する。描画開始位置にある電子ビームＥＢを、1回目と同様の(Ｄ)の振動信号Ｍod(X)により周方向Ｘに、描画長ｋＴに相当する振幅Ｈ１で、２ビット信号長２Ｔの中央位置から（−Ａ）方向に短エレメント１３の描画長ｋＴ分の中央位置を中心位置ｓとして往復振動させつつ、(Ｂ)の偏向信号Ｄef(Y)により半径方向（−Ｙ）に偏向させて送るとともに、Ａ方向への基板１０の回転に伴う電子ビームＥＢの照射位置のずれを補償するために、(Ｃ)の偏向信号Ｄef(X)によりＡ方向と同方向の周方向Ｘに偏向させて送ることにより、矩形状の長サーボエレメント１４の残り半分を描画長ｋＴで塗りつぶすように走査する。ｅ点でのブランキング信号ＢＬＫのオフにより電子ビームＥＢの照射を停止するとともに、半径方向Ｙおよび周方向Ｘの偏向を基準位置に戻す。

上記電子ビームＥＢのビーム強度は、上記微細パターン１２の高速振動描画でレジスト１１の露光が十分に行える程度に設定されている。つまり、電子ビームＥＢによる描画幅（実質露光幅）は、照射時間、振幅に応じて照射ビーム径および振幅より広くなる特性があり、最終的なエレメント幅の描画を行うためには、その描画幅となる所定の照射線量で走査するために、振幅、偏向速度を調整することによって照射線量を規定するものである。なお、描画途中でのビーム強度を変更することは、ビーム安定性の面で困難である。

前記微細パターン１２の各エレメント１３，１４を描画するためには、前述のように電子ビームＥＢを走査させるものであるが、その電子ビームＥＢの走査制御を行うための描画データ信号を後述の信号送出装置６０（図３参照）より電子ビーム描画装置４０のコントローラ５０に送出する。この送出信号は回転ステージ４１の回転に応じて発生するエンコーダパルスおよび描画クロック信号に基づいてタイミングおよび位相が制御される。

上記のような描画を行うために、図３に示すような微細パターン描画システム２０を使用する。微細パターン描画システム２０は、電子ビーム描画装置４０および信号送出装置６０を備えている。電子ビーム描画装置４０は、基板１０を支持する回転ステージ４１および該ステージ４１の中心軸４２と一致するように設けられたモータ軸を有するスピンドルモータ４４を備えた回転ステージユニット４５と、回転ステージユニット４５の一部を貫通し、回転ステージ４１の一半径方向Ｙに延びるシャフト４６と、回転ステージユニット４５をシャフト４６に沿って移動させるための直線移動手段４９とを備えている。回転ステージユニット４５の一部には、上記シャフト４６と平行に配された、精密なネジきりが施されたロッド４７が螺合され、このロッド４７は、パルスモータ４８によって正逆回転されるようになっており、このロッド４７とパルスモータ４８により回転ステージユニット４５の直線移動手段４９が構成される。また、回転ステージ４１の回転検出のため、エンコーダスリットの読み取りによって所定回転位相で等間隔にエンコーダパルスを発生するエンコーダ５３が設置され、このエンコーダパルス信号がコントローラ５０に送出される。なお、コントローラ５０はタイミング制御における基本クロック信号を発生するクロック手段（不図示）を内蔵している。

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

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

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

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

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

次に、図４は、上記のような微細パターン描画システム２０により、前述の電子ビーム描画方法によって描画された微細パターンを備えた、本発明インプリントモールド７０（凹凸パターン担持体）を用いて微細凹凸パターンを転写形成している過程を示す概略断面図である。

上記インプリントモールド７０は、透光性材料による基板７１の表面に、図４では不図示の前述のレジスト１１が塗布され、前記微細パターン１２が描画される。その後、現像処理して、レジストによる凹凸パターンを基板７１に形成する。このパターン状のレジストをマスクとして基板７１をエッチングし、その後レジストを除去し、表面に形成された微細凹凸パターン７２を備えるインプリントモールド７０を得る。一例としては、上記微細凹凸パターン７２は、ディスクリートトラックメディア用のアドレス信号を含むサーボパターンとグルーブパターンとを備えたものである。

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

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

図５は、上記のような微細パターン描画システム２０により前述の電子ビーム描画方法によって描画された微細パターン１２を備えた磁気転写用マスター担体９０（凹凸パターン担持体）を作製し、このマスター担体９０を用いて磁気ディスク媒体８５を製造するために磁化パターンを磁気転写している過程を示す断面模式図である。

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

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

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

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

図５(Ａ)に示すように、予め磁気ディスク媒体８５に初期直流磁界Ｈinをトラック面に垂直な一方向に印加して磁気記録層８７の磁化を初期直流磁化させておく。その後、図５(Ｂ)に示すように、この磁気ディスク媒体８５の記録層８７側の面とマスター担体９０の磁性層９２の面とを密着させ、磁気ディスク媒体８５のトラック面に垂直な方向に初期直流磁界Ｈinとは逆方向の転写用磁界Ｈduを印加して磁気転写を行う。その結果、転写用磁界がマスター担体９０の磁性層９２に吸い込まれ、凸部に対応する部分の磁気ディスク媒体８５の磁性層８７の磁化が反転し、その他の部分の磁化は反転しない結果、磁気ディスク媒体８５の磁気記録層８７にはマスター担体９０の凹凸パターンに応じた情報（例えばアドレス情報を含むサーボ信号）が磁気的に転写記録されてプリフォーマットが形成される。なお、磁気ディスク媒体８５の上側記録層についても磁気転写を行う場合には、上側記録層に上側用のマスター担体を密着させて下側記録層と同時に磁気転写を行う。

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

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

本発明の第１の描画方法における描画微細パターンを構成する長短エレメントの基本的描画方式を示す拡大模式図(Ａ)およびその描画方式における偏向信号等の各種信号(Ｂ)〜(Ｅ)を示す図 本発明の第２の描画方法における微細パターンを構成するエレメントの基本的描画方式を示す拡大模式図(Ａ)およびその描画方式における偏向信号等の各種信号(Ｂ)〜(Ｅ)を示す図 本発明の電子ビーム描画方法を実施する一実施形態の微細パターン描画システムの要部側面図(Ａ)および部分平面図(Ｂ) 電子ビーム描画方法または微細パターン描画システムによって描画された微細パターンを備えたインプリントモールドを用いて微細パターンを磁気ディスク媒体へ転写形成している過程を示す概略断面図 電子ビーム描画方法または微細パターン描画システムによって描画された微細パターンを備えた磁気転写用マスターを用いて磁化パターンを磁気ディスク媒体へ転写形成している過程を示す断面模式図 ハードディスクなどの磁気ディスク媒体に記録した微細パターン例を示す平面図 マンチェスター変換したアドレス情報の微細パターン例を示す説明図 磁気ディスク媒体に記録された磁化パターンの短エレメントと長エレメントを示す一部の拡大図(Ａ)および電子ビームによって描画する描画微細パターンの短エレメントと長エレメントを示す一部の拡大図(Ｂ)

符号の説明

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

Claims (9)

1. レジストが塗布され回転ステージに設置された基板上に、前記回転ステージを回転させつつ、電子ビーム描画装置により電子ビームを走査して、該電子ビームの照射径より大きいトラック方向長さの描画エレメントで構成される磁気ディスク媒体用の微細パターンを描画する電子ビーム描画方法において、
   前記微細パターンは、１ビット信号長に対応する短エレメントと、２ビット信号長に対応する長エレメントとが混在し、該長エレメントの描画長さは、最終的な磁気ディスク媒体における２ビット信号長に対し所定比率で短くなり、
   前記微細パターンの描画は、前記基板を一方向に回転させつつ、前記電子ビームを、前記基板の半径方向と直交する方向へ高速に往復振動させるとともに、前記基板の半径方向および該半径方向と直交する方向へ送るＸ−Ｙ偏向を行い、前記短エレメントおよび長エレメントの形状を順次塗りつぶすように走査制御して行うものであり、
   前記長エレメントを描画する場合には、２ビット信号長の中央位置を中心位置として、前記所定比率で短くなった描画長の範囲を電子ビームで塗りつぶすように走査し、最終的な磁気ディスク媒体における２ビット信号長に対し、両側に所定幅の非描画部を残して長エレメントを描画することを特徴とする電子ビーム描画方法。
2. 前記長エレメントの描画は、前記電子ビームの往復振動の振幅を、２ビット信号長の中央位置を往復振動の中心位置として、描画全長に対応して設定し、前記基板の半径方向に１回の偏向走査で描画することを特徴とする請求項１記載の電子ビーム描画方法。
3. 前記微細パターンの描画を、前記磁気ディスク媒体での最終的な信号配列で描画するとした際の、半径方向および該半径方向と直交する方向のＸ−Ｙ偏向信号に基づき、半径方向と直交する方向への往復振動の振幅を、最終信号長に対し所定比率で短縮した描画信号の設定によって行うことを特徴とする請求項２記載の電子ビーム描画方法。
4. 前記長エレメントの描画は、２ビット信号長の中央位置で分割した半分の描画長の中央位置を、前記電子ビームの往復振動の中心位置とし、該往復振動の振幅を長エレメント描画長の半分とし、前記基板の半径方向に２回の偏向走査で描画することを特徴とする請求項１記載の電子ビーム描画方法。
5. 請求項１〜請求項４いずれか１項記載の電子ビーム描画方法を実現するための描画データ信号を送出する信号送出装置および電子ビームを走査する電子ビーム描画装置を備えたことを特徴とする微細パターン描画システム。
6. 前記電子ビーム描画装置は、レジストが塗布された基板を回転させつつ半径方向に移動可能な回転ステージと、電子ビームを出射する電子銃と、前記電子ビームを前記回転ステージの半径方向および該半径方向と直交する方向にＸ−Ｙ偏向するとともに該半径方向と直交する方向に高速振動させる偏向手段と、描画部分以外は電子ビームの照射を遮断するブランキング手段と、前記各手段による作動を連係制御するコントローラとを備え、
   前記信号送出装置は、前記基板に描画する微細パターンの形態に応じたデータに基づき、前記電子ビーム描画装置のコントローラに描画データ信号を送出するものであり、
   前記コントローラは、前記長エレメントを描画する場合に、２ビット信号長の中央位置を中心位置として、最終的な磁気ディスク媒体における２ビット信号長に対し、両側に所定幅の非描画部を残して、電子ビームで塗りつぶすように描画するよう走査制御するものであることを特徴とする請求項５に記載の微細パターン描画システム。
7. レジストが塗布された基板に、請求項１〜請求項４のいずれか１項記載の電子ビーム描画方法により所望の微細パターンを描画露光し、該所望の微細パターンに応じた凹凸パターンを形成する工程を経て製造することを特徴とする凹凸パターン担持体の製造方法。
8. レジストが塗布された基板に、請求項１〜請求項４のいずれか１項記載の電子ビーム描画方法により所望の微細パターンを描画露光し、該所望の微細パターンに応じた凹凸パターンを形成する工程を経て製造されたインプリントモールドを用い、該モールドの表面に設けられた前記凹凸パターンに応じた凹凸パターンを転写することを特徴とする磁気ディスク媒体の製造方法。
9. レジストが塗布された基板に、請求項１〜請求項４のいずれか１項記載の電子ビーム描画方法により所望の微細パターンを描画露光し、該所望の微細パターンに応じた凹凸パターンを形成する工程を経て製造された磁気転写用マスター担体を用い、該マスター担体の表面に設けられた前記凹凸パターンに応じた磁化パターンを磁気転写することを特徴とする磁気ディスク媒体の製造方法。

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