WO2010032755A1

WO2010032755A1 - 磁気記録媒体の製造方法

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Publication number: WO2010032755A1
Application number: PCT/JP2009/066173
Authority: WO
Inventors: 勉西橋; 一弘渡辺; 正森田; 賢治佐藤; 努田中; 拓也渦巻
Original assignee: 株式会社アルバック
Priority date: 2008-09-19
Filing date: 2009-09-16
Publication date: 2010-03-25

Abstract

　信頼性の高い磁気記録媒体を製造する。第一のレジスト層４７を形成した後、第一のレジスト層４７の凹部５７側壁に第二のレジスト層４８を成長させる。第一、第二のレジスト層４７、４８からなるレジスト４９の凹部５８は、第一のレジスト層４７の凹部５７よりも狭くなる。レジスト４９は凹部５８で膜厚が薄く、処理ガスイオンが入射すると、その構成原子は凹部５８が位置する部分を透過して、磁性膜４４に入射し、磁性膜４４が非磁性化される。凹部５８は狭くなっているから、磁性膜４４が非磁性化される部分が狭い。即ち、非磁性化されず、磁性が残る部分（記憶領域５１）が広くなるから、磁気ヘッドによる再生出力が上がり、磁気記録媒体５０の信頼性が向上する。

Description

磁気記録媒体の製造方法

　本発明はハードディスク等の磁気記録媒体の製造方法に関する。

　ハードディスクのような磁気記録媒体には、DTR（Discrete Track Recording media）や、BPM(Bit Patterned Media)が知られており、特に、複数領域に磁性膜がピット状に分散したＢＰＭは、次世代の高密度磁気記録媒体として期待されている。

　磁気記録媒体の磁性膜は、これまでパターニングにより一枚の磁性膜を部分的に除去して複数に分割していた。磁気記録媒体は記録再生の際、磁気ヘッドが磁気記録媒体の表面を浮上するために、媒体表面の平滑性が求められている。そのため、パターニング後に、磁性膜間を非磁性材料で埋める平滑化工程が必要であった。
　平滑化の工程を無くし、工程を簡素化するため、磁性膜上にレジスト層を配置した処理対象物に、処理ガスのイオン（イオンビーム）を照射する方法が公知である（下記特許文献１、２を参照）。

　磁性膜のうち、レジスト層で覆われた部分は保護され、非磁性化されないが、レジスト層が配置されない部分には処理ガスの構成原子である目的元素が注入され、非磁性化される。従って、磁性膜には、レジスト層の開口パターンに沿って、非磁性化された部分が形成される。磁性が残った部分が非磁性化された部分で分離され、分離された磁性部は、情報の記憶／読み出しが行われる記憶領域となる。

特開２００２－２８８８１３号公報特開２００８－７７７５６号公報

　各記憶領域を広くすれば、磁気ヘッドによる再生出力が高くなり、信頼性の高い磁気記録媒体が得られる。レジスト層の開口（凹部）を狭くして、非磁性化する部分を狭くすれば、記憶領域が広くなる。しかし、スタンパやフォトリソグラフィー法等従来のレジスト形成方法では、開口を狭くするのは限界がある。特に、ピッチ（開口中心間の距離）が６０ｎｍ～１００ｎｍの微細パターンでは、レジスト層の開口を精度良く広くすることは困難であった。

　上記課題を解決するために、本発明は、表面に凹部が形成された第一のレジスト層を処理対象物の磁性膜上に配置し、少なくとも前記凹部の側面に、前記凹部の開口が閉塞しない膜厚の第二のレジスト層を形成し、処理ガスイオンを発生させ、前記処理ガスイオンを加速し、前記処理ガスイオンの構成元素を、前記第一のレジスト層の前記凹部の底面に位置する部分を透過させて前記磁性膜に注入し、前記磁性膜を非磁性化する磁気記録媒体の製造方法である。
　本発明は磁気記録媒体の製造方法であって、前記第一のレジスト層の前記凹部内に原料ガスを充満させ、前記原料ガスを化学反応させ、前記原料ガスの反応生成物からなる前記第二のレジスト層を形成する磁気記録媒体の製造方法である。
　本発明は磁気記録媒体の製造方法であって、前記第一のレジスト層を樹脂材料で構成し、前記第二のレジスト層を、化学構造中に炭素原子を含有する炭素系材料で構成する磁気記録媒体の製造方法である。

　第二のレジスト層が側面に成長することで凹部が狭くなるから、磁性膜の非磁性化される部分が狭くなる。非磁性化される部分が狭くなる分、磁性が残る部分（記憶領域）が広くなり、再生出力が上がるから、信頼性の高い磁気記録媒体が得られる。

（ａ）～（ｃ）：第一、第二のレジスト層を形成する工程を説明する断面図（ａ）～（ｃ）：非磁性化処理の工程を説明する断面図ＣＶＤ装置の一例を説明する断面図非磁性化処理装置の一例を示す断面図

　１１……真空槽　　４０……処理対象物　　４１……基板　　４４……磁性膜　　４７……第一のレジスト層　　４８……第二のレジスト層　　４９……レジスト　　５０……磁気記録媒体　　５７……第一のレジスト層の凹部　　５８……レジストの凹部

　図１（ａ）の符号４０は処理対象物を示している。処理対象物４０は基板４１と、基板４１の片面又は両面に形成された磁性膜４４と、磁性膜４４上に形成された保護膜４６とを有している。
　磁性膜４４のうち、非磁性化する処理部は予め決まっている。磁性膜４４上に樹脂膜を配置し、スタンパ（金型）等で樹脂膜を押圧して、処理部上の樹脂膜を他の部分よりも薄くして凹部を形成する。

　図１（ｂ）の符号４７は、凹部５７が形成された樹脂膜からなる第一のレジスト層を示している。
　磁性膜４４の非磁性化すべき処理部の広さは予め決まっている。処理部だけを非磁性化するのに必要な凹部５７の狭さと、処理部以外の磁性を残すのに必要な凹部５７間の凸部５９の広さは予め分かっているが、第一のレジスト層４７はスタンパやフォトリソグラフィー法で形成されるため、凹部５７を狭くするのに限界があり、ここでは、第一のレジスト層４７の凹部５７は、非磁性化に必要な狭さよりも広く、凸部５９は必要な広さよりも狭くなっている。

　図３の符号６０はＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、化学気相成長）装置を示している。ＣＶＤ装置６０の真空槽６１を真空排気系６９により真空排気して所定圧力の真空雰囲気を形成しておく。該真空雰囲気を維持しながら、図１（ｂ）に示す状態の処理対象物４０を真空槽６１内に搬入する。

　真空槽６１には原料ガス供給系６６が接続されており、真空槽６１内部を真空排気しながら、原料ガス供給系６６から原料ガスを供給し、所定圧力の成膜雰囲気を形成する。原料ガスは、処理対象物４０の凹部５７内部に入り込み、凹部５７の側面及び底面と、凹部５７間の凸部５９表面に接触する。

　ここでは、真空槽６１内部に電極６５が配置されている。電源６７から電極６５に高周波電圧が通電して、原料ガスをプラズマ化させる。プラズマ化により原料ガスの化学反応が起こり、凹部５７側面には原料ガスの反応生成物の膜（第二のレジスト層４８）が均一に成長する（図１（ｃ））。

　尚、凹部５７の底面と凸部５９表面には、凹部５７側面と同じ物質が露出しているから、凹部５７側面に第二のレジスト層４８が成長する時には、凹部５７底面と凸部５９表面にも、第二のレジスト層４８が成長する。

　上述したように、第一のレジスト層４７の凹部５７は、磁性膜４４の処理部だけを非磁性化するのに必要な狭さよりも広いが、凹部５７側面に第二のレジスト層４８が均一に成長するから、凹部５７が狭くなる。凹部５７が非磁性化に必要な狭さになったら、第二のレジスト層４８の成長を停止させ、成膜を終了する。

　図１（ｃ）の符号４９は第一、第二のレジスト層４７、４８の積層膜からなるレジストを示している。第一のレジスト層４７の凹部５７があった位置には、その凹部５７よりも狭い凹部５８が残っている。レジスト４９の凹部５８は、磁性膜４４の処理すべき部分だけを非磁性化するのに必要な狭さになっている。

　また、レジスト４９には、第一のレジスト層４７の凸部５９側面に第二のレジスト層４８が成長することで、第一のレジスト層４７の凸部５９よりも広い凸部５６が形成されている。その凸部５６の広さは、磁性を残すべき部分の非磁性化を防止可能にするのに必要な広さになっている。

　第二のレジスト層４８はダイヤモンドライクカーボンのような炭素系材料で構成される。第一のレジスト層４７は樹脂のような炭素系材料で構成されるから、第一、第二のレジスト層４７、４８の密着性は高い。

　次に、非磁性化処理工程を説明する。図４の符号１０は非磁性化処理装置を示しており、この非磁性化処理装置１０は真空槽１１と、イオン発生装置１５とを有している。イオン発生装置１５は放出口（不図示）を介して内部空間が真空槽１１の内部空間に接続されている。

　真空排気系１９により真空槽１１内部を真空排気し、所定圧力の真空雰囲気を形成する。該真空雰囲気を維持しながら、図１（ｃ）に示す状態の処理対象物４０を真空槽１１内部に搬入し、レジスト４９が形成された面をイオン発生装置１５の放出口に向けて配置する。

　イオン発生装置１５内部には不図示の電極が配置されており、処理ガス供給系１６からイオン発生装置１５に処理ガスを供給し、高周波電極に電圧を印加して、処理ガスをイオン化する。イオン化した処理ガスは正又は負に帯電する。

　イオン発生装置１５の放出口と、真空槽１１内に搬入された処理対象物４０との間には、加速装置２０が配置されている。加速装置２０は、貫通孔が形成された加速電極２１ａ～２１ｄを複数有し、加速電極２１ａ～２１ｄは放出口と処理対象物４０を結ぶ直線上に並べられている。

　加速装置２０は電源２５に接続されており、電源２５から加速装置２０に通電し、各加速電極２１ａ～２１ｄに電圧を印加し、処理ガスイオンを引き出す加速電界を形成する。
　イオン発生装置１５内で発生した処理ガスイオンは、加速電界により真空槽１１内部に引き出され、加速装置２０の内部空間、即ち加速電極２１ａ～２１ｄの貫通孔内部と、加速電極２１ａ～２１ｄ間の空間を飛行する間に、加速電界により加速される。

　図２（ａ）の符号５５は加速された処理ガスイオン（イオンビーム）を模式的に示している。処理ガスイオンの飛行方向が基板４１表面に対して略垂直になるようにし、処理ガスイオンをレジスト４９に入射させる。

　凹部５８の底面部分では、第一のレジスト層４７の膜厚が、その上に第二のレジスト層４８が形成されても、処理ガスイオンの構成元素が透過可能な程薄くされ、磁性膜４４のうち、凹部５８の真下に位置する処理部には、レジスト４９を透過した構成元素が注入され、非磁性化される。

　磁性膜４４の処理部が非磁性化されるのに必要な処理時間は分かっており、処理ガスイオンを処理時間レジスト４９に照射する。第一のレジスト層４７の凸部５９の膜厚は、処理ガスイオンが処理時間照射されても、構成元素が透過しないように厚く設定されている。

　ここでは、第二のレジスト層４８は第一のレジスト層４７と同様に炭素系材料で構成されている。
　第二のレジスト層４８は、第一のレジスト層４７の凹部５７の側面と底面と凸部５９の表面に成長する。
　第一のレジスト層４７の凹部５７側面には第二のレジスト層４８が均一に成長し、凹部５７側面では、第二のレジスト層４８の凹部５７深さ方向の膜厚が、第一のレジスト層４７の凸部５９と略等しくなっているから、構成元素が透過しない。
　更に説明を加えると、第二のレジスト層４８は、第一のレジスト層４７の凹部５７の側面に均一に成長し、第一のレジスト層４７の凹部５７よりも底面が狭くなった凹部５８が得られる。
　底面が狭くなった凹部５８の底面よりも上に位置する第一、第二のレジスト層４７、４８によって、太くなった凸部５６が形成される。
　第一のレジスト膜４７の凸部５９の外周に位置する第二のレジスト層４８の、凹部５７の深さ方向の厚さは、第一のレジスト層４７の凸部５９の高さと等しいから、構成元素が透過しない。

　従って、第一のレジスト層４７の凸部５９と、該凸部５９側面及び表面に形成された第二のレジスト層４８とで構成された、太くなった凸部５６は構成元素が透過させず、磁性膜４４のうち、太くなった凸部５６の下方に位置する部分には、構成元素が注入されず、磁性が残る。

　図２（ｂ）は設定時間処理ガスイオンを照射し終わった状態であり、同図の符号５２は磁性膜４４の非磁性化された部分である非磁性部を示している。磁性膜４４の磁性が残った部分は非磁性部５２により分離され、記憶領域５１が形成されている。

　非磁性化処理を終了後、非磁性化処理と同じ真空槽１１、又は別の真空槽内で、処理ガスのプラズマを発生させて第一、第二のレジスト層４７、４８を除去する。第一、第二のレジスト層４７、４８を除去後、必要であれば、保護膜４６の上に、新たな保護膜を成長させるか、保護膜４６を除去した後、再度新しい保護膜４６を磁性膜４４上に成膜する。保護膜４６上に潤滑層等他の層（不図示）を形成して磁気記録媒体５０とする（図２（ｃ））。

　上述したように、レジスト４９の凹部５８は第一のレジスト層４７の凹部５７よりも狭く、処理すべき部分だけを非磁性化可能な狭さになっているから、磁気記録媒体５０は所望の狭い部分だけが非磁性化され、記憶領域５１が広くなっている。記憶領域５１が広いと再生出力が上がるから、磁気記録媒体の信頼性は高い。

　以上は、原料ガスをプラズマ化させて第二のレジスト層４８を成長させる場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、原料ガスをプラズマ化させず、加熱により原料ガスを反応させる熱ＣＶＤ法や、紫外線照射により原料ガスを反応させる光ＣＶＤ法で、第二のレジスト層４８を成膜してもよい。

　また、ＣＶＤ法以外にも、凹部５７側面に第二のレジスト層４８が均一に成長可能であれば、例えば、処理対象物４０にバイアス電圧（高周波電圧）を印加しながら、ターゲットをスパッタリングするバイアススパッタ法で成膜してもよい。

　プラズマＣＶＤ、熱ＣＶＤ、光ＣＶＤ等のＣＶＤ法で第二のレジスト層４８を成膜する場合の原料ガスは特に限定されない。例えば、原料ガスとして、メタンと、エタンと、プロパンと、ブタンと、アセチレンと、ベンゼンとからなる群より選択されるいずれか一種類以上の炭化水素ガスを用いると、炭化水素ガスが化学重合して、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）からなる第二のレジスト層４８が形成される。この場合、原料ガスと一緒にＨ₂のような希釈ガスを導入してもよい。
　第二のレジスト層４８はＤＬＣに限定されず、第一のレジスト層４７の凹部５７側面に均一に成膜可能であれば、樹脂膜等の他の炭素系材料膜、金属やＳｉＯ₂等の無機膜等で構成することもできる。

　しかし、第一のレジスト層４７が樹脂のような炭素系材料で構成される場合、第二のレジスト層４８を樹脂膜やＤＬＣのような、化学構造中に炭素を有する炭素系材料で構成すれば、第一、第二のレジスト層４７、４８の密着性が高くなる上、同じエッチャントを用いて、第一、第二のレジスト層４７、４８を連続除去することができる。

　非磁性化処理に用いる処理ガスも特に限定されない。例えば構成元素が、Ｏ、Ｎ、Ｂ、Ｐ、Ｆ、Ｈ、Ｃ、Ｋｒ、Ａｒ、Ｘｅの群から選ばれる何れか１種以上であることが好ましい。
　磁性膜４４はＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉなどの磁性材料を含有するものであれば、その構造は特に限定されない。例えば、垂直磁気記録型の磁性膜４４の場合、Ｃｏ／Ｐｄ、Ｃｏ／Ｐｔ、Ｆｅ／Ｐｄ、Ｆｅ／Ｐｔ等の人工格子膜又はＣｏＰｔ（Ｃｒ）合金等を用いることができる。

　保護膜４６も特に限定されないが、例えば、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）等の炭素、水素化炭素、窒素化炭素、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、ＳｉＯ₂、Ｚｒ₂Ｏ₃、ＴｉＮとからなる群より選択されるいずれか一種以上の保護材料で構成することができる。

　第一のレジスト層４７はスタンパやフォトリソグラフィー法で形成することができる。スタンパは、例えば、複数の凸部が表面に形成された板状であり、スタンパの凸部が、磁性膜４４の非磁性化すべき部分上に位置するように位置合わせし、スタンパと処理対象物４０で樹脂膜を挟み込み、押圧する。

　樹脂膜が常温で柔軟性が無い場合（例えば熱可塑性樹脂を含有する場合）、押圧しながら樹脂膜を加熱する。押圧により、スタンパの凸部で樹脂膜が押し退けられ、凹部５７が形成される。

　樹脂膜が熱可塑性樹脂を含有する場合は樹脂膜を冷却し固化させる。樹脂膜がエポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂を含有する場合は、樹脂膜を加熱して硬化させる。また、樹脂膜がアクリレートのような紫外線硬化性樹脂を含有する場合は、透明なスタンパを用い、スタンパを介して樹脂膜に紫外線を照射して硬化させる。

　スタンパは表面処理され、硬化又は固化した樹脂膜に対する接着性が、処理対象物４０よりも弱くなっており、スタンパを処理対象物４０上から取り除くと、樹脂膜が処理対象物４０に密着して残り、第一のレジスト層４７となる。

　スタンパを用いず、フォトリソグラフィー法により第一のレジスト層４７を形成してもよい。具体的には、処理対象物４０表面に樹脂膜を配置し、樹脂膜のうち、磁性膜４４の非磁性化すべき部分の真上に位置する部分をエッチングして凹部５７を形成する。

　しかし、フォトリソグラフィー法よりもスタンパを用いる方が製造工程が簡易であり、レジスト４９やエッチング液等の材料必要量が少なく、経済的である。

　基板４１は非磁性基板であれば特に限定されず、例えば、ガラス基板、樹脂基板、セラミック基板等を用いる。磁性膜４４は基板４１の両面に形成してもよく、その場合、非磁性化とレジスト除去は両面同時に行っても良いし、片面ずつ行っても良い。

　本発明の製造方法は、磁性膜の一部を非磁性化させ、複数の磁性部を分離させる磁気記録媒体の製造方法に広く適用可能であり、具体的には、DTR（Discrete Track Recording media）や、BPM(Bit Patterned Media)等の種々の磁気記録媒体の製造に用いることができる。

Claims

　表面に凹部が形成された第一のレジスト層を処理対象物の磁性膜上に配置し、
　少なくとも前記凹部の側面に、前記凹部の開口が閉塞しない膜厚の第二のレジスト層を形成し、
　処理ガスイオンを発生させ、
　前記処理ガスイオンを加速し、前記処理ガスイオンの構成元素を、前記第一のレジスト層の前記凹部の底面に位置する部分を透過させて前記磁性膜に注入し、前記磁性膜を非磁性化する磁気記録媒体の製造方法。
　前記第一のレジスト層の前記凹部内に原料ガスを充満させ、前記原料ガスを化学反応させ、
　前記原料ガスの反応生成物からなる前記第二のレジスト層を形成する請求項１記載の磁気記録媒体の製造方法。
　前記第一のレジスト層を樹脂材料で構成し、
　前記第二のレジスト層を、化学構造中に炭素原子を含有する炭素系材料で構成する請求項１記載の磁気記録媒体の製造方法。
　前記第一のレジスト層を樹脂材料で構成し、
　前記第二のレジスト層を、化学構造中に炭素原子を含有する炭素系材料で構成する請求項２記載の磁気記録媒体の製造方法。