JP2009301655A - 磁気記録媒体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】フリンジ特性の劣化を招くことなく、所望のトラック密度を達成できる磁気記録媒体の製造方法を提供する。
【解決手段】基板上に強磁性層、カーボンハードマスク層、および残渣均一化層を積層し、残渣均一化層にレジストを塗付し、インプリントによりレジストに凹凸パターンを転写してレジストパターンを形成し、レジストパターンの凹部に残存しているレジスト残渣を除去し、レジストパターンをマスクとして残渣均一化層をパターニングし、レジストパターンをマスクとしてカーボンハードマスク層をパターニングし、残渣均一化層のパターンをマスクとして強磁性層をエッチングして強磁性層の凹凸パターンを形成することを含み、強磁性層をエッチングする際に、残渣均一化層のエッチング時間が強磁性層のエッチング時間よりも短いことを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
【選択図】 図３
【解決手段】基板上に強磁性層、カーボンハードマスク層、および残渣均一化層を積層し、残渣均一化層にレジストを塗付し、インプリントによりレジストに凹凸パターンを転写してレジストパターンを形成し、レジストパターンの凹部に残存しているレジスト残渣を除去し、レジストパターンをマスクとして残渣均一化層をパターニングし、レジストパターンをマスクとしてカーボンハードマスク層をパターニングし、残渣均一化層のパターンをマスクとして強磁性層をエッチングして強磁性層の凹凸パターンを形成することを含み、強磁性層をエッチングする際に、残渣均一化層のエッチング時間が強磁性層のエッチング時間よりも短いことを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
【選択図】 図３
Description
本発明は、磁気記録媒体の製造方法に関する。
近年の情報化社会において、我々が記録媒体へ記録する情報の量は増加の一途をたどっている。このため、飛躍的に高い記録容量を有する記録再生装置および記録媒体の出現が望まれている。現在、大容量かつ安価な記録媒体として需要が増加し続けているハードディスクに関しても、数年後には現行のおよそ１０倍である１平方インチあたり１テラビット以上の記録密度が必要と言われている。
現行のハードディスクに用いられている磁気記録媒体では、磁性体微粒子の多結晶体を含む薄膜の一定の領域を１ビットとして記録している。記録媒体の記録容量を上げるためには記録密度を増加させなければならない。即ち、１ビットあたりの記録に使用できる記録マークサイズを小さくしなければならない。しかし、単純に記録マークサイズを小さくすると、磁性体微粒子の形状に依存するノイズの影響が無視できなくなる。ノイズを低減するために磁性体微粒子の粒子サイズを小さくすると、熱揺らぎのために常温で記録を保持することができなくなる。
これらの問題を回避するため、予め磁性体を非磁性体によって分断し、単一の磁性ドットを単一の記録セルとして記録再生を行うディスクリートビット型パターンド媒体が提案されている。
また、ＨＤＤに組み込まれる磁気記録媒体において、隣接トラック間の干渉によりトラック密度の向上が妨げられるという問題が顕在化している。特に記録ヘッド磁界のフリンジ効果による書きにじみの低減は重要な技術課題である。この問題に対して、磁気記録層を加工して記録トラック間を物理的に分離するディスクリートトラック型パターンド媒体（ＤＴＲ媒体）が提案されている。ＤＴＲ媒体では、記録時に隣接トラックの情報を消去するサイドイレース現象、再生時に隣接トラックの情報を読み出すサイドリード現象などを低減できるため、トラック密度を高めることができる。したがって、ＤＴＲ媒体は高記録密度を提供しうる磁気記録媒体として期待されている。なお、パターンド媒体を広い意味で用いる場合、ディスクリートビット型パターンド媒体やＤＴＲ媒体を含むものとする。
ＤＴＲ媒体を含むパターンド媒体の製造にあたっては、トラックピッチを小さくすれば、トラック密度の向上ひいては記録密度の向上に直結する。トラックピッチは最終的には磁性パターンの側壁（テーパー部）の幅に依存し、側壁の幅が短いほどトラックピッチを小さくすることができる。即ち、矩形性のよい磁性パターンを形成することができれば、トラック密度を上げることができる。
従来のパターンド媒体の製造方法においては、インプリントによってスタンパからレジストに凹凸パターンを転写し、レジストパターンをマスクとして強磁性層をエッチングして磁性パターンを形成していた。インプリントにより凹凸パターンが転写されたレジストパターンは、凹部の底に残存しているレジスト残渣のムラが大きく、残渣を除去する工程が必要である。しかし、レジストはカーボンからなる保護膜や金属である強磁性層に対して一般的にエッチング選択比が低いため、除去すべきレジスト残渣の厚さに対してレジストパターンの凸部の厚さを厚くする必要があった。このため、全体のプロセス時間が長くなるという問題があった。
特許文献１には、強磁性層の上に、ＴｉＮからなる第１マスク層と、Ｎｉからなる第２マスク層を形成し、その上にレジストを塗布し、インプリント法を用い、各層を順次エッチングして磁性パターンを形成する方法が記載されている。しかし、この方法では、形成される磁性パターンの側壁の幅が大きいことがわかった。このため、所望のトラック密度に設定すると、フリンジ特性が悪くなるという問題が生じる。
特許第３８４４７５５号公報
本発明の目的は、磁性パターンの側壁の幅を狭くすることができ、フリンジ特性の劣化を招くことなく、所望のトラック密度を達成できる磁気記録媒体の製造方法を提供することにある。
本発明の一実施形態に係る磁気記録媒体の製造方法は、基板上に強磁性層、カーボンハードマスク層、および残渣均一化層を積層し、前記残渣均一化層にレジストを塗付し、インプリントにより前記レジストに凹凸パターンを転写してレジストパターンを形成し、前記レジストパターンの凹部に残存しているレジスト残渣を除去し、前記レジストパターンをマスクとして残渣均一化層をパターニングし、前記レジストパターンをマスクとしてカーボンハードマスク層をパターニングし、前記残渣均一化層のパターンをマスクとして強磁性層をエッチングして強磁性層の凹凸パターンを形成することを含み、前記強磁性層をエッチングする際に、前記残渣均一化層のエッチング時間が前記強磁性層のエッチング時間よりも短いことを特徴とする。
本発明の実施形態に係る磁気記録媒体の製造方法を用いれば、磁性パターンの側壁の幅を狭くすることができ、フリンジ特性の劣化を招くことなく、所望のトラック密度を達成できる。
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
図１に、本発明方法を用いて製造されるパターンド媒体の一例であるＤＴＲ媒体の周方向に沿う平面図を示す。図１に示すように、パターンド媒体１の周方向に沿って、サーボ領域２と、データ領域３が交互に形成されている。サーボ領域２には、プリアンブル部２１、アドレス部２２、バースト部２３が含まれる。データ領域３にはディスクリートトラック３１が含まれる。
図２に、本発明方法を用いて製造されるパターンド媒体の他の例であるディスクリートビット型パターンド媒体の周方向に沿う平面図を示す。このパターンド媒体では、データ領域３に磁性ドット３２が形成されている。
図３（ａ）〜（ｉ）を参照して本発明の一実施形態に係るパターンド媒体の製造方法を示す。
ガラス基板５１上に、厚さ４０ｎｍのＣｏＺｒＮｂからなる軟磁性下地層、厚さ２０ｎｍのＲｕからなる配向制御用の下地層、厚さ１５ｎｍのＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ2からなる強磁性層５２、厚さ１５ｎｍのカーボン（Ｃ）ハードマスク層５３、厚さ５ｎｍのＲｕからなる残渣均一層５４を順次成膜する。ここでは、簡略化のために、軟磁性下地層および配向制御層は図示していない。残渣均一層５４上に、レジスト５５として厚さ１００ｎｍのノボラック系のフォトレジストを塗布する（図３ａ）。
レジスト５５に対向するように、たとえば図１または図２に対応する凹凸パターンが形成されたスタンパ（図示せず）を配置し、インプリントを行ってスタンパの凹凸パターンをレジスト５５に転写する（図３ｂ）。
パターン化されたレジスト５５の凹部の底に残っているレジスト残渣を除去して、残渣均一化層５４の一部の表面を露出させる。このときの条件は、たとえばＩＣＰ（誘導結合プラズマ）エッチング装置により、プロセスガスとしてＯ2を用い、ガス圧を０．１Ｐａ、コイルＲＦパワーを１００Ｗ、プラテンＲＦパワーを５０Ｗとし、エッチング時間を３０秒とする（図３ｃ）。
残ったレジストパターンをマスクとして、露出した残渣均一化層５４を全膜厚５ｎｍにわたってエッチングしてＣハードマスク５３を露出させる。このときの条件は、たとえばＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）イオンガンにより、プロセスガスとしてＡｒを用い、マイクロ波パワー５００Ｗ、加速電圧６００Ｖで１０秒間エッチングする（図３ｄ）。
残ったレジストパターンをマスクとして、露出したＣハードマスク層５３を全膜厚１５ｎｍにわたってエッチングして強磁性層５２を露出させる。また、Ｃハードマスク層５３のエッチングと同時に、残存したレジストパターンを全て除去し、凸部に残った残渣均一化層５４を露出させる。このときの条件は、たとえばＲＩＥ装置により、プロセスガスとしてＯ2ガスを用い、ガス圧を０．１Ｐａ、コイルＲＦパワーを１００Ｗ、プラテンＲＦパワーを５０Ｗとし、エッチング時間を３０秒とする（図３ｅ）。
残渣均一化層５４およびＣハードマスク層５３のパターンをマスクとして、強磁性層５２を１０ｎｍだけエッチングする。また、強磁性層５２のエッチングと同時に、露出した残渣均一化層５４を全てエッチングし、凸部に残ったＣハードマスク層５３を露出させる。このときの条件は、たとえばＥＣＲイオンガンにより、プロセスガスとしてＡｒを用い、マイクロ波パワーを５００Ｗ、加速電圧を６００Ｖとして、エッチング時間を２０秒とする（図３ｆ）。
凹部に残った強磁性層５２をアモルファス化して磁性を失活させ、分離領域６１を形成する。このときの条件は、たとえばＥＣＲイオンガンにより、プロセスガスとしてＨｅを用い、ガス圧を０．０４Ｐａ、マイクロ波パワーを７００Ｗ、加速電圧を４００Ｖとし、暴露時間を２００秒とする（図３ｇ）。
残存しているＣハードマスク層５３のパターンを剥離して強磁性層５２を露出させる。このときの条件は、たとえばＩＣＰエッチング装置により、プロセスガスとしてＯ2を用い、ガス圧を１．５Ｐａ、コイルＲＦパワーを４００Ｗ、プラテンＲＦパワーを０Ｗとし、エッチング時間を３０秒とする（図３ｈ）。
さらに、ＣＶＤ（化学気相堆積法）により、全面にカーボン保護膜５６を形成する（図３ｉ）。このカーボン保護膜５６上に潤滑剤（図示せず）を塗布することにより、本発明の一実施形態に係るパターンド媒体を製造する。
図４（ａ）〜（ｈ）を参照して本発明の他の実施形態に係るパターンド媒体の製造方法を示す。図４（ａ）〜（ｅ）の工程は、図３（ａ）〜（ｅ）の工程と同一である。その後、残渣均一化層５４およびＣハードマスク層５３のパターンをマスクとして、強磁性層５２を全膜厚にわたってエッチングして磁性パターン５２ａを形成する。また、強磁性層５２のエッチングと同時に、露出した残渣均一化層５４を全てエッチングし、凸部に残ったＣハードマスク層５３を露出させる（図４ｆ）。残存しているＣハードマスク層５３のパターンを剥離して磁性パターン５２ａを露出させる（図４ｇ）。さらに、ＣＶＤ（化学気相堆積法）により、全面にカーボン保護膜５６を形成する（図４ｈ）。
図５（ａ）〜（ｊ）を参照して本発明のさらに他の実施形態に係るパターンド媒体の製造方法を示す。図５（ａ）〜（ｇ）の工程は、図４（ａ）〜（ｇ）の工程と同一である。その後、全面に非磁性層５７を成膜する（図５ｈ）。この非磁性層５７をエッチバックして、磁性パターン５２ａ間の凹部に非磁性層５７を充填する（図５ｉ）。図５（ｈ）および（ｉ）の工程を複数回繰り返してもよい。さらに、ＣＶＤ（化学気相堆積法）により、全面にカーボン保護膜５６を形成する（図５ｊ）。
次に、本発明の実施形態における各工程および材料について説明する。
＜インプリント＞
媒体の表面にレジストをスピンコート法で塗布し、スタンパを押し付けることにより、レジストにスタンパ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を用いることができる。
媒体の表面にレジストをスピンコート法で塗布し、スタンパを押し付けることにより、レジストにスタンパ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スタンパの凹凸面を、レジストに対向させる。このとき、ダイセットの下板にスタンパ、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、スタンパにフッ素系の剥離材を塗布することで、スタンパをレジストから良好に剥離することができる。
＜残渣除去＞
酸素ガス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。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。
酸素ガス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。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。
＜Ｃハードマスク層＞
Ｃハードマスク層は、スパッタまたはＣＶＤにより成膜することができる。Ｃハードマスク層の膜厚は４〜４０ｎｍが好ましい。Ｃハードマスク層が厚すぎると剥離の際にエッチング時間がかかり、磁性パターンの側壁にダメージを与える原因となる。Ｃハードマスク層が薄すぎると、強磁性層のエッチングの際のハードマスクとしての機能が果たせない。
Ｃハードマスク層は、スパッタまたはＣＶＤにより成膜することができる。Ｃハードマスク層の膜厚は４〜４０ｎｍが好ましい。Ｃハードマスク層が厚すぎると剥離の際にエッチング時間がかかり、磁性パターンの側壁にダメージを与える原因となる。Ｃハードマスク層が薄すぎると、強磁性層のエッチングの際のハードマスクとしての機能が果たせない。
Ｃハードマスク層は、レジスト残渣を除去し、Ａｒイオンビームにより凹部の残渣均一化層をエッチングした後、酸素ガスを用いてエッチングすることによって良好な形状に形成することができる。また、Ｃハードマスク層のエッチングと同時に、凸部に残存しているレジストパターンを剥離する。Ｃハードマスク層のエッチングは、その下の強磁性層が露出し、かつ凸部に残存しているレジストパターンがなくなった時点で終了とする。
＜残渣均一化層＞
残渣均一化層には、以下のような性質を有することが要求される。１）Ｏ2ガスを用いたレジスト残渣の除去プロセスに対して耐性があること。２）希ガスであるＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅのイオンビームを用いたエッチング、またはＡｒガス（もしくはＯ2ガスやＮ2ガス）のＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）によるイオンビームを用いたエッチングによって十分な速度でエッチングされること。３）Ｏ2ガスを用いたＣハードマスク層のエッチングプロセスに対して耐性があること。４）凸部に残った残渣均一化層が、強磁性層のエッチング時に同時にエッチングされること。
残渣均一化層には、以下のような性質を有することが要求される。１）Ｏ2ガスを用いたレジスト残渣の除去プロセスに対して耐性があること。２）希ガスであるＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅのイオンビームを用いたエッチング、またはＡｒガス（もしくはＯ2ガスやＮ2ガス）のＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）によるイオンビームを用いたエッチングによって十分な速度でエッチングされること。３）Ｏ2ガスを用いたＣハードマスク層のエッチングプロセスに対して耐性があること。４）凸部に残った残渣均一化層が、強磁性層のエッチング時に同時にエッチングされること。
（４）の条件を満たすには、強磁性層をエッチングする際に、残渣均一化層のエッチング時間が強磁性層のエッチング時間よりも短いことが要求される。すなわち、残渣均一化層の膜厚／エッチングレートが、強磁性層のエッチング深さ／エッチングレートよりも小さいことが要求される。
残渣均一化層の材料としては、各種金属材料およびセラミックスを用いることができ、
スパッタ法で成膜可能なことが好ましい。一般的には、強磁性層よりもエッチングレートが速い金属材料を用いることが好適である。強磁性層よりもエッチングレートが速い材料としては、Ａｌ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｉｒ、Ｇａ、Ｓｍ、Ｐｂなどが挙げられる。また、強磁性層よりもエッチングレートが遅い材料でも、強磁性層よりも十分に薄ければ使用可能である。強磁性層よりもエッチングレートが遅い材料としては、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｐｄ、Ｔａおよびこれらの合金が上げられる。Ａｒイオンビームにより強磁性層をエッチングする場合、残渣均一化層としてＡｒイオンに対するエッチングレートが極端に遅い材料たとえばＡｌ2Ｏ3やＴｉＯxなどを用いると、残渣均一化層の膜厚を極薄にする必要があるので、プロセスの制御上好ましくない。
スパッタ法で成膜可能なことが好ましい。一般的には、強磁性層よりもエッチングレートが速い金属材料を用いることが好適である。強磁性層よりもエッチングレートが速い材料としては、Ａｌ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｉｒ、Ｇａ、Ｓｍ、Ｐｂなどが挙げられる。また、強磁性層よりもエッチングレートが遅い材料でも、強磁性層よりも十分に薄ければ使用可能である。強磁性層よりもエッチングレートが遅い材料としては、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｐｄ、Ｔａおよびこれらの合金が上げられる。Ａｒイオンビームにより強磁性層をエッチングする場合、残渣均一化層としてＡｒイオンに対するエッチングレートが極端に遅い材料たとえばＡｌ2Ｏ3やＴｉＯxなどを用いると、残渣均一化層の膜厚を極薄にする必要があるので、プロセスの制御上好ましくない。
＜強磁性層のエッチング＞
強磁性層をエッチングするとともに残渣均一化層の除去を行う。強磁性層のエッチングは、希ガスであるＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅのイオンビームを用いるか、またはＡｒガス（もしくはＯ2ガスやＮ2ガス）のＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）によるイオンビームを用いるのが好適である。強磁性層のエッチングをＣｌガス、ＣＯとＮＨ3との混合ガスまたはメタノールを用いたＲＩＥにより行ってもよい。強磁性層のエッチングをＣＯとＮＨ3の混合ガスまたはメタノールを用いたＲＩＥにより行う場合、残渣均一化層にはＴｉ、Ｔａ、Ｗなどを用いる。
強磁性層をエッチングするとともに残渣均一化層の除去を行う。強磁性層のエッチングは、希ガスであるＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅのイオンビームを用いるか、またはＡｒガス（もしくはＯ2ガスやＮ2ガス）のＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）によるイオンビームを用いるのが好適である。強磁性層のエッチングをＣｌガス、ＣＯとＮＨ3との混合ガスまたはメタノールを用いたＲＩＥにより行ってもよい。強磁性層のエッチングをＣＯとＮＨ3の混合ガスまたはメタノールを用いたＲＩＥにより行う場合、残渣均一化層にはＴｉ、Ｔａ、Ｗなどを用いる。
強磁性層をエッチングする際に、強磁性層の加工深さを強磁性層の厚さよりも浅くして、一部の強磁性層を残存させてもよい。この場合、凹部に残存している強磁性層の磁性を失活させて分離領域を形成する。このように強磁性層の一部を残すようにエッチングして製造した媒体をドライブへ組み込むと、ヘッドの浮上性が良くなる。
強磁性層をエッチングする際に、強磁性層を全膜厚にわたってエッチングしてもよい。この場合、強磁性層の磁性を失活させる工程は必要ない。
＜磁性失活＞
強磁性層の加工深さを強磁性層の厚さよりも浅くする場合、フリンジ特性を向上させるために、凹部に残存する強磁性層の磁性を失活させる。ここで「失活」とは、磁性を完全に消失させること、または磁性を劣化させることを指す。磁性失活工程は、ガスまたは溶液を用いて行うことができる。ガスとしては、ＣＦ4、ＳＦ6、ＣＨＦ3、Ｏ2、Ｎ2などの反応性ガスおよびそれらの混合ガスが用いられる。フッ素系ガスを用いる場合、フッ素と強磁性層に含まれるＣｏとの反応生成物を除去する工程を行って。反応生成物の除去は、水洗、または水蒸気プラズマもしくはＨ2プラズマなどの照射により行うのが好適である。Ｏ2やＮ2を用いた場合、Ｏ原子やＮ原子が結晶中に入り込むので、そのような除去工程は不要である。Ｏ2ガスを用いる場合、Ｃハードマスクが同時にエッチングされるので、Ｃハードマスクを厚く成膜することが好ましい。
強磁性層の加工深さを強磁性層の厚さよりも浅くする場合、フリンジ特性を向上させるために、凹部に残存する強磁性層の磁性を失活させる。ここで「失活」とは、磁性を完全に消失させること、または磁性を劣化させることを指す。磁性失活工程は、ガスまたは溶液を用いて行うことができる。ガスとしては、ＣＦ4、ＳＦ6、ＣＨＦ3、Ｏ2、Ｎ2などの反応性ガスおよびそれらの混合ガスが用いられる。フッ素系ガスを用いる場合、フッ素と強磁性層に含まれるＣｏとの反応生成物を除去する工程を行って。反応生成物の除去は、水洗、または水蒸気プラズマもしくはＨ2プラズマなどの照射により行うのが好適である。Ｏ2やＮ2を用いた場合、Ｏ原子やＮ原子が結晶中に入り込むので、そのような除去工程は不要である。Ｏ2ガスを用いる場合、Ｃハードマスクが同時にエッチングされるので、Ｃハードマスクを厚く成膜することが好ましい。
強磁性層の磁性を失活させるために、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅの希ガスを用いてもよい。この場合、磁性の失活は結晶構造の破壊によって引き起こされるため、反応生成物は生じない。希ガスを用いる場合、強磁性層のエッチングと磁性失活とを同時に行うこともできる。
強磁性層の磁性を失活させるために、フッ酸、塩酸、硝酸、スルファミン酸などの酸を用いてウェットエッチングを行ってもよい。
＜レジスト剥離＞
強磁性層のエッチング（および必要であれば磁性失活工程）後、Ｃハードマスクの剥離を行う。Ｃハードマスクは、酸素アッシング装置、ＩＣＰエッチング装置、ＲＩＥ装置などで容易に剥離することができる。Ｃハードマスクの厚さに対して剥離時間を長くとりすぎると、強磁性層が酸化によるダメージを受け、Ｓ／Ｎが悪化するため好ましくない。レジスト剥離後、Ａｒなどのイオンビームによりエッチングして酸化層を剥離してもよい。
強磁性層のエッチング（および必要であれば磁性失活工程）後、Ｃハードマスクの剥離を行う。Ｃハードマスクは、酸素アッシング装置、ＩＣＰエッチング装置、ＲＩＥ装置などで容易に剥離することができる。Ｃハードマスクの厚さに対して剥離時間を長くとりすぎると、強磁性層が酸化によるダメージを受け、Ｓ／Ｎが悪化するため好ましくない。レジスト剥離後、Ａｒなどのイオンビームによりエッチングして酸化層を剥離してもよい。
＜凹部への埋め込み＞
レジスト剥離後、非磁性材料で凹部の埋め込みを行ってもよい。非磁性材料をバイアススパッタ法または通常のスパッタ法で成膜して埋め込みを行う。非磁性材料としては、無機物、金属、それらの酸化物や窒化物、たとえばＳｉ、ＳｉＣ、ＳｉＣ−Ｃ、ＳｉＯＣ、ＳｉＯＮ、Ｓｉ3Ｎ4、Ａｌ、ＡｌxＯy、Ｔｉ、ＴｉＯx、Ｒｕ、Ｐｄ、ＮｉＮｂ、ＮｉＮｂＴｉ、ＮｉＴａ、ＮｉＳｉ、Ｚｒ、ＺｒＯx、Ｗ、Ｔａ、Ｃｒ、ＣｒＮ、ＣＮの単体または混合物が挙げられる。バイアススパッタ法は、基板にバイアスをかけながらスパッタ成膜する方法で、容易に凹部を埋め込みながら成膜できる。しかし、基板バイアスによる基板の溶解、スパッタダストが生じやすいので、通常のスパッタ法を用いるのが好適である。ＲＦスパッタを用いることもできるが、膜厚に分布が生じやすいため、ＤＣスパッタを用いることが好ましい。
レジスト剥離後、非磁性材料で凹部の埋め込みを行ってもよい。非磁性材料をバイアススパッタ法または通常のスパッタ法で成膜して埋め込みを行う。非磁性材料としては、無機物、金属、それらの酸化物や窒化物、たとえばＳｉ、ＳｉＣ、ＳｉＣ−Ｃ、ＳｉＯＣ、ＳｉＯＮ、Ｓｉ3Ｎ4、Ａｌ、ＡｌxＯy、Ｔｉ、ＴｉＯx、Ｒｕ、Ｐｄ、ＮｉＮｂ、ＮｉＮｂＴｉ、ＮｉＴａ、ＮｉＳｉ、Ｚｒ、ＺｒＯx、Ｗ、Ｔａ、Ｃｒ、ＣｒＮ、ＣＮの単体または混合物が挙げられる。バイアススパッタ法は、基板にバイアスをかけながらスパッタ成膜する方法で、容易に凹部を埋め込みながら成膜できる。しかし、基板バイアスによる基板の溶解、スパッタダストが生じやすいので、通常のスパッタ法を用いるのが好適である。ＲＦスパッタを用いることもできるが、膜厚に分布が生じやすいため、ＤＣスパッタを用いることが好ましい。
＜平坦化エッチバック＞
埋め込みを行った場合、強磁性層（または必要に応じて強磁性層上に形成されているカーボン保護膜）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、イオンミリングを用いることが望ましいが、ＳｉＯ2などのシリコン系埋め込み材料を用いた場合には、フッ素系ガスを用いたＲＩＥを用いて行うことも可能である。ＥＣＲイオンガンを用いてエッチバックを行ってもよい。エッチバックのプロセスガスにＯ2を混合すると、表面を改質しながらエッチバックを行うことができる。Ｏ2ガス分圧が１％未満では改質が進まず所望の効果が得られない。Ｏ2ガス分圧が７０％を超えるとカーボン保護膜の表面が荒れるので好ましくない。
埋め込みを行った場合、強磁性層（または必要に応じて強磁性層上に形成されているカーボン保護膜）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、イオンミリングを用いることが望ましいが、ＳｉＯ2などのシリコン系埋め込み材料を用いた場合には、フッ素系ガスを用いたＲＩＥを用いて行うことも可能である。ＥＣＲイオンガンを用いてエッチバックを行ってもよい。エッチバックのプロセスガスにＯ2を混合すると、表面を改質しながらエッチバックを行うことができる。Ｏ2ガス分圧が１％未満では改質が進まず所望の効果が得られない。Ｏ2ガス分圧が７０％を超えるとカーボン保護膜の表面が荒れるので好ましくない。
＜表面保護膜形成および後処理＞
最後にＣ保護膜の形成を行う。Ｃ保護膜は、凹凸へのカバレッジを良くするためにＣＶＤ法で成膜することが望ましいが、スパッタ法または真空蒸着法で成膜してもよい。ＣＶＤ法でＣ保護膜を形成した場合、ｓｐ3結合炭素を多く含むＤＬＣ膜が形成される。Ｃ保護膜の膜厚は、２ｎｍ未満だとカバレッジが悪くなり、１０ｎｍを超えると記録再生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。また、保護膜上に、潤滑剤を塗布する。潤滑剤としては、例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。
最後にＣ保護膜の形成を行う。Ｃ保護膜は、凹凸へのカバレッジを良くするためにＣＶＤ法で成膜することが望ましいが、スパッタ法または真空蒸着法で成膜してもよい。ＣＶＤ法でＣ保護膜を形成した場合、ｓｐ3結合炭素を多く含むＤＬＣ膜が形成される。Ｃ保護膜の膜厚は、２ｎｍ未満だとカバレッジが悪くなり、１０ｎｍを超えると記録再生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。また、保護膜上に、潤滑剤を塗布する。潤滑剤としては、例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。
＜基板＞
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挙げられる。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。
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挙げられる。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。
以下においては、基板上への薄膜の形成方法としてスパッタリングのみを記載しているが、真空蒸着や電解メッキなどでも同様の効果を得ることができる。
＜軟磁性下地層＞
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。
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。
軟磁性下地層の下に、軟磁性下地層の結晶性の向上または基板との密着性の向上のために、さらに下地層を設けてもよい。こうした下地層の材料としては、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｃｒ、Ｐｔ、これらを含む合金、またはこれらの酸化物もしくは窒化物を用いることができる。軟磁性下地層と記録層との間に、非磁性体からなる中間層を設けてもよい。中間層は、軟磁性下地層と記録層との交換結合相互作用を遮断し、記録層の結晶性を制御する、という２つの作用を有する。中間層の材料としては、Ｒｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｗ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｓｉ、これらを含む合金、またはこれらの酸化物もしくは窒化物を用いることができる。
スパイクノイズ防止のために軟磁性下地層を複数の層に分け、０．５〜１．５ｎｍのＲｕを挿入することで反強磁性結合させてもよい。また、ＣｏＣｒＰｔ、ＳｍＣｏ、ＦｅＰｔなどの面内異方性を持つ硬磁性膜またはＩｒＭｎ、ＰｔＭｎなどの反強磁性体からなるピン層と軟磁性層とを交換結合させてもよい。交換結合力を制御するために、Ｒｕ層の上下に磁性膜（たとえばＣｏ）または非磁性膜（たとえばＰｔ）を積層してもよい。
＜強磁性層＞
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。
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。
垂直磁気記録層の酸化物含有量は、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｐｔの総量に対して、３ｍｏｌ％以上１２ｍｏｌ％以下であることが好ましく、５ｍｏｌ％以上１０ｍｏｌ％以下であることがより好ましい。垂直磁気記録層の酸化物含有量として上記範囲が好ましいのは、垂直磁気記録層を形成した際、磁性粒子の周りに酸化物が析出し、磁性粒子を分離させ、微細化させることができるためである。酸化物の含有量が上記範囲を超えた場合、酸化物が磁性粒子中に残留し、磁性粒子の配向性、結晶性を損ね、さらには、磁性粒子の上下に酸化物が析出し、結果として磁性粒子が垂直磁気記録層を上下に貫いた柱状構造が形成されなくなるため好ましくない。酸化物の含有量が上記範囲未満である場合、磁性粒子の分離、微細化が不十分となり、結果として記録再生時におけるノイズが増大し、高密度記録に適した信号ノイズ比（ＳＮ比）が得られなくなるため好ましくない。
垂直磁気記録層のＣｒ含有量は、０ａｔ％以上１６ａｔ％以下であることが好ましく、１０ａｔ％以上１４ａｔ％以下であることがより好ましい。Ｃｒ含有量として上記範囲が好ましいのは、磁性粒子の一軸結晶磁気異方性定数Ｋｕを下げすぎず、また、高い磁化を維持し、結果として高密度記録に適した記録再生特性と十分な熱揺らぎ特性が得られるためである。Ｃｒ含有量が上記範囲を超えた場合、磁性粒子のＫｕが小さくなるため熱揺らぎ特性が悪化し、また、磁性粒子の結晶性、配向性が悪化することで、結果として記録再生特性が悪くなるため好ましくない。
垂直磁気記録層のＰｔ含有量は、１０ａｔ％以上２５ａｔ％以下であることが好ましい。Ｐｔ含有量として上記範囲が好ましいのは、垂直磁性層に必要なＫｕが得られ、さらに磁性粒子の結晶性、配向性が良好であり、結果として高密度記録に適した熱揺らぎ特性、記録再生特性が得られるためである。Ｐｔ含有量が上記範囲を超えた場合、磁性粒子中にｆｃｃ構造の層が形成され、結晶性、配向性が損なわれるおそれがあるため好ましくない。Ｐｔ含有量が上記範囲未満である場合、高密度記録に適した熱揺らぎ特性に十分なＫｕが得られないため好ましくない。
垂直磁気記録層は、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｐｔ、酸化物のほかに、Ｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎｄ、Ｗ、Ｎｂ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｒｕ、Ｒｅから選ばれる１種類以上の元素を含むことができる。上記元素を含むことにより、磁性粒子の微細化を促進し、または結晶性や配向性を向上させることができ、より高密度記録に適した記録再生特性、熱揺らぎ特性を得ることができる。上記元素の合計の含有量は、８ａｔ％以下であることが好ましい。８ａｔ％を超えた場合、磁性粒子中にｈｃｐ相以外の相が形成されるため、磁性粒子の結晶性、配向性が乱れ、結果として高密度記録に適した記録再生特性、熱揺らぎ特性が得られないため好ましくない。
垂直磁気記録層としては、ＣｏＰｔ系合金、ＣｏＣｒ系合金、ＣｏＰｔＣｒ系合金、ＣｏＰｔＯ、ＣｏＰｔＣｒＯ、ＣｏＰｔＳｉ、ＣｏＰｔＣｒＳｉ、ならびにＰｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、およびＲｕからなる群より選択された少なくとも一種を主成分とする合金とＣｏとの多層構造、さらに、これらにＣｒ、ＢおよびＯを添加したＣｏＣｒ／ＰｔＣｒ、ＣｏＢ／ＰｄＢ、ＣｏＯ／ＲｈＯなどを使用することもできる。
垂直磁気記録層の厚さは、好ましくは５ないし６０ｎｍ、より好ましくは１０ないし４０ｎｍである。この範囲であると、より高記録密度に適した磁気記録再生装置を作製することができる。垂直磁気記録層の厚さが５ｎｍ未満であると、再生出力が低過ぎてノイズ成分の方が高くなる傾向がある。垂直磁気記録層の厚さが４０ｎｍを超えると、再生出力が高過ぎて波形を歪ませる傾向がある。垂直磁気記録層の保磁力は、２３７０００Ａ／ｍ（３０００Ｏｅ）以上とすることが好ましい。保磁力が２３７０００Ａ／ｍ（３０００Ｏｅ）未満であると、熱揺らぎ耐性が劣る傾向がある。垂直磁気記録層の垂直角型比は、０．８以上であることが好ましい。垂直角型比が０．８未満であると、熱揺らぎ耐性に劣る傾向がある。
＜保護膜＞
保護膜は、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。保護膜の材料としては、たとえばＣ、ＳｉＯ2、ＺｒＯ2を含むものが挙げられる。保護膜の厚さは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膜として利用されている。ＣＶＤ（chemical vapor deposition）法による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。
保護膜は、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。保護膜の材料としては、たとえばＣ、ＳｉＯ2、ＺｒＯ2を含むものが挙げられる。保護膜の厚さは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膜として利用されている。ＣＶＤ（chemical vapor deposition）法による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。
図６に本発明の実施形態に係る磁気記録装置（ハードディスクドライブ）の斜視図を示す。この磁気記録装置は、筐体７０の内部に、上記の磁気記録媒体７１と、磁気記録媒体７１を回転させるスピンドルモータ７２と、磁気ヘッドを組み込んだヘッドスライダ７６と、ヘッドスライダ７６を支持する、サスペンション７５およびアクチュエータアーム７４を含むヘッドサスペンションアッセンブリと、ヘッドサスペンションアッセンブリのアクチュエータとしてのボイスコイルモータ（ＶＣＭ）７７と、回路基板とを備えている。
磁気記録媒体７１はスピンドルモータ７２によって回転される。ヘッドスライダ７６にはライトヘッドとリードヘッドを含む磁気ヘッドが組み込まれている。アクチュエータアーム７４はピボット７３に回動自在に取り付けられている。アクチュエータアーム７４の一端にサスペンション７５が取り付けられる。ヘッドスライダ７６はサスペンション７５に設けられたジンバルを介して弾性支持されている。アクチュエータアーム７４の他端にはボイスコイルモータ（ＶＣＭ）７７が設けられている。ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）７７はアクチュエータアーム７４にピボット７３周りの回転トルクを発生させ、磁気ヘッドを磁気記録媒体７１の任意の半径位置上に浮上した状態で位置決めする。回路基板はヘッドＩＣを備え、アクチュエータの駆動信号および磁気ヘッドを読み書き制御するための制御信号などを生成する。
実施例１
図１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）およびディスクリートトラックに対応する凹凸パターンが形成されたスタンパを用いて、図４に示した方法でＤＴＲ媒体を作製した。
図１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）およびディスクリートトラックに対応する凹凸パターンが形成されたスタンパを用いて、図４に示した方法でＤＴＲ媒体を作製した。
基板上に、厚さ１５ｎｍの強磁性層、厚さ１５ｎｍのＣハードマスク層、厚さ１５ｎｍのＲｕからなる残渣均一化層を積層した。インプリントレジストとしてノボラック系フォトレジストを使用した。スタンパの凸部の高さは７０ｎｍ、インプリント後のレジストパターンの凸部の高さは６０ｎｍであった。
ＩＣＰエッチング装置によりＯ2ガスを用いて、レジスト残渣を残渣均一化層に達するまで除去した。ガス流量を２０ｓｃｃｍ、ガス圧を０．１Ｐａ、コイルＲＦパワーを１００Ｗ、プラテンＲＦパワーを５０Ｗとして３０秒間エッチングを行った。ＡＦＭによりレジストの底が平坦になっていることを確認した。
ＥＣＲイオンガンによりＡｒイオンビームを用いて、残渣均一化層をエッチングした。ガス圧を０．０４Ｐａ、プラズマパワーを５００Ｗ、加速電圧を６００Ｖとして３０秒間エッチングを行い、凹部に露出していた厚さ１５ｎｍのＲｕからなる残渣均一化層を完全に除去した。
ＩＣＰエッチング装置によりＯ2ガスを用いて、凹部のＣハードマスクを強磁性層が露出するまでエッチングした。また、Ｃハードマスクのエッチングと同時に、残存したレジストパターンを全て除去し、凸部に残った残渣均一化層を露出させた。エッチング条件はレジスト残渣除去工程と同じであった。
次に、ＥＣＲイオンガンによりＡｒイオンビームを用いて、凹部の強磁性層を全膜厚の１５ｎｍにわたってエッチングした。エッチング条件は残渣均一化層のエッチング工程と同じであった。この時、凹部の強磁性層と同時に、凸部の残渣均一化層（Ｒｕ）もエッチングされ完全に除去された。
最後に、凸部に残ったＣハードマスク層をＯ2プラズマで除去した。ＡＦＭでトラック部の側壁のテーパー角度を測定すると７０度であった。
全面に厚さ５ｎｍのＤＬＣ保護膜を形成し、潤滑剤を塗布した。この媒体をハードディスクドライブへ組み込み、フリンジ特性を評価した。作製した媒体は、トラック密度が２４４ｋＴＰＩ、ビット密度が１２６０ｋＢＰＩであった。評価に用いたヘッドはリード幅８０ｎｍ、ライト幅１１６ｎｍである。隣接記録前のエラー率は１０の−６乗であり、隣接トラックに１０００回記録を行った後のエラー率は１０の−４．８乗であった。この結果より、本プロセスで作製した媒体は、ＤＴＲ媒体として隣接記録耐性があることを確認できた。
比較例１
強磁性層上に厚さ１５ｎｍのＲｕからなる残渣均一化層のみを形成しＣハードマスク層を形成しなかった以外は、実施例１と同様の方法でＤＴＲ媒体を作製した。
強磁性層上に厚さ１５ｎｍのＲｕからなる残渣均一化層のみを形成しＣハードマスク層を形成しなかった以外は、実施例１と同様の方法でＤＴＲ媒体を作製した。
インプリント後、レジスト残渣を残渣均一化層に達するまで除去した。ＡＦＭでレジストの底が平坦になっていることを確認した。
ＥＣＲイオンガンによりＡｒイオンビームを用いて、残渣均一化層をエッチングした。ＩＣＰエッチング装置によりＯ2ガスを用いて、凸部に残存しているレジストパターンを除去した。ＥＣＲイオンガンによりＡｒイオンビームを用いて、凹部の強磁性層を全膜厚の１５ｎｍにわたってエッチングした。この時、凹部の強磁性層と同時に、凸部の残渣均一化層（Ｒｕ）もエッチングされ完全に除去された。ＡＦＭでトラック部の側壁のテーパー角度を測定すると１０度であった。
全面に厚さ５ｎｍのＤＬＣ保護膜を形成し、潤滑剤を塗布した。この媒体をハードディスクドライブへ組み込み、フリンジ特性を評価した。作製した媒体は、トラック密度が２４４ｋＴＰＩ、ビット密度が１２６０ｋＢＰＩであった。評価に用いたヘッドはリード幅８０ｎｍ、ライト幅１１６ｎｍである。隣接記録前のエラー率は１０の−６乗であり、隣接トラックに１０００回記録を行った後のエラー率は１０の−３．６乗でフリンジ耐性が不十分であることがわかった。トラック部の側壁にテーパーがつきすぎているため、熱揺らぎの影響を受けやすくなっているものと思われる。
実施例１と比較例１との比較から、Ｃハードマスク層および残渣均一化層を形成する製造方法によって、フリンジ耐性の強い媒体が得られることがわかった。
実施例２
実施例１と同様の方法でＤＴＲ媒体を作製した。ＡＦＭで強磁性層の凸部の高さを測定すると、トラック部でもサーボ部でも１５ｎｍであった。製造した媒体をドライブに搭載し、信号を観察したところ、凹凸に応じた強度を有する信号が得られた。
実施例１と同様の方法でＤＴＲ媒体を作製した。ＡＦＭで強磁性層の凸部の高さを測定すると、トラック部でもサーボ部でも１５ｎｍであった。製造した媒体をドライブに搭載し、信号を観察したところ、凹凸に応じた強度を有する信号が得られた。
比較例２
強磁性層上に厚さ１５ｎｍのＣハードマスク層のみを形成し残渣均一化層を形成しなかった以外は、実施例１と同様の方法でＤＴＲ媒体を作製した。
強磁性層上に厚さ１５ｎｍのＣハードマスク層のみを形成し残渣均一化層を形成しなかった以外は、実施例１と同様の方法でＤＴＲ媒体を作製した。
インプリント後、Ｏ2プラズマを用いて、レジスト残渣を除去し、続けてＣハードマスクをエッチングして、凹部の強磁性層を露出させた。ＥＣＲイオンガンによりＡｒイオンビームを用いて、凹部の強磁性層を全膜厚の１５ｎｍにわたってエッチングした。Ｏ2プラズマによりレジストおよびＣハードマスクを除去した。ＡＦＭで強磁性層の凸部の高さを測定すると、トラック部では５ｎｍであったのに対し、サーボ部では１５ｎｍであった。
製造した媒体をドライブに搭載し信号を観察したところ、トラック部からの信号強度は、実施例２の場合の１／３であった。残渣均一化層を設けなかったため、Ｃハードマスクを良好な形状で形成することができず、サーボ部に比べてトラック部の凹凸が減少したためと思われる。
以上の結果より、Ｃハードマスク上に残渣均一化層を設ければ、Ｃハードマスクを良好な形状で形成でき、磁性パターンの凸部の高さにムラのない媒体を製造できることがわかる。
実施例３
Ｃハードマスク層の厚みを２ｎｍ、４ｎｍ、８ｎｍ、１５ｎｍ、３０ｎｍ、４０ｎｍ、５０ｎｍとし、実施例１と同様の方法でＤＴＲ媒体を作製した。断面ＴＥＭにより、トラック部の側壁のテーパー角度、側壁上のリデポ（re-deposition、再付着層）の発生の有無を調べた。また、フリンジ特性を評価した。これらの結果を表１にまとめて示す。
Ｃハードマスク層の厚みを２ｎｍ、４ｎｍ、８ｎｍ、１５ｎｍ、３０ｎｍ、４０ｎｍ、５０ｎｍとし、実施例１と同様の方法でＤＴＲ媒体を作製した。断面ＴＥＭにより、トラック部の側壁のテーパー角度、側壁上のリデポ（re-deposition、再付着層）の発生の有無を調べた。また、フリンジ特性を評価した。これらの結果を表１にまとめて示す。
Ｃハードマスク層の厚さが４０ｎｍを超えた場合、磁性パターンの側壁にリデポが発生しやすいことがわかる。リデポはＯ2による剥離プロセスで除去できない。このため、媒体をドライブに組み込んだときに、グライド試験結果が悪く、ドライブの評価が不可能であった。一方、Ｃハードマスクの厚さが４ｎｍ未満の場合、テーパー角度が小さくなり、フリンジ特性が悪化した。表１の結果より、Ｃハードマスク層の適当な厚さは、４〜４０ｎｍの範囲にあるといえる。
実施例４
図１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）およびディスクリートトラックに対応する凹凸パターンが形成されたスタンパを用いて、図３に示した方法でＤＴＲ媒体を作製した。
図１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）およびディスクリートトラックに対応する凹凸パターンが形成されたスタンパを用いて、図３に示した方法でＤＴＲ媒体を作製した。
基板上に、厚さ１５ｎｍの強磁性層、厚さ１５ｎｍのＣハードマスク層、厚さ５ｎｍのＡｌ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｉｒ、Ｇａ、Ｓｍ、またはＰｂからなる残渣均一化層を積層した。インプリントレジストとしてノボラック系フォトレジストを使用した。スタンパの凸部の高さは７０ｎｍ、インプリント後のレジストパターンの凸部の高さは６０ｎｍであった。
ＩＣＰエッチング装置によりＯ2ガスを用いて、レジスト残渣を残渣均一化層に達するまで除去した。ガス流量を２０ｓｃｃｍ、ガス圧を０．１Ｐａ、コイルＲＦパワーを１００Ｗ、プラテンＲＦパワーを５０Ｗとして３０秒間エッチングを行った。ＡＦＭによりレジストの底が平坦になっていることを確認した。
ＥＣＲイオンガンによりＡｒイオンビームを用いて、残渣均一化層をエッチングした。ガス圧を０．０４Ｐａ、プラズマパワーを５００Ｗ、加速電圧を６００Ｖとして３０秒間エッチングを行い、凹部に露出していた厚さ５ｎｍの残渣均一化層を完全に除去した。
ＩＣＰエッチング装置によりＯ2ガスを用いて、凹部のＣハードマスクを強磁性層が露出するまでエッチングした。また、Ｃハードマスクのエッチングと同時に、残存したレジストパターンを全て除去し、凸部に残った残渣均一化層を露出させた。エッチング条件はレジスト残渣除去工程と同じであった。
次に、ＥＣＲイオンガンによりＡｒイオンビームを用いて、凹部の強磁性層を５ｎｍだけエッチングした。エッチング条件は残渣均一化層のエッチング時と同じである。この時、凹部の強磁性層と同時に凸部の残渣均一化層もエッチングされ、完全に除去された。
凹部に残った厚さ１０ｎｍの強磁性層の磁性を失活させるため、ＥＣＲイオンガンによりＨｅガスを用い、ガス圧を０．０４Ｐａ、マイクロ波パワーを７００Ｗ、加速電圧を４００Ｖとして１００秒間暴露した。
Ｏ2プラズマを用いて９０秒間で凸部に残ったＣハードマスク層を剥離し、凸部の強磁性層を露出させた。ＡＦＭでトラック部の側壁のテーパー角度を測定すると、７０度であった。
全面に厚さ５ｎｍのＤＬＣ保護膜を形成し、潤滑剤を塗布した。得られた媒体をそれぞれハードディスクドライブへ組み込み、グライド試験を行った。全ての媒体において、グライド高さ８ｎｍをパスし、ハードディスク媒体として使用できるレベルにあることがわかった。
比較例４
残渣均一化層として厚さ５ｎｍのＴｉＯxまたはＡｌ2Ｏ3を用いた以外は、実施例４と同様の方法でＤＴＲ媒体を作製した。強磁性層の加工後、全面に厚さ５ｎｍのＤＬＣ保護膜を形成し、潤滑剤を塗布した。得られた媒体をそれぞれハードディスクドライブへ組み込み、グライド試験を行った。その結果、グライド高さ１２ｎｍでも振動があることがわかった。ＡＦＭで観察すると、マスクが残っていることがわかった。ＴｉＯxおよびＡｌ2Ｏ3はＡｒに対するエッチングレートが非常に遅いため、強磁性層のエッチング時に除去しきれず、残渣均一化層およびＣハードマスクが残ったと考えられる。
残渣均一化層として厚さ５ｎｍのＴｉＯxまたはＡｌ2Ｏ3を用いた以外は、実施例４と同様の方法でＤＴＲ媒体を作製した。強磁性層の加工後、全面に厚さ５ｎｍのＤＬＣ保護膜を形成し、潤滑剤を塗布した。得られた媒体をそれぞれハードディスクドライブへ組み込み、グライド試験を行った。その結果、グライド高さ１２ｎｍでも振動があることがわかった。ＡＦＭで観察すると、マスクが残っていることがわかった。ＴｉＯxおよびＡｌ2Ｏ3はＡｒに対するエッチングレートが非常に遅いため、強磁性層のエッチング時に除去しきれず、残渣均一化層およびＣハードマスクが残ったと考えられる。
これらの結果から、Ａｒイオンビームで強磁性層をエッチングする際に残渣均一化層も同時に除去できるよう、（強磁性層の加工膜厚／強磁性層のエッチングレート）＞（残渣均一化層の膜厚／残渣均一化層のエッチングレート）という条件が必要であることがわかった。
実施例５
残渣均一化層として厚さ５ｎｍのＲｕを用いた。また、Ｃハードマスク層をエッチングする際に、Ｏ2ガス、Ｏ2／ＣＦ4混合ガス、Ｏ2／Ａｒ混合ガス、Ｏ2／Ｎ2混合ガスを用いた。混合ガスの流量比は１：１とした。これ以外は、実施例４と同様の方法でＤＴＲ媒体を作製した。
残渣均一化層として厚さ５ｎｍのＲｕを用いた。また、Ｃハードマスク層をエッチングする際に、Ｏ2ガス、Ｏ2／ＣＦ4混合ガス、Ｏ2／Ａｒ混合ガス、Ｏ2／Ｎ2混合ガスを用いた。混合ガスの流量比は１：１とした。これ以外は、実施例４と同様の方法でＤＴＲ媒体を作製した。
全面に厚さ５ｎｍのＤＬＣ保護膜を形成し、潤滑剤を塗布した。得られた媒体をそれぞれハードディスクドライブへ組み込み、実施例１と同様の方法でフリンジ評価を行った。表２に隣接トラックに１０００回記録を行った後のエラー率をまとめて示す。
比較例５
Ｃハードマスク層をエッチングする際に、Ａｒガスを用いた以外は、実施例５と同様の方法でＤＴＲ媒体を作製した。
Ｃハードマスク層をエッチングする際に、Ａｒガスを用いた以外は、実施例５と同様の方法でＤＴＲ媒体を作製した。
全面に厚さ５ｎｍのＤＬＣ保護膜を形成し、潤滑剤を塗布した。得られた媒体をそれぞれハードディスクドライブへ組み込み、実施例１と同様の方法でフリンジ評価を行った。表２に隣接トラックに１０００回記録を行った後のエラー率をまとめて示す。
表２の結果より、ＣハードマスクのエッチングにＯ2またはＯ2を含む混合ガスを用いればＣハードマスクを良好な形状にエッチングでき、さらに強磁性層を良好な形状にエッチングできるので、フリンジ特性のよいＤＴＲ媒体が得られることがわかる。
実施例６
残渣均一化層として厚さ５ｎｍのＲｕを用い、強磁性層のエッチング深さを５ｎｍとした。凹部に残存している強磁性層の磁性を失活させるために、反応性ガスとしてＣＦ4、ＳＦ6、ＣＨＦ3、Ｎ2もしくはＯ2、または希ガスとしてＨｅ、ＮｅもしくはＡｒを用いた。反応性ガスを用いた失活はＩＣＰ ＲＩＥ装置により、希ガスを用いた失活はＥＣＲプラズマ装置により行った。これ以外は実施例４と同様の方法でＤＴＲ媒体を作製した。
残渣均一化層として厚さ５ｎｍのＲｕを用い、強磁性層のエッチング深さを５ｎｍとした。凹部に残存している強磁性層の磁性を失活させるために、反応性ガスとしてＣＦ4、ＳＦ6、ＣＨＦ3、Ｎ2もしくはＯ2、または希ガスとしてＨｅ、ＮｅもしくはＡｒを用いた。反応性ガスを用いた失活はＩＣＰ ＲＩＥ装置により、希ガスを用いた失活はＥＣＲプラズマ装置により行った。これ以外は実施例４と同様の方法でＤＴＲ媒体を作製した。
全面に厚さ５ｎｍのＤＬＣ保護膜を形成し、潤滑剤を塗布した。得られた媒体をそれぞれハードディスクドライブへ組み込み、フリンジ特性を評価した。作製した媒体は、トラック密度が２４４ｋＴＰＩ、ビット密度が１２６０ｋＢＰＩであった。評価に用いたヘッドはリード幅８０ｎｍ、ライト幅１１６ｎｍである。
表３に、強磁性層の失活条件と、隣接トラックに１０００回記録を行った際のエラー率をまとめて示す。隣接記録前のエラー率は１０の−６乗であった。表３の結果より、全ての条件において、本実施例の方法で製造した媒体はＤＴＲ媒体として有効であることが示された。
実施例７
実施例１と同様の方法で、強磁性層を完全に分断したＤＴＲ媒体を作製した。表面保護膜を成膜する前に、磁性パターン間の凹部に非磁性体による埋め込みを行った。非磁性体としてＮｉＮｂＴｉを用い、スパッタにより埋め込みを行った。非磁性体のエッチバックは強磁性層の加工と同様にＥＣＲイオンガンにより行った。厚さ５０ｎｍの非磁性体による埋め込みおよび厚さ５０ｎｍの非磁性体のエッチバックを５回繰り返した。媒体表面のトラック部においてＲａを測定したところ１．５ｎｍという値が得られた。
実施例１と同様の方法で、強磁性層を完全に分断したＤＴＲ媒体を作製した。表面保護膜を成膜する前に、磁性パターン間の凹部に非磁性体による埋め込みを行った。非磁性体としてＮｉＮｂＴｉを用い、スパッタにより埋め込みを行った。非磁性体のエッチバックは強磁性層の加工と同様にＥＣＲイオンガンにより行った。厚さ５０ｎｍの非磁性体による埋め込みおよび厚さ５０ｎｍの非磁性体のエッチバックを５回繰り返した。媒体表面のトラック部においてＲａを測定したところ１．５ｎｍという値が得られた。
全面にＤＬＣ保護膜を形成し、潤滑剤を塗布した。この媒体をハードディスクドライブへ組み込み、浮上試験を行ったところ、良好な浮上性を示した。
実施例８
図２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）および磁性ドットに対応する凹凸パターンが形成されたスタンパを用いて、図３に示した方法でディスクリートビット型パターンド媒体を作製した。
図２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）および磁性ドットに対応する凹凸パターンが形成されたスタンパを用いて、図３に示した方法でディスクリートビット型パターンド媒体を作製した。
基板上に、厚さ１０ｎｍのＣｏＰｔ強磁性層、厚さ１５ｎｍのＣハードマスク層、厚さ５ｎｍのＲｕからなる残渣均一化層を積層した。インプリントレジストとしてノボラック系フォトレジストを使用した。スタンパの凸部の高さは５０ｎｍ、インプリント後のレジストパターンの凸部の高さは４０ｎｍであった。
ＩＣＰエッチング装置によりＯ2ガスを用いて、レジスト残渣を残渣均一化層に達するまで除去した。ガス流量を２０ｓｃｃｍ、ガス圧を０．１Ｐａ、コイルＲＦパワーを１００Ｗ、プラテンＲＦパワーを５０Ｗとして３０秒間エッチングを行った。ＡＦＭによりレジストの底が平坦になっていることを確認した。
ＥＣＲイオンガンによりＡｒイオンビームを用いて、残渣均一化層をエッチングした。ガス圧を０．０４Ｐａ、プラズマパワーを５００Ｗ、加速電圧を６００Ｖとして３０秒間エッチングを行い、凹部に露出していた厚さ５ｎｍのＲｕからなる残渣均一化層を完全に除去した。
ＩＣＰエッチング装置によりＯ2ガスを用いて、凹部のＣハードマスクを強磁性層が露出するまでエッチングした。また、Ｃハードマスクのエッチングと同時に、残存したレジストパターンを全て除去し、凸部に残った残渣均一化層を露出させた。エッチング条件はレジスト残渣除去工程と同じであった。
次に、ＥＣＲイオンガンによりＡｒイオンビームを用いて、凹部の強磁性層を全膜厚の１０ｎｍにわたってエッチングした。エッチング条件は残渣均一化層のエッチング工程と同じであった。この時、凹部の強磁性層と同時に、凸部の残渣均一化層（Ｒｕ）もエッチングされ完全に除去された。その後、Ｃハードマスクを、Ｏ2ガスプラズマで３０秒間剥離し、凸部の強磁性層を全て露出させた。
全面に厚さ５ｎｍのＤＬＣ保護膜を形成し、潤滑剤を塗布した。この媒体をスピンスタンドで評価した。この媒体は浮上性及び信号強度に問題がなく、パターンド媒体として使用できるレベルにあることがわかった。
以上説明したように、本発明の方法によれば、強磁性層上にＣハードマスク層および残渣均一化層を設けたことにより、フリンジ特性の良好なディスクリートトラック媒体およびパターンド媒体を製造できる。
１…パターンド媒体、２…サーボ領域、２１…プリアンブル部、２２…アドレス部、２３…バースト部、３…データ領域、３１…ディスクリートトラック、３２…磁性ドット、５１…ガラス基板、５２…強磁性層、５２ａ…磁性パターン、５３…Ｃハードマスク層、５４…残渣均一化層、５５…レジスト、５６…保護膜、５７…非磁性層、６１…分離領域、７０…筐体、７１…磁気記録媒体、７２…スピンドルモータ、７３…ピボット、７４…アクチュエータアーム、７５…サスペンション、７６…ヘッドスライダ、７７…ボイスコイルモータ。
Claims (8)
- 基板上に強磁性層、カーボンハードマスク層、および残渣均一化層を積層し、
前記残渣均一化層にレジストを塗付し、
インプリントにより前記レジストに凹凸パターンを転写してレジストパターンを形成し、
前記レジストパターンの凹部に残存しているレジスト残渣を除去し、
前記レジストパターンをマスクとして残渣均一化層をパターニングし、
前記レジストパターンをマスクとしてカーボンハードマスク層をパターニングし、
前記残渣均一化層のパターンをマスクとして強磁性層をエッチングして強磁性層の凹凸パターンを形成することを含み、
前記強磁性層をエッチングする際に、前記残渣均一化層のエッチング時間が前記強磁性層のエッチング時間よりも短いことを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。 - 前記残渣均一化層の膜厚／エッチングレートが、前記強磁性層のエッチング深さ／エッチングレートよりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体の製造方法。
- 前記カーボンハードマスク層のエッチングにＯ2ガスまたはＯ2を含んだ混合ガスを用い、残存している前記レジストパターンを同時に剥離することを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体の製造方法。
- 前記強磁性層をエッチングする際に、エッチングガスとしてＡｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｏ2、またはＮ2およびこれらの混合ガスを用いることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体の製造方法。
- 前記強磁性層をエッチングする際に、残存している前記残渣均一化層のパターンを除去することを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体の製造方法。
- 前記残渣均一化層は、Ａｌ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｉｒ、Ｇａ、Ｓｍ、Ｐｂ、およびこれらの合金からなる群より選択される金属で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体の製造方法。
- 前記カーボンハードマスク層は、厚さが４ｎｍ〜４０ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体の製造方法。
- 前記強磁性層をエッチングする際に、凹部に一部の強磁性層を残存させ、残存した強磁性層をＯ2、Ｎ2、Ｈｅ、Ｎｅ、ＣＦ4、ＳＦ6、ＣＨＦ3およびこれらの混合ガスからなる群より選択されるガスを用いて処理し、磁性を失活させることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体の製造方法。
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