JP2012014780A - 磁気記録媒体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【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。
【選択図】図２

Description

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。

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。

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。

特開２００２−２８８８１３号公報

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。

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。

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。

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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。

＜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。

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。

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。

［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。

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。

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。

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。

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。

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。

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））。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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：Ｃ₂Ｈ₄（流量２００sccm）
成膜圧力：１Ｐａ

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

＜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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

Claims (3)

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。
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。
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。

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