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パターンドメディアの製造方法
説明

パターンドメディアの製造方法

【課題】本発明は、高記録密度ハードディスクドライブに用いられるディスクリートトラックメディア等のパターンドメディアを製造する方法において、レジストマスク層を除去する際に、除去されずに残存するレジストマスクによる表面平坦度の悪化をなくすことを課題としている。
【解決手段】基板上に、記録領域と非記録領域とが、基板の面内方向において規則的に配列された磁気記録層を備えるパターンドメディアの製造方法であって、SOGからなるレジストマスク層をアルカリ溶剤を用いて除去する工程では、イオン照射によってアルカリ系溶剤に対する溶解度が凸部よりも悪くなったレジストマスク層の凹部の膜厚に基づいて、レジストマスク層除去の終点を判定することを特徴とする、パターンドメディアの製造方法。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、HDD(ハードディスクドライブ)などに搭載される磁気記録媒体において、磁気情報の記録再生を行うための磁気記録領域と、前記磁気記録領域を磁気的に分離するための非記録領域とが、基体の面内方向に配列された磁気記録層を有した、ディスクリートトラックメディア(Discrete Track Media:以下、DTM)や、ビットパターンドメディア(Bit Patterned Media:以下、BPM)等のパターンドメディアの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
情報処理の大容量化と機器の小型化に伴い、HDD20(図1(a))に用いられる磁気ディスク21にも高面記録密度と小型化の要求が高まっている。その一つの手段として、垂直磁気記録方式が提案され実用化されている。垂直磁気記録方式は、従来の面内記録方式に比べて、いわゆる熱揺らぎ現象(超常磁性現象により記録信号の熱的安定性が損なわれ、記録信号が消失してしまう現象)を抑制することができるので、高記録密度化に対して好適である。
【0003】
更なる面記録密度の向上を実現するためには、1ビット記録幅を狭める線記録密度の向上とトラック密度の向上が要求されている。その手段として、記録用の磁性トラック(記録部)と非磁性トラック(非記録部)を並行させるようにパターニングして隣接記録部同士の干渉を防ぐDTMや、任意のパターンを人工的に規則正しく並べたBPM等の、パターンドメディアがある。図1(b)には、DTMの概念図を例示している。基体1の上層に軟磁性層2を成膜し、その上に磁気記録領域4aと非記録領域4bをトラック状に並列配置している。
【0004】
パターンドメディアの製造方法として、非磁性基体の上に磁気記録層を形成した後、磁気記録層に部分的にイオンを照射し、イオン照射部を難磁性化、又は非磁性化、非晶質化することにより磁気的に分離したパターンを形成する技術(例えば特許文献1、2、3)が提案されている。
【0005】
その製造方法は、例えば特許文献2や特許文献3に記載されている。すなわち、非磁性基板上に磁気記録層を形成し、その上にレジストを成膜し、所望する凹凸パターンを形成する。その後、その表面からイオンを照射する。レジストの凸部では、イオンが遮蔽されるが、レジスト凹部は、レジスト膜厚が薄いためイオンがレジスト下部の磁気記録層に達し、磁性材料を非磁性化させる。その後レジストを剥離することで、パターンドメディアの面内に記録部分となる磁気記録層と非磁気層が配置されたものが得られる。つまり、このレジストは、イオン照射におけるマスクの役割を担っており、このレジストにより形成される層をレジストマスク層と呼ぶ。
【0006】
特許文献2では、磁気層除去工程を排除し、イオン照射に適したマスクを、工程を増やすことなく形成し、かつ汚染リスクが少ない製造方法として、レジストマスク層にSOG(スピン・オン・グラス)を用いる方法が開示されている。
【0007】
一方、HDDでは、磁気記録技術の高密度化に伴い、磁気ヘッドの磁気ディスクからの浮上量が5nm程度にまで小さくなってきており、将来、この浮上量が、更に極小となることが予想される。そうなると、磁気ディスク上のわずかな凹凸が、ヘッドクラッシュやサーマルアスペリティ障害の原因となるため、磁気ディスクの高平坦度化が、強く要求されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開2008−226428号公報
【特許文献2】特開2008−77788号公報
【特許文献3】特開2008−135092号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
上述したパターンドメディアのイオン照射法による製造方法において、残存するレジストの除去には、ドライエッチング、反応性イオンエッチング、イオンミリング等による除去方法が提案されている(特許文献3)。しかし、これらエッチング等で除去する技術では、過度なエッチングによりレジストの直下の層を削ってしまったり、逆にレジストの直下の層を削らないようにするために早めにエッチングを終了させてしまいレジストを完全に除去できなかったりと、nmオーダーで最適にエッチングを停止するポイントを見極めるのが非常に困難であるという問題があった。
【0010】
そこで、本願と同一の出願人により、SOGによって成膜されたレジストマスク層をイオン照射による磁気記録層のパターン化後に、アルカリ性溶剤で除去する構成により、不要なレジストマスク層を簡単かつ最適に除去することができるパターンドメディアの製造方法に係る特許出願がなされている。
【0011】
しかしながら、本発明者らが、更に検討を進めたところ、SOGによって成膜されたレジストマスク層をアルカリ溶剤で除去すると、数nmレベルの段差(凹部と凸部の膜厚の差)が、磁気記録層に形成されたパターンに沿って残ることがあることがわかった。図2に、段差が残った、レジストマスク層除去後のパターンドメディアの中間体(パターンドメディアの製造過程において完成品に至るまでの中間製品を指すものとする。以下、単に中間体ともいう。)の表面のAFM(Atomic Force Microscope)像を示す。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明者らは、前記課題を解決するため鋭意検討を行った結果、凹凸パターンを形成したレジストマスク層を有する中間体にイオン照射した後、レジストマスク層を溶剤によりエッチング除去すると、イオン透過部分のレジストマスク層と、非透過部分のレジストマスク層でエッチング速度が異なるため、段差が一度ゼロになるが、すぐに凹凸が反転した段差を生じ、更にエッチングを続けることにより、段差がゼロとなることを見出した。この2度目に段差がゼロとなる時に、レジストマスク層が完全に除去されていることを確認した。
【0013】
レジストマスク層をエッチング除去する際の、段差の変化の様子を図3に示す。従来は、段差が一定となる60分程度で、それ以上段差は変化しないと考えられ、エッチングを終了していた。その後も段差の変化は飽和する傾向であったため、段差はなくならないと考えられていた。しかし、本発明者らが詳細に調査を進めたところ、凹部と凸部のエッチング速度が異なることを発見し、さらに長い時間エッチングを行えば、レジストマスク層を、段差を残すことなく、完全に除去できることを見出した。
【0014】
図3中の31は、凹凸パターンが形成されたレジストマスク層が表面にあるときの、レジストマスク層除去前の段差である。レジストマスク層をエッチング除去すると、段差が減少し(34)、段差が1回目にゼロとなる(32)。その後、凹凸が反転した段差を生じ(35)、更にエッチングを続けることにより、レジストマスク層が完全に除去されるので、段差が2回目のゼロとなる(33)。
【0015】
本発明は上述の知見に基づきなされたものであり、その要旨は以下のとおりである。
【0016】
(1)基体上に、磁気情報の記録再生を行うための磁気記録領域と、前記磁気記録領域を磁気的に分離するための非記録領域とが、基体の面内方向において規則的に配列された磁気記録層を有し、前記磁気記録層にイオン照射することにより前記非記録領域を形成するパターンドメディアの製造方法であって、
前記磁気記録層の上に炭素を主成分とする剥離層を成膜する剥離層成膜工程と、
前記剥離層の上にSOG(スピン・オン・グラス)からなるレジストマスク層を成膜するレジストマスク層成膜工程と、
前記レジストマスク層の厚さを部分的に変化させて所定のパターンの凸部と凹部を形成し、前記凸部は前記イオン照射したときにイオンを透過させない厚さを有し、前記凹部はイオンが透過するに十分薄い厚さとなるようにするパターニング工程と、
前記パターニング工程の後に前記レジストマスク層の上からイオンを照射するイオン照射工程と、
前記イオン照射工程の後に前記レジストマスク層をアルカリ系溶剤により除去する、レジストマスク層除去工程
とをこの順に含み、
前記レジストマスク層除去工程では、前記イオン照射工程によってアルカリ系溶剤に対する溶解度が凸部よりも悪くなったレジストマスク層の凹部の膜厚に基づいて、レジストマスク層除去工程の終点を判定することを特徴とするパターンドメディアの製造方法。
【0017】
(2)前記レジストマスク層除去工程において、アルカリ系溶剤により除去されるレジストマスク層の隣接する前記凸部と前記凹部の段差が2回目にゼロとなったときに、前記レジストマスク層除去工程を終了することを特徴とする(1)のパターンドメディアの製造方法。
【0018】
(3)前記レジストマスク層除去工程中に、前記隣接する前記凸部と前記凹部の段差を測定することを特徴とする(1)又は(2)のパターンドメディアの製造方法。
【0019】
(4)前記レジストマスク層の除去のための処理時間をあらかじめ決定し、当該決定された処理時間でレジストマスク層の除去を終了することを特徴とする(1)又は(2)のパターンドメディアの製造方法。
【0020】
(5)直前のバッチで製造された前記隣接する前記凸部と前記凹部の段差に基づきレジストマスク層の除去のための処理時間をあらかじめ決定し、当該決定された時間で前記レジストマスク層の除去を終了することを特徴とする(1)又は(2)のパターンドメディアの製造方法。
【0021】
(6)前記レジストマスク層の除去のための処理時間を、イオン照射条件、レジスト条件、又は/及びエッチング条件の複数の組合わせについてあらかじめ決定し、実施の条件に適合する条件のレジストマスク層の除去のための処理時間で前記レジストマスク層の除去を終了することを特徴とする(1)又は(2)のパターンドメディアの製造方法。
【0022】
(7)前記イオン照射工程におけるイオン照射は、B、P、Si、F、C、In、Bi、Kr、Ar、Xe、W、As、Ge、Mo、Sn、N、O、Ne、He、Hから選択した1種又は2種以上のイオンを照射エネルギー1keV以上、50keV以下、ドーズ量1E15atoms/cm以上、1E17atoms/cm以下で照射することを特徴とする(1)〜(6)のいずれかのパターンドメディアの製造方法。
【0023】
(8)前記パターニング工程において形成される、レジストマスク層の凸部の膜厚をt、凹部の膜厚をtとしたとき、
≦30nm
2≦t/t≦10
を満たすことを特徴とする(1)〜(7)のいずれかのパターンドメディアの製造方法。
【0024】
(9)前記レジストマスク層除去工程終了後に、前記保護層の上に潤滑層を成膜する、潤滑層成膜工程を備えることを特徴とする(1)〜(8)のいずれかのパターンドメディアの製造方法。
【0025】
(10)前記パターニング工程における前記レジストマスク層のパターンの形成は、ナノインプリント法によるものであることを特徴とする(1)〜(9)のいずれかのパターンドメディアの製造方法。
【0026】
(1)〜(10)のいずれかのパターンドメディアの製造方法により製造したパターンドメディア。
【発明の効果】
【0027】
本発明は、DTM、BPM等のパターンドメディアの製造方法において、容易にその表面の段差を十分に小さくすることができ、高表面平坦度のパターンドメディアが得られる。
【図面の簡単な説明】
【0028】
【図1】(a)はハードディスクドライブ(HDD)の概略図であり、(b)はディスクリートトラックメディア(DTM)の概略図である。
【図2】従来製造法による、磁気ディスクの表面のAFM像である。
【図3】レジストマスク層除去工程におけるパターンドメディアの中間体の段差の変化の一例を示す図である。
【図4】パターンドメディアの断面構造の概念を示す図である。
【図5】本発明に係るパターンドメディアの製造工程の概念を示す図であり、 (a)は保護層成膜工程の概念図、 (b)はレジストマスク層成膜工程の概念図、 (c)はパターニング工程の概念図、 (d)はイオン照射工程の概念図である。
【図6】レジストマスク層除去工程における中間体の表面変化の概念を示す図であり、 (a)はレジストマスク層除去工程前の中間体表面の概念図、 (b)は一定量のレジストマスク層が除去された中間体表面の概念図、 (c)は段差が1回目にゼロとなったときの中間体表面の概念図、 (d)は段差が1回目にゼロとなった後、さらに一定量のレジストマスク層が除去された中間体表面の概念図、 (e)はレジストマスク層除去工程前に凸部であった部分が完全に除去された中間体表面の概念図、 (f)は段差が2回目にゼロとなったときの中間体表面の概念図、 (g)は段差が2回目にゼロとなった後、溶剤による処理を進行させた後の中間体表面の概念図である。
【図7】本発明の方法で製造したパターンドメディアを、磁気力顕微鏡で測定した結果である。
【発明を実施するための形態】
【0029】
本発明は、イオン照射法によりパターンドメディアを製造する際に、イオン照射後、アルカリ溶剤を用いてレジストマスク層を除去する際に、膜厚の厚いレジストマスク層の凸部ではなく、イオン照射によってアルカリ系溶剤に対する溶解度が凸部よりも悪くなった、膜厚の薄いレジストマスク層の凹部の膜厚に基づいてレジストマスク層除去工程の終点を判定することを特徴としている。
【0030】
具体的には、例えば、凹部の膜厚がゼロとなった点、あるいは、凹部と凸部の段差が2回目にゼロとなった点を、レジストマスク層除去工程の終点を判定することができる。以下、本発明について、詳細に説明する。
【0031】
図4に、パターンドメディアの断面構造の概念図を示す。概括的にみて、非磁性材料でできている円板状の基体41上に軟磁性層42(SUL:Soft Under Layer)、中間層43、磁気記録層44、保護層45、潤滑層46の順に各層が積み上げられて構成されている。磁気記録層以下の各層は、また、いくつかの層に細分化されるが、本発明においては、その細分化された層構造は特に問わない。これら各層は、CVD法やPVD法、マグネトロンスパッタリング法等で、それぞれの層に必要な材料を成膜することで作られる。
【0032】
非磁性体の基体材料としては、通常ガラスやアルミニウムが使われる。ガラス基体の材料は、特に問わない。例えば、アルミノシリケートガラス、ソーダライムガラス、ソーダアルミノケイ酸ガラス、アルミノボロシリケートガラス、ボロシリケートガラス、石英ガラス、チェーンシリケートガラス、又は、結晶化ガラス等のガラスセラミックなどが挙げられる。これらガラスやアルミニウムを円板状に加工し、表面研磨等施し、ガラスにおいては科学強化等の処置をして非磁性の基体として用いる。
【0033】
軟磁性層42は、垂直磁気記録方式において磁気記録層に垂直方向に磁束を通過させるために、記録時に一次的に磁気回路を形成するための層である。磁性層の材料としては、例えば、CoTaZrなどのコバルト系合金、CoFeTaZr、CoCrFeBなどのCo−Fe系合金などが用いられる。
【0034】
中間層43は、下層の軟磁性層42と上層の磁気記録層44の材料的な干渉作用を遮断する層である。また、上層の磁気記録層44の粒径、粒径分散、結晶配向性を制御する言わば土台の機能を備えるものである。中間層をさらに上層と下層の2層に分けると磁気記録層の結晶配向性と粒径を同時に制御する上で好適である。例えば、中間層下層には、Ni、Cu、Pt、Pd、Zr、Hf、Nbなどの金属単体や、それらにW、Cr、V、Ta、Moなどを加えた合金を用いることができる。また、磁気記録層44の結晶配向性制御のために、例えば、Ru、Re、Pd、Ptなどのhcp又はfcc結晶材料や、RuCr、RuCoなどの合金を用いることができる。特にRuは、磁気記録層44の磁性粒の主成分となるCoと格子定数が近く、結晶構造も同じhcp構造であるので、Coの結晶配向性の向上には有効である。
【0035】
磁気記録層44は、パターンドメディアの主要な機能である、情報を記録する部位になる。垂直記録方式のため、柱状構造を有した強磁性体の磁性粒を、非磁性物質からなる粒界が取り囲んだグラニュラー構造で構成されている。磁気記録層の材料としては、例えばCo系合金、Fe系合金、Ni系合金に、酸化物を添加したコンポジット材料が用いられている。この材料を中間層上に成膜してエピタキシャル成長させることにより、柱状グラニュラー構造を好適に得ることができる。
【0036】
保護層45は、主にカーボンからなる薄膜をCVD法により成膜して形成することができる。保護層45は、磁気ヘッドの衝撃から磁気記録層44を防護するとともに、磁気記録層の腐食を抑えて信頼性を高める役割を持つ。一般にCVD法によって成膜されたカーボンはスパッタ法によって成膜したものと比べて緻密で膜硬度が向上するので、より信頼性を高めることができる。
【0037】
潤滑層46は、通常、パターンドメディアの完成品で保護層45の上に成膜されるもので、磁気ヘッドが接触したときの、保護層45の損傷や欠損を防止するためのものである。潤滑層46はPFPE(パーフロロポリエーテル)をディップコート法により成膜することができる。
【0038】
次に、図5を用いて、本発明に係るパターンドメディアの製造方法について説明する。本発明に係る製造工程は、基体上に軟磁性層、中間層、磁気記録層を積層させたパターンドメディアの中間体を、保護層成膜工程、レジストマスク層成膜工程、パターニング工程、イオン照射工程、レジストマスク層除去工程をこの順に通して、完成品のパターンドメディアを得るものである。図5は、磁気記録層より上層を示している。
【0039】
図5(a)は、保護層成膜工程である。保護層成膜工程は、磁気記録層まで積層した中間体に保護層45を成膜する工程であり、CVD法によりカーボンを成膜するものである。膜厚は数nm程度であり、均一な成膜技術が要求される。
【0040】
図5(b)は、レジストマスク層成膜工程である。レジストマスク層成膜工程は、保護層45に、この後のパターニングのためのレジストマスク層51を成膜する工程である。レジストは、この後のパターニング方法に適したレジストを選択することになる。ここでは、ナノインプリント法にてパターニングを施す場合を例に説明する。もちろん、パターニング方法は、ナノインプリント法に限定されるものでなく、半導体で用いられているリソグラフィー法等を用いることもできる。
【0041】
本発明では、ナノインプリントのためのナノインプリントレジストとして、室温ナノインプリントレジストを用いる。
【0042】
室温ナノインプリントレジストは、スタンパを押し付け、そのまま型取りして、離型するものである。単にスタンパを押し付けるだけなので、非常に簡便なプロセスである。ただ、スタンパの押し付け圧力が高いため、そのための装置開発が必要となる。しかしながら、扱いが容易で、かつ設備構成も複雑でない。
【0043】
室温ナノインプリントレジストは、ケイ素(Si)化合物と添加剤(拡散用不純物、ガラス質形成剤、有機バインダー等)とを有機溶剤(アルコール、エステル、ケトン等)に溶解した液状質であり、例えば、シリカガラス、水素化シルセスキオキサンポリマー(HSQ)、水素化アルキルシロキサンポリマー(HOSP)、アルキルシロキサンポリマー、アルキルシルセスキオキサンポリマー(MSQ)等があり、SOG(スピン・オン・グラス)と呼ばれている。レジストマスク層成膜工程では、保護層の上にSOGをスピンコート法により塗布し、成膜する。厚さは、パターニングにもよるが、50〜60nm程度とするのが好適である。レジストマスク層は、レジストの役割と、イオン照射工程におけるマスクの役割を有する。
【0044】
図5(c)は、パターニング工程である。図5(c)に示すように、スタンパ52を押し当てることによって、磁性トラックパターンを転写(インプリント)する。スタンパ52には転写しようとする記録領域としてのトラック部と、非記録領域である非トラック部、すなわち、イオン透過領域とイオン遮蔽(マスク)領域のそれぞれのパターンに対応する凹凸パターンを有する。
【0045】
イオン照射時に、イオンを透過させる部分はレジストマスク層の凹部になり、イオンを遮蔽する部分がレジストマスク層の凸部になるようにする。つまり、スタンパ52の凹凸はこの逆となる。
【0046】
つまり、レジストマスク層凸部の厚さは、イオン照射したときに、少なくともイオンを透過させない厚さを有し、凹部の厚さは、イオンが透過するに十分薄い厚さとなるようにする。例えば、レジストがSOGで、注入するイオンがB、P、Si、F、C、In、Bi、Kr、Ar、Xe、W、As、Ge、Mo、Sn、N、O、Ne、He、Hから選択された1種又は2種以上のイオンで、イオン照射エネルギーが1KeV〜50KeV、ドーズ量が1E15〜1E17atoms/cmであれば、レジストマスク層の凹部の厚さは30nm以下が望ましい。また、そのときレジストマスク層の凸部の厚さt、凹部の厚さをtcとしたとき、その厚さの比は、2≦t/t≦10を満足することが望ましい。レジストマスク層の凸部の厚さは、イオン照射エネルギーにもよるが、50nm以上であれば、イオンの透過がなく、十分なマスク効果が得られる。
【0047】
スタンパ52により、磁気記録トラックパターンを転写した後、スタンパをレジストマスク層51から離す(離型する)ことにより、レジストマスク層51に所望の凹凸パターンが形成される。この時、スタンパ表面に剥離剤を塗布しておくと、スタンパの離型が容易となる。
【0048】
図5(d)は、イオン照射工程である。表面をレジストマスク層で覆われた中間体にイオン53を照射し、媒体内部にイオンを照射する。この時、レジストマスク層51の凸部は、レジストマスク層が厚く、イオン53がレジストマスク層を透過せず、遮蔽される。一方、レジストマスク層の凹部は、レジストマスク層が薄いため、イオン53は、レジストマスク層51、保護層45を透過し、その直下にある磁気記録層にイオンが照射される。
【0049】
イオンが磁気記録層に照射されることにより、磁気記録層の磁性が軟磁性化又は非磁性化、非晶質化する。そのため、イオンが照射されない強磁性層に比べ、はるかに弱い磁性となるため、非記録領域を形成する。イオンビームは直進性が強いため、レジストマスク層の凹部の形状に従い、非記録領域を形成することが可能となる。これにより、メモリ領域となるトラック領域間に層の分離領域が形成される。この幅を狭くするほど、磁気記録密度が向上することになる。
【0050】
照射するイオンは特に限定されないが、通常、B、P、Si、F、C、In、Bi、Kr、Ar、Xe、W、As、Ge、Mo、Sn、N、O、Ne、He、Hからなる群から選択されたいずれか1又は複数のイオンを照射する。なお、上記のイオンの価数はすべて+1価である。上記イオンの中でも、扱いやすさの観点から、Ar、N、O、Kr、Xe、Ne、He、Hを用いることが好ましい。さらにコストの観点から、Ar、N、Oを用いることがより好ましい。
【0051】
また、照射エネルギーは1〜50keV、ドーズ量が1E15〜1E17atoms/cmであればSOGレジストマスク層の凹部を通して、磁気記録層にイオンを注入することができる。
【0052】
次に、図6を用いて、レジストマスク層除去工程の概要を説明する。レジストマスク層の除去はウェットエッチングにより行われる。レジストマスク層がSOGである場合には、有機溶剤を使用するとエッチング速度が著しく低下するため、アルカリ溶液を溶剤として用いる。アルカリ溶液としては、通常含KOH溶液、含NaOH溶液等が用いられるが、特にこれら溶液に限定されることなく、SOGの種類により適宜選択すればよい。
【0053】
本発明は、レジストマスク層の凹部の膜厚に基づいてレジストマスク層除去工程の終点を判定すること、例えば、凹部と凸部の段差が2回目にゼロとなった点(図6(f))をレジストマスク層除去工程の終点を判定することを特徴とする。以下、段差が2回ゼロとなることについて、詳細に説明する。
【0054】
図6(a)は、レジストマスク層除去前のパターンドメディアの中間体の表面を模式的に示したものである。レジストマスク層は、所望する凹凸パターンが形成されており、凸部51aと凹部51bの間に段差を有している。これは、図3のグラフの点31に対応する。
【0055】
レジストマスク層51を溶剤を用いたウェットエッチングにより除去すると、中間体の表面の段差は徐々に小さくなる(図6(b))。これは、図3に示したグラフの領域34に対応する。
【0056】
段差が徐々に小さくなるのは、レジストマスク層の凸部51aがエッチングされる速度が、凹部51bがエッチングされる速度に比べ速いためである。このような現象が起こるのは、保護層に近いレジストマスク層の凹部はイオンビームの透過により変質し溶剤によりエッチングされにくくなっており、保護層45にこびりついたような状態となっているためと考えられる。
【0057】
エッチングが進行すると、凸部51aと凹部51bの段差がなくなり、段差が1回目のゼロとなる(図6(c))。これは、図3に示したグラフの点32に対応する。このとき、中間体の表面は平坦であるが、レジストマスク層51は除去されておらず表面に残存している状態である。
【0058】
段差が1回目にゼロとなった後、図6(a)で凸部であった部分のエッチングが進み、すぐに再び表面に段差を生じる(図6(d))。このときの凹凸は図6(a)とは逆、すなわち、図6(a)で凸部であった部分が凹部となる。これは、図3に示したグラフの領域35に対応する。
【0059】
その後、更にレジストマスク層の除去を進めると、図6(d)で凹部であったレジストマスク層が除去され(図6(e))、さらに残存する図6(d)で凸部であったレジストマスク層が除去され、段差が2回目にゼロとなる点に達する(図6(f))。これは、図3に示したグラフの点33に対応する。この点に達したときにレジストマスク層のエッチングを終了するのが、本発明の特徴である。本発明は、段差が2回目にゼロとなる点でレジストマスク層除去処理を終了させるため、段差の十分小さいパターンドメディアを得ることができる。
【0060】
なお、段差が2回目にゼロとなった後、更に溶剤による処理を進めると、再び段差を生じる。これは、イオン照射された、図6(a)で凹部であった部分の保護層45が溶剤と過度に長い間接触したために、保護層下の金属が溶剤中に溶け出したためと考えられる(図6(g))。これは、図3に示したグラフの領域36に対応する。
【0061】
このような現象は、複数の種類のSOGについて、また、溶剤として含KOH溶液を用いたとき、及び、含NaOH溶液を用いたときに起こることを、本発明者らは確認しており、その場合も本発明の方法が同様に適用可能である。
【0062】
ここで、レジストマスク層除去工程において、段差が1回目にゼロとなる点(図6(c))では、レジストマスク層が保護層の表面に残っているため、パターンドメディアの信頼性(耐久性)を悪化させ、さらに、HDDで使用したときにヘッドと磁性層の距離が離れることになり、R/W(記録再生)特性に悪影響を及ぼす。
【0063】
これに対して、段差が2回目にゼロとなる点(図6(f))では、レジストマスク層は残っていない。レジストマスク層はパターンドメディアには上述のとおり不要なものであるから、本発明では、段差が2回目にゼロとなる点でレジストマスク層除去処理を終了するものとする。
【0064】
パターンドメディアの中間体の段差の変化は、例えば、段差計測用のパターンドメディアの試料を一定数用意し、そのうちの1つを一定間隔で取り出し、段差を逐次計測する等の方法で行うことができる。
【0065】
また、段差が2回目にゼロに達するまでの、レジストマスク層除去のための処理時間を最初に決定すれば、次回以降のバッチは、当該決定された処理時間でレジストマスク層の除去を終了することにより、表面が平坦なパターンドメディアを得ることもできる。
【0066】
また、直前のバッチで製造されたパターンドメディアの段差に基づき、次のバッチのレジストマスク層除去処理の時間を決定するフィードバック処理を行うこともできる。
【0067】
また、照射するイオンやイオン照射工程の時間等のイオン照射条件、レジストマスクの種類や厚み等のレジストマスク条件、又は/及び、レジストマスク層除去のための溶剤の種類、濃度や温度等のエッチング条件が異なる、複数の組み合わせについて、あらかじめレジストマスク層除去のための処理時間を決定し、例えば、当該処理時間のデータベースを作成しておくことにより、実施の条件に適合する条件のレジストマスク層の除去のための処理時間を当該データベースから抽出し、当該抽出した処理時間で前記レジストマスク層の除去を終了することもできる。
【0068】
本発明の方法によれば、レジストマスク層除去工程の終了後、表面研磨や、再コーティング等の工程を必要とせず、簡便な方法により、表面が平坦なパターンドメディアを得ることができる。
【0069】
以上の工程を経ることにより、イオン照射法によりパターニングを施した、高表面平坦度のパターンドメディアが得られる。
【実施例】
【0070】
以下、本発明の方法により、パターンドメディアを製造した実施例について説明する。
【実施例1】
【0071】
直径2.5インチのガラス基体上に、通常の磁気ディスク製造と同じように、保護層までを積層したものに、室温ナノインプリントレジスト(SOG)を塗布し、レジストマスク層を成膜した。レジストマスク層厚は、95nmとした。
【0072】
次に、凹凸の幅が、それぞれ90nm、高さ150nmのスタンパにて、ナノインプリント法にてレジストマスク層のパターニングを行った。この時のプレス圧は100MPa、プレス時間10秒で行った。
【0073】
次に、パターニングを終えた磁気ディスク上にイオンビームを照射し、イオン照射を行った。イオン照射は、窒素(N)イオンを20KeVで照射し、ドーズ量2×1016atoms/cmとした。
【0074】
次に、レジストマスク層除去工程において、イオン照射を終えた磁気ディスクを、含KOH溶液に浸漬した。溶液の濃度は10%、温度は50℃とした。
【0075】
レジストマスク層除去工程では、5分毎に磁気ディスクを1枚取り出し、段差をAFMにより測定した。AFMの測定範囲は2μmとした。段差の測定は、AFMのデータから高さの度数分布曲線を出力し、2つのピーク値における高さの差から算出した。2つのピークとは、凹部と凸部の最も代表的な高さを示していて、この差をみることで、測定範囲内の段差を算出することができる。
【0076】
含KOH溶液への浸漬開始から10分後に取り出した磁気ディスクの段差を測定したところ、0.4nmであり、15分後に取り出した磁気ディスクの段差を測定したところ1.7nmであった。20分後では3.1nm、30分後では4.4nm、50〜100分後では約5nmの範囲で飽和した。そこで、浸漬開始から10分後に、1回目に段差がゼロになったと判断した。
【0077】
その後、含KOH溶液への浸漬開始から180分後に取り出した磁気ディスクの段差が0.3nmだったので、2回目に段差がゼロになったと判断し、そこでレジストマスク層除去工程を終了した。
【0078】
製造したパターンドメディアを、磁気力顕微鏡(Magnetic Force Microscopy、以下MFM)で測定した結果を図8に示す。磁性領域81と非記録領域61とが磁気的に明確に分離されていることが確認できた。
【0079】
また、製造したパターンドメディアを、日立ハイテクノロジーズ社製RQ7800評価装置において、ピコスライダーを搭載したグライドテストヘッドを用いて、グライドハイト(ヘッド浮上量)を5nmとしてグライドテストを行った。その結果、異常突起等は検出されなかった。
【実施例2】
【0080】
実施例1と同様の方法で磁気ディスクを製造した。ただし、レジストマスク層除去工程における含KOH溶液の浸漬時間は、実施例1の結果から、あらかじめ180分と定め、途中に磁気ディスクを取り出しての段差測定は行わなかった。
【0081】
製造したパターンドメディアの表面をAFMで確認したところ、突起物等は確認されなかった。また、MFMで測定した結果は、実施例1と同様に記録領域と非記録領域とが磁気的に明確に分離されており、グライドテストを行った結果は、実施例1同様、異常突起等は検出されなかった。
【0082】
〔比較例〕
含KOH溶液への浸漬時間を10分、60分、220分としたパターンドメディアをそれぞれ製造した(それぞれ比較例1、2、3とする)。含KOH溶液への浸漬時間以外は実施例1と同様の条件とした。
【0083】
比較例1〜3についてMFMで観察した結果は、いずれも実施例1、2と同様に記録領域と非記録領域が明確に分離されていた。AFMで表面形状を確認したところ、比較例1では段差は観測されなかったが、比較例2、3では約5nmの段差が観測された。グライドテストを行った結果、比較例1は合格、比較例2、3は不合格であった。
【0084】
そこで、さらに、実施例1、2と比較例1について記録再生特性を比較したところ、比較例1は実施例1、2よりも劣る結果となった。これは、比較例1の浸漬時間では表面の段差はなくなるものの、SOGが一様に残っているため、その厚みの分だけヘッドと磁気記録層の距離が離れ、記録再生特性が悪化したためである。なお、記録再生特性は、再生用にTMR素子を備えた垂直磁気記録用ヘッドを用いて、スピンスタンドテスターにより測定した。
【0085】
以上のように、本発明に係る方法で製造したパターンドメディアは、レジストマスク層が適切に除去され、非常に高表面平坦度が実現されており、機能的にも高密度磁気記録可能であることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【0086】
本発明は、イオン注入法にて製造する高密度パターンドメディアの製造に利用することができる。特に、高表面平坦度を実現できることから、今後需要が高まる、高密度小型磁気ディスク等への適用することができる。
【符号の説明】
【0087】
1 基体
2 軟磁性層
4a 磁気記録領域
4b 非記録領域
20 HDD
21 磁気ディスク
22 ジンバルバネ
23 駆動系(ロータリー型アクチュエーター)
24 磁気ヘッド
31 レジストマスク層除去工程前の点
32 段差が1回目にゼロとなる点
33 段差が2回目にゼロとなる点
34 段差が大きい領域(レジストマスク層除去の初期の段階)
35 段差が大きい領域(レジストマスク層の凹凸が反転した後の段階)
36 段差が大きい領域(磁性原子が溶剤中に溶け出し再び段差を生じた段階)
41 基体
42 軟磁性層
43 中間層
44 磁気記録層
45 保護層
46 潤滑層
51 レジストマスク層
51a レジストマスク層の凸部
51b イオン照射により変質したレジストマスク層の凹部
52 スタンパ
53 イオン
61 非記録領域(非磁性領域)
81 磁気記録領域

【特許請求の範囲】
【請求項1】
基体上に、磁気情報の記録再生を行うための磁気記録領域と、前記磁気記録領域を磁気的に分離するための非記録領域とが、基体の面内方向において規則的に配列された磁気記録層を有し、前記磁気記録層にイオン照射することにより前記非記録領域を形成するパターンドメディアの製造方法であって、
前記磁気記録層の上に炭素を主成分とする剥離層を成膜する剥離層成膜工程と、
前記剥離層の上にSOG(スピン・オン・グラス)からなるレジストマスク層を成膜するレジストマスク層成膜工程と、
前記レジストマスク層の厚さを部分的に変化させて所定のパターンの凸部と凹部を形成し、前記凸部は前記イオン照射したときにイオンを透過させない厚さを有し、前記凹部はイオンが透過するに十分薄い厚さとなるようにするパターニング工程と、
前記パターニング工程の後に前記レジストマスク層の上からイオンを照射するイオン照射工程と、
前記イオン照射工程の後に前記レジストマスク層をアルカリ系溶剤により除去する、レジストマスク層除去工程
とをこの順に含み、
前記レジストマスク層除去工程では、前記イオン照射工程によってアルカリ系溶剤に対する溶解度が凸部よりも悪くなったレジストマスク層の凹部の膜厚に基づいて、レジストマスク層除去工程の終点を判定することを特徴とするパターンドメディアの製造方法。
【請求項2】
前記レジストマスク層除去工程において、アルカリ系溶剤により除去されるレジストマスク層の隣接する前記凸部と前記凹部の段差が2回目にゼロとなったときに、前記レジストマスク層除去工程を終了することを特徴とする請求項1に記載のパターンドメディアの製造方法。
【請求項3】
前記レジストマスク層除去工程中に、前記隣接する前記凸部と前記凹部の段差を測定することを特徴とする請求項1又は2に記載のパターンドメディアの製造方法。
【請求項4】
前記レジストマスク層の除去のための処理時間をあらかじめ決定し、当該決定された処理時間でレジストマスク層の除去を終了することを特徴とする請求項1又は2に記載のパターンドメディアの製造方法。
【請求項5】
直前のバッチで製造された前記隣接する前記凸部と前記凹部の段差に基づきレジストマスク層の除去のための処理時間をあらかじめ決定し、当該決定された時間で前記レジストマスク層の除去を終了することを特徴とする請求項1又は2に記載のパターンドメディアの製造方法。
【請求項6】
前記レジストマスク層の除去のための処理時間を、イオン照射条件、レジスト条件、又は/及びエッチング条件の複数の組合わせについてあらかじめ決定し、実施の条件に適合する条件のレジストマスク層の除去のための処理時間で前記レジストマスク層の除去を終了することを特徴とする請求項1又は2に記載のパターンドメディアの製造方法。
【請求項7】
前記イオン照射工程におけるイオン照射は、B、P、Si、F、C、In、Bi、Kr、Ar、Xe、W、As、Ge、Mo、Sn、N、O、Ne、He、Hから選択した1種又は2種以上のイオンを照射エネルギー1keV以上、50keV以下、ドーズ量1E15atoms/cm以上、1E17atoms/cm以下で照射することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のパターンドメディアの製造方法。
【請求項8】
前記パターニング工程において形成される、レジストマスク層の凸部の膜厚をt、凹部の膜厚をtとしたとき、
≦30nm
2≦t/t≦10
を満たすことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載のパターンドメディアの製造方法。
【請求項9】
前記レジストマスク層除去工程終了後に、前記保護層の上に潤滑層を成膜する、潤滑層成膜工程を備えることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載のパターンドメディアの製造方法。
【請求項10】
前記パターニング工程における前記レジストマスク層のパターンの形成は、ナノインプリント法によるものであることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載のパターンドメディアの製造方法。
【請求項11】
請求項1〜10のいずれか1項に記載のパターンドメディアの製造方法により製造したパターンドメディア。

【図1】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図2】
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【図7】
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【公開番号】特開2011−76676(P2011−76676A)
【公開日】平成23年4月14日(2011.4.14)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−228513(P2009−228513)
【出願日】平成21年9月30日(2009.9.30)
【出願人】(510210911)ダブリュディ・メディア・シンガポール・プライベートリミテッド (53)
【Fターム(参考)】