JP2011023052A - パターンドメディア型磁気記録媒体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】磁気記録媒体の表面に凹凸パターンを形成してパターンドメディア型磁気記録媒体を製造する際に、加工前の磁気記録媒体の初期磁気特性を低下させずに維持するパターンドメディア型磁気記録媒体の製造方法を提供すること。
【解決手段】基板１０表面に、軟磁性層１１と、シード層１２と、中間層１３と、磁性層１４と、貴金属材料の第二保護層１７と、ダイヤモンドライクカーボンの第一保護層１５とをこの順に積層形成し、前記第一保護１５層表面に所要のレジスト１６パターンを形成後、該レジスト１６をマスクとして前記第一保護層１５を酸素系ドライエッチングで選択除去して前記第二保護膜１７を露出させ、前記第二保護層１７と磁性層１４とを不活性ガス系ドライエッチングで選択除去した後、前記レジスト１６を除去し、前記第一保護層１５を酸素系のドライエッチングで剥離し、前記第二保護層１７を不活性ガスを用いたドライエッチングで剥離する工程を有する。
【選択図】 図１

Description

本技術は、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。

従来、ハードディスク等の磁気記録媒体はその記録密度を向上させるため、構成材料の変更、記録層の粒子微細化、ヘッドの小型化あるいは垂直磁気記録方式などさまざまな施策がとられているが、記録密度の向上は限界に達しつつある。更なる記録密度の向上には、磁気記録媒体の磁気記録層の表面に微細な凹凸パターン加工を加えて、磁性層を分割するディスクリートトラック型やビットパターン型などのパターンドメディア型の磁気記録媒体が発表されている。

このようなパターンドメディア型の磁気記録層表面に所望の微細凹凸パターンを形成する概略構成を図２に示す。この図２を参照して、従来の凹凸パターンを形成する工程を説明する。

まず、ガラス基板１０上に軟磁性層１１、結晶性のシード層１２、Ｒｕなどの中間層１３、強磁性材料層からなる磁気記録層１４などの積層を有する磁気記録媒体の表面にカーボン保護層１５を介してＳＯＧ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）からなる厚いレジスト１６で覆う（図２（ａ））。

所望の凹凸パターンからなる転写パターンを有するスタンパ（図示せず）を用いてナノインプリント法により、凹凸パターンをレジスト１６に転写する（図２（ｂ））。
フッ素系ガスを用いた反応性イオンエッチングによりレジスト１６をエッチングし、レジスト１６の薄い部分を除去して下層のカーボン保護層１５を露出させる（図２（ｃ））。

残ったレジスト１６を用いて露出したカーボン保護層１５を、Ｏ₂ガスを用いた反応性イオンエッチングによりエッチングする（図２（ｄ））。カーボン保護層１５上を覆っているレジスト１６をフッ素系ガスを用いた反応性イオンエッチングにより除去する（図２（ｅ））。

カーボン保護層１５をマスクとして、Ａｒなどの不活性ガスを用いたイオンビームエッチングにより、磁気記録層１４に溝１８を形成する（図２（ｆ））。
磁気記録層１４に溝１８を加工後、Ｏ₂ガスによる反応性イオンエッチングでマスクとして用いたカーボン保護層１５を剥離する（図２（ｇ））。

その後、前記溝１８に図示しない非磁性材料をＣＶＤ法などで埋め込み、凸部上面に形成された非磁性材料を除去し平坦化した後、再度保護層を形成することで、従来のパターンドメディア型の磁気記録媒体が形成される。

このようなパターンドメディア型の磁気記録媒体に関して、第１のマスク層、第２のマスク層、レジスト層を形成し、それらをマスクとして用い、エッチング加工により、連続記録層に凹凸パターンを形成する記載が見られる（特許文献１）。

特開２００５−５０４６８号公報（請求項１）

従来のパターンドメディア型の磁気記録媒体の製造方法では、カーボン保護層１５を剥離するためには、磁気記録層（磁性層）１４とのエッチング選択性の大きいことが有効であることから、Ｏ₂ガスあるいはＯ₃ガスによる反応性イオンエッチングが用いられる。

しかしながら、Ｏ₂ガスあるいはＯ₃ガスの反応性イオンエッチングによれば、磁気記録層１４へのエッチングは実質的に進まないが、Ｏ₂ガスあるいはＯ₃ガスと接触した磁気記録層１４の表面に存在するＣｏまたはＣｒなどが酸化されることは避けられない。

磁気記録層１４の表面の酸化とは酸素原子または酸素イオンの磁性層中への拡散および酸素原子の結合反応（酸化）である。従って、酸化されたとしても、その酸化の程度は、深さ方向には酸素原子の急激な低下とともに酸化速度が低下するので、パターン化された凸形状の磁気記録層全体がエッチング中に酸化する程のことは実質的に無い。

しかし、形成された酸化層の厚さ分は磁気記録層の凸形部が実質的に小さくなったことと同じであるので、酸化分による信号強度の低下という問題は生じる。この問題については、凸形状磁気記録層の側面からの酸化に対しては、形成される酸化層の厚み分だけ、あらかじめ凸形状の幅が広いパターンを形成することで対策可能である。

また、凸形状磁気記録層の上面に形成される酸化層については、その酸化層の厚みがハードディスクドライブに組み込んだ際の磁気ヘッドに対してスペーシングロスの増加となるという問題がある。

そこで、マスクとなるカーボン保護層の剥離後にＡｒなどの不活性ガスを用いてイオンエッチングを行い、前述の酸化層を除去することも考えられるが、磁気記録媒体の特性は、形成される各層の厚みに影響されるため、酸化層分の磁気記録層が薄くなることによる磁気特性の劣化は避けられない。

また、除去する酸化層厚みをあらかじめ想定し、その分磁気記録層を厚く形成し、Ａｒガスを用いたドライエッチングにより酸化層を除去して設計厚さとした磁気記録層は、必ずしも酸化層除去前と磁気特性が同じにはならない。また、前記ドライエッチングによる厚さ制御も難しいため、再現性良く良好な磁気特性を得るのが困難という問題がある。

本発明は、以上述べた点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、磁気記録媒体の表面に凹凸パターン加工を加えてパターンドメディア型磁気記録媒体を製造する際に、加工前の磁気記録媒体の初期磁気特性を低下させずに維持することのできるパターンドメディア型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、基板表面に、軟磁性層と、上層の中間層の結晶配向を制御するシード層と、磁気記録層の磁区配向を制御する中間層と、磁気記録層となる磁性層と、貴金属材料を主成分とする第二保護層と、ダイヤモンドライクカーボンを主成分とする第一保護層とをこの順に積層形成する工程と、前記第一保護層表面に所要のパターンを有するレジストを形成後、該パターン形成されたレジストをマスクとして前記第一保護層を酸素系ドライエッチングで選択除去して前記第二保護層を露出させる工程と、露出した前記第二保護層と下層の磁性層とを不活性ガス系ドライエッチングで選択除去した後、前記レジストを除去する工程と、前記レジストの除去により露出した前記第一保護層を酸素系のドライエッチングで剥離し、前記第一保護層の剥離により露出した前記第二保護層を不活性ガスを用いたドライエッチングで剥離する工程とをこの順に少なくとも有するパターンドメディア型磁気記録媒体の製造方法とすることにより、前記発明の目的が達成される。

本発明では、前記貴金属材料として、Ａｕ、Ｐｔ、Ｉｒ、ＲｈおよびＰｄから選ばれる少なくとも１種類を用いることが好ましい。
また、本発明は、前記第二保護層の厚みを５ｎｍ以下とすることが望ましい。

本発明では、前記レジストがＳＯＧからなるレジストであることが好適である。
本発明では、前記ＳＯＧからなるレジストのパターンがナノインプリント法により形成されることが推奨される。

本発明では、前記ＳＯＧからなるレジストが、フッ素系ガスを用いた反応性イオンエッチングにより除去されることがより好ましい。
本発明では、前記不活性ガス系ドライエッチングが、Ａｒガスを用いたイオンビームエッチングであることがより望ましい。

本発明では、前記酸素系ドライエッチングが、Ｏ₂ガスＯ₃ガスを用いた反応性イオンエッチングであることがより好適である。

本発明によれば、磁気記録媒体の表面に凹凸パターン加工を加えてパターンドメディア型磁気記録媒体を製造する際に、加工前の磁気記録媒体の初期磁気特性を低下させずに維持するパターンドメディア型磁気記録媒体の製造方法を提供することができる

本発明の実施例１に記載のパターンドメディア型磁気記録媒体における凹凸パターン形成工程を示す基板の概略断面図である。 従来のパターンドメディア型磁気記録媒体における凹凸パターン形成工程を示す基板の概略断面図である。

以下、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実施例について、図面を参照して詳細に説明する。本発明はその要旨を超えない限り、以下に説明する実施例の記載に限定されるものではない。

以下、図面を引用して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かかる実施例１について説明する。
図１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を説明するために、凹凸パターン形成工程を示す基板の概略断面図を示す。

本発明にかかる磁気記録媒体では、基板１０としてガラス基板を用いる。ただし、アルミニウムあるいはシリコンなどを主要材料とする基板でも可能である。
前記基板１０上に、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅなど少なくとも一つを含む軟磁性材料をスパッタリングして５〜１００ｎｍの厚みの軟磁性層１１を形成する。具体的には、ＣｏＺｒＮｂからなる軟磁性層１１を４５ｎｍの厚さに形成する。

次に、この軟磁性層１１の表面に、中間層となるＲｕなどの結晶配向を制御するために、結晶性のシード層１２を１０ｎｍ以下の厚みでスパッタリング法により成膜する。具体的にはＣｏＮｉＦｅＳｉからなるシード層１２を５ｎｍの膜厚に形成する。続いて中間層１３となるＲｕなどを１〜１０ｎｍの厚みでスパッタリング法により成膜する。具体的にはＲｕを１０ｎｍの膜厚に形成する。

その後、磁気記録層１４となるＣｏ、Ｃｒ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｆｅなどを少なくとも一つを含む強磁性材料をスパッタリング法などにより５〜５０ｎｍの厚みで形成する。具体的にはＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ₂からなるグラニュラー層（図示せず）を８ｎｍの厚さに形成し、Ｒｕ層（図示せず）を０．２ｎｍの厚さに形成し、そしてＣｏＣｒＰｔＢ層（図示せず）を８ｎｍの厚さに形成した垂直磁気記録層１４とする。

その後、Ａｕ、Ｐｔ、Ｉｒ、ＲｈおよびＰｄから少なくとも１種類の貴金属材料をスパッタリング法などにより０．１〜５ｎｍの厚みで貴金属薄膜層１７として成膜する。好ましくは１〜２ｎｍの厚みで成膜する。

次に、第一保護層としてＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）などのカーボンをＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により１０ｎｍ〜３０ｎｍの厚みで成膜し、ＤＬＣ膜１５とする。このＤＬＣ膜１５は、磁気記録層１４に凹凸パターンを形成する際のエッチングマスクとして用いる。磁気記録層１４の表面に形成される凹凸パターンのピッチ幅はその上のマスク厚さによる影響を受けるため、マスクとしてのＤＬＣ膜１５の膜厚は、想定する磁気記録層１４の表面凹凸パターンのピッチ幅を考慮して決められる。

次に、前述のようにして決められた膜厚に成膜したＤＬＣ膜１５をパターン加工するために、このＤＬＣ膜１５の表面に形成されるレジスト１６のマスクの厚さもやはり前記表面凹凸パターンのピッチ幅を考慮して決める（図１（ａ））。レジスト１６としてはＳＯＧ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）が、ＤＬＣ膜１５の表面にスピンコートあるいはスプレーコートなどにより５０〜２００ｎｍの厚みで塗布される。

別途、Ｎｉ、シリコン、ガラスなどを基盤材料として用い、その表面に前記ピッチ幅の凹凸パターンが形成されるスタンパを用いたナノインプリント法により、前述のＤＬＣ膜１５の表面に塗布されているＳＯＧ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）からなるレジスト１６に前記凹凸パターンを転写する（図１（ｂ））。

レジスト１６には、アクリル系樹脂が主成分である紫外線硬化型、熱可塑性あるいは熱硬化型などの樹脂材料を用いることも可能である。レジスト１６は下層のＤＬＣ膜１５に凹凸パターンをエッチングで形成するマスクとなるため、ＤＬＣ膜１５に対し選択エッチングレートの大きいレジスト１６を選ぶ必要がある。ＳＯＧからなるレジストはその目的に好適なレジストである。

ＤＬＣ膜１５を磁気記録層への凹凸パターンエッチングのためのマスク層として用いる場合、Ｏ₂ガスプラズマでエッチング加工することがエッチングの選択性の観点から効果的である。この場合、通常の樹脂材料のレジストでは、ＤＬＣ膜１５に対する有効なエッチング選択性が取れないため、選択性を有するＳＯＧをレジストとして用いることが望ましい。

ナノインプリント法で用いるスタンパに形成される凹凸パターンは、電子ビーム描画装置によるリソグラフィー技術を用いて、パターンピッチをできるだけ小さく形成することで、記憶密度を向上させることができる。このパターンピッチは電子ビーム描画装置の性能に依存する。

ナノインプリント法でＳＯＧからなるレジスト１６に転写した凹凸パターンには、レジスト凹部にもＤＬＣ膜１５の表面との間にＳＯＧからなるレジスト１６の残膜厚みができる。ナノインプリント法では、この残膜の厚みを完全に無くすことは難しく、また薄くするほど、基板面内で残膜の厚さが不均一となるため、基板面内で精度の良い加工が難しくなる。このレジスト凹部の下層のＤＬＣ膜１５の表面との間の残膜厚さは、レジスト塗布厚の１／３から２／３の厚みとすることで、基板面内で残膜厚さを均一にすることができる（図１（ｂ））。

このＳＯＧからなるレジスト１６の残膜部を、フッ素系ガスを用いた反応性イオンエッチングにより除去し、ＤＬＣ膜１５の表面を露出させる（図１（ｃ））。
この際、レジスト１６の凸部もフッ素系ガスイオンによりエッチングされるため、フッ素系ガスイオンによるエッチング時には、基板バイアス印加あるいはグリッド電極によりイオンの異方性を強くし、基板に対してできるだけ垂直にイオンを入射することが好ましい。具体的にはＣＦ₄ガスを用いて、ＲＦを１００Ｗから１０００Ｗのパワーでプラズマを発生させ、基板バイアスを１０Ｗから２００Ｗのパワーで印加するか、グリッド電極に１００Ｖから２０００Ｖの電圧を印加して加工を行う（図１（ｃ））。

次に、残ったレジスト１６の凸部をマスクとして、ＤＬＣ膜１５を下層にある第二保護層となる貴金属薄膜層１７の表面が露出するまで、Ｏ₂ガスを用いた反応性イオンエッチングにより選択的に除去する。この際、酸素イオンの異方性を基板バイアスあるいはグリッド電極により制御し、ＤＬＣ膜１５に形成される凹形状の側壁テーパ角を任意に形成することで、凹部上部の開口部の幅に対し凹部底の貴金属薄膜層１７の表面露出の幅を任意に狭くすることが可能となる。

また、このエッチング加工の際、圧力を制御することでも酸素イオンの異方性を制御することができる。また、酸素イオンとＳＯＧからなるレジスト１６は反応性に乏しく、マスクであるレジスト１６は物理的なエッチング加工を支配的に受けるだけなので、凸形状のレジスト幅の減少は少ない。具体的にはＯ₂ガスを用いて、ＲＦを１００Ｗから１０００Ｗのパワーでプラズマを発生させ、基板バイアスを１０Ｗから２００Ｗのパワーで印加するか、グリッド電極に１００Ｖから２０００Ｖのイオン加速電圧を印加してＤＬＣ膜１５のエッチング加工を行う（図１（ｄ））。

ＤＬＣ膜１５の加工後、フッ素系ガスを用いた反応性イオンエッチングによりＳＯＧからなるレジスト１６を剥離する（図１（ｅ））。
その後、ＤＬＣ膜１５をエッチングマスクとして、Ａｒガスなどの不活性ガスを用いたイオンビームエッチングにより貴金属薄膜層１７および磁気記録層１４を加工する。この際、貴金属薄膜層１７はＡｒガスなどの不活性ガスに対しては、スパッタ率が高くエッチングレートが速いため、加工し易い（図１（ｆ））。

貴金属薄膜層１７および磁気記録層１４をエッチング加工した後、エッチングマスクであるＤＬＣ膜１５をＯ₂ガスを用いた反応性イオンエッチングにより除去する（図１（ｇ））。

この際、貴金属薄膜層１７を残し、ＤＬＣ膜１５のみを除去するため、酸素イオンあるいは酸素ラジカルの物理的なエッチングを抑制する必要がある。そのため、基板バイアスあるいはグリッド電極によるイオンの加速は行わず、ＲＦ放電のみとし、酸素イオンあるいは酸素ラジカルの異方性を弱くするために、圧力は高く設定する。

具体的には、Ｏ₂ガスを用いて、圧力を１Ｐａから５ＰａとしＲＦを１００Ｗから１０００Ｗのパワーでプラズマを発生させ、ＤＬＣ膜１５の除去加工を行う。これにより、貴金属薄膜層１７の表面を酸化させること無く、ＤＬＣ膜１５の除去が行われ、貴金属薄膜層１７は残るので、その下層の磁気記録層１４の凸部表面も酸化されずに、初期の磁気特性を保持することができる（図１（ｇ））。

ＤＬＣ膜１５を除去した後、Ａｒガスなどの不活性ガスを用いたイオンビームエッチングにより貴金属薄膜層１７を除去する（図１（ｈ））。
この際、磁気記録層１４をエッチングせずに貴金属薄膜層１７のみをエッチングにより除去する必要がある。そこで、磁気記録層１４の凹凸加工を行う際のイオンビームエッチングでのビーム強度より弱くすることで、貴金属薄膜層１７のみをエッチングする。具体的には、Ａｒガスを用いて６×１０^-2Ｐａ以下の圧力で５０Ｖから５００Ｖのイオン加速電圧をグリッド電極に印加して貴金属薄膜層１７のみの除去をおこなう。

これにより磁気記録層１４の凸部表面にダメージの無い凹凸構造が形成される。その後、磁気記録層１４の凹部を非磁性材料で充填して平坦化する工程以降は従来工程と同じである。

以上、説明した実施例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によれば、磁気記録層は、初期の磁性層厚さまたは設計厚さに比べて、実質的に酸化層の形成による厚さの減少が無いので、加工前の磁気記録媒体の初期磁気特性を低下させずに維持することができる。

１０ 基板
１１ 軟磁性層
１２ シード層
１３ 中間層
１４ 磁気記録層、磁性層
１５ カーボン保護層、ＤＬＣ膜
１６ レジスト
１７ 貴金属薄膜層
１８ 溝

Claims (8)

1. 基板表面に、軟磁性層と、上層の中間層の結晶配向を制御するシード層と、磁気記録層の磁区配向を制御する中間層と、磁気記録層となる磁性層と、貴金属材料を主成分とする第二保護層と、ダイヤモンドライクカーボンを主成分とする第一保護層とをこの順に積層形成する工程と、前記第一保護層表面に所要のパターンを有するレジストを形成後、該パターン形成されたレジストをマスクとして前記第一保護層を酸素系ドライエッチングで選択除去して前記第二保護層を露出させる工程と、露出した前記第二保護層と下層の磁性層とを不活性ガス系ドライエッチングで選択除去した後、前記レジストを除去する工程と、前記レジストの除去により露出した前記第一保護層を酸素系のドライエッチングで剥離し、前記第一保護層の剥離により露出した前記第二保護層を不活性ガスを用いたドライエッチングで剥離する工程とをこの順に少なくとも有する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。
2. 前記貴金属材料として、Ａｕ、Ｐｔ、Ｉｒ、ＲｈおよびＰｄから選ばれる少なくとも１種類を用いることを特徴する請求項１記載のパターンドメディア型磁気記録媒体の製造方法。
3. 前記第二保護層の厚みが５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１または２記載パターンドメディア型磁気記録媒体の製造方法。
4. 前記レジストがＳＯＧからなるレジストであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項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。
5. 前記ＳＯＧからなるレジストのパターンがナノインプリント法により形成されることを特徴とする請求項４記載のパターンドメディア型磁気記録媒体の製造方法。
6. 前記ＳＯＧからなるレジストが、フッ素系ガスを用いた反応性イオンエッチングにより除去されることを特徴とする請求項５記載のパターンドメディア型磁気記録媒体の製造方法。
7. 前記不活性ガス系ドライエッチングが、Ａｒガスを用いたイオンビームエッチングであることを特徴とする請求項１記載のパターンドメディア型磁気記録媒体の製造方法。
8. 前記酸素系ドライエッチングが、Ｏ₂ガスＯ₃ガスを用いた反応性イオンエッチングであることを特徴とする請求項１記載のパターンドメディア型磁気記録媒体の製造方法。
   
   
   

Images