(57)【要約】  【課題】  磁気記録媒体をはじめ、不揮発メモリ、巨大磁気抵抗効果素子、スピンバルブ膜、トンネル効果膜、各種センサー、ディスプレイ、光学素子等の各種分野に好適な積層構造体、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、特に媒体飽和磁化（ｔＢｒ）・異方性磁界（Ｈｄ）に優れた高品質な磁気記録媒体等の提供。  【解決手段】  金属ナノピラーの材料で形成されかつその長さが略一定である複数の金属ナノピラーによって貫通され、絶縁層の材料で形成された絶縁層を複数積層した状態で有してなる積層構造体である。基板上に、前記積層構造体を有してなり、該基板面に対し略直交する方向に、磁性材料で形成された金属ナノピラーが位置している磁気記録体である。【選択図】        図２２
2006075942.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長さが略一定である複数の金属ナノピラーによって貫通された絶縁層を複数積層した状態で有してなることを特徴とする積層構造体。
【請求項２】
絶縁層の材料が、金属ナノピラーの材料と同条件でエッチングした時のエッチングレートが該金属ナノピラーの材料と異なる請求項１に記載の積層構造体。
【請求項３】
金属ナノピラーにおける直径が１００ｎｍ以下である請求項１から２のいずれかに記載の積層構造体。
【請求項４】
隣接する絶縁層において、各絶縁層における金属ナノピラーの位置が略同じ位置であり、該金属ナノピラーどうしが互いに接触した請求項１から３のいずれかに記載の積層構造体。
【請求項５】
基板上に、請求項１から４のいずれかに記載の積層構造体を有してなり、該基板面に対し略直交する方向に、磁性材料で形成された金属ナノピラーが位置していることを特徴とする磁気記録体。
【請求項６】
請求項１から４のいずれかに記載の積層構造体を製造する積層構造体の製造方法であって、
絶縁層を形成しつつ該絶縁層にナノホールを複数形成するナノホール形成工程と、該ナノホールの内部に金属ナノピラーを形成する金属ナノピラー形成工程と、該金属ナノピラーが形成された前記絶縁層の表面処理を行う表面処理工程と、表面が処理された前記絶縁層上に、絶縁層を形成しつつ該絶縁層にナノホールを複数形成するナノホール形成処理を行う第二のナノホール形成工程と、該ナノホールの内部に金属ナノピラーを形成する第二の金属ナノピラー形成工程と、を含むことを特徴とする積層構造体の製造方法。
【請求項７】
請求項５に記載の磁気記録媒体を製造する磁気記録媒体の製造方法であって、
基板上に、非磁性材料による絶縁層を形成しつつ該絶縁層にナノホールを複数形成するナノホール形成工程と、該ナノホールの内部に磁性材料を充填して金属ナノピラーを形成する金属ナノピラー形成工程と、該金属ナノピラーが形成された前記絶縁層の表面処理を行う表面処理工程と、表面が処理された前記絶縁層上に、非磁性材料による絶縁層を形成しつつ該絶縁層にナノホールを複数形成するナノホール形成処理を行う第二のナノホール形成工程と、該ナノホールの内部に磁性材料を充填して金属ナノピラーを形成する第二の金属ナノピラー形成工程と、を含むことを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
【請求項８】
請求項５に記載の磁気記録媒体を備えてなることを特徴とする磁気記録装置。
【請求項９】
請求項５に記載の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磁気記録方法。
【請求項１０】
請求項１から４のいずれかに記載の積層構造体を備えてなることを特徴とする素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属ナノピラーを有しており、磁気記録媒体、不揮発メモリ、巨大磁気抵抗効果素子、スピンバルブ膜、トンネル効果膜、各種センサー、ディスプレイ、光学素子等に好適な積層構造体、該積層構造体を用い、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、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、該磁気記録媒体を用いた垂直記録方式の磁気記録装置及び磁気記録方法、並びに、該積層構造体を用い、不揮発メモリ、巨大磁気抵抗効果素子、スピンバルブ膜、トンネル効果膜、各種センサー、ディスプレイ、光学素子等として好適に使用可能な素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＩＴ産業等における技術革新に伴い、磁気記録媒体等の大容量化・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。該磁気記録媒体等の大容量化・高速化・低コスト化のためには、該磁気記録媒体等における記録密度の向上が必須である。従来より、該磁気記録媒体等における連続磁性膜の水平記録により、該磁気記録媒体等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、前記磁気記録媒体等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、該磁気記録媒体等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。
【０００３】
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、前記磁気記録媒体等における磁性膜を、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（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（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（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（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等に対し、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１４に対向させる。該磁気記録媒体は、基板上に、軟磁性層１３と中間層（非磁性層）１５と記録層（垂直磁化膜）１４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）１４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）１４から軟磁性層１３へと、軟磁性層１３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）１４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）１４に与える磁化の影響はない。該磁気記録媒体等における軟磁性層１３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。
【０００４】
しかし、この場合、軟磁性層１３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）１４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及びＢ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１２に向かう磁束が距離と共に発散してしまい、軟磁性下地層１２上に設けられた記録層（垂直磁化膜）１４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。
【０００５】
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等として、図３Ａ及びＢに示すような、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等も提案されている（特許文献４参照）。該磁気記録媒体は、図４に示すように、基板１上に、陽極酸化アルミナポアとをこの順に有してなり、陽極酸化アルミナポア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１４が形成されている。
【０００６】
しかしながら、この場合、陽極酸化アルミナポア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を超える厚みの陽極酸化アルミナポアが必要となり、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、陽極酸化アルミナポア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１５００ｋＢＰＩ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、陽極酸化アルミナポアの厚みを２０ｎｍ程度にする必要があり、陽極酸化アルミナポアの研磨の手間等が大きな問題となる。
【０００７】
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。
【０００８】
【非特許文献１】Ｓ．Ｙ．Ｃｈｏｕ  Ｐｒｏｃ．ＩＥＥＥ  ８５(４)，６５２(１９９７)
【特許文献１】特開平６−１８０８３４号公報
【特許文献２】特開昭５２−１３４７０６号公報
【特許文献３】特開２００１−２８３４１９号公報
【特許文献４】特開２００２−１７５６２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、磁気記録の際に前記単磁極ヘッドと前記軟磁性層下地層との間の距離を短くし、狭い磁界で記録を行うことが可能な磁気記録媒体としては、図５に示す、前記陽極酸化アルミナポア中に、強磁性材料と軟磁性材料とが充填されてなるような構造を有していることが望まれる。
このような構造の磁気記録媒体を得るには、例えば、前記アルミナポア中に前記軟磁性材料と前記強磁性材料とを、メッキ法等によりこの順に充填すればよいが、この場合、前記アルミナポア中での金属のメッキレートが一定でないため、図５に示すように、充填量にバラツキが生じ、前記軟磁性材料による軟磁性層と、前記強磁性材料による強磁性材料との厚み（高さ）が不均一となり、磁気特性にバラツキが生じてしまうという問題がある。実際、各アルマイトポアの直径が約２０ｎｍであり、深さが約１４００ｎｍであるアルマイトポア中にメッキ法によりコバルト（Ｃｏ）を単層に充填したときの、メッキ時間と、各アルマイトポア内に充填されたコバルト（Ｃｏ）の厚みとの関係について観てみると、図６に示すように、各アルマイトポア間でのコバルト（Ｃｏ）の充填量には、単層での充填であってもバラツキが生じてしまう。
【００１０】
したがって、前記アルマイトポア中に金属を均一な充填量（厚み、高さ）で積層することは、従来の方法では困難であり、これを達成可能な技術の提供が望まれている。
また、ポア内に金属が均一に（同じ高さに）充填された絶縁層の積層構造体は、磁気記録媒体としてのみならず、不揮発メモリ、巨大磁気抵抗効果素子、スピンバルブ膜、トンネル効果膜等にも応用可能であることから、前記技術の提供が切に望まれている。
【００１１】
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、金属ナノピラーを有し、磁気記録媒体をはじめ、不揮発メモリ、巨大磁気抵抗効果素子、スピンバルブ膜、トンネル効果膜、各種センサー、ディスプレイ、光学素子等の各種分野に好適な積層構造体、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、低ノイズ性、耐熱揺らぎ性等に優れた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、該磁気記録媒体を用いた垂直記録方式により、低ノイズ性、耐熱揺らぎ性等に優れた高密度記録可能な磁気記録装置及び磁気記録方法、並びに、前記積層構造体を用い、不揮発メモリ、巨大磁気抵抗効果素子、スピンバルブ膜、トンネル効果膜、各種センサー、ディスプレイ、光学素子等として好適に使用可能な素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
＜１＞  長さが略一定である複数の金属ナノピラーによって貫通された絶縁層を複数積層した状態で有してなることを特徴とする積層構造体である。
該積層構造体は、前記金属ナノピラーが磁性材料で形成されていれば、ハードディスク装置等の磁気記録媒体、巨大磁気抵抗効果素子、スピンバルブ膜、トンネル効果膜などとすることができ、また、前記金属ナノピラーが半導体材料で形成されていれば不揮発メモリなどとすることができ、前記金属ナノピラーがセンサー材料、電極材料、光学材料等で形成されていれば各種センサー、ディスプレイ、光学素子などとすることができる。
【００１３】
＜２＞  基板上に、前記＜１＞に記載の積層構造体を有してなり、該基板面に対し略直交する方向に、磁性材料で形成された金属ナノピラーが位置していることを特徴とする磁気記録体である。
該磁気記録媒体においては、積層された絶縁層のそれぞれに、前記磁性材料で形成された金属ナノピラーが配列されているので、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、低ノイズ性、耐熱揺らぎ性等に優れ、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。
【００１４】
＜３＞  前記＜１＞に記載の積層構造体を製造する積層構造体の製造方法であって、絶縁層を形成しつつナノホールを複数形成するナノホール形成工程と、該ナノホールの内部に金属ナノピラーを形成する金属ナノピラー形成工程と、該金属ナノピラーが形成された前記絶縁層の表面処理を行う表面処理工程と、表面が処理された前記絶縁層上に、絶縁層を形成しつつ該絶縁層にナノホールを複数形成するナノホール形成処理を行う第二のナノホール形成工程と、該ナノホールの内部に金属ナノピラーを形成する第二の金属ナノピラー形成工程と、を含むことを特徴とする積層構造体の製造方法である。
該積層構造体の製造方法においては、前記ナノホール形成工程において、絶縁層を形成しつつ該絶縁層にナノホールを複数形成する。その結果、前記絶縁層にナノホールが複数形成される。前記金属ナノピラー形成工程においては、前記ナノホールの内部に金属ナノピラーを形成する。その結果、前記金属ナノピラーが複数形成された絶縁層（第一層）が形成される。前記表面処理工程において、前記金属ナノピラーが形成された前記絶縁層の表面処理を行う。その結果、前記絶縁層の表面が平滑化され、前記絶縁層（第一層）に複数形成された前記金属ナノピラーの高さ（長さ）が均一に揃えられる。前記第二のナノホール形成工程において、表面が処理された前記絶縁層上に、絶縁層を形成しつつ該絶縁層にナノホールを複数形成するナノホール形成処理を行う。その結果、前記絶縁層（第一層）上に、ナノホールが複数形成された絶縁層（第二層）が積層される。前記第二の金属ナノピラー形成工程において、前記ナノホールの内部に金属ナノピラーを形成する。その結果、前記絶縁層（第一層）上に、前記金属ナノピラーが複数形成された絶縁層が積層され、前記＜１＞に記載の積層構造体が製造される。
該積層構造体においては、略長さが均一な前記金属ナノピラーが磁性材料で形成されていれば、ハードディスク装置等の磁気記録媒体、巨大磁気抵抗効果素子、スピンバルブ膜、トンネル効果膜などとすることができ、また、該金属ナノピラーが半導体材料で形成されていれば不揮発メモリなどとすることができ、また、該金属ナノピラーがセンサー材料、電極材料、光学材料等で形成されていれば各種センサー、ディスプレイ、光学素子などとすることができる。
【００１５】
＜４＞  前記＜２＞に記載の磁気記録媒体を製造する磁気記録媒体の製造方法であって、基板上に、非磁性材料を用いて絶縁層を形成しつつ該絶縁層にナノホールを複数形成するナノホール形成工程と、該ナノホールの内部に磁性材料を充填して金属ナノピラーを形成する金属ナノピラー形成工程と、該金属ナノピラーが形成された前記絶縁層の表面処理を行う表面処理工程と、表面が処理された前記絶縁層上に、非磁性材料を用いて絶縁層を形成しつつ該絶縁層にナノホールを複数形成するナノホール形成処理を行う第二のナノホール形成工程と、該ナノホールの内部に磁性材料を充填して金属ナノピラーを形成する第二の金属ナノピラー形成工程と、を含むことを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
該磁気記録媒体の製造方法においては、前記ナノホール形成工程において、基板上に、前記非磁性材料を用いて絶縁層を形成しつつ該絶縁層にナノホールを複数形成する。その結果、前記基板上の前記絶縁層にナノホールが複数形成される。前記金属ナノピラー形成工程においては、前記ナノホールの内部に前記磁性材料を充填して金属ナノピラーを形成する。前記金属ナノピラーが複数形成された絶縁層（第一層）が形成される。前記表面処理工程において、前記金属ナノピラーが形成された前記絶縁層の表面処理を行う。その結果、前記絶縁層の表面が平滑化され、前記絶縁層（第一層）に複数形成された前記金属ナノピラーの高さ（長さ）が均一に揃えられる。前記第二のナノホール形成工程において、表面が処理された前記絶縁層上に、前記非磁性材料を用いて絶縁層を形成しつつ該絶縁層にナノホールを複数形成するナノホール形成処理を行う。その結果、前記絶縁層（第一層）上に、ナノホールが複数形成された絶縁層（第二層）が積層される。前記第二の金属ナノピラー形成工程において、前記ナノホールの内部に磁性材料を充填して金属ナノピラーを形成する。その結果、前記絶縁層（第一層）上に、前記金属ナノピラーが複数形成された絶縁層が積層され、前記＜２＞に記載の磁気記録媒体が製造される。
該磁気記録媒体においては、前記基板上の前記絶縁層（第一層）に複数形成された前記金属ナノピラーが軟磁性材料で形成され、前記絶縁層（第二層）に複数形成された前記金属ナノピラーが強磁性材料で形成されていれば、基板上のアルマイトポア中に軟磁性材料と強磁性材料とをそれぞれ均一な厚み（高さ）でこの順に充填してなる磁気記録媒体が得られる。
【００１６】
＜５＞  前記＜２＞に記載の磁気記録媒体を備えてなることを特徴とする磁気記録装置である。
該磁気記録媒体においては、前記基板に対し略直交方向に、磁性材料で形成された金属ナノピラーが複数位置しているので、上述したような、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とすることができ、垂直磁気記録用ヘッドを用いて記録を行えば、磁気ヘッドの書込み電流を増やすことなく高密度記録・高速記録が可能である。該磁気記録媒体は、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、低ノイズ性、耐熱揺らぎ性等に優れ、高品質である。また、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、前記絶縁層（第一層）及び前記絶縁層（第二層）の厚みの合計よりも短く、前記強磁性層の厚みと略等しくなるため、前記絶縁層（第一層）及び前記絶縁層（第二層）の厚みの合計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７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）１４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し、低ノイズ性、耐熱揺らぎ性等に優れる。
【００１７】
＜６＞  前記＜２＞に記載の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磁気記録方法である。
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、垂直磁気記録用ヘッドを用いて記録を行えば、磁気ヘッドの書込み電流を増やすことなく高密度記録・高速記録が可能である。該磁気記録媒体は、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。また、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、前記絶縁層（第一層）及び前記絶縁層（第二層）の厚みの合計よりも短く、前記強磁性層の厚みと略等しくなるため、前記絶縁層（第一層）及び前記絶縁層（第二層）の厚みの合計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７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）１４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し、低ノイズ性、耐熱揺らぎ性等に優れる。
【００１８】
＜７＞  前記＜１＞に記載の積層構造体を備えてなることを特徴とする素子である。
該素子においては、前記積層構造体が備えられており、該積層構造体における前記金属ナノピラーが、磁性材料で形成されていれば、ハードディスク装置等の磁気記録媒体、巨大磁気抵抗効果素子、スピンバルブ膜、トンネル効果膜などとして該素子を使用することができ、また、半導体材料で形成されていれば、不揮発メモリなどとして該素子を使用することができ、また、センサー材料、電極材料、光学材料等で形成されていれば、各種センサー、ディスプレイ、光学素子などとして該素子を使用することができる。
【発明の効果】
【００１９】
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、金属ナノピラーを有し、磁気記録媒体をはじめ、不揮発メモリ、巨大磁気抵抗効果素子、スピンバルブ膜、トンネル効果膜、各種センサー、ディスプレイ、光学素子等の各種分野に好適な積層構造体、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、低ノイズ性、耐熱揺らぎ性等に優れた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、該磁気記録媒体を用いた垂直記録方式により、低ノイズ性、耐熱揺らぎ性等に優れ、高密度記録可能な磁気記録装置及び磁気記録方法、並びに、前記積層構造体を用い、不揮発メモリ、巨大磁気抵抗効果素子、スピンバルブ膜、トンネル効果膜、各種センサー、ディスプレイ、光学素子等として好適に使用可能な素子を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
（積層構造体及びその製造方法）
本発明の積層構造体は、金属ナノピラーによって貫通された絶縁層を複数積層した状態で有してなり、更に必要に応じて適宜選択した中間層等のその他の層を有してなる。
なお、本発明の積層構造体においては、ｎ個（ｎは整数）積層された絶縁層をそれぞれ、第一層、第二層、第三層、・・・・、第ｎ層、と称することがある。本発明の積層構造体は、本発明の積層構造体の製造方法により好適に製造することができる。
本発明の積層構造体の製造方法は、ナノホール形成工程と、金属ナノピラー形成工程と、表面処理工程と、第二のナノホール形成工程と、第二の金属ナノピラー形成工程と、を含み、更に必要に応じて適宜選択したその他の工程を含む。なお、前記積層構造体を三層にする場合には、前記第二の金属ナノピラー形成工程の後に、前記表面処理工程を行い、更に、第三のナノホール形成工程、第三の金属ナノピラー形成工程を行えばよく、四層以上にする場合には、前記第三の金属ナノピラー形成工程の後に、前記表面処理工程を行い、更に第四のナノホール形成工程、第四の金属ナノピラー形成工程、前記表面処理工程、と処理を繰り返せばよい。
以下、本発明の積層構造体およびその製造方法について説明する。
【００２１】
−絶縁層−
前記絶縁層としては、その材料、形状、構造、大きさ等につい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。
前記絶縁層の材料としては、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、金属単体、その酸化物、窒化物等、合金などが挙げられ、これらの中でも、アルミナ（酸化アルミニウム）、ガラス、シリコンなどが好ましく、アルミナが特に好ましい。なお、該絶縁層の材料としては、前記陽極酸化法等のナノホール形成処理を行った際に金属材料から絶縁材料に変化したものが挙げられる。前記金属材料としては、アルミニウムなどが好適に挙げられる。
前記絶縁層の材料としては、前記金属ナノピラーの材料である金属ナノピラーの材料と同条件でエッチング（イオンミリング、化学的研磨法（ＣＭＰ）など）した時のエッチングレートが、該金属ナノピラーの材料と異なるものであるのが好ましく、該金属ナノピラーの材料よりも大きいものであるのがより好ましい。
この場合、各絶縁層において同じ厚み（長さ）を有する前記金属ナノピラーが複数形成されてなる積層構造体が得られる点で有利である。
【００２２】
前記絶縁層の形状としては、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、前記積層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。
【００２３】
−金属ナノピラー−
前記金属ナノピラーとしては、その材料、形状、構造、大きさ等につい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。
前記金属ナノピラーの材料としては、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、磁性材料、非磁性材料、相変化材料、などが好適に挙げられる。
前記磁性材料としては、例えば、強磁性材料、軟磁性材料、などが挙げられる。
前記強磁性材料としては、例えば、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、ＦｅＣｏ、ＦｅＮｉ、ＣｏＮｉ、ＣｏＮｉＰ、ＦｅＰｔ、ＣｏＰｔ、ＮｉＰｔ、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。
前記軟磁性材料としては、例えば、ＮｉＦｅ、ＦｅＳｉＡｌ、ＦｅＣ、ＦｅＣｏＢ、ＦｅＣｏＮｉＢ、ＣｏＺｒＮｂ、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。
前記非磁性材料としては、特に制限はなく、磁気記録媒体における非磁性層の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、Ｃｕ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｐｔ、Ｗ、Ｎｂ、Ｒｕ、Ｔａ、Ｔｉ、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。
前記相変化材料としては、特に制限はなく、不揮発メモリの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、カルコゲナイド膜の材料（ＧｅＳｂＴｅ）などが挙げられる。
【００２４】
前記金属ナノピラーの形状としては、ピラー状（棒状）であり、その直径（断面径）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、前記積層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、該金属ナノピラーを強磁性層として用いる場合には、該強磁性層を単磁区とすることができる大きさが好ましく、具体的には、２００ｎｍ以下が好ましく、１００ｎｍ以下であるのがより好ましく、５〜１００ｎｍが特に好ましい。
前記金属ナノピラーの直径（断面径）が、２００ｎｍを超えると前記積層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等がある。
なお、前記金属ナノピラーの直径（断面径）としては、総ての金属ナノピラーについて互いに同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００２５】
前記金属ナノピラーの長さとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、１〜１００００ｎｍが好ましく、１〜２００ｎｍ以下がより好ましく、磁気記録媒体の場合に記録ヘッドからの信号強度を考慮すると、１〜１００ｎｍが特に好ましい。
【００２６】
前記金属ナノピラーの長さと直径（断面径）とのアスペクト比（長さ／断面径）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、磁気記録媒体等に適用した場合に該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、前記積層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、前記積層構造体を磁気記録媒体に適用した場合に該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。
【００２７】
前記金属ナノピラーの中で互いに隣接するものどうしの間隔としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、前記積層構造体をハードディスク等の前記磁気記録媒体に適当する場合には、５〜５００ｎｍが好ましく、１０ｎｍ〜２００ｎｍｎｍがより好ましい。
前記間隔が、５ｎｍ未満であると、前記金属ナノピラーの形成が困難であり、５００ｎｍを超えると、前記積層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等がある。
また、前記間隔は、総ての前記金属ナノピラー間の間隔について略一定であってもよいし、前記金属ナノピラー間毎に異なっていてもよい。
【００２８】
前記金属ナノピラーの間隔と直径との比（間隔／直径）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、１．１〜１．９が好ましく、１．２〜１．８がより好ましい。
前記比（間隔／直径）が、０．１未満であると、隣接する前記金属ナノポラーどうしが融合してしまい、独立した金属ナノピラーが得られないことがあり、１．９を超えると、陽極酸化処理の際に本来形成予定の部分にも前記金属ナノピラーが形成されてしまうことがある。
【００２９】
前記金属ナノピラーの配列としては、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、該金属ナノピラーの列が同心円状及び螺旋状の少なくともいずれかに位置しているのが好ましい。
この場合、該積層構造体を磁気記録媒体に適用すると、該磁気記録媒体をハードディスク用等として好適に使用可能である点で有利である。
【００３０】
前記金属ナノピラーの形成箇所としては、前記絶縁層の層面を貫通する方向が好ましく、前記絶縁層の層面と直交する方向がより好ましく、また、前記絶縁層を貫通して形成されているのが好ましい。
【００３１】
前記金属ナノピラーが形成された前記絶縁層においては、前記金属ナノピラーが、前記絶縁層における一方の表面において、該絶縁層よりも突出してもよいし、該金属ナノピラーよりも前記絶縁層が突出してもよい。
【００３２】
前記絶縁層の積層数としては、２以上であれば特に制限はなく、用途に応じて適宜選択することができ、例えば、２〜３０が好ましく、２〜１５がより好ましい。
積層された前記絶縁層の内、隣接する該絶縁層においては、各絶縁層における前記金属ナノピラーの位置が略同じ位置であり、該金属ナノピラーどうしは、互いに接触してもよいし、非接触であってもよい。前者の場合には、該積層構造体を磁気記録媒体等に好適に適用可能である。
【００３３】
積層された前記絶縁層の内、隣接する絶縁層においては、前記金属ナノピラーの材料どうしが同じであってもよいし、前記絶縁層の材料どうしが同じであってもよい。
前記金属ナノピラーの材料どうしが同じである場合には、前記金属ナノピラーの材料が各絶縁層において同じとなり、更に該金属ナノピラーの形成位置が各絶縁層において同じであり、直径も同じである場合には、あたかも複数の前記絶縁層を１本の金属ナノピラーが貫通して形成されているかのようになる。また、前記絶縁層の材料どうしが同じである場合には、前記絶縁層の材料が各絶縁層において同じとなり、更に前記金属ナノピラーの形成位置が各絶縁層において同じであり、直径も同じである場合には、あたかも一層の絶縁層に１種又は複数種の前記金属ナノピラーが形成されているかのようになる。また、前記金属ナノピラーの材料及び前記絶縁層の材料が同じである場合には、前記絶縁層及び前記金属ナノピラーの材料が各絶縁層において同じとなり、更に前記金属ナノピラーの形成位置が各絶縁層において同じであり、直径も同じである場合には、あたかも一層の絶縁層に一種の金属ナノピラーが形成されているかのようになる。
しかし、これらの場合でも、前記絶縁層が積層されているか否かについては、電子顕微鏡観察、例えば、ＳＥＭ写真、ＴＥＭ写真などを観察等することにより、判別することができる。
【００３４】
積層された前記絶縁層の内、隣接する絶縁層において、前記金属ナノピラーどうしは、その材料、直径、長さ等が、互いに同一であってもよいし、非同一であっても（異なっていても）よい。
積層された前記絶縁層の内、隣接する絶縁層において、各絶縁層どうしは、その材料、厚み等が、互いに同一であってもよいし、異なっていてもよい。
【００３５】
積層された前記絶縁層の内、隣接する前記絶縁層の間に中間層が形成されていてもよい。
前記中間層としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、陽極酸化処理により溶解不能乃至難溶性な材料で形成されているのが好ましく、Ｎｂで形成されているのがより好ましい。この場合、前記金属ナノピラーが形成された前記絶縁層上に前記絶縁層を積層し、該絶縁層に陽極酸化処理を行う際に、該絶縁層における陽極酸化処理を前記中間層のところでストップさせることができ、必要以上に陽極酸化処理を行ってしまうことがない点で有利である。
前記中間層の厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、２０ｎｍ以下であるのが好ましい。
なお、前記中間層は、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。
【００３６】
前記積層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、前記積層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、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。
前記積層構造体の厚みが、５００ｎｍを超えると、前記積層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、該積層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。
【００３７】
本発明の積層構造体は、磁気記録媒体をはじめ、不揮発メモリ、巨大磁気抵抗効果素子、スピンバルブ膜、トンネル効果膜、各種センサー、ディスプレイ、光学素子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。
【００３８】
本発明の積層構造体は、敵意選択した方法により製造することができるが、上述した本発明の積層構造体の製造方法により好適に製造することができる。
本発明の積層構造体の製造方法は、ナノホール形成工程と、金属ナノピラー形成工程と、表面処理工程と、第二のナノホール形成工程と、第二の金属ナノピラー形成工程と、を含み、更に必要に応じて適宜選択したその他の工程を含む。
【００３９】
−ナノホール形成工程−
前記ナノホール形成工程は、絶縁層を形成しつつ該絶縁層にナノホールを複数形成する工程である。
【００４０】
前記絶縁層の形成方法としては、特に制限はなく、公知の方法の中から適宜選択することができ、例えば、金属材料を用いてスパッタ法、蒸着法などにより金属層を形成し、該金属層に陽極酸化法等のナノホール形成処理を行う方法が好適に挙げられる。
前記金属層の材料としては、例えば、アルミニウム、などが挙げられる。
前記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、前記金属層の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、前記金属層の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。
【００４１】
前記ナノホール形成処理としては、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、陽極酸化処理、エッチング処理などが好適に挙げられる。これらの中でも、前記金属層を前記絶縁層に変化させつつ、該絶縁層に略直交する方向に多数のナノホールを略等間隔にかつ均等に配列形成することができる等の点で、陽極酸化処理が特に好ましい。
【００４２】
前記陽極酸化処理における電圧としては、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、次式、ナノホールの直径（ｎｍ）÷Ａ（ｎｍ／Ｖ）  （ただし、Ａ＝１．０〜４．０）、で与えられる値の電圧を選択するのが好ましい。
前記電圧が、前記式で与えられる範囲から選択される値であると、前記ナノホールの配列の制御が容易である点で有利である。
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。
【００４３】
なお、前記陽極酸化処理の前において、前記絶縁層上に前記ナノホールを配列形成するための凹状ラインを予め形成しておくのが好ましい（図２４Ａ参照）。この場合、前記陽極酸化処理を行うと、前記凹状ライン上にのみ、効率的に前記ナノホールを形成することができる点で有利である（図２４Ｂ及び図２５参照）。
前記凹状ラインの長さ方向と直交方向の断面形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、四角形状、Ｖ形状、半円形状などが挙げられる。
【００４４】
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）図２６に示すように、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を、前記金属層（例えば、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（図２４Ａ参照）、（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。
【００４５】
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、前記ナノホール列の幅を、前記ナノホール列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）させることができる（図２７Ａ参照）。この場合、該ナノホールに前記金属ナノピラーの材料を充填してなる金属ナノピラー（図２７Ｂ参照）を有する前記絶縁層を積層して得た前記積層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。
【００４６】
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。また、前記モールドとしては、図２８Ａのような形状のものを使用してもよく、この場合、図２８Ｂのようなパターンの金属ナノピラーを形成することができる。なお、該モールドは、複数回使用することができる。
【００４７】
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。
【００４８】
前記ナノホール（細孔）は、前記絶縁層の一の露出面（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、前記絶縁層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、前記積層構造体を前記磁気記録媒体として適用する場合には、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。
【００４９】
前記ナノホールの大きさとしては、特に制限はなく、形成する前記金属ナノピラーの大きさに応じて適宜選択することができるが、例えば、前記積層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、前記積層構造体を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、前記積層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。
【００５０】
前記ナノホールの配列としては、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。前記積層構造体をＤＮＡチップ等に適用する場合には前者の配列が好ましく、前記積層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、前記積層構造体を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、低ノイズ性、耐熱揺らぎ性等に優れ、極めて高品質である。
【００５１】
−金属ナノピラー形成工程−
前記金属ナノピラー形成工程は、前記ナノホールの内部に金属ナノピラーの材料を充填して金属ナノピラーを形成する工程である。
前記金属ナノピラー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、前記ナノホールに前記金属ナノピラーの材料を充填（堆積）する方法、などが好適に挙げられる。
前記充填の方法としては、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、前記ナノホールの内部深くまで前記金属ナノピラーの材料を充填することができる点で、メッキ法、電着法、などが好適に挙げられる。
前記メッキ法としては、例えば、無電解メッキ法、電界メッキ法、などが挙げられる。該メッキ法における条件としては、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、後述する軟磁性下地層又は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。
【００５２】
−表面処理工程−
前記表面処理工程は、前記金属ナノピラーが形成された前記絶縁層の表面処理を行う工程である。
前記表面処理としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、前記絶縁層の表面を研磨することができる処理が好ましく、例えば、化学的研磨法（ＣＰＭ）、イオンミリング、などが特に好適に挙げられる。
前記表面処理の条件としては、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。
前記表面処理工程を行うと、前記絶縁層の前記絶縁層の材料（例えばアルミナ）と、前記金属ナノピラーの前記金属ナノピラーの材料（例えばＣｏ）との間では、同条件でエッチング処理を行った時のエッチングレートが相違するため、例えば、イオン加速電圧３００Ｖ、電流３００ｍＡ、Ａｒガスを使用してイオンミリングをした場合のミリングレートは、前記Ｃｏの場合には０．４ｎｍ／ｓであり、前記アルミナの場合には０．１ｎｍ／ｓであり、前記金属ナノピラーの前記金属ナノピラーの材料（例えばＣｏ）の方が、前記絶縁層の前記絶縁層の材料（例えばアルミナ）よりも前記エッチングレートが大きい場合には、該金属ナノピラーの方が前記絶縁層よりも窪み（凹状態となり）、前記絶縁層における前記金属ナノピラーの露出端部はそれに隣接する絶縁層部分よりも前記基板側に位置する（凹状態となる）。前記表面処理工程を行うことにより、前記絶縁層における前記金属ナノピラーの長さ（高さ）を均一に揃えることができる。その結果、得られる積層構造体を磁気記録媒体に適用すると、該磁気記録媒体は低ノイズ性、耐熱揺らぎ性等に優れる。
なお、本発明においては、前記表面処理工程の後であって後述の第二のナノホール形成工程の前に、中間層形成工程を行ってもよい。
【００５３】
−中間層形成工程−
前記中間層形成工程は、前記表面処理（前記表面処理工程が行われた）された前記絶縁層の表面に上述の中間層を形成する工程である。
前記中間層の形成方法としては、特に制限はなく、公知の方法の中から適宜選択することができ、例えば、スパッタ法、蒸着法、などが挙げられる。
前記中間層の材料としては、上述した通りである。
【００５４】
−第二のナノホール形成工程−
前記第二のナノホール形成工程は、表面が処理された前記絶縁層（第一層）上に、絶縁層（第二層）を形成しつつ該絶縁層（第二層）にナノホールを複数形成するナノホール形成処理を行う工程である。
前記第二のナノホール形成工程は、前記金属ナノピラー形成工程又は前記中間層形成工程の後に行うことができる。
前記第二のナノホール形成工程は、上述したナノホール形成工程と同様にして行うことができる。
【００５５】
−第二の金属ナノピラー形成工程−
前記第二の金属ナノピラー形成工程は、前記絶縁層（第二層）に形成した前記ナノホールの内部に金属ナノピラーの材料を充填して金属ナノピラーを形成する工程である。
前記第二の金属ナノピラー形成工程は、上述した前記金属ナノピラー形成工程と同様にして行うことができる。
前記第二の金属ナノピラー形成工程により、前記金属ナノピラーが形成された前記金属（第一層）上に、前記金属ナノピラーが形成された前記絶縁層（第二層）が積層された、本発明の積層構造体が得られる。
本発明においては、前記第二の金属ナノピラー形成工程の後に、前記表面処理工程、前記ナノホール形成工程、前記金属ナノピラー形成工程、を繰り返すことにより、前記積層構造体における積層数を増やすことができる。
【００５６】
ここで、本発明の積層構造体及びその製造方法について、図面を参照しながら説明すると、以下の通りである。
即ち、図８に示すように、まず、基板１上に金属層（第一層）を形成する。該金属層（第一層）に前記ナノホール形成処理を行い、該金属層を絶縁層２（第一層）に変化させつつナノホールを基板１の表面に直交する方向に多数形成する。以上が、前記ナノホール形成工程に相当する。
次に、該ナノホールに前記金属ナノピラーの材料を充填（堆積）させることにより、前記金属ナノピラーの材料で形成された金属ナノピラー２０を形成する。以上が、前記金属ナノピラー形成工程に相当する。
【００５７】
そして、図９に示すように、金属ナノピラー２０が形成された絶縁層２の露出表面に対し表面処理工程を行う。すると、絶縁層２（第一層）を形成している前記絶縁層の材料と、金属ナノピラー２０を形成している前記金属ナノピラーの材料との間では、同条件でエッチング処理を行った時のエッチングレートが相違するため、例えば、金属ナノピラー２０を形成している前記金属ナノピラーの材料の方が、絶縁層２（第一層）を形成している前記絶縁層の材料よりも前記エッチングレートが大きい場合には、図９に示すように、金属ナノピラー２０の方が絶縁層２よりも窪み（凹状態となり）、絶縁層２（第一層）における、金属ナノピラーの露出端部２ａはそれに隣接する絶縁層２ｂよりも基板１側に位置する（凹状態となる）。以上が、前記表面処理工程に相当する。この表面処理工程を行うことにより、絶縁層２における金属ナノピラー２０の高さ（長さ）を均一に揃えることができる。
【００５８】
次に、図１０に示す通り、前記表面処置工程を行った絶縁層２（第一層）の表面に金属層（第二層）を形成する。このとき、金属層（第二層）の表面は、絶縁層２（第一層）の表面の凹凸を反映して凹凸になる。次に、該金属層（第二層）の表面にナノホール形成を形成するためのパターン等を付与した後、図１１に示すように、該金属層（第二層）に陽極酸化処理等の前記ナノホール形成処理を行い、該金属層を絶縁層３（第二層）に変化させつつナノホール１０を基板１の表面に直交する方向に多数形成する。このとき、ナノホール１０は、絶縁層３（第二層）の表面における凹部に形成される。以上が、前記第二のナノホール形成工程に相当する。
次に、図１２に示す通り、ナノホール１０に前記金属ナノピラーの材料を充填（堆積）させることにより、前記金属ナノピラーの材料で形成された金属ナノピラー３０を形成する。以上が、前記第二の金属ナノピラー形成工程に相当する。
【００５９】
そして、金属ナノピラー３０が形成された絶縁層３の露出表面に対し表面処理工程を行う。すると、絶縁層３（第二層）を形成している前記絶縁層の材料と、金属ナノピラー２０を形成している前記金属ナノピラーの材料との間では、同条件でエッチング処理を行った時のエッチングレートが相違するため、例えば、金属ナノピラー２０を形成している前記金属ナノピラーの材料の方が、絶縁層３（第二層）を形成している前記絶縁層の材料よりも前記エッチングレートが大きい場合には、金属ナノピラー２０の方が絶縁層３よりも窪み（凹状態となり）、絶縁層３（第二層）における、金属ナノピラーの露出端部２ａはそれに隣接する絶縁層２ｂよりも基板１側に位置する（凹状態となる）。この表面処理工程を行うことにより、絶縁層３における金属ナノピラー３０の長さ（高さ）を均一に揃えることができる。
次に、図１３に示す通り、前記表面処置工程を行った絶縁層３（第二層）の表面に金属層（第三層）を形成する。このとき、該金属層（第三層）の表面は、絶縁層３（第二層）の表面の凹凸を反映して凹凸になる。次に、図１３に示すように、該金属層（第三層）に陽極酸化処理等の前記ナノホール形成処理を行い、該金属層を絶縁層に変化させつつナノホール１０を基板１の表面に直交する方向に多数形成する。このとき、ナノホール１０は、絶縁層４（第三層）の表面における凹部に形成される。以上が、前記第三のナノホール形成工程に相当する。
次に、図１３に示す通り、ナノホール１０に前記金属ナノピラーの材料を充填（堆積）させることにより、前記金属ナノピラーの材料で形成された金属ナノピラー４０を形成する。以上が、前記第三の金属ナノピラー形成工程に相当する。
【００６０】
金属ナノピラー４０が形成された絶縁層３の表面を前記研磨工程を行って、平滑化し、平坦化させることにより、表面が平ら積層構造体が得られる。なお、図８から図１３に示す例では、金属ナノピラー２０と３０とは、また、金属ナノピラー３０と４０とは、それぞれ略同等の直径を有し、互いに接触し、略同じ位置に形成されている。こうして得られた積層構造体においては、前記表面処理工程を行っているので、金属ナノピラー２０、３０、４０それぞれにおける長さ、直径等が均一である。このため、金属ナノピラー２０、３０、４０に起因する諸特性にムラがなく、均一である。
【００６１】
なお、ナノホール１０は、陽極酸化処理時乃至後に薄いシュウ酸を用いてその直径（開口径）を拡大することができる。絶縁層３（第二層）におけるナノホール１０の直径（開口径）を前記シュウ酸を用いて拡大することにより、図１４に示すように、金属３（第二層）においては、絶縁層（第一層）及び絶縁層（第三層）に比べて直径の大きな金属ナノピラー３０が形成されている。
【００６２】
（磁気記録媒体）
本発明の磁気記録媒体は、基板上に、本発明の上述した前記積層構造体を有してなり、更に必要に応じて適宜選択したその他の部材等を有してなり、前記基板面に対し略直交する方向に、磁性材料で形成された金属ナノピラーが位置している。即ち、本発明の磁気記録媒体は、前記基板上に、長さが略一定である複数の金属ナノピラーによって貫通された絶縁層を複数積層した状態で有してなる積層構造体を有してなり、更に必要に応じて適宜選択したその他の部材等を有してなり、該基板面に対し略直交する方向に前記金属ナノピラーが位置している。
【００６３】
前記積層構造体としては、上述した本発明の積層構造体が好適に挙げられる。
前記積層構造体における各絶縁層の厚みとしては、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。
【００６４】
前記積層構造体における前記絶縁層には前記金属ナノピラーが形成されているが、該金属ナノピラーは、磁性材料で形成されているのが好ましく、この場合、前記絶縁層において該金属ナノピラーにより磁性層を形成することができる。
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、上述した前記積層構造体において、前記基板側から順に形成された各絶縁層にそれぞれ形成された前記金属ナノピラーが、軟磁性層、強磁性層を形成しているのが好ましく、更に必要に応じて非磁性層（中間層）を形成しているのが好ましい。換言すれば、前記積層構造体における、隣接する前記絶縁層において、前記基板側に位置する基板側絶縁層における前記金属ナノピラーが軟磁性材料で形成され、前記基板側絶縁層に隣接する隣接絶縁層における金属ナノピラーが強磁性材料で形成されているのが好ましい。なお、これらを形成する前記金属ナノピラーは互いに接触して位置しているのが好ましい。
このとき、前記隣接絶縁層の厚みとしては、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倍であるのが好ましく、前記隣接絶縁層の厚みが前記基板側絶縁層の厚み以下であるのがより好ましい。
また、前記基板と前記基板側絶縁層との間には、軟磁性下地層を有していてもよく、この場合、該隣接絶縁層の厚みとしては、基板側絶縁層及び軟磁性下地層の厚みの合計以下であるのが好ましい。
【００６５】
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、例えば、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。
【００６６】
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。本発明においては、前記強磁性層は、前記積層構造体における前記金属ナノピラーによって形成することができる。
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。
【００６７】
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１５００ｋＢＰＩ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。
【００６８】
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。
【００６９】
例えば、前記（１）の態様の場合、該磁気記録媒体に対し単磁極ヘッドを用いて磁気記録を行うと、前記単磁極ヘッドと前記軟磁性層との間の距離が、前記積層構造体の厚みよりも短く、前記強磁性層の厚みと略等しくなるため、前記積層構造体の厚みに拘らず前記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り、また、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）１４に集中する結果、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が著しく向上する点で有利である。
【００７０】
前記強磁性層（記録層）の厚みムラとしては、例えば、±５％以下であるのが好ましく、±２％以下であるのがより好ましい。
前記強磁性層（記録層）の厚みムラが、±５を超えると、前記磁気記録媒体における、媒体飽和磁化（ｔＢｒ）及び異方性磁界（Ｈｄ）にバラツキが生じ、ノイズの原因となることがある。
なお、前記強磁性層（記録層）の厚みムラは、例えば、断面ＳＥＭ、断面ＴＥＭを観察することにより、評価することができる。
【００７１】
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、前記積層構造体の厚みよりも短く、該強磁性層の厚みと略等しくすることができ、その上、強磁性層及び軟磁性層の厚みムラをなくすことができるため、前記積層構造体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、低ノイズ性、耐熱揺らぎ性等に優れる点で有利である。
【００７２】
前記磁気記録媒体において、前記強磁性層（記録層）の厚み（ｔ）、即ち金属ナノピラーの長さ（高さ）にばらつきが生じると、媒体飽和磁化（ｔＢｒ）にばらつきが生ずる。このとき、前記磁気記録媒体からの信号磁界の出力にばらつきが生じてしまうため、リードヘッド出力にばらつきが生じ、結果として、歩留まり低下が生じてしまう。本発明の磁気記録媒体においては、前記強磁性層（記録層）として機能する前記金属ナノピラーの長さ（高さ）が一定でバラツキがないため、前記媒体飽和磁化（ｔＢｒ）にバラツキが生じず、リードヘッド出力にバラツキが生ずるおそれがなく、高品質である。
【００７３】
また、前記磁気記録媒体において、前記強磁性層（記録層）の厚み（ｔ）、即ち金属ナノピラーの長さ（高さ）にばらつきが生じると、該記録層の形状（アスペクト比）が変わり、形状異方性によって生じる異方性磁界（Ｈｄ）にばらつきが生ずる。その結果、媒体の保磁力（Ｈｃ）にもばらつきが生じてしまい、書き込みの歩留まりが悪化してしまうおそれがある。
なお、異方性磁界（Ｈｄ）は、次式、Ｈｄ  ＝  Ｎ・Ｉ／μ０、で示される（近角著「強磁性体の物理（上）」ｐ１３参照）。前記式中、Ｎは、反磁界係数を表し、Ｉは、磁化の強さを表し、μ０は、真空透磁率を表す。
ここで、前記Ｎは形状に依存し、強磁性層（記録層）が細長い円柱棒と仮定すると、アスペクト比（長さ／直径）とＮとの関係は、例えば、アスペクト比（長さ／直径）が１のとき、Ｎは０．２７であり、アスペクト比（長さ／直径）が２のとき、Ｎは０．１４であり、アスペクト比（長さ／直径）が５のとき、Ｎは０．０４である。
本発明の磁気記録媒体においては、前記強磁性層（記録層）として機能する前記金属ナノピラーの長さ（高さ）が一定でバラツキがないため、前記異方性磁界（Ｈｄ）にバラツキが生じず、書き込みの歩留まりが悪化するおそれがなく、高品質である。
【００７４】
本発明において、前記軟磁性層は、前記積層構造体における前記金属ナノピラーによって形成することができる。
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
本発明においては、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。該中間層は、前記金属ナノピラーによって形成することができる。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。
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。
【００７８】
本発明の磁気記録媒体においては、前記基板と前記積層構造体との間に、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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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、プラズマＣＶＤ法、塗布法、などにより行うことができる。
【００８５】
本発明の磁気記録媒体は、その表面が平坦であるのが好ましい。該磁気記録媒体の表面を平滑にする方法としては、該磁気記録媒体の表面を研磨等する方法が挙げられる。
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、低ノイズ性、耐熱揺らぎ性等に優れ、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。
【００８６】
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。
【００８７】
（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、ナノホール形成工程、金属ナノピラー形成工程、表面処理工程、第二のナノホール形成工程、第二の金属ナノピラー形成工程を含み、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。
【００８８】
前記ナノホール形成工程は、上述した本発明の積層構造体の製造方法における前記ナノホール形成工程と同様にして行うことができる。前記金属ナノピラー形成工程は、前記金属材料として前記磁性材料を用いることを必須とした以外は、上述した本発明の積層構造体の製造方法における前記金属ナノピラー形成工程と同様にして行うことができる。前記表面処理工程は、上述した本発明の積層構造体の製造方法における前記表面処理工程と同様にして行うことができる。前記第二のナノホール形成工程は、上述した本発明の積層構造体の製造方法における前記第二のナノホール形成工程と同様にして行うことができる。前記第二の金属ナノピラー形成工程は、前記金属材料として前記磁性材料を用いることを必須とした以外は、上述した本発明の積層構造体の製造方法における前記第二の金属ナノピラー形成工程と同様にして行うことができる。
【００８９】
なお、前記ナノホール形成工程は、前記基板上に、絶縁層を形成しつつ該絶縁層にナノホールを複数形成する工程である。前記金属ナノピラー形成工程は、前記ナノホールの内部に磁性材料を充填して金属ナノピラーを形成する工程である。前記表面処理工程は、前記金属ナノピラーが形成された前記絶縁層の表面処理を行う工程である。前記第二のナノホール形成工程は、表面が処理された前記絶縁層上に、絶縁層を形成しつつ該絶縁層にナノホールを複数形成する工程である。前記第二の金属ナノピラー形成工程は、前記ナノホールの内部に磁性材料を充填して金属ナノピラーを形成する工程である。
本発明の磁気記録媒体においては、前記積層構造体における前記絶縁層が２層である場合、前記絶縁層（第一層）に、前記金属ナノピラー形成工程において充填する磁性材料としては、前記軟磁性材料であるのが好ましく、前記絶縁層（第二層）に、前記第二の金属ナノピラー形成工程において充填する磁性材料が、前記強磁性材料であるのが好ましい。
【００９０】
−軟磁性下地層形成工程−
前記軟磁性下地層形成工程は、前記ナノホール形成工程の前に基板上に軟磁性層を形成する工程である。該軟磁性下地層形成工程は、前記ナノホール形成工程の前に行うことができる。
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。
【００９１】
−電極層形成工程−
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。
前記電極層形成工程は、前記ナノホール形成工程の前に行うことができ、前記軟磁性下地層形成工程の後であって前記ナノホール形成工程の前に好適に行うことができる。
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。
【００９２】
−非磁性層形成工程−
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、前記金属ナノピラー形成工程と同様にして行うことができ、この場合、前記金属ナノピラーとして前記軟磁性層が形成された前記絶縁層上に積層された絶縁層に形成される前記金属ナノピラーを該非磁性層の非磁性材料のみで形成することができ、また、前記金属ナノピラー形成工程おいて、前記金属ナノピラーに用いる金属材料の１種として前記非磁性層の材料を用いることにより、ある絶縁層に形成される前記金属ナノピラーを該金属ナノピラーの材料と前記非磁性層の非磁性材料とで形成することができる。
前記非磁性層形成工程は、前記ナノホールに前記非磁性材料を充填（堆積）させることにより、行うことができる。
前記充填（堆積）の方法としては、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、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、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。
前記非磁性層形成工程により、前記ナノホール内に、前記軟磁性層上等に前記非磁性層が形成される。
【００９３】
−研磨工程−
前記研磨工程は、磁性層を形成した後、即ち、最表面に位置する前記絶縁層に前記金属ナノピラーを形成した後、該最表層の前記絶縁層の表面を研磨し、平坦化する工程であり、例えば、前記絶縁層が２層積層されている場合には、前記第二の金属ナノピラー形成工程の後、前記絶縁層（第二層）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点で有利である。
【００９４】
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。
【００９５】
ここで、本発明の磁気記録媒体及びその製造方法について、図面を参照しながら説明すると、以下の通りである。
即ち、図１５に示すように、まず、基板１上に下地６０を形成した後、軟磁性下地層（ＳＵＬ：ｓｏｆｔ  ｕｎｄｅｒ  ｌａｙｅｒ）７０としてＮｉＦｅを積層した。軟磁性下地層７０上に前記非磁性材料（アルミニウム）を用いて金属層（第一層）を形成する。
該金属層（第一層）の表面にナノホール１０を形成するためのパターンを形成した後、図１６に示すように、該金属層（第一層）に前記ナノホール形成処理（陽極酸化法など）を行い、該金属層（第一層）を絶縁層（アルミナ）に変化させつつナノホール１０（アルミナポア）を基板１の表面に直交する方向に多数形成する。以上が、前記ナノホール形成工程に相当する。
次に、図１７に示すように、ナノホール１０に前記磁性材料（軟磁性材料：ここではＮｉＦｅ）を充填（堆積）させることにより、前記軟磁性材料（ＮｉＦｅ）で形成された金属ナノピラー２０を形成する。以上が、前記金属ナノピラー形成工程に相当する。
【００９６】
そして、図１８に示すように、金属ナノピラー２０が形成された絶縁層２の露出表面に対し表面処理工程を行う。すると、絶縁層２（第一層）を形成している前記非磁性材料（アルミナ）と、金属ナノピラー２０を形成している前記軟磁性材料（ＮｉＦｅ）との間では、同条件でエッチング処理を行った時のエッチングレートが相違するため、例えば、金属ナノピラー２０を形成している前記軟磁性材料（ＮｉＦｅ）の方が、絶縁層２（第一層）を形成している前記非磁性材料（アルミナ）よりも前記エッチングレートが大きい場合には、図１８に示すように、金属ナノピラー２０の方が絶縁層２よりも窪み、絶縁層２（第一層）における、金属ナノピラーの露出端部２ａはそれに隣接する絶縁層２ｂよりも基板１側に位置する。以上が、前記表面処理工程に相当する。この表面処理工程により、ＮｅＦｅにより形成され、かつ前記軟磁性層として機能する複数金属ナノピラー２０の高さ（長さ）が、均一に揃えられる。その結果、得られる磁気記録媒体は、低ノイズ性、耐熱揺らぎ性等に優れる。
【００９７】
次に、図１９に示す通り、前記表面処置工程を行った絶縁層２（第一層）の表面に、Ｎｂを用いて中間層５０を形成した。このとき、中間層５０の表面は、絶縁層２（第一層）の表面の凹凸を反映して凹凸になる。その後、中間層５０（Ｎｂ）上に、前記非磁性材料（アルミニウム）を用いて金属層（第二層）を形成する。このとき、該金属層（第三層）の表面は、絶縁層３（第二層）の表面の凹凸を反映して凹凸になる。次に、該金属層（第二層）に前記ナノホール形成工程（陽極酸化法など）を行い、該金属層を絶縁層（アルミナ）に変化させつつナノホール１０を多数形成した。このとき、前記ナノホール形成処理の際、絶縁層３（第二層）がその露出端面側から基板１側へと徐々に掘り進められていくが、他端側まで到達すると、そこには中間層５０が形成されており、中間層５０（Ｎｂ）は耐エッチング性を有するので、ナノホール１０の形成は、中間層５０のところで停止される。このため、前記ナノホール形成処理によって絶縁層２（第一層）の表面が余分にエッチング等されることがない。以上が、前記第二のナノホール形成工程に相当する。
【００９８】
次に、図２０に示す通り、絶縁層３（第二層）に形成した多数のナノホール１０に、前記強磁性材料としてのコバルト（Ｃｏ）をメッキ法、電着法等により充填（堆積）させることにより、図２１に示す通り、前記強磁性材料であるコバルト（Ｃｏ）で形成された金属ナノピラー３０が形成される。以上が、前記第二の金属ナノピラー形成工程に相当する。
そして、金属ナノピラー３０が形成された絶縁層３の露出表面に対し、前記研磨工程を行って、平滑化し、平坦化させることにより、図２１に示す通り、表面が平ら磁気記録媒体が得られる。なお、図１５から図２１に示す例では、金属ナノピラー２０と３０とは、それぞれ略同等の直径を有し、互いに接触し、略同じ位置に形成されている。こうして得られた磁気記録媒体においては、従来の方法とは異なり、図２１に示す通り、単磁区構造に形成された強磁性層として機能する金属ナノピラー２０（Ｃｏ）と、その下方に続き、軟磁性層として機能する金属ナノピラー３０（ＮｉＦｅ）とにおける、長さ、直径等が均一かつ微細である。
【００９９】
こうして得られた本発明の磁気記録媒体においては、図２３に示す通り、基板１に対し略直交方向に、強磁性材料（Ｃｏ）で形成された金属ナノピラー３０が表面に多数存在しており、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とすることができ、例えば、垂直磁気記録用ヘッドを用いて記録を行えば、該垂直磁気記録用ヘッドと軟磁性下地層７０との間の距離が、絶縁層２（第一層）及び絶縁層３（第二層）の厚みの合計よりも短く、強磁性層として機能する金属ナノピラー３０の厚み（長さ、高さ）と略等しくなるため、絶縁層２（第一層）及び絶縁層３（第二層）の厚みの合計に拘らず強磁性層としての金属ナノピラー３０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７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）１４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、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、低ノイズ性、耐熱揺らぎ性等に優れ、高品質である。
【０１００】
（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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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１０２からの磁束が前記強磁性層（垂直磁化膜）１４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し、低ノイズ性、耐熱揺らぎ性等に優れる。
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
（素子）
本発明の素子は、本発明の前記積層構造体を備えてなり、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。
本発明の素子の具体例としては、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、不揮発メモリ、巨大磁気抵抗効果素子（ＨＤＤ用読み取り専用ヘッド、磁気センサなど）、スピンバルブ膜、トンネル効果膜、各種センサー（バイオセンサー、ガスセンサーなど）、ディスプレイ（電界効果型ディスプレイ、ＭＲＡＭなど）、光学素子、などが挙げられる。
【０１０５】
前記不揮発メモリとしては、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、相変化型メモリ、などが挙げられる。
【０１０６】
−相変化メモリ−
前記相変化型メモリ（相変化型半導体メモリ）は、相（物質の状態）変化で情報を記憶するものであり、電気信号を用いて読み書きを行うものであり、不揮発で再書き込みが可能である。
前記相変化型メモリにおいては、相変化膜の比抵抗がアモルファス状態と結晶状態とで異なることを利用して記録を行い、例えば、電流による温度差で相変化物質が結晶又は非結晶状態に変化することにより、抵抗が低い結晶状態である場合「０」に、抵抗が高い非結晶状態である時「１」と認識されて作動することが可能である。
本発明の素子を該相変化型メモリとして使用する場合、前記積層構造体における前記金属ナノピラーを前記相変化膜の材料で形成することにより、該積層構造体を前記相変化型メモリとすることができる。
【０１０７】
前記相変化型メモリは、図２９に示す通り、基板１上に、電極８０（下部端子）、絶縁層２（Ａｌ）、絶縁層３（Ａｌ）をこの順に有してなり、絶縁層２には、発熱素子として機能する金属ナノピラー２０が形成されており、絶縁層３には、大径の金属ナノピラー３、即ちここではメモリ部分として機能するカルコゲナイド膜（ＧｅＳｂＴｅ）が形成されている。前記カルコゲナイド膜の上には上部端子８２が形成されている。これは、本発明の積層構造体を用いたものである。
【０１０８】
該相変化型メモリにおいては、発熱素子として機能する金属ナノピラー２０によって、前記カルコゲナイド膜（ＧｅＳｂＴｅ）を相変化させる。該相変化型メモリは、本発明の前記積層構造物を用いているので、セルを小さくするができ、発熱素子（金属ナノピラー２０）とメモリ素子（前記カルコゲナイド膜（ＧｅＳｂＴｅ））との接触面積を小さくすることができ、書込電流を小さくできる。また、該相変化型メモリにおいては、各層のサイズ及び厚さから生じる端子抵抗や、接触面積等を揃えることができるため、ビットエラーが減少し、低消費電力とすることができる。
【０１０９】
ここで、本発明の不揮発メモリ（相変化型メモリ）の製造方法について、図面を参照しながら説明すると、以下の通りである。
即ち、図３０に示すように、まず、基板１上に下部電極８０（下部端子）を積層した後、図３１に示すように、下部電極８０上にアルミニウムを用いて金属層（第一層）を形成する。該金属層（第一層）の表面にナノホール１０を形成するためのパターンを形成した後、図３１に示すように、該金属層（第一層）に前記ナノホール形成処理（陽極酸化法など）を行い、該金属層を絶縁層（アルミナ）に変化させつつナノホール１０（アルミナポア）を基板１の表面に直交する方向に多数形成する。以上が、前記ナノホール形成工程に相当する。次に、図３１に示すように、ナノホール１０に前記発熱素子の材料（Ｗ又はＭｏ）を充填（堆積）させることにより、前記発熱素子の材料（Ｗ又はＭｏ）で形成された金属ナノピラー２０を形成する。以上が、前記金属ナノピラー形成工程に相当する。
【０１１０】
そして、金属ナノピラー２０が形成された絶縁層２の露出表面に対し表面処理工程を行う。すると、絶縁層２（第一層）を形成しているアルミナと、金属ナノピラー２０を形成している前記発熱素子の材料（Ｗ又はＭｏ）との間では、同条件でエッチング処理を行った時のエッチングレートが相違するため、例えば、金属ナノピラー２０を形成している前記発熱素子の材料（Ｗ又はＣｏ）の方が、絶縁層２（第一層）を形成しているアルミナよりも前記エッチングレートが大きい場合には、金属ナノピラー２０の方が絶縁層２よりも窪み、絶縁層２（第一層）における、金属ナノピラーの露出端部２ａはそれに隣接する絶縁層２ｂよりも基板１側に位置する。以上が、前記表面処理工程に相当する。この表面処理工程により、Ｗ又はＭｏにより形成され、かつ前記軟磁性層として機能する複数金属ナノピラー２０の高さ（長さ）が、均一に揃えられる。
【０１１１】
次に、図３２に示す通り、前記表面処置工程を行った絶縁層２（第一層）の表面に、アルミニウムを用いて金属層（第二層）を形成する。このとき、該金属層（第二層）の表面は、絶縁層１（第一層）の表面の凹凸を反映して凹凸になる。次に、該金属層（第二層）に前記ナノホール形成工程（陽極酸化法など）を行い、該金属層を絶縁層（アルミナ）に変化させつつナノホール１０を多数形成した。このとき、図３３に示すように、シュウ酸を用いてナノホール１０の開口径を拡大させた。以上が、前記第二のナノホール形成工程に相当する。
【０１１２】
次に、図３３に示す通り、絶縁層３（第二層）に形成した多数の大径のナノホール１０に、前記メモリ素子材料としての前記カルコゲナイド膜（ＧｅＳｂＴｅ）をメッキ法、電着法等により充填（堆積）させた。前記カルコゲナイド膜（ＧｅＳｂＴｅ）で形成された金属ナノピラー３０が形成される。以上が、前記第二の金属ナノピラー形成工程に相当する。
そして、金属ナノピラー３０が形成された絶縁層３の露出表面に対し、前記研磨工程を行って、平滑化し、平坦化させることにより、図３４に示す通り、表面が平ら相変化型メモリが得られる。なお、図３４に示す例では、金属ナノピラー２０と３０とは、それぞれ互いに接触し、略同じ位置に形成されている。
【０１１３】
こうして得られた本発明の不揮発メモリ（相変化型メモリ）においては、図２３に示す通り、各層のサイズ及び厚さから生じる端子抵抗や、接触面積等を揃えることができるため、ビットエラーが減少し、低消費電力とすることができる。
【０１１４】
−巨大磁気抵抗効果素子、スピンバルブ膜−
前記巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）素子は、そのヘッドにスピンバルブ素子（スピンバルブ膜）が用いられており、該スピンバルブ素子は、強磁性層で非磁性層を挟んだ構造（磁性層・非磁性層・磁性層というサンドイッチ構造）の薄膜になっており、フリー層と呼ばれる片方の強磁性層が磁化の向きを変えることで、２つの磁性層の磁化方向が平行か反平行かによって伝導電子の散乱が異なり電気抵抗の違いを示す現象である巨大磁気抵抗効果が得られる。前記巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）素子は、前記巨大磁気抵抗（Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）効果という物理現象を利用した素子であり、磁気エネルギーの時間変化を素子が感じ取って、抵抗値の変化として出力する磁気抵抗素子（ＭＲ素子）の一種である。
【０１１５】
前記巨大磁気抵抗効果を示す前記スピンバルブ膜を利用したハードディスクの磁気ヘッドの構造としては、例えば、前記スピンバルブ膜によって記録媒体からの磁界変化を読み出す再生ヘッド部分と、コイルに電流を流すことによって磁界を発生させ記録を行う記録ヘッド部分とを有する構造、などが好適に挙げられる。
【０１１６】
前記スピンバルブ膜の具体例としては、外部磁界に反応する層（フリー層）として機能する上部ＮｉＦｅ（パーマロイ）層と、反強磁性ＭｎＰｔと交換結合することにより磁化方向が固定された層（スピン層）として機能する下部Ｃｏ層とを有する。該スピンバルブ膜により、電流の流れが、水道のバルブのようにフリー層のスピンの向きがひねられる（１８０度逆転する）。また、該スピンバルブ膜においては、ゼロ磁界から負方向に磁界を加えていくと、ある程度の磁界まで磁化が負の一定値（飽和値の半分程度）で安定し、２つの強磁性層の磁化方向が反平行となっており、両磁性層の磁化が反平行のとき、素子の電気抵抗が急上昇するため、非常に高い磁界感度を示す素子として使用可能である。
【０１１７】
前記巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）素子は、読取専用なので、パソコンなどのＨＤＤ用磁気ヘッドとして適用する場合には、書込用のインダクティブヘッド（電磁誘導タイプ）を複合して形成される。
本発明の素子を該巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）素子として使用する場合、前記積層構造体における前記金属ナノピラーにより、前記磁性層・前記非磁性層・前記磁性層というサンドイッチ構造を形成することにより、該積層構造体を前記巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）素子とすることができる。
本発明の素子においては、該巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）素子として使用する場合、前記磁性層・前記非磁性層・前記磁性層というサンドイッチ構造を、略均一な長さ（厚み）を有する金属ナノピラーによって形成するため、異方性磁場（Ｈｕａ）や、ＭＲ比や、抵抗値などにばらつきが生じ難く、極めて高品質である。
【０１１８】
ここで、スピンバルブ型ＧＭＲ素子の具体例を図面を参照しながら説明する。
第一のスピンバルブ型ＧＭＲ素子は、図３５に示すように、基板１上に下部電極８０を有し、下部電極８０上に、コバルト（Ｃｏ）による金属ナノピラーが多数形成された絶縁層と、銅（Ｃｕ）による金属ナノピラーが多数形成された絶縁層とが繰り返し多数積層された積層体１００を有し、積層体１００上に上部電極８０を有してなる。
積層体１００には、コバルト（Ｃｏ）による金属ナノピラーと、銅（Ｃｕ）による金属ナノピラーとが交互に接触し、かつ略同じ大きさで同じ位置に形成されている。このため、積層体１００内では、あたかもコバルト（Ｃｏ）と銅（Ｃｕ）とで形成された金属ナノピラーが複数、基板１と直交方向に多数形成されているようになっている。
【０１１９】
第二のスピンバルブ型ＧＭＲ素子は、図３６に示すように、基板１上に下部電極８０を有し、下部電極８０上に、ＮｉＣｒによる金属ナノピラーが多数形成された絶縁層と、ＰｔＭｎによる金属ナノピラーが多数形成された絶縁層と、ＣｏＦｅによる金属ナノピラーが多数形成された絶縁層と、Ｒｕによる金属ナノピラーが多数形成された絶縁層と、ＣｏＦｅによる金属ナノピラーが多数形成された絶縁層と、Ｃｕによる金属ナノピラーが多数形成された絶縁層と、ＮｉＦｅによる金属ナノピラーが多数形成された絶縁層とが積層された積層体１００を有し、積層体１００上に上部電極８０を有してなる。
積層体１００には、ＮｉＣｒによる金属ナノピラーと、ＰｔＭｎによる金属ナノピラーと、ＣｏＦｅによる金属ナノピラーと、Ｒｕによる金属ナノピラーと、ＣｏＦｅによる金属ナノピラーと、Ｃｕによる金属ナノピラーと、ＮｉＦｅによる金属ナノピラーとがこの順に接触し、かつ略同じ大きさで同じ位置に形成されている。
【０１２０】
ここで、本発明のスピンバルブ型ＧＭＲ素子の製造方法について、図面を参照しながら説明すると、以下の通りである。
即ち、図３６に示すように、まず、基板１上に、フォトリソプロセス等を利用して、下部電極８０（下部端子）を積層した後、アルミニウムを用いて金属層（第一層）を形成する。該金属層（第一層）の表面にナノホール１０を形成するためのパターンを形成した後、該金属層（第一層）に前記ナノホール形成処理（陽極酸化法など）を行い、該金属層を絶縁層に変化させつつナノホール１０（アルミナポア）を基板１の表面に直交する方向に多数形成する。以上が、前記ナノホール形成工程に相当する。次に、ナノホール１０にＮｉＣｒを充填（堆積）させることにより、前記ＮｉＣｒで形成された金属ナノピラー２０を多数形成する。以上が、前記金属ナノピラー形成工程に相当する。
【０１２１】
そして、金属ナノピラー２０が形成された絶縁層２の露出表面に対し表面処理工程を行う。すると、金属ナノピラー２０の方が絶縁層２よりも窪む。以上が、前記表面処理工程に相当する。この表面処理工程により、ＮｉＣｒにより形成された複数金属ナノピラー２０の高さ（長さ）が、均一に揃えられる。
【０１２２】
次に、前記表面処置工程を行った絶縁層２（第一層）の表面に、アルミニウムを用いて金属層（第二層）を形成する。このとき、該金属層（第二層）の表面は、絶縁層２（第一層）の表面の凹凸を反映して凹凸になる。次に、該金属層（第二層）に前記ナノホール形成工程（陽極酸化法など）を行い、該金属層を絶縁層（アルミナ）に変化させつつナノホール１０を多数形成する。以上が、前記第二のナノホール形成工程に相当する。
次に、絶縁層３（第二層）に形成したナノホール１０に、ＰｔＭｎをメッキ法、電着法等により充填（堆積）させる。ＰｔＭｎによる金属ナノピラー３０が多数形成される。以上が、前記第二の金属ナノピラー形成工程に相当する。
【０１２３】
そして、金属ナノピラー３０が形成された絶縁層３の露出表面に対し表面処理工程を行う。すると、金属ナノピラー３０の方が絶縁層３よりも窪む。以上が、前記表面処理工程に相当する。この表面処理工程により、ＰｔＭｎにより形成された複数金属ナノピラー３０の高さ（長さ）が、均一に揃えられる。
【０１２４】
次に、前記表面処置工程を行った絶縁層３（第二層）の表面に、アルミニウムを用いて金属層（第三層）を形成する。このとき、該金属層（第三層）の表面は、絶縁層３（第二層）の表面の凹凸を反映して凹凸になる。次に、該金属層（第三層）に前記ナノホール形成工程（陽極酸化法など）を行い、該金属層から絶縁層（アルミナ）に変化させつつナノホール１０を多数形成する。以上が、前記第三のナノホール形成工程に相当する。
次に、絶縁層４（第三層）に形成したナノホール１０に、ＣｏＦｅをメッキ法、電着法等により充填（堆積）させる。ＣｏＦｅによる金属ナノピラー４０が多数形成される。以上が、前記第三の金属ナノピラー形成工程に相当する。
【０１２５】
そして、金属ナノピラー４０が形成された絶縁層４の露出表面に対し表面処理工程を行う。すると、金属ナノピラー４０の方が絶縁層４よりも窪む。以上が、前記表面処理工程に相当する。この表面処理工程により、ＣｏＦｅにより形成された多数の金属ナノピラー４０の高さ（長さ）が、均一に揃えられる。
【０１２６】
次に、前記表面処置工程を行った絶縁層４（第三層）の表面に、アルミニウムを用いて金属層（第四層）を形成する。このとき、該金属層（第四層）の表面は、絶縁層４（第三層）の表面の凹凸を反映して凹凸になる。次に、該金属層（第四層）に前記ナノホール形成工程（陽極酸化法など）を行い、該金属層（第四層）を絶縁層（アルミナ）（第四層）に変化させつつナノホール１０を多数形成する。以上が、第四のナノホール形成工程に相当する。
次に、絶縁層（第四層）に形成したナノホール１０に、Ｒｕをメッキ法、電着法等により充填（堆積）させる。Ｒｕによる金属ナノピラーが形成される。以上が、第四の金属ナノピラー形成工程に相当する。
【０１２７】
そして、金属ナノピラーが形成された絶縁層の露出表面に対し表面処理工程を行う。すると、金属ナノピラーの方が絶縁層よりも窪む。以上が、前記表面処理工程に相当する。この表面処理工程により、Ｒｕにより形成された多数の金属ナノピラー４０の高さ（長さ）が、均一に揃えられる。
【０１２８】
次に、前記表面処置工程を行った絶縁層（第四層）の表面に、アルミニウムを用いて金属層（第五層）を形成する。このとき、該金属層（第五層）の表面は、絶縁層（第四層）の表面の凹凸を反映して凹凸になる。次に、該金属層（第五層）に前記ナノホール形成工程（陽極酸化法など）を行い、該金属層（第五層）を絶縁層（アルミナ）（第五層）に変化させつつナノホール１０を多数形成する。以上が、第五のナノホール形成工程に相当する。
次に、絶縁層（第五層）に形成したナノホール１０に、ＣｏＦｅをメッキ法、電着法等により充填（堆積）させる。ＣｏＦｅによる金属ナノピラーが多数形成される。以上が、第五の金属ナノピラー形成工程に相当する。
【０１２９】
そして、金属ナノピラーが形成された絶縁層の露出表面に対し表面処理工程を行う。すると、金属ナノピラーの方が絶縁層よりも窪む。以上が、前記表面処理工程に相当する。この表面処理工程により、ＣｏＦｅにより形成された多数の金属ナノピラーの高さ（長さ）が、均一に揃えられる。
【０１３０】
次に、前記表面処置工程を行った絶縁層（第五層）の表面に、アルミナを用いて絶縁層（第六層）を形成する。このとき、絶縁層（第六層）の表面は、絶縁層（第五層）の表面の凹凸を反映して凹凸になる。次に、絶縁層（第六層）に前記ナノホール形成工程（陽極酸化法など）を行い、ナノホール１０を多数形成する。以上が、第六のナノホール形成工程に相当する。
次に、絶縁層（第六層）に形成したナノホール１０に、Ｃｕをメッキ法、電着法等により充填（堆積）させる。Ｃｕによる金属ナノピラーが多数形成される。以上が、第六の金属ナノピラー形成工程に相当する。
【０１３１】
そして、金属ナノピラーが形成された絶縁層の露出表面に対し表面処理工程を行う。すると、金属ナノピラーの方が絶縁層よりも窪む。以上が、前記表面処理工程に相当する。この表面処理工程により、Ｃｕにより形成された多数の金属ナノピラーの高さ（長さ）が、均一に揃えられる。
【０１３２】
次に、前記表面処置工程を行った絶縁層（第六層）の表面に、アルミニウムを用いて金属層（第七層）を形成する。このとき、該金属層（第七層）の表面は、絶縁層（第六層）の表面の凹凸を反映して凹凸になる。次に、該金属層（第七層）に前記ナノホール形成工程（陽極酸化法など）を行い、該金属層（第七層）から絶縁層（アルミナ）（第七層）に変化させつつナノホール１０を多数形成する。以上が、第七のナノホール形成工程に相当する。
次に、絶縁層（第七層）に形成したナノホール１０に、ＮｉＦｅをメッキ法、電着法等により充填（堆積）させる。ＮｉＦｅによる金属ナノピラーが多数形成される。以上が、第七の金属ナノピラー形成工程に相当する。
【０１３３】
そして、金属ナノピラーが形成された絶縁層の露出表面に対し、前記研磨工程を行って、平滑化し、平坦化させることにより、図３６に示す、スピンバルブ型ＧＭＲ素子が得られる。
【０１３４】
−トンネル効果膜−
前記トンネル効果膜は、非磁性層に絶縁膜を用い、強磁性層の磁化の方向に依存してトンネル電流の大きさが変化し、抵抗が大きく変化するというトンネル磁気抵抗効果（ＴＭＲ）を利用した膜である。
前記トンネル効果膜は、２層の強磁性体層の間に薄い絶縁体を挟んだ構造(「トンネル接合」と呼ばれる)を有し、該トンネル効果膜においては、この上下の膜の間に電圧を印加すると、トンネル効果という量子力学的効果によって、電子が絶縁体を通過して電流が流れる。電流の流れ易さは、２層の強磁性体どうしの磁化の相対的な向きによって変化し、互いの磁化の方向が平行な時に、より電流が流れ易くなり(即ち抵抗が低くなる)、磁化の方向が反平行な時に、電流が流れにくくなる(即ち抵抗が高くなる)。
本発明の素子は、該トンネル効果膜として使用するできる。
【実施例】
【０１３５】
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、本発明の積層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。また、本発明の積層構造体を備えた本発明の素子を実施するものである。
【０１３６】
（実施例１）
＜磁気記録媒体の製造＞
−軟磁性下地層形成工程−
図１５に示すように、基板１上に密着層である下地６０としてのＴａをスパッタ法により厚み５ｎｍに形成した後、軟磁性下地層（ＳＵＬ：ｓｏｆｔ  ｕｎｄｅｒ  ｌａｙｅｒ）７０としてＮｉＦｅをスパッタ法により厚み２０ｎｍに積層した。
【０１３７】
−ナノホール形成工程−
次に、軟磁性下地層７０上に前記非磁性材料であるアルミニウムを用いて金属（第一層）をスパッタ法により厚み２００ｎｍに形成した。
ここで、該金属層（第一層）の表面に、ナノホールを形成するための凹凸パターンをインプリント転写するためのモールドを以下のように製造した。即ち、光ディスク原盤作製用のＤｅｅｐ  ＵＶ露光装置（波長：２５７ｎｍ）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、円周方向に沿って螺旋状（スパイラル状）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、凹状ラインの間隔（ピッチ）は１ｍｍであり、凹状ラインの深さは４０ｎｍである。各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、Ｎｉスタンパモールドを得た。
得られたＮｉスタンパモールドを前記金属層（第一層）の表面に押し付けることにより、Ｎｉスタンパモールドの表面に形成された凹凸パターンを、該金属層（第一層）の表面にインプリント転写した。なお、該金属層（第一層）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、３，０００ｋｇ／ｃｍ２とした。
【０１３８】
次に、図１６に示すように、インプリント転写後の金属層（第一層）を、０．３ｍｏｌ／ｌ濃度の希釈リン酸浴（浴温２０℃）を用いて前記ナノホール形成処理としての陽極酸化処理を行い、該金属層（第一層）を絶縁層（アルミナ）２に変化させつつナノホールを形成した。前記陽極酸化処理における電圧条件は、ナノホールの間隔（ｎｍ）÷２．５（ｎｍ／Ｖ）とした（ここでは４０Ｖであった）。この陽極酸化処理により、図２３に示すＳＥＭ写真のように、絶縁層２に直径５０ｎｍのナノホール（アルミナポア）を多数形成した。ナノホール間のピッチは、１００ｎｍであった。
【０１３９】
−金属ナノピラー形成工程−
次に、図１７に示すように、ナノホール１０に軟磁性材料であるＮｉＦｅをメッキ法により、硫酸第一鉄・硫化ニッケル・ホウ酸等を含有するメッキ浴（浴温：３５℃）を用いて充填（堆積）させることにより、ＮｉＦｅで形成された金属ナノピラー２０を形成した。以上が、前記金属ナノピラー形成工程に相当する。
【０１４０】
−表面処理工程−
次に、図１８に示すように、金属ナノピラー２０が形成された絶縁層２の露出表面に対し、ミリング法により、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、化学的研磨法（ＣＭＰ）により表面を研磨する表面処理工程を行った。すると、絶縁層２（第一層）のアルミナと、金属ナノピラー２０のＮｉＦｅとの間では、同条件でエッチング処理を行った時のエッチングレートがＮｉＦｅの方が大きいため、金属ナノピラー２０の方が絶縁層２よりも窪んで凹部となった。以上が、前記表面処理工程に相当する。この表面処理工程により、ＮｅＦｅによる金属ナノピラー２０の高さ（長さ）が、１００ｎｍに均一に揃えられた。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ＮｉＦｅ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、２であった。
【０１４１】
−中間層形成工程−
次に、図１９に示す通り、前記表面処置工程を行った絶縁層２（第一層）の表面に、中間層５０として、Ｎｂをスパッタ法により厚み５ｎｍに形成した。このとき、中間層５０の表面は、絶縁層２（第一層）の表面の凹凸を反映して凹凸になった。
【０１４２】
−第二のナノホール形成工程−
その後、中間層５０（Ｎｂ）上に、アルミニウムを用いて金属層（第二層）をスパッタ法により厚み２００ｎｍに形成した。このとき、該金属層（第三層）の表面は、絶縁層３（第二層）の表面の凹凸を反映して凹凸になった。次に、該金属層（第二層）に対し、前記ナノホール形成工程としての陽極酸化処理を行い、該金属層（第二層）を絶縁層（アルミナ）（第二層）３に変化させつつナノホールを形成した。前記陽極酸化処理における電圧条件は、ナノホールの間隔（ｎｍ）÷２．５（ｎｍ／Ｖ）とした（ここでは４０Ｖであった）。このとき、前記ナノホール形成処理の際、絶縁層３（第二層）がその露出端面側から基板１側へと徐々に掘り進められていくが、他端側まで到達すると、そこには中間層５０が形成されており、中間層５０（Ｎｂ）は耐エッチング性を有するので、ナノホール１０の形成は、中間層５０のところで停止された。このため、前記ナノホール形成処理によって絶縁層２（第一層）の表面が余分にエッチング等されることはなかった。この陽極酸化処理により、図２３に示すＳＥＭ写真のように、絶縁層３（第二層）に直径５０ｎｍのナノホール（アルミナポア）を多数形成した。ナノホール間のピッチは、１００ｎｍであった。以上が、前記第二のナノホール形成工程に相当する。
【０１４３】
−第二の金属ナノピラー形成工程−
次に、図２０に示す通り、絶縁層３（第二層）に形成した多数のナノホール１０に、コバルト（Ｃｏ）をメッキ法により充填（堆積）させることにより、図２１に示す通り、コバルト（Ｃｏ）による金属ナノピラー３０が形成された。以上が、前記第二の金属ナノピラー形成工程に相当する。
【０１４４】
−研磨工程−
化学的研磨法（ＣＭＰ）により、溢れたＣｏ層からアルマイトポア層まで研磨を行った。残ったＣｏ層は、厚み１５０ｎｍとした。Ｃｏ層も上記ＮｉＦｅ層と同じく、基板全面で同じ厚さを持ち、形状異方性によって基板１に垂直に磁気異方向性を持っていた。最後に低角度ミリング法により、表面を平坦化し、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、研磨した磁気ディスクの表面にディップ法により塗布して磁気記録媒体を製造した。
【０１４５】
こうして得られた磁気記録媒体においては、従来の方法とは異なり、図２１に示す通り、単磁区構造に形成された強磁性層として機能する金属ナノピラー２０（Ｃｏ）と、その下方に続き、軟磁性層として機能する金属ナノピラー３０（ＮｉＦｅ）とにおける、長さ、直径等が均一かつ微細である。
【０１４６】
実施例１の磁気記録媒体においては、図２３に示す通り、基板１に対し略直交方向に、強磁性材料（Ｃｏ）で形成された金属ナノピラー３０が表面に多数存在しており、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とすることができ、例えば、垂直磁気記録用ヘッドを用いて記録を行えば、該垂直磁気記録用ヘッドと軟磁性下地層７０との間の距離が、絶縁層２（第一層）及び絶縁層３（第二層）の厚みの合計よりも短く、強磁性層として機能する金属ナノピラー３０の厚み（長さ、高さ）と略等しくなるため、絶縁層２（第一層）及び絶縁層３（第二層）の厚みの合計に拘らず強磁性層としての金属ナノピラー３０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７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）１４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、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。
【０１４７】
ここで、実施例１で作製した磁気記録媒体の磁気特性について、下記磁気ヘッド、即ち垂直記録用の単磁極型書込みヘッドとＧＭＲ読出しヘッドとを合わせてなる、いわゆるマージ型磁気ヘッドを用いて評価した。なお、ヘッドパラメータは、以下の通りである。
Write Core Width：６０ｎｍ
Write Pole Length：５０ｎｍ
Read Core Width：５０ｎｍ
Read Gap Length：６０ｎｍ
まず、実施例１の磁気記録媒体（サンプルディスクＣ）と、磁性層がドットではなく層として形成された比較例１の磁気記録媒体（サンプルディスクＤ）とについて、リード状態でオフトラックさせながら信号振幅を測定した。その結果を図３７に示した。
図３７より、１トラック上に磁性ドットが１列に配列し、かつトラック間が非磁性の領域で分離されている実施例１の磁気記録媒体（サンプルディスクＣ）では、オフトラックすると急激に振幅が減少し、ほぼ完全にトラック間の信号が分離できていることが確認された。一方、磁性ドットが２次元配列している比較例１の磁気記録媒体（サンプルディスクＤ）では、オフトラックしても信号振幅の減少が殆ど観られず、トラック間の信号が分離できていないことが確認された。
以上より、実施例１の磁気記録媒体（磁気ディスク）は、高トラック密度化が可能であると同時に、円周方向の磁性ドットも綺麗に分離して読出し可能であるので、１ドットに１ビットの記録再生が可能であり、高密度記録が可能であることが判った。
【０１４８】
次に、実施例１の磁気記録媒体と、実施例１において前記表面処理工程を行わずに同様の工程で作製した比較例２の磁気記録媒体とについて、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、媒体飽和磁化（ｔＢｒ）及び異方性磁界（Ｈｄ）について評価した。
【０１４９】
比較例２の磁気記録媒体においては、媒体飽和磁化（ｔＢｒ）にばらつきが生じ、該磁気記録媒体からの信号磁界の出力にばらつきが生じてしまうため、リードヘッド出力にばらつきが生じ、結果として、歩留まり低下が生じた。また、前記強磁性層（記録層）の厚み（ｔ）、即ち金属ナノピラーの長さ（高さ）にばらつきが生じ、該記録層の形状（アスペクト比）が変わり、形状異方性によって生じる異方性磁界（Ｈｄ）にばらつきが生じてしまうため、媒体の保磁力（Ｈｃ）にもばらつきが生じ、書き込みの歩留まりが悪化した。
一方、本発明の磁気記録媒体においては、前記強磁性層（記録層）として機能する前記金属ナノピラーの長さ（高さ）が一定でバラツキがないため、前記媒体飽和磁化（ｔＢｒ）にバラツキが生じず、リードヘッド出力にバラツキが生ずるおそれがなく、また、前記異方性磁界（Ｈｄ）にバラツキが生じず、書き込みの歩留まりが悪化するおそれがなく、高品質であることが判った。
実施例１の磁気記録媒体では、実施例１において前記表面処理工程を行わずに同様の工程で作製した比較例２の磁気記録媒体に比し、前記媒体飽和磁化（ｔＢｒ）及び異方性磁界（Ｈｄ）を向上させることができた。
【０１５０】
（実施例２）
＜相変化型メモリの製造＞
図３０に示すように、まず、基板１上にフォトリソグラフィーを利用して下部電極８０（下部端子）を積層した後、図３１に示すように、下部電極８０上にアルミニウムを用いてスパッタ法により金属層（第一層）を厚み２００ｎｍに形成し、該金属層（第一層）に、０．３ｍｏｌ／ｌ濃度の希釈リン酸浴（浴温２０℃）を用いて前記ナノホール形成処理としての陽極酸化処理を行い、該金属層（第一層）を絶縁層（アルミナ）に変化させつつナノホールの形成を行った。前記陽極酸化処理における電圧条件は、ナノホールの間隔（ｎｍ）÷２．５（ｎｍ／Ｖ）とした（ここでは１６０Ｖであった）。この陽極酸化処理により、絶縁層２に直径１５０ｎｍｎｍのナノホール（アルミナポア）を多数形成した。ナノホール間のピッチは、４００ｎｍであった。以上が、前記ナノホール形成工程に相当する。
次に、図３１に示すように、ナノホール１０に前記発熱素子の材料としてのＷをスパッタ法により充填（堆積）させることにより、Ｗによる金属ナノピラー２０を形成した。以上が、前記金属ナノピラー形成工程に相当する。
【０１５１】
そして、Ｗによる金属ナノピラー２０が形成された絶縁層２の露出表面に対し、ミリング法により、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、化学的研磨法（ＣＭＰ）により表面を研磨する表面処理工程を行った。すると、絶縁層２（第一層）を形成しているアルミナと、金属ナノピラー２０を形成しているＷとの間では、同条件でエッチング処理を行った時のエッチングレートが相違するため、例えば、前記発熱素子の材料としてのＷの方が、絶縁層２（第一層）を形成しているアルミナよりも前記エッチングレートが大きいので、金属ナノピラー２０の方が絶縁層２よりも窪み、絶縁層２（第一層）における、金属ナノピラーの露出端部２ａはそれに隣接する絶縁層２ｂよりも基板１側に位置していた。以上が、前記表面処理工程に相当する。この表面処理工程により、Ｗによる複数金属ナノピラー２０の高さ（長さ）が、均一に揃えられた。
【０１５２】
次に、図３２に示す通り、前記表面処置工程を行った絶縁層２（第一層）の表面に、アルミニウムを用いてスパッタ法により金属層（第二層）を厚み２００ｎｍに形成した。このとき、該金属層（第二層）の表面は、絶縁層１（第一層）の表面の凹凸を反映して凹凸になった。
次に、該金属層（第二層）に、０．３ｍｏｌ／ｌ濃度の希釈リン酸浴（浴温２０℃）を用いて前記ナノホール形成処理としての陽極酸化処理を行い、該金属層（第二層）を絶縁層（アルミナ）に変化させつつナノホールを形成した。前記陽極酸化処理における電圧条件は、ナノホールの間隔（ｎｍ）÷２．５（ｎｍ／Ｖ）とした（ここでは１６０Ｖであった）。この陽極酸化処理により、絶縁層３に直径１５０ｎｍのナノホール（アルミナポア）を多数形成した。ナノホール間のピッチは、４００ｎｍであった。このとき、図３３に示すように、シュウ酸を用いてナノホール１０の開口径を３００ｎｍまで拡大させた。以上が、前記第二のナノホール形成工程に相当する。
【０１５３】
次に、図３３に示す通り、絶縁層３（第二層）に形成した多数の大径のナノホール１０に、前記メモリ素子材料としての前記カルコゲナイド膜（ＧｅＳｂＴｅ）をメッキ法により、ＧｅＳｂＴｅをＣＶＤ法により充填（堆積）させた。その結果、前記カルコゲナイド膜（ＧｅＳｂＴｅ）で形成された金属ナノピラー３０が形成された。以上が、前記第二の金属ナノピラー形成工程に相当する。
そして、金属ナノピラー３０が形成された絶縁層３の露出表面に対し、前記研磨工程を行って、平滑化し、平坦化させることにより、図３４に示す通り、表面が平ら相変化型メモリが得られた。なお、図３４に示す例では、金属ナノピラー２０と３０とは、それぞれ互いに接触し、略同じ位置に形成されていた。
【０１５４】
以上により得られた実施例２の相変化型メモリにおいて、下部電極８０に電流を流し、前記発熱素子としての金属ナノピラー２０（Ｗ）を発熱させると、該発熱素子の熱により、該発熱素子に接して位置する、前記メモリ素子材料として機能する前記カルコゲナイド膜（ＧｅＳｂＴｅ）による金属ナノピラー３０が、相変化を起こし、非結晶状態から結晶状態に変化し、抵抗値が高い非結晶状態である時「１」から、抵抗値が低い結晶状態である場合「０」に変化した、そのことを認識することができ、相変化型メモリとして使用可能であった。
【０１５５】
なお、前記発熱素子としての金属ナノピラー２０（Ｗ）と、前記メモリ素子材料として機能する前記カルコゲナイド膜（ＧｅＳｂＴｅ）による金属ナノピラー３０との接触部を拡大してみてみると、図３８に示すようになる。そして、図３９は、メモリ素子としてのカルコゲナイト層（ＧｅＳｂＴｅ）の抵抗値が加熱温度に対して依存性があることを示すグラフであり、このグラフより、加熱温度を高くすると、メモリ素子としてのカルコゲナイト層（ＧｅＳｂＴｅ）が、相変化を起こし、非結晶状態から結晶状態に変化するため、抵抗値が減少することが判る。
【０１５６】
相変化型メモリにおいては、図３８に示すように、前記メモリ素子としてのカルコゲナイト層（ＧｅＳｂＴｅ）の相変化を、これに当接する前記発熱体からの加熱により行うため、各メモリ素子に当接する各発熱素子の発熱量にばらつきが生じた場合には、各メモリ素子における抵抗値にもばらつきが生じる結果、メモリの読み出し時間が長くなってしまう。ところが、実施例２の相変化型メモリにおいては、前記発熱素子が円柱状の金属ナノピラー２０であるため、該発熱素子の発熱量は、金属ナノピラー２０の直径と長さに比例するが、各金属ナノピラー２０の直径と長さは略同じで均一である結果、各発熱素子と各メモリ素子との接触面積が均一となっており、また、各発熱素子の発熱量も均一であるため、各メモリ素子において生じる端子抵抗値を揃えることができ、ビットエラーを減少させ、低消費電力とすることができた。
【０１５７】
（実施例３）
＜スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）素子の製造＞
図３６に示すように、まず、基板１上に、フォトリソプロセス等を利用して、下部電極８０（下部端子）を積層した後、アルミニウムを用いてスパッタ法により金属層（第一層）を厚み１００ｎｍに形成した。該金属層（第一層）に、０．３ｍｏｌ／ｌ濃度の希釈リン酸浴（浴温２０℃）を用いて前記ナノホール形成処理としての陽極酸化処理を行い、該金属層（第一層）を絶縁層（アルミナ）（第一層）に変化させつつナノホールを形成した。前記陽極酸化処理における電圧条件は、ナノホールの間隔（ｎｍ）÷２．５（ｎｍ／Ｖ）とした（ここでは４０Ｖであった）。この陽極酸化処理により、該金属層（第一層）に直径５０ｎｍのナノホール（アルミナポア）を多数形成した。ナノホール間のピッチは、１００ｎｍであった。以上が、前記ナノホール形成工程に相当する。
次に、ナノホール１０にＮｉＣｒをメッキ法により、硫化ニッケルを含有するメッキ浴（浴温：３５℃）を用い、電着を行って充填（堆積）させることにより、前記ＮｉＣｒで形成された金属ナノピラー２０を形成した。以上が、前記金属ナノピラー形成工程に相当する。
【０１５８】
そして、金属ナノピラー２０が形成された絶縁層２の露出表面に対しミリング法により、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、化学的研磨法（ＣＭＰ）により表面を研磨する表面処理工程を行った。すると、絶縁層２（第一層）を形成しているアルミナと、金属ナノピラー２０を形成しているＮｉＣｒとの間では、同条件でエッチング処理を行った時のエッチングレートが相違するため、例えば、前記ＮｉＣｒの方が、絶縁層２（第一層）のアルミナよりも前記エッチングレートが大きいので、金属ナノピラー２０の方が絶縁層２よりも窪み、絶縁層２（第一層）における、金属ナノピラーの露出端部２ａはそれに隣接する絶縁層２ｂよりも基板１側に位置していた。以上が、前記表面処理工程に相当する。この表面処理工程により、ＮｉＣｒによる多数の金属ナノピラー２０の高さ（長さ）が、均一に揃えられた。
【０１５９】
次に、前記表面処置工程を行った絶縁層２（第一層）の表面に、アルミニウムを用いてスパッタ法により金属層（第二層）を厚み３０ｎｍに形成した。このとき、該金属層（第二層）の表面は、絶縁層２（第一層）の表面の凹凸を反映して凹凸になった。
該金属層（第二層）に、上記と同様にして陽極酸化法によるエッチングを行い、該金属層（第二層）を絶縁層（アルミナ）に変化させつつ上記と同様のナノホール１０を多数形成した。以上が、前記第二のナノホール形成工程に相当する。
次に、絶縁層３（第二層）に形成したナノホール１０に、ＰｔＭｎをスパッタ法により充填（堆積）させることにより、ＰｔＭｎによる金属ナノピラー３０を形成した。以上が、前記第二の金属ナノピラー形成工程に相当する。
【０１６０】
そして、金属ナノピラー３０が形成された絶縁層３の露出表面に対し、上記と同様の表面処理工程を行った。すると、金属ナノピラー３０の方が絶縁層３よりも窪んだ。以上が、前記表面処理工程に相当する。この表面処理工程により、ＰｔＭｎによる多数の金属ナノピラー３０の高さ（長さ）が、均一に揃えられた。
【０１６１】
次に、前記表面処置工程を行った絶縁層３（第二層）の表面に、アルミニウムを用いてスパッタ法により金属層（第三層）を厚み１０ｎｍに形成した。このとき、該金属層（第三層）の表面は、絶縁層３（第二層）の表面の凹凸を反映して凹凸になった。該金属層（第三層）に、上記と同様に陽極酸化法によりエッチング処理を行い、該金属層（第三層）を絶縁層（アルミナ）（第三層）に変化させつつナノホール１０を多数形成した。以上が、前記第三のナノホール形成工程に相当する。
次に、絶縁層４（第三層）に形成したナノホール１０に、ＣｏＦｅをスパッタ法により充填（堆積）させることにより、ＣｏＦｅによる金属ナノピラー４０を多数形成した。以上が、前記第三の金属ナノピラー形成工程に相当する。
【０１６２】
そして、金属ナノピラー４０が形成された絶縁層４の露出表面に対し、上記と同様にして表面処理工程を行った。すると、金属ナノピラー４０の方が絶縁層４よりも窪んだ。以上が、前記表面処理工程に相当する。この表面処理工程により、ＣｏＦｅによる多数の金属ナノピラー４０の高さ（長さ）が、均一に揃えられた。
【０１６３】
次に、前記表面処置工程を行った絶縁層４（第三層）の表面に、アルミニウムを用いてスパッタ法により金属層（第四層）を厚み２ｎｍに形成した。このとき、該金属層（第四層）の表面は、絶縁層４（第三層）の表面の凹凸を反映して凹凸になった。次に、該金属層（第四層）に上記と同様に陽極酸化法によりエッチングを行い、該金属層（第四層）を絶縁層（アルミナ）に変化させつつナノホール１０を多数形成した。以上が、第四のナノホール形成工程に相当する。
次に、絶縁層（第四層）に形成したナノホール１０に、Ｒｕを上記と同様にメッキ法により充填（堆積）させることにより、Ｒｕによる金属ナノピラーを多数形成した。以上が、第四の金属ナノピラー形成工程に相当する。
【０１６４】
そして、金属ナノピラーが形成された絶縁層の露出表面に対し、上記と同様にして表面処理工程を行った。すると、金属ナノピラーの方が絶縁層よりも窪んだ。以上が、前記表面処理工程に相当する。この表面処理工程により、Ｒｕによる多数の金属ナノピラーの高さ（長さ）が、均一に揃えられた。
【０１６５】
次に、前記表面処置工程を行った絶縁層（第四層）の表面に、アルミニウムを用いてスパッタ法により金属層（第五層）を厚み１０ｎｍに形成した。このとき、金属層（第五層）の表面は、絶縁層（第四層）の表面の凹凸を反映して凹凸になった。次に、該金属層（第五層）に上記と同様に陽極酸化法によりエッチング処理を行い、該金属層（第五層）を絶縁層に変化させつつナノホール１０を多数形成した。以上が、第五のナノホール形成工程に相当する。
次に、絶縁層（第五層）に形成したナノホール１０に、ＣｏＦｅをスパッタ法により充填（堆積）させることにより、ＣｏＦｅによる金属ナノピラーを多数形成した。以上が、第五の金属ナノピラー形成工程に相当する。
【０１６６】
そして、金属ナノピラーが形成された絶縁層の露出表面に対し、上記と同様にして表面処理工程を行った。すると、金属ナノピラーの方が絶縁層よりも窪んだ。以上が、前記表面処理工程に相当する。この表面処理工程により、ＣｏＦｅによる多数の金属ナノピラーの高さ（長さ）が、均一に揃えられた。
【０１６７】
次に、前記表面処置工程を行った絶縁層（第五層）の表面に、アルミニウムを用いてスパッタ法により金属層（第六層）を厚み３ｎｍに形成した。このとき、該金属層（第六層）の表面は、絶縁層（第五層）の表面の凹凸を反映して凹凸になった。次に、該金属層（第六層）に上記と同様にして陽極酸化法によりエッチング処理を行い、該金属層（第六層）を絶縁層（アルミナ）に変化させつつナノホール１０を多数形成した。以上が、第六のナノホール形成工程に相当する。
次に、絶縁層（第六層）に形成したナノホール１０に、Ｃｕを上記と同様にメッキ法により充填（堆積）させることにより、Ｃｕによる金属ナノピラーを多数形成した。以上が、第六の金属ナノピラー形成工程に相当する。
【０１６８】
そして、金属ナノピラーが形成された絶縁層の露出表面に対し、上記と同様にして表面処理工程を行った。すると、金属ナノピラーの方が絶縁層よりも窪んだ。以上が、前記表面処理工程に相当する。この表面処理工程により、Ｃｕによる多数の金属ナノピラーの高さ（長さ）が、均一に揃えられた。
【０１６９】
次に、前記表面処置工程を行った絶縁層（第六層）の表面に、アルミニウムを用いてスパッタ法により金属層（第七層）を厚み１０ｎｍに形成した。このとき、該金属層（第七層）の表面は、絶縁層（第六層）の表面の凹凸を反映して凹凸になった。次に、該金属層（第七層）に上記と同様に陽極酸化法によりエッチング処理を行い、該金属層（第七層）を絶縁層（アルミナ）に変化させつつナノホール１０を多数形成した。以上が、第七のナノホール形成工程に相当する。
次に、絶縁層（第七層）に形成したナノホール１０に、ＮｉＦｅを上記と同様にメッキ法により充填（堆積）させることにより、ＮｉＦｅによる金属ナノピラーを多数形成した。以上が、第七の金属ナノピラー形成工程に相当する。
【０１７０】
そして、金属ナノピラーが形成された絶縁層の露出表面に対し、前記研磨工程を行って、平滑化し、平坦化させることにより、図３６に示す、スピンバルブ型ＧＭＲ素子を製造した。
【０１７１】
スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）素子においては、ピン層の厚み、絶縁層の厚み等にばらつきが生ずると、異方性磁場（Ｈｕａ）や、ＭＲ比や、抵抗値などにばらつきが生じてしまうことが知られているが（図４０から図４６参照）、実施例３のスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）素子においては、磁性層・非磁性層・磁性層というサンドイッチ構造（積層体１００）を、略均一な長さ（厚み）を有する金属ナノピラーによって形成しているため、異方性磁場（Ｈｕａ）や、ＭＲ比や、抵抗値などにばらつきが生じ難く、極めて高品質であることが判った。
【０１７２】
ここで、本発明の好ましい形態について、以下に付記する。
（付記１）  長さが略一定である複数の金属ナノピラーによって貫通された絶縁層を複数積層した状態で有してなることを特徴とする積層構造体。
（付記２）  絶縁層が、アルミナで形成された付記１に記載の積層構造体。
（付記３）  絶縁層の材料が、金属ナノピラーの材料と同条件でエッチングした時のエッチングレートが該金属ナノピラーの材料と異なる付記１から２のいずれかに記載の積層構造体。
（付記４）  金属ナノピラーの材料が、磁性材料である付記１から３のいずれかに記載の積層構造体。
（付記５）  磁性材料が、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種である付記１ら４のいずれかに記載の積層構造体。
（付記６）  金属ナノピラーにおける直径が１００ｎｍ以下である付記１から５のいずれかに記載の積層構造体。
（付記７）  金属ナノピラーにおける長さが２００〜１００００ｎｍである付記１から６のいずれかに記載の積層構造体。
（付記８）  金属ナノピラーにおける長さと直径とのアスペクト比（長さ／直径）が、２以上である付記１から７のいずれかに記載の積層構造体。
（付記９）  隣接する金属ナノピラーの間隔が、５〜５００ｎｍである付記１から８のいずれかに記載の積層構造体。
（付記１０）  隣接する金属ナノピラーの間隔が、略一定である付記１から９のいずれかに記載の積層構造体。
（付記１１）  隣接する絶縁層において、各絶縁層における金属ナノピラーの位置が略同じ位置であり、該金属ナノピラーどうしが互いに接触した付記１から１０のいずれかに記載の積層構造体。
（付記１２）  隣接する絶縁層において、金属ナノピラーの材料どうし、及び絶縁層の材料どうしの少なくともいずれかが同じである付記１から１１のいずれかに記載の積層構造体。
（付記１３）  隣接する絶縁層において、金属ナノピラーどうしが、直径及び長さの少なくともいずれかが同一又は非同一である付記１から１２のいずれかに記載の積層構造体。
（付記１４）  絶縁層における一方の表面において、金属ナノピラーが該絶縁層よりも突出した付記１から１３のいずれかに記載の積層構造体。
（付記１５）  絶縁層における一方の表面において、該絶縁層が金属ナノピラーよりも突出した付記１から１３のいずれかに記載の積層構造体。
（付記１６）  隣接する絶縁層の間に中間層を有する付記１から１５のいずれかに記載の積層構造体。
（付記１７）  中間層が、陽極酸化処理により溶解不能乃至難溶性な材料で形成された付記１から１６のいずれかに記載の積層構造体。
（付記１８）  中間層が、Ｎｂで形成された付記１から１７のいずれかに記載の積層構造体。
（付記１９）  中間層の厚みが、２０ｎｍ以下である付記１から１８のいずれかに記載の積層構造体。
（付記２０）  金属ナノピラーが規則的に配列してなる金属ナノピラー列が絶縁層に一定間隔で配列してなる付記１から１９のいずれかに記載の積層構造体。
（付記２１）  金属ナノピラーどうしの間隔と金属ナノピラーの直径との比（間隔／直径）が、１．１〜１．９である付記１から２０のいずれかに記載の積層構造体。
（付記２２）  金属ナノピラーの直径が、総ての金属ナノピラーにおいて同じである付記１から２１のいずれかに記載の積層構造体。
（付記２３）  絶縁層が、ディスク状である付記１から２２のいずれかに記載の積層構造体。
（付記２４）  金属ナノピラー列が、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２３に記載の積層構造体。
（付記２５）  金属ナノピラーが、絶縁層を陽極酸化処理して形成されるナノホールに金属ナノピラーの材料を充填させて形成された付記１から２４のいずれかに記載の積層構造体。
（付記２６）  陽極酸化処理における電圧が、次式、ナノホールの直径（ｎｍ）÷Ａ（ｎｍ／Ｖ）  （ただし、Ａ＝１．０〜４．０）、で与えられる付記２５に記載の積層構造体。
（付記２７）  基板上に、付記１から２６のいずれかに記載の積層構造体を有してなり、該基板面に対し略直交する方向に、磁性材料で形成された金属ナノピラーが位置していることを特徴とする磁気記録体。
（付記２８）  基板上に、磁性材料で形成されかつその長さが略一定である複数の金属ナノピラーによって貫通され、非磁性材料で形成された絶縁層を複数積層した状態で有してなる積層構造体を有してなり、該基板面に対し略直交する方向に前記金属ナノピラーが位置していることを特徴とする磁気記録体。
（付記２９）  隣接する絶縁層において、基板側に位置する基板側絶縁層における金属ナノピラーが軟磁性材料で形成され、前記基板側絶縁層に隣接する隣接絶縁層における金属ナノピラーが強磁性材料で形成され、前記隣接絶縁層の厚みが前記基板側絶縁層の厚み以下である付記２７から２８のいずれかに記載の磁気記録媒体。
（付記３０）  金属ナノピラーの厚みムラが、±５％以下である付記２７から２９のいずれかに記載の磁気記録媒体。
（付記３１）  金属ナノピラーの厚みが、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倍である付記２７から３０のいずれかに記載の磁気記録媒体。
（付記３２）  基板と基板側絶縁層との間に軟磁性下地層を有する付記２７から３１のいずれかに記載の磁気記録媒体。
（付記３３）  隣接絶縁層の厚みが、基板側絶縁層及び軟磁性下地層の厚みの合計以下である付記３２に記載の磁気記録媒体。
（付記３４）  隣接絶縁層と基板側絶縁層との間に非磁性層を有する付記２７から３３のいずれかに記載の磁気記録媒体。
（付記３５）  強磁性材料が、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種である付記２９から３４のいずれかに記載の磁気記録媒体。
（付記３６）  軟磁性材料が、ＮｉＦｅ、ＦｅＳｉＡｌ、ＦｅＣ、ＦｅＣｏＢ、ＦｅＣｏＮｉＢ及びＣｏＺｒＮｂから選択される少なくとも１種である付記３１から３５のいずれかに記載の磁気記録媒体。
（付記３７）  非磁性材料が、Ｃｕ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｐｔ、Ｗ、Ｎｂ、Ｒｕ、Ｔａ及びＴｉから選択される少なくとも１種で形成された付記３３から３６のいずれかに記載の磁気記録媒体。
（付記３８）  単磁極ヘッドによる磁気記録に用いられる付記２７から３７のいずれかに記載の磁気記録媒体。
（付記３９）  磁気ディスクである付記２７から３８のいずれかに記載の磁気記録媒体。
（付記４０）  表面が平坦である付記２７から３９のいずれかに記載の磁気記録媒体。
（付記４１）  付記１から２６のいずれかに記載の積層構造体を製造する積層構造体の製造方法であって、
絶縁層を形成しつつ該絶縁層にナノホールを複数形成するナノホール形成工程と、該ナノホールの内部に金属ナノピラーの材料を充填して金属ナノピラーを形成する金属ナノピラー形成工程と、該金属ナノピラーが形成された前記絶縁層の表面処理を行う表面処理工程と、表面が処理された前記絶縁層上に、絶縁層を形成しつつ該絶縁層にナノホールを複数形成するナノホール形成処理を行う第二のナノホール形成工程と、該ナノホールの内部に金属ナノピラーの材料を充填して金属ナノピラーを形成する第二の金属ナノピラー形成工程と、を含むことを特徴とする積層構造体の製造方法。
（付記４２）  表面処理が、化学的研磨法（ＣＰＭ）及びイオンミリングの少なくともいずれかである付記４１に記載の積層構造体の製造方法。
（付記４３）  ナノホール形成処理が陽極酸化処理である付記４１から４２のいずれかに記載の積層構造体の製造方法。
（付記４４）  陽極酸化処理における電圧が、次式、ナノホールの直径（ｎｍ）÷Ａ（ｎｍ／Ｖ）  （ただし、Ａ＝１．０〜４．０）、で与えられる付記４３に記載の積層構造体の製造方法。
（付記４５）  表面処理工程の後であって第二のナノホール形成工程の前に、表面処理された絶縁層の表面に中間層を形成する中間層形成工程を含む付記４１から４４のいずれかに記載の積層構造体の製造方法。
（付記４６）  絶縁層がアルミナで形成された付記４１から４５のいずれかに記載の積層構造体の製造方法。
（付記４７）  絶縁層がスパッタリングにより形成される付記４１から４６のいずれかに記載の積層構造体の製造方法。
（付記４８）  付記２７から４０のいずれかに記載の磁気記録媒体を製造する磁気記録媒体の製造方法であって、
基板上に、非磁性材料による絶縁層を形成しつつ該絶縁層にナノホールを複数形成するナノホール形成工程と、該ナノホールの内部に磁性材料を充填して金属ナノピラーを形成する金属ナノピラー形成工程と、該金属ナノピラーが形成された前記絶縁層の表面処理を行う表面処理工程と、表面が処理された前記絶縁層上に、非磁性材料による絶縁層を形成しつつ該絶縁層にナノホールを複数形成するナノホール形成処理を行う第二のナノホール形成工程と、該ナノホールの内部に磁性材料を充填して金属ナノピラーを形成する第二の金属ナノピラー形成工程と、を含むことを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
（付記４９）  金属ナノピラー形成工程において充填する磁性材料が、軟磁性材料であり、第二の金属ナノピラー形成工程において充填する磁性材料が、強磁性材料である付記４８に記載の磁気記録媒体の製造方法。
（付記５０）  ナノホール形成工程の前に基板上に軟磁性層を形成する軟磁性層形成工程を含む付記４８から４９のいずれかに記載の磁気記録媒体の製造方法。
（付記５１）  表面処理工程の後であって第二のナノホール形成工程の前に、表面処理された絶縁層の表面に非磁性層を形成する非磁性層形成工程を含む付記４８から５０のいずれかに記載の磁気記録媒体の製造方法。
（付記５２）  表面処理が、化学的研磨法（ＣＰＭ）及びイオンミリングの少なくともいずれかである付記４８から５１のいずれかに記載の磁気記録媒体の製造方法。
（付記５３）  ナノホール形成処理が陽極酸化処理である付記４８から５２のいずれかに記載の磁気記録媒体の製造方法。
（付記５４）  陽極酸化処理における電圧が、次式、ナノホールの直径（ｎｍ）÷Ａ（ｎｍ／Ｖ）  （ただし、Ａ＝１．０〜４．０）、で与えられる付記５３に記載の磁気記録媒体の製造方法。
（付記５５）  絶縁層がアルミナで形成された付記４８から５４のいずれかに記載の磁気記録媒体の製造方法。
（付記５６）  絶縁層がスパッタリングにより形成される付記４８から５５のいずれかに記載の磁気記録媒体の製造方法。
（付記５７）  第二の金属ナノピラー形成工程の後に、絶縁層の表面を平滑化する表面平滑化工程を含む付記４８から５６のいずれかに記載の磁気記録媒体の製造方法。
（付記５８）  金属ナノピラーの形成が、電着及び無電界メッキの少なくともいずれかにより行われる付記４８から５７のいずれかに記載の磁気記録媒体の製造方法。
（付記５９）  付記２７から４０のいずれかに記載の磁気記録媒体を備えてなることを特徴とする磁気記録装置。
（付記６０）  垂直磁気記録用ヘッドを有する付記５９に記載の磁気記録装置。
（付記６１）  垂直磁気記録用ヘッドが単磁極ヘッドである付記６０に記載の磁気記録媒装置。
（付記６２）  磁気記録媒体が軟磁性下地層を有してなり、該軟磁性下地層と垂直磁気記録用ヘッドとで磁気回路が形成された付記５９から６１のいずれかに記載の磁気記録媒装置。
（付記６３）  付記２７から４０のいずれかに記載の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磁気記録方法。
（付記６４）  磁気記録媒体が軟磁性下地層を有してなり、該軟磁性下地層と垂直磁気記録用ヘッドとで磁気回路を形成する付記６３に記載の磁気記録方法。
（付記６５）  記録時に使用される線記録密度での最適な磁性層厚みが強磁性層の厚みだけで制御される付記６３から６４のいずれかに記載の磁気記録方法。
（付記６６）  付記１から２６のいずれかに記載の積層構造体を備えてなることを特徴とする素子。
（付記６７）  不揮発メモリ、巨大磁気抵抗効果素子、スピンバルブ膜、及びトンネル効果膜のいずれかである付記６６に記載の素子。
【産業上の利用可能性】
【０１７３】
本発明の積層構造体は、磁気記録媒体をはじめ、不揮発メモリ、巨大磁気抵抗効果素子、スピンバルブ膜、トンネル効果膜、各種センサー（ＤＮＡチップ、診断装置など）、ディスプレイ（電界放出ディスプレイ）、光学素子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。
本発明の積層構造体の製造方法は、本発明の積層構造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、高品質な記録に好適に使用することができる。
本発明の素子は、不揮発メモリ、巨大磁気抵抗効果素子、スピンバルブ膜、トンネル効果膜、各種センサー、ディスプレイ、光学素子等として好適に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１７４】
【図１】図１は、垂直記録方式による磁気記録を行っている一例を示す概念図である。
【図２Ａ】図２Ａは、垂直記録方式による磁気記録の際に、磁束が拡散してしまう状態の一例を説明するための概念図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、垂直記録方式による磁気記録の際に、磁束が拡散せず集中する状態の一例を説明するための概念図である。
【図３Ａ】図３Ａは、二次元的に配列した陽極酸化アルミナポアに磁性金属を充填してなる磁気記録媒体の一例を示す概略説明図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図３ＡのＢ−Ｂ’断面図である。
【図４】図４は、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り、パターンドメディアと垂直記録方式とを併せた磁気記録媒体の一例を示す概略説明図である。
【図５】図５は、陽極酸化アルミナポアのポア中に磁性金属（磁性層の厚みが不均一）を充填してなり、パターンドメディアと垂直記録方式とを併せた磁気記録媒体の従来例を示す概略説明図である。
【図６】図６は、陽極酸化アルミナポアのポア中にメッキ法によりＣｏを充填して状態のメッキ時間とＣｏの厚みとの関係を示す図である。
【図７】図７は、磁気記録媒体に対し、単磁極ヘッドを用いて垂直磁気記録方式により磁気記録を行っている状態の一例を示す一部断面概略説明図である。
【図８】図８は、本発明の積層構造体の一製造例を示す工程図（その１）である。
【図９】図９は、本発明の積層構造体の一製造例を示す工程図（その２）である。
【図１０】図１０は、本発明の積層構造体の一製造例を示す工程図（その３）である。
【図１１】図１１は、本発明の積層構造体の一製造例を示す工程図（その４）である。
【図１２】図１２は、本発明の積層構造体の一製造例を示す工程図（その５）である。
【図１３】図１３は、本発明の積層構造体の一製造例を示す工程図（その６）である。
【図１４】図１４は、本発明の積層構造体の一製造例を示す工程図（その７）である。
【図１５】図１５は、本発明の磁気記録媒体の一製造例を示す工程図（その１）である。
【図１６】図１６は、本発明の磁気記録媒体の一製造例を示す工程図（その２）である。
【図１７】図１７は、本発明の磁気記録媒体の一製造例を示す工程図（その３）である。
【図１８】図１８は、本発明の磁気記録媒体の一製造例を示す工程図（その４）である。
【図１９】図１９は、本発明の磁気記録媒体の一製造例を示す工程図（その５）である。
【図２０】図２０は、本発明の磁気記録媒体の一製造例を示す工程図（その６）である。
【図２１】図２１は、本発明の磁気記録媒体の一製造例を示す工程図（その７）である。
【図２２】図２２は、本発明の磁気記録媒体の一製造例を示す工程図（その８）である。
【図２３】図２３は、絶縁層にナノホールを形成した状態の該絶縁層の表面状態を示す図である。
【図２４Ａ】図２４Ａは、モールドをインプリント転写した後のアルミニウム層の表面状態の一例を説明するための写真である。
【図２４Ｂ】図２４Ｂは、図２４Ａに示すアルミニウム層に対して陽極酸化処理を行い、ナノホール列を形成した状態の一例を示す写真である。
【図２５】図２５は、陽極酸化処理を行い、ナノホール列を形成した状態の一例を示す写真である。
【図２６】図２６は、モールドを用いたインプリント法を示す概略説明図である。
【図２７Ａ】図２７Ａは、本発明の磁気記録媒体におけるナノホール列（一定間隔で幅が変化する態様）が形成される前の状態を示す概略説明図である。
【図２７Ｂ】図２７Ｂは、本発明の磁気記録媒体におけるナノホール列（一定間隔で幅が変化する態様）が形成される後の状態を示す概略説明図である。
【図２８Ａ】図２８Ａは、本発明の磁気記録媒体におけるナノホール列（一定間隔で区切られた態様）が形成される前の状態を示す概略説明図である。
【図２８Ｂ】図２８Ｂは、本発明の磁気記録媒体におけるナノホール列（一定間隔で区切られた態様）が形成された後の状態を示す概略説明図である。
【図２９】図２９は、本発明の相変化型メモリの一例を示す概略説明図である。
【図３０】図３０は、本発明の相変化型メモリの一製造例を示す工程図（その１）である。
【図３１】図３１は、本発明の相変化型メモリの一製造例を示す工程図（その２）である。
【図３２】図３２は、本発明の相変化型メモリの一製造例を示す工程図（その３）である。
【図３３】図３３は、本発明の相変化型メモリの一製造例を示す工程図（その４）である。
【図３４】図３４は、本発明の相変化型メモリの一製造例を示す工程図（その５）である。
【図３５】図３５は、本発明の巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）素子の一例を示す概略説明図である。
【図３６】図３６は、本発明の巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）素子の一例を示す概略説明図である。
【図３７】図３７は、リード状態でオフトラックさせながら信号振幅を測定した結果を示すグラフである。
【図３８】図３８は、相変化型メモリにおける発熱素子とメモリ素子との接合部の拡大図である。
【図３９】図３９は、相変化型メモリにおけるメモリ素子の加熱温度依存性を示すグラフである。
【図４０】図４０は、スピンバルブ型巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）素子における膜厚変化と抵抗値変動との関係の一例を示すグラフである。
【図４１】図４１は、スピンバルブ型巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）素子における膜厚変化と抵抗値変動との関係の一例を示すグラフである。
【図４２】図４２は、スピンバルブ型巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）素子における膜厚変化と抵抗値変動との関係の一例を示すグラフである。
【図４３】図４３は、スピンバルブ型巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）素子における膜厚変化と抵抗値変動との関係の一例を示すグラフである。
【図４４】図４４は、スピンバルブ型巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）素子における膜厚変化と抵抗値変動との関係の一例を示すグラフである。
【図４５】図４５は、スピンバルブ型巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）素子における膜厚変化と抵抗値変動との関係の一例を示すグラフである。
【図４６】図４６は、スピンバルブ型巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）素子における膜厚変化と抵抗値変動との関係の一例を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１７５】
１・・・・・基板
２・・・・・絶縁層（第一層）
２ａ・・・・凹部
２ｂ・・・・凸部
３・・・・・絶縁層（第二層）
３ａ・・・・凹部
３ｂ・・・・凸部
４・・・・・絶縁層（第三層）
４ａ・・・・凹部
４ｂ・・・・凸部
１０・・・・ナノホール
１１・・・・基板
１２・・・・軟磁性下地層
１３・・・・軟磁性層
１４・・・・記録層（強磁性層）
１５・・・・中間層（非磁性層）
２０・・・・金属ナノピラー
３０・・・・金属ナノピラー
４０・・・・金属ナノピラー
５１・・・・Ｎｉスタンパモールド
５２・・・・ガラス基板
５３・・・・アルミ基板
５５・・・・ナノホール
５６・・・・コバルト（磁性材料）
６０・・・・密着層
７０・・・・軟磁性下地層
８０・・・・下部電極（下部端子）
８２・・・・上部電極（上部端子）
１００・・・書込兼読取用ヘッド（単磁極ヘッド）
１０２・・・主磁極
１０４・・・後半部
【図１】
2006075942.tif 000003
【図２Ａ】
2006075942.tif 000004
【図２Ｂ】
2006075942.tif 000005
【図３Ａ】
2006075942.tif 000006
【図３Ｂ】
2006075942.tif 000007
【図４】
2006075942.tif 000008
【図５】
2006075942.tif 000009
【図６】
2006075942.tif 000010
【図７】
2006075942.tif 000011
【図８】
2006075942.tif 000012
【図９】
2006075942.tif 000013
【図１０】
2006075942.tif 000014
【図１１】
2006075942.tif 000015
【図１２】
2006075942.tif 000016
【図１３】
2006075942.tif 000017
【図１４】
2006075942.tif 000018
【図１５】
2006075942.tif 000019
【図１６】
2006075942.tif 000020
【図１７】
2006075942.tif 000021
【図１８】
2006075942.tif 000022
【図１９】
2006075942.tif 000023
【図２０】
2006075942.tif 000024
【図２１】
2006075942.tif 000025
【図２２】
2006075942.tif 000026
【図２４Ａ】
2006075942.tif 000027
【図２４Ｂ】
2006075942.tif 000028
【図２６】
2006075942.tif 000029
【図２７Ａ】
2006075942.tif 000030
【図２７Ｂ】
2006075942.tif 000031
【図２８Ａ】
2006075942.tif 000032
【図２８Ｂ】
2006075942.tif 000033
【図２９】
2006075942.tif 000034
【図３０】
2006075942.tif 000035
【図３１】
2006075942.tif 000036
【図３２】
2006075942.tif 000037
【図３３】
2006075942.tif 000038
【図３４】
2006075942.tif 000039
【図３５】
2006075942.tif 000040
【図３６】
2006075942.tif 000041
【図３７】
2006075942.tif 000042
【図２３】
2006075942.tif 000043
【図２５】
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【図３８】
2006075942.tif 000045
【図３９】
2006075942.tif 000046
【図４０】
2006075942.tif 000047
【図４１】
2006075942.tif 000048
【図４２】
2006075942.tif 000049
【図４３】
2006075942.tif 000050
【図４４】
2006075942.tif 000051
【図４５】
2006075942.tif 000052
【図４６】
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