説明

磁気記録媒体の製造方法

【課題】保護膜の膜質を損なうことなく処理時間の短縮を図ることができる磁気記録媒体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記録媒体の製造方法は、磁性層12を磁気分離するためのイオン注入工程に際して使用されるレジストパターン13のアッシング工程において、基板11を保護膜14の成膜に適した温度にまで昇温させ、上記アッシング工程後はその基板温度を利用して保護膜14の成膜処理を実施する。これにより、保護膜14の膜質および成膜効率を損なうことなく、保護膜14の成膜のための処理時間を短縮することができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、例えばパターンドメディアの製造に用いられる磁気記録媒体の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、ディスクリートトラック(DTR)、ビットパターンメディア(BPM)等のパターンドメディアにおいては、磁性領域である記録領域に隣接して、記録領域を個々に分離するための非磁性の分離パターンが形成されている。分離パターンには、UVレジストやハードマスク、スピンオングラス(SOG)等が用いられ、パターンマスクが磁性層の上に形成される。そして、このパターンマスクを介して磁性層をエッチングしたり、磁性層にイオン注入を施したりすることで、磁性層内に磁性劣化させた分離パターンを形成している。
【0003】
パターンドメディアに代表される高密度磁気記録媒体においては、磁気ヘッドと対向する表面に高度な平坦性が要求される。このため、分離パターンの形成後、レジストパターンは、磁性層の表面から除去される。その後、磁性層の表面に保護膜が形成される。例えば下記特許文献1には、イオン注入によって非磁性領域を形成した後、塩素を含むガスを用いたドライエッチングによりマスク層を除去し、保護層を形成する、磁気記録媒体の製造方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2002−288813号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
近年、上記磁気記録媒体の生産性の向上が求められており、各工程での処理時間の短縮が検討されている。その一方で、上記磁気記録媒体においては、安定した膜質を有する保護膜の形成が求められている。例えば、磁性層表面を被覆する保護膜として、ダイヤモンドライクカーボン膜をプラズマCVD法で形成する場合、所望の膜質を確保するために所定範囲の成膜温度に基板を加熱する必要がある。しかしながら、保護膜の形成工程の前に基板を上記温度まで予熱する工程を追加することは、予備加熱に要する処理が余計に必要となる。また、予備加熱用のチャンバが必要となることで、設備的なコスト増が避けられない。
【0006】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、保護膜の膜質を損なうことなく処理時間の短縮を図ることができる磁気記録媒体の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る磁気記録媒体の製造方法は、基板上の磁性層の表面に、開口部を有する有機材料のレジストパターンを形成する工程を含む。
上記開口部から露出する上記磁性層の露出領域にイオンを注入することで、上記露出領域が非磁性化させられる。
上記レジストパターンがアッシングにより除去されつつ、上記基板が140℃以上200℃以下の温度へ昇温させられる。
上記レジストパターンのアッシングによって上記温度に昇温された基板上に、保護膜としてダイヤモンドライクカーボン膜がプラズマCVD法によって形成される。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本発明の一実施形態に係る磁気記録媒体の製造装置を概略的に示す平面図である。
【図2】上記実施形態に係る磁気記録媒体の製造方法を説明する素子の断面図である。
【図3】上記実施形態のレジストパターンの除去工程において説明する、基板温度とアッシングレートとの関係を示す図である。
【図4】上記実施形態の保護膜の成膜工程において説明する、DLC膜のラマン分光分析結果を示す図である。
【図5】上記実施形態の保護膜の成膜工程において説明する、成膜温度と面積比Id/Isとの関係を示す図である。
【図6】上記実施形態の保護膜の成膜工程において説明する、成膜温度と成膜レートとの関係を示す図である。
【図7】本発明の第2の実施形態に係る磁気記録媒体の製造方法を説明する素子の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
本発明の一実施形態に係る磁気記録媒体の製造方法は、基板上の磁性層の表面に、開口部を有する有機材料のレジストパターンを形成する工程を含む。
上記開口部から露出する上記磁性層の露出領域にイオンを注入することで、上記露出領域が非磁性化させられる。
上記レジストパターンがアッシングにより除去されつつ、上記基板が140℃以上200℃以下の温度へ昇温させられる。
上記レジストパターンのアッシングによって上記温度に昇温された基板上に、保護膜としてダイヤモンドライクカーボン膜が保護膜として形成される。
【0010】
上記磁気記録媒体の製造方法においては、レジストパターンの除去工程に際して、保護膜の成膜に適した温度に基板を昇温させ、レジストパターンの除去後はその基板温度を利用して保護膜の成膜処理を実施する。これにより、保護膜の膜質を損なうことなく、保護膜の成膜のための処理時間を短縮することができる。
【0011】
磁性層の保護膜として形成されるダイヤモンドライクカーボン(DLC)膜は、高強度かつ適度な延性を有することが好ましい。例えば、Gバンド上のカーボンとDバンド上のカーボンとが適度な割合で分布するDLC膜は、保護膜として理想的な強度と耐久性を有することになる。このようなDLC膜をプラズマCVD法で形成する場合、成膜時の基板温度は140℃以上200℃以下とされる。140℃未満の基板温度で成膜されたDLC膜は、Gバンドが強すぎて延性が不足する。一方、200℃を超える基板温度で成膜されたDLC膜は、Dバンドが強すぎて十分な強度が得られない。
【0012】
レジストパターンの除去工程における基板の昇温には、例えば、基板を支持するステージに内蔵されたヒータを用いることができる。この場合、レジストパターンのアッシング工程には、マイクロ波によって励起されたアッシングガスのプラズマを用いることができる。このようなアッシング方法は、主として、プラズマによって生成されたラジカルとの化学反応によってレジストパターンを分解し除去する。レジストパターンの分解反応は基板温度に依存し、基板温度が高いほど反応が促進される。そこで、アッシングの際に上記温度範囲に基板温度を上昇させることにより、高いアッシングレートでレジストパターンを除去でき、処理時間の短縮を図ることができる。
【0013】
一方、レジストパターンのアッシング工程には、高周波(Radio Frequency)によって励起されたアッシングガスのプラズマを用いてもよい。この工程には、基板へバイアス電力を印加する処理が含まれる。このようなアッシング処理は、プラズマによって生成されたイオンのスパッタ作用によって、レジストパターンを除去すると同時に基板温度を昇温させる。そこで、基板に印加されるバイアス電力を制御することで、レジストパターンのアッシングレートだけでなく、基板の昇温の度合いをも制御することができる。したがって、当該アッシング処理によって基板を保護膜の形成に適した温度範囲に昇温させることで、アッシング処理後、速やかに保護膜の形成工程に移行することができる。
【0014】
さらに、レジストパターンのアッシング処理として、マイクロ波によって励起されたアッシングガスのプラズマを用いた処理(第1のアッシング処理)と、高周波によって励起されたアッシングガスのプラズマを用いた処理(第2のアッシング処理)とを併用してもよい。この場合、第1のアッシング処理で除去しきれなかったレジストパターンを第2のアッシング処理で除去することが可能となるため、レジスト残渣の発生を抑えることができる。また、アッシング処理の後半部分で第2のアッシング処理を実施することで、基板の昇温後、速やかに保護膜の形成工程に移行することができる。
【0015】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
【0016】
<第1の実施形態>
[磁気記録媒体の製造装置]
図1は、本発明の一実施形態に係る磁気記録媒体の製造装置を概略的に示す平面図である。本実施形態の製造装置100は、ロード室101と、イオン注入室102と、アッシング室103と、成膜室104と、アンロード室105と、これら各室101〜105の間に設置されたゲートバルブGとを有する。
【0017】
製造装置100は、矢印Aで示すように、ロード室101からアンロード室105へ向かって基板を搬送するインライン式の搬送機構を備えている。搬送機構は、基板を垂直方向に直立させた状態で搬送する縦型搬送機構でもよいし、基板を水平方向に横臥させた状態で搬送する横型搬送機構でもよい。また、各室101〜105には図示せずとも真空ポンプがそれぞれ接続されており、各室が独立して真空排気可能とされている。
【0018】
ロード室101は、表面にレジストパターンが形成された磁性層を有する基板をイオン注入室102へ搬送する。イオン注入室102は、レジストパターンを介して基板へイオンを注入することで、レジストパターンの開口部から露出する磁性層領域の磁性を消失させる。アッシング室103では、基板上のレジストパターンがアッシングにより除去される。成膜室104では、レジストパターンが除去された磁性層の表面に保護膜が形成される。アンロード室105は、保護膜が形成された基板を装置外部へ搬出する。
【0019】
[磁気記録媒体の製造方法]
次に、図2を参照して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。図2は、本実施形態に係る磁気記録媒体の製造方法を説明する各工程の素子の概略断面図である。本実施形態では、磁気記録媒体として、複数の磁性領域が非磁性領域によって相互に分離されたパターンドメディアを例に挙げて説明する。
【0020】
本実施形態の磁気記録媒体の製造方法は、磁性層の形成工程と、レジストパターンの形成工程と、イオン注入工程と、レジストパターンの除去工程と、保護膜の形成工程とを有する。
【0021】
図2(A)は、磁性層の形成工程を示している。この工程では、基板11上に磁性層12が形成される。基板11は、典型的にはガラス基板やシリコン基板であるが、勿論これらに限られない。磁性層12には、Fe、Co、Niに代表される各種強磁性金属、合金、人工格子、アモルファス金属が用いられ、本実施形態では、Co−Cr−Pt−SiO2膜が用いられる。磁性層12の形成方法は特に限定されず、スパッタリング法、蒸着法等が挙げられる。
【0022】
磁性層12は、単層構造に限られず、多層構造であってもよい。また、基板11との密着性を高めるための下地層や磁性層表面を保護する保護層等が形成されていてもよい。
【0023】
図2(B)は、レジストパターンの形成工程を示している。この工程では、後述するイオン注入処理によって磁性層12の層内に非磁性領域を形成するためのマスクとして機能するレジストパターン13が磁性層12の表面に形成される。レジストには公知の感光性樹脂材料が用いられる。レジストパターン13は、磁性層12の表面にレジスト層を形成した後、当該レジスト層を所定のパターン形状に露光および現像することによって形成される。上記レジスト層は、磁性層12の表面に塗布された液状レジストでもよいし、磁性層12の表面に貼り合わされたドライフィルムレジストでもよい。
【0024】
レジストパターン13は開口部13aを有し、レジストパターン13によって被覆される領域と、開口部13aを介して露出する露出領域とに磁性層12を区画する。開口部13aは、非磁性領域の形状を決定し、開口部13aの形状および大きさは、磁気記録媒体の種類や仕様に応じて適宜設定される。例えば、パターンドメディアに代表される高密度磁気記録媒体の作製に必要なレジストパターン13の厚みおよびパターン幅は、例えば数十〜数百ナノメートルオーダとされる。
【0025】
レジストパターン13が形成された基板は、ロード室101を介してイオン注入室102へ搬送される。図2(C)は、イオン注入工程を示している。この工程では、レジストパターン13をマスクとして磁性層12へイオンが照射される。レジストパターン13の開口部13aから露出する磁性層12の露出領域は、イオンが注入されることで非磁性化される。これにより、磁性層12の層内に、レジストパターン13で被覆された強磁性領域12aと、レジストパターン13の開口部13aに対応する非磁性領域12bとが形成される(図2(D))。
【0026】
磁性層12へ注入されるイオンは特に限定されず、本実施形態では窒素イオンが用いられる。なおこれ以外にも、酸素、ホウ素、炭素、フッ素、バリウム、アルゴン、ヘリウム等の各種イオンを用いることができる。磁性層12へ注入されるイオンの量(ドーズ量)は特に限定されず、イオンの種類や磁性層12の材料の種類等に応じて適宜設定される。
【0027】
イオン注入処理の後、基板11はアッシング室103へ搬送される。図2(D)は、レジストパターン13の除去工程を示している。この工程では、レジストパターン13が磁性層12の上から除去される。レジストパターン13の除去工程には、主として、酸素や水素などのプラズマを利用したアッシング処理が採用される。
【0028】
特に、本実施形態におけるレジストパターン13のアッシング工程においては、マイクロ波によって励起されたアッシングガスのプラズマが用いられる。このようなアッシング方法は、主として、プラズマによって生成されたラジカルとの化学反応によってレジストパターンを分解し除去する。レジストパターンの分解反応は基板温度に依存し、基板温度が高いほど反応が促進される。
【0029】
マイクロ波励起プラズマアッシングにおける基板温度とアッシングレートとの関係の一例を図3に示す。この例では、アッシング条件として、アッシングガスを水素(流量2000sccm)、処理圧力を100Pa、マイクロ波の周波数を2.45GHz、マイクロ波のパワーを2kWとした。図3において縦軸は、基板温度が200℃のときのアッシングレートを1として規格化した各温度のアッシングレートである。
【0030】
図3に示すように、アッシングレートは基板温度に強く依存し、100℃を超える高温域にまで基板を加熱しないと所望のアッシングレートを確保することができない。一方、基板温度が高いほどアッシングレートは向上するが、200℃を超える温度になると磁性層の種類(例えばCo-Cr-Pt-SiO2)によっては磁気変態点(キュリー点)に接近し、磁気特性が大きく劣化するおそれがある。本実施形態において、アッシング処理時の基板温度は、磁性層の劣化を抑制しアッシング処理の促進を図る観点から、150℃以上200℃以下とされる。
【0031】
アッシング処理における基板11の昇温には、例えば、基板11を支持するステージに内蔵された加熱源を用いることができる。上記加熱源には、ヒータや温媒を用いることができる。さらに、上記ステージには、ホットプレートが採用されてもよい。上記のように、ステージ(あるいはホットプレート)の温度を調整することにより、基板11を150℃以上200℃以下の温度に昇温させることができる。
【0032】
アッシング工程の終了後、基板11は成膜室104へ搬送される。図2(E)は、保護膜の形成工程を示している。この工程では、保護膜14として、磁性層12の表面にダイヤモンドライクカーボン(DLC)膜がプラズマCVD法によって形成される。
【0033】
本実施形態では、保護膜14は、プラズマCVD法によって成膜される。成膜条件は、例えば以下のとおりである。
アンテナ周波数:13.56MHz
アンテナパワー:1kW
基板バイアス周波数:200kHz(DCパルス)
バイアスパワー:−300V
成膜ガス:C24(流量200sccm)
成膜圧力:1Pa
【0034】
DLC膜は、その膜特性に成膜温度依存性を有するため、所望の膜特性を得るには成膜時の基板温度を適正な温度範囲に調整する必要がある。図4は、成膜温度の異なる複数のDLC膜について行ったラマン分光分析の結果を示す。成膜温度は、130℃、170℃および230℃とした。いずれのDLC膜も、波数1550cm-1付近のG(Graphitic)バンドおよび波数1350cm-1付近のD(Disordered)バンドと呼ばれる二つのブロードなピークにより構成されるスペクトルを示す。Gバンドは、sp2混成軌道のカーボン(グラファイト)の量に関係し、Dバンドは、sp3混成軌道のカーボンの量に関係する。そして、成膜温度が高いDLC膜ほどGバンドに対するDバンドの強度比が高くなり、これはDLC膜の硬度の低下を示している。
【0035】
磁性層12の保護膜14として用いられるDLC膜は、高強度かつ適度な延性を有することが好ましい。膜の強度はGバンド上のカーボンで発現され、膜の延性はDバンド上のカーボンで発現される。したがって、Gバンド上のカーボンとDバンド上のカーボンとが適度な割合で分布するDLC膜は、保護膜14として理想的な強度と耐久性を有することになる。図4の例では、130℃で成膜したDLC膜はGバンドが強すぎて延性が不足し、230℃で成膜したDLC膜はDバンドが強すぎて十分な強度が得られない。170℃で成膜したDLC膜は、GバンドとDバンドとが適度な強度比をもつことで、保護膜として適正な機能を有する。本実施形態では、DバンドピークとGバンドピークの面積比をId/Igとしたとき、Id/Igの大きさ2.25以上2.75以下となるDLC膜を保護膜14として形成する。
【0036】
図5は、DLC膜の成膜温度と面積比Id/Igとの関係を示す一実験結果である。成膜温度は、成膜時の基板温度に相当する。成膜温度が高くなるほど、面積比Id/Igが上昇することがわかる。図5の結果から、成膜温度が140℃以上210℃以下の場合に、2.25以上2.75以下の面積比Id/Igを得ることができる。
【0037】
一方、図6は、DLC膜の成膜温度と成膜レートとの関係を示す一実験結果である。成膜温度は、成膜時の基板温度に相当する。成膜レートは、成膜温度が高くなるほど低下する傾向にある。生産性の観点から、成膜レートは1nm/sec以上であることが好ましい。したがって、基板温度(成膜温度)が140℃以上200℃以下の場合、高強度かつ耐久性に優れたDLC膜を効率よく成膜できることになる。
【0038】
本実施形態によれば、レジストパターン13のアッシング処理後の基板11の余熱を利用して、保護膜14を成膜することができる。この場合、成膜前の基板の予備加熱が不要となり、レジストパターン13のアッシング処理後、速やかに保護膜14の成膜処理を実施することができる。これにより、保護膜14の成膜効率および膜特性を損なうことなく、保護膜14の成膜に要する処理時間を短縮することができる。
【0039】
また、成膜処理前の基板温度が140℃以上200℃以下とされることで、磁性層12の磁性劣化を抑制しつつ、高い成膜レートを確保することができる。さらに、アッシング室103と成膜室104との間に基板の予備加熱室を設ける必要がないため、設備コストの低減を図ることができる。
【0040】
以上のような工程が順次実施されることにより、磁気記録媒体10が作製される。
【0041】
本実施形態によれば、レジストパターン13のアッシング除去工程に際して基板11を保護膜14の成膜に適した温度域にまで昇温させ、アッシング処理後はその基板温度を利用して保護膜14の成膜処理を実施するようにしている。これにより、保護膜14の膜質および成膜効率を損なうことなく、保護膜14の成膜処理に要する時間を短縮することができる。
【0042】
<第2の実施形態>
図7は、本発明の他の実施形態に係る磁気記録媒体の製造方法を説明する各工程の素子の概略断面図である。なお、図において上述の第1の実施形態と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略するものとする。
【0043】
図7(A)は、イオン注入工程を示している。この工程では、上述の第1の実施形態と同様に、イオン注入により磁性層12をレジストパターン13に対応する磁気パターンに磁気分離する。
【0044】
図7(B)は、第1のアッシング処理工程を示している。第1のアッシング処理工程では、マイクロ波によって励起されたアッシングガスのプラズマを形成し、当該プラズマによって生成されたラジカルとの化学反応によってレジストパターン13を分解除去する。この場合、アッシングレートは、図3に示したような強い温度依存性をもつが、第1の実施形態と同様に、基板11を支持するステージの温度を調整することで、基板11を150℃以上200℃以下の温度に維持する。本実施形態において、第1のアッシング処理は、第1の実施形態で説明した処理条件と同一の条件で実施される。
【0045】
図7(C)は、第2のアッシング処理工程を示している。第2のアッシング処理工程では、RF(Radio Frequency)などの高周波電場によって励起されたアッシングガスのプラズマを形成し、当該プラズマによって生成されたイオンのスパッタ作用によってレジストパターンを除去する。この第2のアッシング処理を実施することにより、第1のアッシング処理で除去しきれなかったレジストパターンを除去することが可能であるため、レジスト残渣の発生を抑えて、磁性層12表面の平滑性を高めることができる。
【0046】
第2のアッシング処理におけるレジストパターン13のアッシングレートは、基板温度に無関係である。典型的には、RFプラズマは、13.56MHz(1kW)の高周波電力によって形成される。基板11に対してはバイアス電力が印加されることで、プラズマ中のイオンによるレジストパターン13のスパッタ作用が促進される。バイアス電力は、基板11を支持する図示しないステージに接続された高周波電源あるいはパルス電源によって印加される。例えば、バイアス電力の周波数は13.56MHz、バイアスパワーは20Wである。アッシングガスには水素(流量2000sccm)が用いられ、処理圧力は例えば10Paでる。
【0047】
一方、基板11へのイオンの入射により、基板11の温度が上昇する。したがって、第2のアッシング処理は、プラズマによって生成されたイオンのスパッタ作用によって、レジストパターン13を除去すると同時に、基板温度を上昇させる。そこで、基板に印加されるバイアス電力を制御することで、レジストパターンのアッシングレートだけでなく、基板の昇温の度合いをも制御することができる。したがって、当該アッシング処理によって基板を保護膜の形成に適した温度範囲に昇温させることで、アッシング処理後、速やかに保護膜の形成工程に移行することができる。例えば、上述のアッシング条件によって、基板を140℃以上200℃以下の温度範囲に昇温させることができる。
【0048】
図7(D)は、保護膜14の形成工程を示している。この工程では、保護膜14として、磁性層12の表面にダイヤモンドライクカーボン(DLC)膜がプラズマCVD法によって形成される。保護膜14の成膜条件は、第1の実施形態と同一の条件である。
【0049】
本実施形態によれば、レジストパターン13のアッシング除去工程に際して基板11を保護膜14の成膜に適した温度域にまで昇温させ、アッシング処理後はその基板温度を利用して保護膜14の成膜処理を実施するようにしている。これにより、保護膜14の膜質および成膜効率を損なうことなく、保護膜14の成膜処理に要する時間を短縮することができる。
【0050】
特に本実施形態によれば、レジストパターン13のアッシング除去工程に、第1のアッシング処理と第2のアッシング処理との2つの処理を併用しているため、レジスト残渣を抑制し、平坦性に優れた磁気記録媒体を製造することができる。
【0051】
以上、本発明の実施形態について説明したが、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。
【0052】
例えば以上の第2の実施形態では、レジストパターン13のアッシング除去工程に、第1のアッシング処理と第2のアッシング処理との2つの処理を併用したが、これに代えて、当該アッシング除去工程を上記第2のアッシング処理のみで行うことも可能である。
【符号の説明】
【0053】
10…磁気記録媒体
11…基板
12…磁性層
12a…強磁性層
12b…非磁性層
13…レジストパターン
14…保護膜

【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板上の磁性層の表面に、開口部を有する有機材料のレジストパターンを形成し、
前記開口部から露出する前記磁性層の露出領域にイオンを注入することで、前記露出領域を非磁性化し、
前記レジストパターンをアッシングにより除去しつつ、前記基板を140℃以上200℃以下の温度へ昇温させ、
前記レジストパターンのアッシングによって前記温度に昇温された基板上に、保護膜としてダイヤモンドライクカーボン膜をプラズマCVD法によって形成する
磁気記録媒体の製造方法。
【請求項2】
請求項1に記載の磁気記録媒体の製造方法であって、
前記レジストパターンをアッシングする工程は、高周波によって励起されたアッシングガスのプラズマを形成し、前記基板へバイアス電力を印加する処理を含む磁気記録媒体の製造方法。
【請求項3】
請求項1または請求項2に記載の磁気記録媒体の製造方法であって、
前記レジストパターンをアッシングする工程は、前記基板を支持するステージの温度を前記温度に加熱する処理を含む磁気記録媒体の製造方法。

【図1】
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【図2】
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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7】
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【公開番号】特開2012−14780(P2012−14780A)
【公開日】平成24年1月19日(2012.1.19)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−149624(P2010−149624)
【出願日】平成22年6月30日(2010.6.30)
【出願人】(000231464)株式会社アルバック (1,740)
【Fターム(参考)】