説明

磁気記録媒体用スタンパおよび磁気記録媒体の製造方法

【課題】アルミニウム膜を有する磁気記録媒体基板上にインプリント法を用いて陽極酸化アルミナナノホールを形成する場合において、細孔が高度に周期配列した陽極酸化アルミナナノホールを形成させるための磁気記録媒体用スタンパの製造方法、ならびにそれを用いる磁気記録媒体基板および磁気記録媒体の製造方法を提供する。
【解決手段】シリコン基板に電子ビーム描画方法により、等間隔のドット状または矩形状のパターンを描画し、異方性エッチングすることにより、アルミナノホールのサイズよりも十分小さい逆ピラミッド形状のピットを有する磁気記録媒体用スタンパを作製する。これを用いて陽極酸化アルミナナノホールを形成する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ビットパターンメディアなどの陽極酸化アルミナナノホールを有する磁気記録媒体の製造方法において使用する、スタンパ先端部の曲率半径が小さく、パターン周期が高度に制御されたスタンパの作製方法に関する。また、本発明は当該スタンパを用いて細孔が高度に周期配列した陽極酸化アルミナナノホールを有する磁気記録媒体基板およびそれを用いた磁気記録媒体の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
ハードディスク等の磁気記録媒体は、記録層を構成する磁性粒子の微細化、材料の変更、ヘッド加工の微細化等の改良により著しい面記録密度の向上が図られている。しかしながら、磁気ヘッドの加工限界、磁気ヘッドの記録磁界の広がりに起因する記録対象のトラックに隣接するトラックへの誤った情報の記録や再生時のクロストーク等の問題が顕在化し、これら従来の改良手法による面記録密度の向上は限界に来ている。一層の面記録密度の向上を実現可能な磁気記録媒体の候補として、データ領域において微細な凹凸パターンが形成された記録層を有し、記録要素が凹凸パターンの凸部としてトラック状に形成されたディスクリートトラックメディアや、ドット状に形成されたビットパターンドメディアが提案されている。
【0003】
ビットパターンドメディアの製造方式についてはいくつかの方式が提案されているが、その中の一つに陽極酸化アルミナナノホールを利用した方法がある。陽極酸化アルミナナノホール自体に関する特許出願は古くよりされている(特許文献1、2参照)。アルミナナノホールは、陽極酸化を行う前にあらかじめ所望の位置に押圧などによって凹部を形成することによって、凹部の位置近傍にアルミナナノホールを形成することができる。また、陽極酸化時の電圧を制御することで、押圧したパターン周期の整数分の一の周期からなるアルミナナノホールを形成することが出来ることが知られている(特許文献5参照)。最近、記録密度が1Tbit/in2超の磁気記録媒体が熱望されており、陽極酸化アルミナナノホールを利用したビットパターンドメディアに対する技術的な再認識がなされている。
一方、Si基板上に微粒子を付着させ、該微粒子をマスクとして用いた異方性エッチングを用いて凹凸パターンを形成すること、ならびに得られた凹凸パターンをナノインプリント法を用いて磁性層に転写することを含む磁気記録媒体の形成方法が提案されている(特許文献4参照)。この提案においては、面方位(110)のSi基板に対してアルカリ性エッチング液を作用させ、サイドエッチングを抑制し、深さ方向に優先的なエッチングを行うことが記載されている。また、この提案においては、磁性層のパターンのテンプレートとなる陽極酸化アルミナナノホールへの適用について何ら言及していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開昭61−261816号公報
【特許文献2】特開平6−32675号公報
【特許文献3】特開2004−285422号公報
【特許文献4】特開2009−129492号公報
【特許文献5】特開2003−323708号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
アルミナナノホールは以下(a)〜(c)のような特徴がある。
【0006】
(a)微細加工により配列制御された無数の突起が形成された金型等のモールドをアルミニウム薄膜に押し付け、これにより形成されたわずかの窪みが起点となって、陽極酸化中にアルミナナノホールが形成される。
【0007】
(b)アルミナナノホールは、アルミナで分離されたナノホールの集合体であり、このナノホールに、電気メッキ法などで磁性体を埋め込むことによりナノホール一つが1ビットに相当する磁気記録媒体が形成できる。
【0008】
(c)アルミナナノホールを形成しているアルミナは非磁性材料であり、また熱伝導率も非常に小さな材料であるため、ナノホールに埋め込まれた個々の磁性体は磁気的にも、また熱的にも分離できているため、熱アシストビットパターンドメディアにとっては理想的な構造となっている。
【0009】
しかしながら、この様な特長を有するアルミナナノホールであるが、磁気記録媒体として使用するためには、媒体の全面積、例えば直径2.5インチの面内全てに高度に配列制御させる必要がある。アルミニウム膜を有する磁気記録媒体基板上にインプリント法を用いて細孔を形成し、該細孔をテンプレートといて用いて陽極酸化アルミナナノホールを形成する場合において、接触するスタンパパターンの凸部頂点が平坦または曲率半径が大きなスタンパを用いると、陽極酸化アルミナナノホールの成長基点を定めることができず、ランダムに細孔が発生してしまう。
【0010】
電子ビーム描画法で形成したレジストパターンを鋳型として成形したスタンパを用いるインプリント法では、周期100nm以下のパターンを形成するのが難しい。特許文献3により周期60nm以下のアルミナナノホールの形成が行われているが、スタンパ上に形成されたドットの直径は電子ビーム描画装置で形成したレジストパターンの形状と等しく、接触するスタンパパターンの凸部頂点が平坦または曲率半径が大きいため、陽極酸化アルミナナノホールの成長基点を定める微小な窪みを高精度に形成することができない。このため、得られたアルミナノホールのピッチ間隔が20〜100nmと広く、またドットの範囲内でランダムに細孔が発生してしまうため、磁気記録媒体基板としては十分ではないという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、アルミニウム膜を有する磁気記録媒体基板上にインプリント法を用いて陽極酸化アルミナナノホールを形成する場合に、細孔が高精度に周期配列した陽極酸化アルミナナノホールを形成させるための磁気記録媒体用スタンパ、磁気記録媒体基板およびそれを用いた磁気記録媒体の製造方法を提供する。
【0012】
前記課題を解決する本発明は、レジストが塗布された基板をステージに設置後、ステージを回転させると共に水平方向に移動させる移動機構を備えた電子ビーム描画装置を用いて、レジストが塗布されたシリコン(100)基板に電子ビームを照射して描画する電子ビーム描画方法により等間隔のドット状または矩形状のパターンを描画した後、ウェットエッチングでシリコンを異方性エッチングして逆ピラミッド状のピットを形成させる。レジストを剥離した後、金属膜またはダイヤモンド膜を形成し、水酸化カリウム飽和水溶液などの強アルカリ性水溶液でシリコンを除去すると、頂点間距離が高度に制御されたピラミッド状凸部を有するスタンパが得られる。
【発明の効果】
【0013】
本発明の方法によれば、頂点間距離が高度に制御されたピラミッド状凸を有するスタンパを得ることができる。当該スタンパを、アルミニウム膜を有する磁気記録媒体基板に押し当てた後、陽極酸化すると、ナノホールが高度に周期配列した陽極酸化アルミナナノホールが形成される。また、陽極酸化時の電圧を制御することで、押圧したパターン周期の整数分の一の周期からなるアルミナナノホールを形成する場合にも、押圧したパターン自体の位置精度が高いことから、押圧したパターンの間に形成されるアルミナナノホールの位置精度も高めることが出来る。形成されたアルミナナノホールに磁性材料を埋め込み、ビットパターンドメディアなどのパターンドメディアで使用する磁気記録媒体を得る。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】磁気記録媒体用スタンパおよび磁気記録媒体基板の第一の製造工程を示す模式図であり、(a)〜(h)は各工程を示す図である。
【図2】磁気記録媒体用スタンパおよび磁気記録媒体基板の第二の製造工程を示す模式図であり、(a)〜(j)は各工程を示す図である。
【図3】陽極酸化アルミナナノホールの第一の形成方法を示す模式図であり、(a)〜(d)は各段階の状態を示す図である。
【図4】陽極酸化アルミナナノホールの第二の形成方法を示す模式図であり、(a)〜(d)は各段階の状態を示す図である。
【図5】本発明による磁気記録媒体用スタンパを用いない磁気記録媒体基板の第一の製造工程を示す模式図であり、(a)〜(f)は各工程を示す図である。
【図6】本発明による磁気記録媒体用スタンパを用いない磁気記録媒体基板の第二の製造工程を示す模式図であり、(a)〜(h)は各工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
一.本発明の第一の態様について
本発明の第一の態様は、頂点間距離が高度に制御されたピラミッド状凸部を有するスタンパ30を製造する方法である。すなわち、本態様の磁気記録媒体用スタンパ30の製造方法は、ピラミッド状の凸型または逆ピラミッド凹型を形成する手法として、シリコンの異方性エッチングを用いる。これは、異方性エッチング処理におけるシリコンウェハは、水酸化カリウム水溶液などのアルカリ性水溶液中では結晶方位によってエッチング速度が異なっていることを利用したものである。エッチング液の濃度や温度にもよるが、シリコンの(111)面は、(100)面に対してエッチング速度が数百分の一程度でしかない。このシリコンの異方性エッチングは、MEMS材料の製造分野などで盛んに使用されている。
【0016】
このような作用を受けて、(100)シリコンウェハのエッチング液中で異方性エッチングを行うと、シリコンウェハの表面に対して傾斜角54.74度の角度でエッチングされる。そしてシリコンの(111)面が露出した時点でエッチングはほとんど進行しなくなり、エッチング後はきれいな逆ピラミッド状の凹パターンを得ることができる。
【0017】
以下に本態様の磁気記録媒体用スタンパ30の製造方法を以下に工程ごとに分けて詳細を記載する。
【0018】
工程(1)
工程(1)は、(100)シリコン基板10上に形成されたレジスト20をパターニングして、レジスト20を貫通する複数の開口部を有するレジストパターンを形成する工程である。この工程において電子ビーム描画法を用いることができる。
【0019】
図1(a)は(100)シリコン基板10の表面に厚さ20〜100nmレジスト20膜を形成したものを示す。このとき使用するレジスト20材料は、ポジ型またはネガ型のいずれも使用することができる。望ましくはポジ型レジスト20材料を用いる、(100)シリコン基板10に異方性エッチングを施す部分に開口部が形成できるように露光を行う必要がある。このようなレジストパターンの形成において、円形基板を一方向に回転させると共に水平方向に移動させる移動機構を備えた電子ビームを照射する電子ビーム描画方法を用いることができる。描画の後に慣用の現像液を用いる現像を行うことにより、開口部が形成される。
【0020】
レジスト20は、非限定的であるが、ポリメチルメタクリレート、ZEP−420(日本ゼオン)、FEP−171(富士フィルム)等のポジ型レジスト材料、又はNEB−32(住友化学)、カリックス[6]アレーン、カリックス[4]アレーン、HSQ(ダウコーニング)、SAL−601(シプレー)等のネガ型レジスト材料を用いて形成することができる。
【0021】
本明細書で用いる用語「アスペクト比」はレジスト20の複数の開口部の一辺の長さに対する膜厚の比をいう。ここで、開口部とレジスト20の膜厚のアスペクト比が高いと、工程(2)において開口部内での異方性エッチング液の循環が悪くなるため、アスペクト比は1以下になるようにすることが好ましい。すなわち、一辺60nmの矩形の開口部の形成を行う場合、レジスト20厚さは60nm以下が好ましい。図1(b)は、電子ビーム描画装置を用いてパターンピッチ20〜200nmの等間隔で一辺10〜100nmの正方形パターンを描画後、現像して正方形の開口部を形成したものの断面図である。形成する開口部は、工程(5)において形成されるピラミッド状凸部の底面に内接する円形または多角形であってもよいが、望ましくは前述の凸部底面と同等の四角形であることが好ましい。
【0022】
工程(2)
工程(2)は、前記複数の開口部内に、(100)シリコン基板10をウェットエッチングして、逆ピラミッド形状を有する複数のピットを形成する工程である。
【0023】
異方性エッチング溶液(30重量%の水酸化カリウム水溶液)中で異方性エッチングを施すと、シリコン基板10の結晶方位に従って開口部からエッチングが進行し、最終的に図1(c)に示した、開口部を基底とする傾斜角54.74度のシリコン(111)面を持つ逆ピラミッド形状の凹部が形成される。充分なエッチング速度と、エッチングの結晶方位選択性を両立させるため、70〜75℃において異法性エッチングを行うことが好ましい。ここで用いる異方性エッチング液は、水酸化カリウム水溶液の他に、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液、エチレンジアミン・ピロカテコール水溶液、等も使用可能である。
【0024】
工程(3)
工程(3)はレジスト20を除去する工程である。レジスト20を剥離、洗浄すると、図1(d) に示す逆ピラミッド状の凹パターンピットを有するシリコン基板10が得られる。また、円形または多角形の開口部を有するレジストパターンを異方性エッチングした場合は、開口部を内接円とする逆ピラミッド形状が得られる。
【0025】
工程(4)
工程(4)はシリコン基板10の該複数のピットが形成された表面上に、金属、石英およびダイヤモンドからなる群から選択される材料の膜を形成する工程である。図1(e)は、シリコン基板10にニッケル電鋳法を用いてシリコン基板10に形成された凹パターンを転写して、スタンパ30を形成する手法を示す図である。ここでシリコン基板10の凹パターンの転写手法は電鋳法に限定されず、スパッタ法、蒸着法、化学気相成長法、イオンビーム蒸着法などを用いることができる。また、使用する材料はニッケルに限定されない。チタン、コバルト、タングステンまたは炭化タングステンなどの金属、石英、ダイヤモンド等の250以上のビッカース硬さ(Hv)を有する材料の何れかまたは複数を組み合わせて用いることができる。形成される膜の膜厚は0.1〜1mm、望ましくは0.3〜0.5mmである。
【0026】
工程(5)
工程(5)はシリコン基板10を除去し、該複数のピットに対応する位置にピラミッド形状を有する凸部を有する磁気記録媒体用スタンパ30を製造する工程である。液温75〜100℃の水酸化カリウム飽和水溶液などの強アルカリ性水溶液でシリコンを除去することで、図1(f)に示した表面にピラミッド状の凸部を持つスタンパ30が得られる。シリコン表面に酸化皮膜が形成されると溶解速度が低下するため、一定時間毎に希フッ酸、あるいは希フッ硝酸に浸漬することにより酸化皮膜を除去することができる。
【0027】
続いて、工程(1)〜(5)によって製造したスタンパを用いて磁気記録媒体用基板を製造する方法を説明する。
【0028】
工程(7)
工程(7)はアルミニウム膜40を有する磁気記録媒体基板50にインプリントする工程である。図1(g)は、アルミニウム膜40を有する磁気記録媒体基板50にインプリントする手法を示す図である。ガラスまたはセラミックなどで形成される磁気記録媒体基板50に対してスタッパ法またはメッキ法を用いて、厚さ10〜2000nm、望ましくは500〜1000nmのアルミニウム膜40を形成することができる。スタンパ30と磁気記録媒体基板50のアルミニウム膜40とを押圧させ、油圧プレス機を用いて所定の圧力を加えることでアルミニウム40膜に深さ1nm以上の微小な凹部を直接形成することが出来る。凹部の形成が不十分であると、工程(8)において所望する場所以外にナノホールが形成されてしまう。圧力は2〜10トン/cm2(ゲージ圧で196〜980MPa)で所望の凹部を形成できる。高圧プレスはスタンパ30を損傷するため、2〜3トン/cm2(ゲージ圧で196〜294MPa)が好ましい。
【0029】
工程(8)
工程(8)はアルミニウム膜40を陽極酸化して、工程(7)において形成された凹部の周期の整数分の一の周期で配列されたナノホールを有するアルミナ膜(陽極酸化アルミナナノホール)を形成する工程である。工程(7)で得られた磁気記録媒体基板50を好ましくは濃度1〜5%のシュウ酸水溶液に浸漬させ、磁気記録媒体基板50を陽極、プラチナ電極を陰極として陽極酸化を行う。好ましくは、0〜40℃の液温、1〜30Vの印加電圧、及び10〜100mA/cm2の電流密度の条件で所定時間処理を行うことで、陽極酸化アルミナナノホールを形成できる。ナノホールの形成位置は、工程(7)で形成した凹部の位置、及び隣接する2つの凹部を結んだ線分のn等分点(nは自然数)上である。印加電圧を制御することによって、該線分上に形成されるナノホールの数(すなわちnの値)を制御することができる(特許文献5参照)。
【0030】
ここで用いる陽極酸化液は非限定的であるが、シュウ酸以外に、硫酸、リン酸などの溶液を用いることが可能であり、図1(h)に示したアルミナナノホールを有する磁気記録媒体基板50を得ることが出来る。形成されるナノホール60は、工程(1)で形成される開口部の周期よりも短い周期で配列されるため、得られた磁気記録媒体基板50は、より高い記録密度を有する磁気記録媒体の製造に適用することができる。
【0031】
二.本発明の第二の態様について
本発明の第二の態様は、スタンパ30を用いて、ナノホールが高度に周期配列した陽極酸化アルミ膜を有する磁気記録媒体基板50を製造する方法である。詳細には第一の態様の工程(1)〜(5)で作製したスタンパ30を用いて、高度に周期配列したナノホールを有する陽極酸化アルミナ膜を形成させる第二の方法である。図2(a)から(f)は、第一の態様で記した工程(1)〜(5)を示す。
【0032】
工程(7A)
工程(7A)は、アルミニウム膜40を有する磁気記録媒体基板50において、アルミニウム膜40の上に樹脂層70を形成する工程である。
【0033】
磁気記録媒体基板50のアルミニウム膜40の表面にインプリント用の樹脂層70を塗布する。 樹脂層70の材料は、非限定的であるが、一般的には、エポキシ化1,4−ポリブタジエン等のエポキシ系樹脂、ポリビニルシロキサン等のシリコーン系樹脂を選択することができ、光硬化樹脂としてはウレタンアクリレート樹脂、エポキシアクリレート樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等を、熱硬化樹脂としてはウレタン、アクリルポリオール、イソシアネート等の硬化樹脂、ウレタンポリエステルとイソシアネートの硬化樹脂等が含まれる。
【0034】
工程(7B)
工程(7B)は、該樹脂層に該磁気記録媒体用スタンパ30を押圧して、該樹脂層をパターニングする工程である。図2(g)は、アルミニウム膜40上の樹脂層70にインプリントする手法を示す図である。樹脂層70を塗布した磁気記録媒体基板50とスタンパ30を押圧させると(望ましくは1〜50トン/cm2(98〜490MPa))、スタンパ30上に形成されたピラミッド状の凸型が樹脂層70にインプリントされ、図2(h)に示した逆ピラミッド状の凹型パターンが形成される。
【0035】
工程(7C)
工程(7C)は該パターニングされた樹脂層70をマスクとして用い該アルミニウム膜40をエッチングし、1nm以上の深さを有する凹部を形成する工程である。パターンニングされた樹脂層70を形成した磁気記録媒体基板50に対してエッチング処理を行うことで、アルミニウム膜40に直径1〜10nmの微小な円形窪みを形成することが出来る(図2(i))。円形窪みはスタンパ30の凸部と同一周期(ピッチ)で配列される。用いることができるエッチングはアルゴンイオンビームエッチング、プラズマエッチングなどを含む。窪みの直径はエッチング時間により制御することが可能であり、面内における形状差は生じなかった。
【0036】
工程(7D)
工程(7D)は該樹脂層70を除去する工程である。
【0037】
続いて工程(8)として第一の態様と同様に陽極酸化を施すことによって、上記工程によって得られた磁気記録媒体基板50に、図2(j)に示したアルミナナノホールを有する磁気記録媒体基板50を得ることが出来る。
【0038】
本発明の第二の態様は、第一の態様に記したアルミニウム膜40上への高圧直接インプリント法と異なり、磁気記録媒体基板50のアルミニウム膜40上に形成した樹脂に低圧でインプリントを行う。一般的に、ナノインプリント法において、高圧でのインプリントは低圧でのそれよりも位置合わせ精度を向上させることが難しい。従って、本発明の第二の態様では、第一の態様と比較して媒体基板50とスタンパ30の位置合わせ精度を高めることができる。また、繰り返し使用におけるスタンパ30凸部先端の劣化が少なく、アルミナナノホールが形成される位置精度の向上効果が大きい。
【0039】
三.本発明の第三の態様について
本発明の第三の態様は、第一または第二の態様で製造した磁気記録媒体基板50を用いる磁気記録媒体の製造方法である。
【0040】
工程(10)
工程(10)は、第一または第二の態様で製造した磁気記録媒体基板50の陽極酸化アルミナナノホールの中に磁性材料を埋め込むことによって磁気記録媒体を得ることができる。磁性材料の埋め込みは、交流電気メッキなどの方法を用いて実施することができる。また、必要に応じて、ナノホール以外の表面に形成された磁性材料の膜を除去して、磁気記録媒体の表面を平滑化する処理を実施してもよい。この平滑化処理は、アルゴンミリングなどによって実施することができる。さらに、必要に応じて、得られた磁気記録媒体の表面に、カーボン材料(ダイヤモンドライクカーボンなど)からなる保護膜、および/または液体潤滑剤(ポリフルオロポリエーテルなど)からなる潤滑膜をさらに形成してもよい。保護膜および潤滑膜の形成は、当該技術において知られている任意の技術を用いて実施することができる。
【実施例】
【0041】
以下、実施例を用いて本発明を更に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の明細書の記載の範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
【0042】
(実施例1)
日本ゼオン社製のレジストZEP520をアニソールで4倍に希釈し、6インチの(100)シリコン基板10にスピンコートした後、180℃で2分間プリベークして、基板10上に膜厚が50nmのレジスト20を形成した。この基板10を円形基板を一方向に回転させると共に水平方向に移動させる移動機構を備えた電子ビーム描画装置内の所定位置に搬送し、真空下で加速電圧100kVの電子ビームを用いて、続いて現像を行って一辺60nmの正方形開口部をピッチ100nmで正方配列させたレジストパターンを形成した(図3(a))。記録密度が1Tbit/in2超の磁気記録媒体においてはNRRO(Non−Repeatable Runout)およびRRO(Repeatable Runout)を5nm以下とすることが必要であり、上記移動機構を備えた電子ビーム描画装置を用いることで開口部が高精度で配列されたレジストパターンを形成することが出来る。このレジストパターンを有するシリコン基板10に液温70℃のエッチング溶液(30重量%の水酸化カリウム水溶液)中で異方性エッチングを施すと、シリコン基板10の結晶方位に従って開口部からエッチングが進行し、最終的に開口部を基底とする傾斜角54.74度の(111)シリコン面を持つ逆ピラミッド形状の凹部が形成された。また、直径60nmの円形パターンを用いた場合も、同様の逆ピラミッド形状の凹部が形成された。
【0043】
レジスト20を剥離してニッケルスパッタ膜を形成後、電鋳を行った。所定のスタンパ板厚に達した後、液温90℃の水酸化カリウム飽和水溶液に浸漬させてシリコン基板10を溶解し、図3(b)に示したスタンパ30を得た。
【0044】
ここでスタンパ30の作製に用いる材料はニッケル以外に、チタン、コバルト、タングステン、炭化タングステン、石英、ダイヤモンドを使用することができ、これらの材料を用いても、図3(b)と同様のスタンパ30を得ることが出来た。
【0045】
図3(b)で得られたスタンパ30を厚さ0.001mmのアルミニウム膜40を有する磁気記録媒体基板50に押圧させ、油圧プレス機を用で3トン/cm2 (ケージ圧で294Mpa)の圧力を加えることにより、前記アルミニウム膜40上に図3(c)に示した窪みを形成した。このとき形成した窪みは、深さ1nm、直径5nmの略円形であった。
【0046】
窪みを形成した磁気記録媒体基板50を、シュウ酸3.5%水溶液に浸漬させ、液温5±1℃、印加電圧は20.0±0.1V、電流密度は10mA/cm2に制御し、85秒間処理を行った。
【0047】
この処理により、直径6nmアルミナナノホール60が、50nmピッチで正方配列した(図3(d))。得られたナノホール60のパターンピッチをCD−SEMで測長したところ、50nm±0.1nmと高精度に配列し、0.001mm四方の範囲(細孔数約500)では全く欠陥が認められなかった。ナノホール60にメッキにより磁性材が入りやすくするため孔拡処理を行い、アルミナナノホール60直径を14nmまで拡げた。孔拡処理は液温50±2℃に制御した0.5%の水酸化ナトリウム水溶液に、陽極酸化をした基板50を5分間浸漬することで実施した。アルミニウム膜上40に形成する窪みの深さが1nmよりも浅い場合、ランダムアルミナナノホールが形成した。
【0048】
(実施例2)
実施例1と同様な方法で、一辺60nmの正方形をピッチ100nmで六方最密配列させたレジストパターンを形成した(図4(a))。このレジストパターンを有するシリコン基板10に液温70度のエッチング溶液(30重量%の水酸化カリウム水溶液)中で異方性エッチングを施すと、シリコン基板10の結晶方位に従って開口部からエッチングが進行し、最終的に開口部を基底とする傾斜角54.74度の(111)シリコン面を持つ逆ピラミッド形状の凹部が形成された。レジスト20を剥離してニッケルスパッタ膜を形成後、電鋳法によって図4(b)に示したスタンパ30を得た。
【0049】
図4(b)で得られたスタンパ30を厚さ0.001mmのアルミニウム膜40を有する磁気記録媒体基板50に押圧させ、油圧プレス機を用で3トン/cm2 の圧力を加えることにより、前記アルミニウム膜40上に図4(c)に示した窪みを形成した。このとき形成した窪みは、深さ1nm、直径5nmであった。
【0050】
窪みを形成した磁気記録媒体基板50を、シュウ酸3.5%水溶液に浸漬させ、液温5±1℃、印加電圧は20.0±0.1V、電流密度は10mA/cm2に制御し、85秒間処理を行った。この処理により、直径6nmアルミナナノホール60が、50nmピッチで六方最密配列した(図3(d))。得られたナノホール60のパターンピッチをCD−SEMで測長したところ、50nm±0.1nmと高精度に配列し、0.001mm四方の範囲(細孔数約500)では全く欠陥が認められなかった。
【0051】
電子ビーム描画装置の位置合わせ精度を1nm以下にするのは難しく、また、ビットパターンドメディア(BPM)のドット位置精度は2%以下が好ましいが、本発明を用いれば、電子ビーム描画装置の位置合わせ精度以上のパターン配列を持つアルミナナノホール60を形成することができる。このナノホールにメッキにより磁性材が入りやすくするため孔拡処理を行い、アルミナナノホール直径を14nmまで拡げた。孔拡処理は0.5%の水酸化ナトリウム水溶液を50±2℃に制御した液に、陽極酸化をした基板50を5分間浸漬することで実施した。
【0052】
(実施例3)
実施例1と同様な方法でピラミッド状の凸部を持つスタンパ30を得た。このスタンパ30を用いて、厚さ50nmのSOG(スピンオングラス)からなる樹脂層70を塗布した磁気記録媒体基板50にインプリント法を用いて逆ピラミッド状の凹みをインプリントした。その後、アルゴンイオンエッチングにより、アルミニウム膜40上に実施例1と同様の窪みを形成することが出来た。
【0053】
続いて、シクロヘキサンを用いて樹脂層70を除去した。
【0054】
窪みを形成した磁気記録媒体基板50を、シュウ酸3.5%水溶液に浸漬させ、液温5±1℃、印加電圧は20.0±0.1V、電流密度は10mA/cm2に制御し、85秒間処理を行ったところ、実施例1と同様な陽極酸化アルミナナノホールが形成された。
【0055】
(実施例4)
実施例1〜3で作製したアルミナナノホールを有する磁気記録媒体基板50に、Co−Pt磁性材を交流電気メッキにより埋込み処理を行った。
【0056】
メッキ液は硫酸コバルト5%と塩化白金酸15%混合水溶液を用い、交流10Vを印加しながら60秒間メッキを行うことにより、アルミナナノホールにCo−Pt磁性材を埋
込むことができた。
【0057】
メッキ後のCo−PtはCoとPtがランダムに配列しているため、これを高Kuが得られるL10構造に相変化させるために、真空中で500℃、30分間熱処理をした。その後、基板50表面にも存在するCo−Pt磁性材を除去して表面を平滑にするために、イオンビームエッチング装置を用いたアルゴンミリングにより平滑処理を実施後、表面にDLC(ダイヤモンドライクカーボン)膜および潤滑膜を設けた。
【0058】
このようにして作製した媒体の浮上性を調べるために浮上性高さ10nmでグライドハイト試験を行い、磁性材を埋め込んだアルミナナノホールから作製された磁気記録媒体の浮上性特性に問題がないことを確かめた。
【0059】
また、MFM(磁気力顕微鏡)により、アルミナナノホールの周期に対応したドット単位での磁気記録が可能であることを確認した。
【0060】
(比較例1)
本比較例では、本発明による磁気記録媒体用スタンパ30を用いない、磁気記録媒体基板50の第一の製造工程について説明する。
【0061】
図5(a)は、シリコン基板10の表面にポジ型レジスト20を形成したものである。図5(b)は、実施例1と同様な方法で、一辺60nmの正方形パターンをピッチ100nmで正方配列描画後に現像したシリコン基板10の断面模式図である。
【0062】
得られたレジストパターン上にニッケルスパッタ膜を形成後、電鋳法によって図5(c)に示す厚さ0.3mmのニッケル板を形成した。シリコン基板10から剥離させ、レジスト20を除去、洗浄して、図5(d)に示したスタンパ30を得た。図5(d)で得られたスタンパ30を厚さ0.001mmのアルミニウム膜40を有する磁気記録媒体基板50に押圧させ、油圧プレス機で3トン/cm2 の圧力を加えた(図5(e))。その後、シュウ酸3.5%水溶液に浸漬させ、液温5±1℃、印加電圧は20.0±0.1V、電流密度は10mA/cm2に制御し、85秒間処理を行った。得られた磁気記録媒体基板50をCD−SEMにより観察したところ、アルミナナノホールのピッチ間隔は20nm〜100nmであり、ランダムに配列していた。0.001mm四方の範囲(細孔数約500)では、20%の領域に配列の欠陥が認められた(図5(f))。
【0063】
(比較例2)
本比較例では、本発明による磁気記録媒体用スタンパ30を用いない、磁気記録媒体基板50の第二の製造工程について説明する。
【0064】
図6(a)は、シリコン基板10の表面にポジ型レジスト20を形成したものである。図6(b)は、実施例1と同様な方法で、一辺60nmの正方形パターンをピッチ100nmで正方配列描画後に現像したシリコン基板10の断面模式図である。得られたレジストパターン上にニッケルスパッタ膜を形成後、電鋳法によって図6(c)に示す厚さ0.3mmのニッケル板を形成した。シリコン基板10から剥離させ、レジスト20を除去、洗浄して、図6(d)に示したスタンパ30を得た。
【0065】
厚さ0.001mm(1μm)のアルミニウム膜40を有する磁気記録媒体基板50に対して、(材料)を塗布して、厚さ50nmの樹脂層70を形成した。樹脂層を形成した磁気記録媒体基板50に対して、図6(d)で得られたスタンパ30を押圧してインプリントを行い、樹脂層70に凹みを形成した(図6(e))。続いて、アルゴンイオンエッチングを行って、アルミニウム膜40に一辺60nm、深さ1nmの窪みを形成した(図6(f))。
【0066】
樹脂層70を除去した後(図6(g))、シュウ酸3.5%水溶液に浸漬させ、液温5±1℃、印加電圧は20.0±0.1V、電流密度は10mA/cm2に制御し、85秒間処理を行った。得られた磁気記録媒体基板50をCD−SEMにより観察したところ、アルミナナノホールのピッチ間隔は20nm〜100nmであり、ランダムに配列していた。0.001mm四方の範囲(細孔数約500)では、20%の領域に配列の欠陥が認められた(図6(h))。
【0067】
(比較例3)
本比較例では、本発明による磁気記録媒体用スタンパ30を用いない、磁気記録媒体基板50の第三の製造工程について説明する。
【0068】
実施例1と同様な方法で、シリコン基板10上に一辺60nmの正方形パターンをピッチ100nmで正方配列描画する。得られたレジストパターン上に電気めっき法によってビッカース硬さ(Hv)が50のアルミニウム膜40を形成後、シリコン基板10から剥離させ、レジスト20を除去、洗浄して、スタンパ30を得た。作製したスタンパ30を厚さ0.001mmのアルミニウム膜40を有する磁気記録媒体基板50に押圧させ、油圧プレス機で3トン/cm2 の圧力を加えインプリントを行ったところ、1回のインプリントでスタンパ30の凸部先端が劣化した。
【0069】
実施例と比較例の結果から分かるように、本発明の磁気記録媒体用スタンパ30および磁気記録媒体基板50を用いることによって、周期配列を高度に制御した陽極酸化アルミナナノホールを形成し、高記録密度の磁気記録媒体を製造することができる。
【符号の説明】
【0070】
10 シリコン基板
20 レジスト
30 スタンパ
40 アルミニウム膜
50 基板
60 アルミナノホール
70 樹脂層

【特許請求の範囲】
【請求項1】
(1)(100)シリコン基板上に形成されたレジストをパターニングして、該レジストを貫通する複数の開口部を有するレジストパターンを形成する工程と、
(2)前記複数の開口部内において、該(100)シリコン基板をウェットエッチングして、逆ピラミッド形状を有する複数のピットを形成する工程と、
(3)該レジストを除去する工程と、
(4)該(100)シリコン基板の該複数のピットを形成した表面上に、金属、石英およびダイヤモンドからなる群から選択される材料の膜を形成する工程と、
(5)該(100)シリコン基板を除去して、該複数のピットに対応する位置にピラミッド形状を有する凸部を有する磁気記録媒体用スタンパを得る工程と
を含むことを特徴とする磁気記録媒体用スタンパの製造方法。
【請求項2】
工程(1)において電子ビーム描画法を用いることを特徴とする請求項1に記載の磁気記録媒体用スタンパの製造方法。
【請求項3】
工程(2)は、温度70〜75℃のアルカリ性異方性エッチング液を用いて実施され、該複数のピット内に(111)シリコン表面が形成されることを特徴とする請求項1に記載の磁気記録媒体用スタンパの製造方法。
【請求項4】
工程(4)において、該金属は、ニッケル、チタン、コバルト、タングステンおよび炭化タングステンからなる群から選択される1つまたは複数であることを特徴とする請求項1に記載の磁気記録媒体用スタンパの製造方法。
【請求項5】
工程(4)は、電鋳法を用いて実施され、金属膜が形成されることを特徴とする請求項1に記載の磁気記録媒体用スタンパの製造方法。
【請求項6】
前記レジストが20〜100nmの膜厚を有し、前記複数の開口部は一辺の長さが10〜100nmの正方形形状を有し、前記複数の開口部の一辺の長さの前記レジスト膜厚に対する比は1以下であることを特徴とする請求項1に記載の磁気記録媒体用スタンパの製造方法。
【請求項7】
(6)請求項1から6のいずれかに記載された製造方法により磁気記録媒体用スタンパを製造する工程と、
(7)アルミニウム膜を有する磁気記録媒体基板に該磁気記録媒体用スタンパを押圧して、該アルミニウム膜に1nm以上の深さを有する凹部を形成する工程と、
(8)該アルミニウム膜を陽極酸化して、該凹部に相当する位置に陽極酸化アルミナナノホールを形成する工程と
を含み、工程(7)において形成される凹部は、工程(5)において形成される凸部よりも小さい寸法を有することを特徴とする磁気記録媒体基板の製造方法。
【請求項8】
(6)請求項1から6のいずれかに記載された製造方法により磁気記録媒体用スタンパを製造する工程と、
(7A)アルミニウム膜を有する磁気記録媒体基板の該アルミニウム膜上に樹脂層を形成する工程と、
(7B)該樹脂層に該磁気記録媒体用スタンパを押圧して、該樹脂層をパターニングする工程と、
(7C)該パターニングされた樹脂層をマスクとして用い該アルミニウム膜をエッチングし、1nm以上の深さを有する凹部を形成する工程と、
(7D)該樹脂層を除去する工程と、
(8) 該アルミニウム膜を陽極酸化して、該凹部に相当する位置に陽極酸化アルミナナノホールを形成する工程と
を含み、工程(7C)において形成される凹部は、工程(5)において形成される凸部よりも小さい寸法を有することを特徴とする磁気記録媒体基板の製造方法。
【請求項9】
(9)請求項7または8に記載された製造方法により磁気記録媒体用基板を形成する工程と、
(10)該ナノホール内に、磁性材料を埋め込む工程を含むことを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【公開番号】特開2012−18736(P2012−18736A)
【公開日】平成24年1月26日(2012.1.26)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−156105(P2010−156105)
【出願日】平成22年7月8日(2010.7.8)
【出願人】(000005234)富士電機株式会社 (3,146)
【Fターム(参考)】