图案形成方法、压模的制造方法以及磁记录介质的制造方法
【专利说明】图案形成方法、压模的制造方法以及磁记录介质的制造方 法
[0001] 相关申请
[0002] 本申请享受以日本特许出愿2013-265759号（申请日：2013年12月24日）为在 先申请的优先权。本申请通过参照该在先申请而包含其全部内容。
技术领域
[0003] 本发明的实施方式涉及图案形成方法、压模的制造方法以及磁记录介质的制造方 法。
【背景技术】
[0004] 近年来，伴随着信息量的显著增加，渴望实现大容量信息记录装置。在半导体存储 器装置中，为了出于增加容量的目的而提高每单位面积的安装密度，多使元件尺寸的微细 化，例如晶体管的布线尺寸微细化到数（nm)~数十（nm)的范围，希望实现能够与此相应的 制造技术。另外，关于硬盘驱动器（HDD)，为了记录介质的高密度化，正在进行以垂直磁记录 为中心的各种技术开发，此外作为能够兼顾记录密度进一步的增加与介质磁化的热波动耐 性的介质还提出图案化介质。
[0005] 图案化介质是将一个或者多个磁性区域作为1个单元来进行记录的介质，为了用 1个单元来记录1位信息，需要使各记录单元彼此磁性分离。因此，一般的方法是例如应用 半导体制造领域的微细加工技术将磁性点部与非磁性部在同一平面内分离开。在图案化介 质制作方法中具有下述的自顶向下（top down)方式与自底向上（top up)方式。顶部在下 方式是使用在磁记录层上部制作出的凸图案掩模向下部磁记录层复制微细凸图案的方式。 与此相对，在顶部在上方式中，预先在基板上形成微细图案、相对于微细凸图案形成磁记录 层、使记录层材料描绘出凸形状而得到分离图案的方法。另外，作为特殊的方法，也具有如 下所述的方法：在磁记录层上设置微细凸掩模并以高能量向其照射离子，通过向所希望的 区域注入离子而制作出非磁性区域，有选择地将磁记录图案分离。
[0006] 如上所述，为了使记录密度高密度化，需要在基板上制作出上述微细图案，不得不 制作可与凸图案的间距缩小相对应的掩模。作为与此相对应的既有技术，可列举使用紫外 线曝光和/或电子线曝光的各种光刻法，另一方面，作为尺寸偏差更小且可简便地形成微 细图案的方法之一，有使用金属微粒的微细加工方法。
[0007] 金属微粒为具有数（nm)~数百（nm)的直径的微粒的总称，有时也被称为纳米微 粒或简称为微粒。通常，在基板上使用金属微粒的情况下，使用金属微粒材料分散在特定的 溶剂中的所谓分散液，通过将其涂敷在基板上而得到金属微粒的周期性图案。接下来，通过 在金属微粒涂敷后将其作为掩模层或者基底层而使用，能够在同一平面上得到独立的凸图 案。另外，也能够在基板上预先形成物理性的凸图案，将凸图案作为向导而人为地排列出所 希望的图案。
[0008] 金属微粒含有各种材料，尤其是使用贵金属材料时的金属微粒，其化学性质稳定 并具备很高的耐蚀刻性，所以在将其用作凸图案加工用掩模时能够维持加工余量同时降低 加工后图案的尺寸转换差，所以很合适，但也可以应用其他基于氧化物材料和/或化合物 材料的微粒。
[0009] 存在于自由空间以及分散液中的金属微粒具有从周围的金属微粒受到由范德华 (van der Waals)引力所产生的相互作用而凝集的倾向。因此,为了使各金属微粒不相互 凝集，一般的设计?制造方针是预先向微粒表面赋予含有高分子链的保护基，将其相对于相 邻的其他金属微粒在物理?化学方面隔离开。然而，在将金属微粒作为为掩模的微细加工 工艺中，伴随着等离子损伤，金属微粒周围的保护基会消失，所以相邻的金属微粒彼此会凝 集。因此，掩模图案在基板上变化，所以复制后的凸图案的尺寸偏差恶化。金属微粒的凝集 不仅会使复制图案的精度下降，而且其自体也会成为基板上的残渣，所以在半导体制造工 序中由不需要的颗粒引起成品率下降，在硬盘介质中，粒子成为凸图案，致使介质中的磁头 悬浮特性劣化，并与HDI (Head Disk Interface，硬盘接口）特性的恶化有关。由此，从制 造工序的成品率管理方面来看，抑制微粒凝集也成为重要的项目。另外，伴随着微细图案的 尺寸窄小化，也要求掩模材料微细化，其中需要进行窄间距金属微粒的凸图案复制。另一方 面，如前所述，为了抑制微粒彼此凝集而扩大微粒间距离，这会导致微粒间距离即图案间距 扩大。因此，需要不将微粒间距离扩大得那么大地抑制凝集的方法。
[0010] 另外，向金属微粒赋予保护基导致制造节拍时间延长并增大成本。因此，作为抑制 金属微粒凝集的保护基，优选，不会将微粒间距离扩大得那么大的保护基，并且作为其制造 方法，则希望更加廉价的方法。然而，以往的方法一般是在金属微粒合成时赋予高分子保护 基，如前所述，难以同时满足上述要求。
[0011] 因此，在使用了金属微粒的微细图案形成工艺中，不但希望抑制金属微粒凝集，还 希望确保窄间隔、维持图案排列精度并扩大加工余量，必须实现可全部满足这些要求的制 造方法。但是，在应用以往技术来形成金属微粒掩模和/或微细凸图案时，会产生前述的妥 协（trade-off)的问题，特别难以得到高精细的凸图案。
【发明内容】
[0012] 本发明的实施方式的目的在于提供图案尺寸精度良好且廉价的图案形成方法、磁 记录介质的制造方法以及压模的制造方法。
[0013] 根据实施方式，提供一种图案形成方法，包含：
[0014] 在基板上形成被加工层的工序；
[0015] 将含有金属微粒和溶剂的金属微粒涂敷液涂敷到所述被加工层上以形成金属微 粒掩模层的工序；
[0016] 通过第1蚀刻来降低金属微粒周围的保护基量的工序；
[0017] 暴露于至少含有碳与氟的气体以置换金属微粒周围的保护基，由此在金属微粒周 围形成保护层的工序；和
[0018] 通过使用至少含有碳与氟的气体的第2蚀刻来将金属微粒掩模层的凸图案复制 到被加工层上的工序。
【附图说明】
[0019] 图1是表示第1实施方式涉及的图案形成方法的一例的图。
[0020] 图2是表示第2实施方式涉及的图案形成方法的一例的图。
[0021] 图3是表示第3实施方式涉及的压模的制造方法的一例的图。
[0022] 图4是表示第4实施方式涉及的磁记录介质的制造方法的一例的图。
[0023] 图5是表示第5实施方式涉及的磁记录介质的制造方法的一例的图。
[0024] 图6是表示第6实施方式涉及的磁记录介质的制造方法的一例的图。
[0025] 图7是表示第7实施方式涉及的纳米刻印（imprint)与磁记录介质的制造方法的 一例的图。
[0026] 图8是表示第8实施方式涉及的纳米刻印与磁记录介质的制造方法的一例的图。
[0027] 图9是表示记录位图案相对于磁记录介质的周向的一例的图。
[0028] 图10是表示记录位图案相对于磁记录介质的周向的另一例的图。
[0029] 图11是表示记录位图案相对于磁记录介质的周向的另一例的图。
[0030] 图12是将能够应实施方式涉及的磁记录介质的磁记录再生装置的一例部分拆开 的立体图。
[0031] 图13是表示实施方式涉及的金属微粒掩模的上面SEM像的照片。
[0032] 图14是表示使用实施方式涉及的金属微粒掩模而制作出的凸图案的上面SEM像 的照片。
[0033] 图15是表示实施方式涉及的金属微粒掩模的另一例的上面SEM像的照片。
[0034] 图16是表示实施方式涉及的金属微粒掩模剥离后的凸图案的上面SEM像的照片。
【具体实施方式】
[0035] 第1实施方式涉及的图案形成方法，包括：
[0036] 在基板上形成被加工层的工序；
[0037] 将含有金属微粒与溶剂的金属微粒涂敷液涂敷到被加工层上而形成金属微粒层 的工序；
[0038] 通过第1蚀刻来降低金属微粒周围的保护基量的工序；
[0039] 暴露于含有碳与氟的气体，使气体吸附在金属微粒周围而形成保护层的工序；以 及
[0040] 通过第2蚀刻来将凸图案向该被加工层复制的工序。
[0041] 第2实施方式涉及的图案形成方法，还包括在将凸图案向被加工层复制的工序之 后将金属微粒除去的工序以外，与第1实施方式相同。
[0042] 第3实施方式涉及的压模的制造方法，包括：
[0043] 在基板上形成被加工层的工序；
[0044] 将含有金属微粒与溶剂的金属微粒涂敷液涂敷到被加工层上而形成金属微粒层 的工序；
[0045] 通过第1蚀刻来降低金属微粒周围的保护基量的工序；
[0046] 暴露于含有碳与氟的气体，使气体吸附在金属微粒周围而形成保护层的工序；
[0047] 通过第2蚀刻来将凸图案向被加工层复制的工序；
[0048] 在凸图案上形成导电层的工序；
[0049] 在导电层上通过进行电镀而形成电铸层的工序；以及
[0050] 从被加工层上剥离电铸层的工序。
[0051] 在第3实施方式涉及的压模的制造方法中，还能够包括：在在凸图案上形成导电 层的工序之前，除去金属微粒的工序。
[0052] 第4实施方式涉及的磁记录介质的制造方法，包含：
[0053] 在基板上形成磁记录层的工序；
[0054] 在该磁记录层上涂敷含有金属微粒与溶剂的金属微粒涂敷液而形成金属微粒层 的工序；
[0055] 通过第1蚀刻来降低金属微粒周围的保护基量的工序；
[0056] 暴露于含有碳与氟的气体，使气体吸附在金属微粒周围而形成保护层的工序；以 及
[0057] 通过第2蚀刻来将凸图案向磁记录层复制的工序。
[0058] 第5实施方式涉及的磁记录介质的制造方法，还包含：在形成金属微粒层的工序 之前，在磁记录层上形成剥离层的工序；和
[0059] 在将凸图案向磁记录层复制的工序之后，将剥离层溶解除去并且将金属微粒层除 去的工序。
[0060] 第6实施方式涉及的磁记录介质的制造方法，包含：
[0061] 在基板上形成基底层的工序；
[0062] 将含有金属微粒与溶剂的金属微粒涂敷液涂敷到基底层上而形成金属微粒层的 工序；
[0063] 通过第1蚀刻来降低金属微粒周围的保护基量的工序；
[0064] 暴露于含有碳与氟的气体，使气体吸附在金属微粒周围而形成保护层的工序；以 及
[0065] 通过第2蚀刻来将凸图案向该基底层复制的工序；
[0066] 从被加工层上除去金属微粒的工序；以及
[0067] 在具有凸图案的基底层上形成磁记录层的工序。
[0068] 第7实施方式涉及的磁记录介质的制造方法，其特征在于，包括：
[0069] 在基板上形成磁记录层的工序；
[0070] 在该磁记录层上形成抗蚀剂层的工序；
[0071] 通过在抗蚀剂层上刻印压模而设置凸图案的工序；以及
[0072] 将凸图案复制到磁记录层的工序，
[0073] 其中，所述压模通过下述工序而形成：
[0074] 在基板上形成被加工层的工序；
[0075] 将含有金属微粒与溶剂的金属微粒涂敷液涂敷到被加工层上而形成金属微粒层 的工序；
[0076] 通过第1蚀刻来降低金属微粒周围的保护基量的工序；
[0077] 暴露于含有碳与氟的气体，使气体吸附在金属微粒周围而形成保护层的工序；
[0078] 通过第2蚀刻来将凸图案向该被加工层复制的工序；
[0079] 在凸图案上形成导电层的工序；
[0080] 在导电层上通过进行电镀而形成电铸层的工序；以及
[0081] 从被加工层剥离电铸层的工序。
[0082] 第8实施方式所涉及的磁记录介质的制造方法，其特征在于，包括：
[0083] 在基板上形成磁记录层的工序；
[0084] 在磁记录层上形成基底层的工序；
[0085] 在基底层上形成抗蚀剂层的工序；
[0086] 通过在抗蚀剂层上刻印压模而设置凸图案的工序；
[0087] 将凸图案复制到基底层的工序；以及
[0088] 在具有该凸图案的基底层上形成磁记录层的工序，
[0089] 其中，所述压模通过下述工序而形成：
[0090] 在基板上形成被加工层的工序；
[0091] 将含有金属微粒与溶剂的金属微粒涂敷液涂敷到被加工层上而形成金属微粒层 的工序；
[0092] 通过第1蚀刻来降低金属微粒周围的保护基量的工序；
[0093] 暴露于含有碳与氟的气体，使气体吸附在金属微粒周围而形成保护层的工序；
[0094] 通过第2蚀刻来将凸图案向该被加工层复制的工序；
[0095] 在凸图案上形成导电层的工序；
[0096] 在导电层上通过进行电镀而形成电铸层的工序；以及
[0097] 从被加工层剥离所述电铸层的工序。
[0098] 根据该第1至第8实施方式，通过蚀刻将预先设置于金属微粒周围的抑制凝集效 果较弱的保护基部分除去由此降低了其量，之后，通过将微粒表面暴露于含有碳与氟的气 体，从而使气体吸附于微粒表面而与保护基置换，由此能够更良好抑制微粒层凝集。当使用 称为气体暴露的方法时，不但能够不依存于保护基材料和/或由溶剂种类等限制的保护基 材料的种类地、赋予对凝集抑制有效的保护基，而且伴随着称为气体暴露的制造方法的简 易化，能够缩短制造节拍时间，降低成本。
[0099] 另外，根据实施方式涉及的方法，不会受到金属微粒合成时的保护基材料和/或 溶剂种类的制约，能够广泛地选定材料。另外，可提供能够全部同时满足微粒掩模的凝集抑 制、窄间隔的确保、加工余量扩大、间距偏差的劣化抑制的制造方法，通过适用该过程能够 形成微细微粒掩模。
[0100] 根据实施方式，不需要在合成时进行金属微粒的保护基赋予，能够通过简易的气 体暴露置换保护基且使凝集轻微。
[0101] 下面，参照附图就实施方式进行说明。
[0102] 在图1(a)至图1(f)中示出了表示第1实施方式涉及的图案形成方法的一例的 图。
[0103] 如图所示，第1实施方式涉及的图案形成方法包括：
[0104] 如图I (a)所示，在基板1上形成被加工层2的工序；
[0105] 如图I (b)所不将含有金属微粒4和溶剂5的分散液6涂敷在被加工层2上，如图 I (c)所示形成金属微粒层8的工序；
[0106] 如图I (d)所示，通过进行第1蚀刻而降低金属微粒层8的金属微粒表面的保护基 量的工序；
[0107] 如图I (e)所不，将金属微粒层8暴露于含有碳以及氟的气体气氛25中而形成未 图示的保护层的工序；和
[0108] 如图1(f)所示，通过第2蚀刻，将金属微粒层8作为掩模而将凸图案复制到被加 工层2上的工序。
[0109] 在图2(a)至图2(g)中示出了表示第2实施方式涉及的图案形成方法的一例的 图。
[0110] 第2实施方式涉及的图案形成方法是第1实施方式涉及的图案形成方法的变形 例，在图2(f)所示的向被加工层2复制凸图案的工序之后、还包含如图2(g)所示除去微粒 的工序，除此以外，与第1实施方式涉及的图案形成方法同样。
[0111] 在图3(a)至图3(f)中示出了表示第3实施方式涉及的图案形成方法的一例的 图。
[0112] 第3实施方式涉及使用通过第1以及第2实施方式制作出的凸图案来制作压模的 工序，除了包含下述工序以外与第1以及第2实施方式相同，也能够得到压模30 :
[0113] 如图3(a)所示，准备形成有具有凸图案的被加工层2的基板1 ;
[0114] 如图3(b)所示，对形成有具有凸图案的被加工层2的基板1覆盖导电层11的工 序；
[0115] 如图3(c)所示，在导电层11上进行电镀、在导电层11表面形成电铸层12的工序； 和
[0116] 如图3(f)所示，将电铸层12从基板1上脱离的工序。
[0117] 另外，在图3(c)的工序与图3(f)的工序之后，能够进而还包含：如图3(d)所示， 将被加工层2和包含导电层11的电铸层12-起从基板1上脱离的工序；以及如图3 (e)所 示，通过蚀刻将被加工层2的残渣除去的工序。
[0118] 在图4 (a)至图4(g)中示出了表示第4实施方式涉及的磁记录介质的制造方法的 一例的图。
[0119] 第4实施方式涉及磁记录介质的制造方法，包含：
[0120] 如图4(a)所示，在基板21上形成磁记录层22的工序；
[0121] 在磁记录层22上形成掩模层23的工序；
[0122] 在掩模层23上形成金属微粒层24的工序；
[0123] 如图4(b)所示，通过进行第1蚀刻而降低金属微粒层24的金属微粒表面的保护 基量的工序；
[0124] 如图4(c)所不，将金属微粒层24暴露于含有碳以及氟的气体气氛25中而形成未 图示的保护层的工序；
[0125] 如图4(d)所示，将含有金属微粒层24的凸图案向掩模层23复制的工序；
[0126] 如图4(e)所示，将凸图案向磁记录层22复制的工序；和
[0127] 如图4(f)所示，从磁记录层22上除去掩模层23的工序。
[0128] 进而，如图4(g)所示，能够通过在磁记录层22上任意形成保护层26而得到磁记 录介质100。
[0129] 在图5 (a)至图5 (i)中示出了表示第5实施方式涉及的磁记录介质的制造方法的 一例的图。
[0130] 第5实施方式是第4实施方式的变形例，除了包含下述工序外与第4实施方式相 同，也能够得到磁记录介质200 :
[0131] 如图5 (a)所示，除在磁记录层22与掩模层23之间设置剥离层27以外，与图4 (a) 同样地在基板21上形成磁记录层22、剥离层27、掩模层23以及金属微粒层24的工序；和
[0132] 代替图4(d)至图4(f)，如图5(f)所示将掩模层23的凸图案向剥离层27复制的 工序、如图5(g)所示将剥离层27的凸图案向磁记录层22复制的工序和如图5(h)所示通 过将剥离层27溶解除去而从磁记录层22上除去掩模层23的工序。
[0133] 另外，图5(a)至图5(g)所示，能够根据需要在掩模层23与金属微粒层24之间设 置用于改善图案复制精度的复制层28。
[0134] 在图6 (a)至图6(g)中示出了表示第6实施方式涉及的磁记录介质的制造方法的 一例的图。
[0135] 第6实施方式涉及磁记录介质的制造方法，其中，除在如图2 (g)所示形成设有带 凸图案的被加工层2的基板1后，如图6(f)所示形成磁记录层22、如图6(g)所示在磁记录 层22上形成保护层26以外，与图2(a)至图2(g)所示的方法相同。另外，所得到的磁记录 介质300除在基板1与磁记录层22之间设有带凸图案的被加工层2以外，与图4(g)以及 图5 (i)所示的磁记录介质100,200结构相同。
[0136] 在图7 (a)至图7 (i)中示出了表示第7实施方式涉及的磁记录介质的制造方法的 一例。
[0137] 第7实施方式是使用在第3实施方式中制作出的压模通过纳米刻印来制作磁记录 介质的例子，包含下述工序从而形成了磁记录介质400 :
[0138] 如图7(a)所示，在基板21上形成磁记录层22、掩模层23、复制层28以及纳米刻 印抗蚀剂层29的工序；
[0139] 如图7(b)所示，向纳米刻印抗蚀剂层29按下压模30以复制凸图案的工序；
[0140] 如图7(c)所示，将压模30从纳米刻印抗蚀剂层29的凸图案分离的工序；
[0141] 如图7(d)所示，通过蚀刻将纳米刻印抗蚀剂层29的残渣除去而使复制层28的表 面露出的工序；
[0142] 如图7(e)所示，将纳米刻印抗蚀剂层29的凸图案向复制层28复制的