JP5052968B2 - レジストパターンの表面改質方法、及びインプリント方法、並びに磁気記録媒体及びその製造方法 - Google Patents
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ハードディスクドライブの記録密度を高めるためには、磁気記録媒体の高性能化、及び磁気ヘッド幅の狭小化という手法が用いられてきたが、データトラック間隔を狭めることにより、隣接トラック間の磁気の影響(クロストーク)、及び熱揺らぎの影響が無視できなくなり、磁気ヘッドの狭小化などによる面記録密度の向上には限界があった。
一方、前記ドライエッチング方式は、ウェットエッチング方式に比べて、コンタミコントロールが容易であり、かつ反応性イオンエッチング(RIE)の場合、最適な反応ガスを選択することで、磁性層のエッチングが可能である。しかし、これまでの検討から、磁性層をエッチングするための反応ガスとしては、結局、塩素系、又はNH3+CO等のカルボニル系化合物を用いるプロセスに限られている。
また、磁性層をドライエッチングする方法として、上記反応性イオンエッチング(RIE)以外にArガスを用いたイオンビームエッチングなどを用いることができる。しかし、前記イオンビームエッチングでは、磁性層を加工するプロセスで化学反応性の高いエッチャント、あるいは物理的破壊方式を用いるため、対プロセス耐性の高いレジスト層が必要であるが、有機物からなるレジスト層は、ドライエッチング耐性が低く、エッチングレートの低い磁性層のパターン形成が困難である。
<1> 凹凸パターン形成後のレジスト層に電離性放射線及び遠紫外光のいずれかを照射し、該レジスト層の少なくとも最表面部分の炭素−炭素結合密度を増加させることを特徴とするレジストパターンの表面改質方法である。
<2> 電離性放射線が、電子線である前記<1>に記載のレジストパターンの表面改質方法である。
<3> モールド構造体の凹凸部をレジスト層に押し付けて該レジスト層に凹凸パターンを転写する転写工程と、
前記凹凸パターン形成後のレジスト層に電離性放射線及び遠紫外光のいずれかを照射して、該レジスト層の少なくとも最表面部分の炭素−炭素結合密度を増加させて表面改質する表面改質工程と、を含むことを特徴とするインプリント方法である。
<4> 電離性放射線が、電子線である前記<3>に記載のインプリント方法である。
<5> 前記<3>から<4>のいずれかに記載のインプリント方法を用いて磁気記録媒体を製造することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法である。
<6> 前記<5>に記載の磁気記録媒体の製造方法により製造されたことを特徴とする磁気記録媒体である。
<7> ディスクリート型磁気記録媒体、及びパターンドメディア型磁気記録媒体の少なくともいずれかである前記<6>に記載の磁気記録媒体である。
本発明のレジストパターンの表面改質方法は、凹凸パターン形成後のレジスト層に電離性放射線及び遠紫外光のいずれかを照射し、該レジスト層の少なくとも最表面部分の炭素−炭素結合密度を増加させる。
本発明のインプリント方法は、転写工程と、表面改質工程とを含み、硬化工程、更に必要に応じてその他の工程を含んでなる。
本発明のレジストパターンの表面改質方法は、本発明の前記インプリント方法における表面改質工程として用いられる。
以下、本発明のインプリント方法の説明を通じて、本発明のレジストパターンの表面改質方法の詳細についても明らかにする。
前記転写工程は、モールド構造体の凹凸部をレジスト層に押し付けて該レジスト層に凹凸パターンを転写する工程である。
前記モールド構造体の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、石英、金属、及び樹脂のいずれかの材料が好適である。
前記金属としては、例えばNi、Cu、Al、Mo、Co、Cr、Ta、Pd、Pt、Au等の各種金属、又はこれらの合金を用いることができる。これらの中でも、Ni、Ni合金が特に好ましい。
前記樹脂としては、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリカーボネート(PC)、低融点フッ素樹脂などが挙げられる。
図1に示すように、モールド構造体1は、円盤状をなす基板2の一方の表面2a(以下、基準面2aということがある)に、複数の凸部3a及び凹部3bが同心円状に形成されてなる。この場合、凸部3aと、複数の凸部3a間に形成された凹部3bとを総称して凹凸部3とする。
また、前記基板2の厚みは、0.1mm以上10mm以下であることが好ましい。前記基板の厚みが、0.1mm未満であると、加工対象物とモールドとが密着時にモールド側に撓みが発生し、均一な密着状態を確保できない可能性があり、10mmを超えると、加工対象物とモールドとが密着時にモールドの弾性変形が小さいため、加工対象物が大きく変形し該加工対象物が破損し、或いは局所的に圧力が印加された状態となり、パターン破損が発生することがある。
また、前記同心円の半径方向(凸部3aが列設されている方向;配列方向)における凹部3bの断面形状は、例えば、矩形をなしている。
なお、前記凹部3bの配列方向における断面形状は、矩形に限られず、目的に応じて、後述するエッチング工程を制御することにより、任意の形状を選択することができる。
本発明において、前記「断面(形状)」とは、特に断りがない限り、前記同心円の半径方向(凸部3aが列設されている方向)における断面(形状)を指す。
次に、レジスト層にモールド構造体を押し当てる際には、系を前記レジスト液のガラス転移温度(Tg)付近に維持しておき、転写後、レジスト層が前記ジスト液のガラス転移温度よりも低下することによりレジスト層が硬化する。なお、加熱又はUV光を照射してレジスト層を硬化させてもよい。
前記表面改質工程は、前記凹凸パターン形成後のレジスト層に電離性放射線及び遠紫外光のいずれかを照射して、該レジスト層の少なくとも最表面部分の炭素−炭素結合密度を増加させて表面改質する工程である。
前記表面改質はレジスト層の最表面部分を含む表面部分について行う。該表面改質をレジスト層の全体、特に基板との接合面部分についても表面改質を行うと、基板とレジスト層との剥離性が低下してしまうことがある。
前記遠紫外光(DUV)とは、波長220nm〜320nmの紫外光を意味する。
前記遠紫外線の照射条件については、波長220nm〜320nmの光源により650mW/cm2以上の照射エネルギーを照射することが好ましい。
前記電離性放射線及び遠紫外光のいずれかの上記照射条件などを適宜調整することにより、基板との接合面におけるレジスト剥離性を損うことなく、レジスト層の少なくとも最表面部分の重合率、炭素−炭素結合密度を高めることができ、ドライエッチング耐性を向上させることができる。
ここで、前記炭素−炭素結合密度が増加していることは、例えば水素原子及び酸素原子含有官能基のピーク強度を測定し、該ピーク強度の電離性放射線及び遠紫外光のいずれかの照射による減少により、炭素−炭素結合密度が増加したことを測定することができる。また、前記ピーク強度をレジストパターンの深さ方向に測定することで、炭素−炭素結合密度のレジスト厚み方向の分布を求めることができる。
本発明の磁気記録媒体の製造方法は、本発明の前記インプリント方法を用いて磁気記録媒体を製造する方法である。
以下、ディスクリートトラックメディア、パターンドメディア等の磁気記録媒体を作製する製造方法の一例について図面を参照して説明する。
ここで、凹凸パターン形成後のレジスト層に対し本発明の前記表面改質方法を行い、レジスト層の少なくとも最表面部分を表面改質する。具体的には、凹凸パターン形成後のレジスト層に電離性放射線及び遠紫外光のいずれかを照射し、該レジスト層の少なくとも最表面部分の炭素−炭素結合密度を増加させる。
前記ドライエッチングとしては、磁性層に凹凸形状を形成できるものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、イオンミリング法、反応性イオンエッチング(RIE)、スパッタエッチング、などが挙げられる。これらの中でも、イオンミリング法、反応性イオンエッチング(RIE)が特に好ましい。
前記イオンミリング法は、イオンビームエッチングとも言われ、イオン源にArなどの不活性ガスを導入し、イオンを生成し、これをグリッドを通して加速して、試料基板に衝突させてエッチングするものである。前記イオン源としては、例えばカウフマン型、高周波型、電子衝撃型、デュオプラズマトロン型、フリーマン型、ECR(電子サイクロトロン共鳴)型、などが挙げられる。
前記反応性イオンエッチングでは、反応ガスとしては、塩素系、又はNH3+CO等のカルボニル系化合物を用いることができる。
前記非磁性材料としては、例えばSiO2、カーボン、アルミナ;ポリメタアクリル酸メチル(PMMA)、ポリスチレン(PS)等のポリマー;円滑油などが挙げられる。
前記保護膜としては、ダイヤモンドライクカーボン(DLC)、スパッタカーボン等が好ましく、該保護膜の上に更に潤滑剤層を設けてもよい。
<磁気記録媒体の作製>
図2のAに示すように、磁気記録媒体用基板(ガラス基板)40上に、磁性層50と、ノボラック類(mr−I 7000E、マイクロレジスト社製)を含むレジスト液を塗布してなるレジスト層24とをこの順に有する磁気記録媒体に対して、100nmピッチの凹凸パターンが形成された石英製のモールド構造体1を押し当てた。
次に、図2のBに示すように、レジスト層24にモールド構造体1を押し当て、加圧し、凹凸パターンをレジスト層に転写後、365nm、1J/cm2のUV照射を行い、レジスト層の凹凸パターンを硬化させた(転写工程及び硬化工程)。
次に、図2のCに示すように、モールド構造体1を剥離することにより、レジスト層24に凹凸パターンを形成した。
ここで、凹凸パターン形成後のレジスト層に対しEB照射装置(ウシオ電機株式会社製、Min−EB)を用いて、下記照射条件で電子線を照射し、凹凸パターン形成後のレジスト層の表面改質を行った(表面改質工程)。
−照射条件−
照射時間:30秒間
管電流:100μA
加速電圧:25kV
実施例1において、表1に示すように、レジスト層材料、及び電子線照射条件を変えた以外は、実施例1と同様にして、実施例2〜10及び比較例2〜4の磁気記録媒体を作製した。
実施例5において、表1に示すように、レジスト層材料、遠紫外線(超高圧UVランプ、USH−500SC)を用い、その照射条件を変えた以外は、実施例5と同様にして、実施例11〜13及び比較例1の磁気記録媒体を作製した。なお、実施例11〜13のいずれにおいても遠紫外線強度は122mW/cm2とした。
Si基板上に実施例1〜13及び比較例1〜4で用いたレジスト液をスピンコートで厚み200nmに塗布し、実施例1〜13及び比較例1〜4と同様にして評価用試料を作製した。この評価用試料をXPS(エックス線光電子分光、アルバック・ファイ社製、Quantera)を用いて炭素−炭素結合密度を算出した。未処理状態でのC−C(BIC−C)、C−H結合(BIC−H)スペクトル強度を観測した。IBIC−Hに対するBIC−C強度比を算出し、電子線照射後の各強度をAIC−C、AIC−Hとし、下記数式1より炭素−炭素密度を求めた。
<数式1>
{AIC−C/(AIC−C+AIC−H)}―{BIC−C/(BIC−C+BIC−H)}×100
次に、上記スペクトル強度をレジストパターンの深さ方向に測定することで、炭素−炭素結合密度のレジスト厚み方向の分布を求めた。なお、電子線又は遠紫外線処理時間により炭素-炭素結合密度を変化させて、厚み(深さ)方向100nm、及び200nmでの値を測定した。
Si基板上に実施例1〜13及び比較例1〜4で用いたレジスト液をスピンコートで厚み200nmに塗布し、実施例1〜13及び比較例1〜4と同様にして評価用試料を作製した。この評価用試料をフッ素系溶剤(日本ゼオン株式会社製、ゼオローラ)に30分間浸漬した後、酸素アッシング処理を5分間実施した。処理後の試料に対してTOF−SIMS評価を実施した。Siピーク(ISi)、CH3ピーク(ICH3)強度を観測し、ISi/ICH3の値を算出し、下記基準で評価した。
〔評価基準〕
○:ISi/ICH3が0.15未満
△:ISi/ICH3が0.15以上0.3未満
×:ISi/ICH3が0.3以上
使用可能な範囲は“○”及び“△”である。
Si基板上にCo68Cr20Pt12(原子%)をスパッタリング法により厚み50nmに形成した。得られたCoCrPt膜上に実施例1〜13及び比較例1〜4で用いたレジスト液をスプレーコート法で厚み1000nmになるように塗布して、実施例1〜13及び比較例1〜4と同様にして評価用試料を作製した。未エッチング領域上にポリイミドテープ(厚み50μm)を接着し、Arガスを用いたイオンビームエッチングを実施した。エッチングにより形成された段差量(Δ)を接触式段差計(Vecco社製、Dektak II)で測定し、同段差量をエッチング時間(T)で割る(Δ/T)ことでエッチングレートを算出した。レジスト層未形成の基材に対して同処理を実施して基準となるエッチングレート(SER)を算出した。そして、(Δ/T)/SERを求め、下記基準で評価した。
〔評価基準〕
○:(Δ/T)/SERが0.9未満
△:(Δ/T)/SERが0.9以上1.4未満
×:(Δ/T)/SERが1.4以上
実用上使用可能な範囲は“○”及び“△”である。
また、電子線照射を実施した実施例5〜7は、電子線照射を行わなかった比較例2に比べて炭素−炭素結合密度が増加していることが分かった。
また、電子線照射を実施した実施例8〜10は、電子線照射を行わなかった比較例3に比べて炭素−炭素結合密度が増加していることが分かった。
また、遠紫外線照射を実施した実施例11〜13は、電子線照射を行わなかった比較例2に比べて炭素−炭素結合密度が増加していることが分かった。
本発明の磁気記録媒体の製造方法により製造された磁気記録媒体は、ディスクリート型磁気記録媒体及びパターンドメディア型磁気記録媒体の少なくともいずれかに好適であり、例えば、コンピュータの外部記憶装置、民生用ビデオ記録装置等として広く使用されているハードディスク装置、などに設計して使用することができ、ハードディスク等の磁気ディスクに特に好適に設計して使用することができる。
2 基板
3 凹凸部
3a 凸部
3b 凹部
24 レジスト層
40 磁気記録媒体用基板
50 磁性層
70 非磁性材料
100 磁気記録媒体
Claims (6)
- 加熱又はUV光を照射して硬化させて形成された凹凸パターンを有するレジスト層に電離性放射線及び遠紫外光のいずれかを照射し、該レジスト層の少なくとも最表面部分の炭素−炭素結合密度を増加させることを特徴とするレジストパターンの表面改質方法。
- 電離性放射線が、電子線である請求項1に記載のレジストパターンの表面改質方法。
- モールド構造体の凹凸部をレジスト層に押し付けて該レジスト層に凹凸パターンを転写する転写工程と、
前記転写された凹凸パターンを加熱又はUV光を照射して硬化させる硬化工程と、
前記硬化後の凹凸パターンが形成されたレジスト層に電離性放射線及び遠紫外光のいずれかを照射して、該レジスト層の少なくとも最表面部分の炭素−炭素結合密度を増加させて表面改質する表面改質工程と、を含むことを特徴とするインプリント方法。 - 電離性放射線が、電子線である請求項3に記載のインプリント方法。
- 請求項3から4のいずれかに記載のインプリント方法を用いて磁気記録媒体を製造することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
- 請求項5に記載の磁気記録媒体の製造方法により製造されたことを特徴とする磁気記録媒体。
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