磁気転写用マスター担体及びその製造方法、並びに磁気転写方法
【課題】下地層を薄くしても高配向で、形状劣化のない磁性層が得られ、信号品位に優れる磁気転写用マスター担体及びその製造方法などの提供。
【解決手段】配向基材と、前記配向基材上に形成された下地薄層と、該下地薄層上に形成された磁性層とを有する磁気転写用マスター担体の製造方法であって、パターニングされたケイ素基板のパターン側表面を熱処理する導電層形成前熱処理工程と、該熱処理後のケイ素基板上に、Ni導電層を形成する導電層形成工程と、該導電層を有するケイ素基板上に、Niめっきを施し、基材を形成するめっき工程と、前記基材を、前記ケイ素基板から剥離させる剥離工程とを含む磁気転写用マスター担体の製造方法である。
【解決手段】配向基材と、前記配向基材上に形成された下地薄層と、該下地薄層上に形成された磁性層とを有する磁気転写用マスター担体の製造方法であって、パターニングされたケイ素基板のパターン側表面を熱処理する導電層形成前熱処理工程と、該熱処理後のケイ素基板上に、Ni導電層を形成する導電層形成工程と、該導電層を有するケイ素基板上に、Niめっきを施し、基材を形成するめっき工程と、前記基材を、前記ケイ素基板から剥離させる剥離工程とを含む磁気転写用マスター担体の製造方法である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、垂直磁気記録媒体に情報を磁気転写する磁気転写用マスター担体の製造方法、磁気転写用マスター担体、及び該磁気転写用マスター担体を用いた磁気転写方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来より、情報を高密度で記録可能な磁気記録媒体として、垂直磁気記録媒体が知られている。この垂直磁気記録媒体の情報記録領域は、狭トラックで構成されている。そのため、垂直磁気記録媒体では、狭いトラック幅において正確に磁気ヘッドを走査し、高いS/N比で信号を再生するためのトラッキングサーボ技術が重要となる。このようなトラッキングサーボを行うためには、トラッキング用のサーボ信号、アドレス情報信号、再生クロック信号等のサーボ情報を、所定間隔で垂直磁気記録媒体に、いわゆるプリフォーマットとして記録しておく必要がある。
【0003】
垂直磁気記録媒体にサーボ情報をプリフォーマットする方法としては、例えばサーボ情報に対応した、磁性層を含むパターンが形成された磁気転写用マスター担体を、磁気記録媒体に密着させた状態で記録用磁界(転写磁界)を印加し、磁気転写用マスター担体のパターンを磁気記録媒体に磁気転写する方法がある(特許文献1〜3参照)。
この方法においては、磁気記録媒体に磁気転写用マスター担体を密着させた状態で転写磁界が印加されると、磁束がマスター担体の磁化状態に基づきパターン上の磁性層に吸収され、磁界がパターンの凹凸形状に対応して強められる。このパターン状に強められた磁界によって、磁気記録媒体の所定箇所のみが磁化される。そこで、これまでは高飽和磁化を有する磁性材料が積極的にマスター磁性層材料として使用されてきた。
【0004】
本発明者らの検討の結果、マスター磁性層材料として、単純に高飽和磁化を有する磁性材料を使用しても、転写時における転写磁界印加時の大きな反磁界のため、その高飽和磁化が生かされないことが明らかになった。この点を解決すべく、マスター磁性層材料として、垂直磁気異方性を有する磁性材料が有効であることが提案されている。
【0005】
しかし、従来の磁気転写用マスター担体の基材を用いて、該基材上に形成された磁性層が満足できる垂直磁気異方性を有するためには、該基材と該磁性層の間に、厚い下地層を設ける必要があり、下地層を厚くして十分な配向性を得ようとすると、基材上に形成された磁性層の形状が劣化して、転写磁界の分布が悪化し、記録信号の信号品位が劣化するという問題があり、その解決が望まれているのが現状である。
【0006】
【特許文献1】特開2003−203325号公報
【特許文献2】特開2000−195048号公報
【特許文献3】米国特許第7218465号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明は、前記従来における諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、下地層を薄くしても高配向で、形状劣化のない磁性層が得られ、信号品位に優れる磁気転写用マスター担体及び該磁気転写用マスター担体の製造方法、並びに該磁気転写用マスター担体を用いた磁気転写方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
前記課題を解決するため本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、磁気転写用マスター担体の製造方法において、Ni導電層形成前、又はNi導電層形成後に熱処理を行うことにより、Ni(111)の配向性が向上し、Ni基板上に薄い下地膜を形成するだけで、hcp構造磁性膜のc軸配向性を改善できることを知見した。
【0009】
本発明は、本発明者らによる前記知見に基づくものであり、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> 配向基材と、該配向基材上に形成された下地薄層と、該下地薄層上に形成された磁性層とを有する磁気転写用マスター担体の製造方法であって、
パターニングされたケイ素基板のパターン側表面を熱処理する導電層形成前の熱処理工程と、
該熱処理後のケイ素基板上に、Ni導電層を形成する導電層形成工程と、
該導電層を有するケイ素基板上に、Niめっきを施し、基材を形成するめっき工程と、
前記基材を、前記ケイ素基板から剥離させる剥離工程と、
を含むことを特徴とする磁気転写用マスター担体の製造方法である。
<2> 熱処理が、300℃〜450℃で20分間〜40分間の条件で行われる前記<1>に記載の磁気転写用マスター担体の製造方法である。
<3> 配向基材と、該配向基材上に形成された下地薄層と、該下地薄層上に形成された磁性層とを有する磁気転写用マスター担体の製造方法であって、
パターニングされたケイ素基板上に、Ni導電層を形成する導電層形成工程と、
該Ni導電層の表面を熱処理する導電層形成後の熱処理工程と、
該熱処理後の導電層を有するケイ素基板上に、Niめっきを施し、基材を形成するめっき工程と、
前記基材を、前記ケイ素基板から剥離させる剥離工程と、
を含むことを特徴とする磁気転写用マスター担体の製造方法である。
<4> 熱処理が、300℃〜450℃で10分間〜30分間の条件で行われる前記<3>に記載の磁気転写用マスター担体の製造方法である。
<5> 前記<1>から<4>のいずれかに記載の磁気転写用マスター担体の製造方法によって製造されたことを特徴とする磁気転写用マスター担体である。
<6> 下地薄層の厚みが、1nm〜30nmである前記<5>に記載の磁気転写用マスター担体である。
<7> 垂直磁気記録媒体を、垂直方向に初期磁化させる初期磁化工程と、
前記初期磁化工程後の前記垂直磁気記録媒体に対して、前記<5>から<6>のいずれかに記載の磁気転写用マスター担体を密着させる密着工程と、
前記垂直磁気記録媒体と前記磁気転写用マスター担体とを密着させた状態で、前記初期磁化と逆方向の垂直磁界を印加し、前記垂直磁気記録媒体に磁気情報を転写する磁気転写工程と、を含むことを特徴とする磁気転写方法である。
【発明の効果】
【0010】
本発明によると、前記従来における諸問題を解決し、前記目的を達成することができ、下地層を薄くしても高配向で、形状劣化のない磁性層が得られ、信号品位に優れる磁気転写用マスター担体及び該磁気転写用マスター担体の製造方法、並びに該磁気転写用マスター担体を用いた磁気転写方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
(磁気転写用マスター担体の製造方法及び磁気転写用マスター担体)
本発明の磁気転写用マスター担体の製造方法は、配向基材と、該配向基材上に形成された下地薄層と、該下地薄層上に形成された磁性層とを有する磁気転写用マスター担体を製造する方法である。
第1形態では、導電層形成前の熱処理工程と、導電層形成工程と、めっき工程と、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。
第2形態では、導電層形成工程と、導電層形成後の熱処理工程と、めっき工程と、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。
本発明の磁気転写用マスター担体は、本発明の磁気転写用マスター担体の製造方法により製造される。
以下、本発明の磁気転写用マスター担体の製造方法の説明を通じて、本発明の磁気転写用マスター担体の詳細についても明らかにする。
【0012】
<第1形態の磁気転写用マスター担体の製造方法>
−導電層形成前の熱処理工程−
前記導電層形成前の熱処理工程は、パターニングされたケイ素基板のパターン側表面を熱処理する工程である。これにより、Si基板の凹部表面がSiではなく、SiO2アモルファスになる。その結果、Ni導電層形成時に(111)配向しやすくなる。
【0013】
前記導電層形成前の熱処理工程は、温度が300℃〜450℃で時間が20分間〜40分間であることが好ましく、温度が400℃〜450℃で時間が30分間〜40分間であることがより好ましい。
前記温度が低い、もしくは熱処理時間が短い場合には、熱処理による配向性改善効果が小さくなることがあり、温度が高すぎる、もしくは熱処理時間が長すぎる場合には、表面が高温にさらされることにより、別の弊害が生じることがある。
前記熱処理は、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(1)クリーンオーブンを用いる方法、(2)超音波やマイクロ波を利用した装置を活用する方法などにより行うことができる。
【0014】
−導電層形成工程−
前記導電層形成工程は、前記熱処理後のケイ素基板上に、Ni導電層を形成する工程である。導電層を形成することにより、電鋳時の金属の電着が均一に行えるという効果が得られる。
前記Ni導電層の形成は、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PVD(Physical Vapor Deposition)、CVD(Chemical Vapor Deposition)等の各種の金属成膜法などが挙げられる。これらの中でも、スパッタリング法が特に好ましい。
前記Ni導電層の厚みは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、1nm〜30nmであることが好ましい。
なお、Ni導電層はNi以外の材料を含有していてもよく、また、Ni層と他の材料層との多層構造であっても構わない。
【0015】
−めっき工程−
前記めっき工程は、前記導電層を有するケイ素基板上に、Niめっきを施し、基材を形成する工程である。
前記めっき工程の実施方法としては、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、電気めっき、などの方法が好適である。
前記電気めっきは、電鋳装置の電解液中に原盤を浸し、原盤を陽極とし、陰極との間に通電することにより行われる。この時の電解液の濃度、pH、電流のかけ方等は、積層された金属板(即ち、磁気転写マスター担体となるもの)に歪みの無い最適条件で実施される。
【0016】
−剥離工程−
前記剥離工程は、前記基材を、前記ケイ素基板から剥離させる工程である。
前記剥離工程の実施方法としては、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、専用冶具による物理的剥離などの方法が利用できる。
【0017】
−その他の工程−
前記その他の工程としては、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、下地薄膜形成工程、磁性層形成工程、保護膜形成工程などが挙げられる。
【0018】
<第2形態の磁気転写用マスター担体の製造方法>
−導電層形成工程―
前記導電層形成工程は、パターニングされたケイ素基板上に、Ni導電層を形成する工程であり、第1形態と同様である。
【0019】
−導電層形成後の熱処理工程−
前記導電層形成後の熱処理工程は、Ni導電層の表面を熱処理する工程である。これにより、Ni導電層の(111)配向性を高めることができる。
【0020】
前記導電層形成後の熱処理工程は、温度が300℃〜450℃で時間が10分間〜30分間であることが好ましく、温度が300℃〜400℃で時間が10分間〜20分間であることがより好ましい。
前記温度が低い、もしくは熱処理時間が短い場合には、熱処理による配向性改善効果が小さくなることがあり、温度が高すぎる、もしくは熱処理時間が長すぎる場合には、表面が高温にさらされることにより、別の弊害が生じることがある。
前記熱処理は、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(1)クリーンオーブンを用いる方法、(2)超音波やマイクロ波を利用した装置を活用する方法などにより行うことができる。
【0021】
−めっき工程−
前記めっき工程は、該熱処理後の導電層を有するケイ素基板上に、Niめっきを施し、基材を形成する工程であり、前記第1形態と同様である。
【0022】
−剥離工程−
前記剥離工程は、第1形態と同様である。
【0023】
−その他の工程−
前記その他の工程としては、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、下地薄膜形成工程、磁性層形成工程、保護膜形成工程などが挙げられる。
【0024】
ここで、図1〜図3は、磁気転写用マスター担体(以下、マスターディスク又はマスター担体と略記することがある)の製造工程を示す説明図である。以下、図1〜図3に基づいて、一実施形態に係るマスターディスクの製造方法の一例について説明する。
図1(a)に示すように、表面が平滑なシリコンウエハーである原板30を用意し、この原板30の上に、電子線レジスト液をスピンコート法等により塗布して、レジスト層32を形成し(図1(b)参照)、ベーキング処理(プレベーク)を行う。
【0025】
次いで、高精度な回転ステージ又はX−Yステージを備えた不図示の電子ビーム露光装置のステージ上に原板30をセットし、原板30を回転させながら、サーボ信号に対応して変調した電子ビームを照射し、レジスト層32の略全面に所定のパターン33、例えば各トラックに回転中心から半径方向に線状に延びるサーボ信号に相当するパターンを円周上の各フレームに対応する部分に描画露光(電子線描画)する(図1(c)参照)。
【0026】
次いで、図1(d)に示すように、レジスト層32を現像処理し、露光(描画)部分を除去して、残ったレジスト層32による所望厚さの被覆層を形成する。この被覆層が次工程(エッチング工程)のマスクとなる。なお、基板30上に塗布されるレジストはポジ型、ネガ型のどちらでも使用可能であるが、ポジ型とネガ型では、露光(描画)パターンが反転することになる。この現像処理の後には、レジスト層32と原板30との密着力を高めるためにベーキング処理(ポストベーク)を行う。
【0027】
次いで、図1(e)に示すように、レジスト層32の開口部より原板30を表面より所定深さだけ除去(エッチング)する。このエッチングにおいては、アンダーカット(サイドエッチ)を最小にするため、異方性のエッチングが好ましい。このような、異方性のエッチングとしては、反応性イオンエッチング(RIE;Reactive Ion Etching)が好ましく採用できる。
【0028】
次いで、図2(f)に示すように、レジスト層32を除去する。レジスト層32の除去方法は、乾式法としてアッシングが採用でき、湿式法として剥離液による除去方法が採用できる。以上のアッシング工程により、所望の凹凸状パターンの反転型が形成された原盤(ケイ素基板)36が作製される。
ここで、本発明の第1形態の磁気転写用マスター担体の製造方法では、パターニングされたケイ素基板を、クリーンオーブン内に入れ、基板パターン側の表面に熱を加える、具体的には、300℃〜450℃で20分間〜40分間熱処理する。
【0029】
次いで、図2(g)に示すように、原盤36の表面に均一厚さに導電層38を形成する。この導電層38の形成方法としては、PVD(Physical Vapor Deposition)、CVD(Chemical Vapor Deposition)を含む各種の金属成膜法等が適用できる。
このように、導電層の層(符号38)を1層形成すれば、次工程(電鋳工程)の金属の電着が均一に行えるという効果が得られる。導電層38としては、Niを主成分とする膜であることが好ましい。このようなNiを主成分とする膜は、形成が容易であり、かつ硬質であるため、導電層としてふさわしい。この導電層38の厚みとして、特に制限はないが、数十nm程度が一般的に採用できる。
なお、本発明の第2形態の磁気転写用マスター担体の製造方法では、前記第1形態とは異なり、Ni導電層を形成した後、該Ni導電層付きの基板をクリーンオーブン内に入れ、基板パターン側のNi導電層表面に熱を加える、具体的には300℃〜450℃で10分間〜30分間熱処理する。
【0030】
次いで、図2(h)に示すように、原盤36の表面に、電鋳により所望の厚さの金属(ここでは、Ni)による金属板40を積層する(めっき工程)。このめっき工程は、電鋳装置の電解液中に原盤36を浸し、原盤36を陽極とし、陰極との間に通電することにより行われるが、このときの電解液の濃度、pH、電流のかけ方等は、積層された金属板40に歪みのない最適条件で実施されることが求められる。
【0031】
そして、上記のようにして金属板40の積層された原盤36が電鋳装置の電解液から取り出され、剥離槽(不図示)内の純水に浸される。
【0032】
次いで、剥離槽内において、金属板40を原盤36から剥離し(剥離工程)、図3(i)に示すような、原盤36から反転した凹凸状パターンを有する粗マスター基板42A(基材)を得る。
【0033】
続いて、粗マスター基板42Aの表面にエッチングを施して導電層38をおおよそ除去し、図3(j)に示すような、マスター基板42(配向基材)を得る(エッチング工程)。
【0034】
次に、図3(k)に示すように、マスター基板42の凹凸表面上に下地薄層47を形成する。該下地薄層47の材料は、例えば、Pt、Ru、Pd、Co、Cr、Ni、W、Ta、Al、P、Si、Tiのうち、少なくとも1つを含有する金属、合金、化合物からなる。該下地薄層47の厚みは、1nm〜30nmの範囲が好ましく、2nm〜20nmの範囲がより好ましい。該下地薄層47は、例えば、上述の材料のターゲットを用いスパッタリングにより形成される。
【0035】
次いで、図3(l)に示すように、下地薄層47上に磁性層48を形成する。該磁性層48の材料は、例えば、CoPtからなる。該磁性層48の厚みは、10nm〜320nmの範囲が好ましく、20nm〜300nmの範囲がより好ましく、30nm〜100nmが更に好ましい。該磁性層48は、後述の材料のターゲットを用いスパッタリングにより形成される。
【0036】
その後、マスター基板42の内径及び外径を、所定のサイズに打抜き加工する。以上のプロセスにより、図3(l)に示すように、磁性層48が設けられた凹凸パターンを有するマスターディスク20が作製される。
【0037】
図4はマスターディスク20の上面図である。図4に示すように、マスターディスク20の表面には、凹凸パターンからなるサーボパターン52が形成される。また、図には示さないが、マスターディスク20表面の磁性層48(図3(l)参照)の上にダイヤモンドライクカーボン等の保護膜(保護層)や、更に、保護膜上に潤滑剤層を設けてもよい。
【0038】
該保護層を形成する目的は、マスターディスク20と後述するスレーブディスクとを密着させた際に磁性層48が傷つきやすく、マスターディスク20として使用できなくなってしまうことを防止するためである。また、潤滑剤層は、スレーブディスクとの接触の際に生じる摩擦による傷の発生などを防止し、耐久性を向上させる効果がある。
【0039】
具体的には、保護層として、厚さが2nm〜30nmのカーボン膜を形成し、更にその上に潤滑剤層を形成した構成が好ましい。また、磁性層48と、保護層との密着性を強化するため、磁性層48上にSi等の密着強化層を形成し、その後に保護層を形成してもよい。
【0040】
(磁気転写用マスター担体)
本発明の磁気転写用マスター担体は、上述の磁気転写用マスター担体の製造方法によって製造され、少なくとも配向基材と、該配向基材上に形成された下地薄層と、該下地薄層上に形成された磁性層とを備えてなり、更に必要に応じて、その他の層を備えてなる。
【0041】
図5(a)は、本発明の磁気転写用マスター担体の一例としての、マスターディスク(マスター担体)20の部分断面図である。このマスターディスク20は、配向基材202と、該配向基材202の表面上に形成される磁性層204とを備える。該配向基材202は、その表面に、凸部206及び凹部207を有する。該凸部206は、その表面に前記磁性層204を有する。なお、本実施形態においては、製造が容易である等の理由により、凹部207の表面にも磁性層208が形成されている。他の実施形態においては、凹部207内に磁性層208がなくてもよい。
配向基材202の凸部206の表面(頂面)に形成される磁性層204は、転写信号に対応するビット部となる。このビット部は、初期磁化を反転させる部分であり、転写部に相当する。なお、凹部207は、磁化反転しない非転写部に相当する。
【0042】
図5(b)は、他の実施形態のマスターディスク20Aの部分断面図である。このマスターディスク20Aは、配向基材212と、該配向基材212の表面上に、転写信号に対応するビット部となる磁性層214とを備える。このマスターディスク20Aにおいては、該磁性層214が、転写部に相当し、隣り合う磁性層214の間の部分(隙間)が、非転写部に相当する。
【0043】
<配向基材>
前記配向基材は、ガラス、ポリカーボネート等の合成樹脂;ニッケル、アルミニウム等の金属;シリコン、カーボンなどの公知の材料を用いて製造される。
【0044】
<磁性層>
前記磁性層は、垂直磁気異方性を有し、磁気異方性エネルギー(Ku)が、3×106erg/cm3以上であることが好ましい。前記磁気異方性エネルギー(Ku)は、公知の磁気異方性トルク計を用いて測定できる。
【0045】
該磁性層の磁気異方性エネルギーが少なくとも3×106erg/cm3以上あると、転写磁界(Hd)を印加した際、垂直方向に磁界を印加した際の該磁性層内において反磁界の影響による磁化量の減少が抑制される。これに対し、磁気異方性エネルギーが3×106erg/cm3未満であると、転写磁界(Hd)を印加した際、該磁性層内において発生した反磁界の影響が顕著に現れ、該磁性層の磁化量が減少し磁気転写特性を確保することができない。
【0046】
該磁性層の飽和磁化(Ms)は、500emu/cc以上であることが好ましい。飽和磁化が500emu/cc未満であると、垂直磁気異方性を有し、磁性層磁化が飽和した状態にあるにもかかわらず、凹凸間の転写磁界強度差を確保できず、充分な転写特性を確保できないことがある。
【0047】
また、該磁性層の核生成磁界(Hn)が正値(Hn>0)であることが好ましい。核生成磁界(Hn)が、Hn≦0であると、磁気転写終了後、転写磁界を除去後にも磁性層から大きな磁界が発生することとなり、重ね記録が起こり、所望の信号を記録できないことがある。
なお、該磁性層の核生成磁界(Hn)は、印加磁界(転写磁界、Hd)以下であることが好ましい。印加磁界以下であると、該磁性層の飽和磁化(Ms)を有効に活用できる。
【0048】
該磁性層の飽和磁化(emu/cc)及び核生成磁界(Hn)は、公知の振動試料型磁力計を用いて求められる。飽和磁化(emu/cc)は、該振動試料型磁力計を用いて得られる磁化曲線から、飽和磁気モーメント(emu)を求め、該飽和磁気モーメントを、該磁性層の体積(cc)で割ることにより、求められる。核生成磁界(Hn)は、該磁化曲線から求められる。
【0049】
該磁性層の残留磁化(Mr)は、小さい値であることが好ましい。残留磁化がある値よりも大きくなると、転写磁界の印加を解除した後も、マスターディスクから磁界が発生するため、マスターディスクをスレーブディスクから分離する際に不要な転写が生じ、この不要な転写が信号のノイズとなる。該磁性層の残留磁化(Mr)は、飽和磁化値の80%以下であることが好ましく、具体的には、400emu/cc以下であることが好ましい。
【0050】
該磁性層の保磁力(Hc)は、その値が大きすぎると、印加磁界で該磁性層が磁化しないため、転写することが難しい。大きな転写磁界印加は、凹部の磁界を強める。したがって、該磁性層の保磁力(Hc)は、対象とする垂直磁気記録媒体の保磁力以下であることが好ましく、具体的には、6,000Oe以下が好ましく、4,000Oe以下がより好ましい。
【0051】
このような、マスターディスク(マスター担体)の磁性層に用いられる材料としては、Fe、Co、Niのうち、少なくとも1つの強磁性金属と、Cr、Pt、Ru、Pd、Si、Ti、B、Ta、Oのうち少なくとも1つの非磁性物質とから構成される合金、或いは化合物である。該磁性層の材料としては、特に、Coと、Ptとから構成される合金(CoPt)が好ましい。
【0052】
前記硬質保護層及び潤滑剤層が形成されたマスターディスクを用いて、複数回の磁気転写を実施する。
ところで、該硬質保護層には、微小なピンホールが存在することに加え、潤滑剤層の被覆率も低いため、複数回の磁気転写工程においてピンホールから水分が侵入し、従来のマスターディスク表面に磁性層酸化物が生成する場合があった。該酸化物が生成することにより、該磁性層の体積が膨張し、膨張した箇所が凸状となり、スレーブディスク表面に物理的欠陥が発生することがあった。
特に、従来のFeCoからなる磁性層を備えたマスターディスクを接触させると、該磁性層の金属元素、特にFeの腐食、酸化が選択的に発生するという問題があった。
これに対し、Feよりもイオン化傾向が低い、Co、Ptを選択したCoPtからなる磁性層を備えたマスターディスクでは上記問題を大幅に改善することができる。
【0053】
マスターディスク(マスター担体)の磁性層は、例えば、スパッタリング法によって形成できる。例えば、該磁性層としてCoPtを用いる場合、該磁性層の組成は、主として、Pt濃度で制御できる。該磁性層形成時のスパッタ圧を低く設定すると、磁気異方性エネルギー(Ku)を高めることができる。ただし、スパッタ圧を0.1Pa未満に設定すると、通常、放電が困難となる。スパッタ圧は、0.1Pa〜50Paが好ましく、0.1Pa〜10Paがより好ましい。Pt濃度は、5原子%〜30原子%が好ましく、10原子%〜25原子%がより好ましい。
【0054】
<下地薄層>
前記下地薄層は、マスターディスク(マスター担体)の磁性層の垂直配向性、磁気異方性エネルギー(Ku)、及び核生成磁界(Hn)を調整するために、該磁性層の下(磁性層と配向基材との間)に形成されている。
前記下地薄層の材料としては、例えば、Pt、Ru、Pd、Co、Cr、Ni、W、Ta、Al、P、Si、Tiのうち、少なくとも1つを含有する金属、合金、化合物で構成される。該下地薄層の材料としては、Pt、Ru等の白金属の金属、合金が好ましい。該下地薄層は、単層でもよく、多層でもよい。
【0055】
前記下地薄層の厚みは、1nm〜30nmであることが好ましく、2nm〜20nmがより好ましい。前記下地薄層の厚みが、30nmを超えると、マスターディスクのパターン上に形成された磁性層の形状が劣化して、転写磁界の分布が悪化し、記録信号の信号品位が劣化する。一方、前記下地薄層の厚みが、1nm未満であると、該磁性層を垂直配向させることができない場合、或いは、磁気異方性エネルギー、核生成磁界を制御できない場合がある。
なお、前記下地薄層の厚みは、20nm以下であることが好ましい。前記下地薄層の厚みが20nm以下であると、磁性層形成後のパターン形状の劣化を抑制することができ、大幅に磁気転写特性を改善できる。
【0056】
従来、磁性層を垂直配向させるためには、下地層は、30nmを超える厚さにする必要があった。
これに対し、本発明では、基材の表面配向が高いので、下地層を薄くしても磁性層を垂直配向させることができる。これにより、基材上に形成する下地層及び磁性層のトータル厚みが抑えられ、結果として、磁性層の形状劣化の影響を受けず、優れた転写信号品位を得ることが可能となる。
【0057】
<その他の層>
前記その他の層としては、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、保護層形成などが挙げられる。
【0058】
<<保護層>>
前記保護層は、マスターディスク表面に、機械的、摩擦特性、耐候性を改善するために形成される。前記保護層の材料としては、硬質な炭素膜が好ましく、スパッタ法により形成した無機カーボン、ダイヤモンドライクカーボン等を用いることができる。この硬質保護層上には、更に、潤滑剤からなる層(潤滑剤層)を形成してもよい。
この種の潤滑剤としては、一般的に、パーフルオロポリエーテル(PFPE)等のフッ素系樹脂が用いられる。
【0059】
(磁気転写方法)
本発明の磁気転写方法は、少なくとも初期磁化工程と、密着工程と、磁気転写工程と、を含んでなり、更に必要に応じて、その他の工程を含んでなる。
【0060】
図6を用いて垂直磁気記録の磁気転写技術の概要を説明する。図6は、垂直磁気記録の磁気転写方法の工程を示す説明図である。図6において、10は被転写用の磁気ディスクとしてのスレーブディスク(垂直磁気記録媒体に相当)、20は磁気転写用マスター担体としてのマスターディスクを表す。
【0061】
図6(a)に示すように、スレーブディスク10のディスク平面に対し、垂直の方向から、直流磁界(Hi)を印加して、該スレーブディスク10を初期磁化する(初期磁化工程)。
初期磁化を行った後、図6(b)に示すように、前記初期磁化後のスレーブディスク10と、マスターディスク20とを密着させる(密着工程)。
更に、両ディスク10、20を密着させた後、図6(c)に示すように、初期磁化の際に印加される磁界(Hi)とは、逆向きの磁界(Hd)を印加して、該スレーブディスク10に磁気転写する(磁気転写工程)。
【0062】
〔スレーブディスク(垂直磁気記録媒体)の説明〕
図7に示すように、前記スレーブディスク10は、円盤状の基板の表面の片面或いは、両面にスレーブ磁性層が形成されたものであり、具体的には、高密度ハードディスク等が挙げられる。このスレーブディスク10を例に挙げ、図7を用いて、垂直磁気記録媒体の説明を行う。
【0063】
図7は、スレーブディスク10の断面を示す説明図である。図7に示すように、スレーブディスク10は、ガラス等の非磁性基板12上に、軟磁性層(軟磁性下地層;SUL)13、非磁性層(中間層)14、スレーブ磁性層(垂直磁気記録層)16が順次積層形成された構造からなり、スレーブ磁性層16の上は更に保護層18と潤滑層19とで覆われている。なお、ここでは、基板12の片面にスレーブ磁性層16を形成した例を示すが、基板12の表裏両面にスレーブ磁性層を形成する態様も可能である。
【0064】
前記基板12は、円盤状であり、ガラスやAl(アルミニウム)等の非磁性材料から構成されており、この基板12上に軟磁性層13を形成した後、非磁性層14と、スレーブ磁性層16を形成する。
【0065】
前記軟磁性層13は、スレーブ磁性層16の垂直磁化状態を安定させ、記録再生時の感度を向上させるために有益である。軟磁性層13に用いられる材料は、CoZrNb、FeTaC、FeZrN、FeSi合金、FeAl合金、パーマロイ等のFeNi合金、パーメンジュール等のFeCo合金等の軟磁性材料が好ましい。この軟磁性層13は、ディスクの中心から外側に向かって半径方向が磁化容易軸の磁気異方性が付けられている。
【0066】
前記軟磁性層13の厚さは、20nm〜2,000nmであることが好ましく、40nm〜400nmであることがより好ましい。
【0067】
前記非磁性層14は、後に形成するスレーブ磁性層16の垂直方向の磁気異方性を大きくする等の理由により設けられる。非磁性層14に用いられる材料としては、例えばTi(チタン)、Cr(クロム)、CrTi、CoCr、CrTa、CrMo、NiAl、Ru(ルテニウム)、Pd(パラジウム)、Ta、Pt等が好ましい。非磁性層14は、スパッタリング法により上記材料を成膜することにより形成される。非磁性層14の厚さは、10nm〜150nmであることが好ましく、20nm〜80nmであることがより好ましい。
【0068】
前記スレーブ磁性層16は、垂直磁化膜(スレーブ磁性層内の磁化容易軸が基板に対し主に垂直に配向したもの)により形成されており、このスレーブ磁性層16に情報が記録される。スレーブ磁性層16に用いられる材料としては、例えばCo(コバルト)、Co合金(CoPt、CoPtCr、CoCr、CoPtCrTa、CoPtCrNbTa、CoCrB、CoNi等)、Co合金−SiO2、Co合金−TiO2、Fe合金(FePt、FeCoNi等)等が好ましい。これらの材料は、磁束密度が大きく、成膜条件や組成を調整することにより垂直の磁気異方性を有している。スレーブ磁性層16は、スパッタリング法により上記材料を成膜することにより形成される。スレーブ磁性層16の厚さは、10nm〜500nmであることが好ましく、20nm〜200nmであることが更に好ましい。
【0069】
本実施形態では、スレーブディスク10の基板12として、外形65mmの円盤状のガラス基板を用い、スパッタリング装置のチャンバー内にガラス基板を設置し、1.33×10−5Pa(1.0×10−7Torr)まで減圧した後、チャンバー内にAr(アルゴン)ガスを導入し、チャンバー内にあるCoZrNbターゲットを用い、同じくチャンバー内の基板の温度を室温として、80nm厚のSUL第1層をスパッタリング成膜する。次にその上に、チャンバー内にあるRuターゲットを用いて0.8nmのRu層をスパッタリング成膜する。更にその上に、CoZrNbターゲットを用い、80nm厚のSUL第2層をスパッタリング成膜する。尚、SUL第1層及び第2層を成膜する際、半径方向に50(Oe)以上の磁界を印加することにより、半径方向が磁化容易軸である磁気異方性を付与する。
【0070】
次に、Ruターゲットを用い、基板温度が室温の条件の下で放電させることによりスパッタリング成膜を行う。これによりRuからなる非磁性層14を厚み20nmに成膜する。
【0071】
この後、上記と同様にArガスを導入し、同じチャンバー内にあるCoCrPt−SiO2ターゲットを用い、同じく基板温度が室温の条件の下で放電させることによりスパッタリング成膜を行う。これによりCoCrPt−SiO2からなるグラニュラー構造のスレーブ磁性層16を厚み20nmに成膜する。
【0072】
以上のプロセスにより、ガラス基板に、軟磁性層、非磁性層とスレーブ磁性層が成膜された転写用磁気ディスク(スレーブディスク)10を作製した。
【0073】
<初期磁化工程>
図6(a)に示すように、スレーブディスク10の初期磁化(直流磁化)は、スレーブディスク10の表面に対し垂直に直流磁界を印加することができる装置(不図示の磁界印加手段)により初期化磁界Hiを発生させることにより行う。具体的には、初期化磁界Hiとしてスレーブディスク10の保磁力Hc以上の強度の磁界を発生させることにより行う。この初期磁化工程により、図8に示すように、スレーブディスク10のスレーブ磁性層16について、ディスク面と垂直な一方向に初期磁化Piさせる。なお、この初期磁化工程は、スレーブディスク10を磁界印加手段に対し相対的に回転させることにより行ってもよい。
【0074】
<密着工程>
次に、マスターディスク20と、初期磁化工程後のスレーブディスク10とを図6(b)に示すように、重ね合わせて両者を密着させる工程(密着工程)を行う。図6(b)に示すように、密着工程では、マスターディスク20の突起状パターン(凹凸パターン)の形成されている面と、スレーブディスク10のスレーブ磁性層16の形成されている面とを所定の押圧力で密着させる。
【0075】
スレーブディスク10には、マスターディスク20に密着させる前に、グライドヘッド、研磨体等により、表面の微少突起又は付着塵埃を除去するクリーニング処理(バーニッシング等)が必要に応じて施される。
【0076】
なお、密着工程は、図6(b)に示すように、スレーブディスク10の片面のみにマスターディスク20を密着させる場合と、両面にスレーブ磁性層が形成された転写用磁気ディスクについて、両面からマスターディスクを密着させる場合とがある。後者の場合では、両面を同時転写することができる利点がある。
【0077】
<磁気転写工程>
次に、図6(c)に基づき磁気転写工程を説明する。上記密着工程によりスレーブディスク10とマスターディスク20とを密着させたものについて、不図示の磁界印加手段により初期化磁界Hiの向きと反対方向に記録用磁界Hdを発生させる。記録用磁界Hdを発生させることにより生じた磁束がスレーブディスク10とマスターディスク20に進入することにより磁気転写が行われる。
【0078】
本実施形態では、記録用磁界Hdの大きさは、スレーブディスク10のスレーブ磁性層16を構成する磁性材料のHcと略同じ値である。
【0079】
磁気転写は、スレーブディスク10及びマスターディスク20を密着させたものを不図示の回転手段により回転させつつ、磁界印加手段によって記録用磁界Hdを印加し、マスターディスク20に記録されている突起状のパターンからなる情報をスレーブディスク10のスレーブ磁性層16に磁気転写する。なお、この構成以外にも、磁界印加手段を回転させる機構を設け、スレーブディスク10及びマスターディスク20に対し、相対的に回転させる手法であってもよい。
【0080】
磁気転写工程における、スレーブディスク10とマスターディスク20の断面の様子を図9に示す。図9に示すように、凹凸パターンを有するマスターディスク20をスレーブディスク10が密着させた状態で、記録用磁界Hdを印加すると、磁束Gは、マスターディスク20の凸領域とスレーブディスク10が接触している領域では強く、記録用磁界Hdにより、マスターディスク20の磁性層48の磁化の向きが記録用磁界Hdの方向に揃い、スレーブディスク10のスレーブ磁性層16に磁気情報が転写される。一方、マスターディスク20の凹領域は、記録用磁界Hdの印加によって生じる磁束Gが凸領域に比べて弱く、スレーブディスク10のスレーブ磁性層16の磁化の向きが変わることはなく、初期磁化の状態を保ったままである。
【0081】
図10は、磁気転写に用いられる磁気転写装置について詳細に示したものである。この磁気転写装置は、コア62にコイル63が巻きつけられた電磁石からなる磁界印加手段60を有するものであり、このコイル63に電流を流すことによりギャップ64において、密着させたマスターディスク20とスレーブディスク10のスレーブ磁性層16に対し垂直に磁界を発生する構造になっている。発生する磁界の向きは、コイル63に流す電流の向きによって変えることができる。従って、この磁気転写装置によって、スレーブディスク10の初期磁化を行うことも、磁気転写を行うことも可能である。
【0082】
この磁気転写装置により初期磁化させた後、磁気転写を行う場合には、磁界印加手段60のコイル63に、初期磁化したときにコイル63に流した電流の向きと逆向きの電流を流す。これにより、初期磁化の際の磁化向きとは反対の向きに記録用磁界を発生させることができる。磁気転写は、スレーブディスク10及びマスターディスク20を密着させたものを回転させつつ、磁界印加手段60によって記録用磁界Hdを印加し、マスターディスク20に記録されている突起状のパターンからなる情報をスレーブディスク10のスレーブ磁性層16に磁気転写するため、不図示の回転手段が設けられている。なお、この構成以外にも、磁界印加手段60を回転させる機構を設け、スレーブディスク10及びマスターディスク20に対し、相対的に回転させる手法であってもよい。
【0083】
本実施形態では、記録用磁界Hdは、本実施の形態に用いられるスレーブディスク10のスレーブ磁性層16の保磁力Hcの40%〜130%が好ましく、より好ましくは50%〜120%の強度の磁界を印加することにより磁気転写を行う。
【0084】
これにより、スレーブディスク10のスレーブ磁性層16には、サーボ信号等の磁気パターンの情報が、初期磁化Piの反対向きの磁化となる記録磁化Pdとして記録される(図11参照)。
【0085】
なお、本発明の実施に際して、マスターディスク20に形成された突起状のパターンは、図4(j)で説明したポジパターンと反対のネガパターンであってもよい。この場合、初期化磁界Hiの方向及び記録用磁界Hdの方向を各々逆方向にすることにより、スレーブディスク10のスレーブ磁性層16に、同様の磁化パターンを磁気転写することができるからである。また、本実施の形態では、磁界印加手段は、電磁石の場合について説明したが、同様に磁界が発生する永久磁石を用いてもよい。
【0086】
なお、上述した本発明の実施形態に係る方法により製造された垂直磁気記録媒体は、例えば、ハードディスク装置等の磁気記録再生装置に組み込まれて使用される。これにより、サーボ精度が高く、良好な記録再生特性の高記録密度の磁気記録再生装置を得ることができる。
【実施例】
【0087】
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。
【0088】
(比較例1)
<原盤の作製>
8インチのSiウェハ(原板)上に、電子線レジストをスピンコート法により、100nmの厚みで塗布した。塗布後、該原板上の該レジストに対し、回転式電子線露光装置を用いて、サーボ情報等に対応させて変調した電子ビームを照射し、該レジストを露光した。その後、該レジストを現像し、未露光部分を除去して、該原板上に該レジストのパターンを形成した。
【0089】
次いで、パターン状の該レジストをマスクとして用い、該原板に対して反応性エッチング処理を行い、該レジストでマスクされていない箇所を掘り下げた。該エッチング処理後、該原板上に残存するレジストを溶剤で洗浄し、除去した。その後、該原板を乾燥させて、磁気転写用マスター担体を作製するための原盤を作製した。
【0090】
<磁気転写用マスター担体の作製>
作製した原盤(パターニングされたケイ素基板)の表面に、スパッタリング法により下記成膜条件で、厚み10nmのNi導電層を形成した。
−Ni導電層の成膜条件−
・ターゲット材料:Ni
・成膜圧力:0.1Pa
・基板−ターゲット間距離:100mm
・DCパワー:500W
【0091】
次いで、原盤表面に、電鋳により150μmの厚さのNiによる金属板を形成した。具体的には、導電層が形成された原盤を、下記組成のNi電鋳浴に浸漬させて、一定の回転速度で回転させながら、電鋳浴中に通電する電流の電流密度を10〜50mA/cm2にして、電鋳処理を行った。
−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℃
【0092】
次に、金属板と導電層を原盤から剥離し(剥離工程)、洗浄して磁気転写用マスター担体の基材を作製した。
【0093】
次に、得られた基材上に、スパッタリング法により下記成膜条件で、厚みが10nmの下地薄層(Pt)を形成した。
−Pt下地層の成膜条件−
・ターゲット材料:Pt
・成膜圧力=0.12Pa
・基板−ターゲット間距離=75mm
・DCパワー=300W
【0094】
次に、下地薄層上に、スパッタリング法により下記成膜条件で、厚みが20nmのCoPt磁性層(Co80at%−Pt20at%)を形成した。以上により、比較例1の磁気転写用マスター担体を作製した。
−CoPt磁性層の成膜条件−
・ターゲット材料:CoPt
・成膜圧力=0.15Pa
・基板−ターゲット間距離=200mm
・DCパワー=1000W
【0095】
次に、作製した比較例1の磁気転写用マスター担体について、以下のようにして、配向性、及び転写媒体の評価を行った。結果を表1に示す。
【0096】
<配向性の評価>
X線回折によって配向性を評価した。
X線回折装置としてはX’Pert Pro(Panalytical)を用い、ブラッグブレンターノ法により測定した。
配向性を比較する手段としては、各ピークの半値幅(Δθ50)を用いた。しかし、絶対値での比較は難しいため、比較例1を基準とした相対値で表した。
即ち、比較例1における、剥離工程後の基材表面のNi表面(111)配向性(以下、Ni(111)と略記する)と、CoPt磁性層のc軸配向性(以下、CoPt(002)と略記する)と、に対応するピークの半値幅(Δθ50)を基準とし、これに対する相対値で評価した。
【0097】
<転写媒体の評価>
転写した磁気信号プリアンブル部分の波形をオシロスコープに取り込み、S/Nを算出した。S/N値は、190フレーム(ビット長=100nm)の平均値を求めることで、バラツキの影響を極力小さくした。
なお、S/N値は、比較例1の磁気転写用マスター担体の転写品を基準とし、dBで相対比較した。
【0098】
(実施例1〜17)
比較例1において、表1に示す、(1)クリーンオーブンを用いたNi導電層形成前の熱処理工程、及び(2)クリーンオーブンを用いたNi導電層形成後の熱処理工程のいずれかを実施し、必要に応じてPt下地薄層の厚さを変更した以外は、比較例1と同様にして、実施例1〜17の磁気転写用マスター担体を作製した。
得られた各磁気転写用マスター担体を用いて、比較例1と同様にして、配向性及び転写媒体の評価を行った。結果を表1に示す。
【0099】
【表1】
表1の結果から、Ni導電層形成前、又はNi導電層形成後に熱処理を行うことにより、Ni基板上に、薄い下地層を形成するだけで、CoPt磁性層のc軸配向性を高められることが分かった。更に、合わせて転写信号品位(S/N)の向上も確認できた。
また、下地膜Ptが厚い場合には、マスター上に形成するCoPt磁性層の配向性は高まるが、磁性層のトータル厚み(下地層+磁性層)がアップするため、磁性層の形状劣化の影響を受け、磁気転写信号の劣化(S/N低下)を引き起こすものと思われる。
また、転写信号品位の向上には、可能な限り、薄い下地層を形成することが、有効であることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【0100】
本発明の磁気転写用マスター担体の製造方法により製造された磁気転写用マスター担体は、該磁気転写用マスター担体上に形成する磁性膜の形状劣化を極力抑えることができ、優れた転写信号品位を得ることができるので、高密度な垂直磁気記録媒体の磁気転写などに好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【0101】
【図1】図1は、本発明の一実施形態に係るマスターディスクの製造方法の説明図である。
【図2】図2は、本発明の一実施形態に係るマスターディスクの製造方法の説明図である。
【図3】図3は、本発明の一実施形態に係るマスターディスクの製造方法の説明図である。
【図4】図4は、マスターディスクの上面図である。
【図5】図5は、本発明の一実施形態に係るマスターディスクの部分断面図である。
【図6】図6は、垂直磁気記録転写方法の工程を示す説明図である。
【図7】図7は、スレーブディスクの断面を示す説明図である。
【図8】図8は、初期磁化工程後の磁性層(記録層)の磁化方向を示した説明図である。
【図9】図9は、磁気転写工程を示す説明図である。
【図10】図10は、磁気転写工程に用いる磁気印加装置の概略構成図である。
【図11】図11は、磁気転写工程後の磁性層(記録層)の磁化方向を示した説明図である。
【符号の説明】
【0102】
10 スレーブディスク(垂直磁気記録媒体)
20 マスターディスク(磁気転写用マスター担体)
30 原板(ケイ素基板)
36 原盤(ケイ素基板)
40 金属板
42 マスター基板(配向基材)
42A 粗マスター基板(基材)
47 下地薄層
48 磁性層
202,212 配向基材
204,214 磁性層
【技術分野】
【0001】
本発明は、垂直磁気記録媒体に情報を磁気転写する磁気転写用マスター担体の製造方法、磁気転写用マスター担体、及び該磁気転写用マスター担体を用いた磁気転写方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来より、情報を高密度で記録可能な磁気記録媒体として、垂直磁気記録媒体が知られている。この垂直磁気記録媒体の情報記録領域は、狭トラックで構成されている。そのため、垂直磁気記録媒体では、狭いトラック幅において正確に磁気ヘッドを走査し、高いS/N比で信号を再生するためのトラッキングサーボ技術が重要となる。このようなトラッキングサーボを行うためには、トラッキング用のサーボ信号、アドレス情報信号、再生クロック信号等のサーボ情報を、所定間隔で垂直磁気記録媒体に、いわゆるプリフォーマットとして記録しておく必要がある。
【0003】
垂直磁気記録媒体にサーボ情報をプリフォーマットする方法としては、例えばサーボ情報に対応した、磁性層を含むパターンが形成された磁気転写用マスター担体を、磁気記録媒体に密着させた状態で記録用磁界(転写磁界)を印加し、磁気転写用マスター担体のパターンを磁気記録媒体に磁気転写する方法がある(特許文献1〜3参照)。
この方法においては、磁気記録媒体に磁気転写用マスター担体を密着させた状態で転写磁界が印加されると、磁束がマスター担体の磁化状態に基づきパターン上の磁性層に吸収され、磁界がパターンの凹凸形状に対応して強められる。このパターン状に強められた磁界によって、磁気記録媒体の所定箇所のみが磁化される。そこで、これまでは高飽和磁化を有する磁性材料が積極的にマスター磁性層材料として使用されてきた。
【0004】
本発明者らの検討の結果、マスター磁性層材料として、単純に高飽和磁化を有する磁性材料を使用しても、転写時における転写磁界印加時の大きな反磁界のため、その高飽和磁化が生かされないことが明らかになった。この点を解決すべく、マスター磁性層材料として、垂直磁気異方性を有する磁性材料が有効であることが提案されている。
【0005】
しかし、従来の磁気転写用マスター担体の基材を用いて、該基材上に形成された磁性層が満足できる垂直磁気異方性を有するためには、該基材と該磁性層の間に、厚い下地層を設ける必要があり、下地層を厚くして十分な配向性を得ようとすると、基材上に形成された磁性層の形状が劣化して、転写磁界の分布が悪化し、記録信号の信号品位が劣化するという問題があり、その解決が望まれているのが現状である。
【0006】
【特許文献1】特開2003−203325号公報
【特許文献2】特開2000−195048号公報
【特許文献3】米国特許第7218465号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明は、前記従来における諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、下地層を薄くしても高配向で、形状劣化のない磁性層が得られ、信号品位に優れる磁気転写用マスター担体及び該磁気転写用マスター担体の製造方法、並びに該磁気転写用マスター担体を用いた磁気転写方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
前記課題を解決するため本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、磁気転写用マスター担体の製造方法において、Ni導電層形成前、又はNi導電層形成後に熱処理を行うことにより、Ni(111)の配向性が向上し、Ni基板上に薄い下地膜を形成するだけで、hcp構造磁性膜のc軸配向性を改善できることを知見した。
【0009】
本発明は、本発明者らによる前記知見に基づくものであり、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> 配向基材と、該配向基材上に形成された下地薄層と、該下地薄層上に形成された磁性層とを有する磁気転写用マスター担体の製造方法であって、
パターニングされたケイ素基板のパターン側表面を熱処理する導電層形成前の熱処理工程と、
該熱処理後のケイ素基板上に、Ni導電層を形成する導電層形成工程と、
該導電層を有するケイ素基板上に、Niめっきを施し、基材を形成するめっき工程と、
前記基材を、前記ケイ素基板から剥離させる剥離工程と、
を含むことを特徴とする磁気転写用マスター担体の製造方法である。
<2> 熱処理が、300℃〜450℃で20分間〜40分間の条件で行われる前記<1>に記載の磁気転写用マスター担体の製造方法である。
<3> 配向基材と、該配向基材上に形成された下地薄層と、該下地薄層上に形成された磁性層とを有する磁気転写用マスター担体の製造方法であって、
パターニングされたケイ素基板上に、Ni導電層を形成する導電層形成工程と、
該Ni導電層の表面を熱処理する導電層形成後の熱処理工程と、
該熱処理後の導電層を有するケイ素基板上に、Niめっきを施し、基材を形成するめっき工程と、
前記基材を、前記ケイ素基板から剥離させる剥離工程と、
を含むことを特徴とする磁気転写用マスター担体の製造方法である。
<4> 熱処理が、300℃〜450℃で10分間〜30分間の条件で行われる前記<3>に記載の磁気転写用マスター担体の製造方法である。
<5> 前記<1>から<4>のいずれかに記載の磁気転写用マスター担体の製造方法によって製造されたことを特徴とする磁気転写用マスター担体である。
<6> 下地薄層の厚みが、1nm〜30nmである前記<5>に記載の磁気転写用マスター担体である。
<7> 垂直磁気記録媒体を、垂直方向に初期磁化させる初期磁化工程と、
前記初期磁化工程後の前記垂直磁気記録媒体に対して、前記<5>から<6>のいずれかに記載の磁気転写用マスター担体を密着させる密着工程と、
前記垂直磁気記録媒体と前記磁気転写用マスター担体とを密着させた状態で、前記初期磁化と逆方向の垂直磁界を印加し、前記垂直磁気記録媒体に磁気情報を転写する磁気転写工程と、を含むことを特徴とする磁気転写方法である。
【発明の効果】
【0010】
本発明によると、前記従来における諸問題を解決し、前記目的を達成することができ、下地層を薄くしても高配向で、形状劣化のない磁性層が得られ、信号品位に優れる磁気転写用マスター担体及び該磁気転写用マスター担体の製造方法、並びに該磁気転写用マスター担体を用いた磁気転写方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
(磁気転写用マスター担体の製造方法及び磁気転写用マスター担体)
本発明の磁気転写用マスター担体の製造方法は、配向基材と、該配向基材上に形成された下地薄層と、該下地薄層上に形成された磁性層とを有する磁気転写用マスター担体を製造する方法である。
第1形態では、導電層形成前の熱処理工程と、導電層形成工程と、めっき工程と、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。
第2形態では、導電層形成工程と、導電層形成後の熱処理工程と、めっき工程と、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。
本発明の磁気転写用マスター担体は、本発明の磁気転写用マスター担体の製造方法により製造される。
以下、本発明の磁気転写用マスター担体の製造方法の説明を通じて、本発明の磁気転写用マスター担体の詳細についても明らかにする。
【0012】
<第1形態の磁気転写用マスター担体の製造方法>
−導電層形成前の熱処理工程−
前記導電層形成前の熱処理工程は、パターニングされたケイ素基板のパターン側表面を熱処理する工程である。これにより、Si基板の凹部表面がSiではなく、SiO2アモルファスになる。その結果、Ni導電層形成時に(111)配向しやすくなる。
【0013】
前記導電層形成前の熱処理工程は、温度が300℃〜450℃で時間が20分間〜40分間であることが好ましく、温度が400℃〜450℃で時間が30分間〜40分間であることがより好ましい。
前記温度が低い、もしくは熱処理時間が短い場合には、熱処理による配向性改善効果が小さくなることがあり、温度が高すぎる、もしくは熱処理時間が長すぎる場合には、表面が高温にさらされることにより、別の弊害が生じることがある。
前記熱処理は、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(1)クリーンオーブンを用いる方法、(2)超音波やマイクロ波を利用した装置を活用する方法などにより行うことができる。
【0014】
−導電層形成工程−
前記導電層形成工程は、前記熱処理後のケイ素基板上に、Ni導電層を形成する工程である。導電層を形成することにより、電鋳時の金属の電着が均一に行えるという効果が得られる。
前記Ni導電層の形成は、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PVD(Physical Vapor Deposition)、CVD(Chemical Vapor Deposition)等の各種の金属成膜法などが挙げられる。これらの中でも、スパッタリング法が特に好ましい。
前記Ni導電層の厚みは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、1nm〜30nmであることが好ましい。
なお、Ni導電層はNi以外の材料を含有していてもよく、また、Ni層と他の材料層との多層構造であっても構わない。
【0015】
−めっき工程−
前記めっき工程は、前記導電層を有するケイ素基板上に、Niめっきを施し、基材を形成する工程である。
前記めっき工程の実施方法としては、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、電気めっき、などの方法が好適である。
前記電気めっきは、電鋳装置の電解液中に原盤を浸し、原盤を陽極とし、陰極との間に通電することにより行われる。この時の電解液の濃度、pH、電流のかけ方等は、積層された金属板(即ち、磁気転写マスター担体となるもの)に歪みの無い最適条件で実施される。
【0016】
−剥離工程−
前記剥離工程は、前記基材を、前記ケイ素基板から剥離させる工程である。
前記剥離工程の実施方法としては、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、専用冶具による物理的剥離などの方法が利用できる。
【0017】
−その他の工程−
前記その他の工程としては、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、下地薄膜形成工程、磁性層形成工程、保護膜形成工程などが挙げられる。
【0018】
<第2形態の磁気転写用マスター担体の製造方法>
−導電層形成工程―
前記導電層形成工程は、パターニングされたケイ素基板上に、Ni導電層を形成する工程であり、第1形態と同様である。
【0019】
−導電層形成後の熱処理工程−
前記導電層形成後の熱処理工程は、Ni導電層の表面を熱処理する工程である。これにより、Ni導電層の(111)配向性を高めることができる。
【0020】
前記導電層形成後の熱処理工程は、温度が300℃〜450℃で時間が10分間〜30分間であることが好ましく、温度が300℃〜400℃で時間が10分間〜20分間であることがより好ましい。
前記温度が低い、もしくは熱処理時間が短い場合には、熱処理による配向性改善効果が小さくなることがあり、温度が高すぎる、もしくは熱処理時間が長すぎる場合には、表面が高温にさらされることにより、別の弊害が生じることがある。
前記熱処理は、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(1)クリーンオーブンを用いる方法、(2)超音波やマイクロ波を利用した装置を活用する方法などにより行うことができる。
【0021】
−めっき工程−
前記めっき工程は、該熱処理後の導電層を有するケイ素基板上に、Niめっきを施し、基材を形成する工程であり、前記第1形態と同様である。
【0022】
−剥離工程−
前記剥離工程は、第1形態と同様である。
【0023】
−その他の工程−
前記その他の工程としては、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、下地薄膜形成工程、磁性層形成工程、保護膜形成工程などが挙げられる。
【0024】
ここで、図1〜図3は、磁気転写用マスター担体(以下、マスターディスク又はマスター担体と略記することがある)の製造工程を示す説明図である。以下、図1〜図3に基づいて、一実施形態に係るマスターディスクの製造方法の一例について説明する。
図1(a)に示すように、表面が平滑なシリコンウエハーである原板30を用意し、この原板30の上に、電子線レジスト液をスピンコート法等により塗布して、レジスト層32を形成し(図1(b)参照)、ベーキング処理(プレベーク)を行う。
【0025】
次いで、高精度な回転ステージ又はX−Yステージを備えた不図示の電子ビーム露光装置のステージ上に原板30をセットし、原板30を回転させながら、サーボ信号に対応して変調した電子ビームを照射し、レジスト層32の略全面に所定のパターン33、例えば各トラックに回転中心から半径方向に線状に延びるサーボ信号に相当するパターンを円周上の各フレームに対応する部分に描画露光(電子線描画)する(図1(c)参照)。
【0026】
次いで、図1(d)に示すように、レジスト層32を現像処理し、露光(描画)部分を除去して、残ったレジスト層32による所望厚さの被覆層を形成する。この被覆層が次工程(エッチング工程)のマスクとなる。なお、基板30上に塗布されるレジストはポジ型、ネガ型のどちらでも使用可能であるが、ポジ型とネガ型では、露光(描画)パターンが反転することになる。この現像処理の後には、レジスト層32と原板30との密着力を高めるためにベーキング処理(ポストベーク)を行う。
【0027】
次いで、図1(e)に示すように、レジスト層32の開口部より原板30を表面より所定深さだけ除去(エッチング)する。このエッチングにおいては、アンダーカット(サイドエッチ)を最小にするため、異方性のエッチングが好ましい。このような、異方性のエッチングとしては、反応性イオンエッチング(RIE;Reactive Ion Etching)が好ましく採用できる。
【0028】
次いで、図2(f)に示すように、レジスト層32を除去する。レジスト層32の除去方法は、乾式法としてアッシングが採用でき、湿式法として剥離液による除去方法が採用できる。以上のアッシング工程により、所望の凹凸状パターンの反転型が形成された原盤(ケイ素基板)36が作製される。
ここで、本発明の第1形態の磁気転写用マスター担体の製造方法では、パターニングされたケイ素基板を、クリーンオーブン内に入れ、基板パターン側の表面に熱を加える、具体的には、300℃〜450℃で20分間〜40分間熱処理する。
【0029】
次いで、図2(g)に示すように、原盤36の表面に均一厚さに導電層38を形成する。この導電層38の形成方法としては、PVD(Physical Vapor Deposition)、CVD(Chemical Vapor Deposition)を含む各種の金属成膜法等が適用できる。
このように、導電層の層(符号38)を1層形成すれば、次工程(電鋳工程)の金属の電着が均一に行えるという効果が得られる。導電層38としては、Niを主成分とする膜であることが好ましい。このようなNiを主成分とする膜は、形成が容易であり、かつ硬質であるため、導電層としてふさわしい。この導電層38の厚みとして、特に制限はないが、数十nm程度が一般的に採用できる。
なお、本発明の第2形態の磁気転写用マスター担体の製造方法では、前記第1形態とは異なり、Ni導電層を形成した後、該Ni導電層付きの基板をクリーンオーブン内に入れ、基板パターン側のNi導電層表面に熱を加える、具体的には300℃〜450℃で10分間〜30分間熱処理する。
【0030】
次いで、図2(h)に示すように、原盤36の表面に、電鋳により所望の厚さの金属(ここでは、Ni)による金属板40を積層する(めっき工程)。このめっき工程は、電鋳装置の電解液中に原盤36を浸し、原盤36を陽極とし、陰極との間に通電することにより行われるが、このときの電解液の濃度、pH、電流のかけ方等は、積層された金属板40に歪みのない最適条件で実施されることが求められる。
【0031】
そして、上記のようにして金属板40の積層された原盤36が電鋳装置の電解液から取り出され、剥離槽(不図示)内の純水に浸される。
【0032】
次いで、剥離槽内において、金属板40を原盤36から剥離し(剥離工程)、図3(i)に示すような、原盤36から反転した凹凸状パターンを有する粗マスター基板42A(基材)を得る。
【0033】
続いて、粗マスター基板42Aの表面にエッチングを施して導電層38をおおよそ除去し、図3(j)に示すような、マスター基板42(配向基材)を得る(エッチング工程)。
【0034】
次に、図3(k)に示すように、マスター基板42の凹凸表面上に下地薄層47を形成する。該下地薄層47の材料は、例えば、Pt、Ru、Pd、Co、Cr、Ni、W、Ta、Al、P、Si、Tiのうち、少なくとも1つを含有する金属、合金、化合物からなる。該下地薄層47の厚みは、1nm〜30nmの範囲が好ましく、2nm〜20nmの範囲がより好ましい。該下地薄層47は、例えば、上述の材料のターゲットを用いスパッタリングにより形成される。
【0035】
次いで、図3(l)に示すように、下地薄層47上に磁性層48を形成する。該磁性層48の材料は、例えば、CoPtからなる。該磁性層48の厚みは、10nm〜320nmの範囲が好ましく、20nm〜300nmの範囲がより好ましく、30nm〜100nmが更に好ましい。該磁性層48は、後述の材料のターゲットを用いスパッタリングにより形成される。
【0036】
その後、マスター基板42の内径及び外径を、所定のサイズに打抜き加工する。以上のプロセスにより、図3(l)に示すように、磁性層48が設けられた凹凸パターンを有するマスターディスク20が作製される。
【0037】
図4はマスターディスク20の上面図である。図4に示すように、マスターディスク20の表面には、凹凸パターンからなるサーボパターン52が形成される。また、図には示さないが、マスターディスク20表面の磁性層48(図3(l)参照)の上にダイヤモンドライクカーボン等の保護膜(保護層)や、更に、保護膜上に潤滑剤層を設けてもよい。
【0038】
該保護層を形成する目的は、マスターディスク20と後述するスレーブディスクとを密着させた際に磁性層48が傷つきやすく、マスターディスク20として使用できなくなってしまうことを防止するためである。また、潤滑剤層は、スレーブディスクとの接触の際に生じる摩擦による傷の発生などを防止し、耐久性を向上させる効果がある。
【0039】
具体的には、保護層として、厚さが2nm〜30nmのカーボン膜を形成し、更にその上に潤滑剤層を形成した構成が好ましい。また、磁性層48と、保護層との密着性を強化するため、磁性層48上にSi等の密着強化層を形成し、その後に保護層を形成してもよい。
【0040】
(磁気転写用マスター担体)
本発明の磁気転写用マスター担体は、上述の磁気転写用マスター担体の製造方法によって製造され、少なくとも配向基材と、該配向基材上に形成された下地薄層と、該下地薄層上に形成された磁性層とを備えてなり、更に必要に応じて、その他の層を備えてなる。
【0041】
図5(a)は、本発明の磁気転写用マスター担体の一例としての、マスターディスク(マスター担体)20の部分断面図である。このマスターディスク20は、配向基材202と、該配向基材202の表面上に形成される磁性層204とを備える。該配向基材202は、その表面に、凸部206及び凹部207を有する。該凸部206は、その表面に前記磁性層204を有する。なお、本実施形態においては、製造が容易である等の理由により、凹部207の表面にも磁性層208が形成されている。他の実施形態においては、凹部207内に磁性層208がなくてもよい。
配向基材202の凸部206の表面(頂面)に形成される磁性層204は、転写信号に対応するビット部となる。このビット部は、初期磁化を反転させる部分であり、転写部に相当する。なお、凹部207は、磁化反転しない非転写部に相当する。
【0042】
図5(b)は、他の実施形態のマスターディスク20Aの部分断面図である。このマスターディスク20Aは、配向基材212と、該配向基材212の表面上に、転写信号に対応するビット部となる磁性層214とを備える。このマスターディスク20Aにおいては、該磁性層214が、転写部に相当し、隣り合う磁性層214の間の部分(隙間)が、非転写部に相当する。
【0043】
<配向基材>
前記配向基材は、ガラス、ポリカーボネート等の合成樹脂;ニッケル、アルミニウム等の金属;シリコン、カーボンなどの公知の材料を用いて製造される。
【0044】
<磁性層>
前記磁性層は、垂直磁気異方性を有し、磁気異方性エネルギー(Ku)が、3×106erg/cm3以上であることが好ましい。前記磁気異方性エネルギー(Ku)は、公知の磁気異方性トルク計を用いて測定できる。
【0045】
該磁性層の磁気異方性エネルギーが少なくとも3×106erg/cm3以上あると、転写磁界(Hd)を印加した際、垂直方向に磁界を印加した際の該磁性層内において反磁界の影響による磁化量の減少が抑制される。これに対し、磁気異方性エネルギーが3×106erg/cm3未満であると、転写磁界(Hd)を印加した際、該磁性層内において発生した反磁界の影響が顕著に現れ、該磁性層の磁化量が減少し磁気転写特性を確保することができない。
【0046】
該磁性層の飽和磁化(Ms)は、500emu/cc以上であることが好ましい。飽和磁化が500emu/cc未満であると、垂直磁気異方性を有し、磁性層磁化が飽和した状態にあるにもかかわらず、凹凸間の転写磁界強度差を確保できず、充分な転写特性を確保できないことがある。
【0047】
また、該磁性層の核生成磁界(Hn)が正値(Hn>0)であることが好ましい。核生成磁界(Hn)が、Hn≦0であると、磁気転写終了後、転写磁界を除去後にも磁性層から大きな磁界が発生することとなり、重ね記録が起こり、所望の信号を記録できないことがある。
なお、該磁性層の核生成磁界(Hn)は、印加磁界(転写磁界、Hd)以下であることが好ましい。印加磁界以下であると、該磁性層の飽和磁化(Ms)を有効に活用できる。
【0048】
該磁性層の飽和磁化(emu/cc)及び核生成磁界(Hn)は、公知の振動試料型磁力計を用いて求められる。飽和磁化(emu/cc)は、該振動試料型磁力計を用いて得られる磁化曲線から、飽和磁気モーメント(emu)を求め、該飽和磁気モーメントを、該磁性層の体積(cc)で割ることにより、求められる。核生成磁界(Hn)は、該磁化曲線から求められる。
【0049】
該磁性層の残留磁化(Mr)は、小さい値であることが好ましい。残留磁化がある値よりも大きくなると、転写磁界の印加を解除した後も、マスターディスクから磁界が発生するため、マスターディスクをスレーブディスクから分離する際に不要な転写が生じ、この不要な転写が信号のノイズとなる。該磁性層の残留磁化(Mr)は、飽和磁化値の80%以下であることが好ましく、具体的には、400emu/cc以下であることが好ましい。
【0050】
該磁性層の保磁力(Hc)は、その値が大きすぎると、印加磁界で該磁性層が磁化しないため、転写することが難しい。大きな転写磁界印加は、凹部の磁界を強める。したがって、該磁性層の保磁力(Hc)は、対象とする垂直磁気記録媒体の保磁力以下であることが好ましく、具体的には、6,000Oe以下が好ましく、4,000Oe以下がより好ましい。
【0051】
このような、マスターディスク(マスター担体)の磁性層に用いられる材料としては、Fe、Co、Niのうち、少なくとも1つの強磁性金属と、Cr、Pt、Ru、Pd、Si、Ti、B、Ta、Oのうち少なくとも1つの非磁性物質とから構成される合金、或いは化合物である。該磁性層の材料としては、特に、Coと、Ptとから構成される合金(CoPt)が好ましい。
【0052】
前記硬質保護層及び潤滑剤層が形成されたマスターディスクを用いて、複数回の磁気転写を実施する。
ところで、該硬質保護層には、微小なピンホールが存在することに加え、潤滑剤層の被覆率も低いため、複数回の磁気転写工程においてピンホールから水分が侵入し、従来のマスターディスク表面に磁性層酸化物が生成する場合があった。該酸化物が生成することにより、該磁性層の体積が膨張し、膨張した箇所が凸状となり、スレーブディスク表面に物理的欠陥が発生することがあった。
特に、従来のFeCoからなる磁性層を備えたマスターディスクを接触させると、該磁性層の金属元素、特にFeの腐食、酸化が選択的に発生するという問題があった。
これに対し、Feよりもイオン化傾向が低い、Co、Ptを選択したCoPtからなる磁性層を備えたマスターディスクでは上記問題を大幅に改善することができる。
【0053】
マスターディスク(マスター担体)の磁性層は、例えば、スパッタリング法によって形成できる。例えば、該磁性層としてCoPtを用いる場合、該磁性層の組成は、主として、Pt濃度で制御できる。該磁性層形成時のスパッタ圧を低く設定すると、磁気異方性エネルギー(Ku)を高めることができる。ただし、スパッタ圧を0.1Pa未満に設定すると、通常、放電が困難となる。スパッタ圧は、0.1Pa〜50Paが好ましく、0.1Pa〜10Paがより好ましい。Pt濃度は、5原子%〜30原子%が好ましく、10原子%〜25原子%がより好ましい。
【0054】
<下地薄層>
前記下地薄層は、マスターディスク(マスター担体)の磁性層の垂直配向性、磁気異方性エネルギー(Ku)、及び核生成磁界(Hn)を調整するために、該磁性層の下(磁性層と配向基材との間)に形成されている。
前記下地薄層の材料としては、例えば、Pt、Ru、Pd、Co、Cr、Ni、W、Ta、Al、P、Si、Tiのうち、少なくとも1つを含有する金属、合金、化合物で構成される。該下地薄層の材料としては、Pt、Ru等の白金属の金属、合金が好ましい。該下地薄層は、単層でもよく、多層でもよい。
【0055】
前記下地薄層の厚みは、1nm〜30nmであることが好ましく、2nm〜20nmがより好ましい。前記下地薄層の厚みが、30nmを超えると、マスターディスクのパターン上に形成された磁性層の形状が劣化して、転写磁界の分布が悪化し、記録信号の信号品位が劣化する。一方、前記下地薄層の厚みが、1nm未満であると、該磁性層を垂直配向させることができない場合、或いは、磁気異方性エネルギー、核生成磁界を制御できない場合がある。
なお、前記下地薄層の厚みは、20nm以下であることが好ましい。前記下地薄層の厚みが20nm以下であると、磁性層形成後のパターン形状の劣化を抑制することができ、大幅に磁気転写特性を改善できる。
【0056】
従来、磁性層を垂直配向させるためには、下地層は、30nmを超える厚さにする必要があった。
これに対し、本発明では、基材の表面配向が高いので、下地層を薄くしても磁性層を垂直配向させることができる。これにより、基材上に形成する下地層及び磁性層のトータル厚みが抑えられ、結果として、磁性層の形状劣化の影響を受けず、優れた転写信号品位を得ることが可能となる。
【0057】
<その他の層>
前記その他の層としては、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、保護層形成などが挙げられる。
【0058】
<<保護層>>
前記保護層は、マスターディスク表面に、機械的、摩擦特性、耐候性を改善するために形成される。前記保護層の材料としては、硬質な炭素膜が好ましく、スパッタ法により形成した無機カーボン、ダイヤモンドライクカーボン等を用いることができる。この硬質保護層上には、更に、潤滑剤からなる層(潤滑剤層)を形成してもよい。
この種の潤滑剤としては、一般的に、パーフルオロポリエーテル(PFPE)等のフッ素系樹脂が用いられる。
【0059】
(磁気転写方法)
本発明の磁気転写方法は、少なくとも初期磁化工程と、密着工程と、磁気転写工程と、を含んでなり、更に必要に応じて、その他の工程を含んでなる。
【0060】
図6を用いて垂直磁気記録の磁気転写技術の概要を説明する。図6は、垂直磁気記録の磁気転写方法の工程を示す説明図である。図6において、10は被転写用の磁気ディスクとしてのスレーブディスク(垂直磁気記録媒体に相当)、20は磁気転写用マスター担体としてのマスターディスクを表す。
【0061】
図6(a)に示すように、スレーブディスク10のディスク平面に対し、垂直の方向から、直流磁界(Hi)を印加して、該スレーブディスク10を初期磁化する(初期磁化工程)。
初期磁化を行った後、図6(b)に示すように、前記初期磁化後のスレーブディスク10と、マスターディスク20とを密着させる(密着工程)。
更に、両ディスク10、20を密着させた後、図6(c)に示すように、初期磁化の際に印加される磁界(Hi)とは、逆向きの磁界(Hd)を印加して、該スレーブディスク10に磁気転写する(磁気転写工程)。
【0062】
〔スレーブディスク(垂直磁気記録媒体)の説明〕
図7に示すように、前記スレーブディスク10は、円盤状の基板の表面の片面或いは、両面にスレーブ磁性層が形成されたものであり、具体的には、高密度ハードディスク等が挙げられる。このスレーブディスク10を例に挙げ、図7を用いて、垂直磁気記録媒体の説明を行う。
【0063】
図7は、スレーブディスク10の断面を示す説明図である。図7に示すように、スレーブディスク10は、ガラス等の非磁性基板12上に、軟磁性層(軟磁性下地層;SUL)13、非磁性層(中間層)14、スレーブ磁性層(垂直磁気記録層)16が順次積層形成された構造からなり、スレーブ磁性層16の上は更に保護層18と潤滑層19とで覆われている。なお、ここでは、基板12の片面にスレーブ磁性層16を形成した例を示すが、基板12の表裏両面にスレーブ磁性層を形成する態様も可能である。
【0064】
前記基板12は、円盤状であり、ガラスやAl(アルミニウム)等の非磁性材料から構成されており、この基板12上に軟磁性層13を形成した後、非磁性層14と、スレーブ磁性層16を形成する。
【0065】
前記軟磁性層13は、スレーブ磁性層16の垂直磁化状態を安定させ、記録再生時の感度を向上させるために有益である。軟磁性層13に用いられる材料は、CoZrNb、FeTaC、FeZrN、FeSi合金、FeAl合金、パーマロイ等のFeNi合金、パーメンジュール等のFeCo合金等の軟磁性材料が好ましい。この軟磁性層13は、ディスクの中心から外側に向かって半径方向が磁化容易軸の磁気異方性が付けられている。
【0066】
前記軟磁性層13の厚さは、20nm〜2,000nmであることが好ましく、40nm〜400nmであることがより好ましい。
【0067】
前記非磁性層14は、後に形成するスレーブ磁性層16の垂直方向の磁気異方性を大きくする等の理由により設けられる。非磁性層14に用いられる材料としては、例えばTi(チタン)、Cr(クロム)、CrTi、CoCr、CrTa、CrMo、NiAl、Ru(ルテニウム)、Pd(パラジウム)、Ta、Pt等が好ましい。非磁性層14は、スパッタリング法により上記材料を成膜することにより形成される。非磁性層14の厚さは、10nm〜150nmであることが好ましく、20nm〜80nmであることがより好ましい。
【0068】
前記スレーブ磁性層16は、垂直磁化膜(スレーブ磁性層内の磁化容易軸が基板に対し主に垂直に配向したもの)により形成されており、このスレーブ磁性層16に情報が記録される。スレーブ磁性層16に用いられる材料としては、例えばCo(コバルト)、Co合金(CoPt、CoPtCr、CoCr、CoPtCrTa、CoPtCrNbTa、CoCrB、CoNi等)、Co合金−SiO2、Co合金−TiO2、Fe合金(FePt、FeCoNi等)等が好ましい。これらの材料は、磁束密度が大きく、成膜条件や組成を調整することにより垂直の磁気異方性を有している。スレーブ磁性層16は、スパッタリング法により上記材料を成膜することにより形成される。スレーブ磁性層16の厚さは、10nm〜500nmであることが好ましく、20nm〜200nmであることが更に好ましい。
【0069】
本実施形態では、スレーブディスク10の基板12として、外形65mmの円盤状のガラス基板を用い、スパッタリング装置のチャンバー内にガラス基板を設置し、1.33×10−5Pa(1.0×10−7Torr)まで減圧した後、チャンバー内にAr(アルゴン)ガスを導入し、チャンバー内にあるCoZrNbターゲットを用い、同じくチャンバー内の基板の温度を室温として、80nm厚のSUL第1層をスパッタリング成膜する。次にその上に、チャンバー内にあるRuターゲットを用いて0.8nmのRu層をスパッタリング成膜する。更にその上に、CoZrNbターゲットを用い、80nm厚のSUL第2層をスパッタリング成膜する。尚、SUL第1層及び第2層を成膜する際、半径方向に50(Oe)以上の磁界を印加することにより、半径方向が磁化容易軸である磁気異方性を付与する。
【0070】
次に、Ruターゲットを用い、基板温度が室温の条件の下で放電させることによりスパッタリング成膜を行う。これによりRuからなる非磁性層14を厚み20nmに成膜する。
【0071】
この後、上記と同様にArガスを導入し、同じチャンバー内にあるCoCrPt−SiO2ターゲットを用い、同じく基板温度が室温の条件の下で放電させることによりスパッタリング成膜を行う。これによりCoCrPt−SiO2からなるグラニュラー構造のスレーブ磁性層16を厚み20nmに成膜する。
【0072】
以上のプロセスにより、ガラス基板に、軟磁性層、非磁性層とスレーブ磁性層が成膜された転写用磁気ディスク(スレーブディスク)10を作製した。
【0073】
<初期磁化工程>
図6(a)に示すように、スレーブディスク10の初期磁化(直流磁化)は、スレーブディスク10の表面に対し垂直に直流磁界を印加することができる装置(不図示の磁界印加手段)により初期化磁界Hiを発生させることにより行う。具体的には、初期化磁界Hiとしてスレーブディスク10の保磁力Hc以上の強度の磁界を発生させることにより行う。この初期磁化工程により、図8に示すように、スレーブディスク10のスレーブ磁性層16について、ディスク面と垂直な一方向に初期磁化Piさせる。なお、この初期磁化工程は、スレーブディスク10を磁界印加手段に対し相対的に回転させることにより行ってもよい。
【0074】
<密着工程>
次に、マスターディスク20と、初期磁化工程後のスレーブディスク10とを図6(b)に示すように、重ね合わせて両者を密着させる工程(密着工程)を行う。図6(b)に示すように、密着工程では、マスターディスク20の突起状パターン(凹凸パターン)の形成されている面と、スレーブディスク10のスレーブ磁性層16の形成されている面とを所定の押圧力で密着させる。
【0075】
スレーブディスク10には、マスターディスク20に密着させる前に、グライドヘッド、研磨体等により、表面の微少突起又は付着塵埃を除去するクリーニング処理(バーニッシング等)が必要に応じて施される。
【0076】
なお、密着工程は、図6(b)に示すように、スレーブディスク10の片面のみにマスターディスク20を密着させる場合と、両面にスレーブ磁性層が形成された転写用磁気ディスクについて、両面からマスターディスクを密着させる場合とがある。後者の場合では、両面を同時転写することができる利点がある。
【0077】
<磁気転写工程>
次に、図6(c)に基づき磁気転写工程を説明する。上記密着工程によりスレーブディスク10とマスターディスク20とを密着させたものについて、不図示の磁界印加手段により初期化磁界Hiの向きと反対方向に記録用磁界Hdを発生させる。記録用磁界Hdを発生させることにより生じた磁束がスレーブディスク10とマスターディスク20に進入することにより磁気転写が行われる。
【0078】
本実施形態では、記録用磁界Hdの大きさは、スレーブディスク10のスレーブ磁性層16を構成する磁性材料のHcと略同じ値である。
【0079】
磁気転写は、スレーブディスク10及びマスターディスク20を密着させたものを不図示の回転手段により回転させつつ、磁界印加手段によって記録用磁界Hdを印加し、マスターディスク20に記録されている突起状のパターンからなる情報をスレーブディスク10のスレーブ磁性層16に磁気転写する。なお、この構成以外にも、磁界印加手段を回転させる機構を設け、スレーブディスク10及びマスターディスク20に対し、相対的に回転させる手法であってもよい。
【0080】
磁気転写工程における、スレーブディスク10とマスターディスク20の断面の様子を図9に示す。図9に示すように、凹凸パターンを有するマスターディスク20をスレーブディスク10が密着させた状態で、記録用磁界Hdを印加すると、磁束Gは、マスターディスク20の凸領域とスレーブディスク10が接触している領域では強く、記録用磁界Hdにより、マスターディスク20の磁性層48の磁化の向きが記録用磁界Hdの方向に揃い、スレーブディスク10のスレーブ磁性層16に磁気情報が転写される。一方、マスターディスク20の凹領域は、記録用磁界Hdの印加によって生じる磁束Gが凸領域に比べて弱く、スレーブディスク10のスレーブ磁性層16の磁化の向きが変わることはなく、初期磁化の状態を保ったままである。
【0081】
図10は、磁気転写に用いられる磁気転写装置について詳細に示したものである。この磁気転写装置は、コア62にコイル63が巻きつけられた電磁石からなる磁界印加手段60を有するものであり、このコイル63に電流を流すことによりギャップ64において、密着させたマスターディスク20とスレーブディスク10のスレーブ磁性層16に対し垂直に磁界を発生する構造になっている。発生する磁界の向きは、コイル63に流す電流の向きによって変えることができる。従って、この磁気転写装置によって、スレーブディスク10の初期磁化を行うことも、磁気転写を行うことも可能である。
【0082】
この磁気転写装置により初期磁化させた後、磁気転写を行う場合には、磁界印加手段60のコイル63に、初期磁化したときにコイル63に流した電流の向きと逆向きの電流を流す。これにより、初期磁化の際の磁化向きとは反対の向きに記録用磁界を発生させることができる。磁気転写は、スレーブディスク10及びマスターディスク20を密着させたものを回転させつつ、磁界印加手段60によって記録用磁界Hdを印加し、マスターディスク20に記録されている突起状のパターンからなる情報をスレーブディスク10のスレーブ磁性層16に磁気転写するため、不図示の回転手段が設けられている。なお、この構成以外にも、磁界印加手段60を回転させる機構を設け、スレーブディスク10及びマスターディスク20に対し、相対的に回転させる手法であってもよい。
【0083】
本実施形態では、記録用磁界Hdは、本実施の形態に用いられるスレーブディスク10のスレーブ磁性層16の保磁力Hcの40%〜130%が好ましく、より好ましくは50%〜120%の強度の磁界を印加することにより磁気転写を行う。
【0084】
これにより、スレーブディスク10のスレーブ磁性層16には、サーボ信号等の磁気パターンの情報が、初期磁化Piの反対向きの磁化となる記録磁化Pdとして記録される(図11参照)。
【0085】
なお、本発明の実施に際して、マスターディスク20に形成された突起状のパターンは、図4(j)で説明したポジパターンと反対のネガパターンであってもよい。この場合、初期化磁界Hiの方向及び記録用磁界Hdの方向を各々逆方向にすることにより、スレーブディスク10のスレーブ磁性層16に、同様の磁化パターンを磁気転写することができるからである。また、本実施の形態では、磁界印加手段は、電磁石の場合について説明したが、同様に磁界が発生する永久磁石を用いてもよい。
【0086】
なお、上述した本発明の実施形態に係る方法により製造された垂直磁気記録媒体は、例えば、ハードディスク装置等の磁気記録再生装置に組み込まれて使用される。これにより、サーボ精度が高く、良好な記録再生特性の高記録密度の磁気記録再生装置を得ることができる。
【実施例】
【0087】
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。
【0088】
(比較例1)
<原盤の作製>
8インチのSiウェハ(原板)上に、電子線レジストをスピンコート法により、100nmの厚みで塗布した。塗布後、該原板上の該レジストに対し、回転式電子線露光装置を用いて、サーボ情報等に対応させて変調した電子ビームを照射し、該レジストを露光した。その後、該レジストを現像し、未露光部分を除去して、該原板上に該レジストのパターンを形成した。
【0089】
次いで、パターン状の該レジストをマスクとして用い、該原板に対して反応性エッチング処理を行い、該レジストでマスクされていない箇所を掘り下げた。該エッチング処理後、該原板上に残存するレジストを溶剤で洗浄し、除去した。その後、該原板を乾燥させて、磁気転写用マスター担体を作製するための原盤を作製した。
【0090】
<磁気転写用マスター担体の作製>
作製した原盤(パターニングされたケイ素基板)の表面に、スパッタリング法により下記成膜条件で、厚み10nmのNi導電層を形成した。
−Ni導電層の成膜条件−
・ターゲット材料:Ni
・成膜圧力:0.1Pa
・基板−ターゲット間距離:100mm
・DCパワー:500W
【0091】
次いで、原盤表面に、電鋳により150μmの厚さのNiによる金属板を形成した。具体的には、導電層が形成された原盤を、下記組成のNi電鋳浴に浸漬させて、一定の回転速度で回転させながら、電鋳浴中に通電する電流の電流密度を10〜50mA/cm2にして、電鋳処理を行った。
−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℃
【0092】
次に、金属板と導電層を原盤から剥離し(剥離工程)、洗浄して磁気転写用マスター担体の基材を作製した。
【0093】
次に、得られた基材上に、スパッタリング法により下記成膜条件で、厚みが10nmの下地薄層(Pt)を形成した。
−Pt下地層の成膜条件−
・ターゲット材料:Pt
・成膜圧力=0.12Pa
・基板−ターゲット間距離=75mm
・DCパワー=300W
【0094】
次に、下地薄層上に、スパッタリング法により下記成膜条件で、厚みが20nmのCoPt磁性層(Co80at%−Pt20at%)を形成した。以上により、比較例1の磁気転写用マスター担体を作製した。
−CoPt磁性層の成膜条件−
・ターゲット材料:CoPt
・成膜圧力=0.15Pa
・基板−ターゲット間距離=200mm
・DCパワー=1000W
【0095】
次に、作製した比較例1の磁気転写用マスター担体について、以下のようにして、配向性、及び転写媒体の評価を行った。結果を表1に示す。
【0096】
<配向性の評価>
X線回折によって配向性を評価した。
X線回折装置としてはX’Pert Pro(Panalytical)を用い、ブラッグブレンターノ法により測定した。
配向性を比較する手段としては、各ピークの半値幅(Δθ50)を用いた。しかし、絶対値での比較は難しいため、比較例1を基準とした相対値で表した。
即ち、比較例1における、剥離工程後の基材表面のNi表面(111)配向性(以下、Ni(111)と略記する)と、CoPt磁性層のc軸配向性(以下、CoPt(002)と略記する)と、に対応するピークの半値幅(Δθ50)を基準とし、これに対する相対値で評価した。
【0097】
<転写媒体の評価>
転写した磁気信号プリアンブル部分の波形をオシロスコープに取り込み、S/Nを算出した。S/N値は、190フレーム(ビット長=100nm)の平均値を求めることで、バラツキの影響を極力小さくした。
なお、S/N値は、比較例1の磁気転写用マスター担体の転写品を基準とし、dBで相対比較した。
【0098】
(実施例1〜17)
比較例1において、表1に示す、(1)クリーンオーブンを用いたNi導電層形成前の熱処理工程、及び(2)クリーンオーブンを用いたNi導電層形成後の熱処理工程のいずれかを実施し、必要に応じてPt下地薄層の厚さを変更した以外は、比較例1と同様にして、実施例1〜17の磁気転写用マスター担体を作製した。
得られた各磁気転写用マスター担体を用いて、比較例1と同様にして、配向性及び転写媒体の評価を行った。結果を表1に示す。
【0099】
【表1】
表1の結果から、Ni導電層形成前、又はNi導電層形成後に熱処理を行うことにより、Ni基板上に、薄い下地層を形成するだけで、CoPt磁性層のc軸配向性を高められることが分かった。更に、合わせて転写信号品位(S/N)の向上も確認できた。
また、下地膜Ptが厚い場合には、マスター上に形成するCoPt磁性層の配向性は高まるが、磁性層のトータル厚み(下地層+磁性層)がアップするため、磁性層の形状劣化の影響を受け、磁気転写信号の劣化(S/N低下)を引き起こすものと思われる。
また、転写信号品位の向上には、可能な限り、薄い下地層を形成することが、有効であることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【0100】
本発明の磁気転写用マスター担体の製造方法により製造された磁気転写用マスター担体は、該磁気転写用マスター担体上に形成する磁性膜の形状劣化を極力抑えることができ、優れた転写信号品位を得ることができるので、高密度な垂直磁気記録媒体の磁気転写などに好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【0101】
【図1】図1は、本発明の一実施形態に係るマスターディスクの製造方法の説明図である。
【図2】図2は、本発明の一実施形態に係るマスターディスクの製造方法の説明図である。
【図3】図3は、本発明の一実施形態に係るマスターディスクの製造方法の説明図である。
【図4】図4は、マスターディスクの上面図である。
【図5】図5は、本発明の一実施形態に係るマスターディスクの部分断面図である。
【図6】図6は、垂直磁気記録転写方法の工程を示す説明図である。
【図7】図7は、スレーブディスクの断面を示す説明図である。
【図8】図8は、初期磁化工程後の磁性層(記録層)の磁化方向を示した説明図である。
【図9】図9は、磁気転写工程を示す説明図である。
【図10】図10は、磁気転写工程に用いる磁気印加装置の概略構成図である。
【図11】図11は、磁気転写工程後の磁性層(記録層)の磁化方向を示した説明図である。
【符号の説明】
【0102】
10 スレーブディスク(垂直磁気記録媒体)
20 マスターディスク(磁気転写用マスター担体)
30 原板(ケイ素基板)
36 原盤(ケイ素基板)
40 金属板
42 マスター基板(配向基材)
42A 粗マスター基板(基材)
47 下地薄層
48 磁性層
202,212 配向基材
204,214 磁性層
【特許請求の範囲】
【請求項1】
配向基材と、該配向基材上に形成された下地薄層と、該下地薄層上に形成された磁性層とを有する磁気転写用マスター担体の製造方法であって、
パターニングされたケイ素基板のパターン側表面を熱処理する導電層形成前の熱処理工程と、
該熱処理後のケイ素基板上に、Ni導電層を形成する導電層形成工程と、
該導電層を有するケイ素基板上に、Niめっきを施し、基材を形成するめっき工程と、
前記基材を、前記ケイ素基板から剥離させる剥離工程と、
を含むことを特徴とする磁気転写用マスター担体の製造方法。
【請求項2】
熱処理が、300℃〜450℃で20分間〜40分間の条件で行われる請求項1に記載の磁気転写用マスター担体の製造方法。
【請求項3】
配向基材と、該配向基材上に形成された下地薄層と、該下地薄層上に形成された磁性層とを有する磁気転写用マスター担体の製造方法であって、
パターニングされたケイ素基板上に、Ni導電層を形成する導電層形成工程と、
該Ni導電層の表面を熱処理する導電層形成後の熱処理工程と、
該熱処理後の導電層を有するケイ素基板上に、Niめっきを施し、基材を形成するめっき工程と、
前記基材を、前記ケイ素基板から剥離させる剥離工程と、
を含むことを特徴とする磁気転写用マスター担体の製造方法。
【請求項4】
熱処理が、300℃〜450℃で10分間〜30分間の条件で行われる請求項3に記載の磁気転写用マスター担体の製造方法。
【請求項5】
請求項1から4のいずれかに記載の磁気転写用マスター担体の製造方法によって製造されたことを特徴とする磁気転写用マスター担体。
【請求項6】
下地薄層の厚みが、1nm〜30nmである請求項5に記載の磁気転写用マスター担体。
【請求項7】
垂直磁気記録媒体を、垂直方向に初期磁化させる初期磁化工程と、
前記初期磁化工程後の前記垂直磁気記録媒体に対して、請求項5から6のいずれかに記載の磁気転写用マスター担体を密着させる密着工程と、
前記垂直磁気記録媒体と前記磁気転写用マスター担体とを密着させた状態で、前記初期磁化と逆方向の垂直磁界を印加し、前記垂直磁気記録媒体に磁気情報を転写する磁気転写工程と、を含むことを特徴とする磁気転写方法。
【請求項1】
配向基材と、該配向基材上に形成された下地薄層と、該下地薄層上に形成された磁性層とを有する磁気転写用マスター担体の製造方法であって、
パターニングされたケイ素基板のパターン側表面を熱処理する導電層形成前の熱処理工程と、
該熱処理後のケイ素基板上に、Ni導電層を形成する導電層形成工程と、
該導電層を有するケイ素基板上に、Niめっきを施し、基材を形成するめっき工程と、
前記基材を、前記ケイ素基板から剥離させる剥離工程と、
を含むことを特徴とする磁気転写用マスター担体の製造方法。
【請求項2】
熱処理が、300℃〜450℃で20分間〜40分間の条件で行われる請求項1に記載の磁気転写用マスター担体の製造方法。
【請求項3】
配向基材と、該配向基材上に形成された下地薄層と、該下地薄層上に形成された磁性層とを有する磁気転写用マスター担体の製造方法であって、
パターニングされたケイ素基板上に、Ni導電層を形成する導電層形成工程と、
該Ni導電層の表面を熱処理する導電層形成後の熱処理工程と、
該熱処理後の導電層を有するケイ素基板上に、Niめっきを施し、基材を形成するめっき工程と、
前記基材を、前記ケイ素基板から剥離させる剥離工程と、
を含むことを特徴とする磁気転写用マスター担体の製造方法。
【請求項4】
熱処理が、300℃〜450℃で10分間〜30分間の条件で行われる請求項3に記載の磁気転写用マスター担体の製造方法。
【請求項5】
請求項1から4のいずれかに記載の磁気転写用マスター担体の製造方法によって製造されたことを特徴とする磁気転写用マスター担体。
【請求項6】
下地薄層の厚みが、1nm〜30nmである請求項5に記載の磁気転写用マスター担体。
【請求項7】
垂直磁気記録媒体を、垂直方向に初期磁化させる初期磁化工程と、
前記初期磁化工程後の前記垂直磁気記録媒体に対して、請求項5から6のいずれかに記載の磁気転写用マスター担体を密着させる密着工程と、
前記垂直磁気記録媒体と前記磁気転写用マスター担体とを密着させた状態で、前記初期磁化と逆方向の垂直磁界を印加し、前記垂直磁気記録媒体に磁気情報を転写する磁気転写工程と、を含むことを特徴とする磁気転写方法。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【公開番号】特開2010−108558(P2010−108558A)
【公開日】平成22年5月13日(2010.5.13)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−280524(P2008−280524)
【出願日】平成20年10月30日(2008.10.30)
【出願人】(306037311)富士フイルム株式会社 (25,513)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成22年5月13日(2010.5.13)
【国際特許分類】
【出願日】平成20年10月30日(2008.10.30)
【出願人】(306037311)富士フイルム株式会社 (25,513)
【Fターム(参考)】
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