KR100665001B1

KR100665001B1 - 자기전사방법

Info

Publication number: KR100665001B1
Application number: KR1020010007048A
Authority: KR
Inventors: 니시키와마사카주
Original assignee: 후지 샤신 필름 가부시기가이샤
Priority date: 2000-02-28
Filing date: 2001-02-13
Publication date: 2007-01-09
Also published as: EP1128363A3; EP1128363B1; DE60142720D1; MY129674A; US6650490B2; US20010024334A1; SG91898A1; KR20010085377A; JP2001243624A; EP1128363A2

Abstract

자기전사용 마스터담체와 슬레이브매체를 접촉해서 자기전사하는 방법에 있어서，전사신호의 신호품위가 높은 자기전사방법을 제공한다．

자기기록정보가 기록된 자성층을 보유한 자기전사용 마스터담체와 전사를 받는 슬레이브매체를 밀착시켜서 자기전사용 마스터담체의 자기기록정보를 슬레이브매체에 전사하는 자기전사방법에 있어서，미리 슬레이브매체의 자화를 트랙방향으로 초기직류자화한 후，자기전사용 마스터담체와 초기직류자화한 슬레이브매체를 밀착시켜 슬레이브면의 초기직류자화방향과 역방향으로 전사용 자계를 인가하여 자기전사를 행할 때，자기전사용 마스터담체의 이방성 자계(Hk)가 슬레이브매체의 보자력(Hc)에 대해서 4×10^-4＜(Hk/Hc)＜2×10^-1의 조건으로 자기전사를 행하는 자기전사방법．

Description

자기전사방법{METHOD OF MAGNETIC TRANSFER}

본 발명은 대용량，고기록밀도의 자기기록재생장치용 자기기록매체에의 기록정보의 자기전사방법에 관한 것으로, 특히 대용량，고기록밀도의 자기기록매체에의 서보신호, 어드레스신호, 기타 통상의 영상신호，음성신호，데이터신호 등의 기록에 사용되는 자기전사방법에 관한 것이다.

디지털화상의 이용의 진전등으로 퍼스널 컴퓨터 등에서 다루는 정보량이 비약적으로 증가하고 있다. 정보량의 증가에 의해, 정보를 기록하는 대용량이고 저렴하고, 또한 기록, 판독시간이 짧은 자기기록매체가 요구되고 있다．

하드디스크 등의 고밀도 기록매체나，ZIP(Iomega사)등의 대용량의 리무벌형 자기기록매체는 플로피디스크에 비해 정보기록영역은 좁은 트랙으로 구성되어 있고，좁은 트랙폭에 정확하게 자기헤드를 주사하여, 신호의 기록과 재생을 높은 S/N비로 행하기 위해서는 트래킹서보기술을 이용해서 정확한 주사를 행하는 것이 필요하다.

그래서, 하드디스크，리무벌형 자기기록매체와 같은 대용량의 자기기록매체는，디스크 1주에 대해서 일정한 각도 간격으로 트랙킹용 서보신호나 어드레스 정 보신호，재생클럭신호 등이 기록된 영역을 형성하고 있고, 자기헤드는 일정 간격으로 이러한 신호를 재생함으로써, 헤드의 위치를 확인，수정하면서 정확하게 트랙 위를 주사하고 있다．이러한 신호는 자기기록매체의 제조시에 프리포맷이라고 칭하며 미리 자기기록매체에 기록하는 방법이 행해지고 있다．

트래킹용 서보신호나 어드레스 정보신호，재생클럭신호 등의 기록에는 정확한 위치결정정밀도가 요구되기 때문에，자기기록매체를 드라이브에 조립한 후, 전용의 서보기록장치를 이용하여 엄밀하게 위치제어된 자기헤드에 의해 프리포맷기록이 행해지고 있다．

그러나, 자기헤드에 의한 서보신호나 어드레스 정보신호，재생클럭신호의 프리포맷기록에 있어서는，전용의 서보기록장치를 이용하여 자기헤드를 엄밀하게 위치제어하면서 기록을 행하기 때문에 프리포맷기록에 많은 시간을 필요로 하고 있다．또，자기기록밀도의 증대에 따라 프리포맷기록할 신호량이 많아지고， 또한 많은 시간을 필요로 하게 된다．따라서 자기기록매체의 제조에 있어서，서보신호 등의 프리포맷기록공정에 필요로 하는 비용 제조비용에 차지하는 비율이 커지기 때문에 이 공정에서의 저비용화가 요구되고 있다.

한편，1트랙씩 프리포맷정보를 기록하지 않고，프리포맷정보를 마스터담체로부터 슬레이브매체에의 자기전사로 행하는 방식도 제안되고 있다．예를 들면 일본국 특허공개 소화63-183623호 공보, 특허공개 평성10-40544호 공보 및 특허공개 평성10-269566호 공보에 전사기술이 소개되고 있다．

특허공개 소화63-183623호 공보나 특허공개 평성10-40544호 공보에 기재된 방법은 자기전사용 마스터담체로서 기판표면에 정보신호에 대응하는 요철형상이 형성되고, 요철형상의 적어도 볼록부표면에 강자성 박막이 형성된 자기전사용 마스터담체의 표면을 강자성 박막 또는 강자성 분말도포층이 형성된 시트상 혹은 디스크상 자기기록매체의 표면에 접촉，또는 추가로 교류바이어스자계 또는 직류자계를 인가하여 볼록부표면을 구성한 강자성 재료를 여기하는 것에 의하여 요철형상에 대응하는 자화 패턴을 자기기록매체에 기록하는 것이다．

이 방법은 자기전사용 마스터담체의 볼록부표면을 프리포맷해야 할 자기기록매체 즉 슬레이브매체에 밀착시킴과 동시에 볼록부를 구성하는 강자성 재료를 여자함으로써, 슬레이브매체에 소정의 프리포맷정보의 기록을 형성하는 전사방법이고, 자기전사용 마스터담체와 슬레이브매체의 상대적인 위치를 변화시키는 일없이 정적으로 기록을 행할 수 있고，정확한 프리포맷기록이 가능하고，또한 기록에 걸리는 시간도 매우 단시간이라는 특징을 갖고 있다．

또，이 자기전사방법은 자기전사용 마스터담체와 슬레이브매체의 양자를 정지한 상태에서 접촉시켜 전사하는 방식이기 때문에，서보신호기록공정에서의 자기전사용 마스터담체, 슬레이브매체 모두 파손이 발생하는 일이 적고，높은 내구성이 기대되는 방식이다．

자기전사용 마스터담체에 이용하는 자성체로서는 일반적으로 연자성 재료가 사용된다. 그리고 이들 자성체에는 전사효율을 높이기 위해 이방성 자계(Hk)가 작고，작은 자계로 포화하는 자성층이 좋다는 생각으로부터，Hk＜8.0×10^-2kA/m(1Ｏe)이하의 재료를 검토했다．그러나, Hk＜8.0×10^-2kA/m(1Ｏe)이하의 자성층으로 자기전사를 행한 매체는 자기전사의 신호출력，반값폭이 변화하여 신호품위가 변화하는 현상이 일어났다．또 마스터담체의 이방성 자계(Hk)가 커지게 되면 자기전사 신호가 선명하지 못하게 되고，출력이 저하된다라는 문제가 발생했다.

본 발명은 자기전사용 마스터담체에 기록된 기록정보를 슬레이브매체에 전사할 때에，전사된 신호의 품위의 뒤떨어짐을 방지하는 방법을 제공하는 것을 과제로 하는 것이다．

본 발명의 과제는 자기기록매체에 자기전사를 행하는 방법에 있어서，자기전사용 마스터담체의 이방성 자계(Hk)가 슬레이브매체의 보자력(Hc)에 대해서 4×1O^-4＜(Hk/Hc)＜2×10^-1의 관계에 있는 자기전사방법에 의해 해결할 수 있다.

또，자기기록정보가 기록된 자성층을 보유하는 자기전사용 마스터담체와 전사를 받는 슬레이브매체를 밀착시켜 자기전사용 마스터담체의 자기기록정보를 슬레이브매체에 전사하는 자기전사방법에 있어서，미리 슬레이브매체의 자화를 트랙방향으로 초기직류자화한 후，자기전사용 마스터담체와 초기직류자화한 슬레이브매체를 밀착시켜 슬레이브면의 초기직류자화방향의 역방향으로 전사용 자계를 인가하여 자기전사를 행하는 상기 자기전사방법이다．

또, 자기기록매체로서 슬레이브매체의 보자력(Hc)이 103kA/m 이상，313kA/m 미만인　자기기록매체를 이용하는 상기 자기전사방법이다．

또한，자기기록매체가 상기 어느 하나에 기재된 방법에 의해 서보신호를 기록한 것인 자기기록매체이다．

즉, 본 발명에 있어서는，자기기록매체에 자기전사에 의해 기록정보의 전사를 행할 때에 마스터담체의 이방성 자계(Hk)의 크기가 슬레이브매체의 보자력(Hc)에 대해서 일정한 크기이면 자기전사한 신호의 품위의 저하를 방지할 수 있는 것을 발견한 것이다．

기록정보의 자기전사에 있어서는，일반적으로는 자기전사용 마스터담체로서는 연자성 재료가 사용된다. 특히 전사비율을 높이기 위해서는，자기이방성(Hk)이 작고，작은 자계로 포화하는 자성층이 좋다고 생각되고 있다．

그래서, 자기이방성(Hk)이 8.0×1O^-2kA/m(1Ｏe)보다 작은 재료를 이용한 결과, 자기전사용 마스터담체와 슬레이브매체를 밀착시킨 상태에서는 약자장에 있어도 자기전사용 마스터담체상의 자성층의 자화는 포화한다．그 때문에 약 30A/m인 지자기，또는 전자석 철심의 잔류자화에 의한 자계로 자기전사용 마스터담체의 자성층의 자화가 포화하는 일이 있고, 기록정보를 기록한 부분이외의 슬레이브매체의 자화 상태가 변화하고，신호품위가 저하하는 것을 발견했다．

한편，포화자화에 이르기까지의 시간을 요하는 높은 자기이방성 자성층을 구비한 자기전사용 마스터담체를 사용한 경우에는，자기전사용 마스터담체와 슬레이브매체를 밀착시킨 상태에서 자계를 인가하면 자기전사용 마스터담체상의 자성층에 흡수되야 할 자계가 슬레이브매체상에 누출하고, 정보기록한 패턴의 슬레이브매체의 자화상태가 변화하여 출력저하가 일어나는 일도 발견했다.

이러한 해석결과에 입각하여 자기전사용 마스터담체의 이방성 자계(Hk)의 크기와 슬레이브매체의 보자력(Hc)의 관계를 상세히 조사한 결과，

4×1O^-4＜Hk/Hc＜2×10^-1

의 관계를 충족시킴으로써, 자기전사방법에 의해 기록한 신호의 품위저하가 방지 가능한 것을 발견했다．

본 발명은 자기전사용 마스터담체와 슬레이브매체를 밀착해서 자기기록매체에 자기전사를 행하는 자기전사방법에 있어서，자기전사용 마스터담체의 이방성 자계(Hk)가 슬레이브매체의 보자력(Hc)에 대해서 4×1O^-4＜Hk/Hc＜2×10^-1의 관계에 있는 자기전사방법을 제공하는 것이다．

본 발명의 자기전사방법에 사용하는 자기전사용 마스터담체는 이하의 방법에 의해 제작할 수 있다.

자기전사용 마스터담체의 기판으로서는, 실리콘，알루미늄，유리，합성수지등의 표면이 평활한 부재를 이용할 수 있다.

먼저，이들 기판상에 포토레지스트를 도포하고，자기전사에 의해 형성하는 패턴과 일치한 레지스트패턴을 패턴노광，또는 직접 식각에 의해 형성한다．

패턴노광의 경우는 반응성 에칭， 또는 아르곤 플라즈마 등에 의한 물리적 에칭， 또는 액체에 의한 에칭에 의해 기판상에 패턴을 형성한다．

계속해서，스패터링에 의해 자성층을 소정 부분에 소정 두께로 성막한다．그 후，포토레지스트를 리프트오프로 제거한다．또，자기전사시에 슬레이브매체와 접촉하는 볼록한 모양의 자성층만을 포토파블리케이션으로 제작해도 좋다．

또，미세 가공을 행하는 방법으로서 사출성형법을 이용해도 좋다．

사출성형법에 대해서 설명하면，포토레지스트를 도포한 유리기판을 회전하면서，서보신호에 대응해서 변조한 레이저를 조사하여 포토레지스트를 유리면 전체에 노광한다．그 레지스트를 현상하고，유리 기판을 현상하여 유리에 요철을 형성한다. 계속해서, 레지스트를 제거하고 요철을 형성한 유리기판상에 도금을 행하고，요철이 형성된 도금원반을 제작한다．

도금판재료로서는, 니켈 혹은 니켈합금을 사용할 수 있다. 또，도금원반의 내구성을 향상시키기 위해，다이아몬드상 탄소 등의 탄소막을 스패터링 등에 의해 형성해도 좋다．

도금원반을 사용하여 사출성형 등의 방법에 의해，패턴형성한 수지기판을 제작한다．수지재료로서는 폴리카보네이트，폴리메틸메타크릴레이트 등의 아크릴수지, 폴리염화비닐, 염화비닐 공중합체 등의 염화비닐수지，에폭시수지, 아몰화스형 폴리올레핀 및 폴리에스테르 등이 사용가능하다. 내습성, 치수안정성 및 가격 등의 점으로부터 폴리카보네이트가 바람직하다．또 형성한 도금원반에 버가 있는 경우는 버니시 또는 폴리시에 의해 제거한다. 패턴의 홈깊이는 50∼1000nm의 범위가 바람직하다．보다 바람직하게는 200∼500nm의 범위이다．

자성재료로서는 Co, Co합금(CoNi,CoNiZr, CoNbTaZr 등), Fe, Fe합금(FeCo, FeCo, Ni，FeNiMo, FeA1Si, FeA1, FeTaN), Ni, Ni합금(NiFe)을 이용할 수 있다. 특히 바람직하게는 FeCo, FeCoNi이다．

또, 본 발명의 자기전사방법에 사용하는 자기전사용 마스터담체의 자성층의 형성에 앞서, 비자성의 하지층을 형성하는 것이 바람직하고，하지층의 결정구조와 격자상수를 자성층의 결정구조와 격자상수와 일치시키는 것이 바람직하다．

하지층을 형성하는 재료로서는, Cr, CrTi, CoCr, CrTa，CrMo, NiAl, Ru 등을 들 수 있다.

또, 자성층의 이방성 자계(Hk)는 자성층 재료，스패터링시의 압력，제작온도, 스패터링시의 투입전력에 의해 조정할 수 있다. 또，직류 스패터링, 교류 스패터링 등의 스패터링에 이용하는 방식 등을 바꾸는 것에 의해서도 조정가능하다．

또, 자성층상에 다이아몬드상 탄소(DLC)등의 보호막을 형성해도 좋고，윤활제층을 형성해도 좋다．

특히 보호막으로서 5∼30nm의 다이아몬드상 탄소막과 윤활제가 존재한 것이 더욱 바람직하다．

윤활제가 존재하면，자기전사용 마스터담체와 슬레이브매체의 접촉과정에서 생기는 어긋남을 보정할 때에 마찰이 발생한 경우에도 내구성을 높이는 것이 가능해진다．

이하에，본 발명에 사용하는 슬레이브매체에 관하여 설명한다．

슬레이브매체로서는, 강자성 금속입자를 결합제속에 분산한 도포형 자기기록매체，또는 기판상에 강자성 금속박막을 형성한 금속박막형 자기기록매체를 이용할 수 있다.

도포형 자기기록매체로서는, Zip(아이오메가사)용 기록매체인 Zip100, Zip250，또는 HiFD라고 불리는 고밀도 플로피디스크 등의 자기기록매체를 들 수 있다．

슬레이브매체의 보자력(Hc)이 103kA/m(1300Ｏe)이상，313kA/m(4000Ｏe)미만인　것이 바람직하고，또한 127kA/m(1600Ｏe)이상，239kA/m(3000Ｏe)미만인　것이 보다 바람직하다．슬레이브매체의 보자력(Hc)이 103kA/m미만에서는 6.45㎠당 1Gb(1 기가비트/평방인치)이상의 고밀도 기록정보를 유지할 수는 없다. 역으로 313kA/m(4000Ｏe)이상에서는 슬레이브매체에 기록가능한 자기기록헤드가 존재하지 않는다．

금속박형 자기기록매체로서는, 자성재료로서，Co, Co합금(CoPtCr, CoCr, CoPtCrTa, CoPtCrNbTa, CoCrB, CoNi 등)，Fe, Fe합금(FeCo, FePt, FeCoNi)을 이용할 수 있다. 자속밀도가 크고, 자기전사용 마스터담체의 자성층과 동일한 방향，즉면내기록인 면내방향, 수직인 수직방향의 자기이방성을 갖고 있는 것이 명료한 전사를 행할 수 있으므로 바람직하다．

자성층의 하부，즉 기판측에 필요한 자기이방성을 형성하기 위해 비자성의 하지층을 형성하는 것이 바람직하고，결정구조와 격자상수를 자성층에 일치시키는 것이 바람직하다．

구체적으로는，하지층형성용 재료로서는, Cr, CrTi, CoCr，CrTa, CrMo, Ni, Ru 등을 들 수 있다.

본 발명의 자기전사용 마스터담체의 이방성 자계(Hk)와 슬레이브매체의 보자력(Hc)의 관계는 4×1O^-4＜Hk/Hc＜2×10^-1의 범위에 있는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 4×1O^-3＜Hk/Hc＜1.5×10^-1의 범위이다.

[실시예]

이하에 실시예를 나타내어 본 발명을 설명한다．

(실시예1)

3.5형 자기전사용 마스터담체에는 실리콘웨이퍼원반을 기판으로 하여 FeCo(Co:30at%)로 이루어진 두께150nm의 자성층을 형성했다．패턴은 원반중심으로부터 반경방향20mm∼40mm의 위치까지 폭8㎛의 등간격의 방사상 라인, 라인간격은 반경방향20mm의 최내주위치에서 8㎛간격으로 했다．

자성층은 스패터링장치(아넬바사제730H)로 직류스패터링법을 사용하고, 제작 온도는 25℃，아르곤스패터링압 3.3×10^-4Pa(0.25mTorr), 투입전력2.54W/㎠로 했다.

슬레이브매체에는 시판의 아이오메가사 Zip250용 도포형 자기기록매체(후지사진필름제)를 사용했다．슬레이브매체의 보자력(Hc)은 199kA/m(2500Ｏe)였다.

슬레이브매체를 398kA/m(5000Ｏe)로 초기직류자화한 후，자기전사용 마스터담체와 슬레이브매체를 밀착하고，초기직류자화와는 반대의 방향으로 199kA/m(2500Ｏe)의 자계을 인가하여 기록정보를 슬레이브매체에 전사했다．얻어진 슬레이브매체를 이하의 평가방법에 의해 평가를 행하여, 자기전사정보의 평가를 행했다．

(실시예2)

실시예1에 기재된 자기전사용 마스터담체의 제작온도를 60℃로 변경한 점을 제외하고 실시예1과 동일하게 해서 실시예2의 마스터담체를 제작하여 실시예1과 동일하게 자기전사를 행하고 평가했다．

(실시예3)

실시예1에 기재된 자기전사용 마스터담체의 자성층을 CoFeNi(원자비65:22:13)로 변경한 점을 제외하고 실시예1과 동일하게 실시예3의 자기전사용 마스터담체를 제작하여 실시예1과 동일하게 자기전사를 행하고 평가했다.

(실시예4)

실시예1에 기재된 자기전사용 마스터담체의 자성층을 NiFe(원자비80:20)로 변경한 점을 제외하고 실시예1과 동일하게 실시예4의 자기전사용 마스터담체를 제작하여 실시예1과 동일하게 자기전사를 행하여 평가했다．

(비교예1)

실시예4에 기재된 자기전사용 마스터담체의 자성층의 제작온도를 100℃로 변경한점을 제외하고 실시예4와 동일하게 비교예1의 자기전사용 마스터담체를 제작하여 실시예1과 동일하게 자기전사를 행하여 평가했다．

(비교예2)

비교예1에 기재된 자기전사용 마스터담체의 자성층을 NiFeCuMo(원자 비 76:14:6:4)로 변경한 점을 제외하고 비교예1과 동일하게 비교예2의 자기전사용 마스터담체를 제작하여 실시예1과 동일하게 자기전사를 행하여 평가했다.

(비교예3)

실시예1에 기재된 자기전사용 마스터담체의 자성층을 스패터링시의 압력을 1.3×10^-2Pa(10mTorr)로 변경한 점을 제외하고 실시예1과 동일하게 비교예3의 자기전사용 마스터담체를 제작하여, 실시예1과 동일하게 자기전사를 행한 후에 평가했다.

(비교예4)

실시예1에 기재된 자기전사용 마스터 담체의 자성층을 IrMn(원자비50:50)의 하지층을 형성한 점을 제외하고 실시예1과 동일하게 해서 비교예4의 자기전사용 마스터담체를 제작했다．IrMn하지층의 제작온도는 200℃이고，스패터링압력은 3.3×10^-2Pa(25mTorr), 막두께는 30nm으로 했다．

(평가 방법)

1. 이방성 자계의 측정방법

교류소자기로 자기전사용 마스터담체를 교류소자한다．그 후，연자성 자료진동형 자력계(VSM)로 자계제로의 상태에서 자계를 증가시키고，자화값을 측정한다. 자화값이 한계, 즉 포화했을 때의 자계를 이방성 자계로 했다.

2. 전사신호의 품위

전자변환특성측정장치(교도덴시제: SS-60)에 의해 슬레이브매체의 전사신호의 평가를 행했다．헤드에는 헤드갭:0.23㎛, 트랙폭:3.O㎛인　인덕티브헤드에 의해 재생신호를 관찰하고，자기전사후의 슬레이브매체의 디스크내주부(디스크반경 20mm)에서 측정을 행했다．디스크 1주분의 자기신호강도(TAA출력)를 측정하여, DTAA로서 표현했다.

상기 헤드에 의한 기록재생의 자기신호강도(HTAA)와 DTAA의 비를 (1)식으로 정의한다.

신호강도비=(DTAA/HTAA)×100-------(1)

(1)식의 값이 95%이상이면 양호，그 이하이면 불량이라고 평가했다．또，자기전사후의 신호품위를 확인하기 위해，재생신호를 관측하여 얻어진 재생신호를 디지털 오실로스코프(레크로이사제 LC334AM)에 입력하고，신호의 반값폭(PW50)에 의해 평가했다．PW50이 300nm 이하이면 양호, 그 이상이면 불량으로 했다.

이상과 같이，본 발명의 자기전사용 마스터담체를 이용한 자기전사방법에 의해, 하드디스크，대용량 리무버블 디스크매체，대용량 플렉시블 매체 등의 디스크상 매체에 단시간에 생산성 좋고，트랙킹용 서보신호나 어드레스 정보신호，재생클럭신호 등의 프리포맷 기록을 전사신호의 품위의 저하를 초래하는 일없이 안정된 자기전사를 행할 수 있다．

Claims

자기기록매체에 자기전사를 행하는 방법에 있어서，자기전사용 마스터담체의 이방성 자계(Hk)가 슬레이브매체의 보자력(Hc)에 대해서 4×1O^-4＜(Hk/Hc)＜2×10^-1의 관계에 있는 것을 특징으로 하는 자기전사방법.
제1항에 있어서, 자기기록정보가 기록된 자성층을 보유하는 자기전사용 마스터담체와 전사를 받는 슬레이브매체를 밀착시켜 자기전사용 마스터담체의 자기기록정보를 슬레이브매체에 전사하는 자기전사방법에 있어서，미리 슬레이브매체의 자화를 트랙방향으로 초기직류자화한 후，자기전사용 마스터담체와 초기직류자화한 슬레이브매체를 밀착시켜 슬레이브면의 초기직류자화방향의 역방향으로 전사용 자계을 인가하여 자기전사를 행하는 것을 특징으로 하는 자기전사방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 자기기록매체로서 슬레이브매체의 보자력(Hc)은 103kA/m 이상，313kA/m 미만인　자기기록매체를 이용하는 것을 특징으로 하는 자기전사방법.
자기기록매체는 제1항 또는 제2항에 기재된 방법에 의해 서보신호를 기록한 것임을 특징으로 하는 자기기록매체．
자기기록매체는 제3항에 기재된 방법에 의해 서보신호를 기록한 것임을 특징으로 하는 자기기록매체．