JP5425547B2

JP5425547B2 - 基板処理装置、及び磁気記録媒体の製造方法

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Publication number: JP5425547B2
Application number: JP2009162467A
Authority: JP
Inventors: 和人山中; 雅弘芝本; 歩三好; 聡人見; ジャヤプラウィラダビッド
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Description

本発明は、ハードディスク等の磁気記録ディスクの製造において、基板の両面に対してイオンビームを照射し、基板両面を加工する基板処理装置、及び磁気記録媒体の製造方法に関する。

ハードディスク等の磁気記録ディスクの製造は、概ね、下地膜作製、記録層用の磁性膜作製、および記録層を保護する保護膜の作製を行う前工程と、保護膜を作製した基板表面に潤滑層の形成等を行う後工程と、に大別される。

磁気記録ディスクは、一般的に、基板の両面に記録層を備えているため、上記した各工程では、基板の両面に対して種々の処理が施されている。

このように基板の両面を処理する技術として、例えば、基板の両側にイオンガンを設け、イオンガンからイオン化したアルゴンガスによるイオンビームを基板の両面に放出・照射する技術が開示されている（特許文献１参照）。

特開２００５−５６５３５号公報

ところで、特許文献１のように基板の両面にイオンガン（イオンビーム発生装置）を対向させて配置している基板処理技術では、対向するイオンビーム発生装置同士で相互にイオンビームの影響が問題となる。

特に、磁気記録ディスク用基板のように中心部に開口部が開設された基板を用いて、基板の両面からイオンビームを照射する場合には、一方のイオンビーム発生装置のイオンビームが基板の開口部を通して、他方のイオンビーム発生装置の内部へ侵入する。したがって、イオンビーム発生装置の内部における相互汚染や、ダメージが生じるという問題があった。

そこで、本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、基板を介して対向配置したイオンビーム発生装置の内部における相互汚染やダメージを抑制できる基板処理装置、及び磁気記録媒体の製造方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成すべく成された本発明の構成は以下の通りである。
本発明は、開口部を有する基板に対してイオンビームを照射して所定の処理を行うことが可能な基板処理装置であって、前記基板を保持するための基板キャリアと、前記基板キャリアを挟み、互いに対向配置された、プラズマ中のイオンを引き出すための第１の引き出し機構を有する第１のイオンビーム発生装置および前記第１のイオンビーム発生装置と対向配置され、プラズマ中のイオンを引き出すための第２の引き出し機構を有する第２のイオンビーム発生装置とを備え、前記第１のイオンビーム発生装置および前記第２のイオンビーム発生装置の各々は、前記第１のイオンビーム発生装置および第２のイオンビーム発生装置の間の前記基板キャリアに保持される前記基板にイオンビームを照射するものであり、前記第１の引出し機構は第１の細孔群を備えた第１のグリッドを有すると共に、前記第２の引出し機構は第２の細孔群を備えた第２のグリッドを有し、且つ前記第１のグリッドと前記第２のグリッドと前記基板キャリアに保持される前記基板とが、互いに略平行に配置されており、前記第１のグリッドと前記第２のグリッドにおける前記第１の細孔群と前記第２の細孔群との形状が異なるか、又は前記第１の細孔群と前記第２の細孔群とを、これらの中心軸を中心として互いに所定の角度ずらして配置したことを特徴とする。

本発明によれば、第１のイオンビーム発生装置の第１のグリッドと第２のイオンビーム発生装置の第２のグリッドとが非対称に構成されている。したがって、グリッドの微細孔および基板の開口部を通じて、対向するイオンビーム発生装置へのイオンビームの侵入が阻止され、対向配置したイオンビーム発生装置の内部における相互汚染やダメージを抑制できる。

本発明の実施形態に係る基板処理装置を上から観た構成を示すブロック図である。本発明の一実施形態に係るイオンビーム発生装置の構造を示す概略断面図である。本発明の一実施形態に係るイオンビーム発生装置のグリッドを示す概略図である。本発明の一実施形態に係るイオンビーム発生装置のグリッドを示す概略図である。本発明の一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。本発明の一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。本発明の一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である。本発明の一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である。本発明の一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である。本発明の一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である。本発明の一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である。本発明の一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である。本発明の一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を示す図である。本発明の一実施形態に係る、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。本発明の一実施形態に係る、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図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明するが、本発明は本実施形態に限定されるものではない。

図１を参照して、本発明に係る基板処理装置の一実施の形態について説明する。図１は、本実施形態の基板処理装置を上から観た構成を示すブロック図である。
図１に示すように、基板処理装置１００は、概ね、基板（ウエハ）Ｗと、基板Ｗを挟んで対向配置された第１および第２のイオンビーム発生装置１ａ，１ｂと、制御部１０１と、カウンタ１０３と、コンピュータインターフェース１０５と、を備えている。

本実施形態における基板Ｗはハードディスク等の磁気記録媒体用基板であり、一般的には略円板状の基板の中心部に開口部が形成されている。基板Ｗは、不図示の基板キャリアにより、鉛直方向に沿って起立した姿勢で保持されている。

この基板Ｗの両面に臨むように、基板Ｗを挟んで第１のイオンビーム発生装置１ａと第２のイオンビーム発生装置１ｂとが対向配置されている。すなわち、第１のイオンビーム発生装置１ａおよび第２のイオンビーム発生装置１ｂの各々は、それらの間の領域にイオンビームを照射するように配置されており、該領域に開口部を有する基板Ｗを保持する基板キャリアが配置される。図１に示す構成では、第１および第２のイオンビーム発生装置１ａ，１ｂのイオンビームの照射面と基板Ｗの処理面は、略平行になるように配置されている。

第１のイオンビーム発生装置１ａは、電極５ａと、プラズマを発生するための放電槽２ａと、プラズマ中のイオンの引出し機構としての引出し電極７ａ（放電槽側から電極７１ａ、７２ａ、７３ａ）と、を備えている。電極７１ａ，７２ａ，７３ａは、それぞれ独立に制御可能なように電圧源８１ａ，８２ａ，８３ａと接続されている。引出し電極７ａの近傍には、中和器９ａが設置されている。中和器９ａは、イオンビーム発生装置１ａにより発射されたイオンビームを中和するため、電子を照射できるように構成されている。

放電槽２ａ内には、不図示のガス導入手段よりアルゴン（Ａｒ）等の処理ガスが供給される。ガス導入手段より放電槽２ａ内へＡｒが供給され、Ｒ．Ｆ．ソース源８４ａから電極５ａへＲ．Ｆ．パワーを印加して、プラズマが生成される。プラズマ中のイオンは、引出し電極７ａにより引き出されて、基板Ｗにエッチング処理を施す。

第２のイオンビーム発生装置１ｂについても、上記イオンビーム発生装置１ａと同様に構成されているので、説明を省略する。

制御部１０１は、イオンビーム発生装置１ａの電圧源８ａおよびイオンビーム発生装置１ｂの電圧源８ｂと接続されており、それぞれの電圧源８ａ，８ｂを制御している。カウンタ１０３は、制御部１０１と接続されており、イオンビーム発生装置１ａ，１ｂにより処理された基板数をカウントして、規定数（例えば、１０００枚）に達したら、クリーニング処理を開始するように制御部１０１に指示できるように構成されている。

コンピュータインターフェース１０５は、制御部１０１およびカウンタ１０３と接続されており、装置使用者により、クリーニング条件（処理時間等）が入力可能に構成されている。

次に、図２および図３Ａ，３Ｂを参照して、イオンビーム発生装置１（１ａ，１ｂ）について詳細に説明する。

図２は、イオンビーム発生装置の構造を示す概略断面図である。図３Ａは、イオンビーム発生装置１ａのグリッドを示す概略図である。また、図３Ｂは、イオンビーム発生装置１ｂのグリッドを示す概略図である。なお、第１および第２のイオンビーム発生装置１ａ，１ｂの構造は共通するので、適宜ａ，ｂの枝符号を省略して説明する。

図２に示すように、イオンビーム発生装置１は、プラズマ・ボリュームを閉じ込める放電槽２を備えている。この放電槽２の圧力は、通常、約１０^-4Ｐａ（１０^-5ミリバール）から約１０^-2Ｐａ（１０^-3ミリバール）の範囲に維持される。放電槽２は、プラズマ閉じ込め容器３によって区画され、その周辺には、プラズマが形成された結果、放電槽２内に放出されるイオンをトラップする多極磁気手段４が配置されている。この磁気手段４は、通常、複数の棒状の永久磁石を備えている。

ある構成では、極性が交互に変わる複数の比較的長い棒磁石を使用して、Ｎ、Ｓサイクルが１つの軸に沿ってのみ発生する。別の構成では、「チェッカーボード」構成が使用される。この構成では、より短い磁石が使用され、Ｎ、Ｓサイクルが直交した２つの軸がなす平面上を広がる。

Ｒ．Ｆ．コイル手段５によって、Ｒ．Ｆ．パワーがプラズマ閉じ込め容器３の後壁に付与され、誘電Ｒ．Ｆ．パワー・カップリング・ウィンドウ６を経由して放電槽２に供給される。

プラズマ閉じ込め容器３の前壁には、イオンビームの照射面がある（図３Ａ、３Ｂ参照）。照射面は、放電槽２内に形成されたプラズマからイオンを引出し、イオンビームの形でプラズマ閉じ込め容器３から出てくるイオンを加速する引出し機構（引出し電極）７を有する。引出し電極７は、図３Ａ、３Ｂに示すように、複数の合成グリッド構造を備える。それぞれのグリッド構造は、互い近接する複数の微細孔を有する。本実施形態では、グリッド１０ａ，１０ｂの中央部に複数の微細孔が縦横に配置され、略六角形状を呈している。

本実施形態における特徴は、第１のイオンビーム発生装置１ａのグリッド１０ａと、第２のイオンビーム発生装置１ｂのグリッド１０ｂとが、非対称に構成されている点である。例えば、第１のイオンビーム発生装置１ａのグリッド１０ａと、第２のイオンビーム発生装置１ｂのグリッド１０ｂと、のグリッド構造（微細孔群の形状）が異なるように形成してもよい。

或いは、第１のイオンビーム発生装置１ａのグリッド１０ａと、第２のイオンビーム発生装置１ｂのグリッド１０ｂと、を同一構造に形成し、非対称に配置してもよい。具体的には、図３Ａに示すイオンビーム発生装置１ａのグリッド１０ａと、図３Ｂに示すイオンビーム発生装置１ｂのグリッド１０ｂとは、その中心軸の周りに所定の角度（例えば１０度）に回転して形成され、グリッド構造が非対称になっている。

このようにグリッドを非対称に構成したのは、次の理由による。即ち、グリッド構造を対称にすると、イオンビームは指向性が高いため、特定の微細孔から照射されたイオンビームが対称位置にある微細孔を通り抜けて、相対向する放電槽２の内部に汚染物質を付着させたり、ダメージを与えてしまうことがあるからである。したがって、第１のイオンビーム発生装置１ａのグリッド１０ａと、第２のイオンビーム発生装置１ｂのグリッド１０ｂと、を非対称にしてずらせば、指向性が高いイオンビームは基板Ｗの開口部を通じて対向するイオンビーム発生装置１ｂ，１ａに侵入しない。あるいはその侵入を低減することができる。そのため、イオンビーム発生装置１ａ，１ｂの相互汚染やダメージを抑制できる。

グリッド構造は、グリッド１０ａ、１０ｂの全体を非対称にする必要はなく、少なくとも、第１のグリッド１０ａおよび第２のグリッド１０ｂの中心領域Ｆのみが非対称となるように形成してもよい。

また、第１のグリッド１０ａおよび第２のグリッド１０ｂの非対称性を微調整できるように、グリッド１０ａ，１０ｂの少なくとも一方に、グリッドを回転させるグリッド回転機構を備えるように構成してもよい。これは、第１のグリッド１０ａおよび第２のグリッド１０ｂの非対称性を確保するには、いずれか一方のグリッド１０ａまたは１０ｂを回転させれば足りるからである。

再び図１を参照して、引出し電極７ａは、放電槽２ａ側から３つの電極７１ａ、７２ａ、７３ａを有しており、それぞれは独立に電圧制御できるように構成されている。本実施形態では、電極７１ａはプラス電位に、電極７２ａはマイナス電位に、電極７３ａはグラウンド電位に制御されている。

複数のイオンビームがイオン引出し電極７から放出されて、イオンビーム柱を形成する。照射面は、照射面から放出されるイオンビームの角度調整を可能にする不図示の旋回マウント上に配置される。したがって、個々のイオンビームを角度調整することによって、イオンビーム柱の形状と方向を操作できる。

第１のイオンビーム発生装置１ａが真空スパッタリング装置内に使用されるとき、Ａｒなどの処理ガスが、不図示のガス導入手段を経由して放電槽２ａに導入される。したがって、Ｒ．Ｆ．パワーをＲ．Ｆ．コイル手段５ａから供給することによって、プラズマが形成される。通常、プラズマは放電槽２ａ内に閉じ込められる。プラズマの一部は、イオンビーム引出し電極７１ａ、７２ａ、７３ａに近接している。各引出し電極７１ａ、７２ａ、７３ａには、イオンを放電槽２ａからグリッド１０ａに引込み、そのグリッド１０ａを通してイオンを加速する複数の合成グリッド構造が備えられている。

同様に、引出し電極７ｂは、放電槽２ｂ側から３つの電極７１ｂ、７２ｂ、７３ｂを有しており、それぞれは独立に電圧制御できるように構成されている。本実施形態では、電極７１ｂはプラス電位に、電極７２ｂはマイナス電位に、電極７３ｂはグラウンド電位に制御されている。

イオンビーム発生装置１ｂが真空スパッタリング装置内に使用されるとき、Ａｒなどの処理ガスが、不図示のガス導入手段を経由して放電槽２ｂに導入される。したがって、Ｒ．Ｆ．パワーをＲ．Ｆ．コイル手段５ｂから供給することによって、プラズマが形成される。通常、プラズマは放電槽２ｂ内に閉じ込められる。プラズマの一部は、イオンビーム引出し電極７１ｂ、７２ｂ、７３ｂに近接している。各引出し電極７１ｂ、７２ｂ、７３ｂには、イオンを放電槽２ｂからグリッド１０ｂに引込み、そのグリッド１０ｂを通してイオンを加速する複数の合成グリッド構造が備えられている。

次に、図１を参照して、本実施形態の基板処理装置１００の作用について説明する。

第１のイオンビーム発生装置１ａから基板Ｗの一方の処理面にイオンビームが照射されて、基板Ｗの一方の処理面が処理される。同様に、第２のイオンビーム発生装置１ｂから基板Ｗの他方の処理面にイオンビームが照射されて、基板Ｗの他方の処理面が処理される。したがって、対向配置されたイオンビーム発生装置同士で相互にイオンビームの影響するおそれがある。特に、磁気記録ディスク用基板のように中心部に開口部が開設された基板Ｗにイオンビームを照射する場合には、一方のイオンビーム発生装置１ａ（１ｂ）のイオンビームが基板Ｗの開口部を通して、他方のイオンビーム発生装置１ｂ（１ａ）の内部へ侵入する。

しかし、本実施形態の基板処理装置１００では、第１イオンビーム発生装置１ａの第１のグリッド１０ａと、第２のイオンビーム発生装置１ｂの第２のグリッド１ｂとが、非対称に構成されている。したがって、イオンビームが基板Ｗの開口部を通過しても、第１のグリッド１０ａと第２のグリッド１ｂの各々の微細孔がずれた位置に存在することになり、対向するイオンビーム発生装置１ａ，１ｂへのイオンビームの侵入が低減、または阻止される。

なお、上述したように、イオンビームは指向性が強く、仮に基板Ｗの周囲を迂回して対向するグリッドに到達したとしても、グリッドの微細孔を通過しない限りはイオンビーム発生装置の内部へ侵入しえない。また、第１のイオンビーム発生装置１ａのグリッド１０ａと、第２のイオンビーム発生装置１ｂのグリッド１０ｂと、を同一構造に形成し、一方を回転させて非対称に配置した場合には、中心領域Ｆに位置する微細孔を封鎖することが好ましい。

以上説明したように、本実施形態の基板処理装置１００よれば、対向するイオンビーム発生装置１ａ，１ｂへのイオンビームの侵入が低減、または阻止される。そのため、対向配置した第１イオンビーム発生装置１ａおよび第２イオンビーム発生装置１ｂにおける相互汚染やダメージを抑制することができる。

図４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。
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４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、チャンバ１２１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４では、チャンバ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。

図５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。なお、本実施形態では、基板２０１の対向する両面に積層体が形成されている。しかしながら、図５では、図面および説明を簡便化するために、基板２０１の片面に形成された積層体の処理に着目し、もう一方の面に形成された積層体および該積層体への処理は省略する。従って、図６〜１１においても、基板２０１の片面に形成された積層体への処理について説明するが、もう一方の面に形成された積層体についても同様の処理が行われる。

積層体２００は、図５に示すように、ＤＴＭ（ＤｉｓｃｒｅｔｅＴｒａｃｋＭｅｄｉａ）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４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。なお、軟磁性層２０２、下地層２０３、記録磁性層２０４、マスク２０５、レジスト層２０６は、基板２０１の対向する両面に形成されているが、上述のように図面および説明の簡便化のために、基板２０１の片面に形成された積層体は省略している。

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を含んでいる。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の積層体等を含んでいる。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合金などを含んでいる。

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４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。

図４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６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５に示す状態から図６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。

次に、図６乃至図１２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６乃至図１１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１２はそのフローチャートである。

図７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１２：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。

図１３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１３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。

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。

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。

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。

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。

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。

次に、埋め込み層形成用チャンバ１１７において、図８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１２：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。

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。

次に、第１のエッチングチャンバ１１８において、図９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１２：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。

図１４に、図８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１４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。

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。

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。

第１のエッチングチャンバ１１８は、図１に示すイオンビーム発生装置１ａ、１ｂ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。

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１．０Ｅ−１Ｐａ以下、Ｖ１電圧を＋５００Ｖ以上、Ｖ２電圧を−５００Ｖ〜−２０００Ｖ、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）放電でのＲＦＰｏｗｅｒを２００Ｗ程度とする。

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。

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。

次に、第２のエッチングチャンバ１１９において、図１０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１２：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。

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。

次に、図１１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。

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。

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。よって、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易くなるので好ましい。

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。

本発明は、例示した基板処理装置（マグネトロンスパッタリング装置）のみならず、ドライエッチング装置、プラズマアッシャ装置、ＣＶＤ装置および液晶ディスプレイ製造装置等のプラズマ処理装置に応用して適用可能である。

１ａ第１のイオンビーム発生装置
１ｂ第２のイオンビーム発生装置
７引出し電極
１０ａ第１のグリッド
１０ｂ第２のグリッド
１００基板処理装置

Claims

開口部を有する基板に対してイオンビームを照射して所定の処理を行うことが可能な基板処理装置であって、
前記基板を保持するための基板キャリアと、
前記基板キャリアを挟み、互いに対向配置された、プラズマ中のイオンを引き出すための第１の引き出し機構を有する第１のイオンビーム発生装置および前記第１のイオンビーム発生装置と対向配置され、プラズマ中のイオンを引き出すための第２の引き出し機構を有する第２のイオンビーム発生装置とを備え、
前記第１のイオンビーム発生装置および前記第２のイオンビーム発生装置の各々は、前記第１のイオンビーム発生装置および第２のイオンビーム発生装置の間の前記基板キャリアに保持される前記基板にイオンビームを照射するものであり、
前記第１の引出し機構は第１の細孔群を備えた第１のグリッドを有すると共に、前記第２の引出し機構は第２の細孔群を備えた第２のグリッドを有し、且つ前記第１のグリッドと前記第２のグリッドと前記基板キャリアに保持される前記基板とが、互いに略平行に配置されており、
前記第１のグリッドと前記第２のグリッドにおける前記第１の細孔群と前記第２の細孔群との形状が異なるか、又は前記第１の細孔群と前記第２の細孔群とを、これらの中心軸を中心として互いに所定の角度ずらして配置したことを特徴とする基板処理装置。
前記第１のグリッドと前記第２のグリッドとは、少なくとも前記第１の細孔群と前記第２の細孔群の中心領域の形状が異なることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
前記第１のグリッドまたは前記第２のグリッドの少なくとも一方に、前記第１の細孔群と前記第２の細孔群とを、これらの中心軸を中心として互いに所定の角度回転させるグリッド回転機構が備えられていることを特徴とする請求項１または２に記載の基板処理装置。
請求項１に記載の基板処理装置を用いて磁気記録媒体を製造する製造方法であって、
開口部を有する基板を保持する基板キャリアを前記領域に配置する工程と、
前記基板の一方の処理面に対して前記第１のイオンビーム発生装置によりイオンビームを照射し、前記基板の他方の処理面に対して前記第２のイオンビーム発生装置によりイオンビームを照射する工程と
を有することを特徴とする製造方法。