(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に磁性層を有してなる磁気記録媒体に対し、マスクを介してエネルギー線を照射し、前記磁性層の被照射部を加熱する工程と、磁性層に外部磁界を印加する工程と、を含む磁化パターン形成方法であって、
前記マスクが、形成すべき磁化パターンに応じてエネルギー線を局所的に拡散させることを特徴とする磁化パターン形成方法。
【請求項２】
前記マスクが、単一層からなる、請求項１に記載の磁化パターン形成方法。
【請求項３】
前記マスクの主な材質が石英ガラスである、請求項１または２に記載の磁化パターン形成方法。
【請求項４】
前記エネルギー線のパワーが、５０ｍＪ／ｃｍ2以上である請求項１〜３のいずれかに記載の磁化パターン形成方法。
【請求項５】
前記形成すべき磁化パターンは、最小線幅が１μｍ以下である請求項１〜４のいずれかに記載の磁化パターン形成方法。
【請求項６】
前記磁化パターンが、記録再生用磁気ヘッドの位置制御を行うためのサーボパターン又はサーボパターン記録用の基準パターンを含む、請求項１〜５のいずれかに記載の磁化パターン形成方法。
【請求項７】
基板上に磁性層を有してなる磁気記録媒体に対し、マスクを介してエネルギー線を照射し、前記磁性層の被照射部を加熱する工程と、磁性層に外部磁界を印加する工程と、を含む磁化パターン形成方法に用いるマスクであって、前記マスクが、形成すべき磁化パターンに応じてエネルギー線を局所的に拡散させることを特徴とするマスク。
【請求項８】
前記マスクが、単一層からなる、請求項７に記載のマスク。
【請求項９】
前記マスクの主な材質が石英ガラスである、請求項７または８に記載のマスク。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気記録媒体の磁化パターン形成方法、及び磁化パターン形成に使用するマスクに関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気ディスク装置（ハードディスクドライブ）に代表される磁気記録装置はコンピュータなどの情報処理装置の外部記憶装置として広く用いられ、近年は動画像の録画装置やセットトップボックスのための記録装置としても使用されつつある。
【０００３】
磁気ディスク装置は、通常、磁気ディスクを１枚或いは複数枚を串刺し状に固定するシャフトと、該シャフトにベアリングを介して接合された磁気ディスクを回転させるモータと、記録及び／又は再生に用いる磁気ヘッドと、該ヘッドが取り付けられたアームと、ヘッドアームを介してヘッドを磁気記録媒体上の任意の位置に移動させることのできるアクチュエータとからなる。記録再生用ヘッドは通常浮上型ヘッドで、磁気記録媒体上を一定の浮上量で移動している。
【０００４】
また、浮上型ヘッドの他に媒体との距離をより縮めるために、コンタクトヘッド（接触型ヘッド）の使用も提案されている。
磁気ディスク装置に搭載される磁気記録媒体は、一般にアルミニウム合金などからなる基板の表面にＮｉＰ層を形成し、所要の平滑化処理、テキスチャリング処理などを施した後、その上に、金属下地層、磁性層（情報記録層）、保護層、潤滑層などを順次形成して作製されている。あるいは、ガラスなどからなる基板の表面に金属下地層、磁性層（情報記録層）、保護層、潤滑層などを順次形成して作製されている。磁気記録媒体には面内磁気記録媒体と垂直磁気記録媒体とがある。面内磁気記録媒体は、通常、長手記録が行われる。
【０００５】
磁気記録媒体の高密度化は年々その速度を増しており、これを実現する技術には様々なものがある。例えば磁気ヘッドの浮上量をより小さくしたり、磁気ヘッドとしてＧＭＲヘッドを採用したり、また磁気ディスクの記録層に用いる磁性材料を保磁力の高いものにするなどの改良や、磁気ディスクの情報記録トラックの間隔を狭くするなどが試みられている。例えば１００Ｇｂｉｔ／ｉｎｃｈ2を実現するには、トラック密度は１００ｋｔｐｉ以上が必要とされる。
【０００６】
各トラックには、磁気ヘッドを制御するための制御用磁化パターンが形成されている。例えば、磁気ヘッドの位置制御に用いる信号や同期制御に用いる信号である。情報記録トラックの間隔を狭めてトラック数を増加させると、データ記録／再生用ヘッドの位置制御に用いる信号（以下、「サーボ信号」と言うことがある。）もそれに合わせてディスクの半径方向に対して密に、すなわちより多く設けて精密な制御を行えるようにしなければならない。
【０００７】
また、データ記録に用いる以外の領域、即ちサーボ信号に用いる領域や該サーボ領域とデータ記録領域の間のギャップ部を小さくしてデータ記録領域を広くし、データ記録容量を上げたいとの要請も大きい。このためには、サーボ信号の出力を上げたり同期信号の精度を上げる必要がある。
従来広く製造に用いられている方法は、ドライブ（磁気記録装置）のヘッドアクチュエータ近傍に穴を開け、その部分にエンコーダ付きのピンを挿入し、該ピンでアクチュエータを係合し、ヘッドを正確な位置に駆動してサーボ信号を記録するものである。しかしながら、位置決め機構とアクチュエータの重心が異なる位置にあるため、高精度のトラック位置制御ができず、サーボ信号を正確に記録するのが困難であった。
【０００８】
一方、レーザビームを磁気ディスクに照射してディスク表面を局所的に変形させ物理的な凹凸を形成することで、凹凸サーボ信号を形成する技術も提案されている。しかし、凹凸により浮上ヘッドが不安定となり記録再生に悪影響を及ぼす、凹凸を形成するために大きなパワーをもつレーザビームを用いる必要がありコストがかかる、凹凸を１ずつ形成するために時間がかかる、といった問題があった。
【０００９】
このため新しいサーボ信号形成法が提案されている。
一例は、高保磁力の磁性層を持つマスターディスクにサーボパターンを形成し、マスターディスクを磁気記録媒体に密着させるとともに、外部から補助磁界をかけて磁化パターンを転写する方法である（ＵＳＰ５，９９１，１０４号）。
他の例は、媒体を予め一方向に磁化しておき、マスターディスクに高透磁率で低保磁力の軟磁性層などをパターニングし、マスターディスクを媒体に密着させるとともに外部磁界をかける方法である。軟磁性層がシールドとして働き、シールドされていない領域に磁化パターンが転写される（特開昭５０−６０２１２号公報（ＵＳＰ３、８６９、７１１号）、特開平１０−４０５４４号公報（ＥＰ９１５４５６号）、"Readback Properties of Novel Magnetic Contact Duplication Signals with High Recording Density FD"(Sugita,R et.al, Digest of InterMag 2000, GP-06, IEEE発行)参照）。
【００１０】
本技術はマスターディスクを用い、強力な磁界によって磁化パターンを媒体に形成している。
一般に磁界の強度は距離に依存するので、磁界によって磁化パターンを記録する際には、漏れ磁界によってパターン境界が不明瞭になりやすい。そこで、漏れ磁界を最小にするためにマスターディスクと媒体を密着させることが不可欠である。そしてパターンが微細になるほど、隙間なく完全に密着させる必要があり、通常、両者は真空吸着などにより圧着される。
【００１１】
また、媒体の保磁力が高くなるほど転写に用いる磁界も大きくなり、漏れ磁界も大きくなるため、更に完全に密着させる必要がある。
従って上記技術は、保磁力の低い磁気ディスクや圧着しやすい可撓性のフロッピー（登録商標）ディスクには適用しやすいが、硬質基板を用いた、高密度記録用の保磁力が３０００Ｏｅ以上もあるような磁気ディスクへの適用が非常に難しい。
【００１２】
即ち、硬質基板の磁気ディスクは、密着の際に微小なゴミ等を挟み込み媒体に欠陥が生じたり、或いは高価なマスターディスクを痛めてしまう恐れがあった。特にガラス基板の場合、ゴミの挟み込みで密着が不十分になり磁気転写できなかったり、磁気記録媒体にクラックが発生したりするという問題があった。
また、特開昭５０−６０２１２号（ＵＳＰ３、８６９、７１１号）に記載されたような技術では、ディスクのトラック方向に対して斜めの角度を有したパターンは、記録は可能であるが信号強度の弱いパターンしか作れないという問題があった。保磁力が２０００〜２５００Ｏｅ以上の高保磁力の磁気記録媒体に対しては、転写の磁界強度を確保するために、マスターディスクのパターン用強磁性体（シールド材）は、パーマロイあるいはセンダスト等の飽和磁束密度の大きい軟磁性体を使わざるを得ない。
【００１３】
しかし、斜めのパターンでは、磁化反転の磁界はマスターディスクの強磁性層が作るギャップに垂直方向となってしまい所望の方向に磁化を傾けることができない。その結果、磁界の一部が強磁性層に逃げてしまい磁気転写の際に所望の部位に十分な磁界がかかりにくく、十分な磁化反転パターンを形成できず高い信号強度が得にくくなってしまう。こうした斜めの磁化パターンは、再生出力が、トラックに垂直のパターンに対してアジマスロス以上に大きく減ってしまう。
【００１４】
これに対して、特願２０００−１３４６０８号及び特願２０００−１３４６１１号の明細書に記載された技術は、局所加熱と外部磁界印加を組み合わせて磁気記録媒体に磁化パターンを形成する。例えば、媒体を予め一方向に磁化しておき、パターニングされたマスクを介してエネルギー線等を照射し局所的に加熱し、該加熱領域の保磁力を下げつつ外部磁界を印加し、加熱領域に外部磁界による記録を行い、磁化パターンを形成する。
【００１５】
本技術によれば、加熱により保磁力を下げて外部磁界を印加するので、外部磁界が媒体の保磁力より高い必要はなく、弱い磁界で記録できる。そして、記録される領域が加熱領域に限定され、加熱領域以外には磁界が印加されても記録されないので、媒体にマスク等を密着させなくても明瞭な磁化パターンが記録できる。このため圧着によって媒体やマスクを傷つけることなく、媒体の欠陥を増加させることもない。
【００１６】
また、本技術では斜めの磁化パターンも良好に形成できる。従来のようにマスターディスクの軟磁性体によって外部磁界をシールドする必要がないためである。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
このように、特願２０００−１３４６０８号及び特願２０００−１３４６１１号の明細書に記載された磁化パターン形成技術は、各種の微細な磁化パターンを効率よく精度よく形成でき、しかも、媒体やマスクを傷つけることなく媒体の欠陥を増加させることもない優れた技術である。この方法によれば、同一のマスクを繰返し使用する事により、複数の媒体に同一の磁化パターンを形成することができるため、容易かつ低コストで磁化パターンの形成を行うことが出来る。
【００１８】
この磁化パターン形成方法に使用するマスクは、エネルギー線の透過部と非透過部を有している必要があり、一般には、石英ガラス、ソーダライムガラス等の透明原盤上にＣｒ等の金属をスパッタリング形成し、その上にフォトレジストを塗布し、エッチング等によって、所望の透過部と非透過部を作成する。この場合は原盤上にＣｒ層を有する部分がエネルギー線非透過部、原盤のみの部分が透過部となる。
【００１９】
このように形成したマスクは通常凹凸を有しており、凸部がエネルギー線に対して非透過で、凸部を媒体に近接させ、或いは略接触させる。
しかしながら、この技術においても、同一のマスクを繰り返し使用して磁気転写を行うため、１万回ほど磁気転写を行うと、非透過部であるＣｒ層がエネルギー線から受ける熱により、或いはディスク上に塗布されている潤滑剤が蒸発し、中に含まれるフッ素化合物により腐食されるなどして、所望の磁化パターン形成を行うことができなくなる、という問題が起きていた。
【００２０】
一度、Ｃｒ層がダメージを受けると、マスクは交換せざるを得ず、これにより生産コストが上昇してしまう。また、マスクを交換する度に生産ラインを止めなくてはならず、生産効率を悪化させていた。特に近年、媒体の高保磁力化が進んでいるため、加熱温度をより高くする必要が生じ、照射されるエネルギー線のパワーはより高まる傾向にあり、高いエネルギー線耐久性が求められている。更に、エネルギー線は非透過部においては遮光されているため、エネルギー線の効率的な利用という意味では無駄も多い。
【００２１】
そこで、高いパワーのエネルギー線であっても、繰返し照射に耐えうるマスク、或いは従来よりも低いパワーのエネルギー線でも十分に加熱可能なマスクへの要請は高まっていた。
上記課題に鑑み、本発明は、局所加熱と外部磁界印加を組み合わせて磁気記録媒体に磁化パターンを形成する技術において、微細な磁化パターンを繰返し、効率よく精度よく、高パワーのエネルギー線においても磁化パターンを形成する事が可能であって、エネルギー線全体を有効に利用できる磁化パターン形成方法、及びその様な磁化パターン形成に使用可能なマスクを提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨は、基板上に磁性層を有してなる磁気記録媒体に対し、マスクを介してエネルギー線を照射し、該磁性層の被照射部を加熱する工程と、磁性層に外部磁界を印加する工程と、を含む磁化パターン形成方法であって、該マスクが、形成すべき磁化パターンに応じてエネルギー線を局所的に拡散させることを特徴とする磁化パターン形成方法に存する。
【００２４】
本発明の更に別の要旨は、基板上に磁性層を有してなる磁気記録媒体に対し、マスクを介してエネルギー線を照射し、前記磁性層の被照射部を加熱する工程と、磁性層に外部磁界を印加する工程と、を含む磁化パターン形成方法に用いるマスクであって、前記マスクが、形成すべき磁化パターンに応じてエネルギー線を局所的に拡散させることを特徴とするマスクに存する。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明は、磁気記録媒体に加熱工程と磁界印加工程により磁化パターンを形成するにあたり、透光性のマスクに、エネルギー線を照射し、形成すべき磁化パターンに応じて、エネルギー線を局所的に拡散させて、濃淡部を生ぜしめ磁化パターンを形成する事を特徴とする。
【００２６】
本発明に係るマスクは、エネルギー線を拡散させることができればよく、構造は限定されない。一般には、マスクに形成すべき磁化パターンの形状に応じて溝などを設け、溝形状を特殊なものとしたり、溝底面に凹凸を形成することにより、エネルギー線を拡散させる作用を持たせる。
そして、このマスクにエネルギー線を照射し、エネルギー線の強度分布を形成すべき磁化パターンに対応して変化させ、磁気記録媒体面上にエネルギー線の濃淡（強度分布）を形成する。これにより、複数又は広い面積の磁化パターンを一度に形成することができるため、磁化パターン形成工程が短時間かつ簡便なものとなる。また、マスクは磁気記録媒体全面を覆うものでなくてもよい。磁化パターンの繰り返し単位を含む大きさがあれば、それを移動させて使用することができる。
【００２７】
本発明に係る磁化パターン形成方法及びマスクについて、図を用いて説明する。図１は、本発明に係る磁化パターン形成方法の一例を説明するための図である。面内磁気ディスク１は外部磁界により、予め周方向の一方向に一様に磁化されている。その後、磁気ディスク１上にマスク２を載せ、図示しない留めネジにより固定する。マスク２は石英からなる透明基板であり、その表面には形成すべき磁化パターンに応じてエネルギー線を局所的に拡散できるように、磁化パターンと相似形の溝を有している。ここにレーザビーム４が照射され、同時に外部磁界３を印加する。照射されたエネルギー線は、マスク上に形成された溝部分で拡散され、磁気ディスク上にエネルギー線の濃淡を生ぜしめる。なお、この外部磁界は先に一様に磁化した際の外部磁界とは逆方向である。
【００２８】
この方法によれば、マスク上部から照射されたエネルギー線は、マスクに形成された溝が有する傾斜部により屈折し、その進行方向が変わる。よって、溝部を透過するエネルギー線の密度は、他の溝を有しない部分に比べ疎になり、磁化パターンに応じたエネルギー線の濃淡を磁気ディスク上に形成することとなる。エネルギー線の濃淡はそのまま磁気ディスクの温度差となり、この温度差を利用して磁化パターンの形成を行う。
【００２９】
以上の方法によれば、微細な磁化パターンを効率よく、精度良く形成することができる。この際にマスクと磁気ディスクの距離は、全面において一定である必要はなく、スペーサなどによって距離を適宜調整しても良い。これにより、パターンの線幅によってエネルギー線のパワーやマスクのパターン線幅の微調整を行うことなく、容易にエネルギー線の濃淡を調整でき、所望の磁化パターンを得ることができる。
次に本発明に係るマスクについて説明する。
【００３０】
本発明のマスクは、前述したように、形成すべき磁化パターンに応じてエネルギー線を局所的に拡散させることが可能であるならば、何れのマスクも使用可能である。
本発明においては、マスクが、形成すべき磁化パターンの少なくとも一部と、相似形状のマスクパターンを有してなることが好ましい。これにより、マスクパターン部においてエネルギー線を拡散させ、エネルギー線に濃淡を生じさせることができる。
本発明においては、マスクパターンが、第一領域と第二領域の組み合わせからなり、該第一領域がマスク表面の粗さ曲線の平均線に対して、１０°以上の傾きを持つ部分がエネルギー線の波長の２倍以上連続する領域と、１０°以下の傾きを持つ部分がエネルギー線の波長の２倍以上連続しない領域からなる領域であり、該第二領域がマスク表面の粗さ曲線の平均線に対して、１０°以下の傾きを持つ部分がエネルギー線の波長の２倍以上連続する領域と、１０°以上の傾きを持つ部分が該エネルギー線の波長の２倍以上連続しない領域からなる領域であることが望ましい。つまり、第一領域ではマスク表面の粗さ曲線の平均線に対して、１０°以上の傾きを持つ部分がエネルギー線の波長の２倍以上連続する領域か、或いは１０°以下の部分であってもその部分はエネルギー線の波長の２倍より小さい領域であるため、エネルギー線が屈折し、その進行方向が変化する。逆に第二領域は屈折を起こさずに、エネルギー線は進行方向を変えることなく透過する。これにより、エネルギー線を局所的に拡散させることが可能となる。
【００３１】
図を用いて詳細に説明する。図６はマスクとの関係を示す模式的説明図である。エネルギー線６３がマスク裏面６６から入射し、マスク表面６１の第一領域（溝部）６４及び第二領域６５から出射していく。ここで、第一領域６４の溝部底面の所定部分Ａのマスク表面の粗さ曲線の平均線に対する角度はθ１で表される。本発明では、第一領域６４において、θ１が１０°以上の傾きを持つ部分が該エネルギー線の波長の２倍以上にわたって連続する領域である。一方、第二領域６５のマスク表面の粗さ曲線の平均線に対する角度をθ２とすると、図６にあるごとくθ２（図示しない）は、ほぼ０゜となる。本発明では、第二領域６５において、θ２が１０°以下の傾きを持つ部分が該エネルギー線の波長の２倍以上にわたって連続する領域である。
【００３２】
なお、隣り合う山と谷の差が、照射するエネルギー線の波長の１／１０程度の差しかない凹凸しか持たない様な表面は、通常オプティカルフラットと呼ばれ、エネルギー線は表面形状の影響を受けることなく透過する。よって本発明においても、マスク表面に形成されている山と谷の差が、エネルギー線の透過に影響を与えない波長の１／１０以内である凹凸の場合には、その表面は平滑な表面とする。
本発明における第一領域は、所望の形状を容易に形成する事ができることから、溝を形成して得ることが望ましく、形成する溝の形状は半円形、矩形、台形など何れの形状でも良い。また、溝深さはエネルギー線を十分に拡散させるためにも、１０ｎｍ以上が好ましい。但し、あまり深い溝は精度の高い形成が困難なため、５μｍ以下とする。
【００３３】
本発明において、好ましくはマスクが単一層からなるマスクである。その理由として、単一層であれば、従来のマスクのようにマスク基板から遮光部が剥がれ、所望の磁化パターンが転写できなくなるといったトラブルも起きず、マスクの寿命を長くすることが可能となるからである。また、単一層の材質としては、エネルギー線を透過し、拡散させる事ができるのであれば、特に限定されず、ガラス、樹脂などを用いうるが、特に好ましくは、マスクの主な材質が石英ガラスの場合である。
【００３４】
マスクの材質としては、エネルギー線の使用波長に対して十分な透明性を得られるものであれば特に限定されないが、好ましくは透過率が８０％以上、更に好ましくは９０％以上の非磁性材質である。このように透過率の高い材料を用いることにより、エネルギー線を効率的に利用することができる。ただし、透過性が高い材質であっても、エネルギー線の吸収があることから、エネルギー線に対してある程度の耐性を有する必要がある。
【００３５】
また、マスクを非磁性材料で構成すると、どのようなパターン形状でも均一な明瞭さで磁化パターンが形成でき、均一で強い再生信号が得られる。強磁性体を含むマスクを使用した場合は、磁化で磁界分布が乱される虞がある。強磁性の性質上、磁気ディスクの半径方向或いは、半径方向に延びた円弧状のパターンから斜傾したパターン形状の場合は、磁化遷移部分で磁区が互いに十分対抗しないので良質の信号が得にくい。
【００３６】
以上のような理由から、本発明に係るマスクにおいてはガラス系の材料が好ましく、更に本発明では、微細なパターンを形成する必要性があるため、短波長のエネルギー線を効率よく扱える石英ガラスを用いるのがよい。
石英ガラスは比較的高価ではあるが、紫外域のエネルギー線に対して透過性が高いため、特に微細加工がしやすい３００ｎｍ以下の短波長のエネルギー線を使用することができるという利点がある。これより長い波長のエネルギー線を使用する場合は、コストの面から光学ガラスを使うのがよい。
【００３７】
マスク基板の厚さは制限されないが、基材のたわみが生じず、安定的に平坦度をだすために、好ましくは１ｍｍ以上、更に好ましくは２ｍｍ以上の厚みを有する基板である。また、平面性に関しては、装着時にディスクの歪みを矯正するという観点から、うねりが小さいほど好ましく、サブミクロン以下のパターンを得る為には、うねりが２μｍ以下である必要がある。
なお、本発明のマスクにはその反射率を抑え、透過率を向上させるために無反射コーティングなどを施していても良い。この様な処置を施すことにより、さらにエネルギー線の有効利用を図ることができる。
次に本発明に係るマスクの製造方法について説明する。
【００３８】
本発明のマスクは、マスク基板に化学的エッチングや物理的エッチングを施すことにより製造することができる。化学的エッチングは化学反応を起こすことにより、マスク基板を腐食等させてエッチングを行う方法であり、物理的エッチングは機械などを用い、物理的にマスクの表面を削り取りエッチングを行う方法である。
【００３９】
本発明においては、微細なパターンが作成可能であり、簡便かつ安価に本発明に係るマスクを作成することができる点で、化学的エッチングによる方法が好ましい。このようにしてエッチングを行った部分が、エネルギー線の拡散を起こす部分であり、第一領域を形成することになる。第一領域の形状としては色々な形状が考えられるが、マスク基板の表面を所望の磁化パターンの形状に応じてエッチング処理し、溝状の形状を設けるのが簡便かつ安価な方法として好ましい。
【００４０】
化学的エッチングの手順としては、エッチング処理に先立って、まず、マスク基板上にフォトレジスト層を形成したのち、通常、露光及び現像処理（フォトリソグラフィー）によりフォトレジスト層に磁化パターンに応じた凹凸を形成する。その後にエッチング処理を行うが、エッチング処理には大別して２種類の方法があり、一つはウエットエッチであり、もう一つはドライエッチである。
【００４１】
ウエットエッチは、上述の磁化パターンに応じたフォトレジスト層を有するマスク基板を、酸性フッ化アンモニウムなどの酸性のフッ素イオン含有水溶液中に浸漬し、マスク基板の露出部分を腐食溶解する方法である。この方法によれば、腐食は等方的に進み、通常、溝の断面は半円形状に形成される。ドライエッチは、上述の磁化パターンに応じたフォトレジスト層を有するマスク基板を、プラズマ化したフッ化物含有ガスをマスク基板の露出部に作用させ、基板をガス化させて除去する方法である。
【００４２】
本発明に係るフォトマスクは、より安定して微細なパターンのマスクを形成することが可能であり、溝底部の粗さを適切に制御することが可能である点からドライエッチによる作成するのが好ましい。また、本発明においてフッ化物を含有するガスを用いてドライエッチングをする際には、フォトレジストにより直接マスクにパターンを形成することも可能であるが、酸化物を選択的にエッチングし、金属に対するエッチング速度はきわめて遅いことを利用して、クロム層をマスクとして使用することで、安定に深い溝のエッチングが可能である。
【００４３】
この方法は、まず、石英ガラスに金属クロム層を製膜したクロムブランクスに、フォトレジストを塗布し、エレクトロンビーム描画装置、もしくはレーザ描画装置を用いて潜像パターンを形成する。次にフォトレジストを現像して描画部分のフォトレジストを除去し、硝酸セリウムなどを含有するクロム用エッチング液により描画部分のクロムを除去する。エッチング工程は、反応性イオンエッチング（RIE） を用いたドライエッチ法によっても可能である。次いでアセトンなどの有機溶媒によりフォトレジスト層を除去する。ここまでの工程は、一般的なクロムマスクの製造工程と同様である。次に、こうして形成されたクロムからなるパターンをマスクとして用いて、石英ガラスのRIEを行う。
【００４４】
この方法によれば、矩形、Ｖ字型や台形型の溝を作ることが可能である。また、どちらの方法においても、エッチング処理後にフォトレジスト層を取り除くことにより、単一層からなるマスクとすることができる。
本発明に係るマスクは、遮光部を持たずにエネルギー線を全体的に透過させるため、従来より低いパワーのエネルギー線であっても磁化パターンの形成を行うことができる。よって、エネルギー線のパワーが５０ｍＪ／ｃｍ2以上であれば本発明の磁化パターン形成が可能である。
【００４５】
一般に、エネルギー線は狭い隙間ほど通過しにくいため、狭い線幅のパターンほど高いパワーを必要とし、従来の方法ではパターンの線幅が異なるパターンを同時に形成するのが困難であった。しかし、本発明のマスクは遮光部を有さないため、その様な問題は起きず、パターン線幅が異なるパターンであっても、容易に磁化パターンの形成が可能となる。また、エネルギー線のパワーの影響を受けることなく、安定して微細な磁化パターンを形成することができるため、本発明はパターンの最小線幅が１μｍ以下であるような場合に適用すると、より効果が高い。
【００４６】
本発明によれば、該形状に応じたマスクを一旦作成すれば、マスクを介してエネルギー線を照射するだけで当該パターンを容易に形成できるため、磁化パターンが、記録再生用磁気ヘッドの位置制御を行うためのサーボパターン又はサーボパターン記録用の基準パターンを含む場合に適用すると、より効果が高い。
なお、本発明に用いるマスクは、形成すべき磁化パターンに応じてエネルギー線を局所的に拡散させて、磁化パターンを形成する方法に好適であるが、それ以外の様々な分野、特に高いパワーを必要とし、微細なパターンを要求されるレーザー加工の分野においても利用することが可能である。
次に本発明の加熱方法について説明する。
【００４７】
本発明における加熱手段は、磁性層表面を部分的に加熱できる機能を備えていればよいが、不要な部分への熱拡散防止やコントロール性を考えると、パワーコントロール、加熱する部位の大きさが制御しやすいレーザ等のエネルギー線を利用する。本発明においては、エネルギー線はマスクを介して照射し、複数の磁化パターンを一度に形成することができるため、磁化パターン形成工程が短時間となりかつ簡便である。
【００４８】
また、エネルギー線は連続照射よりもパルス状にして加熱部位の制御や加熱温度の制御を行うのが好ましい。特にパルスレーザ光源の使用が好適である。パルスレーザ光源はレーザをパルス状に断続的に発振するものであり、連続レーザを音響光学素子（ＡＯ）や電気光学素子（ＥＯ）などの光学部品で断続させパルス化するのに比して、パワー尖頭値の高いレーザをごく短時間に照射することができ熱の蓄積が起こりにくく非常に好ましい。
【００４９】
連続レーザを光学部品によりパルス化した場合、パルス内ではそのパルス幅に亘ってほぼ同じパワーを持つ。一方パルスレーザ光源は、例えば光源内で共振によりエネルギーをためて、パルスとしてレーザを一度に放出するため、パルス内では尖頭のパワーが非常に大きく、その後小さくなっていく。本発明では、コントラストが高く精度の高い磁化パターンを形成するために、ごく短時間に急激に加熱しその後急冷させるのが好ましいため、パルスレーザ光源の使用が適している。
【００５０】
磁化パターンが形成される媒体面は、パルス状エネルギー線の照射時と非照射時で温度差が大きい方が、パターンのコントラストを上げ、或いは記録密度を上げるために好ましい。従ってパルス状エネルギー線の非照射時には室温以下程度になっているのが好ましい。室温とは２５℃程度である。
なお、パルス状エネルギー線を使用する際に、外部磁界は連続的に印加してもパルス状に印加しても良い。
【００５１】
エネルギー線の波長は、１１００ｎｍ以下であることが好ましい。これより波長が短いと回折作用が小さく分解能が上がるため、微細な磁化パターンを形成しやすい。更に好ましくは、６００ｎｍ以下の波長である。高分解能であるだけでなく、回折が小さいため間隙によるマスクと磁気記録媒体のスペーシングも広くとれハンドリングがしやすく、磁化パターン形成装置が構成しやすくなるという利点が生まれる。また、波長は１５０ｎｍ以上であるのが好ましい。１５０ｎｍ未満では、マスクに用いる合成石英の吸収が大きくなり、加熱が不十分となりやすい。波長を３５０ｎｍ以上とすれば、光学ガラスをマスクとして使用することもできる。
【００５２】
具体的には、エキシマレーザ（１５７，１９３，２４８，３０８，３５１ｎｍ）、ＹＡＧのＱスイッチレーザ（１０６４ｎｍ）の２倍波（５３２ｎｍ）、３倍波（３５５ｎｍ）、或いは４倍波（２６６ｎｍ）、Ａｒレーザ（４８８ｎｍ、５１４ｎｍ）、ルビーレーザ（６９４ｎｍ）などである。
エネルギー線のパワーは、外部磁界の大きさによって最適な値を選べばよいが、パルス状エネルギー線の１パルス当たりのパワーは通常１０００ｍＪ／ｃｍ2以下とすることが好ましい。これより大きなパワーをかけると、パルス状エネルギー線によって該磁気記録媒体表面が損傷を受け変形を起こす可能性がある。変形により媒体の粗度Ｒａが３ｎｍ以上やうねりＷａが５ｎｍ以上に大きくなると、浮上型／接触型ヘッドの走行に支障を来すおそれがある。
【００５３】
より好ましくは５００ｍＪ／ｃｍ2以下であり、更に好ましくは２００ｍＪ／ｃｍ2以下である。この領域であると比較的熱拡散の大きな基板を用いた場合でも分解能の高い磁化パターンが形成しやすい。また、パワーは５０ｍＪ／ｃｍ2以上とするのが好ましい。これより小さいと、磁性層の温度が上がりにくく磁気転写が起こりにくい。なお、エネルギー線の最適なパワーは、回折等の影響によりパターン線幅によって異なる場合がある。また、エネルギー線の波長が短いほど、印加可能なパワーの上限値は低下する傾向にある。
【００５４】
エネルギー線による磁気記録媒体の磁性層、保護層、潤滑層の損傷が心配される場合は、パルス状エネルギー線のパワーを小さくして、該パルス状エネルギー線と同時に印加される磁界強度を上げるといった手段を取ることもできる。なお、保護層と潤滑層を介してパルス状エネルギー線を照射するにあたり、潤滑剤の受けるダメージ（分解、重合）等も考慮し、照射後に再塗布するなどの必要がある場合がある。
【００５５】
パルス状エネルギー線のパルス幅は、１μｓｅｃ以下であることが望ましい。これよりパルス幅が広いと磁気記録媒体に与えたエネルギーによる発熱が分散して、分解能が低下しやすい。１パルス当たりのパワーが同じ場合、パルス幅を短くし一度に強いエネルギーを照射した方が、熱拡散が小さく磁化パターンの分解能が高くなる傾向にある。より好ましくは１００ｎｓｅｃ以下である。この領域であるとＡｌなど金属の比較的熱拡散の大きな基板を用いた場合でも分解能の高い磁化パターンが形成しやすい。最小幅が２μｍ以下のパターンを形成する際には、パルス幅を２５ｎｓｅｃ以下とするのがよい。即ち、分解能を重視すれば、パルス幅は短いほど良い。また、パルス幅は１ｎｓｅｃ以上であるのが好ましい。磁性層の磁化反転が完了するまでの時間、加熱を保持しておくのが好ましいからである。
【００５６】
なお、本願においてパターンの最小線幅（最小幅）とは、パターン中の最も狭い長さを言う。四角形のパターンであれば短辺、円形ならば直径、楕円形ならば短径である。
【００５７】
なお、パルス状レーザの一種として、モードロックレーザのようにピコ秒、フェムト秒レベルの超短パルスを高周波で発生できるレーザがある。超短パルスを高周波で照射している期間においては、各々の超短パルス間のごく短い時間はレーザが照射されないが非常に短い時間であるため加熱部はほとんど冷却されない。すなわち、一旦キュリー温度以上に昇温された領域はキュリー温度以上に保たれる。
【００５８】
従ってこのような場合、連続照射期間（超短パルス間のレーザが照射されない時間も含めた連続照射期間）を１パルスとする。また連続照射期間の照射エネルギー量の積分値を１パルス当たりのパワー（ｍＪ／ｃｍ2）とする。
また、レーザなどのエネルギー線は、一般にビームスポット内で強度分布（エネルギー密度分布）を有しており、エネルギー線を照射して局部加熱した場合もエネルギー密度による温度上昇の違いが生じる。このため加熱ムラにより局部的に転写の強度の違いが起こる。そこで好ましくは、エネルギー線に予め強度分布の均一化処理をなす。照射した領域の加熱状態の分布を小さく抑えられ、磁化パターンの磁気的強さの分布を小さく抑えることができる。従って磁気ヘッドを使用して信号強度を読み取る際に、信号強度の均一性の高い磁化パターンを形成することができる。
【００５９】
強度分布の均一化処理としては、例えば以下のような処理が挙げられる。ホモジナイザやコンデンサレンズを用いて均一化したり、遮光板やスリットなどでエネルギー線の強度分布の小さい部分だけを透過し必要に応じて拡大する、などである。
【００６０】
好ましくは、エネルギー線を、一旦光学分割したのち重ね合わせることによって均一化処理すると、エネルギー線を無駄なく使用でき使用効率が良い。本発明においては、磁性層の加熱には、高強度のエネルギー線を短時間に照射するのがよく、このためにはエネルギーを無駄なく使用するのが好ましい。
エネルギー線の強度分布の均一化処理の一例を説明する。例えば、ビーム形状が楕円形のエネルギー線が、短軸方向分布及び長軸方向分布を持つ。このとき、プリズムアレイ（多シリンドリカルレンズ）等でビームの短軸方向の長さを、例えば３分割したのち重ね合わせることで、強度の違いを分散でき、短軸方向の強度分布をある程度均一化できる。また、同じくプリズムアレイ（多シリンドリカルレンズ）等でビームの長軸方向の長さを例えば７分割したのち重ね合わせることで、長軸方向の強度分布をある程度均一化できる。両方を併せて行えば、全体として均一性の増した、強度分布の小さいビームが得られる。ただし必要に応じて１軸方向だけ行っても良い。強度分布が大きいときは、分割数が多くすることにより均一性を増すことができる。これらをホモジナイザと称することもある。
【００６１】
同じ軸方向のプリズムアレイを２枚以上通すと、分割数を増したのと同じ効果を得ることができる。あるいは、２軸方向にレンズが多数形成されたフライアイレンズなどを用いて２軸方向を一度に分割しても良い。
或いはまた、エネルギー線をシリンドリカルレンズなどの非球面レンズを通すことでも、簡易に強度分布が均一化できる。特に、エネルギー線が小径のビームの場合には、本手法でも十分に均一化できることが多く、光学系を簡素化でき好ましい。尚、小径とは直径０．０５〜１ｍｍ程度を言う。
【００６２】
上記処理だけでは均一化が不十分な場合には、遮光板を併用することにより、ビームの周辺部分をカットしたり絞り込むことによって更なる均一化を図っても良い。
エネルギー線を照射する光学系には、形成すべき磁化パターンに応じた強度分布を有するパターン化エネルギー線を縮小して媒体表面に結像させる、縮小結像技術を用いるのが好ましい。これによれば、エネルギー線を対物レンズで絞った後マスクを介する場合、すなわち近接露光の場合に比較して、マスクのパターニング精度やアライメント精度により磁化パターンの精度が制限されることがなく、より微細な磁化パターンを精度良く形成することができる。また、マスクと媒体が離間しているため、媒体上のゴミの影響も受けにくい。以下、本技術を縮小結像技術（結像光学系）と称することがある。
【００６３】
光源から出射したエネルギー線は、マスクを介して強度分布を変化させ、結像レンズなどの結像手段を通して媒体表面に縮小結像させる。なお、結像レンズは投影レンズと、縮小結像を縮小投影と称することもある。
磁化パターンが形成される媒体面は、パルス状エネルギー線の照射時と非照射時で温度差が大きい方が、パターンのコントラストを上げ、或いは記録密度を上げるために好ましい。従ってパルス状エネルギー線の非照射時には媒体面は室温以下程度が好ましい。室温とは２５℃程度である。
【００６４】
また、マスクの前にコンデンサレンズを通すと、エネルギー線の強度分布を均一にでき、かつエネルギー線を効率よく結像レンズに集めることができ、好ましい。
縮小結像技術は、エネルギー線のビーム径と外部磁界強度が許す限り、どのような大きさ或いは形状の磁化パターンにも適用できるが、磁化パターンが微細なほど効果が高い。磁化パターンの最小幅が２μｍ以下になると、媒体とマスクのアライメントが特に難しくなるので、本技術の適用効果が高い。より好ましくは１μｍ以下である。形成可能なパターンの下限はなく、理論的にエネルギー線の波長限界程度までの微細なパターンが形成できる。例えばエキシマレーザ等で百ｎｍ程度である。
【００６５】
また本技術は、縮小結像することでより細かい磁化パターンが形成できるので、データ記録／再生用ヘッドの制御に用いる制御用パターンの形成に適用すると効果が大きい。
磁気ディスクはディスクの主両面に磁性層が形成されている場合があるが、その場合、本発明の磁化パターン形成は片面づつ、逐次に行ってもよいし、マスク、エネルギー照射系および外部磁界を印加する手段を磁気ディスクの両面に設置して、両面同時に磁化パターン形成を行うこともできる。
【００６６】
一面に二層以上の磁性層が形成されており、それぞれに異なるパターンを形成したい場合は、照射するエネルギー線の焦点を各層に合わせることにより、各層を個別に加熱し、個別のパターンを形成できる。
磁化パターンを形成する際には、エネルギー線の光源とマスクとの間、又はマスクと該媒体との間の照射をしたくない領域に、エネルギー線を部分的に遮光可能な遮光板を設けて、エネルギー線の再照射を防ぐ構造とするのが好ましい。
【００６７】
遮光板としては、使用するエネルギー線の波長を透過しないものであればよく、エネルギー線を反射又は吸収すればよい。ただし、エネルギー線を吸収すると加熱し磁化パターンに影響を与えやすいため、熱伝導率がよく反射率の高いものが好ましい。例えば、Ｃｒ、Ａｌ、Ｆｅなどの金属板である。
次に本発明の局所加熱と外部磁界印加を組み合わせて磁気記録媒体に磁化パターンを形成する技術について説明する。
本発明の磁化パターン形成方法においては、例えば、第１の外部磁界を印加し磁性層を予め所望の方向に均一に磁化したのち、磁性層を局所的に加熱すると同時に第２の外部磁界を印加し加熱部を該所望の方向とは逆方向に磁化して磁化パターンを形成する。これにより、互いに逆向きの磁区が明りょうに形成されるので、信号強度が強くＣ／Ｎ及びＳ／Ｎが良好な磁化パターンが得られる。
【００６８】
まず、磁気記録媒体に強い第１外部磁界を印加して、磁性層全体を所望の磁化方向に均一に磁化する。第１外部磁界を印加する手段は、磁気ヘッドを用いてもよいし、電磁石または永久磁石を、所望の磁化方向に磁界が生じるよう配置して用いてもよい。更にそれら手段を組み合わせて使用してもよい。
なお、所望の磁化方向とは、磁化容易軸が面内方向にある媒体の場合には、データの記録／再生ヘッドの走行方向（媒体とヘッドの相対移動方向）と同一又は逆方向であり、磁化容易軸が面内方向に垂直にある場合には、垂直方向のいずれか（上向き、下向き）である。従ってそのように磁化されるように、第１外部磁界を印加する。媒体が円板形状である場合、第１外部磁界の印加方向は、周方向、半径方向、板面に垂直方向のいずれかをとるのが好ましい。
【００６９】
また、磁性層全体を所望の方向に均一に磁化するとは、磁性層の全部をほぼ同一方向に磁化することを言うが、厳密に全部ではなく、少なくとも磁化パターンを形成すべき領域が同一方向に磁化されていればよい。
第１外部磁界の強さは磁性層の保磁力に合わせて設定すればよいが、磁性層の室温での保磁力（静的保磁力）の２倍以上の磁界によって磁化することが好ましい。これより弱いと磁化が不十分となる可能性がある。ただし、通常、磁界印加に用いる着磁装置の能力上、磁性層の室温での保磁力の５倍以下程度である。室温とは例えば２５℃である。また磁気記録媒体の保磁力は、磁性層（記録層）の保磁力とほぼ同じである。
【００７０】
磁性層は一般に静的保磁力（単に保磁力と称することもある。）と動的保磁力を有するが、局所加熱については、少なくとも磁性層の動的保磁力がある程度低下する温度まで加熱できればよい。勿論、静的保磁力が低下する温度まで加熱してもよい。好ましくは１００℃以上に加熱する。加熱温度が１００℃未満で外部磁界の影響を受ける磁性層は、室温での磁区の安定性が低い傾向がある。
ただし、加熱温度は所望の保磁力の低下が得られる範囲で低いことが望ましい。例えば磁性層の磁化消失温度やキュリー温度の近傍までである。加熱温度が高すぎると加熱したい領域以外への熱拡散が起こりやすく、パターンがぼやけてしまう虞がある。また、磁性層が変形してしまう可能性がある。更に、通常、磁気記録媒体の表面には潤滑剤からなる潤滑層が形成されており、加熱による潤滑剤の劣化等の悪影響を防止するためにも、加熱温度は低いほど好ましい。加熱により潤滑剤が分解などの劣化を起こしたり気化して減少したりする虞があるほか、特に近接露光の場合には気化した潤滑剤がマスク等に付着する虞もある。従って本発明の磁化パターン形成法を、潤滑層を備えた磁気記録媒体に工業的に適用可能にするためにも、加熱温度はできるだけ低いことが望ましい。
【００７１】
このため加熱温度は磁性層のキュリー温度以下とするのが好ましい。例えば３００℃以下とするのが好ましく、より好ましくは２５０℃以下であり、更に好ましくは２００℃以下である。
次に、加熱と同時に印加する第２の外部磁界の方向は、一般に、第１外部磁界と逆方向である。媒体が円板形状である場合、第２の外部磁界の印加方向は、周方向、半径方向、板面に垂直方向のいずれかをとるのが好ましい。
なお、加熱のためにパルス状エネルギー線を使用する際には、第２外部磁界は連続的に印加してもパルス状に印加しても良い。また第２外部磁界がパルス状磁界である場合は、パルス状磁界成分のみであってもよいし、パルス状磁界成分と静磁界成分の組合せであってもよい。このとき、パルス状磁界成分と静磁界成分の合計を第２外部磁界の強度とする。
【００７２】
第２外部磁界の最大強度は、強いほど磁化パターンが形成しやすい。磁気記録媒体の磁性層の特性によって最適強度は異なるが、第２外部磁界が静磁界の場合は、室温の保磁力（静的保磁力）の１／８以上であることが好ましい。これより弱いと、加熱部が、冷却時に周囲の磁区からの磁界の影響をうけて再び周囲と同じ方向に磁化されてしまう可能性がある。ただし、磁性層の室温での保磁力の２／３以下とするのが好ましく、１／２倍以下とするのがより好ましい。これより大きいと、加熱部の周囲の磁区も影響を受けてしまう可能性がある。
【００７３】
第２外部磁界がパルス状磁界の場合は、室温の保磁力（静的保磁力）の２／３以上であることが好ましい。あまり弱いと加熱領域が良好に磁化されない虞がある。さらに好ましくは室温の静的保磁力の３／４以上である。室温での静的保磁力より強い磁界をかけてもよい。ただし、磁性層の室温での動的保磁力より小さい磁界とする。第２外部磁界がこれより大きいと、非加熱領域の磁化に影響を与えてしまうからである。
なお本発明において、磁界強度の値Ｈ（Ｏｅ）は磁束密度の値Ｂ（Ｇａｕｓｓ）でそのまま代用できる。一般にＢ＝μＨ（ただし、μは透磁率を表す）の関係があるが、通常磁化パターンの形成は空気中で行われるため、透磁率は１であって、Ｂ＝Ｈの関係が成り立つからである。
【００７４】
第２外部磁界を印加する手段は、磁気ヘッドを用いてもよいし、電磁石または、永久磁石を所望の磁化方向に磁界が生じるよう複数個配置して用いてもよい、更にそれらの異なる手段を組み合わせて使用してもよい。高密度記録に適した高保磁力媒体を効率よく磁化するためには、フェライト磁石、ネオジム系希土類磁石、サマリウムコバルト系希土類磁石などの永久磁石が好適である。
第２外部磁界がパルス状磁界である場合は、パルス状磁界印加手段のみであってもよいし、パルス状磁界印加手段と静磁界印加手段の組合せであってもよい。例えば前者では、電磁石などでパルス状磁界のみを発生する。例えば後者では、永久磁石または電磁石によってある程度の大きさの静磁界を与えておき、それ以上の磁界を電磁石でパルス状に印加する。インダクタンスの小さな空芯コイルを用いると、パルス幅を狭くでき磁界印加時間を短くできるため好ましい。また、永久磁石のかわりに他のヨーク型などの電磁石を用いてもよい。
【００７５】
静磁界とパルス状磁界を組み合わせると、パルス状に印加する磁界を小さくすることができる。一般に電磁石は磁界が大きくなるほどパルス幅を短くすることが困難になるので、それだけパルス幅を短くしやすい。
或いはパルス状磁界は、常時磁界を発生する磁石を短時間のみ磁気記録媒体に接近させる方式によって印加することもできる。例えば、磁気記録媒体の一部に永久磁石によって磁界を印加しつつ、媒体を所定以上の速度で回転させればよい。
【００７６】
また、第２外部磁界が静磁界とパルス状磁界の組み合わせの場合は、静磁界の磁界強度を磁性層の室温での静的保磁力より小さくする。好ましくは静的保磁力の２／３以下とし、より好ましくは１／２倍以下とする。あまり大きいと、形成した磁化パターンに影響を与えてしまい出力が落ちるだけでなく、モジュレーションが悪化する。下限は特にないが、あまり弱いと静磁界を用いる意味が小さくなるので、例えば磁性層の室温での静的保磁力の１／８以上とする。
【００７７】
次に、第２外部磁界がパルス状磁界である場合のパルス幅について説明する。本発明では第２外部磁界のパルス状磁界成分のパルス幅を、単に第２外部磁界のパルス幅と称する。ここで、磁界のパルス幅とは半値幅を指す。
第２外部磁界のパルス幅は通常１００ｍｓｅｃ以下とする。好ましくは１０ｍｓｅｃ以下とする。第２外部磁界のパルス幅を短くするほど印加できる磁界の上限値が大きくなる。動的保磁力の値は磁界の印加時間によって変化し、第２外部磁界のパルス幅を短くするほど磁性層の室温での動的保磁力が大きくなるからである。より好ましくは１ｍｓｅｃ以下とする。
【００７８】
ただし好ましくは１０ｎｓｅｃ以上とする。あまり短いとそれだけ動的保磁力が大きくなるため、加熱領域を磁化するために必要な第２外部磁界が大きくなってしまう。また、磁界の大きさにもよるが、電磁石の特性上磁界の立上がり、立下がりには時間を要するので、パルス幅を短くするのには限界がある。より好ましくは１００ｎｓｅｃ以上とする。ここで、磁界のパルス幅は半値幅を指す。
【００７９】
局所加熱にパルス状エネルギー線を使用する場合は、第２外部磁界のパルス幅はパルス状エネルギー線のパルス幅以上とする。これ以下であると、局所加熱中に磁界が変化してしまうので磁化パターンが良好に形成されないためである。
またパルス状エネルギー線とパルス状の第２外部磁界を同期させ、同時に印加するのが好ましい。通常、エネルギー線のパルス幅より磁界のパルス幅のほうが長いと考えられるが、このときは第２外部磁界のパルスを印加し、磁界が最大になるところでエネルギー線のパルスが印加されるよう制御するのが好ましい。
【００８０】
動的保磁力を高めた磁気記録媒体やＡＦＣ媒体には、第２外部磁界としてパルス状磁界を適用すると特に効果が高い。例えば、記録用の磁性層とともに熱的に安定性を保つための安定化磁性層を有する、２層の磁性層を備えた磁気記録媒体が挙げられる。安定化磁性層が記録用磁性層の瞬時の磁化反転を抑えるように働くため、動的保磁力が高く、従来法では磁化パターンが形成しにくい。このような媒体に静的保磁力近傍或いはそれ以上の外部磁界を、パルス状に与えると良好な磁化パターンが形成できる。
【００８１】
第２の外部磁界は、外部磁界も該加熱された広い領域に亘って印加することで、複数の磁化パターンを一度に形成することができる。
局所加熱が磁気記録媒体全面に一度に行える場合は、加熱と同時に第２の外部磁界も媒体全面に印加し磁化パターンを形成することが望ましい。これにより、より短時間での磁化パターン形成が可能となり大きくコストを削減できる。また、磁界を媒体の一部分にのみ印加するには、それ以外の領域への磁界が及ばないよう磁石配置を工夫したり特定の手段を講じることが多いが、全面に印加する場合はその必要がない。なおかつ、回転機構或いは移動機構が不要となるので、装置構成も簡単になり磁気記録媒体が安価に得られる。
【００８２】
例えば、媒体が直径が２．５インチ以下の小径のディスク状磁気記録媒体であると、簡単な配置や手段によってディスク全面へのエネルギー線照射、磁界印加が行え好ましい。より好ましくは直径１インチ以下である。
また、ディスク状磁気記録媒体に対し、円周方向に磁界を印加したい場合は、媒体の中心に垂直方向の大きなパルス電流を流すことによって、簡便に円周方向の磁界を発生させることができる。これは特に、直径１インチ以下の小径のディスク状磁気記録媒体に適用すると好ましい。
【００８３】
本発明は、記録再生用磁気ヘッドを制御するための制御用情報を持つ磁化パターンの形成に好適である。例えばヘッドの位置に対応した信号を発生するパターンである。
制御用情報は、その情報を用いて磁気ヘッドなどの記録再生手段を制御するものであるが、例えば、磁気ヘッドをデータトラックに位置決めするためのサーボ情報や、媒体上での磁気ヘッドの位置を示すアドレス情報、磁気ヘッドによる記録再生速度を制御するための同期情報などが含まれる。或いは、サーボ情報を後で書込むための、基準情報も含まれる。
【００８４】
これら制御用磁化パターンは高精度で形成される必要があり、特にサーボパターンは、データトラックの位置制御用パターンであるため、サーボパターンの精度が悪いとヘッドの位置制御も粗くなるため、サーボパターン以上に高い位置精度をもったデータパターンは理論的に記録できず、従って媒体の記録密度が高くなるほどサーボパターンは高精度に形成される必要がある。
【００８５】
本発明では精度の高いサーボパターン又は基準パターンが得られるため、特にトラック密度が４０ｋＴＰＩ以上であるような高密度記録用の磁気記録媒体に適用すると効果が高い。
次に、本発明の磁気記録媒体の構成について説明する。
本発明の磁気記録媒体における基板としては、高速記録再生時に高速回転させても振動しない必要があり、通常、硬質基板が用いられる。振動しない十分な剛性を得るため、基板厚みは一般に０．３ｍｍ以上が好ましい。但し厚いと磁気記録装置の薄型化に不利なため、３ｍｍ以下が好ましい。例えば、Ａｌを主成分とした例えばＡｌ−Ｍｇ合金等のＡｌ合金基板や、Ｍｇを主成分とした例えばＭｇ−Ｚｎ合金等のＭｇ合金基板、通常のソーダガラス、アルミノシリケート系ガラス、非結晶ガラス類、シリコン、チタン、セラミックス、各種樹脂のいずれかからなる基板やそれらを組み合わせた基板などを用いることができる。中でもＡｌ合金基板や強度の点では結晶化ガラス等のガラス製基板、コストの点では樹脂製基板を用いることが好ましい。
【００８６】
本発明は硬質基板を有する媒体に適用すると効果が高い。従来の磁気転写法では硬質基板を有する媒体はマスター（マスターディスク）との密着が不十分になり傷や欠陥が発生したり転写された磁区の境界が不明確でＰＷ５０が広がりやすい傾向があったが本発明ではマスクと媒体とを圧着しないのでそのような問題がない。特に、ガラス製基板のようにクラックの入りやすい基板を有する媒体には効果的である。
【００８７】
磁気記録媒体の製造工程においては、まず基板の洗浄・乾燥が行われるのが通常であり、本発明においても各層の密着性を確保する見地からもその形成前に洗浄、乾燥を行うことが望ましい。
本発明の磁気記録媒体の製造に際しては、基板表面にＮｉＰ、ＮｉＡｌ等の金属層を形成してもよい。
【００８８】
金属層を形成する場合に、その手法としては、無電解めっき法、スパッタリング法、真空蒸着法、ＣＶＤ法など薄膜形成に用いられる方法を利用することができる。導電性の材料からなる基板の場合であれば電解めっきを使用することが可能である。金属層の膜厚は５０ｎｍ以上が好ましい。ただし、磁気記録媒体の生産性などを考慮すると２０μｍ以下であることが好ましい。さらに好ましくは１０μｍ以下である。
【００８９】
また、金属層を成膜する領域は基板表面全域が望ましいが、一部だけ、例えばテキスチャリングを施す領域のみでも実施可能である。
また、基板表面、又は基板に金属層が形成された表面に同心状テキスチャリングを施してもよい。本発明において同心状テキスチャリングとは、例えば遊離砥粒とテキスチャーテープを使用した機械式テキスチャリングやレーザ光線などを利用したテキスチャリング、又はこれらを併用することによって、円周方向に研磨することによって基板円周方向に微小溝を多数形成した状態を指す。
【００９０】
ヘッド浮上量ができるだけ小さいことが高密度磁気記録の実現には有効であり、またこれら基板の特長のひとつが優れた表面平滑性にあることから、基板表面の粗度Ｒａは２ｎｍ以下が好ましく、より好ましくは１ｎｍ以下である。特に０．５ｎｍ以下が好ましい。なお、基板表面粗度Ｒａは、触針式表面粗さ計を用いて測定長４００μｍで測定後、ＪＩＳ  Ｂ０６０１に則って算出した値である。このとき測定用の針の先端は半径０．２μｍ程度の大きさのものが使用される。
【００９１】
次に基板上には、磁性層との間に下地層等を形成してもよい。下地層は、結晶を微細化し、かつその結晶面の配向を制御することを目的とし、Ｃｒを主成分とするものが好ましく用いられる。
Ｃｒを主成分とする下地層の材料としては、純Ｃｒのほか、記録層との結晶マッチングなどの目的で、ＣｒにＶ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｇｅ、Ｎｂ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｂから選ばれる１又は２以上の元素を添加した合金や酸化Ｃｒなども含む。
【００９２】
中でも純Ｃｒ、又はＣｒにＴｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｔａ、Ｓｉ、Ｎｂ、Ｚｒ及びＨｆから選ばれる１又は２以上の元素を添加した合金が好ましい。これら第二、第三元素の含有量はそれぞれの元素によって最適な量が異なるが、一般には１原子％〜５０原子％が好ましく、より好ましくは５原子％〜３０原子％、さらに好ましくは５原子％〜２０原子％の範囲である。
【００９３】
下地層の膜厚はこの異方性を発現させ得るに十分なものであればよいが、好ましくは０．１〜５０ｎｍであり、より好ましくは０．３〜３０ｎｍ、さらに好ましくは０．５〜１０ｎｍである。Ｃｒを主成分とする下地層の成膜時は基板加熱を行っても行わなくてもよい。
下地層の上には、記録層との間に、場合により軟磁性層を設けても良い。特に磁化遷移ノイズの少ないキーパー媒体、或いは磁区が媒体の面内に対して垂直方向にある垂直記録媒体には、効果が大きく、好適に用いられる。
【００９４】
軟磁性層は透磁率が比較的高く損失の少ないものであればよいが、ＮｉＦｅや、それに第３元素としてＭｏ等を添加した合金が好適に用いられる。最適な透磁率は、データの記録に利用されるヘッドや記録層の特性によっても大きく変わるが、概して、最大透磁率が１０〜１００００００（Ｈ／ｍ）程度であることが好ましい。
【００９５】
或いはまた、Ｃｒを主成分とする下地層上に必要に応じ中間層を設けてもよい。例えばＣｏＣｒ系中間層を設けると、磁性層の結晶配向が制御しやすく好ましい。
次に記録層（磁性層）を形成する。記録層と軟磁性層の間には下地層と同一材料の層又は他の非磁性材料が挿入されていてもよい。記録層の成膜時は、基板加熱を行っても行わなくてもよい。
記録層としては、Ｃｏ合金磁性層、ＴｂＦｅＣｏを代表とする希土類系磁性層、ＣｏとＰｄの積層膜を代表とする遷移金属と貴金属系の積層膜等が好ましく用いられる。
Ｃｏ合金磁性層としては、通常、純ＣｏやＣｏＮｉ、ＣｏＳｍ、ＣｏＣｒＴａ、ＣｏＮｉＣｒ、ＣｏＣｒＰｔなどの磁性材料として一般に用いられるＣｏ合金磁性材料を用いうる。これらのＣｏ合金に更にＮｉ、Ｃｒ、Ｐｔ、Ｔａ、Ｗ、Ｂなどの元素やＳｉＯ2等の化合物を加えたものでも良い。例えばＣｏＣｒＰｔＴａ、ＣｏＣｒＰｔＢ、ＣｏＮｉＰｔ、ＣｏＮｉＣｒＰｔＢ等が挙げられる。Ｃｏ合金磁性層の膜厚は任意であるが、好ましくは５ｎｍ以上、より好ましくは１０ｎｍ以上である。また、好ましくは５０ｎｍ以下、より好ましくは３０ｎｍ以下である。また、本記録層は、適当な非磁性の中間層を介して、或いは直接２層以上積層してもよい。その時、積層される磁性材料の組成は、同じであっても異なっていてもよい。
【００９６】
希土類系磁性層としては、磁性材料として一般的なものを用いうるが、例えばＴｂＦｅＣｏ、ＧｄＦｅＣｏ、ＤｙＦｅＣｏ、ＴｂＦｅなどが挙げられる。これらの希土類合金にＴｂ、Ｄｙ、Ｈｏなどを添加してもよい。酸化劣化防止の目的からＴｉ、Ａｌ、Ｐｔが添加されていてもよい。希土類系磁性層の膜厚は、任意であるが、通常５〜１００ｎｍ程度である。また、本記録層は、適当な非磁性の中間層を介して、或いは直接２層以上積層してもよい。その時、積層される磁性材料の組成は、同じであっても異なっていてもよい。特に希土類系磁性層は、アモルファス構造膜であり、かつメディア面内に対して垂直方向に磁化を持つため高記録密度記録に適し、高密度かつ高精度に磁化パターンを形成できる本発明の方法がより効果的に適用できる。
【００９７】
同様に垂直磁気記録が行える、遷移金属と貴金属系の積層膜としては、磁性材料として一般的なものを用いうるが、例えばＣｏ／Ｐｄ、Ｃｏ／Ｐｔ、Ｆｅ／Ｐｔ、Ｆｅ／Ａｕ、Ｆｅ／Ａｇなどが挙げられる。これらの積層膜材料の遷移金属、貴金属は、特に純粋なものでなくてもよく、それらを主とする合金であってもよい。積層膜の膜厚は、任意であるが、通常５〜１０００ｎｍ程度である。また、必要に応じて３種以上の材料の積層であってもよい。
【００９８】
また最近、磁区の熱安定性を高めるためにＡＦＣ(Anti-Ferromagnetic coupled)媒体が提案されている。数オングストロームのＲｕ層等を介して２層以上の磁性層（主磁性層と下引き磁性層）を積層し、Ｒｕ層の上下で磁気的にカップリングさせて主磁性層の熱的安定性を高めた媒体である。この媒体は見かけ上の保磁力が大きくなり、磁化の反転には大きな磁界が必要となる。
【００９９】
本発明においては、記録層は薄い方が好ましい。記録層が厚いと、記録層を加熱したときの膜厚方向の熱の伝わりが悪く、良好に磁化されないおそれがあるためである。このため記録層膜厚は２００ｎｍ以下が好ましい。ただし、磁化を保持するために、記録層膜厚は５ｎｍ以上が好ましい。
本発明において、記録層としての磁性層は、室温において磁化を保持し、加熱と同時に外部磁界を印加されて消磁されるか逆方向に磁化される。
【０１００】
磁性層の室温での保磁力（静的保磁力）は、室温において磁化を保持し、かつ適当な外部磁界により均一に磁化されるものである必要がある。磁性層の室温での保磁力を２０００Ｏｅ以上とすることで、小さな磁区が保持でき高密度記録に適した媒体が得られる。より好ましくは３０００Ｏｅ以上である。
従来の磁気転写法では、あまり保磁力が高い媒体には転写が困難であったが、本発明においては磁性層を加熱し保磁力を十分に下げて磁化パターンを形成するため、保磁力の大きい媒体への適用が好ましい。
【０１０１】
ただし、好ましくは２０ｋＯｅ以下とする。２０ｋＯｅを超えると、一括磁化のために大きな外部磁界が必要となり、また通常の磁気記録が困難となる可能性がある。より好ましくは１５ｋＯｅ以下とし、更に好ましくは１０ｋＯｅ以下とする。
磁性層の保磁力と局所加熱温度、第２外部磁界強度について説明すると、例えば室温において保磁力が３５００〜４０００Ｏｅの媒体は、通常、温度上昇に伴い、１０〜１５Ｏｅ／℃の割合で保磁力が線形に減少し、例えば１５０℃で２０００Ｏｅ程度になる。３０００Ｏｅ程度であれば外部磁界印加手段で容易に発生させることができるので、１５０℃程度の加熱でも十分に磁化パターンが形成できる。
【０１０２】
さて、磁性層の動的な保磁力は、高密度に記録した情報を安定に保持するためには大きいものとなる。動的保磁力は通常、磁界強度を１ｓｅｃ以下の短時間で変化させたときに測定される保磁力、つまりパルス幅が１ｓｅｃ以下の磁界に対する保磁力である。但しその値は磁界や熱の印加時間によって変わる。
好ましくは、１ｓｅｃでの動的保磁力が静的保磁力の２倍以上である。但し、あまり大きいと第２外部磁界による磁化のために大きな磁界強度が必要になるので２０ｋＯｅ以下が好ましい。
【０１０３】
以下に、磁気記録媒体の動的保磁力（記録層としての磁性層の保磁力）の測定手順の一例を示す。
１．印加時間ｔ＝１０ｓｅｃにおける媒体の保磁力を求める。
１．１  最大磁界強度（２０ｋＯｅ）まで磁界を印加し，媒体を飽和させる。
【０１０４】
１．２  負の方向（飽和方向と反対向き）に所定強度の磁界Ｈ１を印加する。
１．３  その磁界下で１０ｓｅｃ保持する。
１．４  磁界をゼロに戻す。
１．５  １．４の時の磁化値を読みとると、残留磁化値Ｍ１が得られる。
【０１０５】
１．６  １．２とは少し印加磁界強度を変えて同じ測定（１．１〜１．５）を繰り返す。合計４点の磁界強度Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４での残留磁化値Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３，Ｍ４が得られる。
１．７  この４点から残留磁化Ｍが０となる印加磁界強度Ｈを求める。これが印加時間ｔ＝１０ｓｅｃにおける媒体の保磁力となる。
【０１０６】
２．印加時間ｔを６０ｓｅｃ、１００ｓｅｃ、６００ｓｅｃについて同じ測定を行い、それぞれの印加時間での保磁力を求める。
３．以上で得られた１０ｓｅｃ、６０ｓｅｃ、１００ｓｅｃ、６００ｓｅｃでの保磁力の値から外挿して、より短い印加時間での保磁力を求めることができる。
【０１０７】
例えば印加時間１ｎｓｅｃでの動的保磁力も求められる。
磁性層は、室温において磁化を保持しつつ、適当な加熱温度では弱い外部磁界で磁化されるものである必要がある。また室温と磁化消失温度との差が大きい方が磁化パターンの磁区が明瞭に形成しやすい。このため磁化消失温度は高いほうが好ましく、１００℃以上が好ましくより好ましくは１５０℃以上である。例えば、キュリー温度近傍（キュリー温度のやや下）や補償温度近傍に磁化消失温度がある。
【０１０８】
キュリー温度は、好ましくは１００℃以上である。１００℃未満では、室温での磁区の安定性が低い傾向がある。より好ましくは１５０℃以上である。また好ましくは７００℃以下である。磁性層をあまり高温に加熱すると、変形してしまう可能性があるためである。
なお、本発明においては、ＡＦＣ(Anti-Ferromagnetic coupled)媒体のキュリー温度とは、主磁性層のキュリー温度ではなく媒体全体の見かけ上のキュリー温度を言う。
【０１０９】
磁気記録媒体が面内磁気記録媒体である場合、高密度用の高い保磁力を持った磁気記録媒体に対しては従来の磁気転写法では飽和記録が難しく、磁界強度の高い磁化パターン生成が困難となり、半値幅も広がってしまう。このような高記録密度に適した面内記録媒体でも、本方法によれば良好な磁化パターン形成が可能となる。特に、該磁性層の飽和磁化が５０ｅｍｕ／ｃｃ以上である場合は、反磁界の影響が大きいので本発明を適用する効果が大きい。
【０１１０】
１００ｅｍｕ／ｃｃ以上だとより効果が高い。ただしあまり大きいと磁化パターンの形成がしにくいため、５００ｅｍｕ／ｃｃ以下が好ましい。
磁気記録媒体が垂直磁気記録媒体であり、磁化パターンが比較的大きく１磁区の単位体積が大きい場合は、飽和磁化が大きくなり、磁気的な減磁作用で磁化反転が起こりやすいためそれがノイズとなり半値幅を悪化させる。しかし、本発明では、軟磁性を使用した下地層の併用で、これらの媒体にも良好な記録が可能となる。
【０１１１】
これら記録層は、記録容量増大などのために、二層以上設けてもよい。このとき、間には他の層を介するのが好ましい。
本発明においては、磁性層上に保護層を形成するのが好ましい。すなわち、媒体の最表面を硬質の保護層により覆う。保護層はヘッドや衝突や塵埃・ゴミ等のマスクとの挟み込みによる磁性層の損傷を防ぐ働きをする。本発明のようにマスクを用いた磁化パターン形成法を適用する際には、マスクとの接触から媒体を保護する働きもある。
【０１１２】
また、本発明において保護層は、加熱された磁性層の酸化を防止する効果もある。磁性層は一般に酸化されやすく、加熱されると更に酸化されやすい。本発明では磁性層をエネルギー線などで局所的に加熱するため、酸化を防ぐための保護層を磁性層上に予め形成しておくのが望ましい。
磁性層が複数層ある場合には、最表面に近い磁性層の上に保護層を設ければよい。保護層は磁性層上に直接設けても良いし、必要に応じて間に他の働きをする層をはさんでも良い。
【０１１３】
エネルギー線の一部は保護層でも吸収され、熱伝導によって磁性層を局所的に加熱する働きをする。このため保護層が厚すぎると横方向への熱伝導により磁化パターンがぼやけてしまう可能性があるので、膜厚は薄い方が好ましい。また記録再生時の磁性層とヘッドとの距離を小さくするためにも薄い方が好ましい。従って５０ｎｍ以下が好ましく、より好ましくは３０ｎｍ以下、さらに好ましくは２０ｎｍ以下である。ただし、充分な耐久性を得るためには０．１ｎｍ以上が好ましく、より好ましくは１ｎｍ以上である。
【０１１４】
保護層としては、硬質で酸化に強い性質を有していればよい。一般にカーボン、水素化カーボン、窒素化カーボン、アモルファスカーボン、ＳｉＣ等の炭素質層やＳｉＯ2、Ｚｒ2Ｏ3、ＳｉＮ、ＴｉＮなどが用いられる。保護層が磁性を有する材料であっても良い。
特にヘッドと磁性層の距離を極限まで近づけるためには、非常に硬質の保護層を薄く設けることが好ましい。従って耐衝撃性及び潤滑性の点で炭素質保護膜が好ましく、特にダイヤモンドライクカーボンが好ましい。エネルギー線による磁性層の損傷防止の役割を果たすだけでなく、ヘッドによる磁性層の損傷にも極めて強くなる。本発明の磁化パターン形成法は、炭素質保護層のような不透明な保護層に対しても適用できる。
【０１１５】
また、保護層が２層以上の層から構成されていてもよい。磁性層の直上の保護層としてＣｒを主成分とする層を設けると、磁性層への酸素透過を防ぐ効果が高く好ましい。
更に保護層上には潤滑層を形成するのが好ましい。媒体のマスク及び磁気ヘッドによる損傷を防ぐ機能を持つ。潤滑層に用いる潤滑剤としては、フッ素系潤滑剤、炭化水素系潤滑剤及びこれらの混合物等が挙げられ、ディップ法、スピンコート法などの常法で塗布することができる。蒸着法で成膜してもよい。磁化パターン形成の妨げとならないために潤滑層は薄い方が好ましく、１０ｎｍ以下が好ましい。より好ましくは４ｎｍ以下である。十分な潤滑性能を得るためには０．５ｎｍ以上が好ましい。より好ましくは１ｎｍ以上である。
【０１１６】
潤滑層上からエネルギー線を照射する場合には、潤滑剤のダメージ（分解、重合）等を考慮し、再塗布などを行ってもよい。
また、以上の層構成には他の層を必要に応じて加えても良い。
浮上型／接触型ヘッドの走行安定性を損なわないよう、磁化パターン形成後の該媒体の表面粗度Ｒａは３ｎｍ以下に保つのが好ましい。なお、媒体表面粗度Ｒａとは潤滑層を含まない媒体表面の粗度であって、触針式表面粗さ計（機種名：Tencor P-12 disk profiler（KLA Tencor社製））を用いて測定長４００μｍで測定後、ＪＩＳ  Ｂ０６０１に則って算出した値である。より好ましくは１．５ｎｍ以下とする。
【０１１７】
望ましくは磁化パターン形成後の該媒体の表面うねりＷａを５ｎｍ以下に保つ。Ｗａは潤滑層を含まない媒体表面のうねりであって、触針式表面粗さ計（機種名：Tencor P-12 disk profiler（KLA Tencor社製））を用いて測定長２ｍｍで測定後、Ｒａ算出に準じて算出した値である。より好ましくは３ｎｍ以下とする。
【０１１８】
ところで、このように構成される磁気記録媒体への磁化パターンの形成は、記録層（磁性層）に対して行う。記録層上に保護層や潤滑層などを形成した後に記述のいずれかの方法で行うのが好ましいが、記録層の酸化のおそれが無い場合は記録層の成膜直後に行っても良い。
磁気記録媒体の各層を形成する成膜方法としては各種の方法が採りうるが、例えば直流（マグネトロン）スパッタリング法、高周波（マグネトロン）スパッタリング法、ＥＣＲスパッタリング法、真空蒸着法などの物理的蒸着法が挙げられる。
【０１１９】
また、成膜時の条件としては、得るべき媒体の特性に応じて、到達真空度、基板加熱の方式と基板温度、スパッタリングガス圧、バイアス電圧等を適宜決定する。例えば、スパッタリング成膜では、通常の場合、到達真空度は５×１０-6Ｔｏｒｒ以下、基板温度は室温〜４００℃、スパッタリングガス圧は１×１０-3〜２０×１０-3Ｔｏｒｒ、バイアス電圧は０〜−５００Ｖが好ましい。
【０１２０】
基板を加熱する場合は下地層形成前から加熱しても良い。或いは、熱吸収率が低い透明な基板を使用する場合には、熱吸収率を高くするため、Ｃｒを主成分とする種子層又はＢ２結晶構造を有する下地層を形成してから基板を加熱し、しかる後に記録層等を形成しても良い。
記録層が、希土類系の磁性層の場合には、腐食・酸化防止の見地から、ディスク状磁気記録媒体の最内周部及び最外周部を最初マスクして、記録層まで成膜、続く保護層の成膜の際にマスクを外し、記録層を保護層で完全に覆う方法や、保護層が２層の場合には、記録層と第１の保護層までをマスクしたまま成膜し、第２の保護層を成膜する際にマスクを外し、やはり記録層を第２の保護層で完全に覆うようにすると希土類系磁性層の腐食、酸化が防げて好適である。
【０１２１】
次に、本発明の磁気記録装置について説明する。
本発明の磁気記録装置は、上述の方法で磁化パターンを形成した磁気記録媒体と、磁気記録媒体を記録方向に駆動する駆動部と、記録部と再生部からなる磁気ヘッドと、磁気ヘッドを磁気記録媒体に対して相対移動させる手段と、磁気ヘッドへの記録信号入力と磁気ヘッドからの再生信号出力を行うための記録再生信号処理手段を有する。磁気ヘッドとしては、高密度記録を行うため、通常は浮上型／接触型磁気ヘッドを用いる。
【０１２２】
本発明の方法により微細かつ高精度なサーボパターン等の磁化パターンが形成された磁気記録媒体を用いることで、上記磁気記録装置は高密度記録が可能となる。また、媒体に傷がなく欠陥も少ないため、エラーの少ない記録を行うことができる。
また、磁気記録媒体を装置に組みこんだ後、上記磁化パターンを磁気ヘッドにより再生し信号を得、該信号を基準としてサーボバースト信号を該磁気ヘッドにより記録してなる磁気記録装置に用いることで、簡易に精密なサーボ信号を得ることができる。
【０１２３】
また、磁気ヘッドでのサーボバースト信号記録後にも、ユーザデータ領域として用いられない領域には本発明により磁化パターンとして記録した信号が残っていると何らかの外乱により磁気ヘッドの位置ずれが起きたときにも所望の位置に復帰させやすいので、両者の書き込み方法による信号が存在する磁気記録装置は、信頼性が高い。
【０１２４】
磁気記録装置として代表的な、磁気ディスク装置を例に説明する。
磁気ディスク装置は、通常、磁気ディスクを１枚或いは複数枚を串刺し状に固定するシャフトと、該シャフトにベアリングを介して接合された磁気ディスクを回転させるモータと、記録及び／又は再生に用いる磁気ヘッドと、該ヘッドが取り付けられたアームと、ヘッドアームを介してヘッドを磁気記録媒体上の任意の位置に移動させることのできるアクチュエータとからなり、記録再生用ヘッドが磁気記録媒体上を一定の浮上量で移動している。記録情報は、信号処理手段を経て記録信号に変換されて磁気ヘッドにより記録される。また、磁気ヘッドにより読み取られた再生信号は同信号処理手段を経て逆変換され、再生情報が得られる。
【０１２５】
ディスク上には、情報信号が同心円状のトラックに沿って、セクター単位で記録される。サーボパターンは通常、セクター間に記録される。磁気ヘッドは該パターンからサーボ信号を読み取り、これによりトラックの中心に正確にトラッキングを行い、そのセクターの情報信号を読み取る。記録時も同様にトラッキングを行う。
【０１２６】
前述の通り、サーボ信号を発生するサーボパターンは、情報を記録する際のトラッキングに使用するという性質上、特に高精度が要求される。また現在多く使用されているサーボパターンは、１トラックあたり、互いに１／２ピッチずれた２組のパターンからなるため、情報信号の１／２のピッチ毎に形成する必要があり、２倍の精度が要求される。
【０１２７】
しかしながら、従来のサーボパターン形成方法では、外部ピンとアクチュエータの重心が異なることから生じる振動の影響でライトトラック幅で０．２〜０．３μｍ程度が限界であり、トラック密度の増加にサーボパターンの精度が追いつかず、磁気記録装置の記録密度向上及びコストダウンの妨げとなりつつある。
本発明によれば、効率よく精度の高い磁化パターンを形成することができるので、従来のサーボパターン形成方法に比べて格段に低コスト、短時間で精度良くサーボパターンを形成でき、例えば４０ｋＴＰＩ以上に媒体のトラック密度を高めることができる。従って本媒体を用いた磁気記録装置は高密度での記録が可能となる。
【０１２８】
また、位相サーボ方式を用いると連続的に変化するサーボ信号が得られるのでよりトラック密度を上げることができ、０．１μｍ幅以下でのトラッキングも可能となり、より高密度記録が可能である。
前述のように、位相サーボ方式には、例えば、内周から外周に、半径に対して斜めに直線的に延びる磁化パターンが用いられる。このような、半径方向に連続したパターンや斜めのパターンは、ディスクを回転させながら１トラックずつサーボ信号を記録する従来のサーボパターン形成方法では作りにくく、複雑な計算や構成が必要であった。
【０１２９】
しかし本発明によれば、該形状に応じたマスクを一旦作成すれば、マスクを介してエネルギー線を照射するだけで当該パターンを容易に形成できるため、位相サーボ方式に用いる媒体を簡単かつ短時間、安価に作成することができる。ひいては、高密度記録が可能な、位相サーボ方式の磁気記録装置を提供できる。
さて、従来主流のサーボパターン形成方法は、媒体を磁気記録装置（ドライブ）に組み込んだのちに、クリーンルーム内で専用のサーボライターを用いて行う。
【０１３０】
各ドライブをサーボライターに装着し、ドライブ表面あるいは裏面のいずれかにある孔よりサーボライターのピンを差し入れ磁気ヘッドを機械的に動かしながら、トラックに沿って１パターンずつ記録を行う。このためドライブ一台あたり１５〜２０分程度と非常に時間がかかる。専用のサーボライターを用い、またドライブに孔を開けるためこれら作業はクリーンルーム内で行う必要があり、工程上も煩雑でコストアップの要因であった。
【０１３１】
本発明では、予めパターンを記録したマスクを介してエネルギー線を照射することで、サーボパターン或いはサーボパターン記録用基準パターンを一括して記録でき、非常に簡便かつ短時間で媒体にサーボパターンを形成できる。このようにしてサーボパターンを形成した媒体を組み込んだ磁気記録装置は、上記サーボパターン書込み工程は不要となる。
【０１３２】
或いはサーボパターン記録用基準パターンを形成した媒体を組み込んだ磁気記録装置は、該基準パターンをもとにして装置内で所望のサーボパターンを書込むことができ、上記のサーボライターは不要であり、クリーンルーム内での作業も必要ない。
また、磁気記録装置の裏側に孔を開ける必要がなく耐久性や安全性の上でも好ましい。
【０１３３】
さらに、本発明においてはマスクと媒体との間を密着させなくてよいので、磁気記録媒体と他の構成部材との接触による損傷や、微小な塵埃やゴミの挟み込みによる媒体の損傷を防ぎ、欠陥の発生を防ぐことができる。
以上のように、本発明によれば高密度記録が可能な磁気記録装置を、簡便な工程で安価に得ることができる。
【０１３４】
磁気ヘッドとしては、薄膜ヘッド、ＭＲヘッド、ＧＭＲヘッド、ＴＭＲヘッドなど各種のものを用いることができる。磁気ヘッドの再生部をＭＲヘッドで構成することにより、高記録密度においても十分な信号強度を得ることができ、より高記録密度の磁気記録装置を実現することができる。
また磁気ヘッドを、浮上量が０．００１μｍ以上、０．０５μｍ未満と、低い高さで浮上させると、出力が向上して高い装置Ｓ／Ｎが得られ、大容量で高信頼性の磁気記録装置を提供することができる。
【０１３５】
また、最尤復号法による信号処理回路を組み合わせるとさらに記録密度を向上でき、例えば、トラック密度１３ｋＴＰＩ以上、線記録密度２５０ｋＦＣＩ以上、１平方インチ当たり３Ｇビット以上の記録密度で記録・再生する場合にも十分なＳ／Ｎが得られる。
さらに磁気ヘッドの再生部を、互いの磁化方向が外部磁界によって相対的に変化することによって大きな抵抗変化を生じる複数の導電性磁性層と、その導電性磁性層の間に配置された導電性非磁性層からなるＧＭＲヘッド、あるいはスピン・バルブ効果を利用したＧＭＲヘッドとすることにより、信号強度をさらに高めることができ、１平方インチ当たり１０Ｇビット以上、３５０ｋＦＣＩ以上の線記録密度を持った信頼性の高い磁気記録装置の実現が可能となる。
【０１３６】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。但し、その要旨の範囲を越えない限り、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
１２７ｍｍ×１２７ｍｍの正方形、２．３ｍｍ厚の石英ガラスをマスク基材とし、その上にスパッタリングにより膜厚１０ｎｍのクロム層、スピンコートにより膜厚２０ｎｍのフォトレジスト層を順次形成し、露光してパターンの形成を行った。その後、フォトレジストを現像して描画部分を除去した後、硝酸セリウムを含有するクロム用エッチング液により描画部分のクロム層を除去した。さらに、アセトンを用いてフォトレジスト層を除去し、クロムによるパターンを有するマスクを得た。
【０１３７】
このクロムのパターンを有するマスクに対して、オックスフォードインスツルメンツ社製の Ｐｌａｓｍａｌａｂ ８０ Ｐｌｕｓ を用いて次の手順で 反応性イオンエッチング（RIE）を行った。先ず最初に、残留レジストなどの有機付着物を除去するため、N2O によるエッチングを２分間行った。その操作条件は、N2O 流量 １００ｓｃｃｍ (２５℃一気圧換算での流量 １００ｃｃ／毎分)、圧力 １２．５ｍＴｏｒｒ、ＲＦ 出力 １００Ｗ、ＲＦ 周波数 １３．５６ MHz である。次いで、ガラス層を彫るためのＳＦ6によるエッチングを１２分間行った。操作条件は、ＳＦ6 流量 １００ｓｃｃｍ、圧力 ３０ｍＴｏｒｒ、ＲＦ 出力 １００W である。ＲＩＥ 終了後、クロム用エッチング液を用いてクロム層を除去し、石英ガラスのみからなるマスクを得た。
【０１３８】
マスクは、中心部から半径２０〜４６ｍｍにパターン領域を有し、パターン最小線幅０．８μｍ（最小幅０．８μｍ；ライン、スペースとも０．８μｍ）のパターンを有してなる。最内周でのパターン最小線幅は０．８μｍ、最外周でのパターン最小線幅は約２μｍである。
マスクの断面図は図４に示すとおりの形状であった。断面図はデジタルインスツルメンツ社製  ナノスコープ３ａ  Ｄ３１００型（Digital Instruments  NanoScope IIIa  D3100）にて、観察モード：タッピングＡＦＭ、スキャンサイズ：１０μｍ、スキャン速度：０．５Ｈｚの条件の下に測定を行った。なお、針はＤ−ＮＣＨ（Digital Instruments社製）相当品を用いて測定した。
【０１３９】
このマスクに、リフトオフ法によりパターン領域外の外周部に当たる半径４７〜４８ｍｍに高さ３μｍ、パターン領域外の内周部に当たる半径１３〜１５．５ｍｍに高さ１．５μｍ、直径１００μｍの略円形の突起（スペーサ）を２００μｍ間隔で形成した。
リフトオフ法によるスペーサの形成方法としては、次のような方法が一般的である。
【０１４０】
あらかじめパターンを形成したマスクにフォトレジストを塗布し、この上に別途用意したスペーサの形状をパターンとして持つマスクを密着させる。そして、このマスクを介して、紫外線を照射することにより、前記フォトレジストをスペーサ形状に応じて感光させる。その後、現像を行うことで、スペーサ形成部分に穴のあいたフォトレジスト層がフォトマスク上に形成される。これにスパッタまたは真空蒸着法により、金属膜、好ましくはクロム膜を必要なスペーサ厚さに相当する厚みに製膜する。金属膜はマスク全面に付着するが、スペーサ部以外はレジスト上に製膜されるため、アセトンなどによりレジスト層を除去することにより、レジスト上の金属膜も除去される。そして、スペーサ部分にのみ金属膜が残り、これがスペーサとなる。
【０１４１】
次に、３．５インチ径のＮｉＰメッキ付きアルミニウム合金基板を洗浄、乾燥し、その上に到達真空度：１×１０-7Ｔｏｒｒ、基板温度：３５０℃、バイアス電圧：−２００Ｖ、スパッタリングガス：Ａｒ、ガス圧：３×１０-3Ｔｏｒｒの条件下で、ＮｉＡｌを６０ｎｍ、Ｃｒ90Ｍｏ10を１０ｎｍ、記録層としてＣｏ64Ｃｒ16Ｐｔ12Ｂ8を１２ｎｍ、保護層としてカーボン（ダイヤモンドライクカーボン）を５ｎｍ成膜した。
【０１４２】
その上には潤滑層としてフッ素系潤滑剤を０．５ｎｍの厚さに塗布し、１００℃で４０分焼成し、室温での静的保磁力３６００Ｏｅ、飽和磁化３１０ｅｍｕ／ｃｃの面内記録用磁気ディスクを得た。記録層のキュリー温度は２５０℃であった。
このディスクに、電磁石の磁界方向がディスクの回転方向と同じとなるように構成して、約１０ｋＯｅ（約１０ｋガウス）の強度で印加して、ディスク面を一様に（均一に）磁化した。
このマスクと磁気ディスクを一体として、３．２秒間で１回転の速度で回転させた。ここに波長２４８ｎｍのエキシマパルスレーザをパルス幅：２５ｎｓｅｃ、パワー（エネルギー密度）：７８ｍＪ／ｃｍ2、ビーム形状：１０ｍｍ×３０ｍｍ（ピークエネルギーの１／ｅ2となる径）に制御しレーザ照射口にビーム形状を角度１２°の扇形に整形する遮光板を設置して、繰り返し周波数１０Ｈｚで３２パルス照射し、同時に図２に示す磁界印加手段を用いて磁界を印加し、磁化パターンの転写を試みた。シミュレーションにより加熱温度を求めたところ、約１７０℃〜２００℃であった。
【０１４３】
即ち、永久磁石１２ａ〜１２ｄによって、磁気ディスクの円周方向で均一磁化とは逆方向に、ディスク内周域（半径２１ｍｍの位置）で約１．７ｋガウス、ディスク外周域（半径４６．５ｍｍの位置）で約１．９ｋガウス程度の磁界が常に印加された。
同時に、空芯コイル１８ａ、１８ｂに７５０Ｖのパルス状電流を流してコイルの周囲に、パルス幅２００μｓｅｃであって、ディスク内周域（半径２１ｍｍの位置）で約１．８ｋガウス、ディスク外周域（半径４６．５ｍｍの位置）で約２．０ｋガウス程度のパルス状磁界が発生した。
【０１４４】
図２（ｂ）に示すように、空芯コイル１８ａ、１８ｂによる磁界は永久磁石１２ａ〜１２ｄによる磁界を補助するように働くので、合計で、ディスク内周域（半径２１ｍｍの位置）で約３．５ｋガウス、ディスク外周域（半径４６．５ｍｍの位置）で約３．９ｋガウス程度の最大磁界が印加された。
図３に、実施例１における、磁界パルスとレーザ光用トリガーパルスの時間的関係を示す。なお、レーザ光用トリガーパルスが出された約４μｓｅｃ後にエキシマパルスレーザが照射された。図３から分かるように、磁界強度がほぼ最大となるときにちょうどパルスレーザが照射されるようにタイミングを合わせた。
【０１４５】
なお、ここで用いた、レーザ照射のための光学系の構成は以下のとおりである。エキシマパルスレーザ光源から発振したパルスレーザはプログラマブルシャッターを通過する。プログラマブルシャッターは光源から所望のパルスのみ取り出す役目をする。
プログラマブルシャッターで選択されたレーザは、所望のパワーに出力調整され次いで、レーザは短軸方向を３分割するためのプリズムアレイと、長軸方向を７分割するためのプリズムアレイを通過し、投影レンズに至る。プリズムアレイは、レーザを分割し重ね合わせ、エネルギー強度分布を均一にする機能を有する。これらをホモジナイザと称することもある。さらに、レーザは必要に応じて遮光板を通して所望のビーム形状とし、フォトマスクにより強度分布を磁化パターンに応じて変化させたのち、ディスクに投影される。
【０１４６】
本実施例で得られた磁気ディスクについて、再生素子幅０．４μｍのハードディスク用ＭＲヘッドで磁化パターンを再生し、プリントした波形をオシロスコープにて観察した。図５に、オシロスコープで観察した再生信号波形を示す。横軸目盛は１００ｎｓ／Ｄｉｖ、縦軸目盛は５０ｍＶ／Ｄｉｖである（図５）。
【０１４７】
【発明の効果】
本発明によれば、磁気記録媒体の磁化パターン形成方法において、同一のマスクを交換することなく、多数回繰り返し使用することができ、かつ磁化パターンを精度よく且つ簡便に形成することができるので、生産コストを抑え、生産効率を上げることができる。また、マスクに遮光部を有することなく、透過率が高いために、エネルギー線を吸収せず、高いパワーであっても繰返し照射可能となり、エネルギー線全体を有効利用でき、従来よりも低いパワーでも十分に加熱可能となる。
【０１４８】
従って同一のマスクにて微細な磁化パターンを、繰返し効率よく精度良く形成する磁化パターン形成方法、及びそれに用いるマスクを提供できる。ひいてはより高密度記録が可能な磁気記録媒体及び磁気記録装置を短時間かつ安価に提供し、並びに広くレーザー加工用にも使用可能なマスクを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のマスクを用いた磁化パターン形成方法の実施の形態を示す模式的な断面図である。
【図２】  本発明の実施例に係る磁化パターン形成方法を示す平面図と断面図である。
【図３】  本発明の実施例における、磁界パルスとレーザー光用トリガーパルスの時間的関係を示す図である。
【図４】  本発明の実施例におけるマスクの表面形状のＡＦＭによる測定結果である。
【図５】  本発明の実施例における磁化パターンのオシロスコープによる再生信号波形である。
【図６】  マスク表面形状とマスク表面の粗さ曲線の平均線との関係を示す図である。
【符号の説明】
１  磁気記録媒体（磁気ディスク）
２  マスク（石英ガラス）
３  外部磁界
４  入射光（レーザビーム）
５  スペーサ
１１  磁気記録媒体
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ  永久磁石
１３  遮光板
１３ａ  開口部
１４  マスク
１５  エネルギー線
１７  スペーサ
１８ａ、１８ｂ、１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄ    空芯コイル（電磁石）
２１  直流電源
２２  コンデンサ
２３  サイリスタ
２４  トリガー発生装置
２５  遅延装置（ディレイ）
２６  エネルギー線源
６１  マスク表面
６２  マスクの表面粗さの平均線
６３  エネルギー線
６４  第一領域
６５  第二領域
６６  マスク裏面
【図１】
0003886388.tif 000002
【図２】
0003886388.tif 000003
【図３】
0003886388.tif 000004
【図４】
0003886388.tif 000005
【図５】
0003886388.tif 000006
【図６】
0003886388.tif 000007