(57)【要約】【課題】インプリント法により大面積にわたる均一なパターン転写を行うことができ、均一なパターンを有する磁気記録媒体を製造できる方法を提供する。【解決手段】磁性層およびレジストが形成された基板を用意し、表面に凹凸パターンが形成されたインプリントスタンパを用意し、対向する一対のプレス板の間に前記基板および前記インプリントスタンパを配置し、かつ一方のプレス板と前記基板との間または他方のプレス板と前記インプリントスタンパとの間のいずれか一方に微粒子層を挟み、対向する一対のプレス板に圧力をかけて、前記インプリントスタンパの凹凸パターンを前記基板上のレジストに転写してレジストパターンを形成し、残存したレジストパターンをマスクとして前記基板上の磁性層をエッチングすることを含む磁気記録媒体の製造方法。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性層およびレジストが形成された基板を用意し、
表面に凹凸パターンが形成されたインプリントスタンパを用意し、
対向する一対のプレス板の間に前記基板および前記インプリントスタンパを配置し、かつ一方のプレス板と前記基板との間または他方のプレス板と前記インプリントスタンパとの間のいずれか一方に微粒子層を挟み、
対向する一対のプレス板に圧力をかけて、前記インプリントスタンパの凹凸パターンを前記基板上のレジストに転写してレジストパターンを形成し、
残存したレジストパターンをマスクとして前記基板上の磁性層をエッチングする
ことを含む磁気記録媒体の製造方法。
【請求項２】
前記微粒子は金属、合金、金属化合物、無機化合物またはこれらの混合物であることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体の製造方法。
【請求項３】
前記微粒子層の微粒子は互いに分離していることを特徴とする請求項１または２に記載の磁気記録媒体の製造方法。
【請求項４】
前記微粒子層の微粒子はバインダにより結合されていることを特徴とする請求項１または２に記載の磁気記録媒体の製造方法。
【請求項５】
請求項１に記載の製造方法に用いられる装置であって、対向する一対のプレス板のいずれか一方の表面に微粒子層を具備したことを特徴とする磁気記録媒体の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インプリント工程を含む磁気記録媒体の製造方法、および磁気記録媒体の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
パソコンなど情報機器の飛躍的な機能向上により、ユーザが扱う情報量は著しく増大してきている。このような状況の下で、これまでよりも飛躍的に記録密度の高い情報記録再生装置や集積度の高い半導体装置に対する期待は高まるばかりである。
【０００３】
記録密度を向上させるためには、より微細な加工技術が必要である。現状で主流の加工技術は露光プロセスを含むフォトリソグラフィー技術であり、この技術を用いれば一度に大面積の加工を実施できる。しかし、フォトリソグラフィー技術は光の波長以下の分解能を持たないため、例えば２００ｎｍ以下の微細構造の作製は困難である。２００ｎｍ以下レベルの加工技術としては、電子線リソグラフィーや集束イオンビームリソグラフィーなどがあるが、スループットの悪さが問題である。
【０００４】
光の波長以下の微細構造を高スループットで作製する技術として、「ナノインプリントリソグラフィー（ＮＩＬ）技術」が知られている（特許文献１参照）。ナノインプリントリソグラフィー技術は、予め電子線リソグラフィーなどにより所定の微細凹凸パターンを形成したスタンパを、基板に塗布したレジストを押しつけて、スタンパの凹凸を基板上のレジストに転写する方法である。この方法では、例えば１平方インチ以上の領域に対して１回の処理にかかる時間が、電子線リソグラフィーや集束イオンビームリソグラフィーと比較して非常に短くてすむ。
【０００５】
一方、最近の磁気記録装置（磁気ディスク装置、ハードディスクドライブ装置）では、記憶容量の増大の要求に応えるために、磁気記録媒体の記録密度を上げる必要に迫られている。ところが、記録密度の増加に伴い、媒体上を相対的に移動する記録再生ヘッドによって記録される磁気情報が隣接するトラックの記録に影響を与えるという問題が生じつつある。そこで、隣接するトラックの磁性体を物理的に分離するようにパターン化すれば、この問題を回避することができる。このように磁気記録媒体表面の磁性体をパターン化する方法として、上述したナノインプリント技術は有効である。
【０００６】
インプリント工程では、互いに対向した１対のプレス板の間に、レジストを塗布した基板と、表面に凹凸パターンを備えたインプリントスタンパを、互いに対向するように配置し、１対のプレス板をプレスしてインプリントスタンパ表面の凹凸パターンをレジストに転写してレジストパターンを形成する。その後、残存したレジストパターンをマスクとして、微細加工（エッチング）して基板上に形成された磁性層に凹凸を形成する。
【０００７】
このインプリント工程においては、スタンパ表面の凹凸パターンを基板上のレジストに一括転写するため、スタンパ全面に均一な圧力を加えることが望まれる。しかし、以下のような原因のために、実際のインプリント工程中にスタンパ全面に均一な圧力を加えることは難しい。たとえば基板面は完全な平面ではなく、多少の平坦揺らぎが存在するため、インプリント時に圧力が不均一に印加される原因となる。また、複数の基板を比較すると平坦揺らぎは一様ではない。このため、一つの基板の平坦揺らぎに適したプレス面を持ち、その基板に対しては全面に均一な圧力印加ができるプレス装置であっても、他の基板に対しては全面に均一な圧力を印加できない可能性がある。
【０００８】
上記の問題を解決するために、一方のプレス板と基板との間または他方のプレス板とインプリントスタンパとの間に、バッファ層としてポリマーシートなどを挟み、インプリント時の圧力揺らぎを分散させる方法が知られている（特許文献２参照）。この方法によれば、インプリント時にポリマーシートが基板表面の形状に合わせて変形するので、基板の平坦揺らぎを吸収して均一な圧力印加が期待できる。しかし、バッファ層としてポリマーシートを用いた場合でも、インプリント時の圧力印加の均一性は必ずしも十分とはいえず、この方法により転写される磁気記録媒体のパターンの均一性も必ずしも十分とはいえないことがわかってきた。このように従来のインプリント法による磁気記録媒体の製造方法にはまだ改善の余地がある。
【特許文献１】米国特許第５，７７２，９０５号明細書
【特許文献２】特開２００３−１５７５２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、インプリント法により大面積にわたる均一なパターン転写を行うことができ、均一なパターンを有する磁気記録媒体を製造できる方法、およびこの方法に用いる製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様に係る磁気記録媒体の製造方法は、磁性層およびレジストが形成された基板を用意し、対向する一対のプレス板の間に前記基板および前記インプリントスタンパを配置し、かつ一方のプレス板と前記基板との間または他方のプレス板と前記インプリントスタンパとの間のいずれか一方に微粒子層を挟み、対向する一対のプレス板に圧力をかけて、前記インプリントスタンパの凹凸パターンを前記基板上のレジストに転写してレジストパターンを形成し、残存したレジストパターンをマスクとして前記基板上の磁性層をエッチングすることを含む。
【００１１】
本発明の他の態様に係る磁気記録媒体の製造装置は、上記の製造方法に用いられる装置であって、対向する一対のプレス板のいずれか一方の表面に微粒子層を具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、インプリント法により大面積にわたる均一なパターン転写を行うことができ、均一なパターンを有する磁気記録媒体を製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を説明する。  
本発明者らは、プレス板と基板との間またはプレス板とインプリントスタンパとの間にバッファ層としてポリマーシートを挟んでインプリントする方法で、必ずしも均一な圧力を印加することができない理由について検討した。その結果、インプリント時にポリマーシートの弾性変形が起き、この弾性変形の反作用によってインプリントスタンパに歪みが発生することが問題になることを究明した。
【００１４】
そこで、本発明の実施形態に係る方法においては、一方のプレス板と基板との間または他方のプレス板とインプリントスタンパとの間のいずれか一方に、塑性変形を起こすが弾性変形を起こさない微粒子層を挟んでインプリントを行うことにより、インプリントスタンパの歪みの発生を防止し、インプリント時の圧力印加の均一性を確保するようにしている。
【００１５】
図１（ａ）および（ｂ）を参照して、本発明の一実施形態に係る磁気記録媒体の製造方法におけるインプリント工程を説明する。図１（ａ）はインプリント前の状態を示し、図１（ｂ）はインプリント中の状態を示している。
【００１６】
図１（ａ）に示すように、プレス装置は上下一対のプレス板すなわち下プレス板１１および上プレス板１２を備えている。この図に示す例では、下プレス板１１上に、微粒子層２１、および表面に凹凸パターンが形成されたインプリントスタンパ３１を設けている。なお、この図では、簡略化のために、インプリントスタンパ３１表面の凹凸パターンを図示していない。一方、上プレス板１２に、磁性層５２を成膜し、レジスト５３を塗布した基板５１を取り付けている。インプリントスタンパ３１表面の凹凸パターンが、基板５１上のレジスト５３に対向するように各部材が配置される。なお、インプリントスタンパと基板の配置は図１（ａ）と逆でもよく、微粒子層は一方のプレス板と基板との間に設けてもよい。
【００１７】
インプリントスタンパ３１は表面に凹凸パターンを備えた板状の部材である。一方、基板５１上に塗布されるレジスト５３は、インプリントスタンパ３１よりも柔らかい材料であり、インプリント時にスタンパ２１表面の凹凸パターンが押しつけられることにより、レジスト５３に凹凸パターンが転写され、レジストパターンが形成される。そして、残存したレジストパターンをマスクとして磁性層５２をエッチングすることにより、磁性層５２のパターンが形成される。
【００１８】
基板５１は板状の部材であるが、マクロにはほぼ平坦であるといえるが、ミクロには位置によって厚い部分と薄い部分が存在し、平坦性が揺らいでいる。一例として、磁気記録媒体用の２．５インチ径、０．６ｍｍ厚のガラス基板では、記録領域の全面において基板面に垂直方向に１μｍ程度の歪みがあることが知られている。すなわち、ガラス基板上の記録領域の任意の一点において厚みを測定すると、０．６ｍｍに近い値を示すが必ずしも一定ではなく、測定位置によって最大で１〜２μｍの平坦揺らぎが存在しうる。
【００１９】
微粒子層２１は、それ自体では変形しにくい硬い材料からなる微粒子の集合体で形成されており、微粒子どうしは互いに束縛されておらず、微粒子層２１全体として塑性変形を示す。
【００２０】
図１（ｂ）に示すように、対向する一対のプレス板１１、１２に圧力をかけてインプリントを行うと、微粒子層２１は基板表面に接して１μｍ程度の平坦揺らぎに応じて塑性変形してその表面形状が変化し、微粒子層２１内の微粒子の相対位置も変化する。そして、いったん微粒子層の表面形状が変形すれば、微粒子層内の微粒子の位置がそれ以上変化することはない。すなわち、プレス装置によってさらに圧力が印加されても、従来のように弾性変形による反作用が生じることはないため、インプリントスタンパや基板に歪みを発生させることがない。したがって、インプリント時の圧力印加の均一性が確保され、基板５１上のレジスト５３にインプリントスタンパ３１表面の凹凸パターンを高精度で転写することができる。また、複数の基板に対しても、それらの平坦揺らぎの状態にかかわらず、基板表面に均一な圧力を印加することができ、高精度の転写を実現できる。
【００２１】
図２（ａ）〜（ｄ）を参照して本発明の実施形態に係る磁気記録媒体の製造方法を説明する。
【００２２】
図２（ａ）に示すように、基板５１上に磁性層５２を成膜し、その上にレジスト５３を塗布したものを用意する。一方、表面に凹凸パターンが形成されたインプリントスタンパ３１を用意する。下プレス板と上プレス板との間に基板５１およびインプリントスタンパ３１を配置し、一方のプレス板と基板５１との間または他方のプレス板とインプリントスタンパ３１との間のいずれか一方に微粒子層を挟む。この状態は図１（ａ）に示した状態に相当するが、図２（ａ）では下プレス板、上プレス板および微粒子層を図示していない。また、図２（ａ）では、基板５１とインプリントスタンパ３１の配置が、図１（ａ）と逆になっている。
【００２３】
図２（ｂ）に示すように、下プレス板−上プレス板（図示せず）の間に圧力をかけて、インプリントスタンパ３１表面の凸部を基板５１上のレジスト５３に押し込む。この状態は図１（ｂ）に示した状態に相当する。このとき、図１（ｂ）を参照して説明したように、微粒子層（図示せず）の作用により、均一な圧力を印加することができる。
【００２４】
図２（ｂ）の状態からインプリントスタンパ３１を剥離する。こうして、図２（ｃ）に示すように、基板５１上に、インプリントスタンパ３１表面の凹凸パターンを転写してレジスト５３のパターンを形成する。
【００２５】
その後、図２（ｄ）に示すように、残存したレジストパターンをマスクとして基板５１上の磁性層５２のエッチングを行い、磁性層のパターンを形成する。本発明によれば、磁性層のパターンを高精度に形成することができる。必要に応じて、磁性層のパターンの間を埋める分離層や磁性層上の保護層を形成して磁気記録媒体を製造する。
【００２６】
次に、本発明の実施形態において使用される微粒子層についてより詳細に説明する。  
微粒子層は、その表面が基板の平坦揺らぎに対応して変形することが必要であるが、いったん基板表面の形状に沿った後は、インプリント中に変形しないことが望ましい。従って、微粒子自体はある程度剛直であることが必要になる。微粒子層を構成するある程度の剛直性を有する微粒子としては、金属、金属酸化物、合金、無機化合物またはこれらの混合物が用いられる。微粒子の具体的な材料としては、Ｃ，Ｓｉ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉなど単一元素からなるもの、ＷＣ，ＳｉＣなどの炭化物、Ａｌ2Ｏ3，ＴｉＯ2，ＳｉＯ2などの酸化物、ＢＮ，ＡｌＮ，ＧａＮ，ＴｉＮなどの窒化物、複数の金属からなる合金、またはこれらの混合物が挙げられる。例えば、微粒子としてタングステンカーバイド（ＷＣ）を用いた場合、約６００００ｋｇｆ／ｍｍ2の縦弾性係数を有し、インプリント時に印加される圧力が１０００ａｔｍ程度であってもほとんど変形しない。
【００２７】
微粒子層の微粒子は、微粒子間を埋めるバインダなしに、互いに物理的に分離させてもよい。微粒子層は、μｍオーダーの基板表面の平坦揺らぎに対応して、表面形状が変形する必要がある。このためには、微粒子層内の隣接する微粒子間の相互作用が弱く、微粒子の相対位置が容易に変化できる必要がある。したがって、微粒子層内の微粒子がそれぞれ物理的に独立するように、微粒子間を埋めるバインダを用いなくてもよい。このような状態は、たとえば下プレス板上に微粒子を載せるだけで実現できる。
【００２８】
一方、微粒子を有機バインダによって結合させた微粒子層を用いてもよい。上記のようにバインダを用いない場合、微粒子の一粒一粒が離散し、インプリント時にダストとして混入したり、インプリント回数を重ねるうちに失われるおそれがある。微粒子を有機バインダによって結合させた微粒子層を用いれば、このような問題を避けることができる。しかし、剛直性が高すぎるかまたは弾性係数が高すぎるバインダを用いて微粒子を結合させると、微粒子層は塑性変形を起こしにくくなるため好ましくない。そこで、微粒子を有機バインダによって結合させる場合には、弾性係数の低い有機バインダを用いることが望ましい。具体的な有機バインダとしては、高分子材料、低分子材料、液晶材料、生体材料に代表される、炭素骨格を主鎖に持つ分子を主成分とするものが挙げられる。
【００２９】
次に、本発明の実施形態に係る磁気記録媒体の製造装置について説明する。これは、対向する一対のプレス板のいずれか一方の表面に微粒子層を具備したプレス装置である。微粒子層はバインダを含まなくても含んでいてもよい。ただし、微粒子層を上プレス板に設ける場合には、微粒子を有機バインダで結合させた微粒子層を用いることが好ましい。
【実施例】
【００３０】
以下、本発明の実施例を説明する。ただし、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００３１】
［実施例１］
図３に本実施例で用いたプレス装置を示す。プレス装置本体１０は、下部に下プレス板１１を有し、上部に油圧シリンダー１３を介して上プレス板１２を有する。下プレス板１１上には、平均粒径５０ｎｍのタングステンカーバイド微粒子を用いて、直径１００ｍｍ、厚み１ｍｍの円盤状に形成された微粒子層２１が設けられている。微粒子層２１上に、磁気記録媒体の基板５１およびインプリントスタンパ３１が配置されている。油圧シリンダー１３の駆動により、下プレス板１１と上プレス板１２との間に配置されたインプリントスタンパ３１、基板５１および微粒子層２１がシリンダー軸に沿って加圧される。
【００３２】
基板５１は、直径６５ｍｍ、内径２０ｍｍ、０．６ｍｍ厚のドーナツ型をした結晶化ガラス基板である。基板５１表面には、磁性層がスパッタ成膜されており、その上にノボラック型レジストが１００ｎｍの厚みでスピンコーティングされている（いずれも図示せず）。
【００３３】
インプリントスタンパ３１は、直径６５ｍｍ、内径２０ｍｍ、０．３ｍｍ厚のドーナツ型をしたニッケル製のスタンパである。インプリントスタンパ３１の表面には、半径位置２１ｍｍから３２ｍｍまで、トラック幅３００ｎｍ、溝幅２００ｎｍ、凹凸深度７０ｎｍの同心円をなすトラックの凹凸パターンが形成されている。
【００３４】
室温、大気圧において油圧シリンダー１２を作動させ、３５ｔの圧力を印加して１分間プレスした。インプリント後の基板５１の表面を原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）で観察したところ、レジスト表面に深さ７０ｎｍの凹部をもつ凹凸パターンが転写されていることが確認された。
【００３５】
このガラス基板にアルゴンイオンミリング処理を行った。レジストの表面が凹部になっている領域ではミリング処理により磁性膜も除去された。レジストの表面が凸部になっている部分ではミリング処理によりレジストはエッチングされたが磁性層まではエッチングされず磁性層が残った。ガラス基板を酸素アッシング処理し、残存レジストを取り除いた。ＡＦＭにより基板表面を観察したところ、内周から外周まで均一な深度の磁性層パターンが得られていることが確認された。
【００３６】
ガラス基板表面にカーボンスパッタにより保護膜を形成して磁気記録媒体を製造した。この磁気記録媒体に対して記録試験を行ったところ、最内周から最外周まで良好な磁気記録が可能であった。
【００３７】
［実施例２］
図４に本実施例で用いたプレス装置を示す。このプレス装置は、下プレス板１１上に微粒子層を設けずに、上プレス板１２に微粒子層２１を取り付けた以外は、図３のプレス装置と同様な構成を有する。微粒子層２１としては、平均粒径５０ｎｍのタングステンカーバイド微粒子に、バインダとして体積比１０％のポリイソブチルメタクリレートを混合し、直径１００ｍｍ、厚み１ｍｍの円盤状に成形したものを用いた。このプレス装置を用い、実施例１と同様にして磁気記録媒体を製造した。
【００３８】
［比較例１］
図３の微粒子層２１の代わりに、厚さ１ｍｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）層を設けたプレス装置を用い、実施例１と同様にして磁気記録媒体を製造した。
【００３９】
［比較例２］
微粒子層もＰＥＴ層も設けていないプレス装置を用い、実施例１と同様にして磁気記録媒体を製造した。
【００４０】
実施例１、実施例２、比較例１、比較例２の方法によって得られた磁気記録媒体の表面を光学顕微鏡観察した。図５（ａ）に観察した領域Ａを示す。また、図５（ｂ）および（ｃ）に、領域Ａの光学顕微鏡像の模式図を示す。
【００４１】
実施例１、実施例２および比較例１の方法によって得られた磁気記録媒体では、図５（ｂ）に示すように、均一にパターン転写がなされていることが確認できた。しかし、比較例２の方法によって得られた磁気記録媒体では、図５（ｃ）に示すように、１ｍｍ程度の大きさのパターン抜けが観測された。比較例２の方法で得られた媒体は、パターン抜けがあるため、記録媒体として用いることはできない。
【００４２】
次に、実施例１、実施例２および比較例１の方法によって得られた磁気記録媒体を、ハードディスクドライブに組み込み、媒体上に凹凸パターンとして描画されたサーボ信号に基づいて、トラック形状の真円からのズレを測定した。図６（ａ）および（ｂ）に、トラックパターンを半径方向に拡大した模式図を示す。実施例１および実施例２の媒体では、図６（ａ）に示すように、ほぼ真円に近いトラックが観察された。一方、比較例１の媒体では、図６（ｂ）に示すように、径方向に最大１μｍ程度のランダムな凹凸歪みを有するトラックが観察された。
【００４３】
このように、実施例１、実施例２および比較例１の方法で得られた媒体はハードディスクドライブに組み込んで記録再生できることが確認された。しかし、比較例１の方法で得られた媒体はトラック形状の凹凸歪みが大きく、サーボトラッキングエラーが発生した。なお、サーボ領域を拡大してサーボを強化すれば、サーボトラッキングエラーを解消することが可能であるが、その場合にはユーザーデータ領域が減少する。これに対して、実施例１および実施例２の方法で得られた媒体は問題なく記録再生できた。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】一実施形態に係る磁気記録媒体の製造方法におけるインプリント工程を説明する図。
【図２】本発明の実施形態に係る磁気記録媒体の製造方法を説明する断面図。
【図３】実施例１において用いたプレス装置を示す図。
【図４】実施例２において用いたプレス装置を示す図。
【図５】実施例１、実施例２、比較例１、比較例２の方法によって得られた磁気記録媒体の表面の光学顕微鏡による観察結果を示す模式図。
【図６】実施例１、実施例２および比較例１の方法によって得られた磁気記録媒体のトラックパターンを半径方向に拡大した模式図。
【符号の説明】
【００４５】
１０…プレス装置本体、１１下プレス板、１２上プレス板、１３油圧シリンダー、２１微粒子層、３１インプリントスタンパ、５１基板、５２磁性層、５３レジスト。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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