(57)【要約】本発明は、読み出し性能を向上させるように磁区拡大記録媒体を処理する方法及びこのような記録媒体に関するものである。この記録媒体の記録層（５０）の磁気特性を、ステンシルマスクを用いたイオンビーム投射リソグラフィ処理により変化させて、磁区、トラックパターン又はサーボパターン或いはこれらの任意の組み合わせを規定する。このことにより、複製精度、速度及び読み出し性能を向上させることができる。
2006505086.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
読み出し層中で磁壁を移動させることにより記録層の磁区を拡大しこの磁区により示される情報を再生する磁区拡大記録媒体の処理方法であって、
ａ）前記記録媒体の基板上に記録層を堆積する工程と、
ｂ）所定のパターンを有するマスクに少なくとも１つのイオンビームを通し、この所定のパターンを前記基板に向けて投射する投射工程と、
ｃ）投射部の下方にある領域の前記記録層の磁気的特性が変化してデータ構造の磁区を規定するように前記イオンビームを制御する制御工程と
を有する磁区拡大記録媒体の処理方法。
【請求項２】
請求項１に記載の磁区拡大記録媒体の処理方法において、
この処理方法が、更に、前記投射工程を行う前に、前記記録層上に追加の保護層又は誘電体層を堆積する工程を有する磁区拡大記録媒体の処理方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の磁区拡大記録媒体の処理方法において、
前記制御工程において、前記イオンビームのイオンのエネルギーを制御する磁区拡大記録媒体の処理方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の磁区拡大記録媒体の処理方法において、
前記投射工程及び前記制御工程により、前記読み出し層中にトラック構造を規定するようにする磁区拡大記録媒体の処理方法。
【請求項５】
請求項４に記載の磁区拡大記録媒体の処理方法において、
前記トラック構造を、磁性及び非磁性のらせんトラック構造又は同心トラック構造とする磁区拡大記録媒体の処理方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の磁区拡大記録媒体の処理方法において、
前記投射工程及び前記制御工程により、前記記録層に、埋め込みサーボ情報又はらせん若しくは同心トラック構造を書き込むようにする磁区拡大記録媒体の処理方法。
【請求項７】
請求項１に記載の磁区拡大記録媒体の処理方法において、
前記制御工程により、前記少なくとも１つのイオンビームの焦点を制御し、前記記録層又は前記読み出し層の磁気的特性を変化させ、データ、サーボ及びトラックパターンのうちの少なくとも１つを規定するようにする磁区拡大記録媒体の処理方法。
【請求項８】
請求項７に記載の磁区拡大記録媒体の処理方法において、
前記データパターンを形成するために第１焦点を使用し、前記サーボ又はトラックパターンを形成するために第２焦点を使用する磁区拡大記録媒体の処理方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の磁区拡大記録媒体の処理方法において、
前記投射工程及び前記処理工程を１回以上行うことによりディスク全体をパターン化する磁区拡大記録媒体の処理方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の磁区拡大記録媒体の処理方法において、
この処理方法が、更に、電子ビームリソグラフィ処理及びその後の半導体エッチング処理により前記マスクを形成する工程を有する磁区拡大記録媒体の処理方法。
【請求項１１】
読み出し層中で磁壁を移動させることにより記録層の磁区を拡大しこの磁区により示される情報を再生するようになっている磁区拡大記録媒体であって、この記録媒体が、所定のパターンに従って選択的にイオン又は原子を注入し、データパターン、トラックパターン及びサーボパターンのうちの少なくとも１つを規定するように処理された記録層を有する磁区拡大記録媒体。
【請求項１２】
請求項１１に記載の磁区拡大記録媒体において、
前記記録媒体の記録層上に、保護層又は誘電体層が堆積されている磁区拡大記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁壁を移動させることにより磁区を拡大しこの磁区により表される情報を再生する読み取り専用の磁区拡大記録媒体、及びこのような記録媒体の記録層を処理する処理方法に関するものである。
【０００２】
光磁気記録システムにおいて、記録されるマークの最小幅は、回折限界、即ち集束レンズの開口数(ＮＡ)及びレーザの波長により定められる。マークの幅は、一般にレーザの波長をより短くし、集束光学系のＮＡをより大きくすることにより減少する。光磁気(ＭＯ)媒体の面記録密度を増大させるには、極めて小さい磁区を書き込む能力が必要である。磁区拡大媒体は、代表的に、ポリカーボネート基板と、反射熱伝導層と、第１誘電体層と、硬磁性の例えばTbFeCoとした記録層であって、軟磁性の例えばGdFeCoとした読み出し層に、第２誘電体層を介して静磁気的に又は中間磁気層を介して直接交換結合により結合している当該記録層と、第３誘電体層と、アクリル樹脂のカバー層とから構成されているか、或いはこれら層の任意の組み合わせにより構成されている。データの記録は、集束したレーザ又はその他の放射のスポットにより、約２０ｎｍの厚さの薄肉記録層をキュリー温度まで加熱し、その後これを磁界の存在下で冷却させる熱磁気書き込み技術により行う。これにより、加熱された領域はこの磁界の方向と平行な帯磁方向をもって「フリーズ」する。都合の良いことに、書き込み処理は、レーザのスポット寸法ではなく加熱された領域の寸法に限定される熱処理である。現在のところ、小さな磁区を書き込む能力は、磁区を読み取る能力を著しく上回っている。書き込み処理は、レーザ出力を変調する方式、例えば光度変調方式（ＬＩＭ）や、外部磁界を変調する方式、例えば磁界変調方式（ＭＦＭ）や、又はこれらの双方の変調方式、例えばレーザ励起ＭＦＭ方式（ＬＰ−ＭＦＭ）により達成される。データの読み取りは、記録層に書き込まれた磁区を読み出し層にコピーして、この磁区を光学読み出しスポットを満たすように拡大する磁区拡大再生法により達成される。
【０００３】
ＭＡＭＭＯＳ(磁気増幅光磁気システム)は、静磁結合による記録層及び読み出し層に基づく磁区拡大法であって、読み出しの層における磁区の拡大及び拡大された磁区の消滅に磁界変調方式を利用するものである。外部磁界を加えてレーザによる加熱処理を行うと、書き込みマークが、保磁力の高い記録層から保磁力の低い読み出し層にコピーされる。この読み出し層の低い保磁力のために、コピーされた書き込みマークが拡大して光学スポットを満たすようになり、マークの寸法に拘わらない飽和信号レベルでマークを検出することができる。外部磁界の磁性を反転させて拡大された磁区を消滅させる。その一方で、記録層のスペースはコピーされないし拡大も起こらない。従って、この場合には信号は検出されない。
【０００４】
磁壁移動検出法(ＤＷＤＤ)は、交換結合による記録層及び読み出し層に基づく他の磁区拡大（ＤｏｍＥｘ）法であって、Proc. MORIS’97, J.Magn. Soc. Jpn., 1998, Vol.22, Supple. No.S2の第47〜50頁にT. Shiratori氏等により開示されたものである。ＤＷＤＤ媒体においては、記録層に記録されたマークが、交換結合力により中間スイッチング層を介して移動層に転写される。再生用のレーザースポットがディスクの記録トラック上に照射されると温度が上昇する。スイッチング層の温度がキュリー温度を超えると磁化が消滅し、それにより各層間の交換結合力を消滅させる。交換結合力は、移動層中に転写マークを保持する力の１つである。交換結合力が消滅すると、記録されたマークを包囲する磁壁が高温部に移動し、これにより磁壁のエネルギーを小さくし、小さな記録マークを拡大させる。移動層中に転写された磁壁は、あたかもゴムバンドで引っ張られているように移動する。このことにより、記録が高密度でなされていてもレーザビームによる読み出しができるようになる。
【０００５】
このように、ＭＡＭＭＯＳ及びＤＷＤＤのような磁区拡大技術により、光スポットの寸法よりも遙かに小さいがＭＳＲの場合より遙かに大きい信号を有するビットを読み出すことができる。種々のディスク積層体は、必ず記録層及び読み出し層を有しており、これらの層は、静磁結合又は交換結合により結合しうるものである。ＲＦ ＭＡＭＭＯＳ は、読み出しの際に変調用の外部磁界が必要になるため電力消費量が増えてしまうが、記録密度が極めて高く信号が大きな場合の読み出しができる。ＺＦ ＭＡＭＭＯＳ やＤＷＤＤのような他の技術は、読み出しの際に外部磁界を必要としないが、幾分記録密度が低く、信号が小さく、データレートが低い場合に制限されてしまう。
【０００６】
現在の磁区拡大技術の使用は書換可能なディスクに限られている。しかし、データを磁区拡大媒体又はディスクに自由に書き込むことができるようにするＲＯＭの磁区拡大技術は開発されていない。種々の光学記録媒体においては、ＲＯＭ（読み取り専用メモリ）フォーマットは、事前記録した再生専用のデータを安価且つ高速に再生するために用いられる付加的なものとみなされている。ＲＯＭのこれらの特性は、種々の光記録製品を成功させるために重要なものと考えられている。磁区拡大媒体の場合に、ＲＯＭを用いて解決するのは容易ではない。その理由は、データは記録層中の磁化方向により規定されており、これを例えば射出成型により事前記録媒体に再現するのが容易ではないためである。
【０００７】
米国特許第5993937 号明細書及び欧州特許出願公開第0848381 号明細書には、記録情報を規定する平滑領域（スムース）及び粗面化（ラフ）領域を有する射出成型した基板上に磁区拡大積層体を具える磁区拡大ＲＯＭ媒体が開示されている。双方の解決手段とも、電子ビームによりマスタリングされたレジストパターンを介してエッチング処理を行い、ガラスのマスタすなわち基板上の領域を粗面化する処理を採用している。その後、このマスタを利用して通常のスタンパを製造し、次に、このスタンパを用いて粗面化領域を有する基板を製造することができる。磁気記録層は、基板が粗面化された領域において高い磁壁保磁力を呈するため、これらの領域における磁化を消去することは著しく困難であり、また読み取り性能が良好に維持されるように上書きすることは更に困難である。
【０００８】
このような通常のガラスマスタのパターン化及び粗面化技術を使用することの欠点は、製造するのに費用がかかり且つ寿命が限られているスタンパが必要になることである。さらに、ビットサイズが１００ｎｍ未満に減少されている為に、粗面化したＲＯＭデータパターンを完全に反復製造することが技術的により困難となる。加えて、レジストを照射しその後エッチング処理することにより個々の基板をパターン化及び粗面化するのは、順次の書き込み処理となるため時間がかかり、このことは、この技術を商業的に実施する妨げとなるおそれがある。
【０００９】
その他の欠点として、ＤｏｍＥｘ媒体の積層体の下側の層を意図的に粗面化処理すると、この下側の層の粗さが上側の読み出し層に転写されてしまい読み出し層の磁気的特性が局所的に劣化されるために、読み出し層における磁区拡大再生処理が劣化されるおそれがある。更に、積層体の粗さを過度に増大させると記録媒体の光学的特性に悪影響を及ぼすおそれもある。これら双方の影響により読み出し性能が悪化するおそれがある。
【００１０】
従って、本発明の目的は、読み出し性能を向上させるのにより効果的な磁区拡大ＲＯＭ媒体の処理方法及び磁区拡大ＲＯＭ媒体を提供することにある。
【００１１】
この目的は、請求項１に記載されている処理方法及び請求項１１に記載されている磁区拡大記録媒体によって達成される。
【００１２】
本発明によれば、磁区拡大記録媒体の記録層の局所的な領域の磁力を変化させたり、又は除去したりするのに高解像度非接触技術を用いることができ、それによりＲＯＭデータパターンの複製を良好なものとすることができるとともに、従来の表面粗面化技術により生ずる上側の層の劣化を防止することができる。イオンビーム投射に際してマスクのパターンの投射される寸法を縮小することができるため、マスクの特徴寸法は要求される最小の媒体特徴寸法より大きくすることができる。
【００１３】
イオンビーム投射工程を行う前に記録層上に追加の保護層又は誘電体層を堆積することができる。この場合には、イオン注入処理の制御をより良好に行うことができる。
【００１４】
記録層の磁気的特性を変化させるために必要な所定のレベルのエネルギーを得るために、イオンビーム制御工程によりイオンビームのイオンのエネルギーを制御することができる。
【００１５】
更に、イオンビーム投射工程及びイオンビーム制御工程により、読み出し層にトラック構造を規定するようにすることができる。このようにすることにより、通常の光学媒体のランド／グルーブ構造を磁気トラック構造に置き換えることができる。具体的には、このトラック構造が、磁性及び非磁性のらせん又は同心トラックを有するものとしうる。
【００１６】
更に、イオンビーム投射工程及びイオンビーム制御工程により、記録層に、埋め込みサーボ情報を書き込んだり、又はらせんトラック若しくは同心トラックを規定したりすることができる。その結果、この場合にも通常の光学ディスクの対応するランド／グルーブ構造を省略することができる。
【００１７】
或いは又、少なくとも１つのイオンビームの焦点を制御して、記録層又は読み出し層の磁気的特性を変化させ、データ構造、トラック及びサーボパターンのうちの少なくとも１つを規定することができる。この場合には、データ構造を形成するために第１焦点を使用し、サーボパターンを形成するために第２焦点を使用することができる。
【００１８】
イオンビーム投射及びイオンビーム処理工程を１回行うことによりディスク全体をパターン化することができる。これにより、個々のデータ、トラック又はサーボパターン或いはこれらの任意の組み合わせを短い処理時間中で同時に書き込むことができる。
マスクは、電子ビームリソグラフィ処理及びその後の半導体エッチング処理により形成することができる。
他の有利な変形例については特許請求の範囲の従属項に記載されている。
【００１９】
本発明を、添付の図面を参照した好適例に基づき以下により詳細に説明する。
好適例を磁区拡大ＲＯＭディスクに基づき説明する。この例では、イオンビーム投射リソグラフィ（ＩＰＬ）を用いることにより製造中に記録層の磁気的特性を選択的に変化させている。
【００２０】
図１は、イオンビーム投射リソグラフィ（ＩＰＬ）装置を線図的に示すものである。一般的に、このようなＩＰＬ装置は、構造化マスク即ちステンシルマスク（イオンビームを通過する開口部２５が設けられているマスク）２０の像を磁区拡大ＲＯＭディスクの基板４０上に形成するために用いられるもので、イオンビームを発生するイオン源１０と、ステンシルマスク２０と、このステンシルマスク２０及び基板４０間にあるイマージョンレンズ１４とを有する。このイマージョンレンズ１４は、基板４０を構造化するのに望ましい最終的なエネルギーまでイオンを加速させる作用をする。さらに、イオンビームの進路に前レンズ１２及び投写レンズ１６を設けることもできる。基板４０上に、投射パラメータに応じた寸法の縮小されたパターン４５が得られる。イオン源１０は、所望のヘリウム（He）イオンを発生させるヘリウムイオン源とすることができる。ＩＰＬ装置の更なる詳細な情報は、2000年にカリフォルニア州サンタクララで開催されたマイクロリソグラフィに関する会議“SPIE conference on Microlithography ”におけるKaesmaier 氏等の論文から得ることができる。
【００２１】
好適例によれば、イオンビーム投射リソグラフィ(ＩＰＬ)により、代替的な高解像度改質及び／又はパターン化技術を行い、基板４０上に形成されたＤｏｍＥｘ積層体の記録層の磁気特性を制御する。適切なエネルギー又はモーメントを有するイオンを用いれば、イオンの注入又は記録層上に予め堆積しておいた任意の保護層からの原子の注入により、薄膜、即ち記録層の特定の局所的な領域の磁気的特性を変化させたり、場合によっては失わしめたりすることさえできる。その後、この改質した又はパターン化した記録層上にＭＡＭＭＯＳ積層体の残りの層、例えば読み出し層等を堆積することによりＤｏｍＥｘ ＲＯＭディスクが得られる。
【００２２】
図２は、好適例による磁区拡大ＲＯＭディスクの層構造の断面図を示す。一般的に、超解像又は磁区拡大読み取りを実現する光磁気記録媒体又はディスクは、記録される情報に応じて保磁力が異なる、磁気光学効果の比較的大きな任意の磁性層又は薄膜から構成することができる。記録情報は、関連する磁性層の保磁力により表される。従って、基板４０上に希土類−遷移金属（ＲＥ−ＴＭ）合金の磁気記録層５０を形成し、その後記録情報に応じたマスクを介してイオンビーム照射（投射）を行うと、記録情報に応じて保磁力の異なる部分を有する光磁気記録媒体が得られる。図２においては、イオンビーム照射の前に記録層５０上に堆積しておいた光保護層又は誘電体層８０のイオンビーム照射領域８２の下側に保磁力の低い部分５２が示されている。残りの部分は、保磁力の高い磁性部５４である。記録層５０は、必要なＤｏｍＥｘ積層体を形成するための交換、読み出し及び誘電体層６０により被覆されている。
【００２３】
イオンビーム照射領域８２の下側に位置する部分５２は、照射処理中に使用するイオンのドーズ量、即ち１平方センチメートルあたりのイオン量及びイオンのエネルギーに応じて、残りの部分５４より低い若しくは高い保磁力、又は残りの部分５４より低い若しくは高い磁化力にすることができ、或いはこれら部分５２の磁気的特性を完全に失わしめることもできる。
【００２４】
まず、記録層５０上に光保護層又は誘電体層８０を堆積し、その後ＩＰＬ処理によりこの層８０にイオンビーム照射を行い、この層８０から記録層５０中へ原子を注入することにより、保護層又は誘電体層８０の照射領域の下側にある記録層５０の磁気的特性を変化させる。このような保護層又は誘電体層８０を堆積しない場合には、記録層５０に照射イオンビームのイオンを直接注入し照射領域における磁気特性を変化させる。
【００２５】
記録層５０の下側では、例えばシード金属又は誘電体層などを有する追加の下側層７０が基板４０上に堆積されている。この追加のシード層７０により、記録層５０の表面構造をより良好に制御しうるようになる。
【００２６】
好適例においては、ＩＰＬ処理を用いてトラックを規定するように上側の読み出し層の磁気特性を変化させ、基板４０にランド／グルーブ構造を設ける必要がなくなるようにすることができる。読み出し層を適切に照射処理することにより、磁性及び非磁性のらせん又は同心トラックをパターン化することができる。この場合、読み出し処理中にディスクから反射された光のカー回転角を低周波でモニタすることによりトラックサーボを行うことができる。
【００２７】
或いは又、好適例においては、ＩＰＬ処理を用いて記録層５０中に埋め込みサーボ情報を書き込み、通常の光ディスクのランド／グルーブ構造を省略するようにすることもできる。
【００２８】
集束イオンビーム装置を用いて、記録層５０又は読み出し層等の薄膜の磁気特性を変化させ、ＲＯＭデータ、サーボパターン又はトラックパターン或いはこれらの任意の組み合わせを形成することもできる。しかし、基板の全表面に亘ってイオンビームを移動させる必要がある単一の集束イオンビームを使用するのは、処理に著しく時間がかかるおそれがあるため商業的に魅力的でない。
【００２９】
ＩＰＬ処理を使用する利点は、ＩＰＬ処理が高解像度の非接触技術であることにある。従って、ＲＯＭデータパターンを完全に反復製造するのが著しく容易になる。さらに、小型のフォーマットディスクの全体を１回の露光でパターン化することにより、個々のデータ、トラック又はサーボ或いはこれらの任意の組み合わせのパターンを同時に数秒のうちに書き込むことができる。この目的は、１２．５ｍｍ×１２．５ｍｍのステッチ領域に亘る５０ｎｍのリソグラフィノード（即ちハーフピッチ及び特徴部の寸法で表した解像度）で１時間当り５０個以上の３００ｍｍウェーハのスループットを得ることにある。基板の交換及び露光に要する時間を２０秒未満とし、且つパターン化する必要のある領域が１２．５ｍｍの直径の円の内側にあるものとすると、１時間あたり１８０ディスクのスループットを達成しうる。ディスクエッジにおける許容しうるパターン歪みの程度に応じて、露光領域をより大きくすることができる。或いは又、隣接した領域を複数回露光することにより、ディスクのスループットを犠牲にしてより大きなディスクをパターン化することもできる。ＩＰＬ処理においては、基板上へのイオン投射の際に１５０ｍｍＳＯＩ（シリコンオンインシュレータ）ステンシルマスク２０のパターンを、例えば１／４に縮小することができる。従って、ステンシルマスク２０の特徴部の最小寸法を、必要とする媒体の特徴部（ビット）の最小寸法よりも大きくすることができる。ステンシルマスク２０自体は電子ビームリソグラフィ処理及び半導体エッチング技術を用いて製造することができる。
【００３０】
次に、図３の流れ図を参照して磁区拡大ＲＯＭディスクの記録層５０への書き込み方法を説明する。図３によれば、まず工程Ｓ１００において基板４０を形成する。この際、基板は、例えばガラス、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル又は熱可塑性材料の樹脂などを用いて形成することができる。その後、工程Ｓ１０１において、この基板４０上に下側層７０を堆積した後に、その上に記録層５０を堆積させる。省略することができる随意的な工程Ｓ１０２（従って図３では破線ブロックとして示してある）において、この記録層５０上に追加的な保護層又は誘電体層８０を堆積することができる。この層８０はＩＰＬ処理による照射の際に記録層５０中に注入すべき原子の原子源として作用しうる。次の工程Ｓ１０３において、保護層又は誘電体層８０の表面又は記録層５０の表面をＩＰＬ処理し、図１のステンシルマスク２０により規定される所定のパターンの局所的な領域の磁気特性を変化させる。これにより、記録層５０中に磁区部分及びサーボパターンの双方又はいずれか一方が規定される。最後に、工程Ｓ１０４において、処理を行った記録層５０或いは光学保護層又は誘電体層８０上に、ＤｏｍＥｘ ＲＯＭ ディスクの残りの積層体を形成又は堆積させる。読み出し層に磁気トラックパターンを形成する場合には、読み出し層及び随意の追加の光保護層又は誘電体層を堆積した後に追加的なＩＰＬ照射工程を行うことができる。
【００３１】
磁気記緑層５０及び磁気読み出し層は、TbFe、GdTbFe、TbFeCo、DyFe、GdDyFe、DyFeCo、GdDyFeCo及びNdTbFeCoのような磁気光学効果の比較的高い任意のＲＥ−ＴＭ化合物から構成することもできるし、或いは遷移金属酸化物及び窒化物薄膜、フェライト薄膜、３Ｄ遷移金属の磁気薄膜、又はこれら薄膜を複数層組み合わせたものから構成することもできる。
【００３２】
本発明は、いかなる磁区拡大ＲＯＭ媒体にも適用し得るものであり、記録層５０及び読み出し層のそれぞれについて所定の磁区部分、トラック又はサーボパターン或いはこれらの任意の組み合わせを規定するのに充分な所望の磁気的特性が得られるようにイオンビーム処理を制御しうるものである。従って、好適例は特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で変更しうるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に使用することができるイオンビームリソグラフィ処理装置を示す線図である。
【図２】本発明の好適例による磁区拡大再生記録媒体の層構造を示す断面図である。
【図３】本発明の好適例による基板処理方法を示す流れ図である。
【図１】
2006505086.tif 000003
【図２】
2006505086.tif 000004
【図３】
2006505086.tif 000005
【国際調査報告】
2006505086.tif 000006
2006505086.tif 000007
2006505086.tif 000008