JP4322096B2 - レジストパターン形成方法並びに磁気記録媒体及び磁気ヘッドの製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、インプリント法を用いたレジストパターン形成方法、及びこれを用いた磁気記録媒体及び磁気ヘッドの製造方法に関するものである。
例えば、半導体素子や記録媒体を製造する工程において、基板表面のレジスト層に微細なレジストパターンを形成する方法として、光リソグラフィー法が従来から知られている。この光リソグラフィー法を利用したレジストパターンの形成方法としては、例えば、基板表面に形成したレジスト層（例えば、光に反応して硬化する樹脂等のレジスト材を薄膜状に塗布して形成した層）に光を照射して凹凸パターンを描画した後に、現像を行ってレジストパターンを形成する方法等が行われている。
また、近年では、半導体素子の高密度化や記録媒体の大容量化に対応するための技術として、光に代えて電子ビームを照射することによりナノメートルサイズのレジストパターンを形成可能な電子ビームリソグラフィー法が開発されている。
しかし、この電子ビームリソグラフィー法では、レジストパターンの形成に長時間を要するため大量生産し難いという問題がある。また、電子ビームリソグラフィー装置が高価なため、その導入コストに起因して製品の価格が高騰するという問題もある。
近年、微細なレジストパターンを形成する方法として、モールドに形成したナノメートルサイズの凹凸部を基板表面のレジスト層に押し当ててその凹凸部の凹凸形状を転写することによりナノメートルサイズのレジストパターンを形成するレジストパターン形成方法（インプリント法）が提案されている（例えば、非特許文献１を参照。）。
このレジストパターン形成方法においては、図１２（ａ）に示すような、基板１１の表面に形成されたレジスト層１２に、先ず図１２（ｂ）に示すような転写すべきパターンの反転した凹凸形状（２２，２３）を表面に備えるモールド（スタンパとも呼ばれている。）２１及び基板１１を、レジスト層１２を形成するレジスト材のガラス転移点以上の温度となるように加熱した後、モールド２１を所定の圧力で押し付ける（プレスする）。次に、モールド２１をレジスト層１２に押し付けた状態で、レジスト材のガラス転移点以下の温度まで冷却し、モールド２１をレジスト層１２から離脱させると、図１２（ｃ）に示すように、レジスト層１２に凹凸パターン（１４，１５）が転写される。なお、一般に、基板１１上に形成されたレジストパターンにおける凹部１４には、モールド２１で押圧した際に他の部位に排除されなかったレジスト材が残留する（以下、凹部に残留したレジスト材からなる層を、「凹部残留レジスト層」といい、符号３で表す。）。このため、図１２（ｄ）に示すように、凹部残留レジスト層３をエッチングにより除去して、その凹部１４において基板面１６を露出させる。
なお、このようなインプリント法とは直接関係はないが、下記特許文献１及び特許文献２には、半導体装置の製造方法として、パターン露光されたフォトレジストを、オゾン等を用いた等方性エッチングで処理することにより、パターン露光によるパターニングよりも微細なパターニングを行う技術が開示されている。
ステファン Ｙ．チョウ（Stephen Y. Chou）著、「Imprint of sub 25nｍ vias and trenches in polymers」、Applied Physics Letters、（米国）、1995年11月20日、第67巻、第21号、p.3114-3116 特開２０００−１８１０８２号公報 特開２００２−２３１６０８号公報
ここで、半導体素子の高密度化や記録媒体の大容量化に対応する場合を考慮する。例えば、次世代の磁気記録媒体として注目されているディスクリートトラック型の磁気記録媒体（以下、「ディスクリートトラック媒体」ともいう。）を製造する際には、記録データの高密度化を図るために、磁性体層の微細パターンで形成されたデータ記録用トラックのトラックピッチをある程度小さくする必要がある。したがって、磁性体層で形成されたトラック間の溝部（この溝部は、要するに、記録データの記録再生時において隣り合うデータ記録用トラックに対する磁気的な影響を軽減するための非磁性部のことである。）の幅をある程度幅狭に形成する必要がある。
このとき、上記したようなレジストパターン形成方法により形成したレジストパターン６０をマスクとして使用し、図１３におけるように、メタルマスク層６１及び磁性体層６２をエッチングして溝部（非磁性部）６３を形成する場合においては、図１３中に破線で示されるように、レジストパターン６０から離れるほど（図１３における下側ほど）エッチングされる溝幅が狭くなる傾向がある。このため、データ記録用トラック６５の形成ピッチを変えずにレジストパターン６０の凸部における幅Ｗ７を広げ過ぎた場合には、基板６４まで到達する深さの溝部６３を形成するのが困難となるおそれがある。
したがって、凸形状の幅（図１３においては、ｗ７）の狭いレジストパターンを形成するためには、図１４（ａ）に示すような凹部２３’の幅の狭い（凸部２２’の幅の広い）モールド２１’を用いて基板１１の表面に形成されたレジスト層１２にプレスして凹凸形状を転写する必要がある。
しかしながら、図１４（ａ）に示すように凹部２３’の幅の狭いモールド２１’でプレスして凸部の幅の狭いレジストパターンを形成することは、図１４（ｂ）に示すように、凹部２３”の幅の広いモールドでプレスして凸部幅の広いレジストパターンを形成するよりも困難である。すなわち、図１４（ａ）に示す凹部２３’の幅の狭いモールド２１’ではレジスト層１２に接触する面積が広いため、プレスするのに高荷重が必要となり、また、プレスした後のモールド２１’をレジスト層１２から離脱させる際に、形成されたレジストパターンが剥れやすくなる。こうした問題は、図１４（ａ）（ｂ）に示すように、凹凸部が周期的に配列されたライン・アンド・スペースパターンを有するモールドの場合において顕著となる。
本発明は、上記問題を解決するためにされたものであって、その第１の目的は、凸部の幅の狭いレジストパターンを、容易に且つ製造時の剥離等の問題なく形成できるレジストパターン形成方法を提供することにある。また、本発明の第２及び第３の目的は、高密度化や大容量化に対応した磁気記録媒体を容易に形成できる磁気記録媒体の製造方法を提供すること及び磁気ヘッドの製造方法を提供することにある。
上記第１の目的を達成するための本発明のレジストパターン形成方法は、基板上に形成されたレジスト層にインプリント法で凹凸形状を有するモールドのパターンを転写した後、転写されたレジストパターンの凸形状のパターン側面をエッチングすることにより、対応するモールドの凹部の幅よりも狭い幅の凸形状を有するレジストパターンを形成し、前記レジストパターンの凸形状のパターン側面のエッチングが、前記転写されたレジストパターンの凹部に残留する残留レジスト層の除去と共に行われ、前記残留レジスト層の除去が終了するのとほぼ同時に前記レジストパターンの凸形状の幅が所望の幅となるように、前記残留レジスト層の厚さを変化させることを特徴とする。
この発明によれば、転写されたレジストパターンの凸形状のパターン側面をエッチングすることにより、対応するモールドの凹部の幅よりも狭い幅の凸形状を有するレジストパターンを形成することができるので、インプリント法による転写が容易な凸形状の幅の狭いモールド（すなわち、凹部幅の広いモールド）を使用することができる。そうしたモールドの使用は、レジスト層に接触する面積を少なくし、プレス時の高荷重を必要としないという利点があり、また、モールドをレジスト層から離脱させる際に生じ易いパターン剥離を顕著に低減できる。さらに、この発明によれば、凹部残留レジスト層を完全に除去する場合には、凹部残留レジスト層の厚さがゼロとなる時又はゼロとなる時を少し超えた時をエッチング処理の終点とすることができるので、レジスト層の下部構造の損傷等を防止することができる。
この発明によれば、モールドの凹部の幅を一定にした場合であっても、前記した凹部残留レジスト層の厚さを変化させ、その凹部残留レジスト層を完全に除去するようにエッチングすることにより、凸形状の幅（凸部幅）の異なるレジストパターンを形成することができる。
本発明のレジストパターン形成方法は、上記のレジストパターン形成方法において、前記レジストパターンの凸形状のパターン側面のエッチングが、前記転写されたレジストパターンの凹部に残留する残留レジスト層の除去と共に行われ、前記残留レジスト層の厚さを、前記モールドのパターンを前記レジスト層に転写した後に前記モールドを前記レジスト層から離脱させる際に、レジスト層の剥離による欠陥が発生することを抑制するのに十分な厚さとすることを特徴とする。
この発明によれば、凸形状のパターン側面のエッチングは凹部残留レジスト層の除去と共に行われるが、その凹部残留レジスト層の厚さを、モールドのパターンをレジスト層に転写した後にそのモールドをレジスト層から離脱させる際に、レジスト層の剥離による欠陥が発生することを抑制するのに十分な厚さとするので、モールドをレジスト層から離脱させる際に生じ易いパターン剥離を防ぐことができ、欠陥の少ないレジストパターンを形成することができる。
本発明のレジストパターン形成方法は、上記のレジストパターン形成方法において、前記エッチングがプラズマエッチングであることが好ましい。
この発明によれば、プラズマエッチングを適用することにより、レジスト層に対するエッチング速度が幅方向よりも厚さ方向の方が適度に速く、凹部残留レジスト層を良好に除去しつつもレジストパターンの凸形状の幅を狭くするようにエッチングすることができる。
上記第２の目的を達成する本発明の磁気記録媒体の製造方法は、上述した本発明のレジストパターン形成方法を用いたことを特徴とする。
この発明によれば、磁気記録媒体の製造工程における微細パターンの形成が上述したレジストパターン形成方法を適用して行われるので、欠陥が少なく且つ形成した凸形状の幅の狭いエッチングマスクとして作用するレジストパターンが歩留りよく形成される。その結果、そうしたレジストパターンをエッチングマスクとして微細エッチングを行うことができるので、高密度化、大容量化及び高性能化された磁気記録媒体を容易に且つ歩留りよく製造することができる。
上記第３の目的を達成する本発明の磁気ヘッドの製造方法は、上述した本発明のレジストパターン形成方法を用いたことを特徴とする。
この発明によれば、磁気ヘッドの製造工程における微細パターンの形成が上述したレジストパターン形成方法を適用して行われるので、欠陥が少なく且つ形成した凸形状の幅の狭いエッチングマスクとして作用するレジストパターンが歩留りよく形成される。その結果、そうしたレジストパターンをエッチングマスクとして微細エッチングを行うことができるので、高密度化及び高性能化された磁気ヘッドを容易に且つ歩留りよく製造することができる。
以上のように、本発明のレジストパターン形成方法によれば、インプリント法により凸形状の幅（凸部幅）の狭いレジストパターンを、容易に且つパターン剥離等の欠陥を少なく形成できるので、生産性がよく、歩留りが向上する。また、本発明では、凹部幅の広いモールド（すなわち、凸部幅の狭いモールド）を用いることができるので、プレス時の荷重を低減することができ、パターンの転写が容易である。また、本発明によれば、凹部残留レジスト層を酸素プラズマ等でエッチングして除去する際に、レジストパターンの側面もエッチングして凸形状の幅の狭いレジストパターンを形成するが、側面のエッチング量に応じて凹部残留レジスト層の厚さを増やすことができるので、モールドをレジスト層から離脱させる際に生じ易いパターンの剥離を顕著に低減し、微細なパターンの欠陥をより少なくすることができる。
さらに、本発明の磁気記録媒体の製造方法及び磁気ヘッドの製造方法によれば、磁気記録媒体又は磁気ヘッド等の製造工程で微細エッチングを行うためのマスクパターンが、欠陥が少なく且つ形成した凸形状の幅の狭い態様で歩留まりよく形成されるので、高密度化及び高性能化された磁気記録媒体又は磁気ヘッドを容易に且つ歩留りよく製造することができる。
以下、本発明のレジストパターンの形成方法、磁気記録媒体及び磁気ヘッドの製造方法の最良の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
（レジストパターンの形成方法）
図１は、本発明に係るレジストパターン形成方法の一例における各工程を説明する模式断面図である。
本発明のレジストパターン２の形成方法は、図１（ａ）〜（ｄ）に示すように、基板１１上に形成されたレジスト層１２にインプリント法で凹凸形状を有するモールド２１のパターンを転写した後、転写されたレジストパターン１の凸形状のパターン側面をエッチングすることにより、対応するモールド２１の凹部２３の幅ｗ６よりも狭い幅ｗ４の凸形状１５（以下、凸部１５ということがある。）を有するレジストパターン２を形成することに特徴を有する。
すなわち、本発明のレジストパターン２の形成方法においては、プレスが比較的容易で、かつモールド離脱時におけるレジスト剥離のおそれが少ない、凹部２３の幅ｗ６の広い（ピッチＰ間の凹部２３の比率が高い）モールド２１を用いる。そして、そのモールド２１で基板１１の表面に形成されたレジスト層１２にプレスし、凸部５の幅ｗ２の広い（ピッチＰ間の凸部５の比率が高い）レジストパターン１を転写形成する。なお、この際、凹部残留レジスト層３を残しておく。その後、凹部残留レジスト層３をエッチングして除去する際に、凸部５の幅ｗ２の広いレジストパターン１の側面もエッチングされることにより、凸部１５の幅ｗ４の狭いレジストパターン２が形成される。
このように、本発明では、インプリント法による転写が容易な凸部２２の幅ｗ５の狭いモールド２１（すなわち、凹部２３の幅ｗ６の広いモールド２１）を使用することができるので、そうしたモールド２１の使用は、レジスト層１２に接触する面積を少なくし、プレス時の高荷重を必要としないという利点があり、また、モールド２１をレジスト層１２から離脱させる際に生じ易いパターン剥離を顕著に低減できるという効果がある。
凹部残留レジスト層３を厚く残しておくためには、例えば、基板１１上に塗布するレジスト層１２の厚さｔ４を厚くしたり、低荷重でモールド２１をプレスしたりすること等により行うことができる。
凹部残留レジスト層３の厚さｔ１としては、形成しようとするパターン形状、使用するレジスト材の種類、及びエッチングに使用するプラズマ種等によっても左右されるので、一概には規定できないが、本発明における好ましい一実施形態においては、例えば、凹部残留レジスト層３の厚さｔ１を変化させることにより、エッチング処理時間を変化させて凸形状１５の幅ｗ４を制御する。すなわち、凹部２３の幅ｗ６が一定のモールド２１を用いた場合であっても、凹部残留レジスト層３の厚さｔ１を変化させ、その凹部残留レジスト層３を除去するようにエッチングすることにより、凸形状１５の幅ｗ４（凸部幅）の異なる各種のレジストパターン２を形成することができる。
この場合においては、特にレジスト層の厚さ方向（高さ方向）及び幅方向（面内方向）のエッチング速度を考慮し、モールド２１により転写された後におけるレジストパターン１の凸部５の幅ｗ２をどの程度拡大させておくかによって、凹部残留レジスト層３の厚さｔ１を決定する。
このように、本発明では、転写された後のレジストパターン１の凸部５のパターン側面のエッチングが、転写されたレジストパターン１の凹部４に残留する凹部残留レジスト層３の除去と共に行われ、その凹部残留レジスト層３の除去が終了するのとほぼ同時にレジストパターン２の凸形状１５の幅ｗ４が所望の幅となるように、凹部残留レジスト層３の厚さｔ１及びモールド２１の凹部２３の幅ｗ６の少なくとも一方を変化させる。
ここで、凸部５のパターン側面のエッチングが凹部残留レジスト層３の除去と共に行われる状態というのは、(i)凸部５のパターン側面のエッチングと凹部残留レジスト層３のエッチング除去とが同時に行われている状態、及び、(ii)凹部残留レジスト層３のエッチング除去が先に終了した後にも凸部５のパターン側面のエッチングが行われている状態、を含んでいる。また、「ほぼ同時」というのは、(a)凹部残留レジスト層３のエッチング除去が完全に終了する場合においては、凹部残留レジスト層３の厚さｔ１がゼロとなる時及びゼロとなる時を少し超えた時も含む意味であり、(b)凹部残留レジスト層３のエッチング除去が完全に終了せず、次のエッチングステップで問題なく除去される場合においては、凹部残留レジスト層３の厚さｔ１がゼロとならないまでも十分薄い厚さを残す時点を含む意味である。
転写後のモールド２１をレジスト層から離脱させる際に生じ易いレジスト層の剥離を防ぐという観点からは、凹部残留レジスト層３の厚さｔ１を、そうしたレジスト層の剥離による欠陥が発生することを抑制するのに十分な厚さとすることが望ましい。
凹部残留レジスト層３の厚さｔ１は、特に基板１１とレジスト層１２との被着性や、形成するレジスト層１２の厚さｔ４等により決定される。特に限定されるものではないが、例えば、凹部残留レジスト層３の厚さｔ１を２０ｎｍ以上、より好ましくは５０ｎｍ以上とすれば、このようなモールドの離脱時に、レジスト層の剥離による不具合が発生するおそれは少なくなる。
レジストパターン１の凸部５のパターン側面をエッチングするのに用いられるエッチング手段としては、酸素プラズマ、アルゴンプラズマ等のプラズマエッチングが好ましい。酸素プラズマ等のプラズマエッチングは、レジスト層に対するエッチング速度が、概して、幅方向よりも厚さ方向の方が適度に速く、レジストパターン１の凹部４に残された凹部残留レジスト層３を良好に除去しつつもレジストパターン１の凸部５の幅ｗ２（凸部１５における幅ｗ４）を狭くすることができる。特に、レジスト層の幅方向と厚さ方向のエッチング速度比が、［幅方向／厚さ方向］で０．４〜１．０となるプラズマエッチングを用いることが望ましい。
本発明においては、上記した酸素プラズマ等のプラズマを用いたレジストパターン１のエッチングの他に、オゾン等を用いてレジストパターンをエッチングすることも可能である。オゾンによるレジストパターン１のエッチング速度は、幅方向と厚さ方向が同程度であるので、凹部残留レジスト層３の厚さｔ１をエッチング除去する時間に対応した時間だけレジストパターン１の凸部５を幅方向からエッチングしてその幅ｗ２（凸部１５における幅ｗ４）を狭くすることができる。本発明においては、さらに必要に応じて、複数のエッチングを組み合わせることも可能である。
エッチング処理の終点としては、凹部残留レジスト層３の厚さｔ１がゼロとなる時又はゼロを少し超えた時を終点とすることが、レジスト層の下部構造の損傷等を防止する観点から、より望ましい。なお、凹部残留レジスト層３の厚さｔ１がゼロとなった後も引き続きパターン側面のエッチングが行われる態様であってもよい。
次に、本発明に係るレジストパターン形成方法に従って、レジストパターンを形成する工程について図面を参照して説明する。
図２に示す塗布装置４１は、本発明に係るレジストパターン形成方法に従ってディスク状基板１１’（図３を参照）の表面側にレジスト材を塗布してレジスト層１２（図３を参照）を形成する装置である。この塗布装置４１は、モータ４２、ターンテーブル４３、吐出機構４４及び制御部４５を備えて構成されている。
モータ４２は、制御部４５の制御信号に従ってターンテーブル４３を回転させる。ターンテーブル４３は、ディスク状基板１１’が載置可能となるように構成され、モータ４２により回転する。吐出機構４４は、制御部４５の制御信号に従い、ターンテーブル４３に載置されたディスク状基板１１’の内周部（中心部に形成された孔よりもやや外周側）にレジスト材（一例としてポリスチレン系共重合物）を吐出するものである。制御部４５は、レジスト層１２の厚さｔ４（図３を参照）が所定の厚さとなるように、モータ４２の回転、及び吐出機構４４によるレジスト材の吐出を制御するものである。
ここで、上記したディスク状基板１１’は、一例として、ディスクリートトラック型の記録媒体（以下、「ディスクリートトラック媒体」ともいう。）用の基板であって、例えばベース基板１１がガラス材により円板状に形成されている。この場合、完成状態におけるディスク状基板１１’の表面には、所定の配列ピッチ（例えば１５０ｎｍ）で互いに分離された同心円状の数多くのデータ記録用トラック（以下、「ディスクリートトラック」ともいう。）が形成される。なお、このディスク状基板１１’は、図３に示すように、ベースとなる基板１１上に、磁性層１０とメタルマスク層９とが予め形成されているものであり、以下においては、これらの積層基板を「ディスク状基板１１’」又は単に「基板１１’」という。この場合、磁性層１０は、垂直記録を可能とするために、実際には、裏打ち層（軟磁性層）及び記録磁性層の２つの層（いずれも図示せず）をディスク状基板１１’側から順に積層して構成されている。
また、図４に示す転写装置４６は、本発明に係るレジストパターン形成方法に従ってディスク状基板１１’の表面側に形成されたレジスト層１２にレジストパターンを形成する装置である。この転写装置４６は、加熱ステージ４７、プレス機構４８、制御部４９及びモールド２１を備えて構成されている。
加熱ステージ４７は、レジスト層１２が形成されたディスク状基板１１’が載置可能となるように構成され、制御部４９からの制御信号に従い、レジスト層１２及びディスク状基板１１’を加熱する。プレス機構４８は、モールド２１が固定可能となるように構成され、制御部４９からの制御信号に従ってモールド２１を加熱ステージ４７に向けて押し下げる（プレスする）。この場合、プレス機構４８は、固定されているモールド２１を加熱する加熱機能を備えている。制御部４９は、加熱ステージ４７による加熱やプレス機構４８による加熱及びプレスを制御する。
モールド２１は、全体として円板状に構成されており、図５に示すように、レジスト層１２にレジストパターンを形成するための凹凸部がその表面に形成されている。この場合、モールド２１の凹凸部には、レジストパターンを形成する工程においてレジスト層１２からモールド２１を離脱させる際におけるレジスト材のモールド２１への付着を防止するために、例えばフッ素系のコーティング処理が施されている。モールド２１における凹凸部の形成には、一例として電子ビームリソグラフィー装置及び反応性イオンエッチング装置が使用される。なお、発明の理解を容易とするために、同図に示すモールド２１は、凹凸部を誇張して表示されている。
図２及び図４に示す装置４１，４６を用いて、本発明に係るレジストパターンの形成方法に従ってレジストパターンを形成する。
先ず、ディスク状基板１１’をターンテーブル４３に載置して、塗布装置４１に処理を開始させる。これに応じて、制御部４５が、モータ４２及び吐出機構４４に制御信号を出力する。この際に、モータ４２が制御信号に従ってディスク状基板１１’を載置したターンテーブル４３を例えば５回転低速で回転させ、吐出機構４４が制御信号に従って所定の量のレジスト材（例えばポリスチレン系共重合物）をディスク状基板１１’の内周部に吐出する。次いで、制御部４５は、モータ４２に対してターンテーブル４３を高速で所定時間回転させるための制御信号を出力する。これに応じて、モータ４２がターンテーブル４３を高速で回転させる。この際に、ターンテーブル４３の回転に応じてディスク状基板１１’が高速で回転し、吐出されたレジスト材が遠心力によりディスク状基板１１’の外周方向に対して均等な厚みで延伸させられる。これにより、ディスク状基板１１’の表面にレジスト層１２が所期の厚さｔ４、例えば１００ｎｍで形成される。
次に、転写装置４６を用いてレジスト層１２にレジストパターンを形成する工程においては、先ず、レジスト層１２及びメタルマスク層９と磁性層１０を有するディスク状基板１１’を加熱ステージ４７に載置して、転写装置４６に処理を開始させる。これに応じて、制御部４９が、加熱ステージ４７及びプレス機構４８に対して加熱を指示する制御信号を出力する。この際に、加熱ステージ４７が、制御信号に従い、レジスト層１２及びディスク状基板１１’を加熱し、プレス機構４８が、制御信号に従い、固定されているモールド２１を加熱する。この場合、レジスト層１２の温度がレジスト材のガラス転移点（この場合、ポリスチレン系共重合物のガラス転移点である１０５℃）を超えたときには、レジスト層１２は軟化して変形可能な状態となる。次いで、制御部４９は、例えば温度センサ（図示せず）の出力信号を監視することにより、レジスト層１２、ディスク状基板１１’及びモールド２１の温度がレジスト材のガラス転移点以上の例えば１７０℃に達したことを確認した時点でプレスを指示する制御信号をプレス機構４８に出力する。これに応じて、プレス機構４８は、例えば２．１ＭＰａ（２１．２ｋｇｆ／ｃｍ２）の圧力でモールド２１をプレスする。
この際に、図６に示すように、モールド２１の凸部２２がレジスト層１２に押し当てられて、レジスト層１２を形成するレジスト材が変形してモールド２１の凹部２３に入り込む。続いて、制御部４９は、プレス機構４８に対してプレスの停止を指示する制御信号を出力すると共に、加熱ステージ４７及びプレス機構４８に対して加熱の停止を指示する制御信号を出力する。これに応じて、加熱ステージ４７が加熱を停止し、プレス機構４８がプレス及び加熱を停止する。次に、レジスト層１２、ディスク状基板１１’及びモールド２１の温度が室温に低下するまで放置する。この場合、冷却機構を設けて強制的に温度を低下させる方法を採用することもできる。
次いで、モールド２１をレジスト層１２から離脱させる。これにより、図７に示すように、レジスト層１２にモールド２１の凹凸形状が転写される。この場合、凸部２２の先端面がレジスト層１２のあまり深くならない位置までモールド２１を押し込むことで、レジストパターン１は、図７に示すように、その凹部４の底面とディスク状基板１１’の表面１６との離間長が十分に長く（例えば５２ｎｍ）、凹部残留レジスト層３を残した状態で形成される。又は、前記したようにレジスト層１２の厚さｔ４を厚く形成しておくことで、同様に凹部残留レジスト層３（厚さｔ１）を残した状態で形成することができる。
次に、モールド２１の凹凸形状が転写されたレジスト層１２を有するディスク状基板１１’を、プラズマエッチング装置（図示せず）に移し、酸素プラズマをレジスト層１２の全面に照射して、プラズマエッチングを行い、凹部４における凹部残留レジスト層３の除去と共に凸部５のパターン側面のエッチングを行う。
こうしたエッチングにより、図８に示すように、その凹部１４の幅ｗ３が十分に広い（すなわち、対応するモールド２１の凹部２３の幅ｗ６よりも狭い幅ｗ４の凸部１５を有する）所望のレジストパターン２が形成される。
（磁気記録媒体の製造方法）
次に、レジストパターンが形成されたレジスト層をマスクとして使用し、ディスク状基板の表面に磁性層からなるディスクリートトラックを形成してディスクリートトラック媒体を製造する工程について、図９を参照しつつ説明する。なお、反応性イオンエッチング処理については、公知の技術のため、その詳細な説明を省略する。
先ず、図８の態様で形成されたレジストパターン２をマスクとして使用して、メタルマスク層９に対して反応性イオンエッチング処理を行う。これにより、図９（ａ）に示すように、レジストパターン２（図８を参照）から露出している部位のメタルマスク層９が除去され、メタルマスクパターン９１が作製される。この際には、メタルマスク層９が除去された部位における磁性層１０の表層のごく一部も除去される。また、この際には、凸形状からなるレジスト層１２の大部分が消失するが、一部がメタルマスク層９上に残存する。
次に、作製されたメタルマスクパターン９１をマスクとして使用して、磁性層１０に対して反応性エッチング処理を行う。これにより、図９（ｂ）に示すように、メタルマスクパターン９１から露出している部位の磁性層１０が除去される。また、この際には、レジスト層１２の全てが消失する。
次に、メタルマスクエッチング用のガスを使用した反応性イオンエッチング処理を行うことにより、残っているメタルマスク層９を除去する。これにより、図９（ｃ）に示すように、ディスクリートトラック９２が形成される。
次いで、表面仕上げ処理（図示しない）を行う。この表面仕上げ処理では、先ず、分離した磁性層１０，…，１０同士の隙間に例えば酸化シリコンを充填した後にＣＭＰ装置（ケミカル・メカニカル・ポリッシュ）を用いて表面を平坦化する。次に、平坦化した表面に例えばＤＬＣ（Diamond Like Carbon）で保護膜を形成し、最後に潤滑剤を塗布する（いずれも図示しない）。これにより、ディスクリートトラック型の磁気記録媒体が完成する。
以上、本発明のレジストパターン形成方法をディスクリートトラック型の磁気記録媒体の製造に適用した例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、分割記録要素がトラックの周方向（セクタの方向）に微細な間隔で並設された磁気ディスク、トラックの径方向及び周方向の両方向に微細な間隔で並設された磁気ディスク、分割記録要素が螺旋形状をなす磁気ディスクの製造についても本発明は当然適用可能である。
又、ＭＯ等の光磁気ディスク、更に、磁気テープ等ディスク形状以外の他のディスクリートタイプの磁気記録媒体の製造に対しても本発明は適用可能である。
さらに、本発明のレジストパターン形成方法は、上述した磁気記録媒体の製造方法に応用できるほか、磁気ヘッドの製造方法、その他各種半導体装置の製造方法にも応用できる。
（磁気ヘッドの製造方法）
次に、本発明の磁気ヘッドの製造方法について説明する。
薄膜磁気ヘッドとしては、書き込み用の誘導型磁気変換素子を有する記録ヘッドと、読み出し用の磁気抵抗（ＭＲ（Magneto Resistive））素子を有する再生ヘッドとを積層した構造の複合型薄膜磁気ヘッドが広く知られている。ＭＲ素子としては、異方性磁気抵抗効果を用いたＡＭＲ（Anisotropic Magneto Resistive）素子と、巨大磁気抵抗効果を用いたＧＭＲ（Giant Magneto Resistive）素子とがあり、ＡＭＲ素子を用いた再生ヘッドはＡＭＲヘッド又は単にＭＲヘッドと呼ばれ、ＧＭＲ素子を用いた再生ヘッドはＧＭＲヘッドと呼ばれる。ＧＭＲ素子は、ＡＭＲ素子よりも同じ外部磁界を加えたときに大きな抵抗変化を示す。このため、ＧＭＲヘッドは、ＡＭＲヘッドよりも再生出力を３〜５倍程度大きくすることができる。再生ヘッドの性能向上に伴って、記録ヘッドの性能向上も求められている。記録ヘッドの性能のうち、記録密度を高めるには、磁気記録媒体におけるトラック密度を上げる必要がある。そのためには、記録ギャップ（write gap）を挟んでその上下に形成された下部磁極（ボトムポール）及び上部磁極（トップポール）のエアベアリング面での幅をサブミクロンオーダーまで狭くした狭トラック構造の記録ヘッドを実現する必要があり、そのために半導体加工技術が利用されている。
図１０は、薄膜磁気ヘッドの一例である複合型薄膜磁気ヘッドの断面構成図を示している。図１０において、（ａ）はトラック面に垂直な断面を示し、（ｂ）は磁極部分のトラック面に平行な断面を示している。この磁気ヘッド１００は、再生用の磁気抵抗効果読み出しヘッド部（以下，読み出しヘッド部という）１００Ａと、記録用のインダクティブ記録ヘッド部（以下、記録ヘッド部という）１００Ｂとを有している。
読み出しヘッド部１００Ａは、基板１０１上に下地層１０２、下部シールド層１０３、シールドギャップ層１０４を順次介して磁気抵抗効果層１０５のパターンを形成したものである。また、シールドギャップ層１０４の上にはＭＲ層に拡散しないような材料により形成されたリード端子層１０５ａも形成されており、このリード端子層１０５ａがＭＲ層１０５に電気的に接合されている。ＭＲ層１０５およびリード端子層１０５ａの上にはシールドギャップ層１０６が積層されている。
記録ヘッド部１００Ｂは、この読み出しヘッド１００Ａ上に、ＭＲ層１０５に対する上部シールド層を兼ねる下部磁極１０７、ギャップ層１０８を介して上部磁極（上部ポール）１０９ａを形成したものである。ギャップ層１０８上に第１層目の薄膜コイル１１１と第２層目の薄膜コイル１１２が積層されている。薄膜コイル１１１，１１２は絶縁層１１３，１１４により覆われており、上記絶縁層１１０，１１３，１１４上に上部磁極１０９ａを含む上部磁極層１０９が形成されている。上部磁極層１０９はオーバーコート層１１５により覆われている。なお、この記録ヘッド部１００Ｂでは、上部磁極１０９ａに対向する下部磁極（下部ポール）１０７ａは、上部シールド層１０７の表面部分を一部突状に加工したトリム（Trim）構造となっている。
この磁気ヘッド１００では、読み出しヘッド部１００Ａにおいて、ＭＲ層１０５の磁気抵抗効果を利用して磁気ディスク（図示しない）からの情報の読み出しが行われると共に、記録ヘッド部１００Ｂにおいて、上部磁極１０９ａと下部磁極１０７ａとの間の磁束の変化を利用して磁気ディスクに対して情報が書き込まれる。
このような複合型薄膜磁気ヘッド、特に記録ヘッド部の磁極（ポール）を本発明に係るレジストパターン形成方法で製造する方法について、図１１を参照して説明する。
まず、図１１（ａ）に示すように、例えばアルティック（Ａｌ２Ｏ３・ＴｉＣ）基板５１上に、例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）よりなる絶縁層５２を例えばスパッタリング法（以下、スパッタ法という）により約３〜５μｍ程度の厚みで形成する。続いて、図示しないが、下部シールド層、記録ギャップ層、ＭＲ素子やＧＭＲ素子等を形成した後、磁性層、例えばパーマロイよりなる上部シールド兼下部磁極（以下、下部磁極と記す）５３を、例えばスパッタ法により約３〜４μｍの厚みで形成する。続いて、絶縁膜、例えばアルミナ膜よりなる記録ギャップ層５４を例えばスパッタ法で形成し、この記録ギャップ層５４上に、例えばスパッタ法により、上部磁極層５５を形成する。上部磁極層５５の材料としては、例えば、パーマロイ（ＮｉＦｅ）の他、ＦｅＮ（窒化鉄）、ＦｅＺｒＮ（窒化ジルコニア鉄）等の高飽和磁束密度（Ｈｉ−Ｂｓ）材が用いられる。
続いて、この上部磁極層５５上に、例えばスパッタ法により、例えば記録ギャップ層と同じ材料のアルミナからなる無機系絶縁膜５６を形成する。この無機系絶縁膜５６が上部磁極層５５のエッチングマスク材（上述した磁気記録媒体の製造方法の実施形態における「メタルマスク９」と同一の作用を示すものである。）となる。続いて、無機系絶縁膜５６上にレジスト層５７を形成する。このレジスト層５７が無機系絶縁膜５６のエッチングマスク材となる。
次に、図１１（ｂ）に示すように、レジスト層にモールド（スタンパともいう。）によって所望のパターン幅（例えば磁極と同じ幅）よりも広いレジストパターン５７ａを転写する。すなわち、凹部の幅の広いモールドを用いるので、プレス及びレジスト層からの離脱を、容易に且つレジスト層の剥離発生等による欠陥を低減した態様で行うことができる。
続いて、レジスト層の凹部における凹部残留レジスト層５７ｂを、例えば酸素プラズマによってエッチングして除去すると共に、レジストパターン５７ａの側面をエッチングして、図１１（ｃ）に示すように、例えば磁極と同じ幅の、無機系絶縁膜５６をエッチングするレジストマスク５７ｃを形成する。
次に、図１１（ｄ）に示すように、レジストマスク５７ｃをマスクとしてＣＦ４（四フッ化炭素）、Ｃｌ２（塩素）等を用いた反応性イオンエッチングにより、無機系絶縁膜５６を選択的に除去して、上部磁極層５５をエッチングする無機系絶縁マスク５６ａを形成する。なお、無機系絶縁マスク５６ａは二酸化珪素（ＳｉＯ２）などにより形成するようにしてもよい。
次に、図１１（ｄ）において、この無機系絶縁マスク５６ａを用いて、例えばＡｒ（アルゴン）のイオンミリングによって、上部磁極層５５を選択的に除去する。この上部磁極層５５のイオンミリングの際にはレジストマスク５７ｃを除去してもよいが、無機系絶縁マスク５６ａと一緒にイオンミリングのマスク材として使用してもよい。反応性イオンエッチングによって記録ギャップ膜５４を選択的に除去した後、再び、例えばＡｒのイオンミリングによって下部磁極５３の表面をエッチングして、図１１（ｅ）及び上述した図１０に示すようなトリム構造が形成される。
次に、本発明を実施例に基づき、より具体的に説明する。
（実施例１）
図１は、本発明のレジストパターン形成方法の一実施形態における工程を模式的に示す図である。
先ず、図１（ａ）に示すように凹部２３の幅ｗ６が１２６ｎｍ、深さＨ１が２３０ｎｍ、ピッチＰが２００ｎｍのモールド２１を電子線リソグラフィーと反応性イオンエッチングを用いて作製する。次いで、図１（ｂ）に示すように、基板１１の表面にレジスト層１２を１００ｎｍの厚さｔ４で成膜する。モールド２１及びレジスト層１２が表面に成膜された基板１１をプレス装置に装着し、１７０℃まで加熱した後、２．１ＭＰａ（２１．２ｋｇｆ／ｃｍ２）の圧力でプレスする。プレスした状態でモールド２１及び基板１１を３５℃まで冷却した後にモールド２１を基板１１から離脱させると、図１（ｃ）示すようなレジストパターン１が転写される。ここで、レジストパターン１の凸部５の厚さｔ２は１０７ｎｍ、凹部残留レジスト層３の厚さｔ１は５２ｎｍとなった。次いで、酸素プラズマによりレジストパターン１をエッチングする。酸素プラズマによるレジストパターン１のエッチング速度は、幅方向が約１５ｎｍ／ｍｉｎ、厚さ方向が約２０ｎｍ／ｍｉｎであった。凹部残留レジスト層３の除去を終えると、図１（ｄ）のように、得られたレジストパターン２の凸部１５の幅ｗ４は８０ｎｍとなり、凹部２３の幅ｗ６の広いモールド２１から、凸部１５の幅ｗ４の狭いレジストパターン２を形成することができた。
本発明に係るレジストパターン形成方法の一実施例における各工程を説明する模式断面図である。 本発明のレジストパターン形成方法の一実施形態において用いられる塗布装置の構成を示すブロック図である。 磁性層、メタルマスク層及びレジスト層が形成されたディスク状基板の構成を示す模式断面図である。 本発明のレジストパターン形成方法の一実施形態において用いられる転写装置の構成を示すブロック図である。 転写装置におけるモールドの構成を示す模式断面図である。 レジスト層にモールドをプレスした状態を示す模式断面図である。 モールドのパターンが転写されたレジスト層の構成を示す模式断面図である。 レジスト層に対してエッチング処理を行った状態におけるレジスト層の構成を示す模式断面図である。 本発明の磁気記録媒体の製造方法の一例を示す工程図である。 薄膜磁気ヘッドの一例である複合型薄膜磁気ヘッドの模式的な断面構成図である。 本発明のレジストパターンの形成方法を適用して磁気ヘッドを製造する一例を示す工程図である。 インプリント法によるレジストパターン形成方法の各工程図である。 ディスクリートトラック媒体についての製造方法を説明するための模式断面図である。 インプリント法によるレジストパターン形成に用いられるモールドの形状を示す模式断面図である。
符号の説明
１、２ レジストパターン
３ 凹部残留レジスト層
４ 凹部
５ 凸部
９ メタルマスク層
１０ 磁性層
１１、１１’ 基板
１２ レジスト層
１４ 凹部
１５ 凸部
１６ 基板面
２１、２１’、２１” モールド
２２、２２’、２２” モールド凸部
２３、２３’、２３” モールド凹部
４１ 塗布装置
４２ モータ
４３ ターンテーブル
４４ 吐出機構
４５ 制御部
４６ 転写装置
４７ 加熱ステージ
４８ プレス機構
４９ 制御部
Ｐ ピッチ
Ｈ１ 深さ
ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４ 厚さ
ｗ１，ｗ２，ｗ３，ｗ４，ｗ５，ｗ６，ｗ７ 幅

Claims (5)

  1. 基板上に形成されたレジスト層にインプリント法で凹凸形状を有するモールドのパターンを転写した後、転写されたレジストパターンの凸形状のパターン側面をエッチングすることにより、対応するモールドの凹部の幅よりも狭い幅の凸形状を有するレジストパターンを形成し、
    前記レジストパターンの凸形状のパターン側面のエッチングが、前記転写されたレジストパターンの凹部に残留する残留レジスト層の除去と共に行われ、
    前記残留レジスト層の除去が終了するのとほぼ同時に前記レジストパターンの凸形状の幅が所望の幅となるように、前記残留レジスト層の厚さを変化させることを特徴とするレジストパターン形成方法。
  2. 前記レジストパターンの凸形状のパターン側面のエッチングが、前記転写されたレジストパターンの凹部に残留する残留レジスト層の除去と共に行われ、
    前記残留レジスト層の厚さを、前記モールドのパターンを前記レジスト層に転写した後に前記モールドを前記レジスト層から離脱させる際に、レジスト層の剥離による欠陥が発生することを抑制するのに十分な厚さとすることを特徴とする請求項１に記載のレジストパターン形成方法。
  3. 前記エッチングがプラズマエッチングであることを特徴とする請求項１又は２に記載のレジストパターン形成方法。
  4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のレジストパターン形成方法を用いたことを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
  5. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のレジストパターン形成方法を用いたことを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
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