JP5174170B2 - 磁気記録媒体の製造方法及び磁気記録媒体の製造装置 - Google Patents
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- G11B5/84—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing record carriers
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Description
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気記録媒体の製造方法及び磁気記録媒体の製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、垂直磁気記録媒体として、隣接するセルの磁気の干渉を避けるために、磁性膜に凹凸パターンや溝を形成し、凹部や溝を非磁性材料で充填したＢＰＭ（Ｂｉｔ Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ Ｍｅｄｉａ）、ＤＴＭ（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｔｒａｃｋ Ｍｅｄｉａ）等が用いられている。このような磁気記録媒体の製造方法は、特許文献１に示されている。非磁性材料を充填する際、凹凸パターンの上にそのまま成膜すると、磁性膜の凸部にも凹部にも非磁性材料が成膜されるため、成膜後の非磁性材料表面も凹凸になる。そして、磁性膜の凸部に成膜された非磁性材料を除くべくエッチングを行った場合も、凹部もエッチングされてしまうため、凹凸が残る。
【０００３】
このように、記録媒体の表面に凹凸パターンが残ってしまうと、ヘッドの浮上量が安定せず、記録媒体の記録、再生特性が悪化することがあるため、表面を平坦化する必要がある。
【０００４】
特許文献１では、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）に代わり、ドライエッチングとイオンビームエッチングにより平坦化を試みる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】
特開２００５−２３５３５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載された方法では、一定の効果は得られるものの、凹凸にパターン化された磁性膜を部分的に削ってしまうおそれがあり、これが記録磁性層の厚みにばらつきを生じる原因となって、記録媒体の記録、再生特性を十分に改善することができなかった。
［０００７］
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、より確実に記録磁性層を削ることなく、平坦化可能な磁気記録媒体の製造方法を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
【０００８】
本発明の磁気記録媒体の製造方法は、上述した目的を達成するため、記録磁性層を凹凸パターンで形成する工程と、前記記録磁性層の凹凸パターンに非磁性材料からなるストップ層を成膜する工程と、前記ストップ層が成膜された記録磁性層に非磁性材料からなる埋め込み層を成膜する工程と、前記ストップ層よりも前記埋め込み層のエッチングレートが高い第１エッチングを実行し、前記埋め込み層を前記ストップ層高さよりも深くエッチングする第１エッチング工程と、前記埋め込み層よりも前記ストップ層のエッチングレートが高い第２エッチングを実行する第２エッチング工程と、を含むことを特徴とする。
発明の効果
［０００９］
本発明の磁気記録媒体の製造方法によれば、埋め込み層を成膜する工程の前に、ストップ層として非磁性材料を成膜することにより、より確実に記録磁性層を削ることなく平坦化することができる。したがって、記録媒体の記録、再生特性を十分に改善することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
［００１０］
［図１］本発明の実施形態に係る磁気記録媒体の製造方法で用いる製造装置の概略構成図。
［図２］本発明の実施形態に係る磁気記録媒体の製造装置によって処理を行う積層体の模式図。
［図３］本発明の実施形態に係る磁気記録媒体の製造方法を順を追って示す模式図。
［図４］本発明の実施形態に係る磁気記録媒体の製造方法を順を追って示す模式図。
［図５］本発明の実施形態に係る磁気記録媒体の製造方法を順を追って示す模式図。
【図６】本発明の実施形態に係る磁気記録媒体の製造方法を順を追って示す模式図。
【図７】本発明の実施形態に係る磁気記録媒体の製造方法を順を追って示す模式図。
【図８】本発明の実施形態に係る磁気記録媒体の製造方法を順を追って示す模式図。
【図９】本発明の実施形態に係る磁気記録媒体の製造方法を説明するフローチャートである。
【図１０】イオンビームエッチング（ＩＢＥ）における各材料のエッチングレートを示す説明図。
【図１１】イオンビームエッチング装置を備えた第１のエッチングチャンバの概略図。
【図１２】イオンビームエッチングを行った場合のエッチングされる物質の推移を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の磁気記録媒体の製造方法及び磁気記録媒体の実施形態について説明する。
【００１２】
図１は、本発明の実施形態に係る磁気記録媒体の製造方法で用いる製造装置の概略構成図である。
【００１３】
本発明の実施形態に係る磁気記録媒体の製造方法で用いる製造装置は、図１に示すように、複数の真空排気可能なチャンバ１１１〜１２１が無端の方形状に接続配置されたインライン式の製造装置である。そして、各チャンバ１１１〜１２１内には、隣接する真空室に基板を搬送するための搬送路が形成され、基板は製造装置内を周回するうちに順次各真空室内での処理が行われる。また、基板は方向転換チャンバ１５１〜１５４において搬送方向が転換され、チャンバ間を直線状に搬送されてきた基板の搬送方向を９０度転換し、次のチャンバに引き渡す。また、基板はロードロックチャンバ１４５により製造装置内に導入され、処理が終了すると、アンロードロックチャンバ１４６により製造装置から搬出される。なお、１２１のチャンバのように、同じ処理を実行可能なチャンバを複数個連続して配置し、同じ処理を複数回に分けて実施させてもよい。これにより、時間がかかる処理もタクトタイムを伸ばすことなく実施できる。図１では、１２１のみ複数個配置しているが、他のチャンバを複数個配置してもよい。
【００１４】
図２は、本発明の実施形態に係る磁気記録媒体の製造装置によって処理を行う積層体の模式図である。
【００１５】
積層体２００は、図２に示すように、ＤＴＭに加工途中のものであり、基板２０１と、軟磁性層２０２と、下地層２０３と、記録磁性層２０４と、マスク２０５と、レジスト層２０６とを備えており、図１に示す製造装置に導入される。基板２０１としては、例えば直径２．５インチ（６５ｍｍ）のガラス基板やアルミニウム基板を用いることができる。軟磁性層２０２は、記録磁性層２０４のヨークとしての役割を果たす層であり、Ｆｅ合金やＣｏ合金などの軟磁性材料から構成される。下地層２０３は、記録磁性層２０４の容易軸を垂直配向（積層体２００の積層方向）させるための層であり、ＲｕとＴａの積層体等から構成される。この記録磁性層２０４は、基板２０１に対して垂直方向に磁化される層であり、Ｃｏ合金などから構成される。
【００１６】
また、マスク２０５は、記録磁性層２０４に溝を形成するためのものであり、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）などを用いることができる。レジスト層２０６は、記録磁性層２０４に溝パターンを転写させる為の層である。本実施形態では、ナノインプリント法により溝パターンをレジスト層に転写し、この状態で図１に示す製造装置に導入する。なお、ナノインプリント法によらず、露光、現像により溝パターンを転写してもよい。
【００１７】
図１に示す製造装置では、第１チャンバ１１１で反応性イオンエッチングによりレジスト層２０６の溝を除去し、次に第２チャンバ１１２で溝に露出したマスク２０５を反応性イオンエッチングにより除去する。その後、第３チャンバ１１３で溝に露出した記録磁性層２０４をイオンビームエッチングにより除去し、記録磁性層２０４を各トラックが径方向で離間した凹凸パターンとして形成する。例えば、このときのピッチ（溝幅＋トラック幅）は７０〜１００ｎｍ、溝幅は２０〜５０ｎｍ、記録磁性層２０４の厚さは４〜２０ｎｍである。このようにして、記録磁性層２０４を凹凸パターンで形成する工程を実施する。その後、第４チャンバ１１４、第５チャンバ１１５にて、記録磁性層２０４の表面に残ったレジスト層２０６及びマスク２０５を反応性イオンエッチングにより除去し、図３に示すように記録磁性層２０４が露出した状態とする。なお、積層体２００を、図２に示す状態から図３に示す状態とする方法については、従来の公知の方法を用いることができる。
【００１８】
次に、図３乃至図９を用いて、ストップ層として非磁性材料を成膜する工程、記録磁性層の凹部に非磁性材料からなる埋め込み層を成膜して充填する工程、余剰の埋め込み層をエッチングにより除去するエッチング工程について説明する。図３乃至図８は、本発明の実施形態に係る磁気記録媒体の製造方法を順を追って示す模式図、図９はそのフローチャートである。
【００１９】
図４に示すように、積層体２００の記録磁性層２０４を露出させた後、ストップ層形成用チャンバ１１６で、凹凸パターンとなっている記録磁性層２０４の表面にストップ層２０７を連続的に形成する（図９：ステップＳ１０１）。なお、ストップ層形成用チャンバ１１６が、凹凸パターンを形成した記録磁性層２０４の上に非磁性導電層を成膜する第１の成膜チャンバとして機能する。ストップ層２０７は、後述する埋め込み層２０８との関係で、埋め込み層２０８よりも、イオンビーム法などによるエッチングレートが低い材料を用いる。
【００２０】
図１０は、イオンビームエッチング（ＩＢＥ）における各材料のエッチングレートを示す説明図である。図１０に示すように、カーボン（Ｃ）は、反磁性材料である銅（Ｃｕ）や記録磁性層２０４に用いられるＣｏと比べてエッチングレートが半分以下である。そこで、ＩＢＥにより埋め込み層２０８を除去する際には、カーボンを主成分として含有する材料をストップ層２０７として好適に用いることができる。さらに、これらの中でカーボンを最も好適に用いることができる。また、図示していないが、エッチングレートの低い材料としては、他にＭｇＯなども挙げることができる。
【００２１】
また、後述するように、導電性のカーボンを用いると、埋め込み層２０８を形成する際に、凹部である溝３１ｂへの引き込み用のバイアス電圧を印加しやすくなるので好ましい。すなわち、記録磁性層２０４の上にカーボンを主成分とするストップ層２０７を形成することにより、導電層を形成する。
【００２２】
さらに、カーボンのような非金属材料を用いると、酸素を用いた反応性イオンエッチングによりこれを除去することができ、ＣＦ4等を用いた場合のような記録磁性層２０４の腐食を防止することができるので、この点でもカーボンを用いることが好ましい。
【００２３】
さらに、カーボンのような非磁性材料を用いて非磁性導電層を形成すると、埋め込み層２０８と共に溝３１ａ内に残っても、記録磁性層２０４への記録や読み取りに影響しないので、この点でもカーボンを用いることが好ましい。このような非磁性材料としては、カーボンのほか、Ｔａ，Ｔｉやこれらを含むことで全体として強磁性としての性質を失った合金などを挙げることができる。
【００２４】
ＤＬＣ（電気抵抗率１０10〜１０13Ωｃｍ）に比べはるかに電気抵抗率の小さい導電性のカーボン（およそ電気抵抗率１Ωｃｍ以下）は、例えば、スパッタリング法やＣＶＤ法により容易に形成することができる。スパッタリング法により形成する場合は、例えば、Ｃ（炭素）の高純度（９９．９９％）ターゲットを用い、低圧力（０．８Ｐａ程度）又は高圧力条件下でＤＣ−スパッタを行うことにより成膜することができる。なお、ＲＦ−スパッタであってもよい。また、ＣＶＤ法により形成する場合は、Ｃ2Ｈ4ガスを導入した容量結合型のＣＶＤにて、基板にバイアス電圧をほとんど印加しないか、印加しないで成膜を行う。なお、導電性を有しない、例えばＤＬＣなどのカーボンも用いることはできる。
【００２５】
なお、ストップ層２０７は、必ずしも凹部である溝３１の底面や壁面にまで形成される必要はないが、底面や壁面にも途切れないように形成すると、バイアス電圧が印加しやすいので好ましい。
【００２６】
次に、埋め込み層形成用チャンバ１１７において、図５に示すように、記録磁性層２０４の凹部である溝３１ａの表面にストップ層２０７が形成された溝３１ｂが充填されるように埋め込み層２０８を成膜する（図９：ステップＳ１０２）。なお、埋め込み層形成用チャンバ１１７が、非磁性導電層上に非磁性材料からなる埋め込み層２０８を成膜・充填する第２の成膜チャンバとして機能する。埋め込み層２０８は、記録磁性層２０４への記録や読み出しに影響を与えない非磁性材料であって、上述したようにストップ層２０７との関係で埋め込み層２０８の余剰形成分を除去する際のエッチングレートがストップ層２０７よりも高いものを用いる。例えば、埋め込み層２０８として、Ｃｒ，Ｔｉやこれらの合金（例えば、ＣｒＴｉ）などを用いることができる。非磁性材料は、強磁性材料を含んでいる場合であっても、他の反磁性材料や非磁性材料を含むなどして全体として強磁性材料としての性質を失っているものであればよい。
【００２７】
埋め込み層２０８の成膜方法は特に限定されないが、本実施形態では、積層体２００にバイアス電圧を印加し、ＲＦ−スパッタを行う。すなわち、導電層であるストップ層２０７にバイアス電圧を印加して、スパッタリングにより非磁性材料からなる埋め込み層２０８を成膜する。このようにバイアス電圧を印加することで、スパッタされた粒子を溝３１ｂ内に引き込み、ボイドの発生を防止する。このとき、ストップ層２０７が導電性材料であると、バイアス電圧を埋め込み層２０８の形成表面に直接印加することができる。バイアス電圧として、例えば、直流電圧、交流電圧、直流のパルス電圧を印加することができる。また、圧力条件は特に限定されないが、例えば３〜１０Ｐａの比較的高圧力の条件下であると、埋め込み性が良好である。また、イオン化率の高いＲＦ−スパッタを行うことで、溝３１ｂに比べて埋め込み材料が積層しやすい凸部３２を、イオン化された放電用ガスにより成膜と同時にエッチングすることができ、溝３１及び凸部３２に積層される膜厚の差を抑制することができる。なお、コリメートスパッタリングや低圧遠隔スパッタリングを用いて、凹部である溝３１ｂに埋め込み材料を積層させてもよいが、本実施形態の方法を用いることで、基板２０１とターゲットの距離を短くすることができ、装置を小型化できる。
【００２８】
次に、第１のエッチングチャンバ１１８において、図６に示すように、記録磁性層２０４とストップ層２０７の界面３３の高さまで、埋め込み層２０８を除去する（図９：ステップＳ１０３）。本実施形態では、Ａｒガスなどの不活性ガスをイオン源としたイオンビームエッチングにより埋め込み層２０８を除去する。
【００２９】
図１２に、図５の積層体２００にイオンビームエッチングを行った場合のエッチングされる物質の推移を、二次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）による検出強度として示す。なお、図中、実線は埋め込み層、一点鎖線はストップ層、破線は記録磁性層の検出強度を示す。図１２に示すように、エッチングを時刻ｔ0に開始すると、最初は埋め込み層２０８のみがエッチングされる。エッチングが進み、記録磁性層２０４上の埋め込み層２０８が除去される（時刻ｔ1）と、記録磁性層２０４上のストップ層２０７のエッチングが始まる。そして、記録磁性層２０４上のストップ層２０７が除去されると（時刻ｔ3）、記録磁性層２０４のエッチングが始まる。この時刻ｔ1〜ｔ3の間、ストップ層２０７よりもエッチングレートの高い埋め込み層２０８は、ストップ層２０７よりも深くエッチングされるため、記録磁性層２０４のエッチングが始まる前に、界面３３の高さに達する。本実施形態では、この時刻ｔ1〜ｔ3の間の時刻ｔ2にエッチングを終了する。これにより、記録磁性層２０４が削れるのを防止できる。
【００３０】
従って、例えば、予め、同一のエッチング条件下でエッチングを行ってエッチング開始時刻ｔ0から時刻ｔ2に至るまでのエッチング時間を予め求めておき、この所定のエッチング時間が経過したときにエッチングを終了する。あるいは、ＳＩＭＳを用いてリアルタイムに終点を検出するようにしてもよい。
【００３１】
なお、後のエッチング工程を考慮し、界面３３の高さより若干高いところまで削れた時点でエッチングを終了するようにしてもよい。また、イオンビームエッチングに限らず、ストップ層２０７との選択比を大きく取ることができる条件で、反応性イオンエッチングを行ってもよい。
【００３２】
図１１は、本実施形態におけるイオンビームエッチング装置を備えた第１のエッチングチャンバの概略図である。
【００３３】
第１のエッチングチャンバ１１８は、イオンビーム発生装置４１０と、中和装置４２０と、処理室４３０とを備えている。この第１のエッチングチャンバ１１８は、埋め込み層２０８の一部をイオンビームエッチングにより除去するためのチャンバである。イオンビーム発生装置４１０は、プラズマ発生室４１２と、高周波コイル４１１と、グリッドＧ１〜Ｇ３と、マグネット４１３とを備えている。高周波コイル４１１は、プラズマ発生室４１２内に誘電体窓４１４を介して高周波電磁界を発生させるための装置である。また、グリッドＧ１〜Ｇ３は、イオンビームが通過可能な複数の空隙を有している。
【００３４】
プラズマ発生室４１２は、イオン源を導入可能となっており、高周波磁界に誘導されて高周波電界が発生し、これによりイオン源のプラズマＰが発生する。マグネット４１３は、プラズマ発生室４１２の周囲に配されており、プラズマ発生室４１２の側壁に沿うカスプ磁場を発生させて、側壁周囲の電子密度の低下を抑える。プラズマＰ中のイオンは、負電位に維持されたグリッドＧ２により引き出され、正電位に維持されたグリッドＧ１との電位差により加速され、処理室４３０に導入される。処理室４３０では、基板が基板ホルダ４３１によってイオンの進入方向に向けて配されており、Ａｒ+などのイオンが基板に衝突する際のイオン衝撃によりドライエッチングが行われる。なお、中和装置４２０は、電子を放出することで、Ａｒ+により基板がチャージアップするのを防止するための装置である。円筒状のホローカソード４２１内に放電用ガスを導入することでプラズマを生成し、これを取り囲むシールド４２２で正イオンをトラップすると共に、その開口から電子を放出する。また、符号４３３は紙面に垂直な方向に延び、当該方向に基板ホルダ４３１を搬送する搬送マグネット、符号４３２は基板ホルダ４３１の下部に設けられ、搬送マグネット４３３に磁気結合するスライダである。
【００３５】
なお、具体的なエッチング条件としては、例えば、チャンバ圧力を１．０×１０-1Ｐａ以下、Ｇ１電圧を＋５００Ｖ以上、Ｇ２電圧を−５００Ｖ〜−２０００Ｖ、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）放電でのＲＦ Ｐｏｗｅｒを２００Ｗ程度とする。
【００３６】
このように、ストップ層２０７を設けることで、イオンビームエッチング時における記録磁性層２０４のエッチングを防ぐことができ、かつ、平坦化における余剰分の埋め込み層２０８を確実に除去することができる。
【００３７】
なお、上述した説明では、直進させるイオンビームについて述べたが、斜め入射させるイオンビームを用いてもよい。
【００３８】
次に、第２のエッチングチャンバ１１９において、図７に示すように、記録磁性層２０４上に積層されたストップ層２０７を除去し、積層体２００の表面を平坦化する（図９：ステップＳ１０４）。この第２のエッチングチャンバ１１９は、反応性イオンエッチングにより積層体２００を平坦化するためのチャンバである。ストップ層２０７は、記録磁性層２０４及び埋め込み層２０８の反応性イオンエッチングによるエッチングレートに比べ、レートが高い材料を用いることが好ましい。ストップ層２０７にカーボンを用いた場合は、反応性ガスにＯ2やＡｒ＋Ｏ2を用いた反応性イオンエッチングを行うことで、ストップ層２０７のみを選択的に除去することができる。すなわち、記録磁性層２０４及び埋め込み層２０８のエッチングを防ぎつつストップ層２０７を除去することができる。具体的なエッチング条件は、例えば、Ｂｉａｓ電圧（ＤＣ、Ｐｕｌｓｅ−ＤＣ、又は、ＲＦ）を印加し、チャンバ圧力を１．０Ｐａ程度とし、ＩＣＰ放電での高周波電力を２００Ｗ程度とし、バイアス電圧を−１０〜−３００Ｖ程度とすることができる。このように、ストップ層２０７としてカーボンを用いると、酸素を用いたエッチングにより、ストップ層２０７を除去することができる。例えば、ストップ層２０７に金属を用いた場合には、反応性ガスとしてＣＦ4を用いなければならないことがあり、記録磁性層２０４の表面にＦが付着し、いわゆる腐食した状態となるが、カーボンを用いればこれを避けることができる。
【００３９】
なお、溝３１ａには埋め込み層２０８の下部に積層したストップ層２０７が残るが、上述したように、カーボンなどの非磁性材料を用いれば、記録磁性層２０４の記録や読み取りへの影響を防止することができる。
【００４０】
次に、図８に示すように、平坦化された表面にＤＬＣ層２０９を成膜する。本実施形態では、この成膜は加熱チャンバ１２０あるいは冷却チャンバにおいてＤＬＣの形成に必要な温度に調整した後、保護膜形成チャンバ１２１にて行う。成膜条件は、例えば、平行平板ＣＶＤにて、高周波電力を２０００Ｗ、パルス−ＤＣバイアスを−２５０Ｖ、基板温度を１５０〜２００度、チャンバ圧力を３．０Ｐａ程度とし、ガスはＣ2Ｈ4、流量２５０ｓｃｃｍとすることができる。ＩＣＰ−ＣＶＤなどでも良い。
【００４１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。
【００４２】
例えば、マスク２０５がカーボンであれば、ストップ層２０７を形成する代わりに、マスク２０５を残しておく方法でもよい。しかし、この場合、レジスト層２０６を除去するためのエッチングと、余剰の埋め込み層２０８を除去するためのエッチングの、２度のエッチングによりマスク２０５（＝２０７）の厚さがばらばらになってしまうおそれがあるので、上記実施形態のようにマスク２０５を取り去り、ストップ層２０７を形成しなおす方が好ましい。この場合、溝３１ａの底面や壁面にもストップ層２０７を形成することができ、ストップ層２０７に導電性材料を用いれば、上述したようにバイアス電圧をかけやすくなるので好ましい。
【００４３】
また、ＤＴＭの場合について説明したが、これに限定されない。例えば、記録磁性層が点在するＢＰＭの凹凸パターンに埋め込み層を形成する場合にも本発明を適用できる。
【符号の説明】
【００４４】
３１ 溝
３２ 凸部
３３ 界面
１１１〜１１５ 第１チャンバ〜第５チャンバ
１１６ ストップ層形成用チャンバ
１１７ 埋め込み層形成用チャンバ
１１８ 第１のエッチングチャンバ
１１９ 第２のエッチングチャンバ
１２０ 加熱チャンバ
１２１ 保護膜形成チャンバ
１５１〜１５４ 方向転換チャンバ
１４５ ロードロックチャンバ
１４６ アンロードロックチャンバ
２００ 積層体
２０１ 基板
２０２ 軟磁性層
２０３ 下地層
２０４ 記録磁性層
２０５ マスク
２０６ レジスト層
２０７ ストップ層
２０８ 埋め込み層
２０９ ＤＬＣ層
４１０ イオンビーム発生装置
４１１ 高周波コイル
４１２ プラズマ発生室
４１３ マグネット
４１４ 誘電体窓
４２０ 中和装置
４２１ ホローカソード
４２２ シールド
４３０ 処理室
４３１ 基板ホルダ
４３２ スライダ
４３３ 搬送マグネット
Ｇ１〜Ｇ３ グリッド
Ｐ プラズマ
【０００１】
本発明は、磁気記録媒体の製造方法及び磁気記録媒体の製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、垂直磁気記録媒体として、隣接するセルの磁気の干渉を避けるために、磁性膜に凹凸パターンや溝を形成し、凹部や溝を非磁性材料で充填したＢＰＭ（Ｂｉｔ Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ Ｍｅｄｉａ）、ＤＴＭ（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｔｒａｃｋ Ｍｅｄｉａ）等が用いられている。このような磁気記録媒体の製造方法は、特許文献１に示されている。非磁性材料を充填する際、凹凸パターンの上にそのまま成膜すると、磁性膜の凸部にも凹部にも非磁性材料が成膜されるため、成膜後の非磁性材料表面も凹凸になる。そして、磁性膜の凸部に成膜された非磁性材料を除くべくエッチングを行った場合も、凹部もエッチングされてしまうため、凹凸が残る。
【０００３】
このように、記録媒体の表面に凹凸パターンが残ってしまうと、ヘッドの浮上量が安定せず、記録媒体の記録、再生特性が悪化することがあるため、表面を平坦化する必要がある。
【０００４】
特許文献１では、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）に代わり、ドライエッチングとイオンビームエッチングにより平坦化を試みる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】
特開２００５−２３５３５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載された方法では、一定の効果は得られるものの、凹凸にパターン化された磁性膜を部分的に削ってしまうおそれがあり、これが記録磁性層の厚みにばらつきを生じる原因となって、記録媒体の記録、再生特性を十分に改善することができなかった。
［０００７］
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、より確実に記録磁性層を削ることなく、平坦化可能な磁気記録媒体の製造方法を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
【０００８】
本発明の磁気記録媒体の製造方法は、上述した目的を達成するため、記録磁性層を凹凸パターンで形成する工程と、前記記録磁性層の凹凸パターンに非磁性材料からなるストップ層を成膜する工程と、前記ストップ層が成膜された記録磁性層に非磁性材料からなる埋め込み層を成膜する工程と、前記ストップ層よりも前記埋め込み層のエッチングレートが高い第１エッチングを実行し、前記埋め込み層を前記ストップ層高さよりも深くエッチングする第１エッチング工程と、前記埋め込み層よりも前記ストップ層のエッチングレートが高い第２エッチングを実行する第２エッチング工程と、を含むことを特徴とする。
発明の効果
［０００９］
本発明の磁気記録媒体の製造方法によれば、埋め込み層を成膜する工程の前に、ストップ層として非磁性材料を成膜することにより、より確実に記録磁性層を削ることなく平坦化することができる。したがって、記録媒体の記録、再生特性を十分に改善することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
［００１０］
［図１］本発明の実施形態に係る磁気記録媒体の製造方法で用いる製造装置の概略構成図。
［図２］本発明の実施形態に係る磁気記録媒体の製造装置によって処理を行う積層体の模式図。
［図３］本発明の実施形態に係る磁気記録媒体の製造方法を順を追って示す模式図。
［図４］本発明の実施形態に係る磁気記録媒体の製造方法を順を追って示す模式図。
［図５］本発明の実施形態に係る磁気記録媒体の製造方法を順を追って示す模式図。
【図６】本発明の実施形態に係る磁気記録媒体の製造方法を順を追って示す模式図。
【図７】本発明の実施形態に係る磁気記録媒体の製造方法を順を追って示す模式図。
【図８】本発明の実施形態に係る磁気記録媒体の製造方法を順を追って示す模式図。
【図９】本発明の実施形態に係る磁気記録媒体の製造方法を説明するフローチャートである。
【図１０】イオンビームエッチング（ＩＢＥ）における各材料のエッチングレートを示す説明図。
【図１１】イオンビームエッチング装置を備えた第１のエッチングチャンバの概略図。
【図１２】イオンビームエッチングを行った場合のエッチングされる物質の推移を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の磁気記録媒体の製造方法及び磁気記録媒体の実施形態について説明する。
【００１２】
図１は、本発明の実施形態に係る磁気記録媒体の製造方法で用いる製造装置の概略構成図である。
【００１３】
本発明の実施形態に係る磁気記録媒体の製造方法で用いる製造装置は、図１に示すように、複数の真空排気可能なチャンバ１１１〜１２１が無端の方形状に接続配置されたインライン式の製造装置である。そして、各チャンバ１１１〜１２１内には、隣接する真空室に基板を搬送するための搬送路が形成され、基板は製造装置内を周回するうちに順次各真空室内での処理が行われる。また、基板は方向転換チャンバ１５１〜１５４において搬送方向が転換され、チャンバ間を直線状に搬送されてきた基板の搬送方向を９０度転換し、次のチャンバに引き渡す。また、基板はロードロックチャンバ１４５により製造装置内に導入され、処理が終了すると、アンロードロックチャンバ１４６により製造装置から搬出される。なお、１２１のチャンバのように、同じ処理を実行可能なチャンバを複数個連続して配置し、同じ処理を複数回に分けて実施させてもよい。これにより、時間がかかる処理もタクトタイムを伸ばすことなく実施できる。図１では、１２１のみ複数個配置しているが、他のチャンバを複数個配置してもよい。
【００１４】
図２は、本発明の実施形態に係る磁気記録媒体の製造装置によって処理を行う積層体の模式図である。
【００１５】
積層体２００は、図２に示すように、ＤＴＭに加工途中のものであり、基板２０１と、軟磁性層２０２と、下地層２０３と、記録磁性層２０４と、マスク２０５と、レジスト層２０６とを備えており、図１に示す製造装置に導入される。基板２０１としては、例えば直径２．５インチ（６５ｍｍ）のガラス基板やアルミニウム基板を用いることができる。軟磁性層２０２は、記録磁性層２０４のヨークとしての役割を果たす層であり、Ｆｅ合金やＣｏ合金などの軟磁性材料から構成される。下地層２０３は、記録磁性層２０４の容易軸を垂直配向（積層体２００の積層方向）させるための層であり、ＲｕとＴａの積層体等から構成される。この記録磁性層２０４は、基板２０１に対して垂直方向に磁化される層であり、Ｃｏ合金などから構成される。
【００１６】
また、マスク２０５は、記録磁性層２０４に溝を形成するためのものであり、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）などを用いることができる。レジスト層２０６は、記録磁性層２０４に溝パターンを転写させる為の層である。本実施形態では、ナノインプリント法により溝パターンをレジスト層に転写し、この状態で図１に示す製造装置に導入する。なお、ナノインプリント法によらず、露光、現像により溝パターンを転写してもよい。
【００１７】
図１に示す製造装置では、第１チャンバ１１１で反応性イオンエッチングによりレジスト層２０６の溝を除去し、次に第２チャンバ１１２で溝に露出したマスク２０５を反応性イオンエッチングにより除去する。その後、第３チャンバ１１３で溝に露出した記録磁性層２０４をイオンビームエッチングにより除去し、記録磁性層２０４を各トラックが径方向で離間した凹凸パターンとして形成する。例えば、このときのピッチ（溝幅＋トラック幅）は７０〜１００ｎｍ、溝幅は２０〜５０ｎｍ、記録磁性層２０４の厚さは４〜２０ｎｍである。このようにして、記録磁性層２０４を凹凸パターンで形成する工程を実施する。その後、第４チャンバ１１４、第５チャンバ１１５にて、記録磁性層２０４の表面に残ったレジスト層２０６及びマスク２０５を反応性イオンエッチングにより除去し、図３に示すように記録磁性層２０４が露出した状態とする。なお、積層体２００を、図２に示す状態から図３に示す状態とする方法については、従来の公知の方法を用いることができる。
【００１８】
次に、図３乃至図９を用いて、ストップ層として非磁性材料を成膜する工程、記録磁性層の凹部に非磁性材料からなる埋め込み層を成膜して充填する工程、余剰の埋め込み層をエッチングにより除去するエッチング工程について説明する。図３乃至図８は、本発明の実施形態に係る磁気記録媒体の製造方法を順を追って示す模式図、図９はそのフローチャートである。
【００１９】
図４に示すように、積層体２００の記録磁性層２０４を露出させた後、ストップ層形成用チャンバ１１６で、凹凸パターンとなっている記録磁性層２０４の表面にストップ層２０７を連続的に形成する（図９：ステップＳ１０１）。なお、ストップ層形成用チャンバ１１６が、凹凸パターンを形成した記録磁性層２０４の上に非磁性導電層を成膜する第１の成膜チャンバとして機能する。ストップ層２０７は、後述する埋め込み層２０８との関係で、埋め込み層２０８よりも、イオンビーム法などによるエッチングレートが低い材料を用いる。
【００２０】
図１０は、イオンビームエッチング（ＩＢＥ）における各材料のエッチングレートを示す説明図である。図１０に示すように、カーボン（Ｃ）は、反磁性材料である銅（Ｃｕ）や記録磁性層２０４に用いられるＣｏと比べてエッチングレートが半分以下である。そこで、ＩＢＥにより埋め込み層２０８を除去する際には、カーボンを主成分として含有する材料をストップ層２０７として好適に用いることができる。さらに、これらの中でカーボンを最も好適に用いることができる。また、図示していないが、エッチングレートの低い材料としては、他にＭｇＯなども挙げることができる。
【００２１】
また、後述するように、導電性のカーボンを用いると、埋め込み層２０８を形成する際に、凹部である溝３１ｂへの引き込み用のバイアス電圧を印加しやすくなるので好ましい。すなわち、記録磁性層２０４の上にカーボンを主成分とするストップ層２０７を形成することにより、導電層を形成する。
【００２２】
さらに、カーボンのような非金属材料を用いると、酸素を用いた反応性イオンエッチングによりこれを除去することができ、ＣＦ4等を用いた場合のような記録磁性層２０４の腐食を防止することができるので、この点でもカーボンを用いることが好ましい。
【００２３】
さらに、カーボンのような非磁性材料を用いて非磁性導電層を形成すると、埋め込み層２０８と共に溝３１ａ内に残っても、記録磁性層２０４への記録や読み取りに影響しないので、この点でもカーボンを用いることが好ましい。このような非磁性材料としては、カーボンのほか、Ｔａ，Ｔｉやこれらを含むことで全体として強磁性としての性質を失った合金などを挙げることができる。
【００２４】
ＤＬＣ（電気抵抗率１０10〜１０13Ωｃｍ）に比べはるかに電気抵抗率の小さい導電性のカーボン（およそ電気抵抗率１Ωｃｍ以下）は、例えば、スパッタリング法やＣＶＤ法により容易に形成することができる。スパッタリング法により形成する場合は、例えば、Ｃ（炭素）の高純度（９９．９９％）ターゲットを用い、低圧力（０．８Ｐａ程度）又は高圧力条件下でＤＣ−スパッタを行うことにより成膜することができる。なお、ＲＦ−スパッタであってもよい。また、ＣＶＤ法により形成する場合は、Ｃ2Ｈ4ガスを導入した容量結合型のＣＶＤにて、基板にバイアス電圧をほとんど印加しないか、印加しないで成膜を行う。なお、導電性を有しない、例えばＤＬＣなどのカーボンも用いることはできる。
【００２５】
なお、ストップ層２０７は、必ずしも凹部である溝３１の底面や壁面にまで形成される必要はないが、底面や壁面にも途切れないように形成すると、バイアス電圧が印加しやすいので好ましい。
【００２６】
次に、埋め込み層形成用チャンバ１１７において、図５に示すように、記録磁性層２０４の凹部である溝３１ａの表面にストップ層２０７が形成された溝３１ｂが充填されるように埋め込み層２０８を成膜する（図９：ステップＳ１０２）。なお、埋め込み層形成用チャンバ１１７が、非磁性導電層上に非磁性材料からなる埋め込み層２０８を成膜・充填する第２の成膜チャンバとして機能する。埋め込み層２０８は、記録磁性層２０４への記録や読み出しに影響を与えない非磁性材料であって、上述したようにストップ層２０７との関係で埋め込み層２０８の余剰形成分を除去する際のエッチングレートがストップ層２０７よりも高いものを用いる。例えば、埋め込み層２０８として、Ｃｒ，Ｔｉやこれらの合金（例えば、ＣｒＴｉ）などを用いることができる。非磁性材料は、強磁性材料を含んでいる場合であっても、他の反磁性材料や非磁性材料を含むなどして全体として強磁性材料としての性質を失っているものであればよい。
【００２７】
埋め込み層２０８の成膜方法は特に限定されないが、本実施形態では、積層体２００にバイアス電圧を印加し、ＲＦ−スパッタを行う。すなわち、導電層であるストップ層２０７にバイアス電圧を印加して、スパッタリングにより非磁性材料からなる埋め込み層２０８を成膜する。このようにバイアス電圧を印加することで、スパッタされた粒子を溝３１ｂ内に引き込み、ボイドの発生を防止する。このとき、ストップ層２０７が導電性材料であると、バイアス電圧を埋め込み層２０８の形成表面に直接印加することができる。バイアス電圧として、例えば、直流電圧、交流電圧、直流のパルス電圧を印加することができる。また、圧力条件は特に限定されないが、例えば３〜１０Ｐａの比較的高圧力の条件下であると、埋め込み性が良好である。また、イオン化率の高いＲＦ−スパッタを行うことで、溝３１ｂに比べて埋め込み材料が積層しやすい凸部３２を、イオン化された放電用ガスにより成膜と同時にエッチングすることができ、溝３１及び凸部３２に積層される膜厚の差を抑制することができる。なお、コリメートスパッタリングや低圧遠隔スパッタリングを用いて、凹部である溝３１ｂに埋め込み材料を積層させてもよいが、本実施形態の方法を用いることで、基板２０１とターゲットの距離を短くすることができ、装置を小型化できる。
【００２８】
次に、第１のエッチングチャンバ１１８において、図６に示すように、記録磁性層２０４とストップ層２０７の界面３３の高さまで、埋め込み層２０８を除去する（図９：ステップＳ１０３）。本実施形態では、Ａｒガスなどの不活性ガスをイオン源としたイオンビームエッチングにより埋め込み層２０８を除去する。
【００２９】
図１２に、図５の積層体２００にイオンビームエッチングを行った場合のエッチングされる物質の推移を、二次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）による検出強度として示す。なお、図中、実線は埋め込み層、一点鎖線はストップ層、破線は記録磁性層の検出強度を示す。図１２に示すように、エッチングを時刻ｔ0に開始すると、最初は埋め込み層２０８のみがエッチングされる。エッチングが進み、記録磁性層２０４上の埋め込み層２０８が除去される（時刻ｔ1）と、記録磁性層２０４上のストップ層２０７のエッチングが始まる。そして、記録磁性層２０４上のストップ層２０７が除去されると（時刻ｔ3）、記録磁性層２０４のエッチングが始まる。この時刻ｔ1〜ｔ3の間、ストップ層２０７よりもエッチングレートの高い埋め込み層２０８は、ストップ層２０７よりも深くエッチングされるため、記録磁性層２０４のエッチングが始まる前に、界面３３の高さに達する。本実施形態では、この時刻ｔ1〜ｔ3の間の時刻ｔ2にエッチングを終了する。これにより、記録磁性層２０４が削れるのを防止できる。
【００３０】
従って、例えば、予め、同一のエッチング条件下でエッチングを行ってエッチング開始時刻ｔ0から時刻ｔ2に至るまでのエッチング時間を予め求めておき、この所定のエッチング時間が経過したときにエッチングを終了する。あるいは、ＳＩＭＳを用いてリアルタイムに終点を検出するようにしてもよい。
【００３１】
なお、後のエッチング工程を考慮し、界面３３の高さより若干高いところまで削れた時点でエッチングを終了するようにしてもよい。また、イオンビームエッチングに限らず、ストップ層２０７との選択比を大きく取ることができる条件で、反応性イオンエッチングを行ってもよい。
【００３２】
図１１は、本実施形態におけるイオンビームエッチング装置を備えた第１のエッチングチャンバの概略図である。
【００３３】
第１のエッチングチャンバ１１８は、イオンビーム発生装置４１０と、中和装置４２０と、処理室４３０とを備えている。この第１のエッチングチャンバ１１８は、埋め込み層２０８の一部をイオンビームエッチングにより除去するためのチャンバである。イオンビーム発生装置４１０は、プラズマ発生室４１２と、高周波コイル４１１と、グリッドＧ１〜Ｇ３と、マグネット４１３とを備えている。高周波コイル４１１は、プラズマ発生室４１２内に誘電体窓４１４を介して高周波電磁界を発生させるための装置である。また、グリッドＧ１〜Ｇ３は、イオンビームが通過可能な複数の空隙を有している。
【００３４】
プラズマ発生室４１２は、イオン源を導入可能となっており、高周波磁界に誘導されて高周波電界が発生し、これによりイオン源のプラズマＰが発生する。マグネット４１３は、プラズマ発生室４１２の周囲に配されており、プラズマ発生室４１２の側壁に沿うカスプ磁場を発生させて、側壁周囲の電子密度の低下を抑える。プラズマＰ中のイオンは、負電位に維持されたグリッドＧ２により引き出され、正電位に維持されたグリッドＧ１との電位差により加速され、処理室４３０に導入される。処理室４３０では、基板が基板ホルダ４３１によってイオンの進入方向に向けて配されており、Ａｒ+などのイオンが基板に衝突する際のイオン衝撃によりドライエッチングが行われる。なお、中和装置４２０は、電子を放出することで、Ａｒ+により基板がチャージアップするのを防止するための装置である。円筒状のホローカソード４２１内に放電用ガスを導入することでプラズマを生成し、これを取り囲むシールド４２２で正イオンをトラップすると共に、その開口から電子を放出する。また、符号４３３は紙面に垂直な方向に延び、当該方向に基板ホルダ４３１を搬送する搬送マグネット、符号４３２は基板ホルダ４３１の下部に設けられ、搬送マグネット４３３に磁気結合するスライダである。
【００３５】
なお、具体的なエッチング条件としては、例えば、チャンバ圧力を１．０×１０-1Ｐａ以下、Ｇ１電圧を＋５００Ｖ以上、Ｇ２電圧を−５００Ｖ〜−２０００Ｖ、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）放電でのＲＦ Ｐｏｗｅｒを２００Ｗ程度とする。
【００３６】
このように、ストップ層２０７を設けることで、イオンビームエッチング時における記録磁性層２０４のエッチングを防ぐことができ、かつ、平坦化における余剰分の埋め込み層２０８を確実に除去することができる。
【００３７】
なお、上述した説明では、直進させるイオンビームについて述べたが、斜め入射させるイオンビームを用いてもよい。
【００３８】
次に、第２のエッチングチャンバ１１９において、図７に示すように、記録磁性層２０４上に積層されたストップ層２０７を除去し、積層体２００の表面を平坦化する（図９：ステップＳ１０４）。この第２のエッチングチャンバ１１９は、反応性イオンエッチングにより積層体２００を平坦化するためのチャンバである。ストップ層２０７は、記録磁性層２０４及び埋め込み層２０８の反応性イオンエッチングによるエッチングレートに比べ、レートが高い材料を用いることが好ましい。ストップ層２０７にカーボンを用いた場合は、反応性ガスにＯ2やＡｒ＋Ｏ2を用いた反応性イオンエッチングを行うことで、ストップ層２０７のみを選択的に除去することができる。すなわち、記録磁性層２０４及び埋め込み層２０８のエッチングを防ぎつつストップ層２０７を除去することができる。具体的なエッチング条件は、例えば、Ｂｉａｓ電圧（ＤＣ、Ｐｕｌｓｅ−ＤＣ、又は、ＲＦ）を印加し、チャンバ圧力を１．０Ｐａ程度とし、ＩＣＰ放電での高周波電力を２００Ｗ程度とし、バイアス電圧を−１０〜−３００Ｖ程度とすることができる。このように、ストップ層２０７としてカーボンを用いると、酸素を用いたエッチングにより、ストップ層２０７を除去することができる。例えば、ストップ層２０７に金属を用いた場合には、反応性ガスとしてＣＦ4を用いなければならないことがあり、記録磁性層２０４の表面にＦが付着し、いわゆる腐食した状態となるが、カーボンを用いればこれを避けることができる。
【００３９】
なお、溝３１ａには埋め込み層２０８の下部に積層したストップ層２０７が残るが、上述したように、カーボンなどの非磁性材料を用いれば、記録磁性層２０４の記録や読み取りへの影響を防止することができる。
【００４０】
次に、図８に示すように、平坦化された表面にＤＬＣ層２０９を成膜する。本実施形態では、この成膜は加熱チャンバ１２０あるいは冷却チャンバにおいてＤＬＣの形成に必要な温度に調整した後、保護膜形成チャンバ１２１にて行う。成膜条件は、例えば、平行平板ＣＶＤにて、高周波電力を２０００Ｗ、パルス−ＤＣバイアスを−２５０Ｖ、基板温度を１５０〜２００度、チャンバ圧力を３．０Ｐａ程度とし、ガスはＣ2Ｈ4、流量２５０ｓｃｃｍとすることができる。ＩＣＰ−ＣＶＤなどでも良い。
【００４１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。
【００４２】
例えば、マスク２０５がカーボンであれば、ストップ層２０７を形成する代わりに、マスク２０５を残しておく方法でもよい。しかし、この場合、レジスト層２０６を除去するためのエッチングと、余剰の埋め込み層２０８を除去するためのエッチングの、２度のエッチングによりマスク２０５（＝２０７）の厚さがばらばらになってしまうおそれがあるので、上記実施形態のようにマスク２０５を取り去り、ストップ層２０７を形成しなおす方が好ましい。この場合、溝３１ａの底面や壁面にもストップ層２０７を形成することができ、ストップ層２０７に導電性材料を用いれば、上述したようにバイアス電圧をかけやすくなるので好ましい。
【００４３】
また、ＤＴＭの場合について説明したが、これに限定されない。例えば、記録磁性層が点在するＢＰＭの凹凸パターンに埋め込み層を形成する場合にも本発明を適用できる。
【符号の説明】
【００４４】
３１ 溝
３２ 凸部
３３ 界面
１１１〜１１５ 第１チャンバ〜第５チャンバ
１１６ ストップ層形成用チャンバ
１１７ 埋め込み層形成用チャンバ
１１８ 第１のエッチングチャンバ
１１９ 第２のエッチングチャンバ
１２０ 加熱チャンバ
１２１ 保護膜形成チャンバ
１５１〜１５４ 方向転換チャンバ
１４５ ロードロックチャンバ
１４６ アンロードロックチャンバ
２００ 積層体
２０１ 基板
２０２ 軟磁性層
２０３ 下地層
２０４ 記録磁性層
２０５ マスク
２０６ レジスト層
２０７ ストップ層
２０８ 埋め込み層
２０９ ＤＬＣ層
４１０ イオンビーム発生装置
４１１ 高周波コイル
４１２ プラズマ発生室
４１３ マグネット
４１４ 誘電体窓
４２０ 中和装置
４２１ ホローカソード
４２２ シールド
４３０ 処理室
４３１ 基板ホルダ
４３２ スライダ
４３３ 搬送マグネット
Ｇ１〜Ｇ３ グリッド
Ｐ プラズマ
Claims (4)
- 記録磁性層を凹凸パターンで形成する工程と、
前記記録磁性層の凹凸パターンに非磁性材料からなるストップ層を成膜する工程と、
前記ストップ層が成膜された記録磁性層に非磁性材料からなる埋め込み層を成膜する工程と、
前記ストップ層よりも前記埋め込み層のエッチングレートが高い第１エッチングを実行し、前記埋め込み層を前記ストップ層高さよりも深くエッチングする第１エッチング工程と、
前記埋め込み層よりも前記ストップ層のエッチングレートが高い第２エッチングを実行する第２エッチング工程と、
を含むことを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。 - 前記第１エッチング工程は、イオンビームエッチングにより、
前記第２エッチング工程は、反応性イオンエッチングによることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体の製造方法。 - 前記ストップ層は、カーボンを主成分として含有する導電性膜であることを特徴とする請求項１又は２に記載の磁気記録媒体の製造方法。
- 凹凸パターンを形成した記録磁性層上に非磁性材料からなる導電層を成膜する第１の成膜チャンバと、
前記導電層上に非磁性材料からなる埋め込み層を成膜する第２の成膜チャンバと、
前記導電層よりも前記埋め込み層のエッチングレートが高い第１エッチングを実行し、前記埋め込み層を前記導電層高さよりも深くエッチングする第１のエッチングチャンバと、
前記埋め込み層よりも前記導電層のエッチングレートが高い第２エッチングを実行し、前記導電層をエッチングする第２のエッチングチャンバと、
を有することを特徴とする磁気記録媒体の製造装置。
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