JP2009169993A - パターンドメディア型磁気記録媒体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明の目的は、中間層の凹凸パターン形成時のドライエッチングプロセスにおいて、必要部位のみを高精度に加工することができる、パターンドメディア型の磁気記録媒体の製造方法を提供することである。
【解決手段】基板上に、軟磁性層、エッチングストップ層、シード層、中間層、ハードマスク層、およびレジストを順次形成する工程、上記レジストをパターニングして、レジストパターンを得る工程、上記レジストパターンをマスクとしてハードマスク層をエッチングし、パターン状ハードマスク層を得る工程、上記レジストパターンを剥離する工程、上記パターン状ハードマスク層をマスクとして上記中間層をエッチングし、パターン状中間層を得る工程、上記パターン状ハードマスク層を剥離する工程、および磁気記録層を形成する工程であって、上記パターン状中間層上に垂直配向部を形成するとともに上記シード層上にランダム配向部を形成する工程、を含む。
【選択図】図１
【解決手段】基板上に、軟磁性層、エッチングストップ層、シード層、中間層、ハードマスク層、およびレジストを順次形成する工程、上記レジストをパターニングして、レジストパターンを得る工程、上記レジストパターンをマスクとしてハードマスク層をエッチングし、パターン状ハードマスク層を得る工程、上記レジストパターンを剥離する工程、上記パターン状ハードマスク層をマスクとして上記中間層をエッチングし、パターン状中間層を得る工程、上記パターン状ハードマスク層を剥離する工程、および磁気記録層を形成する工程であって、上記パターン状中間層上に垂直配向部を形成するとともに上記シード層上にランダム配向部を形成する工程、を含む。
【選択図】図１
Description
本発明は、パターンドメディア型磁気記録媒体の製造方法に関する。より詳しくは、本発明のパターンドメディア型磁気記録媒体の製造方法は、中間層の凹凸パターンを必要部位のみに高精度に形成し、媒体の優れた記録密度を実現可能な、パターンドメディア型磁気記録媒体の製造方法に関する。
ハードディスク等の磁気記録媒体には、その記録密度を向上させるため、各構成部材に用いる材料の好適化、記録層の粒子の微細化、ヘッドの小型化、および垂直磁気記録方式の導入など、様々な方策がとられてきた。しかしながら、これらの方策による記録密度の向上は、限界に達しつつある。
そこで、さらなる記録密度の向上のため、磁気記録層を微細な凹凸パターンに加工して得られる、いわゆるディスクリートトラック型またはビットパターン型のパターンドメディア型の磁気記録媒体に関する技術が提案されている。
特許文献１には、基板と、該基板の上に形成された軟磁性層と、表面に垂直な方向に磁気異方性を有するように配向されて前記軟磁性層の上に形成され、且つ、所定の凹凸パターンで多数の記録要素に分割された記録層と、該記録層及び前記軟磁性層の間に形成された中間層と、を含み、上記記録要素がデータ領域において所定のトラック形状で形成された磁気記録媒体が開示されている（請求項１）。また、特許文献１には、上記中間層の厚さ方向の少なくとも一部は、上記記録層の配向性を高める性質を有し、且つ、上記記録層における上記基板側の面に接して形成された配向膜であることも開示されている（請求項３）。さらに、特許文献１には、上記中間層の厚さ方向の少なくとも一部は、所定のエッチングに対するエッチングレートが上記記録層よりも低いストップ膜であることも開示されている（請求項７）。
特許文献２には、基板表面上に連続記録層、マスク層、レジスト層をこの順で形成してなる被加工体の前記レジスト層を所定のパターン形状に加工するレジスト層加工工程と、上記レジスト層に基づいて上記マスク層を上記パターン形状に加工するマスク層加工工程と、上記マスク層上の上記レジスト層を除去するレジスト層除去工程と、上記マスク層に基づいてドライエッチングにより上記連続記録層を上記パターン形状に加工し、多数の分割記録要素に分割する連続記録層加工工程と、を含んでなり、上記連続記録層加工工程の前に上記レジスト層除去工程を実行するようにした磁気記録媒体の製造方法が開示されている（請求項１）。
ところで、パターンドメディア型の磁気記録媒体の構造としては、以下のものが考えられる。即ち、磁気記録層の磁区配向を制御する中間層に、所定の微細凹凸パターンが形成され、凹凸パターン上全面にグラニュラー膜が形成され、中間層の未加工部の結晶配向した凸部表面のみに、垂直方向に磁区配向した磁気記録層が形成された構造が考えられる。ここで、上記中間層にはＲｕを含有する材料を用い、上記微細凹凸パターンはドライエッチングなどによって形成し、上記グラニュラー膜としてはＣｏ合金−ＳｉＯ2を採用することが考えられる。
当該パターンドメディア型の磁気記録媒体において、中間層に所望の凹凸パターンを形成するには、一般に、以下のような手法が考えられる。即ち、まず、中間層上にハードマスク層を形成する。次いで、ハードマスク層上にレジストを塗布して仮硬化させ、ナノインプリント法または電子ビーム露光法などを用いてレジストをパターニングして硬化させ、レジストパターンを得る。さらに、そのレジストパターンを用いてハードマスクをイオンビームまたは反応性イオンエッチングなどのドライエッチングにより加工する。加えて、レジストパターンを剥離した後に、ハードマスクが加工された部位の表面が露出した中間層をイオンビームまたは反応性イオンエッチングなどのドライエッチングにより加工する。
上記手順で中間層に所望の凹凸パターンを形成する場合、通常、中間層の厚みは１〜２０ｎｍである。このように、中間層が極めて薄いため、中間層をイオンビームエッチングまたは反応性イオンエッチングなどのドライエッチングにより加工し、凹凸パターンを形成する工程では、中間層下の軟磁性層には加工が進展するおそれがある。
軟磁性層まで加工が進展すると、反応ガスの残渣により軟磁性層が腐食し、軟磁性層本来の特性「記録時にヘッドから発生する磁束の広がりを抑制し、垂直方向の磁界を十分に確保すること」が十分に発揮されないおそれがある。また、当該進展は、磁気記録層および保護膜を形成した後の凹凸部の段差を過大なものとするため、磁気記録層凹部へ非磁性材料を充填し、当該充填表面が平坦な磁気記録媒体を得ることが困難となる。
これらの不所望な事項は、ハードマスク層を用いずにレジストパターンのみで中間層を加工する場合も同様である。
このように、中間層の深さをドライエッチングによってナノメートル単位まで制御することは極めて困難である。このため、プラズマ発光分光などにより軟磁性層表面の露出を検出できたとしても、中間層の加工において凹部表面のレベルが高度に均一でなければ、軟磁性層への加工が進展する可能性は高い。
上述のように、種々のパターンドメディア型の磁気記録媒体に関する技術が開示されているが、中間層の凹凸パターン形成時のドライエッチングプロセスにおいて、必要部位のみを高精度に加工することができる、当該媒体の製造方法に対する要求が存在する。
従って、本発明の目的は、中間層の凹凸パターン形成時のドライエッチングプロセスにおいて、必要部位のみを高精度に加工し、媒体の優れた記録密度を実現可能な、パターンドメディア型の磁気記録媒体の製造方法を提供することである。
本発明は、基板上に、軟磁性層、エッチングストップ層、シード層、中間層、ハードマスク層、およびレジストを順次形成する工程、上記レジストをパターニングして、レジストパターンを得る工程、上記レジストパターンをマスクとしてハードマスク層をエッチングし、パターン状ハードマスク層を得る工程、上記レジストパターンを剥離する工程、上記パターン状ハードマスク層をマスクとして上記中間層をエッチングし、パターン状中間層を得る工程、上記パターン状ハードマスク層を剥離する工程、および磁気記録層を形成する工程であって、上記パターン状中間層上に垂直配向部を形成するとともに上記シード層上にランダム配向部を形成する工程、を含む、パターンドメディア型磁気記録媒体の製造方法に関する。本発明のパターンドメディア型磁気記録媒体の製造方法は、高記録密度のハードディスク等の磁気記録媒体の製造に用いられる。
このようなパターンドメディア型磁気記録媒体の製造方法においては、上記エッチングストップ層に非磁性材料かつ／または非晶質材料を用いることが望ましい。
また、上記中間層のエッチングをイオンビームエッチングにより行う場合には、上記エッチングストップ層の材料を上記中間層の材料よりもスパッタ率の低い材料とすることが望ましい。これに対し、上記中間層のエッチングを反応性イオンエッチングにより行う場合には、中間層の材料を反応性ガスに耐性のある非磁性材料とすることが望ましい。上記エッチングストップ層の厚さを１０ｎｍ以下とすることが望ましい。
さらに、当該製造方法は、上記レジストのパターニングを電子ビーム露光法またはインプリント法により行なうことができる。また、上記磁気記録層上に保護層を形成する工程をさらに含むことができる。
加えて、当該製造方法は、上記ハードマスク層および上記中間層の少なくとも一方のエッチングに、ドライエッチング法を用いるができる。また、上記レジストパターンの剥離と上記中間層のエッチングとを同時に行う場合には、上記中間層をＲｕ含む材料とし、上記エッチングをＯ2系ガスプラズマを用いて行なうことができる。
本発明のパターンドメディア型磁気記録媒体の製造方法によれば、軟磁性層とシード層との間にエッチングストップ層を介在させることで、中間層の必要部位のみを高精度に加工することができるため、結果的にその上方に位置する磁気記録層の凹凸パターンも高精度に形成することができる。また、当該製造方法によれば、エッチング加工が軟磁性層にまで及ばない。このため、軟磁性層の本来の特性である「記録時にヘッドから発生する磁束の広がりを抑制し、垂直方向の磁界を十分に確保すること」を十分に発揮することができる。これらの作用により、本発明の製造方法によれば、磁気記録媒体の優れた記録密度を実現することができる。
また、上記エッチングストップ層を非磁性材料とした場合には、磁気記録媒体の磁気特性に影響を与えることなく、エッチングストップ層を事後的に除去することを要しないため、媒体全体として簡易な製造を実現することができる。
以下に、本発明のパターンドメディア型磁気記録媒体の製造方法について詳述する。なお、以下に示す例は、単なる例示であって、当業者の通常の創作能力の範囲で適宜設計変更することができる。
本発明のパターンドメディア型磁気記録媒体の製造方法は、
基板上に、軟磁性層、エッチングストップ層、シード層、中間層、ハードマスク層、およびレジストを順次形成する工程（以下、単に「第１工程」と称する場合がある）、
上記レジストをパターニングして、レジストパターンを得る工程（以下、単に「第２工程」と称する場合がある）、
上記レジストパターンをマスクとしてハードマスク層をエッチングして、パターン状ハードマスク層を得る工程（以下、単に「第３工程」と称する場合がある）、
上記レジストパターンを剥離する工程（以下、単に「第４工程」と称する場合がある）、
上記パターン状ハードマスク層をマスクとして上記中間層をエッチングし、パターン状中間層を得る工程（以下、単に「第５工程」と称する場合がある）、
上記パターン状ハードマスク層を剥離する工程（以下、単に「第６工程」と称する場合がある）、および
磁気記録層を形成する工程であって、上記パターン状中間層上に垂直配向部を形成するとともに上記シード層上にランダム配向部を形成する工程（以下、単に「第７工程」と称する場合がある）
を含む。
基板上に、軟磁性層、エッチングストップ層、シード層、中間層、ハードマスク層、およびレジストを順次形成する工程（以下、単に「第１工程」と称する場合がある）、
上記レジストをパターニングして、レジストパターンを得る工程（以下、単に「第２工程」と称する場合がある）、
上記レジストパターンをマスクとしてハードマスク層をエッチングして、パターン状ハードマスク層を得る工程（以下、単に「第３工程」と称する場合がある）、
上記レジストパターンを剥離する工程（以下、単に「第４工程」と称する場合がある）、
上記パターン状ハードマスク層をマスクとして上記中間層をエッチングし、パターン状中間層を得る工程（以下、単に「第５工程」と称する場合がある）、
上記パターン状ハードマスク層を剥離する工程（以下、単に「第６工程」と称する場合がある）、および
磁気記録層を形成する工程であって、上記パターン状中間層上に垂直配向部を形成するとともに上記シード層上にランダム配向部を形成する工程（以下、単に「第７工程」と称する場合がある）
を含む。
図１は、本発明のパターンドメディア型磁気記録媒体の製造方法の一例の各工程を示す断面模式図である。具体的には、同図に示すところにおいて、（ａ）は上記第１工程を、（ｂ），（ｃ）は上記第２工程を、（ｄ）は上記第３工程を、（ｅ）は上記第４工程および上記第５工程を、（ｆ）は上記第６工程を、（ｇ）は上記第７工程を、そして（ｈ）は本発明の製造方法では任意の保護層形成工程（第８工程）をそれぞれ示す。以下、各工程について説明する。
＜第１工程＞
第１工程は、図１（ａ）に示すように、基板１２上に、軟磁性層１４、エッチングストップ層１６、シード層１８、中間層２０、ハードマスク層２２、およびレジスト２４を順次形成する工程である。
第１工程は、図１（ａ）に示すように、基板１２上に、軟磁性層１４、エッチングストップ層１６、シード層１８、中間層２０、ハードマスク層２２、およびレジスト２４を順次形成する工程である。
（基板１２の洗浄）
基板１２は、通常の磁気記録媒体の基板として用いられる材料を使用することができる。例えば、アルミニウム、ガラス、およびシリコンのいずれかを含むものとすることができる。アルミニウムを含む材料としては、ＮｉＰメッキを施したＡｌ合金を用いることができる。また、ガラス材料としては、強化ガラス、結晶化ガラス等を用いることができる。さらに、シリコンを含む材料としては、シリコン基板およびシリコンカーバイド基板を用いることができる。基板１２の膜厚は、基板の大きさに応じて調整され、０．３〜１．３ｍｍの範囲とすることが好ましい。
基板１２は、通常の磁気記録媒体の基板として用いられる材料を使用することができる。例えば、アルミニウム、ガラス、およびシリコンのいずれかを含むものとすることができる。アルミニウムを含む材料としては、ＮｉＰメッキを施したＡｌ合金を用いることができる。また、ガラス材料としては、強化ガラス、結晶化ガラス等を用いることができる。さらに、シリコンを含む材料としては、シリコン基板およびシリコンカーバイド基板を用いることができる。基板１２の膜厚は、基板の大きさに応じて調整され、０．３〜１．３ｍｍの範囲とすることが好ましい。
このような材料からなる基板１２を洗浄する。当該洗浄としては、自然酸化膜を取り除く方法として効果の高い所定の薬品、例えば、酸、もしくはアルカリによる溶液洗浄の他、各種プラズマまたはイオンを用いたドライ洗浄を使用することができる。特に、設計寸法の高精度化、使用薬品から生じる廃液処理、洗浄の自動化等の観点からは、上記ドライ洗浄を用いることが好ましい。
（軟磁性層１４の形成）
軟磁性層１４は、記録時にヘッドから発生する磁束の広がりを抑制し、垂直方向の磁界を十分に確保する役割を担う層である。軟磁性層１４の材料としては、Ｎｉ合金、Ｆｅ合金、およびＣｏ合金を用いることができる。例えば、非晶質のＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＴａＺｒ、ＣｏＴａＺｒＮｂ、ＣｏＦｅＮｂ、ＣｏＦｅＺｒＮｂ、およびＣｏＦｅＴａＺｒＮｂなどを用いることにより、良好な電磁変換特性を得ることができる。軟磁性層１４の膜厚は、記録の際に使用する磁気ヘッドの構造を考慮するとともに生産性を考慮して、５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲とすることが好ましい。当該膜厚を５ｎｍ以上とすることで、磁束の広がりを抑える効果を有することができる。また、当該膜厚を１００ｎｍ以下とすることで、優れた生産性を実現することができる。
軟磁性層１４は、記録時にヘッドから発生する磁束の広がりを抑制し、垂直方向の磁界を十分に確保する役割を担う層である。軟磁性層１４の材料としては、Ｎｉ合金、Ｆｅ合金、およびＣｏ合金を用いることができる。例えば、非晶質のＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＴａＺｒ、ＣｏＴａＺｒＮｂ、ＣｏＦｅＮｂ、ＣｏＦｅＺｒＮｂ、およびＣｏＦｅＴａＺｒＮｂなどを用いることにより、良好な電磁変換特性を得ることができる。軟磁性層１４の膜厚は、記録の際に使用する磁気ヘッドの構造を考慮するとともに生産性を考慮して、５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲とすることが好ましい。当該膜厚を５ｎｍ以上とすることで、磁束の広がりを抑える効果を有することができる。また、当該膜厚を１００ｎｍ以下とすることで、優れた生産性を実現することができる。
洗浄した基板１２をスパッタ装置に導入する。軟磁性層１４を所定のターゲットを用いて、各種スパッタ法により形成する。例えば、ＤＣマグネトロンスパッタ法を用いることができる。ここで、スパッタ装置内の雰囲気はアルゴン雰囲気とし、装置内圧力は０．７〜１．５Ｐａとし、装置内温度は加熱なしとし、成膜レートは２〜１０ｎｍ／秒とし、ターゲットと基板との距離は５〜１５ｃｍとすることが好ましい。
（エッチングストップ層１６の形成）
エッチングストップ層１６は、その上方に形成する中間層２０（後述）の凹凸パターン形成時のドライエッチングプロセスにおいて、軟磁性層１４まで加工がなされることを防止するために形成する層である。
エッチングストップ層１６は、その上方に形成する中間層２０（後述）の凹凸パターン形成時のドライエッチングプロセスにおいて、軟磁性層１４まで加工がなされることを防止するために形成する層である。
エッチングストップ層１６の材料としては、非磁性材料を用いることが、軟磁性層１４と磁気記録層との磁気的関係に影響を及ぼさないという観点から好ましい。具体的な非磁性材料としては、例えば、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ等を用いることができる。
また、エッチングストップ層１６の材料としては、非晶質材料を用いることが、磁気記録層の配向に悪影響を与えないという観点からさらに好ましい。例えば、エッチングストップ層１６に非晶質の非磁性材料を用いた場合には、当該層１６が、後述するシード層１８および中間層２０の結晶配向性に悪影響を及ぼすことがなく、その結果、後述する磁気記録層２６の優れた結晶配向性を実現することができる。
Ａｒなどの不活性ガスによるイオンビームエッチングで後述する中間層２０を加工する場合には、エッチングストップ層１６に用いる非磁性材料としては、中間層２０よりもスパッタ率の低い材料を用いることが好ましく、絶縁材料を用いることがさらに好ましい。ここで、スパッタ率とは、入射イオンあたりの放出される原子（または分子）の数によって定義される値である。スパッタ率の低い材料としては、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2、ＧｅＯ2などが挙げられる。
これに対し、反応性イオンエッチングで例えばＲｕを含む中間層２０を加工する場合には、エッチングストップ層１６の非磁性材料としては、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2などの絶縁材料を用いることができる。さらに、この場合には、非磁性金属同士による共晶組成合金などで、Ｒｕの加工に用いるＯ2系ガスプラズマなどに対して耐性の大きな材料を用いることもできる。
エッチングストップ層１６の膜厚は、１０ｎｍ以下とすることが、軟磁性層と磁気記録層との磁気的関係に影響を及ぼさない点で好ましい。
エッチングストップ層１６は、所定のターゲットを用いて、各種スパッタ法により形成する。例えば、ＤＣマグネトロンスパッタ法を用いることができる。ここで、スパッタ装置内の雰囲気はアルゴンとし、装置内圧力は０．５〜２Ｐａとし、装置内温度は加熱無しとし、成膜レートは１〜５ｎｍ／秒とし、ターゲットと基板との距離は５〜１５ｃｍとすることが好ましい。
（シード層１８の形成）
シード層１８は、この上層として形成する中間層２０、ひいては磁気記録層２６の配向性および粒径を制御する役割を担う層である。シード層１８は、このような目的のため、ｆｃｃ構造またはｈｃｐ構造の材料を用いることが好ましい。例えば、ＮｉＦｅＡｌ、ＮｉＦｅＳｉ、ＮｉＦｅＮｂ、ＮｉＦｅＢ、ＮｉＦｅＮｂＢ、ＮｉＦｅＭｏ、ＮｉＦｅＣｒ、ＣｏＮｉＦｅ、およびＣｏＮｉＦｅＢ等を用いることができる。シード層１８の膜厚は、最終的に磁気記録層２６の磁気特性および電磁変換特性が所望の値になるように適宜調製され、２ｎｍ〜５ｎｍの範囲とすることが好ましい。当該膜厚を２ｎｍ以上とすることで、中間層２０ひいては磁気記録層２６の配向性の劣化が抑制される。一方、当該膜厚を５ｎｍ以下とすることで、シード層１８の粒径を過度に大きくせず、これにより中間層２０を介して磁気記録層２６の粒径の微細化を実現することができ、電磁変換特性の劣化を抑制することができる。
シード層１８は、この上層として形成する中間層２０、ひいては磁気記録層２６の配向性および粒径を制御する役割を担う層である。シード層１８は、このような目的のため、ｆｃｃ構造またはｈｃｐ構造の材料を用いることが好ましい。例えば、ＮｉＦｅＡｌ、ＮｉＦｅＳｉ、ＮｉＦｅＮｂ、ＮｉＦｅＢ、ＮｉＦｅＮｂＢ、ＮｉＦｅＭｏ、ＮｉＦｅＣｒ、ＣｏＮｉＦｅ、およびＣｏＮｉＦｅＢ等を用いることができる。シード層１８の膜厚は、最終的に磁気記録層２６の磁気特性および電磁変換特性が所望の値になるように適宜調製され、２ｎｍ〜５ｎｍの範囲とすることが好ましい。当該膜厚を２ｎｍ以上とすることで、中間層２０ひいては磁気記録層２６の配向性の劣化が抑制される。一方、当該膜厚を５ｎｍ以下とすることで、シード層１８の粒径を過度に大きくせず、これにより中間層２０を介して磁気記録層２６の粒径の微細化を実現することができ、電磁変換特性の劣化を抑制することができる。
エッチングストップ層１６上に、シード層１８を所定のターゲットを用いて、各種スパッタ法により形成する。例えば、ＤＣマグネトロンスパッタ法を用いることができる。ここで、スパッタ装置内の雰囲気はアルゴン雰囲気とし、装置内圧力は０．７〜２Ｐａとし、装置内温度は加熱なしとし、成膜レートは２〜１０ｎｍ／秒とし、ターゲットと基板との距離は５〜１５ｃｍとすることが好ましい。
（中間層２０の形成）
中間層２０は、それ自身の配向性の向上および粒径の微細化によって、この上層として形成する磁気記録層２６の配向性の向上および粒径の微細化を実現し、磁気特性という点で不所望な磁気記録層２６の初期層の発生を抑制する非磁性層である。中間層２０にはＲｕを用いることが高度な垂直配向性を実現するために好ましく、またその膜厚を１〜１０ｎｍとすることが好ましい。
中間層２０は、それ自身の配向性の向上および粒径の微細化によって、この上層として形成する磁気記録層２６の配向性の向上および粒径の微細化を実現し、磁気特性という点で不所望な磁気記録層２６の初期層の発生を抑制する非磁性層である。中間層２０にはＲｕを用いることが高度な垂直配向性を実現するために好ましく、またその膜厚を１〜１０ｎｍとすることが好ましい。
シード層１８上に、中間層２０を所定のターゲットを用いて、各種スパッタ法により形成する。例えば、ＤＣマグネトロンスパッタ法を用いることができる。ここで、スパッタ装置内の雰囲気はアルゴン雰囲気とし、装置内圧力は２．５〜１２Ｐａとし、装置内温度は加熱なしとし、成膜レートは２〜１０ｎｍ／秒とし、ターゲットと基板との距離は５〜１５ｃｍとすることが好ましい。
（ハードマスク層２２の形成）
ハードマスク層２２は、中間層２０を凹凸加工する際に用いるマスク層である。ハードマスク層２２の材料としては、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｔａ、またはそれらの酸化物もしくは窒化物等を用いることができる。このような材料を用いることで、後述するイオンビームエッチングまたは反応性イオンエッチングなどのドライエッチングにおいて、中間層２０とのエッチング速度比を十分に小さくすることができる。このため、ハードマスク層２２の厚みは、中間層２０の厚みよりも小さくすることができる。具体的には、ハードマスク層２２の膜厚を１〜５ｎｍとすることが、ハードマスク剥離の際のエッチング時間が短くなり、エッチングストップ層１６を残す点で好ましい。
ハードマスク層２２は、中間層２０を凹凸加工する際に用いるマスク層である。ハードマスク層２２の材料としては、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｔａ、またはそれらの酸化物もしくは窒化物等を用いることができる。このような材料を用いることで、後述するイオンビームエッチングまたは反応性イオンエッチングなどのドライエッチングにおいて、中間層２０とのエッチング速度比を十分に小さくすることができる。このため、ハードマスク層２２の厚みは、中間層２０の厚みよりも小さくすることができる。具体的には、ハードマスク層２２の膜厚を１〜５ｎｍとすることが、ハードマスク剥離の際のエッチング時間が短くなり、エッチングストップ層１６を残す点で好ましい。
中間層２０上に、ハードマスク層２２を所定のターゲットを用いて、各種スパッタ法により形成する。例えば、ＤＣマグネトロンスパッタ法を用いることができる。ここで、スパッタ装置内の雰囲気はアルゴンとし、装置内圧力は０．５〜２Ｐａとし、装置内温度は加熱無しとし、成膜レートは１〜５ｎｍ／秒とし、ターゲットと基板との距離は５〜１５ｃｍとすることが好ましい。
（レジスト２４の形成）
レジスト２４は、ハードマスク層２２を中間層２０の凹凸パターンの凸部にのみ選択的に形成するために、ハードマスク層２２上に形成し、後述するレジストパターンを形成するための層である。レジスト２４の材料としては、光重合性モノマーを主成分とする感光性樹脂を用いることができる。このような材料を用いることで、インプリントによるパターン転写時の成形性が良いという利点がある。レジスト２４の膜厚を１００〜１０００ｎｍとすることが、基板全面でパターンの高さを十分に確保することができる点で好ましい。
レジスト２４は、ハードマスク層２２を中間層２０の凹凸パターンの凸部にのみ選択的に形成するために、ハードマスク層２２上に形成し、後述するレジストパターンを形成するための層である。レジスト２４の材料としては、光重合性モノマーを主成分とする感光性樹脂を用いることができる。このような材料を用いることで、インプリントによるパターン転写時の成形性が良いという利点がある。レジスト２４の膜厚を１００〜１０００ｎｍとすることが、基板全面でパターンの高さを十分に確保することができる点で好ましい。
ハードマスク層２２に、レジスト２４を、スピンコート法などを用いて形成する。スピンコート法を用いる場合の各種条件は、使用液を例えば、東洋合成性のＵＶ硬化型レジストとし、スピンコート条件を１０００〜２０００ｒｐｍ×３０〜６０秒とし、焼成雰囲気を大気とし、および焼成温度プロファイルを５０〜８０℃として、最高温度８０℃×１２０秒とすることが好ましい。
＜第２工程＞
第２工程は、図１（ｂ），（ｃ）に示すように、レジスト２４をパターニングして、レジストパターン３４を得る工程である。
第２工程は、図１（ｂ），（ｃ）に示すように、レジスト２４をパターニングして、レジストパターン３４を得る工程である。
（パターンの転写）
第１工程で形成したレジスト２４を、８０℃以下まで加熱して仮硬化させる。仮硬化したレジスト２４を、露光、現像し、加熱硬化させレジストパターン３４を形成することができる。この場合、露光条件はおよび現像条件は、特に限定されない。なお、パターン転写時には、加熱またはＵＶ照射によってレジストを硬化させる。加熱条件およびＵＶ照射条件も、特に限定されない。
第１工程で形成したレジスト２４を、８０℃以下まで加熱して仮硬化させる。仮硬化したレジスト２４を、露光、現像し、加熱硬化させレジストパターン３４を形成することができる。この場合、露光条件はおよび現像条件は、特に限定されない。なお、パターン転写時には、加熱またはＵＶ照射によってレジストを硬化させる。加熱条件およびＵＶ照射条件も、特に限定されない。
これに対し、仮硬化したレジスト２４を、石英などによる凹凸形状が付与されたスタンパーを用いて、ナノインプリント法によりスタンパーのパターンをレジストに転写してレジストパターン３４を形成することもできる。この場合、ナノインプリント条件は、１０〜１０００Ｐａの減圧下で、スタンパーを接触させ、１〜５０ＭＰａの荷重を加えてＵＶ照射することが好ましい。なお、パターン転写時には、加熱またはＵＶ照射によってレジストを硬化させる。加熱条件は、特に限定されず、ＵＶ照射条件は、１０〜１００ｍJ/ｃｍ2を１０〜６０ｓｅｃ間とすることが好ましい。
（レジスト残膜の除去）
ナノインプリント法によりスタンパーのパターンをレジスト２４に転写してレジストパターン３４を形成する場合には、凹凸パターンが転写されて得られたレジストパターン３４の凹部にはレジスト残膜が生ずる。このため、Ｏ2ガスプラズマなどにより当該残膜を除去する。残膜除去の条件としては、ＲＦパワー５０〜１００Ｗ、基板バイアスパワー１００〜２００Ｗ、圧力０．１〜２Ｐａとすることが好ましい。
ナノインプリント法によりスタンパーのパターンをレジスト２４に転写してレジストパターン３４を形成する場合には、凹凸パターンが転写されて得られたレジストパターン３４の凹部にはレジスト残膜が生ずる。このため、Ｏ2ガスプラズマなどにより当該残膜を除去する。残膜除去の条件としては、ＲＦパワー５０〜１００Ｗ、基板バイアスパワー１００〜２００Ｗ、圧力０．１〜２Ｐａとすることが好ましい。
このような残膜除去を行なうと、レジストパターン３４の凹部のみならず、レジストパターン３４の凸部の厚みも減少する。このため、後述するハードマスク層２２をエッチングするのに必要なレジストパターン３４の厚みを確保するためには、レジスト２４には所望の凹凸を前述の石英パターンによって転写しておくことが好ましい。
＜第３工程＞
第３工程は、図１（ｄ）に示すように、レジストパターン３４をマスクとしてハードマスク層２２をエッチングして、パターン状ハードマスク層３２を得る工程である。
第３工程は、図１（ｄ）に示すように、レジストパターン３４をマスクとしてハードマスク層２２をエッチングして、パターン状ハードマスク層３２を得る工程である。
本工程には、ドライエッチング法を用いることができる。例えば、レジストパターン３４をマスクとして、ＳＦ6、ＣＦ4、ＣＨＦ3などのフッ素を含有するガスを用い、反応性イオンエッチングなどにより、ハードマスク層２２（図１（ｃ））の露出部を加工する。これによりパターン状ハードマスク層３２（図１（ｄ））が得られるとともに、中間層２０の所定箇所の表面を露出させる。
ハードマスク層３２の加工において、反応性イオンエッチングを用いる場合には、エッチング条件を、ＲＦパワー１００〜５００Ｗ、基板バイアス１００〜３００Ｗ、圧力０．１〜１Ｐａとすることが好ましい。これにより、レジストマスクによりハードマスク層３２の側壁を垂直に近づけてエッチングすることができる。
＜第４工程＞
第４工程は、図１（ｅ）に示すように、レジストパターン３４を剥離する工程である。
第４工程は、図１（ｅ）に示すように、レジストパターン３４を剥離する工程である。
レジストパターン３４の剥離は、Ｏ2系ガスプラズマを用いて行なうことができる。レジストパターン３４の剥離条件を、ＲＦパワー１００〜２００Ｗ、基板バイアス５０〜１００Ｗ、圧力０．５〜２Ｐａとすることが好ましい。これにより、表面のレジストを選択的に剥離することができる。
＜第５工程＞
第５工程は、図１（ｅ）に示すように、パターン状ハードマスク層３２をマスクとして中間層３０をエッチングし、パターン状中間層３０を得る工程である。
第５工程は、図１（ｅ）に示すように、パターン状ハードマスク層３２をマスクとして中間層３０をエッチングし、パターン状中間層３０を得る工程である。
本工程には、ドライエッチング法を用いることができる。例えば、Ｏ2系ガスプラズマを用いて行なうことができる。当該エッチング条件を、ＲＦパワー５０〜１００Ｗ、基板バイアス１００〜２００Ｗ、圧力０．１〜０．５Ｐａとすることが好ましい。これにより、エッチング側壁を垂直に近づけてエッチングすることができる。
中間層２０がＲｕを含む材料からなる場合には、図１（ｄ）において、パターン状ハードマスク層３２の隙間から露出している中間層２０とＯ2系ガスのラジカルおよび／またはイオンとが反応し、ＲｕＯ4が形成、排気され、中間層２０が加工されるおそれがある。よって、中間層２０にＲｕを含む材料を使用する場合には、レジストパターン３４の剥離と中間層２０の加工とを同時に行うことが好ましい。
レジストパターン３４の剥離と中間層２０の加工とを同時に行う場合には、両処理の加工速度に留意する。即ち、レジストパターン３４の剥離に関する加工速度に対してＲｕを含む中間層２０の加工速度が遅い場合には、レジストパターン３４が全て剥離されてもさらに中間層２０の加工が行なわれる。このため、その場合は、中間層２０のさらなる加工は、パターン状ハードマスク層３２をマスクとして行なわれることになる。
この際、加工効率のより高い方法として、イオンビームエッチングまたはＣｌ2系ガスまたはＦ系ガスなどを用いた反応性イオンエッチングを使用することが好ましい。このようなエッチング方法により、レジストパターン３４の剥離に関する加工速度と中間層２０の加工速度とを、ほぼ同じくし、両加工を同時に高いレベルで制御することができる。
なお、レジストパターン３４の剥離と中間層２０の加工とを別異に行う場合およびこれらを同時に行う場合のいずれにおいても、中間層２０の加工を、当該層２０とシード層１８との境界まで高いレベルで加工するのは、中間層２０とシード層１８との選択比が大きく取れないため困難である。その結果、中間層２０の加工時には、シード層１８が加工されるおそれがあり、場合によってはエッチングストップ層１６の一部が加工されるおそれがある。
ここで、上述したとおり、シード層１８にはＮｉＦｅＡｌ、ＮｉＦｅＳｉ、ＮｉＦｅＮｂ、ＮｉＦｅＢ、ＮｉＦｅＮｂＢ、ＮｉＦｅＭｏ、ＮｉＦｅＣｒ、ＣｏＮｉＦｅ、およびＣｏＮｉＦｅＢ等を用いることができる。また、中間層２０にはＲｕを用いることが好ましい。ここで、ＮｉＦｅＡｌ等は、ｆｃｃ構造またはｈｃｐ構造の特定の結晶構造の材料であり、また、Ｒｕは常温常圧で安定な結晶構造であるＨｃｐ構造の材料である。これに対し、エッチングストップ層１６にはＳｉＯ2、ＴｉＯ2、ＧｅＯ2などの非晶質材料を用いることができる。
このため、中間層２０の加工がたとえエッチングストップ層１６に達したとしても、このようなエッチングストップ層１６、シード層１８、および中間層２０の各材料選択により、エッチングストップ層１６においては加工速度が急減する。よって、エッチングストップ層１６の下方に位置する軟磁性層１４まで加工がなされることはなく、またその表面が露出することもない。従って、図１（ｅ）に示す各凹部においては、シード層１８の上面からエッチングストップ層１６の下面までの極狭小な膜厚範囲内に凹部の表面が位置することとなり、その結果、積層体全体として、各凹部の深さがほぼ均一となる。これは、後述する磁気記録層２６の形成後における積層体全体の凹凸形状を、各箇所において極めて均一にする点で重要である。
＜第６工程＞
第６工程は、図１（ｆ）に示すように、パターン状ハードマスク層３２を剥離する工程である。
第６工程は、図１（ｆ）に示すように、パターン状ハードマスク層３２を剥離する工程である。
パターン状ハードマスク層３２の剥離は、Ｆ系ガスなどを用いた反応性イオンエッチングにより行なうことができる。反応性イオンエッチング条件をＲＦパワー１００〜５００Ｗ、基板バイアスパワー５０〜１００Ｗ、圧力０．５〜２Ｐａとすることが好ましい。これにより、表面のハードマスクを選択的に剥離することができる。
＜第７工程＞
第７工程は、図１（ｇ）に示すように、磁気記録層２６を形成する工程であって、パターン状中間層３０上に垂直配向部２６ａを形成するとともにシード層１８上にランダム配向部２６ｂを形成する工程である。
第７工程は、図１（ｇ）に示すように、磁気記録層２６を形成する工程であって、パターン状中間層３０上に垂直配向部２６ａを形成するとともにシード層１８上にランダム配向部２６ｂを形成する工程である。
（磁気記録層２６の形成）
磁気記録層２６は、情報を記録および再生するための層である。磁気記録層２６は、磁化容易軸を基板面に対して垂直方向に配向させる必要がある。このため、磁気記録層２６は、ｈｃｐ(０００２)面を基板面に平行に配向させる。
磁気記録層２６は、情報を記録および再生するための層である。磁気記録層２６は、磁化容易軸を基板面に対して垂直方向に配向させる必要がある。このため、磁気記録層２６は、ｈｃｐ(０００２)面を基板面に平行に配向させる。
磁気記録層２６の材料としては、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｐｔ、Ｎｉ、およびＦｅからなる元素群から選択された少なくとも１種を含むものとすることができる。特に、Ｃｏを含む合金からなる強磁性結晶粒を、酸化物が主成分である非磁性結晶粒で囲む構造、即ちいわゆるグラニュラー構造とすることが好ましい。グラニュラー構造は、磁性粒子であるＣｏを含む合金が酸化物により分断された構造であるため、結果的に微細な磁性粒子が独立して存在することとなり、高記録密度を高いレベルで実現することができる。ここで、「主成分である」とは、他の成分を微量に含有することを妨げない意味であり、酸化物が非磁性結晶粒の概ね９０モル％以上の比率で存在することを意味する。
上記グラニュラー構造においては、磁気記録層２６中の強磁性結晶粒を構成するＣｏを含む合金としては、ＣｏＰｔＣｒ、ＣｏＰｔ、ＣｏＰｔＳｉ、およびＣｏＰｔＣｒＢ等のＣｏＰｔ基合金、ならびにＣｏＣｒ、ＣｏＣｒＴａ、およびＣｏＣｒＴａＰｔ等のＣｏＣｒ基合金等を用いることができる。これらの中でも、ＣｏＰｔ基合金が、結晶磁気異方性（Ｋｕ）を高く設定することができることから特に好ましい。
上記グラニュラー構造においては、磁気記録層２６中の非磁性粒を構成する酸化物としては、上記強磁性結晶粒の磁気的分離性能に優れたＳｉＯ2、Ｃｒ2Ｏ3、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2およびＡｌ2Ｏ3を用いることができる。これらの中でも、ＳｉＯ2が、磁気的分離性能に優れていることから特に好ましい。
上記グラニュラー構造においては、結晶粒の平均粒径は４〜８ｎｍであることが好ましい。組成にもよるが４ｎｍ以上とすることにより、熱安定性を確保することができる。８ｎｍ以下とすることにより、ノイズ低減を図ることができる。
磁気記録層２６の膜厚は、５ｎｍ〜５０ｎｍの範囲とすることが好ましい。５ｎｍ以上とすることで優れた熱安定性が得られる。また、５０ｎｍ以下とすることでヘッド磁界が磁性膜全体に届き、優れた書込み特性が得られる。
パターン状中間層３０上およびシード層１８上に、磁気記録層２６（垂直配向部２６ａおよびランダム配向部２６ｂ）を、所定のターゲットを用いて、各種スパッタ法により形成する。例えば、ＤＣマグネトロンスパッタ法を用いることができる。ここで、スパッタ装置内の雰囲気はアルゴン雰囲気とし、装置内圧力は０．７〜４Ｐａとし、装置内温度は加熱なしとし、成膜レートは２〜１０ｎｍ／秒とし、ターゲットと基板との距離は５〜１５ｃｍとすることが好ましい。
このような形成により、磁気記録層２６は、パターン状中間層３０が凸形状で残存している部位でのみ、垂直異方性を有した層（垂直配向部２６ａ）となり、それ以外の部位ででは、ランダム配向性を有した層（ランダム配向部２６ｂ）となる。
図１（ｇ）に示すように、磁気記録層２６には、両構成要素２６ａ，２６ｂによって所定の段差が得られている。このため、図示しない磁気記録ヘッドから比較的近距離の垂直配向部２６ａにおいては所定の磁気特性が得られ、当該ヘッドから比較的遠距離のランダム配向部２６ｂにおいては所定の磁気特性が得られないこととなる。
＜第８工程＞
第８工程は、図１（ｈ）に示すように、磁気記録層２６上への保護層２８形成工程である。本工程は、本発明においては任意選択的に用いられる工程である。
第８工程は、図１（ｈ）に示すように、磁気記録層２６上への保護層２８形成工程である。本工程は、本発明においては任意選択的に用いられる工程である。
（保護層２８の形成）
保護層２８は、磁気記録層２６の腐食防止と、磁気ヘッドの媒体接触時における磁気記録層２６の損傷の防止とを目的として形成される層である。保護層２８には、通常使用される材料、例えば、Ｃ（ダイヤモンドライクカーボン）、ＳｉＯ2、およびＺｒＯ2のいずれかを主体とする層を用いることができる。保護層２８の厚さは、通常の磁気記録媒体で用いる膜厚の範囲、例えば、１ｎｍ〜５ｎｍの範囲とすることが好ましい。
保護層２８は、磁気記録層２６の腐食防止と、磁気ヘッドの媒体接触時における磁気記録層２６の損傷の防止とを目的として形成される層である。保護層２８には、通常使用される材料、例えば、Ｃ（ダイヤモンドライクカーボン）、ＳｉＯ2、およびＺｒＯ2のいずれかを主体とする層を用いることができる。保護層２８の厚さは、通常の磁気記録媒体で用いる膜厚の範囲、例えば、１ｎｍ〜５ｎｍの範囲とすることが好ましい。
基板１２上に、軟磁性層１４、エッチングストップ層１６、シード層１８、中間層２０および磁気記録層２６が順に形成された積層体をスパッタ装置から真空装置に移し、磁気記録層２６上に、保護層２８を、ＣＶＤ法により形成することができる。なお、保護層２８の他の形成方法としては、カーボンターゲットを用いたスパッタ法、およびイオンビーム法等が挙げられ、これらの方法は公知の態様を採用することができる。特に、ＣＶＤ法またはイオンビーム法を用いた場合には、保護層２８を薄くすることができ、高記録密度をより高いレベルで実現できる。
（潤滑層の形成）
図１（ｈ）には図示しないが、保護層２８上には潤滑層を形成することができる。潤滑層は、磁気ヘッドと媒体との間の潤滑特性を確保する目的で形成される層である。潤滑層は、通常使用される材料、例えば、パーフルオロポリエーテル、フッ素化アルコール、およびフッ素化カルボン酸の潤滑剤を用いることができる。潤滑層の厚さは、通常磁気記録媒体で用いられる膜厚の範囲、例えば、０．５ｎｍ〜２ｎｍの範囲とすることができる。
図１（ｈ）には図示しないが、保護層２８上には潤滑層を形成することができる。潤滑層は、磁気ヘッドと媒体との間の潤滑特性を確保する目的で形成される層である。潤滑層は、通常使用される材料、例えば、パーフルオロポリエーテル、フッ素化アルコール、およびフッ素化カルボン酸の潤滑剤を用いることができる。潤滑層の厚さは、通常磁気記録媒体で用いられる膜厚の範囲、例えば、０．５ｎｍ〜２ｎｍの範囲とすることができる。
保護層２８が形成された積層体を、真空装置から取り出し、保護層２８上に、潤滑層を、ディップ法により形成することができる。ディップ法による潤滑層の形成条件としては、浸漬後の引き揚げ速度を１〜５ｍｍ/ｓｅｃとする。
以上に記載した図１に示す一連の製造工程により、パターンドメディア型磁気記録媒体が得られる。各工程の種類について併記すると、レジスト２４の形成、ならびにレジスト２４、ハードマスク層２２、および中間層２０の加工以外は、全ていわゆるドライ加工工程である。また、各層１４〜２４，２６，２８の形成、および各層２０〜２４の加工は、ロードロックチャンバ／反応チャンバと連続させた搬送形態とすることで、積層体を大気中へ取り出しをすることなく行なう。これにより、塵埃の低減、およびスループットの向上が実現される。
本発明によれば、軟磁性層とシード層との間にエッチングストップ層を介在させることで、磁気記録層の凹凸パターンの高精度化と軟磁性層本来の特性の十分な発揮とを実現し、その結果磁気記録媒体の優れた記録密度を実現することができる。従って、本発明は、近年、益々高記録密度が要求されるパターンドメディア型磁気記録媒体を製造することできる点で有望である。
１２ 基板
１４ 軟磁性層
１６ エッチングストップ層
１８ シード層
２０ 中間層
２２ ハードマスク層
２４ レジスト
２６ 磁気記録層
２６ａ 垂直配向部
２６ｂ ランダム配向部
２８ 保護層
３０ パターン状中間層
３２ パターン状ハードマスク層
３４ レジストパターン
１４ 軟磁性層
１６ エッチングストップ層
１８ シード層
２０ 中間層
２２ ハードマスク層
２４ レジスト
２６ 磁気記録層
２６ａ 垂直配向部
２６ｂ ランダム配向部
２８ 保護層
３０ パターン状中間層
３２ パターン状ハードマスク層
３４ レジストパターン
Claims (10)
- 基板上に、軟磁性層、エッチングストップ層、シード層、中間層、ハードマスク層、およびレジストを順次形成する工程、
前記レジストをパターニングして、レジストパターンを得る工程、
前記レジストパターンをマスクとしてハードマスク層をエッチングし、パターン状ハードマスク層を得る工程、
前記レジストパターンを剥離する工程、
前記パターン状ハードマスク層をマスクとして前記中間層をエッチングし、パターン状中間層を得る工程、
前記パターン状ハードマスク層を剥離する工程、および
磁気記録層を形成する工程であって、前記パターン状中間層上に垂直配向部を形成するとともに前記シード層上にランダム配向部を形成する工程、
を含むことを特徴とする、パターンドメディア型磁気記録媒体の製造方法。 - 前記エッチングストップ層に非磁性材料を用いることを特徴する、請求項１に記載のパターンドメディア型磁気記録媒体の製造方法。
- 前記エッチングストップ層に非晶質材料を用いることを特徴とする、請求項１または２に記載のパターンドメディア型磁気記録媒体の製造方法。
- 前記中間層のエッチングにイオンビームエッチングを用いるとともに、前記エッチングストップ層に前記中間層の材料よりもスパッタ率の低い材料を用いることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のパターンドメディア型磁気記録媒体の製造方法。
- 前記中間層のエッチングに反応性イオンエッチングを用いるとともに、前記中間層の材料に反応性ガスに耐性のある非磁性材料を用いることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のパターンドメディア型磁気記録媒体の製造方法。
- 前記エッチングストップ層の厚さを１０ｎｍ以下とすることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載のパターンドメディア型磁気記録媒体の製造方法。
- 前記レジストのパターニングに、電子ビーム露光法またはインプリント法を用いることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載のパターンドメディア型磁気記録媒体の製造方法。
- 前記磁気記録層上に保護層を形成する工程をさらに含むことを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載のパターンドメディア型磁気記録媒体の製造方法。
- 前記ハードマスク層および前記中間層の少なくとも一方のエッチングに、ドライエッチング法を用いることを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載のパターンドメディア型磁気記録媒体の製造方法。
- 前記レジストパターンの剥離と前記中間層のエッチングとを同時に行い、前記中間層にＲｕを含む材料を用い、前記エッチングにＯ2系ガスプラズマを用いることを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載のパターンドメディア型磁気記録媒体の製造方法。
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