JPWO2011048746A1 - Manufacturing method of master for magnetic transfer - Google Patents
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Abstract
【課題】磁性層パターンを高精度に形成することが可能な磁気転写用原盤の製造方法を提供する。【解決手段】本発明の一実施形態に係る磁気転写用原盤の製造方法は、基板１１上に、ＦｅＣｏ合金からなる磁性層１２を磁気転写層として形成する工程と、磁性層１２の上に、マスクパターン１３Ｐを形成する工程と、上記基板を１００℃以上の温度に保持し、塩素系ガスのプラズマを形成することで、磁性層１２をマスクパターン１３Ｐを介してエッチングする工程とを含む。これにより、磁気転写層のエッチング性が高まり、磁気転写層を精度よくパターニングすることが可能となる。【選択図】図４A method of manufacturing a magnetic transfer master capable of forming a magnetic layer pattern with high accuracy is provided. A method of manufacturing a master for magnetic transfer according to an embodiment of the present invention includes a step of forming a magnetic layer 12 made of FeCo alloy on a substrate 11 as a magnetic transfer layer, A step of forming the mask pattern 13P and a step of etching the magnetic layer 12 through the mask pattern 13P by holding the substrate at a temperature of 100 ° C. or more and forming plasma of a chlorine-based gas. Thereby, the etching property of the magnetic transfer layer is enhanced, and the magnetic transfer layer can be patterned with high accuracy. [Selection] Figure 4
Description
本発明は、磁気記録媒体に対して情報を磁気転写するための磁気転写用原盤の製造方法に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing a master for magnetic transfer for magnetically transferring information to a magnetic recording medium.
ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）に使用される磁気ディスクは、ドライブに組み込まれる前に、フォーマット情報やアドレス情報、サーボ情報等の各種磁気情報が書き込まれる。磁気情報は、磁気ヘッドを用いて書き込むことが一般的であるが、磁気ディスクの記録密度が向上するに伴い、書き込みに要する時間が増加している。そこで、磁気情報を磁気ディスクに対して一括的に書き込む磁気転写法が提案されている。磁気転写法では、磁気情報の記録パターンに従って磁性層が形成されたマスターディスク（原盤）が用いられる。磁気転写法は、マスターディスク（原盤）と被転写用ディスク（スレーブディスク）とを相互に密着させ、片面又は両面から電磁石や永久磁石などで生成した外部磁界を印加することで、磁性層に対向するスレーブディスク上の領域を一括的に磁化させる。 A magnetic disk used in a hard disk drive (HDD) is written with various magnetic information such as format information, address information, and servo information before being incorporated into the drive. In general, magnetic information is written using a magnetic head. However, as the recording density of the magnetic disk increases, the time required for writing increases. Therefore, a magnetic transfer method has been proposed in which magnetic information is collectively written on a magnetic disk. In the magnetic transfer method, a master disk (master disk) having a magnetic layer formed according to a magnetic information recording pattern is used. In the magnetic transfer method, a master disk (master disk) and a disk to be transferred (slave disk) are in close contact with each other, and an external magnetic field generated by an electromagnet or permanent magnet is applied from one or both sides to face the magnetic layer. The area on the slave disk to be magnetized is collectively magnetized.
マスターディスクの製造方法として、種々の方法が提案されている。例えば下記特許文献１及び特許文献２には、転写する情報に対応した凹凸パターンが表面に形成された基板を作製し、この基板の表面に電鋳を施して金属盤を作製し、当該金属盤を基板表面から剥離する、磁気転写用マスター担体の製造方法が記載されている。 Various methods have been proposed as a method for manufacturing a master disk. For example, in the following Patent Document 1 and Patent Document 2, a substrate having a concavo-convex pattern corresponding to information to be transferred is formed on the surface, and a metal plate is manufactured by electroforming the surface of the substrate. Describes a method for producing a master carrier for magnetic transfer in which the substrate is peeled off from the surface of the substrate.
しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載の方法では、電鋳法により作製した金属盤を基板から剥離する工程を有するため、この剥離時の応力で金属盤が反ってしまうおそれがある。従って、これらの方法では、磁性層パターンを高精度に形成することが困難であり、磁気情報の転写精度の向上を図ることも非常に困難である。 However, since the method described in Patent Document 1 and Patent Document 2 includes a step of peeling the metal disk produced by electroforming from the substrate, the metal disk may be warped by the stress at the time of peeling. Therefore, with these methods, it is difficult to form a magnetic layer pattern with high accuracy, and it is also very difficult to improve the transfer accuracy of magnetic information.
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、磁性層パターンを高精度に形成することが可能な磁気転写用原盤の製造方法を提供することにある。 In view of the circumstances as described above, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a master for magnetic transfer capable of forming a magnetic layer pattern with high accuracy.
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る磁気転写用原盤の製造方法は、基板上に、鉄及びコバルトの少なくとも一方を含有する磁気転写層を形成する工程を含む。上記磁気転写層の上に、マスクパターンが形成される。上記磁気転写層は、上記基板を１００℃以上の温度に保持し、塩素系ガスのプラズマを形成することで、上記マスクパターンを介してエッチングされる。 In order to achieve the above object, a method for manufacturing a master for magnetic transfer according to an embodiment of the present invention includes a step of forming a magnetic transfer layer containing at least one of iron and cobalt on a substrate. A mask pattern is formed on the magnetic transfer layer. The magnetic transfer layer is etched through the mask pattern by holding the substrate at a temperature of 100 ° C. or higher and forming plasma of chlorine-based gas.
本発明の一実施形態に係る磁気転写用原盤の製造方法は、基板上に、鉄（Ｆｅ）及びコバルト（Ｃｏ）の少なくとも一方を含有する磁気転写層を形成する工程を含む。上記磁気転写層の上に、マスクパターンが形成される。上記磁気転写層は、上記基板を１００℃以上の温度に保持し、塩素系ガスのプラズマを形成することで、上記マスクパターンを介してエッチングされる。 The manufacturing method of the master for magnetic transfer which concerns on one Embodiment of this invention includes the process of forming the magnetic transfer layer containing at least one of iron (Fe) and cobalt (Co) on a board | substrate. A mask pattern is formed on the magnetic transfer layer. The magnetic transfer layer is etched through the mask pattern by holding the substrate at a temperature of 100 ° C. or higher and forming plasma of chlorine-based gas.
上記磁気転写用原盤の製造方法においては、塩素系ガスのプラズマを用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Reactive Ion Etching）法によって、基板上の磁気転写層を化学的にエッチングする。このとき、基板温度を１００℃以上とすることにより、磁気転写層のエッチング性が高まり、磁気転写層を精度よくパターニングすることが可能となる。 In the method for manufacturing the master for magnetic transfer, the magnetic transfer layer on the substrate is chemically etched by reactive ion etching (RIE) using chlorine-based gas plasma. At this time, by setting the substrate temperature to 100 ° C. or higher, the etching property of the magnetic transfer layer is improved, and the magnetic transfer layer can be patterned with high accuracy.
ここで、基板温度が１００℃未満の場合、磁気転写層のエッチングレートが低いことで生産性を損なうおそれがある。一方、基板温度が高いほどエッチングレートが上昇する傾向にあるため、基板温度に特に上限はないが、磁気転写層を含む各層の耐熱性等に応じて適宜上限を定めることができる。 Here, when the substrate temperature is less than 100 ° C., the etching rate of the magnetic transfer layer may be low, which may impair productivity. On the other hand, since the etching rate tends to increase as the substrate temperature increases, the substrate temperature has no particular upper limit, but the upper limit can be appropriately determined according to the heat resistance of each layer including the magnetic transfer layer.
磁気転写層は、Ｆｅ、Ｆｅ系合金、Ｃｏ、Ｃｏ系合金、ＦｅＣｏ系合金等の金属単体または合金で構成することができ、これ以外にも、ＦｅＣｏ／Ｐｄ等の人工格子も適用可能である。 The magnetic transfer layer can be composed of a single metal or an alloy such as Fe, Fe-based alloy, Co, Co-based alloy, and FeCo-based alloy. Besides this, an artificial lattice such as FeCo / Pd is also applicable. .
磁気転写層のエッチングガスとしては、Ｃｌ２、ＢＣｌ３、ＳｉＣｌ４等の塩素系ガスが用いられる。プラズマの形成方法は特に限定されず、誘導結合プラズマ、容量結合プラズマ、有磁場誘導結合プラズマ、電子サイクロトロン共鳴プラズマ等が適用可能である。エッチング時における基板温度は、典型的には、加熱源を用いて調整することができる。As an etching gas for the magnetic transfer layer, a chlorine-based gas such as Cl 2 , BCl 3 , or SiCl 4 is used. A method for forming plasma is not particularly limited, and inductively coupled plasma, capacitively coupled plasma, magnetic field inductively coupled plasma, electron cyclotron resonance plasma, and the like are applicable. The substrate temperature during etching can be typically adjusted using a heating source.
上記マスクパターンは、クロム（Ｃｒ）又はルテニウム（Ｒｕ）で構成することができる。上記マスクパターンを構成するＲｕ及びＣｒは、塩素系ガスのみではエッチングされず、塩素系ガスに酸素を加えることでエッチングされる。すなわち、ＲｕではＲｕＯ４を、ＣｒではＣｒＯ２Ｃｌ２が生成されることで、エッチングが進行する。このようなガスを用いてＲｕやＣｒマスクを形成し、塩素系ガスのみで上記磁気転写層をエッチングすることにより、Ｒｕ又はＣｒとの十分な選択比が得られ、良好なエッチングパターンを形成することができる。上記マスクパターンのエッチングガスとして他に、フッ素系ガスを用いることも可能である。The mask pattern can be made of chromium (Cr) or ruthenium (Ru). Ru and Cr constituting the mask pattern are not etched only by the chlorine-based gas, but are etched by adding oxygen to the chlorine-based gas. In other words, etching progresses by generating RuO 4 in Ru and CrO 2 Cl 2 in Cr. A Ru or Cr mask is formed using such a gas, and the magnetic transfer layer is etched using only a chlorine-based gas, so that a sufficient selectivity with Ru or Cr can be obtained and a good etching pattern can be formed. be able to. In addition, a fluorine-based gas can be used as the etching gas for the mask pattern.
上記磁気転写用原盤の製造方法は、上記磁気転写層の形成前に、上記基板上に、上記塩素系ガスのプラズマに対して耐エッチング性を有する中間層を形成する工程をさらに具備してもよい。これにより、磁気転写層のオーバーエッチング時において、プラズマによる基板への悪影響を回避することができる。また、上記中間層を基板と磁気転写層との間の密着層として機能させることも可能である。このような中間層を構成する材料として、例えば、Ｒｕ、Ｃｒ、Ｎｉ等が挙げられる。 The method for manufacturing the master for magnetic transfer may further include a step of forming an intermediate layer having etching resistance against the plasma of the chlorine-based gas on the substrate before forming the magnetic transfer layer. Good. Thereby, it is possible to avoid an adverse effect of the plasma on the substrate during the overetching of the magnetic transfer layer. The intermediate layer can also function as an adhesion layer between the substrate and the magnetic transfer layer. Examples of the material constituting such an intermediate layer include Ru, Cr, Ni, and the like.
上記磁気転写用原盤の製造方法は、上記磁気転写層をエッチングした後、上記磁気転写層を洗浄する工程をさらに具備してもよい。Ｆｅ及びＣｏの塩化物は水溶性であるため、エッチング後、基板を洗浄することで、磁気転写層の表面に形成されたエッチング反応生成物を除去することができる。洗浄液としては、純水、イオン交換水、マイクロナノバブル水、各種有機溶剤を用いることができる。有機溶剤としては、エタノール、メタノール、アセトン、イソプロピルアルコール、エチルエーテルなどが挙げられる。 The method for manufacturing the master for magnetic transfer may further include a step of cleaning the magnetic transfer layer after etching the magnetic transfer layer. Since the Fe and Co chlorides are water-soluble, the etching reaction product formed on the surface of the magnetic transfer layer can be removed by washing the substrate after etching. As the cleaning liquid, pure water, ion exchange water, micro / nano bubble water, and various organic solvents can be used. Examples of the organic solvent include ethanol, methanol, acetone, isopropyl alcohol, and ethyl ether.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図１は、本発明の一実施形態に係る磁気転写用原盤の概略構成を示す断面図である。本実施形態の磁気転写用原盤１０は、基板１１と、磁気転写層としての磁性層パターン１２Ｐとの積層構造を有している。磁気転写用原盤１０は、図示しないスレーブディスクと相互に密着されることで、磁性層パターン１２Ｐに対向するスレーブディスク上の領域を磁化させる。 FIG. 1 is a sectional view showing a schematic configuration of a magnetic transfer master according to an embodiment of the present invention. The master 10 for magnetic transfer of this embodiment has a laminated structure of a substrate 11 and a magnetic layer pattern 12P as a magnetic transfer layer. The magnetic transfer master 10 is in close contact with a slave disk (not shown) to magnetize the area on the slave disk that faces the magnetic layer pattern 12P.
基板１１は、平坦な円盤（ディスク）状基板で構成されている。基板１１は、例えば、シリコン基板、ガラス基板、セラミックス基板等で構成されている。基板１１の厚みは特に限定されず、反りや歪みのない適度な剛性が得られる範囲において、適宜設定することが可能である。 The substrate 11 is formed of a flat disk (disk) substrate. The substrate 11 is composed of, for example, a silicon substrate, a glass substrate, a ceramic substrate, or the like. The thickness of the substrate 11 is not particularly limited, and can be set as appropriate as long as an appropriate rigidity without warping or distortion is obtained.
磁性層パターン１２Ｐは、強磁性材料で構成されている。強磁性材料として、典型的には、Ｆｅ系材料、Ｃｏ系材料、ＦｅＣｏ系材料等の軟磁気特性を有する強磁性材料が挙げられる。Ｂ、Ｐ、Ｓｉ等の半金属元素が添加されてもよい。強磁性材料として、ＦｅＣｏ／Ｐｄ等の人工格子材料等も含まれる。本実施形態では、磁性層パターン１２Ｐは、ＦｅＣｏ合金（原子量比：７５％Ｆｅ−２５％Ｃｏ）が用いられている。 The magnetic layer pattern 12P is made of a ferromagnetic material. Typical examples of the ferromagnetic material include ferromagnetic materials having soft magnetic properties such as Fe-based materials, Co-based materials, and FeCo-based materials. Metalloid elements such as B, P, and Si may be added. Examples of the ferromagnetic material include artificial lattice materials such as FeCo / Pd. In this embodiment, an FeCo alloy (atomic weight ratio: 75% Fe-25% Co) is used for the magnetic layer pattern 12P.
磁性層パターン１２Ｐは、基板１１上に成膜された磁性層を所定形状にエッチングすることで形成される。磁性層パターン１２Ｐは、所定のフォーマット情報やアドレス情報、サーボ情報等の記録パターンに従って形成されている。本実施形態において、磁性層パターン１２Ｐは、後述するドライエッチング装置を用いたドライエッチング法で形成される。 The magnetic layer pattern 12P is formed by etching a magnetic layer formed on the substrate 11 into a predetermined shape. The magnetic layer pattern 12P is formed according to a recording pattern such as predetermined format information, address information, and servo information. In the present embodiment, the magnetic layer pattern 12P is formed by a dry etching method using a dry etching apparatus described later.
図２は、磁性層パターン１２Ｐを形成するためのエッチング装置の概略構成図である。図示するエッチング装置１３０は、有磁場誘導結合プラズマエッチング装置として構成されているが、勿論これに限られない。 FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an etching apparatus for forming the magnetic layer pattern 12P. The illustrated etching apparatus 130 is configured as a magnetic field inductively coupled plasma etching apparatus, but is not limited to this.
エッチング装置１３０は、真空排気可能なチャンバ１３１を備える。チャンバ１３１の内部には、基板を支持するステージ１３５が設置されている。ステージ１３５の上面には、ステージ１３５上に載置された基板を保持する静電チャックが具備されており、チャック後基板裏面にＨｅを導入して均熱を図る機構となっている。エッチング装置１３０は、ステージ１３５の上面又はステージ１３５の内部において熱媒体を温度管理しながら循環させるチラー循環ユニット１４１を備えている。チラー循環ユニット１４１は、ステージ１３５を所定温度に保持することが可能である。 The etching apparatus 130 includes a chamber 131 that can be evacuated. Inside the chamber 131, a stage 135 for supporting the substrate is installed. An electrostatic chuck for holding the substrate placed on the stage 135 is provided on the upper surface of the stage 135, and a mechanism is provided for introducing heat to the back surface of the substrate after chucking so as to equalize the heat. The etching apparatus 130 includes a chiller circulation unit 141 that circulates the heat medium while controlling the temperature on the upper surface of the stage 135 or inside the stage 135. The chiller circulation unit 141 can maintain the stage 135 at a predetermined temperature.
ステージ１３５の周囲には、プラズマ形成空間１３２を区画する防着板１３３が設置されている。エッチング装置１３０は、プラズマ形成空間１３２に導入された反応性ガス（エッチャント）のプラズマを形成し、当該反応性ガスのラジカルを生成することにより、ステージ１３５上に載置された基板上の磁性層１２をエッチングする。 Around the stage 135, an adhesion preventing plate 133 that partitions the plasma forming space 132 is provided. The etching apparatus 130 forms a plasma of a reactive gas (etchant) introduced into the plasma forming space 132 and generates radicals of the reactive gas, thereby forming a magnetic layer on the substrate placed on the stage 135. 12 is etched.
本実施形態では、反応性ガスとして、塩素系ガスが用いられる。塩素系ガスとしては、Ｃｌ２が用いられるが、これ以外にも、ＢＣｌ３、ＳｉＣｌ４等が適用可能である。また、エッチングガスとして、塩素系ガスと、アルゴンや窒素などの不活性ガスとの混合ガスが用いられてもよい。塩素ラジカルは、磁性層と化学反応し蒸気圧の高いＣｏ又はＦｅの塩素化合物を生成することで、磁性層を選択的にエッチングする。In the present embodiment, a chlorine-based gas is used as the reactive gas. As the chlorine-based gas, Cl 2 is used, but besides this, BCl 3 , SiCl 4, etc. can be applied. In addition, a mixed gas of a chlorine-based gas and an inert gas such as argon or nitrogen may be used as the etching gas. Chlorine radicals chemically etch the magnetic layer by chemically reacting with the magnetic layer to generate a chlorine compound of Co or Fe having a high vapor pressure.
プラズマの発生機構として、エッチング装置１３０は、アンテナ１３８と、高周波電源１３９と、マグネットユニット１４０と、ガス導入ライン等を備える。アンテナ１３８は、プラズマ形成空間１３２の上部を閉塞する蓋体１３４の上部に配置されており、高周波電源１３９に接続されることで、プラズマ形成空間１３２に高周波誘導電場を形成する。マグネットユニット１４０は、蓋体１３４の上部に設置されており、プラズマ形成空間１３２に固定磁場を形成する。ガス導入系を介してプラズマ形成空間１３２へ導入された反応性ガスは、アンテナ１３８による誘導電場の作用とマグネットユニット１４０による固定磁場の作用とを受けてプラズマ化する。エッチング装置１３０は、プラズマ中のイオンをステージ１３５側へ引き付けるバイアス電源１３７を備えてもよい。バイアス電源１３７は、高周波電源で構成することができる。 As a plasma generation mechanism, the etching apparatus 130 includes an antenna 138, a high-frequency power source 139, a magnet unit 140, a gas introduction line, and the like. The antenna 138 is disposed on the upper part of the lid 134 that closes the upper part of the plasma forming space 132, and is connected to the high frequency power source 139 to form a high frequency induction electric field in the plasma forming space 132. The magnet unit 140 is installed on the top of the lid 134 and forms a fixed magnetic field in the plasma forming space 132. The reactive gas introduced into the plasma formation space 132 through the gas introduction system is converted into plasma by receiving the action of the induction electric field by the antenna 138 and the action of the fixed magnetic field by the magnet unit 140. The etching apparatus 130 may include a bias power source 137 that attracts ions in the plasma to the stage 135 side. The bias power source 137 can be composed of a high frequency power source.
次に、図１に示した磁気転写用原盤１０の製造方法について説明する。図３は、磁気転写用原盤１０の製造方法を説明する工程フローである。図４は、その主な工程図である。 Next, a method for manufacturing the magnetic transfer master 10 shown in FIG. 1 will be described. FIG. 3 is a process flow illustrating a method for manufacturing the magnetic transfer master 10. FIG. 4 is a main process diagram thereof.
本実施形態に係る磁気転写用原盤１０の製造方法は、積層体の作製工程（ステップＳＴ１、図４（Ａ））と、マスクパターン形成工程（ステップＳＴ２、図４（Ｂ））と、磁性層エッチング工程（ステップＳＴ３、図４（Ｃ））と、洗浄工程（ＳＴ４、図４（Ｄ））とを有する。 The manufacturing method of the master 10 for magnetic transfer according to the present embodiment includes a laminate manufacturing process (step ST1, FIG. 4A), a mask pattern forming process (step ST2, FIG. 4B), and a magnetic layer. An etching process (step ST3, FIG. 4C) and a cleaning process (ST4, FIG. 4D) are included.
（積層体作製工程）
図４（Ａ）に示すように、基板１１上に、磁性層１２、マスク層１３を順に積層することで、積層体４０が作製される。各層は、スパッタリング法、ＣＶＤ法等の薄膜形成方法によって所定厚みにそれぞれ形成される。ここでは、磁性層１２の厚みを５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下、マスク層１３の各厚みを１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下とした。(Laminate production process)
As illustrated in FIG. 4A, the stacked body 40 is manufactured by sequentially stacking the magnetic layer 12 and the mask layer 13 on the substrate 11. Each layer is formed in a predetermined thickness by a thin film forming method such as sputtering or CVD. Here, the thickness of the magnetic layer 12 is 50 nm or more and 500 nm or less, and each thickness of the mask layer 13 is 10 nm or more and 100 nm or less.
（マスクパターン形成工程）
本実施形態において、マスク層１３は、磁性層１２に対するエッチングマスク（マスクパターン）として機能する金属層を構成する。マスク層１３の構成材料には、Ｒｕ（ルテニウム）又はＣｒ（クロム）が用いられる。マスク層１３の上には、マスク層１３をパターニングするためのレジストマスク１４Ｐが形成される。レジストマスク１４Ｐは、一般的なフォトリソグラフィ技術を用いて形成され、ここではその説明は省略する。(Mask pattern forming process)
In the present embodiment, the mask layer 13 constitutes a metal layer that functions as an etching mask (mask pattern) for the magnetic layer 12. Ru (ruthenium) or Cr (chromium) is used as a constituent material of the mask layer 13. On the mask layer 13, a resist mask 14P for patterning the mask layer 13 is formed. The resist mask 14P is formed by using a general photolithography technique, and description thereof is omitted here.
次に、図４（Ｂ）に示すように、マスク層１３がパターニングされる。マスク層１３のパターニングには、例えば、図２に示したエッチング装置と同様な構成を有するドライエッチング装置が用いられる。積層体４０が形成された基板をエッチングチャンバ内に装填し、塩素と酸素の混合ガスのプラズマを形成することで、マスク層１３がエッチングされる。これにより、レジストマスク１４Ｐに対応するパターン形状を有するマスクパターン１３Ｐが形成される。エッチング条件は、基板温度を室温、ガス圧力を１Ｐａ、塩素（Ｃｌ２）流量を１０ｓｃｃｍ、酸素（Ｏ２）流量を２５ｓｃｃｍ、アンテナ入力パワーを２００Ｗ、バイアス入力パワーを５０Ｗ（０．２８Ｗ／ｃｍ２）とした。Next, as shown in FIG. 4B, the mask layer 13 is patterned. For the patterning of the mask layer 13, for example, a dry etching apparatus having the same configuration as the etching apparatus shown in FIG. 2 is used. The substrate on which the stacked body 40 is formed is loaded into an etching chamber, and plasma of a mixed gas of chlorine and oxygen is formed, whereby the mask layer 13 is etched. Thereby, a mask pattern 13P having a pattern shape corresponding to the resist mask 14P is formed. The etching conditions are as follows: the substrate temperature is room temperature, the gas pressure is 1 Pa, the chlorine (Cl 2 ) flow rate is 10 sccm, the oxygen (O 2 ) flow rate is 25 sccm, the antenna input power is 200 W, and the bias input power is 50 W (0.28 W / cm 2). ).
マスクパターン１３Ｐの形成後、図４（Ｃ）に示すように、レジストマスク１４Ｐが除去される。レジストマスク１４Ｐの除去には、酸素（Ｏ２）又は水素（Ｈ２）のプラズマを用いたアッシング処理が適用される。After the mask pattern 13P is formed, the resist mask 14P is removed as shown in FIG. An ashing process using oxygen (O 2 ) or hydrogen (H 2 ) plasma is applied to remove the resist mask 14P.
（磁性層エッチング工程）
次に、図４（Ｃ）に示すように、磁性層１２に対するパターニングのためのエッチングを実施する。本実施形態では、基板温度１００℃以上の条件で、塩素系ガスのプラズマによって磁性層１２がエッチングされる。これにより、マスクパターン１３Ｐに対応する形状の磁性層パターン１２Ｐが形成される。(Magnetic layer etching process)
Next, as shown in FIG. 4C, etching for patterning the magnetic layer 12 is performed. In the present embodiment, the magnetic layer 12 is etched by chlorine-based gas plasma under a substrate temperature of 100 ° C. or higher. Thereby, the magnetic layer pattern 12P having a shape corresponding to the mask pattern 13P is formed.
図５は、基板温度（℃）と磁性層１２のエッチング速度（ｎｍ／ｍｉｎ）との関係を示す一実験結果である。測定点は、２０℃、５０℃、１００℃、１５０℃、２００℃とした。実験条件は、圧力１．０Ｐａ、アンテナ入力パワー１５００Ｗ（１３．５６ＭＨｚ）、バイアス入力パワー０．１７Ｗ／ｃｍ２（１２．５ＭＨｚ）とした。ここで、バイアス入力パワーは、入力電力をステージ１３５の面積（本例では直径１５ｃｍ）で除した値とした（以下同様）。FIG. 5 shows one experimental result showing the relationship between the substrate temperature (° C.) and the etching rate (nm / min) of the magnetic layer 12. The measurement points were 20 ° C., 50 ° C., 100 ° C., 150 ° C., and 200 ° C. The experimental conditions were a pressure of 1.0 Pa, an antenna input power of 1500 W (13.56 MHz), and a bias input power of 0.17 W / cm 2 (12.5 MHz). Here, the bias input power was a value obtained by dividing the input power by the area of the stage 135 (in this example, a diameter of 15 cm) (the same applies hereinafter).
図５に示すように、基板温度が２０℃及び５０℃の場合、ＦｅＣｏのエッチング速度は３０ｎｍ／ｍｉｎであった。また、基板温度が１００℃以上において、温度の上昇に伴って、ＦｅＣｏのエッチング速度が増加し、基板温度が２００℃のとき１３０ｎｍ／ｍｉｎ以上のエッチング速度が得られた。これは、基板の加熱によって塩素ラジカルとＦｅＣｏとの化学反応が促進されるためであると考えられる。基板温度の上限は特に制限されないが、磁性層１２を含む各層の耐熱性等に応じて適宜上限を定めることができる。本実施形態では、磁性層１２のエッチング温度（基板温度）は、１５０℃以上３００℃以下に設定される。また、エッチング圧力は、０．１Ｐａ以上５．０Ｐａ以下の範囲で設定することができる。さらに、磁性層１２のエッチング速度は、基板温度だけでなく、エッチング装置１３０のアンテナ１３８への入力パワーやステージ１３５へのバイアス入力パワー等によっても制御することが可能である。 As shown in FIG. 5, when the substrate temperature was 20 ° C. and 50 ° C., the etching rate of FeCo was 30 nm / min. Further, when the substrate temperature was 100 ° C. or higher, the FeCo etching rate increased as the temperature increased. When the substrate temperature was 200 ° C., an etching rate of 130 nm / min or higher was obtained. This is presumably because the chemical reaction between chlorine radicals and FeCo is promoted by heating the substrate. The upper limit of the substrate temperature is not particularly limited, but the upper limit can be appropriately determined according to the heat resistance of each layer including the magnetic layer 12. In the present embodiment, the etching temperature (substrate temperature) of the magnetic layer 12 is set to 150 ° C. or higher and 300 ° C. or lower. The etching pressure can be set in the range of 0.1 Pa to 5.0 Pa. Furthermore, the etching rate of the magnetic layer 12 can be controlled not only by the substrate temperature but also by the input power to the antenna 138 of the etching apparatus 130, the bias input power to the stage 135, and the like.
以上の結果から、基板温度を１００℃以上に設定することで、ＦｅＣｏのエッチング性が高まり、磁性層１２を精度よくパターニングすることが可能となるとともに、生産性の向上を図ることが可能となる。 From the above results, by setting the substrate temperature to 100 ° C. or higher, the FeCo etching property is improved, the magnetic layer 12 can be patterned with high accuracy, and the productivity can be improved. .
そして、本実施形態では、磁性層１２のエッチングマスクにＲｕ又はＣｒからなるマスクパターン１３Ｐが用いられているため、有機材料からなるフォトレジストマスクに比べてマスクの耐熱性を高めることができる。したがって、エッチング処理時における基板の加熱処理に起因するマスクの劣化を回避でき、磁性層１２を高精度にエッチングすることが可能となる。 In this embodiment, since the mask pattern 13P made of Ru or Cr is used for the etching mask of the magnetic layer 12, the heat resistance of the mask can be improved compared to a photoresist mask made of an organic material. Therefore, it is possible to avoid the deterioration of the mask due to the heat treatment of the substrate during the etching process, and it is possible to etch the magnetic layer 12 with high accuracy.
また、マスクパターン１３Ｐは、塩素系ガスのみではエッチングが進行しない。従って、磁性層１２のエッチングに塩素単独ガスを用いる本実施形態においては、マスクパターン１３Ｐとの選択比を高めて磁性層１２を高精度にエッチングすることが可能である。 Further, the mask pattern 13P does not proceed with etching only with a chlorine-based gas. Therefore, in the present embodiment in which chlorine alone gas is used for etching the magnetic layer 12, it is possible to etch the magnetic layer 12 with high accuracy by increasing the selectivity with the mask pattern 13P.
以上のように、本実施形態によれば、マスクパターン１３Ｐとの良好な選択比を確保しつつ磁性層１２をエッチングすることができる。また、上述したエッチング条件によって、磁性層１２に対する適正なエッチング処理を安定して実現することができる。 As described above, according to the present embodiment, the magnetic layer 12 can be etched while ensuring a good selection ratio with the mask pattern 13P. In addition, an appropriate etching process for the magnetic layer 12 can be stably realized by the above-described etching conditions.
（洗浄工程）
磁性層１２のエッチング工程においては、ＦｅＣｏと塩素との反応生成物（ＦｅＣｌ２、ＦｅＣｌ３、ＣｏＣｌ２など）が、エッチングパターン（磁性層パターン１２Ｐ）の側壁部に残存する傾向がある。これは、パターンの側壁部に対してはバイアス入力によるイオンのスパッタ効果が得られにくいことによる。上記反応生成物は水溶性であることから、本実施形態では、エッチング加工された磁性層パターン１２Ｐの洗浄工程を実施する。当該洗浄工程により、磁性層パターン１２Ｐのパターン側壁部に付着した反応生成物を除去できるため、磁性層パターン１２Ｐの加工精度を高めることができる。(Washing process)
In the etching process of the magnetic layer 12, reaction products of FeCo and chlorine (FeCl 2 , FeCl 3 , CoCl 2, etc.) tend to remain on the side wall of the etching pattern (magnetic layer pattern 12P). This is because it is difficult to obtain an ion sputtering effect by bias input on the side wall portion of the pattern. Since the reaction product is water-soluble, in this embodiment, a cleaning process of the etched magnetic layer pattern 12P is performed. Since the reaction product adhering to the pattern side wall portion of the magnetic layer pattern 12P can be removed by the cleaning step, the processing accuracy of the magnetic layer pattern 12P can be increased.
洗浄液には純水が用いられるが、これ以外にも、イオン交換水、マイクロナノバブル水、各種有機溶剤を用いることができる。有機溶剤としては、エタノール、メタノール、アセトン、イソプロピルアルコール、エチルエーテルなどが挙げられる。洗浄方法としては、洗浄液へ基板を浸漬する浸漬法、スプレー法、回転塗布法等が適用可能である。洗浄工程の後、基板の乾燥工程が実施される。 Pure water is used as the cleaning liquid, but ion-exchanged water, micro-nano bubble water, and various organic solvents can be used in addition to this. Examples of the organic solvent include ethanol, methanol, acetone, isopropyl alcohol, and ethyl ether. As a cleaning method, an immersion method in which the substrate is immersed in a cleaning liquid, a spray method, a spin coating method, or the like is applicable. After the cleaning process, a substrate drying process is performed.
上述の洗浄工程は、必要に応じて省略することが可能である。また、上記洗浄工程に代えて、磁性層パターン１２Ｐを水素プラズマで処理する工程が実施されてもよい。これにより、上述した塩化物系の反応生成物からの脱塩素化が可能となるので、上記洗浄工程を実施した場合と同様の効果を得ることができる。この場合、低密度のＦｅ系又はＣｏ系の付着物が残存する場合があるが、これらの付着物は、磁気転写層としての磁性層パターン１２Ｐのパターン精度に大きな影響を与えることはないため、除去されなくてもよい。 The above-described cleaning process can be omitted as necessary. Moreover, it may replace with the said washing | cleaning process and the process of processing the magnetic layer pattern 12P with hydrogen plasma may be implemented. As a result, dechlorination from the above-described chloride-based reaction product is possible, and thus the same effect as that obtained when the above washing step is performed can be obtained. In this case, low-density Fe-based or Co-based deposits may remain, but these deposits do not greatly affect the pattern accuracy of the magnetic layer pattern 12P as the magnetic transfer layer. It does not have to be removed.
洗浄工程の後、基板を乾燥させる。その後、図４（Ｄ）に示すように、マスクパターン１３Ｐを除去することで、磁気転写用原盤１０が作製される。マスクパターン１３Ｐの除去方法としては、塩素と酸素の混合ガスのプラズマを利用したエッチング処理が採用可能である。エッチングガスは上記の例に限られず、フッ素系のガスや炭化フッ素系のガスが用いられてもよい。 After the cleaning process, the substrate is dried. Thereafter, as shown in FIG. 4D, the master pattern 10 for magnetic transfer is manufactured by removing the mask pattern 13P. As a method for removing the mask pattern 13P, an etching process using plasma of a mixed gas of chlorine and oxygen can be employed. The etching gas is not limited to the above example, and a fluorine-based gas or a fluorocarbon-based gas may be used.
本実施形態の磁気転写用原盤の製造方法によれば、磁性層１２とマスクパターン１３Ｐとの間に高い選択比を確保することができるので、形状精度に優れた磁性層１２のパターニングが可能となる。これにより、磁性層パターン１２Ｐを高精度に形成することができるため、磁性層パターン１２Ｐの微細化にも対応することが可能となる。 According to the method for manufacturing a master for magnetic transfer of the present embodiment, a high selection ratio can be ensured between the magnetic layer 12 and the mask pattern 13P, so that the patterning of the magnetic layer 12 with excellent shape accuracy is possible. Become. Thereby, since the magnetic layer pattern 12P can be formed with high accuracy, it is possible to cope with the miniaturization of the magnetic layer pattern 12P.
すなわち、マスクパターン１３Ｐを構成するＲｕ及びＣｒは、塩素系ガスのみではエッチングされず、塩素系ガスに酸素を加えることでエッチングされる。すなわち、ＲｕではＲｕＯ４を、ＣｒではＣｒＯ２Ｃｌ２が生成されることで、エッチングが進行する。このようなガスを用いてＲｕやＣｒマスクを形成し、塩素系ガスのみで磁性層１２をエッチングすることにより、Ｒｕ又はＣｒとの十分な選択比が得られ、良好なエッチングパターンを形成することができる。上記マスクパターンのエッチングガスとして他に、フッ素系ガスを用いることも可能である。That is, Ru and Cr constituting the mask pattern 13P are not etched only by the chlorine-based gas, but are etched by adding oxygen to the chlorine-based gas. In other words, etching progresses by generating RuO 4 in Ru and CrO 2 Cl 2 in Cr. By forming a Ru or Cr mask using such a gas and etching the magnetic layer 12 using only a chlorine-based gas, a sufficient selectivity with Ru or Cr can be obtained and a good etching pattern can be formed. Can do. In addition, a fluorine-based gas can be used as the etching gas for the mask pattern.
磁性層１２のエッチング工程におけるＦｅＣｏとＣｒとの間のエッチング選択比と、ＦｅＣｏとＲｕとの間のエッチング選択比とをそれぞれ測定した。その測定結果を図６に示す。実験条件は、基板温度を１９０℃、ガス圧力を０．５Ｐａ、エッチングガスを塩素（Ｃｌ２）ガス、アンテナ入力パワーを２０００Ｗ、バイアス入力パワー１５０Ｗ（０．８５Ｗ／ｃｍ２）とした。図６に示すように、ＦｅＣｏ、Ｃｒ及びＲｕのエッチング速度は、それぞれ、４０ｎｍ／ｍｉｎ、３．１ｎｍ／ｍｉｎ、１ｎｍ／ｍｉｎであった。また、Ｃｒに対するＦｅＣｏのエッチング選択比は１２．９であり、Ｒｕに対するＦｅＣｏのエッチング選択比は４０であった。以上の結果から、Ｃｒ及びＲｕは、ＦｅＣｏのエッチングマスクとして十分な選択比を得られることが確認された。The etching selectivity between FeCo and Cr and the etching selectivity between FeCo and Ru in the etching process of the magnetic layer 12 were measured, respectively. The measurement results are shown in FIG. The experimental conditions were a substrate temperature of 190 ° C., a gas pressure of 0.5 Pa, an etching gas of chlorine (Cl 2 ) gas, an antenna input power of 2000 W, and a bias input power of 150 W (0.85 W / cm 2 ). As shown in FIG. 6, the etching rates of FeCo, Cr, and Ru were 40 nm / min, 3.1 nm / min, and 1 nm / min, respectively. The etching selectivity of FeCo to Cr was 12.9, and the etching selectivity of FeCo to Ru was 40. From the above results, it was confirmed that Cr and Ru can obtain a sufficient selection ratio as an FeCo etching mask.
また、本実施形態によれば、化学反応を主体として磁性層１２をエッチングするため、イオンミリング法等の物理的エッチング方法に比べて、被エッチング材料のマスク側面への再付着などを回避でき、微細パターンを安定して形成することが可能となる。また、磁性層１２のエッチングガスは酸素を含まないため、エッチング中におけるＦｅＣｏ層の酸化を防止して、磁気転写層として要求される所望の磁気的特性を確保することができる。 Further, according to the present embodiment, since the magnetic layer 12 is etched mainly by a chemical reaction, it is possible to avoid reattachment to the mask side surface of the material to be etched, as compared with a physical etching method such as an ion milling method, A fine pattern can be stably formed. Further, since the etching gas for the magnetic layer 12 does not contain oxygen, oxidation of the FeCo layer during etching can be prevented, and desired magnetic characteristics required for the magnetic transfer layer can be ensured.
以上、本発明の実施形態について説明したが、勿論、本発明はこれに限定されることはなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, of course, this invention is not limited to this, A various deformation | transformation is possible based on the technical idea of this invention.
例えば、以上の実施形態では、磁気転写用原盤として、図１に示した構成を例に挙げて説明したが、これに代えて、図７に示すような構成を採用することも可能である。図７は、本発明の他の実施形態に係る磁気転写用原盤の概略構成を示す断面図である。図示する磁気転写用原盤２０は、基板１１と磁性層パターン１２Ｐとの間に、中間層１５が形成されている。中間層１５は、基板１１と磁性層パターン１２Ｐとの間の密着性を高める機能を有する材料とすることができる。磁性層パターン１２Ｐの形成時に、基板１１をプラズマから保護する機能を有するものを用いてもよい。 For example, in the above embodiment, the configuration shown in FIG. 1 has been described as an example of the magnetic transfer master, but a configuration as shown in FIG. 7 may be employed instead. FIG. 7 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a magnetic transfer master according to another embodiment of the present invention. In the illustrated master 20 for magnetic transfer, an intermediate layer 15 is formed between the substrate 11 and the magnetic layer pattern 12P. The intermediate layer 15 can be made of a material having a function of improving the adhesion between the substrate 11 and the magnetic layer pattern 12P. A material having a function of protecting the substrate 11 from plasma when the magnetic layer pattern 12P is formed may be used.
図７に示した磁気転写用原盤２０は、基板１１の上に、中間層１５、磁性層１２及びマスク層１３を順に形成した積層体を作製した後、上述と同様な工程を経て、製造することができる。このとき、中間層１５を塩素プラズマに対して耐エッチング性を有する材料で構成することで、磁性層１２のオーバーエッチング時における塩素プラズマからの基板１１の保護機能を得ることができる。このような材料として、ルテニウム、クロム、ニッケル等やこれらの合金もしくはこれらの材料を含む合金等が適用可能である。 The master 20 for magnetic transfer shown in FIG. 7 is manufactured through a process similar to that described above after a laminated body in which the intermediate layer 15, the magnetic layer 12, and the mask layer 13 are sequentially formed on the substrate 11. be able to. At this time, by forming the intermediate layer 15 with a material having resistance to etching with respect to chlorine plasma, a function of protecting the substrate 11 from chlorine plasma during overetching of the magnetic layer 12 can be obtained. As such a material, ruthenium, chromium, nickel and the like, alloys thereof, alloys containing these materials, and the like are applicable.
また、以上の実施形態では、磁性層１２としてＦｅＣｏ合金を例に挙げて説明したが、これに限られず、Ｆｅ単体、Ｃｏ単体、ＣｏＦｅＢ合金などの他の強磁性材料を用いてもよい。これらの材料は、ＦｅＣｏ合金と同様に高いエッチング速度を得ることができる。図８は、磁性層としてＦｅＣｏ、Ｆｅ、Ｃｏ及びＣｏＦｅＢについて測定した、エッチング速度のアンテナ入力パワー依存性を示す一実験結果である。このときの実験条件は、アンテナ周波数１３．５６ＭＨｚ、圧力１．０Ｐａ、基板温度１９０℃、バイアス入力パワー０．１７Ｗ／ｃｍ２（１２．５ＭＨｚ）とした。In the above embodiment, the FeCo alloy has been described as an example of the magnetic layer 12. However, the present invention is not limited to this, and other ferromagnetic materials such as a simple Fe, a simple Co, and a CoFeB alloy may be used. These materials can obtain a high etching rate similarly to the FeCo alloy. FIG. 8 is an experimental result showing the dependence of the etching rate on the antenna input power measured for FeCo, Fe, Co, and CoFeB as the magnetic layer. The experimental conditions at this time were an antenna frequency of 13.56 MHz, a pressure of 1.0 Pa, a substrate temperature of 190 ° C., and a bias input power of 0.17 W / cm 2 (12.5 MHz).
さらに以上の実施形態では、アンテナおよびバイアスの周波数は、干渉を避けるため相互に異なる周波数の高周波を用いたが、高周波に限らずマイクロ波など、他の周波数を用いても実施可能である。 Further, in the above embodiments, the antenna and bias frequencies are different from each other in order to avoid interference. However, the present invention is not limited to the high frequency and can be implemented using other frequencies such as a microwave.
１０、２０…磁気転写用原盤
１１…基板
１２…磁性層
１２Ｐ…磁性層パターン
１３…マスク層
１３Ｐ…マスクパターン
１５…中間層
４０…積層体
１３０…エッチング装置DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 20 ... Magnetic transfer master 11 ... Substrate 12 ... Magnetic layer 12P ... Magnetic layer pattern 13 ... Mask layer 13P ... Mask pattern 15 ... Intermediate layer 40 ... Laminate 130 ... Etching device
Claims (7)
前記磁気転写層の上に、マスクパターンを形成し、
前記基板を１００℃以上の温度に保持し、塩素系ガスのプラズマを形成することで、前記磁気転写層を前記マスクパターンを介してエッチングする
磁気転写用原盤の製造方法。Forming a magnetic transfer layer containing at least one of iron and cobalt on the substrate;
Forming a mask pattern on the magnetic transfer layer;
A method of manufacturing a master plate for magnetic transfer, wherein the magnetic transfer layer is etched through the mask pattern by holding the substrate at a temperature of 100 ° C. or higher and forming plasma of a chlorine-based gas.
前記マスクパターンは、クロム又はルテニウムで形成される
磁気転写用原盤の製造方法。A method for manufacturing a magnetic transfer master according to claim 1,
The mask pattern is formed of chromium or ruthenium.
前記マスクパターンは、塩素系ガスと酸素との混合ガスのプラズマを用いたエッチングにより形成される
磁気転写用原盤の製造方法。A method for producing a master for magnetic transfer according to claim 2,
The mask pattern is formed by etching using plasma of a mixed gas of chlorine-based gas and oxygen.
前記磁気転写層は、ＦｅＣｏ系合金又はＦｅＣｏ系人工格子である
磁気転写用原盤の製造方法。A method for producing a master for magnetic transfer according to claim 3,
The magnetic transfer layer is an FeCo-based alloy or an FeCo-based artificial lattice.
前記磁気転写層の形成前に、前記基板上に、前記塩素系ガスのプラズマに対して耐エッチング性を有する中間層を形成する
磁気転写用原盤の製造方法。A method for producing a master for magnetic transfer according to claim 1, further comprising:
Before forming the magnetic transfer layer, an intermediate layer having etching resistance against the plasma of the chlorine-based gas is formed on the substrate.
前記中間層は、クロム層、ルテニウム層又はニッケル層である
磁気転写用原盤の製造方法。A method of manufacturing a master for magnetic transfer according to claim 5,
The intermediate layer is a chromium layer, a ruthenium layer, or a nickel layer.
前記磁気転写層をエッチングした後、前記磁気転写層を洗浄する
磁気転写用原盤の製造方法。A method for producing a master for magnetic transfer according to claim 1, further comprising:
After the magnetic transfer layer is etched, the magnetic transfer layer is washed.
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