JP4850671B2 - モールド及びその製造方法、並びに磁気記録媒体 - Google Patents

モールド及びその製造方法、並びに磁気記録媒体 Download PDF

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Description

本発明は、ディスクリートトラック媒体用スタンパー、パターンド媒体用スタンパー、及び磁気転写用マスターディスクのいずれかに好適なモールド及び該モールドの製造方法、並びに磁気記録媒体に関する。
近年、磁気記録媒体は、その記録層を構成する磁性粒子の微細化、材料の変更、ヘッド加工の微細化等の改良により著しい面記録密度の向上が図られており、今後も更なる面記録密度の向上が期待されている。
しかし、ヘッドの加工限界、磁界の広がりに起因する記録対象のトラックに隣り合う他のトラックへの誤った情報の記録、再生時のクロストークなどの問題が顕在化し、従来の改良手法による面記録密度の向上は限界にきている。そこで、一層の面記録密度の向上を実現可能である磁気記録媒体の候補として、トラック間で発生する磁気的相互作用を低減するための凹凸パターンもしくは磁性層を分断した構造を持つディスクリートトラック媒体やパターンド媒体が提案されている(特許文献1参照)。前記ディスクリートトラック媒体の場合、記録層はデータ領域においてトラックパターン形状で形成される。前記パターンド媒体の場合、記録層はビット等のパターン形状で形成される。また、前記ディスクリートトラック媒体及びパターンド媒体の場合、サーボ領域において記録層がサーボパターン形状で形成される。
このような磁気記録媒体における凹凸パターンを、ナノメートルサイズの凹凸パターンを形成したモールド(以下、「スタンパー」と称することもある)を基材上の樹脂層に押し付けて該モールドの凹凸形状を樹脂層に転写することによって、基材上にナノメートルサイズの凹凸パターンを形成するナノインプリントリソグラフィ法(ナノメートルサイズの凹凸パターンを形成するインプリント方法:以下、「インプリント方法」と称することもある)で形成することが提案されている(特許文献2参照)。
前記スタンパーは、情報を凹凸パターンで形成した原版上に電鋳を施して、電鋳層から成る金属盤を原版上に積層して該金属盤面に凹凸パターンを転写する電鋳工程、金属盤を原版上から剥離する剥離工程により製造されるのが一般的である。
しかし、上記の方法によって製造された従来のスタンパーは、必ずしも平坦なものではなく、反りや歪みを有している。そのため、形成される凹凸パターンに変形や歪みが生じて、高精度な凹凸パターンを形成できないという問題がある。
また近年、急速に普及しているハードディスクドライブに使用される磁気ディスク(ハードディスク)は、磁気ディスクメーカーよりドライブメーカーに納入された後、ドライブに組み込まれる前に、フォーマット情報やアドレス情報が書き込まれるのが一般的である。この書き込みは、磁気ヘッドにより行うこともできるが、フォーマット情報やアドレス情報が書き込まれたモールド(以下、「マスターディスク」と称することもある)により一括転写する方法が効率的であり、好ましい。
この一括転写する磁気転写方法は、マスターディスクと被転写用ディスク(スレーブディスク)とを密着させた状態で、片面又は両面に電磁石装置、永久磁石装置等の磁界生成手段を配設して転写用磁界を印加することにより、マスターディスクの有する情報(例えばサーボ信号)をスレーブディスクに磁気転写する。そして、磁気転写を精度良く行うには、マスターディスクとスレーブディスクとを均一に隙間なく密着させることが極めて重要である。
ところで、この磁気転写方法に使用されるマスターディスクとしては、例えば特許文献3のように、基板の表面に情報信号に対応する凹凸パターンを形成し、この凹凸パターンの表面に磁性層を被覆したものが通常使用されている。この磁気転写用のマスターディスクは、情報を凹凸パターンで形成した原版上に電鋳を施して、電鋳層からなる金属盤を原版上に積層して該金属盤面に凹凸パターンを転写する電鋳工程、金属盤を原版上から剥離する剥離工程、剥離した金属盤を所定サイズに打ち抜きする打ち抜き工程を経た後、凹凸パターンの面に磁性層を被覆することにより製造されるのが一般的である。
しかし、上記の方法によって製造された従来のマスターディスクは、金属盤を原版から剥離する剥離工程や所定サイズに打ち抜く打ち抜き工程等の加工時に発生した変形により必ずしも平坦面ではなく、反りや歪みを有している。また、フォトエッチング工程においても、電鋳層の内部応力により、反りや歪みが生じる場合がある。このようにマスターディスクに反りや歪みがあると、マスターディスクとスレーブディスクとの密着状態を良好にできず、高精度な磁気転写を行えないという問題がある。
かかる問題の対策として、スレーブディスクとの密着性を良くするために、マスターディスクの裏面に緩衝材(クッション材)を設けたり、密着圧力を高めたり、真空吸引によりマスターディスクとスレーブディスクとの密着面のエアーを排除したりすることが行われている。しかし、これらの対策によっても、密着性の問題が完全に解決された訳ではなく、本質的にはマスターディスクの反りや歪みをなくして平坦性を良くすることが必要である。また、密着圧力を高めることはマスターディスクの凹凸パターンを破損したり、変形を発生させる可能性があり、マスターディスクの耐久性能を低下させる原因になる。
そこで、本願出願人は、既に、表面に転写情報に対応する凹凸パターンが転写された金属盤を構成する電鋳層の層構成が結晶粒径の異なる多層構造からなるマスター基板(特許文献4参照)、金属盤を構成する電鋳層の層構成が結晶方位の同じ第1層と第3層との間に該二つの層とは結晶方位の異なる第2層を挟んでなる3層構造のマスター基板(特許文献5参照)、金属盤を構成する電鋳層の層構成が結晶方位の異なる2層以上からなるマスター基板(特許文献6参照)、などを提案している。
これらの提案によれば、反り量や歪み量が小さくなり、平坦性に優れた磁気転写用マスターディスクを得ることができるが、転写密着性を更に向上させるため、より高い平坦度を有し、反り量のバラツキが小さいマスターディスクの提供が望まれているのが実情である。
特開2000−195042号公報 特開2005−353164号公報 特開2001−256644号公報 特開2006−216204号公報 特開2006−221692号公報 特開2006−228316号公報
本発明は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、反り量が極めて小さく、平坦性に優れたモールド、及び反り量のバラツキが小さく、高精度な凹凸パターンを効率よく形成できるモールドの製造方法、並びに磁気記録媒体を提供することを目的とする。
前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
<1> 表面に凹凸パターンを有し、かつ少なくとも2層の電鋳層を有してなり、該電鋳層の少なくとも隣接する2層が同じ結晶方位を有することを特徴とするモールドである。
<2> 電鋳層がNiからなる前記<1>に記載のモールドである。
<3> 少なくとも隣接する2層が、Ni(110)を優先配向とする同じ結晶方位を有する前記<2>に記載のモールドである。
<4> 電鋳層が少なくとも3層からなり、凹凸パターン側から少なくとも2層がNi(110)を優先配向とする同じ結晶方位を有する前記<2>から<3>のいずれかに記載のモールドである。
<5> 反り量が±50μm以下である前記<1>から<4>のいずれかに記載のモールドである。
<6> 電鋳層の合計厚みが100〜350μmである前記<1>から<5>のいずれかに記載のモールドである。
<7> ディスクリートトラック媒体用スタンパー、パターンド媒体用スタンパー、及び磁気転写用マスターディスクのいずれかに用いられる前記<1>から<6>のいずれかに記載のモールドである。
<8> 表面に凹凸パターンを形成した原版上に少なくとも隣接する2層が同じ結晶方位を有する2層以上の電鋳層からなる金属盤を電鋳により形成し、該金属盤面に前記凹凸パターンを転写する電鋳工程と、
前記金属盤を前記原版上から剥離してモールドとする剥離工程とを含むことを特徴とするモールドの製造方法である。
<9> 基材上の樹脂層に、前記<1>から<7>のいずれかに記載のモールドを当接させて該樹脂層に凹凸パターンを転写することを特徴とする凹凸パターン形成方法である。
<10> 前記<1>から<7>のいずれかに記載のモールドを用いてデータ記録用トラック及びサーボ情報の少なくともいずれかが記録されていることを特徴とする磁気記録媒体である。
本発明のモールドは、表面に凹凸パターンを有し、かつ少なくとも2層の電鋳層を有してなり、該電鋳層の少なくとも隣接する2層が同じ結晶方位を有する。本発明のモールドにおいては、少なくとも隣接する2層の電鋳層が同じ結晶方位を有し、物性が同じであるが、単層で形成した場合に比べて層厚方向に応力分布を持たせることができるため、反り形状の制御が可能となること、また、2層以上に積層化することで結晶粒の粗大化を抑制できることから、単層構造の場合に比べて打ち抜き時のせん断抵抗が高くなる結果、反り量が極めて小さくなり、平坦性が大幅に向上する。本発明のモールドは、ディスクリートトラック媒体用スタンパー、パターンド媒体用スタンパー、及び磁気転写用マスターディスクのいずれかに好適に用いられる。
本発明のモールドの製造方法は、表面に凹凸パターンを形成した原版上に少なくとも隣接する2層が同じ結晶方位を有する電鋳層からなる金属盤を電鋳により形成し、該金属盤面に前記凹凸パターンを転写する電鋳工程と、
前記金属盤を前記原版上から剥離してモールドとする剥離工程とを含む。
本発明のモールドの製造方法においては、少なくとも隣接する2層が同じ結晶方位を有する電鋳層からなる金属盤で形成することによって、電鋳層を反り量のバラツキが小さく、高精度な凹凸パターン形成できるモールドを効率よく製造できる。
本発明によると、従来における問題を解決することができ、反り量が極めて小さく、平坦性に優れたモールド、及び反り量のバラツキが小さく、高精度な凹凸パターンを効率よく形成できるモールドの製造方法、並びに磁気記録媒体を提供することができる。
(モールド)
本発明のモールドは、少なくとも2層の電鋳層を有してなり、導電層、更に必要に応じてその他の層を有してなる。
前記モールドの表面には、データ記録用トラック及びサーボ情報の少なくともいずれかに対応した凹凸パターンが形成されている。
−電鋳層−
前記電鋳層は、前記モールドの金属盤を構成し、その形状、大きさ、材料等については特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記大きさ及び形状としては用途等に応じて適宜選択することができる。
前記材料としては、例えばNi、Cu、Al、Mo、Co、Cr、Ta、Pd、Pt、Au等の各種金属、又はこれらの合金を用いることができる。これらの中でも、Ni、Ni合金が特に好ましい。
前記電鋳層は、少なくとも2層からなり、3層以上が好ましく、4層以上の多層構造であってもよい。
前記少なくとも2層の積層構造からなる電鋳層は、少なくとも隣接する2層が同じ結晶方位を有する。この場合、少なくとも隣接する2層の電鋳層が、Ni(110)を優先配向とする同じ結晶方位を有することが好ましい。
また、前記電鋳層が少なくとも3層からなり、凹凸パターン側から少なくとも2層がNi(110)を優先配向とする同じ結晶方位を有することが好ましく、すべての電鋳層がNi(110)を優先配向とする同じ結晶方位を有することがより好ましい。
ここで、前記電鋳層の断面における結晶方位の分布は、例えば反射電子回折パターン(EBSD:Electron Backscatter diffraction Pattern)により求めることができる。このEBSDは、走査型電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscopy)に専用の検出器を設け、一次電子の後方散乱から結晶方位を分析する手法である。
このような少なくとも隣接する2層が同じ結晶方位を有する電鋳層は、後述する本発明のモールドの製造方法における電鋳処理において、電流密度と電流プロファイルを制御することにより形成することができる。
前記電鋳層の合計厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、通常、100〜350μm程度である。
−導電層−
前記導電層は、その材料、形状、構造、大きさ等については特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記構造としては単層構造であってもよいし、積層構造であってもよく、前記大きさとしては用途等に応じて適宜選択することができる。
前記材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、Ni、Nb、Ta、Ti、W、Cr、Co、Pt、Cu、Ir、Rh、Fe、Ru、又はこれらの合金、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記導電層の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、メッキ法、印刷法、スパッタリング法、CVD法、蒸着法、などにより形成することができる。
前記導電層の厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、5〜200nmが好ましく、7〜150nmがより好ましい。
−その他の層−
前記モールドは、ディスクリートトラック媒体用スタンパー、パターンド媒体用スタンパー、及び磁気転写用マスターディスクのいずれかに好適に用いられる。
前記モールドをディスクリートトラック媒体用スタンパー、又はパターンド媒体用スタンパーとして形成する場合には、凹凸パターンの表面にフッ素系材料を含有する離型層を有することが、前記スタンパーを用いてナノインプリントする際の樹脂層との離型性を向上させることができる点から好ましい。なお、前記電鋳層の凹凸パターン上には、ダイヤモンドライクカーボン(DLC)、スパッタカーボン等の保護膜を設けることもできる。
前記モールドを磁気転写用マスターディスクとして形成する場合には、前記電鋳層の凹凸パターン表面に磁性層を有することが好ましい。
前記磁性層の磁性材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばCo、Co合金(CoNi、CoNiZr、CoNbTaZr等)、Fe、Fe合金(FeCo、FeCoNi、FeNiMo、FeAlSi、FeAl、FeTaN等)、Ni、Ni合金(NiFe等)などが挙げられる。これらの中でも、FeCo、FeCoNiが特に好ましい。
前記磁性層の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の真空成膜法、メッキ法、塗布法などにより成膜することができる。
前記磁性層の厚みは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、5〜200nmが好ましく、10〜150nmがより好ましい。
なお、前記磁性層上に、ダイヤモンドライクカーボン(DLC)、スパッタカーボン等の保護膜を設けることが好ましく、該保護膜の上に更に潤滑剤層を設けてもよい。この場合、保護膜として厚みが3〜30nmのDLC膜と潤滑剤層とする構成が好ましい。また、磁性層と保護膜との間に、Si等の密着強化層を設けるようにしてもよい。潤滑剤はスレーブディスクとの接触過程で生じるずれを補正する際の、摩擦による傷の発生などの耐久性の劣化を改善する効果を有する。
−モールドの反り量−
前記モールドの反り量は、例えば2.5インチのディスクサイズにおいて、±50μm以下であることが好ましく、±30μm以下がより好ましく、±20μm以下が更に好ましい。前記反り量が±50μm未満であると、レジスト層に凹凸パターンを形成する際、密着力が高くなるため、レジスト層からモールドを剥離することが困難になり、モールド表面にレジスト残渣が多く発生してしまうことがある。なお、前記モールドの反り量は、2.5インチサイズ以外のディスクにも適用することができ、例えば0.85インチ、1インチ、1.8インチサイズのディスクにおいても同様に適用することができる。前記反り量の「+」と「−」とは、反る方向が互いに逆であることを意味する。
前記モールドの反り量は、例えば、モールドをスピンドルモータに固定し、10rpmで回転させた。モールドの面に対して垂直になるようにレーザー変位計(KEYENCE社製、LC−2430)を設置し、その半径位置における1周の垂直方向の変位量を測定した後、ステッピングモータで1mmごとに半径方向に送りながら全面(半径位置=12.5〜32.5mm)を測定する。そして、半径ごとにデータの平均値を算出し、半径と平均値をプロットしたときの最大値と最小値の差を反り量と定義する。
前記反り量は、モールドの1周の間、即ち1トラックにおける歪みはなくても、モールドの内周部位と外周部位とで高さが異なる変形であり、例えば球面状の変形がある。従って、反り量の測定は、上述した歪み量の測定において、同心円状の各トラックに対してレーザー変位計で測定された変位値の平均をとったとき、最も変位値の高いトラックと最も変位値の低いトラックとの差として算出する。
ここで、本発明のモールドの具体例について、図面を参照しながら説明する。図1は、本発明のモールドの一例を示す部分斜視図であり、図2は図1のA−A線に沿った概略断面図である。なお、図1及び図2において電鋳層以外の層の記載は省略している。
図1及び図2で示されるように、電鋳層11が、第1電鋳層11Aと第2電鋳層11Bとの2層構造からなり、第1電鋳層11Aと第2電鋳層11Bとが、Ni(110)を優先配向とする同じ結晶方位を有している。
前記第1電鋳層11Aの厚みは20〜100μm、前記第2電鋳層11Bの厚みは40〜250μmが好ましく、2層からなる電鋳層11の合計厚みは、100〜350μmが好ましい。なお、前記第1電鋳層11Aの厚みは図2中Hで表される。
また、モールド10の表面には、データ記録用トラック及びサーボ情報の少なくともいずれかに対応した微細な凹凸パターンPを有する。この微細な凹凸パターンPは、平面視で長方形であり、トラック方向(図の矢印方向)の長さqと、半径方向の長さLとからなる。この長さqと長さLとの最適値は、記録密度や記録信号波形により異なるが、例えば長さqを80nm、長さLを200nmにできる。この微細な凹凸パターンPはサーボ信号の場合は、半径方向に長く形成される。この場合、例えば半径方向の長さLが0.05〜20μm、トラック方向(円周方向)の長さqが0.01〜5μmであることが好ましい。この範囲で半径方向の方が長い凹凸パターンPを選ぶことがサーボ信号を担持するパターンとして好ましい。凹凸パターンPの高さt(突起の高さ)は、30〜800nmの範囲が好ましく、50〜300nmの範囲がより好ましい。
図3に示すモールドは、電鋳層11が、第1電鋳層11Aと第2電鋳層11Bと第3電鋳層11Cとの3層構造からなり、第1電鋳層11Aと第2電鋳層11Bと第3電鋳層11Cとが、Ni(110)を優先配向とする同じ結晶方位を有している。なお、第1電鋳層11Aと第2電鋳層11BとがNi(110)を優先配向とする同じ結晶方位を有していれば、第3電鋳層11Cは異なる結晶方位であっても構わない。
前記第1電鋳層11Aの厚みは20〜140μm、前記第2電鋳層11Bの厚みは40〜140μm、前記第3電鋳層11Cの厚みは10〜70μmが好ましく、3層からなる電鋳層11の合計厚みは、100〜350μmが好ましい。
図4に示すモールドは、電鋳層11が、第1電鋳層11Aと第2電鋳層11Bと第3電鋳層11Cと第4電鋳層11Dの4層構造からなり、第1電鋳層11Aと第2電鋳層11Bと第3電鋳層11Cと第4電鋳層11Dが、Ni(110)を優先配向とする同じ結晶方位を有している。なお、第1電鋳層11Aと第2電鋳層11BとがNi(110)を優先配向とする同じ結晶方位を有していれば、第3電鋳層11C及び第4電鋳層11Dは異なる結晶方位であっても構わない。
前記第1電鋳層11Aの厚みは20〜90μm、前記第2電鋳層11Bの厚みは20〜90μm、前記第3電鋳層11Cの厚みは20〜90μm、前記第4電鋳層11Dの厚みは40〜100μm好ましく、4層からなる電鋳層の合計厚みは、100〜350μmが好ましい。
(モールドの製造方法)
本発明のモールドの製造方法は、電鋳工程と、剥離工程とを含み、更に必要に応じてその他の工程を含んでなる。
前記電鋳工程は、表面に凹凸パターンを形成した原版上に少なくとも隣接する2層が同じ結晶方位を有する2層以上の電鋳層からなる金属盤を電鋳により形成し、該金属盤面に前記凹凸パターンを転写する工程である。前記電鋳処理の詳細については後述する。
前記剥離工程は、前記金属盤を前記原版上から剥離してモールドとする工程である。
前記剥離としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、導電層と電鋳層と原版との積層体に対してウェットエッチング処理を実行して原版を除去することで、金属盤を剥離する方法などが挙げられる。
ここで、図5A〜図5Eは、本発明のモールドの製造方法を示す工程図である。
まず、図5Aに示すように、表面が平滑かつ清浄なシリコンウエハによる基板15(ガラス板、石英板でもよい)の上に、密着層形成等の前処理を行い、電子線レジスト液をスピンコート等で塗布してレジスト膜16を形成し、ベーキングする。前記レジスト膜の材料としては、ポジ型レジスト材料及びネガ型レジスト材料のいずれであってもよい。
次に、図5Bに示すように、高精度な回転ステージ又はX−Yステージを備えた電子ビーム露光装置(不図示)にて、そのステージに搭載した基板15にサーボ信号等に対応して変調した電子ビームを照射し、レジスト膜16に所望の凹凸パターンP'を描画露光する。
次に、図5Cに示すように、レジスト膜16を現像処理し、露光部分を除去して残ったレジスト膜16によって所望の凹凸パターンP'を形成する。この凹凸パターンP'上に例えばスタッパリングにより導電層(不図示)を付与し、電鋳可能な原版17を作製する。
次に、この原版を図5Cに示すように、原版17の全面に電鋳装置(不図示)で電鋳処理を施し、Ni金属による所望厚み及び結晶方位を有する金属盤18(Ni電鋳層)を積層する。
本発明においては、前記電鋳処理において、電流密度と電流プロファイルを制御することにより、少なくとも隣接する2層が同じ結晶方位を有する電鋳層を形成する。即ち、導電層が付与された原版17を、Ni電鋳浴に浸漬させて50〜150rpmの回転速度で回転させながら図6に示すようにNi電鋳浴中に通電する電流の電流密度を変えることにより、少なくとも隣接する2層がNi(110)を優先配向とする同じ結晶方位を有する電鋳層を形成する。
ここで、図6は、電鋳時間に対する電流密度(A/dm)の変化を示したものである。凹凸パターン表面側(凹凸パターンPが転写される原版17に接触する面側)を構成する第1電鋳層11Aの形成は、Ni(110)を優先配向とする結晶方位を有すると共に、微細な凹凸パターン形状をその形状に倣って被覆可能な電流密度で電鋳する。このため、EBSDでNi(110)が優先配向となるように電流密度を図6のX(A/dm)に設定する。この電流密度Xは、Ni電鋳浴や電鋳条件により多少異なるものの、1〜7A/dmの範囲内で設定することが好ましい。設定した電流密度Xまでの到達速度は毎分0.3A/dmである。そして、設定した電流密度Xまで到達したら(t1)、Ni(110)が優先配向となる結晶方位の第1電鋳層11Aが所定の厚み(例えば50μm)になるように所定時間(t1〜t2)保持する。これにより、第1電鋳層11Aが形成される。
次に、第1電鋳層11Aを形成した電流密度X(A/dm)を0.1(A/dm)まで急速に低下させる。その後、設定した電流密度Xまで上げ、該電流密度Xまで到達したら(t3)、Ni(110)が優先配向となる結晶方位の第2電鋳層11Bを所定の厚み(例えば50μm)になるように所定時間(t3〜t4)保持する。これにより、第2電鋳層11Bが形成される。
このように、金属盤18を構成する電鋳層の層構成を少なくとも隣接する2層が同じ結晶方位を有する第1電鋳層11Aと第2電鋳層11Bとから形成することにより、層厚方向に応力分布を持たせることができるため、反り形状の制御が可能となる。また積層化することで結晶粒の粗大化を抑制できることから、単層に比べて打ち抜き時のせん断抵抗が高くなり、反りや歪みに対する電鋳層全体の耐性を制御することができる。
なお、電鋳層が3層以上からなる場合にも、上記同様に電鋳処理において、電流密度と電流プロファイルを制御することにより形成することができる。
また、通常、モールドに使用される金属はニッケル(Ni)であるが、モールドを電鋳で製造する場合には、応力の小さなモールドが得られ易いスルファミン酸ニッケル浴を使用することが好ましい。このようなスルファミン酸ニッケル浴は、例えば、スルファミン酸ニッケルを400〜800g/L、ホウ酸を20〜50g/L(過飽和)をベースとして界面活性剤(例えばラウリル硫酸ナトリウム)等の添加物を必要に応じて添加したものである。メッキ浴の浴温度は40〜60℃が好適である。電鋳時の対極にはチタンケースに入れたニッケルボールを使用することが好ましい。
次に、この金属盤18を原版17から剥離し、残留するレジスト膜16を除去し、洗浄する。これにより、図5Dに示すように、反転した凹凸パターンPを有し、かつ所定サイズに打ち抜く前の外径Dを有するモールドの原盤11'が得られる。この原盤11'を打ち抜いて、必要に応じて裏面を研磨して表面粗さ(Ra)を1μm以下とし、図5Eに示す外径dの所定サイズのモールド10が得られる。
前記その他の工程としては、例えば保護層形成工程などが含まれる。前記モールドとして磁気転写用マスターディスクを製造する場合には、作製したモールド表面に磁性層を形成する磁性層形成工程が含まれる。なお、磁気転写用マスターディスクでは、端面処理を実施し、裏面研磨は行わなくてもよい。
なお、前記モールドの他の製造方法としては、原版17に電鋳を施して第2原版を作製する。そして、この第2原版を使用して電鋳を行い、反転した凹凸パターンを有する金属盤を作製し、所定サイズに打ち抜いてモールドとしてもよい。更に、第2原版に電鋳を行うか、樹脂液を押しつけて硬化を行って第3原版を作製し、この第3原版に電鋳を行って金属盤を作製し、更に反転した凹凸パターンを有する金属盤を剥離してモールドとしてもよい。第2原版又は第3原版を繰り返し使用し、複数の金属盤18を作製することができる。また、原版の作製において、レジスト膜を露光し、現像処理した後、エッチング処理を行って、原版の表面にエッチングによる凹凸パターンを形成してからレジスト膜を除去してもよい。
(磁気記録媒体及び磁気記録媒体の製造方法)
−インプリント法−
前記モールドをディスクリートトラック媒体用スタンパーとして用いた磁気記録媒体の製造方法(インプリント法)について説明する。
図7A〜図7Eは、インプリント法による磁気記録媒体の製造方法を説明するための断面模式図である。
まず、図7Aに示すように、スピンコート法等により、表面に磁性層72を具備した磁気記録媒体基板71上にレジスト層73を形成した後、このレジスト層73に本発明のモールド(スタンパー)50を押し付けて凹凸形状を転写する。この際、レジスト層を形成している樹脂のガラス転移温度よりも高温に加熱処理することにより、レジスト層が軟化して容易に変形可能な状態となる。
前記磁気記録媒体基板71は、基板上に、磁性層72を少なくとも有してなり、更に必要に応じて適宜選択したその他の層を有してなる。前記磁性層の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて公知のものの中から適宜選択することができるが、例えば、Fe、Co、Ni、FeCo、FeNi、CoNi、CoNiP、FePt、CoPt、NiPtなどが好適に挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記レジスト層の材料としては、ポジ型レジスト材料及びネガ型レジスト材料のいずれであってもよい。
すると、図7Bに示すように、レジスト層73表面に本発明のモールド(スタンパー)50の凹凸形状が転写される。このとき、レジスト層73凹部底にはレジスト残渣が生じている。
次に、図7Cに示すように、反応性イオンエッチングを用いて、レジスト凹部底のレジスト残渣を除去し、磁性層72を露出させる。
次に、図7Dに示すように、Ar等のイオンミリングを用いて、レジスト層73の凹凸形状をマスクとし、磁性層露出部を凹部について基板垂直方向に切削する。
次に、図7Eに示すように、磁性層72凸部上のレジスト層73を除去することにより、凹凸パターンを有するディスクリート型の磁気記録媒体70を得る。前記磁性層の凹部をSiO、カーボン、アルミナ;ポリメタアクリル酸メチル(PMMA)、ポリスチレン(PS)等のポリマー;円滑油等の非磁性材料で埋めてもよい。
次に、表面を平坦化する。平坦化した表面にDLC(ダイヤモンドライクカーボン)等で保護膜を形成し、最後に潤滑剤を塗布する。これにより、磁気記録媒体が作製される。
前記インプリント法において、本発明の前記モールド(スタンパー)を用いることにより、正確な凹凸パターン(データ記録トラック)を高精度に形成することができる。
−磁気転写法−
前記モールドを磁気転写用マスターディスクとして用い、該マスターディスクの凹凸パターンをスレーブディスクに転写する磁気転写法について説明する。
図8は、本発明のモールド(マスターディスク)10を使用して磁気転写を行うための磁気転写装置20の要部斜視図である。
磁気転写時には図10Aに示される後記する初期直流磁化を行った後のスレーブディスク14のスレーブ面(磁気記録面)を、マスターディスク10の情報担持面に接触させ、所定の押圧力で密着させる。そして、このスレーブディスク14とマスターディスク10との密着状態で、磁界生成手段30により転写用磁界を印加して、マスターディスク10の凹凸パターンPをスレーブディスク14に転写する。
スレーブディスク14は、両面又は片面に磁気記録層が形成されたハードディスク、フレキシブルディスク等の円盤状記録媒体であり、マスターディスク10に密着させる以前に、グライドヘッド、研磨体などにより表面の微小突起及び付着塵埃を除去するクリーニング処理(バーニッシィング等)が必要に応じて施される。
スレーブディスク14の磁気記録層には、塗布型磁気記録層、メッキ型磁気記録層、又は金属薄膜型磁気記録層を採用できる。金属薄膜型磁気記録層の磁性材料としては、例えばCo、Co合金(CoPtCr、CoCr、CoPtCrTa、CoPtCrNbTa、CoCrB、CoNi等)、Fe、Fe合金(FeCo、FePt、FeCoNi等)、Ni、Ni合金(NiFe等)、を用いることができる。これらは磁束密度が大きいこと、磁界印加方向と同じ方向(面内記録なら面内方向)の磁界異方性を有していることにより、明瞭な転写を行えるので好ましい。そして、磁性材料の下(支持体側)に必要な磁気異方性を付与するため、非磁性の下地層を設けることが好ましい。この下地層は、結晶構造と格子定数を磁性層12に合わすことが必要である。そのため、前記下地層の材料としては、例えばCr、CrTi、CoCr、CrTa、CrMo、NiAl、Ruなどを用いることが好ましい。
マスターディスク10による磁気転写は、スレーブディスク14の片面にマスターディスク10を密着させて片面に転写を行う場合と、図示を省略しているが、スレーブディスク14の両面に一対のマスターディスク10を密着させて両面で同時転写を行う場合とがある。転写用磁界を印加する磁界生成手段30は、密着保持されたスレーブディスク14とマスターディスク10の半径方向に延びるギャップ31を有するコア32にコイル33が巻き付けられた電磁石装置34、34が上下両側に配設されており、上下で同じ方向にトラック方向と平行な磁力線G(図9参照)を有する転写用磁界を印加する。図9は、円周トラック40A、40A・・・と磁力線Gとの関係を示したものである。
磁界印加時には、スレーブディスク14とマスターディスク10とを一体的に回転させつつ磁界生成手段30によって転写用磁界を印加させ、マスターディスク10の凹凸パターンをスレーブディスク14のスレーブ面に磁気的に転写する。なお、この構成以外に磁界生成手段の方を回転移動させるようにしてもよい。
転写用磁界は、最適転写磁界強度範囲(スレーブディスク14の保磁力Hcの0.6〜1.3倍)の最大値を超える磁界強度がトラック方向のいずれにも存在せず、最適転写磁界強度範囲内の磁界強度となる部分が1つのトラック方向で少なくとも1カ所以上存在し、これと逆向きのトラック方向の磁界強度が何れのトラック方向位置においても最適転写磁界強度範囲内の最小値未満である磁界強度分布の磁界をトラック方向の一部分で発生させている。
ここで、図10A〜図10Bは、本発明のモールド(マスターディスク)を用いた面内記録による磁気転写方法の基本工程を説明する説明図である。
まず、図10Aに示すように、予めスレーブディスク14に初期磁界Hiをトラック方向の一方向に印加して初期磁化(直流消磁)を施しておく。次に、図10Bの上図に示すように、このスレーブディスク14の記録面(磁気記録部)とマスターディスク10の凹凸パターンPが形成された情報担持面とを密着させ、スレーブディスク14のトラック方向に初期磁界Hiとは逆方向に転写用磁界Hdを印加して磁気転写を行う。転写用磁界Hdが凹凸パターンPの凸部の磁性層12に吸い込まれてこの部分の磁化は反転せず、その他の部分の磁界が反転する結果、図10Bの下図に示すように、スレーブディスク14の磁気記録面にはマスターディスク10の凹凸パターンPが磁気的に転写記録される。垂直記録媒体に対しては、ディスクの垂直方向に初期化磁界Hiを印加し、初期化方向とは逆方向に転写磁界Haを印加して磁気転写を行う。
磁気転写されたスレーブディスクは、磁気記録装置(ハードディスクドライブ)に組み込んで好適に使用できる。
前記磁気転写法においては、本発明のモールド(マスターディスク)10を使用することにより、スレーブディスク14とマスターディスク10とを良好に密着させることができ、高精度な磁気転写を行うことができる。
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は下記実施例に何ら限定されるものではない。
(実施例1)
−モールドの作製−
図5Aに示すように、表面が平滑かつ清浄なシリコンウエハによる原板15(ガラス板)上に、電子線レジスト液をスピンコート等で塗布してレジスト膜16を形成し、ベーキングした。そして、高精度な回転ステージ又はX−Yステージを備えた電子ビーム露光装置(不図示)にて、そのステージに搭載した原板15にサーボ信号等に対応して変調した電子ビームBを照射し、レジスト膜16に所望の凹凸パターンP'を描画露光した。
次に、図5Bに示すように、レジスト膜16を現像処理し、露光部分を除去して残ったレジスト膜16によって所望の凹凸パターンP'を形成した。この凹凸パターンP'上にスタッパリングにより導電層(不図示)を付与し、電鋳可能な原版17を作製した。
次に、図5Cに示すように、導電層が付与された原版17を、下記組成のNi電鋳浴に浸漬させて50〜150rpmの回転速度で回転させながら図6に示すようにNi電鋳浴中に通電する電流の電流密度を変えることにより、電鋳処理を行った。即ち、図6に示す電流プロファイルにより電流密度6A/dmで75分間電鋳した後、電流密度を0.1A/dmまで急速に下げ、その後、電流密度6A/dmまで電流密度を上げ、175分間電鋳した。これにより、Ni(110)を優先配向とする同じ結晶方位を有する第1電鋳層11A及び第2電鋳層11Bからなる合計厚み300μmの金属盤を形成した。
−Ni電鋳浴組成及び温度−
・スルファミン酸ニッケル・・・600g/L
・ホウ酸・・・40g/L
・界面活性剤(ラウリル硫酸ナトリウム)・・・0.15g/L
・pH=4.0
・温度=55℃
その後、この金属盤を原版17から剥離し、残留するレジスト膜16を除去し、洗浄した。これにより、図5Dに示すように、反転した凹凸パターンPを有し、かつ所定サイズに打ち抜く前の外径Dを有する原盤11’が得られる。この原盤11’を打ち抜いて、裏面を研磨して表面粗さ(Ra)1μm以下とし、図5Eに示す2.5インチサイズ(ディスク外径65mm、内径24mm)のモールド10を作製した。
得られたモールド10について、以下のようにして、モールド断面の結晶方位、反り量(平坦度)、及び反り量のバラツキを測定した。結果を表1に示す。
<結晶方位の測定>
モールド断面の結晶方位は、EBSD(electron backscattered diffraction)法により測定した。即ち、EBSD測定装置(日本電子株式会社製、JSM−6500F、TSL OIM方位解析装置)を用いて、EBSD IPF(inverse pole figure)像によるモールド断面の結晶方位を測定した。その結果、凹凸パターン側から2層の電鋳層がNi(110)を優先配向とする同じ結晶方位を有することが認められた。
<反り量の測定>
反り量の測定は、モールドをスピンドルモータに固定し、10rpmで回転させた。モールドの面に対して垂直になるようにレーザー変位計(KEYENCE社製、LC−2430)を設置し、その半径位置における1周の垂直方向の変位量を測定した後、ステッピングモータで1mmごとに半径方向に送りながら全面(半径位置=12.5〜32.5mm)を測定した。そして、半径ごとにデータの平均値を算出し、半径と平均値をプロットしたときの最大値と最小値の差を反り量と定義した。
前記反り量は、モールド10の1周の間、即ち1トラックにおける歪みはなくても、モールドの内周部位と外周部位とで高さが異なる変形であり、例えば球面状の変形がある。従って、反り量の測定は、上述した歪み量の測定において、同心円状の各トラックに対してレーザー変位計で測定された変位値の平均をとったとき、最も変位値の高いトラックと最も変位値の低いトラックとの差として算出した。
〔評価基準〕
◎:極めて良好
○:良好
△:やや劣る
×:劣る
<反り量のバラツキの測定>
実施例1のモールドを5個作製し、これら5個のモールドについて上記反り量の測定方法により反り量を測定し、平均値を算出し、反り量のバラツキ(σ)を下記数式から算出した。
〔評価基準〕
◎:極めて良好
○:良好
△:やや劣る
×:劣る
(実施例2)
−モールドの作製−
実施例1において、電鋳処理の条件を電流密度6A/dmで70分間を3サイクルに変えた以外は、実施例1と同様にして、実施例2のモールドを作製した。
得られたモールドについて、実施例1と同様にして、モールド断面の結晶方位、反り量(平坦度)、及び反り量のバラツキを測定した。結果を表1に示す。
実施例2のモールド断面の結晶方位を測定したEBSD IPF像の結果から、凹凸パターン側から3層の電鋳層がNi(110)を優先配向とする同じ結晶方位を有することが認められた。
(実施例3)
−モールドの作製−
実施例1において、電鋳処理の条件を電流密度6A/dmで95分間を2サイクル後、電流密度を15A/dmまで上げて10分間保持に変えた以外は、実施例1と同様にして、実施例3のモールドを作製した。
得られたモールドについて、実施例1と同様にして、モールド断面の結晶方位、反り量(平坦度)、及び反り量のバラツキを測定した。結果を表1に示す。
実施例3のモールド断面の結晶方位を測定したEBSD IPF像の結果から、凹凸パターン側から2層の電鋳層がNi(110)を優先配向とする同じ結晶方位を有し、凹凸パターン側から3層目の電鋳層はNi(100)を優先配向とする結晶方位を有することが認められた。
(実施例4)
−モールドの作製−
実施例1において、電鋳処理の条件を電流密度6A/dmで47分間を3サイクル行い、4サイクル目は電流密度6A/dmで63分間保持に変えた以外は、実施例1と同様にして、実施例4のモールドを作製した。
得られた実施例4のモールドについて、実施例1と同様にして、モールド断面の結晶方位、反り量(平坦度)、及び反り量のバラツキを測定した。結果を表1に示す。
実施例4のモールド断面の結晶方位を測定したEBSD IPF像を図11に示す。図11中、左図、中央図、右図は、それぞれX軸、Y軸、Z軸に対応し、Z軸方向を示す右図から、Niの結晶方位の配向状態が観察できる。図11中上側が凹凸パターン側であり、赤色はNi(100)、青色はNi(111)、緑色はNi(110)の結晶方位をそれぞれ表す。図11の結果から、実施例4のモールドは、凹凸パターン側から4層の電鋳層が緑色のNi(110)を優先配向とする同じ結晶方位を有することが認められた。
(比較例1)
−モールドの作製−
実施例1において、電鋳処理の条件を電流密度6A/dmで230分間保持に変えた以外は、実施例1と同様にして、比較例1のモールドを作製した。
得られた比較例1のモールドについて、実施例1と同様にして、モールド断面の結晶方位、反り量(平坦度)、及び反り量のバラツキを測定した。結果を表2に示す。
比較例1のモールド断面の結晶方位を測定したEBSD IPF像を図12に示す。図12の結果から、比較例1のモールドは、単層構造の電鋳層が緑色のNi(110)を優先配向とする結晶方位を有することが認められた。
(比較例2)
−モールドの作製−
実施例1において、電鋳処理の条件を電流密度6A/dmで30分間保持した後、5分間で電流密度を20A/dmまで上げて58分間保持に変えた以外は、実施例1と同様にして、比較例2のモールドを作製した。
得られた比較例2のモールドについて、実施例1と同様にして、モールド断面の結晶方位、反り量(平坦度)、及び反り量のバラツキを測定した。結果を表2に示す。
比較例2のモールド断面の結晶方位を測定したEBSD IPF像を図13に示す。図13の結果から比較例2のモールドは、凹凸パターン側から1層目の電鋳層が緑色のNi(110)を優先配向とする結晶方位を有し、次の2層目の電鋳層が赤色のNi(100)を優先配向とする結晶方位を有することが認められた。
(比較例3)
−モールドの作製−
実施例1において、電鋳処理の条件を電流密度6A/dmで30分間保持した後、5分間で電流密度を20A/dmまで上げて50分間保持した後、電流密度を6A/dmまで下げて10分間保持した以外は、実施例1と同様にして、比較例3のモールドを作製した。
得られた比較例3のモールドについて、実施例1と同様にして、モールド断面の結晶方位、反り量(平坦度)、及び反り量のバラツキを測定した。結果を表2に示す。
比較例3のモールド断面の結晶方位を測定したEBSD IPF像の結果から、凹凸パターン側から1層目の電鋳層がNi(110)を優先配向とする結晶方位を有し、次の2層目の電鋳層がNi(100)を優先配向とする結晶方位を有し、次の3層目の電鋳層がNi(110)を優先配向とする結晶方位を有することが認められた。
*表1及び表2中、反り量の「+」と「−」とは、反る方向が互いに逆であることを意味する。
本発明のモールドは、反り量が極めて小さく、平坦性に優れているので、ディスクリートトラック媒体用スタンパー、パターンド媒体用スタンパー、及び磁気転写用マスターディスクのいずれかに好適に用いられ、例えばディスクリートトラックメディア、パターンドメディア等の凹凸パターンの記録層を有する磁気記録媒体、凹凸パターンの連続した記録層を有するパームタイプの磁気記録媒体、光磁気記録媒体、光記録媒体、ハードディスク、各種半導体製品の製造に適用可能である。
図1は、本発明のモールドの一例を示す部分斜視図である。 図2は、図1のA−A線に沿ったモールドの概略断面図である。 図3は、本発明の別のモールドの概略断面図である。 図4は、本発明の更に別のモールドの概略断面図である。 図5Aは、本発明のモールドの製造方法における、基板上にレジスト膜を形成し、ベーキングを行う工程を示す図である。 図5Bは、本発明のモールドの製造方法における、露光工程を示す図である。 図5Cは、本発明のモールドの製造方法における、凹凸パターン形成工程を示す図である。 図5Dは、本発明のモールドの製造方法における、金属盤を原版から剥離する工程を示す図である。 図5Eは、本発明のモールドの製造方法における、金属盤を打ち抜いて所定サイズのモールドを作製する工程を示す図である。 図6は、電鋳処理における時間と電流密度との関係を示すグラフである。 図7Aは、磁気記録媒体の製造方法における、基板上にレジスト層を形成する工程を示す断面模式図である。 図7Bは、磁気記録媒体の製造方法における、スタンパーによる転写工程を示す断面模式図である。 図7Cは、磁気記録媒体の製造方法における、反応性イオンエッチング工程を示す断面模式図である。 図7Dは、磁気記録媒体の製造方法における、磁性層の切削工程を示す断面模式図である。 図7Eは、磁気記録媒体の製造方法における、磁性層上のレジスト層を除去して凹凸パターンを有する磁気記録媒体を作製する工程を示す断面模式図である。 図8は、本発明のモールドを使用して磁気転写を行うための磁気転写装置の要部斜視図である。 図9は、円周トラックと磁力線との関係を示した図である。 図10Aは、本発明のモールドを用いた面内記録による磁気転写方法の工程を説明するための説明図である。 図10Bは、本発明のモールドを用いた面内記録による磁気転写方法の基本工程を説明する説明図である。 図11は、実施例4のモールド断面におけるEBSD IPF像である。 図12は、比較例1のモールド断面におけるEBSD IPF像である。 図13は、比較例2のモールド断面におけるEBSD IPF像である。
符号の説明
10 モールド(マスターディスク、スタンパー)
11 電鋳層
11A 第1電鋳層
11B 第2電鋳層
11C 第3電鋳層
11D 第4電鋳層
12 磁性層
14 スレーブディスク
15 基板
16 レジスト層
17 原版
18 金属盤
20 磁気転写装置
30 磁界生成手段
31 ギャップ
32 コア
33 コイル
34 電磁石装置
40A 円周トラック
50 スタンパー
70 磁気記録媒体
71 基板
72 磁性層
73 レジスト層
P 凹凸パターン

Claims (8)

  1. 表面に凹凸パターンを有し、かつ少なくとも2層の電鋳層を有してなり、該電鋳層の少なくとも隣接する2層が同じ結晶方位を有することを特徴とするモールド。
  2. 電鋳層がNiからなる請求項1に記載のモールド。
  3. 少なくとも隣接する2層が、Ni(110)を優先配向とする同じ結晶方位を有する請求項2に記載のモールド。
  4. 電鋳層が少なくとも3層からなり、凹凸パターン側から少なくとも2層がNi(110)を優先配向とする同じ結晶方位を有する請求項2から3のいずれかに記載のモールド。
  5. 反り量が±50μm以下である請求項1から4のいずれかに記載のモールド。
  6. 電鋳層の合計厚みが100〜350μmである請求項1から5のいずれかに記載のモールド。
  7. ディスクリートトラック媒体用スタンパー、パターンド媒体用スタンパー、及び磁気転写用マスターディスクのいずれかに用いられる請求項1から6のいずれかに記載のモールド。
  8. 表面に凹凸パターンを形成した原版上に、少なくとも隣接する2層が同じ結晶方位を有する2層以上の電鋳層からなる金属盤を電鋳により形成し、該金属盤面に前記凹凸パターンを転写する電鋳工程と、
    前記金属盤を前記原版上から剥離してモールドとする剥離工程とを含むことを特徴とするモールドの製造方法。
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