JP2008234765A - 記録媒体および記録媒体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】記録密度が大きい記録媒体と、記録密度が大きい記録媒体の製造方法を提供する。
【解決手段】アルミニウムを主成分とする加工対象層に、ディスクの半径位置によって異なる線速度に対応した、異なる複数のピッチで凹部を形成する第１の工程と、陽極酸化により前記加工対象層に微細孔を形成する第２の工程と、電解メッキによって前記微細孔に磁性材料を埋設する第３の工程と、を有することを特徴とする記録媒体の製造方法。
【選択図】 図６

Description

本発明は、陽極酸化により形成される微細孔を用いた記録媒体、および当該記録媒体の製造方法に関する。

アルミニウムの陽極酸化により形成される微細孔（アルマイトポアまたはナノホールと呼ぶ場合もある）は、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安価に製造できるメリットがある。

上記の微細孔を含む微細パターンは、光学素子、量子効果デバイス、ガスセンサー、電解放出型ディスプレー、分子センサー、など多方面への応用が期待されている。また、微細孔の中に金属を充填することで、センサーや磁気記録媒体を製造することが可能となる。

例えば、陽極酸化により形成される微細孔の中に磁性材料を充填することで、垂直磁気記録媒体を形成することができる。当該微細孔は、膜面に垂直方向に細長く（高アスペクト比で）成長するため、微細孔の中の磁性材料は形状異方性効果により垂直方向に磁化する。このため、上記の記録媒体は垂直記録用媒体として用いることができる。

図１、図２は、アルミニウムの陽極酸化により形成される微細孔の配列を模式的に示した図である。上記の陽極酸化による微細孔は、例えば図１に示すように、三角格子配列や、または、図２に示すように四角格子配列となるように、自己組織化的に形成される（例えば特許文献１参照）。
特開２００２−１７５６２１号公報

しかし、陽極酸化により形成される微細孔を用いて記録媒体を形成しようとした場合、自己組織化的に形成される微細孔の配列のピッチや大きさなどを、記録媒体の面内において変更することは実質的に困難である問題がある。

例えば、現在市販されているＨＤＤ（ハード・ディスク・ドライブ）では、記録ビットパターンの大きさは、ディスクの半径方向によって異なっている。ディスクの内周部と外周部では、ディスクの線速度が異なり、内周部よりも外周部において記録再生周波数が高くなる。また、記録再生周波数は再生装置搭載のＬＳＩ能力に依存するため、ディスク上に形成するビットパターンは、最外周の線速と上記のＬＳＩ能力に依存する記録再生可能な周波数から算出される。一方、内周部は、線速度が遅いことから、ビットの大きさが外周部と同じ場合、記録再生周波数は低くなる。従って、内周部はビットパターンを小さくして、上記のＬＳＩ能力で規定される記録再生周波数に対応している。この場合、内周部ではビットが小さく出来るので、記録密度を向上させることができる。

しかし、先に説明したように、自己組織化的に形成される微細孔の配列のピッチ（ビットの大きさに対応）を任意に変えることは実質的に困難であり、従来は自己組織化的に形成されるビットパターンのピッチは一定とせざるをえなかった。すなわち、陽極酸化などを用いて自己組織化的に形成されるビットパターンの場合、外周部に対して内周部のピッチ（パターン）を小さくすることが困難であり、記録密度を向上させる上で問題となっていた。

そこで、本発明では、上記の問題を解決した、新規で有用な記録媒体を提供することを目的としている。

本発明の具体的な課題は、記録密度が大きい記録媒体と、記録密度が大きい記録媒体の製造方法を提供することである。

本発明の第１の観点では、上記の課題を、アルミニウムを主成分とする加工対象層に、ディスクの半径位置によって異なる線速度に対応した、異なる複数のピッチで凹部を形成する第１の工程と、
陽極酸化により前記加工対象層に微細孔を形成する第２の工程と、電解メッキによって前記微細孔に磁性材料を埋設する第３の工程と、を有することを特徴とする記録媒体の製造方法により、解決する。

また、本発明の第２の観点では、上記の課題を、アルミニウム層の陽極酸化により形成された複数の微細孔に磁性材料が埋設されてなる記録媒体であって、陽極酸化された前記アルミニウム層の内周側の前記微細孔のピッチが、外周側の前記微細孔のピッチよりも小さくなっていることを特徴とする記録媒体により、解決する。

本発明によれば、記録密度が大きい記録媒体と、記録密度が大きい記録媒体の製造方法を提供することが可能となる。

次に、本発明の実施の形態に関して図面に基づき、説明する。

図３（Ａ）は、実施例１による記録媒体１００を模式的に示した平面図であり、図３（Ｂ）はその一部（ａ部）の拡大模式図である。図１を参照するに、本実施例による記録媒体１００は、アルミニウムの陽極酸化により形成される微細孔に磁性材料が形成されてなる複数のビットを有している。また、上記のビット（微細孔）が設置されるピッチは、ディスクの内周側において外周側よりも小さくなっていることが特徴である。すなわち、ディスクの内周側のビット１０８のピッチＰ１は、ディスクの外周側のビッドＰ２よりも小さくなっている。

このため、線速度が異なる記録媒体（ディスク）１００の内周側（内周部１００Ａ）と外周側（外周部１００Ｂ）での記録再生周波数の合わせ込みが可能となる。また、内周側では微細孔（ビット）が形成されるピッチが小さいために、記録密度を大きくすることが可能となる。

従来は、陽極酸化などで自己組織化的に形成される微細孔（ナノホール）の配列や大きさなどは、記録媒体の面内において変更することは困難であった。

そこで、上記の記録媒体１００を製造する場合には、以下に説明するように、陽極酸化を行う場合にインプリント法などの凹部を形成する方法と組み合わせることで、ピッチが異なるように微細孔を配置することが可能となる。

まず、インプリント法によって、加工対象層であるアルミニウムを主成分とする層に、内周部にピッチＰ１で、外周部にピッチＰ１の整数倍（例えば２倍）のピッチＰ２で凹部を形成する。次に、上記の加工対象層（アルミニウム）を陽極酸化し、微細孔を形成する。この場合、形成される微細孔のピッチと、上記のピッチＰ１とが同じとなるようにする。

上記の陽極酸化によって形成される微細孔は、内周部、外周部ともにピッチＰ１で形成される。しかし、外周側では、凹部がピッチＰ１の２倍で形成されているため、外周部には、深さが異なる２種類の微細孔が形成されることになる。すなわち、凹部に対応する位置に形成される微細孔に比べて、凹部に対応しない位置に形成される微細孔の深さは浅くなる。

次に、電解メッキにより上記の微細孔に磁性材料を埋設する。上記の電解メッキにあたっては、電圧を適宜選択することで、微細孔の深さが異なるもののうち、深さが深い微細孔に選択的に磁性材料を埋設することができる。これは、深さが深い微細孔は、微細孔の底部の絶縁性のバリア層の厚さが薄いため、深さが浅い（バリア層が厚い）微細孔に比べて低い電圧でメッキによる埋設が可能となるためである。この結果、内周側では、ピッチＰ１で、外周側では、ピッチＰ１の２倍のピッチＰ２でビットを形成することができる。

上記のように、インプリント法などによって、ピッチの異なる凹部を形成することで、形成される微細孔の深さ（バリア層の厚さ）が異なるものを容易に形成することが可能となる。このため、電解メッキによって、深さが深い微細孔に選択的に磁性材料を埋設することが可能となり、記録媒体の内周部と外周部でビットのピッチが異なるように形成することが可能となる。

次に、上記の製造方法の具体的な一例について、１インチＨＤＤを製造する場合を例にとって、図面に基づき以下に説明する。図４〜図８は、実施例２による記録媒体の製造方法を手順を追って示す図である。ただし、以下の図中では、先に説明した部分には同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。なお、以下の図中、図４〜７において、（Ａ）は記録媒体の平面図を、（Ｂ）はその一部（ａ部）拡大模式図を、（Ｃ）は一部（ａ部）の断面図を示しており、図８においては、（Ａ）は記録媒体の平面図を、（Ｂ）はその一部（ａ部）拡大模式図をそれぞれ示している。

まず、図４に示す工程において、ガラスよりなるＨＤＤ媒体用の基板１０１上に、以下に説明するように、下地層／ＳＵＬ層／中間層よりなる多層膜１０２、さらに加工対象層（アルミニウム層）１０３を順に積層する。

まず、基板１０１上に、下地層として膜厚が５ｎｍとなるようにＴａを、次に、ＳＵＬ（Soft Under Layer）層としてＮｉＦｅ層を、中間層として、膜厚が１０ｎｍとなるようにＷを、それぞれスパッタ法により成膜して多層膜１０２を形成する。さらに、多層膜１０２上に、膜厚が７０ｎｍとなるようにアルミニウム層（加工対象層）１０３をスパッタ法により成膜する。

次に、インプリント法によって、アルミニウム層１０３の内周側（内周部１００Ａ、１インチＨＤＤの場合、１７ｍｍ径より内側）に、複数の凹部１０４を配列のピッチＰ１が５０ｎｍとなるように形成する。

同様に、インプリント法によって、アルミニウム層１０３の外周側（外周部１００Ｂ、１インチＨＤＤの場合、１７ｍｍ径より外側）に、複数の凹部１０５を配列のピッチＰ２が１００ｎｍとなるように形成する。この場合、ピッチＰ２は、ピッチＰ１の整数倍（例えば２倍）であることが好ましい。また、凹部１０４，１０５の深さは、例えば１０ｎｍとする。

次に、図５に示す工程において、アルミニウム層１０３の陽極酸化を行ってアルミナ層（アルミアルマイト層）１０３Ａを形成する。この場合、自己組織化的に形成される微細孔（ナノホール）のピッチが５０ｎｍとなるように、すなわち上記のピッチＰ１と実質的に同じとなるように陽極酸化の条件を設定する。例えば、陽極酸化浴は、希硫酸により、電圧を２０Ｖとして行うことで、５０ｎｍピッチ（ピッチＰ１）で微細孔を形成することができる。

この結果、内周部１００Ａでは、ピッチＰ１（５０ｎｍ）で形成された凹部１０４に対応して微細孔１０６が形成される。また、外周部１００Ｂでは、ピッチＰ２（１００ｎｍ）で形成された凹部１０５に対応して微細孔１０７Ａが、凹部１０５に対応しない位置（隣接する凹部１０５の中間地点）に微細孔１０７Ｂが形成される。また、微細孔１０６，１０７Ａ，１０７Ｂの径は、略１７ｎｍ程度で形成される。

また、上記の微細孔１０７Ｂの底部のバリア層（絶縁層）の厚さは、微細孔１０６，１０７Ａに比べて厚くなっている。これは、微細孔１０６，１０７Ａが凹部に対応して形成されるのに対し、微細孔１０７Ｂは、凹部の間に形成されるためである。

次に、図６に示す工程において、ＡＣメッキ法により、微細孔１０６、１０７Ａにそれぞれ例えばＣｏよりなる磁性材料を形成（充填）し、ビット１０８，１０９を形成する。この場合、微細孔１０６，１０７Ａのバリア層は、微細孔１０７Ｂよりも薄いため、微細孔１０６，１０７Ａ，１０７Ｂのうち、微細孔１０６，１０７Ａに選択的に磁性材料を埋設することができる。すなわち、微細孔１０６，１０７Ａには磁性材料が埋設されるものの、微細孔１０７Ｂには磁性材料が埋設されない程度に、電解メッキの電圧を選択すればよい。このようにして、内周側にピッチＰ１でビット１０８が、外周側にピッチＰ１の整数倍（２倍）のピッチＰ２でビット１０９が形成される。

次に、図７に示す工程において、熱水を用いて封孔処理を行うことにより、磁性材料が充填されていない微細孔１０７Ｂを塞ぐ。

次に、図８に示す工程において、微細孔からはみ出した余剰な磁性材料をＣＭＰ（化学機械研磨）によって除去した後、ビット上に保護層１１０を形成し、記録媒体を形成することができる。

上記の製造方法によれば、アルミニウムの陽極酸化を用いて形成される微細なパターンを、記録媒体の内周側と外周側でピッチが異なるように形成することができる。このため、内周部と外周部のディスクの線速度の違いに対応して、実質的な記録再生周波数を制御することが可能となるとともに、記録媒体の記録記密度を向上させることができる。

以上、本発明を好ましい実施例について説明したが、本発明は上記の特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した要旨内において様々な変形・変更が可能である。

例えば、上記の実施例では、微細孔（ビット）のピッチは、２種類の場合にを例にとって説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば、３種類以上の異なるピッチで微細孔（ビット）を形成してもよい。
（付記１）
アルミニウムを主成分とする加工対象層に、ディスクの半径位置によって異なる線速度に対応した、異なる複数のピッチで凹部を形成する第１の工程と、
陽極酸化により前記加工対象層に微細孔を形成する第２の工程と、
電解メッキによって前記微細孔に磁性材料を埋設する第３の工程と、を有することを特徴とする記録媒体の製造方法。
（付記２） 前記凹部は、インプリント法により形成されることを特徴とする付記１記載の記録媒体の製造方法。
（付記３） 前記凹部が形成される、異なる複数のピッチは、少なくとも前記微細孔が形成されるピッチと実質的に同じとなるピッチを含むことを特徴とする付記１または２記載の記録媒体の製造方法。
（付記４）
前記異なる複数のピッチは、前記微細孔が形成されるピッチと実質的に同じとなる第１のピッチと、該第１のピッチの整数倍である第２のピッチを含むことを特徴とする付記１記載の記録媒体の製造方法。
（付記５）
前記第１のピッチで形成される第１の凹部は前記加工対象層の内周側に、前記第２のピッチで形成される第２の凹部は該加工対象層の外周側に形成されることを特徴とする付記４記載の記録媒体の製造方法。
（付記６）
前記第２の工程では、前記加工対象層の前記凹部に対応する位置に第１の微細孔が、前記加工対象層の前記凹部に対応しない位置に第２の微細孔がそれぞれ形成され、
前記第３の工程では、前記第１の微細孔と前記第２の微細孔のうち、該第１の微細孔に選択的に磁性材料が埋設されることを特徴とする付記１乃至５のいずれか１項記載の記録媒体の製造方法。
（付記７）
前記第１の微細孔の底部のバリア層の厚さは、前記第２の微細孔の底部のバリア層の厚さよりも薄いことを特徴とする付記６記載の記録媒体の製造方法。
（付記８）
前記第２の微細孔を絶縁材料で埋設する工程を有することを特徴とする付記６または７記載の記録媒体の製造方法。
（付記９）
アルミニウム層の陽極酸化により形成された複数の微細孔に磁性材料が埋設されてなる記録媒体であって、
陽極酸化された前記アルミニウム層の内周側の前記微細孔のピッチが、外周側の前記微細孔のピッチよりも小さくなっていることを特徴とする記録媒体。
（付記１０）
前記外周側のピッチは、前記内周側のピッチの整数倍であることを特徴とする付記９記載の記録媒体。
（付記１１）
前記微細孔の径が２０ｎｍ以下であることを特徴とする付記９または１０記載の記録媒体。

本発明によれば、記録密度が大きい記録媒体と、記録密度が大きい記録媒体の製造方法を提供することが可能となる。

ナノホールの配列の例を示す図（その１）である。 ナノホールの配列の例を示す図（その２）である。 （Ａ）は、実施例１による記録媒体の平面図であり、（Ｂ）はその拡大図である。 実施例２による記録媒体の製造方法を示す図（その１）である。 実施例２による記録媒体の製造方法を示す図（その２）である。 実施例２による記録媒体の製造方法を示す図（その３）である。 実施例２による記録媒体の製造方法を示す図（その４）である。 実施例２による記録媒体の製造方法を示す図（その５）である。

符号の説明

１００ 記録媒体
１００Ａ 内周部
１００Ｂ 外周部
１０１ 基板
１０２ 多層膜
１０３ アルミニウム層
１０３Ａ アルミナ層
１０４，１０５ 凹部
１０６，１０７Ａ，１０７Ｂ 微細孔
１０８，１０９ ビット
１１０ 保護層

Claims (6)

1. アルミニウムを主成分とする加工対象層に、ディスクの半径位置によって異なる線速度に対応した、異なる複数のピッチで凹部を形成する第１の工程と、
   陽極酸化により前記加工対象層に微細孔を形成する第２の工程と、
   電解メッキによって前記微細孔に磁性材料を埋設する第３の工程と、を有することを特徴とする記録媒体の製造方法。
2. 前記異なる複数のピッチは、前記微細孔が形成されるピッチと実質的に同じとなる第１のピッチと、該第１のピッチの整数倍である第２のピッチを含むことを特徴とする請求項１記載の記録媒体の製造方法。
3. 前記第１のピッチで形成される第１の凹部は前記加工対象層の内周側に、前記第２のピッチで形成される第２の凹部は該加工対象層の外周側に形成されることを特徴とする請求項２記載の記録媒体の製造方法。
4. 前記第２の工程では、前記加工対象層の前記凹部に対応する位置に第１の微細孔が、前記加工対象層の前記凹部に対応しない位置に第２の微細孔がそれぞれ形成され、
   前記第３の工程では、前記第１の微細孔と前記第２の微細孔のうち、該第１の微細孔に選択的に磁性材料が埋設されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の記録媒体の製造方法。
5. 前記第１の微細孔の底部のバリア層の厚さは、前記第２の微細孔の底部のバリア層の厚さよりも薄いことを特徴とする請求項４記載の記録媒体の製造方法。
6. アルミニウム層の陽極酸化により形成された複数の微細孔に磁性材料が埋設されてなる記録媒体であって、
   陽極酸化された前記アルミニウム層の内周側の前記微細孔のピッチが、外周側の前記微細孔のピッチよりも小さくなっていることを特徴とする記録媒体。

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