JP2011507131A - パターン化媒体を商業的に製造するシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

ハードドライブ用のパターン化媒体ディスクをエッチングするためのシステムが提供される。モジュール式システムは、ディスクを真空環境から取り出すことなくパターン化媒体ディスクを製造するよう特定の処理手順を実行するべく設計されてもよい。ある手順では磁気積層体をエッチングするが、別の手順では磁気積層体を形成する前にエッチングを実行する。さらなる手順では、エッチング工程を設けず、イオン打ち込みを用いる。エッチングには、可動非接触電極を用いてスパッタエッチングを実行する。陰極は、ＲＦエネルギーをディスクに結合するべく、基板に接触しそうであるが接触しない距離まで移動する。基板は搬送装置内で垂直に保持され、両面が順次的にエッチングされる。つまり、一面側が１つのチャンバ内でエッチングされ、その後、第２面側が次のチャンバでエッチングされる。
【選択図】図１

Description

本発明は、たとえばディスクや微細加工等、基板技術に関し、特に、基板、たとえばハードディスクドライブ用のハードディスクの磁気層等の基板のパターン化に関する。

基板の微細加工は、たとえば、半導体、フラットパネルディスプレイ、発光ダイオード（ＬＥＤ）、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）用のハードディスク等の製造に用いられる周知の技術である。周知の通り、半導体、フラットパネルディスプレイ、及びＬＥＤの製造には、基板をパターニングする種々の工程が含まれる。他方、一般的に長手記録技術と呼ばれる従来のハードディスク製造にはパターニングが含まれない。同様に、垂直記録技術用のディスク製造にはパターニングが含まれない。代わりに、均一な層を堆積させ、一般的には記録ヘッドによって誘導される磁束を交互変化させることによってメモリセルを規定し、各記録ビットが非パターン化磁気層内に多数の粒子を含むようにする。

非パターン化ディスクは、その他の形式の記憶装置との競争力を維持するには、面積ビット密度及びコストの観点において市場のニーズを満たすことができないであろうことが明らかになっている。したがって、次世代ディスクとしてはパターン化したものとすべきことが提案されている。パターニング処理にはフォトリソグラフィが用いられるであろうことが予測されている。しかし、どのリソグラフィ技術が商業化されるかは現在のところ確定的ではなく、パターン化媒体を商業的に製造する商業的システムはいまだに利用可能となっていない。フォトリソグラフィの候補としては、干渉フォトリソグラフィ、近接場リソグラフィ、及びナノインプリントリソグラフィ（ＮＩＬ）がある。使用されるリソグラフィ技術に拘わらず、フォトレジストを感光および現像させると、所望のパターンにしたがってディスクをエッチングし加工することが必要である。しかし、今までは、開発のための取り組みのほとんどがパターニング工程に集中しており、商業的に存続可能な環境においてパターン化ディスクを製造するための技術は提案されていない。

確かに、半導体、フラットパネルディスプレイ、ＬＥＤ等のためのエッチング、スパッタリング、及びその他の製造技術は周知であり、十分に開発されている。しかし、これらの技術を統合してＨＤＤ用のディスクの製造を可能にするシステムは提案されていない。さらに、ＨＤＤディスクとは異なり、これらの製品のすべてにおいて、エッチングは基板の一面側においてのみ必要であり、製造中に基板を裏面側からチャックで保持することが可能である。他方、ＨＤＤディスクは両面に加工が必要であり、チャックの使用が妨げられる。事実、ＨＤＤディスク製造においては、製造システムのいずれの部分もディスクの表面に接触してはならない。また、ＨＤＤ製造においてはシステムのスループットが１時間当たりディスク約１０００枚であることが期待される一方で、半導体の製造業者はスループットが１時間当たり基板１０枚のみであるシステムを採用している。

上記を鑑みると、ＨＤＤ用のパターン化媒体を提供するためにハードディスクの製造を可能にする方法とシステムが要望されている。

以下の発明の開示は、本発明のいくつかの観点及び特徴についての基本的理解を得られるようにするべく含められている。本発明の開示は本発明を広範に概観したものでなく、したがって本発明の主要もしくは重要な要素を詳細に特定したり、本発明の範囲を正確に記載したりすることは意図されていない。唯一の目的は、以下に提示されるより詳細な記載への前置きとして、本発明のコンセプトのいくつかを簡略的に提示することである。

ＨＤＤに使用されるディスクを、商業的に存続可能な方法で統合的に製造する方法及びシステムが提供される。多様な処理工程を概説し、機能的なパターン化媒体ディスクが得られるようにそれらの手順を設計する。カリフォルニア州サンタクララ所在のＩｎｔｅｖａｃ社から入手可能な２００Ｌｅａｎ（登録商標）等の商業的処理システムを変更することによりシステムを構成してよい。

上記したように、パターン化媒体の製造には、とりわけ、ディスク製造においてエッチング技術を取り入れることが必要である。ハードディスクに対するプラズマエッチング技術の適用を考慮したとき、本願発明者らは、パターン化ハードディスクをエッチングするには、標準的プラズマエッチング技術では問題があることを認識した。半導体及びその他の製品とは異なり、ディスクは両面をエッチングする必要がある。したがって、一面側のみにプラズマエッチングを施す従来のシステムは、ハードディスクについては機能しない。また、ディスクは両面に加工されているため、製造機械のいずれの要素もディスクの各面に接触することが許されない。したがって、従来のチャックを用いた従来技術に係るシステムは裏面側に接触するので、ハードディスクの処理には使用できない。したがって、ディスクを保持するのにチャックを使用できない場合、ディスクの表面に対してプラズマ種を衝突させるためにはどのようにバイアス電位を印加すればよいのかについて、さらに問題が生じる。

本願発明者らは、上記の問題に対する解決策を提供し、商業的に存続可能なパターン化媒体製造システムを開発した。製造システムは、ディスクの表面に一切接触せずディスクの両面をエッチングすることが可能なエッチングシステム及び方法を含む。本発明の実施の形態によって、チャックにディスクを取り付けることなくディスクの表面にプラズマ種を衝突させるためのバイアス電位を印加することも可能となる。

本明細書に組み込まれ、その一部を構成する添付の図面は、本発明の実施の形態を例示しており、記載とともに本発明の原理を説明し例証する。図面は、例示としての実施の形態の主要な特徴を図示により説明することを意図されている。図面は、実際の実施の形態の全特徴及び図示される要素の相対寸法を示すことを意図されておらず、原寸に比例して示されていない。

本発明の一つの包括的な実施の形態に係るＨＤＤ用のパターン化媒体ディスクを製造するための全処理のフローチャートを示す。 本発明の一つの包括的な実施の形態に係る全体的処理フローに付されるパターン化媒体の断面図を示す。 本発明の実施の形態に係るパターニングシステムの例を示す。 本発明の実施の形態に係るパターン化媒体ディスクを製造するための別の処理を示す。 図４の処理を実行するべく設計されたシステムの全体構造を示す。 本発明の実施の形態に係るパターン化媒体ディスクを製造するための別の処理を示す。 図６の処理を実行するべく設計されたシステムの全体構造を示す。 本発明の実施の形態に係るパターン化ハードディスクを製造するためのシステムの一部を示す。 図８のＡ−Ａ線に沿った断面図を示す。 図８のＢ−Ｂ線に沿った断面図を示す。 ディスクから離れた位置にある可動陰極を示す部分等角図である。 ディスクに近接した位置にある可動陰極を示す部分等角図である。 本発明の実施の形態に係るディスクエッチングチャンバを示す。 交互にエッチングチャンバと冷却ステーションとを備えるシステムの実施の形態を示す。 本発明の実施の形態に係る処理のフローを示す。 本発明に係るシステムの別の実施の形態を示す。 本発明の実施の形態に係る所定の代替的特徴を示す。 本発明の実施の形態に係るエッチング処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係るパターン化媒体ディスクを製造するための別の処理を示す。 図１８の処理を実行するべく設計されたシステムの全体構造を示す。 本発明の実施の形態に係るパターニング第一処理の例を示す。 本発明の実施の形態に係るパターニング第一処理の別の例を示す。

［全般的処理］
本発明の実施の形態によると、パターン化媒体ディスクを製造するシステム及び方法が提供される。図１は、ＨＤＤ用パターン化媒体ディスクを製造するための全処理のフローチャートを示す。フローチャートは、大まかに４つのモジュール（細い点線のボックスによって示される）に分割される。図１において、実線のボックスは従来の連続的媒体製造装置の使用を示し、点線のボックスはたとえばナノインプリントリソグラフィ等のリソグラフィ装置の使用を示し、二重線のボックスは新規なパターン化媒体製造装置の使用を示す。モジュール１０において、ディスクを洗浄装置１２で洗浄することにより製造を開始する。次にディスクを、非パターン化磁気層を製造するための従来の処理システム１４、たとえば２００Ｌｅａｎ（登録商標）に移動させる。その後、ディスクをリソグラフィモジュール１６に移動させてパターンをインプリントする。リソグラフィモジュールは、現在検討されている技術のいかなるものであってもよく、それはナノインプリントリソグラフィを含むがそれに限定されない。一般的に、リソグラフィモジュールでは、ディスクにフォトレジストをコーティングし、フォトレジストを要求されるパターンとなるよう「感光」させ（放射線、又は原盤（ｍａｓｔｅｒ）への物理的接触つまり刻印のいずれかにより）、感光したレジストをＵＶ照射下で現像もしくは硬化させる。リソグラフィ処理が終了すると、ディスクをパターニングシステム１８へと移送する。

パターニングシステム１８では、スカムの除去、レジストの削り込み（ｔｒｉｍ）、ハードマスクの堆積及びエッチング、レジストの剥離、金属のエッチング、平坦化（これには炭素又は金属又は酸化物の充填及びエッチバックが含まれ得る）を含む多様な処理が実行される。これらの処理は複数のチャンバで実行され、各チャンバは独立した真空環境を有する。しかし、一度システム１８に入ると、ディスクは処理が完了するまで真空環境を出ることはない。これらの処理及びこれらを実行するために使用される多様なシステム要素の詳細については以下に記載する。パターニングシステム１８での処理が完了すると、ディスクをモジュール２０及び２２に移動させる。モジュール２０及び２２は本開示に関連しない。

図２は、本発明の実施の形態に係る一般的な処理フローを施されるパターン化媒体の断面を示す。ディスクは、２００で示される構造を有するパターニングシステムに到着する。構造は基板２０５を含み、その上には、軟下地層（ＳＵＬ）２１０が堆積される。ＳＵＬ層は、記録ヘッドの書き込みポールからリターンポールまでの場の磁束帰還路として機能する「軟磁性」の、つまり保磁力が比較的低い、透磁性下地層である。ＳＵＬ２１０上にシード層２１５が形成され、シード層上に磁気層２２０が形成される。ディスク上の磁気層を浮動ヘッドによる機械的摩耗及び環境による化学的腐食から保護するべく、ダイアモンド型炭素（炭素オーバーコート、ＣＯＣ）層２２５の薄い保護被膜を磁気層２２０上に設ける。次に、ナノインプリント工程においてたとえばフォトレジスト又はその他のマスク材料を使用することによりパターニングマスク２３０を形成する。次に、２００で示す構造に、構造２４０、２５０、２６０、及び２７０で大まかに示すパターニングシステムでの処理を施す。

２４０では、ＣＯＣ層はエッチングされており、ハードマスクとして用いられる。つまり、ＣＯＣ層がエッチングされてさえあればフォトレジストを除去してもよく、所望のパターンはＣＯＣ層によって維持されるであろう。次に、２５０では、ＣＯＣ層をハードマスクとして用いることにより磁気層がエッチングされる。これら２つのエッチング工程のそれぞれを、順次的工程として、つまり、一度にディスクの一面側をエッチングすることにより実行してよい。これについては、以下により完全に説明する。２６０では、炭素充填層を堆積してパターン化された磁気層を充填し、次に炭素充填層をエッチバックして比較的平坦な上面を形成する。１７０では、ダイアモンド様炭素層（一般的にＮＣＴ炭素と呼ばれる）の薄い保護被膜を形成する。

［全般的なシステム構造］
図３は、本発明の実施の形態に係るパターニングシステムの例を示す。システムの全般的構造は、カリフォルニア州サンタクララ所在のＩｎｔｅｖａｃ社から入手可能な２００Ｌｅａｎ（登録商標）の構造を模したものであってもよい。本例では、システムは、２機のエレベータ３０２及び３０４、並びに１６室の処理チャンバ（参照符号１〜１６）を含む。本システムでは、各チャンバは、全体を通して３０６と参照符号を付されるディスクの搬送装置を搬送するための搬送チャンバとして機能する下部と、ディスクに処理を実行する上部処理チャンバとを含む。チャンバのいくつかはディスクの両面を同時に処理するが、その他は一面側のみを処理するので、ディスクの両面の処理を完成するために対で設けられる。

図３の例では、チャンバ１はスカム除去チャンバであり、フォトレジストを削り込む（ｔｒｉｍｍｉｎｇ）ためにも用いられ得る。処理にハードマスクのパターニングが含まれる場合、フォトレジストが所望の形状及び粗寸法であれば、ハードマスクのパターニングにより余分なフォトレジストは除去されるので、この工程を省略してよいことに注意されたい。このチャンバはディスクの両面を同時に処理する。チャンバ２及び３は、炭素ハードマスクのエッチング、つまりＣＯＣ層のエッチングに使用される。図３の例では、たとえば酸素ガスを用いた、たとえばバイアスされるＲＦソース又は遠隔プラズマを用いることによる、酸化によって促進されるソフトエッチングによりエッチング処理を行ってよい。本例では、チャンバ２及び３のそれぞれがディスクの一面側をエッチングするべく、バイアスされるＲＦソースを用いる。これは、ステーション４、６、８、及び９で用いられる近接バイアスバッキングプレート機構により達成され得る。バイアスされないプラズマ、たとえば遠隔プラズマソースを用いる場合、処理を単一のチャンバで実行してよく、両面が同時にエッチングされる。一般的に、この工程でのエッチング選択比は、フォトレジストと炭素間に存在する自然選択比であり、炭素の種類及びレジストの種類にしたがって１：１から１：１０までの間である。全エッチング厚は、磁気層の厚さ及びエッチング選択比にしたがって１０〜１０００Ａである。ここで示す例において、ＣＯＣエッチングの終点（ｅｎｄ ｐｏｉｎｔ）は、磁気層の酸素被毒を回避するには重要である。したがって、一つの実施の形態では、ハードマスクの酸化促進によるエッチング処理の終点に近づくと酸素流を停止させ、酸素を含まないプラズマによって処理を継続させる。別の実施の形態では、効果的に金属面で停止し、２つの処理工程の分離を可能にする酸化反応剤、おそらくは、酸化力を軽減（緩和）した試薬による酸化反応剤を炭素ハードマスクのエッチングに用いる。

ほとんどの製品において、フォトレジストの厚さはＣＯＣ層よりも厚いので、ＣＯＣのエッチングの終了後、フォトレジストがいくらか残る可能性がある。したがって、レジストを縮減剥離（ｒｅｄｕｃｔｉｖｅ ｓｔｒｉｐ）する工程を、チャンバ２及び３、もしくは後続のチャンバ（不図示）において実行してもよい。この工程も、Ｈ２／Ｏ２ソースガスを用いたソフトプラズマを用いて実行することができる。この処理でも酸素を用い得るので、磁気層の酸素被毒を回避することは重要である。これは、酸素流を適時に停止することにより、又はレジスト剥離工程を実行する前に磁気層上にパッシベーション層（たとえば、Ｐｔ、Ｔａ、Ｃｒ）を形成することにより達成され得る。

チャンバ４〜９は、ディスクの一面上の磁気層をエッチングし、エッチング処理後にディスクを冷却することを交互に行うべく用いられる。本例ではチャンバ８及び９の間に冷却チャンバが設けられていない。これは、本例では、これら２つのエッチング処理間での冷却は、エレベータ３０４により達成されるからである。もちろん、必要であれば、別の冷却チャンバをこれら２つのチャンバ間に加えてよい。本例では、イオンビームエッチング（ＩＢＥ）を用いて磁気層をエッチングするので、ディスクにバイアスを掛ける必要がある。したがって、各チャンバは、ディスクの一面側のみをエッチングするよう構成される。反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を用いる場合、両面を同時にエッチングするよう各チャンバを構成することができる。磁気層のエッチングは、エッチングチャンバという見出しの項で詳細に記載される革新的エッチングチャンバを用いて実行される。

磁気層のエッチング処理は、炭素ハードマスクが貫通されないように設計されるべきであり、したがって選択比が一段と重要である。この工程での全エッチング深さは約１００〜１０００Ａである。エッチングされない島状部の上にＣＯＣ層をある程度の厚さ残すことが望まれる。これは、磁気層の損傷を防ぐことにも役立つ。

チャンバ１０は、エッチングされた領域を充填する炭素充填層を形成するために用いられる。これは、炭素、たとえばＮＣＴ又はスパッタリングされた炭素をスパッタリングし、ＳｉＯ２又はその他の材料を充填することにより実行してもよい。充填厚さは、後続の平坦化を可能にするのに十分なものであるべきである。図３の例では、充填は２段階（チャンバ１０及び１２）で実行され、２つの平坦化工程が後に続く（チャンバ１１及び１３）。もちろん、充填材料と、充填及び平坦化に用いられる技術とによっては、その他の配列を用い、チャンバの個数を変えてもよい。平坦化は、エッチバックを用いて、たとえばソフトエッチングを用いて実行することができる。充填−エッチバック処理後に、冷却チャンバ１４に至る。チャンバ１５及び１６は、平坦化された充填層の上に硬質の保護層を形成するために用いられる。炭素充填のさらなる利点は、エッチングされた磁気的特性物（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｅａｔｕｒｅｓ）の側壁が効果的に不動態化（ｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎ）されることである。これは、パターン化媒体の重要な特性の磁気品質（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ）にとって重要なことである。パターン化媒体の側壁に対する側壁被覆及び不動態化は、ＨＤＤ産業の現場に配置されゼロバイアスを与えられたＮＣＴステーションを用い、パターン化媒体に対し必要に応じて等方性炭素堆積、側壁被覆及び不動態化のための化学的蒸着環境を与えることにより達成することができる。

［別の方法及びシステム構成］
図４は、パターン化媒体ディスクを製造する別の処理を示す。この処理は、図２の２００と同一のフォトレジストパターン化ディスク４００から開始される。図５は、図４の処理を実行するべく設計されたシステムの全体構造を示す。工程４４０については、チャンバ１でのスカム除去／削り込み工程の後、ディスクをチャンバ２に移動させて薄いＣＯＣをエッチングし、それによりハードマスクを形成する。ここでは、おそらく、ＣＯＣ層の上面にフォトレジストがいくらか残る。工程４５０では、磁気層をエッチングする。本例では、磁気層のエッチング工程は、冷却工程と交互に順次的に実行される。これは図５に示されており、ディスクは、チャンバ３で一面側にＲＩＥ（反応性イオンエッチング）を施され、チャンバ４で冷却され、さらに同一面側にエッチングを施され、その後に冷却工程に付される。その後、他面側について処理が繰り返される。本例では、ディスクの両面で磁気層のエッチング工程が完了した後でも、フォトレジストがいくらか残っている。その後、工程４６０で、炭素充填工程を実行し、その後にエッチバックを実行する。この工程を、チャンバ１２及び３で繰り返してもよい。その後、炭素充填層をエッチバックして残留しているフォトレジストを感光させて剥離する（工程４７０）。最後に、チャンバ１５及び１６で、ディスク上に炭素保護層を形成する。

図６は、パターン化媒体ディスクを製造する別の処理を示す。この処理は、図２の２００と同一のフォトレジストパターン化ディスク６００から開始される。図７は、図６の処理を実行するべく設計されたシステムの全体構造を示す。チャンバ１でのスカム除去／削り込み工程の後、工程６４０でハードマスク層、たとえばＳｎＯ２又は炭素のハードマスクをフォトレジスト上に堆積させる。この工程は、チャンバ２でスパッタリング処理を用いて実行してよい。その後、工程６５０ではチャンバ３でＳｎＯ２ハードマスクのみが残るようにフォトレジストを剥離する。次に、交互するエッチング用及び冷却用のチャンバ４〜９を使用し、ハードマスクを用いて磁気層をエッチングする（工程６６０）。磁気層のエッチング工程が終了すると、任意に、チャンバ１０でたとえば水素ガスを用いてＳｎＯ２ハードマスクを除去してもよい。または、チャンバ１０は冷却チャンバであってもよく、ハードマスクを除去する代わりに、炭素充填及びエッチバックの工程を交互にハードマスク上で実行し、最後のエッチバックを、ディスクの表面の平坦化及びＳｎＯ２ハードマスクの除去に用いる。その後、チャンバ１５及び１６でディスクの両面に保護被膜を形成する。

［エッチングチャンバ］
これまでに議論したパターン化媒体ディスクの製造例では、磁気層をエッチングするためにエッチング工程が必要である。以下では、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）で使用されるハードディスクのスパッタリングには特に有益であるスパッタエッチングを実行するための新規な可動非接触電極を記載する。電極は、ＲＦエネルギーをディスクに結合するべく、基板にほぼ接触しそうな、しかし接触しない距離へと移動する。エッチングされる材料は金属であってよく、たとえばＣｏ／Ｐｔ／Ｃｒもしくは類似の金属であってよい。システムのいずれの部分による表面接触も許容されない。基板は搬送装置に垂直に保持され、両面がエッチングされなければならない。一つの実施の形態では、一面側を１つのチャンバでエッチングし、その後第２面側を次のチャンバでエッチングする。２つのチャンバ間には遮断弁が設置されており、ディスク搬送装置はディスクをチャンバ間で移動させる。搬送装置は、たとえば磁気車輪及びリニアモーターを用いたリニア駆動式搬送装置であってもよい。

一つの実施の形態では、チャンバは、一方側にシャワーヘッドを、他方側に可動電極を備える。シャワーヘッドは、接地又はバイアスされていてもよく、たとえばアルゴン及び／又は反応性ガス（たとえば、ＣｘＦｙ、Ｃｌ_２、Ｂｒ_２等）等のガスをチャンバに供給するための設備を備えている。チャンバは、リニア駆動式ディスク搬送装置のためのガイドもしくはレールも備える。ディスク搬送装置が処理位置に存在するときに、電極をディスクに接触させないようにその近くに移動させる。たとえば１３．５６ＭＨｚのＲＦ出力を電極に結合すると、電極はディスクに容量結合される。次に、ディスクとシャワーヘッドとの間の空間にプラズマを発生させ、それによりディスクの表面から材料をスパッタリングする。次のチャンバでは、全く同じ構成が設けられているが、反対の対向順序で設けられており、したがってディスクの反対側の面がエッチングされる。２つのチャンバ間には、又は２つのチャンバの後には冷却チャンバを設けてもよい。

これから、図面を参照して発明に係るエッチングチャンバの実施の形態を記載する。図８は、本発明の実施の形態に係るパターン化ハードディスクを製造するためのシステムの一部、たとえば、図３、５、又は７のいずれかに示すシステムの一部を示す。図８では、３つの処理チャンバ１００、１０５、及び１１０が示されているが、各側にある３つの点は、任意の数のチャンバを用いてよいことを示す。また、ここでは３つの特定的チャンバが示されているが、ここで示されるチャンバ構成を採用することは必須ではない。代わりに、その他のチャンバ構成を用いてよく、その他の種類のチャンバを図示のチャンバ間に設けてもよい。

説明の目的上、図８の例では、３つのチャンバ１００、１０５、及び１１０はエッチングチャンバであり、それぞれ自身の真空ポンプ１０２、１０４、及び１０６により排気される。処理チャンバは、それぞれ移送部１２２、１２４、及び１２６と、処理部１３２、１３４、及び１３６とを備える。ディスク１５０はディスク搬送装置１２０に搭載される。本実施の形態では、ディスクは、その周囲で保持され、その表面は一切接触されない。なぜなら、両面をパターン化するべく両面を加工するからである。ディスク搬送装置１２０は、走路（図８では不図示）に載せられた一組の車輪１２１を備える。一つの実施の形態では、より良好な牽引力及び安定性を提供するべく車輪は磁化されている。ディスク搬送装置１２０は、ディスクを処理部に位置付けるべく、移送部に設けられたレールに載せられている。一つの実施の形態では、リニアモーター構成（図８では不図示）を用いて外部からディスク搬送装置１２０に原動力が供給される。

図９は、図８のＡ−Ａ線に沿った断面図を示す。簡略化するべく、図９では、ディスク２５０は搬送装置なしで示されているが、図８のシステムで実行される処理の全体を通してディスクはディスク搬送装置に載ったままであり、図９に矢印で示すようにチャンバからチャンバへとディスク搬送装置によって搬送されることは理解されるべきである。図示の実施の形態では、チャンバ２００、２０５、及び２１０のそれぞれにおいて、ディスクは一面側が加工される。図９に示すように、ディスクがチャンバからチャンバへと移動するごとに、ディスクは両面が交互に加工される。しかし、表面加工の順序を変更してもよいことは理解されるべきである。図９には、製造過程において各チャンバ間を遮断する遮断弁２０２及び２０６も示される。各チャンバは、可動支持部材２４２’、２４４’、及び２４６’に搭載された可動電極（本例では、陰極）２４２、２４４、及び２４６と、シャワーヘッド等の前駆体ガス供給装置２６２、２６４、及び２６６とをそれぞれ備える。

図１０は、図８のＢ−Ｂ線に沿った断面図を示す。ディスク３５０は、搬送装置３２０に搭載されて図示されている。搬送装置３２０は、走路３２４に載せられた車輪３２１を備える。車輪３２１は磁性であってよく、その場合、走路３２４を常磁性材料により形成してよい。本実施の形態では、搬送装置をリニアモーター３２６によって移動させるが、その他の原動力及び／又は構成を用いてもよい。チャンバを排気すると、チャンバに、たとえばシャワーヘッド３６４を介して前駆体ガスを供給する。シャワーヘッドは接地されていてもよい。ＲＦバイアスエネルギーを可動陰極３４４に印加することにより、プラズマを発生させ持続させる。プラズマを発生及び持続させるその他の手段を用いてもよいが、可動陰極によって、プラズマ種を引き付け、ディスクに向けてプラズマ種を加速させて、ディスクから材料をスパッタするのに必要なバイアスエネルギーが提供される。つまり、可動陰極３４４をディスクの一面側のごく近くに移動させると、陰極によってＲＦバイアスエネルギーがディスクに容量結合されるので、プラズマ種がディスクに向けて加速され他面側がエッチングされる。図８は可動陰極３４４に関して説明されたが、図１６に関して説明されるように、可動陽極を使用することによって同様の効果を得ることができることは理解されるべきである。

図１１Ａは、ディスクから離れた位置にある可動電極を示す部分等角図であり、図１１Ｂは、ディスクに近接した位置にある可動電極を示す部分等角図である。図１１Ａは、ディスクがチャンバに挿入されようとしている状況、又はチャンバから出されようとしている状況であって、処理が実行されていない状況を示す。図１１Ｂは、処理中、つまりディスクをエッチング中のチャンバの状況を示す。ディスク４５０は、搬送装置４２０のクリップ４２３により、その周囲で保持される（本例では４つのクリップが使用されている）。可動電極アセンブリ４４４は、電極ハウジング４４１、電極カバー４４３、及び電極４４７を備える。本例では、電極カバー４４３はクリップ４２３に適合する切り込み４４９を有しており、図１１Ｂに示すその近接位置では、カバーはクリップに接触しない。また、やや不明瞭ではあるが、電極そのものはドーナツ型をしており、ディスクの形状に適合している。つまりディスクの中心孔に適合する中心孔を有している。

図１２は、本発明の実施の形態に係るエッチングチャンバを示す。図１２では、本実施の形態の理解に関連する要素が見えるように、要素がいくつか切断もしくは除去されている。アセンブリ全体は、主チャンバボディ５００に搭載される。主チャンバボディ５００は、搬送装置を搬送するための搬送チャンバとして機能する下部５２２と、ディスク加工、つまりエッチングに利用される上部５３２とを含む。本図では、搬送チャンバ５２２に通常存在する走路及びリニアモーターは、図示を明瞭にするべく省略されている。前駆体ガスの供給は、主チャンバボディ５００の一方側からなされ、ＲＦエネルギーの結合は他方側からなされる。本実施の形態では、前駆体ガスは、シャワーヘッドアセンブリ５６２を用いてチャンバに供給される。ＲＦエネルギーの結合は、ディスクのごく近くまで移動するが接触はしない可動電極アセンブリを用いて達成される。電極アセンブリは、ディスクの移動中は待避モードとなるように、エッチング中は伸長モードとなるように移動アセンブリ５８５を用いて移動される（図１１Ａ及び１１Ｂ参照）。

ＲＦエネルギー結合は、導電性電極からディスクへと、またそこからプラズマへと、容量的になされる。電極アセンブリは、ディスクの表面に相補的となるような形状の、導電性材料から形成される電極５４４を備える。電極カバー５４３が電極の周囲に設けられ、電極５４４よりも延伸している。したがって、電極が近接した活性化位置にあるとき、電極カバー５４３によってディスクの縁部が覆われる。この位置では、電極カバー５４３によって、ディスクの側面にプラズマ種が衝突したり、プラズマがディスクの裏面側に届いたりすることが防止される。つまり、電極に対向する面と電極との間の空間からプラズマが漏洩することが防止される。

非反応性エッチングについては、前駆体ガスは、たとえばアルゴンであってもよい。一般的に磁気ディスクに用いられる磁性金属は物理的に、つまりスパッタリングによってエッチングされ得るので、アルゴンは適切な前駆体ガスである。処理の間、チャンバを、たとえば１０〜８０ミリトール（ｍＴ）の減圧状態に維持してよい。ただし、特定の処理は、１ｍＴ〜１０トールの圧力状態で実行してよい。ＲＦエネルギーは、たとえば１３．５６ＭＨｚの周波数において、たとえば１００〜３０００ワットに設定してもよい。図５の例では、ＲＦマッチ５８０をエッチングチャンバに連結することにより構造がコンパクト化されている。マッチ５８０からのＲＦ出力は、導電性電極５４４に結合される。一つの実施の形態では、電極５４４を冷却又は加熱する熱交換媒体としての流体が流体パイプ５４７から供給される。同様に、熱交換流体を流体パイプ５６９からシャワーヘッドに供給してもよい。

ＲＦエネルギーをディスクに効果的に結合するには、電極５４４をディスクのごく近くに位置付けなければならない。図示の実施の形態では、ディスクと電極との間の距離を、０．０２”〜０．７５”の間に設定してもよい。これらの例では、±０．００５”の精度で位置付けを行えばよい。一例では、近接センサー、たとえば１個以上の光センサーを用いることにより位置付け精度を達成する。図１２に示すように、光ファイバー５８２によって、電極５４４から光センサー５８４への光路が提供される。位置付け精度を高め、ディスクに対する衝突を防止するべく、複数の光ファイバー及び対応するセンサーを用いてよく、多様な光学技術を用いてよい。

一例では、電極とシャワーヘッドの両方が硬質の陽極酸化アルミで形成される。特に、従来のエッチングチャンバと異なり、ここでは電極の導電面は露出しており、絶縁物により覆われていない。その他の例でのように、シャワーヘッドは、接地され、固定されていて可動ではない。絶縁部品は、アルミナ（プラズマに暴露され得る場合）、又はポリエーテルイミド（Ｕｌｔｅｍ）で形成してよい。記載された実施の形態によると、１秒当たり１０ｎｍを超えるエッチング速度が達成され得る。

図１３は、交互にエッチングチャンバと冷却ステーションとを備えるシステムの実施の形態を示す。各側の３つの点に示されるように、当該配列は同じものが繰り返されてもよく、又はその他の処理を実行するその他のチャンバ又は冷却もしくは移送チャンバに連結されてもよい。特に、チャンバ６００は、ディスク６５０の一面側をエッチングするべく配置される。次に、遮断弁６０２を開き、ディスクを冷却チャンバ６００’に移動させる。次の回では、弁６０２’を開き、ディスクをエッチングチャンバ６０５に移動させる。エッチングチャンバ６０５は、ディスクの反対面側をエッチングするべく配置される。その後、ディスクをもう一つの冷却ステーション６０５’に移動させる。

図１４は、本発明の実施の形態に係る処理のフローを示す。工程７００では遮断弁を開き、工程７０５では基板を処理のための適切な位置に位置付けるように搬送装置を搬送する。工程７１０では遮蔽弁を閉じ、工程７１５では電極が、その近接位置に、つまり基板に近づくが接触はしないように移動する。工程７２０ではガスをチャンバに供給し、工程７２５ではＲＦを電極に供給してプラズマを発生及び持続させる。プラズマを発生させるために別の構成、たとえば誘導コイル、遠隔マイクロ波等を用いる場合でも、プラズマ種を基板に向けて加速させるバイアス電位を与えるには電極へのＲＦは依然として必要である。処理が続行する間はずっとガス及びＲＦを供給し、工程７３０で処理が終了すると、７３５でＲＦを停止し、７４０でガス供給を停止し、その後電極を、その遠位位置に、つまり基板から遠ざかるように移動させる。その後、次のディスクを処理し、現在のディスクを別のチャンバに移動させるべく処理を繰り返してもよい。

図１５は、本発明に係るシステムの別の実施の形態を示す。図１５では、２つのエッチングチャンバ８００及び８０５が、間に冷却チャンバを設けることなく連結されている。代わりに、冷却チャンバ８００’及び８０５’が、エッチングチャンバが２つ連なったもの同士の間に設けられている。したがって、基板は冷却チャンバに入る前に両面がエッチングされる。

図１６は、本発明の実施の形態に係る所定の代替的特徴を示す。説明の目的上、図１６のチャンバは図１０のチャンバに類似しているが、以下の相違点が強調されている。たとえば、図１６のチャンバでは、シャワーヘッドを用いる代わりに１以上のガス注入器９７２が設けられている。反対に、チャンバはシャワーヘッドとガス注入器の両方を用いてもよい。たとえば、シャワーヘッドはある種類のガス、たとえば不活性ガスを供給し、注入器は別の種類のガス、たとえば反応性ガスを供給してもよい。図１６のチャンバの別の特徴は、可動陽極の使用である。つまり、図１６のチャンバでは、シャワーヘッドに埋設される場合もされない場合もある静止電極９６４にＲＦ出力が結合される。可動陽極９４４は接地される。

図１７は、本発明の実施の形態に係る処理を示すフローチャートである。図１７の処理は、本発明にしたがって構成されるチャンバのいずれのものとも用いられてもよい。工程１０００では、基板をチャンバに移動させる。工程１００５では、可動電極を、基板に近接しているが接触はしない位置に移動させる。工程１０１０ではガスをチャンバに導入し、工程１０１５では可動式又は静止式のいずれかである電極に電力を結合し、工程１０２０でプラズマを発生させる。この状態で、たとえば物理的エッチング、及び／又は反応性イオンエッチングによって基板を処理する。処理工程が完了すると、工程１０２５で適時選択又は終点（ｅｎｄ−ｐｏｉｎｔ）の検出のいずれかによりＲＦ出力を停止させ、工程１０３０で電極をその遠位位置に待避させ、工程１０３５でチャンバを排気する。工程１０４０で基板を取り出し、別の基板に対して処理を繰り返す。１つの基板を取り出し、別の基板を導入することを２つの分離した工程として示しているが、これらを同時に行ってよい。つまり、１つの基板が退出する際に、第２の基板が入場してもよい。

［別の非エッチング処理及びシステム構造］
図１８は、本発明の実施の形態に係るパターン化媒体ディスクを製造するための非エッチング処理を示す。図１９は、図１８の処理を実行するべく設計されたシステムの全体構造を示す。本例では、イオン打ち込みを用いて磁気層のパターンを規定する。チャンバ１でのスカム除去／剥離処理の後、工程８４０でイオン打ち込みを実行する。図１９に示すように、本例では、一度に一面側に対してイオン打ち込み処理を実行し、その間に冷却を行う。打ち込まれるのは、磁気層を打ち破ってそこにパターンを規定する、たとえばＨｅ、Ｎ、又はＡｒのイオンであってもよい。打ち込みが終了すると、工程８５０でフォトレジストを剥離する（チャンバ８）。その後、工程８６０で保護層を形成する（チャンバ１１及び１２）。

［別のパターニング第一処理及びシステム構造］
図２０は、本発明の実施の形態に係るパターニングを最初に行なう処理（ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ−ｆｉｒｓｔ）の例を示す。図２０の処理は、基板２００５上に形成されたＳＵＬ層２０１０上のフォトレジスト２０３０をパターニングすることにより開始される。次に、本明細書に開示された例のいずれかを用いて本発明の実施の形態にしたがい構成されたシステムにこの構造を移動させる。工程２０４０ではパターン化されたフォトレジストの上にハードマスク２０３２を形成する。工程２０５０では、ハードマスク２０３２から形成されるパターンのみが残るようにフォトレジストを除去する。工程２０６０では、ハードマスクをパターニングに用いてＳＵＬ層をエッチングする。この工程は、上記のようにディスクの各面を順次的にエッチングすることにより実行してもよい。次に、ハードマスクを除去してもよく（不図示）、その後エッチングされたパターンの上に工程２０７０でシード層２０７２及び磁気層２０７４を形成し、次に工程２０８０で炭素堆積／エッチバック及び保護層２０８２によってそれらを仕上げる。

図２１は、本発明の実施の形態に係るパターニングを最初に行なう処理（ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ−ｆｉｒｓｔ）の別の例を示す。図２１の処理は、基板２００５の直上のフォトレジスト２０３０をパターニングすることによって開始される。次に、本明細書に開示された例のいずれかを用いて本発明の実施の形態にしたがい構成されたシステムにこの構造を移動させる。工程２１４０では、パターン化されたフォトレジストの上にハードマスク２１３２を形成する。工程２１５０では、ハードマスク２１３２から形成されるパターンのみが残るようにフォトレジストを除去する。工程２１６０では、ハードマスク２１３２をパターンニングに用いて基板２１０５をエッチングする。この工程は、上記のようにディスクの各面を順次的にエッチングすることにより実行してもよい。次に、ハードマスクを除去してよく（不図示）、その後エッチングされたパターンの上に工程２０７０でＳＵＬ層２１７６、シード層２１７２、及び磁気層２１７４を形成し、次に工程２１８０で炭素堆積／エッチバック及び保護層２１８２によってそれらを仕上げる。

本明細書に記載された処理及びシステムによってハードドライブ用のパターン化媒体ディスクの商業的製造が可能になることが理解されるべきである。フォトレジストパターンの形成後、ディスクをシステム内の真空環境に移動させ、パターニング加工の全体を、ディスクを真空環境から取り出すことなく実行するシステムによって、高速生産及び高生産量が可能になる。

本明細書に記載された処理及び技術は、特定の装置に固有に関連するものではなく、あらゆる適切な要素の組み合わせにより実施され得ることが理解されるべきである。さらに、本明細書に記載された教示にしたがって多様な種類の汎用装置を用いてもよい。本明細書に記載された方法の工程を実行する専用装置を構成することも有利であろう。本発明は特定の例に関連して記載されたが、これらの例はあらゆる観点において限定的なものでなく例示的なものとして意図されている。本発明の実施には、ハードウェア、ソフトウェア、及びファームウェアの多くの異なる組み合わせが適切であることが当業者には理解されるであろう。さらに、本明細書に開示された発明の詳細及び実施例を考慮することにより、発明のその他の実施例が当業者には明らかになるであろう。記載された実施の形態の多様な観点及び／又は要素は、サーバー技術（ｓｅｒｖｅｒ ａｒｔｓ）において単独で、又はなんらかの組み合わせで用いてもよい。詳細及び実施例は例示としてのみみなされるべきことが意図されており、本発明の真の範囲及び趣旨は以下の特許請求の範囲に示される。

Claims (20)

1. パターン化媒体ハードディスクを製造する方法であって、
   ディスク基板の上に磁気積層体を形成する工程と、
   前記磁気積層体の上にフォトレジストを堆積させる工程と、
   前記フォトレジストをパターニングする工程と、
   製造システム内の真空環境に前記ディスクを移送し、前記真空環境から前記ディスクを取り出すことなしに、前記磁気積層体をエッチングし、エッチングされた前記磁気積層体の上に充填層を形成し、前記充填層をエッチバックし、前記充填層の上に保護層を形成する工程とを含む
   ことを特徴とする方法。
2. 前記磁気積層体は、炭素オーバーコート（ＣＯＣ）層及び磁気層を含み、
   前磁気積層体をエッチングする工程は、前記ＣＯＣ層をエッチングしてハードマスクを形成し、前記ＣＯＣを用いて前記磁気層をエッチングすることを含む、
   ことを特徴とする請求項１に係る方法。
3. エッチバックする工程は、残留したフォトレジスト又はハードマスクを除去することをさらに含む
   ことを特徴とする請求項２に係る方法。
4. 前記磁気積層体をエッチングする工程の前に、前記フォトレジストの上にハードマスク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に記載の方法。
5. エッチバックする工程は、残留したハードマスクを除去することをさらに含む
   ことを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 前記磁気積層体のエッチングは、一度に前記ディスクの一面側に実行され、
   前記真空環境での工程は、前記ディスクを冷却する工程をさらに含む
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. 前記ディスクを冷却する工程は、前記ディスクの各面をエッチングした後に実行される
   ことを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. パターン化媒体ハードディスクを製造する方法であって、
   前記ディスクの上にフォトレジストを堆積させる工程と、
   前記フォトレジストをパターニングしてマスクを形成する工程と、
   製造システム内の真空環境に前記ディスクを移送し、前記真空環境から前記ディスクを取り出すことなしに、前記マスクを介して前記ディスクをエッチングし、エッチングされた前記ディスクの上に充填層を形成し、前記充填層をエッチバックし、前記充填層の上に保護層を形成する工程とを含む
   ことを特徴とする方法。
9. 前記ディスクの上にフォトレジストを堆積させる工程は、軟下地層（ＳＵＬ）の直上に前記フォトレジストを堆積させることを含み、
   前記方法は、前記ディスクをエッチングする工程の後に、シード層を形成する工程及び磁気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８に記載の方法。
10. 前記ディスクの上にフォトレジストを堆積させる工程は、前記ディスク基板の直上に前記フォトレジストを堆積させることを含み、
    前記方法は、前記ディスクをエッチングする工程の後に、軟下地層を形成する工程、シード層を形成する工程、及び磁気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８に記載の方法。
11. 前記ディスクをエッチングする工程の前に、前記フォトレジストの上にハードマスクを形成する工程をさらに含む
    ことを特徴とする請求項９に記載の方法。
12. 前記ディスクをエッチングする工程の前に、前記フォトレジストの上にハードマスクを形成する工程をさらに含む
    ことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
13. 前記ディスクのエッチングは、一度に前記ディスクの一面側に実行され、
    前記真空環境での工程は、前記ディスクを冷却する工程をさらに含む
    ことを特徴とする請求項９に記載の方法。
14. 前記ディスクのエッチングは、一度につき前記ディスクの一面側に実行され、
    前記真空環境での工程は、前記ディスクを冷却する工程をさらに含む
    ことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
15. パターン化媒体ディスクを製造するシステムであって、
    それぞれが独立の真空環境を有する複数の処理チャンバと、
    １つのチャンバから次のチャンバへとディスク搬送装置を搬送する搬送システムと
    を含み、
    前記複数の処理チャンバは、
    少なくとも１つのエッチングチャンバと、
    少なくとも１つの充填／スパッタリングチャンバと、
    少なくとも１つのエッチバックチャンバと
    を含む
    ことを特徴とするシステム。
16. 前記エッチングチャンバの後に配置される冷却チャンバをさらに含む
    ことを特徴とする請求項１５に記載のシステム。
17. 前記エッチングチャンバは、
    第１の側と、前記第１の側に対向する第２の側とを有する主チャンバボディと、
    前記第１の側に連結された前駆体ガス供給アセンブリと、
    前記第２の側に連結された可動陰極アセンブリと
    を含む
    ことを特徴とする請求項１５に記載のシステム。
18. 前記複数の処理チャンバは、少なくとも第１及び第２のエッチングチャンバを含み、
    前記第１のエッチングチャンバは、
    第１の側と、前記第１の側に対向する第２の側とを有する第１の主チャンバボディと、
    前記第１の側に連結された第１の前駆体ガス供給アセンブリと、
    前記第２の側に連結された第１の可動陰極アセンブリと
    を含み、
    前記第２のエッチングチャンバは、前記第１のエッチングチャンバの後に続き、前記第２のエッチングチャンバは、
    前記第２の側に対向する第３の側と、前記第１の側に対向する第４の側とを有する第２の主チャンバボディと、
    前記第４の側に連結された第２の前駆体ガス供給アセンブリと、
    前記第３の側に連結された第２の可動陰極アセンブリと
    を含む
    ことを特徴とする請求項１５に記載のシステム。
19. ハードマスクスパッタリングチャンバをさらに含む
    ことを特徴とする請求項１５に記載のシステム。
20. ハードマスクエッチングチャンバをさらに含む
    ことを特徴とする請求項１５に記載のシステム。