垂直磁记录介质的制造方法

专利名称：垂直磁记录介质的制造方法
技术领域：
本发明涉及垂直磁记录介质的制造方法。 本申请基于2007年7月18日在日本申请的特愿2007-187253号主张优先权，将 其内容合并于此。
背景技术：
以往，硬盘等中使用的磁记录介质，通过构成磁记录层的磁性粒子的微细化、材料 的变更、磁头加工的微细化等改良而实现了面记录密度的大幅提高。然而，对于面记录密 度的进一步提高，由于磁头的加工限度、磁头的记录磁场扩大而引起对与记录对象的磁道 (记录要素)邻接的磁道的错误的信息记录、再生时串扰等问题明显化，用现有方法来提高 面记录密度已达到极限。 目前已知，为了进一步提高面记录密度，在磁记录层中，相互邻接的磁道的边界部 分形成槽，将邻接的磁道之间磁分离而得到的磁记录介质(例如参照专利文献l)。这种磁 记录介质被称为分离磁道型磁记录介质等，由于邻接的磁道之间通过槽被物理性地分离， 不会产生对邻接磁道的错误记录、串扰等问题，作为可进一步提高面记录密度的磁记录介 质而备受期待。 在这种磁记录层中具备槽的磁记录介质的制造中，目前已知在非磁性的基板自身 上形成槽，在该基板上层压软磁性层、磁记录层，由此仿照形成在基板上的槽的形状而在磁 记录层中形成槽的制造方法(例如参照专利文献2)。 此外，已知对于形成在基板上的磁记录层，通过使磁性材料羰基化的化学性蚀刻 方法，将磁性记录层的一部分羰基化并除去，由此在磁记录层中形成槽的方法(例如参照 非专利文献1)。 专利文献1 :日本特开2006-31756号公报
专利文献2 :日本特开2006-127681号公报 非专利文献1 :日本应用磁气学会志Vol28， No 3. 2004， P. 249-253 但是，制造在磁记录层中具备槽的磁记录介质中，利用上述专利文献2所记载的
制造方法时，难以在磁记录层中形成准确地仿照形成在基板上的槽的形状的槽，存在磁记
录层的结晶取向容易混乱、而在规定的方向上未形成易磁化轴，或槽自身产生磁各向异性
而不能切实地将邻接的磁道之间磁分离等问题。 另一方面，利用非专利文献1所记载的制造方法时，磁记录层的构成材料限于与 化学性蚀刻使用的羰基反应生成羰基化合物的材料，存在不能利用即使磁特性优异、但不 与羰基反应的材料来形成槽的大的限制。

发明内容
本发明是为了解决上述问题而提出的，其目的在于，提供对磁记录层的构成材料 的种类不加以限定，可高精度形成磁分离记录要素的槽的垂直磁记录介质的制造方法。
为了解决上述课题，本发明采用以下技术方案。 S卩，本发明的垂直磁记录介质的制造方法，该垂直磁记录介质包括基板、形成在该 基板上的软磁性层、直接或夹着中间层形成在该软磁性层上的具有对于表面垂直的易磁化 轴的磁记录层，所述磁记录层中形成有将所述磁记录层分离为多个记录要素的多个槽，其 中，所述制造方法具备将形成在所述磁记录层的上层的硬掩模层作为掩模，通过使用至少 含有卤素和氧的气体的反应性离子蚀刻来形成所述各槽的工序。 所述各槽优选以达到所述中间层的中途中的深度形成，从而不暴露所述软磁性层。 此外，优选至少通过所述软磁性层与所述磁记录层之间产生的蚀刻速度差，除去 对所述各槽的侧壁附着的附着物，并直至所述软磁性层的一面附近的深度来形成所述各槽。 形成所述槽后，优选使用至少含氢气体的气体等离子体对所述磁记录层进行照 射。 所述磁记录层可至少含Co。所述磁记录层可至少含有不与羰基反应的金属元素。
所述硬掩模层可至少含有Ti 、 W、 Ta中的任意一种。 所述各槽可沿所述垂直磁记录介质的记录磁道方向形成。 此外，所述各槽可沿所述垂直磁记录介质的记录磁道方向和与其垂直的方向形 成。 进而，所述各槽可形成为大致格子状。 根据本发明的垂直磁记录介质的制造方法，通过使用含氧和卤素的蚀刻气体对磁 记录层进行蚀刻，可在磁记录层中形成高精度且微细的槽。 此外，例如可以对于以往不能通过羰基化来进行蚀刻的由含有Pt或Cr等不与羰 基反应的金属元素的材料构成的磁记录层进行蚀刻。由此，可以在由含有Pt或Cr等不与 羰基反应的金属元素的材料构成的磁记录层中高精度地形成槽。 进一步地，通过使用含氧和卤素的蚀刻气体对磁记录层进行蚀刻，在硬掩模层的 表面上形成氧化膜，在硬掩模层与磁记录层之间，相对于蚀刻气体的蚀刻速度产生大幅度 的差异。由此，对于形成在磁记录层中的槽的深度，即使硬掩模层的厚度大幅度变薄，也可 在磁记录层中将槽形成至规定深度。通过使硬掩模层的厚度变薄，减少了由于蚀刻时硬掩 模层的飞散而对槽的附着，可高精度地形成槽，同时在后工序中也可容易地除去硬掩模层。


图1A为表示用本发明的垂直磁记录介质的制造方法形成的垂直磁记录介质的 例的截面图； 图1B为图1A的a的放大图； 图2A为表示本发明的垂直磁记录介质的制造方法的一例的截面图；
图2B为表示本发明的垂直磁记录介质的制造方法的一例的截面图；
图2C为表示本发明的垂直磁记录介质的制造方法的一例的截面图；
图2D为表示本发明的垂直磁记录介质的制造方法的一例的截面图；
图3A为表示本发明的垂直磁记录介质的制造方法的一例的截面 图3B为表示本发明的垂直磁记录介质的制造方法的一例的截面图 图3C为表示本发明的垂直磁记录介质的制造方法的一例的截面图 图3D为表示本发明的垂直磁记录介质的制造方法的一例的截面图 图4为表示垂直磁记录介质的其它例的截面图； 图5为表示垂直磁记录介质的其它例的截面图； 图6为表示本发明的验证结果的图。 符号说明10垂直磁记录介质11基板12软磁性层13中间层14磁记录层15槽
具体实施例方式
以下对本发明中的垂直磁记录介质制造方法的最佳方式进行说明。而且，本实施 方式是为了更好地理解本发明主旨而进行的具体说明，只要没有特别指定，则不限定本发 明。 首先，对通过本发明的垂直磁记录介质的制造方法制造的垂直磁记录介质的一例 进行说明。图1A和图1B分别为表示计算机硬盘驱动器中使用的分离磁道型垂直磁记录介 质的一部分断裂立体图和主要部分放大截面图。而且，在图1A和图1B中，为了明确表示各 部分，特别是将厚度方向放大来进行说明。 垂直磁记录介质10为在由圆盘状的非磁性体形成的基板11上依次层压有软磁性 层12、中间层13、磁记录层14和保护层15的结构。
[基板] 作为基板11，可以举出例如在由铝及其合金或氧化物、钛及其合金或氧化物、或者
硅、玻璃、碳、陶瓷、塑料、树脂以及它们的复合体形成的基板表面上用溅射法、气相沉积法、
电镀法等成膜法对不同种材质的非磁性层进行表面涂布处理而得到的基板。 作为基板11的形状，在磁盘用途的情况下使用炸面圈圆盘状的基板。在上层设置
有后述的磁记录层14的基板11，即垂直磁记录介质10在磁记录和再生时，以该圆盘的中
心为轴，例如以3600rpm 15000rpm左右的速度旋转来使用。此时，进行信息的读取、写入
的磁头，相对于垂直磁记录介质10的表面或背面隔开0. 1 ii m 几nm左右的间隔来悬浮行
进。因此，作为基板11优选适当地控制表面或背面的平坦性、表背两面的平行性、基板圆周
方向的起伏和表背面的粗糙度。[软磁性层] 成为基板11的上层的软磁性层12可通过溅射法或气相沉积法等来形成。作为其 结构，例如可使用称为CoNbZr膜的非晶质的合金材料、称为FeTaC膜的微结晶析出型的合 金膜、或称为NiFe膜的结晶质的合金膜。此外，这种软磁性层12例如也可由软磁性体和非 磁性体交替层压而成的层压体构成。
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中间层13例如也称为取向层等。例如，使在该中间层13上重叠形成的磁记录层 14的易磁化轴的方向相对于垂直磁记录介质10的表面在垂直方向上取向。此外，谋求促 进磁记录层14的外延生长。中间层13优选例如由具有膜厚为0. 1 10nm左右的面心立 方结构(fee)或六角密堆结构(hep)的金属膜构成。特别是可优选采用CoCr合金、CoCrRu 合金、Pd、Cu、Pt、Ru等。
[磁记录层] 磁记录层14例如可为易磁化轴相对于垂直磁记录介质10的表面在垂直方向上 取向的强磁性材料。而且，这种易磁化轴的取向可由磁记录层14单独控制，也可通过中间 层13的存在来控制。磁记录层14对其组成没有特别限定，例如优选使用以Co和Cr为主 要成分，易磁化轴在大致垂直于膜面的方向上取向的具有六角密堆结构(hep :hexagonal closest packed structure)的CoCr类强磁性材料。该CoCr类强磁性材料根据需要也可 添加其它元素。 作为CoCr类强磁性材料的具体例子，可以举出CoCr、 CoCrNi、 CoCrTa、 CoCrPt、 CoCrPtTa、CoCrPtB等CoCr类合金。此外，以该磁记录层14的晶粒的粒径控制或粒间的偏 析控制、晶粒的结晶磁各向异性常数Kugrain的控制、耐腐蚀性的控制、对低温处理的对策 等为目的，也优选适当地添加0、 Si0x、 Fe、 Mo、 V、 Si、 B、 Ir、 W、 Hf 、 Nb、 Ru、稀土类元素等。
此夕卜，也可使用上述CoCr类合金以外的强磁性材料，例如CoPt、CoPd、FePt等热扰 动耐性优异的材料，为了使它们微细化而添加有B、 N、 0、 Si0x、 Zr等的材料。
进一步地，也可使用层压大量Co层和Pt层而成的多层结构的磁记录层。作为该 多层结构的磁记录层，可适用Co层与Pd层、或Fe层与Pd层等组合而成的多层结构的磁记 录层，或者在这些各层中添加有B、 N、 0、 Zr、 SiO,等的多层结构的磁记录层。此外，也优选 CoPtCr-Si02颗粒等。 磁记录层14中形成有多个槽16。槽16将磁记录层14磁分离为多个记录要素。 通过该槽16在磁记录层14中形成多个作为记录要素的磁道T。相互邻接的磁道T (记录要 素)之间由于被槽16完全磁分离，所以在用于硬盘驱动器的磁记录介质时，不会引起对邻 接磁道的错误记录、串扰等。其结果，可大幅度提高面记录密度。对于该槽16的形成方法， 稍后详细描述。 槽16由SiOy树脂等非磁性材料层17填埋。由此，相互邻接的磁道T之间的磁分 离得到切实地进行，同时可使磁记录层14的上表面平坦化。
[保护层] 覆盖形成有槽16的磁记录层14的保护层15例如可由厚度为1 5nm左右的称 为类金刚石碳的硬质碳膜形成。该保护层15防止磁记录层14的损伤的同时，保持垂直磁 记录介质10的表面平滑。而且，在该保护层15上可进一步形成含有氟类润滑剂的润滑层 等用于顺利地进行与硬盘驱动器的磁头的接触的结构体。 而且，图1A和图1B所示的垂直磁记录介质10的层压结构为分离型磁记录介质的 基本的结构的一例，例如，也可为根据需要在基板11与磁记录层14之间进一步设置其它中 间层的结构，对磁记录介质10的层压结构不加以限定。 接着，对本发明的垂直磁记录介质的制造方法，特别是以在磁记录层中形成槽的工序为中心进行说明。图2A 2D为分阶段表示垂直磁记录介质制造方法的示意图。首 先，如图2A所示，在非磁性的基板21上依次层压软磁性层22和中间层23。此外，如图2B 所示，在中间层23上层压磁记录层24。磁记录层24单独或通过中间层23的作用相对于磁 记录层24的表面在垂直方向上形成易磁化轴。 软磁性层22、中间层23、磁记录层24可分别由使用图1A和图1B说明的垂直磁记 录介质的详细结构例所示的材料等构成。此外，该软磁性层22、中间层23、磁记录层24也 可分别由多层构成。 接着，如图2C所示，在磁记录层24上形成硬掩模层25。该硬掩模层25用于在后 工序中在磁记录层24中形成槽。硬掩模层25例如可使用Ti、W、Ta及它们的氧化物、氮化 物等。特别是该硬掩模层25优选由通过形成氧和氧化物而对含有卣素的气体具有耐蚀刻 性的材料构成。 硬掩模层25可形成为例如2 20nm左右的厚度。作为硬掩模层25的层压方法， 可以举出例如溅射法、气相沉积法等。 接着，如图2D所示，在硬掩模层25上形成凹凸图案25a。该凹凸图案25a可形成 仿照在后工序中形成在磁记录层24中的槽的形成图案的形状。作为该凹凸图案25a的形 成方法，可以举出如图所示，利用抗蚀剂掩模26对硬掩模层25进行干式蚀刻的方法。而 且，作为具有图案的该抗蚀剂掩模的形成方法，可以举出纳米压印法、用电子束对预先涂布 的抗蚀剂层进行曝光的方法、通过使用KrF、 ArF的准分子激光进行曝光来形成的方法。根 据抗蚀剂的种类实施UV固化或热处理。 之后，如图3A所示，将形成有凹凸图案25a的硬掩模层25作为掩模，在磁记录层 24中形成槽。在磁记录层24中形成槽的工序中，使用在含有氟、氯等卤素的气体中混合含 有一定量的氧的气体而成的蚀刻气体G进行反应性蚀刻。 作为含有卤素的气体，例如优选使用Cl2、BCl3、HBr等。此外，作为含有氧的气体， 除了 02以夕卜，可以举出例如C0、CH30H、C^50H等。此外，也可在这些气体中添加作为稀释用 气体的Ar、Xe、Kr等惰性气体，N2等。蚀刻气体G的氧的优选比率例如为10 25%。此夕卜， 作为反应性蚀刻的优选条件例，气体压力为0. 1Pa 3. OPa左右，处理温度为室温 300°C 左右，等离子体的天线(源)功率为300 2000W左右，基板偏压功率为50 1000W左右。
若使用上述含有氧和卤素的蚀刻气体G进行反应性蚀刻，则如图3B所示，在磁记 录层24中，从硬掩模层25的凹凸图案25a露出的部分被蚀刻气体G蚀刻，形成仿照硬掩模 层25的凹凸图案25a的形状的槽27。 此外，若使用上述含有氧和卤素的蚀刻气体G进行反应性蚀刻，则如图3B所示，在 硬掩模层25的表面上形成氧化膜25b。该氧化膜25b为通过蚀刻气体G中含有的氧，将形 成硬掩模层25的Ti、 Ta等氧化而形成的。 如此若在硬掩模层25上形成氧化膜25b，则在该硬掩模层25与从硬掩模层25的 凹凸图案25a露出的磁记录层24之间，相对于蚀刻气体G的蚀刻速率产生大幅的差异。艮卩， 形成有氧化膜25b的硬掩模层25相对于磁记录层24，蚀刻速率大幅降低。这是因为对于蚀 刻气体G的卤素，氧化膜25b难以反应。 由此，即使相对于形成在磁记录层24中的槽27的深度，硬掩模层25的厚度大幅 度变薄，也可在磁记录层24中使槽27形成至规定的深度。此时，由于可以使硬掩模层25的厚度变薄，所以也可在后工序中容易地除去硬掩模层25。 此外，在该蚀刻工序中，通过蚀刻气体G使用含有卤素的气体，可对于以往不能通 过羰基化进行蚀刻的由含有Pt、Cr的材料构成的磁记录层24进行蚀刻。这是因为Pt或Cr 不与羰基反应，与此相对地会与卤素产生PtCl3、PtCl4、PtBr2、Ptl4、CrCl2等化合物。由此， 在由含有Pt或Cr的材料构成的磁记录层24中可高精度地形成槽27。
而且，相对于硬掩模层25的磁记录层24的蚀刻速度的比率优选为5. 0 20. 0。 为了设定成该范围的蚀刻速度的比率，磁记录层24的材料为CoCrPt、硬掩模层25的材料 为Ta时，作为蚀刻气体G，可以举出使用以60%的Cl2、 15%的02、25%的Ar气体的比例配 合而成的蚀刻气体的例子。 在磁记录层24中以规定深度、规定图案形成槽27后，除去硬掩模层25 (参照图 3C)。在硬掩模层25的除去中，例如可用含有氟或卤素的气体种X生成气体等离子体，用该 气体等离子体除去硬掩模层25。此时，作为硬掩模材料举出的W、 Ti、 Ta及其氧化物等，由 于使上述气体种X不含氧而提高蚀刻速度，所以与槽27的磁性层相比，以足够快的速度进 行蚀刻。而且，作为这种后工序，为了防止最终露出表面的保护层、磁性层或中间层的腐蚀， 可进行使用含氢的气体的等离子体的处理、纯水洗涤、使用有机溶剂的洗涤等。
经过以上工序在磁记录层24中形成槽27后，如图3D所示，在槽27填埋含有Si02、 树脂等的非磁性材料层28，并使磁记录层24的上表面平坦化。而且，若在磁记录层24之 上，进一步形成防止磁记录层24的损伤、使表面平滑的保护层29，则完成垂直磁记录介质 20。 而且，形成在磁记录层中的槽除了如上所述以比磁记录层的厚度浅的深度仅形成 在磁记录层中之外，也可形成为达到中间层的中途中的深度。例如，图4所示的垂直磁记录 介质30中，在基板31的表面上依次层压软磁性层32、中间层33和磁记录层34，将磁记录 层34磁分离为多个记录要素(磁道)的槽35形成为贯通磁记录层34达到中间层33的中 途中的深度。 形成上述槽35后，通过进行氢气等离子体处理，可防止软磁性层32的腐蚀。用于 生成上述气体等离子体的含氢气体可为化合物中含氢的气体(例如水蒸气)、氢气与其它 气体的混合气体(例如，氢气与氩气、氮气、氧气、氙气等混合而成的混合气体)。通过照射 由这种含氢的气体生成的气体等离子体，不仅可以进行磁记录层24的防腐蚀处理，而且可 以切实地除去处于磁记录层24上的硬掩模层25，进而，也可以同时除去槽27的形成中使用 的残留蚀刻气体。 如上所述，通过将槽35形成为达到中间层33的深度，更切实地将磁记录层34的 邻接的记录要素之间磁分离，所以在用于硬盘驱动器的磁记录介质时，可更切实地防止对 邻接磁道的错误记录、串扰等。此外，这种槽35通过照射用含氢的气体形成的气体等离子 体，不用担心腐蚀、劣化。 此外，例如在图5所示的垂直磁记录介质40中，在基板41的表面上依次层压软磁 性层42、中间层43和磁记录层44，槽45形成为贯通磁记录层44和中间层43露出软磁性 层42的深度。 通过在软磁性层42与磁记录层44之间产生的蚀刻速度差，除去附着在槽45的侧 壁上的附着物，并直至软磁性层42的一面附近的深度来形成该槽45。由此，可以切实地除去再附着在磁记录层44上的杂质。 如上所述，通过将槽45形成为露出软磁性层42的深度，更切实地将磁记录层44 的相互邻接的记录要素之间磁分离。因此，在将垂直磁记录介质40用于硬盘驱动器的磁记 录介质时，可更切实地防止对邻接磁道的错误记录、串扰等。
实施例 为了验证本发明的效果，对相对于蚀刻气体的硬掩模层与磁记录层的蚀刻速度的 差进行验证。在验证中，在以玻璃为主体的基板上以150nm厚度形成含有CoPt的磁记录层。 此外，在上述基板上以150nm厚度形成含有Ta的硬掩模层。在各种蚀刻条件下对各单层膜 进行蚀刻，通过SEM观察这些膜的截面并计算出蚀刻速度。 上述蚀刻中使用将Cl2气体以40sccm流量、Ar气体以20sccm流量流入并混合，向 其中分阶段地加入02气体而成的蚀刻气体。蚀刻条件为气体压力0. 5Pa、等离子体源功率 600W、基板偏压功率300W。图6中表示在分阶段地增加蚀刻气体含有的02的量时，硬掩模 层(Ta)与磁记录层(CoPt)的蚀刻速度的变化。 根据图6可知，通过增加蚀刻气体含有的氧，硬掩模层(Ta)的蚀刻速度与磁记录 层(CoPt)的蚀刻速度相比大幅降低。由此结果可确认，即使使成为在磁记录层中形成槽时 的掩模的硬掩模层(Ta)与磁记录层(CoPt)相比大幅变薄，也可在磁记录层中形成充分深 度的槽。 而且，上述实施方式中，对将本发明的垂直磁记录介质的制造方法用于分离磁道 型磁记录介质的制造中的例子进行说明，但不限于此。本发明的垂直磁记录介质的制造方 法也可用于所谓的晶格介质的制造中。上述分离磁道型磁记录介质中仅沿一个方向(磁道 方向)分离磁记录层，与此相对地，在晶格介质中，沿磁道方向和与其垂直的方向将磁记录 层在二维上分离为单一磁区。 作为将本发明的垂直磁记录介质的制造方法用于晶格介质制造中的例子，可以举 出在上述实施方式中，使用具有与晶格介质的各单一磁区的排列对应的图案的硬掩模层。 此时，在磁记录层中形成与上述硬掩模层图案对应的槽。而且，根据上述实施方式，形成各 种与上述各单一磁区的排列图案对应的槽。代表性地，可以举出上述槽形成为大致格子状 的例子。 通过向如上所述形成的槽填充上述实施方式所示的非磁性材料，可得到晶格介 质。 产业上的可利用性 本发明可提供对磁记录层的构成材料的种类不加以限定，可高精度形成磁分离记 录要素的槽的垂直磁记录介质的制造方法。
权利要求
一种垂直磁记录介质的制造方法，所述垂直磁记录介质包括基板、形成在该基板上的软磁性层、直接或夹着中间层形成在该软磁性层上的具有对于表面垂直的易磁化轴的磁记录层，所述磁记录层中形成有将所述磁记录层分离为多个记录要素的多个槽，所述制造方法的特征在于，具备将形成在所述磁记录层的上层的硬掩模层作为掩模，通过使用至少含有卤素和氧的气体的反应性离子蚀刻来形成所述各槽的工序。
2. 根据权利要求1所述的垂直磁记录介质的制造方法，所述各槽以达到所述中间层的 中途中的深度形成，从而不暴露所述软磁性层。
3. 根据权利要求1所述的垂直磁记录介质的制造方法，至少通过所述软磁性层与所述 磁记录层之间产生的蚀刻速度差，除去对所述各槽的侧壁附着的附着物，并直至所述软磁 性层的一面附近的深度来形成所述各槽。
4. 根据权利要求1 3中的任意一项所述的垂直磁记录介质的制造方法，形成所述各 槽后，使用至少含氢气体的气体等离子体对所述磁记录层进行照射。
5. 根据权利要求1 4中的任意一项所述的垂直磁记录介质的制造方法，所述磁记录 层至少含Co。
6. 根据权利要求1 5中的任意一项所述的垂直磁记录介质的制造方法，所述磁记录 层至少含有不与羰基反应的金属元素。
7. 根据权利要求1 6中的任意一项所述的垂直磁记录介质的制造方法，所述硬掩模 层至少含有Ti 、 W、 Ta中的任意一种。
8. 根据权利要求1所述的垂直磁记录介质的制造方法，所述各槽沿所述垂直磁记录介 质的记录磁道方向形成。
9. 根据权利要求1所述的垂直磁记录介质的制造方法，所述各槽沿所述垂直磁记录介 质的记录磁道方向和与其垂直的方向形成。
10. 根据权利要求9 述的垂直磁记录介质的制造方法，所述各槽形成为大致格子状。
全文摘要
本发明涉及垂直磁记录介质的制造方法，该垂直磁记录介质包括基板、形成在该基板上的软磁性层、直接或夹着中间层形成在该软磁性层上的具有对于表面垂直的易磁化轴的磁记录层，上述磁记录层中形成有将上述磁记录层分离为多个记录要素的多个槽，该制造方法具备将形成在上述磁记录层的上层的硬掩模层作为掩模，通过使用至少含有卤素和氧的气体的反应性离子蚀刻来形成上述各槽的工序。
文档编号G11B5/84GK101743588SQ20088002445
公开日2010年6月16日 申请日期2008年7月17日 优先权日2007年7月18日
发明者山本直志 申请人:株式会社爱发科