JP2008165849A - ナノ構造作成方法、および磁気ディスク製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ナノ粒子が一様に配列された配列パターンを広い範囲に亘って簡単に得る。
【解決手段】樹脂基板２１上に、シリカ粒子２２が複数層敷き詰められた粒子層を形成する粒子層形成過程（ステップＳ１１１）と、樹脂基板２１とシリカ粒子２２の層と所定の保持体２７とからなる積層物から樹脂基板２１を、シリカ粒子２２の層に対して不可侵の手法で除去して、樹脂基板２１に接していた粒子配列面を露出させる基板除去過程（ステップＳ１１３）とを有した。
【選択図】 図７

Description

本発明は、ナノサイズの凹凸構造（ナノ構造）を作成するナノ構造作成方法と、そのようなナノ構造を用いて磁気ディスクを製造する磁気ディスク製造方法とに関する。

コンピュータの分野では、日常的に多量の情報が取り扱われるようになっており、このような多量の情報を記録再生する装置の１つとして、ハードディスク装置（ＨＤＤ：Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）が使用されている。このＨＤＤには、情報が記録されるディスク状の磁気記録媒体である磁気ディスクおよびこの磁気ディスクに情報を記録再生する磁気ヘッドが内蔵されている。

従来、均一な磁性材料からなるタイプの磁気ディスクが知られているが、このタイプの磁気ディスクは、情報の記録密度の点で限界に近づきつつある。そこで、記録密度をさらに高めた磁気ディスクの一例として、以下に説明するパターンドメディアと呼ばれるタイプの磁気ディスクが提案されている。

図１は、パターンドメディアタイプの磁気ディスクと磁気ヘッドとを示す模式図である。

この図１に示すように、パターンドメディアタイプの磁気ディスク１１は、各々に独立に１ビット相当の磁化が保持される複数の微小領域（１ビット領域）１１ａを有している。この図１の例では、各１ビット領域１１ａは、アルミニウム等の非磁性材料からなるディスクに穿たれた微小な穴に磁性物質が充填されたものである。この磁気ディスク１１では、各１ビット領域１１ａの間に非磁性材料が存在しているので、１ビット領域１１ａ間の磁化の相互干渉等といった、高い記録密度で情報を記録するときに特有の問題を回避することができる。

また、磁気ヘッドは、その磁気ヘッドを搭載したアーム１２によって磁気ディスク１１に近接して配置され、情報の記録時には、外部からの信号電流に応じた磁界を発生させ、上記磁気ディスク表面の各１ビット領域１１ａの磁化を適宜反転させることによって、１ビットの情報を１ビット領域１１ａにおける磁化の方向の形で記録する。また、情報の再生時には、各１ビット領域１１ａの磁化が発する漏れ磁界を磁気ヘッドで検知することによって、１ビット領域１１ａにおける磁化の方向の形で１ビットの情報を再生する。

ここで、このパターンドメディアタイプの磁気ディスク１１で、均一な磁性材料からなるタイプの磁気ディスクにおける記録密度を超える記録密度を実現するためには、１ビット領域１１ａの配列パターンを、図１に示すように、各１ビット領域１１ａの径を１〜１００ｎｍにして、さらに配列間隔を１０〜１００ｎｍにする等といったナノサイズにまで微小化する必要がある。近年では、精密加工で加工可能な構造のサイズがマイクロサイズからナノサイズにまで向上しており、このようなパターンドメディアタイプの磁気ディスクの製造が可能となってきている。

ナノサイズの精密加工方法の一例としては、被加工物に微小な針等で物理的な力を加えて加工する方法や、半導体素子の製造等において広く使われているフォトリソグラフィや電子ビームリソグラフィ等を利用する方法等が知られている。これらの方法は、ナノサイズの精密加工を正確に行えるという利点がある一方で、工数が多い上に一度に加工できる範囲が狭いため、磁気ディスク相当の広い範囲に亘って１ビット領域に相当する微小な穴を配列する等といった加工には多大な時間がかかってしまう。このため、これらの方法には、このような広い範囲についての精密加工を要する磁気ディスク等といった製品の量産には向かないという問題がある。

ここで、上記のリソグラフィの技術において、磁気ディスクにおける１ビットの配列パターンに相当するマスクを被加工面上に形成する手間を次のような方法で省くことで加工の簡単化を図るという技術が提案されている。この技術では、金属や樹脂等の、例えば径が１〜１００ｎｍの球形等といったナノサイズの微粒子（ナノ粒子）をいわゆる自己組織化現象を利用した配列方法によって被加工面上に配列し、それらのナノ粒子の配列をリソグラフィのマスクとして用いることで、加工の簡単化が図られている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照。）。しかし、このような方法では、加工の度にナノ粒子を被加工面上に敷き詰めなければならず、磁気ディスクの量産に利用するには未だ手間がかかり過ぎる。

そこで、例えば上記の１ビット領域に相当する穴の配列パターン等を被加工面に手軽に加工する方法として、そのような配列パターンに相当する押し型（スタンパ）を、上記のリソグラフィ等によって予め作成しておき、被加工面の加工の際には、その被加工面にこのスタンパを押し当てることで配列パターンを刻印するという技術が提案されている（例えば、特許文献３参照。）。

この技術は、１つのスタンパを繰り返し使用することで複数の被加工面を加工することができるので、量産に適していると言える。ここで、このスタンパは、使用される度に劣化するいわば消耗品であるので、例えば磁気ディスク等の量産に際しては、このスタンパ自体も複数必要となる。しかし、このスタンパを上記のようにリソグラフィ等によって作成するのでは、結局手間がかかり過ぎてしまう。

ところで、スタンパの元となる配列パターンを、微粒子等が基本的には外部からの制御なしに自発的に規則的な構造を作り出す自己組織化現象を利用した配列方法によってナノ粒子を配列することで手軽に作成する技術が提案されている（例えば、特許文献４参照。）。スタンパは、作成された配列パターンを写し取ることで得られる。

この自己組織化現象を利用したナノ粒子の配列方法には、例えば、この特許文献４に開示されている、基板上に微粒子の懸濁液を適宜に滴下して乾燥することにより懸濁液中の微粒子に自己組織化現象を生じさせて、その基板上に微粒子を配列する方法等といった様々な方法がある。以下、このような自己組織化現象を利用した配列方法の一例であって、工数が少なく手軽な移流集積法と呼ばれる方法でナノ粒子を配列する配列方法について説明する。

図２は、移流集積法によるナノ粒子の配列方法の代表例を示す模式図である。

この図２に示す配列方法における移流集積法は、ナノ粒子１４の懸濁液１５に垂直に浸された基板１３が、毎秒数μｍ程度の超低速で図中の矢印Ａ方向に引き上げられると、気液界面で、ナノ粒子１４が基板１３の表面に自発的に稠密構造で堆積していく自己組織化現象を利用するものである。例えばこのような方法で基板１３の表面に配列されたナノ粒子１４の配列を写し取ることでスタンパが手軽に作成される。

このような技術を上記の特許文献３の技術に適用することができれば、スタンパ自体を作成する手間も軽減され、例えば上記のような磁気ディスク等の量産が現実味を帯びることとなる。
特開２００５−２１７３９０号公報 特開２００５−３３９６３３号公報 特開２００４−３１４２３８号公報 特開２００５−７６１１７号公報

ここで、上述の移流集積法による配列方法は、ナノ粒子１４の懸濁液１５から基板１３を引き上げるだけというように工数が非常に少なく手軽である反面、次のような問題がある。

図３は、移流集積法による配列方法の問題点を示す模式図である。

この移流集積法における自己組織化現象は、周囲の温度や湿度等といった周囲環境、および、懸濁液の温度等といった液内環境に極めて敏感に左右される非常に不安定なものである。このため、移流集積法を使って配列されたナノ粒子１４の配列は、基板１３の引き上げ中に、上記の周囲環境や液内環境がわずかでも変動すると、その変動に影響されて、この図３のパート（ａ）やパート（ｂ）に示すように、基板１３上における層数が基板１３の引き上げ中に変わってしまう。図３のパート（ａ）には、ナノ粒子１４を２層で配列していたところ、部分的に３層になってしまった例が示されており、パート（ｂ）には、４層で配列していたところ、部分的に５層になってしまった例が示されている。

この図３に示すように部分的に層数が増えているような乱れた配列パターンがそのままスタンパに写し取られると、当然ながら、そのスタンパを使って刻印される配列パターンも乱れたものとなってしまう。このため、上記のような移流集積法を使ってナノ粒子を配列するに当たっては、上記の周囲環境や液内環境を非常に厳密に制御する必要がある。ところが、このような厳密な制御は、ナノ粒子を配列する範囲が狭い場合には可能であるが、上記の磁気ディスク１１の全面といった広い範囲にナノ粒子を配列する場合にはほぼ不可能であり、移流集積法によるナノ粒子の配列方法を利用して磁気ディスク１１を量産するといったことは現実性に乏しいのが現状である。このため、上記のような広い範囲に亘るナノ粒子の配列パターンや、そのような配列パターンを写し取ったスタンパにおけるナノサイズの凹凸構造等といった広い範囲に亘るナノ構造を簡単に得る方法が望まれている。

尚、ここまで磁気ディスクの製造を例に挙げ、その製造においてナノ構造を簡単に得る方法が望まれているという事情についてを説明したが、このような事情は、磁気ディスクの製造に限るものではなく、例えば、磁気ディスク以外のパターンドメディアや、携帯電話機用のディスプレイ等で使用されるナノサイズの稠密な凹凸構造による無反射機能を有した導光板や、ナノサイズの稠密なホールを有した高性能フィルタ等といったナノ構造を必要とするものの製造において一般に生じ得る事情である。

本発明は、上記事情に鑑み、広い範囲に亘るナノ構造を簡単に得ることができるナノ構造作成方法と、そのようなナノ構造を用いて磁気ディスクを製造する磁気ディスク製造方法とを提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明のナノ構造作成方法は、ナノスケールで平坦な基板上に、その基板の材質とは異なる材質のナノサイズの粒子を１層以上敷き詰めて粒子層を形成する粒子層形成過程と、
上記粒子層の上に、その粒子層を構成する粒子に密着してその粒子層を保持する保持体を形成する保持体形成過程と、
上記基板を、上記粒子層に対して不可侵の手法で除去する基板除去過程とを有することを特徴とする。

この本発明のナノ構造作成方法によれば、上記基板上の粒子層における、基板側の粒子配列がナノ構造として得られる。この基板側では、上記粒子は確実に基板に沿って並ぶ。このため、例えば上述した移流集積法で広い範囲に亘って粒子層を形成したときにその粒子層における基板側とは反対側の表面に配列の乱れがあったとしても、そのような表面における乱れとは無関係に、基板に沿った一様なナノ構造が広い範囲に亘って得られることとなる。このため、本発明のナノ構造作成方法によれば、移流集積法等を利用した粒子層の形成において周辺環境に対する過度に厳密な制御等が不要となり、広い範囲に亘るナノ構造を簡単に得ることができる。

ここで、本発明のナノ構造作成方法において、「上記粒子層形成過程が、上記粒子の懸濁液に上記基板を浸し、その懸濁液からその基板を引き上げることで上記粒子層を形成する過程である」という形態は好ましい形態である。

この好ましい形態のナノ構造作成方法によれば、上記懸濁液から上記基板を引き上げたときに気液界面で粒子が自発的に稠密構造でその基板上に堆積していく自己組織化現象を利用した移流集積法により、上記粒子を上記基板上に簡単に敷き詰めることができる。

また、本発明のナノ構造作成方法において、「上記基板が樹脂製の基板であり、上記粒子がシリカ製の粒子であって、
上記基板除去過程が、上記基板を焼却することで除去する過程である」という形態や、あるいは、
「上記粒子層形成過程が、上記基板としてガラス製の基板を用い、上記粒子として樹脂製の粒子を用いる過程であり、
上記基板除去過程が、上記基板を所定の溶剤を用いて溶解させる過程である」という形態や、あるいは、
「上記基板がガラス製の基板であり、上記粒子が樹脂製の粒子であって、
上記基板除去過程が、上記基板を希フッ酸で溶解させることで除去する過程である」という形態も好ましい形態である。

これらの好ましい形態のナノ構造作成方法によれば、上記粒子層を残して上記基板を確実に除去することができる。ここで、周辺の不燃物への物理的な影響をナノレベルにまで抑えて対象物を焼却する方法としては、高温の酸素プラズマ等に有機物等の対象物を曝すことでその有機物を焼却するプラズマアッシャと呼ばれる装置を用いる方法等が知られている。また、例えば自己組織化現象等を利用して配列された粒子は、ある程度の強度を持って互いにしっかりと結びついていることが従来から知られており、上記粒子の配列を崩すことなく上記基板を上記溶剤や希フッ酸中で溶解させることが可能である。

また、本発明のナノ構造作成方法において、「上記保持体形成過程が、上記粒子層上に金属層を形成し、その金属層にブロック体を接着する過程である」という形態も好ましい形態である。

この好ましい形態のナノ構造作成方法によれば、上記ブロック体を持って持ち運ぶ等というような上記粒子層に対する容易な取り扱いが可能となる。

また、本発明のナノ構造作成方法において、「上記基板除去過程で基板が除去されて露出した上記粒子層のその露出した面に対して金属層を形成して、その面における粒子配列を固定する配列固定過程を有する」という形態も好ましい。

この好ましい形態のナノ構造作成方法によれば、例えば自己組織化現象による結びつきを超えた外力等によって上記の粒子配列が乱れてしまうことが回避される。従って、その後、その粒子配列を製品製造等に利用すること等が容易である。

また、本発明のナノ構造作成方法において、「上記基板除去過程で基板が除去されて露出した上記粒子層に対し、その粒子層のその露出した面における粒子配列が裏側に浮き出る程度に薄い金属層を形成して、その面における粒子配列を固定する配列固定過程を有する」という形態も好ましい形態である。

この好ましい形態のナノ構造作成方法によれば、上記粒子配列が固定されたものを、例えばナノ構造の押し型（スタンパ）の原型（マスター）として保存しておき、その粒子配列を写し取ることでスタンパを量産する等といった運用が可能となる。

また、本発明のナノ構造作成方法において、「上記基板除去過程で基板が除去されて露出した上記粒子層の面における粒子配列を写し取って型を作成する型作成過程を有する」という形態も好ましい形態である。

この好ましい形態のナノ構造作成方法によれば、粒子配列を写し取った型を上記のスタンパのマスターとして用いることでスタンパを量産する等といった運用が可能となる。

また、本発明のナノ構造作成方法において、「上記粒子層形成過程が、上記粒子を複数層敷き詰めて粒子層を形成する過程であり、
上記保持体形成過程が、上記粒子層上に金属層を形成し、その金属層に第１のブロック体を接着する過程であり、
上記基板除去過程で基板が除去されて露出した上記粒子層のその露出した面に対して金属層を形成してその面における粒子配列を固定し、その金属層に第２のブロック体を接着し、上記第１のブロック体および上記第２のブロック体に力を加えることによってその第１のブロック体の側とその第２のブロック体の側とを上記粒子層の部分で互いに引き剥がし、上記粒子層を構成していた粒子のうち、引き剥がしで上記第２のブロック体の側についてきた粒子を、その第２のブロック体の側における金属層に対して不可侵の手法で除去することで、上記粒子配列を写し取った型を作成する型作成過程を有する」という形態も好ましい。

この好ましい形態のナノ構造作成方法によれば、上記粒子配列が、金属膜という強固な物質の形状として写し取られて上記型が作成される。そして、そのような強固な型を上記のスタンパのマスターとして用いることでスタンパを量産する等といった運用が可能となる。

また、上記目的を達成する本発明の磁気ディスク製造方法は、ナノスケールで平坦な基板上に、その基板の材質とは異なる材質のナノサイズの粒子を１層以上敷き詰めて粒子層を形成する粒子層形成過程と、
上記粒子層の上に、その粒子層を構成する粒子に密着してその粒子層を保持する保持体を形成する保持体形成過程と、
上記基板を、上記粒子層に対して不可侵の手法で除去する基板除去過程と、
上記基板除去過程で基板が除去されて露出した上記粒子層の面における粒子配列を写し取って型を作成する型作成過程と、
上記型作成過程で作成された型を用いて非磁性材料からなるディスク上に、上記粒子配列と同じ配列を有する複数の穴を形成する穴形成過程と、
上記穴形成過程で形成された複数の穴それぞれに磁性金属を充填する充填過程とを有することを特徴とする。

この本発明の磁気ディスク製造方法によれば、上記型をスタンパのマスターとして用いることで、上記ディスク上に複数の穴の配列パターンというナノ構造を容易に設けることができる。そして、それらの穴に上記磁性金属が充填されることで、磁化を保持する微小領域が形成されて磁気ディスクが完成される。このように、上記型を用いることで上記磁気ディスクを少ない工数と手間で作成することができる。さらに、この本発明の磁気ディスク製造方法によれば、その型自体も簡単に得ることができるので、少ない工数と手間で磁気ディスクを量産することが可能となる。

尚、本発明の磁気ディスク製造方法については、ここではその基本形態と各方法に特有の形態のみを示すに止めるが、これは単に重複を避けるためであり、本発明の磁気ディスク製造方法には、上記の形態のみではなく、前述した本発明のナノ構造作成方法の各形態に対応する各種の形態が含まれる。

以上、説明したように、本発明によれば、広い範囲に亘るナノ構造を簡単に得ることができるナノ構造作成方法と、そのようなナノ構造を用いて磁気ディスクを製造する磁気ディスク製造方法とを得ることができる。

以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

図４は、本発明の一実施形態である磁気ディスク製造方法を示すフローチャートである。

この図４のフローチャートが示す磁気ディスク製造方法は、本発明のうちの磁気ディスク製造方法の一実施形態に相当し、図１に示すようにアルミニウム製のディスク上に複数の１ビット領域１１ａをナノサイズの配列パターンで形成することで磁気ディスク１１を製造する方法であって、スタンパ準備工程（ステップＳ１００）と、製造工程（ステップＳ２００）とを有している。

図１を参照して説明したように、上記の１ビット領域１１ａは、ディスクに穿たれた微小な穴に磁性物質が充填されたものである。スタンパ準備工程（ステップＳ１００）は、そのスタンパ準備工程（ステップＳ１００）に続く製造工程（ステップＳ２００）において、上記の微小な穴の元となる窪みを、ナノサイズの配列パターンでアルミニウム基板に刻印する押し型（スタンパ）を作成する工程である。

まず、このスタンパ準備工程（ステップＳ１００）の詳細について説明する。

図５は、図４に示すスタンパ準備工程（ステップＳ１００）を示すフローチャートである。

この図５に示すようにスタンパ準備工程（ステップＳ１００）は、スタンパ型準備工程（ステップＳ１１０）と、スタンパ取得工程（ステップＳ１５０）とを有している。

本実施形態で得られるスタンパは、微小な凸部がナノサイズの配列パターンで、磁気ディスク１１の表面に相当する広い範囲に亘って一様に配列された金属板である。スタンパ準備工程（ステップＳ１００）では、このスタンパの作成に当たり、まず、スタンパ型準備工程（ステップＳ１１０）において、上記の凸部の配列パターンに対応する凹部の配列パターンをスタンパと同等な広い範囲に亘って有する鋳型であるスタンパ型が作成される。そして、このスタンパ型準備工程（ステップＳ１１０）に続くスタンパ取得工程（ステップＳ１５０）では、上記のスタンパ型を使ってスタンパが作成される。

スタンパ型準備工程（ステップＳ１１０）では、まず、図２を参照して説明した移流集積法によるナノ粒子の配列方法を使って、磁気ディスク１１の表面に相当する広い表面を有する基板上に、ナノ粒子がその広い表面に複数層敷き詰められた粒子層を形成する粒子層形成過程が実行される。

図６は、図５に示すスタンパ型準備工程（ステップＳ１１０）において実行される粒子層形成過程を示す模式図である。

この図６に示す粒子層形成過程（ステップＳ１１１）は、本発明にいう粒子層形成過程の一例に相当する。

上述したように、この粒子層形成過程（ステップＳ１１１）で使われるナノ粒子の配列方法は、上述した移流集積法によるナノ粒子の配列方法である。ただし、図２では、ナノ粒子や基板の種類までは特定しなかったが、本実施形態では、ナノ粒子として、径が１〜１００ｎｍの球形を有するシリカ製の粒子（シリカ粒子）２２が使われ、基板として、厚さ数十μｍの樹脂製の基板（樹脂基板）２１が使われる。また、本実施形態では、シリカ粒子の懸濁液２３に浸した樹脂基板２１を引き上げるときには、樹脂基板２１上にシリカ粒子２２の層が複数層形成されるような速度で樹脂基板２１が矢印Ａ方向に引き上げられる。

尚、本実施形態では、上記のようにナノ粒子としてシリカ粒子２２が使われ、基板として樹脂基板２１が使われる例を示したが、本発明はこれに限るものではない。本発明の別例としては、例えば、ナノ粒子としてポリスチレン等の樹脂製の粒子が使われ、板としてガラス基板が使われる例等も挙げられる。以下では、ポリスチレン粒子とガラス基板を使った別例も踏まえながら説明を続ける。

図７は、図６に示す粒子層形成過程（ステップＳ１１１）で樹脂基板２１上にシリカ粒子の層が形成されてから、スタンパが取得されるまでの処理の流れを示す図である。

この図７には、図６の粒子層形成過程（ステップＳ１１１）も記載されている。ここで、図６に示した移流集積法を使った配列方法では、樹脂基板２１の引き上げ時の周囲環境や液内環境の微妙な変動の影響で、樹脂基板２１上のシリカ粒子２２の層数が引き上げ中に変わってしまう可能性が高い。図７には、粒子層形成過程（ステップＳ１１１）によって樹脂基板２１上に形成されるシリカ粒子２２の層の一例として、基本的には２層であって部分的に３層となっている粒子層が示されている。

粒子層形成過程（ステップＳ１１１）が終了すると、樹脂基板２１上の粒子層の表面に密着してこの粒子層を支持する、シリコン製で数百ｎｍの厚みを有する支持膜２４をスパッタ法を用いて形成する支持膜形成過程（ステップＳ１１２）が実行され、その後、その形成された支持膜２４に第１のブロック体２５を接着剤２６で貼り付けるブロック体接着過程（ステップＳ１１３）が実行される。これにより、支持膜２４と第１のブロック体２５とからなる保持体２７が完成する。ここで、支持膜形成過程（ステップＳ１１２）とブロック体接着過程（ステップＳ１１３）とを合わせた過程が、本発明にいう保持体形成過程の一例に相当する。

続いて、樹脂基板２１とシリカ粒子２２の層と保持体２７とからなる積層物から樹脂基板２１を、シリカ粒子２２の層に対して不可侵な以下の手法で除去する基板除去過程（ステップＳ１１４）が実行される。この基板除去過程（ステップＳ１１４）では、樹脂基板２１の除去に、主に酸素ガス等の反応ガスをプラズマ化することで高温の酸素プラズマを発生させ、その酸素プラズマ中に有機物を置くことでその有機物を焼却するプラズマアッシャと呼ばれる装置が使用される。上記の基板除去過程（ステップＳ１１４）では、このプラズマアッシャによって上記の積層物のうち有機物である樹脂基板２１のみが焼却されることとなる。この基板除去過程（ステップＳ１１４）は、本発明にいう基板除去過程の一例に相当する。ここで、このプラズマアッシャによる対象物の焼却方法は、周辺の不燃物への物理的な影響をナノレベルにまで抑えて対象物を焼却する方法として公知の方法であり、この基板除去過程（ステップＳ１１４）では、シリカ粒子２２の層を崩すことなく樹脂基板２１が焼却される。

尚、ここでは、樹脂基板２１の除去方法の一例として、プラズマアッシャによって焼却する方法を例示したが、本発明はこれに限るものではなく、例えば、樹脂基板２１の除去方法は、トルエンやキシレン等の有機溶剤を使って樹脂基板２１を溶解させる方法等であっても良い。この方法においても、無機物であるシリカ粒子２２は残ることとなる。また、上記の移流集積法によって層が形成されたシリカ粒子２２は、従来から知られているようにある程度の強度で互いにしっかりと結びついているため、シリカ粒子２２の層が付いた樹脂基板２１をこのような溶剤中で溶解させてもシリカ粒子２２の層は崩れることなく残ることとなる。

ここで、上記のポリスチレン粒子とガラス基板を使った別例について説明する。この別例では、本実施形態と同様に、ガラス基板およびポリスチレン粒子の層と、図７の保持体２７と同等な粒子層支持ブロックとからなる積層物が形成された後、ガラス基板が除かれる。ただし、この別例では、積層物を希フッ酸等の溶剤に浸けることでガラス基板を溶解させて除去する。また、この別例でも、ガラス基板上で層をなすポリスチレン粒子がある程度の強度で互いに結びついているため、ポリスチレン粒子の層が付いたガラス基板をこのような希フッ酸中で溶解させてもポリスチレン粒子の層は崩れることなく残ることとなる。

本実施形態に戻って説明を続ける。

上記の基板除去過程（ステップＳ１１４）によって樹脂基板２１が除かれると、図７に示すように、シリカ粒子２２の層の樹脂基板２１側の面（最下層に相当する面）が露出される。シリカ粒子２２の層において、基板側の層ではシリカ粒子２２は確実に樹脂基板２１に沿って並ぶ。このため、たとえ、粒子層形成過程（ステップＳ１１１）において層数のバラつきが生じ、この図７に示すように樹脂基板２１とは反対側の表面に配列パターンの乱れが生じていたとしても、基板除去過程（ステップＳ１１４）によって露出される面は、広い範囲に亘ってシリカ粒子２２が稠密に並んだ一様な配列パターンとなる。このシリカ粒子２２の配列パターンは、本発明にいうナノ構造の一例に相当する。また、上記の粒子層形成過程（ステップＳ１１１）から基板除去過程（ステップＳ１１４）に至る一連の処理は、本発明のうちのナノ構造作成方法の一実施形態であると観念される。

ここで、本発明の発明者は、磁気ディスク相当の広い範囲に亘って得たシリカ粒子２２の配列パターンの一様性について、その範囲中で無作為に選んだ２０箇所の観測エリアを電子顕微鏡で撮影することによって確認している。以下に、この撮影で得た電子顕微鏡写真のうちの１枚を代表例として示す。

図８は、広い範囲に亘って得たシリカ粒子２２の配列パターンの一様性を確認するために得た電子顕微鏡写真の代表例である。

この図８の電子顕微鏡写真には、シリカ粒子２２が乱れることなく稠密に配列されている様子が写されている。他の電子顕微鏡写真については、ここでは提示を割愛するが、いずれの電子顕微鏡写真でも、シリカ粒子２２の稠密な配列パターンが確認されていることから、図７の基板除去過程（ステップＳ１１４）で得られたシリカ粒子２２の配列パターンは磁気ディスク相当の広い範囲に亘って一様性を有しているものと考えられる。

このような配列パターンが得られると、次に、その配列パターンに密着するシリコンの膜２８をスパッタ法を用いて形成するシリコン膜形成過程（ステップＳ１１５）が実行され、その形成されたシリコンの膜２８にこのシリコンの膜２８を支持する第２のブロック体２９を接着剤２６で貼り付けるシリコン膜支持ブロック体接着過程（ステップＳ１１６）が実行される。

続いて、上記の第１のブロック体２５と上記の第２のブロック体２９とに互いに引き剥がす方向の力を加える引き剥がし過程（ステップＳ１１７）が実行される。この引き剥がし過程（ステップＳ１１７）では、上記の第１のブロック体２５から第２のブロック体２９に至る積層物が、複数層に積層されている最も脆いシリカ粒子２２の層で分離されることとなる。その結果、図７に示すように、第２のブロック体２９に接着されたシリコンの膜２８に粒子層の一部が付着した状態の積層物が得られる。

そして、この引き剥がし過程（ステップＳ１１７）で得られた第２のブロック体２９側の積層物を、希フッ酸等の溶剤に浸けて、シリコンの膜２８に付着したシリカ粒子２２を除去する粒子除去過程（ステップＳ１１８）が実行される。この粒子除去過程（ステップＳ１１８）は、本発明にいう粒子除去過程の一例に相当する。尚、この図７では、この粒子除去過程（ステップＳ１１８）直後の状態が、上記の第２ブロック体２９と接着剤２６が省略されて図示されている。

ここで、上記のポリスチレン粒子とガラス基板を使った別例について説明する。この別例では、本実施形態と同様に、ポリスチレン粒子の層の上にシリコンの膜が形成され、その後に、第２ブロック２９と同等なブロックの接着と上述した引き剥がしが行われ、シリコンの膜にポリスチレン粒子が付着したものが得られる。そして、この別例では、このポリスチレン粒子の除去が、本実施形態とは異なり、上述したプラズマアッシャーを使ってポリスチレン粒子を焼却することで行われる。

本実施形態に戻って説明を続ける。

この粒子除去過程（ステップＳ１１８）では、シリコンの膜２８の、第２ブロック体２９とは反対側の面が露出されるが、この面は、上述した基板除去過程（ステップＳ１１４）で得られるシリカ粒子２２の一様な配列パターンが、磁気ディスク相当の広い範囲に亘って凹凸を反転して写し取られた面となる。

ここで、本発明の発明者は、磁気ディスク相当の広い範囲に亘って得られたシリコンの膜２８の凹凸パターンの一様性について、その範囲中で無作為に選んだ２０箇所の観測エリアを電子顕微鏡で撮影することによって確認している。以下に、この撮影で得た電子顕微鏡写真のうちの１枚を代表例として示す。

図９は、シリコンの膜２８の凹凸パターンの一様性を確認するために得た電子顕微鏡写真の代表例である。

この図９の電子顕微鏡写真には、シリコンの膜２８の面に、図８の電子顕微鏡写真に写されているようなシリカ粒子２２の稠密な配列パターンを凹凸を反転して写し取った稠密な凹凸パターンが現れている様子が写されている。ここでも、他の電子顕微鏡写真については提示を割愛するが、いずれの電子顕微鏡写真でもこのような稠密な凹凸パターンが確認されていることから、図７の粒子除去過程（ステップＳ１１８）で得られたシリコンの膜２８の面における稠密な凹凸パターンは磁気ディスク相当の広い範囲に亘って一様性を有しているものと考えられる。

ここで、本実施形態では、このシリコンの膜２８は、後述するようにスタンパを作成するための鋳型として使われるものであり、以下、この粒子除去過程（ステップＳ１１８）を経たシリコンの膜２８をスタンパ型３０と呼ぶ。

以上に説明したシリコン膜形成過程（ステップＳ１１５）から粒子除去過程（ステップＳ１１８）に至る一連の処理が、本発明にいう型作成過程の一例に相当し、上記のスタンパ型３０が、本発明にいう型の一例に相当し、このスタンパ型３０が有する凹凸構造が、本発明にいうナノ構造の一例に相当する。また、上記の粒子層形成過程（ステップＳ１１１）から粒子除去過程（ステップＳ１１８）に至る一連の処理も、本発明のうちのナノ構造作成方法の一実施形態であると観念される。

このようなスタンパ型３０が得られると、電解メッキ法により所定の金属を鋳型にブロック状になるまで付着させその後に鋳型を剥がすといういわゆる電鋳処理を、そのスタンパ型３０を鋳型として行うことでスタンパ３１を得る、図５には１つのブロックで示したスタンパ取得工程（ステップＳ１５０）が実行される。尚、このスタンパ取得工程（ステップＳ１５０）は、上記のスタンパ型３０を使って複数回繰り返し行うことができ、消耗品として扱われるスタンパ３１を量産することができる。ここで、このスタンパ３１が有する凹凸構造も、本発明にいうナノ構造の一例に相当する。さらに、上記の粒子層形成過程（ステップＳ１１１）からスタンパ取得工程（ステップＳ１５０）に至る一連の処理も、本発明のうちのナノ構造作成方法の一実施形態であると観念される。

以上、図６から図７を参照して説明した一連の処理が、図４に１つのブロックで示すスタンパ準備過程（ステップＳ１００）に相当する。

次に、この図４に１つのブロックで示す製造工程（ステップＳ２００）の詳細について説明する。

図１０は、図４の製造工程（ステップＳ２００）の詳細を示す図である。

この製造工程（ステップＳ２００）では、まず、磁気ディスク１１のベースとなるディスク状のアルミニウム板１１ｂの表面に、上記のスタンパ準備過程（ステップＳ１００）で用意されたスタンパ３１を高圧力で押し付けることでその面に、ナノサイズの配列パターンで複数の窪みを形成するプレス過程（ステップＳ２０１）が実行される。

続いて、このプレス過程（ステップＳ２０１）で形成された複数の窪みそれぞれを、陽極酸化法を用いて成長させることで直径１０〜１００ｎｍの穴１１ｃに整形する整形過程（ステップＳ２０２）が実行される。

ここで、上記のプレス過程（ステップＳ２０１）と整形過程（ステップＳ２０２）とを合わせた過程は、本発明にいう穴形成過程の一例に相当する。

さらに、この整形過程（ステップＳ２０２）で得られた複数の穴１１ｃに、磁性金属を充填する充填過程（ステップＳ２０３）が実行される。この充填過程（ステップＳ２０３）は、本発明にいう充填過程の一例に相当する。この充填過程（ステップＳ２０３）では、まず、アルミニウム板１１ｂにおける複数の穴１１ｃが穿たれた面が磁性金属でメッキされる。その後に、穴１１ｃの中以外の部分の余分な磁性金属がラップ・ポリッシング法により除去されることで、各穴１１ｃに磁性金属が充填された、図１にも示した１ビット領域１１ａが形成される。そして、最後に、ここでは図示を省略した様々な後処理が施されて磁気ディスク１１が完成される。

これら一連の処理がスタンパ３１を使って繰り返されることで、磁気ディスク１１が量産される。また、スタンパ３１は、磁気ディスク１１を製造する度に劣化する消耗品であるが、上述したように、このスタンパ３１自体も、上記のスタンパ型３０（図７参照）を使って量産することができるので、磁気ディスク１１の大量生産が可能となる。

以上、説明したように、本実施形態の磁気ディスク製造方法によれば、まず、シリカ粒子２２の稠密かつ一様な配列パターンを磁気ディスク１１相当の広い範囲に亘って得ることができる。これにより、そのような広い範囲に亘るシリカ粒子２２の配列を写し取ったスタンパ型３０の作成が可能となり、さらに、そのスタンパ型３０を使ったスタンパ３１、延いてはそのスタンパ３１を使った磁気ディスク１１の量産が可能となる。

尚、ここまで、本発明の一実施形態としてナノサイズの粒子によるナノ構造の作成から磁気ディスクの製造に至る磁気ディスク製造方法について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、本発明の実施形態は、ナノサイズの粒子を使って作成したナノ構造をそのまま保存できるように固定しておく等といったものであっても良い。以下、このナノ構造を保存するタイプの実施形態について説明する。ここで、このタイプの実施形態でもナノサイズの粒子として上記のシリカ粒子２２が使われることとする。

このタイプの実施形態では、図７に示す粒子層形成過程（ステップＳ１１１）から基板除去過程（ステップＳ１１４）に至る一連の処理と同等な処理の後、その処理によって作成されたシリカ粒子２２の配列パターン、即ちナノ構造を固定する配列固定過程が実行される。

図１１は、配列固定過程を示す図である。

まず、この図１１には、図７の基板除去過程（ステップＳ１１４）までの処理によって得られた、シリカ粒子２２の層と保持体２７とからなる積層物が示されている。

この図１１に示す配列固定過程（ステップＳ３０１）では、シリカ粒子２２の層に対し、その層の露出している面における配列パターンが裏側に浮き出る程度に薄いシリコン製の金属膜３２が、蒸着法によって形成される。この配列固定過程（ステップＳ３０１）は、本発明にいう配列固定過程の一例に相当する。この配列固定過程（ステップＳ３０１）で形成された薄い金属膜３２によって、シリカ粒子２２の脆い配列パターンが固定される。これにより、そのような配列パターン自体を保存しておき、その固定された配列を上述した電鋳等といった公知の手法で写し取ることでナノ構造を量産する等といった運用が可能となる。

尚、上記では、本発明にいう粒子層形成過程の一例として、移流集積法を利用してナノ粒子を配列する粒子層形成過程（ステップＳ１１１）を例示したが、本発明はこれに限るものではない。本発明の粒子層形成過程は、例えば、自己組織化現象を利用した移流集積法以外の配列方法を利用してナノ粒子を配列するもの等であっても良い。

また、上記では、本発明にいう粒子層形成過程の一例として、移流集積法において基板上にナノ粒子を複数層敷き詰める引き上げ速度で基板を引き上げる粒子層形成過程（ステップＳ１１１）を例示したが、本発明はこれに限るものではない。本発明の粒子層形成過程は、例えば、移流集積法において基板上にナノ粒子を１層敷き詰める引き上げ速度で基板を引き上げるもの等であっても良い。

また、上記では、本発明にいう粒子の一例のうち樹脂製の粒子として、ポリスチレンの粒子を例示したが、本発明はこれに限るものではなく、この樹脂製の粒子は、ポリスチレン以外の樹脂で成形されたもの等であっても良い。

また、上記では、本発明のナノ構造作成方法の適用例として、スタンパを用意した後に、そのスタンパを使って磁気ディスクを製造する磁気ディスク製造方法を例示したが、本発明はこれに限るものではない。本発明のナノ構造作成方法は、例えば、磁気ディスク以外のパターンドメディアの製造に適用しても良く、あるいは、携帯電話機用のディスプレイ等で使用されるナノサイズの稠密な凹凸構造による無反射機能を有した導光板の製造に適用しても良く、ナノサイズの稠密なホールを有した高性能フィルタの製造に適用しても良い。

以下、本発明の各種形態について付記する。

（付記１）
ナノスケールで平坦な基板上に、該基板の材質とは異なる材質のナノサイズの粒子を１層以上敷き詰めて粒子層を形成する粒子層形成過程と、
前記粒子層の上に、該粒子層を構成する粒子に密着して該粒子層を保持する保持体を形成する保持体形成過程と、
前記基板を、前記粒子層に対して不可侵の手法で除去する基板除去過程とを有することを特徴とするナノ構造作成方法。

（付記２）
前記粒子層形成過程が、前記粒子の懸濁液に前記基板を浸し、該懸濁液から該基板を引き上げることで前記粒子層を形成する過程であることを特徴とする付記１記載のナノ構造作成方法。

（付記３）
前記基板が樹脂製の基板であり、前記粒子がシリカ製の粒子であって、
前記基板除去過程が、前記基板を焼却することで除去する過程であることを特徴とする付記１記載のナノ構造作成方法。

（付記４）
前記基板が樹脂製の基板であり、前記粒子がシリカ製の粒子であって、
前記基板除去過程が、前記基板を有機溶剤で溶解させることで除去する過程であることを特徴とする付記１記載のナノ構造作成方法。

（付記５）
前記基板がガラス製の基板であり、前記粒子が樹脂製の粒子であって、
前記基板除去過程が、前記基板を希フッ酸で溶解させることで除去する過程であることを特徴とする付記１記載のナノ構造作成方法。

（付記６）
前記保持体形成過程が、前記粒子層上に金属層を形成し、その金属層にブロック体を接着する過程であることを特徴とする付記１記載のナノ構造作成方法。

（付記７）
前記基板除去過程で基板が除去されて露出した前記粒子層のその露出した面に対して金属層を形成して、その面における粒子配列を固定する配列固定過程を有することを特徴とする付記１記載のナノ構造作成方法。

（付記８）
前記基板除去過程で基板が除去されて露出した前記粒子層に対し、該粒子層のその露出した面における粒子配列が裏側に浮き出る程度に薄い金属層を形成して、その面における粒子配列を固定する配列固定過程を有することを特徴とする付記１記載のナノ構造作成方法。

（付記９）
前記基板除去過程で基板が除去されて露出した前記粒子層の面における粒子配列を写し取って型を作成する型作成過程を有することを特徴とする付記１記載のナノ構造作成方法。

（付記１０）
前記粒子層形成過程が、前記粒子を複数層敷き詰めて粒子層を形成する過程であり、
前記保持体形成過程が、前記粒子層上に金属層を形成し、その金属層に第１のブロック体を接着する過程であり、
前記基板除去過程で基板が除去されて露出した前記粒子層のその露出した面に対して金属層を形成してその面における粒子配列を固定し、その金属層に第２のブロック体を接着し、前記第１のブロック体および前記第２のブロック体に力を加えることによって該第１のブロック体の側と該第２のブロック体の側とを前記粒子層の部分で互いに引き剥がし、前記粒子層を構成していた粒子のうち、引き剥がしで前記第２のブロック体の側についてきた粒子を、該第２のブロック体の側における金属層に対して不可侵の手法で除去することで、前記粒子配列を写し取った型を作成する型作成過程を有することを特徴とする付記１記載のナノ構造作成方法。

（付記１１）
ナノスケールで平坦な基板上に、該基板の材質とは異なる材質のナノサイズの粒子を１層以上敷き詰めて粒子層を形成する粒子層形成過程と、
前記粒子層の上に、該粒子層を構成する粒子に密着して該粒子層を保持する保持体を形成する保持体形成過程と、
前記基板を、前記粒子層に対して不可侵の手法で除去する基板除去過程と、
前記基板除去過程で基板が除去されて露出した前記粒子層の面における粒子配列を写し取って型を作成する型作成過程と、
前記型作成過程で作成された型を用いて非磁性材料からなるディスク上に、前記粒子配列と同じ配列を有する複数の穴を形成する穴形成過程と、
前記穴形成過程で形成された複数の穴それぞれに磁性金属を充填する充填過程とを有することを特徴とする磁気ディスク製造方法。

（付記１２）
微小粒子の懸濁液に基板を浸す工程と、
前記基板を前記懸濁液から引き上げる工程と、
前記懸濁液から引き上げられた前記基板上に形成された前記微小粒子からなる粒子層の上に、第一の層を形成する工程と、
前記基板から、前記粒子層を前記第一の層とともに分離する工程と、
前記粒子層の前記基板に接していた面に、第二の層を形成する工程と、
前記第二の層から、前記粒子層及び前記第一の層を分離する工程と、
前記第二の層を型として、スタンパを形成する工程とを有することを特徴とするスタンパ形成方法。

（付記１３）
微小粒子の懸濁液に基板を浸す工程と、
前記基板を前記懸濁液から引き上げる工程と、
前記懸濁液から引き上げられた前記基板上に形成された前記微小粒子からなる粒子層の上に、第一の層を形成する工程と、
前記基板から、前記粒子層を分離する工程と、
前記粒子層の前記基板に接していた面に、第二の層を形成する工程と、
前記第二の層から、前記粒子層を分離する工程と、
前記第二の層を型として、スタンパを形成する工程と、
前記スタンパを基材に押し付けて、パターンが形成された基体を生成する工程とを備えたことを特徴とする基体生成方法。

ＨＤＤに内蔵される磁気ディスクと磁気ヘッドとを示す模式図である。 移流集積法によるナノ粒子の配列方法の代表例を示す模式図である。 移流集積法による配列方法の問題点を示す模式図である。 本発明の一実施形態である磁気ディスク製造方法を示すフローチャートである。 図４に示すスタンパ準備工程（ステップＳ１００）を示すフローチャートである。 図５に示すスタンパ型準備工程（ステップＳ１１０）において実行される粒子層形成過程を示す模式図である。 図６に示す粒子層形成過程（ステップＳ１１１）で樹脂基板２１上にシリカ粒子の層が形成されてから、スタンパが取得されるまでの処理の流れを示す図である。 広い範囲に亘って得たシリカ粒子２２の配列パターンの一様性を確認するために得た電子顕微鏡写真の代表例である。 シリコンの膜２８の凹凸パターンの一様性を確認するために得た電子顕微鏡写真の代表例である。 図４の製造工程（ステップＳ２００）の詳細を示す図である。 配列固定過程を示す図である。

符号の説明

１１ 磁気ディスク
１１ａ １ビット領域
１２ アーム
１３ 基板
１４ ナノ粒子
１５，２３ 懸濁液
２１ 樹脂基板
２２ シリカ粒子
２４ 支持膜
２５ 第１のブロック体
２６ 接着剤
２７ 粒子層支持ブロック
２８ シリコンの膜
２９ 第２のブロック体
３０ スタンパ型
３１ スタンパ

Claims (10)

1. ナノスケールで平坦な基板上に、該基板の材質とは異なる材質のナノサイズの粒子を１層以上敷き詰めて粒子層を形成する粒子層形成過程と、
   前記粒子層の上に、該粒子層を構成する粒子に密着して該粒子層を保持する保持体を形成する保持体形成過程と、
   前記基板を、前記粒子層に対して不可侵の手法で除去する基板除去過程とを有することを特徴とするナノ構造作成方法。
2. 前記粒子層形成過程が、前記粒子の懸濁液に前記基板を浸し、該懸濁液から該基板を引き上げることで前記粒子層を形成する過程であることを特徴とする請求項１記載のナノ構造作成方法。
3. 前記基板が樹脂製の基板であり、前記粒子がシリカ製の粒子であって、
   前記基板除去過程が、前記基板を焼却することで除去する過程であることを特徴とする請求項１記載のナノ構造作成方法。
4. 前記基板が樹脂製の基板であり、前記粒子がシリカ製の粒子であって、
   前記基板除去過程が、前記基板を有機溶剤で溶解させることで除去する過程であることを特徴とする請求項１記載のナノ構造作成方法。
5. 前記基板がガラス製の基板であり、前記粒子が樹脂製の粒子であって、
   前記基板除去過程が、前記基板を希フッ酸で溶解させることで除去する過程であることを特徴とする請求項１記載のナノ構造作成方法。
6. 前記基板除去過程で基板が除去されて露出した前記粒子層のその露出した面に対して金属層を形成して、その面における粒子配列を固定する配列固定過程を有することを特徴とする請求項１記載のナノ構造作成方法。
7. 前記基板除去過程で基板が除去されて露出した前記粒子層に対し、該粒子層のその露出した面における粒子配列が裏側に浮き出る程度に薄い金属層を形成して、その面における粒子配列を固定する配列固定過程を有することを特徴とする請求項１記載のナノ構造作成方法。
8. 前記基板除去過程で基板が除去されて露出した前記粒子層の面における粒子配列を写し取って型を作成する型作成過程を有することを特徴とする請求項１記載のナノ構造作成方法。
9. 前記粒子層形成過程が、前記粒子を複数層敷き詰めて粒子層を形成する過程であり、
   前記保持体形成過程が、前記粒子層上に金属層を形成し、その金属層に第１のブロック体を接着する過程であり、
   前記基板除去過程で基板が除去されて露出した前記粒子層のその露出した面に対して金属層を形成してその面における粒子配列を固定し、その金属層に第２のブロック体を接着し、前記第１のブロック体および前記第２のブロック体に力を加えることによって該第１のブロック体の側と該第２のブロック体の側とを前記粒子層の部分で互いに引き剥がし、前記粒子層を構成していた粒子のうち、引き剥がしで前記第２のブロック体の側についてきた粒子を、該第２のブロック体の側における金属層に対して不可侵の手法で除去することで、前記粒子配列を写し取った型を作成する型作成過程を有することを特徴とする請求項１記載のナノ構造作成方法。
10. ナノスケールで平坦な基板上に、該基板の材質とは異なる材質のナノサイズの粒子を１層以上敷き詰めて粒子層を形成する粒子層形成過程と、
    前記粒子層の上に、該粒子層を構成する粒子に密着して該粒子層を保持する保持体を形成する保持体形成過程と、
    前記基板を、前記粒子層に対して不可侵の手法で除去する基板除去過程と、
    前記基板除去過程で基板が除去されて露出した前記粒子層の面における粒子配列を写し取って型を作成する型作成過程と、
    前記型作成過程で作成された型を用いて非磁性材料からなるディスク上に、前記粒子配列と同じ配列を有する複数の穴を形成する穴形成過程と、
    前記穴形成過程で形成された複数の穴それぞれに磁性金属を充填する充填過程とを有することを特徴とする磁気ディスク製造方法。