JP4575498B2 - 磁気記録媒体の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、パターンド媒体などの磁気記録媒体の製造方法に関する。
近年、ハードディスクドライブ(HDD)に組み込まれる磁気記録媒体において、隣接トラック間の干渉によりトラック密度の向上が妨げられるという問題が顕在化している。特に記録ヘッド磁界のフリンジ効果を低減することは重要な技術課題である。
このような問題に対して、強磁性層を加工して記録トラック間を物理的に分離するディスクリートトラック(Discrete Track Recording)媒体(DTR媒体)が提案されている。DTR媒体では、記録時に隣接トラックの情報を消去するサイドイレース現象、再生時に隣接トラックの情報を読み出すサイドリード現象などを低減できるため、トラック密度を高めることができる。したがって、DTR媒体は高記録密度を提供しうる磁気記録媒体として期待されている。同様に、ドット状の磁性パターンを有するビットパターンド媒体(BPM)も高記録密度を提供しうる磁気記録媒体として期待されている。
パターンド媒体(DTR媒体、BPM)を製造する方法として、磁気記録層上にハードマスクとレジストとを形成し、インプリント法でレジストに凹凸パターンを転写し、レジストの凹凸パターンをハードマスクに転写し、このハードマスクをエッチングマスクとして磁気記録層をエッチングすることにより凹凸パターンを形成する方法が知られている。
このような方法の一例として、特許文献1および2には、ハードマスク層を2層とした技術が開示されている。この中で、レジストのインプリントの残渣除去工程とレジスト直下のハードマスクへのパターン転写、及び最下層のハードマスクへのパターン転写に関する技術が開示されており、それぞれ異なるエッチングガスで行なわれている。しかしながら、開示されている技術では、レジストとレジスト直下のハードマスクのエッチング選択比が非常に大きい場合(例えば10以上)には良好な加工が可能であるが、十分に選択比が取れない場合には、レジスト直下のハードマスクのエッチング時にレジストマスクもさらにエッチングされるため、パターン幅が細くなる。その結果、ランド/グルーブ比(すなわち、パターン凸部の幅:パターン凹部の幅の比)が小さくなる。このため、媒体をドライブに搭載し、ヘッドで読み書きした際に十分な信号品質を得ることが出来なくなるという問題が生じる。
本発明の目的は、磁気記録層のランド/グルーブ比がより大きなパターンド磁気記録媒体(DTR媒体およびBPM)の製造方法を提供することにある。
本発明の実施形態によれば、磁気記録層上に、第1のハードマスク、膜厚が2nm以上10nm以下でありSi、SiC、SiOC、SiO 2 、SiNおよびSiONから成る群から選択される第2のハードマスクおよびレジストを形成し、前記レジストに対してスタンパをインプリントして凹凸パターンを転写し、パターン化されたレジストの凹部に残存している残渣を、CF 4 、SF 6 およびCHF 3 から成る群から選択される第1のエッチングガスにより除去し、パターン化されたレジストをマスクとして、前記第2のハードマスクを第1のエッチングガスによりエッチングして凹凸パターンを転写し、前記第2のハードマスクをマスクとして前記第1のハードマスクを第1のエッチングガスと異なる第2のエッチングガスによりエッチングして凹凸パターンを転写し、イオンビームエッチングにより、凹部で露出している前記磁気記録層の磁性を失活させるとともに前記第2のハードマスクを除去することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法が提供される。
本発明の実施形態によれば、磁気記録層上に、第1のハードマスク、膜厚が2nm以上10nm以下でありAl、Ag、Au、Co、Cr、Cu、Ni、PdおよびPtから成る群から選択される第2のハードマスクおよびレジストを形成し、前記レジストに対してスタンパをインプリントして凹凸パターンを転写し、パターン化されたレジストの凹部に残存している残渣を、Arガスである第1のエッチングガスにより除去し、パターン化されたレジストをマスクとして、前記第2のハードマスクを第1のエッチングガスによりエッチングして凹凸パターンを転写し、前記第2のハードマスクをマスクとして前記第1のハードマスクを第1のエッチングガスと異なる第2のエッチングガスによりエッチングして凹凸パターンを転写し、イオンビームエッチングにより、凹部で露出している前記磁気記録層の磁性を失活させるとともに前記第2のハードマスクを除去することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法が提供される。
本発明の実施形態によれば、磁気記録層上に、第1のハードマスク、膜厚が2nm以上10nm以下でありAl、Ag、Au、Co、Cr、Cu、Ni、PdおよびPtから成る群から選択される第2のハードマスクおよびレジストを形成し、前記レジストに対してスタンパをインプリントして凹凸パターンを転写し、パターン化されたレジストの凹部に残存している残渣を、Arガスである第1のエッチングガスにより除去し、パターン化されたレジストをマスクとして、前記第2のハードマスクを第1のエッチングガスによりエッチングして凹凸パターンを転写し、前記第2のハードマスクをマスクとして前記第1のハードマスクを第1のエッチングガスと異なる第2のエッチングガスによりエッチングして凹凸パターンを転写し、イオンビームエッチングにより、凹部で露出している前記磁気記録層の磁性を失活させるとともに前記第2のハードマスクを除去することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法が提供される。
本発明の実施形態によれば、レジストのインプリント残渣除去工程と第2のハードマスクへの凹凸パターン転写工程を同一の第1のエッチングガスで行い、第1のハードマスクへの凹凸パターン転写工程を前記第1のエッチングガスとは異なる第2のエッチングガスで行なうことにより、磁気記録層のランド/グルーブ比をより大きくすることができる。
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
図1に、本発明の方法を用いて製造されるパターンド媒体の一例であるディスクリートトラック媒体(DTR媒体)の周方向に沿う平面図を示す。図1に示すように、パターンド媒体1の周方向に沿って、サーボ領域2と、データ領域3が交互に形成されている。サーボ領域2には、プリアンブル部21、アドレス部22、バースト部23が含まれる。データ領域3には隣接するトラック同士が互いに分離されたディスクリートトラック31が含まれる。
図1に、本発明の方法を用いて製造されるパターンド媒体の一例であるディスクリートトラック媒体(DTR媒体)の周方向に沿う平面図を示す。図1に示すように、パターンド媒体1の周方向に沿って、サーボ領域2と、データ領域3が交互に形成されている。サーボ領域2には、プリアンブル部21、アドレス部22、バースト部23が含まれる。データ領域3には隣接するトラック同士が互いに分離されたディスクリートトラック31が含まれる。
図2に、本発明方法を用いて製造されるパターンド媒体の他の例であるビットパターンド(BPM)媒体の周方向に沿う平面図を示す。このパターンド媒体では、データ領域3に磁性ドット32が形成されている。
図3(a)〜(h)を参照して、本発明に係る磁気記録媒体の製造方法の一例を説明する。
図3(a)に示すように、ガラス基板51上に、下地層(図示せず)および厚さ20nmの磁気記録層52を成膜する。磁気記録層52上に厚さ15nmのカーボンからなる第1のハードマスク53と、厚さ3nmのSiからなる第2のハードマスク54を成膜する。第2のハードマスク54上に、レジスト55をスピンコートする。一方、たとえば図1に示すDTR媒体のパターンに対応する所定の凹凸パターンが形成されたスタンパ60を用意する。スタンパ60は、EB描画、Ni電鋳、射出成形を経て製造される。スタンパ60を、その凹凸面がレジスト55に対向するように配置する。
図3(b)に示すように、レジスト55に対してスタンパ60をインプリントして、スタンパ60の凹凸パターンをレジスト55に転写する。その後、スタンパ60を取り外す。レジスト55に転写された凹凸パターンの凹部の底にはレジスト残渣が残っている。
図3(c)に示すように、ドライエッチングにより、凹部のレジスト残渣除去と、第2のハードマスクへのパターン転写を同一の第1のエッチングガスで行い、第1のハードマスクの表面を露出させる。たとえば、誘導結合プラズマ(ICP)RIE装置により、エッチングガスとしてCF4ガスが用いられる。
図3(d)に示すように、パターン化された第2のハードマスク54をマスクとして、第1のハードマスク53を第1のエッチングガスと異なる第2のエッチングガスによりエッチングしてパターンを転写し、凹部で磁気記録層52の表面を露出させる。エッチングにはたとえば、誘導結合プラズマ(ICP)RIE装置により、第2のエッチングガスとして酸素ガスを用いる。その際、第2のハードマスク54のパターン上部に残存するレジストの一部または全部が剥離され、主に第1のハードマスク53と第2のハードマスク54とからなる凹凸パターンが形成される。
図3(e)に示すように、ドライエッチングにより、パターン凸部に残存する第2のハードマスクを除去する。たとえば、誘導結合プラズマ(ICP)RIE装置により、エッチングガスとしてCF4ガスを用いる。なお、この工程は、イオンビームエッチングによる磁気記録層エッチング工程と兼ねても良いため、必ずしも行なう必要は無く、省略することも出来る。
図3(f)に示すように、イオンビームエッチングにより、残存する第2のハードマスク54を除去する((e)を省略した場合)とともに、パターン凹部で磁気記録層52の磁性を失活させて非磁性層56を形成する。第2のハードマスク54を除去する際、パターン凹部の磁気記録層52の一部がエッチングされうる。しかし、凹部の磁気記録層52は磁性を失活して非磁性化しているため、加工後の媒体をハードディスクドライブに組み込んだ際に良好なフリンジ特性を得ることが可能である。なお、エッチングガスとしては、例えばHe−N2混合ガスを用いることができ、イオンビーム装置としては、たとえば電子サイクロトロン共鳴(ECR)型のイオンガンを用いることができる。
図3(g)に示すように、残存している第1のハードマスク53を除去する。この際、たとえば誘導結合プラズマ(ICP)RIE装置により、エッチングガスとして酸素ガスを用いて第1のハードマスク53を除去する。
図3(h)に示すように、CVD(化学気相堆積)により厚さ3nmの保護膜57を形成する。
なお、以上の工程において、各種の膜の厚さおよび凹凸の深さは、たとえばAFM(atomic force microscope)、断面TEM(transmission electron microscopy)などを用いて容易に測定することができる。また、メタルマスク種およびその組成比については、EDX(energy dispersive X-ray spectroscopy)分析を行なうことで容易に測定できる。加工完成後媒体をXPS(X-ray photoelectron spectroscopy)分析し、媒体内の残留ガスを分析することで、イオンビームエッチングで用いたエッチングガス種とその効果を調査することが可能である。また、図3に示した製造方法は、DTR媒体の製造に限らず、BPM(bit patterned media)の製造にも適用できる。
ここで、図3(c)および(d)の工程についてより詳細に説明する。本発明の方法では、図3(c)においてレジストのインプリント残渣除去と第2のハードマスク54へのパターン転写とを同一の第1のエッチングガスで行い、図2(d)において第1のハードマスク53へのパターン転写を前記第1のエッチングガスとは異なる第2のエッチングガスで行なう。
従来の方法のように、レジスト残渣除去および第2のハードマスクのパターン転写を、異なるガスを用いて独立に行う場合では、第2のハードマスク54のエッチング工程の際に、マスクとなるレジストのエッチングを抑制する目的で、レジストと第2のハードマスク54のエッチング選択比を大きく取る必要がある。それに対し、本発明による方法では、レジストのインプリント残渣が除去されて第2のハードマスク54の表面が露出した瞬間から第2のハードマスク54へのエッチングが連続的に行なわれるため、当該選択比を大きく取ることが必ずしも要求されない。そして、このように連続的に行うことで、後述するように、先行技術と比較してランド/グルーブ比のより大きなパターンを形成できる。
さらに、本発明による方法では、第1のハードマスク53のパターニングにおいて使用する第2のエッチングガスを、レジスト残渣の除去および第2のハードマスク54のパターニングにおいて使用する第1のエッチングガスと異なるものとすることで、第1のハードマスク53と第2のハードマスク54のエッチング選択比を大きく取ることができる。その結果、ランド/グルーブ比が大きいうえに、形状の良いマスクを形成することが可能となる。また、本発明の方法によれば、第1のハードマスク53の膜厚などの材料選択の自由度も大きく向上する。
以下、図面を参照しながら、従来の方法と本発明の方法との違いをより詳細に説明する。
図4(a)〜(d)は、従来の磁気記録媒体の製造方法を示し、図5(a)〜(d)は、本発明の磁気記録媒体の製造方法を示す。
図4(a)〜(d)は、従来の磁気記録媒体の製造方法を示し、図5(a)〜(d)は、本発明の磁気記録媒体の製造方法を示す。
まず、図4(a)〜(d)を参照して、従来の製造方法について説明する。
図4(a)は、製造方法の全体を表す図3(a)〜(h)の中で図3(b)に対応する。すなわち、スタンパ60を用いて、レジスト55にインプリントを行った直後の状態である。図3(b)では、スタンパ60の凸パターンおよびインプリント後のレジストの凹パターンは、ほぼ直角の角を有した形状に記載されている。しかし、このような形状は概略的に示されたものであり、実際にはスタンパの凸はテーパーがついた形状に設計されており、インプリントされたレジストも、図4(a)のように、奥に進むほど溝が狭まっている。このように、スタンパの凸にテーパーをつける理由の1つとしては、インプリント後にレジストからのスタンパの剥離を容易にするためである。
図4(a)は、製造方法の全体を表す図3(a)〜(h)の中で図3(b)に対応する。すなわち、スタンパ60を用いて、レジスト55にインプリントを行った直後の状態である。図3(b)では、スタンパ60の凸パターンおよびインプリント後のレジストの凹パターンは、ほぼ直角の角を有した形状に記載されている。しかし、このような形状は概略的に示されたものであり、実際にはスタンパの凸はテーパーがついた形状に設計されており、インプリントされたレジストも、図4(a)のように、奥に進むほど溝が狭まっている。このように、スタンパの凸にテーパーをつける理由の1つとしては、インプリント後にレジストからのスタンパの剥離を容易にするためである。
インプリントの後、レジスト残渣の除去がO2ガスによって行われる(図4b)。この工程において、レジスト残渣が無くなった瞬間に止めることは現実的には困難であるため、若干オーバーエッチングの状態で終了することになる。このとき、レジストは、O2に対するエッチングレートが速いため、オーバーエッチングの際のサイドエッチ効果によって、パターン幅の縮小が発生する。
次に、第2のハードマスクのエッチングが行われる(図4c)。この工程は、一般にCF4で行われる。第2のハードマスク54が例えばSiの場合、レジストのエッチングレートはSiの2倍程度大きいため、第2のハードマスク54をCF4によって掘り進める間にも、レジストのサイドエッチングが進行する。その結果、レジストマスクの幅はさらに狭まり、それに応じて第2のハードマスク54のマスク幅も狭まる。
続いて、第1のハードマスクにおける凹凸パターン転写が行われる(図4d)。上述の度重なるサイドエッチの影響により、第2のハードマスクのマスク幅は、インプリント後のレジストに形成されたマスク幅よりも狭まっている。そのため、第1のハードマスクに対し、ランド/グルーブの比がより小さなパターンが形成されることになる。
次に、図5(a)〜(d)を参照して、本発明の製造方法を説明する。
図5(a)は、図4(a)と同じく、図3(b)に対応し、レジスト55にインプリントを行った直後の状態を示す。インプリントの後、レジストと第2のハードマスク54を同時に、例えばCF4を用いてエッチングする(図5bおよび5c)。これによって、レジストのインプリント残渣が除去されて第2のハードマスク54の表面が露出した瞬間から、第2のハードマスク54へのエッチングが連続的に行なわれる(図5b)。なお、図5(b)はこの工程の途中の状態を表す図であるが、そのレジストマスクが図4(b)のレジストマスクと同程度になったときの図である。図5(b)では、図4(b)と比較して、Ynm分だけ第2のハードマスク54へのエッチングが進んでいることがわかる。この工程は、第1のハードマスク53が露出した段階で停止される。この段階において、本発明の方法の図5(c)では、従来技術の図4(c)と比較して、第1のハードマスク53の露出する幅が狭くなっていることがわかる(XC<XB)。
図5(a)は、図4(a)と同じく、図3(b)に対応し、レジスト55にインプリントを行った直後の状態を示す。インプリントの後、レジストと第2のハードマスク54を同時に、例えばCF4を用いてエッチングする(図5bおよび5c)。これによって、レジストのインプリント残渣が除去されて第2のハードマスク54の表面が露出した瞬間から、第2のハードマスク54へのエッチングが連続的に行なわれる(図5b)。なお、図5(b)はこの工程の途中の状態を表す図であるが、そのレジストマスクが図4(b)のレジストマスクと同程度になったときの図である。図5(b)では、図4(b)と比較して、Ynm分だけ第2のハードマスク54へのエッチングが進んでいることがわかる。この工程は、第1のハードマスク53が露出した段階で停止される。この段階において、本発明の方法の図5(c)では、従来技術の図4(c)と比較して、第1のハードマスク53の露出する幅が狭くなっていることがわかる(XC<XB)。
続いて、第1のハードマスクにおける凹凸パターン転写が行われる(図5d)。1層のハードマスクだけを用いた製造方法の場合、図4(c)または図5(c)のようにテーパーが生じたハードマスクをもとに磁気記録層エッチングを行うことになるため、形成される磁気記録層の凹凸形状は悪くなる。そのため、一般に、2層のハードマスク(第1のハードマスク53および第2のハードマスク54)が用いられ、第1のハードマスク53のパターン転写は、テーパーの発生を抑えて行われる。本発明の方法も2層のハードマスクを使用した製造方法であるが、第1のハードマスク53への転写には、レジストおよび第2のハードマスク54のエッチングに用いた第1のエッチングガスと異なる第2のエッチングガスを用いることで、エッチング選択比を大きく取ることができる。その結果、第2のハードマスク54の凹部の幅(XC)を維持したまま、形状の良い第1のハードマスク53を形成することが可能となる。このように、本発明の方法によれば、ランド/グルーブ比の大きな磁気記録層のパターンを作製することが可能となる。
なお、本発明の方法では、レジスト55および第2のハードマスク54のエッチング時間を調整することで、インプリントスタンパの凸部形状の半値幅よりも狭いパターン凹部の幅を作製することも可能である。
本発明における、同一の第1のエッチングガスとは、元素が同一である場合を当然に含むが、さらに、レジストマスクをエッチングするガスで第2のハードマスク54をエッチングした場合に、第2のハードマスク54のエッチングレートの変化が10%以内であるエッチングガスも含まれる。例えば、第2のハードマスク54がSiの場合に、初期段階でCF4を用いてエッチングし、途中からCF4に少量のArを混合し、CF4−Ar混合ガスに切り替えるような場合でも、第2のハードマスク54に対するエッチングレートは10%以内でほぼ変化しないため、同一のエッチングガスとみなすものとする。
本発明において、第2のハードマスク54は、Si、SiC、SiOC、SiO2、SiNまたはSiON、あるいは、Al、Ag、Au、Co、Cr、Cu、Ni、PdまたはPtであることが好ましい。
本発明において、レジスト残渣除去および第2のハードマスク54のエッチングにおいて使用する、エッチング方法及び第1のエッチングガスについては、第2のハードマスク54のエッチングにおいて適度なエッチングレートが得られるものが良い。第2のハードマスク54が、例えば、Si、SiC、SiOC、SiO2、SiNまたはSiONである場合は、CF4もしくは、SF6、CHF3、のいずれかのガスを用いた反応性イオンエッチングで加工することが好ましい。また、第2のハードマスク54が、例えば、Al、Ag、Au、Co、Cr、Cu、Ni、PdまたはPtである場合は、Arガスを用いたイオンビームエッチングで加工することが好ましい。
本発明において、第2のハードマスク54の膜厚は、2m以上10nm以下で設定され、より薄いほうが好ましい。1nm以下では膜としての平坦性を確保できない上にレジストとの密着性も低下するために好ましくない。また、第2のハードマスク54の膜厚が10nmを超えるとレジストのサイドエッチによって、かえってパターン幅が細くなることがある。
本発明において、第1のハードマスク53の膜厚は、4nm以上50nm以下で設定することが好ましい。第1のハードマスク53の材料はカーボンであることが好ましいが、原子数比でカーボンの割合が75%を超えるカーボンを主原料とするものであってもよい。第1のハードマスク53がカーボンであることで、第2のエッチングガスとしてO2ガスを用いたエッチングにおいて、第2のハードマスク54とのエッチング選択比を大きく取ることが可能となる。しかし、カーボン膜厚が4nm未満の場合は、磁気記録層エッチング時にサイドエッチが影響するために形状の良い磁気記録層凹凸を作製することができない。また、カーボン膜厚が50nmよりも大きい場合も、磁気記録層エッチング時にバリの形成が影響するために、形状の良い磁気記録層凹凸を作製することができない。
次に、本発明の実施形態において用いられる好適な材料について説明する。
<基板>
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。
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。
<軟磁性裏打ち層>
軟磁性裏打ち層(SUL)は、垂直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、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。軟磁性裏打ち層には、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。軟磁性裏打ち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、スパッタ法により製膜した場合にアモルファス層が形成されやすい。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。
軟磁性裏打ち層(SUL)は、垂直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、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。軟磁性裏打ち層には、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。軟磁性裏打ち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、スパッタ法により製膜した場合にアモルファス層が形成されやすい。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。
軟磁性裏打ち層の下に、軟磁性裏打ち層の結晶性の向上または基板との密着性の向上のために、さらに下地層を設けてもよい。こうした下地層の材料としては、Ti、Ta、W、Cr、Pt、これらを含む合金、またはこれらの酸化物もしくは窒化物を用いることができる。軟磁性裏打ち層と記録層との間に、非磁性体からなる中間層を設けてもよい。中間層は、軟磁性裏打ち層と記録層との交換結合相互作用を遮断し、記録層の結晶性を制御する、という2つの作用を有する。中間層の材料としては、Ru、Pt、Pd、W、Ti、Ta、Cr、Si、これらを含む合金、またはこれらの酸化物もしくは窒化物を用いることができる。
スパイクノイズ防止のために軟磁性裏打ち層を複数の層に分け、0.5〜1.5nmのRuを挿入することで反強磁性結合させてもよい。また、CoCrPt、SmCo、FePtなどの面内異方性を持つ硬磁性膜またはIrMn、PtMnなどの反強磁性体からなるピン層と軟磁性層とを交換結合させてもよい。交換結合力を制御するために、Ru層の上下に磁性膜(たとえばCo)または非磁性膜(たとえばPt)を積層してもよい。
<磁気記録層>
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。
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。
垂直磁気記録層の酸化物含有量は、Co、Cr、Ptの総量に対して、3mol%以上12mol%以下であることが好ましく、5mol%以上10mol%以下であることがより好ましい。垂直磁気記録層の酸化物含有量として上記範囲が好ましいのは、垂直磁気記録層を形成した際、磁性粒子の周りに酸化物が析出し、磁性粒子を分離させ、微細化させることができるためである。酸化物の含有量が上記範囲を超えた場合、酸化物が磁性粒子中に残留し、磁性粒子の配向性、結晶性を損ね、さらには、磁性粒子の上下に酸化物が析出し、結果として磁性粒子が垂直磁気記録層を上下に貫いた柱状構造が形成されなくなるため好ましくない。酸化物の含有量が上記範囲未満である場合、磁性粒子の分離、微細化が不十分となり、結果として記録再生時におけるノイズが増大し、高密度記録に適した信号ノイズ比(SN比)が得られなくなるため好ましくない。
垂直磁気記録層のCr含有量は、0at%以上16at%以下であることが好ましく、10at%以上14at%以下であることがより好ましい。Cr含有量として上記範囲が好ましいのは、磁性粒子の一軸結晶磁気異方性定数Kuを下げすぎず、また、高い磁化を維持し、結果として高密度記録に適した記録再生特性と十分な熱揺らぎ特性が得られるためである。Cr含有量が上記範囲を超えた場合、磁性粒子のKuが小さくなるため熱揺らぎ特性が悪化し、また、磁性粒子の結晶性、配向性が悪化することで、結果として記録再生特性が悪くなるため好ましくない。
垂直磁気記録層のPt含有量は、10at%以上25at%以下であることが好ましい。Pt含有量として上記範囲が好ましいのは、垂直磁性層に必要なKuが得られ、さらに磁性粒子の結晶性、配向性が良好であり、結果として高密度記録に適した熱揺らぎ特性、記録再生特性が得られるためである。Pt含有量が上記範囲を超えた場合、磁性粒子中にfcc構造の層が形成され、結晶性、配向性が損なわれるおそれがあるため好ましくない。Pt含有量が上記範囲未満である場合、高密度記録に適した熱揺らぎ特性に十分なKuが得られないため好ましくない。
垂直磁気記録層は、Co、Cr、Pt、酸化物のほかに、B、Ta、Mo、Cu、Nd、W、Nb、Sm、Tb、Ru、Reから選ばれる1種類以上の元素を含むことができる。上記元素を含むことにより、磁性粒子の微細化を促進し、または結晶性や配向性を向上させることができ、より高密度記録に適した記録再生特性、熱揺らぎ特性を得ることができる。上記元素の合計の含有量は、8at%以下であることが好ましい。8at%を超えた場合、磁性粒子中にhcp相以外の相が形成されるため、磁性粒子の結晶性、配向性が乱れ、結果として高密度記録に適した記録再生特性、熱揺らぎ特性が得られないため好ましくない。
垂直磁気記録層としては、CoPt系合金、CoCr系合金、CoPtCr系合金、CoPtO、CoPtCrO、CoPtSi、CoPtCrSi、ならびにPt、Pd、Rh、およびRuからなる群より選択された少なくとも一種を主成分とする合金とCoとの多層構造、さらに、これらにCr、BおよびOを添加したCoCr/PtCr、CoB/PdB、CoO/RhOなどを使用することもできる。
垂直磁気記録層の厚さは、好ましくは5ないし60nm、より好ましくは10ないし40nmである。この範囲であると、より高記録密度に適した磁気記録再生装置を作製することができる。垂直磁気記録層の厚さが5nm未満であると、再生出力が低過ぎてノイズ成分の方が高くなる傾向がある。垂直磁気記録層の厚さが40nmを超えると、再生出力が高過ぎて波形を歪ませる傾向がある。垂直磁気記録層の保磁力は、237000A/m(3000Oe)以上とすることが好ましい。保磁力が237000A/m(3000Oe)未満であると、熱揺らぎ耐性が劣る傾向がある。垂直磁気記録層の垂直角型比は、0.8以上であることが好ましい。垂直角型比が0.8未満であると、熱揺らぎ耐性に劣る傾向がある。
<保護膜>
保護膜は、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。保護膜の材料としては、たとえばC、SiO2、ZrO2を含むものが挙げられる。保護膜の厚さは1から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膜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。
保護膜は、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。保護膜の材料としては、たとえばC、SiO2、ZrO2を含むものが挙げられる。保護膜の厚さは1から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膜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。
次に、本発明の実施形態における各工程の好適な製造条件について説明する。
<インプリント>
記録トラックとサーボ情報のパターンが形成されたスタンパを、レジストが塗布された基板に圧着しながらレジストを硬化させることで、レジストにその凹凸パターンを転写する。
記録トラックとサーボ情報のパターンが形成されたスタンパを、レジストが塗布された基板に圧着しながらレジストを硬化させることで、レジストにその凹凸パターンを転写する。
レジストとしては、UV硬化樹脂や、ノボラックを主成分とした一般的なレジストなどを用いることができる。UV硬化樹脂を使用する場合は、スタンパ材は石英や樹脂などの光を透過させるものがよい。UV硬化樹脂に紫外線を照射することで硬化させることができる。紫外線の光源としては例えば高圧水銀ランプを用いればよい。ノボラックを主成分とした一般的なレジストを使用する場合は、スタンパにNi、石英、Si、SiCなどの材質を用いることができる。レジストは熱や圧力を加えることで硬化させることができる。
<磁性失活>
磁性失活は、パターン化された磁気記録媒体において、凹部の磁気記録層の磁性を凸部と比較して弱めることを指す。磁性を弱めるとは、軟磁性化させることや、非磁性化あるいは反磁性化するものである。このような磁性の変化は、VSM(試料振動型磁力計)やKerr(磁気光学カー効果)測定装置によりHn、Hs、Hcなどの値を測定することで観測することができる。
磁性失活は、パターン化された磁気記録媒体において、凹部の磁気記録層の磁性を凸部と比較して弱めることを指す。磁性を弱めるとは、軟磁性化させることや、非磁性化あるいは反磁性化するものである。このような磁性の変化は、VSM(試料振動型磁力計)やKerr(磁気光学カー効果)測定装置によりHn、Hs、Hcなどの値を測定することで観測することができる。
<保護膜形成および後処理>
カーボン保護膜は、凹凸へのカバレッジをよくするためにCVD法で成膜することが望ましいが、スパッタ法または真空蒸着法により成膜してもよい。CVD法によれば、sp3結合炭素を多く含むDLC膜が形成される。保護膜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。
カーボン保護膜は、凹凸へのカバレッジをよくするためにCVD法で成膜することが望ましいが、スパッタ法または真空蒸着法により成膜してもよい。CVD法によれば、sp3結合炭素を多く含むDLC膜が形成される。保護膜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。
次に、本発明の磁気記録媒体を用いた磁気記録再生装置(HDD)について説明する。図5は、本発明によって製造された磁気記録媒体を搭載した磁気記録装置を示す斜視図である。
図5に示すように、本発明の実施形態に係る磁気記録装置150は、ロータリーアクチュエータを用いた形式の装置である。パターンド媒体1は、スピンドルモータ140に装着され、図示しない駆動装置制御部からの制御信号に応答する図示しないモータにより矢印Aの方向に回転する。磁気記録装置150は、複数のパターンド媒体1を備えたものでもよい。
パターンド媒体1に対して情報の記録再生を行うヘッドスライダー130は、薄膜状のサスペンション154の先端に取り付けられている。ヘッドスライダー130の先端付近には磁気ヘッドが設けられている。パターンド媒体1が回転すると、サスペンション154による押付け圧力とヘッドスライダー130の媒体対向面(ABS)で発生する圧力とがつりあい、ヘッドスライダー130の媒体対向面は、パターンド媒体1の表面から所定の浮上量をもって保持される。
サスペンション154は、図示しない駆動コイルを保持するボビン部などを有するアクチュエータアーム155の一端に接続されている。アクチュエータアーム155の他端には、リニアモータの一種であるボイスコイルモータ156が設けられている。ボイスコイルモータ156は、アクチュエータアーム155のボビン部に巻き上げられた図示しない駆動コイルと、このコイルを挟み込むように対向して配置された永久磁石及び対向ヨークからなる磁気回路とから構成することができる。アクチュエータアーム155は、ピボット157の上下2箇所に設けられた図示しないボールベアリングによって保持され、ボイスコイルモータ156により回転摺動が自在にできるようになっている。その結果、磁気ヘッドをパターンド媒体1の任意の位置にアクセスできる。
実施例1
図1に示すDTR媒体に対応する凹凸パターンを有するスタンパを用い、図3(a)〜(h)に示した方法でDTR媒体を作製した。各工程の条件は以下の通りであった。
図1に示すDTR媒体に対応する凹凸パターンを有するスタンパを用い、図3(a)〜(h)に示した方法でDTR媒体を作製した。各工程の条件は以下の通りであった。
図3(c)に示す、レジスト残渣の除去および第2のハードマスクのエッチングにより、第1のハードマスクの表面を露出させる工程は、ICP−RIE装置により、第1のエッチングガスとしてCF4を用いて、ガス圧0.1Pa、アンテナ電力500W、バイアス電力20W、エッチング時間30秒の条件で行った。
図3(d)の第1のハードマスク53をエッチングして磁気記録層52の表面を露出させる工程は、ICP−RIE装置により、第2のエッチングガスとしてO2を用いて、ガス圧0.1Pa、アンテナ電力500W、バイアス電力20W、エッチング時間20秒の条件で行った。
図3(e)のパターン凸部に残存するハードマスク2を除去する工程は、ICP−RIE装置により、CF4を用いて、ガス圧1.0Pa、アンテナ電力500W、バイアス電力0W、エッチング時間15秒の条件で行った。
図3(f)のイオンビームエッチングにより、パターン凹部の磁気記録層52の磁性失活を行う工程は、ガス圧0.04Pa、プラズマパワー1000W、加速電圧1000V、エッチング時間20秒の条件で行った。エッチングガスはHe−N2混合ガスを用いた。
図3(g)の第1のハードマスク53を除去する工程は、ICP−RIE装置により、O2を用いて、ガス圧1.5Pa、アンテナ電力400W、バイアス電力0W、エッチング時間15秒の条件で行った。
加工後の磁気記録層52の凹凸深さをTEM観察で調べたところ、11nmであった。
製造したDTR媒体に潤滑剤を塗布しハードディスクドライブに搭載して評価したところ、隣接記録前のエラーレートは10の−6乗という良好な値が得られた。隣接トラックに10000回記録を行った後、フリンジ耐性を評価したところ、エラーレートは10の−4.8乗が得られ、DTR媒体への適合性を確認できた。なお、測定した媒体を断面TEM測定したところ、ランド/グルーブ比が3.5程度あり、広いトラック幅が得られていることを確認した。
なお、図3(c)の工程でICP−RIE装置に用いるエッチングガスをSF6、CHF3と変更した媒体も作製したところ、CF4ガスを用いた場合と同様の結果が得られた。
比較例1
図3(c)に示される、レジスト残渣の除去および第2のハードマスクのエッチングによりハードマスク1の表面を露出させる工程と、図3(d)に示される、第1のハードマスクのエッチングにより磁気記録層表面を露出させる工程とを、同一のエッチング方法で行なうことでDTR媒体を作製した。
図3(c)に示される、レジスト残渣の除去および第2のハードマスクのエッチングによりハードマスク1の表面を露出させる工程と、図3(d)に示される、第1のハードマスクのエッチングにより磁気記録層表面を露出させる工程とを、同一のエッチング方法で行なうことでDTR媒体を作製した。
当該エッチングは、Arイオンビームを用いたイオンビームエッチング装置により、ガス圧0.04Pa、プラズマパワー600W、加速電圧600V、エッチング時間400秒の条件で行った。それ以外は実施例1と同様の手法で作製した。
加工後の磁気記録層の凹凸深さをAFM観察で調べたところ、実施例1と同等で11nmであった。また、製造したDTR媒体に潤滑剤を塗布しハードディスクドライブに搭載して評価したところ、隣接記録前のエラーレートが10の−4.0乗しか得られなかったため、フリンジ耐性の評価を行なうことができず、DTR媒体への適合性が不十分だった。測定した媒体を断面TEM測定したところ、ランド/グルーブ比が0.8程度しかないことがわかった。ランド幅が狭いことに起因した信号強度不足が、エラーレートが得られなかった原因と考えられる。
比較例2
図3(c)に示される、レジスト残渣の除去および第2のハードマスクのエッチングにより、第1のハードマスクの表面を露出させる工程において、レジスト残渣の除去と第2のハードマスクのエッチングとを異なる方法で行なってDTR媒体を作製した。すなわち、3層のマスクのエッチングをそれぞれ異なる方法で行い、DTR媒体を作製した。
図3(c)に示される、レジスト残渣の除去および第2のハードマスクのエッチングにより、第1のハードマスクの表面を露出させる工程において、レジスト残渣の除去と第2のハードマスクのエッチングとを異なる方法で行なってDTR媒体を作製した。すなわち、3層のマスクのエッチングをそれぞれ異なる方法で行い、DTR媒体を作製した。
レジストの残渣除去は、ICP−RIE装置により、O2を用いて、ガス圧0.1Pa、アンテナ電力500W、バイアス電力10W、エッチング時間13秒の条件で行った。第2のハードマスクへ凹凸パターンを転写するエッチングは、ICP−RIE装置により、CF4を用いて、ガス圧0.1Pa、アンテナ電力500W、バイアス電力20W、エッチング時間11秒の条件で行った。それ以外は実施例1と同様の手法で作製した。
加工後の磁気記録層の凹凸深さをAFM観察で調べたところ、実施例1と同等で11nmであった。また、製造したDTR媒体に潤滑剤を塗布しハードディスクドライブに搭載して評価したところ、隣接記録前のエラーレートが10の−3.9乗しか得られなかったため、フリンジ耐性の評価を行なうことができず、DTR媒体への適合性が不十分だった。測定した媒体を断面TEM測定したところ、ランド/グルーブ比が1.0程度しかないことがわかった。ランド幅が狭いことに起因した信号強度不足がエラーレートの得られなかった原因と考えられる。
これら実施例1ならびに比較例1および2の結果から、本発明に従って、レジスト残渣除去および第2のハードマスクのエッチングを同一の第1のエッチングガスで行い、第1のハードマスクを異なる第2のエッチングガスを用いるプロセスを適用することで、加工後の媒体で、より大きなランド/グルーブ比を確保することができ、ドライブ特性に優れたパターンド媒体を作製できることがわかる。
実施例2
第2のハードマスクとして、膜厚3nmのSi、SiC、SiOC、SiO2、SiN、SiONを用いて、6種のDTR媒体を作製した。第2のハードマスクの材料ごとに、図3(c)および図3(e)の工程におけるエッチング時間を適宜調節した。それ以外は実施例1と同様の手法で作製した。
第2のハードマスクとして、膜厚3nmのSi、SiC、SiOC、SiO2、SiN、SiONを用いて、6種のDTR媒体を作製した。第2のハードマスクの材料ごとに、図3(c)および図3(e)の工程におけるエッチング時間を適宜調節した。それ以外は実施例1と同様の手法で作製した。
加工後の磁気記録層の凹凸深さをAFM観察で調べたところ、すべての媒体で実施例1と同等の11nmであった。
製造したDTR媒体に潤滑剤を塗布しハードディスクドライブに搭載して評価したところ、すべての媒体で隣接記録前のエラーレートは10の−6乗という良好な値が得られた。隣接トラックに10000回記録を行った後、フリンジ耐性を評価したところ、エラーレートは10の−4.5乗が得られ、DTR媒体への適合性を確認できた。なお、測定した媒体を断面TEM測定したところ、ランド/グルーブ比が3.5程度あり、広いトラック幅が得られていることを確認した。
これらの結果から、第2のハードマスクをSi、SiC、SiOC、SiO2、SiNまたはSiONとすることで、より大きなランド/グルーブ比を確保することが可能となり、ドライブ特性に優れたパターンド媒体を作製できることがわかる。
実施例3
第2のハードマスクとして、膜厚3nmのAl、Ag、Au、Co、Cr、Cu、Ni、Pd、Ptを用いて、9種のDTR媒体を作製した。図3(c)の工程、すなわち、レジスト残渣の除去及び第2のハードマスクのエッチングにより第1のハードマスクの表面を露出させる工程は、第1のエッチングガスとしてArガスを用いたイオンビームエッチングでガス圧0.04Pa、プラズマパワー600W、加速電圧400Vで行なった。第2のハードマスクの材料ごとに、エッチング時間を適宜調節した。例えば、3nmのCuの場合は、エッチング時間は45秒間とした。また、図3(e)のパターン凸部に残存する第2のハードマスクを除去する工程は省略し、図3(f)のイオンビームエッチングによりパターン凹部の磁気記録層の磁性失活を行う工程において、第2のハードマスクの残渣の除去を行った。それ以外は実施例1と同様の手法で作製した。
第2のハードマスクとして、膜厚3nmのAl、Ag、Au、Co、Cr、Cu、Ni、Pd、Ptを用いて、9種のDTR媒体を作製した。図3(c)の工程、すなわち、レジスト残渣の除去及び第2のハードマスクのエッチングにより第1のハードマスクの表面を露出させる工程は、第1のエッチングガスとしてArガスを用いたイオンビームエッチングでガス圧0.04Pa、プラズマパワー600W、加速電圧400Vで行なった。第2のハードマスクの材料ごとに、エッチング時間を適宜調節した。例えば、3nmのCuの場合は、エッチング時間は45秒間とした。また、図3(e)のパターン凸部に残存する第2のハードマスクを除去する工程は省略し、図3(f)のイオンビームエッチングによりパターン凹部の磁気記録層の磁性失活を行う工程において、第2のハードマスクの残渣の除去を行った。それ以外は実施例1と同様の手法で作製した。
加工後の磁気記録層の凹凸深さをAFM観察で調べたところ、すべての媒体で11nmであった。
製造したDTR媒体に潤滑剤を塗布しハードディスクドライブに搭載して評価したところ、隣接記録前のエラーレートはすべての媒体で10の−6乗という良好な値が得られた。隣接トラックに10000回記録を行った後、フリンジ耐性を評価したところ、エラーレートは10の−4.8乗程度が得られ、DTR媒体への適合性を確認できた。なお、測定した媒体を断面TEM測定したところ、ランド/グルーブ比が3.5程度あり、広いトラック幅が得られていることを確認した。
これらの結果から、第2のハードマスクをAl、Ag、Au、Co、Cr、Cu、Ni、PdまたはPtとすることで、より大きなランド/グルーブ比を確保することが可能となり、ドライブ特性に優れたパターンド媒体を作製できることがわかる。
実施例4
第2のハードマスクとしてSiを用い、それぞれの膜厚を1、2、5、10、15nmとして、5種のDTR媒体を作製した。第2のハードマスクの膜厚を2、5、10、15nmとした場合では、図3(c)および図3(e)の工程におけるエッチング時間を、各々の膜厚ごとに適宜調整した。また、膜厚を1nmとした場合は、後述するとおり、工程途中で問題が発生し、製作できなかった。これら以外は、実施例1と同様に製作した。
第2のハードマスクとしてSiを用い、それぞれの膜厚を1、2、5、10、15nmとして、5種のDTR媒体を作製した。第2のハードマスクの膜厚を2、5、10、15nmとした場合では、図3(c)および図3(e)の工程におけるエッチング時間を、各々の膜厚ごとに適宜調整した。また、膜厚を1nmとした場合は、後述するとおり、工程途中で問題が発生し、製作できなかった。これら以外は、実施例1と同様に製作した。
第2のハードマスクの膜厚を1nmとした場合、図3(b)におけるインプリント後のスタンパ取り外しの際に、レジストと媒体の密着性が悪く、レジストの一部が剥離した。その結果、マスクを形成することができずDTR媒体の作製ができなかった。これは、第2のハードマスクの膜厚が薄すぎて膜厚がばらつくことに起因すると考えられる。
第2のハードマスクの膜厚を2,5,10、15nmとして作製したDTR媒体について、加工後の磁気記録層の凹凸深さをAFM観察で調べたところ、すべての媒体で実施例1と同等の11nmであった。
製造したDTR媒体に潤滑剤を塗布しハードディスクドライブに搭載して評価したところ、第2のハードマスクの膜厚を2、5、10nmとして作製したDTR媒体は、隣接記録前のエラーレートは10の−6乗という良好な値が得られた。隣接トラックに10000回記録を行った後、フリンジ耐性を評価したところ、エラーレートは10の−4.5乗が得られ、DTR媒体への適合性を確認できた。なお、測定した媒体を断面TEM測定したところ、ランド/グルーブ比が3.5程度あり、広いトラック幅が得られていることを確認した。
第2のハードマスクの膜厚を15nmとして作製したDTR媒体は、隣接記録前のエラーレートが10の−3.6乗しか得られず、フリンジ耐性の評価を行なうことができず、DTR媒体への適合性が得られなかった。測定した媒体を断面TEM測定したところ、ランド/グルーブ比が1.0程度しかないことがわかった。ランド幅が狭いことに起因した信号強度不足が、エラーレートが得られなかった原因と考えられる。
実施例5
第2のハードマスクとしてCuを用い、それぞれの膜厚を1、2、5、10、15nmとして、5種のDTR媒体を作製した。第2のハードマスクの膜厚を2、5、10、15nmとした場合では、図2(c)のレジスト残渣の除去及び第2のハードマスクのエッチングにより第1のハードマスクの表面を露出させる工程を、第1のエッチングガスとしてArガスを用いたイオンビームエッチングでガス圧0.04Pa、プラズマパワー600W、加速電圧400Vで行なった。また、第2のハードマスクの膜厚を2、5、10、15nmとした場合では、エッチング時間については、ハードマスク2の膜厚の各々に対して適宜調整した。さらに、図3(e)のパターン凸部に残存するハードマスク2を除去する工程は省略し、図3(f)のイオンビームエッチングによりパターン凹部の磁気記録層の磁性失活を行う工程において、第2のハードマスクの残渣の除去を行った。また、膜厚を1nmとした場合は、後述するとおり、工程途中で問題が発生し、製作できなかった。これら以外は、実施例1と同様に製作した。
第2のハードマスクとしてCuを用い、それぞれの膜厚を1、2、5、10、15nmとして、5種のDTR媒体を作製した。第2のハードマスクの膜厚を2、5、10、15nmとした場合では、図2(c)のレジスト残渣の除去及び第2のハードマスクのエッチングにより第1のハードマスクの表面を露出させる工程を、第1のエッチングガスとしてArガスを用いたイオンビームエッチングでガス圧0.04Pa、プラズマパワー600W、加速電圧400Vで行なった。また、第2のハードマスクの膜厚を2、5、10、15nmとした場合では、エッチング時間については、ハードマスク2の膜厚の各々に対して適宜調整した。さらに、図3(e)のパターン凸部に残存するハードマスク2を除去する工程は省略し、図3(f)のイオンビームエッチングによりパターン凹部の磁気記録層の磁性失活を行う工程において、第2のハードマスクの残渣の除去を行った。また、膜厚を1nmとした場合は、後述するとおり、工程途中で問題が発生し、製作できなかった。これら以外は、実施例1と同様に製作した。
第2のハードマスクの膜厚を1nmとした場合では、第2のハードマスクを1nmのSiとして作製した媒体(実施例4)と同様に、図3(b)におけるインプリント後のスタンパ取り外しの際に、レジストと媒体の密着性が悪く、レジストの一部が剥離し、その結果、マスクを形成することができずDTR媒体の作製ができなかった。
第2のハードマスクの膜厚を2、5、10、15nmとして作製したDTR媒体について、加工後の磁気記録層の凹凸深さをAFM観察で調べたところ、すべての媒体で実施例1と同等の11nmであった。
製造したDTR媒体に潤滑剤を塗布しハードディスクドライブに搭載して評価したところ、第2のハードマスクの膜厚を2、5、10nmとして作製したDTR媒体は、隣接記録前のエラーレートは10の−6乗という良好な値が得られた。隣接トラックに10000回記録を行った後、フリンジ耐性を評価したところ、エラーレートは10の−4.5乗が得られ、DTR媒体への適合性を確認できた。なお、測定した媒体を断面TEM測定したところ、ランド/グルーブ比が3.5程度あり、広いトラック幅が得られていることを確認した。
第2のハードマスクの膜厚を15nmとして作製したDTR媒体は、隣接記録前のエラーレートが10の−3.6乗しか得られず、フリンジ耐性の評価を行なうことができず、実施例4に示す第2のハードマスクを15nmのSiとして作製した媒体と同様、DTR媒体への適合性が不十分であった。測定した媒体を断面TEM測定したところ、ランド/グルーブ比が1.0程度しかないことがわかった。ランド幅が狭いことに起因した信号強度不足が、エラーレートが得られなかった原因と考えられる。
これらの結果から、第2のハードマスクの膜厚が2nm以上10nm以下であれば、加工後の媒体でより大きなランド/グルーブ比を確保することができ、ドライブ特性に優れたパターンド媒体を作製できることがわかる。
実施例6
第1のハードマスクの膜厚を4、15、50nmとして3種類のDTR媒体を作成した。図3(d)のハードマスク1をエッチングする工程、及び、図3(g)の第1のハードマスクを除去する工程を、それぞれの第1のハードマスクの膜厚に応じてエッチング時間を適宜調整したこと以外は、実施例1と同様の手法で作製した。
第1のハードマスクの膜厚を4、15、50nmとして3種類のDTR媒体を作成した。図3(d)のハードマスク1をエッチングする工程、及び、図3(g)の第1のハードマスクを除去する工程を、それぞれの第1のハードマスクの膜厚に応じてエッチング時間を適宜調整したこと以外は、実施例1と同様の手法で作製した。
第1のハードマスクの膜厚を4、15、50nmとして作製した3種類のDTR媒体について、加工後の磁気記録層の凹凸深さをAFM観察で調べたところ、すべての媒体で実施例1と同等の11nmであった。
製造したDTR媒体に潤滑剤を塗布しハードディスクドライブに搭載して評価したところ、3種類すべてのDTR媒体で、隣接記録前のエラーレートは10の−6乗という良好な値が得られた。隣接トラックに10000回記録を行った後、フリンジ耐性を評価したところ、エラーレートは10の−4.5乗が得られ、DTR媒体への適合性を確認できた。
なお、測定した媒体を断面TEM測定したところ、ランド/グルーブ比が3.5程度あり、広いトラック幅が得られていることを確認した。
これらの結果から、第1のハードマスクの膜厚が4nm以上50nm以下であれば、加工後の媒体でより大きなランド/グルーブ比を確保することができ、ドライブ特性に優れたパターンド媒体を作製できることがわかる。
1…パターンド媒体、2…サーボ領域、3…データ領域、21…プリアンブル部、22…アドレス部、23…バースト部、31…ディスクリートトラック、32…磁性ドット、51…ガラス基板、52…磁気記録層、53…第1のハードマスク、54…第2のハードマスク、55…レジスト、56…非磁性層、57…保護膜、60…スタンパ、130…ヘッドスライダー、140…スピンドルモータ、150…磁気記録装置、154…サスペンション、155…アクチュエータアーム、156…ボイスコイルモータ、157…ピボット。
Claims (3)
- 磁気記録層上に、第1のハードマスク、膜厚が2nm以上10nm以下でありSi、SiC、SiOC、SiO 2 、SiNおよびSiONから成る群から選択される第2のハードマスクおよびレジストを形成し、
前記レジストに対してスタンパをインプリントして凹凸パターンを転写し、
パターン化されたレジストの凹部に残存している残渣を、CF 4 、SF 6 およびCHF 3 から成る群から選択される第1のエッチングガスにより除去し、
パターン化されたレジストをマスクとして、前記第2のハードマスクを第1のエッチングガスによりエッチングして凹凸パターンを転写し、
前記第2のハードマスクをマスクとして前記第1のハードマスクを第1のエッチングガスと異なる第2のエッチングガスによりエッチングして凹凸パターンを転写し、
イオンビームエッチングにより、凹部で露出している前記磁気記録層の磁性を失活させるとともに前記第2のハードマスクを除去することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。 - 磁気記録層上に、第1のハードマスク、膜厚が2nm以上10nm以下でありAl、Ag、Au、Co、Cr、Cu、Ni、PdおよびPtから成る群から選択される第2のハードマスクおよびレジストを形成し、
前記レジストに対してスタンパをインプリントして凹凸パターンを転写し、
パターン化されたレジストの凹部に残存している残渣を、Arガスである第1のエッチングガスにより除去し、
パターン化されたレジストをマスクとして、前記第2のハードマスクを第1のエッチングガスによりエッチングして凹凸パターンを転写し、
前記第2のハードマスクをマスクとして前記第1のハードマスクを第1のエッチングガスと異なる第2のエッチングガスによりエッチングして凹凸パターンを転写し、
イオンビームエッチングにより、凹部で露出している前記磁気記録層の磁性を失活させるとともに前記第2のハードマスクを除去することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。 - 前記第1のハードマスクの材料がカーボンであり、前記第1のハードマスクの膜厚が4nm以上50nm以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の磁気記録媒体の製造方法。
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