KR20030001315A - 자기전사용 마스터담체 - Google Patents

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KR20030001315A
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soft magnetic
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KR1020020035254A
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니시카와마사카즈
야수나가타다시
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후지 샤신 필름 가부시기가이샤
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Abstract

(과제)마스터담체와 슬레이브매체를 밀착시켜 전사용 자계를 인가하여 자기전사를 행할 때의, 마스터담체에 있어서의 기판의 패턴표면에 형성한 연자성층의 부착력을 증대하여, 이 연자성층의 탈락을 방지하여, 내구성의 향상 및 전사불량을 억제한다.
(해결수단)마스터담체(3)는 기판(31)에 형성한 패턴상에 연자성층(32)을 구비하고, 기판(31)과 기판(32)의 부착력이 1×102N/㎡이상인 동시에, 기판(31)의 표면에 산화처리를 실시하여, 연자성층측 표면에서의 산소농도(Do)가 표면으로부터의 거리가 커짐에 따라서 적어지고, 패턴형성 깊이부위에서의 산소농도(Dh)에 대하여, Do＞Dh의 관계에 있다.

Description

자기전사용 마스터담체{MASTER CARRIER FOR MAGNETIC TRANSFER}
본 발명은 슬레이브매체에 자기전사하는 전사정보를 담지한 자기전사용 마스터담체에 관한 것이다.
자기기록매체에 있어서는 일반적으로, 정보량의 증가에 따라, 많은 정보를 기록하는 대용량이고, 저렴하고, 또한, 바람직하게는 단시간에 필요한 개소를 읽어낼 수 있는, 소위 고속액세스가 가능한 매체가 요구되고 있다. 이러한 일례로서 하드 디스크장치나 플렉시블 디스크장치에 이용되는 고밀도 자기기록매체(자기디스크매체)가 알려지고, 그 대용량화를 실현하기 위해서는 협트랙폭을 정확하게 자기헤드가 주사하여, 높은 S/N비로 신호를 재생하는, 소위 트래킹서보기술이 큰 역할을 하고 있다. 이 트래킹서보를 행하기 위해서 디스크중에, 소정 간격으로 트래킹용 서보신호, 어드레스정보신호, 재생클록신호 등이 소위 프리포맷으로서 기록되어 있다.
이 프리포맷을 정확하고 또한 효율적으로 행하는 방법으로서, 마스터담체가 행하는 서보신호 등의 정보를 자기기록매체에 자기적으로 전사하는 자기전사방법이 일본 특허공개 소화63-183623호 공보, 특허공개 평성10-40544호 공보, 특허공개 평성10-269566호 공보 등에 개시되어 있다.
이 자기전사는 자기디스크매체 등의 자기기록매체(슬레이브매체)에 전사해야 할 정보에 대응하는, 표면에 자성층을 갖는 복수의 볼록부로 이루어지는 패턴을 갖는 마스터담체를 준비하고, 이 마스터담체와 슬레이브매체를 밀착시킨 상태에서, 전사용 자계를 인가함으로써, 마스터담체의 볼록부패턴이 담지하는 정보(예를 들면 서보신호)에 대응하는 자기패턴을 슬레이브매체에 전사함으로써 마스터담체와 슬레이브매체의 상대적인 위치를 변화시키는 일없이 정적으로 기록을 행할 수 있으며, 정확한 프리포맷기록이 가능하고, 또한 기록에 걸리는 시간도 매우 단시간이라고 하는 이점을 갖고 있다.
자기전사에 사용되는 마스터담체는, 실리콘기판, 유리기판 등에, 포토패브리케이션, 스퍼터, 에칭 등의 처리를 실시하여 자성체에 의한 요철패턴을 형성한 것으로 구성되어 있다.
또한, 반도체 등에서 사용되고 있는 리토그라피기술, 또는 광디스크스탬퍼제작에 사용되고 있는 스탬퍼제작기술을 응용하여, 자기전사용 마스터담체를 제작하는 것이 고려되고 있다.
상기 자기전사에 있어서의 전사품질을 높이기 위해서는, 마스터담체와 슬레이브매체를 어떻게 간극없이 밀착시킬지가 중요한 과제이다. 즉 밀착불량이 있으면, 자기전사가 일어나지 않는 영역이 생기며, 자기전사가 일어나지 않으면 슬레이브매체에 전사된 자기정보에 신호누락이 발생하여 신호품위가 저하하여 기록한 신호가 서보신호의 경우에는 트래킹기능이 충분히 얻어지지 않고 신뢰성이 저하한다고 하는 문제가 있다.
그런데 상기와 같은 자기전사에 있어서는, 평탄한 마스터담체에 의해서 슬레이브매체를 한쪽에서 또는 양측에서 끼우듯이 압접하여 밀착시키기 때문에, 먼지는 높은 레벨로 제거되지 않으면 안된다. 밀착부에서 먼지가 존재하면 안정되게 자기전사를 행할 수 없을 뿐만 아니라, 마스터담체나 슬레이브매체자체에 손상을 줄 가능성이 있기 때문이다.
또한, 자기전사에서는 마스터담체와 슬레이브매체에 비교적 강한 압력을 인가하여, 전면밀착을 행하기 때문에, 다수회의 자기전사를 반복하여 밀착회수가 많아지면, 이 공정에 의해, 기판상에 제작한 연자성층이 박리되며, 이것이 밀착부에개재하여 전사신호품위가 저하하는 동시에, 마스터담체의 내구성이 열화하는 요인으로 되었다.
마스터담체의 자성층의 박리 등이 생기는 원인으로서는, 자성층과 슬레이브매체의 자성층, 보호층, 윤활제층의 화학적 친화력이 큰 것, 자성층자체의 외력에 대한 약함 등을 들 수 있다. 즉, 마스터담체를 슬레이브매체와 밀착시켜 자기전사를 행한 후, 상기 슬레이브매체와 박리할 때, 밀착부인 마스터담체의 자성층과 슬레이브매체의 윤활제층, 보호층, 자성층사이의 화학친화력이 크기 때문에 마스터담체의 자성층에 기판측과 반대방향으로 힘이 가해지고, 이것이 반복되어 박리가 생기며, 또한, 반복사용에 있어서, 마스터담체가 충격 등의 외력을 받는 것에 의해, 자성층이 일부 박리 또는 탈락이 생기는 일도 있다.
마스터담체의 자성층의 박리 등을 저감하는 방법으로서는, 마스터담체의 자성층표면에 DLC막(다이아몬드라이크카본막)을 형성하는 방법, 또는 슬레이브매체와의 접촉면이 되는 최상층에 윤활제층을 형성하는 방법 등이 특허공개 2000-195048공보, 또는 특허공개 2001-14665공보 등에 개시되어 있다. DLC막 또는 윤활제층을 형성함으로써 마스터담체의 자성층의 박리 등은 어느 정도 저감되어 내구성은 향상하지만 충분하다고는 말할 수 없고, 자성층의 박리 등이 완전히 없어지는 것은 아니다. 또한, 종래의 자성층은, 박리 등에 의한 박리물 등의 사이즈가 커지는 일이 많기 때문에, 일단 박리가 생기면 이 박리물 등에 의해 전사불량이 생겨 전사성능이 저하한다.
또, 자성층의 박리 등의 개소가 광범위하게 걸쳐 있는 경우에는, 전사신호의탈락량이 허용범위를 넘게 되는 마스터담체가 사용불가능하게 된다. 이 마스터담체는 비싼 것으로, 1장의 마스터담체로 몇 장의 슬레이브매체에 전사할 수 있을지가 제조비용을 절약하는 데 매우 중요하다.
한편, 자성층이 박리한 경우 등이라도 박리 등의 개소가 작고, 박리물, 탈락물의 사이즈가 작은 경우에는, 전사신호의 탈락, 밀착성불량에 의한 전사불량 등에의 영향은 작기 때문에 전사품질의 저하에는 이어지지 않고, 마스터담체로서도 계속하여 사용할 수 있다고 생각된다.
본 발명은, 상기 사정을 감안하여, 내구성이 향상되며, 또한 전사불량을 억제한 자기전사용 마스터담체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시형태에 따른 마스터담체를 사용한 자기전사방법의 공정을 나타내는 도이다.
도 2는 다른 실시형태에 따른 마스터담체의 주요부분 단면도이다.
도 3은 또 다른 실시형태에 따른 마스터담체의 주요부분 단면도이다.
(부호의 설명)
2:자기기록매체(슬레이브매체) 2a:지지체
2b:자성층(기록재생층) 3,4,10:자기전사용 마스터담체
11,31,41:기판 12,32,42:연자성층
15:표면에 연자성층을 갖는 볼록부 43:세라믹층
본 발명의 자기전사용 마스터담체는, 기판에 형성한 패턴상에 연자성층을 구비한 자기전사용 마스터담체로서,
상기 기판과 연자성층의 부착력이 1×109N/㎡이상인 동시에, 상기 기판의 연자성층측 표면의 산소농도(Do)가 표면으로부터의 거리가 커질수록 적어지고, 패턴형성 깊이부위에서의 산소농도(Dh)에 대하여, Do＞Dh의 관계에 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
상기 기판의 연자성층측 표면에는 산화처리가 실시되고, 연자성층측 표면의 산소농도(Do)와 패턴형성깊이 부위에서의 산소농도(Dh)의 비 Dh/Do가 O.05이상, O.8이하의 범위에 있는 것이 바람직하다. 또한, 기판의 표면으로부터 패턴형성깊이부위까지의 깊이 방향에의 평균산소농도가 15at%이하인 것이 바람직하다.
기판과 연자성층의 부착력이 1×109N/㎡이상이면, 자기전사시의 밀착의 반복에 의해서도 연자성층이 박리되는 일이 없게 된다. 여러가지 재료를 검토한 결과, 밀착력향상에는 세라믹재료가 매우 유효하다는 것을 알 수 있었다. 그러나, 세라믹재료는, 매우 큰 내부응력을 갖고 있다. 기판상에 세라믹층을 형성하면, 연자층과 세라믹층의 밀착은 향상되지만, 세라믹층과 기판표면 사이에서는, 세라믹층의 내부응력에 의해 막박리가 발생할 가능성이 있다. 이 세라믹층과 기판의 밀착을 향상시키기 위해서는, 기판표면자체를 산화처리, 동결정계 산화물을 형성함으로써 대폭 밀착력을 개선할 수 있고, 또한, 기판표면의 산소농도를 높게 함으로써, 세라믹 막두께가 얇아져서 내부응력에 의한 막박리도 발생하지 않게 되었다.
자기전사용 마스터담체는, 기판상에, 적어도 표면에 자성층을 갖는 복수의 볼록부로 이루어지는 패턴이 형성되어 이루어지는 자기전사용 마스터담체로서,
상기 자성층이 산화, 질화 및/또는 탄화된 부분을 적어도 표면에 갖고 있는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.
「산화, 질화 및/또는 탄화된 부분을 …갖고 있다」란, 산화된 부분, 질화된 부분, 탄화된 부분을 동시에 갖고 있어도 좋고, 이들 중 임의의 하나만을 갖고 있어도 좋고, 또는 임의의 두개를 조합해서 갖고 있어도 좋다라는 뜻이다.
자성층은, 표면뿐만 아니라, 전역에 걸쳐 질화, 산화, 및/또는 탄화된 부분을 갖고 있는 것이 더욱 바람직하다.
또, 상기 자성층의 표면측 산화, 질화 및/또는 탄화량은, 상기 자성층의 상기 기판측의 산화, 질화 및/또는 탄화량보다도 큰 것, 즉 연자성층의 표면측의 산소, 질소, 및/또는 탄소농도가 기판측의 산소,질소 및 /또는 탄소농도보다 큰 것이 바람직하고, 이 경우, 표면측의 산화, 질화 및/또는 탄화량이 자성층전체의 산화, 질화 및/또는 탄화량의 평균치보다도 커지도록 한다.
또, 상기 산화, 질화 및/또는 탄화된 부분의 산소, 질소 및/또는 탄소의 총량은 상기의 전체 원소량에 대하여 O.5∼40at%, 바람직하게는 1∼30at%인 것이 바람직하다.
(발명의 실시형태)
이하, 본 발명의 실시형태를 상세하게 설명한다. 도 1은 본 발명의 일실시형태에 따른 마스터담체를 이용한 자기전사방법의 공정을 나타내는 도이다. 또, 도 1에 나타내는 형태는 면내기록방식이다. 또한, 도면은 모식도이며 각 부분의 치수는 실제와는 다른 비율로 나타내고 있다.
면내기록에 의한 자기전사방법의 개요는 다음과 같다. 먼저 도 1의 (a)에 나타내는 바와 같이, 처음에 기판(2a)과 자성층(자기기록면)(2b)을 구비한 슬레이브매체(2)에 초기정자계(Hin)를 트랙방향의 일방향으로 인가하여 미리 초기자화를 행한다. 그 후, 도 1의 (b)에 나타내는 바와 같이, 이 슬레이브매체(2)의 자기기록면과, 마스터담체(3)의 기판(31)의 미세요철패턴에 연자성층(32)이 피복되어 이루어지는 정보담지면의 볼록부패턴(32a)의 최상면을 밀착시키고, 슬레이브매체(2)의 트랙방향으로 상기 초기자계(Hin)와는 역방향으로 전사용 자계(Hdu)를 인가하여 자기전사를 행한다. 전사용 자계(Hdu)가 볼록부패턴(32a)의 연자성층(32)에 흡입되어 이 부분의 자화는 반전되지 않고, 그 외의 부분의 자계가 반전되는 결과, 도 1의 (c)에 나타내는 바와 같이, 슬레이브매체(2)의 트랙에는 마스터담체(3)의 정보면의 연자성층(32)의 밀착볼록부패턴(32a)과 오목부공간의 형성패턴에 따른 자화패턴이 전사기록된다.
마스터담체(3)는 디스크형상으로 형성되어, 그 한쪽 면에 서보신호에 대응한 연자성층(32)에 의한 미세요철패턴이 형성된 전사정보담지면을 갖고, 이것과 반대측의 면이 도시하지 않은 홀더에 유지되며, 슬레이브매체(2)와 밀착된다. 도 1에는, 슬레이브매체(2)의 한쪽 면(2b)만을 나타내었지만, 슬레이브매체(2)로서는 기판(2a)의 양면에 자성층을 갖는 것이어도 좋고, 이 경우 한쪽 면씩 마스터담체를 밀착시켜 한쪽 면 순차전사를 행하는 경우와, 슬레이브매체(2)의 양면에 각각 마스터담체를 밀착시켜 양면 동시전사를 행하는 경우가 있다.
상기와 같은 마스터담체(3)에 있어서, 기판(31)과 연자성층(32)의 부착력이 1×109N/㎡이상이다. 또한, 이 기판(31)의 표면부분에는 산화처리가 실시되고, 기판(31)의 연자성층측 표면(요철패턴의 볼록부 정상면)에서의 산소농도(Do)에 대하여 표면으로부터 저면방향으로의 거리가 커짐에 따라서 산소농도는 낮아지고, 패턴형성 깊이부위(h)(요철패턴의 오목부저면높이)에서의 산소농도(Dh)는, Do＞Dh의 관계에 있다. 그 때, 연자성층측 표면의 산소농도(Do)와 패턴형성 깊이부위(h)에서의 산소농도(Dh)의 비, Dh/Do가 O.05이상, O.8이하의 범위이다. 또한, 기판(31)의표면으로부터 패턴형성 깊이부위(h)까지의 깊이방향으로의 평균산소농도가 15at%이하이도록 처리되어 있다.
상기 산화처리로서는 이온첨가법, 그 외의 드라이프로세스 또는 웨트프로세스 또는 웨트프로세스에 의한 산화방법을 채용할 수 있고, 예를 들면, 기판(31)의 표면을 가볍게 역스퍼터링한 후, 고농도 오존분위기에 일정시간 노출시킴으로써 표면근처가 부분산화된다.
마스터담체(3)의 기판(31)의 표면부분의 산화에 의해 산소농도가 높아지는 것에 의해, 연자성층(32)과의 밀착성이 높아지고, 기판(31)과 연자성층(32)의 부착력이 1×109N/㎡이상으로 되고, 반복된 자기전사에 의해서도 연자성층(32)이 탈락하는 일이 없고, 먼지의 발생요인이 되지 않으며, 전사신호품위를 확보할 수 있는 동시에 마스터담체(3)의 내구성이 높아진다.
또, 상기 마스터담체(3)의 기판(31)의 요철패턴이 도 1의 포지티브패턴과 반대의 요철형상의 네거티브패턴인 경우이어도, 초기자계(Hin)의 방향 및 전사용 자계(Hdu)의 방향을 상기와 역방향으로 함으로써 동일한 자화패턴을 전사기록할 수 있다.
또, 연자성층(32)의 위에 다이아몬드라이크카본(DLC) 등의 보호막을 형성하는 것이 바람직하고, 윤활제층을 형성하더라도 좋다. 또한 보호막으로서 5∼30nm의 DLC막과 윤활제층이 존재하는 것이 더욱 바람직하다. 또한, 연자성층(32)과 보호막사이에, Si 등의 밀착강화층을 형성해도 좋다. 윤활제는 슬레이브매체(2)와의 접촉과정에서 생기는 어긋남을 보정할 때의, 마찰에 의한 상처의 발생 등의 내구성의 열화를 개선한다.
마스터담체(3)의 기판(31)으로서는, 니켈, 실리콘, 알루미늄, 합금 등을 사용한다. 요철패턴의 형성은 스탬퍼법 등에 의해서 행하여진다.
스탬퍼법은 표면이 평활한 유리판(또는 석영판)의 위에 스핀코트 등으로 포토레지스트를 형성하여, 이 유리판을 회전시키면서 서보신호에 대응하여 변조한 레이저광(또는 전자빔)을 조사하여, 포토레지스트전면에 소정의 패턴, 예를 들면 서보신호에 상당하는 패턴을 원주상의 각 프레임에 대응하는 부분에 노광한다. 그 후, 포토레지스트를 현상처리하고, 노광부분을 제거하여 포토레지스트에 의한 요철형상을 갖는 원반을 얻는다. 다음에, 원반 표면의 요철패턴을 기초로, 이 표면에 도금(전주)를 실시하고, 포지티브 요철패턴을 갖는 Ni기판을 제작하여, 원반으로부터 박리한다. 이 기판에 산화처리를 실시한 후, 요철패턴상에, 연자성층 보호막을 피복하여 마스터담체로 한다.
또한, 상기 원반에 도금을 실시하여 제2원반을 제작하고, 이 제2원반을 사용하여 도금을 행하여, 네거티브 요철패턴을 갖는 기판을 제작해도 좋다. 또한 제2원반에 도금을 행하거나 수지액을 밀착해서 경화를 행하여 제3원반을 제작하여, 제3원반에 도금을 행하여, 포지티브 요철패턴을 갖는 기판을 제작해도 좋다.
한편, 상기 유리판에 포토레지스트에 의한 패턴을 형성한 후, 에칭하여 유리판에 구멍을 형성하여, 포토레지스트를 제거한 원반을 얻어, 이하 상기와 같이 기판을 형성해도 좋다.
기판(31)의 요철패턴의 깊이(돌기의 높이)는, 80nm∼800nm의 범위가 바람직하고, 보다 바람직하게는 100nm∼600nm이다.
상기 연자성층(32)의 형성은 자성재료를 진공증착법, 스퍼터링법, 이온플레이팅법 등의 진공성막수단, 도금법 등에 의해 성막한다. 그 자성재료로서는, Co, Co합금(CoNi, CoNiZr, CoNbTaZr 등), Fe, Fe합금(FeCo, FeCoNi, FeNiMo, FeA1Si, FeAl, FeTaN), Ni, Ni합금(NiFe)을 이용할 수 있다.
특히 바람직하게는 FeCo, FeCoNi이다. 연자성층(32)의 두께는, 50nm∼500nm의 범위가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 100nm∼400nm이다.
수직기록방식의 경우에도, 상기 면내기록과 거의 동일한 마스터담체(3)가 사용된다. 이 수직기록의 경우에는, 슬레이브매체(2)의 자화를, 미리 수직방향의 한쪽에 초기직류자화해 두고, 마스터담체(3)와 밀착시켜 그 초기직류 자화방향과 역방향의 수직방향으로 전사용 자계를 인가하여 자기전사를 행하는 것으로, 이 전사용 자계가 마스터담체(3)의 볼록부패턴(32a)의 연자성층(32)에 흡입되어, 볼록부패턴(32a)에 대응하는 부분의 수직자화가 반전되어, 요철패턴에 대응한 자화패턴을 슬레이브매체(2)에 기록할 수 있다.
초기자계 및 전사용 자계를 인가하는 자계생성수단은, 면내기록의 경우에는 예를 들면, 슬레이브매체(2)의 반경방향으로 연장되는 갭을 갖는 코어에 코일이 감겨진 링형 전자석장치가 상하 양측에 배치되어 이루어지며, 상하로 같은 방향으로 트랙방향과 평행하게 발생된 전사용 자계를 인가한다. 자계인가시에는·슬레이브매체(2)와 마스터담체(3)와의 밀착체를 회전시키면서 자계생성수단에 의해서 전사용자계를 인가한다. 자계생성수단을 회전이동시키도록 형성해도 좋다. 상기 자계생성수단은, 한쪽에만 배치해도 좋고, 영구자석장치를 양측 또는 한쪽에 배치해도 좋다.
수직기록의 경우의 자계생성수단은, 극성이 다른 전자석 또는 영구자석을 슬레이브매체(2)와 마스터담체(3)의 밀착체의 상하에 배치하여, 수직방향으로 자계를 발생시켜 인가한다. 부분적으로 자계를 인가하는 것으로서는, 슬레이브매체(2)와 마스터담체(3)의 밀착체를 이동시키거나 자계를 이동시켜 전면의 자기전사를 행한다.
다음에, 도 2는 다른 실시형태의 마스터담체의 단면도이다. 이 실시형태에 있어서는, 마스터담체(4)의 기판(41)에는 요철형상의 패턴상에 미리 얇은 세라믹층(43)이 피복되어 이루어지며, 그 위에 연자성층(42)이 적층되어 있다.
도시한 경우에는, 상기 세라믹층(43) 및 연자성층(42)은 스퍼터링 등에 의해서 소정의 두께로 성막되고, 기판(41)의 요철패턴의 볼록부정상면과 오목부저면에 적층성막되어 있다. 세라믹층(43)과 연자성층(42)의 부착력은 높고, 세라믹층(43)과 기판(41)(베이스재)표면의 부착력을 높이기 위해서, 기판(41)(베이스재)의 표면에는 전술과 같이 산화처리가 실시되고, 표면부분이 산화되거나, 세라믹층(43)과 동결정계 산화물이 형성되어 있다.
이것에 의해 기판(41)의 세라믹층(43)과 연자성층(42)의 부착력 및 세라믹층(43)과 기판(41)(베이스재)의 부착력이, 1×109N/㎡이상으로 되어 있다. 또한, 세라믹층(43)을 포함하는 기판(41)의 연자성층측 표면(볼록부 정상면)에서의 산소농도 (Do)에 대하여, 표면으로부터 저면방향으로의 거리가 커질수록 산소농도는 낮아지며, 패턴형성 깊이부위(h)(오목부저면높이)에서의 산소농도(Dh)는, Do＞Dh의 관계에 있다. 그 때, 연자성층측 표면의 산소농도(Do)와 패턴형성 깊이부위(h)에서의 산소농도 (Dh)의 비, Dh/Do가 O.05이상, O.8이하의 범위이다. 또한, 기판(41)의 표면으로부터 패턴형성 깊이부위(h)까지의 깊이방향으로의 평균산소농도가 15at%이하이도록 되어 있다.
상기 세라믹층(43)에 의해 연자성층(42)과의 밀착력이 향상된다. 한편, 세라믹층(43)은 큰 내부응력을 가지며, 이것에 의해 세라믹층(43)과 기판(41)(베이스재) 사이에서는 막박리가 발생할 가능성이 있지만, 기판(41)표면자체를 산화처리, 동결정계 산화물을 형성함으로써 대폭 밀착력을 향상시킬 수 있었다. 또한 기판(41)표면의 산소농도를 높게 함으로써, 세라믹층(43)의 막두께를 얇게 할 수 있으며, 내부응력에 의한 막박리도 더욱 방지할 수 있었다.
다음에, 도 3은 또 다른 실시형태의 마스터담체의 단면도이다. 이 실시형태에 있어서는, 마스터담체(10)는 도 3의 (a)에 나타내는 바와 같이, 전사해야 할 정보(예를 들면 서보신호)에 따른 볼록부패턴을 표면에 갖는 기판(11)과, 상기 기판(11)의 볼록부패턴의 볼록부(11a)의 표면과 오목부(11b)의 표면의 양쪽에 형성된 연자성층(12)을 구비하여 이루어진다. 기판(11)의 볼록부패턴상에 연자성층(12)이 형성됨으로써, 결과적으로 마스터담체(10)는 표면에 연자성층을 갖는 복수의 볼록부(15)로 이루어지는 패턴을 구비한 것으로 되어 있다. 또, 마스터담체(10)는,본 실시형태의 구성에 한정되는 것이 아니라, 연자성층이 기판의 볼록부패턴의 볼록부(11a)상면에만 형성되어 있어도 좋다. 또한, 평면형상의 기판표면의 위에 연자성층으로 이루어지는 볼록부를 패턴형상으로 형성한 볼록부자체가 자성층으로 이루어지는 것이어도 좋다.
이 연자성층(12)은 부분적으로 산화, 질화, 및/또는 탄화되어 있고, 이 산화, 질화, 및/또는 탄화량이 표면측으로부터 기판측을 향해서 서서히 작아지도록 형성되어 있다. 여기에서는 일례로서 연자성층(12)이 산화만 되어 있는 것으로 한다.
도 3의 (b)는 연자성층의 막두께방향에서의 산화량의 분포를 나타내는 것으로, 마스터담체의 일부 확대도를 마스터담체(10)의 연자성층(12)의 막두께방향이 횡축이 되도록 나타내고 있다. 도시와 같이, 연자성층(12)의 표면측의 산소량(Ds)은 기판측의 산소량(Dm)과 비교하여 크고, 표면측으로부터 기판측을 향해서 서서히 산소량이 작아져 있다. 또, 연자성층의 전체 원소에 대하여 전체 산소량은 O.5at%∼40at%의 범위인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 1at%∼30at%이다. 연자성층(12)이 산화뿐만 아니라 질화, 탄화부분을 갖는 경우에는, 산소량, 질소량 및 탄소량의 총합량이 연자성층의 전체 원소에 대하여 전술한 범위로 되도록 한다.
볼록부패턴을 갖는 기판(11)으로의 연자성층(12)의 형성은, 자성재료를 진공증착법, 스퍼터링법, 이온도금법 등의 진공성막수단을 이용하여 행할 수 있다. 이 연자성층(12)의 성막중에 반응가스를 도입합으로써, 산화, 질화, 및/또는 탄화부분을 갖는 연자성층으로 할 수 있다. 예를 들면, 스퍼터링성막시에 Ar에 산화성가스(예를 들면 산소)를 첨가한 것을 사용하여 반응성 스퍼터를 행함으로써, 산화부분을 갖는 연자성층을 성막할 수 있다. 질화시키기 위해서는 Ar에 질소를 가하여, 탄화시키기 위해서는 Ar에 메탄 등의 탄화수소를 첨가한 것을 각각 사용하면 좋다. 또, 성막중의 가스유량을 조정함으로써 용이하게 연자성층의 막두께방향에서 산소량에 분포를 갖게 할 수 있다.
또는, 반응가스를 이용하는 일없이 통상의 방법에 의해 연자성층을 성막한 후에 부분적으로 산화, 질화 및/또는 탄화시켜도 좋다. 이 경우, 이온첨가법을 비롯해서 드라이 또는 웨트의 산화, 질화, 탄화방법을 이용할 수 있다. 예를 들면, 스퍼터성막후의 표면을 가볍게 역스퍼터해서 클리닝한 후, 고농도 오존분위기에 일정시간 노출시킴으로써, 표면부근(예를 들면 표면으로부터 lO∼30nm의 영역)을 용이하게 부분산화시킬 수 있다. 또한, 반응성 스퍼터에 의한 성막과, 성막후의 산화, 질화, 탄화처리를 조합시켜도 좋다.
연자성층이 산화, 질화 및/또는 탄화되어 있는 본 실시형태의 자기전사용 마스터담체이면, 볼록부를 구성하는 연자성층이 종래의 것과 비교하여 강인하기 때문에 충격 등의 외력에 강하고, 슬레이브매체의 자성층과의 화학친화력이 작기 때문에 슬레이브매체와의 밀착박리시의 박리를 억제할 수 있다. 종래 이상으로 다수의 자기기록매체에 대하여 반복하여 사용할 수 있다. 또 가령 볼록부표면의 연자성층의 박리 등이 생겨도, 그 박리물 등의 파편은 작기 때문에 전사품질에 악영향을 주는 일없이 사용할 수 있다. 이와 같이, 자기전사용 마스터담체의 내구성을 향상시켜 수명을 길게 할 수 있다. 그 결과로서, 자기전사가 끝난 자기기록매체의 제조비용을 억제할 수 있다.
(실시예)
다음에, 본 발명의 자기전사용 마스터담체의 실시예를 이용하여 자기전사를 반복한 후의 내구성의 실험을 행한 결과를 설명한다.
먼저, 실시예로서 사용한 마스터담체의 제작에 관해서 설명한다.
실시예의 마스터담체의 기판으로서는, 스탬퍼제작법에 의해 제작한 Ni기판을 이용했다. 구체적으로는, 리소그래피에 의해 원반중심으로부터 반경방향20∼40mm의 범위에, 비트길이 O.5㎛, 트랙폭 10㎛, 트랙피치 12㎛인 원반상의 Ni기판을 이용했다.
기판표면의 산화처리는 Ni기판의 표면산소 플라즈마로 폭로해서 행했다. 여기에서는, 아르곤과 산소의 혼합가스를 사용하고, 스퍼터압은 아르곤, 산소와 함께 1.16Pa(8.7mTorr)로 설정했다.
그 후, 표면처리후의 기판상에 연자성층 FeCo30at%층을 25℃로 형성했다. 연자성층의 막두께는 200nm으로 하고, 스퍼터에 의한 형성시의 Ar스퍼터압은 1.5×10-1Pa(1.08mTorr)로 했다.
실시예1∼3 및 비교예 1,2는, 각각 전술한 기판표면의 산화처리에 있어서, 폭로시간 등을 변화시킴으로써, 표면의 산소농도(Do)와, 패턴형성 깊이부위에서의 산소농도(Dh)의 관계, 및, 기판의 표면으로부터 패턴형성 깊이부위까지의 깊이 방향으로의 평균산소농도(at%)가 다르도록 제작된 것이다.
실시예1의 마스터담체는, 표면의 산소농도와 패턴형성부위에서의 산소농도의 비 Dh/Do가 O.05, 즉 Do＞Dh가 되도록, 또한 평균산소농도 3at%가 되도록 표면처리된 기판에, 상기 기판과 그 상층에 형성되는 연자성층의 부착력이 1.2×109N/㎡가 되도록 연자성층이 형성되어 이루어지는 것이다.
실시예2의 마스터담체는 Dh/Do가 0.7, 즉 Do＞Dh가 되도록, 또한 평균산소농도 10at%가 되도록 표면처리된 기판에 상기 기판과 그 상층에 형성되는 연자성층의 부착력이 1.2×109N/㎡이 되도록 연자성층이 형성되어 이루어지는 것이다.
실시예3의 마스터담체는 Dh/Do가 O.7,즉 Do＞Dh가 되도록, 또한 평균산소농도17at%가 되도록 표면처리된 기판에 상기 기판과 그 상층에 형성되는 연자성층의 부착력이 1.2×109N/㎡가 되도록 연자성층이 형성되어 이루어지는 것이다.
비교예1의 마스터담체는, 실시예1의 마스터담체와 동일한 이용하여, 상기 기판과 그 상층에 형성되는 연자성층의 부착력이 8.8×109N/㎡이 되도록 연자성층이 형성되어 이루어지는 것이다.
비교예2의 마스터담체는, Dh/Do가 1, 즉 Do=Dh가 되도록, 또한 평균산소농도 100at%가 되도록 표면처리된 기판에, 상기 기판과 그 상층에 형성되는 연자성층의 부착력이 1.2×109N/㎡가 되도록 연자성층이 형성되어 이루어지는 것이다.
또한, 슬레이브매체로서는, 진공성막장치(시바우라 메카트로닉스:S-50S스퍼터장치)에 의해, 실온에서 1.33×10-5Pa(10-7Torr)까지 감압한 후에, 아르곤을 도입하여 O.4Pa(3×10-3Torr)로 한 조건하에서, 알루미늄판을 200℃로 가열하여, CrTi를 60nm, CoCrPt를 25nm 순차적층하여, 포화자화 Ms:5.7T(47000Gauss), 자성유지력 Hcs:199kA/m(2500Ｏe)의 3.5인치형의 원반상 자기기록매체를 제작하여 사용했다.
피크자계강도가 398kA/m(5000Ｏe:슬레이브매체 자성유지력Hcs의 2배)가 되도록 전자석장치를 이용하여, 슬레이브매체의 초기직류자화를 행하고, 다음에 초기직류자화한 슬레이브와 자기전사용 마스터담체를 밀착시켜, 전자석장치를 이용하여 199kA/m(2500Ｏe)의 자계를 인가하여 자기전사를 행했다.
내구성의 평가방법으로서, 마스터담체와 슬레이브매체를 접촉압력 0.49×MPa(5.O㎏f/㎠)로 하고, 1000회 접촉·박리를 반복한 후, 마스터담체표면을 미분간섭형 현미경으로 480배의 확대율로 랜덤하게 50시야 관측한다. 이 50시야중에 자성층의 마모·균열개소가 2개소이하이면, 양호한 자기전사가 가능한 상태(○), 3개소∼5개소이면 자기전사가 가능한 상태(△), 5개소이상이면 자기전사정밀도가 불량이 되는 상태(×)라고 평가했다.
각 실시예 및 비교예의 마스터담체를 이용하여 상술한 슬레이브매체에 대한 자기전사를 행하여, 내구성의 평가를 행했다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.
(표1)
표1에 나타내는 바와 같이, 실시예1∼3과 같이, Do＞Dh, 기판과 연자성층의 부착력 1.O×10-9N/㎡이상이라는 본 발명의 마스터담체의 조건을 만족하는 것은, 1000회의 자기전사후에도 사용가능한 상태를 유지하고 있으며, 특히, 평균산소농도가 각각 3at%, 1Oat%인 실시예1,2는, 자성층의 마찰·균열개소가 O 또는 1로 매우 적게 마스터담체로서 양호한 상황을 유지하고 있는 것을 알 수 있다. 한편, 비교예1,2는, 본 발명의 조건을 만족하지 않는 마스터담체이며, 1000회의 자기전사후에는 마모, 균열개소가 8개소, 12개소가 되며, 실시예1∼3과 비교하여 마모·균열개소가 다수 발생하고 있는 것을 알 수 있었다.
상기와 같은 본 발명의 마스터담체에 의하면, 기판과 연자성층의 부착력이 높고 또한 기판의 연자성층측 표면의 산소농도가 표면에서 높고, 내부에서 낮게 되는 것에 의해, 자기전사에 따라서 마스터담체와 슬레이브매체가 강한 압력으로 반복하여 전면밀착되어도, 연자성층이 박리되지 않고, 파손조각이 개재된 전사불량에 의한 기록신호누락이 발생하지 않고, 전사신호품위의 저하를 억제할 수 있는 동시에, 마스터담체의 내구성을 높이고 전사회수를 증대할 수 있다.
또한, 기판과 연자성층 사이에 세라믹층을 개재시켜 밀착력을 향상시켰을 때에도, 기판표면자체를 산화처리, 동결정계 산화물을 형성하여 표면부분의 산소농도를 높이는 것에 의해, 세라믹막두께를 얇게 할 수 있고, 내부응력에 의한 박리를 방지할 수 있다.
또한, 마스터담체가 표면에 자성층을 갖는 복수의 볼록부로 이루어지는 패턴의 상기 자성층이 산화, 질화 및/또는 탄화된 부분을 적어도 표면에 갖고 있으면, 슬레이브매체인 자기기록매체의 윤활제층, 보호층, 자성층표면의 화학친화력이 종래의 것과 비교하여 작아진다.
이 산화, 질화 및/또는 탄화된 부분은 산화하지 않는 자성층과 비교하여 강인한 것으로 되어, 자성층에 부분적으로 또는 전체적으로 이 산화된 부분을 갖는 것에 의해 자성층 골격자체가 종래의 것과 비교하여 강인하게 되므로, 외력에 대한 내성이 높다.
또한, 일부에 박리, 탈락 등이 생겨도 산화, 질화 및/또는 탄화된 자성층으로부터의 박리물, 탈락물은 응집성이 작고, 그 사이즈가 작기 때문에 전사품질에 악영향을 주지 않는다. 즉, 종래의 자성층으로부터의 박리물은 사이즈가 크기 때문에 전사품질이 현저한 열화를 생기게 했지만, 본 발명의 마스터담체의 자성층으로부터의 박리물은 사이즈가 작기 때문에 전사품질의 열화를 억제할 수 있다.
또, 상기의 효과에 의해, 자기전사용 마스터담체의 내구성을 향상시켜 수명을 길게 할 수 있기 때문에 결과적으로 자기전사가 끝난 자기기록매체의 제조비용을 억제할 수 있다.
상기 자성층의 표면측의 산화, 질화 및/또는 탄화량을 상기 자성층의 상기 기판측의 산화, 질화 및/또는 탄화량보다 크게 하면 자성층전체의 산화, 질화 및/또는 탄화량을 억제하면서, 표면으로부터의 내성의 향상, 슬레이브매체의 윤활제층, 보호층, 자성층의 화학친화력의 저하를 효과적으로 달성할 수 있다.
또, 상기 산화, 질화 및/또는 탄화된 부분의 산소, 질소 및/또는 탄소의 총량을 상기의 전체 원소량에 대하여 O.5∼40at%의 범위로 하면 상기 효과를 충분히 얻을 수 있으며, 또한, 자기특성에 악영향을 주지 않는 자성층으로 할 수 있다.

Claims (14)

  1. 기판에 형성한 패턴상에 연자성층을 구비한 자기전사용 마스터담체로서,
    상기 기판과 연자성층의 부착력이 1.O×109N/㎡이상인 동시에, 상기 기판의 연자성층측 표면의 산소농도(Do)가 표면으로부터의 거리가 커질수록 적어지며, 패턴형성 깊이부위에서의 산소농도(Dh)에 대해서, Do＞Dh의 관계에 있는 것을 특징으로 하는 자기전사용 마스터담체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기판의 연자성층측 표면이 산화처리된 것임을 특징으로 하는 자기전사용 마스터담체.
  3. 제1항에 있어서, 상기 기판의 연자성층측 표면의 산소농도(Do)와 상기 패턴형성 깊이부위에서의 산소농도(Dh)의 비, Dh/Do가 0.05이상, 0.8이하의 범위인 것을 특징으로 하는 자기전사용 마스터담체.
  4. 제1항에 있어서, 상기 기판의 연자성층측 표면으로부터 상기 패턴형성 깊이부위까지의 깊이방향으로의 평균산소농도가 15at%이하인 것을 특징으로 하는 자기전사용 마스터담체.
  5. 제1항에 있어서, 상기 기판과 상기 연자성층사이에 세라믹층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 자기전사용 마스터담체.
  6. 제5항에 있어서, 상기 기판의 연자성층측 표면이 산화처리된 것임을 특징으로 하는 자기전사용 마스터담체.
  7. 제5항에 있어서, 상기 기판의 연자성층측 표면의 산소농도(Do)와 상기 패턴형성 깊이부위에서의 산소농도(Dh)의 비, Dh/Do가 0.05이상, 0.8이하의 범위인 것을 특징으로 하는 자기전사용 마스터담체.
  8. 제5항에 있어서, 상기 기판의 연자성층측 표면으로부터 상기 패턴형성 깊이부위까지의 깊이방향으로의 평균산소농도가 15at%이하인 것을 특징으로 하는 자기전사용 마스터담체.
  9. 기판상에, 적어도 표면에 자성층을 갖는 복수의 볼록부로 이루어지는 패턴이 형성되어 이루어지는 자기전사용 마스터담체로서,
    상기 자성층이 산화, 질화 및/또는 탄화된 부분을 적어도 표면에 가지고 있는 것을 특징으로 하는 자기전사용 마스터담체.
  10. 제9항에 있어서, 상기 자성층이 전역에 걸쳐 질화, 산화, 및/또는 탄화된 부분을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 자기전사용 마스터담체.
  11. 제10항에 있어서, 상기 자성층의 표면측의 산화, 질화 및/또는 탄화량이 상기 자성층의 상기 기판측의 산화, 질화 및/또는 탄화량보다 큰 것을 특징으로 하는 자기전사용 마스터담체.
  12. 제11항에 있어서, 상기 자성층의 표면측의 산화, 질화 및/또는 탄화량이 상기 자성층 전체의 산화, 질화 및/또는 탄화량의 평균값보다 큰 것을 특징으로 하는 자기전사용 마스터담체.
  13. 제9항에 있어서, 상기 산화, 질화 및/또는 탄화된 부분의 산소, 질소 및/또는 탄소의 총량이 상기 자성층의 전체 원소량에 대해서 0.5at%이상, 40at%이하인 것을 특징으로 하는 자기전사용 마스터담체.
  14. 제13항에 있어서, 상기 산화, 질화 및/또는 탄화된 부분의 산소, 질소 및/또는 탄소의 총량이 상기 자성층의 전체 원소량에 대해서 1at%이상, 30at%이하인 것을 특징으로 하는 자기전사용 마스터담체.
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