JP2007210086A - Nanohole structure and manufacturing method thereof, and magnetic recording medium and manufacturing method thereof - Google Patents
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- Magnetic Record Carriers (AREA)
- Manufacturing Of Magnetic Record Carriers (AREA)
Abstract
【課題】磁気ヘッドの書込み電流を増やすことなく高密度記録・高速記録が可能で大容量であり、オーバーライト特性に優れ、均一な特性を有し、特にクロスリードやクロスライト等の問題がなく、極めて高品質な磁気記録媒体等の提供。
【解決手段】本発明のナノホール構造体は、金属基材に、ナノホールが一次元配列したナノホール列が一定間隔で対となってナノホール列対を形成してなることを特徴とする。本発明の磁気記録体は、基板上に、該基板面に対し略直交する方向にナノホールが複数形成された多孔質層を有し、該ナノホールの内部に磁性材料を有してなり、該多孔質層が本発明のナノホール構造体である。
【選択図】図9DA high-capacity recording and high-speed recording without increasing the write current of a magnetic head, a large capacity, excellent overwrite characteristics, uniform characteristics, and especially no problems such as cross-read and cross-write. Providing extremely high quality magnetic recording media.
A nanohole structure according to the present invention is characterized in that a nanohole array in which nanoholes are arranged one-dimensionally is paired at a predetermined interval on a metal substrate to form a nanohole array pair. The magnetic recording body of the present invention has a porous layer having a plurality of nanoholes formed in a direction substantially orthogonal to the substrate surface on a substrate, and has a magnetic material inside the nanoholes. The porous layer is the nanohole structure of the present invention.
[Selection] Figure 9D
Description
本発明は、磁気記録媒体等に好適なナノホール構造体及びその効率的な製造方法、コンピュータの外部記憶装置、並びに、民生用ビデオ記録装置等として広く使用されているハードディスク装置等に好適であり、大容量で高速記録が可能な磁気記録媒体及びその効率的で低コストな製造方法に関する。 The present invention is suitable for a nanohole structure suitable for a magnetic recording medium or the like and an efficient manufacturing method thereof, an external storage device for a computer, a hard disk device widely used as a consumer video recording device, etc. The present invention relates to a magnetic recording medium capable of high-capacity and high-speed recording and an efficient and low-cost manufacturing method thereof.
近年、IT産業等における技術革新に伴い、磁気記録媒体の大容量化・高速化・低コスト化の研究開発が盛んに行われてきている。該磁気記録媒体の大容量化・高速化・低コスト化のためには、該磁気記録媒体における記録密度の向上が必須である。従来より、該磁気記録媒体における連続磁性膜の水平記録により、該磁気記録媒体の記録密度を向上させる試みがなされてきたが、技術的には限界を迎えつつある。その理由は、第一に、前記連続磁性膜を形成する磁性粒子の結晶粒が大きいと複雑磁区を生じてノイズが大きくなってしまう一方、これを避けるために前記結晶粒を小さくすると熱揺らぎにより、磁化が経時的に減少してエラーが生じてしまうからである。第二に、前記磁気記録媒体の記録密度を高めると相対的に記録減磁界が大きくなるため、該磁気記録媒体の保磁力を大きくする必要がある一方、記録ヘッドの書込み能力が不足してオーバーライト特性が確保できなくなるからである。 In recent years, with technological innovation in the IT industry and the like, research and development for increasing the capacity, speed, and cost of magnetic recording media has been actively conducted. In order to increase the capacity, speed, and cost of the magnetic recording medium, it is essential to improve the recording density of the magnetic recording medium. Conventionally, attempts have been made to improve the recording density of the magnetic recording medium by horizontal recording of the continuous magnetic film in the magnetic recording medium, but the technical limit is approaching. The reason for this is that, if the crystal grains of the magnetic particles forming the continuous magnetic film are large, complex magnetic domains are generated and noise increases. This is because the magnetization decreases with time and an error occurs. Second, when the recording density of the magnetic recording medium is increased, the recording demagnetizing field is relatively increased. Therefore, it is necessary to increase the coercive force of the magnetic recording medium. This is because the write characteristics cannot be secured.
最近では、前記水平記録に代わる新しい記録方式に関する研究が盛んに行われてきている。その一つが、前記磁気記録媒体における磁性膜を、連続膜とせずにドット、バー、ピラー等のパターン状とし、そのサイズをナノメートルスケールにすることにより複雑磁区ではなく単磁区構造としたパターンドメディアを用いる記録方式である(例えば、非特許文献1参照)。他の一つが、前記水平記録に比し、記録減磁界が小さいため高密度化が可能で、記録層を極端に薄くする必要がないため記録磁化の熱揺らぎに対する耐性向上が可能である垂直記録による記録方式である(例えば、特許文献1参照)。該垂直記録による記録方式については、軟磁性膜と垂直磁化膜とを併用する提案などがなされているが(例えば、特許文献2参照)、単磁極ヘッドによる書込み性が十分でない等の点で、軟磁性下地層を形成する提案(例えば、特許文献3参照)などが更になされている。前記垂直記録による記録方式にて磁気記録媒体に対し、磁気記録を行う一例としては、図1に示すように、垂直磁気記録方式の書込兼読取用ヘッド(単磁極ヘッド)100の主磁極102を、磁気記録媒体の記録層30に対向させる。該磁気記録媒体は、基板上に、軟磁性層10と中間層(非磁性層)20と記録層(垂直磁化膜)30とをこの順に有している。書込兼読取用ヘッド(単磁極ヘッド)100の主磁極102から記録層(垂直磁化膜)30側へと高い磁束密度で入力された記録磁界は、記録層(垂直磁化膜)30から軟磁性層10へと、軟磁性層10から書込兼読取用ヘッド(ライト&リードヘッド)100の後半部104へと流れ、磁気回路が形成される。後半部104における記録層(垂直磁化膜)30との対向する部分は、大面積に形成されているので、記録層(垂直磁化膜)30に与える磁化の影響はない。該磁気記録媒体における軟磁性層10は、書込兼読取用ヘッド(単磁極ヘッド)100の機能までも担っている。 Recently, research on a new recording method replacing the horizontal recording has been actively conducted. One is that the magnetic film in the magnetic recording medium is not a continuous film, but a pattern such as dots, bars, pillars, etc., and by making the size nanometer scale, the patterned film has a single magnetic domain structure instead of a complex magnetic domain. This is a recording method using media (see, for example, Non-Patent Document 1). The other is perpendicular recording, in which the recording demagnetizing field is small compared to the horizontal recording, so that the recording density can be increased and the recording layer need not be made extremely thin, so that the resistance against thermal fluctuation of the recording magnetization can be improved. (For example, refer to Patent Document 1). As for the recording method by the perpendicular recording, a proposal has been made to use a soft magnetic film and a perpendicular magnetization film in combination (for example, refer to Patent Document 2). There have been further proposals for forming a soft magnetic underlayer (see, for example, Patent Document 3). As an example of performing magnetic recording on a magnetic recording medium by the recording method by the perpendicular recording, as shown in FIG. 1, the main magnetic pole 102 of a writing / reading head (single pole head) 100 of the perpendicular magnetic recording method. Is opposed to the recording layer 30 of the magnetic recording medium. The magnetic recording medium has a soft magnetic layer 10, an intermediate layer (nonmagnetic layer) 20, and a recording layer (perpendicular magnetization film) 30 in this order on a substrate. A recording magnetic field input with a high magnetic flux density from the main magnetic pole 102 of the writing / reading head (single magnetic pole head) 100 to the recording layer (perpendicular magnetization film) 30 side is soft magnetic from the recording layer (perpendicular magnetization film) 30. The layer 10 flows from the soft magnetic layer 10 to the latter half 104 of the write / read head 100 (write and read head), and a magnetic circuit is formed. The portion facing the recording layer (perpendicular magnetization film) 30 in the latter half 104 is formed in a large area, so there is no influence of magnetization on the recording layer (perpendicular magnetization film) 30. The soft magnetic layer 10 in the magnetic recording medium also has a function of a writing / reading head (single pole head) 100.
しかし、この場合、軟磁性層10が、書込兼読取用ヘッド(単磁極ヘッド)100から入力された記録磁界以外に、外部から漏洩してくる浮遊磁界までも記録層(垂直磁化膜)30に対し集中させ磁化させてしまい、記録ノイズが大きくなってしまうという問題がある。一方、上述の磁性膜をパターン状にする場合には、該パターニングが容易でなく高コスト等の問題がある。他方、上述の軟磁性下地層を形成する場合には、磁気記録の際に前記単磁極ヘッドと該軟磁性層下地層との間の距離を短くしなければならず、該距離が大きいと、図2Aに示すように書込兼読取用ヘッド(単磁極ヘッド)100から軟磁性下地層に向かう磁束が距離と共に発散してしまい、軟磁性層10上に設けられた記録層(垂直磁化膜)30の下部では広がった磁界での記録しかできず、大きなビットしか書けないという問題がある。この場合、書込兼読取用ヘッド(単磁極ヘッド)100による書込み電流も増やさなくてはならず、また、大きなビットを書いた後で小さなビットを書くと、大きなビットの消し残りが大きくなり、オーバーライト特性が悪化してしまうという問題がある。 However, in this case, the recording layer (perpendicular magnetization film) 30 is applied to the soft magnetic layer 10 in addition to the recording magnetic field input from the writing / reading head (single magnetic pole head) 100 to the stray magnetic field leaking from the outside. However, there is a problem that recording noise increases due to concentration and magnetization. On the other hand, when the above-described magnetic film is formed into a pattern, the patterning is not easy and there is a problem such as high cost. On the other hand, when forming the above-mentioned soft magnetic underlayer, the distance between the single pole head and the soft magnetic underlayer during magnetic recording must be shortened, and if the distance is large, As shown in FIG. 2A, the magnetic flux from the writing / reading head (single pole head) 100 toward the soft magnetic underlayer diverges with distance, and the recording layer (perpendicular magnetization film) provided on the soft magnetic layer 10 There is a problem that only a large bit can be written in the lower part of 30 because only a recording with a spread magnetic field can be performed. In this case, the write current by the write / read head (single pole head) 100 must also be increased, and if a small bit is written after a large bit is written, the unerased large bit becomes large, There is a problem that the overwrite characteristic is deteriorated.
そこで、前記パターンドメディアを用いる記録方式と、前記垂直記録による記録方式とを併せた新しい磁気記録媒体として、陽極酸化アルミナポアのポア中に磁性金属を充填してなる磁気記録媒体も提案されている(例えば、特許文献4参照)。該磁気記録媒体は、図3に示すように、基板110上に、下地電極層120と陽極酸化アルミナ層130とをこの順に有してなり、陽極酸化アルミナ層130には多数のアルミナポアが秩序配列して形成されており、該アルミナポア中に強磁性金属が充填されて強磁性層140が形成されている。 Therefore, as a new magnetic recording medium that combines the recording method using the patterned medium and the recording method by the perpendicular recording, a magnetic recording medium in which a pore of an anodized alumina pore is filled with a magnetic metal has also been proposed. (For example, refer to Patent Document 4). As shown in FIG. 3, the magnetic recording medium has a base electrode layer 120 and an anodized alumina layer 130 in this order on a substrate 110, and a large number of alumina pores are ordered in the anodized alumina layer 130. A ferromagnetic layer 140 is formed by filling the alumina pores with a ferromagnetic metal.
しかしながら、この場合、陽極酸化アルミナ層130に秩序配列したアルミナポアを形成するためには、通常500nmを超える厚みもの陽極酸化アルミナ層130が必要となり、たとえ前記軟磁性下地層を設けたとしても高密度記録を行うことができないという問題がある。このため、陽極酸化アルミナ層130を研磨して厚みを薄くすることも検討されているが、該研磨は容易でない上に時間を要し高コストであり、品質劣化の原因となるという問題がある。実際、1Tb/in2をターゲットにした線記録密度1,500kBPIで磁気記録を行うためには、前記単磁極ヘッドと前記軟磁性下地層との間の距離を25nm程度にし、陽極酸化アルミナ層130の厚みを20nm程度にする必要があり、陽極酸化アルミナ層130の研磨の手間等が大きな問題となる。 However, in this case, in order to form the ordered alumina pores in the anodized alumina layer 130, the anodized alumina layer 130 having a thickness exceeding 500 nm is usually required. Even if the soft magnetic underlayer is provided, the density is high. There is a problem that recording cannot be performed. For this reason, it has been studied to reduce the thickness by polishing the anodized alumina layer 130, but the polishing is not easy, takes time, is expensive, and causes quality deterioration. . Actually, in order to perform magnetic recording at a linear recording density of 1,500 kBPI targeting 1 Tb / in 2 , the distance between the single pole head and the soft magnetic underlayer is set to about 25 nm, and the anodized alumina layer 130 is used. Therefore, it is necessary to make the thickness of the anodized alumina layer 130 a problem of polishing.
なお、前記陽極酸化アルミナポア中に磁性材料を充填してなる磁気記録媒体は、該陽極酸化アルミナポアが露出面に対して垂直方向に細長く(高アスペクト比で)成長しているため、垂直方向に磁化し易く、この充填された磁性材料の形状異方性により、熱揺らぎに強いという利点がある。また、通常、前記陽極酸化アルミナポアがハニカム型の六方最密格子状に自己組織化的に発生するため、リソグラフィ的手法で1ドットずつドット形成する方法に較べて低コストで製造することができるという利点がある。 Note that the magnetic recording medium in which the magnetic material is filled in the anodic alumina pores is magnetized in the vertical direction because the anodic alumina pores are elongated in the direction perpendicular to the exposed surface (with a high aspect ratio). The shape anisotropy of the filled magnetic material is advantageous because it is resistant to thermal fluctuations. In addition, since the anodized alumina pores are normally generated in a honeycomb-type hexagonal close-packed lattice in a self-organized manner, it can be manufactured at a lower cost than a method of forming dots one by one by lithography. There are advantages.
しかしながら、前記陽極酸化アルミナポアは、六方最密格子等のような、あくまで2次元的に配列形成されるので、磁気記録的な観点からは、隣り合うビット列の間に間隙を設けることができないという問題がある。即ち、前記パターンドメディアにおいては、1ドットに1ビットを記録するのが理想であるが、線方向(円周方向)と同じピッチで半径方向にもドットが存在するため、隣り合うトラックへのクロスライト又はクロクリードが生じてしまうという致命的な問題がある。そこで、例えば、図4A及び図4Bに示すように、1ビット(図4B中の63)を数個から数10個又はそれ以上のドット(図4A及び図4B中の61)にせざるを得ないが、この場合でも、依然として、前記クロスライト又はクロスリードが生じてしまうという問題が存在する。このため、磁性材料を充填した前記陽極酸化アルミナポアを1列に配列し、その列間に非磁性領域を設けた磁気記録媒体が望まれている。 However, since the anodized alumina pores are two-dimensionally arrayed, such as a hexagonal close-packed lattice, from the viewpoint of magnetic recording, it is impossible to provide a gap between adjacent bit strings. There is. That is, in the patterned medium, it is ideal to record 1 bit per dot, but since dots exist in the radial direction at the same pitch as the linear direction (circumferential direction) There is a fatal problem that a cross light or a croread is generated. Therefore, for example, as shown in FIGS. 4A and 4B, one bit (63 in FIG. 4B) must be changed from several to several tens or more dots (61 in FIGS. 4A and 4B). However, even in this case, there still remains a problem that the cross write or cross read occurs. Therefore, a magnetic recording medium is desired in which the anodized alumina pores filled with a magnetic material are arranged in a row and a nonmagnetic region is provided between the rows.
一方、基板上に凹凸パターンを設け、溝に沿ってパターンドメディアのパターンを配置させる提案もなされている(例えば、特許文献5及び6参照)。これらの場合、溝部にブロックコポリマーや微粒子を自己組織化的に2次元配列させ、この2次元パターンを利用して磁性体を埋め込んだものであるが、1トラックの直線上にポアを1列に整列させることはできていない。また、溝部にアルミニウムの帯構造を設け、これを陽極酸化して自己組織化的に微ナノホールアレイを形成する手法にも触れているが、これも1トラックの直線上に陽極酸化アルミナポアを1列に整列させることはできていない。 On the other hand, a proposal has also been made in which a concavo-convex pattern is provided on a substrate and a pattern of a patterned medium is arranged along a groove (for example, see Patent Documents 5 and 6). In these cases, the block copolymer and fine particles are two-dimensionally arranged in the groove part in a self-organized manner, and the magnetic material is embedded using this two-dimensional pattern, but the pores are arranged in a line on one track. It cannot be aligned. In addition, the method of forming an aluminum band structure in the groove and anodizing this to form a fine nanohole array in a self-organized manner is also mentioned. This also involves a row of anodized alumina pores on a straight line of one track. Cannot be aligned.
他方、電子線リソグラフィあるいは近接場光リソグラフィを用いて、ライン状に磁性体パターンを形成するパターンドメディアも提案されている(例えば、特許文献7参照)。この場合、パターン描画装置を用いて1列のトラック上にドットを整列させることは、原理的には可能であるもの、パターン形成後に磁性ドット形成のためのエッチングやイオンミリングなどの後工程が必要となり、更に垂直記録用として垂直方向の異方性を持たせる必要から磁性材料が限定されたり、熱処理等の工程が必要となり、コスト増となる等の問題がある。また、パターンサイズがnmオーダーと微細になるに従って、ディスク全面にわたってドットパターンを描画するのに長時間を要し、スループットが悪いためにコスト増を招き、特に長時間の描画において、電子線や近接場光の強度やフォーカス状態を安定に保つのが非常に困難となり、不安定化に伴う欠陥の発生等により歩留まりが低下して、コスト増に繋がる等の問題がある。 On the other hand, a patterned medium is also proposed in which a magnetic material pattern is formed in a line shape using electron beam lithography or near-field light lithography (see, for example, Patent Document 7). In this case, it is possible in principle to align dots on a single line of track using a pattern drawing device, and after processes such as etching and ion milling for magnetic dot formation are necessary after pattern formation. Further, there is a problem that the magnetic material is limited because it is necessary to provide anisotropy in the vertical direction for perpendicular recording, and a process such as a heat treatment is required, resulting in an increase in cost. Also, as the pattern size becomes as fine as the nm order, it takes a long time to draw a dot pattern over the entire surface of the disk, resulting in an increase in cost due to poor throughput. It is very difficult to keep the intensity of the field light and the focus state stable, and there is a problem that the yield decreases due to the generation of defects due to destabilization, leading to an increase in cost.
本発明は、従来における前記問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、磁気記録媒体をはじめ、DNAチップ、触媒基板等の各種分野に好適なナノホール構造体及びその効率的な製造方法、並びに、コンピュータの外部記憶装置、民生用ビデオ記録装置等として広く使用されているハードディスク装置等に好適であり、磁気ヘッドの書込み電流を増やすことなく高密度記録・高速記録が可能で大容量であり、オーバーライト特性に優れ、均一な特性を有し、特にクロスリードやクロスライト等の問題がなく、極めて高品質な磁気記録媒体及びその効率的で低コストな製造方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the conventional problems and achieve the following objects. That is, it is widely used as a nanohole structure suitable for various fields such as magnetic recording media, DNA chips, catalyst substrates, etc., and its efficient manufacturing method, as well as external storage devices for computers, consumer video recording devices, etc. It is suitable for hard disk drives, etc., which can perform high-density recording and high-speed recording without increasing the write current of the magnetic head, has a large capacity, has excellent overwrite characteristics, and has uniform characteristics. An object of the present invention is to provide an extremely high-quality magnetic recording medium free from problems such as writing, and an efficient and low-cost manufacturing method thereof.
本発明者らは、鋭意検討を行った結果、アルミナポアを1列に配列させ、該アルミナポアからなるアルミナポア列同士の間に非磁性領域を形成することにより、1ドット・1ビットの記録再生が実現可能であることを見出した。そして、陽極酸化アルミナポアを用いた垂直パターンドメディアにおいて、該陽極酸化アルミナポアを1列に整列させ、かつ該陽極酸化アルミナポアからなるアルミナポア列の複数を、前記陽極酸化アルミナポアの存在しない領域を介して互いに配列させ、前記陽極酸化アルミナポアのポア中に磁性材料を充填して得られる磁気記録媒体及びその製造方法などを発明した。即ち、具体的には、図6Aに示すように、陽極酸化処理してアルミナポアを形成するアルミニウム層に、150nmピッチのライン/スペースパターンを有するモールドを前記アルミニウム層に押し付けて、該アルミニウム層の表面にライン(凹部又はグルーブ部)/スペース(凸部又はランド部)パターンをインプリント転写し、予め直線状の凹凸パターン(凹状ラインが一定間隔で配置されたもの)を形成する。次いで、希釈シュウ酸中、60Vの電圧で陽極酸化処理を行うと、図6Bに示すように、アルミナポアが、前記凹状ライン(グルーブ部)にのみ、かつその長さ方向に自己組織化的に1列に配列した状態で形成された一方、凸部には、前記アルミナポアが全く形成されていなかった。そして、これらのアルミナポア列におけるアルミナポア中に磁性材料を充填することにより、1ドット・1ビットの記録再生が可能な磁気記録媒体を得た。
しかしながら、図6Bに示すように、1つの前記凹状ライン(グルーブ部)には前記アルミナポア列が1列しか形成されず、より高密度に前記アルミナポアを形成するためには、予め前記アルミニウム層の表面に形成する直線状の凹凸パターンのピッチを微細化しなければならない。例えば、現状のEB露光技術では、100〜50nmのピッチで凹凸パターンを形成するのが限界であり、アルミナポアの高密度化、延いては該アルミナポア中に磁性材料を充填した磁気記録媒体(磁気ディスク)の更なる高密度化の実現は困難である。
そこで、本発明者らは、更なる検討を行った結果、以下の知見を得た。即ち、陽極酸化処理してアルミナポアを形成する際、該陽極酸化処理の条件を最適化することにより、前記凹状ライン(グルーブ部)にのみ、かつその長さ方向に自己組織化的に、前記アルミナポア列を2列配列させることができるという知見である。
As a result of intensive studies, the present inventors have realized the recording / reproduction of 1 dot and 1 bit by arranging the alumina pores in one row and forming a nonmagnetic region between the alumina pore rows made of the alumina pores. I found it possible. Then, in a vertical patterned medium using anodized alumina pores, the anodized alumina pores are aligned in one row, and a plurality of alumina pore rows made of the anodized alumina pores are connected to each other through a region where the anodized alumina pores are not present. The inventors invented a magnetic recording medium obtained by arranging and filling a magnetic material in the pores of the anodized alumina pores, a method for manufacturing the same, and the like. Specifically, as shown in FIG. 6A, a mold having a 150 nm pitch line / space pattern is pressed against the aluminum layer that is anodized to form alumina pores, and the surface of the aluminum layer is pressed. A line (concave portion or groove portion) / space (convex portion or land portion) pattern is imprinted to form a straight concavo-convex pattern (in which concave lines are arranged at regular intervals). Next, when anodizing is performed in diluted oxalic acid at a voltage of 60 V, as shown in FIG. 6B, alumina pores are self-organized only in the concave line (groove portion) and in the length direction thereof. On the other hand, the alumina pores were not formed at all on the convex portion, while being formed in an array. Then, by filling the alumina pores in these alumina pore rows with a magnetic material, a magnetic recording medium capable of recording / reproducing 1 dot / 1 bit was obtained.
However, as shown in FIG. 6B, only one row of alumina pores is formed in one concave line (groove portion), and in order to form the alumina pores at a higher density, the surface of the aluminum layer is previously formed. The pitch of the linear concavo-convex pattern to be formed must be made fine. For example, in the current EB exposure technology, it is the limit to form a concavo-convex pattern with a pitch of 100 to 50 nm. The density of alumina pores is increased, and a magnetic recording medium (magnetic disk) filled with a magnetic material in the alumina pores. ) Is difficult to achieve.
Therefore, the present inventors obtained the following knowledge as a result of further studies. That is, when forming an alumina pore by anodizing, by optimizing the conditions of the anodizing, the alumina pore is self-organized only in the concave line (groove portion) and in the length direction thereof. This is a finding that two rows can be arranged.
本発明は、本発明者らの前記知見に基づくものであり、前記課題を解決するための手段としては、後述する付記に列挙した通りである。即ち、
本発明のナノホール構造体は、金属基材に、ナノホールが一次元配列したナノホール列が一定間隔で対となってナノホール列対(ナノホール列ペア)を形成してなることを特徴とする。
該ナノホール構造体は、前記ナノホールに磁性材料を充填しておけばハードディスク装置等の磁気記録媒体とすることができ、また、前記ナノホールにDNA等を配しておけばDNAチップ等とすることができ、前記ナノホールに抗体等を配しておけば蛋白質検出装置、診断装置等をすることができ、前記ナノホールに例えばカーボンナノチューブ形成用等の触媒金属を充填しておけば、カーボンナノチューブ等の形成基板、電界放出装置等とすることができる。
The present invention is based on the above findings of the present inventors, and means for solving the above-described problems are as listed in the appendix described later. That is,
The nanohole structure of the present invention is characterized in that a nanohole array in which nanoholes are arranged one-dimensionally is paired at a predetermined interval on a metal substrate to form a nanohole array pair (nanohole array pair).
The nanohole structure can be used as a magnetic recording medium such as a hard disk device if the nanohole is filled with a magnetic material, and can be used as a DNA chip if DNA or the like is arranged in the nanohole. If the nanohole is provided with an antibody or the like, a protein detection device, a diagnostic device, or the like can be formed. If the nanohole is filled with a catalyst metal such as for forming a carbon nanotube, formation of a carbon nanotube or the like is possible. It can be a substrate, a field emission device or the like.
本発明のナノホール構造体の製造方法は、金属基材上に、グルーブ部及びランド部を形成した後、下記式(1)及び下記式(2)のいずれかで与えられる電圧で陽極酸化処理してナノホール列対を形成するナノホール形成処理工程を少なくとも含むことを特徴とする。
グルーブ部の幅(nm)÷A(nm/V)・・・式(1)
グルーブ部の幅(nm)÷(√3/2)÷A(nm/V)・・・式(2)
ただし、前記式(1)及び前記式(2)において、Aは、2.0〜3.0である。
該ナノホール構造体の製造方法では、前記ナノホール形成処理工程において、前記式(1)及び前記式(2)のいずれかで与えられる電圧で陽極酸化処理が行われるので、前記グルーブ部に、前記ナノホール列対が効率的に形成される。
In the method for producing a nanohole structure of the present invention, a groove portion and a land portion are formed on a metal substrate, and then anodized at a voltage given by either of the following formula (1) and the following formula (2). And a nanohole formation processing step for forming a nanohole array pair.
Groove width (nm) / A (nm / V) (1)
Groove width (nm) / (√3 / 2) / A (nm / V) (2)
However, in said Formula (1) and said Formula (2), A is 2.0-3.0.
In the nanohole structure manufacturing method, since the anodizing process is performed at the voltage given by either of the formula (1) and the formula (2) in the nanohole forming process, the nanohole is formed in the groove portion. Column pairs are formed efficiently.
本発明の磁気記録媒体は、基板上に、該基板面に対し略直交する方向にナノホールが複数形成された多孔質層を有し、該ナノホールの内部に磁性材料を有してなり、前記多孔質層が本発明の前記ナノホール構造体であることを特徴とする。
該磁気記録媒体においては、前記磁性材料が充填されたナノホールが一次元配列したナノホール列が一定間隔で対となってナノホール列対を形成しているので、磁気ヘッドの書込み電流を増やすことなく高密度記録・高速記録が可能で大容量であり、オーバーライト特性に優れ、均一な特性を有し、特にクロスリードやクロスライト等の問題がなく、極めて高品質である。そして、該磁気記録媒体は、コンピュータの外部記憶装置、民生用ビデオ記録装置等として広く使用されているハードディスク装置等に好適である。
The magnetic recording medium of the present invention has a porous layer in which a plurality of nanoholes are formed in a direction substantially perpendicular to the substrate surface on a substrate, and has a magnetic material inside the nanoholes. The material layer is the nanohole structure of the present invention.
In the magnetic recording medium, nanohole arrays in which nanoholes filled with the magnetic material are one-dimensionally arranged are paired at regular intervals to form nanohole array pairs. It is capable of density recording and high-speed recording, has a large capacity, is excellent in overwrite characteristics, has uniform characteristics, has no problems such as cross-reading and cross-writing, and has extremely high quality. The magnetic recording medium is suitable for an external storage device of a computer, a hard disk device widely used as a consumer video recording device and the like.
本発明の磁気記録媒体の製造方法は、本発明の前記磁気記録媒体を製造する方法であって、基板上に、金属層を形成した後、該金属層に、グルーブ部及びランド部を形成し、下記式(1)及び下記式(2)のいずれかで与えられる電圧で陽極酸化処理することにより、前記基板面に対し略直交する方向にナノホール列対を複数形成してナノホール構造体を形成するナノホール構造体形成工程と、該ナノホール列対におけるナノホールの内部に磁性材料を充填する磁性材料充填工程とを含むことを特徴とする。
グルーブ部の幅(nm)÷A(nm/V)・・・式(1)
グルーブ部の幅(nm)÷(√3/2)÷A(nm/V)・・・式(2)
ただし、前記式(1)及び前記式(2)において、Aは、2.0〜3.0である。
該磁気記録媒体の製造方法では、前記ナノホール構造体形成工程において、基板上に、金属層が形成された後、該金属層に、グルーブ部及びランド部が形成され、前記式(1)及び前記式(2)のいずれかで与えられる電圧で陽極酸化処理が行われ、該基板面に対し略直交する方向にナノホール列対が複数形成されてナノホール構造体が形成される。前記磁性材料充填工程において、前記ナノホール列における前記ナノホールの内部に、前記磁性材料が充填される。その結果、本発明の前記磁気記録媒体が製造される。
The method for producing a magnetic recording medium of the present invention is a method for producing the magnetic recording medium of the present invention, wherein a metal layer is formed on a substrate, and then a groove portion and a land portion are formed on the metal layer. The nanohole structure is formed by forming a plurality of nanohole array pairs in a direction substantially orthogonal to the substrate surface by anodizing with a voltage given by either of the following formula (1) and the following formula (2): A nanohole structure forming step, and a magnetic material filling step of filling the nanohole in the nanohole array pair with a magnetic material.
Groove width (nm) / A (nm / V) (1)
Groove width (nm) / (√3 / 2) / A (nm / V) (2)
However, in said Formula (1) and said Formula (2), A is 2.0-3.0.
In the method of manufacturing the magnetic recording medium, in the nanohole structure forming step, after a metal layer is formed on the substrate, a groove portion and a land portion are formed in the metal layer, and the formula (1) and the Anodization is performed at a voltage given by any one of the formulas (2), and a plurality of nanohole array pairs are formed in a direction substantially orthogonal to the substrate surface to form a nanohole structure. In the magnetic material filling step, the magnetic material is filled into the nanoholes in the nanohole array. As a result, the magnetic recording medium of the present invention is manufactured.
本発明の磁気記録装置は、本発明の前記磁気記録媒体と、垂直磁気記録用ヘッドとを有することを特徴とする。該磁気記録媒体においては、前記磁気記録媒体に対し、前記垂直磁気記録用ヘッドが記録を行うので、該磁気記録媒体は、磁気ヘッドの書込み電流を増やすことなく高密度記録・高速記録が可能で大容量であり、オーバーライト特性に優れ、均一な特性を有し、特にクロスリードやクロスライト等の問題がなく、極めて高品質である。
また、前記磁気記録媒体が特に、前記ナノホールの内部に、軟磁性層と強磁性層とを前記基板側からこの順に有し、該強磁性層の厚みが該軟磁性層の厚み以下である場合、該磁気記録媒体に対し、単磁極ヘッド等の前記垂直磁気記録用ヘッドを用いて磁気記録を行うと、該垂直磁気記録用ヘッドと前記軟磁性層との間の距離が、前記多孔質層の厚みよりも短く、前記強磁性層の厚みと略等しくなるため、前記多孔質層の厚みに拘らず前記強磁性層の厚みだけで、前記垂直磁気記録用ヘッドからの磁束の集中、使用される記録密度での最適な磁気記録再生特性などが制御可能となる。この場合、図2B及び図5に示すように、前記単磁極ヘッド(書込兼読取用ヘッド100)からの磁束が前記強磁性層(垂直磁化膜)30に集中する結果、従来の磁気記録装置に比し、書込み効率が大幅に向上し、書込み電流が小さくて済み、オーバーライト特性が著しく向上する。
A magnetic recording apparatus according to the present invention includes the magnetic recording medium according to the present invention and a perpendicular magnetic recording head. In the magnetic recording medium, since the perpendicular magnetic recording head performs recording on the magnetic recording medium, the magnetic recording medium can perform high-density recording and high-speed recording without increasing the write current of the magnetic head. It has a large capacity, excellent overwrite characteristics, uniform characteristics, no problems such as cross read and cross write, and extremely high quality.
The magnetic recording medium particularly has a soft magnetic layer and a ferromagnetic layer in this order from the substrate side inside the nanohole, and the thickness of the ferromagnetic layer is equal to or less than the thickness of the soft magnetic layer. When the magnetic recording medium is subjected to magnetic recording using the perpendicular magnetic recording head such as a single magnetic pole head, the distance between the perpendicular magnetic recording head and the soft magnetic layer is the porous layer. Therefore, the magnetic flux concentration from the perpendicular magnetic recording head is used only by the thickness of the ferromagnetic layer regardless of the thickness of the porous layer. It is possible to control the optimum magnetic recording / reproducing characteristics at a recording density. In this case, as shown in FIG. 2B and FIG. 5, the magnetic flux from the single magnetic pole head (write / read head 100) is concentrated on the ferromagnetic layer (perpendicular magnetization film) 30. As compared with the above, the writing efficiency is greatly improved, the writing current is small, and the overwrite characteristic is remarkably improved.
本発明の磁気記録方法は、本発明の前記磁気記録媒体に対し、垂直磁気記録用ヘッドを用いて記録を行うことを含むことを特徴とする。該磁気記録方法においては、前記磁気記録媒体に対し、前記垂直磁気記録用ヘッドが記録を行うので、該磁気記録媒体は、磁気ヘッドの書込み電流を増やすことなく高密度記録・高速記録が可能で大容量であり、オーバーライト特性に優れ、均一な特性を有し、特にクロスリードやクロスライト等の問題がない。
また、前記磁気記録媒体が特に、前記ナノホールの内部に、軟磁性層と強磁性層とを前記基板側からこの順に有し、該強磁性層の厚みが該軟磁性層の厚み以下である場合、該磁気記録媒体に対し、単磁極ヘッド等の前記垂直磁気記録用ヘッドを用いて磁気記録を行うと、該垂直磁気記録用ヘッドと前記軟磁性層との間の距離が、前記多孔質層の厚みよりも短く、前記強磁性層の厚みと略等しくなるため、前記多孔質層の厚みに拘らず前記強磁性層の厚みだけで、前記垂直磁気記録用ヘッドからの磁束の集中、使用される記録密度での最適な磁気記録再生特性などが制御可能となる。この場合、図2B及び図5に示すように、前記単磁極ヘッド(書込兼読取用ヘッド100)からの磁束が前記強磁性層(垂直磁化膜)30に集中する結果、従来の磁気記録装置に比し、書込み効率が大幅に向上し、書込み電流が小さくて済み、オーバーライト特性が著しく向上する。
The magnetic recording method of the present invention includes performing recording on the magnetic recording medium of the present invention using a perpendicular magnetic recording head. In the magnetic recording method, since the perpendicular magnetic recording head performs recording on the magnetic recording medium, the magnetic recording medium can perform high-density recording and high-speed recording without increasing the write current of the magnetic head. It has a large capacity, excellent overwrite characteristics, uniform characteristics, and there are no problems such as cross read and cross write.
The magnetic recording medium particularly has a soft magnetic layer and a ferromagnetic layer in this order from the substrate side inside the nanohole, and the thickness of the ferromagnetic layer is equal to or less than the thickness of the soft magnetic layer. When the magnetic recording medium is subjected to magnetic recording using the perpendicular magnetic recording head such as a single magnetic pole head, the distance between the perpendicular magnetic recording head and the soft magnetic layer is the porous layer. Therefore, the magnetic flux concentration from the perpendicular magnetic recording head is used only by the thickness of the ferromagnetic layer regardless of the thickness of the porous layer. It is possible to control the optimum magnetic recording / reproducing characteristics at a recording density. In this case, as shown in FIG. 2B and FIG. 5, the magnetic flux from the single magnetic pole head (write / read head 100) is concentrated on the ferromagnetic layer (perpendicular magnetization film) 30. As compared with the above, the writing efficiency is greatly improved, the writing current is small, and the overwrite characteristic is remarkably improved.
本発明によると、従来における問題を解決することができ、磁気記録媒体をはじめ、DNAチップ、触媒基板等の各種分野に好適なナノホール構造体及びその効率的な製造方法、並びに、コンピュータの外部記憶装置、民生用ビデオ記録装置等として広く使用されているハードディスク装置等に好適であり、磁気ヘッドの書込み電流を増やすことなく高密度記録・高速記録が可能で大容量であり、オーバーライト特性に優れ、均一な特性を有し、特にクロスリードやクロスライト等の問題がなく、極めて高品質な磁気記録媒体及びその効率的で低コストな製造方法を提供することができる。 According to the present invention, conventional problems can be solved, and a nanohole structure suitable for various fields such as a magnetic recording medium, a DNA chip, and a catalyst substrate, an efficient manufacturing method thereof, and an external storage of a computer Suitable for hard disk drives that are widely used as video recorders and consumer video recorders, etc., capable of high-density recording and high-speed recording without increasing the write current of the magnetic head, high capacity, and excellent overwrite characteristics Therefore, it is possible to provide an extremely high quality magnetic recording medium having a uniform characteristic and having no problems such as cross read and cross write, and an efficient and low cost manufacturing method thereof.
(ナノホール構造体)
本発明のナノホール構造体としては、金属基材に、ナノホールが一次元配列したナノホール列が一定間隔で対となってナノホール列対(ナノホール列ペア)を形成してなること以外には特に制限はなく、その材料、形状、構造、大きさ等について目的に応じて適宜選択することができる。
(Nanohole structure)
The nanohole structure of the present invention is not particularly limited, except that a nanohole array in which nanoholes are arranged one-dimensionally is paired at regular intervals to form a nanohole array pair (nanohole array pair) on a metal substrate. The material, shape, structure, size, etc. can be appropriately selected according to the purpose.
前記金属基材の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、金属単体、その酸化物、窒化物等、合金などのいずれであってもよく、その中でも、例えば、アルミナ(酸化アルミニウム)、アルミニウム、ガラス、シリコンなどが特に好ましい。 The material for the metal substrate is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose, and may be any of a simple metal, an oxide thereof, a nitride, an alloy, etc. Among them, for example, Particularly preferred are alumina (aluminum oxide), aluminum, glass, silicon and the like.
前記形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、板状、円板状(ディスク状)、などが好適に挙げられる。これらの中でも、前記ナノホール構造体をハードディスク等の磁気記録媒体に適用する場合には、円板状(ディスク状)であるのが好ましい。
なお、前記形状が前記板状、円板状等である場合には、前記ナノホール(細孔)は、これらの一の露出面(板面)に対し、略直交する方向に形成される。
前記ナノホールとしては、前記ナノホール構造体を貫通して孔として形成されていてもよいし、前記ナノホール構造体を貫通せず穴(窪み)として形成されていてもよいが、例えば、前記ナノホール構造体を前記磁気記録媒体として使用する場合には、前記ナノホールが前記ナノホール構造体を貫通する貫通孔として形成されているのが好ましい。
There is no restriction | limiting in particular as said shape, According to the objective, it can select suitably, For example, plate shape, disk shape (disk shape), etc. are mentioned suitably. Among these, when the nanohole structure is applied to a magnetic recording medium such as a hard disk, a disk shape (disk shape) is preferable.
In addition, when the said shape is the said plate shape, disk shape, etc., the said nanohole (pore) is formed in the direction substantially orthogonal to these one exposed surface (plate surface).
The nanohole may be formed as a hole penetrating the nanohole structure, or may be formed as a hole (dent) without penetrating the nanohole structure. For example, the nanohole structure Is used as the magnetic recording medium, the nanohole is preferably formed as a through hole penetrating the nanohole structure.
前記構造としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、単層構造であってもよいし、積層構造であってもよい。
前記大きさとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、前記ナノホール構造体をハードディスク等の磁気記録媒体に適用する場合には、既存のハードディスク等の大きさに対応した大きさが好ましく、前記ナノホール構造体をDNAチップ等に適用する場合には、既存のDNAチップ等の大きさに対応した大きさが好ましく、前記ナノホール構造体を電界放出装置用のカーボンナノチューブ等の触媒基板に適用する場合には、電界放出装置に対応した大きさが好ましい。
There is no restriction | limiting in particular as said structure, Although it can select suitably according to the objective, For example, a single layer structure may be sufficient and a laminated structure may be sufficient.
The size is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. For example, when the nanohole structure is applied to a magnetic recording medium such as a hard disk, the size of an existing hard disk or the like is not limited. When the nanohole structure is applied to a DNA chip or the like, the size corresponding to the size of an existing DNA chip or the like is preferable, and the nanohole structure is preferably a carbon for a field emission device. When applied to a catalyst substrate such as a nanotube, a size corresponding to the field emission device is preferable.
前記ナノホール列対の配列としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、一方向に平行に配列していてもよいし、同心円状及び螺旋状の少なくともいずれかに配列していてもよい。前記ナノホール構造体をDNAチップ等に適用する場合には前者の配列が好ましく、前記ナノホール構造体をハードディスク、ビデオディスク等の前記磁気記録媒体に適用する場合には後者の配列が好ましく、特に、ハードディスク用途の場合にはアクセスの容易性の観点から同心円状が好ましく、ビデオディスク用途の場合には連続再生の容易性の観点から螺旋状が好ましい。
なお、前記ナノホール構造体がハードディスク等の前記磁気記録媒体に適当する場合、隣接するナノホール列対におけるナノホールが、半径方向に配列しているのが好ましい。この場合、該磁気記録媒体は、磁気ヘッドの書込み電流を増やすことなく高密度記録・高速記録が可能で大容量であり、オーバーライト特性に優れ、均一な特性を有し、特にクロスリードやクロスライト等の問題がなく、極めて高品質である。
The arrangement of the nanohole array pairs is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose.For example, the nanohole array pairs may be arranged in parallel in one direction, or at least one of concentric and spiral shapes. It may be arranged. The former arrangement is preferable when the nanohole structure is applied to a DNA chip or the like, and the latter arrangement is preferable when the nanohole structure is applied to the magnetic recording medium such as a hard disk or a video disk. In the case of use, a concentric shape is preferable from the viewpoint of easy access, and in the case of video disk use, a spiral shape is preferable from the viewpoint of easy continuous reproduction.
When the nanohole structure is suitable for the magnetic recording medium such as a hard disk, it is preferable that the nanoholes in adjacent nanohole array pairs are arranged in the radial direction. In this case, the magnetic recording medium is capable of high-density recording and high-speed recording without increasing the write current of the magnetic head, has a large capacity, has excellent overwrite characteristics, and has uniform characteristics. There is no problem of light etc. and it is extremely high quality.
前記ナノホール構造体は、グルーブ部とランド部とが交互に配列してなる凹凸ラインを有しているのが好ましく、該グルーブ部にのみ前記ナノホール列対が形成されているのが好ましい。この場合、前記ランド部で分離されて前記ナノホール列対が一定間隔で規則的に配列される。なお、前記グルーブ部は、前記金属基材の表面に対して凹形状を有する部分を意味し、前記ランド部は、前記グルーブ部に対して凸形状を有する部分を意味する。
前記グルーブ部及び前記ランド部からなる凹凸ラインの形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、後述する凹状ラインの形成により行うことができる。
The nanohole structure preferably has a concavo-convex line in which groove portions and land portions are alternately arranged, and the nanohole row pair is preferably formed only in the groove portion. In this case, the nanohole row pairs are separated at the land portions and regularly arranged at regular intervals. In addition, the said groove part means the part which has a concave shape with respect to the surface of the said metal base material, and the said land part means the part which has a convex shape with respect to the said groove part.
There is no restriction | limiting in particular as a formation method of the uneven | corrugated line which consists of the said groove part and the said land part, According to the objective, it can select suitably, For example, it can carry out by formation of the concave line mentioned later.
前記ナノホール列対における、前記ナノホールが一次元配列した前記ナノホール列間の間隔としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、各ナノホール列内に配置された複数の前記ナノホールにおける各中心点を結ぶ仮想線同士の距離(図8A及び図8BにおけるX)が、後述する凹状ラインを形成することにより形成される前記グルーブ部の幅によって与えられ、前記ナノホール列を形成する陽極酸化処理における電圧が、後述する式(1)あるいは式(2)を充たしていればよい。 The spacing between the nanohole rows in which the nanoholes are one-dimensionally arranged in the nanohole row pair is not particularly limited and may be appropriately selected according to the purpose. The plurality of nanoholes arranged in each nanohole row The distance between imaginary lines connecting the center points in FIG. 8 (X in FIGS. 8A and 8B) is given by the width of the groove portion formed by forming a concave line to be described later, and the anode forming the nanohole array It is only necessary that the voltage in the oxidation treatment satisfies formula (1) or formula (2) described later.
前記ナノホール列対間の間隔としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、一のナノホール列対におけるナノホール列間の間隔が、前記一のナノホール列対と該一のナノホール列対と隣接するナノホール列対との間隔と略同一(隣接する前記ナノホール列対における、内側に位置する前記ナノホール列同士の間隔、即ち、内側に位置する各ナノホール列内に配置された複数の前記ナノホールにおける各中心点を結ぶ仮想線同士の距離(図8A及び図8BにおけるY)が、各ナノホール列内に配置された複数の前記ナノホールにおける各中心点を結ぶ仮想線同士の距離(図8A及び図8BにおけるX)と略同一)である場合には、総ての前記ナノホール列が略等間隔に配置した態様となり、前記ナノホール構造体をハードディスク等の前記磁気記録媒体に好適に使用することができる。
一方、前記Yが前記Xよりも大きく、かつ前記Xの2倍未満、好ましくは1.8倍以下である場合には、隣接する前記ナノホール列対との間隔が、前記ナノホール列対における、対となっている2つのナノホール列間の距離(間隔)よりも広くなり、前記ナノホール対同士の分離が可能となる点で、好ましい。この場合、前記ナノホール構造体を磁気ディスクに応用すると、前記ナノホール対同士の間のクロスライトやクロスリードの低減を図ることができる。また、前記配列パターンにおけるナノホール列毎に異なる機能を付与することができ、例えば、前記ナノホール列毎に、該ナノホール列における前記ナノホール内に、異種のDNA等を配したDNAチップ等や、異種の抗体等を配した蛋白質検出装置等に使用することができる。
The interval between the nanohole column pairs is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. For example, the interval between nanohole columns in one nanohole column pair is the same as that of the one nanohole column pair. The distance between the nanohole array pair and the adjacent nanohole array pair is substantially the same (in the adjacent nanohole array pair, the interval between the nanohole arrays located inside, that is, arranged in each nanohole array located inside The distance between virtual lines connecting the center points in the plurality of nanoholes (Y in FIGS. 8A and 8B) is the distance between virtual lines connecting the center points in the plurality of nanoholes arranged in each nanohole row ( 8A and 8B), the nanohole structure is formed in such a manner that all the nanohole rows are arranged at substantially equal intervals. It can be suitably used in the magnetic recording medium such as a hard disk.
On the other hand, when the Y is larger than the X and less than twice the X, preferably not more than 1.8 times, the distance between the adjacent nanohole row pairs is a pair in the nanohole row pair. This is preferable in that it is wider than the distance (interval) between the two nanohole rows, and the nanohole pairs can be separated from each other. In this case, when the nanohole structure is applied to a magnetic disk, cross-write and cross-read between the nanohole pairs can be reduced. Further, a different function can be imparted to each nanohole array in the array pattern. For example, for each nanohole array, a DNA chip in which different DNA is arranged in the nanohole in the nanohole array, It can be used for a protein detection apparatus provided with an antibody or the like.
前記ナノホール列対における、一次元配列したナノホール列間の間隔と、前記ナノホール列の幅との比(間隔/幅)(図8A〜BにおけるX及びYで表すと、Y/X)としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、1.0以上かつ2未満が好ましく、1.0〜1.8がより好ましい。
前記比(間隔/幅)が、1.0未満であると、隣接するナノホール同士が融合してしまい、独立したナノホールが得られないことがあり、2以上であると、前記ナノホール列対の間(後述する陽極酸化処理の際にグルーブ部(凹状ライン部分)以外の部分)にもナノホールが形成されてしまうことがあり、またナノホールの規則配列化も困難である。
In the nanohole array pair, the ratio (interval / width) between the interval between the one-dimensionally arranged nanohole arrays and the width of the nanohole array (Y / X in terms of X and Y in FIGS. There is no restriction | limiting in particular, Although it can select suitably according to the objective, For example, 1.0 or more and less than 2 are preferable and 1.0-1.8 are more preferable.
If the ratio (interval / width) is less than 1.0, adjacent nanoholes may be fused together, so that independent nanoholes may not be obtained. Nanoholes may also be formed in portions other than the groove portion (concave line portion) during anodization described later, and it is difficult to form a regular arrangement of nanoholes.
前記ナノホール列対における、前記ナノホールが一次元配列したナノホール列間の間隔(図8A及びBにおけるY)と、前記ナノホール列の幅(図8A及びBにおけるX)との値としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、前記ナノホール構造体がハードディスク等の前記磁気記録媒体に適当する場合、高密度化のためには当然、小さい方が好ましく、例えば、X=Y=25nmであると、1Tbit/in2の記録密度が可能となる。 In the nanohole array pair, the values of the interval between the nanohole arrays in which the nanoholes are one-dimensionally arranged (Y in FIGS. 8A and 8B) and the width of the nanohole array (X in FIGS. 8A and B) are particularly limited. However, for example, when the nanohole structure is suitable for the magnetic recording medium such as a hard disk, the smaller one is preferable for increasing the density. When Y = 25 nm, a recording density of 1 Tbit / in 2 is possible.
前記ナノホールにおける開口径としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、前記ナノホール構造体をハードディスク等の磁気記録媒体に適用する場合、その強磁性層を単磁区とすることができる大きさであるのが好ましく、具体的には、100nm以下が好ましく、高密度記録を実現可能な点で、30nm以下が好ましく、5〜20nmがより好ましい。
前記ナノホールにおける開口径が、100nmを超えると、前記ナノホール構造体を適用した磁気記録媒体が単磁区構造にならないことがある。
The opening diameter in the nanohole is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose.For example, when the nanohole structure is applied to a magnetic recording medium such as a hard disk, the ferromagnetic layer has a single magnetic domain. In particular, it is preferably 100 nm or less, and preferably 30 nm or less, and more preferably 5 to 20 nm from the viewpoint of realizing high-density recording.
When the aperture diameter in the nanohole exceeds 100 nm, the magnetic recording medium to which the nanohole structure is applied may not have a single domain structure.
前記ナノホールにおける深さと開口径とのアスペクト比(深さ/開口径)としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、高アスペクト比であると、形状異方性が大きくなり、磁気記録媒体の保持力を向上させることができる点で好ましく、例えば、前記ナノホール構造体をハードディスク等の磁気記録媒体に適用する場合、2以上であるのが好ましく、3〜15であるのがより好ましい。
前記アスペクト比が、2未満であると、磁気記録媒体の保持力を十分に向上させることができないことがある。
The aspect ratio (depth / opening diameter) between the depth and the opening diameter in the nanohole is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. It is preferable in that it can be increased and the holding power of the magnetic recording medium can be improved. For example, when the nanohole structure is applied to a magnetic recording medium such as a hard disk, the number is preferably 2 or more, and 3 to 15 Is more preferable.
If the aspect ratio is less than 2, the holding power of the magnetic recording medium may not be sufficiently improved.
前記ナノホール構造体の厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、前記ナノホール構造体をハードディスク等の磁気記録媒体に適用する場合、500nm以下が好ましく、300nm以下がより好ましく、20〜200nmが特に好ましい。
前記ナノホール構造体の厚みが、500nmを超えると、前記ナノホール構造体をハードディスク等の磁気記録媒体に適用する場合、該磁気記録媒体に前記軟磁性下地層を設けたとしても高密度記録を行うことができないことがあり、該ナノホール構造体の研磨が必要になり、この場合、時間を要し高コストであり、品質劣化の原因となることがある。
The thickness of the nanohole structure is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, when the nanohole structure is applied to a magnetic recording medium such as a hard disk, the thickness is preferably 500 nm or less, and 300 nm. The following is more preferable, and 20 to 200 nm is particularly preferable.
When the thickness of the nanohole structure exceeds 500 nm, when the nanohole structure is applied to a magnetic recording medium such as a hard disk, high-density recording is performed even if the soft magnetic underlayer is provided on the magnetic recording medium. In some cases, it is necessary to polish the nanohole structure. In this case, time is required and the cost is high, which may cause quality degradation.
本発明のナノホール構造体は、磁気記録媒体をはじめ、DNAチップ、触媒基板等の各種分野に好適に使用することができ、特に、前記ナノホールを高密度かつ規則的に有しているため、コンピュータの外部記憶装置、民生用ビデオ記録装置等として広く使用されているハードディスク装置等に好適に使用することができる。 The nanohole structure of the present invention can be suitably used in various fields such as a magnetic recording medium, a DNA chip, a catalyst substrate, and the like. It can be suitably used for a hard disk device or the like widely used as an external storage device or a consumer video recording device.
(ナノホール構造体の製造方法)
本発明のナノホール構造体の製造方法は、本発明の前記ナノホール構造体を製造する方法であって、ナノホール形成処理工程を少なくとも含み、更に必要に応じて適宜選択した、その他の工程を含む。
(Manufacturing method of nanohole structure)
The method for producing a nanohole structure according to the present invention is a method for producing the nanohole structure according to the present invention, which includes at least a nanohole formation treatment step, and further includes other steps appropriately selected as necessary.
<ナノホール形成処理工程>
前記ナノホール形成処理工程は、金属基材上に、グルーブ部及びランド部を形成した後、陽極酸化処理してナノホール列対を形成する工程である。
なお、前記金属基材、前記ナノホール列対などの詳細については、上記ナノホール構造体の説明において、上述した通りである。
<Nanohole formation process>
The nanohole forming treatment step is a step of forming nanohole array pairs by forming a groove portion and a land portion on a metal substrate and then performing anodization treatment.
The details of the metal substrate, the nanohole array pair, and the like are as described above in the description of the nanohole structure.
前記金属基材の形成は、特に制限はなく公知の方法に従って行うことができ、例えば、スパッタ法、蒸着法等により金属材料の層を形成することにより行うことができる。 The formation of the metal substrate is not particularly limited and can be performed according to a known method. For example, the metal substrate can be formed by forming a metal material layer by a sputtering method, a vapor deposition method, or the like.
前記グルーブ部は、前記金属基材の表面に対して凹形状を有する部分を意味する。一方、前記ランド部は、前記グルーブ部に対して凸形状を有する部分を意味する。これらの前記金属基材の表面における形成態様としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記金属基材における特定の辺に対して平行なライン状であるのが好ましく、かつ複数の前記グルーブ部と前記ランド部とが交互に配列してなる態様が好ましい。この場合、前記グルーブ部及び前記ランド部による凹凸ラインが形成され、凸ライン(前記ランド部)を介して凹ライン(前記グルーブ部)上にのみ、前記ナノホール列対を形成することができる。 The said groove part means the part which has a concave shape with respect to the surface of the said metal base material. On the other hand, the land portion means a portion having a convex shape with respect to the groove portion. There is no restriction | limiting in particular as a formation aspect in the surface of these said metal base materials, Although it can select suitably according to the objective, It is a line shape parallel with respect to the specific side in the said metal base material. An embodiment in which a plurality of the groove portions and the land portions are alternately arranged is preferable. In this case, an uneven line is formed by the groove part and the land part, and the nanohole row pair can be formed only on the concave line (the groove part) via the convex line (the land part).
前記グルーブ部及び前記ランド部の形成は、特に制限はなく公知の方法に従って行うことができるが、前記金属基材上に凹状ラインを形成することにより行うのが好ましい。この場合、前記金属基材上に形成された凹状ライン(凹部)が、前記グルーブ部に相当し、前記金属基材上の凸状ライン(凹状ラインを除く部位)が、前記ランド部に相当する。そして、前記凹状ライン(グルーブ部)上にのみ、効率的に前記ナノホール列対を形成することができる。 The formation of the groove portion and the land portion is not particularly limited and can be performed according to a known method, but is preferably performed by forming a concave line on the metal substrate. In this case, the concave line (recessed part) formed on the metal base corresponds to the groove part, and the convex line (part excluding the concave line) on the metal base corresponds to the land part. . And the said nanohole row | line | column pair can be efficiently formed only on the said concave line (groove part).
前記グルーブ部及び前記ランド部の幅としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記ランド部の幅(図8AにおけるY)が、前記グルーブ部の幅(図8AにおけるX)よりも大きく、かつ2倍未満であるのが好ましく、1.8倍以下であるのがより好ましい。前記グルーブ部及び前記ランド部の幅が、該数値範囲を充たすと、一のナノホール列と該一のナノホール列対と隣接する前記ナノホール列対との間隔が、前記一のナノホール列対における、対となっている2つのナノホール列間の距離(間隔)よりも広くなり、前記ナノホール対同士の分離が可能となる。この場合、前記ナノホール構造体を磁気ディスクに応用すると、前記ナノホール対同士の間のクロスライトやクロスリードの低減を図ることができる。また、前記配列パターンにおけるナノホール列毎に異なる機能を付与することができ、例えば、前記ナノホール列毎に、該ナノホール列における前記ナノホール内に、異種のDNA等を配したDNAチップ等や、異種の抗体等を配した蛋白質検出装置等に使用することができる。 The width of the groove portion and the land portion is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. The width of the land portion (Y in FIG. 8A) is the width of the groove portion (FIG. 8A). It is preferably larger than X) and less than 2 times, more preferably 1.8 times or less. When the widths of the groove part and the land part satisfy the numerical range, the distance between one nanohole array and the nanohole array pair adjacent to the one nanohole array pair is a pair in the one nanohole array pair. Thus, the distance (interval) between the two nanohole arrays becomes wider, and the nanohole pairs can be separated from each other. In this case, when the nanohole structure is applied to a magnetic disk, cross-write and cross-read between the nanohole pairs can be reduced. Further, a different function can be imparted to each nanohole array in the array pattern. For example, for each nanohole array, a DNA chip in which different DNA is arranged in the nanohole in the nanohole array, It can be used for a protein detection apparatus provided with an antibody or the like.
また、前記グルーブ部の幅は、その長さ方向において一定間隔(一定周期)で変化(広く又は狭く)させてもよい。この場合、図7A及び図7Bに示すように、前記グルーブ部の幅が広い部分に、前記ナノホールが形成され易くなるため、前記ナノホール列対における前記ナノホールの配列状態を変化させることができる。
例えば、図7Aに示すように、前記グルーブ部の幅を、その長さ方向において一定間隔(一定周期)で広くした波状に形成すると、該グルーブ部の幅が広い部分に、前記ナノホールが2つずつ形成されるため、前記ナノホールが四角格子状に配列した前記ナノホール列対を形成させることができる。更に、例えば、図7Bに示すように、波状の前記グルーブ部の幅を、その長さ方向に、半周期ずつずらして形成すると、該グルーブ部の幅が広い部分に、前記ナノホールが形成され、このとき、前記ナノホールの配列間隔は、前記ナノホール列毎に半周期ずれるため、前記ナノホールが三角格子状に配列した前記ナノホール列対を形成させることができる。なお、前記ナノホールは、前記四角格子配列に比して、前記三角格子配列の方が安定的に形成されるため、前記四角格子配列により乱れが生じる場合には、前記三角格子配列を形成可能な前記グルーブ部を形成するのが好ましい。
Further, the width of the groove portion may be changed (wide or narrow) at regular intervals (constant period) in the length direction. In this case, as shown in FIGS. 7A and 7B, the nanoholes are easily formed in a portion where the width of the groove portion is wide, so that the arrangement state of the nanoholes in the nanohole array pair can be changed.
For example, as shown in FIG. 7A, when the width of the groove portion is formed in a wave shape widened at regular intervals (constant period) in the length direction, two nanoholes are formed in the wide portion of the groove portion. Therefore, the nanohole array pair in which the nanoholes are arranged in a square lattice shape can be formed. Furthermore, for example, as shown in FIG. 7B, when the width of the wavy groove portion is formed by shifting the width of the groove portion by half a period, the nanoholes are formed in the wide portion of the groove portion, At this time, since the arrangement interval of the nanoholes is shifted by a half cycle for each nanohole row, the nanohole row pair in which the nanoholes are arranged in a triangular lattice shape can be formed. In addition, since the nanohole is formed more stably in the triangular lattice arrangement than in the square lattice arrangement, the triangular lattice arrangement can be formed when the square lattice arrangement is disturbed. It is preferable to form the groove portion.
前記凹状ラインの形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、(1)一定間隔で凸状ラインとスペースとが配列してなる凸状ライン(ナノホール構造体を磁気ディスク等に適用する場合には同心円状又は螺旋状の凸状ライン)を表面形状として有するモールド(前記ナノホール構造体を磁気ディスク等に適用する場合には円板状のモールド)を、前記金属層(例えば、アルミナ、アルミニウムなど)の表面にインプリント転写し、一定間隔で凹状ラインとスペースとが配列してなる凹状ラインを形成する方法、(2)前記金属層上に樹脂層やフォトレジスト層を形成した後、これらをパターニングし、エッチング処理等することにより、前記金属層の表面に凹状ラインを形成する方法、(3)前記金属層上に直接、溝(凹状ライン)を形成する方法、などが挙げられる。 The method for forming the concave line is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, (1) convex lines (nanoholes) in which convex lines and spaces are arranged at regular intervals When the structure is applied to a magnetic disk or the like, a mold having a concentric or spiral convex line) as a surface shape (a disk-shaped mold when the nanohole structure is applied to a magnetic disk or the like) is used. A method of imprint transfer onto the surface of the metal layer (for example, alumina, aluminum, etc.) to form a concave line in which concave lines and spaces are arranged at regular intervals, and (2) a resin layer on the metal layer And a method of forming a concave line on the surface of the metal layer by patterning and etching the layer after forming a photoresist layer, and (3) before Directly on the metal layer, a method of forming a groove (concave lines), and the like.
なお、このとき、前記モールドにおける凸状ラインの幅、前記フォトレジスト層等に形成する凹状ラインパターンの幅などを、その長さ方向において一定間隔(一定周期)で変化させることにより、前記ナノホール列対における前記ナノホールの配列状態を変化させることができ、より高密度に整列させることができる。この場合、前記ナノホール構造体を磁気記録媒体に適用すると、ジッタを低減して高密度記録が可能となる点で好ましい。
また、前記凹状ラインが、その長さ方向に一定の間隔で区切られているのが好ましい。この場合、該区切られた個々の前記凹状ライン内に略一定間隔で前記ナノホールを配列形成することができる点で有利である。
At this time, by changing the width of the convex line in the mold, the width of the concave line pattern formed in the photoresist layer, etc. at regular intervals (constant period) in the length direction, the nanohole array The arrangement state of the nanoholes in the pair can be changed, and can be aligned with higher density. In this case, it is preferable to apply the nanohole structure to a magnetic recording medium in that the jitter is reduced and high-density recording is possible.
Moreover, it is preferable that the said concave line is divided | segmented at the fixed space | interval in the length direction. In this case, it is advantageous in that the nanoholes can be arrayed at substantially constant intervals in the divided concave lines.
前記モールドとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、連続使用耐久性の観点からは、炭化珪素基板などが挙げられ、また、光ディスクの成型等に使用されているNiスタンパなども挙げられる。該モールドは、複数回使用することができる。前記インプリント転写の方法としては、特に制限はなく、公知の方法の中から目的に応じて適宜選択することができる。また、前記フォトレジスト層のレジスト材料には、光レジスト材料のほか、電子線レジスト材料なども含まれる。前記光レジスト材料としては、特に制限はなく、半導体分野等において公知の材料の中から適宜選択することができ、例えば、近紫外光、近視野光などを利用可能な材料などが挙げられる。 There is no restriction | limiting in particular as said mold, Although it can select suitably according to the objective, From a viewpoint of continuous use durability, a silicon carbide substrate etc. are mentioned, Moreover, it is used for the shaping | molding of an optical disk, etc. Ni stamper etc. are also mentioned. The mold can be used multiple times. There is no restriction | limiting in particular as the method of the said imprint transfer, According to the objective, it can select suitably from well-known methods. The resist material for the photoresist layer includes not only a photoresist material but also an electron beam resist material. There is no restriction | limiting in particular as said photoresist material, It can select suitably from well-known materials in the semiconductor field | area etc., For example, the material etc. which can utilize near ultraviolet light, near-field light, etc. are mentioned.
また、前記陽極酸化処理における電圧としては、下記式(1)及び下記式(2)のいずれかで与えられる値の電圧を選択することが必要である。
グルーブ部の幅(nm)÷A(nm/V)・・・式(1)
グルーブ部の幅(nm)÷(√3/2)÷A(nm/V)・・・式(2)
ただし、前記式(1)及び前記式(2)において、Aは、2.0〜3.0であり、2.5±0.2が好ましく、2.5が特に好ましい。前記Aが、2.0〜3.0の範囲内であると、前記グルーブ部内に、前記ナノホール列対を形成させることができる。
Moreover, as the voltage in the anodizing treatment, it is necessary to select a voltage having a value given by either of the following formula (1) and the following formula (2).
Groove width (nm) / A (nm / V) (1)
Groove width (nm) / (√3 / 2) / A (nm / V) (2)
However, in said Formula (1) and said Formula (2), A is 2.0-3.0, 2.5 +/- 0.2 is preferable and 2.5 is especially preferable. When the A is in the range of 2.0 to 3.0, the nanohole array pair can be formed in the groove portion.
前記電圧が、前記式(1)及び前記式(2)のいずれかで与えられる範囲から選択される値であると、前記グルーブ部上にのみ、前記ナノホール列対を形成することができる点で有利である。また、前記式(1)で与えられる範囲から選択される電圧で前記陽極酸化処理を行うと、図8Aに示すように、前記ナノホールが三角格子配列したナノホール列対を形成させることができ、前記式(2)で与えられる範囲から選択される電圧で前記陽極酸化処理を行うと、図8Bに示すように、前記ナノホールが四角格子配列したナノホール列対を形成させることができる。 When the voltage is a value selected from the range given by either the formula (1) or the formula (2), the nanohole array pair can be formed only on the groove portion. It is advantageous. Further, when the anodization treatment is performed at a voltage selected from the range given by the formula (1), as shown in FIG. 8A, nanohole array pairs in which the nanoholes are arranged in a triangular lattice can be formed. When the anodizing treatment is performed at a voltage selected from the range given by Equation (2), a nanohole array pair in which the nanoholes are arranged in a square lattice can be formed as shown in FIG. 8B.
なお、前記陽極酸化処理における電解液の種類、濃度、温度、時間等としては、特に制限はなく、形成するナノホールの数、大きさ、アスペクト比等に応じて適宜選択することができる。例えば、前記電解液の種類としては、隣接する前記ナノホール列の間隔(ピッチ)が、150〜500nmである場合は、希釈リン酸溶液が好適に挙げられ、80〜200nmである場合は、希釈蓚酸溶液が好適に挙げられ、10〜150nmである場合は、希釈硫酸溶液が好適に挙げられる。いずれの場合も、前記ナノホールのアスペクト比の調整は、陽極酸化処理後にリン酸溶液に浸漬させて前記ナノホール(アルミナポア)の直径を増加させることにより行うことができる。 In addition, there is no restriction | limiting in particular as a kind, density | concentration, temperature, time, etc. of the electrolyte solution in the said anodizing process, According to the number of nanoholes to form, a magnitude | size, an aspect-ratio, etc., it can select suitably. For example, as the kind of the electrolytic solution, when the interval (pitch) between the adjacent nanohole rows is 150 to 500 nm, a diluted phosphoric acid solution is preferable, and when it is 80 to 200 nm, diluted oxalic acid is used. A solution is mentioned suitably, When it is 10-150 nm, a dilute sulfuric acid solution is mentioned suitably. In any case, the adjustment of the aspect ratio of the nanohole can be performed by increasing the diameter of the nanohole (alumina pore) by immersing in a phosphoric acid solution after the anodizing treatment.
以上の工程により、前記金属基材に、前記ナノホールが一次元配列したナノホール列が一定間隔で対となってナノホール列対を形成してなるナノホール構造体が製造される。
以下、本発明のナノホール構造体の製造方法の一例について、図面を参照しながら説明する。
まず、図9Aに示すように、陽極酸化してナノホール(アルミナポア)を形成する、金属基材(例えば、アルミニウム層)52に、ライン/スペースパターンを有するモールド54を配置する。次に、図9Bに示すように、金属基材52に、モールド54を押し付けて、図9Cに示すように、金属基材52の表面に、複数のグルーブ部(凹状ライン)Gとランド部(凸状ライン)Lとが交互に配列した凹凸パターン56をインプリント転写する。次に、希釈硫酸中、前記式(1)及び前記式(2)のいずれかで与えられる数値範囲から選択される電圧で陽極酸化処理を行う。すると、図9Dに示すように、グルーブ部Gにのみ、ナノホール(アルミナポア)58aが規則的に一次元配列したナノホール列58Aが一定間隔で対となって配列したナノホール列対58が形成される。以上が、前記ナノホール形成処理工程である。その結果、本発明の前記ナノホール構造体が製造される。
Through the above-described steps, a nanohole structure in which nanohole arrays in which the nanoholes are one-dimensionally arranged are paired at regular intervals to form nanohole array pairs on the metal substrate is manufactured.
Hereinafter, an example of a method for producing a nanohole structure according to the present invention will be described with reference to the drawings.
First, as shown in FIG. 9A, a mold 54 having a line / space pattern is placed on a metal substrate (for example, an aluminum layer) 52 that is anodized to form nanoholes (alumina pores). Next, as shown in FIG. 9B, a mold 54 is pressed against the metal base 52, and as shown in FIG. 9C, a plurality of groove portions (concave lines) G and land portions ( An uneven pattern 56 in which convex lines (L) are alternately arranged is imprinted. Next, anodizing treatment is performed in diluted sulfuric acid at a voltage selected from the numerical range given by either of the formula (1) and the formula (2). Then, as shown in FIG. 9D, only in the groove portion G, nanohole row pairs 58 in which nanohole rows 58A in which nanoholes (alumina pores) 58a are regularly arranged one-dimensionally are arranged in pairs at regular intervals are formed. The above is the nanohole forming process. As a result, the nanohole structure of the present invention is manufactured.
本発明の前記ナノホール構造体の製造方法によれば、前記グルーブ部にのみ、かつその長さ方向に、自己組織化的に前記ナノホールが規則的に一次元配列したナノホール列が一定間隔で対となった前記ナノホール列対を形成することができるので、より高密度かつ規則的にナノホールが形成された本発明の前記ナノホール構造体を効率的に製造することができる。 According to the method for producing a nanohole structure of the present invention, a series of nanoholes in which the nanoholes are regularly arranged in a one-dimensional manner in a self-organized manner only in the groove portion and in the length direction thereof are paired at regular intervals. Since the formed nanohole array pair can be formed, the nanohole structure of the present invention in which nanoholes are regularly formed at a higher density can be efficiently produced.
(磁気記録媒体)
本発明の磁気記録媒体は、基板上に多孔質層を有してなり、更に必要に応じて適宜選択したその他の層を有してなる。
(Magnetic recording medium)
The magnetic recording medium of the present invention has a porous layer on a substrate, and further has other layers appropriately selected as necessary.
前記多孔質層としては、前記基板面に対し略直交する方向にナノホールが複数形成されたものが挙げられ、前記ナノホール構造体が好適に挙げられる。なお、該ナノホール構造体の詳細は、上述した通りである。
前記多孔質層の厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、500nm以下が好ましく、5〜200nmがより好ましい。
前記多孔質層の厚みが、500nmを超えると、ナノホール内への磁性材料の充填が困難になることがある。
Examples of the porous layer include those in which a plurality of nanoholes are formed in a direction substantially orthogonal to the substrate surface, and the nanohole structure is preferable. The details of the nanohole structure are as described above.
There is no restriction | limiting in particular as thickness of the said porous layer, Although it can select suitably according to the objective, For example, 500 nm or less is preferable and 5-200 nm is more preferable.
When the thickness of the porous layer exceeds 500 nm, it may be difficult to fill the nanohole with the magnetic material.
前記多孔質層(ナノホール構造体)における前記ナノホールは、該多孔質層を貫通して貫通孔として形成されていてもよいし、貫通せず穴として形成されていてもよいが、該ナノホールに磁性材料を充填して磁性層を形成し、更にその下方にも磁性層を形成する場合等を考慮すると、該ナノホールが貫通孔として形成されているのが好ましい。 The nanohole in the porous layer (nanohole structure) may be formed as a through hole through the porous layer or may be formed as a hole without penetrating, but the nanohole is magnetic. In consideration of a case where a magnetic layer is formed by filling a material and a magnetic layer is further formed thereunder, the nanoholes are preferably formed as through holes.
前記ナノホールの内部に、磁性材料が充填されて磁性層が形成されているのが好ましい。
前記磁性層としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、強磁性層、軟磁性層、などが挙げられる。本発明においては、前記ナノホールの内部に、前記軟磁性層と前記強磁性層とが前記基板側からこの順に積層されており、更に必要に応じて非磁性層(中間層)が形成されているのが好ましい。
The nanohole is preferably filled with a magnetic material to form a magnetic layer.
There is no restriction | limiting in particular as said magnetic layer, Although it can select suitably according to the objective, For example, a ferromagnetic layer, a soft magnetic layer, etc. are mentioned. In the present invention, the soft magnetic layer and the ferromagnetic layer are laminated in this order from the substrate side inside the nanohole, and a nonmagnetic layer (intermediate layer) is formed as necessary. Is preferred.
前記基板としては、その形状、構造、大きさ、材質等について特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、前記形状としては、前記磁気記録媒体がハードディスク等の磁気ディスクである場合には、円板状であり、また、前記構造としては、単層構造であってもよいし、積層構造であってもよく、また、前記材質としては、磁気記録媒体の基材材料として公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、アルミニウム、ガラス、シリコン、石英、シリコン表面に熱酸化膜を形成してなるSiO2/Si、等が挙げられる。これらの基板材料は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
なお、前記基板は、適宜製造したものであってもよいし、市販品を使用してもよい。
The shape, structure, size, material and the like of the substrate are not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. For example, the shape of the substrate is a magnetic disk such as a hard disk. In this case, the structure is a disk, and the structure may be a single layer structure or a laminated structure, and the material may be a base material of a magnetic recording medium. The material can be appropriately selected from known materials, and examples thereof include aluminum, glass, silicon, quartz, and SiO 2 / Si formed by forming a thermal oxide film on the silicon surface. These board | substrate materials may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
In addition, the said board | substrate may be manufactured suitably and a commercial item may be used.
前記強磁性層は、前記磁気記録媒体において記録層として機能し、前記軟磁性層と共に磁性層を構成する。
前記強磁性層の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて公知のものの中から適宜選択することができるが、例えば、Fe、Co、Ni、FeCo、FeNi、CoNi、CoNiP、FePt、CoPt及びNiPtから選択される少なくとも1種、などが好適に挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記強磁性層は、前記材料により垂直磁化膜として形成されていれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、Ll0規則構造を有し、C軸が前記基板と垂直方向に配向しているもの、fcc構造あるいはbcc構造を有し、C軸が前記基板と垂直方向に配列しているもの、などが好適に挙げられる。
The ferromagnetic layer functions as a recording layer in the magnetic recording medium and constitutes a magnetic layer together with the soft magnetic layer.
The material of the ferromagnetic layer is not particularly limited and may be appropriately selected from known materials according to the purpose. For example, Fe, Co, Ni, FeCo, FeNi, CoNi, CoNiP, FePt, CoPt And at least one selected from NiPt are preferred. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.
The ferromagnetic layer is not particularly limited as long as it is formed as a perpendicular magnetization film by the material, can be appropriately selected depending on the intended purpose, for example, a Ll 0 ordered structure, wherein the C-axis substrate And those having an fcc structure or a bcc structure and having the C-axis aligned in the direction perpendicular to the substrate.
前記強磁性層の厚みとしては、本発明の効果を害さない限り特に制限はなく、記録時に使用される線記録密度等に応じて適宜選択することができるが、例えば、(1)前記軟磁性層の厚み以下である態様、(2)記録時に使用される線記録密度で決まる最小ビット長の1/3倍〜3倍である態様、(3)前記軟磁性層及び前記軟磁性下地層の厚みの合計以下である態様、などが好ましく、例えば、通常5〜100nm程度が好ましく、5〜50nmがより好ましく、1Tb/in2をターゲットにした線記録密度1,500kBPIで磁気記録を行う場合には、50nm以下(20nm程度)であるのが好ましい。
なお、ここでの前記「強磁性層」の厚みは、該強磁性層が、積層構造、又は複数層に分割された構造(例えば、非磁性層等の中間層により分割され連続層になっていない構造)を有する場合には、各強磁性層の厚みの合計を意味する。また、前記「軟磁性層」の厚みは、該軟磁性層が、積層構造、又は複数層に分割された構造(例えば、非磁性層等の中間層により分割され連続層になっていない構造)を有する場合には、各軟磁性層の厚みの合計を意味する。また、前記「軟磁性層及び軟磁性下地層の厚みの合計」は、該軟磁性層及び該軟磁性下地層の少なくともいずれかが、積層構造、又は複数層に分割された構造(例えば、非磁性層等の中間層により分割され連続層になっていない構造)を有する場合には、各軟磁性層の厚みの合計を意味する。
The thickness of the ferromagnetic layer is not particularly limited as long as the effect of the present invention is not impaired, and can be appropriately selected according to the linear recording density used at the time of recording. For example, (1) the soft magnetism An aspect that is equal to or less than the thickness of the layer, (2) an aspect that is 1/3 to 3 times the minimum bit length determined by the linear recording density used during recording, and (3) the soft magnetic layer and the soft magnetic underlayer For example, in the case where magnetic recording is performed at a linear recording density of 1,500 kBPI targeting 1 Tb / in 2 , typically, about 5 to 100 nm is preferable, and 5 to 50 nm is more preferable. Is preferably 50 nm or less (about 20 nm).
Here, the thickness of the “ferromagnetic layer” is such that the ferromagnetic layer is a laminated structure or a structure divided into a plurality of layers (for example, a continuous layer divided by an intermediate layer such as a nonmagnetic layer). (Non-structure) means the total thickness of each ferromagnetic layer. Further, the thickness of the “soft magnetic layer” is such that the soft magnetic layer is a laminated structure or a structure divided into a plurality of layers (for example, a structure that is not divided into an intermediate layer such as a nonmagnetic layer to form a continuous layer) Means the total thickness of each soft magnetic layer. In addition, the “total thickness of the soft magnetic layer and the soft magnetic underlayer” refers to a structure in which at least one of the soft magnetic layer and the soft magnetic under layer is laminated or divided into a plurality of layers (for example, non- In the case of having a structure which is divided by an intermediate layer such as a magnetic layer and is not a continuous layer, it means the total thickness of each soft magnetic layer.
本発明の磁気記録媒体の場合、磁気記録の際に使用する単磁極ヘッドと前記軟磁性層との間の距離を、前記多孔質層の厚みよりも短く、該強磁性層の厚みと略等しくすることができるため、前記多孔質層の厚みに拘らず該強磁性層の厚みだけで、前記単磁極ヘッドからの磁束の集中、使用される記録密度での最適な磁気記録再生特性などが制御可能となる。その結果、該磁気記録媒体においては、従来の磁気記録媒体に比し、書込み効率が大幅に向上し、書込み電流が小さくて済み、オーバーライト特性を著しく向上させることができる。
前記強磁性層の形成は、特に制限はなく、公知の方法に従って行うことができるが、例えば、電着(電着法)等により行うことができる。
In the case of the magnetic recording medium of the present invention, the distance between the single magnetic pole head used for magnetic recording and the soft magnetic layer is shorter than the thickness of the porous layer and substantially equal to the thickness of the ferromagnetic layer. Therefore, regardless of the thickness of the porous layer, only the thickness of the ferromagnetic layer controls the concentration of magnetic flux from the single-pole head and the optimum magnetic recording / reproducing characteristics at the recording density used. It becomes possible. As a result, in the magnetic recording medium, compared with the conventional magnetic recording medium, the writing efficiency is greatly improved, the writing current is reduced, and the overwrite characteristic can be remarkably improved.
The formation of the ferromagnetic layer is not particularly limited and can be performed according to a known method. For example, it can be performed by electrodeposition (electrodeposition method) or the like.
前記軟磁性層としては、特に制限はなく、目的に応じて公知のものの中から適宜選択することができるが、例えば、NiFe、FeSiAl、FeC、FeCoB、FeCoNiB及びCoZrNbから選択される少なくとも1種、などが好適に挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。 The soft magnetic layer is not particularly limited and may be appropriately selected from known materials according to the purpose. For example, at least one selected from NiFe, FeSiAl, FeC, FeCoB, FeCoNiB and CoZrNb, Etc. are preferable. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.
前記軟磁性層の厚みとしては、本発明の効果を害さない限り特に制限はなく、前記多孔質層における前記ナノホールの深さ、前記強磁性層の厚み等に応じて適宜選択することができるが、例えば、(1)前記強磁性層の厚み超である態様、(2)前記軟磁性下地層の厚みとの合計が前記強磁性層の厚み超である態様、などが挙げられる。 The thickness of the soft magnetic layer is not particularly limited as long as the effects of the present invention are not impaired, and can be appropriately selected according to the depth of the nanoholes in the porous layer, the thickness of the ferromagnetic layer, and the like. Examples include (1) an aspect in which the thickness of the ferromagnetic layer exceeds the thickness, and (2) an aspect in which the sum of the thickness of the soft magnetic underlayer exceeds the thickness of the ferromagnetic layer.
前記軟磁性層は、磁気記録に使用する磁気ヘッドからの磁束を効果的に前記強磁性層に収束させることができ、該磁気ヘッドの磁界の垂直成分を大きくさせることができる点で有利である。また、前記軟磁性層は、軟磁性下地膜とともに前記磁気ヘッドと共に該磁気ヘッドから入力させる記録磁界の磁気回路を形成可能であるのが好ましい。
前記軟磁性層としては、前記基板面に略直交する方向に磁化容易軸を有しているのが好ましい。この場合、垂直磁気記録用ヘッドで記録を行うと、該垂直磁気記録用ヘッドからの磁束の集中、使用される記録密度での最適な磁気記録再生特性などが制御可能となり、磁束が前記強磁性層に集中する結果、従来の磁気記録装置に比し、書込み効率が大幅に向上し、書込み電流が小さくて済み、オーバーライト特性が著しく向上する。
前記軟磁性層の形成は、特に制限はなく、公知の方法に従って行うことができるが、例えば、電着(電着法)等により行うことができる。
The soft magnetic layer is advantageous in that the magnetic flux from the magnetic head used for magnetic recording can be effectively converged on the ferromagnetic layer, and the perpendicular component of the magnetic field of the magnetic head can be increased. . Preferably, the soft magnetic layer can form a magnetic circuit of a recording magnetic field input from the magnetic head together with the magnetic head together with the soft magnetic underlayer.
The soft magnetic layer preferably has an easy magnetization axis in a direction substantially perpendicular to the substrate surface. In this case, when recording is performed with the perpendicular magnetic recording head, the concentration of magnetic flux from the perpendicular magnetic recording head, the optimum magnetic recording / reproducing characteristics at the recording density to be used, and the like can be controlled. As a result of concentrating on the layers, the write efficiency is greatly improved, the write current is reduced, and the overwrite characteristics are remarkably improved as compared with the conventional magnetic recording apparatus.
The formation of the soft magnetic layer is not particularly limited and can be performed according to a known method. For example, it can be performed by electrodeposition (electrodeposition method) or the like.
前記多孔質層における前記ナノホール中には、前記強磁性層と前記軟磁性層との間に非磁性層(中間層)を有していてもよい。該非磁性層(中間層)が存在すると、前記強磁性層と前記軟磁性層との間の交換結合力の作用を弱める結果、予想とは異なる磁気記録の再生特性となってしまう場合に、それを所望の再生特性に制御することができる。
前記非磁性層の材料としては、特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができるが、例えば、Cu、Al、Cr、Pt、W、Nb、Ru、Ta及びTiから選択される少なくとも1種、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
The nanohole in the porous layer may have a nonmagnetic layer (intermediate layer) between the ferromagnetic layer and the soft magnetic layer. If the non-magnetic layer (intermediate layer) is present, the effect of the exchange coupling force between the ferromagnetic layer and the soft magnetic layer is weakened. Can be controlled to a desired reproduction characteristic.
The material of the nonmagnetic layer is not particularly limited and can be appropriately selected from known materials. For example, the material is selected from Cu, Al, Cr, Pt, W, Nb, Ru, Ta, and Ti. At least one of them. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.
前記非磁性層の厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記非磁性層の形成は、特に制限はなく、公知の方法に従って行うことができるが、例えば、電着(電着法)等により行うことができる。
There is no restriction | limiting in particular as thickness of the said nonmagnetic layer, According to the objective, it can select suitably.
The formation of the nonmagnetic layer is not particularly limited and can be performed according to a known method. For example, it can be performed by electrodeposition (electrodeposition method) or the like.
本発明の磁気記録媒体においては、前記基板と前記多孔質層との間に、軟磁性下地層を有していてもよい。
前記軟磁性下地層の材料としては、特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができるが、例えば、前記軟磁性層の材料として上述したものが好適に挙げられる。これらの材料は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよく、また、前記軟磁性層の材料と互いに同一であってもよいし、異なっていてもよい。
In the magnetic recording medium of the present invention, a soft magnetic underlayer may be provided between the substrate and the porous layer.
There is no restriction | limiting in particular as a material of the said soft-magnetic underlayer, Although it can select suitably from well-known things, For example, what was mentioned above as a material of the said soft-magnetic layer is mentioned suitably. These materials may be used individually by 1 type, may use 2 or more types together, and may mutually be the same as the material of the said soft-magnetic layer, and may differ.
前記軟磁性下地層は、前記基板面の面内方向に磁化容易軸を有しているのが好ましい。この場合、磁気記録に使用する磁気ヘッドからの磁束が効果的に閉じた磁気回路を形成し、該磁気ヘッドの磁界の垂直成分を大きくさせることができる。該軟磁性下地層は、ビットサイズ(前記ナノホールの開口径)が100nm以下の単磁区記録においても有効である。
前記軟磁性下地層の形成は、特に制限はなく、公知の方法に従って行うことができるが、例えば、電着(電着法)や無電界メッキ等により行うことができる。
The soft magnetic underlayer preferably has an easy axis of magnetization in the in-plane direction of the substrate surface. In this case, a magnetic circuit in which the magnetic flux from the magnetic head used for magnetic recording is effectively closed can be formed, and the vertical component of the magnetic field of the magnetic head can be increased. The soft magnetic underlayer is also effective in single domain recording with a bit size (opening diameter of the nanohole) of 100 nm or less.
The formation of the soft magnetic underlayer is not particularly limited and can be performed according to a known method. For example, it can be performed by electrodeposition (electrodeposition method), electroless plating, or the like.
前記その他の層としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、電極層、保護層、などが挙げられる。 There is no restriction | limiting in particular as said other layer, Although it can select suitably according to the objective, For example, an electrode layer, a protective layer, etc. are mentioned.
前記電極層は、磁性層(前記強磁性層及び前記軟磁性層)を電着等により形成する際の電極として機能する層であり、一般に、前記基板上であって前記強磁性層の下方に設けられる。なお、前記磁性層を電着により形成する場合、該電極層を電極として使用してもよいが、前記軟磁性下地層等を電極として使用してもよい。
前記電極層の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、Cr、Co、Pt、Cu、Ir、Rh、これらの合金、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。また、該電極層は、これらの材料以外に、W、Nb、Ti、Ta、Si、Oなどを更に含有していてもよい。
The electrode layer is a layer that functions as an electrode when the magnetic layer (the ferromagnetic layer and the soft magnetic layer) is formed by electrodeposition or the like, and is generally on the substrate and below the ferromagnetic layer. Provided. When the magnetic layer is formed by electrodeposition, the electrode layer may be used as an electrode, but the soft magnetic underlayer or the like may be used as an electrode.
There is no restriction | limiting in particular as a material of the said electrode layer, According to the objective, it can select suitably, For example, Cr, Co, Pt, Cu, Ir, Rh, these alloys, etc. are mentioned. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together. The electrode layer may further contain W, Nb, Ti, Ta, Si, O, etc. in addition to these materials.
前記電極層の厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。該電極層は、1層のみ設けられていてもよいし、2層以上設けられていてもよい。
前記電極層の形成は、特に制限はなく、公知の方法に従って行うことができるが、例えば、スパッタ法、蒸着法等により行うことができる。
There is no restriction | limiting in particular as thickness of the said electrode layer, According to the objective, it can select suitably. One electrode layer may be provided, or two or more electrode layers may be provided.
The formation of the electrode layer is not particularly limited and can be performed according to a known method. For example, the electrode layer can be formed by a sputtering method, a vapor deposition method, or the like.
前記保護層は、前記強磁性層を保護する機能を有する層であり、前記強磁性層の表面乃至上方に設けられる。該保護層は、1層のみ設けられていてもよいし、2層以上設けられていてもよく、また、単層構造であってもよいし、積層構造であってもよい。
前記保護層の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、DLC(ダイヤモンドライクカーボン)、などが挙げられる。
The protective layer is a layer having a function of protecting the ferromagnetic layer, and is provided on the surface or above the ferromagnetic layer. The protective layer may be provided in only one layer, may be provided in two or more layers, may have a single layer structure, or may have a laminated structure.
There is no restriction | limiting in particular as a material of the said protective layer, According to the objective, it can select suitably, For example, DLC (diamond-like carbon) etc. are mentioned.
前記保護層の厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記保護層の形成は、特に制限はなく、目的に応じて公知の方法に従って行うことができるが、例えば、スパッタ法、プラズマCVD法、塗布法、などにより行うことができる。
There is no restriction | limiting in particular as thickness of the said protective layer, According to the objective, it can select suitably.
The formation of the protective layer is not particularly limited and can be performed according to a known method according to the purpose. For example, the protective layer can be performed by a sputtering method, a plasma CVD method, a coating method, or the like.
本発明の磁気記録媒体は、磁気ヘッドを用いた各種の磁気記録に使用することができるが、単磁極ヘッドによる磁気記録に好適に使用することができ、後述する本発明の磁気記録装置及び磁気記録方法に好適に特に使用することができる。
本発明の磁気記録媒体は、磁気ヘッドの書込み電流を増やすことなく高密度記録・高速記録が可能で大容量であり、オーバーライト特性に優れ、均一な特性を有し、高品質である。このため、該磁気記録媒体は、各種の磁気記録媒体として設計し使用することができ、例えば、コンピュータの外部記憶装置、民生用ビデオ記録装置等として広く使用されているハードディスク装置、などに設計し使用することができ、ハードディスク等の磁気ディスクに特に好適に設計し使用することができる。
The magnetic recording medium of the present invention can be used for various types of magnetic recording using a magnetic head, but can be suitably used for magnetic recording using a single pole head. It can be particularly suitably used for the recording method.
The magnetic recording medium of the present invention is capable of high-density recording and high-speed recording without increasing the write current of the magnetic head, has a large capacity, has excellent overwrite characteristics, uniform characteristics, and high quality. For this reason, the magnetic recording medium can be designed and used as various magnetic recording media. For example, the magnetic recording medium is designed for a hard disk device widely used as an external storage device of a computer, a consumer video recording device, or the like. It can be used, and can be particularly suitably designed and used for a magnetic disk such as a hard disk.
本発明の磁気記録媒体の製造は、特に制限はなく、公知の方法に従って製造することができるが、以下に説明する本発明の磁気記録媒体の製造方法により好適に製造することができる。 The production of the magnetic recording medium of the present invention is not particularly limited and can be produced according to a known method, but can be suitably produced by the method for producing a magnetic recording medium of the present invention described below.
(磁気記録媒体の製造方法)
本発明の磁気記録媒体の製造方法は、本発明の前記磁気記録媒体を製造する方法であり、ナノホール構造体形成工程(多孔質層形成工程)と、磁性材料充填工程とを少なくとも含み、更に必要に応じて適宜選択した、軟磁性下地層形成工程、電極層形成工程、非磁性層形成工程、保護層形成工程、研磨工程、などのその他の工程を含む。
(Method of manufacturing magnetic recording medium)
The method for producing a magnetic recording medium according to the present invention is a method for producing the magnetic recording medium according to the present invention, and further includes at least a nanohole structure forming step (porous layer forming step) and a magnetic material filling step. Other processes such as a soft magnetic underlayer forming process, an electrode layer forming process, a nonmagnetic layer forming process, a protective layer forming process, and a polishing process, which are appropriately selected according to the above, are included.
前記軟磁性下地層形成工程は、必要に応じて選択され、基板上に軟磁性下地層を形成する工程である。
前記基板としては、上述したものが挙げられる。
前記軟磁性下地層の形成は、公知の方法に従って行うことができるが、例えば、スパッタ法(スパッタリング)、蒸着法等の真空成膜法、電着(電着法)などで形成してもよいし、あるいは無電解メッキで形成してもよい。
前記軟磁性下地層形成工程により、前記基板上に所望の厚みの前記軟磁性下地層が形成される。
The soft magnetic underlayer forming step is selected as necessary, and is a step of forming a soft magnetic underlayer on the substrate.
Examples of the substrate include those described above.
The soft magnetic underlayer can be formed according to a known method. For example, the soft magnetic underlayer may be formed by a vacuum film formation method such as a sputtering method (sputtering) or a vapor deposition method, or an electrodeposition (electrodeposition method). Alternatively, it may be formed by electroless plating.
In the soft magnetic underlayer forming step, the soft magnetic underlayer having a desired thickness is formed on the substrate.
前記電極層形成工程は、前記ナノホール構造体と軟磁性下地層との間に電極層を形成する工程である。
前記電極層の形成は、公知の方法に従って行うことができるが、例えば、スパッタ法(スパッタリング)、蒸着法などにより好適に行うことができる。該電極層の形成条件としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記電極層形成工程により形成された前記電極層は、軟磁性層、非磁性層及び強磁性層の少なくともいずれかを電着により形成する際の電極として使用される。
The electrode layer forming step is a step of forming an electrode layer between the nanohole structure and the soft magnetic underlayer.
The electrode layer can be formed according to a known method, but can be suitably performed by, for example, a sputtering method (sputtering) or a vapor deposition method. There is no restriction | limiting in particular as formation conditions of this electrode layer, According to the objective, it can select suitably.
The electrode layer formed in the electrode layer forming step is used as an electrode when forming at least one of a soft magnetic layer, a nonmagnetic layer, and a ferromagnetic layer by electrodeposition.
前記ナノホール構造体形成工程(多孔質層形成工程)は、基板上に(前記軟磁性下地層形成工程により前記軟磁性下地層を形成した場合には該軟磁性下地層上に)ナノホール構造体(多孔質層)を形成する金属材料による金属層を形成した後、該金属層に、グルーブ部及びランド部を形成し、陽極酸化処理を行うことにより、該基板面に対し略直交する方向にナノホール列対を複数形成してナノホール構造体(多孔質層)を形成する工程である。
前記金属材料としては、上述したものが挙げられ、例えば、アルミナ(酸化アルミニウム)、アルミニウム、などが好適に挙げられる。これらの中でも、アルミニウムが特に好ましい。
The nanohole structure forming step (porous layer forming step) includes a nanohole structure (on the soft magnetic underlayer when the soft magnetic underlayer is formed by the soft magnetic underlayer forming step) ( After forming a metal layer made of a metal material for forming a porous layer), a groove portion and a land portion are formed in the metal layer, and anodization is performed, so that nanoholes are formed in a direction substantially perpendicular to the substrate surface. This is a step of forming a nanohole structure (porous layer) by forming a plurality of column pairs.
As said metal material, what was mentioned above is mentioned, For example, an alumina (aluminum oxide), aluminum, etc. are mentioned suitably. Among these, aluminum is particularly preferable.
前記金属層の形成は、公知の方法に従って行うことができるが、例えば、スパッタ法(スパッタリング)、蒸着法などにより好適に行うことができる。該金属層の形成条件としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。なお、前記スパッタ法の場合、前記金属材料により形成されたターゲットを用いてスパッタリングを行うことができる。この場合に用いる前記ターゲットは、高純度であるのが好ましく、前記金属材料がアルミニウムである場合には、99.990%以上であるのが好ましい。 The metal layer can be formed according to a known method, but can be suitably performed by, for example, a sputtering method (sputtering) or a vapor deposition method. There is no restriction | limiting in particular as formation conditions of this metal layer, According to the objective, it can select suitably. In the case of the sputtering method, sputtering can be performed using a target formed of the metal material. The target used in this case preferably has a high purity, and when the metal material is aluminum, the target is preferably 99.990% or more.
前記ランド部及び前記グルーブ部の形成は、特に制限はなく公知の方法に従って行うことができるが、前記金属基材上に凹状ラインを形成することにより行うのが好ましい。この場合、前記金属基材上に形成された凹状ライン(凹部)が、前記グルーブ部に相当し、前記金属基材上の凸状ライン(凹状ラインを除く部位に形成される凸部)が、前記ランド部に相当する。そして、前記凹状ライン(グルーブ部)上にのみ、効率的に前記ナノホール列対を形成することができる。 The formation of the land portion and the groove portion is not particularly limited and can be performed according to a known method, but is preferably performed by forming a concave line on the metal substrate. In this case, the concave line (recessed part) formed on the metal base corresponds to the groove part, and the convex line on the metal base (the convex part formed on the portion excluding the concave line) It corresponds to the land portion. And the said nanohole row | line | column pair can be efficiently formed only on the said concave line (groove part).
前記グルーブ部及び前記ランド部の幅としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記ランド部の幅(図8AにおけるY)が、前記グルーブ部の幅(図8AにおけるX)よりも大きく、かつ2倍未満であるのが好ましく、1.8倍以下であるのがより好ましい。前記グルーブ部及び前記ランド部の幅が、該数値範囲を充たすと、一のナノホール列と該一のナノホール列対と隣接する前記ナノホール列対との間隔が、前記一のナノホール列対における、対となっている2つのナノホール列間の距離(間隔)よりも広くなり、前記ナノホール対同士の分離が可能となる。この場合、前記ナノホール構造体を磁気ディスクに応用すると、前記ナノホール対同士の間のクロスライトやクロスリードの低減を図ることができる。また、前記配列パターンにおけるナノホール列毎に異なる機能を付与することができ、例えば、前記ナノホール列毎に、該ナノホール列における前記ナノホール内に、異種のDNA等を配したDNAチップ等や、異種の抗体等を配した蛋白質検出装置等に使用することができる。 The width of the groove portion and the land portion is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. The width of the land portion (Y in FIG. 8A) is the width of the groove portion (FIG. 8A). It is preferably larger than X) and less than 2 times, more preferably 1.8 times or less. When the widths of the groove part and the land part satisfy the numerical range, the distance between one nanohole array and the nanohole array pair adjacent to the one nanohole array pair is a pair in the one nanohole array pair. Thus, the distance (interval) between the two nanohole arrays becomes wider, and the nanohole pairs can be separated from each other. In this case, when the nanohole structure is applied to a magnetic disk, cross-write and cross-read between the nanohole pairs can be reduced. Further, a different function can be imparted to each nanohole array in the array pattern. For example, for each nanohole array, a DNA chip in which different DNA is arranged in the nanohole in the nanohole array, It can be used for a protein detection apparatus provided with an antibody or the like.
また、前記グルーブ部の幅は、その長さ方向において一定間隔(一定周期)で変化(広く又は狭く)させてもよい。この場合、図7A及び図7Bに示すように、前記グルーブ部の幅が広い部分に、前記ナノホールが形成され易くなるため、前記ナノホール列対における前記ナノホールの配列状態を変化させることができる。
例えば、図7Aに示すように、前記グルーブ部の幅を、その長さ方向において一定間隔(一定周期)で広くした波状に形成すると、該グルーブ部の幅が広い部分に、前記ナノホールが2つずつ形成されるため、前記ナノホールが四角格子状に配列した前記ナノホール列対を形成させることができる。更に、例えば、図7Bに示すように、波状の前記グルーブ部の幅を、その長さ方向に、半周期ずつずらして形成すると、該グルーブ部の幅が広い部分に、前記ナノホールが形成され、このとき、前記ナノホールの配列間隔は、前記ナノホール列毎に半周期ずれるため、前記ナノホールが三角格子状に配列した前記ナノホール列対を形成させることができる。なお、前記ナノホールは、前記四角格子配列に比して、前記三角格子配列の方が安定的に形成されるため、前記四角格子配列により乱れが生じる場合には、前記三角格子配列を形成可能な前記グルーブ部を形成するのが好ましい。
Further, the width of the groove portion may be changed (wide or narrow) at regular intervals (constant period) in the length direction. In this case, as shown in FIGS. 7A and 7B, the nanoholes are easily formed in a portion where the width of the groove portion is wide, so that the arrangement state of the nanoholes in the nanohole array pair can be changed.
For example, as shown in FIG. 7A, when the width of the groove portion is formed in a wave shape widened at regular intervals (constant period) in the length direction, two nanoholes are formed in the wide portion of the groove portion. Therefore, the nanohole array pair in which the nanoholes are arranged in a square lattice shape can be formed. Furthermore, for example, as shown in FIG. 7B, when the width of the wavy groove portion is formed by shifting the width of the groove portion by half a period, the nanoholes are formed in the wide portion of the groove portion, At this time, since the arrangement interval of the nanoholes is shifted by a half cycle for each nanohole row, the nanohole row pair in which the nanoholes are arranged in a triangular lattice shape can be formed. In addition, since the nanohole is formed more stably in the triangular lattice arrangement than in the square lattice arrangement, the triangular lattice arrangement can be formed when the square lattice arrangement is disturbed. It is preferable to form the groove portion.
前記凹状ラインの形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、(1)一定間隔で凸状ラインとスペースとが配列してなる凸状ライン(ナノホール構造体を磁気ディスク等に適用する場合には同心円状又は螺旋状の凸状ライン)を表面形状として有するモールド(前記ナノホール構造体を磁気ディスク等に適用する場合には円板状のモールド)を、前記金属層(例えば、アルミナ、アルミニウムなど)の表面にインプリント転写し、一定間隔で凹状ラインとスペースとが配列してなる凹状ラインを形成する方法、(2)前記金属層上に樹脂層やフォトレジスト層を形成した後、これらをパターニングし、エッチング処理等することにより、前記金属層の表面に凹状ラインを形成する方法、(3)前記金属層上に直接、溝(凹状ライン)を形成する方法、などが挙げられる。 The method for forming the concave line is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, (1) convex lines (nanoholes) in which convex lines and spaces are arranged at regular intervals When the structure is applied to a magnetic disk or the like, a mold having a concentric or spiral convex line) as a surface shape (a disk-shaped mold when the nanohole structure is applied to a magnetic disk or the like) is used. A method of imprint transfer onto the surface of the metal layer (for example, alumina, aluminum, etc.) to form a concave line in which concave lines and spaces are arranged at regular intervals, and (2) a resin layer on the metal layer And a method of forming a concave line on the surface of the metal layer by patterning and etching the layer after forming a photoresist layer, and (3) before Directly on the metal layer, a method of forming a groove (concave lines), and the like.
なお、このとき、前記モールドにおける凸状ラインの幅、前記フォトレジスト層等に形成する凹状ラインパターンの幅などを、その長さ方向において一定間隔(一定周期)で変化させることにより、前記ナノホール列対における前記ナノホールの配列状態を変化させることができ、より高密度に整列させることができる。この場合、前記ナノホール構造体を磁気記録媒体に適用すると、ジッタを低減して高密度記録が可能となる点で好ましい。 At this time, by changing the width of the convex line in the mold, the width of the concave line pattern formed in the photoresist layer, etc. at regular intervals (constant period) in the length direction, the nanohole array The arrangement state of the nanoholes in the pair can be changed, and can be aligned with higher density. In this case, it is preferable to apply the nanohole structure to a magnetic recording medium in that the jitter is reduced and high-density recording is possible.
前記モールドとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、連続使用耐久性の観点からは、炭化珪素基板などが挙げられ、また、光ディスクの成型等に使用されているNiスタンパなども挙げられる。該モールドは、複数回使用することができる。前記インプリント転写の方法としては、特に制限はなく、公知の方法の中から目的に応じて適宜選択することができる。また、前記フォトレジスト層のレジスト材料には、光レジスト材料のほか、電子線レジスト材料なども含まれる。前記光レジスト材料としては、特に制限はなく、半導体分野等において公知の材料の中から適宜選択することができ、例えば、近紫外光、近視野光などを利用可能な材料などが挙げられる。 There is no restriction | limiting in particular as said mold, Although it can select suitably according to the objective, From a viewpoint of continuous use durability, a silicon carbide substrate etc. are mentioned, Moreover, it is used for the shaping | molding of an optical disk, etc. Ni stamper etc. are also mentioned. The mold can be used multiple times. There is no restriction | limiting in particular as the method of the said imprint transfer, According to the objective, it can select suitably from well-known methods. The resist material for the photoresist layer includes not only a photoresist material but also an electron beam resist material. There is no restriction | limiting in particular as said photoresist material, It can select suitably from well-known materials in the semiconductor field | area etc., For example, the material etc. which can utilize near ultraviolet light, near-field light, etc. are mentioned.
前記陽極酸化処理は、硫酸、リン酸あるいはシュウ酸の水溶液中で、前記金属層に接する電極を陽極として電気分解エッチングさせることにより行うことができる。該電極としては、前記金属層を形成するのに先立って形成した前記軟磁性下地層、前記電極層などが挙げられる。 The anodic oxidation treatment can be performed by electrolytic etching in an aqueous solution of sulfuric acid, phosphoric acid or oxalic acid using the electrode in contact with the metal layer as an anode. Examples of the electrode include the soft magnetic underlayer and the electrode layer formed prior to forming the metal layer.
また、前記陽極酸化処理における電圧としては、下記式(1)及び下記式(2)のいずれかで与えられる値の電圧を選択することが必要である。
グルーブ部の幅(nm)÷A(nm/V)・・・式(1)
グルーブ部の幅(nm)÷(√3/2)÷A(nm/V)・・・式(2)
ただし、前記式(1)及び前記式(2)において、Aは、2.0〜3.0であり、2.5±0.2が好ましく、2.5が特に好ましい。前記Aが、2.0〜3.0の範囲内であると、前記グルーブ部内に、前記ナノホール列対を形成させることができる。
Moreover, as the voltage in the anodizing treatment, it is necessary to select a voltage having a value given by either of the following formula (1) and the following formula (2).
Groove width (nm) / A (nm / V) (1)
Groove width (nm) / (√3 / 2) / A (nm / V) (2)
However, in said Formula (1) and said Formula (2), A is 2.0-3.0, 2.5 +/- 0.2 is preferable and 2.5 is especially preferable. When the A is in the range of 2.0 to 3.0, the nanohole array pair can be formed in the groove portion.
前記電圧が、前記式(1)及び前記式(2)のいずれかで与えられる範囲から選択される値であると、前記グルーブ部に前記ナノホール列対を形成することができる点で有利である。また、前記式(1)で与えられる範囲から選択される電圧で前記陽極酸化処理を行うと、図8Aに示すように、前記ナノホールが三角格子配列したナノホール列対を形成させることができ、前記式(2)で与えられる範囲から選択される電圧で前記陽極酸化処理を行うと、図8Bに示すように、前記ナノホールが四角格子配列したナノホール列対を形成させることができる。 When the voltage is a value selected from the range given by either the formula (1) or the formula (2), it is advantageous in that the nanohole array pair can be formed in the groove portion. . Further, when the anodization treatment is performed at a voltage selected from the range given by the formula (1), as shown in FIG. 8A, nanohole array pairs in which the nanoholes are arranged in a triangular lattice can be formed. When the anodizing treatment is performed at a voltage selected from the range given by Equation (2), a nanohole array pair in which the nanoholes are arranged in a square lattice can be formed as shown in FIG. 8B.
なお、前記陽極酸化処理における電解液の種類、濃度、温度、時間等としては、特に制限はなく、形成するナノホールの数、大きさ、アスペクト比等に応じて適宜選択することができる。例えば、前記電解液の種類としては、隣接する前記ナノホール列の間隔(ピッチ)が、150nm〜500nmである場合は、希釈リン酸溶液が好適に挙げられ、80nm〜200nmである場合は、希釈蓚酸溶液が好適に挙げられ、10nm〜150nmである場合は、希釈硫酸溶液が好適に挙げられる。いずれの場合も、前記ナノホールのアスペクト比の調整は、陽極酸化処理後にリン酸溶液に浸漬させて前記ナノホール(アルミナポア)の直径を増加させることにより行うことができる。 In addition, there is no restriction | limiting in particular as a kind, density | concentration, temperature, time, etc. of the electrolyte solution in the said anodizing process, According to the number of nanoholes to form, a magnitude | size, an aspect-ratio, etc., it can select suitably. For example, as the type of the electrolytic solution, when the interval (pitch) between adjacent nanohole rows is 150 nm to 500 nm, a diluted phosphoric acid solution is preferably used, and when it is 80 nm to 200 nm, diluted oxalic acid is used. A solution is mentioned suitably, and when it is 10 nm-150 nm, a dilute sulfuric acid solution is mentioned suitably. In any case, the adjustment of the aspect ratio of the nanohole can be performed by increasing the diameter of the nanohole (alumina pore) by immersing in a phosphoric acid solution after the anodizing treatment.
前記陽極酸化処理により前記ナノホール構造体形成工程(多孔質層形成工程)を行うと、該金属層にナノホールを多数形成することができるが、該ナノホールの下部にバリア層が形成されてしまうことがあるが、該バリア層は、リン酸等の公知のエッチング液を用いて公知のエッチング処理を行うことにより、容易に除去することができる。以上により、前記金属層に、前記軟磁性下地層又は前記基板を露出させる前記ナノホール列対を前記基板面に略直交する方向に多数形成することができる。
前記ナノホール構造体形成工程(多孔質層形成工程)により、前記基板上又は前記軟磁性下地層上に前記ナノホール構造体(多孔質層)が形成される。
When the nanohole structure forming step (porous layer forming step) is performed by the anodizing treatment, many nanoholes can be formed in the metal layer, but a barrier layer may be formed below the nanoholes. However, the barrier layer can be easily removed by performing a known etching process using a known etching solution such as phosphoric acid. As described above, a large number of nanohole array pairs exposing the soft magnetic underlayer or the substrate can be formed in the metal layer in a direction substantially perpendicular to the substrate surface.
By the nanohole structure forming step (porous layer forming step), the nanohole structure (porous layer) is formed on the substrate or the soft magnetic underlayer.
前記磁性材料充填工程は、前記ナノホール構造体(多孔質層)に形成された前記ナノホールの内部に磁性材料を充填する工程であり、前記強磁性材料を前記ナノホールに充填する強磁性層形成工程、前記軟磁性材料を前記ナノホールに充填する軟磁性層形成工程などを含む。 The magnetic material filling step is a step of filling the nanohole formed in the nanohole structure (porous layer) with a magnetic material, and a ferromagnetic layer forming step of filling the nanohole with the ferromagnetic material, Including a soft magnetic layer forming step of filling the nanohole with the soft magnetic material.
前記軟磁性層形成工程は、前記ナノホールの内部に軟磁性層を形成する工程である。
前記軟磁性層の形成は、上述した軟磁性層の材料を電着等により前記ナノホールの内部に堆積乃至充填させることにより行うことができる。
前記電着の方法、条件等としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記軟磁性下地層又は前記電極層を電極として、前記軟磁性層の材料を含む溶液を1種又は2種以上用い、電圧を印加させることにより、前記電極上に析出乃至堆積させる方法、などが好適に挙げられる。
前記軟磁性層形成工程により、前記多孔質層におけるナノホールの内部であって、前記基板上、前記軟磁性下地層上又は前記電極層上に前記軟磁性層が形成される。
The soft magnetic layer forming step is a step of forming a soft magnetic layer inside the nanohole.
The soft magnetic layer can be formed by depositing or filling the above-described soft magnetic layer material into the nanoholes by electrodeposition or the like.
The electrodeposition method, conditions, etc. are not particularly limited and may be appropriately selected according to the purpose. For example, the electrodeposition material includes the soft magnetic underlayer or the electrode layer as an electrode. Preferred examples include a method of depositing or depositing on the electrode by applying one or more kinds of solutions and applying a voltage.
By the soft magnetic layer forming step, the soft magnetic layer is formed inside the nanohole in the porous layer, on the substrate, on the soft magnetic underlayer, or on the electrode layer.
前記強磁性層形成工程は、前記軟磁性層上(又は該軟磁性層上に前記非磁性層が形成されている場合には該非磁性層上に)に強磁性層を形成する工程である。
前記強磁性層の形成は、上述した強磁性層の材料を電着等により前記ナノホールの内部に形成した前記軟磁性層上に堆積乃至充填させることにより行うことができる。
前記電着の方法、条件等としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記軟磁性下地層又は前記電極層を電極として、前記強磁性層の材料を含む溶液を1種又は2種以上用い、電圧を印加させることにより、前記ナノホール内に析出乃至堆積させる方法、などが好適に挙げられる。
前記強磁性層形成工程により、前記多孔質層におけるナノホールの内部であって、前記軟磁性層上又は前記非磁性層上に前記強磁性層が形成される。
The ferromagnetic layer forming step is a step of forming a ferromagnetic layer on the soft magnetic layer (or on the nonmagnetic layer when the nonmagnetic layer is formed on the soft magnetic layer).
The ferromagnetic layer can be formed by depositing or filling the above-described ferromagnetic layer material on the soft magnetic layer formed inside the nanohole by electrodeposition or the like.
The electrodeposition method, conditions, and the like are not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. For example, the material includes the ferromagnetic layer using the soft magnetic underlayer or the electrode layer as an electrode. Preferred examples include a method of depositing or depositing in the nanohole by applying one or more kinds of solutions and applying a voltage.
By the ferromagnetic layer forming step, the ferromagnetic layer is formed inside the nanohole in the porous layer and on the soft magnetic layer or the nonmagnetic layer.
前記非磁性層形成工程は、前記軟磁性層上に非磁性層を形成する工程である。
前記非磁性層の形成は、上述した非磁性層の材料を電着等により前記ナノホールの内部に形成した前記軟磁性層上に堆積乃至充填させることにより行うことができる。
前記電着の方法、条件等としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記軟磁性下地層又は前記電極層を電極として、前記非磁性層の材料を含む溶液を1種又は2種以上用い、電圧を印加させることにより、ナノホール内に析出乃至堆積させる方法、などが好適に挙げられる。
前記非磁性層形成工程により、前記多孔質層におけるナノホールの内部であって、前記軟磁性層上等に前記非磁性層が形成される。
The nonmagnetic layer forming step is a step of forming a nonmagnetic layer on the soft magnetic layer.
The nonmagnetic layer can be formed by depositing or filling the above-described nonmagnetic layer material on the soft magnetic layer formed inside the nanohole by electrodeposition or the like.
The electrodeposition method, conditions, and the like are not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. For example, the electrodeposition layer includes the soft magnetic underlayer or the electrode layer as an electrode, and includes the material of the nonmagnetic layer. A method of depositing or depositing in a nanohole by applying one or more kinds of solutions and applying a voltage is preferable.
By the nonmagnetic layer forming step, the nonmagnetic layer is formed inside the nanohole in the porous layer and on the soft magnetic layer or the like.
前記研磨工程は、前記磁性層形成工程(前記強磁性層形成工程、前記軟磁性層形成工程を含む)の後、前記ナノホール構造体(多孔質層)の表面を研磨し、平坦化する工程である。
前記研磨工程における研磨の方法としては、特に制限はなく、公知の方法に従って行うことができる。該研磨工程により、前記磁気記録媒体の表面が平滑化されると、垂直磁気記録ヘッド等の磁気ヘッドの安定浮上が可能となり、低浮上化による高密度記録と信頼性確保の双方を達成することができる点で有利である。
The polishing step is a step of polishing and planarizing the surface of the nanohole structure (porous layer) after the magnetic layer forming step (including the ferromagnetic layer forming step and the soft magnetic layer forming step). is there.
There is no restriction | limiting in particular as the method of grinding | polishing in the said grinding | polishing process, It can carry out according to a well-known method. When the surface of the magnetic recording medium is smoothed by the polishing step, a magnetic head such as a perpendicular magnetic recording head can be stably levitated, and both high density recording and low reliability can be achieved by low levitating. This is advantageous in that
本発明の磁気記録媒体の製造方法により、本発明の前記磁気記録媒体を効率よく低コストで製造することができる。 According to the method for manufacturing a magnetic recording medium of the present invention, the magnetic recording medium of the present invention can be manufactured efficiently and at low cost.
(磁気記録装置及び磁気記録方法)
本発明の磁気記録装置は、本発明の前記磁気記録媒体と、垂直磁気記録用ヘッドとを有してなり、更に必要に応じて適宜選択したその他の手段乃至部材等を有してなる。
本発明の磁気記録方法は、本発明の前記磁気記録媒体に対し、垂直磁気記録用ヘッドを用いて記録を行うことを含み、更に必要に応じて適宜選択したその他の処理乃至工程を含む。本発明の磁気記録方法は、本発明の前記磁気記録装置を用いて好適に実施することができる。なお、前記その他の処理乃至工程は、前記その他の手段乃至部材等により行うことができる。以下、本発明の磁気記録装置の説明と共に、本発明の磁気記録方法について説明する。
(Magnetic recording apparatus and magnetic recording method)
The magnetic recording apparatus of the present invention comprises the magnetic recording medium of the present invention and a perpendicular magnetic recording head, and further comprises other means or members appropriately selected as necessary.
The magnetic recording method of the present invention includes recording on the magnetic recording medium of the present invention using a perpendicular magnetic recording head, and further includes other processes or steps appropriately selected as necessary. The magnetic recording method of the present invention can be preferably carried out using the magnetic recording apparatus of the present invention. The other processes or steps can be performed by the other means or members. Hereinafter, the magnetic recording method of the present invention will be described together with the description of the magnetic recording apparatus of the present invention.
前記垂直磁気記録用ヘッドとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、単磁極ヘッド等が好適に挙げられる。また、該垂直磁気記録用ヘッドは、書込専用であってもよいし、GMRヘッド等の読取用ヘッドと一体の書込兼読込用であってもよい。 The perpendicular magnetic recording head is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, a single magnetic pole head or the like is preferable. The perpendicular magnetic recording head may be dedicated for writing, or may be for writing and reading integrated with a reading head such as a GMR head.
本発明の磁気記録装置による磁気記録、又は本発明の磁気記録方法による磁気記録においては、本発明の前記磁気記録媒体を用いるので、前記垂直磁気記録用ヘッドと前記磁気記録媒体における前記軟磁性層との間の距離が、前記多孔質層の厚みよりも短く、前記強磁性層の厚みと略等しくなるため、前記多孔質層の厚みに拘らず前記強磁性層の厚みだけで、該垂直磁気記録用ヘッドからの磁束の集中、使用される記録密度での最適な磁気記録再生特性などが制御可能となる。このため、図5に示すように、前記垂直磁気記録用ヘッド(書込兼読取用ヘッド)の主磁極100からの磁束が前記強磁性層(垂直磁化膜)30に集中する結果、従来の磁気記録装置に比し、書込み効率が大幅に向上し、書込み電流が小さくて済み、オーバーライト特性が著しく向上する。
なお、前記磁気記録媒体に前記軟磁性下地層が形成されている場合には、前記垂直磁気記録用ヘッドと、該軟磁性下地層との間で磁気回路が形成されるので好ましい。この場合、高密度記録が可能となる点で有利である。
In the magnetic recording by the magnetic recording apparatus of the present invention or the magnetic recording by the magnetic recording method of the present invention, since the magnetic recording medium of the present invention is used, the perpendicular magnetic recording head and the soft magnetic layer in the magnetic recording medium are used. Is shorter than the thickness of the porous layer and is substantially equal to the thickness of the ferromagnetic layer, so that the perpendicular magnetic field can be obtained only by the thickness of the ferromagnetic layer regardless of the thickness of the porous layer. It is possible to control the concentration of magnetic flux from the recording head, the optimum magnetic recording / reproducing characteristics at the used recording density, and the like. Therefore, as shown in FIG. 5, the magnetic flux from the main magnetic pole 100 of the perpendicular magnetic recording head (write / read head) is concentrated on the ferromagnetic layer (perpendicular magnetization film) 30, resulting in the conventional magnetic field. Compared with the recording apparatus, the writing efficiency is greatly improved, the writing current is small, and the overwrite characteristic is remarkably improved.
It is preferable that the soft magnetic underlayer is formed on the magnetic recording medium because a magnetic circuit is formed between the perpendicular magnetic recording head and the soft magnetic underlayer. This is advantageous in that high density recording is possible.
本発明の磁気記録装置による磁気記録、又は本発明の磁気記録方法による磁気記録においては、前記磁気記録媒体における前記強磁性層に前記垂直磁気記録用ヘッドからの磁束が、該強磁性層の下面、即ち前記軟磁性層又は前記非磁性層との界面付近でも、集中したままで拡散しないため、小さなビットを書くことができる。
なお、該強磁性層における前記磁束の収束の程度(拡散の程度)としては、本発明の効果を害さない限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
In the magnetic recording by the magnetic recording apparatus of the present invention or the magnetic recording by the magnetic recording method of the present invention, the magnetic flux from the perpendicular magnetic recording head is applied to the ferromagnetic layer of the magnetic recording medium by the lower surface of the ferromagnetic layer. That is, even in the vicinity of the interface with the soft magnetic layer or the non-magnetic layer, it does not diffuse while being concentrated, so that a small bit can be written.
The degree of convergence (degree of diffusion) of the magnetic flux in the ferromagnetic layer is not particularly limited as long as the effect of the present invention is not impaired, and can be appropriately selected according to the purpose.
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこの実施例に何ら限定されるものではない。以下の実施例は、本発明のナノホール構造体を備えた本発明の磁気記録媒体を、本発明の磁気記録媒体の製造方法により製造し、本発明の磁気記録装置により磁気記録を行い、本発明の磁気記録方法を実施するものである。 Hereinafter, although the Example of this invention is described, this invention is not limited to this Example at all. In the following examples, the magnetic recording medium of the present invention having the nanohole structure of the present invention is manufactured by the method of manufacturing the magnetic recording medium of the present invention, and magnetic recording is performed by the magnetic recording apparatus of the present invention. The magnetic recording method is performed.
(実施例1)
−ナノホール構造体の作製−
EB露光装置を用い、ガラス基板上にスピンコートした厚み40nmのレジスト層に、ラインを描画して凹凸パターンを形成した。なお、凹凸パターンにおける、凸状ラインの間隔(ピッチ)は100nmであり、凸状ライン及び凹状ラインの幅は、共に50nmであり、凸状ラインの高さは40nmである。次に、凹凸パターンの表面に、Ni層をスパッタ法により形成し、これを電極として、スルファミン酸ニッケル浴を用いて、ニッケル層の厚みが0.3mmになるまで電鋳を行い、裏面を研磨することにより、図9Aに示すように、Niスタンパモールド54を得た。
次に、図9Aに示すように、得られたNiスタンパモールド54を、前記金属基材としてのアルミ基板52に配置した。そして、図9Bに示すように、アルミ基板52にNiスタンパモールド54を押し付けることにより、Niスタンパモールド54の表面に形成された凹凸パターンを、該アルミ基板52の表面にインプリント転写した。なお、アルミ基板52は5N純度のものであり、予め電解研磨により表面が平滑化されており、インプリント転写の際の押付け圧力は、2,400kg/cm2とした。その結果、図9Cに示すように、アルミ基板52の表面に、複数のグルーブ部(凹状ライン)Gとランド部(凸状ライン)Lとが交互に配列した凹凸パターン56が形成された。なお、グルーブ部(凹状ライン)Gの間隔(ピッチ)は100nmであり、ランド部(凸状ライン)Lの幅、及びグルーブ部(凹状ライン)Gの幅は、共に50nmであり、グルーブ部(凹状ライン)Gの深さは40nmである。
次に、図9Dに示すように、インプリント転写後のアルミ基板52を、30℃の0.3M硫酸水溶液中にて、23V(前記式(2)を用い、グルーブ部幅=50nm、A=2.5の条件で与えられる電圧)の定電圧で2分間、陽極酸化処理を行った。得られた細孔配列(ナノホール構造体)について、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて観察をしたところ、図10に示すような構造が得られた。
図10に示すように、細孔(ナノホール)が、グルーブ部(凹状ライン)の底部の両端におけるエッジに沿って配列しており、各グルーブにのみ、ナノホールが規則的に配列してなるナノホール列が2列配列したナノホール列対が一定間隔で形成されていた。また、ナノホールが、凹凸ラインの垂直方向に、50nm周期で一次元的に規則配列していることが確認され、ナノホール列対におけるナノホール列同士の間隔は50nmであることが判った。また隣接するナノホールの間隔は55〜60nmであり、ナノホールの開口径は、20nmであった。
更に、得られた構造体(ナノホール構造体)を破断し、破断面をSEM観察したところ、図11に示すように、細孔(ナノホール)が、構造の表面に対して垂直に直交していることが確認された。
また、6kV、30mA、10°の条件でイオンミリングすることにより、構造体の表面をエッチングしながら、ブランク(初期)、15分後、30分後、及び60分後と、順次、表面のSEM観察を行った。図12に、それぞれの時間経過後におけるSEM写真を示す。また、前記構造体の破断面のSEM写真を、図12に併せて示す。図12より、構造体の底部まで、細孔(ナノホール)が三角格子配列状に配列していることが判った。
Example 1
-Fabrication of nanohole structures-
Using an EB exposure apparatus, a concavo-convex pattern was formed by drawing lines on a 40 nm thick resist layer spin-coated on a glass substrate. In the concave / convex pattern, the interval (pitch) between the convex lines is 100 nm, the widths of the convex lines and the concave lines are both 50 nm, and the height of the convex lines is 40 nm. Next, a Ni layer is formed on the surface of the concavo-convex pattern by sputtering, and using this as an electrode, electroforming is performed using a nickel sulfamate bath until the thickness of the nickel layer becomes 0.3 mm, and the back surface is polished. As a result, a Ni stamper mold 54 was obtained as shown in FIG. 9A.
Next, as shown in FIG. 9A, the obtained Ni stamper mold 54 was placed on the aluminum substrate 52 as the metal base material. Then, as shown in FIG. 9B, the Ni stamper mold 54 was pressed against the aluminum substrate 52 to imprint and transfer the uneven pattern formed on the surface of the Ni stamper mold 54 onto the surface of the aluminum substrate 52. The aluminum substrate 52 is of 5N purity, the surface is smoothed by electrolytic polishing in advance, and the pressing pressure during imprint transfer was 2,400 kg / cm 2 . As a result, as shown in FIG. 9C, a concavo-convex pattern 56 in which a plurality of groove portions (concave lines) G and land portions (convex lines) L were alternately arranged was formed on the surface of the aluminum substrate 52. The interval (pitch) between the groove portions (concave lines) G is 100 nm, the width of the land portions (convex lines) L and the width of the groove portions (concave lines) G are both 50 nm, and the groove portions ( The depth of the concave line G is 40 nm.
Next, as shown in FIG. 9D, the aluminum substrate 52 after imprint transfer was placed in a 0.3 M sulfuric acid aqueous solution at 30 ° C. using 23 V (the above equation (2), groove width = 50 nm, A = Anodization was performed for 2 minutes at a constant voltage of 2.5). When the obtained pore arrangement (nanohole structure) was observed using a scanning electron microscope (SEM), a structure as shown in FIG. 10 was obtained.
As shown in FIG. 10, nanohole rows in which pores (nanoholes) are arranged along edges at both ends of the bottom of the groove part (concave line), and nanoholes are regularly arranged only in each groove. Are arranged at regular intervals. In addition, it was confirmed that the nanoholes were regularly arranged in a one-dimensional manner with a period of 50 nm in the vertical direction of the concavo-convex line, and it was found that the interval between the nanohole rows in the nanohole row pair was 50 nm. Moreover, the space | interval of adjacent nanoholes was 55-60 nm, and the opening diameter of the nanohole was 20 nm.
Furthermore, when the obtained structure (nanohole structure) was fractured and the fractured surface was observed by SEM, the pores (nanoholes) were perpendicular to the surface of the structure as shown in FIG. It was confirmed.
In addition, by performing ion milling under conditions of 6 kV, 30 mA, and 10 °, the surface of the structure is etched while the surface of the structure is etched in the order of blank (initial), 15 minutes, 30 minutes, and 60 minutes. Observations were made. In FIG. 12, the SEM photograph after each time passage is shown. An SEM photograph of the fracture surface of the structure is also shown in FIG. From FIG. 12, it was found that pores (nanoholes) were arranged in a triangular lattice array up to the bottom of the structure.
以上の結果より考えられるナノホール列対の形成メカニズムを、図13A及び図13Bに示す。即ち、図10に示すナノホール構造体においては、図13Aに模式化して示すように、グルーブ部Gのエッジに沿ってナノホール列が配置され、グルーブ部Gにおいて、ナノホール列が一定間隔で2列配列したナノホール列対が一定間隔で形成されている。また、該ナノホール列対における2つのナノホール列(グルーブ部Gのエッジに沿って配置された左右2つのナノホール列)におけるナノホールが三角格子状に配置されている。そして、図13Bに示すように、アルミナポア(ナノホール)が成長すると、実施例1の陽極酸化処理条件においては、ドット間隔(アルミナポアのピッチ間隔)Pdot=23V(陽極酸化処理電圧)×2.5=57.5nmとなる。ドット間隔Pdotは、グルーブ幅Wgroove(50nm)の丁度2/√3倍になっているので、等方的に円形成長するアルミナポアのセルが、三角格子状に配列する条件を充たしており、その結果として、図10及び図13Aに示すように、ナノホールの三角格子配列をベースとした、グルーブ部G内に2列のナノホール列からなるナノホール列対を、一定間隔で配列させることが実現されたものと考えられる。 The formation mechanism of the nanohole array pair considered from the above results is shown in FIGS. 13A and 13B. That is, in the nanohole structure shown in FIG. 10, as schematically shown in FIG. 13A, nanohole rows are arranged along the edge of the groove portion G, and in the groove portion G, the nanohole rows are arranged in two rows at regular intervals. Nanohole array pairs formed at regular intervals. In addition, nanoholes in two nanohole rows (two left and right nanohole rows arranged along the edge of the groove portion G) in the nanohole row pair are arranged in a triangular lattice pattern. Then, as shown in FIG. 13B, when alumina pores (nanoholes) are grown, the dot interval (pitch interval of alumina pores) P dot = 23 V (anodization voltage) × 2.5 under the anodizing conditions of Example 1. = 57.5 nm. Since the dot interval P dot is exactly 2 / √3 times the groove width W groove (50 nm), the condition that the cells of alumina pores that grow isotropically circularly are arranged in a triangular lattice shape is satisfied, As a result, as shown in FIG. 10 and FIG. 13A, it is realized that nanohole array pairs composed of two nanohole arrays are arranged at regular intervals in the groove portion G based on the triangular lattice arrangement of nanoholes. It is thought that.
(実施例2)
実施例1において、陽極酸化処理における電圧を、20V(前記式(1)を用い、グルーブ部幅=50nm、A=2.5の条件で与えられる電圧)の定電圧に変えた以外は、実施例1と同様にして、ナノホール構造体を製造した。なお、得られたナノホール構造体における、ナノホールは、凹凸ラインの垂直方向に、50nm周期で一次元的に規則配列していることが確認され、ナノホール列対におけるナノホール列同士の間隔は50nmであることが判った。また、ナノホールの開口径は、18nmであった。
(Example 2)
In Example 1, except that the voltage in the anodic oxidation treatment was changed to a constant voltage of 20 V (a voltage given on the condition that the groove width = 50 nm and A = 2.5 using the formula (1)). In the same manner as in Example 1, a nanohole structure was produced. In the obtained nanohole structure, it was confirmed that the nanoholes were regularly arranged in a one-dimensional manner with a period of 50 nm in the vertical direction of the concavo-convex line, and the interval between the nanohole rows in the nanohole row pair was 50 nm. I found out. The opening diameter of the nanohole was 18 nm.
実施例1の結果及び考察に基づき、実施例1と同様にして、ナノホール列対の形成メカニズムを、図14A及び図14Bに示す。即ち、実施例2で得られたナノホール構造体においては、図14Aに模式化して示すように、グルーブ部Gのエッジに沿ってナノホール列が配置され、グルーブ部Gにおいて、ナノホール列が一定間隔で2列配列したナノホール列対が一定間隔で形成されている。また、該ナノホール列対における2つのナノホール列(グルーブ部Gのエッジに沿って配置された左右2つのナノホール列)におけるナノホールが四角格子状に配置されている。そして、図14Bに示すように、アルミナポア(ナノホール)が成長すると、実施例2の陽極酸化処理条件においては、ドット間隔(アルミナポアのピッチ間隔)Pdot=20V(陽極酸化処理電圧)×2.5=50nmとなる。ドット間隔Pdotは、グルーブの幅Wgroove(50nm)と等しくなっているので、等方的に円形成長するアルミナポアのセルが、四角格子状に配列する条件を充たしており、その結果として、図14Aに示すように、ナノホールの四角格子配列をベースとした、グルーブ部G内に2列のナノホール列からなるナノホール列対を一定間隔で配列させることが実現されたものと考えられる。なお、実施例2における、ナノホールが四角格子状に配列したナノホール構造体は、実施例1における、ナノホールが三角格子状に配列したナノホール構造体に比して、ナノホールの配列の安定性に劣り、配列の乱れが若干観られた。 Based on the results and discussion of Example 1, the formation mechanism of nanohole array pairs is shown in FIGS. 14A and 14B in the same manner as in Example 1. FIG. That is, in the nanohole structure obtained in Example 2, as schematically shown in FIG. 14A, nanohole rows are arranged along the edge of the groove portion G, and in the groove portion G, the nanohole rows are arranged at regular intervals. Two rows of nanohole row pairs are formed at regular intervals. In addition, nanoholes in two nanohole rows (two left and right nanohole rows arranged along the edge of the groove portion G) in the nanohole row pair are arranged in a square lattice pattern. Then, as shown in FIG. 14B, when alumina pores (nanoholes) grow, the dot interval (alumina pore pitch interval) P dot = 20 V (anodization voltage) × 2.5 under the anodizing conditions of Example 2. = 50 nm. Since the dot interval P dot is equal to the groove width W groove (50 nm), the condition that the cells of the alumina pores that are isotropically circularly grow are arranged in a square lattice shape is satisfied. As shown in FIG. 14A, it is considered that the arrangement of nanohole array pairs consisting of two nanohole arrays in the groove portion G based on the square lattice array of nanoholes at regular intervals was realized. In addition, the nanohole structure in which nanoholes are arranged in a square lattice in Example 2 is inferior to the stability of the arrangement of nanoholes in comparison with the nanohole structure in which nanoholes are arranged in a triangular lattice in Example 1, Some disorder of the arrangement was observed.
(実施例3)
実施例1において、ランド部Lの幅とグルーブ部Gの幅とが異なるように、凹凸パターンを形成した以外は、実施例1と同様にして、ナノホール構造体を製造した。
即ち、実施例3では、実施例1において、Niスタンパモールドにおける、凸状ラインの幅を50nmに、凹状ラインの幅を100nmに、それぞれ変えてNiスタンパモールドを作製し、該Niスタンパモールドを用いて、アルミ基板の表面に、複数のグルーブ部(凹状ライン:幅50nm)Gとランド部(凸状ライン:幅100nm)Lとが交互に配列した凹凸パターンを形成した後、陽極酸化処理を行った。得られたナノホール構造体における、ナノホール列対の配列態様を、図15A及び図15Bに示す。
(Example 3)
In Example 1, a nanohole structure was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the uneven pattern was formed so that the width of the land portion L and the width of the groove portion G were different.
That is, in Example 3, a Ni stamper mold was prepared by changing the width of the convex line to 50 nm and the width of the concave line to 100 nm in the Ni stamper mold in Example 1, and using the Ni stamper mold. An uneven pattern in which a plurality of groove portions (concave line: width 50 nm) G and land portions (convex line: width 100 nm) L are alternately formed is formed on the surface of the aluminum substrate, and then anodization is performed. It was. The arrangement | sequence aspect of a nanohole row | line | column pair in the obtained nanohole structure is shown to FIG. 15A and FIG. 15B.
図15Aに模式化して示すように、グルーブ部Gのエッジに沿ってナノホール列が配置され、グルーブ部Gにおいて、ナノホール列が一定間隔で2列配列したナノホール列対が形成されている一方、ランド部Lの中央にもアルミナポア(ナノホール)が形成され、ナノホール列が配置されている。そして、図15Bに示すように、アルミナポア(ナノホール)が成長すると、グルーブ部G内に、ナノホールの三角格子配列をベースとした、2列のナノホール列からなるナノホール列対を配列させることができるものの、ランド部L内にも、グルーブ部G内のナノホールと同様に三角格子配列をベースとした、ナノホール列が形成され、その結果、ランド部Lを介してナノホール列対同士を一定間隔で離間させて形成することができなかった。 As schematically shown in FIG. 15A, nanohole rows are arranged along the edge of the groove portion G, and in the groove portion G, nanohole row pairs in which two nanohole rows are arranged at regular intervals are formed. An alumina pore (nanohole) is also formed at the center of the portion L, and a nanohole array is arranged. Then, as shown in FIG. 15B, when alumina pores (nanoholes) are grown, nanohole array pairs consisting of two nanohole arrays can be arranged in the groove G based on the triangular lattice arrangement of nanoholes. In the land portion L, nanohole rows based on a triangular lattice arrangement are formed in the same manner as the nanoholes in the groove portion G. As a result, the nanohole row pairs are spaced apart from each other at regular intervals via the land portion L. Could not be formed.
(実施例4)
実施例3において、アルミ基板の表面に、複数のグルーブ部(凹状ライン)Gとランド部(凸状ライン)Lとが交互に配列した凹凸パターンを、ランド部Lの幅Wlandがグルーブ部Gの幅Wgrooveの1.6倍となるように形成した後、陽極酸化処理を上記式(1)で与えられる電圧で行った。得られたナノホール構造体における、ナノホール列対の配列態様を、図16A及び図16Bに示す。
Example 4
In Example 3, an uneven pattern in which a plurality of groove portions (concave lines) G and land portions (convex lines) L are alternately arranged on the surface of an aluminum substrate is used, and the width W land of the land portions L is the groove portion G. After being formed so as to be 1.6 times the width W groove of the anodic layer, anodizing treatment was performed at a voltage given by the above formula (1). The arrangement | sequence aspect of a nanohole row | line | column pair in the obtained nanohole structure is shown to FIG. 16A and FIG. 16B.
図16Aに模式化して示すように、グルーブ部Gのエッジに沿ってナノホール列が配置され、グルーブ部Gにのみ、ナノホール列が一定間隔で2列配列したナノホール列対が形成されており、ランド部Lには、アルミナポア(ナノホール)が形成されていなかった。そして、図16Bに示すように、アルミナポア(ナノホール)が成長すると、グルーブ部G内に、ナノホールの四角格子配列をベースとした、2列のナノホール列からなるナノホール列対を配列させることができ、かつ該ナノホール列対は、一定間隔でランド部Lにより分離されていた。 As schematically shown in FIG. 16A, nanohole rows are arranged along the edge of the groove portion G, and only in the groove portion G, nanohole row pairs in which two nanohole rows are arranged at regular intervals are formed. In the part L, alumina pores (nanoholes) were not formed. Then, as shown in FIG. 16B, when alumina pores (nanoholes) are grown, a nanohole array pair consisting of two nanohole arrays can be arranged in the groove part G, based on a nanohole square lattice array, The nanohole array pairs were separated by land portions L at regular intervals.
実施例3及び実施例4の結果より、ランド部Lに、ナノホール列を形成させないためには、ランド部Lの幅Wlandが、グルーブ部Gの幅Wgrooveの2倍未満であるのが好ましいことが判った。 From the results of Example 3 and Example 4, it is preferable that the width W land of the land portion L is less than twice the width W groove of the groove portion G in order not to form the nanohole array in the land portion L. I found out.
(実施例5)
実施例1及び実施例2と同様な方法により、それぞれナノホール列が50nmの間隔で2列配列してなるナノホール列対を一定間隔で形成した。次いで、硫酸コバルト七水和物50g/l及びホウ酸20g/lの電解液中にて、50Hz、10Vの条件で、10分間にわたって電解析出を行い、図17に示すように、細孔(ナノホール)内にコバルト(Co)59を充填させた。ナノホールの表面に析出したコバルト(Co)を研磨により除去した後、その表面を走査型電子顕微鏡(SEM)により観察したところ、50nmの幅で一次元的に規則配列したコバルト(Co)が確認された。
(Example 5)
In the same manner as in Example 1 and Example 2, pairs of nanoholes formed by arranging two nanoholes at intervals of 50 nm were formed at regular intervals. Subsequently, electrolytic deposition was performed for 10 minutes in an electrolytic solution of cobalt sulfate heptahydrate 50 g / l and boric acid 20 g / l under conditions of 50 Hz and 10 V. As shown in FIG. Cobalt (Co) 59 was filled in the nanoholes. After removing cobalt (Co) deposited on the surface of the nanoholes by polishing, the surface was observed with a scanning electron microscope (SEM). As a result, cobalt (Co) regularly arranged in a one-dimensional manner with a width of 50 nm was confirmed. It was.
(実施例6)
本発明のナノホール構造体を磁気記録媒体(磁気ディスク)に適用し、以下のようにして磁気記録媒体(磁気ディスク)を製造し、その特性を以下のようにして評価した。
(Example 6)
The nanohole structure of the present invention was applied to a magnetic recording medium (magnetic disk), a magnetic recording medium (magnetic disk) was produced as follows, and the characteristics were evaluated as follows.
−軟磁性下地層形成工程−
前記軟磁性下地層形成工程を、ガラス基板に、軟磁性下地層としてのFeCoNiBを無電解めっき法により500nmの厚みに形成(積層)することにより、行った。
-Soft magnetic underlayer formation process-
The soft magnetic underlayer forming step was performed by forming (stacking) FeCoNiB as a soft magnetic underlayer on a glass substrate to a thickness of 500 nm by an electroless plating method.
−ナノホール構造体形成工程(多孔質層形成工程)−
前記ナノホール構造体形成工程を以下のようにして行った。即ち、前記軟磁性下地層上に、スパッタ法により、Nbを5nmの厚みに、Alを150nmの厚みにそれぞれ積層した。実施例1と同様な方法により、同心円状のライン/スペース(凹凸ラインピッチ:100nm、ランド幅及びグルーブ幅、共に50nm)パターンを表面形状として有する、外形1インチサイズのNiスタンパモールドを作製し、該Niスタンパモールドを用いて、前記基板の表面に位置するアルミニウム(Al)層に、凹状ラインをインプリント転写した。
次に、インプリント転写後のサンプルを、0.3M硫酸水溶液中(浴温30℃)、23V(前記式(2)を用い、グルーブ部幅=50nm、A=2.5の条件で与えられる電圧)の定電圧で2分間、陽極酸化処理を行い、ナノホール(アルミナポア)を形成した。該ナノホールの開口径は、20nmであった。以上により、前記ナノホール構造体形成工程を行った。
-Nanohole structure formation process (porous layer formation process)-
The nanohole structure forming step was performed as follows. That is, Nb was laminated to a thickness of 5 nm and Al was laminated to a thickness of 150 nm on the soft magnetic underlayer by sputtering. By a method similar to that of Example 1, a Ni stamper mold having an outer size of 1 inch having a concentric line / space (uneven line pitch: 100 nm, land width and groove width, both 50 nm) pattern as a surface shape was produced. Using the Ni stamper mold, a concave line was imprinted onto an aluminum (Al) layer located on the surface of the substrate.
Next, the sample after imprint transfer is given in a 0.3 M sulfuric acid aqueous solution (bath temperature 30 ° C.), 23 V (using the above equation (2), groove width = 50 nm, A = 2.5). Anodization was performed at a constant voltage of 2 minutes for 2 minutes to form nanoholes (alumina pores). The opening diameter of the nanohole was 20 nm. Thus, the nanohole structure forming step was performed.
−磁性材料充填工程−
次いで、硫酸コバルト七水和物50g/l及びホウ酸20g/lの電解液中にて、50Hz、10Vの条件で、10分間にわたって電解析出を行い、前記ナノホール内に、前記強磁性材料としてのコバルト(Co)を充填させ、該ナノホール内に強磁性層を形成することにより、前記磁性材料充填工程を行った。以上により、磁気ディスクを製造した。
-Magnetic material filling process-
Next, electrolytic deposition was performed for 10 minutes in an electrolytic solution of cobalt sulfate heptahydrate 50 g / l and boric acid 20 g / l under conditions of 50 Hz and 10 V, and in the nanoholes as the ferromagnetic material. The magnetic material filling step was performed by filling cobalt (Co) in this manner and forming a ferromagnetic layer in the nanohole. Thus, a magnetic disk was manufactured.
−研磨工程−
前記研磨工程を以下のようにして行った。即ち、磁気ヘッドを浮上させる目的で、ラッピングテープを用いて表面研磨を行った。前記ラッピングテープとしては、アルミナ3μm粒度のテープを用いて、前記ナノホールが開口する面に存在する凸部のアルミナを荒研磨した後、アルミナ0.3μm粒度のテープを用いて、仕上げ研磨を行った。この研磨工程後の多孔質層(アルミナ層)の厚みは、約100nmであり、前記コバルト(Co)が充填されたナノホール(アルミナポア)のアスペクト比は、約5であった。
-Polishing process-
The polishing step was performed as follows. That is, for the purpose of floating the magnetic head, surface polishing was performed using a wrapping tape. As the wrapping tape, a tape having a particle size of 3 μm alumina was used to rough-polish the convex alumina present on the surface where the nanoholes were opened, and then a final polishing was performed using a tape having a particle size of 0.3 μm alumina. . The thickness of the porous layer (alumina layer) after this polishing step was about 100 nm, and the aspect ratio of the nanohole (alumina pore) filled with cobalt (Co) was about 5.
その後、研磨した磁気ディスクの表面にカーボン保護膜を形成し、潤滑剤としてパーフルオロポリエーテル(ソルベイソレクシス社製、AM3001)を、ディップ法により塗布し、特性評価用磁気ディスクサンプルとした。 Thereafter, a carbon protective film was formed on the surface of the polished magnetic disk, and perfluoropolyether (manufactured by Solvay Solexis, AM3001) as a lubricant was applied by a dip method to obtain a magnetic disk sample for characteristic evaluation.
得られた特性評価用磁気ディスクサンプルについて、書込み用の磁気ヘッドとしての単磁極ヘッド及び読出用の磁気ヘッドとしてのGMRヘッドを備えた磁気記録装置を用いて、該単磁極ヘッドによる書込み、及び該GMRヘッドの読み出しによる磁気記録を行い、記録再生特性を評価した。
まず、特性評価用磁気ディスクサンプルを永久磁石により、基板面に垂直な一方向に磁化し、その後、特性評価用磁気ディスクサンプルを回転させて磁気ヘッドを浮上させて、磁気信号の記録及び再生を行った。その結果、円周状に配置されたナノホール列対に対応する規則信号が観測された。
Using the magnetic recording device provided with the single magnetic pole head as the magnetic head for writing and the GMR head as the magnetic head for reading, the obtained magnetic disk sample for characteristic evaluation was written using the single magnetic pole head, and Magnetic recording was performed by reading the GMR head, and the recording / reproducing characteristics were evaluated.
First, the magnetic disk sample for characteristic evaluation is magnetized in one direction perpendicular to the substrate surface by a permanent magnet, and then the magnetic disk sample for characteristic evaluation is rotated to float the magnetic head to record and reproduce the magnetic signal. went. As a result, regular signals corresponding to nanohole array pairs arranged circumferentially were observed.
本発明の特性評価用磁気ディスクサンプルにおいては、従来の100nmの凹凸ラインピッチのライン/スペースパターンを用いても、50nmの間隔(ピッチ)でナノホール列が2列配列したナノホール列対を形成することができるので、ナノホール列の列密度が2倍となり、磁気ディスクの記録密度を2倍に向上させることができる。また、凹凸ラインピッチを50nmとすれば、グルーブGの幅が25nmとなり、該グルーブ部Gに、25nmの間隔(ピッチ)でナノホール列が2列配列したナノホール列対を形成することができ、1Tbit/in2の記録密度も実現可能となる。 In the magnetic disk sample for characteristic evaluation of the present invention, a nanohole array pair in which two nanohole arrays are arranged at an interval (pitch) of 50 nm is formed even if a conventional line / space pattern with an uneven line pitch of 100 nm is used. Therefore, the row density of the nanohole row is doubled, and the recording density of the magnetic disk can be doubled. If the uneven line pitch is 50 nm, the width of the groove G becomes 25 nm, and a nanohole array pair in which two nanohole arrays are arranged at intervals (pitch) of 25 nm can be formed in the groove portion G. 1Tbit A recording density of / in 2 can also be realized.
本発明の好ましい態様を付記すると、以下の通りである。
(付記1) 金属基材に、ナノホールが一次元配列したナノホール列が一定間隔で対となってナノホール列対を形成してなることを特徴とするナノホール構造体。
(付記2) グルーブ部とランド部とが交互に配列してなる凹凸ラインを有してなり、該グルーブ部にのみナノホール列対が形成された付記1に記載のナノホール構造体。
(付記3) 一のナノホール列対におけるナノホール列間の間隔が、前記一のナノホール列対と該一のナノホール列対と隣接するナノホール列対との間隔と略同一である付記1から2のいずれかに記載のナノホール構造体。
(付記4) 一のナノホール列対と該一のナノホール列対と隣接するナノホール列対との間隔が、前記一のナノホール列対におけるナノホール列間の間隔よりも大きく、かつ2倍未満である付記1から2のいずれかに記載のナノホール構造体。
(付記5) 一のナノホール列対と該一のナノホール列対と隣接するナノホール列対との間隔が、ナノホール列対におけるナノホール列間の間隔よりも大きく、かつ1.8倍以下である付記4に記載のナノホール構造体。
(付記6) 金属基材が、アルミニウム基材である付記1から5のいずれかに記載のナノホール構造体。
(付記7) 金属基材が、ディスク状であり、ナノホール列対が、同心円状及び螺旋状の少なくともいずれかに位置する付記1から6のいずれかに記載のナノホール構造体。
(付記8) 隣接するナノホール列対におけるナノホールが、半径方向に配列した付記7に記載のナノホール構造体。
(付記9) ナノホールにおける開口径が100nm以下である付記1から6のいずれかに記載のナノホール構造体。
(付記10) 付記1から9のいずれかに記載のナノホール構造体を製造する方法であって、
金属基材上に、グルーブ部及びランド部を形成した後、下記式(1)及び下記式(2)のいずれかで与えられる電圧で陽極酸化処理してナノホール列対を形成するナノホール形成処理工程を少なくとも含むことを特徴とするナノホール構造体の製造方法。
グルーブ部の幅(nm)÷A(nm/V)・・・式(1)
グルーブ部の幅(nm)÷(√3/2)÷A(nm/V)・・・式(2)
ただし、前記式(1)及び前記式(2)において、Aは、2.0〜3.0である。
(付記11) 式(1)及び式(2)におけるAが、2.5±0.2である付記10に記載のナノホール構造体の製造方法。
(付記12) グルーブ部及びランド部の形成が、金属基材上に凹状ラインを形成することにより行われる付記10から11のいずれかに記載のナノホール構造体の製造方法。
(付記13) ランド部の幅が、グルーブ部の幅と略同一である付記10から12のいずれかに記載のナノホール構造体の製造方法。
(付記14) ランド部の幅が、グルーブ部の幅よりも大きく、かつ2倍未満である付記10から12のいずれかに記載のナノホール構造体の製造方法。
(付記15) ランド部の幅が、グルーブ部の幅よりも大きく、かつ1.8倍以下である付記14に記載のナノホール構造体の製造方法。
(付記16) 凹状ラインの幅が、その長さ方向において一定間隔で変化した付記10から15のいずれかに記載のナノホール構造体の製造方法。
(付記17) 凹状ラインの形成が、円周方向に形成された凹凸ラインを表面に有する円板状のモールドを、金属基材上にインプリント転写することにより行われる付記10から16のいずれかに記載のナノホール構造体の製造方法。
(付記18) 基板上に、該基板面に対し略直交する方向にナノホールが複数形成された多孔質層を有し、該ナノホールの内部に磁性材料を有してなり、
前記多孔質層が付記1から9のいずれかに記載のナノホール構造体であることを特徴とする磁気記録体。
(付記19) ナノホールの内部に、軟磁性層と強磁性層とを前記基板側からこの順に有し、該強磁性層の厚みが該軟磁性層の厚み以下である付記18に記載の磁気記録媒体。
(付記20) 基板と多孔質層との間に軟磁性下地層を有する付記18から19のいずれかに記載の磁気記録媒体。
(付記21) 強磁性層が、Fe、Co、Ni、FeCo、FeNi、CoNi、CoNiP、FePt、CoPt及びNiPtから選択される少なくとも1種により形成された付記19から20のいずれかに記載の磁気記録媒体。
(付記22) 軟磁性層が、NiFe、FeSiAl、FeC、FeCoB、FeCoNiB及びCoZrNbから選択される少なくとも1種で形成された付記19から21のいずれかに記載の磁気記録媒体。
(付記23) 付記18から22のいずれかに記載の磁気記録媒体を製造する方法であって、
基板上に金属層を形成した後、該金属層に、グルーブ部及びランド部を形成し、下記式(1)及び下記式(2)のいずれかで与えられる電圧で陽極酸化処理することにより、前記基板面に対し略直交する方向にナノホール列対を複数形成してナノホール構造体を形成するナノホール構造体形成工程と、該ナノホール列対におけるナノホールの内部に磁性材料を充填する磁性材料充填工程とを含むことを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
グルーブ部の幅(nm)÷A(nm/V)・・・式(1)
グルーブ部の幅(nm)÷(√3/2)÷A(nm/V)・・・式(2)
ただし、前記式(1)及び前記式(2)において、Aは、2.0〜3.0である。
(付記24) ランド部の幅が、グルーブ部の幅よりも大きく、かつ2倍未満である付記23に記載の磁気記録媒体の製造方法。
(付記25) ランド部の幅が、グルーブ部の幅よりも大きく、かつ1.8倍以下である付記23から24のいずれかに記載の磁気記録媒体の製造方法。
(付記26) 磁性材料充填工程が、ナノホールの内部に軟磁性層を形成する軟磁性層形成工程、及び、該軟磁性層上に強磁性層を形成する強磁性層形成工程を含む付記23から25のいずれかに記載の磁気記録媒体の製造方法。
(付記27) 磁性材料充填工程の後に、ナノホール構造体の表面を研磨する研磨工程を含む付記23から26のいずれかに記載の磁気記録媒体の製造方法。
The preferred embodiments of the present invention are as follows.
(Supplementary note 1) A nanohole structure characterized in that a nanohole array in which nanoholes are arranged one-dimensionally on a metal substrate is paired at a predetermined interval to form a nanohole array pair.
(Supplementary note 2) The nanohole structure according to supplementary note 1, wherein the nanohole structure has a concavo-convex line in which groove portions and land portions are alternately arranged, and a nanohole array pair is formed only in the groove portion.
(Supplementary note 3) Any one of Supplementary notes 1 to 2, wherein an interval between nanohole rows in one nanohole row pair is substantially the same as a gap between the one nanohole row pair and the adjacent nanohole row pair. The nanohole structure according to crab.
(Additional remark 4) The space | interval of one nanohole row | line | column pair and the nanohole row | line | column pair adjacent to this one nanohole row | line | column pair is larger than the space | interval between nanohole row | line | columns in the said one nanohole row | line | column pair, and less than 2 times. The nanohole structure according to any one of 1 to 2.
(Additional remark 5) The space | interval of one nanohole row | line | column pair and this nanohole row | line | column pair and an adjacent nanohole row | line | column pair is larger than the space | interval between nanohole row | line | columns in a nanohole row pair, and is 1.8 times or less. The nanohole structure according to 1.
(Appendix 6) The nanohole structure according to any one of appendices 1 to 5, wherein the metal substrate is an aluminum substrate.
(Supplementary note 7) The nanohole structure according to any one of supplementary notes 1 to 6, wherein the metal substrate is in a disk shape, and the nanohole array pair is positioned in at least one of a concentric circle shape and a spiral shape.
(Supplementary note 8) The nanohole structure according to supplementary note 7, wherein nanoholes in adjacent nanohole array pairs are arranged in a radial direction.
(Supplementary note 9) The nanohole structure according to any one of supplementary notes 1 to 6, wherein an opening diameter of the nanohole is 100 nm or less.
(Appendix 10) A method for producing the nanohole structure according to any one of appendices 1 to 9,
A nanohole formation processing step of forming a nanohole array pair by forming a groove portion and a land portion on a metal substrate and then anodizing with a voltage given by either of the following formula (1) and the following formula (2) A method for producing a nanohole structure, comprising:
Groove width (nm) / A (nm / V) (1)
Groove width (nm) / (√3 / 2) / A (nm / V) (2)
However, in said Formula (1) and said Formula (2), A is 2.0-3.0.
(Additional remark 11) The manufacturing method of the nanohole structure of Additional remark 10 whose A in Formula (1) and Formula (2) is 2.5 +/- 0.2.
(Supplementary note 12) The method for producing a nanohole structure according to any one of supplementary notes 10 to 11, wherein the groove part and the land part are formed by forming a concave line on the metal substrate.
(Additional remark 13) The manufacturing method of the nanohole structure in any one of Additional remark 10 to 12 whose width | variety of a land part is substantially the same as the width | variety of a groove part.
(Additional remark 14) The manufacturing method of the nanohole structure in any one of Additional remark 10 to 12 whose width of a land part is larger than the width of a groove part, and is less than 2 times.
(Additional remark 15) The manufacturing method of the nanohole structure of Additional remark 14 whose width of a land part is larger than the width of a groove part, and is 1.8 times or less.
(Supplementary note 16) The method for producing a nanohole structure according to any one of supplementary notes 10 to 15, wherein the width of the concave line is changed at regular intervals in the length direction thereof.
(Supplementary Note 17) Any one of Supplementary Notes 10 to 16, wherein the concave line is formed by imprinting a disk-shaped mold having a concave-convex line formed in the circumferential direction on a metal substrate. The manufacturing method of the nanohole structure as described in 1 ..
(Supplementary Note 18) A porous layer in which a plurality of nanoholes are formed in a direction substantially orthogonal to the substrate surface on a substrate, and a magnetic material is included inside the nanoholes.
A magnetic recording body, wherein the porous layer is a nanohole structure according to any one of appendices 1 to 9.
(Supplementary note 19) The magnetic recording according to supplementary note 18, wherein the nanohole includes a soft magnetic layer and a ferromagnetic layer in this order from the substrate side, and the thickness of the ferromagnetic layer is equal to or less than the thickness of the soft magnetic layer. Medium.
(Supplementary note 20) The magnetic recording medium according to any one of supplementary notes 18 to 19, wherein a soft magnetic underlayer is provided between the substrate and the porous layer.
(Supplementary note 21) The magnetic layer according to any one of supplementary notes 19 to 20, wherein the ferromagnetic layer is formed of at least one selected from Fe, Co, Ni, FeCo, FeNi, CoNi, CoNiP, FePt, CoPt, and NiPt. recoding media.
(Supplementary note 22) The magnetic recording medium according to any one of supplementary notes 19 to 21, wherein the soft magnetic layer is formed of at least one selected from NiFe, FeSiAl, FeC, FeCoB, FeCoNiB, and CoZrNb.
(Supplementary note 23) A method of manufacturing the magnetic recording medium according to any one of supplementary notes 18 to 22,
After forming a metal layer on the substrate, a groove portion and a land portion are formed in the metal layer, and anodized with a voltage given by either of the following formula (1) and the following formula (2), A nanohole structure forming step of forming a nanohole structure by forming a plurality of nanohole array pairs in a direction substantially orthogonal to the substrate surface; and a magnetic material filling step of filling a magnetic material inside the nanoholes in the nanohole array pair; A method for manufacturing a magnetic recording medium, comprising:
Groove width (nm) / A (nm / V) (1)
Groove width (nm) / (√3 / 2) / A (nm / V) (2)
However, in said Formula (1) and said Formula (2), A is 2.0-3.0.
(Additional remark 24) The manufacturing method of the magnetic recording medium of Additional remark 23 whose width of a land part is larger than the width of a groove part, and is less than 2 times.
(Additional remark 25) The manufacturing method of the magnetic recording medium in any one of Additional remark 23 to 24 whose width of a land part is larger than the width of a groove part, and is 1.8 times or less.
(Supplementary note 26) From supplementary note 23, the magnetic material filling step includes a soft magnetic layer forming step of forming a soft magnetic layer inside the nanohole, and a ferromagnetic layer forming step of forming a ferromagnetic layer on the soft magnetic layer. 26. A method for producing a magnetic recording medium according to any one of 25.
(Additional remark 27) The manufacturing method of the magnetic recording medium in any one of additional marks 23 to 26 including the grinding | polishing process of grind | polishing the surface of a nanohole structure after a magnetic material filling process.
本発明のナノホール構造体は、磁気記録媒体をはじめ、DNAチップ、診断装置、検出センサー、触媒基板、電界放出ディスプレイ等の各種分野に好適に使用することができ、特に、コンピュータの外部記憶装置、民生用ビデオ記録装置等として広く使用されているハードディスク装置等に好適に使用することができる。
本発明の磁気記録媒体は、コンピュータの外部記憶装置、民生用ビデオ記録装置等として広く使用されているハードディスク装置等に好適に使用することができる。
本発明の磁気記録媒体の製造方法は、本発明の磁気記録媒体の製造に好適に使用することができる。
本発明の磁気記録装置は、コンピュータの外部記憶装置、民生用ビデオ記録装置等として広く使用されているハードディスク装置等として好適に使用することができる。
本発明の磁気記録方法は、磁気ヘッドの書込み電流を増やすことなく高密度記録・高速記録が可能で大容量であり、オーバーライト特性に優れ、均一な特性を有し、特にクロスリードやクロスライト等の問題がなく、極めて高品質な記録に好適に使用することができる。
The nanohole structure of the present invention can be suitably used in various fields such as a magnetic recording medium, a DNA chip, a diagnostic device, a detection sensor, a catalyst substrate, a field emission display, and in particular, an external storage device of a computer, It can be suitably used for a hard disk device or the like widely used as a consumer video recording device or the like.
The magnetic recording medium of the present invention can be suitably used for hard disk drives and the like that are widely used as external storage devices for computers, consumer video recording devices, and the like.
The method for producing a magnetic recording medium of the present invention can be suitably used for producing the magnetic recording medium of the present invention.
The magnetic recording device of the present invention can be suitably used as a hard disk device or the like widely used as an external storage device of a computer, a consumer video recording device or the like.
The magnetic recording method of the present invention is capable of high-density recording and high-speed recording without increasing the write current of the magnetic head, has a large capacity, has excellent overwrite characteristics, and has uniform characteristics. Therefore, it can be suitably used for extremely high quality recording.
20・・・・中間層(非磁性層)
30・・・・記録層
52・・・・アルミ基板
54・・・・Niスタンパモールド
56・・・・凹凸パターン
58・・・・ナノホール列対
58A・・・ナノホール列
58a・・・ナノホール
59・・・・コバルト(磁性材料)
100・・・書込兼読取用ヘッド(単磁極ヘッド)
102・・・主磁極
104・・・後半部
110・・・基板
120・・・下地電極層
130・・・陽極酸化アルミナ層
140・・・強磁性層
G・・・・・グルーブ部
L・・・・・ランド部
20..Intermediate layer (nonmagnetic layer)
30 ... Recording layer 52 ... Aluminum substrate 54 ... Ni stamper mold 56 ... Uneven pattern 58 ... Nanohole array 58A ... Nanohole array 58a ... Nanohole 59 ... Cobalt (magnetic material)
100: Writing / reading head (single pole head)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 102 ... Main magnetic pole 104 ... Second half part 110 ... Substrate 120 ... Base electrode layer 130 ... Anodized alumina layer 140 ... Ferromagnetic layer G ... Groove part L ... ... Land part
Claims (17)
金属基材上に、グルーブ部及びランド部を形成した後、下記式(1)及び下記式(2)のいずれかで与えられる電圧で陽極酸化処理してナノホール列対を形成するナノホール形成処理工程を少なくとも含むことを特徴とするナノホール構造体の製造方法。
グルーブ部の幅(nm)÷A(nm/V)・・・式(1)
グルーブ部の幅(nm)÷(√3/2)÷A(nm/V)・・・式(2)
ただし、前記式(1)及び前記式(2)において、Aは、2.0〜3.0である。 A method for producing the nanohole structure according to any one of claims 1 to 5,
A nanohole formation processing step of forming a nanohole array pair by forming a groove portion and a land portion on a metal substrate and then anodizing with a voltage given by either of the following formula (1) and the following formula (2) A method for producing a nanohole structure, comprising:
Groove width (nm) / A (nm / V) (1)
Groove width (nm) / (√3 / 2) / A (nm / V) (2)
However, in said Formula (1) and said Formula (2), A is 2.0-3.0.
前記多孔質層が請求項1から5のいずれかに記載のナノホール構造体であることを特徴とする磁気記録体。 On the substrate, has a porous layer in which a plurality of nanoholes are formed in a direction substantially orthogonal to the substrate surface, and has a magnetic material inside the nanoholes,
A magnetic recording body, wherein the porous layer is a nanohole structure according to any one of claims 1 to 5.
基板上に金属層を形成した後、該金属層に、グルーブ部及びランド部を形成し、下記式(1)及び下記式(2)のいずれかで与えられる電圧で陽極酸化処理することにより、前記基板面に対し略直交する方向にナノホール列対を複数形成してナノホール構造体を形成するナノホール構造体形成工程と、該ナノホール列対におけるナノホールの内部に磁性材料を充填する磁性材料充填工程とを含むことを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
グルーブ部の幅(nm)÷A(nm/V)・・・式(1)
グルーブ部の幅(nm)÷(√3/2)÷A(nm/V)・・・式(2)
ただし、前記式(1)及び前記式(2)において、Aは、2.0〜3.0である。 A method for producing a magnetic recording medium according to any one of claims 12 to 14,
After forming a metal layer on the substrate, a groove portion and a land portion are formed in the metal layer, and anodized with a voltage given by either of the following formula (1) and the following formula (2), A nanohole structure forming step of forming a nanohole structure by forming a plurality of nanohole array pairs in a direction substantially orthogonal to the substrate surface; and a magnetic material filling step of filling a magnetic material inside the nanoholes in the nanohole array pair; A method for manufacturing a magnetic recording medium, comprising:
Groove width (nm) / A (nm / V) (1)
Groove width (nm) / (√3 / 2) / A (nm / V) (2)
However, in said Formula (1) and said Formula (2), A is 2.0-3.0.
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