形成硬碟用平坦化膜的組合物的製作方法
2023-06-12 07:37:26
形成硬碟用平坦化膜的組合物的製作方法
【專利摘要】本發明的課題是提供可以防止鈷成分等磁性材料擴散至填充部(非磁性層)的形成硬碟用平坦化膜的組合物。作為解決本發明的課題的方法涉及一種形成硬碟用平坦化膜的組合物，其特徵在於，包含光聚合性被覆材料，並且在該被覆材料中含有相對於每1摩爾苯環為1～90摩爾%的乙烯基，所述光聚合性被覆材料含有：選自具有來源於二乙烯基芳香族化合物的單元結構的均聚物和具有該單元結構的共聚物中的至少1種聚合物、或該聚合物與光聚合性化合物的混合物。光聚合性化合物為具有丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基或乙烯基的化合物。聚合物為還包含加聚性化合物作為共聚成分的共聚物。一種硬碟的製造方法，其包括下述工序：第1工序，在磁性體上形成凹凸；第2工序，用形成平坦化膜的組合物被覆該凹凸；第3工序，通過蝕刻來平坦化，使磁性體表面露出。
【專利說明】形成硬碟用平坦化膜的組合物
【技術領域】
[0001]本發明涉及形成硬碟用被膜的組合物和使用了該組合物的硬碟的製造方法。由本發明的組合物形成的被膜對於平坦化和抑制磁性物質向被膜層擴散有效果。
【背景技術】
[0002]關於硬碟驅動器，頭的高性能化和驅動器介質(磁性體)的高性能化同時進行，大容量化和小型化進行。
[0003]在介質驅動器的高性能化這點上，通過提高面記錄密度來推進大容量化。如果提高記錄密度則在磁頭方面磁場變寬成為問題，向使磁頭小的方向進展受限制。由於不會小至一定值以下，因此發生被稱為側光(side light)的現象。如果發生側光，則記錄時發生向相鄰磁軌的寫入，蓋寫已經記錄的數據而發生數據的消失。此外，磁場變寬在更新時會讀入來自相鄰磁軌的多餘信號，發生串擾。
[0004]為了解決這樣的問題，提出了要通過將磁軌間用非磁性材料填充，進行物理分離、磁分離來解決的離散磁軌介質、比特圖案化介質這樣的技術(專利文獻I)。
[0005]由填充於磁軌間的非磁性材料形成的填充是，在形成於基板上的具有凹凸的磁性層上被覆包含非磁性材料的形成被膜的組合物，通過幹蝕刻回蝕直至磁性層的表面，形成磁性層與非磁性層變為平坦的平面。該非磁性層的底部、側部與磁性層接觸，有時發生磁性材料從磁性層向非磁性層擴散，為了防止這樣的擴散，使用了聚矽氧烷系材料(專利文獻2)。
[0006]另一方面，記載了具有光固化性部位的苯乙烯系聚合物(專利文獻3)。
[0007]現有技術文獻
[0008]專利文獻
[0009]專利文獻1:日本特開2005 - 100496號公報
[0010]專利文獻2:日本特開2009 - 259370號公報
[0011]專利文獻3:日本特開2010 - 024330號公報
【發明內容】
[0012]發明所要解決的課題
[0013]本發明的目的是提供非磁性體的填充劑，即形成平坦化膜的組合物，所述形成平坦化膜的組合物用於在磁性體上形成微細的槽(幾十nm)，在該槽中填充非磁性材料進行光固化而平坦化，形成交替地具有磁性體部分和非磁性體部分的磁軌這樣的用於製造離散磁軌介質、比特圖案化介質的方法中。
[0014]要求形成平坦化膜的組合物可以充分地填充於上述微細的槽中，且光固化時(曝光時)和曝光後烘烤時填充部分不發生收縮，而且在填充部中防止鈷成分等磁性材料(鈷、鋁、鋯、鉻、鎳、鋅、鐵、釕等)擴散至填充部(非磁性層)。由此，本發明的目的是提供滿足這樣的要求性能的形成硬碟用平坦化膜的組合物，此外，提供使用了該組合物的硬碟的製造方法。
[0015]用於解決課題的方法
[0016]本發明中，作為第I觀點，是一種形成硬碟用平坦化膜的組合物，其特徵在於，包含光聚合性被覆材料，並且在該被覆材料中含有相對於每I摩爾苯環為I?90摩爾％的乙烯基，所述光聚合性被覆材料含有:選自具有來源於二乙烯基芳香族化合物的單元結構的均聚物和具有該單元結構的共聚物中的至少I種聚合物、或該聚合物與光聚合性化合物的混合物，
[0017]作為第2觀點，是第I觀點所述的形成平坦化膜的組合物，上述二乙烯基芳香族化合物為二乙烯基苯，
[0018]作為第3觀點，是第I觀點或第2觀點所述的形成平坦化膜的組合物，上述光聚合性化合物為具有丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基或乙烯基的化合物，
[0019]作為第4觀點，是第I觀點?第3觀點的任一項所述的形成平坦化膜的組合物，上述共聚物為還具有來源於加聚性化合物的單元結構的共聚物，
[0020]作為第5觀點，是第I觀點?第4觀點的任一項所述的形成平坦化膜的組合物，其還包含光聚合弓I發劑和溶劑，
[0021]作為第6觀點，是一種硬碟的製造方法，其包括下述工序:第I工序，在磁性體上形成凹凸；第2工序，用第I觀點?第5觀點的任一項所述的形成平坦化膜的組合物被覆該凹凸而形成被膜；第3工序，通過蝕刻將該被膜平坦化，使磁性體表面露出，
[0022]作為第7觀點，是第6觀點所述的硬碟的製造方法，通過納米壓印法形成上述第I工序中的凹凸，
[0023]作為第8觀點，是第6觀點或第7觀點所述的製造方法，通過對被覆了上述第I工序中形成的凹凸的形成平坦化膜的組合物進行光照射，使該形成平坦化膜的組合物固化的方法，來形成上述第2工序中的被膜，
[0024]作為第9觀點，是第6觀點或第7觀點所述的製造方法，通過對被覆了上述第I工序中形成的凹凸的形成平坦化膜的組合物進行光照射，然後進一步利用熱進行回流的方法，來形成上述第2工序中的被膜，
[0025]作為第10觀點，是第6觀點?第9觀點的任一項所述的硬碟的製造方法，上述第3工序中的平坦化通過幹蝕刻來進行，
[0026]作為第11觀點，是第10觀點所述的硬碟的製造方法，上述幹蝕刻使用非滷素系幹蝕刻氣體，
[0027]作為第12觀點，是第6觀點?第11觀點的任一項所述的硬碟的製造方法，其還包括第4工序:通過硬質物質被覆上述第3工序中被平坦化了的被膜的表面，
[0028]作為第13觀點，是第12觀點所述的硬碟的製造方法，上述第4工序中使用的硬質物質為類金剛石碳。
[0029]發明的效果
[0030]在形成於磁性層的微細的槽中填充非磁性材料，然後將非磁性材料進行回蝕，從而形成交替地具有磁性體部分和非磁性體部分的磁軌的方法中，本發明的形成平坦化膜的組合物在作為非磁性材料塗布於該磁性層上時，顯示優異的填充性，此外光固化時(曝光時)和曝光後烘烤時不易產生收縮，因此可以形成平坦性高的膜。[0031]此外，本發明的形成平坦化膜的組合物包含疏水性被覆材料，因此可以防止由大氣中的水分的侵入引起的磁性體的部分腐蝕，而且可以防止腐蝕成分向非磁性層擴散。
[0032]此外，根據本發明的硬碟的製造方法，可以適於製造表面平坦性優異，磁性材料不易向非磁性層擴散的硬碟。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0033]圖1為顯示由合成例I獲得的聚合物的13C-NMR光譜的圖。
[0034]圖2為顯示由合成例2獲得的聚合物的13C-NMR光譜的圖。
【具體實施方式】
[0035]作為用於在微細的槽中填充形成平坦化膜的組合物的組合物，將使用無機系化合物的現有組合物與如本發明那樣使用有機系化合物的組合物進行比較，從而本發明的特徵
變得清楚。
[0036]在使用包含無機系化合物的形成平坦化膜的組合物的情況下，採用了將其塗布至凹凸基板上，通過200°C以上的溫度下的加熱進行回流，利用CMP、溼式蝕刻等削去無機被覆物，加熱固化，進行幹蝕刻使其平坦化，然後進行類金剛石碳的被覆這樣的方法。
[0037]另一方面，在使用本發明的包含有機系化合物的形成平坦化膜的組合物的情況下，一般採用將其塗布至凹凸基板上，進行曝光，然後根據需要進行曝光後加熱，接著進行幹蝕刻使其平坦化，然後進行類金剛石碳的被覆這樣的方法。
[0038]此外，在使用無機系材料(例如聚矽氧烷)的情況下，利用CMP、溼式蝕刻除去無機被覆部分後，通過幹蝕刻進行回蝕來進行平坦化，但對於此時的無機系材料的回蝕，通常使用氟系氣體來進行高效率的蝕刻。然而，已知氟系氣體在蝕刻時生成氫氟酸(HF)，HF成為使磁性材料腐蝕的原因。此外，關於氟系氣體，有時在蝕刻後的膜表面產生粗糙。
[0039]另一方面，在本發明中，在形成有凹凸的磁性層的表面，通過塗布法被覆包含由有機系化合物形成的非磁性體的形成平坦化膜的組合物，然後通過非滷素系氣體(例如氧系氣體)進行回蝕，通過該非磁性層的回蝕，磁性層與非磁性層可以在表面形成交替地排列的平坦面。此時，由於通過氧系氣體進行蝕刻，因此非磁性層被蝕刻，但磁性層不受影響。即，沒有產生使用了氟系氣體的回蝕中的腐蝕等問題。
[0040]因此，在本發明中，非磁性層的填充部中，可以防止鈷成分等磁性材料向非磁性層部分擴散(所謂鈷腐蝕)，由此可以防止磁性層與非磁性層兩者磁性體化而磁軌混合存在化。
[0041]接下來，對營造這樣的特徵性作用效果的本發明的組合物的構成進行說明。
[0042]本發明是一種形成硬碟用平坦化膜的組合物，其特徵在於，包含光聚合性被覆材料，並且在該被覆材料中含有相對於每I摩爾苯環為I?90摩爾％的乙烯基，所述光聚合性被覆材料含有:選自具有來源於二乙烯基芳香族化合物的單元結構的均聚物和具有該單元結構的共聚物中的至少I種聚合物、或該聚合物與光聚合性化合物的混合物。所謂含有相對於每I摩爾苯環為I?90摩爾％的乙烯基，是指相對於苯環100摩爾，含有I?90摩爾的乙烯基。
[0043]而且，該形成平坦化膜的組合物還包含光聚合引發劑和溶劑(有機溶劑)，可以根據需要包含表面活性劑、光敏劑和紫外線吸收劑。
[0044]形成平坦化膜的組合物的固體成分可以以0.01?20質量％、或0.1?10質量％、或0.1?5質量％使用。這裡所謂固體成分，為在形成平坦化膜的組合物中除去了溶劑而殘留的成分的比例，它們通過光固化(根據需要曝光後加熱)來固化。
[0045]上述形成平坦化膜的組合物中的光聚合性被覆材料可以含有具有來源於二乙烯基芳香族化合物的單元結構的均聚物和具有該單元結構的共聚物中的至少任一種聚合物，此外，可以含有該聚合物與光聚合性化合物的混合物。
[0046]在該被覆材料中含有相對於每I摩爾苯環為I?90摩爾％、或I?60摩爾％、或I?40摩爾％、或I?20摩爾％、或I?10摩爾％、或40?90摩爾％的乙烯基。
[0047]在上述聚合物中，可以含有相對於每I摩爾苯環為I?90摩爾％、或I?60摩爾％、或I?40摩爾％、或I?20摩爾％、或I?10摩爾％的乙烯基。
[0048]而且在包含上述聚合物和光聚合性化合物的混合物中，可以含有相對於每I摩爾苯環為I?90摩爾％、或I?60摩爾％、或I?40摩爾％、或I?20摩爾％、或I?10摩爾％、或40?90摩爾％的乙烯基。
[0049]二乙烯基芳香族化合物中2個乙烯基可以參與聚合，但本發明中使用的聚合物，可以包含2個乙烯基參與了聚合的單元結構和I個乙烯基參與聚合而另一個乙烯基未反應而殘存的單元結構這兩單元結構。合併這些未反應而殘存的乙烯基與光聚合性化合物的乙烯基，在光聚合性被覆材料中相對於苯環具有I?90摩爾％的乙烯基。
[0050]具有來源於二乙烯基芳香族化合物的單元結構的均聚物或具有該單元結構的共聚物的重均分子量優選為5000?200000、或5100?200000、或5500?100000的範圍。
[0051]上述均聚物或共聚物可以包含低聚物狀的低分子聚合物，如果屬於上述分子量範圍，則可以使用。
[0052]固體成分中的被覆材料的比例可以以50?99質量％、或60?95質量％、或70?
90質量％的範圍使用。
[0053]作為二乙烯基芳香族化合物，可舉出二乙烯基苯(鄰二乙烯基苯、間二乙烯基苯、對二乙烯基苯)、二異丙烯基苯(1，2- 二異丙烯基苯、1，3- 二異丙烯基苯、1，4- 二異丙烯基苯等)、二乙烯基萘(1，3- 二乙烯基萘、1，8- 二乙烯基萘、1，4- 二乙烯基萘、1，5- 二乙烯基萘、2，3- 二乙烯基萘、2，7- 二乙烯基萘、2，6- 二乙烯基萘等)、二乙烯基聯苯(4，4』- 二乙烯基聯苯、4，3』 - 二乙烯基聯苯、4，2』 - 二乙烯基聯苯、3，2』 - 二乙烯基聯苯、3，3』 - 二乙烯基聯苯、2，2』 - 二乙烯基聯苯、2，4- 二乙烯基聯苯等)、和它們的衍生物等，但不限於此，此外，它們可以單獨使用或2種以上組合使用。
[0054]此外，在本發明中，作為二乙烯基芳香族化合物，特別優選為二乙烯基苯。
[0055]在選自具有來源於二乙烯基芳香族化合物的單元結構的均聚物和具有該單元結構的共聚物中的至少I種聚合物與光聚合性化合物的混合物的情況下，該聚合物與光聚合性化合物的比例可以以100重量份:10重量份?300重量份、或100重量份:50重量份?200重量份的範圍使用。
[0056]此外，固體成分中的光聚合引發劑可以以0.5?30質量％、或5?30質量％、或10?30質量％的範圍使用。
[0057]此外，固體成分中的表面活性劑的添加劑可以以0.0001?I質量％、或0.001?0.5質量％的範圍使用。
[0058]此外，固體成分中的光敏劑的添加劑可以以0.01?5質量％、或0.1?I質量％的
範圍使用。
[0059]此外，固體成分中的紫外線吸收劑的添加劑可以以0.01?5質量％、或0.1?I質
量％的範圍使用。
[0060]具有來源於二乙烯基芳香族化合物的單元結構的聚合物能夠為還具有來源於乙烯基系化合物等加聚性化合物的單元結構的共聚物。即，除了二乙烯基芳香族化合物以外，還可以使乙烯基系化合物等加聚性化合物進行共聚。該加聚性化合物可以以相對於二乙烯基芳香族化合物100重量份為300重量份以內、200重量份以內的範圍使用。
[0061]作為該加聚性化合物，可舉出例如丙烯酸酯化合物、甲基丙烯酸酯化合物、丙烯醯胺化合物、甲基丙烯醯胺化合物、乙烯基化合物、苯乙烯化合物、馬來醯亞胺化合物、丙烯腈
坐寸ο
[0062]作為丙烯酸酯化合物，可舉出丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正己酯、丙烯酸異丙酯、丙烯酸環己酯、丙烯酸苄酯、丙烯酸苯酯、丙烯酸蒽甲酯、丙烯酸2-羥基乙酯、丙烯酸3-氯-2-羥基丙酯、丙烯酸2-羥基丙酯、丙烯酸2，2，2-三氟乙酯、丙烯酸2，2，2-三氯乙酯、丙烯酸2-溴乙酯、丙烯酸4-羥基丁酯、丙烯酸2-甲氧基乙酯、丙烯酸四氫糠基酯、5-丙烯醯氧基-6-羥基降冰片烯-2-羧酸-6-內酯、3-丙烯醯氧基丙基三乙氧基矽烷和丙烯酸縮水甘油酯，進一步可舉出丙烯酸苯乙烯基酯、丙烯酸鏈烯基酯。這裡鏈烯基可以以碳原子數2?10的範圍進行例示。可舉出例如丙烯酸乙烯基酯、丙烯酸烯丙基酯、丙烯酸3- 丁烯基酯、丙烯酸4-戊基酯、丙烯酸5-己基酯等。
[0063]作為甲基丙烯酸酯化合物，可舉出甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正己酯、甲基丙烯酸異丙酯、甲基丙烯酸環己酯、甲基丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸蒽甲酯、甲基丙烯酸2-羥基乙酯、甲基丙烯酸2-羥基丙酯、甲基丙烯酸2，2，2-三氟乙酯、甲基丙烯酸2，2，2-三氯乙酯、甲基丙烯酸2-溴乙酯、甲基丙烯酸4-羥基丁酯、甲基丙烯酸2-甲氧基乙酯、甲基丙烯酸四氫糠基酯、5-甲基丙烯醯氧基-6-羥基降冰片烯-2-羧酸-6-內酯、3-甲基丙烯醯氧基丙基三乙氧基矽烷、甲基丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸2-苯基乙酯、甲基丙烯酸羥基苯基酯和甲基丙烯酸溴苯酯等，進一步可舉出(甲基)丙烯酸苯乙烯基酯、(甲基)丙烯酸鏈烯基酯。這裡鏈烯基可以以碳原子數2?10的範圍進行例示。可舉出例如(甲基)丙烯酸乙烯基酯、(甲基)丙烯酸烯丙基酯、(甲基)丙烯酸3- 丁烯基酯、(甲基)丙烯酸4-戊基酯、(甲基)丙烯酸5-己基酯等。
[0064]作為丙烯醯胺化合物，可舉出丙烯醯胺、N-甲基丙烯醯胺、N-乙基丙烯醯胺、N-苄基丙烯醯胺、N-苯基丙烯醯胺、N, N- 二甲基丙烯醯胺和N-蒽基丙烯醯胺等。
[0065]可舉出甲基丙烯醯胺化合物、甲基丙烯醯胺、N-甲基甲基丙烯醯胺、N-乙基甲基丙烯醯胺、N-苄基甲基丙烯醯胺、N-苯基甲基丙烯醯胺、N，N- 二甲基甲基丙烯醯胺和N-蒽基丙烯醯胺等。
[0066]作為乙烯基化合物，可舉出乙烯醇、2-羥基乙基乙烯基醚、甲基乙烯基醚、乙基乙烯基醚、苄基乙烯基醚、乙烯基乙酸、乙烯基三甲氧基矽烷、2-氯乙基乙烯基醚、2-甲氧基乙基乙烯基醚、乙烯基萘和乙烯基蒽等。
[0067]作為苯乙烯化合物,可舉出苯乙烯、輕基苯乙烯、氯苯乙烯、溴苯乙烯、甲氧基苯乙烯、氰基苯乙烯和乙醯苯乙烯等。
[0068]作為馬來醯亞胺化合物，可舉出馬來醯亞胺、N-甲基馬來醯亞胺、N-苯基馬來醯亞胺、N-環己基馬來醯亞胺、N-苄基馬來醯亞胺和N-羥基乙基馬來醯亞胺等。
[0069]光聚合性化合物可舉出具有丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基或乙烯基的化合物。
[0070]在包含選自具有來源於二乙烯基芳香族化合物的單元結構的均聚物和具有該單元結構的共聚物中的至少I種聚合物與光聚合性化合物的混合物中，光聚合性化合物可舉出二乙烯基苯、(甲基)丙烯酸苯乙烯基酯、(甲基)丙烯酸鏈烯基酯。這裡鏈烯基可以以碳原子數2?10的範圍進行例示。可舉出例如(甲基)丙烯酸乙烯基酯、(甲基)丙烯酸烯丙基酯、(甲基)丙烯酸3- 丁烯基酯、(甲基)丙烯酸4-戊基酯、(甲基)丙烯酸5-己基酉旨等。
[0071]此外光聚合性化合物可舉出聚(甲基)丙烯酸酯，所用的(甲基)丙烯酸酯可以例示例如上述具有(甲基)丙烯酸酯基的化合物。此外它們還可以具有羥基等取代基。
[0072]包含二乙烯基苯的聚合物例如可以例示如下。
[0073]
【權利要求】
1.一種形成硬碟用平坦化膜的組合物，其特徵在於，包含光聚合性被覆材料，並且在該被覆材料中含有相對於每I摩爾苯環為I?90摩爾％的乙烯基，所述光聚合性被覆材料含有:選自具有來源於二乙烯基芳香族化合物的單元結構的均聚物和具有該單元結構的共聚物中的至少I種聚合物、或該聚合物與光聚合性化合物的混合物。
2.根據權利要求1所述的形成平坦化膜的組合物，所述二乙烯基芳香族化合物為二乙烯基苯。
3.根據權利要求1或2所述的形成平坦化膜的組合物，所述光聚合性化合物為具有丙稀酸酷基、甲基丙稀酸酷基或乙稀基的化合物。
4.根據權利要求1?3的任一項所述的形成平坦化膜的組合物，所述共聚物為還具有來源於加聚性化合物的單元結構的共聚物。
5.根據權利要求1?4的任一項所述的形成平坦化膜的組合物，其還包含光聚合引發劑和溶劑。
6.一種硬碟的製造方法，其包括下述工序:第I工序，在磁性體上形成凹凸；第2工序，用權利要求1?5的任一項所述的形成平坦化膜的組合物被覆該凹凸而形成被膜；第3工序,通過蝕刻將該被膜平坦化,使磁性體表面露出。
7.根據權利要求6所述的硬碟的製造方法，通過納米壓印法形成所述第I工序中的凹凸。
8.根據權利要求6或7所述的製造方法，通過對被覆了所述第I工序中形成的凹凸的形成平坦化膜的組合物進行光照射，使該形成平坦化膜的組合物固化的方法，來形成所述第2工序中的被膜。
9.根據權利要求6或7所述的製造方法，通過對被覆了所述第I工序中形成的凹凸的形成平坦化膜的組合物進行光照射，然後進一步利用熱進行回流的方法，來形成所述第2工序中的被膜。
10.根據權利要求6?9的任一項所述的硬碟的製造方法，所述第3工序中的平坦化通過幹蝕刻來進行。
11.根據權利要求10所述的硬碟的製造方法，所述幹蝕刻使用非滷素系幹蝕刻氣體。
12.根據權利要求6?11的任一項所述的硬碟的製造方法，其還包括第4工序:通過硬質物質被覆所述第3工序中被平坦化了的被膜的表面。
13.根據權利要求12所述的硬碟的製造方法，所述第4工序中使用的硬質物質為類金剛石碳。
【文檔編號】C09D5/00GK103765512SQ201280042926
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2012年9月18日 優先權日:2011年9月22日
【發明者】加藤拓, 原口將幸, 小澤雅昭 申請人:日產化學工業株式會社