(57)【要約】【課題】ディスク上に、インプリント法で微細なパターンを形成する際に、微細パターンの偏芯量を抑制すること。【解決手段】球形のガラス材料１３と、中心に凹部が形成された金型１２を用いて、少なくとも1つの面の中心に凸部を有する基板１３Ａを成形する第１の工程と、前記基板１３Ａと、前記基板の凸部により位置決めがなされる凹部と、前記凹部を中心として形成された微細形状とを有する金型１５を用いて、前記微細形状を前記基板１３Ａに転写する第２の工程により、微細形状が形成された情報記録面を有する磁気記録媒体を製造する。【選択図】図１
2005158087.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微細形状が形成された情報記録面を有する磁気記録媒体の製造方法において、
球形のガラス材料と、
少なくとも一方の金型の中心には凹部が形成された、面を形成する２つの金型とを用いて、
少なくとも1つの面の中心に凸部を有する基板を成形する第１の工程と、
前記基板と、
前記基板の凸部により位置決めがなされる凹部と、前記凹部を中心として形成された微細形状を有する金型と
を用いて、
前記微細形状を前記基板に転写する第２の工程と、
を有することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
【請求項２】
前記第２の工程において、
前記基板の両面へ同時に前記微細形状を転写す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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハードディスクドライブ等で用いられる磁気ディスクの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ハードディスクドライブは、画像や動画など大容量のデータを記録するニーズの高まりや、ビデオレコーダーなどコンピュータ以外の記憶装置としての用途拡大に伴い、記憶容量アップ、低価格化が求められており、高密度記録化の開発が盛んに行われている。記録密度の向上のためには、ビット占有面積の微細化に伴って増加する、遷移領域からのノイズを抑制するため、磁化反転単位を小さくする必要がある。しかし、磁化反転単位を小さくしていくと、その体積に比例する異方性エネルギーが低下し、その結果、熱エネルギーによって磁化が反転することで記録情報が失われてしまう、所謂熱擾乱の問題が近年顕在化している。
【０００３】
この熱擾乱問題を解決するアプローチとして、パターンド媒体がある。パターンド媒体とは、記録情報を担う磁性膜をパターニングすることで、磁性膜を磁気的に孤立化させ、それを磁化反転単位とすることで、磁化反転単位の形状の不規則さに起因するノイズを減らし、磁化反転単位を微細化することなしに、高記録密度を実現するというものである。
【０００４】
また、高密度記録のもう一つのアプローチとしてディスクリートトラック型媒体がある。これは、磁性膜を、トラックごとにパターニングすることで、磁気的に分離し、トラックの狭小化に伴い上昇するサイドフリンジ（記録にじみ）と呼ばれるノイズを低減することで高密度記録を実現するというものである。
【０００５】
しかしながら、上述のパターンド媒体や、ディスクリートトラック型媒体において、数百ギガビット／平方インチ級の高密度記録を実現するために、これらの媒体は数十ｎｍオーダーの、非常に微細なパターニング技術を必要とするため、その加工コストがこれらの磁気記録媒体実現のための最大のボトルネックとなっている。
【０００６】
その解決法として、近年インプリントと呼ばれる手法を用いて、安価にナノオーダーのパターニングを行う検討が精力的になされている。
【０００７】
このインプリント法とは、所定の形状を付与した金型をパターニング前のレジストに押し当てることで、レジストを変形させ、露光せずにレジストのパターニングを行う方法である。これにより、コスト高の一因となる露光工程を省略することが可能となり、低コストでパターンド媒体やディスクリートトラック型媒体を実現できるとするものである（例えば特許文献１参照）。
【０００８】
また、安価なパターニング方法として、ガラス基板を圧縮成形を行うことでパターニングをする手法も公開されている。この手法は、文献によれば、数μｍのパターンを、成形によって安価にパターニングをすることが可能となる（例えば特許文献２参照）。
【０００９】
なお、この圧縮成形を用いる手法は、金型の微細形状を転写するという点で、前述のインプリント法と同じ技術であり、本文献では、このような手法もインプリント法と呼ぶこととする。
【００１０】
ここで、インプリント法でディスクへ微細形状を転写する場合、偏芯の問題がある。すなわち、円盤状のディスクにパターンを形成する際は、ディスクの回転中心と転写するパターンの中心の位置を一定の精度で合わせる必要があるが、その位置合せをミクロンオーダーで行う必要がある。
【００１１】
この偏芯の問題解決のため、樹脂を用いた射出成形において、ディスクの回転軸を一体成形する手法が考案されている（特許文献３参照）。
【００１２】
また、同様に偏芯の防止方法として、原盤保持手段と基板保持手段とそれらの固定手段が一体となって、圧力印加手段に対して着脱可能とした構成によって、転写（インプリント）する装置が考案されている（特許文献４参照）。
【特許文献１】特開２００３−１６６２１号公報
【特許文献２】特開平８−４９７５６号公報
【特許文献３】特開２００１−１３４９３２号公報
【特許文献４】特開２００２−１０００３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、前記従来の偏芯の防止方法では、以下の問題がある。
【００１４】
すなわち、高記録密度の達成のため、磁気ディスクはそのソリや微小うねり等において、高い面精度が要求されており、特許文献３に記載された樹脂を用いた磁気ディスクはその要求を満たすのは困難である。一方で、現在磁気ディスクにおいて使用されているガラスを加工する場合、プロセス中の温度が大きく異なるため、特許文献３に記載された射出成形を適用できない、といった問題があった。
【００１５】
また、特許文献４に記載の転写装置では、装置構成が複雑で、装置の価格が高くなるといった問題があった。さらに、ガラスへインプリントする際におよそ５００から７００℃に加熱した場合、装置を構成する部材の熱膨張係数の違いが原因で、位置ズレが生じてしまう可能性があるといった問題があった。また、同文献中に記載は無いが、開示された図面より、本装置が転写できるのは片面のみで、両面を使用する磁気ディスクにおいては、２回インプリントが必要となり、工程数が多くなるといった問題があった。
【００１６】
上記従来の問題を解決するため、本発明は射出成形では困難な、例えばガラスへインプリント法を適用する際などに、単純な構成で偏芯を防止する方法を提供することを目的とする。また、本発明は機構的に位置決めすることなく高温でもアライメント可能なインプリント方法を提供することを目的とする。さらに、本発明は偏芯を防止しつつディスクの両面へ同時にインプリントする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】
【００１７】
前記従来の課題を解決するために、本発明はの磁気記録媒体の製造方法は、球形のガラス材料と、少なくとも一方の金型の中心には凹部が形成された、面を形成する２つの金型とを用いて、少なくとも1つの面の中心に凸部を有する基板を成形する第１の工程と前記基板と、前記基板の凸部により位置決めがなされる凹部と、前記凹部を中心として形成された微細形状を有する金型を用いて、前記微細形状を前記基板に転写する第２の工程を有することを特徴とする。これにより、複雑な構成無しに、ディスクの偏芯を防止する効果を持つ。
【００１８】
また、本発明の磁気記録媒体の製造方法は、前述の発明に加え、前記基板の両面へ同時に前記微細形状を転写することを特徴とする。これにより、ディスクの偏芯を防止しつつ、ディスク両面同時にインプリントすることで、生産効率を高める効果を持つ。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の磁気記録媒体の製造方法によれば、高温下でプロセスを行うインプリント法においても、複雑な機構による位置合せが不要、かつ簡単な金型構成で、ミクロンオーダーの位置決め精度を得、偏芯の少ない高品質なディスクを製造することができる。さらに、偏芯を抑制すると同時に、ディスク両面に同時にインプリントを行うことができるので、少ない工程で高品質なディスクを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における、磁気ディスクへの加工を行うためのプロセスフローを示す。
【００２２】
１１は中心に凸形状を持ったガラス基板１３Ａを形成するための上型、１２は同下型、１３はガラス材料である。下型１２には、ガラス材料１３に凸形状を形成するため、その中心に円錐状の凹部が形成されている。
【００２３】
まず最初に、その中心に凹部が形成された下型１２に球形のガラス材料１３をセットする。この時、円錐状の凹部に球形のガラスが置かれることで、凹部の円形のエッジ部で球形のガラス材料１３は支持されるので、凹部の中心とガラス材料１３の芯が一致する。
【００２４】
こうして金型内に設置されたガラス材料１３は、成形装置内で、ガラス材料１３の軟化点近傍まで加熱され、圧力が加えられることで、ガラス材料１３は、その芯を中心に外側へ向かって均等に変形するので、中心に凸部を有するガラス基板１３Ａが形成される（プロセスの詳細は後述する。）。
【００２５】
次に、凹部を基準に微細形状が形成されたインプリント用下型１５を用いて、ガラス基板１３Ａへ微細形状の転写を行う。インプリント用下型１５には、成形工程で形成されたガラス基板１３Ａの凸部が入るように、凹部が形成されており、インプリント工程の過程で印加される荷重によって、ガラス基板１３Ａの凸部と、インプリント用下型１５の凹部の中心が一致する。その後、成形工程と同様に加熱、加圧を行うことで、微細形状付きガラス基板１３Ｂの中心と微細加工の中心（インプリント用下型１５の凹部で形成される、微細形状付きガラス基板１３Ｂの凹部）の位置ズレの少ない、微細形状付きガラス基板１３Ｂが作られる。
【００２６】
なお、本実施例において、ガラス材料１３から、表面に微細加工が施されていないガラス基板１３Ａを形成する工程（Ａ）（所謂成形工程）と、ガラス基板１３Ａの表面に微細形状を転写する工程（Ｂ）（所謂インプリント工程）に分けた理由は、次に述べる通りである。
【００２７】
成形工程では短時間で所定の直径にガラス材料を加工するため、１インチ径の磁気ディスクにおいて、およそ数トンの大きな荷重を要する。一方、表面の形状転写だけのインプリント工程では、１インチ径のディスクにおいて、数十から約百（ｋｇ）程度の小さな荷重で十分である。仮に微細な形状を形成した金型を大きな荷重のかかる成形工程に使った場合、その形状が大きな荷重によって壊れてしまう可能性がある。よって、発明では成形工程とインプリント工程に分け、それぞれの工程毎に個別の金型を準備して、基板を製造する。その結果、インプリント工程に使用する金型に形成された微細形状が壊れることなく、金型の寿命が延びるので、低コストでナノオーダーの微細形状を持つ基板を製造できる。
【００２８】
こうして形成された基板の凸部は、基板の穴あけ加工時のマーカーとして使用できる。これにより、偏芯量の少ない基板を作ることができる。
【００２９】
また、凸部を外径加工の際の中心としても良い。これにより、外径で定義されるディスクの中心と凸部の位置を合わせることができるので、偏芯量の少ないディスクを作ることができる。
【００３０】
あるいは、金型の凹部の形状を円筒形にすることにより、基板に形成される円筒形の凸部を利用して、回転の軸とすることで、偏芯を抑制することも可能である。
【００３１】
かかる構成により作られたディスクは偏芯量の少ない磁気ディスクを提供することができる。
【００３２】
（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２における、磁気ディスクへの加工を行うためのプロセスフローを示す。
【００３３】
２１は中心に凸形状を持ったガラス基板を形成するための上型、２２は同下型、２３はガラス材料である。上型２１と下型２２には、ガラス材料２３に凸形状を形成するため、それらの中心に円錐状の凹部が形成されている。
【００３４】
まず最初に、その中心に凹部が形成された下型２２に球形のガラス材料２３をセットする。この時、円錐状の凹部に球形のガラスが置かれることで、凹部の円形のエッジ部で球形のガラス材料２３は支持されるので、凹部の中心とガラス材料２３の芯が一致する。
【００３５】
さらに、成形工程において、荷重が加えらる際、ヒーターブロック等に固定されていない、上型２１に形成された円錐状の凹部に球形のガラス材料がはまり、ガラス材料２３の芯と上型２１の芯（凹部）が一致する。その結果、上型２１、下型２２それぞれの中心とガラス材料２３の芯が一致する。
【００３６】
こうして金型内に設置されたガラス材料２３の軟化点近傍まで加熱され、圧力が加えられることで、ガラス材料２３は、その芯を中心に外側へ向かって均等に変形する。その結果、両面の中心に凸部を有するガラス基板２３Ａが形成される。
【００３７】
次に、凹部を基準に微細形状が形成されたインプリント用上型２４とインプリント用下型２５を用いて、ガラス基板２３Ａへ微細形状の転写を行う。インプリント用上型２４とインプリント用下型２５にはともに、成形工程で形成されたガラス基板１３Ａ凸部が入るように、凹部が形成されており、インプリント工程の過程で印加される荷重によって、ガラス基板２３Ａの凸部と、インプリント用上型２４、インプリント用下型２５の凹部の中心が一致する。その後、成形工程と同様に加熱、加圧を行うことで、微細形状付きガラス基板２３Ｂの中心と微細加工の中心（インプリント用上型２４とインプリント用下型２５の凹部で形成される、微細形状付きガラス基板１３Ｂの凹部）の位置ズレの少ない、両面に微細形状が形成された、微細形状付きガラス基板２３Ｂが作られる。
【００３８】
こうして形成された基板の凸部は、基板の穴あけ加工時のマーカーとして使用できる。これにより、偏芯量の少ない基板を作ることができる。
【００３９】
また、凸部を外径加工の際の中心としても良い。これにより、外径で定義されるディスクの中心と凸部の位置を合わせることができるので、偏芯量の少ないディスクを作ることができる。
【００４０】
あるいは、金型の凹部の形状を円筒形にすることにより、基板に形成される円筒形の凸部を利用して、回転の軸とすることで、偏芯を抑制することも可能である。
【００４１】
かかる構成により作られたディスクは偏芯量の少ない基板を提供することに加え、基板の両面に同時にインプリントを行うことができるため、低コストなディスクを提供できる。
【００４２】
成形・インプリント工程について説明する。
【００４３】
図３に本発明の成形工程・インプリント工程におけるプレス装置の構成を示す。
【００４４】
図３において、３１は圧力発生部、３２はチャンバー、３３はヒーターブロック、３４はカートリッジヒーター、３５はガス導入口、３６は金型、３７はガラス材料である。
【００４５】
成形やインプリントは、２つの金型３６の間に置かれたガラス材料３７に、ヒーターブロック３３を介して、圧力発生部３１から発生する圧力を印加することで行われる。
【００４６】
このプロセスの際の温度は、ガラスの軟化点近傍とする。プロセス温度をより高温にすると、ガラスが変形しやすくなり、圧力は小さくてすむという利点がある。しかし、一方で、高温下における化学的な反応速度が増し、金型の化学的劣化が生じやすくなるという欠点もある。
【００４７】
逆に、プロセス温度をより低温にすると、ガラスは変形し難くなり、大きな圧力が必要となり、その結果、大きな荷重に耐えられるよう、プレス装置の機械的な強度が求められるため、装置が複雑で大掛かりになるという欠点がある。しかし、先述の熱による化学的劣化が遅くなり、金型の寿命が延びるという利点がある。
【００４８】
上述のように、成形、インプリントプロセス時の圧力と温度の間にはトレードオフの関係があり、それらの条件は後述する金型の加工層、ベース材の材質や、ガラスの材質によって、最適な条件を見つける必要がある。
【００４９】
なお、高温で成形・インプリントする際は、金型３６等の酸化を防止するため、ガス導入口３５から窒素等を流し、チャンバー３２内の酸素濃度を５０（ｐｐｍ）程度以下にする必要がある。
【００５０】
金型の加工方法について説明する。
【００５１】
図４に本発明の金型の加工プロセスを示す。
【００５２】
図４において、４１はベース材、４２は凹部、４３は加工層、４４はレジストである。
【００５３】
まず、高い剛性と機械的な強度が確保できる、超硬合金、サファイア、シリコンカーバイドなどの材料から選ばれるベース材４１を準備する。このとき、ベース材料４１の表面は、平坦度や面粗さにおいて、磁気ディスク並みの面精度であることが望ましい。
【００５４】
次に、ベース材４１の中心に位置決め用の凹部４２を設ける。この加工は、例えばベース材４１の外周をチャックし、回転させながらドリル等で機械加工を施すことで、凹部４２をベース材４１のほぼ中心に加工することができる。
【００５５】
次に、凹部４２を形成したベース材４１の表面に、スパッタ法などにより、微細加工を施す加工層４３を形成する。加工層４３の材料としては、成形、インプリント工程におけるプロセス温度が５００（℃）以上になる場合は、高温下でも酸化しにくいイリジウム、白金、レニウム、タンタル、オスミウムといった高融点金属を形成する。プロセス温度が５００（℃）未満であるなら、上述の高融点金属に加え、ダイアモンド状炭素膜も使うことができる。
【００５６】
ここで、非球面レンズのガラス成形の保護膜で用いられる偏析が生じる多元系の膜は、エッチング工程の際に残渣が生じやすい。よって、残渣のない微細加工を施すためには、加工層４３は単元素の膜で構成されるのが好ましい。また熱応力を緩和するため、加工層４３の成膜温度は成形温度に近いことが好ましい。なお、高温で前述の膜を形成すると、粒成長によって加工層４３の表面が荒れる場合がある。そのときは、ＣＭＰ等により加工層４３の表面を研磨することで、磁気ディスクに求められる所定の粗さに平滑化すれば良い。
【００５７】
その後、レジスト４４を加工層４３の表面にコートし、電子ビーム露光等によって、所定のパターンを露光、現像する。ここで、露光の際にベース材４１の中心に形成された凹部４２を位置合せ用のマーカーとしてすることで、ベース材４１に形成された凸形状４２を中心としたパターンにおいて、1ミクロン以下の偏芯量が達成できる。その結果、凹部４２は実質的にパターンの中心と一致する。ここで実質的というのは、上記の様に位置決めされた、凹部４２とパターンの位置関係のズレは、磁気ディスクに求められるミクロンオーダーの偏芯量と比較して、無視できる程度に十分小さいという意味である。
【００５８】
その後、ＲＩＥ装置、イオンミリング装置を用いてレジスト４４をマスクに加工層４３を所定の深さでエッチングし、これで金型の加工が完了する。
【００５９】
ここで、被加工物との離型性、および加工性を満足するベース材４１があれば、ここで述べた様な加工層４３を形成せずに、ベース材４１に直接微細加工を施してもよい。直接微細加工が可能なベース材料４１としては、サファイア、シリコンカーバイド等の単結晶材料を使うのが好ましい。なぜなら、焼結体は粒界に沿ってエッチングが進行する傾向があり、その粒の大きさと同程度の微細加工を行った際に、パターンのエッジのラフネスが大きくなるため、所望のパターン形成が難しく、直接微細加工を行うベース材には適さないからである。
【００６０】
以下に、さらに具体的な実験例を述べる。
【００６１】
本実験では、軟化点が６５０（℃）のアルミノシリケート系の直径６．６（ｍｍ）の球形のガラス材料を用いた。金型のベース材として精密研磨を行ったサファイアを用い、その中心部に凹部の加工を行った後、表面に１ミクロンのイリジウムをコートし、電子ビーム露光でレジストをパターニングし、イオンミリング装置で、そのイリジウムに同心円状の溝を深さ５０（ｎｍ）で加工した。
【００６２】
成形工程は図３に示したプレス装置を用いて、以下に示す手順で行った。
【００６３】
ヒーターブロック３３と金型３６との間の熱伝導を良好に保つため、昇温前に圧力発生部から、あらかじめ約５０（ｋｇ）の荷重をかけた。その後、チャンバー３２内にガス導入口３５から窒素ガスを導入し、酸素濃度が５０（ｐｐｍ）以下になったのを確認した上で、加熱を開始した。ヒーターブロックに埋め込んだ熱電対が上下ともに６４０（℃）に達した時点で、荷重を２トンまで徐々に上げ、２トンに達したところで２分間保持した後、カートリッジヒーター３４の電源を切り、ヒーターブロック３３に冷却用の窒素を流し、金型３６とガラス材料３７の冷却を行った。温度が３００（℃）になった時点で、プレス荷重を０とし、その後さらに冷却を行い、温度が１００（℃）以下になったのを確認した上で、ガラス材料３７（基板）を取り出した。
【００６４】
次にインプリント工程は、成形工程同様、図３のプレス装置を用いて、以下に示す手順で行った。
【００６５】
ヒーターブロック３３と金型３６との間の熱伝導を良好に保つため、昇温前に、金型にはあらかじめ約５０（ｋｇ）の荷重をかけた。その後、チャンバー３２内にガス導入口３５から窒素ガスを導入し、酸素濃度が５０（ｐｐｍ）以下になったのを確認した上で、加熱を開始した。ヒーターブロックに埋め込んだ熱電対が上下ともに６４０（℃）に達した時点で、荷重を１００（ｋｇ）に上げ、２分間保持した後、カートリッジヒーター３４の電源を切り、ヒーターブロック３３に冷却用の窒素を流し、金型３６とガラス材料３７の冷却を行った。温度が３００（℃）になった時点で、プレス荷重を０とし、その後さらに冷却を行い、温度が１００（℃）以下になったのを確認した上で、ガラス材料３７（基板）を取り出した。
【００６６】
こうして得られたディスクを光学顕微鏡で観察し、図５に示したように、ディスク外径からの定義されるディスクの中心と、パターンの中心（すなわちディスクの突起）の距離を偏芯量として定義した場合、１０枚の基板全てにおいて、偏芯量は５ミクロン以下であった。
【００６７】
なお、本実験例で示した同心円状の溝形状をインプリントで形成したが、本発明の磁気ディスクにおいてはその形状を同心円の溝に限定するものではなく、例えば同心円状にピットが形成された様な形状でも同様の効果が得られるのは言うまでも無い。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明にかかる磁気記録媒体は偏芯が少ないディスクを簡単な構成の装置で作製でき、磁気記録媒体の作製などに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の実施の形態１における磁気ディスクのプロセスフロー図
【図２】本発明の実施の形態２における磁気ディスクのプロセスフロー図
【図３】プレス装置の構造図
【図４】金型のプロセスフロー図
【図５】ディスクの偏芯の定義を示す図
【符号の説明】
【００７０】
１１，２１    成形用上型
１２，２２    成形用下型
１４，２４    インプリント用上型
１５，２５    インプリント用下型
１３，２３，３７    ガラス材料
１３Ａ，２３Ａ    ガラス基板
１３Ｂ，２３Ｂ    微細形状付きガラス基板
３１    圧力発生部
３２    チャンバー
３３    ヒーターブロック
３４    カートリッジヒーター
３５    ガス導入口
３６    金型
３７    ガラス材料
４１    ベース材
４２    凹部
４３    加工層
４４    レジスト
【図１】
2005158087.tif 000003
【図２】
2005158087.tif 000004
【図３】
2005158087.tif 000005
【図４】
2005158087.tif 000006
【図５】
2005158087.tif 000007