(57)【要約】本発明は、情報記憶媒体に関し、特に、磁性材料の複数の離散的なアイランドを含む超高密度磁気情報記憶媒体に関する。
2008507077.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性薄膜または磁気合金薄膜からなり、基板上に形成される磁気アイランドを含み、
前記基板が、互いに一定間隔で分離された複数の凹面球状のドット、或いは、互いに一定間隔で分離された複数の凸面球状のホールによってパターン化された表面を有し、
前記基板表面の球状トポグラフィによって、形成された前記薄膜の厚さ又は組成に局所的な変化が、前記基板表面に沿ってもたらされる高密度磁気情報記憶媒体。
【請求項２】
前記球形状の表面構造が、高密度にパックされ、２次元のアレイに自己集合した単分散の球状粒子からなる少なくとも１つの下層が形成されたフラットなキャリア基板を使用して形成される請求項１に記載の媒体。
【請求項３】
前記磁性薄膜が、Ｆｅ／Ｐｔ、Ｃｏ／Ｐｔ、又はＣｏ／Ｐｄから選択される１つの磁気多層システムからなる、あるいはＣｏＰｔ３、ＦｅＰｔ、又はＳｍＣｏから選択される１つの磁気合金からなる請求項１又は請求項２に記載の媒体。
【請求項４】
前記磁性薄膜が、交互配置にスタックされた、白金及びパラジウムのいずれか１つを含んでいる層とコバルトを含んでいる層とを含み、
前記磁性薄膜の各層が、それぞれおよそ３ｎｍ以下の厚さを有する請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の媒体。
【請求項５】
前記磁性薄膜中の白金およびパラジウムのいずれか１つを含んでいる層が、およそ０．５〜２．５ｎｍ間の厚さを有し、
前記磁性薄膜中のコバルトを含んでいる層が、およそ０．２〜１．０ｎｍ間の厚さを有する請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の媒体。
【請求項６】
前記磁性薄膜中の白金及びパラジウムのいずれか１つとコバルトとの交互する層が、（１１１）オリエンテーションの面心立方（ＦＣＣ）結晶から本質的に成る請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の媒体。
【請求項７】
前記磁気アイランドの容易軸が、前記表面の法線に対して垂直に配向される請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の媒体。
【請求項８】
前記磁気アイランドの前記容易軸が、前記基板の表面法線に対して０°〜７０°の間の固定角に配向される請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の媒体。
【請求項９】
前記下層の粒子の直径が、３〜５００ｎｍの範囲内にある請求項２〜請求項８のいずれか１項に記載の媒体。
【請求項１０】
前記下層の粒子が、単分散の金、ガラス、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、ＦｅＰｔあるいは有機重合体粒子から選択される請求項２〜請求項９のいずれか１項に記載の媒体。
【請求項１１】
前記磁性薄膜上に形成されたハード保護膜、及び／又は前記磁性薄膜下に形成されたバッファ膜をさらに含む請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載の媒体。
【請求項１２】
先行請求項の何れか１項に係る媒体の製造方法であって、
（ｉ）互いに一定間隔で分離された複数の凹面球状のドット、或いは、互いに一定間隔で分離された複数の凸面球状のドットでパターン化された表面を有する基板を提供するステップと、
（ｉｉ）前記基板表面上に磁性薄膜または磁気合金薄膜を形成して磁気アイランドを形成するステップと、を含み、
前記基板表面の球状トポグラフィによって、前記磁性薄膜の膜厚又は組成に局所的な変化が、前記基板表面に沿って導入される。
【請求項１３】
１つのドットの中心から別のドットの中心までの距離が、３〜５００ｎｍの範囲内にあり、
ドット密度が、４ギガドット／インチ２〜９０テラドット／インチ２の範囲内にある請求項１３に記載の方法。
【請求項１４】
（ａ）キャリア基板を提供するステップと、
（ｂ）前記基板上に、高密度にパックされ、２次元のアレイに自己集合した単分散の球状粒子からなる少なくとも１つの下層を適用するステップと、
（ｃ）前記下層上に多層磁性スタックを形成して磁気アイランドを形成するステップと、を含み、
前記下層粒子により引き起こされた前記基板表面の球状トポグラフィによって、前記多層磁性スタックの膜厚に局所的な変化が、導入される請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記ステップ（ｂ）が、前記球状粒子を含む溶液の回転コーティング又は蒸発乾燥によって行われる請求項１５に記載の方法。
【請求項１６】
前記ステップ（ｃ）において、成膜温度が、０〜７５℃の範囲内に設定され、好ましくは室温に設定される請求項１５又は請求項１６に記載の方法。
【請求項１７】
前記ステップ（ｃ）において、成膜速度が、およそ０．０１〜０．０２ｎｍ／ｓに調節される請求項１５〜請求項１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
前記ステップ（ｉｉ）あるいは前記ステップ（ｃ）において、成膜が、スパッタリング技術又は分子線エピタキシーによって行われる請求項１３〜請求項１８のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報記憶媒体に関し、特に、磁性材料の複数の離散的なアイランドを含む超高密度磁気情報記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日の高密度磁気情報記憶媒体は通常磁性薄膜中に小さな磁性粒子を含ませている。これらの媒体では、１情報記憶ビットは通常、膜の領域、あるいは上に磁性粒子が形成される他の形式の媒体に格納される。実際の磁化方向が膜に対して垂直でないかもしれないにも拘わらず、膜の領域は、多くの磁性粒子を含み、（通常上、或いは下と呼ばれる）２つの好ましい方向のうちの１つにコヒーレントに磁化される。
【０００３】
高密度情報記憶の要求は、金属膜内の磁性粒子が７ｎｍほどの小さな寸法を持つことに導き、それは、また、個々の情報記憶ビット内に１００のオーダーの多くの粒子が含まれる結果をもたらした。それにもかかわらず、記録媒体は理想的に磁気的にデカップリングされる粒子により基本的に粒状になっているままである。また、粒子はサイズに関して２０〜３０％の大きな分散を有する。この粒状性は、磁気スイッチングプロセスでの媒体ノイズを引き起こし、且つ、このノイズはビットサイズ、即ち、１ビット内の粒子の数が少なくなるほどより悪くなる。（粒径が一定で、各ビットにＮ個の粒子が含まれる）理想的な媒体は、（Ｎ）１／２に比例した信号対雑音比（ＳＮＲ）に帰着するが、実際の現実的な状況は、粒径、粒子パッキング、および交換結合と反磁界による粒子相互作用の不規則性のために、よりはるかに悪い。現在の商用ハードディスク記憶媒体は、およそ８０ギガビット／インチ２のビット密度を有する。今日の技術は約５００ギガビット／インチ２で物理的な限界に到達する。
【０００４】
面密度をさらに増大させるために、従来のエンジニアリングは、記録媒体の設計パラメータがすべてより小さな寸法にスケールダウンされることを必要とする。これらのスケーリング則は、ＳＮＲを維持するために粒子体積の減少及びより厳しい粒径分布に特に関係する。
【０００５】
個々の粒子の磁化オリエンテーションの熱的安定性が磁気異方性定数Ｋｕ及び粒子体積Ｖと対応関係にあるが、粒子の磁化は熱的に活性化された揺らぎにより不安定になりうる。また、データロスが生じうる。この現象は「超常磁性効果」とも呼ばれ、新しい磁気ハードディスクドライブ製品がより高い面密度のために設計されているに伴い、近年ますます重要になった。超常磁性を遅らせ、かつより高い面密度を達成する１つのアプローチは、磁気異方性を増大させることにより粒径の減少を償うことである。しかしながら、Ｋｕの高い材料は、磁化オリエンテーションを反転するためにより高いスイッチング磁界を要求する。
【０００６】
単分散の、非常に小さな粒子構造（直径３ｎｍ）を生産するために広く議論された１つの概念は、基板表面、いわゆるナノ粒子媒体上に、化学的に合成された磁性ナノ粒子（５％の分散）の成膜によって提示される。したがって、小さな体積は、ＦｅＰｔのような高い異方性の材料から成る粒子を要求する。この媒体は、大きな面積上に簡単に、且つ定義された方法で単分子層あるいは多層構造のアレイに自己集合することが可能であり、そのために、１０テラビット／インチ２をはるかに超える記憶密度を実現することができるはずである。この発見は、ハードドライブ産業で大きな物議をかもした。しかしながら、２つの重要な問題がある。
【０００７】
ａ）ＦｅＰｔ粒子は、高いＫｕの化学的に整列された構造（Ｌ１0位相）を形成するために、約６００℃にアニールする付加的なアニーリングステップを必要とする。しかしながら、このアニーリング処理は、粒子間の電磁結合を引き起こす望ましくない粒子凝集をもたらす。この問題を解決するために様々なアプローチを使用して集中的な努力が現在も払われているが、今日までまだ適度な成功しかない。
【０００８】
ｂ）ナノ粒子媒体の磁化オリエンテーションの容易軸の一軸性の配向は、そのアプリケーションおよび後続の加熱処理中に得られない、つまり、異方性軸は、媒体内で等方的に分布している。したがって、それらのナノ粒子媒体は磁気記憶媒体としては不適切である。この点に関しては、集中的な研究活動にもかかわらず、有望な前進はまったく得られていない。
【０００９】
Ｋｕの高い材料の書き込まれる可能性に関して特に重要なのは、ナノ粒子の異方性軸をチルトさせることである。Stoner-Wohlfarthモデルによれば、ヘッド磁界と容易軸の間の異なる角αを有する単磁区粒子には異なるスイッチング磁界が存在する。単磁極ヘッドを有する垂直記録システムの中の垂直媒体の場合、αは非常に小さいのにスイッチング磁界およびそのαに対する感度は各々の極大値に近い。一例として、αが０°と等しい時、１°ほど小さなαの変化は、スイッチング磁界のＨｋから０．９２Ｈｋまでの著しいドロップに結びつくであろう。したがって、そのような記録システムでは、容易軸の分布が小さい場合さえ、広いスイッチング磁界分布は常に存在するであろう。チルトされた媒体の使用は上記の問題を解決する１つの可能な方法である。チルトされた媒体中の容易軸の方向の調節によって、αは、スイッチング磁界のαへの感度が最小値に近づくようなポイントに合せられることができる。さらに、これらのポイントにおいてスイッチング磁界もその絶対的な最小値の近くにあるので、Ｋｕの高い媒体は書き込みが可能で、記憶密度と熱的安定性を高めるために使用されることができる。しかしながら、チルトされた媒体を作成するためには限られた進歩しか得られていない。
【００１０】
よって、上記の記述から、より小さなビットサイズおよびより高い面密度の方向に媒体を著しくさらに押し進めることにナノ粒子媒体アプローチが著しい制限をもたらすように思われる。したがって、超高密度磁気記録媒体への異なるアプローチが必要である。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
したがって、本発明の目的は、超高密度磁気情報記憶媒体を提供することである。
【００１２】
本発明の更なる目的は、高密度にパックされた規則的なサイズと形の磁気アイランドのアレイからなり、格納される情報のビット当たりに複数或いは１つの磁気アイランドを利用する磁気記憶媒体を作成することである。
【００１３】
また、本発明の更なる目的は、単磁区状態の、磁気的にデカップリングされたアイランドを提供することである。
【００１４】
また、本発明の目的は、均一なオリエンテーションの、オリエンテーションが調整可能な容易軸（異方性軸）を有する磁気情報記憶媒体を提供することである。
【００１５】
また、本発明の目的は、上述された特性を備えた超高密度磁気記憶媒体を製造する方法を提供することである。
【００１６】
本発明によれば、磁性薄膜、つまり、多層磁性スタックあるいは磁性合金からなり、基板上に形成される磁気アイランドを含む高密度磁気情報記憶媒体が提供される。上記基板は、互いに一定間隔で分離された凹面球状に形作られた複数のドット（突出）、あるいは互いに一定間隔で分離された凸面球状に形作られた複数のホール（凹部）によりパターン化された表面を有し、その結果、基板表面の上記球状トポグラフィにより、形成された膜の厚さ又はその組成に局所的な変化が基板表面に沿って与えられる。厚さまたは組成における変化は、上に磁気アイランドが基板の表面法線に対して固定成膜角で形成されたトポグラフィクな基板の湾曲によって引起される。磁気アイランドは、１ビットの情報がいくつかの磁気アイランドあるいは理想的に唯１つのアイランド上に格納されるように構成される。好ましくは、アイランドはそれぞれ３〜５０ｎｍのオーダーの直径を有し、高密度にパックされている。
【００１７】
本発明の磁気情報記憶媒体は、好ましくは、適切な基板あるいは球状形の突出又は凹部を有する基板上で２次元のアレイに高密度にパックされた単分散の球状粒子の自己集合を使用する。上記突出又は凹部は基板中で、例えば、光リソグラフィ、ナノインプリント技術、ディッピング(dipping)、ホットエンボス、或いは電子ビームリソグラフィによって形成されることができる。その後、適切な磁性材料の膜は特別にパターン化された基板表面上に固定成膜角で形成されて、磁気アイランドの形をする磁気ナノ構造の均一、規則的なアレイを形成する。トポグラフィク的なパターン上の磁性薄膜材料は（１〜２０ｎｍの）薄膜で、非常に微細な構造を有しなければならない。使用することができる多くの異なるタイプの材料のうちの１つは、垂直の磁気異方性を備えたＣｏ／Ｐｄ多層構造である。
【００１８】
Ｃｏ／Ｐｄ多層膜に観察される垂直の磁気異方性は主として、インターフェース層或いは成長面を垂直に指し示す、Ｃｏ及びＰｄ層の間のインターフェース異方性によって与えられる。
【００１９】
特に、個々の球状の粒子あるいはドットのトップはそれぞれ、形成された磁性薄膜によってカバーされ、この磁性薄膜は単分散の単磁区磁気アイランドのキャップを形成している。磁性キャップの磁気アイソレーションの機構は２つの効果と関係がある。第１に、球状の粒子はそれぞれ、磁性キャップ間の有限の交換相互作用を伝送することができる隣接の球体間のわずか６つの小さな接触面積しか有しない。第２に、表面の湾曲は、形成された膜の厚さ又は組成に重要な役割を果たす。基板表面に垂直な一軸の蒸発方向を仮定すると、粒子の球面は表面に沿ったＣｏ及びＰｄの厚さの減少につながり、これは、また、外表面エリア、特に隣接する粒子間の接触エリアでの常磁性のＰｄ−Ｃｏの合金を引き起こす。したがって、交換相互作用は粒子間には存在しない。この磁区アイソレーションの機構は、例えば唯１つの原子の単分子層の極端に薄いＣｏ膜を用いる場合に非常に有効である。
【００２０】
本発明の利点は、成膜角を変更することによって容易軸あるいは異方性軸が容易に変更されることができ、それがチルトされたナノ粒子媒体をもたらすことである。特に垂直記録システムでは、磁界は、誘導コイルによって生成され、基板表面に垂直方向を指す。しかしながら、均一で、且つチルトされた磁界を生成することができるヘッドの設計は挑戦的なものである。したがって、媒体中の容易軸方向の調節によって、αを要求される角に合せることができる。
【００２１】
本発明のこれらおよび他の目的および利点は、次の好ましい実施の形態の詳細な記述を読むことによって当業者にとって明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明によれば、磁性薄膜、つまり、多層の磁性スタックあるいは磁性合金からなり、基板上に形成される磁気アイランドを含む高密度磁気情報記憶媒体が提供される。上記の基板は、互いに一定間隔で分離された凹面球状の複数のドット（突出）、あるいは互いに一定間隔で分離された凸面球状の複数のホール（くぼみ）によりパターン化された表面を有し、その結果、基板表面の球状トポグラフィによって、形成された膜の厚さ又は組成に局所的な変化が基板表面に沿って与えられる。
【００２３】
基板が特別に導入された、球状に形作られた表面構造を有する限り、基板の材料は一切の制限を受けない。例えば、そのような表面構造は、光リソグラフィ、ナノインプリント技術、ディッピング(dipping)、ホットエンボス（hot embossing）、あるいは電子ビームリソグラフィなどによって得ることができる。例えば、球状の凸状の（即ち、ホール構造にされた）複数のドットを有する表面は、例えばポリメチルメタクリレート（polymethyl methacrylate、ＰＭＭＡ）のようなプラスチック基板を使用する場合、インプリンティング技術によって容易に得ることができる。もちろん、他のプラスチックを使用することもできる。
【００２４】
代替的に、本発明の好ましい実施の形態によれば、球状の表面構造は、少なくとも１つの下層が形成されたフラットなキャリア基板によって形成されることができる。上記下層は、２次元のアレイに自己集合した、高密度にパックされた複数の単分散の球状粒子で作られ、後に該下層上に磁性薄膜が適用されてトポグラフィ基板上に磁気アイランドを形成するように形成される。
【００２５】
上記下層は高密度にパックされた粒子の単分子層あるいは粒子の多層構造でありえる。下層を形成する粒子は磁性あるいは非磁性でありえる。粒子が球状の限り、どんな粒子も、下層の形成に基本的に使用されうる。本発明のフレームワークでは、楕円の形状を有する粒子が包含される。それらの粒子の直径には特別の制限はない。しかしながら、直径は通常３〜５００ｎｍの範囲にある。例えば、下層を構成する粒子は、単分散の金、ガラス、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、あるいは例えばポリスチロール（Polystyrol, PS）粒子のような有機重合体粒子でありえる。代替的に、ＦｅＰｔナノ粒子のような磁性粒子も、そのような下層の形成に使用されることができる。それらのＦｅＰｔナノ粒子は、約３ｎｍの直径を有することができる。
【００２６】
トポグラフィ的な構造上に磁気アイランドを形成する磁性薄膜は、Ｆｅ／Ｐｔ、Ｃｏ／Ｐｔ、又はＣｏ／Ｐｄのような任意の磁性多層システム、あるいはＣｏＰｔ３、ＦｅＰｔ又はＳｍＣｏのような磁性合金により構成されることができる。
【００２７】
特に、磁気アイランドを形成する多層の磁性スタックは、交互する、白金及びコバルトあるいはパラジウム及びコバルトの層のペアを含みうる。交互の白金及びコバルトあるいはパラジウム及びコバルトの層のペアの数は、ほぼ５と５０の間にありうる。例えば、８、９あるいは１０ペアの交互する白金及びコバルト、あるいはパラジウム及びコバルトの層を使用してもよい。多層の磁性スタックの全体的な厚さは、およそ１〜５０ｎｍ（ナノメートル）の範囲にありうる。
【００２８】
好ましくは、多層の磁性スタックは、交互配置にスタックされた、白金及びパラジウムのいずれか１つを含んでいる層とコバルトを含んでいる層とを含み、なお、多層の磁性スタックの個々の層はそれぞれおよそ３ｎｍ以下の厚さを有する。より好ましい実施の形態では、多層磁性スタック中の白金とパラジウムのいずれか1つを含む層はおよそ０．５〜２．５ｎｍの間の厚さを有し、多層磁性スタック中のコバルトを含む層はおよそ０．２〜１．０ｎｍの間の厚さを有する。好ましくは、多層スタック中のコバルトと白金及びパラジウムのうちのいずれか１つとの交互する層は、（１１１）オリエンテーションの面心立方（Face Centered Cubic, FCC）結晶から本質的に成る。これは、厚さが１〜２０ｎｍの範囲の補足的なＰｄまたはＰｔのバッファ層によって引起される。
【００２９】
本発明の１つの好ましい実施の形態では、磁気アイランドの容易軸はキャリア基板の表面法線に対して垂直に配向される。本発明の別の好ましい実施の形態では、磁気アイランドの容易軸は、キャリア基板の表面法線に関して０〜７０°の範囲内の固定角に配向されることができる。
【００３０】
望まれる場合、環境上の安定性を改善する、あるいはヘッド飛翔性を改善するために、１つ以上のバリア層あるいはハード保護層のような追加的な層が、磁性薄膜上にそれぞれ加えられうる。例えば、炭素の層が多層スタック上に加えられてハード保護層を形成することができる。
【００３１】
キャリア基板はガラス、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、マイカ、ＩＴＯ、重合体、例えばＡｌのような金属、あるいは他の任意の適切なキャリア基板材料を含みうる。
【００３２】
本発明の更なる１つの主題は、そのような媒体を製造する方法に関し、この方法は、以下のようなステップを含む。
【００３３】
（ｉ）互いに一定間隔で分離された複数の凹面の球状のドット（突出）、或いは互いに一定間隔で分離された複数の凸面の球状のドット（くぼみ）でパターン化された表面を有する基板を提供するステップ、及び、
（ｉｉ）上記基板表面上に磁性薄膜を形成して上記トポグラフィ的な基板上に磁気アイランドを形成するステップを含み、上記基板表面の球形トポグラフィによって、上記磁性薄膜の膜厚あるいは組成に局所的な変化が基板表面に沿って導入される。
【００３４】
上記で言及されたように、そのような表層構造は、ナノインプリント  リソグラフィ、ホットエンボスなどによって得られることができる。しかも、光リソグラフィも採用されることができる。例えば、複数の球形の凸状の（つまり、ホール構造にされた）ホールを有する表面は、例えばＰＭＭＡのようなプラスチック基板を使用する場合、インプリント技術によって容易に得ることができる。もちろん、別のプラスチック材料を使用することもできる。
【００３５】
１つのドット／ホールの中心から別のドット／ホールの中心まで、つまり、隣接した２つのドット／ホール間の距離（ピッチ）は、通常３ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内にある。ドット密度は、通常４ギガドット／インチ２〜９０テラドット／インチ２の範囲内にある。それらのドットの高さ／深さは、３〜５００ｎｍの範囲内であることができる。それらのドットの直径は、３〜５００ｎｍの範囲内であることができる。
【００３６】
本発明の好ましい実施の形態では、そのような媒体を製造する方法は次のステップを含む。
（ａ）キャリア基板を提供するステップ、
（ｂ）高密度にパックされた、２次元のアレイに自己集合した単分散の球状粒子により構成された少なくとも１つの下層を上記基板上に適用するステップ、及び、
（ｃ）上記下層上に多層の磁性スタックを形成して上記トポグラフィ的な基板上に磁気アイランドを形成するステップを含み、上記下層粒子によりもたらされた基板の球状トポグラフィによって、上記多層磁性スタックの膜厚に局所的な変化が導入される。
【００３７】
ステップ（ｂ）では、高密度にパックされた粒子の単分子層あるいは粒子の多層構造をそれぞれ下層として形成するために上記基板上への球状の粒子の適用は、例えば、下層を形成する粒子の蒸発乾燥、あるいは懸濁状態での回転コーティングによって行われることができる。後者は特に、直径が１５０〜５００ｎｍの範囲内のより大きな粒子が関係する場合に使用されることができる。例えば、粒子は、単分散の金、ガラス、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、ＦｅＰｔ、あるいは例えばポリスチロール（ＰＳ）粒子のような有機重合体粒子でありえる。有機重合体粒子が使用される場合、例えば、硫酸塩グループによって安定されたポリスチレンラテックス（polystyrene latex）は使用されることができる。これらの粒子は、硫酸塩グループの存在により負の表面電荷を有する。これは、使用されている基板が、例えばガラスのように、同様に負の表面電荷を有する場合に有利になりえる。粒子がキャリア基板と同じ表面電荷を有する場合、基板に適用された後、粒子はより自由に移動することができる。これは、粒子が持つべき規則的な配列を促進する。
【００３８】
ステップ（ｃ）では、成膜温度は、好ましくは０〜７５℃の範囲内に設定され、過度の加熱の結果として球状粒子の配置を破壊し、又はそれに悪影響を及ぼすことがないために好ましくは室温に設定される。成膜速度は、例えば成膜装置内に配置された水晶発振器または質量分析計によって、別々に調節されることができる。典型的には、成膜速度はおよそ０．０１〜０．０２ｎｍ／ｓに調節される。例えば、Ｃｏ／Ｐｄ、あるいはＣｏ／Ｐｔの多層スタックが関わる場合、ＰｔまたはＰｄ及びＣｏの成膜は、好ましくはスパッタ法あるいは分子線エピタキシーによって行われる。しかしながら、成膜は、ＣＶＤまたはＭＯＣＶＤの方法によっても同様に考えられる。
【００３９】
本発明によって、好ましくはＣｏ／ＰｔあるいはＣｏ／Ｐｄの多層構造、より好ましくはＣｏ／Ｐｄ多層構造の磁性薄膜からなる磁気アイランドを得ることができる。その磁性薄膜は適切に選択された個々の層の厚さを有し、界面異方性のために、高い垂直の異方性を有する（磁化容易軸が基板表面に垂直である）。他方、本発明は、チルトされた媒体の生産をも有利に可能にする。磁化容易軸が多層磁性スタックの成長方向、斜めスパッタリングのような斜め成膜によって決定されるので、容易軸は、基板自身の、或いは下層の粒子によってもたらされた、球対称にパターン化された表面により、基板表面に対して任意の状態に設定されることができる。キャリア基板の表面に対して傾斜する異方性軸を有するこのような媒体（チルトされた媒体）は、有望な記憶媒体である。それは、異方性軸と加えられた（磁気媒体の表面に垂直な）磁界との間の角度のため、磁気反転に低い磁気書込みフィールドが要求されているからである。さらに、球状粒子からなる下層上に多層磁性スタックの成膜が斜め成膜によって行われる場合、高密度にパックされた粒子間のギャップへの磁性材料の成膜によって生成されるサブ構造は回避されることができる。
【００４０】
図１は、本発明の好ましい実施の形態による磁気媒体を示す概略平面図と概略側面図である。この実施の形態では、キャリア基板１上に、高密度にパックされた、２次元のアレイに自己集合した単分散の球状粒子２からなる下層を形成し、下層上に磁気アイランド４（キャップ）を形成している。参照符号３は、分子線エピタキシー装置のような材料ソースを表す。左側では、球状粒子２からなる下層上への磁性スタックの成膜は、表面法線に対して垂直な成膜によって行われ、これによって、粒子の湾曲の露出した部分上に磁気アイランド４を形成し、また、高密度にパックされた粒子間のギャップ５には磁性材料が埋め込まれたままで残っている。右側では、球状粒子２からなる下層上への磁性スタックの成膜は、チルトされる媒体を生じさせる斜め成膜によって行われる。同時に、高密度にパックされた粒子間のギャップの埋め込みは回避される。
【００４１】
図３は、適用された磁界角が磁化オリエンテーションを反転させるスイッチング磁界の強度に対するインパクトを示すグラフである。ここで、磁気媒体は、（直径が５０ｎｍの）粒子を、後続のＰｄ（３ｎｍ）［Ｃｏ（０．３ｎｍ）／Ｐｄ（０．８ｎｍ）］×８の多層構造の成膜と共に採用するによって得られる。なお、成膜方向はキャリア基板表面に対して垂直である。図３は、適用された磁界角に依存した、磁化オリエンテーションを反転させるスイッチング磁界の著しいドロップを明白に示している。
【００４２】
得られた磁気媒体が垂直の異方性軸を有するか、あるいはチルトされた異方性軸を有するかどうかに関係なく、この異方性は、球対称的にパターン化された基板自身、あるいは下層を形成する自己集合した粒子のために選択された最初の材料に依存しない。特別に導入された表面構造は、基板自身の中で生成されるか、或いはキャリア基板上に高密度にパックされた球状粒子からなる少なくとも１つの下層を適用して形成することによって得られる。この特別に導入された表面構造は、上に磁性薄膜が適用される基板または下層の球状のトポグラフィにより、多層磁性スタックあるいは磁性合金膜の膜厚あるいは組成に局所的な変化をもたらす。つまり、特別にパターン化された基板表面或いは下層の粒子の湾曲の地点に依存して、磁性スタックの膜厚の減少あるいは組成における変化をそれぞれ引き起こす。
【００４３】
膜厚のこの減少は磁性膜の厚さの減少に結びつき、そして、十分に薄い膜は粒子のエッジでの磁気モーメントの消失に結びつく。例えば、Ｃｏ／ＰｄあるいはＣｏ／Ｐｔ多層構造の場合、膜厚のこの減少は、Ｃｏ層の膜厚の減少に導き、そして十分に薄い膜は、粒子エッジ（隣りとの接触面）での磁気モーメントの消失に結びつく。しかしながら、これは、磁気アイランド（キャップ）を隣接のアイランドから完全に磁気デカップリングする効果がある。
【００４４】
これらの効果は、例えば（５０ｎｍの直径の）粒子及び、後続のＰｄ（３ｎｍ）［Ｃｏ（０．３ｎｍ）／Ｐｄ（０．８ｎｍ）］×８の多層構造の成膜を使用することにより実験的に確認された。極幾何学のカー（Kerr）磁気測定を用いて、熱的に安定な磁気アイランドに関して１ｋＯｅ（７．９×１０４Ａ／ｍ）の残留磁気および約２ｋＯｅ（１．５８×１０５Ａ／ｍ）の保磁力フィールドを有する強い垂直な磁気異方性を観察した。更に、磁気力顕微鏡の使用（ＭＦＭ）によって、磁気アイランドが磁気的に単磁区の状態にあり、隣接のアイランドに関して磁気的にデカップリングされていることが分かった。図２は、（１１０ｎｍの直径の）粒子を後続のＰｄ（３ｎｍ）［Ｃｏ（０．３ｎｍ）／Ｐｄ（０．８ｎｍ）］×８の多層構造の成膜と共に使用することによって得られた試験片のグレースケールの走査型磁気力顕微鏡イメージを示している。
【００４５】
本発明に係る磁気媒体は、磁気記憶媒体、光磁気記憶媒体あるいは磁気センサとして使用されることができる。
【００４６】
本発明は、特に制限するのではないが、次の例によってより詳細に説明される。
【００４７】
ガラス基板の洗浄
使用された基板は商業的に入手可能なガラス（Menzel-Glaser、厚さが０．５〜０．６ｍｍ）であり、懸濁粒子の適用の前に標準的な処理を使用して洗浄された。
【００４８】
−各場合において、２回、室温で３倍脱イオン化水（ミリポアろ過）の超音波の浴槽に５分間
−８０℃で３倍脱イオン化水、Ｈ２Ｏ２およびＮＨ３（比率５：１：１）に３０分間
−室温で３倍脱イオン化水の超音波の浴槽に２分間
−８０℃で３倍脱イオン化水、Ｈ２Ｏ２およびＨＣｌ（比率６：１：１）に１０分間
−室温でミリポアろ過の超音波の浴槽に１５分間
−アルゴンを使用して、ガラスを乾燥させる
【００４９】
使用した粒子
メーカー：  アメリカ、オレゴン州、ポートランドのＩＤＣ(Interfacial Dynamics Corporation)社
材料：  硫酸塩グループによって安定されたラテックス（ポリスチレン）
粒子は硫酸塩グループのために負の表面電荷を有する。これは、使用される基板が同様に負の表面電荷を有するので重要である。粒子が基板と同じ表面電荷を有する場合、基板に適用された後、粒子はより自由に移動し、これにより、粒子の持つべき規則的な配置を促進することができる。
【００５０】
供給：  純水に懸濁物として（粒子の重量が占める割合は約８％）
粒子直径：  様々な粒径が使用された。
【００５１】
（ｉ）  粒径は５０ｎｍ、その標準偏差が８．９％である。
【００５２】
（ｉｉ）粒径は２７０ｎｍ、その標準偏差が３．３％である。
【００５３】
粒子マスクの生成
２つの異なるプロセスを使用してマスクを生成した。
【００５４】
ａ）蒸発乾燥（５０ｎｍの粒子に使用された）
商用粒子懸濁物は３倍脱イオン化水を使用して、１％の濃度の溶液に希釈される。その後、希釈溶液は、ピペットを用いて、清浄な基板に（およそ１０μｌ／ｃｍ３で）できるだけ一様に適用される。基板は、閉鎖可能なプレキシグラス容器内に配置され、ほぼ１０°に傾けられた銅ブロック上に位置する。さらに、銅ブロックを流れる微小電流を引き起こすことにより基板の温度がほぼ２℃上がるように基板の接触はこの銅ブロックに適合される。これは、溶剤（この場合、水）の蒸発を増やすことを意図している。しかしながら、過度の蒸発を防ぐために、容器の蓋は閉まっている。後続の乾燥工程（基板のサイズに依存して持続時間がおよそ９０分）では、水は非常にゆっくり蒸発し、その結果、コロイドは、自身を規則的に配列するための長い時間を有する。基板の傾斜はさらにそのプロセスを増強する。
【００５５】
ｂ）スピンコーティング（２７０ｎｍの粒子に使用された。）
商用粒子懸濁物は水及びイソプロパノールを使用して、２：１：５の比率で希釈される。その後、希釈溶液は、フローボックス内の商用スピンコーター中でピペットの使用によって、洗浄された基板に適用される。この処理は室温でスピンコーターが１９００回／分の回転速度で１０秒間作動することによって行われる。
【００５６】
磁性薄膜の形成
磁性薄膜を形成するために、粒子マスクが適用されたガラス基板はロックを介して分子線エピタキシー装置へ導入され、そこで、磁性薄膜は電子ビーム蒸発器を使用して超高真空条件の下で、例えば、Ｐｄ（３ｎｍ）［Ｃｏ（０．３ｎｍ）／Ｐｄ（０．８ｎｍ）］×８／Ｐｄ（１ｎｍ）として形成される。成膜プロセスは、過度の加熱による粒子の破壊、或いは粒子に悪影響を及ぼすことのないように室温で行われ、成膜速度は典型的におよそ０．０１〜０．０２ｎｍ／ｓである。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の好ましい実施の形態による磁気媒体の概略的な平面図と側面図である。
【図２】本発明による、（直径が１１０ｎｍの）粒子を、後続のＰｄ（３ｎｍ）［Ｃｏ（０．３ｎｍ）／Ｐｄ（０．８ｎｍ）］×８の多層構造の成膜と共に使用することによって得られた試験片のグレースケールの走査型磁気力顕微鏡イメージである。
【図３】適用された磁界角が（５０ｎｍの粒子の）磁化オリエンテーションを反転させるスイッチング磁界の強度に対するインパクトを示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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