KR20030007107A - 자기전사용 마스터담체 - Google Patents

Abstract

(과제) 트랙폭이 좁아졌을 때에도, 마스터담체와 슬레이브매체를 밀착시켜서 전사용 자계를 인가해서 자기전사를 행할 때, 방위손실의 저감에 의해 전사신호품위를 향상시킨다.

(해결수단) 마스터담체(3)는 기판(31)상에 트랙폭(W)이 0.3㎛이하인 고밀도기록용 전사정보에 대응한 연자성층(32)에 의한 패턴을 가지며, 이 패턴이 트랙폭(W)보다 묘화지름(d)이 작은 전자빔(EB)에 의해, 동일트랙이 복수회 주사되어 묘화되어 이루어진다. 직사각형에 가깝게 묘화해서 방위손실을 저감하고, 전사정밀도를 향상시킨다.

Description

자기전사용 마스터담체{MASTER CARRIER FOR MAGNETIC TRANSFER}

본 발명은 슬레이브매체에 자기전사하는 전사정보를 담지한 자기전사용 마스터담체에 관한 것이다.

자기전사는, 자성체의 미세요철패턴에 의해 전사정보를 담지한 마스터담체와, 전사를 받는 자기기록부를 갖는 슬레이브매체를 밀착시킨 상태에서, 전사용 자계를 인가해서 마스터담체에 담지된 정보(예를 들면 서보신호)에 대응하는 자화패턴을 슬레이브매체에 전사기록하는 것이다. 이 자기전사방법으로서는, 예를 들면 일본국 특허공개 소화63-183623호 공보, 특허공개 평성10-40544호 공보, 특허공개 평성10-269566호 공보 등에 개시되어 있다.

자기전사에 사용되는 마스터담체는, 실리콘기판, 유리기판 등에, 포토패브리케이션(photofabrication), 스퍼터, 에칭 등의 처리를 실시해서 자성체에 의해 요철패턴을 형성한 것으로 구성되어 있다.

또, 반도체 등으로 사용되고 있는 리소그라피기술, 또는 광디스크스탬퍼제작에 사용되고 있는 스탬퍼제작기술을 응용하여, 자기전사용 마스터담체를 제작하는 것이 고려되고 있다.

그런데, 상기와 같은 자기전사에 있어서의 전사품질을 높이기 위해서는, 마스터담체에 정밀도좋게 자성층에 의한 전사패턴을 형성할 필요가 있다. 이 마스터담체에서는, 패턴의 묘화방식에 따라 볼록부패턴의 형상이 다르며, 그것에 따라 전사특성에 영향을 미치는 것이 판명되었다.

예를 들면, 서보신호에 대응하는 전사정보의 요철패턴은 원반형상의 회전식 슬레이브매체의 경우에는, 트랙의 폭방향(반경방향)으로 긴 직사각형 또는 정방형의 볼록부패턴이 형성된다. 이 패턴은 EB레지스트가 도포된 원판을 회전시키면서,전사하는 정보에 따라 변조한 레이저빔을 조사해서 묘화되는 것이 일반적으로 알려져 있다.

그런데, 기록밀도의 증대 등에 대응해서 트랙폭이 0.3㎛이하로 좁게 되면, 레이저빔으로는 묘화지름의 한계에 가까워지고, 볼록부패턴의 단부 형상이 원호형상으로 되어 직사각형의 패턴의 형성이 곤란하게 된다. 볼록부패턴의 단부 형상이 원호형상으로 되면, 마스터담체와 슬렐이브매체를 밀착시켜서 자기전사를 행할 때에, 원호형상부분이 인가한 전사용 자계에 방위손실을 발생시키고, 슬레이브매체로의 자화패턴의 형성이 불완전하고 선명한 신호를 전사기록할 수 없게 된다.

본 발명은 이러한 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 트랙폭이 좁아졌을 때에도 자기전사시의 방위손실을 저감해서 전사신호품위를 향상하도록 한 자기전사용 마스터담체를 제공하는 것을 목적올 하는 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시형태에 따른 마스터담체를 사용한 자기전사방법의 공정을 나타낸 도이다.

도 2는 마스터담체의 볼록부패턴의 묘화를 나타낸 모식도이다.

도 3은 마스터담체의 제작공정의 일례를 나타낸 단면도이다.

도 4는 마스터담체의 볼록부패턴의 다른 실시형태의 묘화를 나타낸 모식도이다.

(부호의 설명)

2:슬레이브매체 3:마스터담체

31:기판 32:연자성층

32a:볼록부 패턴 EB:전자빔

W:트랙폭 d:묘화지름

본 발명의 자기전사용 마스터담체는, 트랙폭이 0.3㎛이하인 고밀도기록용 전사정보에 대응한 연자성층에 의한 패턴을 갖는 자기전사용 마스터담체로서,

상기 패턴이 상기 트랙폭보다 묘화지름이 작은 전자빔에 의해, 동일트랙이 복수회 주사되어 묘화되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이다.

상기 트랙폭을 W, 1트랙의 주사회수를 n, 전자빔의 묘화지름을 d, 계수를 k로 했을 때, W=[n-(n-1)k]×d의 관계에 있으며, 전자빔의 겹침정도를 나타내는 상기 계수(k)는 0이상, 0.8이하, 바람직하게는 0.2이상 0.8이하로 설정된다. 또, 주사회수(n)은 2이상이며, 이 주사회수(n)가 커질수록, 또, 전자빔의 묘화지름(d)이작아질수록, 패턴형상은 직사각형에 가까워지지만, 묘화시간이 길어진다.

상기 자기전사용 마스터담체는, EB레지스트가 도포된 원판을 회전시키면서, 전사정보에 따라 변조한, 트랙폭보다 묘화지름이 작은 전자빔을, 동일트랙에 복수회 주사하면서 조사해서 묘화하고, 이 전사를 기초로 마스터링에 의해 요철패턴을 갖는 기판을 제작하고, 상기 기판상에 연자성층을 피복함으로써 제작하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 실시형태를 상세하게 설명한다. 도 1은 본 발명의 일실시형태에 따른 마스터담체를 사용한 자기전사방법의 일례를 나타낸 도이다. 도 2는 마스터담체의 볼록부패턴묘화를 나타낸 모식도, 도 3은 마스터담체의 제작공정의 일례를 나타낸 단면도이다. 또, 도 1에 나타낸 형태는 면내기록방식이다. 또, 각 도면은 모식도이며 각 부의 치수는 실제와는 다른 비율로 나타내고 있다.

면내기록에 의한 자기전사의 개요를 도 1에 기초하여 설명한다. 먼저 도 1의 (a)에 나타내듯이, 처음에 슬레이브매체(2)에 초기정자계(Hin)를 트랙방향의 일방향으로 인가해서 미리 초기자화(직류소자)를 행한다. 그 후, 도 1의 (b)에 나타내듯이, 이 슬레이브매체(2)의 슬레이브면(자기기록부)과, 마스터담체(3)의 기판(31)의 미세요철패턴에 연자성층(32)(자성체)이 피복되어 이루어지는 정보담지면의 볼록부패턴(32a)을 밀착시키고, 슬레이브매체(2)의 트랙방향으로 상기 초기자계(Hin)와는 역방향으로 전사용 자계(Hdu)를 인가해서 자기전사를 행한다. 전사용 자계(Hdu)가 볼록부패턴(32a)의 연자성층(32)에 흡입되어 이 부분의 자화는 반전하지 않고, 그 외의 부분의 자계가 반전하는 결과, 도 1의 (c)에 나타내듯이, 슬레이브매체(2)의 슬레이브면(트랙)에는 마스터담체(3)의 정보담지면의 연자성층(32)의 밀착볼록부패턴(32a)과 오목부공간의 형성패턴에 따른 자화패턴이 전사기록된다.

마스터담체(3)는 디스크형상으로 형성되며, 그 한쪽 면에 서보신호에 대응한 연자성층(32)에 의한 미세요철패턴이 형성된 전사정보담지면을 가지고, 이것과 반대측의 면이 도시가 생략된 홀더에 유지되며, 슬레이브매체(2)와 밀착된다. 도시한 바와 같이, 슬레이브매체(2)의 한쪽 면에 마스터담체(3)를 밀착시켜서 한쪽면 순차전사를 행하는 경우와, 슬레이브매체(2)의 양면에 각각 마스터담체(3)를 밀착시켜서 양면 동시 전사를 행하는 경우가 있다.

상기 자기전사용 마스터담체(3)에 있어서의 볼록부패턴(32a)은 도 2에 나타내듯이, 전자빔(EB)의 묘화에 기초하여 형성되어 이루어진다. 트랙폭(W)은 0.3㎛이하이며, 이 트랙폭(W)보다 묘화지름(d)이 작은 전자빔(EB)에 의해, 동일트랙이 복수회 주사되어 묘화되어 이루어진다. 도 2의 (a)의 경우는, 작은 묘화지름(d)에 의해 5회의 주사로 묘화되며, 도 2의 (b)의 경우는, 이것보다 큰 묘화지름(d)에 의해 3회의 주사로 묘화되어 있다.

상기 전자빔(EB)에 의한 묘화에 있어서, 트랙폭(W), 1트랙의 주사회수(n), 전자빔의 묘화지름(d)은 계수를 k로 했을 때, W=[n-(n-1)k]×d의 관계에 있다. 상기 계수(k)는 전자빔(EB)의 묘화의 겹침정도를 나타내며, 0이상, 0.8이하, 바람직하게는 0.2이상 0.8이하로 설정된다. 이 계수(k)는 큰 값일수록 전자빔(EB)의 묘화의 겹침이 커진다. 주사회수(n)는 2이상이며, 이 주사회수(n)가 커질수록, 또, 묘화지름(d)이 작아질 수록, 또한 계수(k)가 커질수록 패턴형상은 직사각형에 가깝게되지만, 묘화시간은 길어진다.

상기 볼록부패턴(32a)의 모서리부의 둥글림은 묘화지름(d)에 의해 정해지며, 또, 볼록부패턴(32a)의 트랙방향의 시단면적 및 종단면적은 묘화지름(d) 및 주사회수(n) 및 계수(k)에 의해 정해지고, 방위손실을 저감하기 위해서는 묘화지름(d)을 작게, 주사회수(n)를 많게, 계수(k)를 크게 하는 것이 유효하다. 이러한 점을 고려하면서, 전사효율을 높이는 점에서 주사회수(n)를 작은 값으로 설정하는 것이 바람직하다.

도시가 생략되지만, 실제의 서보신호에는 트랙피치에 대해서 반피치 어긋난 볼록부패턴도 가지며, 이 볼록부패턴의 묘화도 상기와 동일하게 행해진다.

또, 상기 마스터담체(3)의 기판(31)의 요철패턴이 도 1의 포지티브패턴과 반대의 요철형상의 네가티브패턴의 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 형성해도 좋다. 또 보호막으로서 5∼30nm의 DLC막과 윤활제층이 존재하는 것이 더욱 바람직하다. 또, 연자성층(32)과 보호막사이에, Si 등의 밀착강화층을 형성해도 좋다. 윤활제는 슬레이브매체(2)와의 접촉과정에서 발생하는 어긋남을 보정할 때의 마찰에 의한 손상의 발생 등의 내구성의 열화를 개선한다.

마스터담체(3)의 기판(31)으로서는 니켈, 실리콘, 석영판, 유리, 알루미늄, 합금, 세라믹, 합성수지 등을 사용한다. 요철패턴의 형성은 스탬퍼법 등에 의해 행해진다.

자기전사용 마스터담체(3)의 기판(31)의 일실시형태의 제작공정을 도 3의 (a) 내지 (d)에 기초하여 서술한다. 먼저 (a)와 같이 표면이 평활한 원판(10)(유리 또는 석영)위에 EB레지스트액을 스핀코트 등으로 도포해서 EB레지스트(11)를 형성하고, 이 EB레지스트(11)를 갖는 원판(10)을 회전시키면서, 서보신호 등의 전사정보에 대응해서 변조한 전자빔(EB)을 조사하고, 각 트랙의 EB레지스트(11)에 소정의 패턴을 노광한다. 상기 전자빔(EB)은 공지의 전자총(15)에 의해 트랙폭(W)보다 소경의 소정의 묘화지름(d)에 수속되어 조사된다. 상기 주사회수(n)가 5인 경우에는 1회전마다 노광위치를 반경방향으로 어긋나게 해서, 5회전으로 1트랙의 패턴의 묘화를 행한다. 그 후, (b)와 같이 EB레지스트(11)를 현상처리하여, 노광부분을 제거하여 EB레지스트(11)에 의한 요철형상을 갖는 원반(原盤)(12)을 얻는다.

다음에, 상기 원반(12)의 표면의 요철패턴을 기초로, 이 표면에 얇은 도전층을 성막한 후에, (c)와 같이 전주를 실시하는 마스터링에 의해, 금속의 형을 취한 포지티브 요철패턴을 갖는 금속반에 의한 기판(31)을 제작한다. 다음에, (d)와 같이 원반(12)으로부터 소정 두께로 된 기판(31)을 박리한다.

상기 기판(31)의 표면의 요철패턴은 상기 원반(12)의 요철형상이 반전된 것이다. 이 기판(31)은 이면에 연마를 실시한 후, 요철패턴상에 자성층(32)을 피복해서 자기전사용 마스터담체(3)로 한다.

또, 상기 원반에 도금을 처리해서 제2원반을 제작하고, 이 제2원반을 사용해서 도금을 행하고, 네거티브 요철패턴을 갖는 기판을 제작해도 좋다. 또한, 제2원반에 도금을 행하거나 수지액을 밀착시켜 경화를 행해서 제3원반을 제작하여, 제3원반에 도금을 행하고, 포지티브 요철패턴을 갖는 기판을 제작해도 좋다.

한편, 상기 유리판에 EB레지스트에 의한 패턴을 형성한 후, 에칭해서 유리판에 구멍을 형성하고, EB레지스트를 제거한 원반을 얻어 이하 상기와 같이 기판을 형성해도 좋다.

금속에 의한 기판(31)의 재료로서는 Ni 또는 Ni합금을 사용할 수 있고, 이 기판을 제작하는 상기 도금은 무전해도금, 전주, 스퍼터링, 이온플레이팅을 포함하는 각종 금속성막법을 적용할 수 있다. 기판(31)의 요철패턴의 깊이(돌기높이)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, FeAlSi, 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.

상기 원반을 이용해서 수지기판을 제작하고, 그 표면에 연자성층을 형성해서 마스터담체로 해도 좋다. 수지기판의 수지재료로서는 폴리카보네이트·폴리메틸메타크릴레이트 등의 아크릴수지, 폴리염화비닐·염화비닐공중합체 등의 염화비닐수지, 에폭시수지, 무정형 폴리올레핀 및 폴리에스테르 등이 사용가능하다. 내습성, 치수안정성 및 가격 등의 점에서 폴리카보네이트가 바람직하다. 성형품에 버가 있는 경우에는 바니시 또는 폴리시에 의해 제거한다. 또, 자외선경화수지, 전자선 경화수지 등을 사용해서 원반에 스핀코트, 바코트도포로 형성해도 좋다. 수지기판의 패턴돌기의 높이는 50∼1000nm의 범위가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 100∼500nm의 범위이다. 이 수지기판의 표면의 미세패턴상에 연자성층을 피복하여 마스터담체를 얻는다. 연자성층의 형성은 연성재료를 진공증착법, 스퍼터링법, 이온플레이팅법 등의 진공성막수단, 도금법 등에 의해 성막한다.

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 밀착시켜서 그 초기직류자화방향과 대략 역방향의 수직방향으로 전사용 자계를 인가해서 자기전사를 행하는 것으로, 이 전사용 자계가 마스터담체(3)의 볼록부패턴(32a)의 연자성층(32)에 흡입되고, 볼록부패턴(32a)에 대응하는 부분의 수직자화가 반전하고, 요철패턴에 대응한 자화패턴을 슬레이브매체(2)에 기록할 수 있다.

슬레이브매체(2)는 양면 또는 편면에 자성층이 형성된 하드디스크, 고밀도플레시블디스크 등의 원반형상 자기기록매체가 사용되며, 그 자기기록부는 도포형 자기기록층 또는 금속박막형 자기기록층으로 구성된다. 금속박막형 자기기록층의 자성재료로서는 Co, Co합금(CoPtCr, CoCr, CoPtCrTa, CoPtCrNbTa, CoCrB, CoNi 등), Fe, Fe합금(FeCo, FePt, FeCoNi)을 이용할 수 있다. 이것은 자속밀도가 큰 것, 자계인가방향과 같은 방향(면내기록이라면 면내방향, 수직기록이라면 수직방향)의 자기이방성을 가지고 있는 것이, 명료한 전사를 행할 수 있으므로 바람직하다. 그리고 자성재료의 밑(지지체측)에 필요한 자기이방성을 부여하기 위해 비자성의 하지층을 형성하는 것이 바람직하다. 결정구조와 격자정수를 자성층에 맞추는 것이 필요하다. 그러기 위해서는 Cr, CrTi, CoCr, CrTa, CrMo, NiAl, Ru 등을 이용한다.

초기자계 및 전사용 자계를 인가하는 자계인가수단은 면내기록의 경우에는 예를 들면 슬레이브매체(2)의 반경방향으로 연장하는 갭을 갖는 코어에 코일이 권취된 링형 전자석장치가 상하 양측에 배치되어 이루어지며, 상하에서 같은 방향으로 트랙방향과 평행하게 발생시킨 전사용 자계를 인가한다. 자계인가시에는 슬레이브매체(2)와 마스터담체(3)의 밀착체를 회전시키면서 자계인가수단에 의해 전사용 자계를 인가한다. 자계인가수단을 회전이동시키도록 형성해도 좋다. 자계인가수단은 한쪽 측에만 배치하도록 해도 좋고, 영구자석장치를 양측 또는 편측에 배치해도 좋다.

수직기록의 경우의 자계인가수단은 극성이 다른 전자석 또는 영구자석을 슬레이브매체(2)와 마스터담체(3)의 밀착체의 상하에 배치하고, 수직방향으로 자계를 발생시켜서 인가한다. 부분적으로 자계를 인가하는 것으로는 슬레이브매체(2)와 마스터담체(3)의 밀착체를 이동시키거나 자계를 이동시켜서 전체면의 자기전사를 행한다.

상기와 같은 실시형태의 마스터담체(3)에 의하면, 트랙폭(W)이 0.3㎛이하로 좁아져도, 소경의 묘화지름(d)을 갖는 전자빔(EB)에 의해 복수회로 나누어서 전사해서 이루어짐으로써, 직사각형에 가까운 묘화에 기초한 볼록부패턴(32a)을 가지고 이루어지며, 자기전사시의 방위손실의 저감, 고정밀도의 패턴에 의해 전사품위가양호한 자기전사를 실시할 수 있다.

도 4는 볼록부패턴(32a)의 다른 실시형태의 묘화를 나타낸 도이다. 전술한 도 2에서는 전자빔(EB)의 묘화방향이 트랙방향인 것을, 이 실시형태에서는 트랙폭방향(반경방향)으로 묘화하고 있다.

도 4의 (a)에서는 트랙폭(W)보다 묘화지름(d)이 작은 전자빔(EB)에 의해, 트랙폭방향으로 복수회 주사되어 묘화되어 이루어지며, 그 주사방향은 각 회모두 동방향이다. 또, 도 4의 (b)에서는 주사방향이 각 회에서 교대로 반대방향이 되도록 주사되어 묘화되어 이루어진다.

상기와 같은 본 발명의 마스터담체에 의하면, 트랙폭이 0.3㎛이하인 고밀도기록용 전사정보에 대응한 연자성층에 의한 패턴이, 트랙폭보다 묘화지름이 작은 전자빔에 의해 동일트랙이 복수회 주사되어 묘화되어 이루어짐으로써, 볼록부패턴의 단부형상이 원호형상에서 직사각형에 가깝게 되며, 미세패턴이 정밀도좋게 제작되어 있으므로, 자기전사시의 전사용 자계의 방위손실이 저감되며, 선명한 자화패턴의 전사기록에 의해 전사신호품위를 향상시킬 수 있다.

Claims (6)

1. 트랙폭이 0.3㎛이하인 고밀도 기록용 전사정보에 대응한 연자성층에 의한 패턴을 갖는 자기전사용 마스터담체로서, 상기 패턴이 상기 트랙폭보다 묘화지름이 작은 전자빔에 의해, 동일 트랙이 복수회 주사되어 묘화되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기전사용 마스터담체.
2. 제1항에 있어서, 상기 자기전사용 마스터담체가 요철패턴을 갖는 Ni 또는 Ni합금에 의해 제작된 기판을 가지며, 상기 요철패턴의 깊이가 80nm∼800nm의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 자기전사용 마스터담체.
3. 제1항에 있어서, 상기 자기전사용 마스터담체가 요철패턴을 갖는 수지재료에 의해 제작된 기판을 가지며, 상기 요철패턴의 깊이가 50nm∼1000nm의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 자기전사용 마스터담체.
4. 트랙폭이 0.3㎛이하인 고밀도 기록용 전사정보에 대응한 연자성층에 의한 패턴을 갖는 자기전사용 마스터담체의 제조방법으로서, 상기 패턴이 상기 트랙폭보다 묘화지름이 작은 전자빔에 의해 동일 트랙이 복수회 주사되어 묘화되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기전사용 마스터담체의 제조방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 트랙폭을 W, 동일 트랙의 주사회수를 n, 상기 전자빔의 묘화지름을 d로 했을 때 W=〔n-(n-1)K〕×d를 만족하는 계수K가 0이상 0.8이하로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 자기전사용 마스터담체의 제조방법.
6. 제4항에 있어서, EB레지스트가 도포된 원판을 회전시키면서 전사정보에 따라 변조한, 상기 트랙폭보다 묘화지름이 작은 전자빔을 동일트랙에 복수회 주사하면서 조사해서 묘화하고, 이 묘화를 기초로 마스터링에 의해 요철패턴을 갖는 상기 기판을 제작하고, 상기 기판상에 연자성체층을 피복하는 것을 특징으로 하는 자기전사용 마스터담체의 제조방법.