JP2009015892A - 磁気記録媒体の製造方法および磁気記録媒体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基板上に凸状をなす磁性パターンを形成し、前記磁性パターン間の凹部および前記磁性パターン上に非磁性体を成膜し、酸素を含有するエッチングガスを用いて、前記非磁性体の表面を改質しながらエッチバックを行うことを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
【選択図】 図3
Description
基板としては、たとえばガラス基板、Al系合金基板、セラミック基板、カーボン基板、酸化表面を有するSi単結晶基板などを用いることができる。ガラス基板としては、アモルファスガラスおよび結晶化ガラスが用いられる。アモルファスガラスとしては、汎用のソーダライムガラス、アルミノシリケートガラスが挙げられる。結晶化ガラスとしては、リチウム系結晶化ガラスが挙げられる。セラミック基板としては、汎用の酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化珪素などを主成分とする焼結体や、これらの繊維強化物などが挙げられる。基板としては、上述した金属基板や非金属基板の表面にメッキ法やスパッタ法を用いてNiP層が形成されたものを用いることもできる。
軟磁性下地層(SUL)は、垂直磁磁気記録層を磁化するための単磁極ヘッドからの記録磁界を水平方向に通して、磁気ヘッド側へ還流させるという磁気ヘッドの機能の一部を担っており、磁界の記録層に急峻で充分な垂直磁界を印加させ、記録再生効率を向上させる作用を有する。軟磁性下地層には、Fe、NiまたはCoを含む材料を用いることができる。このような材料として、FeCo系合金たとえばFeCo、FeCoVなど、FeNi系合金たとえばFeNi、FeNiMo、FeNiCr、FeNiSiなど、FeAl系合金、FeSi系合金たとえばFeAl、FeAlSi、FeAlSiCr、FeAlSiTiRu、FeAlOなど、FeTa系合金たとえばFeTa、FeTaC、FeTaNなど、FeZr系合金たとえばFeZrNなどを挙げることができる。Feを60at%以上含有するFeAlO、FeMgO、FeTaN、FeZrNなどの微結晶構造または微細な結晶粒子がマトリクス中に分散されたグラニュラー構造を有する材料を用いることもできる。軟磁性下地層の他の材料として、Coと、Zr、Hf、Nb、Ta、TiおよびYのうち少なくとも1種とを含有するCo合金を用いることもできる。Co合金には80at%以上のCoが含まれることが好ましい。このようなCo合金は、スパッタ法により成膜した場合にアモルファス相が形成されやすい。アモルファス軟磁性材料は、結晶磁気異方性、結晶欠陥および粒界がないため、非常に優れた軟磁性を示すとともに、媒体の低ノイズ化を図ることができる。好適なアモルファス軟磁性材料としては、たとえばCoZr、CoZrNbおよびCoZrTa系合金などを挙げることができる。
垂直磁気記録層としては、Coを主成分とし、少なくともPtを含み、さらに酸化物を含む材料を用いることが好ましい。垂直磁気記録層は、必要に応じて、Crを含んでいてもよい。酸化物としては、特に酸化シリコン、酸化チタンが好適である。垂直磁気記録層は、層中に磁性粒子(磁性を有した結晶粒子)が分散していることが好ましい。この磁性粒子は、垂直磁気記録層を上下に貫いた柱状構造であることが好ましい。このような構造を形成することにより、垂直磁気記録層の磁性粒子の配向および結晶性を良好なものとし、結果として高密度記録に適した信号ノイズ比(SN比)を得ることができる。このような構造を得るためには、含有させる酸化物の量が重要となる。
保護層は、垂直磁気記録層の腐食を防ぐとともに、磁気ヘッドが媒体に接触したときに媒体表面の損傷を防ぐ目的で設けられる。保護層の材料としては、たとえばC、SiO2、ZrO2を含むものが挙げられる。保護層の厚さは1ないし10nmとすることが好ましい。これにより、ヘッドと媒体の距離を小さくできるので、高密度記録に好適である。カーボンは、sp2結合炭素(グラファイト)とsp3結合炭素(ダイヤモンド)に分類できる。耐久性、耐食性はsp3結合炭素のほうが優れるが、結晶質であることから表面平滑性はグラファイトに劣る。通常、カーボンの成膜はグラファイトターゲットを用いたスパッタリング法で形成される。この方法では、sp2結合炭素とsp3結合炭素が混在したアモルファスカーボンが形成される。sp3結合炭素の割合が大きいものはダイヤモンドライクカーボン(DLC)と呼ばれ、耐久性、耐食性に優れ、アモルファスであることから表面平滑性にも優れるため、磁気記録媒体の表面保護層として利用されている。CVD(chemical vapor deposition)法によるDLCの成膜は、原料ガスをプラズマ中で励起、分解し、化学反応によってDLCを生成させるため、条件を合わせることで、よりsp3結合炭素に富んだDLCを形成することができる。
基板の表面にレジストをスピンコート法で塗布し、スタンパを押し付けることにより、レジストにスタンパのパターンを転写する。レジストとしては、たとえば一般的なノボラック系のフォトレジストや、スピンオングラス(SOG)を用いることができる。サーボ情報と記録トラックに対応する凹凸パターンが形成されたスタンパの凹凸面を、基板のレジストに対向させる。このとき、ダイセットの下板にスタンパ、基板、バッファ層を積層し、ダイセットの上板で挟み、たとえば2000barで60秒間プレスする。インプリントによってレジストに形成されるパターンの凹凸高さはたとえば60〜70nmである。この状態で約60秒間保持することにより、排除すべきレジストを移動させる。また、スタンパにフッ素系の剥離材を塗布することで、スタンパをレジストから良好に剥離することができる。
RIE(反応性イオンエッチング)により、レジストの凹部の底に残存している残渣を除去する。このとき、レジストの材料に応じて適切なプロセスガスを用いる。プラズマソースは、低圧で高密度プラズマを生成可能なICP(Inductively Coupled Plasma)が好適であるが、ECR(Electron Cyclotron Resonance)プラズマや、一般的な平行平板型RIE装置を用いてもよい。
残渣を除去した後、レジストパターンをエッチングマスクとして用い、強磁性層を加工する。強磁性層の加工には、Arイオンビームを用いたエッチング(Arイオンミリング)が好適であるが、Clガス、またはCOとNH3の混合ガスを用いたRIEでもよい。COとNH3の混合ガスを用いたRIEの場合、エッチングマスクにはTi、Ta、Wなどのハードマスクを用いる。RIEを用いた場合、凸状の磁性パターンの側壁にテーパが付きにくい。いかなる材料でもエッチング可能なArイオンミリングで強磁性層を加工する場合、たとえば加速電圧を400Vとし、イオン入射角度を30°から70°まで変化させてエッチングを行うと、凸状の磁性パターンの側壁にテーパが付きにくい。ECRイオンガンを用いたミリングにおいては、静止対向型(イオン入射角90°)でエッチングすると、凸状の磁性パターンの側壁にテーパが付きにくい。
強磁性層をエッチングした後、レジストを剥離する。レジストとして一般的なフォトレジストを用いた場合、酸素プラズマ処理を行うことによって容易に剥離することができる。具体的には、酸素アッシング装置を用い、たとえばチャンバー圧を1Torr、パワーを400Wとし、処理時間を5分としてフォトレジストを剥離する。レジストとしてSOGを用いた場合、フッ素系ガスを用いたRIEでSOGを剥離する。フッ素系ガスとしてはCF4やSF6が好適である。なお、フッ素系ガスが大気中の水と反応してHF、H2SO4などの酸が生じることがあるため、水洗を行うことが好ましい。
レジスト剥離後、磁性パターン間の凹部および磁性パターン上に非磁性体を成膜する。この工程では、非磁性材料をバイアススパッタ法または通常のスパッタ法で成膜する。非磁性材料としては、Si、SiC、SiC−C、SiOC、SiON、Si3N4、Al、AlxOy、Ti、TiOxおよびこれらの混合物から選択できる。バイアススパッタ法は、基板にバイアスをかけながらスパッタ成膜する方法であり、容易に凹部を埋め込みながら成膜できる。しかし、基板バイアスにより基板ダメージおよびスパッタダストが生じやすいので、通常のスパッタ法を用いるのが好適である。RFスパッタを用いることもできるが、膜厚に分布が生じやすいため、DCスパッタを用いることが好ましい。
強磁性膜(またはその上のカーボン保護膜)が露出するまでエッチバックを行う。このエッチバックプロセスは、イオンミリングを用いることが望ましい。なお、SiO2などのシリコン系非磁性体を用いた場合はフッ素系ガスを用いたRIEによりエッチバックすることもできる。ECRイオンガンによるエッチングを用いてもよい。上述したようにプロセスガスにO2を混合すると、表面を改質しながらエッチバックを行うことができる。
エッチバック後、カーボン保護層を形成する。カーボン保護層は、CVD法、スパッタ法、または真空蒸着法により成膜することができる。CVD法によれば、sp3結合炭素を多く含むDLC膜が形成される。カーボン保護層の膜厚が2nm未満だとカバレッジが悪くなり、10nmを超えると記録再生ヘッドと媒体との磁気スペーシングが大きくなってSNRが低下するので好ましくない。保護層上に潤滑剤を塗布する。潤滑剤としては、たとえばパーフルオロポリエーテル、フッ化アルコール、フッ素化カルボン酸などを用いることができる。
図1に示したようなサーボパターン(プリアンブル、アドレス、バースト)と記録トラックの凹凸パターンが形成されたスタンパを用い、図3に示した方法でDTR媒体を作製した。図3fの工程において、SiC−Cターゲットを用いたDCスパッタ法により非磁性体を成膜した。このときの条件は、Ar流量を80sccm、成膜時間を260秒に設定して厚さ100nmのSiC−Cを成膜した。この段階でSIMS(2次イオン質量分析法)により非磁性体の表面を解析したところ、Si(7.47at.%)、O(5.51at.%)、C(87.1at.%)であった。図3gの工程において、ECRイオンガンを用いて非磁性体をエッチバックした。プロセスガスとしてArとO2との混合ガスを用い、マイクロ波パワー800W、加速電圧700Vで、約12分間エッチバックした。図5に、エッチバック後の非磁性体の組成分布をEDXにより解析した結果を示す。この図に示されるように、表面側から基板側へ向かうにつれて、O濃度の減少とC濃度の増加が確認された。
実施例1と同一のスタンパを用いて、従来の方法でパターンド媒体を作製した。図3fの工程において、SiOターゲットを用い、Ar流量75sccm、O2流量5sccmでRFスパッタを行い、スパッタ時間を500秒に設定して厚さ100nmのSiO2を成膜した。SIMSによる分析の結果、膜の組成はSi(36.0at.%)、O(64.0at.%)であった。図3gの工程において、ECRイオンガンを用いて非磁性体をエッチバックした。プロセスガスとしてArを用い、マイクロ波パワー800W、加速電圧700Vで、約15分間エッチバックした。
図1に示したようなサーボパターン(プリアンブル、アドレス、バースト)と記録トラックの凹凸パターンで形成されたスタンパを用い、図3に示した方法でDTR媒体を作製した。図3fの工程において、SiC−Cターゲットを用いたDCスパッタ法により非磁性体を成膜した。このときの条件は、Arガス流量を80sccm、成膜時間を260秒に設定して厚さ100nmのSiC−Cを成膜した。図3gの工程において、ECRイオンガンを用いて非磁性体をエッチバックした。プロセスガスとしてArとO2との混合ガスを用い、マイクロ波パワー800W、加速電圧700Vで、約12分間エッチバックした。
実施例1と同一のスタンパを用いて、従来の方法でパターンド媒体を作製した。図3fの工程において、SiOターゲットを用い、Ar流量75sccm、O2流量5sccmでRFスパッタを行い、スパッタ時間を500秒に設定して厚さ100nmのSiO2を成膜した。SIMSによる分析の結果、膜の組成はSi(36.0at.%)、O(64.0at.%)であった。図3gの工程において、ECRイオンガンを用いて非磁性体をエッチバックした。プロセスガスとしてArを用い、マイクロ波パワー800W、加速電圧700Vで、約15分間エッチバックした。
厚さ100nmのSiC−Cを成膜した後、エッチバックする工程を5回繰り返した以外は実施例1と同様にしてDTR媒体を作製した。このDTR媒体の断面形状をTEMで観察した。その結果、TEM像の濃淡から、凹部に埋め込まれた非磁性体が5層をなしていることが確認された。1層の非磁性体の組成分布は実施例1と同様である。
実施例1と同一のスタンパを用いて、従来の方法でパターンド媒体を作製した。図3fの工程において、SiOターゲットを用い、Ar流量75sccm、O2流量5sccmでRFスパッタを行い、スパッタ時間を500秒に設定して厚さ100nmのSiO2を成膜した。SIMSによる分析の結果、膜の組成はSi(36.0at.%)、O(64.0at.%)であった。図3gの工程において、ECRイオンガンを用いて非磁性体をエッチバックした。プロセスガスとしてArを用い、マイクロ波パワー800W、加速電圧700Vで、約15分間エッチバックした。断面TEMを観察すると、凹部は均一な組成のSiO2で埋め込まれていた。
異なる種類の非磁性体を用いた以外は実施例1と同様にしてDTR媒体を作製した。非磁性体として、Si、SiC、SiOC、SiON、Si3N4、Al、AlxOy、TiまたはTiOxを用いた。これらの非磁性体をバイアススパッタ法またはDCスパッタ法で成膜した。いずれのDTR媒体でもAEシグナルが生じないことが確認された。
非磁性体としてCuを用いた以外は実施例1と同様にしてDTR媒体を作製した。このDTR媒体ではAEシグナルが観測された。これは、スパッタリングおよびエッチバックの工程を経る間にCuが加熱されたリフローし、表面の形状が悪化したためである。
SiCターゲットを用い、Ar流量75sccm、O2流量5sccm(酸素混合比6.3%)でRFスパッタを行い、厚さ100nmの非磁性体を成膜した。その後、ECRイオンガンを用いて非磁性体を垂直方向からエッチバックした。プロセスガスとしてArとO2との混合ガスを用い、マイクロ波パワー800W、加速電圧700Vで約12分間エッチバックした。この場合、DTR媒体表面の凹部の深さは最大値で4nmであった。
Arイオンミリング装置により40°の角度をつけて100nmのエッチバックを行った以外は実施例5と同様な方法を行った。この場合、DTR媒体表面の凹部の深さは最大値で15nmであった。
図2に示したようなサーボパターン(プリアンブル、アドレス、バースト)と磁性ドットの凹凸パターンが形成されたスタンパを用い、図3に示した方法でディスクリートビット型パターンド媒体を作製した。磁性ドットはクロストラック方向120nm、ダウントラック方向25nmの長方形である。この媒体は、130Gbpsi相当の記録密度を有する。図3fの工程において、SiC−Cターゲットを用いたDCスパッタ法により非磁性体を成膜した。このときの条件は、Ar流量を80sccm、成膜時間を260秒に設定して厚さ100nmのSiC−Cを成膜した。図3gの工程において、ECRイオンガンを用いて非磁性体をエッチバックした。プロセスガスとしてArとO2との混合ガスを用い、マイクロ波パワー800W、加速電圧700Vで、約12分間エッチバックした。
Claims (8)
- 基板上に凸状をなす磁性パターンを形成し、
前記磁性パターン間の凹部および前記磁性パターン上に非磁性体を成膜し、
酸素を含有するエッチングガスを用いて、前記非磁性体の表面を改質しながらエッチバックを行う
ことを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。 - エッチバックを行っている時間の全部または一部で、酸素を含有するエッチングガスを用い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。
- 前記エッチングガス中の酸素濃度が1%以上70%以下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。
- 前記非磁性体の成膜と、前記非磁性体のエッチバックとを複数回繰り返す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。
- 前記エッチバックは、基板面に対して垂直方向から行われ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。
- 前記非磁性体は、Si、SiC、SiC−C、SiOC、SiON、Si3N4、Al、AlxOy、TiおよびTiOxからなる群より選択される少なくとも1種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。
- 基板上に形成された凸状をなす磁性パターンと、
前記磁性パターン間の凹部に埋め込まれ、酸素原子濃度が基板側よりも表面側で高くなっている非磁性体と
を有することを特徴とする磁気記録媒体。 - 前記磁性パターン間の凹部に、酸素原子濃度が基板側よりも表面側で高くなっている非磁性体が複数層埋め込まれていることを特徴とする磁気記録媒体。
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