CN101451259A - 制造氧化铝纳米孔阵列的方法、及制造磁记录介质的方法 - Google Patents

制造氧化铝纳米孔阵列的方法、及制造磁记录介质的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101451259A
CN101451259A CNA2008101843127A CN200810184312A CN101451259A CN 101451259 A CN101451259 A CN 101451259A CN A2008101843127 A CNA2008101843127 A CN A2008101843127A CN 200810184312 A CN200810184312 A CN 200810184312A CN 101451259 A CN101451259 A CN 101451259A
Authority
CN
China
Prior art keywords
film
aluminium film
alumina nanohole
nanohole array
magnetic recording
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CNA2008101843127A
Other languages
English (en)
Inventor
津田孝一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Device Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Device Technology Co Ltd filed Critical Fuji Electric Device Technology Co Ltd
Publication of CN101451259A publication Critical patent/CN101451259A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
    • C25D11/02—Anodisation
    • C25D11/04—Anodisation of aluminium or alloys based thereon
    • C25D11/045—Anodisation of aluminium or alloys based thereon for forming AAO templates
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/84—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing record carriers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
    • C25D11/02—Anodisation
    • C25D11/04—Anodisation of aluminium or alloys based thereon
    • C25D11/16—Pretreatment, e.g. desmutting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
    • C25D11/02—Anodisation
    • C25D11/04—Anodisation of aluminium or alloys based thereon
    • C25D11/18—After-treatment, e.g. pore-sealing
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/74—Record carriers characterised by the form, e.g. sheet shaped to wrap around a drum
    • G11B5/743—Patterned record carriers, wherein the magnetic recording layer is patterned into magnetic isolated data islands, e.g. discrete tracks
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/74—Record carriers characterised by the form, e.g. sheet shaped to wrap around a drum
    • G11B5/82—Disk carriers
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/84—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing record carriers
    • G11B5/855—Coating only part of a support with a magnetic layer
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/84—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing record carriers
    • G11B5/858—Producing a magnetic layer by electro-plating or electroless plating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Manufacturing Of Magnetic Record Carriers (AREA)
  • Magnetic Record Carriers (AREA)

Abstract

本发明提供一种由其表面平滑度被改进的铝薄膜构成的氧化铝纳米孔的制造方法、优选能减小用于为形成氧化铝纳米孔所用的凹点形成的压力的氧化铝纳米孔阵列制造方法，以及一种使用这种氧化铝纳米孔的磁记录介质制造方法。通过其中阳极氧化在－80℃或者更低基板温度下在基板上形成的铝薄膜、或者执行其中在阳极氧化之前使用模子来使铝薄膜具有结构同时将模子和铝薄膜保持在150℃至200℃温度的工艺的制造方法来制造氧化铝纳米孔阵列。

Description

制造氧化铝纳米孔阵列的方法、及制造磁记录介质的方法
技术领域
本发明涉及一种制造可用于构造各种纳米器件的铝薄膜的方法，该纳米器件包括构建成诸如计算机的外部存储设备之类的各种磁性记录设备的磁记录介质。本发明附加地涉及一种制造氧化铝纳米孔阵列的方法、以及一种使用由此生产出的铝薄膜制造磁记录介质的方法。
背景技术
伴随着磁盘中高密度存储器的最近趋势而来的是磁记录方法从常规的面内记录(纵向记录)向垂直记录的转变。垂直记录方法的开发已显著地改进了记录密度。使用面内记录时，记录密度的上限约为100千兆位/平方英寸(GB/in2)，而当今的记录密度已超过400GB/in2。
然而，第一代简单垂直记录方法中可达到的记录密度的限值是400GB/in2。其理由如下：增大记录密度需要位大小变得更小。然而，在位大小被减小时，由于热波动、即磁化的随机反转引起的位劣化具有上升趋势。满足以下公式(1)是用于防止由这种热波动引起的位劣化的必要条件。
[公式1]
K u V kT > 60 - - - ( 1 )
在公式(1)中，Ku是单轴磁各向异性常数，V是磁记录层每位的体积，k是玻耳兹曼常数，而T是绝对温度。公式(1)的右侧称为热稳定性指数。
即，为克服随着位大小变小的体积V的不可避免的减小而引起的热波动的不稳定性，有必要增大热稳定性指数。如果工作温度固定，则必须增大单轴磁各向异性常数Ku的值。
Ku是取决于磁性材料的常数，且适用于公式(2)中的关系。
[公式2]
H c = 2 K u M s - M s ( N z - N y ) - - - ( 2 )
在这里，Hc是磁矫顽力，Ms是饱和磁化强度，且Nz和Ny分别是z方向和y方向上的去磁系数。
从以上公式(2)显然可见，磁矫顽力Hc与Ku具有正相关性。即，如果如上所述为克服热波动而选择具有大Ku的磁性材料，则表示反转磁化的磁场强度的磁矫顽力Hc也增大，这使得磁头更难以反转磁化，且依次使得信息更难以写入磁记录介质。诸如“与更高密度相关联的体积的减小”、“记录的长期稳定性与热波动”、以及“由更高磁矫顽力Hc引起的记录困难”之类的挑战都复杂地纠缠在一起，从而呈现出仅通过早期方法的延伸不可能实现更高密度记录的解决方案的“三难选择”。
最近为解决这种三难选择已提出多种方法。在这些方法中，一种有前景的方法是热辅助磁记录。
热辅助磁记录通过克服“由更高磁矫顽力Hc引起的记录困难”而不解决其他两个挑战来解决上述三难选择。具体地，在用磁头将信息写入使用高Hc材料的磁记录介质的每一刻，通过用光短期辐照加热该磁记录介质以短时间地降低该记录介质的Hc，从而使得即使以低磁场执行写入也成为可能。可通过再一次在由热波动引起的位劣化不会发生的足够短的时间内冷却到读取温度来确保针对热波动的长期稳定性。
这样，已开始对作为下一代垂直记录系统的热辅助磁记录系统模型作研究和开发，且有迹象表明在理论上可能实现超过1兆兆位/平方英寸(TB/in2)的记录密度。热辅助磁记录在理论上具有大的潜力，因而是下一代垂直记录系统的有前景候选(参见例如，日本专利申请公开No.2006-12249；日本专利申请公开No.2003-45004；以及Fujitsu，58，No.1，第85-89页(2007))。
然而，目标在于实用开发的仔细研究已揭示了多个问题。
例如，如果磁记录介质是类似迄今已使用的磁膜之类的连续介质，则在这种加热期间可能发生的问题包括相邻位的温度也会升高、以及无法实现充分的磁分离。
如果位可在热绝缘的同时磁分离，则可解决以上各问题。因而现在正在尝试采用目标在于磁分离所有位的称为“位图介质”(BPM)的概念。
已对位图介质提出了数种方法，它们中的一种是采用氧化铝纳米孔(氧化铝＝铝氧化物)的位图介质。虽然与氧化铝纳米孔有关的专利申请已提交了很多年(参见，例如日本专利申请公开No.S61-261816；Fujitsu，58，No.1，第90-98页(2007)；Heisei 15(2003)Kanagawa Academy of Science andTechnology，The Masuda“Nanohole Array”Project Research Report；以及Abstracts of the Spring 2004 Meeting of the Electrochemical Society of Japan，item 1A28)，但是最近特别由于常规面内磁记录向垂直磁记录的转变、以及对具有超过1TB/in2的记录密度的磁记录介质的强烈需求，现在正对采用氧化铝纳米孔的BPM进行重新技术评估。
氧化铝纳米孔与其他BPM形成方法的不同之处在于它们具有以下特性(a)到(c)：
(a)将其中已通过微型制造构建了无数凸起的规则阵列的金属压模或类似物压向铝薄膜以形成微凹点，这些微凹点然后用作其中氧化铝纳米孔以自组织方式形成的阳极氧化的起始点。
(b)氧化铝纳米孔是以受控阵列存在且通过氧化铝分隔的纳米孔组。通过使用电镀工艺或类似工艺用磁性材料填充这些纳米孔，可形成其中一个纳米孔对应于一位的磁记录介质。
(c)因为其中已形成氧化铝纳米孔的氧化铝是非磁性的并具有非常低的热传导率的材料，所以填充到相应纳米孔中的磁性材料的个体可被磁分离和热绝缘，从而产生用于热辅助BPM工艺的理想结构。
然而，即使在具有这种出色特性的氧化铝纳米孔中，通过进一步研究也已涌现出多个问题。
一个这样的问题在为了形成具有最少缺陷的直径约为20nm的纳米孔而增加用于形成铝膜的铝原材料的纯度并且减少杂质的努力过程中已经变得显而易见。即，也如在Abstracts of the Spring 2004 Meeting of theElectrochemical Society of Japan，item 1A28中所指出的，铝原材料的纯度越高，则晶粒生长在由此形成的铝膜中继续的趋势就越大，从而导致膜的表面平滑度的显著损失，且因而使得均匀地形成作为氧化铝纳米孔的起始点的深度为数纳米的凹点变得困难。
引用一个示例，在使用99.99％纯度的铝靶在室温下在硅基板上形成厚度为100nm的铝薄膜时，其算术平均粗糙度(Ra)获得2nm的值。在2nm的Ra值下，表面具有通常为15nm的最大粗糙度(Rmax)。即使尝试在具有这种不规则表面的铝薄膜上以20nm为间隔形成深度为数纳米的凹点，过分大的表面不规则性也使得获得均匀的凹点变得不可能。
因而已找出一种在膜形成期间抑制晶粒生长的方法，以便于改进铝薄膜上的表面平滑度并降低表面不规则性，以使例如Rmax为3nm或更小。例如，Abstracts of the Spring 2004 Meeting of the Electrochemical Society ofJapan，item 1A28描述了通过涉及将杂质添加到铝的合金工艺来抑制晶粒生长的尝试。此参考文献描述了添加2重量百分比(wt％)到10wt％的镁以形成铝—镁(Al-Mg)合金。此外，此时在大多数研究实验室作出的形成纳米孔的努力的目标在于使用压模或模具在直径为约1英寸的小直径基板上形成凹点，或在2.5英寸基板上的局部区域内形成凹点时，由使用Al-Mg合金引起的有害效果并未特别引起注意。
然而，如之后在本说明书中会更详细说明地，本发明人已发现在涉及将杂质添加到铝的合金工艺的晶粒生长抑制方法中，铝薄膜的维氏硬度增大，结果形成用作氧化铝纳米孔的起始点的凹点所需的压力是纯铝所需压力的三倍到四倍。因而有发生金属凸起的磨损或损坏的倾向，预示了会缩短压模或模具的寿命。另外的关注点是形成凹点操作所需的更大的模制设备。
发明内容
因此本发明的一个目的是提供一种使用铝薄膜制造氧化铝纳米孔阵列的方法，其中即使在使用高纯度铝材料时在膜形成期间的晶粒生长也可被抑制，因而给所形成的薄膜以改进的表面平滑度。本发明的另一目的是提供一种使用这种氧化铝纳米孔阵列制造磁记录介质的方法。
本发明的优选目的是提供一种制造氧化铝纳米孔阵列的方法，该方法能改进所形成的铝薄膜的表面平滑度、并且同时能进一步减小形成用于形成氧化铝纳米孔所要用的凹点所需的压力，由此能延长由金属或类似物制成的压模的寿命并能减小模制设备的大小。本发明的另一优选目的是提供一种使用这种氧化铝纳米孔阵列制造磁记录介质的方法。
在第一方面，本发明涉及一种制造氧化铝纳米孔阵列的方法，该方法包括以下步骤：
(1)在-80℃或更低的基板温度下在基板上形成铝薄膜，以及
(2)阳极氧化铝薄膜；
以及通过这种方法制造的氧化铝纳米孔阵列。
在第二方面，本发明涉及一种制造氧化铝纳米孔阵列的方法，该方法包括以下步骤：
(1)在-80℃或更低的基板温度下在基板上形成铝薄膜，
(2)通过将其上具有有序凸起阵列的压模压向铝薄膜以在该铝薄膜上形成凹点来使铝薄膜具有纹理，以及
(3)阳极氧化铝薄膜；
以及通过这种方法制造的氧化铝纳米孔阵列。
在第三方面，本发明涉及一种制造磁记录介质的方法，该方法包括在用上述方法制造的氧化铝纳米孔阵列内的孔中形成磁性层的步骤，还涉及通过这种方法制造的磁性记录介质。
通过采用本发明的制造方法，即使在将例如高纯度铝用作铝材料时，铝薄膜的最大表面粗糙度(Rmax)可被保持在低值。
优选地，通过将高纯度铝用作铝材料，铝薄膜的维氏硬度可被保持在低值。
此外，发现在通过使用压模或模具压向用这种方法生产出的高纯度铝薄膜来形成微凹点时，仅为在室温下定形相同高纯度铝薄膜所需压力的50％的150℃和200℃之间温度下的压力能够满足。结果，延长压模或模具的寿命并减小模制设备的大小、制造可被稳定供应的低成本氧化铝纳米孔BPM型数据记录介质成为可能。
通过使用以这种方式获得的铝薄膜中的微凹点，可在2.5英寸基板的整个表面上获得以20nm间隔排列的氧化铝纳米孔阵列。通过用磁性材料填充此纳米孔阵列，可制造出单个位大小为20nm的位图介质。
附图说明
图1是氧化铝纳米孔的示意图；
图2是示出对本发明非常重要的基板温度和铝薄膜的最大表面粗糙度Rmax之间关系的曲线图；
图3是示出基板温度和维氏硬度之间关系的曲线图；以及
图4是示出通过本发明方法形成的纯铝薄膜的维氏硬度随温度的变化、还示出根据现有技术的Al-Mg合金薄膜的相应变化以供参考的曲线图。
具体实施方式
I.本发明的第一方面
本发明的第一方面提供一种制造氧化铝纳米孔阵列的方法，该方法包括以下步骤：
(1)在-80℃或更低的基板温度下在基板上形成铝薄膜，以及
(2)阳极氧化该铝薄膜；
并且还提供通过这种方法制造的氧化铝纳米孔阵列。
A.步骤(1)：
(a)在此步骤中，铝薄膜在-80℃或更低的基板温度下在基板上形成。
(b)如上所简述地，当尝试在2.5英寸基板的整个表面上用压模在铝薄膜中形成凹点时，本发明人发现在高纯度铝的整个表面上形成凹点所需的压力为200千克(kg)，而在已添加8wt％的镁的铝薄膜的整个表面上形成凹点所需的压力如在Abstracts of the Spring 2004 Meeting of theElectrochemical Society of Japan，item 1A28中所述是800kg，其为前者的四倍之高。
在检查其原因时变得清楚的是，即使将极小量的诸如镁之类的杂质添加到铝中也会突然升高维氏硬度，使得在形成凹点时有必要施加较高的力。较高的铝合金薄膜硬度具有许多有害效果，诸如导致对压模中的形成凹点(pit-forming)用凸起的磨损和损坏、以及需要使用更大的模制设备。
因此，本步骤的目的是使得使用例如高纯度铝作为铝材料来代替采取涉及添加杂质的方法而在基板上产生的铝薄膜上获得表面平滑性成为可能。
(c)本发明人已发现在-80℃或更低的铝膜形成期间的基板温度下即使在使用高纯度铝材料时也可实现3nm或更低的Rmax(参见以下示例1和图2)。同时，本发明人已确认在这种温度下形成的铝薄膜的维氏硬度约为0.78吉帕(GPa)，这与室温下形成的铝膜的维氏硬度基本无改变(参见以下示例2和图3)。
因此，根据本发明的这个方面，不必使用在Abstracts of the Spring 2004Meeting of the Electrochemical Society of Japan，item 1A28中描述的添加杂质的方法就能在铝薄膜中获得优良的表面平滑度是可能的，该添加杂质的方法具有突然增大维氏硬度的不合需要的效果。
术语“基板温度”在这里指的是受诸如安装到其上附连有基板的载物台表面的温度测量电阻之类的传感器控制、并通过校正实际基板温度和载物台表面温度之间的差异所获得的基板温度。
(d)在本步骤中可优选使用单晶硅基板作为其上形成有铝薄膜的基板。然而，通过在铝薄膜形成之前在表面上沉积金或之类的导电薄膜、从而避免在用于制造氧化铝纳米孔的阳极氧化处理的后续步骤中产生的特殊问题，甚至可有利地使用诸如玻璃基板之类的绝缘材料。
(e)在本步骤中可用来在基板上形成铝薄膜的常用方法包括各种已知的金属薄膜形成方法，诸如电阻加热沉积、电子束汽相沉积和原子层沉积。然而，从如能够获得具有高粘附性的膜、好的再现性之类的因素的观点来看，优选使用溅射工艺。
在溅射工艺中，要形成薄膜的金属被作为靶放置在真空腔内，并受到通过施加高压被电离的稀有气体(例如氩)的轰击。靶表面的原子通过这种碰撞被击落靶，并行进到基板，使得成膜发生。
(f)优选以这种方式选择用作铝薄膜的原材料的铝材料的纯度：使得包括在后续的形成纹理步骤期间发生压模磨损或损坏更大的倾向以及不能使氧化铝纳米孔均匀的有害效果不会因所形成的铝薄膜的维氏硬度的增大而发生。从后续的形成纹理步骤中压模的寿命以及氧化铝纳米孔的均匀形成的观点来看，优选使用高纯度铝、尤其是具有至少99.9％纯度的铝。从经济因素的观点来看，可认为99.999％的纯度是必要和充分的。
(g)在此步骤中，可获得具有从10nm到3000nm厚度的铝薄膜。
B.步骤(2)：
在步骤(2)中，通过阳极氧化已在以上步骤(1)中形成的铝薄膜来制造氧化铝纳米孔阵列。
(a)在硫酸、草酸、磷酸或类似物的溶液中阳极氧化铝薄膜导致如图1所示的由具有无数垂直于铝膜的孔的多孔层，和存在于孔的底部并与铝薄膜接触的圆形阻挡层构成的多孔阳极氧化膜的形成。
该多孔阳极氧化膜具有六角单元结构。各六角单元的直径可受所施加的电压控制；增大所施加的电压就增大直径。膜厚度受阳极氧化时间和电流密度控制。增大阳极氧化时间和/或电流密度能使膜厚度增大。结果，多孔层内形成的纳米孔的深度也增大。氧化铝六角单元中所形成的纳米孔的直径可不相关于阳极氧化条件通过阳极氧化之后的孔加宽处理调整。孔加宽处理通常通过浸入0.5％氢氧化钠的水溶液中约5到10分钟来执行。
在以这种方式生产的氧化铝纳米孔阵列中，因为如上所述，六角单元结构的直径与所施加电压成比例，所以在约1微米见方的区域中，氧化铝纳米孔以图1所示方式通过自组织排列成有序阵列。
(b)阳极氧化的一般条件包括使用例如草酸、硫酸或磷酸的酸性水溶液作为电解溶液、0℃到30℃的溶液温度、以及5V到100V的施加电压。
II.本发明的第二方面
(a)本发明的第二方面提供一种制造氧化铝纳米孔阵列的方法，该方法包括以下步骤：
(1)在-80℃或更低的基板温度下在基板上形成铝薄膜，
(2)通过将其上具有有序凸起阵列的压模压向铝薄膜以在该薄膜上形成凹点来使铝薄膜具有纹理，以及
(3)阳极氧化铝薄膜；
并且还提供通过这种方法制造的氧化铝纳米孔阵列。
即，本发明的本方面另外包括：在上述本发明第一方面的铝薄膜阳极氧化步骤之前的其中通过其上具有有序凸起阵列的压模在铝薄膜上形成凹点的形成纹理步骤。
(b)如早先在本发明第一方面的描述中说明地，在所形成的氧化铝纳米孔阵列中，氧化铝纳米孔如图1所示地通过自组织在约1微米见方区域内规则排列。然而，当努力在大小大于1微米见方的铝薄膜上形成氧化铝纳米孔时，氧化铝纳米孔不呈现完美有序排列。
因此，在氧化铝纳米孔要以非常有序的阵列在具有这种大尺寸的铝薄膜上形成的情况下，如S.Shingubara，J.Nanoparticle Research 5，第17-30页(2003)中所示，执行其中将具有所需排列小凸起的压模压向铝薄膜以便于形成凹点的形成纹理步骤，随后执行阳极氧化处理是合乎需要的。
在开始阳极氧化时，电压选择性地集中在形成于铝薄膜表面内的微凹点中，且通过这些用作起始点的凹点，氧化铝纳米孔形成，从而导致对应于压模的小凸起的氧化铝纳米孔阵列的形成。
在这里，组成具有规则凸起阵列的压模的材料的例示性示例包括电铸成形的镍、硅、碳化硅和石英。
(c)在本发明的本方面中，将高纯度铝、优选具有至少99.9％纯度的铝用作铝薄膜的铝材料，且通过压模在-80℃或更低基板温度下形成的铝薄膜上形成凹点在150℃和200℃之间的温度下执行也是有益的。
即，如以上所提及地，使用具有至少99.9％纯度的铝材料形成的铝薄膜具有0.78GPa的维氏硬度，但是本发明人已发现展现出这种低维氏硬度的铝薄膜的维氏硬度在125℃的温度下经历突然且进一步的降低，且在150℃变成室温下维氏硬度的一半(参见示例3和图4)。另一方面，已添加了诸如镁之类的杂质且具有更高维氏硬度的已知铝膜不随温度经历维氏硬度的大变化(参见示例3和图4)，因而确认维氏硬度的上述额外下降是本发明的独特效果。
因为铝薄膜表面的氧化可通过在氧浓度控制环境中形成凹点来抑制，所以超过200℃的凹点形成温度也是可能的。然而，从消除额外设备的需要的经济角度来看，优选选择200℃或更低的凹点形成温度。
这样，通过在至少150℃、更优选在150℃和200℃之间的凹点形成温度下在铝薄膜上形成微凹点，在形成纹理步骤中压模的磨损和损坏可进一步地被抑制，使得压模的寿命进一步被延长。实际上，如示例4所示，即使在1000次形成纹理操作之后，也没有观察到压模变形或损坏，使得获得与初始形成的凹点形状基本类似的凹点形状成为可能。相反，在现有技术的Al-Mg(8wt％Mg)薄膜中，在220次形成纹理操作之后，压模上约5％的小凸起中出现了变形或缺陷，标志着有用压模寿命的结束。
III.本发明的第三方面
(a)本发明的第三方面提供一种制造磁记录介质的方法，该方法包括在可根据本发明的上述第一方面、优选根据本发明第二方面制造的氧化铝纳米孔阵列内的孔中形成磁性层的步骤。本发明的第三方面还提供通过这种方法制造的磁记录介质。
(b)通常通过诸如溅射之类的干法工艺来执行硬盘驱动器(HDD)的磁记录介质上的磁膜的形成。然而，在诸如直径为约20nm直径和深度为约60nm到约100nm的氧化铝纳米孔之类的形状的情况下，磁性材料在干法工艺中不能进入纳米孔。因此，优选通过电镀工艺将诸如钴—铂(Co-Pt)之类的磁性材料填充到纳米孔内。电镀可通过其中硫酸钴和六氯合铂酸的混合水溶液用作电镀溶液的交流电工艺执行。
(c)如上所提及地，在氧化铝纳米孔阵列中的孔内形成磁性层之后，执行表面平面化和依次的类金刚石碳(DLC)膜和润滑膜的形成。可对由此获得的磁记录材料(在示例7中，磁记录材料具有Co-Pt填充的氧化铝纳米孔)执行磁特性、磁头滑动特性、以及读/写特性的评估。
如也在示例7中所示，具有适于热辅助磁记录的性能的磁记录介质也可通过本发明制造。
示例
本发明通过以下示例进一步例示。可以理解，本发明不限于这些示例，且可在本发明中作各种变化和修改而不背离本发明的精神和范围。
示例1
铝薄膜的生产
如下生产用于以下各示例的铝薄膜。
在具有配备有由液氮给料机和加热机构成的温度控制系统的基板安装载物台的溅射设备中，将2.5英寸单晶硅基板安装到基板载物台上，并在各种基板温度下执行成膜。用于成膜的铝靶具有6英寸的直径和99.99％的纯度。成膜条件被设置成60秒成膜时间和100nm铝膜厚度。
图2示出在从-196℃(液氮温度)到40℃的基板温度下生产的铝薄膜的最大表面粗糙度(Rmax)的测量结果。在-80℃或更低的基板温度下，Rmax为约3nm，从这可发现用其上具有凹点形成凸起的压模在基板的整个表面上均匀地形成数纳米的凹点是可能的。
在这里，“Rmax”指的是如用原子力显微镜法(AFM)测量的针对铝薄膜上的表面不规则性的距离中线的最大高度。
示例2
铝薄膜维氏硬度与基板温度的相关性
在示例1中所示的条件下，对在-196℃基板温度下生产的具有100nm膜厚度的纯铝薄膜(根据本发明的示例)以及以除使用由Al-Mg(8wt％Mg)构成的铝靶代替具有99.99％纯度的铝靶之外与示例1相同的方法在30℃基板温度下生产的具有100nm膜厚度的Al-Mg(8wt％Mg)薄膜(根据对比示例)的维氏硬度与温度的相关性进行了研究。结果在图3中示出。
发现维氏硬度基本为常数，与基板温度无关。在使用纯铝的本发明示例中获得的薄膜中，维氏硬度为约0.78GPa。相反，在使用Al-Mg合金(8wt％Mg)的比较示例中获得的薄膜中，维氏硬度为3.1GPa，为由纯铝制成的薄膜的维氏硬度的四倍。同样，在后一情况下，维氏硬度基本不随基板温度而改变。
这些结果证明在本发明中，可在保持纯铝的低维氏硬度特性的同时实现表面平滑性。
在这里，用标准的显微维氏硬度检测器测量维氏硬度。
示例3
铝薄膜的维氏硬度与凹点形成(形成纹理)温度的相关性
对根据本发明使用示例2中纯铝生产的薄膜的维氏硬度、以及根据对比示例使用Al-Mg(8wt％镁)合金生产的薄膜的维氏硬度与凹点形成(形成纹理)温度的相关性进行研究。结果在图4中示出。
在Al-Mg薄膜中，即使温度升高到200℃时维氏硬度也不降低。相反，在根据本发明-196℃的基板温度下从纯铝生产铝薄膜时，维氏硬度在100℃或更高温度下突然降低，且在150℃到200℃的温度下变成室温维氏硬度值的约50％。
基于此数据，在将凹点形成压模和在-196℃基板温度下生产的具有100nm厚度的纯铝薄膜保持在150℃的同时执行模制时，与维氏硬度一样、即使在低的凹点形成压力下也可形成凹点。在这里，凹点形成压力是100kg，这是室温所需的200kg压力的一半。
本发明中，不仅在-196℃的基板温度下确认类似效果，而且在-80℃下也确认类似效果。
示例4
在铝薄膜形成纹理步骤中的压模耐久性试验
使用由电铸镍制成的同一压模反复制造如示例3所述(基板温度，-80℃；凹点形成温度，150℃)形成的有凹点的铝薄膜，并且通过实验确定在压模不变形的情况下可执行的形成凹点的次数。
结果，在-80℃执行成膜并在150℃执行凹点形成(形成纹理)时，压模能够保持初始形状而基本没有压模变形或损坏，直到1000次的形成纹理操作。相反，在使用根据现有技术的Al-Mg(8wt％镁)薄膜时，在220次的形成纹理操作之后，压模中约5％的小凸起中有出现变形或其他缺陷，标志着有用压模寿命的结束。
这些结果清楚地证明本发明的有效性和实用性。
示例5
氧化铝纳米孔阵列的制造
通过在示例1和2中形成的根据本发明的所有有凹点的铝薄膜上的阳极氧化来执行氧化铝纳米孔的形成。
阳极氧化中所使用的溶液是含3.5％草酸的水溶液，并且执行85秒的处理的同时控制该处理条件如下：溶液温度，5±1℃；所施加的电压，18.8±0.1V；电流密度，10mA/cm2。此处理在2.5英寸基板的整个表面上间距为20nm地产生直径为20nm的六角单元结构阵列。
阳极氧化处理之后的氧化铝纳米孔具有约6nm的直径。为便于磁性材料通过电镀进入这些纳米孔，执行其中氧化铝纳米孔直径被加宽成14nm的预加宽处理。孔加宽处理通过将经阳极氧化的基板浸入温度被控制成50±2℃的0.5％氢氧化钠的水溶液中5分钟来执行。
示例6
磁记录介质的制造(1)
接着，执行其中用Co-Pt磁性材料通过交流电镀工艺对直到示例3所生产的氧化铝纳米孔进行填充的填充处理。
通过将含5％硫酸钴和15％六氯合铂酸的混合水溶液用作电镀液、同时施加10V的交流电来执行电镀60秒，由此用Co-Pt磁性材料填充氧化铝纳米孔。
因为电镀后钴和铂是随机排列的，所以为引发从此状态到能够实现高Ku的L10结构的相变，在真空中执行30分钟的500℃热处理。然后测量经热处理的材料的磁光克尔效应。从此材料的磁矫顽力Hc来看，Ku被确认为2×106J/m3，这是接近具有L10结构的体Co-Pt的Ku值的值(体Co-Pt的Ku＝5×106J/m3)。
示例7
磁记录介质的制造(2)
在示例6中制造的磁记录介质中，氧化铝纳米孔已通过电镀操作使用也存在于基板表面上的Co-Pt磁性材料来填充。
为了实现平滑的表面，使用离子束蚀刻系统执行通过氩研磨的平面化，在这之后类金刚石碳(DLC)膜、然后是润滑层被沉积到该表面上。
用这种方式制造的介质的滑动特性是通过在10nm的滑动高度执行滑动高度试验来检测的。结果指示在示例6从用磁性材料填充的氧化铝纳米孔中制造的位图介质(BPM)的滑动特性没有引起任何问题。
然后，使用读/写磁头检查磁特性，从中确认可执行磁性写入和读取操作。
因为在这里使用的读/写磁头相比氧化铝纳米孔的大小(20nm直径)非常大，所以不可能确定单个氧化铝纳米孔是否对应于一位。因而使用磁力显微镜(MFM)来确认单个氧化铝纳米孔是否对应于一位，于是如所期待地，发现单个氧化铝纳米孔确实对应于一位。
因为上述结果确认通过以上示例中所述的过程制造的位图介质(BPM)具有20nm大小的氧化铝纳米孔，且各个纳米孔对应于一位并具有与体Co-Pt磁性材料相当的Ku值，所以这些介质可被认为具有适于热辅助磁记录的性能。
通过本发明的方法制造的氧化铝纳米孔阵列可用于构造各种纳米器件，并且尤其适于制造高密度磁记录介质。

Claims (8)

1.一种制造氧化铝纳米孔阵列的方法，包括以下步骤：
(1)在-80℃或更低的基板温度下在基板上形成铝薄膜；以及
(2)阳极氧化所述铝薄膜。
2.如权利要求1所述的氧化铝纳米孔阵列的制造方法，其特征在于，所述铝薄膜由具有至少99.9％铝纯度的铝材料构成。
3.一种制造氧化铝纳米孔阵列的方法，依次包括以下步骤：
(1)在-80℃或更低的基板温度下在基板上形成铝薄膜；
(2)通过将其上具有有序凸起阵列的压模压向所述铝薄膜以在所述铝薄膜上形成凹点，由此使所述铝薄膜具有纹理；以及
(3)阳极氧化所述铝薄膜。
4.如权利要求1所述的制造氧化铝纳米孔阵列的方法，其特征在于，所述铝薄膜由具有至少99.9％纯度的铝材料构成。
5.如权利要求4所述的制造氧化铝纳米孔阵列的方法，其特征在于，在执行所述形成纹理步骤(2)的同时将所述压模和所述铝薄膜保持在150℃至200℃的温度。
6.一种可通过如权利要求1至5中任一项所述的制造方法制造的氧化铝纳米孔阵列。
7.一种制造磁记录介质的方法，包括在如权利要求6所述的氧化铝纳米孔阵列的孔内形成磁性层的步骤。
8.一种通过如权利要求7所述的方法制造的磁记录介质。
CNA2008101843127A 2007-12-05 2008-12-03 制造氧化铝纳米孔阵列的方法、及制造磁记录介质的方法 Pending CN101451259A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007314774 2007-12-05
JP2007314774A JP5294048B2 (ja) 2007-12-05 2007-12-05 アルミナナノホールアレー及び磁気記録媒体の作製方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN101451259A true CN101451259A (zh) 2009-06-10

Family

ID=40720500

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNA2008101843127A Pending CN101451259A (zh) 2007-12-05 2008-12-03 制造氧化铝纳米孔阵列的方法、及制造磁记录介质的方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8652317B2 (zh)
JP (1) JP5294048B2 (zh)
KR (1) KR20090059035A (zh)
CN (1) CN101451259A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103065646A (zh) * 2011-10-24 2013-04-24 南通海纳电子纳米科技有限公司 铁铂纳米团簇磁记录媒体
CN107002273A (zh) * 2014-07-11 2017-08-01 西班牙高等科研理事会 纳米结构化的材料、获得该材料的方法及该材料的用途

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MY150492A (en) * 2010-10-20 2014-01-30 Univ Sains Malaysia Nanoporous alumina and process and system for producing the same
CN102453912A (zh) * 2010-10-28 2012-05-16 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 铝制品及其制备方法
CN102321905B (zh) * 2011-10-10 2013-11-06 吉林大学 利用微纳球排列进行图案预制制备多级结构氧化铝的方法
TW201325884A (zh) * 2011-12-29 2013-07-01 Hon Hai Prec Ind Co Ltd 光學薄膜壓印滾輪及該滾輪之製作方法
JP6449224B2 (ja) * 2013-03-14 2019-01-09 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ 基板上の高純度アルミニウムトップコート
US9663870B2 (en) 2013-11-13 2017-05-30 Applied Materials, Inc. High purity metallic top coat for semiconductor manufacturing components
JP6515477B2 (ja) * 2014-10-06 2019-05-22 大日本印刷株式会社 力学量センサおよび力学量測定装置
KR102652258B1 (ko) * 2016-07-12 2024-03-28 에이비엠 주식회사 금속부품 및 그 제조 방법 및 금속부품을 구비한 공정챔버
EP3428955A1 (en) * 2017-07-10 2019-01-16 Murata Manufacturing Co., Ltd. Substrates employing surface-area amplification, for use in fabricating capacitive elements and other devices

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4292936A (en) * 1978-05-16 1981-10-06 Toyo Kogyo Co., Ltd. Aluminum based alloy pistons for internal combustion engines
JP2003069112A (ja) * 2001-08-28 2003-03-07 Nec Corp 強磁性トンネル接合素子の製造方法
JP2007276104A (ja) * 2006-03-16 2007-10-25 Yamagata Fujitsu Ltd ナノホール構造体及びその製造方法、並びに、磁気記録媒体及びその製造方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1248072A (en) * 1967-10-18 1971-09-29 Sony Corp Magnetic head
US3998603A (en) * 1973-08-29 1976-12-21 General Electric Company Protective coatings for superalloys
US4152222A (en) * 1976-07-09 1979-05-01 Alcan Research And Development Limited Electrolytic coloring of anodized aluminium by means of optical interference effects
US4153756A (en) * 1977-01-13 1979-05-08 Taiho Kogyo Co., Ltd. Aluminum-base bearing alloy and composite
JPH0724097B2 (ja) 1985-05-15 1995-03-15 富士通株式会社 垂直磁気記録媒体
US5011554A (en) * 1989-12-26 1991-04-30 General Electric Company Ruthenium aluminum intermetallic compounds
CN1027200C (zh) 1990-12-28 1994-12-28 北京大学 锰铋加轻稀土元素的磁光薄膜介质
US5455001A (en) * 1993-09-22 1995-10-03 National Science Council Method for manufacturing intermetallic compound
JP3714507B2 (ja) * 1996-08-26 2005-11-09 日本電信電話株式会社 多孔性陽極酸化アルミナ膜の作製方法
CN1155740C (zh) 2000-07-04 2004-06-30 南京大学 大尺寸纳米有序孔洞模板的制备方法
JP2003045004A (ja) 2001-07-27 2003-02-14 Fuji Xerox Co Ltd 光アシスト磁気ヘッド及び光アシスト磁気ディスク装置
JP2005071467A (ja) * 2003-08-25 2005-03-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd 磁気記録媒体とその製造方法
JP3884031B2 (ja) 2004-06-23 2007-02-21 株式会社日立製作所 近接場光を用いた熱アシスト磁気記録装置
US20130004733A1 (en) * 2011-06-30 2013-01-03 Toray Plastics (America), Inc. Method to reduce metal pick-off from edges of metallized biaxially oriented films

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4292936A (en) * 1978-05-16 1981-10-06 Toyo Kogyo Co., Ltd. Aluminum based alloy pistons for internal combustion engines
JP2003069112A (ja) * 2001-08-28 2003-03-07 Nec Corp 強磁性トンネル接合素子の製造方法
JP2007276104A (ja) * 2006-03-16 2007-10-25 Yamagata Fujitsu Ltd ナノホール構造体及びその製造方法、並びに、磁気記録媒体及びその製造方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103065646A (zh) * 2011-10-24 2013-04-24 南通海纳电子纳米科技有限公司 铁铂纳米团簇磁记录媒体
CN103065646B (zh) * 2011-10-24 2014-12-10 江苏海纳纳米技术开发有限公司 铁铂纳米团簇磁记录媒体
CN107002273A (zh) * 2014-07-11 2017-08-01 西班牙高等科研理事会 纳米结构化的材料、获得该材料的方法及该材料的用途

Also Published As

Publication number Publication date
JP5294048B2 (ja) 2013-09-18
KR20090059035A (ko) 2009-06-10
JP2009140553A (ja) 2009-06-25
US8652317B2 (en) 2014-02-18
US20090145769A1 (en) 2009-06-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101451259A (zh) 制造氧化铝纳米孔阵列的方法、及制造磁记录介质的方法
KR101022603B1 (ko) 자기 기록 매체의 교환 커플링 조정
US7286324B2 (en) Cobalt-platinum or iron-plantinum magnetic material containing 1% to 40% Cu, Ni or B
US8477572B1 (en) Heat assisted magnetic recording (HAMR) heads including components made of nickel alloys
US20060204794A1 (en) Laminate structure, magnetic recording medium and method for producing the same, magnetic recording device, magnetic recording method, and element with the laminate structure
CN1479276B (zh) 垂直磁记录介质
WO2003078685A1 (fr) Dispositif fonctionnel et procede de fabrication du dispositif, support d'enregistrement magnetique vertical, dispositif d'enregistrement et de lecture magnetique, et dispositif de traitement d'information
JP4035457B2 (ja) 機能デバイスの製造方法
JP4594273B2 (ja) 構造体及び構造体の製造方法
US20100195249A1 (en) Method of manufacturing a magnetic recording medium and a magnetic recording medium manufactured by the method
US20100247960A1 (en) Patterned ecc and gradient anisotropy media through electrodeposition
JP2000195036A (ja) 磁気記録媒体とその製造方法
US20080171233A1 (en) Information Storage Media
JP2007208144A (ja) 構造体の製造法、構造体、磁気記録媒体および永久磁石
JP4032056B2 (ja) 多孔性アルミナ膜の形成方法
US5720861A (en) Magnetic recording medium
US20080144217A1 (en) Patterned magnetic recording medium and method of manufacturing the same
EP1625579B1 (en) Method for making a nano-particulate medium
KR101250256B1 (ko) ＣｏＰ 합금 박막의 제조방법 및 수직자기 기록매체
JP2003217112A (ja) 磁気記録媒体及びその製造方法
JP2006075946A (ja) ナノホール構造体及びその製造方法、並びに、磁気記録媒体及びその製造方法
CN103065646A (zh) 铁铂纳米团簇磁记录媒体
JP2008090900A (ja) 磁気記録媒体およびその製造方法
Sun Fabrication and characterization of ultra-uniform magnetic nanoparticle arrays in ordered aluminum oxide templates
JP2008217874A (ja) 磁気記録媒体及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C12 Rejection of a patent application after its publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20090610