JP2008146737A - ディスクリートトラック媒体の製造方法および製造装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基板の両面に、凸状の磁性パターンと磁性パターン間の凹部を充填する非磁性体とを含むディスクリートトラック媒体を製造する方法であって、前記磁性パターン間の凹部を充填するように第1の非磁性体を成膜し、前記第1の非磁性体の表面を改質し、前記基板を冷却し、前記第1の非磁性体上に第2の非磁性体を成膜し、前記第2および第1の非磁性体をエッチバックすることを特徴とするディスクリートトラック媒体の製造方法。
【選択図】 図2
Description
図4に示すように、このモールド30の表面には記録領域31とサーボ領域32が形成されている。記録領域31は記録トラックのパターンを含む。サーボ領域32はプリアンブル、アドレス、バーストのパターンを含む。
次に、基板を図6の製造装置のECRイオンガンチャンバー102へ搬送する。ECRイオンガンチャンバー102では、ECR(電子サイクロトロン共鳴)により発生させたプラズマ中でAr、O2、CF4などのガスをイオン化し、グリッドで加速して基板表面に原子を衝突させてエッチングする。図1(e)に示すように、ECRイオンガンチャンバー102で、レジストパターンを耐エッチングマスクとして保護層3および垂直記録層2をエッチングして磁性パターンを形成する。たとえば、プロセスガスとしてArを流し、ECRイオンガンを用いて、マイクロ波パワー800W、加速電圧500VでArイオンを3分間照射してエッチングする。こうして、磁性パターン(および保護層3)を分断する深さ24nmの凹部を形成する。
図1(a)〜(f)および図2(g)〜(l)に示した方法に従ってDTR媒体を作製した。モールドとして、図4に示したようなサーボパターン(プリアンブル、アドレス、バースト)と記録トラックが凹凸パターンで形成されたものを用いた。
冷却工程(i)を行わなかった以外は実施例1と同様の工程でDTR媒体を作製した。カー測定装置でこのDTR媒体の磁気特性を評価したところ、保磁力(Hc)が5.2kOe、残留保磁力が(Hn)1.8kOe、飽和磁界(Hs)が10.0kOeであった。このように、加工前の垂直記録層と比べて、HcおよびHsの増大が認められた。これは、第1の非磁性体成膜工程(g)、表面改質工程(h)、第2の非磁性体成膜工程(j)、およびエッチバック工程(k)を連続的に行ったため、基板が過熱されて磁性パターンを形成する強磁性体の磁気特性が変化したのが原因であると思われる。
図2(g)〜(i)の工程を4回繰り返したこと以外は実施例1と同様の工程でDTR媒体を作製した。冷却工程(i)において、冷却チャンバー106にArを100sccmの流量で導入してチャンバー圧力を7.0Paに調整し30秒保持することによって基板を冷却した。このDTR媒体を断面TEMで観測したところ、表面が非常に平坦になっていた。カー測定装置でこのDTR媒体の磁気特性を評価したところ、Hcが4.8kOe、Hnが2.0kOe、Hsが8.0kOeであった。これらの磁気特性は、加工前の垂直記録層の値と変わらず、磁気特性に変化がないことがわかった。また、DTR媒体の外周部ミラー面(パターンのない部分)を光学顕微鏡で観察したところ、膜剥がれらしきものは観測されなかった。
冷却工程(i)を行わなかった以外は実施例2と同様の工程でDTR媒体を作製した。このDTR媒体を断面TEMで観測したところ、表面が非常に平坦になっていた。カー測定装置でこのDTR媒体の磁気特性を評価したところ、Hcが2.0kOe、Hnがゼロ、Hsが4.0kOeであった。このDTR媒体は磁気特性が加工前の垂直記録層と比較して著しく劣化している。すなわち、Hnがゼロということは、垂直記録方式で記録が時間ととともに消失してしまうことを意味しており、磁気記録媒体として適さない。これは、比較例1と同様に、プロセス中に基板が過熱されるのが原因である。より具体的には、冷却なしにイオンビーム照射工程を計5回行ったことから、熱が蓄積され磁性パターンの磁気特性を劣化させたと推測される。
図2(g)〜(i)の工程を4回繰り返したこと以外は実施例1と同様の工程でDTR媒体を作製した。ただし、冷却工程(i)において、冷却チャンバー106にArを100sccmの流量で導入してチャンバー圧力を7.0Paに調整し、冷却時間を300秒まで変化させた。そして、図2(l)の工程の直後に基板温度を測定した。
実施例3と同様の工程でDTR媒体を作製した。所定の冷却時間で複数枚のDTR媒体を作製し、外周部膜剥がれの頻度を調べた。
冷却工程において、1.0×10-4Pa以下の高真空に保持した冷却チャンバーに微量のエタノールを噴霧させたこと以外は実施例1と同様にしてDTR媒体を作製した。冷却時間(チャンバー内での保持時間)を特に設けず、次の工程を行った。カー測定装置で得られたDTR媒体の磁気特性を評価したところ、加工前の垂直記録層の磁気特性から変化がないことがわかった。外周部を光学顕微鏡で観察したが、外周部膜剥がれは見られなかった。
基板としては、たとえばガラス基板、Al系合金基板、セラミック基板、カーボン基板、酸化表面を有するSi単結晶基板などを用いることができる。ガラス基板としては、アモルファスガラスおよび結晶化ガラスが用いられる。アモルファスガラスとしては、汎用のソーダライムガラス、アルミノシリケートガラスが挙げられる。結晶化ガラスとしては、リチウム系結晶化ガラスが挙げられる。セラミック基板としては、汎用の酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化珪素などを主成分とする焼結体や、これらの繊維強化物などが挙げられる。基板としては、上述した金属基板や非金属基板の表面にメッキ法やスパッタ法を用いてNiP層が形成されたものを用いることもできる。
軟磁性下地層(SUL)は、垂直磁磁気記録層を磁化するための単磁極ヘッドからの記録磁界を水平方向に通して、磁気ヘッド側へ還流させるという磁気ヘッドの機能の一部を担っており、磁界の記録層に急峻で充分な垂直磁界を印加させ、記録再生効率を向上させる作用を有する。軟磁性下地層には、Fe、NiまたはCoを含む材料を用いることができる。このような材料として、FeCo系合金たとえばFeCo、FeCoVなど、FeNi系合金たとえばFeNi、FeNiMo、FeNiCr、FeNiSiなど、FeAl系合金、FeSi系合金たとえばFeAl、FeAlSi、FeAlSiCr、FeAlSiTiRu、FeAlOなど、FeTa系合金たとえばFeTa、FeTaC、FeTaNなど、FeZr系合金たとえばFeZrNなどを挙げることができる。Feを60at%以上含有するFeAlO、FeMgO、FeTaN、FeZrNなどの微結晶構造または微細な結晶粒子がマトリクス中に分散されたグラニュラー構造を有する材料を用いることもできる。軟磁性下地層の他の材料として、Coと、Zr、Hf、Nb、Ta、TiおよびYのうち少なくとも1種とを含有するCo合金を用いることもできる。Co合金には80at%以上のCoが含まれることが好ましい。このようなCo合金は、スパッタ法により製膜した場合にアモルファス層が形成されやすい。アモルファス軟磁性材料は、結晶磁気異方性、結晶欠陥および粒界がないため、非常に優れた軟磁性を示すとともに、媒体の低ノイズ化を図ることができる。好適なアモルファス軟磁性材料としては、たとえばCoZr、CoZrNbおよびCoZrTa系合金などを挙げることができる。
垂直磁気記録層としては、Coを主成分とし、少なくともPtを含み、さらに酸化物を含む材料を用いることが好ましい。垂直磁気記録層は、必要に応じて、Crを含んでいてもよい。酸化物としては、特に酸化シリコン、酸化チタンが好適である。垂直磁気記録層は、層中に磁性粒子(磁性を有した結晶粒子)が分散していることが好ましい。この磁性粒子は、垂直磁気記録層を上下に貫いた柱状構造であることが好ましい。このような構造を形成することにより、垂直磁気記録層の磁性粒子の配向および結晶性を良好なものとし、結果として高密度記録に適した信号ノイズ比(SN比)を得ることができる。このような構造を得るためには、含有させる酸化物の量が重要となる。
保護層は、垂直磁気記録層の腐食を防ぐとともに、磁気ヘッドが媒体に接触したときに媒体表面の損傷を防ぐ目的で設けられる。保護層の材料としては、たとえばC、SiO2、ZrO2を含むものが挙げられる。保護層の厚さは1ないし10nmとすることが好ましい。これにより、ヘッドと媒体の距離を小さくできるので、高密度記録に好適である。カーボンは、sp2結合炭素(グラファイト)とsp3結合炭素(ダイヤモンド)に分類できる。耐久性、耐食性はsp3結合炭素のほうが優れるが、結晶質であることから表面平滑性はグラファイトに劣る。通常、カーボンの成膜はグラファイトターゲットを用いたスパッタリング法で形成される。この方法では、sp2結合炭素とsp3結合炭素が混在したアモルファスカーボンが形成される。sp3結合炭素の割合が大きいものはダイヤモンドライクカーボン(DLC)と呼ばれ、耐久性、耐食性に優れ、アモルファスであることから表面平滑性にも優れるため、磁気記録媒体の表面保護層として利用されている。CVD(chemical vapor deposition)によるDLCの成膜は、原料ガスをプラズマ中で励起、分解し、化学反応によってDLCを生成させるため、条件を合わせることで、よりsp3結合炭素に富んだDLCを形成することができる。
基板の表面にレジストをスピンコート法で塗布し、モールドを押し付けることにより、レジストにモールドのパターンを転写する。レジストとしては、たとえば一般的なノボラック系のフォトレジストや、スピンオングラス(SOG)を用いることができる。サーボ情報と記録トラックに対応する凹凸パターンが形成されたモールドの凹凸面を、基板のレジストに対向させる。このとき、ダイセットの下板にモールド、基板、バッファ層を積層し、ダイセットの上板で挟み、たとえば2000barで60秒間プレスする。インプリントによってレジストに形成されるパターンの凹凸高さはたとえば60〜70nmである。この状態で約60秒間保持することにより、排除すべきレジストを移動させる。また、モールドにフッ素系の剥離材を塗布することで、モールドをレジストから良好に剥離することができる。
RIE(反応性イオンエッチング)により、レジストの凹部の底に残存している残渣を除去する。このとき、レジストの材料に応じて適切なプロセスガスを用いる。プラズマソースは、低圧で高密度プラズマを生成可能なICP(Inductively Coupled Plasma)が好適であるが、ECR(Electron Cyclotron Resonance)プラズマや、一般的な平行平板型RIE装置を用いてもよい。
残渣を除去した後、レジストパターンをエッチングマスクとして用い、磁気記録層を加工する。磁気記録層の加工には、Arイオンビームを用いたエッチング(Arイオンミリング)が好適であるが、Clガス、またはCOとNH3の混合ガスを用いたRIEでもよい。COとNH3の混合ガスを用いたRIEの場合、エッチングマスクにはTi、Ta、Wなどのハードマスクを用いる。RIEを用いた場合、凸状の磁性パターンの側壁にテーパが付着しにくい。いかなる材料でもエッチング可能なArイオンミリングで磁気記録層を加工する場合、たとえば加速電圧を400Vとし、イオン入射角度を30°、70°と変化させてエッチングを行うと、凸状の磁性パターンの側壁にテーパが付着しにくい。ECRイオンガンを用いたミリングにおいては、静止対向型(イオン入射角90°)でエッチングすると、凸状の磁性パターンの側壁にテーパが付着しにくい。
磁気記録層をエッチングした後、レジストを剥離する。レジストとして一般的なフォトレジストを用いた場合、酸素プラズマ処理を行うことによって容易に剥離することができる。具体的には、酸素アッシング装置を用い、たとえばチャンバー圧を1Torr、パワーを400Wとし、処理時間を5分としてフォトレジストを剥離する。レジストとしてSOGを用いた場合、フッ素系ガスを用いたRIEでSOGを剥離する。フッ素系ガスとしてはCF4やSF6が好適である。なお、フッ素系ガスが大気中の水と反応してHF、H2SO4などの酸が生じることがあるため、水洗を行うことが好ましい。
レジスト剥離後、磁性パターン間の凹部に非磁性体を埋め込む。非磁性体は、プロセスダストが生じにくい通常のスパッタ法で成膜することが好ましい。非磁性体としては、SiOC、SiO2、TiOx、SiO2、Al2O3などの酸化物;Si3N4、AlN、TiNなどの窒化物;TiCなどの炭化物;BNなどの硼化物;C、Siなどの単体などから幅広く選択できる。
磁性パターンが露出するまでエッチバックを行う。このエッチバックプロセスは、たとえばArイオンミリングを用いて行うことができる。SiO2などのシリコン系の非磁性体を用いた場合には、フッ素系ガスを用いたRIEによりエッチバックを行ってもよい。また、ECRイオンガンを用いて非磁性体をエッチバックしてもよい。
エッチバック後、カーボン保護層を形成する。カーボン保護層は、CVD法、スパッタ法、または真空蒸着法により成膜することができる。CVD法によれば、sp3結合炭素を多く含むDLC膜が形成される。保護層の膜厚は、2nm未満だとカバレッジが悪くなり、10nmを超えると磁気ヘッドと媒体との磁気スペーシングが大きくなってSNRが低下するので好ましくない。保護層上に潤滑剤を塗布する。潤滑剤としては、たとえばパーフルオロポリエーテル、フッ化アルコール、フッ素化カルボン酸などを用いることができる。
Claims (6)
- 基板の両面に、凸状の磁性パターンと磁性パターン間の凹部を充填する非磁性体とを含むディスクリートトラック媒体を製造する方法であって、
前記磁性パターン間の凹部を充填するように第1の非磁性体を成膜し、
前記第1の非磁性体の表面を改質し、
前記基板を冷却し、
前記第1の非磁性体上に第2の非磁性体を成膜し、
前記第2および第1の非磁性体をエッチバックする
ことを特徴とするディスクリートトラック媒体の製造方法。 - 前記第1または第2の非磁性体を成膜し、前記第1または第2の非磁性体の表面を改質し、前記基板を冷却する操作を2回以上繰り返すことを特徴とする請求項1に記載のディスクリートトラック媒体の製造方法。
- 前記基板を冷却する時間は3秒以上であることを特徴とする請求項1または2に記載のディスクリートトラック媒体の製造方法。
- 前記基板が保持された真空チャンバー内にArまたは窒素を導入することによって、前記基板を冷却することを特徴とする請求項1に記載のディスクリートトラック媒体の製造方法。
- 前記基板が保持された真空チャンバー内でメタノールまたはエタノールを揮発させることによって、前記基板を冷却することを特徴とする請求項1に記載のディスクリートトラック媒体の製造方法。
- 両面に凸状の磁性パターンが形成された基板を鉛直に保持して搬送するキャリアと、
前記磁性パターン間の凹部を充填するように第1の非磁性体を成膜するチャンバーと、
前記第1の非磁性体の表面を改質するチャンバーと、
前記基板を冷却するチャンバーと、
前記第1の非磁性体上に第2の非磁性体を成膜するチャンバーと、
前記第2および第1の非磁性体をエッチバックするチャンバーと
を具備したことを特徴とする請求項1に記載のディスクリートトラック媒体の製造装置。
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