KR20090077696A - 패턴드 미디어형 자기기록매체의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 목적은, 중간층에 요철 패턴을 형성할 때의 드라이 에칭 프로세스에 있어서, 필요한 부위만 고정밀도로 가공할 수 있는, 패턴드 미디어형 자기기록매체의 제조방법을 제공하는 데 있다.
기판 상에, 연자성층, 에칭 스톱층, 시드층, 중간층, 하드마스크층, 및 레지스트를 차례대로 형성하는 공정, 상기 레지스트를 패터닝하여 레지스트 패턴을 얻는 공정, 상기 레지스트 패턴을 마스크로 하여 하드마스크층을 에칭하고 패턴형상 하드마스크층을 얻는 공정, 상기 레지스트 패턴을 박리하는 공정, 상기 패턴형상 하드마스크층을 마스크로 하여 상기 중간층을 에칭하고 패턴형상 중간층을 얻는 공정, 상기 패턴형상 하드마스크층을 박리하는 공정, 및 자기기록층을 형성하는 공정으로서, 상기 패턴형상 중간층 상에 수직 배향부를 형성하는 동시에 상기 시드층 상에 랜덤 배향부를 형성하는 공정을 포함한다.
Description
본 발명은, 패턴드 미디어형 자기기록매체의 제조방법에 관한 것이다. 보다 자세하게는, 본 발명의 패턴드 미디어형 자기기록매체의 제조방법은, 중간층의 요철 패턴을 필요한 부위에만 고정밀도로 형성하여, 매체의 우수한 기록밀도를 실현할 수 있는, 패턴드 미디어형 자기기록매체의 제조방법에 관한 것이다.
하드디스크 등의 자기기록매체에는, 그 기록밀도를 향상시키기 위해 각 구성부재에 이용하는 재료의 적합화, 기록층 입자의 미세화, 헤드의 소형화, 및 수직자기 기록방식의 도입 등, 여러가지 방책이 취해져 왔다. 그러나, 이러한 방책에 의한 기록밀도의 향상은 한계에 달하고 있다.
따라서, 기록밀도를 더욱 향상시키기 위해, 자기기록층을 미세한 요철 패턴으로 가공하여 얻어지는, 소위 디스크리트 트랙형(discrete track-type) 또는 비트 패턴형(bit pattern-type)의 패턴드 미디어형의 자기기록매체에 관한 기술이 제안되어 있다.
특허문헌 1에는, 기판과, 상기 기판 상에 형성된 연자성층과, 표면에 수직인 방향으로 자기이방성을 가지도록 배향되어 상기 연자성층 상에 형성되며, 또한, 소정의 요철 패턴에 의해 다수의 기록요소로 분할된 기록층과, 상기 기록층 및 상기 연자성층의 사이에 형성된 중간층을 포함하고, 상기 기록요소가 데이터 영역에 있어서 소정의 트랙 형상으로 형성된 자기기록매체가 개시되어 있다(청구항 1). 또한, 특허문헌 1에는, 상기 중간층의 두께 방향의 적어도 일부는, 상기 기록층의 배향성을 높이는 성질을 가지고, 또한, 상기 기록층에 있어서의 상기 기판측의 면에 접하여 형성된 배향막인 것도 개시되어 있다(청구항 3). 또한, 특허문헌 1에는, 상기 중간층의 두께 방향의 적어도 일부는, 소정의 에칭에 대한 에칭율이 상기 기록층보다 낮은 스톱막인 것도 개시되어 있다(청구항 7).
특허문헌 2에는, 기판 표면 상에 연속 기록층, 마스크층, 레지스트층을 이 순서대로 형성하여 이루어진 피가공체의 상기 레지스트층을 소정의 패턴 형상으로 가공하는 레지스트층 가공공정과, 상기 레지스트층에 기초하여 상기 마스크층을 상기 패턴 형상으로 가공하는 마스크층 가공공정과, 상기 마스크층 상의 상기 레지스트층을 제거하는 레지스트층 제거공정과, 상기 마스크층에 기초하여 드라이 에칭에 의해 상기 연속 기록층을 상기 패턴 형상으로 가공하고, 다수의 분할 기록요소로 분할하는 연속 기록층 가공공정을 포함하여 이루어지며, 상기 연속 기록층 가공공정 전에 상기 레지스트층 제거공정을 실행하도록 한 자기기록매체의 제조방법이 개시되어 있다(청구항 1).
[특허문헌 1] 일본특허공개공보 제2006-12285호
[특허문헌 2] 일본특허공개공보 제2005-50468호
그런데, 패턴드 미디어형의 자기기록매체의 구조로서는 다음과 같은 것을 생각할 수 있다. 즉, 자기기록층의 자구(磁區) 배향을 제어하는 중간층에, 소정의 미세한 요철 패턴이 형성되고, 요철 패턴 상 전체면에 그래뉼러막(granular film)이 형성되며, 중간층의 가공되지 않은 부분의 결정 배향된 볼록부 표면에만, 수직방향으로 자구 배향된 자기기록층이 형성된 구조를 생각할 수 있다. 여기서, 상기 중간층에는 Ru를 함유하는 재료를 이용하고, 상기 미세한 요철 패턴은 드라이 에칭 등에 의해 형성하고, 상기 그래뉼러막으로서는 Co합금-SiO2을 채용하는 것을 생각할 수 있다.
상기 패턴드 미디어형의 자기기록매체에 있어서, 중간층에 원하는 요철 패턴을 형성하기 위해서는 일반적으로 다음과 같은 방법을 생각할 수 있다. 즉, 먼저, 중간층 상에 하드마스크층을 형성한다. 이어서, 하드마스크층 상에 레지스트를 도포하여 가경화(假硬化)시키고, 나노임프린트(nanoimprint)법 또는 전자 빔 노광법 등을 이용하여 레지스트를 패터닝하여 경화시켜, 레지스트 패턴을 얻는다. 또한, 상기 레지스트 패턴을 이용하여 하드마스크를 이온 빔 또는 반응성 이온 에칭 등의 드라이 에칭에 의해 가공한다. 추가로, 레지스트 패턴을 박리한 후에, 하드마스크가 가공된 부위의 표면이 노출된 중간층을 이온 빔 또는 반응성 이온 에칭 등의 드라이 에칭에 의해 가공한다.
상기와 같은 순서로 중간층에 원하는 요철 패턴을 형성할 경우에는 통상적으로 중간층의 두께는 1∼20nm이다. 이와 같이, 중간층이 매우 얇기 때문에, 중간층을 이온 빔 에칭 또는 반응성 이온 에칭 등의 드라이 에칭에 의해 가공하고, 요철 패턴을 형성하는 공정에서는, 중간층 아래의 연자성층에 가공이 진전될 우려가 있다.
연자성층까지 가공이 진전되면, 반응 가스의 찌꺼기에 의해 연자성층이 부식되고, 연자성층 본래의 특성 「기록시에 헤드로부터 발생하는 자속의 확대를 억제하여, 수직방향의 자계를 충분히 확보하는 것」이 충분히 발휘되지 않을 우려가 있다. 또한, 상기 진전은, 자기기록층 및 보호막을 형성한 후의 요철부의 단차를 과대한 것으로 하기 때문에, 자기기록층 오목부에 비자성 재료를 충전하여, 그 충전 표면이 평탄한 자기기록매체를 얻기가 곤란해진다.
이러한 원치 않는 사항은, 하드마스크층을 이용하지 않고 레지스트 패턴만으로 중간층을 가공하는 경우도 마찬가지이다.
이와 같이, 중간층의 깊이를 드라이 에칭에 의해 나노미터 단위까지 제어하는 것은 매우 곤란하다. 이 때문에, 플라즈마 발광 분광 등에 의해 연자성층 표면의 노출을 검출할 수 있다고 하여도, 중간층의 가공에 있어서 오목부 표면의 레벨이 고도로 균일하지 않으면, 연자성층에 대한 가공이 진전될 가능성은 높다.
상술한 바와 같이, 다양한 패턴드 미디어형의 자기기록매체에 관한 기술이 개시되어 있지만, 중간층에 요철 패턴을 형성할 때의 드라이 에칭 프로세스에 있어서, 필요한 부위만 고정밀도로 가공할 수 있는, 해당 매체의 제조방법에 대한 요구 가 존재한다.
따라서, 본 발명의 목적은, 중간층에 요철 패턴을 형성할 때의 드라이 에칭 프로세스에 있어서, 필요한 부위만 고정밀도로 가공하여, 매체의 우수한 기록밀도를 실현할 수 있는, 패턴드 미디어형의 자기기록매체의 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명은, 기판 상에, 연자성층, 에칭 스톱층, 시드층, 중간층, 하드마스크층, 및 레지스트를 차례대로 형성하는 공정, 상기 레지스트를 패터닝하여 레지스트 패턴을 얻는 공정, 상기 레지스트 패턴을 마스크로 하여 하드마스크층을 에칭하고 패턴형상 하드마스크층을 얻는 공정, 상기 레지스트 패턴을 박리하는 공정, 상기 패턴형상 하드마스크층을 마스크로 하여 상기 중간층을 에칭하고 패턴형상 중간층을 얻는 공정, 상기 패턴형상 하드마스크층을 박리하는 공정, 및 자기기록층을 형성하는 공정으로서, 상기 패턴형상 중간층 상에 수직 배향부를 형성하는 동시에 상기 시드층 상에 랜덤 배향부를 형성하는 공정을 포함하는, 패턴드 미디어형 자기기록매체의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 패턴드 미디어형 자기기록매체의 제조방법은, 기록밀도가 높은 하드디스크 등의 자기기록매체를 제조하는 데 이용된다.
이러한 패턴드 미디어형 자기기록매체의 제조방법에 있어서는, 상기 에칭 스톱층에 비자성 재료 또한/또는 비결정질재료를 이용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 중간층의 에칭을 이온 빔 에칭에 의해 수행할 경우에는, 상기 에 칭 스톱층의 재료를 상기 중간층의 재료보다 스퍼터율(sputter yield)이 낮은 재료로 하는 것이 바람직하다. 이에 반해, 상기 중간층의 에칭을 반응성 이온 에칭에 의해 수행할 경우에는, 중간층의 재료를 반응성 가스에 내성이 있는 비자성 재료로 하는 것이 바람직하다. 상기 에칭 스톱층의 두께를 10nm 이하로 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제조방법은, 상기 레지스트의 패터닝을 전자 빔 노광법 또는 임프린트법에 의해 수행할 수 있다. 또한, 상기 자기기록층 상에 보호층을 형성하는 공정을 더욱 포함할 수 있다.
추가로, 상기 제조방법은, 상기 하드마스크층 및 상기 중간층의 적어도 한쪽의 에칭에 드라이 에칭법을 이용할 수 있다. 또한, 상기 레지스트 패턴의 박리와 상기 중간층의 에칭을 동시에 수행할 경우에는, 상기 중간층을 Ru를 포함하는 재료로 하고, 상기 에칭을 O2계 가스 플라즈마를 이용하여 수행할 수 있다.
본 발명의 패턴드 미디어형 자기기록매체의 제조방법에 따르면, 연자성층과 시드층의 사이에 에칭 스톱층을 개재시킴으로써, 중간층의 필요한 부위만 고정밀도로 가공할 수 있기 때문에, 결과적으로 그 윗쪽에 위치하는 자기기록층의 요철 패턴도 고정밀도로 형성할 수 있다. 또한, 상기 제조방법에 따르면, 에칭 가공이 연자성층까지 미치지 않는다. 이 때문에, 연자성층의 본래의 특성인 「기록시에 헤드로부터 발생하는 자속의 확대를 억제하고, 수직방향의 자계를 충분히 확보하는 것」을 충분히 발휘할 수 있다. 이러한 작용에 의해, 본 발명의 제조방법에 따르면 자기기록매체의 우수한 기록밀도를 실현할 수 있다.
또한, 상기 에칭 스톱층을 비자성 재료로 한 경우에는, 자기기록매체의 자기특성에 영향을 미치지 않고, 에칭 스톱층을 사후적으로 제거하는 것을 필요로 하지 않기 때문에, 매체 전체적으로 간단한 제조를 실현할 수 있다.
이하, 본 발명의 패턴드 미디어형 자기기록매체의 제조방법에 대해 상세히 설명한다. 참고로, 이하에 나타낸 예는 단순한 예시이며, 당업자의 통상의 창작 능력의 범위에서 적절히 설계 변경이 가능하다.
본 발명의 패턴드 미디어형 자기기록매체의 제조방법은,
기판 상에, 연자성층, 에칭 스톱층, 시드층, 중간층, 하드마스크층, 및 레지스트를 차례대로 형성하는 공정(이하, 단순히 「제 1 공정」이라고 칭하는 경우가 있음),
상기 레지스트를 패터닝하여 레지스트 패턴을 얻는 공정(이하, 단순히 「제 2 공정」이라고 칭하는 경우가 있음),
상기 레지스트 패턴을 마스크로 하여 하드마스크층을 에칭하고, 패턴형상 하드마스크층을 얻는 공정(이하, 단순히 「제 3 공정」이라고 칭하는 경우가 있음),
상기 레지스트 패턴을 박리하는 공정(이하, 단순히 「제 4 공정」이라고 칭하는 경우가 있음),
상기 패턴형상 하드마스크층을 마스크로 하여 상기 중간층을 에칭하고, 패턴 형상 중간층을 얻는 공정(이하, 단순히 「제 5 공정」이라고 칭하는 경우가 있음),
상기 패턴형상 하드마스크층을 박리하는 공정(이하, 단순히 「제 6 공정」이라고 칭하는 경우가 있음), 및
자기기록층을 형성하는 공정으로서, 상기 패턴형상 중간층 상에 수직 배향부를 형성하는 동시에 상기 시드층 상에 랜덤 배향부를 형성하는 공정(이하, 단순히 「제 7 공정」이라고 칭하는 경우가 있음)을 포함한다.
도 1은, 본 발명의 패턴드 미디어형 자기기록매체의 제조방법의 일례의 각 공정을 나타낸 단면 모식도이다. 구체적으로는, 동 도면에 나타낸 바에 있어서, (a)는 상기 제 1 공정을, (b), (c)는 상기 제 2 공정을, (d)는 상기 제 3 공정을, (e)는 상기 제 4 공정 및 상기 제 5 공정을, (f)는 상기 제 6 공정을, (g)는 상기 제 7 공정을, 그리고 (h)는 본 발명의 제조방법에서는 임의의 보호층 형성공정(제 8 공정)을 각각 나타낸다. 이하, 각 공정에 대해서 설명한다.
<제 1 공정>
제 1 공정은, 도 1의 (a)에 나타낸 바와 같이, 기판(12) 상에, 연자성층(14), 에칭 스톱층(16), 시드층(18), 중간층(20), 하드마스크층(22), 및 레지스트(24)를 차례대로 형성하는 공정이다.
(기판(12)의 세정)
기판(12)은, 통상의 자기기록매체의 기판으로서 이용되는 재료를 사용할 수 있다. 예컨대, 알루미늄, 유리, 및 실리콘 중 어느 하나를 포함하는 것으로 할 수 있다. 알루미늄을 포함하는 재료로서는, NiP 도금을 실시한 Al 합금을 이용할 수 있다. 또한, 유리재료로서는, 강화유리, 결정화유리 등을 이용할 수 있다. 또, 실리콘을 포함하는 재료로서는, 실리콘 기판 및 실리콘 카바이드 기판을 이용할 수 있다. 기판(12)의 막 두께는, 기판의 크기에 따라 조정되며, 0.3∼1.3mm의 범위로 하는 것이 바람직하다.
이러한 재료로 이루어진 기판(12)을 세정한다. 해당 세정으로서는, 자연산화막을 제거하는 방법으로서 효과가 높은 소정의 약품, 예컨대, 산, 혹은 알칼리에 의한 용액 세정 이외에, 각종 플라즈마 또는 이온을 이용한 드라이 세정을 사용할 수 있다. 특히, 설계 치수의 고정밀도화, 사용 약품에서 발생하는 폐액처리, 세정의 자동화 등의 관점에서는, 상기 드라이 세정을 이용하는 것이 바람직하다.
(연자성층(14)의 형성)
연자성층(14)은, 기록시에 헤드로부터 발생하는 자속의 확대를 억제하고, 수직방향의 자계를 충분히 확보하는 역할을 담당하는 층이다. 연자성층(14)의 재료로서는, Ni 합금, Fe 합금, 및 Co 합금을 이용할 수 있다. 예컨대, 비결정질의 CoZrNb, CoTaZr, CoTaZrNb, CoFeNb, CoFeZrNb, 및 CoFeTaZrNb 등을 이용함으로써, 양호한 전자변환 특성을 얻을 수 있다. 연자성층(14)의 막 두께는, 기록시에 사용하는 자기헤드의 구조를 고려하는 동시에 생산성을 고려하여, 5nm∼100nm의 범위로 하는 것이 바람직하다. 해당 막 두께를 5nm 이상으로 함으로써, 자속의 확대를 억제하는 효과를 가질 수 있다. 또한, 해당 막 두께를 100nm 이하로 함으로써, 우수한 생산성을 실현할 수 있다.
세정한 기판(12)을 스퍼터장치에 도입한다. 연자성층(14)을 소정의 타겟을 이용하여, 각종 스퍼터법에 의해 형성한다. 예컨대, DC 마그네트론 스퍼터법을 이용할 수 있다. 여기서, 스퍼터장치 내의 분위기는 아르곤 분위기로 하고, 장치내 압력은 0.7∼1.5Pa로 하며, 장치내 온도는 가열 없음으로 하고, 막 형성율은 2∼10nm/초로 하고, 타겟과 기판과의 거리는 5∼15cm로 하는 것이 바람직하다.
(에칭 스톱층(16)의 형성)
에칭 스톱층(16)은, 그 상방에 형성하는 중간층(20)(후술)에 요철 패턴을 형성할 때의 드라이 에칭 프로세스에 있어서, 연자성층(14)까지 가공이 이루어지는 것을 방지하기 위해 형성하는 층이다.
에칭 스톱층(16)의 재료로서는, 비자성 재료를 이용하는 것이 연자성층(14)과 자기기록층과의 자기적 관계에 영향을 미치지 않는다는 관점에서 바람직하다. 구체적인 비자성 재료로서는, 예컨대, Si, Ti, Zr, Mo, Ta, W 등을 이용할 수 있다.
또한, 에칭 스톱층(16)의 재료로서는, 비결정질재료를 이용하는 것이 자기기록층의 배향에 악영향을 미치지 않는다는 관점에서 더욱 바람직하다. 예컨대, 에칭 스톱층(16)에 비결정질의 비자성 재료를 이용한 경우에는, 상기 층(16)이, 후술하는 시드층(18) 및 중간층(20)의 결정 배향성에 악영향을 미치지 않고, 그 결과, 후술하는 자기기록층(26)의 우수한 결정 배향성을 실현할 수 있다.
Ar 등의 불활성 가스에 의한 이온 빔 에칭으로 후술하는 중간층(20)을 가공할 경우에, 에칭 스톱층(16)에 이용되는 비자성 재료로서는, 중간층(20)보다 스퍼터율이 낮은 재료를 이용하는 것이 바람직하고, 절연재료를 이용하는 것이 더욱 바 람직하다. 여기서, 스퍼터율이란, 입사 이온당 방출되는 원자(또는 분자)의 수에 의해 정의되는 값이다. 스퍼터율이 낮은 재료로서는, SiO2, TiO2, GeO2 등을 들 수 있다.
이에 반해, 반응성 이온 에칭으로 예컨대 Ru를 포함하는 중간층(20)을 가공할 경우에, 에칭 스톱층(16)의 비자성 재료로서는, SiO2, TiO2 등의 절연재료를 이용할 수 있다. 더욱이, 이 경우에는, 비자성 금속들에 의한 공정 조성 합금 등으로, Ru의 가공에 이용되는 O2계 가스 플라즈마 등에 대하여 내성이 큰 재료를 이용할 수도 있다.
에칭 스톱층(16)의 막 두께는, 10nm 이하로 하는 것이 연자성층과 자기기록층의 자기적 관계에 영향을 미치지 않는 점에서 바람직하다.
에칭 스톱층(16)은, 소정의 타겟을 이용하여 각종 스퍼터법에 의해 형성한다. 예컨대, DC 마그네트론 스퍼터법을 이용할 수 있다. 여기서, 스퍼터장치 내의 분위기는 아르곤으로 하고, 장치내 압력은 0.5∼2Pa로 하며, 장치내 온도는 가열 없음으로 하고, 막 형성율은 1∼5nm/초로 하며, 타겟과 기판과의 거리는 5∼15cm로 하는 것이 바람직하다.
(시드층(18)의 형성)
시드층(18)은, 이것의 상층으로서 형성하는 중간층(20), 나아가서는 자기기록층(26)의 배향성 및 입경을 제어하는 역할을 담당하는 층이다. 시드층(18)은, 이러한 목적을 위하여 fcc 구조 또는 hcp 구조의 재료를 이용하는 것이 바람직하 다. 예컨대, NiFeAl, NiFeSi, NiFeNb, NiFeB, NiFeNbB, NiFeMo, NiFeCr, CoNiFe, 및 CoNiFeB 등을 이용할 수 있다. 시드층(18)의 막 두께는, 최종적으로 자기기록층(26)의 자기특성 및 전자변환 특성이 원하는 값이 되도록 적절히 조제되며, 2nm∼5nm의 범위로 하는 것이 바람직하다. 상기 막 두께를 2nm 이상으로 함으로써, 중간층(20) 나아가서는 자기기록층(26)의 배향성의 열화(劣化)가 억제된다. 한편, 상기 막 두께를 5nm 이하로 함으로써, 시드층(18)의 입경을 과도하게 크게 하지 않고, 이에 따라 중간층(20)을 통해 자기기록층(26)의 입경의 미세화를 실현할 수 있어, 전자변환 특성의 열화를 억제할 수 있다.
에칭 스톱층(16) 상에, 시드층(18)을 소정의 타겟을 이용하여 각종 스퍼터법에 의해 형성한다. 예컨대, DC 마그네트론 스퍼터법을 이용할 수 있다. 여기서, 스퍼터장치 내의 분위기는 아르곤 분위기로 하고, 장치내 압력은 0.7∼2Pa로 하며, 장치내 온도는 가열 없음으로 하고, 막 형성율은 2∼10nm/초로 하며, 타겟과 기판과의 거리는 5∼15cm로 하는 것이 바람직하다.
(중간층(20)의 형성)
중간층(20)은, 그 자신의 배향성의 향상 및 입경의 미세화에 의해, 이것의 상층으로서 형성하는 자기기록층(26)의 배향성의 향상 및 입경의 미세화를 실현하고, 자기특성이라는 점에서 원치 않는 자기기록층(26)의 초기층의 발생을 억제하는 비자성층이다. 중간층(20)에는 Ru를 이용하는 것이 고도의 수직배향성을 실현하기 위해 바람직하고, 또한 그 막 두께를 1∼10nm로 하는 것이 바람직하다.
시드층(18) 상에 중간층(20)을 소정의 타겟을 이용하여, 각종 스퍼터법에 의 해 형성한다. 예컨대, DC 마그네트론 스퍼터법을 이용할 수 있다. 여기서, 스퍼터장치내의 분위기는 아르곤 분위기로 하고, 장치내 압력은 2.5∼12Pa로 하며, 장치내 온도는 가열 없음으로 하고, 막 형성율은 2∼10nm/초로 하며, 타겟과 기판과의 거리는 5∼15cm로 하는 것이 바람직하다.
(하드마스크층(22)의 형성)
하드마스크층(22)은, 중간층(20)을 요철 가공할 때에 이용하는 마스크층이다. 하드마스크층(22)의 재료로서는, Si, Ti, Ta, 또는 이들의 산화물 혹은 질화물 등을 이용할 수 있다. 이러한 재료를 이용함으로써, 후술하는 이온 빔 에칭 또는 반응성 이온 에칭 등의 드라이 에칭에 있어서, 중간층(20)과의 에칭 속도비를 충분히 작게 할 수 있다. 이에 따라, 하드마스크층(22)의 두께는 중간층(20)의 두께보다 작게 할 수 있다. 구체적으로는, 하드마스크층(22)의 막 두께를 1∼5nm로 하는 것이 하드마스크 박리시의 에칭 시간이 짧아지게 되어, 에칭 스톱층(16)을 남기는 점에서 바람직하다.
중간층(20) 상에, 하드마스크층(22)을 소정의 타겟을 이용하여, 각종 스퍼터법에 의해 형성한다. 예컨대, DC 마그네트론 스퍼터법을 이용할 수 있다. 여기서, 스퍼터장치 내의 분위기는 아르곤으로 하고, 장치내 압력은 0.5∼2Pa로 하며, 장치내 온도는 가열 없음으로 하고, 막 형성율은 1∼5nm/초로 하며, 타겟과 기판과의 거리는 5∼15cm로 하는 것이 바람직하다.
(레지스트(24)의 형성)
레지스트(24)는, 하드마스크층(22)을 중간층(20)의 요철 패턴의 볼록부에만 선택적으로 형성하기 위해서, 하드마스크층(22) 상에 형성하고, 후술하는 레지스트 패턴을 형성하기 위한 층이다. 레지스트(24)의 재료로서는, 광중합성 모노머를 주성분으로 하는 감광성 수지를 이용할 수 있다. 이러한 재료를 이용함으로써, 임프린트에 의한 패턴 전사시의 성형성이 좋다는 이점이 있다. 레지스트(24)의 막 두께를 100∼1000nm로 하는 것이, 기판 전체면에서 패턴의 높이를 충분히 확보할 수 있는 점에서 바람직하다.
하드마스크층(22)에, 레지스트(24)를 스핀코트법 등을 이용하여 형성한다. 스핀코트법을 이용할 경우의 각종 조건은, 사용액을 예컨대, 도요고세이(Toyo Gosei) 제품인 UV경화형 레지스트로 하고, 스핀코트 조건을 1000∼2000rpm×30∼60초로 하고, 소성분위기를 대기로 하고, 및 소성 온도 프로파일을 50∼80℃로 하고, 최고온도 80℃×120초로 하는 것이 바람직하다.
<제 2 공정>
제 2 공정은, 도 1의 (b), (c)에 나타낸 바와 같이, 레지스트(24)를 패터닝하여, 레지스트 패턴(34)을 얻는 공정이다.
(패턴의 전사)
제 1 공정에서 형성한 레지스트(24)를 80℃ 이하까지 가열하여 가경화시킨다. 가경화시킨 레지스트(24)를, 노광, 현상하고, 가열 경화시켜 레지스트 패턴(34)을 형성할 수 있다. 이 경우, 노광 조건 및 현상 조건은 특별히 한정되지 않는다. 또, 패턴 전사시에는, 가열 또는 UV조사에 의해 레지스트를 경화시킨다. 가열 조건 및 UV 조사 조건도 특별히 한정되지 않는다.
이에 반해, 가경화시킨 레지스트(24)를 석영 등에 의한 요철형상이 부여된 스탬퍼(stamper)를 이용하여, 나노임프린트법에 의해 스탬퍼의 패턴을 레지스트에 전사하여 레지스트 패턴(34)을 형성할 수도 있다. 이 경우, 나노임프린트 조건은, 10∼1000Pa의 감압하에서 스탬퍼를 접촉시키고, 1∼50MPa의 하중을 가하여 UV 조사하는 것이 바람직하다. 또, 패턴 전사시에는 가열 또는 UV 조사에 의해 레지스트를 경화시킨다. 가열 조건은 특별히 한정되지 않고, UV 조사 조건은, 10∼100mJ/cm2를 10∼60sec 사이로 하는 것이 바람직하다.
(레지스트 잔막의 제거)
나노임프린트법에 의해 스탬퍼의 패턴을 레지스트(24)에 전사하여 레지스트 패턴(34)을 형성할 경우에는, 요철 패턴이 전사되어 얻어진 레지스트 패턴(34)의 오목부에는 레지스트 잔막이 생긴다. 이것 때문에, O2 가스 플라즈마 등에 의해 해당 잔막을 제거한다. 잔막제거의 조건으로서는, RF파워 50∼100W, 기판 바이어스 파워 100∼200W, 압력 0.1∼2Pa로 하는 것이 바람직하다.
이렇게 잔막을 제거하면, 레지스트 패턴(34)의 오목부 뿐만 아니라, 레지스트 패턴(34)의 볼록부의 두께도 감소한다. 이 때문에, 후술하는 하드마스크층(22)을 에칭하기 위해 필요한 레지스트 패턴(34)의 두께를 확보하기 위해서는, 레지스트(24)에는 원하는 요철을 전술한 석영 패턴에 의해 전사해 두는 것이 바람직하다.
<제 3 공정>
제 3 공정은, 도 1의 (d)에 나타낸 바와 같이, 레지스트 패턴(34)을 마스크 로 하여 하드마스크층(22)을 에칭하고, 패턴형상 하드마스크층(32)을 얻는 공정이다.
본 공정에는 드라이 에칭법을 이용할 수 있다. 예컨대, 레지스트 패턴(34)을 마스크로 하여, SF6, CF4, CHF3 등의 플루오르를 함유하는 가스를 이용하고, 반응성 이온 에칭 등에 의해, 하드마스크층(22; 도 1의 (c))의 노출부를 가공한다. 이에 따라 패턴형상 하드마스크층(32; 도 1의 (d))이 얻어지는 동시에, 중간층(20)의 소정 부분의 표면을 노출시킨다.
하드마스크층(32)의 가공에 있어서, 반응성 이온 에칭을 이용할 경우에는, 에칭 조건을, RF파워 100∼500W, 기판 바이어스 100∼300W, 압력 0.1∼1Pa로 하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 레지스트 마스크에 의해 하드마스크층(32)의 측벽을 수직에 가깝게 에칭할 수 있다.
<제 4 공정>
제 4 공정은, 도 1의 (e)에 나타낸 바와 같이, 레지스트 패턴(34)을 박리하는 공정이다.
레지스트 패턴(34)의 박리는, O2계 가스 플라즈마를 이용하여 수행할 수 있다. 레지스트 패턴(34)의 박리조건을, RF파워 100∼200W, 기판 바이어스 50∼100W, 압력 0.5∼2Pa로 하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 표면의 레지스트를 선택적으로 박리할 수 있다.
<제 5 공정>
제 5 공정은, 도 1의 (e)에 나타낸 바와 같이, 패턴형상 하드마스크층(32)을 마스크로 하여 중간층(30)을 에칭하고, 패턴형상 중간층(30)을 얻는 공정이다.
본 공정에는 드라이 에칭법을 이용할 수 있다. 예컨대, O2계 가스 플라즈마를 이용하여 수행할 수 있다. 해당 에칭 조건을, RF파워 50∼100W, 기판 바이어스 100∼200W, 압력 0.1∼0.5Pa로 하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 에칭 측벽을 수직에 가깝게 에칭할 수 있다.
중간층(20)이 Ru를 포함하는 재료로 이루어질 경우에는, 도 1의 (d)에 있어서, 패턴형상 하드마스크층(32)의 틈새로부터 노출되어 있는 중간층(20)과 O2계 가스의 라디칼 및/또는 이온이 반응하고, RuO4가 형성, 배기되어, 중간층(20)이 가공될 우려가 있다. 따라서, 중간층(20)에 Ru를 포함하는 재료를 사용할 경우에는, 레지스트 패턴(34)의 박리와 중간층(20)의 가공을 동시에 수행하는 것이 바람직하다.
레지스트 패턴(34)의 박리와 중간층(20)의 가공을 동시에 수행할 경우에는, 양쪽 처리의 가공 속도에 유의한다. 즉, 레지스트 패턴(34)의 박리에 관한 가공 속도에 대하여 Ru를 포함하는 중간층(20)의 가공 속도가 느릴 경우에는, 레지스트 패턴(34)이 모두 박리되어도 중간층(20)의 가공이 더 이루어진다. 이 때문에, 이 경우에는, 중간층(20)의 가공은 패턴형상 하드마스크층(32)을 마스크로 하여 더욱 이루어지게 된다.
이때, 가공 효율이 보다 높은 방법으로서, 이온 빔 에칭 또는 Cl2계 가스 또 는 Ｆ계 가스 등을 이용한 반응성 이온 에칭을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 에칭 방법에 의해, 레지스트 패턴(34)의 박리에 관한 가공 속도와 중간층(20)의 가공 속도를 거의 동일하게 하고, 양쪽 가공을 동시에 높은 수준으로 제어할 수 있다.
또, 레지스트 패턴(34)의 박리와 중간층(20)의 가공을 별도로 다르게 수행하는 경우 및 이들을 동시에 수행하는 경우 중 어떠한 경우에 있어서도, 중간층(20)의 가공을, 상기 중간층(20)과 시드층(18)의 경계까지 높은 수준으로 가공하는 것은, 중간층(20)과 시드층(18)의 선택비를 크게 취할 수 없기 때문에 곤란하다. 그 결과, 중간층(20)의 가공시에는, 시드층(18)이 가공될 우려가 있으며, 경우에 따라서는 에칭 스톱층(16)의 일부가 가공될 우려가 있다.
여기서, 상술한 바와 같이, 시드층(18)에는 NiFeAl, NiFeSi, NiFeNb, NiFeB, NiFeNbB, NiFeMo, NiFeCr, CoNiFe,및 CoNiFeB 등을 이용할 수 있다. 또한, 중간층(20)에는 Ru를 이용하는 것이 바람직하다. 여기서, NiFeAl 등은 fcc 구조 또는 hcp 구조를 가지는 특정한 결정 구조의 재료이며, 또한, Ru는 상온상압에서 안정된 결정 구조인 Hcp 구조의 재료다. 이에 반해, 에칭 스톱층(16)에는 SiO2, TiO2, GeO2 등의 비결정질재료를 이용할 수 있다.
이에 따라, 중간층(20)의 가공이 비록 에칭 스톱층(16)에 달하였다고 하더라도, 이러한 에칭 스톱층(16), 시드층(18), 및 중간층(20)의 각 재료선택에 의해, 에칭 스톱층(16)에 있어서는 가공 속도가 급감한다. 따라서, 에칭 스톱층(16)의 하방에 위치하는 연자성층(14)까지 가공이 이루어지는 경우는 없고, 또한 그 표면이 노출되는 경우도 없다. 따라서, 도 1의 (e)에 나타낸 각 오목부에 있어서는, 시드층(18)의 상면으로부터 에칭 스톱층(16)의 하면까지의 매우 협소한 막 두께 범위내에 오목부의 표면이 위치하게 되며, 그 결과, 적층체 전체적으로 각 오목부의 깊이가 거의 균일하게 된다. 이것은, 후술하는 자기기록층(26)의 형성후에 있어서의 적층체 전체의 요철 형상을, 각 부분에 있어서 매우 균일하게 하는 점에서 중요하다.
<제 6 공정>
제 6 공정은, 도 1의 (f)에 나타낸 바와 같이, 패턴형상 하드마스크층(32)을 박리하는 공정이다.
패턴형상 하드마스크층(32)의 박리는, F계 가스 등을 이용한 반응성 이온 에칭에 의해 수행할 수 있다. 반응성 이온 에칭 조건을 RF파워 100∼500W, 기판 바이어스 파워 50∼100W, 압력 0.5∼2Pa로 하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 표면의 하드마스크를 선택적으로 박리할 수 있다.
<제 7 공정>
제 7 공정은, 도 1의 (g)에 나타낸 바와 같이, 자기기록층(26)을 형성하는 공정으로서, 패턴형상 중간층(30) 상에 수직 배향부(26a)를 형성하는 동시에 시드층(18) 상에 랜덤 배향부(26b)를 형성하는 공정이다.
(자기기록층(26)의 형성)
자기기록층(26)은, 정보를 기록 및 재생하기 위한 층이다. 자기기록층(26) 은, 자화용이 축을 기판면에 대하여 수직방향으로 배향시킬 필요가 있다. 이에 따라, 자기기록층(26)은, hcp(0002)면을 기판면에 평행하게 배향시킨다.
자기기록층(26)의 재료로서는, Co, Cr, Pt, Ni 및 Fe로 이루어진 원소군으로부터 선택된 적어도 1종을 포함하는 것으로 할 수 있다. 특히, Co를 포함하는 합금으로 이루어진 강자성 결정입자를, 산화물이 주성분인 비자성 결정입자로 둘러싸는 구조, 다시 말해 소위 그래뉼러구조로 하는 것이 바람직하다. 그래뉼러구조는, 자성입자인 Co를 포함하는 합금이 산화물에 의해 분단된 구조이기 때문에, 결과적으로 미세한 자성입자가 독립적으로 존재하는 것이 되고, 고기록 밀도를 높은 수준으로 실현할 수 있다. 여기서, 「주성분이다」란, 다른 성분을 미량으로 함유하는 것을 방해하지 않는 의미이며, 산화물이 비자성 결정입자의 대략 90몰％ 이상의 비율로 존재하는 것을 의미한다.
상기 그래뉼러구조에 있어서는, 자기기록층(26) 중의 강자성 결정입자를 구성하는 Co를 포함하는 합금으로서는, CoPtCr, CoPt, CoPtSi, 및 CoPtCrB 등의 CoPt베이스 합금, 및 CoCr, CoCrTa, 및 CoCrTaPt 등의 CoCr 베이스 합금 등을 이용할 수 있다. 이들 중에서도, CoPt 베이스 합금이 결정 자기 이방성(Ku)을 높게 설정할 수 있기 때문에 특히 바람직하다.
상기 그래뉼러구조에 있어서는, 자기기록층(26) 중의 비자성 입자를 구성하는 산화물로서는, 상기 강자성 결정입자의 자기적 분리 성능이 우수한 SiO2, Cr2O3, ZrO2, TiO2 및 Al2O3를 이용할 수 있다. 이들 중에서도, SiO2가 자기적 분리 성능이 우수하기 때문에 특히 바람직하다.
상기 그래뉼러구조에 있어서는, 결정입자의 평균 입경은 4∼8nm인 것이 바람직하다. 조성에도 의하지만 4nm 이상으로 함으로써, 열안정성을 확보할 수 있다. 8nm 이하로 함으로써, 노이즈 저감을 도모할 수 있다.
자기기록층(26)의 막 두께는, 5nm∼50nm의 범위로 하는 것이 바람직하다. 5nm 이상으로 함으로써 우수한 열안정성을 얻을 수 있다. 또한, 50nm 이하로 함으로써 헤드 자계가 자성막 전체에 닿아, 우수한 기입 특성을 얻을 수 있다.
패턴형상 중간층(30) 상 및 시드층(18) 상에, 자기기록층(26; 수직 배향부(26a) 및 랜덤 배향부(26b))을, 소정의 타겟을 이용하여, 각종 스퍼터법에 의해 형성한다. 예컨대, DC 마그네트론 스퍼터법을 이용할 수 있다. 여기서, 스퍼터장치내의 분위기는 아르곤 분위기로 하고, 장치내 압력은 0.7∼4Pa로 하며, 장치내 온도는 가열 없음으로 하고, 막 형성율은 2∼10nm/초로 하고, 타겟과 기판과의 거리는 5∼15cm로 하는 것이 바람직하다.
이러한 형성에 의해, 자기기록층(26)은, 패턴형상 중간층(30)이 볼록형상으로 잔존하고 있는 부위에서만 수직 이방성을 가진 층(수직 배향부(26a))이 되고, 그 이외의 부위에서는 랜덤 배향성을 가진 층(랜덤 배향부(26b))이 된다.
도 1의 (g)에 나타낸 바와 같이, 자기기록층(26)에는, 양쪽 구성 요소(26a, 26b)에 의해 소정의 단차가 얻어져 있다. 이 때문에, 도시하지 않은 자기기록헤드로부터 비교적 근거리에 있는 수직 배향부(26a)에 있어서는 소정의 자기특성을 얻을 수 있고, 해당 헤드로부터 비교적 원거리에 있는 랜덤 배향부(26b)에 있어서는 소정의 자기특성을 얻을 수 없게 된다.
<제 8 공정>
제 8 공정은, 도 1의 (h)에 나타낸 바와 같이, 자기기록층(26) 상에 대한 보호층(28) 형성공정이다. 본 공정은, 본 발명에 있어서는 임의 선택적으로 이용되는 공정이다.
(보호층(28)의 형성)
보호층(28)은, 자기기록층(26)의 부식 방지와, 자기헤드의 매체접촉시에 있어서의 자기기록층(26)의 손상을 방지하기 위해 형성되는 층이다. 보호층(28)에는, 통상적으로 사용되는 재료, 예컨대, C(유사 다이아몬드 카본: diamond like carbon), SiO2, 및 ZrO2 중 어느 하나를 주체로 하는 층을 이용할 수 있다. 보호층(28)의 두께는, 통상의 자기기록매체에서 이용되는 막 두께의 범위, 예컨대, 1nm∼5nm의 범위로 하는 것이 바람직하다.
기판(12) 상에, 연자성층(14), 에칭 스톱층(16), 시드층(18), 중간층(20) 및 자기기록층(26)이 순서대로 형성된 적층체를 스퍼터장치에서 진공장치로 옮기고, CVD법에 의해 보호층(28)을 자기기록층(26) 상에 형성할 수 있다. 또, 보호층(28)의 다른 형성 방법으로서는, 카본 타겟을 이용한 스퍼터법, 및 이온 빔법 등을 들 수 있고, 이들의 방법은 공지된 양태를 채용할 수 있다. 특히, CVD법 또는 이온 빔법을 이용한 경우에는, 보호층(28)을 얇게 할 수 있고, 고기록 밀도를 보다 높은 수준으로 실현할 수 있다.
(윤활층의 형성)
도 1의 (h)에는 도시하지 않았으나, 보호층(28) 상에는 윤활층을 형성할 수 있다. 윤활층은, 자기헤드와 매체 사이의 윤활특성을 확보할 목적으로 형성되는 층이다. 윤활층은, 통상적으로 사용되는 재료, 예컨대, 퍼플루오르폴리에테르, 플루오르화 알코올, 및 플루오르화 카르본산의 윤활제를 이용할 수 있다. 윤활층의 두께는, 통상 자기기록매체에서 이용되는 막 두께의 범위, 예컨대, 0.5nm∼2nm의 범위로 할 수 있다.
보호층(28)이 형성된 적층체를 진공장치에서 꺼내고, 보호층(28) 상에 윤활층을 딥법에 의해 형성할 수 있다. 딥법에 의한 윤활층의 형성 조건으로서는, 침지 후의 인양(引揚)속도를 1∼5mm/sec로 한다.
이상에 기재한 바와 같이 도 1에 도시한 일련의 제조 공정에 의해, 패턴드 미디어형 자기기록매체를 얻을 수 있다. 각 공정의 종류에 대해서 병기하면, 레지스트(24)의 형성, 및 레지스트(24), 하드마스크층(22), 및 중간층(20)의 가공 이외에는, 모두 소위 드라이 가공공정이다. 또한, 각 층(14∼24, 26, 28)의 형성, 및 각 층(20∼24)의 가공은, 로드 락 챔버(load lock chamber)/반응 챔버와 연속시킨 반송형태로 함으로써, 적층체를 대기중으로 꺼내지 않고 수행한다. 이에 따라, 먼지의 저감 및 스루풋의 향상이 실현된다.
(산업상 이용가능성)
본 발명에 따르면, 연자성층과 시드층과의 사이에 에칭 스톱층을 개재시킴으로써, 자기기록층의 요철 패턴의 고정밀도화와 연자성층 본래의 특성을 충분히 발 휘하고, 그 결과 자기기록매체의 우수한 기록밀도를 실현할 수 있다. 따라서, 본 발명은 최근 점점 고기록 밀도가 요구되는 패턴드 미디어형 자기기록매체를 제조할 수 있는 점에서 유망하다.
도 1은 본 발명의 패턴드 미디어형 자기기록매체의 제조방법의 일례의 각 공정을 도시한 단면 모식도이며, (a)는 제 1 공정을, (b), (c)는 제 2 공정을, (d)는 제 3 공정을, (e)는 제 4 공정 및 제 5 공정을, (f)는 제 6 공정을, (g)는 제 7 공정을, 그리고 (h)는 임의의 보호층 형성공정을 각각 나타낸다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
12 : 기판
14 : 연자성층
16 : 에칭 스톱층
18 : 시드층
20 : 중간층
22 : 하드마스크층
24 : 레지스트
26 : 자기기록층
26a : 수직 배향부
26b : 랜덤 배향부
28 : 보호층
30 : 패턴형상 중간층
32 : 패턴형상 하드마스크층
34 : 레지스트 패턴
Claims (10)
- 기판 상에, 연자성층, 에칭 스톱층, 시드층, 중간층, 하드마스크층, 및 레지스트를 차례대로 형성하는 공정,상기 레지스트를 패터닝하여 레지스트 패턴을 얻는 공정,상기 레지스트 패턴을 마스크로 하여 하드마스크층을 에칭하고, 패턴형상 하드마스크층을 얻는 공정,상기 레지스트 패턴을 박리하는 공정,상기 패턴형상 하드마스크층을 마스크로 하여 상기 중간층을 에칭하고, 패턴형상 중간층을 얻는 공정,상기 패턴형상 하드마스크층을 박리하는 공정, 및자기기록층을 형성하는 공정으로서, 상기 패턴형상 중간층 상에 수직 배향부를 형성하는 동시에 상기 시드층 상에 랜덤 배향부를 형성하는 공정,을 포함하는 것을 특징으로 하는, 패턴드 미디어형 자기기록매체의 제조방법.
- 제 1항에 있어서,상기 에칭 스톱층에 비자성 재료를 이용하는 것을 특징으로 하는, 패턴드 미디어형 자기기록매체의 제조방법.
- 제 1항 또는 2항에 있어서,상기 에칭 스톱층에 비결정질재료를 이용하는 것을 특징으로 하는, 패턴드 미디어형 자기기록매체의 제조방법.
- 제 1항 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서,상기 중간층의 에칭에 이온 빔 에칭을 이용하는 동시에, 상기 에칭 스톱층에 상기 중간층의 재료보다 스퍼터율(sputter yield)이 낮은 재료를 이용하는 것을 특징으로 하는, 패턴드 미디어형 자기기록매체의 제조방법.
- 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,상기 중간층의 에칭에 반응성 이온 에칭을 이용하는 동시에, 상기 중간층의 재료에 반응성 가스에 내성이 있는 비자성 재료를 이용하는 것을 특징으로 하는, 패턴드 미디어형 자기기록매체의 제조방법.
- 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,상기 에칭 스톱층의 두께를 10nm 이하로 하는 것을 특징으로 하는, 패턴드 미디어형 자기기록매체의 제조방법.
- 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,상기 레지스트의 패터닝에, 전자 빔 노광법 또는 임프린트(imprint)법을 사 용하는 것을 특징으로 하는, 패턴드 미디어형 자기기록매체의 제조방법.
- 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,상기 자기기록층 상에 보호층을 형성하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 패턴드 미디어형 자기기록매체의 제조방법.
- 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,상기 하드마스크층 및 상기 중간층의 적어도 한 쪽의 에칭에, 드라이 에칭법을 이용하는 것을 특징으로 하는, 패턴드 미디어형 자기기록매체의 제조방법.
- 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,상기 레지스트 패턴의 박리와 상기 중간층의 에칭을 동시에 수행하고, 상기 중간층에 Ru를 포함하는 재료를 이용하며, 상기 에칭에 O2계 가스 플라즈마를 이용하는 것을 특징으로 하는, 패턴드 미디어형 자기기록매체의 제조방법.
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