JP2010146668A

JP2010146668A - パターンドメディアの作製方法

Info

Publication number: JP2010146668A
Application number: JP2008324333A
Authority: JP
Inventors: Hisako Takei; 久子武井; Chiseki Haginoya; 千積萩野谷; Yuko Tsuchiya; 裕子土屋
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2008-12-19
Filing date: 2008-12-19
Publication date: 2010-07-01

Abstract

【課題】磁気記録層の腐食させることなく、また、磁気記録層の特性を劣化させることなく、光ナノインプリントレジストを完全に除去して磁気記録層へパターンを転写する。
【解決手段】光ナノインプリントレジスト層４７の下に有機溶媒に可溶な高分子材料からなる剥離層１８を形成しておく。そして、光ナノインプリントレジストに形成されたパターン形状を磁気記録層１５あるいは磁気記録層の上に形成された無機材料からなるマスク層１６に転写したのち、有機溶媒を用いて剥離層を剥離する。その後、マスク層のパターンを磁気記録層に転写する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ナノインプリントリソグラフィを用いてパターンドメディアの磁気記録層に微細パターンを形成する方法に関するものである。

近年の半導体デバイスにおける加工パターンの微細化に伴い、ＫｒＦレーザーリソグラフィからＡｒＦレーザーリソグラフィ、Ｆ₂レーザーリソグラフィや極端紫外線露光（ＥＵＶＬ）、電子線（ＥＢ）リソグラフィ、Ｘ線リソグラフィなどの技術が開発されており、約３０ｎｍの微細パターン形成が実現されている。しかしながら、加工するパターンが微細になるにつれ加工に必要な装置は高額となる。これに対して、低コストでありながら、微細なレジストパターンを作製できるナノインプリントリソグラフィが提案されている（非特許文献１）。

光ナノインプリントリソグラフィは、光硬化樹脂を基板上に塗布し、透光性のモールドを光硬化樹脂にプレスし、紫外光を照射することで樹脂を硬化させ、モールドのパターンを樹脂に転写する技術である。パターンを硬化させるのに紫外光の照射のみを使用すればよいため、熱を利用して樹脂を硬化させる熱ナノインプリントリソグラフィと比べて、高スループットで高精度の加工が可能である。近年、光ナノインプリントリソグラフィは半導体デバイスのプロセスだけでなく、磁気記録用のディスクリートトラックメディアの製造プロセスへの適用が検討されている。

Appl. Phys. Lett. 67, 3114 (1995)

高密度記録を実現するためには、磁気ヘッドと磁気記録層のスペーシングを極力低減して微細な記録ビットからの情報を読み取る必要があり、磁気記録層表面の特性や形状は磁気記録のパフォーマンスに大きな影響を及ぼす。

光ナノインプリントリソグラフィ技術を用いてパターンドメディアを形成する上での重要な課題は、磁気記録層へのダメージを抑制することと、加工による残渣を完全に除去することである。

光ナノインプリントレジストの除去方法として反応性イオンエッチングは有効であるが、残渣を取りきれずにパーティクルの発生を伴う。したがって、光ナノインプリントレジストは溶液で洗い流すことが望ましい。光ナノインプリントレジストを溶かすには強酸が必要であり、強酸を用いた場合には磁気記録層はプロセス中に腐食する。そこで、腐食を防ぐ方法として、光ナノインプリントレジストを剥離層とともにリフトオフによって溶液で洗い流すことが考えられる。ここで、剥離層にアルミニウムなどの金属を用いた場合には、酸性又はアルカリ性の水溶液を用いて剥離を行う必要がある。このとき、磁気記録層の特性の劣化が観測される。

そこで本発明では、光ナノインプリントレジストに形成されたパターン形状を磁気記録層に転写してパターンドメディアを作製する際に、光ナノインプリントレジストの下に有機溶媒に可溶な高分子材料からなる剥離層を形成しておく。そして、光ナノインプリントレジストに形成されたパターン形状を磁気記録層あるいは磁気記録層の上に形成された無機材料からなるマスク層に転写したのち、有機溶媒を用いて剥離層を剥離する。剥離層の材料としては、例えばポリスチレンやポリイミドからなる高分子材料やＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル樹脂）などのインプリントレジストを用いることができる。

本発明によると、剥離層及びその上に残った光ナノインプリントレジストを、有機溶媒を用いて剥離し洗い流すことができるため、磁気記録層を腐食させることなく、また、磁気記録層の特性を劣化させることなく、磁気記録層へのパターンの転写が可能となる。また、残渣やパーティクルのない清浄なメディア表面を得ることができる。

本発明によると、磁気記録層を腐食させることなく、また、磁気記録層の特性を劣化させることなく、磁気記録層へのパターンの転写が可能となる。

以下、実施例によって本発明の磁気記録媒体を作製する具体的な手段について説明する。

図１は、本発明によるパターンドメディア作製方法の一例を説明する工程断面図である。

まず、図１（ａ）に示すように、基板１１の上に下地層１２、軟磁性層１３、磁気記録層１５、マスク層１６を積層する。その上に剥離層１８を、スピンコート法を用いて形成する。次に、光硬化樹脂からなる光ナノインプリントレジスト層４７を剥離層１８の上に塗布する。基板１１はガラス、アルミナ、Ｓｉ等からなる。下地層１２としては、Ｒｕを１６ｎｍの膜厚に形成した。軟磁性層１３としては、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｔａ，ＺｒからなるＣｏのアモルファス合金を膜厚３０ｎｍに形成した。磁気記録層１５は、例えばＣｏ，Ｃｒ，Ｐｔ系の合金とＳｉＯ₂のような非磁性体よりなるグラニュラ垂直記録媒体で構成される。マスク層１６はＣなどを含み、磁気記録層にパターン形成後にＲＩＥやＯ₂アッシングで除去できるものである。

剥離層１８は、磁気記録層１５の磁気特性を劣化させない程度の温度もしくはそれ以下の温度で硬化できるポリスチレンやポリイミドなどからなる高分子材料やＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル樹脂）などのインプリントレジストが候補として挙げられる。高分子材料やインプリントレジストの場合は、スピンコート法やインクジェット法や熱インプリント法を用いてモールドで形成してもよい。剥離層１８は、リフトオフ可能とするために１０ｎｍ以上の膜厚に形成する。

次に、インプリントモールド２４を光ナノインプリントレジスト層４７に押し付け、その状態で紫外線を照射して光ナノインプリントレジスト層４７を硬化させ、インプリントモールド２４のパターン構造を光ナノインプリントレジスト層に複写する。これにより、図１（ｂ）に示すように、光ナノインプリントレジスト層に凹部２２と凸部２３を形成する。光ナノインプリントレジストには、例えば東洋合成工業株式会社製のＰＡＫ−０１などを用いることができる。そして、インプリントモールド２４を、パターンが形成された光ナノインプリントレジスト２３から離す。

次に、酸素などによるＲＩＥ（反応性イオンエッチング）などのドライエッチングを用いて、図１（ｃ）のようにパターンの凹部２２の光ナノインプリントレジストを除去する。続いて、ＲＩＥなどのドライエッチングプロセスを用いて、図１（ｄ）のように、剥離層１８に光ナノインプリントレジスト２３の構造を転写する。

剥離層１８が高分子材料の場合は、ＲＩＥではＯ₂，ＣＯ₂などの酸素を含むガスと共に、レジストを直線的に形成する目的でＡｒなどの不活性ガスを併用してもよい。インプリントレジストを剥離層１８に用いる場合の材料はＰＭＭＡなどで、酸素を含むガスでＲＩＥを行なう。

この後、図１（ｅ）に示すように、剥離層１８をマスクとして、ＲＩＥなどのドライエッチングを用いてマスク層１６にパターン形状を転写する。次に、図１（ｆ）のように、剥離層１８をリフトオフして除去する。このとき、剥離層１８がポリイミドなどからなる高分子材料の場合には、リフトオフに使用する剥離剤はＮＭＰ（N-methylpyrrolidone）などである。ポリスチレンやＰＭＭＡなどのインプリントレジストを剥離層１８に用いる場合には、リフトオフに使用する液体はアセトンなどの有機溶媒である。

リフトオフの方法は、超音波洗浄や高圧ジェットリフトオフなどでもよい。またリフトオフ後にバリなどの残渣があった場合には、ドライアイスなどを基板表面に吹き付けるアイススクラブ方式やその他のスクラブ方式を用いて取り除いてもよい。本実施例によると、剥離層及びその上に残った光ナノインプリントレジストを、有機溶媒を用いて剥離し洗い流すことができるため、磁気記録層を腐食させることなく、また、磁気記録層の特性を劣化させることなく、磁気記録層へのパターンの転写が可能となる。また、残渣やパーティクルのない清浄なメディア表面を得ることができる。

リフトオフ後は、図１（ｇ）に示すように、マスク層１６をマスクとし、イオンビームエッチングや磁性体ＲＩＥなどを用いて磁気記録層１５にパターンを転写する。次に、酸素などによるＲＩＥやアッシングで、図１（ｈ）のようにマスク層１６を除去する。

この後、図１（ｉ）に示すように、充填層１９を形成する。充填層１９の材料にはＳｉＯ₂などの酸化膜や非磁性金属などが用いられる。磁気記録特性を劣化させない程度の温度もしくはそれ以下の温度で硬化できるＳＯＧ（Spin-On-Glass）等を用いてもよい。

次に、図１（ｊ）のように、ドラエッチングや化学機械研磨法（ＣＭＰ）やガスクラスターイオンビーム（ＧＣＩＢ）などを用いて充填材１９の表面の凹凸を平坦にし、磁気記録層１５の最表面と表面を一致させる。このとき、磁気記録層１５の表面より充填材１９の表面が数ｎｍ窪んでいてもよい。この後に、図１（ｋ）に示すようにカーボンからなる保護層２０と潤滑層２１を形成して、パターンドメディアが完成する。

なお、光ナノインプリントレジスト層の下に高分子材料からなる剥離層を形成することにより、次のような利点も得られる。図２（ａ）に示すように、磁気記録層１５の上に金属などの硬い層１７があり、その表面に異物３３等の欠陥が存在しているとき、インプリントモールドは光ナノインプリントレジスト層を均一に押すことができず、欠陥の周囲に光ナノインプリントレジストが塗布されずに、パターン形状の欠陥が広がってしまう。また、インプリントモールドの欠陥の原因となってしまう場合もある。本発明の剥離層に用いる高分子材料は一般的に柔らかいため、インプリントプロセス中に異物を挟み込んだときの影響を小さく抑える効果がある。図２（ｂ）に示すように、剥離層１８の厚さより小さい異物３３は剥離層１８中に吸収されてしまうため、メディア上の欠陥低減やモールド損傷リスクの低減に役立つ。

図３は、本発明によるパターンドメディア作製方法の他の例を説明する工程断面図である。

実施例１と同様に、基板１１から磁気記録層１５まで積層する。次に、磁気記録層１５の上層に、剥離層１８と光ナノインプリントレジスト層４７を、図３（ａ）のように作製する。実施例１に比べてマスク層がないことで、マスク層を形成する工程と、除去する工程を減らすことができる。

図３（ｂ）〜（ｄ）に示すように、光ナノインプリントレジスト層のパターン形成は実施例１と同じように行なう。イオンビームエッチングや磁性体ＲＩＥを用いて、図３（ｅ）に示すように、磁気記録層１５にパターンを転写する。その後は、実施例１と同様に剥離層１８をリフトオフする。

このパターン形成方法では、磁気記録層１５をドライエッチングしている時に、再付着物が剥離層１８や光ナノインプリント層２３の側壁に付くが、剥離層除去時に、再付着物も剥離層とともに除去できるため、再付着物がパターンドメディア表面に残ってしまう問題はない。

図４は、本発明によるパターンドメディア作製方法の他の例を説明する工程断面図である。

実施例１と同様に、基板１１から磁気記録層１５まで積層する。次に、図４（ａ）に示すように、剥離層１８を形成し、その上にマスク層１６を形成する。実施例１とは、剥離層１８とマスク層１６の積層順が逆になっている。その後、図４（ｂ）〜（ｃ）に示すように、実施例１と同様に光ナノインプリントレジスト層のパターンを形成する。

次に、形成された光ナノインプリントレジスト２３をマスクとして、図４（ｄ）に示すように、ＲＩＥなどのドライエッチングでマスク層１６にパターンを転写する。次に、残っている光ナノインプリントレジスト２３とマスク層１６をマスクとして、ＲＩＥなどのドライエッチングを用いて、図４（ｅ）に示すように剥離層１８にパターンを転写する。この時、マスク層１６が剥離層１８をエッチングする時間に形状を保持している場合は光ナノインプリントレジスト２３が残っていなくてもよい。次に、図４（ｆ）に示すように、マスク層１６と剥離層１８をマスクとして、イオンビームエッチングや磁性体ＲＩＥを用いて磁気記録層１５にパターンを転写する。その後は、実施例１と同様に剥離層１８をリフトオフする。

このパターン形成方法では、磁気記録層１５をドライエッチングしている時に、剥離層１８の上層にマスク層１６、光ナノインプリント層２３が残っており、再付着物が剥離層１８、マスク層１６、光ナノインプリント層２３の側壁に付くが、剥離層除去時に、再付着物も剥離層とともに除去できるため、再付着物がパターンドメディア表面に残ってしまう問題はない。

本発明によるパターンドメディア作製方法の一例を説明する工程断面図。従来技術と本発明の光ナノインプリントレジストの欠陥発生メカニズムについての概念図。本発明によるパターンドメディア作製方法の他の例を説明する工程断面図。本発明によるパターンドメディア作製方法の他の例を説明する工程断面図。

符号の説明

１１基板
１２下地層
１３軟磁性層
１５磁気記録層
１６マスク層
１７金属の層
１８剥離層
１９充填層
２０保護層
２１潤滑層
２３光ナノインプリントレジスト
２４インプリントモールド
３３異物
４７光ナノインプリントレジスト層

Claims

基板上に磁気記録層を形成する工程と、
前記磁気記録層の上に、有機溶媒に可溶な剥離層を形成する工程と、
前記剥離層の上に光ナノインプリントレジスト層を形成する工程と、
インプリントモールドを用いて前記光ナノインプリントレジスト層にパターン形状を形成する工程と、
前記光ナノインプリントレジスト層に形成されたパターン形状を、ドライエッチング法を用いて、前記剥離層と磁気記録層に転写する工程と、
有機溶媒を用いて前記剥離層を除去する工程と
を有することを特徴とするパターンドメディアの作製方法。
基板上に磁気記録層を形成する工程と、
前記磁気記録層の上にマスク層を形成する工程と、
前記マスク層の上に、有機溶媒に可溶な剥離層を形成する工程と、
前記剥離層の上に光ナノインプリントレジスト層を形成する工程と、
インプリントモールドを用いて前記光ナノインプリントレジスト層にパターン形状を形成する工程と、
前記光ナノインプリントレジスト層に形成されたパターン形状を、ドライエッチング法を用いて前記剥離層とマスク層に転写する工程と、
有機溶媒を用いて前記剥離層を除去する工程と、
前記マスク層のパターン形状を前記磁気記録層に転写する工程と
を有することを特徴とするパターンドメディアの作製方法。
基板上に磁気記録層を形成する工程と、
前記磁気記録層の上に、有機溶媒に可溶な剥離層を形成する工程と、
前記剥離層の上にマスク層を形成する工程と、
前記マスク層の上に光ナノインプリントレジスト層を形成する工程と、
インプリントモールドを用いて前記光ナノインプリントレジスト層にパターン形状を形成する工程と、
前記光ナノインプリントレジスト層に形成されたパターン形状を、ドライエッチング法を用いて前記マスク層、剥離層及び磁気記録層に転写する工程と、
有機溶媒を用いて前記剥離層を除去する工程と
を有することを特徴とするパターンドメディアの作製方法。
請求項１−３のいずれか１項記載のパターンドメディアの作製方法において、前記剥離層は高分子材料からなることを特徴とするパターンドメディアの作製方法。
請求項１−４のいずれか１項記載のパターンドメディアの作製方法において、前記剥離層は厚さが１０ｎｍ以上であることを特徴とするパターンドメディアの作製方法。