JP2009004028A - モールド構造体の検査方法、モールド構造体、モールド原盤、及び磁気記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】ディスクリートトラックメディア、パターンドメディア等の磁気記録媒体に凹凸をつけるためのモールド構造体における凹凸パターンをモールド構造体全面について品質保証することができるモールド構造体の検査方法等の提供。
【解決手段】本発明のモールド構造体の検査方法は、所望の設計パターンに基づいて形成された凹凸パターンを表面に有する円盤状モールド構造体の検査方法において、前記モールド構造体の全面に形成された凹凸パターンに応じた磁気信号を被転写媒体に前記被転写媒体に対して垂直方向に磁気転写する磁気転写工程と、前記磁気転写された被転写媒体から前記磁気信号を電気的に再生して再生信号を取得する再生信号取得工程と、前記設計パターンと前記再生信号とを比較する比較工程とを含むことを特徴とする。
【選択図】図５

Description

本発明は、モールド構造体の検査方法、モールド構造体、モールド原盤、及び磁気記録媒体に関し、特に、所望の設計パターンに基づいて形成された凹凸パターンを表面に有する円盤状モールド構造体の検査方法、該検査方法により検査されたモールド構造体、該検査方法により検査されたモールド原盤、該検査方法により検査されたモールド構造体を用いた磁気記録媒体、及び該検査方法により検査されたモールド原盤を用いた磁気記録媒体に関する。

磁気記録媒体においては、一般に、情報量の増加に伴い、多くの情報を記録する大容量で、安価で、かつ、好ましくは短時間で必要な箇所が読み出せる、いわゆる高速アクセスが可能な媒体が望まれている。それらの一例としてハードディスク装置やフレキシブルディスク装置に用いられる高密度磁気記録媒体（磁気ディスク媒体）が知られている。

前記高密度磁気記録媒体（磁気ディスク媒体）における凹凸パターンは、モールド構造体における凹凸パターンに応じて形成される。ここで、前記高密度磁気記録媒体（磁気ディスク媒体）がドライブに組み込まれた後に、前記高密度磁気記録媒体（磁気ディスク媒体）における凹凸パターンに由来する欠陥があると判明すること等があり、フィードバックが遅くなってしまうという問題があった。

斯かる問題を解決する方法として、モールド構造体における凹凸パターンの品質を検査した上で、前記検査されたモールド構造体を用いて前記高密度磁気記録媒体（磁気ディスク媒体）における凹凸パターンを形成することなどが考えられる。

前記モールド構造体における凹凸パターンを検査する検査方法として、測長走査型電子顕微鏡（ＣＤ−ＳＥＭ）による上面の測長、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）による断面方向の測定、寸法計測装置（ＣＤ―ＡＦＭ）及び原子力間顕微鏡（ＡＦＭ）によるパターン断面評価及び評価などがある。しかし、これらの検査方法は凹凸パターンの一部を検査するのに適したものであって、モールド構造体全面の凹凸パターンを検査することは非常に難しかった。

また、従来のＨＤＤ用欠陥検査装置はレーザ方式が多く、超平滑面における欠陥検出は可能であるが、凹凸パターンが形成されたモールド構造体についてはレーザ光が凹凸パターンで散乱するため欠陥検査することはできない。また、半導体用検査装置として、ディープＵＶ方式により凹凸パターンを認識する方法があるが、モールド構造体全面の凹凸パターンを検査することは非常に難しく、分解能が低い（１００ｎｍレベル）ことが問題であった。

なお、凹凸パターンを磁気転写方法を用いて検査する検査方法は特許文献１に開示されているが、この検査方法は磁気転写用マスター担体の検査方法に限定されていた（特許文献１）。また、データ領域（ディスクリート部）に対応する凹凸パターンは、サーボ領域に対応する凹凸パターンと高さが異なる。よって、データ領域（ディスクリート部）に対応する凹凸パターンと、サーボ領域に対応する凹凸パターンとを同時に面内磁気記録方式で磁気転写することができなかった。
特開２００４−２５３０４０号公報

本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであり、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、ディスクリートトラックメディア、パターンドメディア等の磁気記録媒体に凹凸をつけるためのモールド構造体（スタンパーということもある）における凹凸パターンをモールド構造体全面について品質保証することができるモールド構造体の検査方法、該検査方法により検査されたモールド構造体、該検査方法により検査されたモールド原盤、該検査方法により検査されたモールド構造体を用いた磁気記録媒体、及び該検査方法により検査されたモールド原盤を用いた磁気記録媒体を提供することを目的とする。

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＞ 所望の設計パターンに基づいて形成された凹凸パターンを表面に有する円盤状モールド構造体の検査方法において、前記モールド構造体の全面に形成された凹凸パターンに応じた磁気信号を被転写媒体に前記被転写媒体に対して垂直方向に磁気転写する磁気転写工程と、前記磁気転写された被転写媒体から前記磁気信号を電気的に再生して再生信号を取得する再生信号取得工程と、前記設計パターンと前記再生信号とを比較する比較工程とを含むことを特徴とするモールド構造体の検査方法である。
該モールド構造体の検査方法では、前記モールド構造体の全面に形成された凹凸パターンに応じた磁気信号が被転写媒体に前記被転写媒体に対して垂直方向に磁気転写され、前記磁気転写された被転写媒体から前記磁気信号が電気的に再生されて再生信号が取得され、前記設計パターンと前記再生信号とが比較されるので、ディスクリートトラックメディア、パターンドメディア等の磁気記録媒体に凹凸をつけるためのモールド構造体（スタンパーということもある）における凹凸パターンをモールド構造体全面について品質保証することができる。
＜２＞ モールド構造体の全面に形成された凹凸パターンは、モールド構造体の円周方向に直交する方向に形成された凹凸パターンと、モールド構造体の円周方向に形成された凹凸パターン及びビット状凹凸パターンのいずれかの凹凸パターンとを含む前記＜１＞に記載のモールド構造体の検査方法である。
＜３＞ 磁気転写工程前に、モールド構造体に磁性層を付与する磁性層付与工程をさらに含む前記＜１＞から＜２＞のいずれかに記載のモールド構造体の検査方法である。
＜４＞ 再生信号取得工程において、被転写媒体に磁気転写された磁気信号を連続的に検査する前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載のモールド構造体の検査方法である。
＜５＞ 再生信号取得工程において、被転写媒体に磁気転写された磁気信号を離散的に検査する前記＜１＞から＜４＞のいずれかに記載のモールド構造体の検査方法である。
＜６＞ 前記＜１＞から＜５＞のいずれかに記載のモールド構造体の検査方法により検査されたことを特徴とするモールド構造体である。
＜７＞ 前記＜１＞から＜５＞のいずれかに記載のモールド構造体の検査方法により検査されたことを特徴とするモールド原盤である。
＜８＞ 前記＜６＞に記載のモールド構造体を用いて作製されたことを特徴とする磁気記録媒体である。
＜９＞ 前記＜７＞に記載のモールド原盤を用いて作製されたことを特徴とする磁気記録媒体である。

本発明によると、ディスクリートトラックメディア、パターンドメディア等の磁気記録媒体に凹凸をつけるためのモールド構造体における凹凸パターンをモールド構造体全面について品質保証することができるモールド構造体の検査方法、該検査方法により検査されたモールド構造体、該検査方法により検査されたモールド原盤、該検査方法により検査されたモールド構造体を用いた磁気記録媒体、及び該検査方法により検査されたモールド原盤を用いた磁気記録媒体を提供することができる。

以下、本発明のモールド構造体の検査方法について図面を参照して説明する。

（モールド構造体の検査方法）
本発明のモールド構造体の検査方法は、所望の設計パターンに基づいて形成された凹凸パターンを表面に有する円盤状モールド構造体の検査方法である。

まず、本発明のモールド構造体の検査方法により検査される披検査対象となるモールド構造体及び該モールド構造体の作製方法について説明する。

＜モールド構造体＞
図１は、本発明のモールド構造体の検査方法により検査されるモールド構造体の概略構成を示す平面図である。また、図２は、ディスクリートトラックメディア（ＤＴＭ）を作製するために用いられるモールド構造体の部分構成を示す平面図である。図３は、パターンドメディアを作製するために用いられるモールド構造体の部分構成を示す平面図である。
図１から図３に示すように、モールド構造体１００は、磁気記録媒体を製造するために用いられ、磁気記録媒体のデータ領域に対応する凹凸パターン１１０と、磁気記録媒体のサーボ領域に対応する凹凸パターン１２０とを少なくとも有し、更に必要に応じて、その他の部材を備える。

―データ領域に対応する凹凸パターンー
図２及び図３に示すように、データ領域に対応する凹凸パターン１１０は、磁気記録媒体の磁性部に対応する凹部１１１と、磁気記録媒体の非磁性部に対応する凸部１１２とを有する。
ここで、データ領域に対応する凹凸パターン１１０は、モールド構造体１００の円周方向Ａに形成された凹凸パターンであるか（図２）、又は、ビット状凹凸パターン（図３）である。

―サーボ領域に対応する凹凸パターン−
図２及び図３に示すように、サーボ領域に対応する凹凸パターン１２０は、磁気記録媒体の磁性部に対応する凹部１２１と、磁気記録媒体の非磁性部に対応する凸部１２２とを備え、モールド構造体１００の円周方向Ａに直交する半径方向Ｂに形成されている。

−その他の部材−
前記その他の部材としては、本発明の効果を損なわない限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、インプリントレジスト層に対して剥離機能を備えたモールド表層、保護膜として付与されたカーボン膜等が挙げられる。

＜モールド構造体の作製方法＞
以下、本発明に用いられるモールド構造体１００の作製方法の例について図面を参照して説明する。なお、本発明に用いられるモールド構造体１００は、下記の作製方法以外の作製方法により作製されたものであってもよい。
―原盤の作製―
図４Ａ及びＢは、モールド構造体１００の製造方法を示す断面図である。図５Ａに示すように、まず、Ｓｉ基板１０上に、スピンコートなどで電子線レジスト液を塗布し、フォトレジスト層２１を形成する。
その後、Ｓｉ基板１０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、フォトレジスト全面に所定のパターン、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露光する。
その後、フォトレジスト層２１を現像処理し、露光部分を除去して、除去後のフォトレジスト層２１のパターンをマスクにしてＲＩＥなどにより選択エッチングを行い、凹凸形状を有する原盤１１（モールド原盤）を得る。

―モールド構造体の作製―
次に、図４Ｂに示すように、光硬化性樹脂を含有するインプリントレジスト液を塗布してなるインプリントレジスト層２４が一の面に形成された被加工基板としての石英基板３０に対して、原盤１１を押し当て、原盤１１に形成された凹凸パターンがインプリントレジスト層２４に転写される。

ここで、前記被加工基板の材料は、光透過性を有し、モールド構造体として機能する強度を有する材料であれば、特に制限されることなく、目的に応じて適宜選択され、例えば、石英（ＳｉＯ_２）等が挙げられる。
また、前記「光透過性を有する」とは、具体的には、被加工基板にインプリントレジスト層が形成される一の面から出射するように、前記被加工基板の他方の面から光を入射させた場合に、インプリントレジストが十分に硬化することを意味しており、少なくとも、前記他方の面から前記一の面への光透過率が５０％以上であることを意味する。
また、前記「モールド構造体として機能する強度を有する」とは、磁気記録媒体の基板に形成されたインプリントレジスト層に対して、平均面圧力が４ｋｇｆ／ｃｍ^２という条件で押し当て、加圧しても耐えられるような強度を意味する。

――硬化工程――
その後、インプリントレジスト層２４に紫外線などを照射して転写されたパターンを硬化させる。

――パターン形成工程――
その後、転写されたパターンをマスクにしてＲＩＥなどにより選択エッチングを行い、凹凸パターンが形成されたモールド構造体１００を得る。
なお、上述したモールド構造体１００は、紫外線を利用したナノインプリントリソグラフィー（ＮＩＬ）の場合を示しているが、これに限定されるものではなく、例えば、凹凸形状を有する原盤１１に、Ｎｉ導電膜層を付与し、Ｎｉ電鋳を行い、原盤１１から剥離してＮｉモールドを得る熱を利用したナノインプリントリソグラフィー（ＮＩＬ）であってもよい。

――磁性層付与工程――
上記のように得たモールド構造体１００の表面上に、必要に応じて、スパッタ法によりＦｅ_７０Ｃｏ_３０組成の磁性層１０５を付与する。磁性層１０５の厚みは２０ｎｍとする。なお、この磁性層付与工程においては、磁性層１０５上にさらに保護層、潤滑剤層等の層を設けてもよい。なお、モールド構造体１００が前記Ｎｉモールドである場合、上述した磁性層付与工程にて磁性層１０５を付与しなくてもそのまま磁気転写することができる。一方、モールド構造体１００が非磁性モールドである場合、上述した磁性層付与工程にて磁性層１０５を付与しなければそのまま磁気転写することができない。

上述のようにしてモールド構造体１００が作製され、該モールド構造体１００に設けられた凹凸パターンが設計通りであるか否かを本発明の検査方法を用いて検査する。

以上のように、本発明のモールド構造体の検査方法により検査される披検査対象となるモールド構造体について説明したが、本発明のモールド構造体の検査方法により検査される披検査対象は、モールド構造体１００に限定されるものではなく、モールド構造体１００を作製する際に用いられる原盤１１であってもよい。原盤１１がそのままでは磁気転写できないＳｉ原盤などである場合は、上述した磁性層付与工程と同様に磁性層を付与する。

本発明のモールド構造体の検査方法は、磁気転写工程と、再生信号取得工程と、比較工程とを含み、更に必要に応じて適宜選択したその他の工程を含む。

＜磁気転写工程＞
前記磁気転写工程は、モールド構造体１００の全面に形成された凹凸パターン１１０、１２０に応じた磁気信号を検査用被転写媒体に垂直方向に磁気転写する（垂直記録する）工程である（図５におけるＳ１）。
モールド構造体１００の円周方向Ａに形成された凹凸パターン１１０（図２）や、ビット状凹凸パターン１２０（図３）は、面内記録では磁気転写が困難であった。しかし、検査用被転写媒体に垂直方向に磁気転写する（垂直記録する）ことにより、パターンに関係なく磁気情報を磁気転写することができる。

＜再生信号取得工程＞
前記再生信号取得工程は、前記垂直磁気記録媒体から前記磁気信号を電気的に再生して再生信号を取得する工程である（図５におけるＳ２）。

＜比較工程＞
前記比較工程は、前記設計パターンと前記再生信号とを比較する工程である（図５におけるＳ３）。
＜その他の工程＞
前記その他の工程としては、本発明の効果を害しない限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記比較工程における凹凸パターンの比較により両パターンの一致度を得、該一致度が所定の基準を満たしている否かに基づいて磁性層パターンの合否を判定する合否判定工程（図５におけるＳ４）などが挙げられる。なお、合否判定工程において合格と判定されたモールド構造体１００は製品として出荷され、一方、不合格と判定されたモールド構造体１００は不良品とみなされる。このように、本発明の検査方法により合格と判定されたモールド構造体のみが製品として出荷されるので、良品保証した製品を顧客に提供することができる。

次に、本発明のモールド構造体の検査方法を実施するための検査装置について説明する。
＜検査装置＞
図６は、本発明のモールド構造体の検査方法を実施するための検査装置の概略構成図である。
検査装置６０は、垂直磁気記録媒体（検査用被転写媒体）６１から再生信号パターンを取得する再生手段を構成するスピンスタンド６２及びデジタルストレージオシロスコープ６３と、該デジタルストレージオシロスコープ６３に接続されて比較手段及び判定手段を構成するパーソナルコンピュータ６４とを備えている。パーソナルコンピュータ６４は、オシロスコープ６３による信号パターン取り込み制御を行い、オシロスコープにより取得した再生信号パターンを設計信号パターンと比較し、磁性層パターンの合否を判定するためのソフトウェアを備えている。

図６の検査装置６０を用いたモールド構造体の検査方法について説明する。

まず、検査用被転写媒体６１を準備し、検査対象となるモールド構造体１００を用いて検査用被転写媒体６１に垂直方向に磁気信号を磁気転写（垂直記録）して垂直磁気記録媒体を得る。垂直方向の磁気転写（垂直記録）は既知の手法を用いて行う。

得られた垂直磁気記録媒体を電磁変換特性評価のためにスピンスタンド６２にセットする。

図２に示されるような、ディスクリートトラックメディア（ＤＴＭ）を作製するために用いられるモールド構造体では、トラック（Ｔｒ）ピッチ（例えば、約４０ｎｍ）と同じリード幅の磁気ヘッド（図７における７１）を使用して転写された磁気信号を読み取って、再生信号パターンを得て、デジタルデジタルオシロスコープ６３に取り込む。ここで、追従（フォローイング）のかかったオントラック状態で、データ領域に対応する凹凸パターン１１０に応じた磁気信号を連続的に検査する（同一トラック位置での円周方向の評価を行う）。なお、サーボパターンの基本周波数の２倍を１波長とし、この１波長に対するサンプリング数を６４点としたことにより、評価データの分解能が最小記録データ幅より十分に小さいレベルとなった。

さらに、追従（フォローイング）のかかっていないオフトラック状態（サーボ制御しないで磁気ヘッド７１を図７における斜め方向に走らせた状態）で、サーボ領域に対応する凹凸パターン１２０に応じた磁気信号を離散的に検査する（トラック間をまたいだ評価を行う）。この離散的な検査は、半径方向にピエゾ素子で磁気ヘッド７１を１０ｎｍづつ送りつつデータを形成して評価する。

連続的な検査によりデータ領域に対応する凹凸パターン１１０を評価し、離散的な検査によりサーボ領域に対応する凹凸パターン１２０を評価して、図８に示すような再生信号パターンを得る。ここで、サーボパターンの基本周波数ｆの１０倍以上のサンプリングレートにて評価データを収集し、ミスパルス（例えば、図８における８０）を検知する。

図３に示されるような、パターンドメディアを作製するために用いられるモールド構造体１００では、円周方向Ａにデータが積算され、周波数が解析され、ピーク検出数が検知される。

デジタルオシロスコープ６３に取り込まれた再生信号パターン（例えば、図８）は、さらにパーソナルコンピュータ６４に送出され、パーソナルコンピュータ６４において、該再生信号パターンと予め記憶している設計信号パターンとの全体構造の比較および個々の対応箇所についての比較がなされ、その比較に基づいて凹凸パターン１１０、１２０の合否判定がなされる。

＜磁気記録媒体の製造方法＞
以下、本発明に係る検査方法により検査されたモールド構造体１００を用いて製造する磁気記録媒体１（ディスクリートトラックメディアや、パターンドメディアなど）の製造方法を、図面を参照して説明する。但し、本発明に係る検査方法により検査された磁気記録媒体１の製造方法は、モールド構造体１００を用いていれば、下記の製造方法以外であってもよい。

図９に示すように、磁性層５０と、インプリントレジスト液を塗布してなるインプリントレジスト層２４とがこの順に形成された磁気記録媒体１の基板４０に対して、モールド構造体１００を押し当て、加圧することにより、モールド構造体１００に形成された凹凸パターンがインプリントレジスト層２４に転写される。

その後、モールド構造体１００に形成された凹凸パターン１１０、１２０が転写されたインプリントレジスト層２４をマスクにして、ＲＩＥなどにより選択エッチングを行い、モールド構造体１００に形成された凹凸パターンを磁性層５０に形成し、凹部に非磁性材料７０を埋め込み、表面を平坦化した後、必要に応じて、保護膜などを形成して磁気記録媒体１を得る。

図１は、本発明のモールド構造体の検査方法により検査されるモールド構造体の概略構成を示す平面図である。 図２は、ディスクリートトラックメディア（ＤＴＭ）を作製するために用いられるモールド構造体の部分構成を示す平面図である。 図３は、パターンドメディアを作製するために用いられるモールド構造体の部分構成を示す平面図である。 図４Ａは、本発明のモールド構造体の製造方法を示す断面図である。 図４Ｂは、本発明のモールド構造体の製造方法を示す断面図である。 図５は、本発明のモールド構造体の検査方法を説明するための図である。 図６は、本発明のモールド構造体の検査方法を実施するための検査装置の概略構成図である。 図７は、ディスクリートトラックメディア（ＤＴＭ）を作製するために用いられるモールド構造体の凹凸パターンの評価を説明するための図である。 図８は、再生信号パターンを説明するための図である。 図９は、本発明のインプリント用モールド構造体を用いて磁気記録媒体を製造する製造方法を示す断面図である。

符号の説明

１ 磁気記録媒体
１０ Ｓｉ基板
１１ 原盤
２１ フォトレジスト層
２４ インプリントレジスト層
３０ 石英基板
４０ 基板
５０ 磁性層
６０ 検査装置
６１ 検査用被転写媒体
６２ スピンスタンド
６３ デジタルストレージオシロスコープ
６４ パーソナルコンピュータ
７０ 非磁性材料
７１ 磁気ヘッド
８０ ミスパルス
１００ モールド構造体
１０５ 磁性層
１１０ 凹凸パターン
１１１ 凹部
１１２ 凸部
１２０ 凹凸パターン
１２１ 凹部
１２２ 凸部

Claims (9)

1. 所望の設計パターンに基づいて形成された凹凸パターンを表面に有する円盤状モールド構造体の検査方法において、前記モールド構造体の全面に形成された凹凸パターンに応じた磁気信号を被転写媒体に前記被転写媒体に対して垂直方向に磁気転写する磁気転写工程と、前記磁気転写された被転写媒体から前記磁気信号を電気的に再生して再生信号を取得する再生信号取得工程と、前記設計パターンと前記再生信号とを比較する比較工程とを含むことを特徴とするモールド構造体の検査方法。
2. モールド構造体の全面に形成された凹凸パターンは、モールド構造体の円周方向に直交する方向に形成された凹凸パターンと、モールド構造体の円周方向に形成された凹凸パターン及びビット状凹凸パターンのいずれかの凹凸パターンとを含む請求項１に記載のモールド構造体の検査方法。
3. 磁気転写工程前に、モールド構造体に磁性層を付与する磁性層付与工程をさらに含む請求項１から２のいずれかに記載のモールド構造体の検査方法。
4. 再生信号取得工程において、被転写媒体に磁気転写された磁気信号を連続的に検査する請求項１から３のいずれかに記載のモールド構造体の検査方法。
5. 再生信号取得工程において、被転写媒体に磁気転写された磁気信号を離散的に検査する請求項１から４のいずれかに記載のモールド構造体の検査方法。
6. 請求項１から５のいずれかに記載のモールド構造体の検査方法により検査されたことを特徴とするモールド構造体。
7. 請求項１から５のいずれかに記載のモールド構造体の検査方法により検査されたことを特徴とするモールド原盤。
8. 請求項６に記載のモールド構造体を用いて作製されたことを特徴とする磁気記録媒体。
9. 請求項７に記載のモールド原盤を用いて作製されたことを特徴とする磁気記録媒体。