KR101422215B1

KR101422215B1 - 서보 패턴을 자기기록매체에 자기 전사하기 위한 마스터기록매체 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR101422215B1
Application number: KR1020080049290A
Authority: KR
Inventors: 나경원; 설상철; 이두현; 이명복; 김해성; 손진승
Original assignee: 시게이트 테크놀로지 엘엘씨
Priority date: 2008-05-27
Filing date: 2008-05-27
Publication date: 2014-07-24
Also published as: JP5292183B2; US8029681B2; JP2009289394A; KR20090123294A; US20090297889A1

Abstract

마스터 기록매체 및 그 제조방법이 개시된다. 개시된 마스터 기록매체는 플레이트; 상기 플레이트 위에 형성된 것으로, 자기기록매체에 형성하고자 하는 서보 패턴 형상을 자기 전사할 수 있는 자성층;을 포함하는 것을 특징으로 한다. 마스터 기록매체의 제조방법은 (가) 폴리머층을 자기기록매체에 형성하기 위한 서보 패턴 형상으로 나노 임프린트에 의해 음각하는 단계; (나) 상기 음각된 영역을 채우는 자성층을 형성하고, 상기 자성층 위에 백 플레이트층을 형성하는 단계; (다) 상기 자성층에서, 상기 백 플레이트층의 맞은 편 쪽에 상기 서보 패턴 형상이 표면에 나타나도록 가공하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

서보 패턴을 자기기록매체에 자기 전사하기 위한 마스터 기록매체 및 그 제조 방법 {Master recording medium for magnetic transferring servo pattern to the magnetic recording medium and method for manufacturing the master recording medium}

본 발명은 자기기록기술에 관련되며, 특히, 자기기록매체에 서보 정보를 담은 서보 패턴을 자기 전사하기 위한 마스터 기록매체 및 그 제조방법에 관한 것이다.

자기기록매체를 사용하는 하드 디스크 드라이브(Hard Disc Drive, HDD)는 대용량이면서 고속 액세스(access) 등의 특성을 가지고 있기 때문에, 컴퓨터뿐만 아니라 각종 디지탈 기기의 정보기억장치로서 주목 받고 있으며, 최근, 산업화 및 정보화가 빠르게 이루어지면서 취급되는 정보의 양이 급격히 증가함에 따라 하드디스크 드라이브의 고밀도화가 요구되고 있다.

한편, 자기기록매체에는 HDD 구동을 위해, 자기헤드를 자기기록매체 상의 원하는 위치에 올바로 위치될 수 있도록 하기 위한 서보 정보가 미리 기록되어 있어야 한다. 서보 정보는 자기기록매체의 기록층을 소정 패턴으로 자 화(magnetization)시킨 서보 패턴으로 기록되며, 이러한 서보 패턴은 상기 패턴 에 대응하는 형상이 형성된 마스터 기록매체를 자기 전사하는 방법으로 이루어진다.

HDD가 고밀도화됨에 따라 서보 패턴의 선폭도 이에 대응하여 작아져야 하므로, 고밀도 기록에 부합하는 서보 패턴을 형성하는 방법에 대한 연구가 필요하다.

본 발명은 상술한 필요성에 의해 도출된 것으로, 미세 선폭을 갖는 서보 패턴을 자기기록매체에 자기 전사하는 마스터 기록매체 및 이를 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 마스터 기록매체는 플레이트; 상기 플레이트 위에 형성된 것으로, 자기기록매체에 형성하고자 하는 서보 패턴 형상을 자기 전사할 수 있는 자성층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 자성층은 상기 서보 패턴 형상이 음각된 폴리머층의 내부를 채우는 형태로 마련될 수 있다.

상기 자성층은 상기 서보 패턴이 양각된 형상으로 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 마스터 기록매체의 제조방법은 (가) 폴리머층을 자기기록매체에 형성하기 위한 서보 패턴 형상으로 나노 임프린트에 의해 음각하는 단계; (나) 상기 음각된 영역을 채우는 자성층을 형성하고, 상기 자성층 위에 백 플레이트층을 형성하는 단계; (다) 상기 자성층에서, 상기 백 플레이트층의 맞은 편 쪽에 상기 서보 패턴 형상이 표면에 나타나도록 가공하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 (가)단계는 기판 위에 시드층 및 폴리머층을 형성하는 단계; 상기 서보 패턴 형상이 양각된 나노 스탬프를 준비하는 단계; 상기 나노 스탬프를 상기 폴리 머층에 임프린트 하는 단계; 상기 음각된 패턴 내부에 남아있는 상기 폴리머층 잔류물을 제거하는 단계;를 포함할 수 있으며, 이 때, 상기 (나)단계는 도금 공정에 의해 상기 자성층을 형성할 수 있다.

상기 (가)단계는 기판 위에 폴리머층을 형성하는 단계; 상기 서보 패턴 형상이 양각된 나노 스탬프를 준비하는 단계; 상기 나노 스탬프를 상기 폴리머층에 임프린트 하는 단계;를 포함할 수 있으며, 이 때, 상기 (나)단계는 스퍼터 공정에 의해 상기 자성층을 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 마스터 기록매체의 제조방법은 (가) 자기기록매체에 형성하기 위한 서보 패턴 형상이 음각된 스탬프를 나노 임프린트하여 폴리머층에 상기 서보 패턴 형상을 양각하는 단계; (나) 상기 서보 패턴 형상이 양각된 폴리머층의 표면을 따라 자성층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다.

본원발명에 의한 마스터 기록매체 및 이의 제조방법을 설명하기에 앞서, 먼저 도 1 및 도 2를 참조하여, 하드디스크 드라이브에 사용되는 자기기록매체에 서보 패턴을 형성하는 방법을 설명한다.

도 1은 자기기록매체의 일반적인 영역 구조를 보인다. 자기기록매체는 정보 가 복수의 원형 트랙을 따라 기록되도록 디스크 형상을 가지며, 그 영역은 데이터가 기록되는 데이터 섹터(D)와 트랙에 대한 서보 정보가 기록된 서보 섹터(S)로 나뉘어져 있다. 서보 섹터(S)에는 그 영역이 특정 패턴으로 자화되어 이루어진 서보 패턴이 형성되어 있다. 서보 패턴은 예를 들어, 서보 동기를 제공하는 프리앰블, 서보 섹터의 시작을 알려 이어지는 그레이 코드를 읽기 위한 동기를 제공하는 서보 어드레스 마크(servo address mark, SAM), 트랙 아이디를 제공하는 그레이 코드, 트랙 추종을 위해 요구되는 위치오차신호를 계산하기 위한 정보를 제공하는 버스트를 포함할 수 있다. 도시된 패턴들의 구체적인 형상은 예시적인 것으로, 그 형상은 트랙에 따라 서로 다르며, HDD가 자기기록매체에 대한 기록 재생시, 서보 섹터(S)의 서보 패턴으로부터 서보 정보를 읽음으로써 트랙 탐색 및 트랙 추종을 수행하게 된다.

도 2는 자기기록매체에 이와 같은 서보 패턴을 형성하는 방법을 보여준다. 자기기록매체(M)에 서보 패턴을 형성하기 위해, 형성하고자 하는 서보 패턴 형상을 자기전사(magnetic transfer) 할 수 있는 마스터 기록매체(master recording medium:MRM)를 사용한다. 예를 들어, 마스터 기록매체(MRM)는 서보 패턴 형상이 양각된 기판(10) 및 상기 패턴이 형성된 표면을 따라 CoFe와 같은 물질로 형성된 자성층(20)을 포함한다. 서보 패턴을 형성하고자 하는 자기기록매체(M) 위에 마스터 기록매체(MRM)를 올려놓고 외부 자기장(B)을 인가한다. 외부 자기장(B)에 따라 마스터 기록매체(MRM)의 자성층(20) 및 자기기록매체(M)의 상층부의 기록층이 자화되며, 이 때, 자화된 패턴은 마스터 기록매체(MRM)의 양각된 형상과 같게 된다.

도 3 내지 도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 의한 마스터 기록매체의 구조를 보이고 그 제조방법을 공정 순서에 따라 설명하는 도면들이다.

본 발명의 실시예들에 의한 마스터 기록매체 제조방법들은 폴리머층을 자기기록매체에 형성하기 위한 서보 패턴 형상으로 나노 임프린트에 의해 음각하는 단계; 상기 음각된 영역을 채우는 자성층을 형성하고, 상기 자성층 위에 백 플레이트층을 형성하는 단계; 상기 자성층에서, 상기 백 플레이트층의 맞은 편 쪽에 상기 서보 패턴 형상이 표면에 나타나도록 가공하는 단계;를 포함한다.

도 3을 참조하면, 먼저, 기판(110) 위에 시드층(120)과 폴리머층(130)을 순차적으로 형성한다. 시드층(120)은 이후 단계에서의 자성 물질 도금을 위해 형성되는 것으로 자성막이나 Ti/Au, Ta/Cr 층으로 이루어질 수 있다. 폴리머층(130)은 나노 임프린트를 위한 것으로 레진(resin)으로 형성될 수 있으며, 증착, 도포, 스핀코팅, 딥핑 등의 방법을 이용할 수 있다.

다음, 서보 패턴 형상이 양각된 나노 스탬프(NS)를 준비하고, 이를 사용하여 폴리머층(130)에 나노임프린트 하여 서보 패턴 형상이 음각되게 한다. 나노임프린트 공정은 미세 패턴된 나노 스탬프(NS)를 유동성 있는 폴리머층(130) 위에 배치한 후 열과 압력을 가해 폴리머층(130)을 경화시켜 그 패턴을 전사하는 것으로, 미세 선폭의 패턴을 형성할 수 있다.

다음, 음각된 내부에 남은 폴리머층(130) 잔류물을 예를 들어, O₂ RIE(reactive ion etching) 공정을 사용하여 제거한다.

다음, 폴리머층(130)의 음각된 내부에 자성물질을 도금하여 자성층(140)을 형성한다. 자성층(140)은 서보 패턴 형상대로 패턴된 형태가 된다. 자성물질로는 CoFe, CoNiFe, NiFe 등과 같은 물질이 사용될 수 있다.

다음, 백 플레이트층(150)을 형성한다. 백 플레이트층(150)은 마스터 기록매체로 형성된 스탬프의 기판 역할을 하게 되는 것으로, Ni, CoFe, NiCoFe, NiFe와 같은 메탈 재질 또는 PET, 폴리머, 레진과 같은 유기물로 형성될 수 있다.

다음, 기판(110)과 시드층(120)을 제거하여, 자성층(140) 패턴이 하면에 드러나게 한다. 기판(110), 시드층(120)의 제거는 습식 식각 또는 건식 식각의 공정을 사용할 수 있으며, 기판(110)이나 시드층(120)을 이루는 물질에 따라 그 방법이 적절히 선택된다.

상술한 과정에 의해 서보 패턴 형상을 도 2에서 설명한 방법에 따라 자기 전사할 수 있도록 패턴된 자성층(140)을 구비하는 마스터 기록매체(100)가 제조되며, 이 때, 나노 임프린트 공정을 사용함으로써 자성층(140) 패턴의 선폭을 약 60nm 이하로 구현할 수 있다.

도 4는 다른 실시예에 의한 제조방법이다. 먼저, 기판(210) 위에 폴리머층(220)을 형성한다. 다음, 서보 패턴 형상이 양각된 나노 스탬프(NS)를 준비하고, 이를 사용하여 폴리머층(220)에 나노임프린트 하여 서보 패턴 형상이 음각되게 한다.

다음, 자성물질을 증착하여 자성층(230)을 형성한다. 자성층(230)은 예를 들어, CoFe, CoNiFe, NiFe와 같은 자성물질을 스퍼터(sputter) 등의 방법으로 증착하 여 형성될 수 있다. 이 때, 자성물질은 나노임프린트에 의해 폴리머층(220)에 형성된 홀 내부 뿐 아니라 폴리머층(220)의 표면 위로도 증착되게 된다.

다음, 백 플레이트층(240)을 형성한다. 백 플레이트층(240)은 마스터 기록매체로 형성된 스탬프의 기판 역할을 하게 되는 것으로, Ni, CoFe, NiCoFe, NiFe와 같은 메탈 재질 또는 PET, 폴리머, 레진과 같은 유기물로 형성될 수 있다.

다음, 기판(210)을 제거하고 폴리머층(220)에서 기판(210)과 접착되어 있던 부분의 유기물을 예를 들어, O₂ 애싱(ashing) 방법 등으로 제거하여 자성층(230) 패턴이 하면에 드러나게 한다.

본 실시예의 방법은 자성물질을 도금하기 위한 시드층을 형성하지 않고 스퍼터 공정에 의해 전면 증착하는 방법을 사용하므로, 최종 형성된 마스터 기록매체(200)는 도 3의 제조방법에서 제조된 마스터 기록매체(100)와 차이가 있다. 그러나, 표면에 나타나는 자성층(230) 패턴은 동일하며, 표면에 나타난 패턴과 엇갈리는 형태로 마스터 기록매체(200) 내부에 남아있는 자성물질이 자기 전사시 자로(magnetic path)에 별다른 영향을 주지 않을 것으로 예측할 수 있다. 따라서, 본 실시예의 마스터 기록매체(200)도 도 3의 마스터 기록매체(100)와 마찬가지로 표면에 나타나 자성층(230) 패턴에 따라 자기기록매체에 서보 패턴을 자기 전사할 수 있는 구조이다.

도 5는 도 4에서 설명한 제조방법의 변형예이다. 즉, 도 4의 자성층(230) 증착 단계에서, 자성층(230)은 홀 내부를 채우고 폴리머층(220) 상부에 대략 평탄한 형태로 형성된 점에서 도 4의 실시예와 차이가 있다. 다음, 도 4와 동일한 공정들이 진행된 후, 마스터 기록매체(200')가 제조된다.

도 6은 다른 실시예에 의한 제조방법이다. 먼저, 기판(310) 위에 폴리머층(320)을 형성한다. 다음, 서보 패턴 형상이 양각된 나노 스탬프(NS)를 준비하고, 이를 사용하여 폴리머층(320)에 나노임프린트 하여 서보 패턴 형상이 음각되게 한다. 나노임프린트 공정은 미세 패턴된 나노 스탬프(NS)를 유동성 있는 폴리머층(320) 위에 배치한 후 열과 압력을 가해 폴리머층(320)을 경화시켜 그 패턴을 전사하는 것으로, 미세 선폭의 패턴을 형성할 수 있다.

다음, 자성물질을 증착하여 자성층(330)을 형성한다. 자성층(330)은 예를 들어, CoFe, CoNiFe, NiFe와 같은 자성물질을 스퍼터 등의 방법으로 증착하여 형성될 수 있다. 폴리머층(320)에 형성된 홀 내부를 채우고 폴리머층(320)의 상면에 대략 평탄하게 형성되도록 자성물질을 증착한다.

다음, 백 플레이트층(340)을 형성한다. 백 플레이트층(340)은 마스터 기록매체로 형성된 스탬프의 기판 역할을 하게 되는 것으로, Ni, CoFe, NiCoFe, NiFe와 같은 메탈 재질 또는 PET, 폴리머, 레진과 같은 유기물로 형성될 수 있다.

다음, 기판(310)과 폴리머층(320)을 자성층(330)으로부터 필 오프(peel off)하여 분리하면, 요철 면을 갖는 자성층(330)이 표면에 드러나고, 마스터 기록매체(300)가 완성된다.

여기서, 서보 패턴 형상이 음각된 폴리머층(320)을 형성하는 단계에서 나노임프린트 공정을 사용하는 것으로 설명하였으나, 폴리머 물질을 나노스탬프(NS)의 요철면으로 주입, 복제하여 상기 폴리머층(320)을 형성하는 것도 가능하다.

도 7은 다른 실시예에 의한 제조방법이다. 서보 패턴 형상인 음각된 기판(410)를 준비하고, 기판(410)의 요철면 위로 폴리머 물질을 주입, 복제하여 서보 패턴 형상이 양각된 폴리머층(420)을 형성한다. 다음, 폴리머층(420)의 요철 표면을 따라 자성물질을 증착하여, 자성층(430)을 형성하면, 상기 서보 패턴 형상을 자기 전사할 수 있는 마스터 기록매체(400)가 완성된다.

여기서, 폴리머층(420)을 형성하는 단계에서 폴리머 물질을 기판()의 요철면으로 주입하여 복제하는 것으로 설명하였으나, 폴리머를 평탄하게 도포한 후 상기 기판(410)을 나노임프린트용 스탬프로 사용한 나노임프린트 방법으로 서보 패턴 형상으로 양각된 폴리머층(420)을 형성하는 것도 가능하다.

이상의 실시예들에 의한 제조방법에 따라 제조된 마스터 기록매체(100,200,200',300,400)는 도 2에서 설명한 자기 전사 방법의 마스터 기록매체(MRM)로 채용되어 서보 정보를 담은 서보 패턴을 자기기록매체에 전사할 수 있다. 제조된 마스터 기록매체(100,200,200',300,400)는 나노 임프린트 공정을 사용하여 미세 선폭을 구현하고 있으므로, 고기록밀도의 자기기록매체에 서보 패턴을 형성하기에 적합하다.

이러한 본원 발명인 마스터 기록매체 및 이의 제조방법은 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범 위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

도 1은 자기기록매체의 일반적인 영역 구조를 보인다.

도 2는 자기기록매체에 서보 패턴을 자기 전사하는 방법을 보인다.

도 3 내지 도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 의한 마스터 기록매체 및 그 제조방법을 설명한다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100, 200,300,400...마스터 기록매체 110,210,310,410...기판

120...시드층 130,220,320,420...폴리머층

140,230,330,430...자성층 150,240,340,440...백 플레이트층

Claims

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자기 기록매체 상에 형성되기 위한 서보 패턴에 대응하는 음각 패턴을 형성하기 위해 나노 임프린트에 의해 폴리머층을 음각하는 단계;

상기 폴리머층의 음각 패턴을 채우는 자성층을 형성하는 단계;

상기 자성층 상에 백 플레이트층을 형성하는 단계; 및

상기 백 플레이트층이 형성되는 자성층의 표면의 반대 편의 상기 자성층의 표면 상에서 상기 서보 패턴이 드러나도록 프로세싱을 수행하는 단계를 포함하는,

마스터 기록매체 제조방법.
제5항에 있어서,

상기 폴리머층을 음각하는 단계는,

기판 위에 시드층을 형성하는 단계;

상기 시드층 위에 폴리머층을 형성하는 단계;

상기 서보 패턴이 양각된 나노 스탬프로 상기 폴리머층을 임프린트하는 단계; 및

상기 폴리머층의 임프린트된 부분에 남아 있는 상기 폴리머층의 잔류물을 제거하는 단계를 포함하는,

마스터 기록매체 제조방법.
제6항에 있어서,

상기 자성층을 형성하는 단계에서, 상기 자성층은 도금에 의해 형성되는,

마스터 기록매체 제조방법.
제7항에 있어서,

상기 프로세싱을 수행하는 단계는 상기 기판 및 상기 시드층을 제거하는 단계를 포함하는,

마스터 기록매체 제조방법.
제5항에 있어서,

상기 폴리머층을 음각하는 단계는,

기판 위에 폴리머층을 형성하는 단계; 및

상기 서보 패턴이 양각된 나노 스탬프로 상기 폴리머층을 임프린트하는 단계를 포함하는,

마스터 기록매체 제조방법.
제9항에 있어서,

상기 자성층을 형성하는 단계에서, 상기 자성층은 스퍼터링(sputtering)에 의해 형성되는,

마스터 기록매체 제조방법.
제10항에 있어서,

상기 프로세싱을 수행하는 단계는,

상기 기판을 제거하는 단계; 및

상기 자성층의 표면 상의 상기 서보 패턴이 드러나도록 상기 기판에 인접하는 상기 폴리머층의 일부를 식각하는 단계를 포함하는,

마스터 기록매체 제조방법.
제10항에 있어서,

상기 프로세싱을 수행하는 단계는 상기 기판 및 상기 폴리머층을 상기 자성층으로부터 분리하는 단계를 포함하는,

마스터 기록매체 제조방법.
기판을 준비시키는 단계 ― 자기 기록 매체 상에 형성될 서보 패턴이 상기 기판에 음각되어 상기 기판의 불균일한 표면을 형성함 ―;

폴리머 물질의 폴리머 층을 형성하기 위해 폴리머 물질로 상기 기판의 불균일한 표면을 커버하는 단계 ― 상기 폴리머층은 상기 서보 패턴이 양각되는 표면을 가지고, 상기 폴리머층의 표면은 상기 기판의 불균일한 표면을 향함 ―; 및

상기 서보 패턴이 양각된 폴리머층의 표면을 따라 자성층을 형성하는 단계를 포함하는,

마스터 기록매체 제조방법.
자기 기록매체 상에 형성될 서보 패턴에 대응하는 음각 패턴을 형성하기 위해 폴리머층을 음각하는 단계 ― 상기 폴리머층을 음각하는 단계는 스탬프를 사용하여 수행됨 ―;

상기 폴리머층의 음각 패턴을 채우는 자성층을 형성하는 단계;

상기 자성층 상에 백 플레이트층을 형성하는 단계; 및

상기 백 플레이트층이 형성되는 상기 자성층의 표면의 반대 편의 상기 자성층의 표면 상에서 상기 서보 패턴이 드러나도록 프로세싱을 수행하는 단계를 포함하고,

상기 스탬프는 상기 서보 패턴과 동일한 양각 패턴을 가지는,

마스터 기록매체 제조방법.