圖案形成方法、壓模的制造方法以及磁記錄介質(zhì)的制造方法
【專利說明】圖案形成方法、壓模的制造方法以及磁記錄介質(zhì)的制造方 法
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)
[0002] 本申請(qǐng)享受以日本特許出愿2013-265759號(hào)（申請(qǐng)日：2013年12月24日）為在 先申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)。本申請(qǐng)通過參照該在先申請(qǐng)而包含其全部內(nèi)容。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明的實(shí)施方式涉及圖案形成方法、壓模的制造方法以及磁記錄介質(zhì)的制造方 法。
【背景技術(shù)】
[0004] 近年來，伴隨著信息量的顯著增加，渴望實(shí)現(xiàn)大容量信息記錄裝置。在半導(dǎo)體存儲(chǔ) 器裝置中，為了出于增加容量的目的而提高每單位面積的安裝密度，多使元件尺寸的微細(xì) 化，例如晶體管的布線尺寸微細(xì)化到數(shù)（nm)~數(shù)十（nm)的范圍，希望實(shí)現(xiàn)能夠與此相應(yīng)的 制造技術(shù)。另外，關(guān)于硬盤驅(qū)動(dòng)器（HDD)，為了記錄介質(zhì)的高密度化，正在進(jìn)行以垂直磁記錄 為中心的各種技術(shù)開發(fā)，此外作為能夠兼顧記錄密度進(jìn)一步的增加與介質(zhì)磁化的熱波動(dòng)耐 性的介質(zhì)還提出圖案化介質(zhì)。
[0005] 圖案化介質(zhì)是將一個(gè)或者多個(gè)磁性區(qū)域作為1個(gè)單元來進(jìn)行記錄的介質(zhì)，為了用 1個(gè)單元來記錄1位信息，需要使各記錄單元彼此磁性分離。因此，一般的方法是例如應(yīng)用 半導(dǎo)體制造領(lǐng)域的微細(xì)加工技術(shù)將磁性點(diǎn)部與非磁性部在同一平面內(nèi)分離開。在圖案化介 質(zhì)制作方法中具有下述的自頂向下（top down)方式與自底向上（top up)方式。頂部在下 方式是使用在磁記錄層上部制作出的凸圖案掩模向下部磁記錄層復(fù)制微細(xì)凸圖案的方式。 與此相對(duì)，在頂部在上方式中，預(yù)先在基板上形成微細(xì)圖案、相對(duì)于微細(xì)凸圖案形成磁記錄 層、使記錄層材料描繪出凸形狀而得到分離圖案的方法。另外，作為特殊的方法，也具有如 下所述的方法：在磁記錄層上設(shè)置微細(xì)凸掩模并以高能量向其照射離子，通過向所希望的 區(qū)域注入離子而制作出非磁性區(qū)域，有選擇地將磁記錄圖案分離。
[0006] 如上所述，為了使記錄密度高密度化，需要在基板上制作出上述微細(xì)圖案，不得不 制作可與凸圖案的間距縮小相對(duì)應(yīng)的掩模。作為與此相對(duì)應(yīng)的既有技術(shù)，可列舉使用紫外 線曝光和/或電子線曝光的各種光刻法，另一方面，作為尺寸偏差更小且可簡便地形成微 細(xì)圖案的方法之一，有使用金屬微粒的微細(xì)加工方法。
[0007] 金屬微粒為具有數(shù)（nm)~數(shù)百（nm)的直徑的微粒的總稱，有時(shí)也被稱為納米微 ?；蚝喎Q為微粒。通常，在基板上使用金屬微粒的情況下，使用金屬微粒材料分散在特定的 溶劑中的所謂分散液，通過將其涂敷在基板上而得到金屬微粒的周期性圖案。接下來，通過 在金屬微粒涂敷后將其作為掩模層或者基底層而使用，能夠在同一平面上得到獨(dú)立的凸圖 案。另外，也能夠在基板上預(yù)先形成物理性的凸圖案，將凸圖案作為向?qū)Ф藶榈嘏帕谐鏊?希望的圖案。
[0008] 金屬微粒含有各種材料，尤其是使用貴金屬材料時(shí)的金屬微粒，其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定 并具備很高的耐蝕刻性，所以在將其用作凸圖案加工用掩模時(shí)能夠維持加工余量同時(shí)降低 加工后圖案的尺寸轉(zhuǎn)換差，所以很合適，但也可以應(yīng)用其他基于氧化物材料和/或化合物 材料的微粒。
[0009] 存在于自由空間以及分散液中的金屬微粒具有從周圍的金屬微粒受到由范德華 (van der Waals)引力所產(chǎn)生的相互作用而凝集的傾向。因此,為了使各金屬微粒不相互 凝集，一般的設(shè)計(jì)?制造方針是預(yù)先向微粒表面賦予含有高分子鏈的保護(hù)基，將其相對(duì)于相 鄰的其他金屬微粒在物理?化學(xué)方面隔離開。然而，在將金屬微粒作為為掩模的微細(xì)加工 工藝中，伴隨著等離子損傷，金屬微粒周圍的保護(hù)基會(huì)消失，所以相鄰的金屬微粒彼此會(huì)凝 集。因此，掩模圖案在基板上變化，所以復(fù)制后的凸圖案的尺寸偏差惡化。金屬微粒的凝集 不僅會(huì)使復(fù)制圖案的精度下降，而且其自體也會(huì)成為基板上的殘?jiān)?，所以在半?dǎo)體制造工 序中由不需要的顆粒引起成品率下降，在硬盤介質(zhì)中，粒子成為凸圖案，致使介質(zhì)中的磁頭 懸浮特性劣化，并與HDI (Head Disk Interface，硬盤接口）特性的惡化有關(guān)。由此，從制 造工序的成品率管理方面來看，抑制微粒凝集也成為重要的項(xiàng)目。另外，伴隨著微細(xì)圖案的 尺寸窄小化，也要求掩模材料微細(xì)化，其中需要進(jìn)行窄間距金屬微粒的凸圖案復(fù)制。另一方 面，如前所述，為了抑制微粒彼此凝集而擴(kuò)大微粒間距離，這會(huì)導(dǎo)致微粒間距離即圖案間距 擴(kuò)大。因此，需要不將微粒間距離擴(kuò)大得那么大地抑制凝集的方法。
[0010] 另外，向金屬微粒賦予保護(hù)基導(dǎo)致制造節(jié)拍時(shí)間延長并增大成本。因此，作為抑制 金屬微粒凝集的保護(hù)基，優(yōu)選，不會(huì)將微粒間距離擴(kuò)大得那么大的保護(hù)基，并且作為其制造 方法，則希望更加廉價(jià)的方法。然而，以往的方法一般是在金屬微粒合成時(shí)賦予高分子保護(hù) 基，如前所述，難以同時(shí)滿足上述要求。
[0011] 因此，在使用了金屬微粒的微細(xì)圖案形成工藝中，不但希望抑制金屬微粒凝集，還 希望確保窄間隔、維持圖案排列精度并擴(kuò)大加工余量，必須實(shí)現(xiàn)可全部滿足這些要求的制 造方法。但是，在應(yīng)用以往技術(shù)來形成金屬微粒掩模和/或微細(xì)凸圖案時(shí)，會(huì)產(chǎn)生前述的妥 協(xié)（trade-off)的問題，特別難以得到高精細(xì)的凸圖案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 本發(fā)明的實(shí)施方式的目的在于提供圖案尺寸精度良好且廉價(jià)的圖案形成方法、磁 記錄介質(zhì)的制造方法以及壓模的制造方法。
[0013] 根據(jù)實(shí)施方式，提供一種圖案形成方法，包含：
[0014] 在基板上形成被加工層的工序；
[0015] 將含有金屬微粒和溶劑的金屬微粒涂敷液涂敷到所述被加工層上以形成金屬微 粒掩模層的工序；
[0016] 通過第1蝕刻來降低金屬微粒周圍的保護(hù)基量的工序；
[0017] 暴露于至少含有碳與氟的氣體以置換金屬微粒周圍的保護(hù)基，由此在金屬微粒周 圍形成保護(hù)層的工序；和
[0018] 通過使用至少含有碳與氟的氣體的第2蝕刻來將金屬微粒掩模層的凸圖案復(fù)制 到被加工層上的工序。
【附圖說明】
[0019] 圖1是表示第1實(shí)施方式涉及的圖案形成方法的一例的圖。
[0020] 圖2是表示第2實(shí)施方式涉及的圖案形成方法的一例的圖。
[0021] 圖3是表示第3實(shí)施方式涉及的壓模的制造方法的一例的圖。
[0022] 圖4是表示第4實(shí)施方式涉及的磁記錄介質(zhì)的制造方法的一例的圖。
[0023] 圖5是表示第5實(shí)施方式涉及的磁記錄介質(zhì)的制造方法的一例的圖。
[0024] 圖6是表示第6實(shí)施方式涉及的磁記錄介質(zhì)的制造方法的一例的圖。
[0025] 圖7是表示第7實(shí)施方式涉及的納米刻?。╥mprint)與磁記錄介質(zhì)的制造方法的 一例的圖。
[0026] 圖8是表示第8實(shí)施方式涉及的納米刻印與磁記錄介質(zhì)的制造方法的一例的圖。
[0027] 圖9是表示記錄位圖案相對(duì)于磁記錄介質(zhì)的周向的一例的圖。
[0028] 圖10是表示記錄位圖案相對(duì)于磁記錄介質(zhì)的周向的另一例的圖。
[0029] 圖11是表示記錄位圖案相對(duì)于磁記錄介質(zhì)的周向的另一例的圖。
[0030] 圖12是將能夠應(yīng)實(shí)施方式涉及的磁記錄介質(zhì)的磁記錄再生裝置的一例部分拆開 的立體圖。
[0031] 圖13是表示實(shí)施方式涉及的金屬微粒掩模的上面SEM像的照片。
[0032] 圖14是表示使用實(shí)施方式涉及的金屬微粒掩模而制作出的凸圖案的上面SEM像 的照片。
[0033] 圖15是表示實(shí)施方式涉及的金屬微粒掩模的另一例的上面SEM像的照片。
[0034] 圖16是表示實(shí)施方式涉及的金屬微粒掩模剝離后的凸圖案的上面SEM像的照片。
【具體實(shí)施方式】
[0035] 第1實(shí)施方式涉及的圖案形成方法，包括：
[0036] 在基板上形成被加工層的工序；
[0037] 將含有金屬微粒與溶劑的金屬微粒涂敷液涂敷到被加工層上而形成金屬微粒層 的工序；
[0038] 通過第1蝕刻來降低金屬微粒周圍的保護(hù)基量的工序；
[0039] 暴露于含有碳與氟的氣體，使氣體吸附在金屬微粒周圍而形成保護(hù)層的工序；以 及
[0040] 通過第2蝕刻來將凸圖案向該被加工層復(fù)制的工序。
[0041] 第2實(shí)施方式涉及的圖案形成方法，還包括在將凸圖案向被加工層復(fù)制的工序之 后將金屬微粒除去的工序以外，與第1實(shí)施方式相同。
[0042] 第3實(shí)施方式涉及的壓模的制造方法，包括：
[0043] 在基板上形成被加工層的工序；
[0044] 將含有金屬微粒與溶劑的金屬微粒涂敷液涂敷到被加工層上而形成金屬微粒層 的工序；
[0045] 通過第1蝕刻來降低金屬微粒周圍的保護(hù)基量的工序；
[0046] 暴露于含有碳與氟的氣體，使氣體吸附在金屬微粒周圍而形成保護(hù)層的工序；
[0047] 通過第2蝕刻來將凸圖案向被加工層復(fù)制的工序；
[0048] 在凸圖案上形成導(dǎo)電層的工序；
[0049] 在導(dǎo)電層上通過進(jìn)行電鍍而形成電鑄層的工序；以及
[0050] 從被加工層上剝離電鑄層的工序。
[0051] 在第3實(shí)施方式涉及的壓模的制造方法中，還能夠包括：在在凸圖案上形成導(dǎo)電 層的工序之前，除去金屬微粒的工序。
[0052] 第4實(shí)施方式涉及的磁記錄介質(zhì)的制造方法，包含：
[0053] 在基板上形成磁記錄層的工序；
[0054] 在該磁記錄層上涂敷含有金屬微粒與溶劑的金屬微粒涂敷液而形成金屬微粒層 的工序；
[0055] 通過第1蝕刻來降低金屬微粒周圍的保護(hù)基量的工序；
[0056] 暴露于含有碳與氟的氣體，使氣體吸附在金屬微粒周圍而形成保護(hù)層的工序；以 及
[0057] 通過第2蝕刻來將凸圖案向磁記錄層復(fù)制的工序。
[0058] 第5實(shí)施方式涉及的磁記錄介質(zhì)的制造方法，還包含：在形成金屬微粒層的工序 之前，在磁記錄層上形成剝離層的工序；和
[0059] 在將凸圖案向磁記錄層復(fù)制的工序之后，將剝離層溶解除去并且將金屬微粒層除 去的工序。
[0060] 第6實(shí)施方式涉及的磁記錄介質(zhì)的制造方法，包含：
[0061] 在基板上形成基底層的工序；
[0062] 將含有金屬微粒與溶劑的金屬微粒涂敷液涂敷到基底層上而形成金屬微粒層的 工序；
[0063] 通過第1蝕刻來降低金屬微粒周圍的保護(hù)基量的工序；
[0064] 暴露于含有碳與氟的氣體，使氣體吸附在金屬微粒周圍而形成保護(hù)層的工序；以 及
[0065] 通過第2蝕刻來將凸圖案向該基底層復(fù)制的工序；
[0066] 從被加工層上除去金屬微粒的工序；以及
[0067] 在具有凸圖案的基底層上形成磁記錄層的工序。
[0068] 第7實(shí)施方式涉及的磁記錄介質(zhì)的制造方法，其特征在于，包括：
[0069] 在基板上形成磁記錄層的工序；
[0070] 在該磁記錄層上形成抗蝕劑層的工序；
[0071] 通過在抗蝕劑層上刻印壓模而設(shè)置凸圖案的工序；以及
[0072] 將凸圖案復(fù)制到磁記錄層的工序，
[0073] 其中，所述壓模通過下述工序而形成：
[0074] 在基板上形成被加工層的工序；
[0075] 將含有金屬微粒與溶劑的金屬微粒涂敷液涂敷到被加工層上而形成金屬微粒層 的工序；
[0076] 通過第1蝕刻來降低金屬微粒周圍的保護(hù)基量的工序；
[0077] 暴露于含有碳與氟的氣體，使氣體吸附在金屬微粒周圍而形成保護(hù)層的工序；
[0078] 通過第2蝕刻來將凸圖案向該被加工層復(fù)制的工序；
[0079] 在凸圖案上形成導(dǎo)電層的工序；
[0080] 在導(dǎo)電層上通過進(jìn)行電鍍而形成電鑄層的工序；以及
[0081] 從被加工層剝離電鑄層的工序。
[0082] 第8實(shí)施方式所涉及的磁記錄介質(zhì)的制造方法，其特征在于，包括：
[0083] 在基板上形成磁記錄層的工序；
[0084] 在磁記錄層上形成基底層的工序；
[0085] 在基底層上形成抗蝕劑層的工序；
[0086] 通過在抗蝕劑層上刻印壓模而設(shè)置凸圖案的工序；
[0087] 將凸圖案復(fù)制到基底層的工序；以及
[0088] 在具有該凸圖案的基底層上形成磁記錄層的工序，
[0089] 其中，所述壓模通過下述工序而形成：
[0090] 在基板上形成被加工層的工序；
[0091] 將含有金屬微粒與溶劑的金屬微粒涂敷液涂敷到被加工層上而形成金屬微粒層 的工序；
[0092] 通過第1蝕刻來降低金屬微粒周圍的保護(hù)基量的工序；
[0093] 暴露于含有碳與氟的氣體，使氣體吸附在金屬微粒周圍而形成保護(hù)層的工序；
[0094] 通過第2蝕刻來將凸圖案向該被加工層復(fù)制的工序；
[0095] 在凸圖案上形成導(dǎo)電層的工序；
[0096] 在導(dǎo)電層上通過進(jìn)行電鍍而形成電鑄層的工序；以及
[0097] 從被加工層剝離所述電鑄層的工序。
[0098] 根據(jù)該第1至第8實(shí)施方式，通過蝕刻將預(yù)先設(shè)置于金屬微粒周圍的抑制凝集效 果較弱的保護(hù)基部分除去由此降低了其量，之后，通過將微粒表面暴露于含有碳與氟的氣 體，從而使氣體吸附于微粒表面而與保護(hù)基置換，由此能夠更良好抑制微粒層凝集。當(dāng)使用 稱為氣體暴露的方法時(shí)，不但能夠不依存于保護(hù)基材料和/或由溶劑種類等限制的保護(hù)基 材料的種類地、賦予對(duì)凝集抑制有效的保護(hù)基，而且伴隨著稱為氣體暴露的制造方法的簡 易化，能夠縮短制造節(jié)拍時(shí)間，降低成本。
[0099] 另外，根據(jù)實(shí)施方式涉及的方法，不會(huì)受到金屬微粒合成時(shí)的保護(hù)基材料和/或 溶劑種類的制約，能夠廣泛地選定材料。另外，可提供能夠全部同時(shí)滿足微粒掩模的凝集抑 制、窄間隔的確保、加工余量擴(kuò)大、間距偏差的劣化抑制的制造方法，通過適用該過程能夠 形成微細(xì)微粒掩模。
[0100] 根據(jù)實(shí)施方式，不需要在合成時(shí)進(jìn)行金屬微粒的保護(hù)基賦予，能夠通過簡易的氣 體暴露置換保護(hù)基且使凝集輕微。
[0101] 下面，參照附圖就實(shí)施方式進(jìn)行說明。
[0102] 在圖1(a)至圖1(f)中示出了表示第1實(shí)施方式涉及的圖案形成方法的一例的 圖。
[0103] 如圖所示，第1實(shí)施方式涉及的圖案形成方法包括：
[0104] 如圖I (a)所示，在基板1上形成被加工層2的工序；
[0105] 如圖I (b)所不將含有金屬微粒4和溶劑5的分散液6涂敷在被加工層2上，如圖 I (c)所示形成金屬微粒層8的工序；
[0106] 如圖I (d)所示，通過進(jìn)行第1蝕刻而降低金屬微粒層8的金屬微粒表面的保護(hù)基 量的工序；
[0107] 如圖I (e)所不，將金屬微粒層8暴露于含有碳以及氟的氣體氣氛25中而形成未 圖示的保護(hù)層的工序；和
[0108] 如圖1(f)所示，通過第2蝕刻，將金屬微粒層8作為掩模而將凸圖案復(fù)制到被加 工層2上的工序。
[0109] 在圖2(a)至圖2(g)中示出了表示第2實(shí)施方式涉及的圖案形成方法的一例的 圖。
[0110] 第2實(shí)施方式涉及的圖案形成方法是第1實(shí)施方式涉及的圖案形成方法的變形 例，在圖2(f)所示的向被加工層2復(fù)制凸圖案的工序之后、還包含如圖2(g)所示除去微粒 的工序，除此以外，與第1實(shí)施方式涉及的圖案形成方法同樣。
[0111] 在圖3(a)至圖3(f)中示出了表示第3實(shí)施方式涉及的圖案形成方法的一例的 圖。
[0112] 第3實(shí)施方式涉及使用通過第1以及第2實(shí)施方式制作出的凸圖案來制作壓模的 工序，除了包含下述工序以外與第1以及第2實(shí)施方式相同，也能夠得到壓模30 :
[0113] 如圖3(a)所示，準(zhǔn)備形成有具有凸圖案的被加工層2的基板1 ;
[0114] 如圖3(b)所示，對(duì)形成有具有凸圖案的被加工層2的基板1覆蓋導(dǎo)電層11的工 序；
[0115] 如圖3(c)所示，在導(dǎo)電層11上進(jìn)行電鍍、在導(dǎo)電層11表面形成電鑄層12的工序； 和
[0116] 如圖3(f)所示，將電鑄層12從基板1上脫離的工序。
[0117] 另外，在圖3(c)的工序與圖3(f)的工序之后，能夠進(jìn)而還包含：如圖3(d)所示， 將被加工層2和包含導(dǎo)電層11的電鑄層12-起從基板1上脫離的工序；以及如圖3 (e)所 示，通過蝕刻將被加工層2的殘?jiān)サ墓ば颉?br>[0118] 在圖4 (a)至圖4(g)中示出了表示第4實(shí)施方式涉及的磁記錄介質(zhì)的制造方法的 一例的圖。
[0119] 第4實(shí)施方式涉及磁記錄介質(zhì)的制造方法，包含：
[0120] 如圖4(a)所示，在基板21上形成磁記錄層22的工序；
[0121] 在磁記錄層22上形成掩模層23的工序；
[0122] 在掩模層23上形成金屬微粒層24的工序；
[0123] 如圖4(b)所示，通過進(jìn)行第1蝕刻而降低金屬微粒層24的金屬微粒表面的保護(hù) 基量的工序；
[0124] 如圖4(c)所不，將金屬微粒層24暴露于含有碳以及氟的氣體氣氛25中而形成未 圖示的保護(hù)層的工序；
[0125] 如圖4(d)所示，將含有金屬微粒層24的凸圖案向掩模層23復(fù)制的工序；
[0126] 如圖4(e)所示，將凸圖案向磁記錄層22復(fù)制的工序；和
[0127] 如圖4(f)所示，從磁記錄層22上除去掩模層23的工序。
[0128] 進(jìn)而，如圖4(g)所示，能夠通過在磁記錄層22上任意形成保護(hù)層26而得到磁記 錄介質(zhì)100。
[0129] 在圖5 (a)至圖5 (i)中示出了表示第5實(shí)施方式涉及的磁記錄介質(zhì)的制造方法的 一例的圖。
[0130] 第5實(shí)施方式是第4實(shí)施方式的變形例，除了包含下述工序外與第4實(shí)施方式相 同，也能夠得到磁記錄介質(zhì)200 :
[0131] 如圖5 (a)所示，除在磁記錄層22與掩模層23之間設(shè)置剝離層27以外，與圖4 (a) 同樣地在基板21上形成磁記錄層22、剝離層27、掩模層23以及金屬微粒層24的工序；和
[0132] 代替圖4(d)至圖4(f)，如圖5(f)所示將掩模層23的凸圖案向剝離層27復(fù)制的 工序、如圖5(g)所示將剝離層27的凸圖案向磁記錄層22復(fù)制的工序和如圖5(h)所示通 過將剝離層27溶解除去而從磁記錄層22上除去掩模層23的工序。
[0133] 另外，圖5(a)至圖5(g)所示，能夠根據(jù)需要在掩模層23與金屬微粒層24之間設(shè) 置用于改善圖案復(fù)制精度的復(fù)制層28。
[0134] 在圖6 (a)至圖6(g)中示出了表示第6實(shí)施方式涉及的磁記錄介質(zhì)的制造方法的 一例的圖。
[0135] 第6實(shí)施方式涉及磁記錄介質(zhì)的制造方法，其中，除在如圖2 (g)所示形成設(shè)有帶 凸圖案的被加工層2的基板1后，如圖6(f)所示形成磁記錄層22、如圖6(g)所示在磁記錄 層22上形成保護(hù)層26以外，與圖2(a)至圖2(g)所示的方法相同。另外，所得到的磁記錄 介質(zhì)300除在基板1與磁記錄層22之間設(shè)有帶凸圖案的被加工層2以外，與圖4(g)以及 圖5 (i)所示的磁記錄介質(zhì)100,200結(jié)構(gòu)相同。
[0136] 在圖7 (a)至圖7 (i)中示出了表示第7實(shí)施方式涉及的磁記錄介質(zhì)的制造方法的 一例。
[0137] 第7實(shí)施方式是使用在第3實(shí)施方式中制作出的壓模通過納米刻印來制作磁記錄 介質(zhì)的例子，包含下述工序從而形成了磁記錄介質(zhì)400 :
[0138] 如圖7(a)所示，在基板21上形成磁記錄層22、掩模層23、復(fù)制層28以及納米刻 印抗蝕劑層29的工序；
[0139] 如圖7(b)所示，向納米刻印抗蝕劑層29按下壓模30以復(fù)制凸圖案的工序；
[0140] 如圖7(c)所示，將壓模30從納米刻印抗蝕劑層29的凸圖案分離的工序；
[0141] 如圖7(d)所示，通過蝕刻將納米刻印抗蝕劑層29的殘?jiān)ザ箯?fù)制層28的表 面露出的工序；
[0142] 如圖7(e)所示，將納米刻印抗蝕劑層29的凸圖案向復(fù)制層28復(fù)制的