JP4626600B2 - 磁気記録媒体の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、凹凸パターンの記録層を有する磁気記録媒体の製造方法に関する。
従来、ハードディスク等の磁気記録媒体は、記録層を構成する磁性粒子の微細化、材料の変更、ヘッド加工の微細化等の改良により著しい面記録密度の向上が図られており、今後も一層の面記録密度の向上が期待されている。
しかしながら、ヘッド加工の限界、記録磁界の広がりに起因する記録対象のトラックに隣接するトラックへの誤った情報の記録、再生時のクロストーク等の問題が顕在化し、従来の改良手法による面記録密度の向上は限界にきており、一層の面記録密度の向上を実現可能である磁気記録媒体の候補として、磁性材料の連続膜の記録層を多数の記録要素に分割してなるディスクリートトラックメディアやパターンドメディアが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
磁性材料の記録層を凹凸パターンに加工する技術としては、NHガス等の含窒素ガスが添加されたCOガスを反応ガスとするRIE(反応性イオンエッチング)、Clガスを反応ガスとするRIE(例えば、特許文献2参照)やAr等の希ガスを用いたIBE(イオンビームエッチング)を利用しうる。
RIEは、加工用ガスを適宜選択することで、マスク層のエッチングレートを被加工層のエッチングレートに対して著しく低く抑制することが可能である。従って、半導体製品の分野ではRIEが選択されることが多い。
一方、磁性材料の場合、磁性材料を化学的に脆化できる反応ガスの種類が上記のような含窒素ガスが添加されたCOガス又はClガス等のハロゲン系ガスに限定される。
含窒素ガスが添加されたCOガスは、磁性材料の記録層の加工において加工温度が高くなりやすく、記録層の磁気特性が劣化しやすいという問題がある。
又、Clガス等のハロゲン系ガスは、磁性材料を酸化させたり腐食させる性質があるため、同様に記録層の磁気特性が劣化しやすいという問題がある。
このような磁性材料の特殊性のため、希ガスを用いたIBEも磁気記録媒体の分野では記録層を加工するためのドライエッチングとして有力な候補である。
希ガスを用いたドライエッチングは被加工層との化学的な反応を伴うものではないため被加工層のエッチングレートとマスク層のエッチングレートとの差が生じにくいが、炭素は希ガスを用いたIBEに対するエッチングレートが比較的低く、磁性材料のエッチングレートの1/4〜1/5程度である。従って、炭素のマスク層に基いて磁性材料の記録層をエッチングすることが好ましい。
マスク層を所定のパターンに加工する手法としてはリソグラフィ等の半導体製品の分野で用いられている手法を利用しうる。具体的には、炭素のマスク層の上にフォトレジスト等の樹脂層を形成し、リソグラフィ又はインプリントで樹脂層を所定の凹凸パターンに加工し、この凹凸パターンの樹脂層に基づいてマスク層を凹凸パターンに加工することが可能である。
マスク層の上に樹脂層を形成する手法としては、例えばスピンコート法を用いることができる。ハードディスク等の磁気記録媒体の基板には一般的にチャッキングのための中心孔が形成されており、中心孔の周囲に流動状態の樹脂を供給して基板を回転させることで遠心力により樹脂が基板の全面に展延される。
又、凹凸パターンの樹脂層に基づいて炭素のマスク層を凹凸パターンにエッチングする手法としては、炭素と化学的に反応する酸素系ガスやハロゲン系ガスを用いるRIEが考えられる。
しかしながら、酸素系ガスやハロゲン系ガスは樹脂層とも化学的に反応するため、炭素のマスク層だけでなく、樹脂層についてもエッチングレートが高いという問題がある。
これに対し、炭素のマスク層を主マスク層として、主マスク層と樹脂層との間に更に炭素の主マスク層よりも酸素系ガスやハロゲン系ガスに対するエッチングレートが低い副マスク層を形成し、例えば、希ガスを用いたIBEで凹凸パターンの樹脂層に基づいて副マスク層をエッチングし、次に酸素系ガスやハロゲン系ガスを用いるRIEにより副マスク層に基いて主マスク層をエッチングし、更に希ガスを用いたIBEにより主マスク層に基いて記録層をエッチングする手法が知られている(例えば、特許文献3参照)。
凹凸パターンに加工した記録層の上に充填材を成膜して記録要素の間の凹部を充填し、更に、IBE等で記録要素の上の余剰の充填材を除去することで記録要素及び充填材の表面を平坦化できる。
異物の混入が少ない磁気記録媒体を製造するためには、記録層の加工後、記録要素の上に残存する主マスク層、副マスク層、樹脂層を完全に除去しておくことが望ましい。特に、表面が平坦な磁気記録媒体を製造するためには、記録層の上に充填材を成膜する前に、記録要素の上に残存する主マスク層、副マスク層、樹脂層を完全に除去しておくことが望ましい。炭素の主マスク層を除去する手法としては、酸素系ガスやハロゲン系ガスを用いたドライエッチングが考えられる。
主マスク層を除去することで主マスク層の上の副マスク層、樹脂層も除去されることが期待される。又、樹脂層や副マスク層は、主マスク層を除去する前に、主マスク層の加工工程や記録層の加工工程で除去されてしまうことも期待される。
特開平9−97419号公報 特開平12―322710号公報 特開2005―50468号公報
しかしながら、樹脂層を形成する工程において例えばスピンコート法により樹脂が基板上に展延される際、基板上の部位により樹脂の厚さにばらつきが生じ、樹脂層が部分的に著しく厚く形成されてしまうことがある。例えば、基板の中心孔の周囲において樹脂層の厚さが他の部位における厚さに対して数倍となってしまうことがある。
これにより、記録層の加工後、樹脂層を完全に除去できないことがある。このような場合、完成した製品に樹脂が残留してしまうことが懸念される。更に、記録要素の上に残存する樹脂層は、充填材成膜工程、平坦化工程等の後工程で種々の問題を生じさせる可能性がある。即ち、信頼性という点で問題がある。
尚、上記のように樹脂層は炭素の主マスク層と同様に酸素系ガスやハロゲン系ガスと化学的に反応して脆化するので、酸素系ガス又はハロゲン系ガスで主マスク層を加工する工程の加工時間を長くすることで樹脂層を完全に除去するという手法も考えられるが、炭素のマスク層の厚さと比較して、樹脂層が部分的に著しく厚く形成されることがある。部分的に著しく厚く形成された樹脂層を完全に除去できる程度に主マスク層加工工程の時間を長くすると、凹部の幅方向への主マスク層のエッチングが過度に進行して凹部の幅が不適切に拡大し、記録層の加工精度が低下するという問題がある。
又、記録層の加工後、酸素系ガスやハロゲン系ガスで炭素の主マスク層を除去する際に、この工程の加工時間を長くすることで樹脂層を完全に除去するという手法も考えられるが、酸素系ガス又はハロゲン系ガスに記録層が長時間曝されることで、記録層の酸化や腐食が進み磁気特性が劣化するという問題がある。特に、非酸化物の磁性材料を含む記録層では、磁気特性の劣化が顕著となる。
又、ウェットエッチングにより樹脂層を除去する手法も考えられるが、各層を加工するための複数のドライエッチングの工程の間にウェットエッチングの工程を設けると、真空チャンバ等のドライプロセス用の設備から被加工体を一旦取り出してウェットプロセス用の設備に搬入し、ウェットエッチングを行った後、ウェットプロセス用の設備から被加工体を取り出してドライプロセス用の設備に再度搬入する必要があり、製造工程、製造設備が複雑なものとなり生産効率を著しく低下させる原因となる。更に、被加工体を真空チャンバ等から取り出すことにより異物の混入や記録層の酸化等の問題が生じやすくなり信頼性という点でも問題がある。
本発明は、以上の問題に鑑みてなされたものであって、記録層を所望の凹凸パターンに高精度で加工でき、且つ、樹脂層を確実に除去できる生産効率が良い磁気記録媒体の製造方法を提供することを目的とする。
本発明は、炭素を主成分とする主マスク層と酸素系ガスを用いたドライエッチングに対して耐食性を有する副マスク層との間に、酸素系ガスを用いたドライエッチングに対して耐食性を有し、且つ、ハロゲン系ガスを用いたドライエッチングに対するエッチングレートが酸素系ガスを用いたドライエッチングに対するエッチングレートよりも高い中間マスク層を設け、ドライエッチングにより樹脂層に基づいて副マスク層を凹凸パターンに加工した後、酸素系ガスを用いたドライエッチングにより副マスク層上に残存する樹脂層を除去し、ハロゲン系ガスを用いたドライエッチングにより副マスク層に基づいて中間マスク層を凹凸パターンに加工し、更にドライエッチングにより副マスク層及び中間マスク層の少なくとも一方に基づいて主マスク層を凹凸パターンに加工し、ドライエッチングにより主マスク層に基づいて記録層を凹凸パターンに加工することにより上記目的を達成するものである。尚、副マスク層は、中間マスク層よりもハロゲン系ガスを用いたドライエッチングに対するエッチングレートが低い。
又、本発明は、炭素を主成分とする主マスク層とF及びClの一方の元素を含む第1のハロゲン系ガス、他方の元素を含む第2のハロゲン系ガスのうち、第1のハロゲン系ガスを用いたドライエッチングに対して耐食性を有する副マスク層との間に、第1のハロゲン系ガスを用いたドライエッチングに対して耐食性を有し、且つ、第2のハロゲン系ガスを用いたドライエッチングに対するエッチングレートが第1のハロゲン系ガスを用いたドライエッチングに対するエッチングレートよりも高い中間マスク層を設け、ドライエッチングにより樹脂層に基づいて副マスク層を凹凸パターンに加工した後、第1のハロゲン系ガスを用いたドライエッチングにより副マスク層上に残存する樹脂層を除去し、第2のハロゲン系ガスを用いたドライエッチングにより副マスク層に基づいて中間マスク層を凹凸パターンに加工し、更にドライエッチングにより副マスク層及び中間マスク層の少なくとも一方に基づいて主マスク層を凹凸パターンに加工し、ドライエッチングにより主マスク層に基づいて記録層を凹凸パターンに加工することにより上記課題を達成するものである。尚、副マスク層は、中間マスク層よりも第2のハロゲン系ガスを用いたドライエッチングに対するエッチングレートが低い。
尚、中間マスク層加工工程が主マスク層加工工程を兼ねており、中間マスク層加工工程において副マスク層に基づいて中間マスク層及び主マスク層を加工することが好ましい。
このように、樹脂層除去工程と中間マスク層加工工程とで異なる反応ガスを用い、炭素を主成分とする主マスク層の上に樹脂層除去工程の反応ガスに対して耐食性を有する副マスク層を設け、更に主マスク層と副マスク層との間に樹脂層除去工程の反応ガスに対して耐食性を有し、且つ、中間マスク層加工工程の反応ガスに対するエッチングレートが樹脂層除去工程の反応ガスに対するエッチングレートよりも高い中間マスク層を設け、副マスク層加工工程と中間マスク層加工工程との間で樹脂層除去工程を実行することで、樹脂層を完全に除去すると共に樹脂層を除去する加工から主マスク層を保護できるので、主マスク層加工工程で主マスク層を所望の形状に高精度で加工でき、記録要素の加工精度の向上に寄与する。
又、中間マスク層加工工程が主マスク層加工工程を兼ねるようにすることで生産効率を高めることができる。
又、主マスク層は炭素が主成分であり、主マスク層除去工程において酸素系ガスやハロゲン系ガスによらず水素系ガスを用いたドライエッチングにより記録要素上に残存する主マスク層を除去できる。これにより記録層の磁気特性の劣化を防止できる。
即ち、次のような本発明により、上記課題の解決を図ったものである。
(1)基板、磁性材料の連続膜の記録層、炭素を主成分とする主マスク層、酸素系ガスを用いたドライエッチングに対して耐食性を有し、且つ、ハロゲン系ガスを用いたドライエッチングに対するエッチングレートが前記酸素系ガスを用いたドライエッチングに対するエッチングレートよりも高い中間マスク層、前記酸素系ガスを用いたドライエッチングに対して耐食性を有し、且つ、前記中間マスク層よりも前記ハロゲン系ガスを用いたドライエッチングに対するエッチングレートが低い副マスク層及び前記酸素系ガスを用いたドライエッチングにより除去される性質を有する樹脂層を有し、これらの層がこの順で前記基板の上に形成された被加工体の出発体を準備する準備工程と、前記樹脂層を所定の凹凸パターンに加工する樹脂層加工工程と、ドライエッチングにより前記樹脂層に基づいて前記副マスク層を前記凹凸パターンに相当する凹凸パターンに加工する副マスク層加工工程と、前記酸素系ガスを用いたドライエッチングにより前記樹脂層のうち前記副マスク層上に残存する樹脂層を除去する樹脂層除去工程と、前記ハロゲン系ガスを用いたドライエッチングにより前記副マスク層に基づいて前記中間マスク層を前記凹凸パターンに相当する凹凸パターンに加工する中間マスク層加工工程と、ドライエッチングにより前記副マスク層及び前記中間マスク層の少なくとも一方に基づいて前記主マスク層を前記凹凸パターンに相当する凹凸パターンに加工する主マスク層加工工程と、ドライエッチングにより前記主マスク層に基づいて前記記録層を前記凹凸パターンに相当する凹凸パターンに加工して該凹凸パターンの凸部として記録要素を形成する記録層加工工程と、を含み、これらの工程をこの順で実行することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
(2)基板、磁性材料の連続膜の記録層、炭素を主成分とする主マスク層、F及びClの一方の元素を含む第1のハロゲン系ガスを用いたドライエッチングに対して耐食性を有し、且つ、他方の元素を含む第2のハロゲン系ガスを用いたドライエッチングに対するエッチングレートが前記第1のハロゲン系ガスを用いたドライエッチングに対するエッチングレートよりも高い中間マスク層、前記第1のハロゲン系ガスを用いたドライエッチングに対して耐食性を有し、且つ、前記中間マスク層よりも前記第2のハロゲン系ガスを用いたドライエッチングに対するエッチングレートが低い副マスク層及び前記第1のハロゲン系ガスを用いたドライエッチングにより除去される性質を有する樹脂層を有し、これらの層がこの順で前記基板の上に形成された被加工体の出発体を準備する準備工程と、前記樹脂層を所定の凹凸パターンに加工する樹脂層加工工程と、ドライエッチングにより前記樹脂層に基づいて前記副マスク層を前記凹凸パターンに相当する凹凸パターンに加工する副マスク層加工工程と、前記第1のハロゲン系ガスを用いたドライエッチングにより前記樹脂層のうち前記副マスク層上に残存する樹脂層を除去する樹脂層除去工程と、前記第2のハロゲン系ガスを用いたドライエッチングにより前記副マスク層に基づいて前記中間マスク層を前記凹凸パターンに相当する凹凸パターンに加工する中間マスク層加工工程と、ドライエッチングにより前記副マスク層及び前記中間マスク層の少なくとも一方に基づいて前記主マスク層を前記凹凸パターンに相当する凹凸パターンに加工する主マスク層加工工程と、ドライエッチングにより前記主マスク層に基づいて前記記録層を前記凹凸パターンに相当する凹凸パターンに加工して該凹凸パターンの凸部として記録要素を形成する記録層加工工程と、を含み、これらの工程をこの順で実行することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
(3) (1)又は(2)において、前記中間マスク層加工工程が前記主マスク層加工工程を兼ねており、該中間マスク層加工工程において前記副マスク層に基づいて前記中間マスク層及び前記主マスク層を加工することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
(4) (1)乃至(3)のいずれかにおいて、前記記録層加工工程の後に、ドライエッチングにより前記主マスク層のうち前記記録要素上に残存する主マスク層を除去する主マスク層除去工程が設けられたことを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
(5) (4)において、前記主マスク層除去工程において水素系ガスを用いたドライエッチングにより前記主マスク層のうち前記記録要素上に残存する主マスク層を除去することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
尚、本出願書類において「炭素を主成分とする」とは、総ての構成元素の原子数に対する炭素の原子数の比率が70%以上であることを意味する。
又、本出願書類において「酸素系ガス」という用語は、O及びOの少なくとも一方を含むガスという意義で用いることとする。尚、「酸素系ガス」は、OやOのみからなるガスに限定されず、OやOに加えて、例えばNガスや希ガス等の他のガスが混合されたガスも含む。
又、本出願書類において「ハロゲン系ガス」という用語は、F、Cl、Br等のハロゲン元素やハロゲン元素の化合物を含むガスという意義で用いることとする。尚、「ハロゲン系ガス」は、ハロゲン元素やハロゲン元素の化合物のみからなるガスに限定されず、ハロゲン元素やハロゲン元素の化合物に加えて、例えばNガスや希ガス等の他のガスが混合されたガスも含む。
又、本出願書類において「水素系ガス」という用語は、例えばH、NH等のように、Hを含むガスという意義で用いることとする。尚、「水素系ガス」は、HやNHのみからなるガスに限定されず、HやNHに加えて、例えばNガスや希ガス等の他のガスが混合されたガスも含む。
又、本出願書類において「磁気記録媒体」という用語は、情報の記録、読み取りに磁気のみを用いるハードディスク、フロッピー(登録商標)ディスク、磁気テープ等に限定されず、磁気と光を併用するMO(Magneto Optical)等の光磁気記録媒体、磁気と熱を併用する熱アシスト型の記録媒体も含む意義で用いることとする。
本発明によれば、記録層を所望の凹凸パターンに高精度で加工でき、且つ、樹脂層を確実に効率良く除去できる。
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
本発明の第1実施形態は、図1に示される被加工体10の出発体にドライエッチング等の加工を施し、図2に示されるような所定のラインアンドスペースパターン(データトラックパターン)及びサーボパターン(図示省略)の形状に連続膜の記録層を加工する磁気記録媒体の製造方法に関するものであり、連続膜の記録層を被覆するマスク層の材料、その加工方法及び除去方法に特徴を有している。他の構成については本第1実施形態の理解に特に重要とは思われないため説明を適宜省略する。
被加工体10の出発体は、図1に示されるように、基板12、軟磁性層16、配向層18、磁性材料を主成分とする連続膜の記録層20、主マスク層22、酸素系ガスを用いたドライエッチングに対して耐食性を有し、且つ、ハロゲン系ガスを用いたドライエッチングに対するエッチングレートが酸素系ガスを用いたドライエッチングに対するエッチングレートよりも高い中間マスク層24、酸素系ガスを用いたドライエッチングに対して耐食性を有し、且つ、主マスク層22及び中間層24よりもハロゲン系ガスを用いたドライエッチングに対するエッチングレートが低い副マスク層26、酸素系ガスを用いたドライエッチングにより除去される性質を有する樹脂層28を有し、これらの層がこの順で基板12の上に形成された構成である。
基板12は、中心孔を有する略円板形状(図示省略)であり材料はガラスである。尚、剛性が高い非磁性材料であれば、基板12の材料として、例えばAl、Al等を用いてもよい。軟磁性層16は、厚さが50〜300nmで、材料はFe合金又はCo合金である。配向層18は、厚さが2〜40nmで、材料は非磁性のCoCr合金、Ti、Ru、RuとTaの積層体、MgO等である。
記録層20は、厚さが5〜30nmで、材料はCoCrPt合金等のCoCr系合金、FePt系合金、これらの積層体、SiO等の酸化物系材料の中にCoPt等の強磁性粒子をマトリックス状に含ませた材料等を用いることができる。
主マスク層22は、厚さが3〜50nmであり、材料はC(炭素)である。主マスク層22の材料として、例えばダイヤモンドライクカーボン(以下、「DLC」という)と呼称される硬質炭素膜を用いてもよい。
中間マスク層24は、厚さが2〜10nmで、材料はSi、Au、SiO、Ta、TaSi、TiN、Ti、W、Al、Al、Cu等である。
副マスク層26は、厚さが2〜30nmで、材料はNi、Cu、Cr、Al、Al、Ta等である。尚、副マスク層26の材料は中間マスク層24の材料と異なる。
樹脂層28は、厚さが30〜300nmで、材料はアクリル樹脂等である。
磁気記録媒体30は、中心孔を有するディスク形状の垂直記録型のディスクリートトラックメディアである。記録層32は、前記連続膜の記録層20がデータ領域において径方向に微細な間隔で多数の同心円弧状の記録要素32Aに分割された凹凸パターン形状であり、図2はこれを示している。尚、記録層32はサーボ領域において、所定のサーボパターンで多数の記録要素に分割されている(図示省略)。又、記録要素32Aの間の凹部34には充填材36が充填され、記録要素32A及び充填材36の上には保護層38、潤滑層40がこの順で形成されている。
充填材36の材料は、SiO等である。保護層38は、厚さが1〜5nmで、材料は上述のDLCである。潤滑層40は、厚さが1〜2nmで、材料はPFPE(パーフロロポリエーテル)である。
次に、図3に示されるフローチャート等を参照して磁気記録媒体30の製造方法について説明する。
まず、被加工体10の出発体を準備する(S102)。被加工体10の出発体は基板12の上に、軟磁性層16、配向層18、連続膜の記録層20、主マスク層22、中間マスク層24、副マスク層26をこの順でスパッタリング法により形成し、更に樹脂層28をスピンコート法により形成して得られる。尚、主マスク層22としてDLCを形成する場合にはCVD法を用いる。又、樹脂層28を形成する工程では、原料の流動状態の樹脂を基板12の中心孔の近傍に供給し、基板12を回転させて基板12の全面に展延する。展延した樹脂は、ベーキング処理等で溶剤を除去し、所定の硬さに硬化させる。
この被加工体10の出発体の樹脂層28を、記録要素32Aの分割パターンに相当する凹凸パターンに加工する(S104)。具体的には、まずインプリント法によりスタンパ(図示省略)の転写面を樹脂層28に当接させて図4に示されるように、樹脂層28に記録要素32Aの分割パターンに相当する凹凸パターンを転写する。このようにインプリント法を用いることで、樹脂層28に凹凸パターンを効率良く転写することができる。このように凹凸パターンを転写した被加工体10をホルダ(図示省略)等に装着し、真空槽(図示省略)内に搬入する。搬入された被加工体10は図示しない搬送装置により、真空槽内の各加工装置に自動搬送されて加工される。まず、酸素系ガスを用いたRIEにより凹部の底部の樹脂層28を除去する。尚、樹脂層28は凸部も部分的に除去されるが、インプリント法で転写された凹凸の段差の分だけ凸部が残存する。これにより、樹脂層28は図5に示されるように、記録要素32Aの分割パターンに相当する凹凸パターンに加工される。尚、電子線リソグラフィ等により樹脂層28を記録要素32Aの分割パターンに相当する凹凸パターンに加工してもよい。
次に、Ar、Kr、Xe等の希ガスを用いたIBEにより凹凸パターンの樹脂層28に基いて凹部の底部の副マスク層26を除去し、図6に示されるように副マスク層26を凹凸パターンに加工する(S106)。尚、本出願書類において、「IBE」という用語は、例えばイオンミリングと称される加工法のようにイオン化したガスを被加工体に一様に照射する加工方法を含む、イオン化したガスを被加工体に照射して被加工体の一部を除去する加工法の総称という意義で用いることとし、イオンビームを絞って照射する加工方法に限定しない。
次に、酸素系ガスを用いたRIEにより副マスク層26の上に残存する樹脂層28を、図7に示されるように除去する(S108)。酸素系ガスは、具体的にはO又はOであり、プラズマ化することで反応性を高めることができる。凹部の底部には中間マスク層24が露出しているが、中間マスク層24は酸素系ガスを用いたドライエッチングに対して耐食性を有しているので、この工程では殆どエッチングされない。尚、仮に中間マスク層24の上部が除去されても凹部の底部の中間マスク層24が完全に除去されることはなく凹部の底部の全面に中間マスク層24が残存する。従って、中間マスク層24の下の主マスク層22は、この加工から保護される。尚、副マスク層26も酸素系ガスに対して耐食性を有しているので、この工程では殆どエッチングされない。又、仮に副マスク層26の上部が除去されても凸部を構成する副マスク層26が完全に除去されることはなく中間マスク層24の上に残存する。
次に、ハロゲン系ガスを用いたRIEにより、凹凸パターンの副マスク層26に基いて、図8に示されるように凹部の底部の中間マスク層24及び主マスク層22を除去し、中間マスク層24及び主マスク層22を凹凸パターンに加工する(S110)。ハロゲン系ガスは、具体的には、例えばCF、C、C、C、C、C、C等のC(x、yは1以上の整数)、SF、CClF、CCl、CClF、CHF、CBrF、CCl、BCl、Cl、SiClとNの混合ガス、CClとArの混合ガス等である。このようなハロゲン系ガスは、炭素やアクリル樹脂等の所定の樹脂と化学的に反応してこれらを脆化させる性質を有する。中間マスク層24は、ハロゲン系ガスに対するエッチングレートが高いので容易に除去される。又、主マスク層22も材料が炭素でハロゲン系ガスに対するエッチングレートが高いので容易に除去される。
中間マスク層24の材料、副マスク層26の材料、樹脂層除去工程(S108)用の酸素系ガス、中間マスク層加工工程(主マスク層加工工程)(S110)用のハロゲン系ガスの好ましい組合わせを表1に示す。
Figure 0004626600
表1に示されるように、中間マスク層24の材料がSi及びAuの場合、中間マスク層加工工程(主マスク層加工工程)(S110)用のハロゲン系ガスとしてFを含むガス及びClを含むガスを用いることができる。
又、中間マスク層24の材料がSiO、Ta、TaSi、TiN、Ti及びWの場合、中間マスク層加工工程(主マスク層加工工程)(S110)用のハロゲン系ガスとしてFを含むガスを用いることができる。
又、中間マスク層24の材料がAl、Al及びCuの場合、中間マスク層加工工程(主マスク層加工工程)(S110)用のハロゲン系ガスとしてClを含むガスを用いることができる。
次に、Ar等の希ガスを用いたIBEにより主マスク層22に基いて、連続膜の記録層20のうち凹部の底部の部分を除去する(S112)。これにより、図9に示されるように連続膜の記録層20は多数の記録要素32Aに分割され、凹凸パターンの記録層32が形成される。尚、この工程で記録要素32Aの上の副マスク層26は完全に除去される。又、記録要素32Aの上の中間マスク層24も、材質や厚さによりこの工程で完全に除去されるが、記録要素32Aを精度良く形成できれば記録要素32Aの上に中間マスク層24が残存してもよい。又、中間マスク層24が完全に除去される場合、記録要素32Aの上の主マスク層22も一部が除去されるが一定量の主マスク層22が記録要素32Aの上に残存するようにする。尚、このように、主マスク層22の上に中間マスク層24や副マスク層26等の他の層が残存した状態で連続膜の記録層20のエッチングを開始する場合についても、本出願では「主マスク層に基いて記録層を加工する」という表現を用いる。
次に、水素系ガスを用いたRIEにより、図10に示されるように記録要素32Aの上に残存する主マスク層22を完全に除去する(S114)。水素系ガスは、具体的にはNH,H等である。このような水素系ガスは、炭素と化学的に反応して炭素を脆化させる性質を有する。
次に、スパッタリング又はバイアススパッタリングにより、凹凸パターンの記録層32の上に充填材36を成膜し、図11に示されるように記録要素32Aの間の凹部34を充填材36で充填する(S116)。
次に、Ar等の希ガスを用いたIBEにより、充填材36における記録要素32Aの上面よりも上側(基板12と反対側)の部分を除去し、図12に示されるように記録要素32A及び充填材36の表面を平坦化する(S118)。この際、高精度な平坦化を行うためには希ガスのイオンの入射角は−10〜15°の範囲とすることが好ましい。一方、充填材成膜工程(S116)で充填材36の表面の良好な平坦性が得られていれば、希ガスのイオンの入射角は30〜90°の範囲とするとよい。このようにすることで、加工速度が速くなり、生産効率を高めることができる。図12中の矢印は、イオンビームの入射方向を模式的に示す。ここで「入射角」とは、被加工体10の表面に対する入射角度であって、被加工体10の表面とイオンビームの中心軸とが形成する角度という意義で用いることとする。例えば、イオンビームの中心軸が被加工体10の表面と平行である場合、入射角は0°である。
次に、CVD法により記録要素32A及び充填材36の上に保護層38を形成する(S120)。ここで、被加工体10を真空槽から搬出し、ホルダから被加工体10を取外す。
更に、ディッピング法により保護層38の上に潤滑層40を塗布する(S122)。これにより、前記図2に示される磁気記録媒体30が完成する。
このように、炭素を主成分とする主マスク層22の上に酸素系ガスを用いたドライエッチングに対して耐食性を有する副マスク層26を設け、更に主マスク層22と副マスク層26との間に酸素系ガスを用いたドライエッチングに対して耐食性を有し、且つ、ハロゲン系ガスを用いたドライエッチングに対するエッチングレートが酸素系ガスを用いたドライエッチングに対するエッチングレートよりも高い中間マスク層24を設け、副マスク層加工工程(S106)と中間マスク層加工工程(主マスク層加工工程)(S110)との間で樹脂層除去工程(S108)を実行し、樹脂層除去工程(S108)で酸素系ガスを用い、中間マスク層加工工程(主マスク層加工工程)(S110)でハロゲン系ガスを用いることで、樹脂層除去工程(S108)において樹脂層28を完全に除去すると共に主マスク層22を保護できるので、中間マスク層加工工程(主マスク層加工工程)(S110)で主マスク層22を所望の形状に高精度で加工でき、記録要素32Aの加工精度の向上に寄与する。
又、樹脂層除去工程(S108)で樹脂層と反応性の高い酸素系ガスを用いているので、効率良く樹脂層を除去することができる。
又、主マスク層22は炭素が主成分であり、希ガスを用いたドライエッチングに対するエッチングレートが磁性材料の記録層20(32)よりも低いので、それだけ主マスク層22を薄くすることができ、この点でも記録要素32Aの加工精度の向上に寄与する。
又、希ガスを用いたドライエッチングで記録層を凹凸パターンに加工するので、記録層の磁気特性の劣化を防止できる。
更に、主マスク層22は炭素が主成分であり、主マスク層除去工程(S114)において酸素系ガスやハロゲン系ガスによらず水素系ガスを用いたドライエッチングにより記録要素32Aの上に残存する主マスク層22を除去するので、この点でも記録層の磁気特性の劣化を防止できる。
又、樹脂層加工工程(S104)から保護層成膜工程(S120)までの工程がドライプロセスであるので、この点でも記録層の磁気特性の劣化を防止できる。
又、中間マスク層加工工程(S110)が主マスク層加工工程を兼ねており、中間マスク層24及び主マスク層22双方を凹凸パターンに加工するので生産効率が良い。
又、樹脂層加工工程(S104)から保護層成膜工程(S120)までの工程がドライプロセスであるのでウェットプロセスとドライプロセスとを併用する製造工程に対して被加工体10の搬送等が容易であり、この点でも生産効率がよい。
尚、本第1実施形態において、炭素を主成分とする主マスク層22の上に酸素系ガスを用いたドライエッチングに対して耐食性を有する副マスク層26を設け、更に主マスク層22と副マスク層26との間に酸素系ガスを用いたドライエッチングに対して耐食性を有し、且つ、ハロゲン系ガスを用いたドライエッチングに対するエッチングレートが酸素系ガスを用いたドライエッチングに対するエッチングレートよりも高い中間マスク層24を設け、副マスク層加工工程(S106)と中間マスク層加工工程(主マスク層加工工程)(S110)との間で樹脂層除去工程(S108)を実行し、樹脂層除去工程(S108)で酸素系ガスを用い、中間マスク層加工工程(主マスク層加工工程)(S110)でハロゲン系ガスを用いているが、図13に示される本発明の第2実施形態のように、炭素を主成分とする主マスク層22の上にF及びClの一方の元素を含む第1のハロゲン系ガスを用いたドライエッチングに対して耐食性を有する副マスク層26を設け、更に主マスク層22と副マスク層26との間に第1のハロゲン系ガスを用いたドライエッチングに対して耐食性を有し、且つ、F及びClの他方の元素を含む第2のハロゲン系ガスに対するエッチングレートが第1のハロゲン系ガスを用いたドライエッチングよりも高い中間マスク層24を設け、副マスク層加工工程(S106)と中間マスク層加工工程(主マスク層加工工程)(S110)との間で樹脂層除去工程(S108)を実行し、樹脂層除去工程(S108)で第1のハロゲン系ガスを用い、中間マスク層加工工程(主マスク層加工工程)(S110)で第2のハロゲン系ガスを用いてもよい。
本第2実施形態も前記第1実施形態と同様に、樹脂層加工工程(S108)において樹脂層28を完全に除去すると共に主マスク層22を保護できるので、主マスク層加工工程(S110)において主マスク層22を所望の形状に高精度で加工でき、記録要素32Aの加工精度の向上に寄与する。
又、樹脂層除去工程(S108)で樹脂層と反応性の高いハロゲン系ガスを用いているので、効率良く樹脂層を除去することができる。
本第2実施形態における、中間マスク層24の材料、副マスク層26の材料、樹脂層除去工程(S108)用の第1のハロゲン系ガス、中間マスク層加工工程(主マスク層加工工程)(S110)用の第2のハロゲン系ガスの好ましい組合わせを表2に示す。
Figure 0004626600
又、上記第1実施形態において、中間マスク層加工工程(110)が主マスク層加工工程を兼ねており主マスク層22及び中間マスク層24双方を加工しているが、主マスク層加工工程と中間マスク層加工工程とを別の工程として設けてもよい。主マスク層加工工程と中間マスク層加工工程は、共通の加工用ガスを用いてもよく、異なる加工用ガスを用いてもよい。尚、この場合、主マスク層加工工程において副マスク層に基いて主マスク層を凹凸パターンに加工してもよいが、例えば主マスク層加工工程の前又は主マスク層加工工程中に副マスク層が消失してしまう場合には中間マスク層に基いて主マスク層を凹凸パターンに加工してもよい。
又、上記第1実施形態において、記録層加工工程(S112)において記録層20を完全に分割しているが、記録層を厚さ方向の途中まで加工し、凹部で記録層が連続した凹凸パターンの記録層を形成してもよい。
又、上記第1実施形態において、記録層20(32)の下に軟磁性層16、配向層18が形成されているが、記録層20(32)の下の層の構成は、磁気記録媒体の種類に応じて適宜変更すればよい。例えば、軟磁性層16の下に反強磁性層や下地層を形成してもよい。又、軟磁性層16、配向層18のいずれか一方を省略してもよい。又、基板12の上に記録層20(32)を直接形成してもよい。
又、上記第1実施形態において、磁気記録媒体30は記録要素32Aがデータ領域においてトラックの形状で形成された垂直記録型のディスクリートトラックメディアであるが、トラックが周方向に分割された形状で記録要素が形成されたパターンドメディア、記録要素が螺旋形状で形成された磁気ディスクの製造についても本発明は適用可能である。又、MO等の光磁気ディスク、磁気と熱を併用する熱アシスト型の記録ディスク、更に、磁気テープ等のディスク形状以外の磁気記録媒体の製造に対しても本発明は適用可能である。
上記第1実施形態のとおり磁気記録媒体30を作製した。具体的には、まず被加工体10の出発体を準備した(S102)。
基板12の厚さは0.6mm、外径は48mm、中心孔の直径は12mmであった。又、基板12の材料はガラスであった。
軟磁性層16の厚さは100nm、軟磁性層16の材料はCoZrNb合金であった。
配向層18の厚さは30nm、配向層18の材料はRuであった。
記録層20(32)の厚さは20nm、記録層20(32)の材料はCoCrPt合金であった。
主マスク層22の厚さは12nm、主マスク層22の材料はC(炭素)であった。
中間マスク層24の厚さは3nm、中間マスク層24の材料はSiであった。
副マスク層26の厚さは2nm、副マスク層26の材料はNiであった。
樹脂層28の厚さは70nm、樹脂層28の材料はアクリル樹脂であった。尚、樹脂層28は、スピンコート法により、基板12を7000rpmで60秒間回転させて基板12上に塗布された。樹脂層28の厚さは中心孔の周辺以外の領域では上記のように約70nmであったが、中心孔の周辺では約700nmであった。図14は、基板12の中心孔の内周の部分を示す光学顕微鏡写真である。図14において色が濃い部分が中心孔であり、色が比較的薄い部分が中心孔よりも径方向外側の樹脂層28の表面である。又、中心孔の周囲に沿って形成された細い帯状の部分が樹脂層28における、他の部分よりも突出して形成された厚さが約700nmの部分である。更に、90℃の温度下で90秒間ベイキング処理して樹脂層28を所定の硬さに硬化させた。
次に、インプリント法によりスタンパの転写面を樹脂層28に当接させて樹脂層28に記録層32の凹凸パターンに相当する凹凸パターンを転写し、Oガスを用いたRIEにより、凹部の底部の樹脂層28を除去して樹脂層28を凹凸パターンに加工した(S104)。尚、データ領域におけるラインアンドスペースパターンの凸部の径方向の幅は65nmだった。又、凹部の径方向の幅も65nmだった。
次に、Arガスを用いたIBEにより、樹脂層28に基いて副マスク層26を凹凸パターンに加工した(S106)。
次に、Oガスを用いたRIEにより、副マスク層26の上に残存する樹脂層28を除去した(S108)。エッチングの条件は以下のとおりだった。
真空チャンバ内の圧力:2Pa
ガスの流量:50sccm
プラズマソース電力:2000W
加工時間:90秒
尚、被加工体10にバイアス電圧は印加しなかった。樹脂層28は、中心孔の周辺の部分も含めて完全に除去された。一方、副マスク層26、中間マスク層24については殆ど形状の変化が認められなかった。
次に、同じ真空チャンバ内でCFガス(ハロゲン系ガス)を用いたRIEにより、副マスク層26に基いて中間マスク層24及び主マスク層22を凹凸パターンに加工した(S110)。エッチングの条件は以下のとおりだった。
真空チャンバ内の圧力:1Pa
CFガスの流量:50sccm
プラズマソース電力:1000W
バイアス電力(被加工体10に印加):50W
加工時間:15秒
次に、Arガス(希ガス)を用いたIBEにより、中間マスク層24及び主マスク層22に基いて連続膜の記録層20をエッチングして凹凸パターンの記録層32を形成した(S112)。尚、この工程で副マスク層26及び中間マスク層24は完全に除去され、記録要素32Aの上には主マスク層22だけが残存していた。
次に、NHガス(水素系ガス)を用いたRIEにより、記録要素32Aの上に残存する主マスク層22を除去した(S114)。エッチングの条件は以下のとおりだった。
真空チャンバ内の圧力:1Pa
NHガスの流量:50sccm
プラズマソース電力:1000W
前段加工時間:15秒
前段加工時バイアス電力(被加工体10に印加):15W
後段加工時間:30秒
後段加工時バイアス電力:0W
このように、主マスク層除去工程を複数段の工程に分けて実施し、最後の工程のバイアス電力をこれよりも前の工程のバイアス電力よりも小さく抑制する(本実施例ではバイアス電力を印加しない)ことで、記録層の磁気特性の劣化をより抑制する効果が得られる。
図15は、主マスク層除去工程(S114)後における、基板12の中心孔の内周の部分を示す光学顕微鏡写真である。図15に示されるように、基板12の中心孔の内周近傍において、残存する樹脂層28は全く認められなかった。又、残存する主マスク層22、中間マスク層24、副マスク層26も全く認められなかった。
又、図16は、主マスク層除去工程(S114)後における、記録層32のサーボ領域のバースト信号パターンを示すSEM(走査型電子顕微鏡)写真である。写真における四角形状の部分が凹部である。
[比較例1]
上記実施例に対し、主マスク層22と副マスク層26との間に中間マスク層24を形成しなかった。又、樹脂層除去工程(S108)を省略した。他の条件は上記実施例と同様として磁気記録媒体30を作製した。
図17は、主マスク層除去工程(S114)後における、基板12の中心孔の内周の部分を示す光学顕微鏡写真である。図17において色が濃い部分が中心孔であり、色が比較的薄い部分が中心孔よりも径方向外側の記録層32の表面である。又、色の濃さが中間の帯状の部分は、記録層32の上に残存した樹脂層28である。図17に示されるように、主マスク層除去工程(S114)後においても、樹脂層28は中心孔の周囲に沿って残存していた。
[比較例2]
上記実施例に対し、主マスク層22と副マスク層26との間に中間マスク層24を形成しなかった。又、樹脂層除去工程(S108)において、エッチングの異方性を高めて主マスク層22の幅方向のエッチングを抑制するために被加工体10に約50Wのバイアス電力を印加した。又、樹脂層除去工程(S108)において、主マスク層22は副マスク層26に基いて凹凸パターンに加工された。従って、中間マスク層加工工程(主マスク層加工工程)(S110)は行わなかった。他の条件は上記実施例と同様として磁気記録媒体30を作製した。
図18は、主マスク層除去工程(S114)後における、記録層32のサーボ領域のバースト信号パターンを示すSEM写真である。図18に示されるように、比較例2のバースト信号パターンの凹部は、前記図16に示される実施例のバースト信号パターンの凹部よりも幅が広かった。これは、樹脂層除去工程(S108)において、主マスク層22が長時間(90秒間)エッチングされたことで、被加工体10にバイアス電力を印加したにも拘わらず主マスク層22のエッチングが厚さ方向だけでなく幅方向にも過度に進行したためである。尚、仮に実施例の樹脂層除去工程(S108)と同様に被加工体10にバイアス電力を印加しない場合には、凹部の幅が更に広がると考えられる。
本発明の第1実施形態に係る磁気記録媒体の製造工程における被加工体の出発体の構造を模式的に示す側断面図 同被加工体を加工して得られる磁気記録媒体の構造を模式的に示す側断面図 同磁気記録媒体の製造工程の概要を示すフローチャート 樹脂層に凹凸パターンが転写された前記被加工体の形状を模式的に示す側断面図 凹部の底部の樹脂層が除去された同被加工体の形状を模式的に示す側断面図 副マスク層が凹凸パターンに加工された同被加工体の形状を模式的に示す側断面図 樹脂層が除去された同被加工体の形状を模式的に示す側断面図 凹部の底部の中間マスク層及び主マスク層が除去された同被加工体の形状を模式的に示す側断面図 凹部の底部の記録層が除去された同被加工体の形状を模式的に示す側断面図 主マスク層が除去された同被加工体の形状を模式的に示す側断面図 記録層の上に充填材が成膜された同被加工体の形状を模式的に示す側断面図 記録要素及び充填材の表面が平坦化された同被加工体の形状を模式的に示す側断面図 本発明の第2実施形態に係る磁気記録媒体の製造工程の概要を示すフローチャート 本発明の実施例に係る磁気記録媒体の製造工程における被加工体の出発体の中心孔の周辺部分を拡大して示す光学顕微鏡写真 同被加工体の主マスク層除去工程後の中心孔の周辺部分を拡大して示す光学顕微鏡写真 同被加工体の主マスク層除去工程後のサーボ領域における記録層のバースト信号パターンを示すSEM写真 比較例1に係る磁気記録媒体の製造工程における被加工体の主マスク層除去工程後の中心孔の周辺部分を拡大して示す光学顕微鏡写真 比較例2に係る磁気記録媒体の製造工程における被加工体の主マスク層除去工程後のサーボ領域における記録層のバースト信号パターンを示すSEM写真
符号の説明
10…被加工体
12…基板
16…軟磁性層
18…配向層
20、32…記録層
22…主マスク層
24…中間マスク層
26…副マスク層
28…樹脂層
30…磁気記録媒体
32A…記録要素
34…凹部
36…充填材
38…保護層
40…潤滑層
S102…準備工程
S104…樹脂層加工工程
S106…副マスク層加工工程
S108…樹脂層除去工程
S110…中間マスク層加工工程(主マスク層加工工程)
S112…記録層加工工程
S114…主マスク層除去工程
S116…充填材成膜工程
S118…平坦化工程
S120…保護層成膜工程
S122…潤滑層成膜工程

Claims (5)

  1. 基板、磁性材料の連続膜の記録層、炭素を主成分とする主マスク層、酸素系ガスを用いたドライエッチングに対して耐食性を有し、且つ、ハロゲン系ガスを用いたドライエッチングに対するエッチングレートが前記酸素系ガスを用いたドライエッチングに対するエッチングレートよりも高い中間マスク層、前記酸素系ガスを用いたドライエッチングに対して耐食性を有し、且つ、前記中間マスク層よりも前記ハロゲン系ガスを用いたドライエッチングに対するエッチングレートが低い副マスク層及び前記酸素系ガスを用いたドライエッチングにより除去される性質を有する樹脂層を有し、これらの層がこの順で前記基板の上に形成された被加工体の出発体を準備する準備工程と、前記樹脂層を所定の凹凸パターンに加工する樹脂層加工工程と、ドライエッチングにより前記樹脂層に基づいて前記副マスク層を前記凹凸パターンに相当する凹凸パターンに加工する副マスク層加工工程と、前記酸素系ガスを用いたドライエッチングにより前記樹脂層のうち前記副マスク層上に残存する樹脂層を除去する樹脂層除去工程と、前記ハロゲン系ガスを用いたドライエッチングにより前記副マスク層に基づいて前記中間マスク層を前記凹凸パターンに相当する凹凸パターンに加工する中間マスク層加工工程と、ドライエッチングにより前記副マスク層及び前記中間マスク層の少なくとも一方に基づいて前記主マスク層を前記凹凸パターンに相当する凹凸パターンに加工する主マスク層加工工程と、ドライエッチングにより前記主マスク層に基づいて前記記録層を前記凹凸パターンに相当する凹凸パターンに加工して該凹凸パターンの凸部として記録要素を形成する記録層加工工程と、を含み、これらの工程をこの順で実行し、前記中間マスク層を前記主マスク層加工工程の後に完全に除去することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
  2. 基板、磁性材料の連続膜の記録層、炭素を主成分とする主マスク層、F及びClの一方の元素を含む第1のハロゲン系ガスを用いたドライエッチングに対して耐食性を有し、且つ、他方の元素を含む第2のハロゲン系ガスを用いたドライエッチングに対するエッチングレートが前記第1のハロゲン系ガスを用いたドライエッチングに対するエッチングレートよりも高い中間マスク層、前記第1のハロゲン系ガスを用いたドライエッチングに対して耐食性を有し、且つ、前記中間マスク層よりも前記第2のハロゲン系ガスを用いたドライエッチングに対するエッチングレートが低い副マスク層及び前記第1のハロゲン系ガスを用いたドライエッチングにより除去される性質を有する樹脂層を有し、これらの層がこの順で前記基板の上に形成された被加工体の出発体を準備する準備工程と、前記樹脂層を所定の凹凸パターンに加工する樹脂層加工工程と、ドライエッチングにより前記樹脂層に基づいて前記副マスク層を前記凹凸パターンに相当する凹凸パターンに加工する副マスク層加工工程と、前記第1のハロゲン系ガスを用いたドライエッチングにより前記樹脂層のうち前記副マスク層上に残存する樹脂層を除去する樹脂層除去工程と、前記第2のハロゲン系ガスを用いたドライエッチングにより前記副マスク層に基づいて前記中間マスク層を前記凹凸パターンに相当する凹凸パターンに加工する中間マスク層加工工程と、ドライエッチングにより前記副マスク層及び前記中間マスク層の少なくとも一方に基づいて前記主マスク層を前記凹凸パターンに相当する凹凸パターンに加工する主マスク層加工工程と、ドライエッチングにより前記主マスク層に基づいて前記記録層を前記凹凸パターンに相当する凹凸パターンに加工して該凹凸パターンの凸部として記録要素を形成する記録層加工工程と、を含み、これらの工程をこの順で実行し、前記中間マスク層を前記主マスク層加工工程の後に完全に除去することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
  3. 請求項1又は2において、
    前記中間マスク層加工工程が前記主マスク層加工工程を兼ねており、該中間マスク層加工工程において前記副マスク層に基づいて前記中間マスク層及び前記主マスク層を加工することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
  4. 請求項1乃至3のいずれかにおいて、
    前記記録層加工工程の後に、ドライエッチングにより前記主マスク層のうち前記記録要素上に残存する主マスク層を除去する主マスク層除去工程が設けられたことを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
  5. 請求項4において、
    前記主マスク層除去工程において水素系ガスを用いたドライエッチングにより前記主マスク層のうち前記記録要素上に残存する主マスク層を除去することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
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