(57)【要約】【課題】孔を有する構造体（多孔質体）に機能性材料を充填して形成される機能デバイスの製造方法を提供する。【解決手段】柱状の部材と該柱状の部材を取り囲む領域を含む構造体を用意する工程、該構造体から該柱状の部材を除去して多孔質体を形成する工程、及び該多孔質体に機能性材料を充填する工程を有する機能デバイスの製造方法。前記構造体は、第１の材料を含み構成される前記柱状の部材が、第２の材料を含み構成される前記領域に取り囲まれており、且つ該構造体には該第２の材料が、該第１の材料と第２の材料の全量に対して２０ａｔｏｍｉｃ％以上７０ａｔｏｍｉｃ％以下の割合で含まれている。前記第１の材料がアルミニウムであり、前記第２の材料がシリコンあるいはシリコンとゲルマニウムの混合物である。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
柱状の部材と該柱状の部材を取り囲む領域を含む構造体を用意する工程、該構造体から該柱状の部材を除去して多孔質体を形成する工程、及び該多孔質体に機能性材料を充填する工程を有することを特徴とする機能デバイスの製造方法。
【請求項２】
前記構造体は、第１の材料を含み構成される前記柱状の部材が、第２の材料を含み構成される前記領域に取り囲まれており、且つ該構造体には該第２の材料が、該第１の材料と第２の材料の全量に対して２０ａｔｏｍｉｃ％以上７０ａｔｏｍｉｃ％以下の割合で含まれている請求項１記載の機能デバイスの製造方法。
【請求項３】
前記柱状の部材の直径が５０ｎｍ以下である請求項１あるいは２記載の機能デバイスの製造方法。
【請求項４】
前記柱状の部材間の中心間距離が３０ｎｍ以下である請求項１あるいは２記載の機能デバイスの製造方法。
【請求項５】
前記第１の材料がアルミニウムであり、前記第２の材料がシリコンあるいはシリコンとゲルマニウムの混合物である請求項２に記載の機能デバイスの製造方法。
【請求項６】
前記機能性材料が、導電性材料、磁性材料、発光材料、半導体材料を含む請求項１乃至５のいずれかの項に記載の機能デバイスの製造方法。
【請求項７】
前記多孔質体が有する柱状の孔の深さ方向の長さと、該孔を取り囲む領域の厚さが実質的に等しい請求項１乃至６のいずれかの項に記載の機能デバイスの製造方法。
【請求項８】
柱状の部材とそれを取り囲む領域を含み構成される構造体から、該柱状の部材を除去して得られる多孔質体に機能性材料を充填して得られることを特徴とする機能デバイス。
【請求項９】
前記構造体は、第１の材料を含み構成される前記柱状の部材が、第２の材料を含み構成される前記領域に取り囲まれており、且つ該構造体には該第２の材料が、該第１の材料と第２の材料の全量に対して２０ａｔｏｍｉｃ％以上７０ａｔｏｍｉｃ％以下の割合で含まれている請求項８記載の機能デバイス。
【請求項１０】
前記第１の材料がアルミニウムであり、前記第２の材料がシリコンあるいはシリコンとゲルマニウムの混合物である請求項８あるいは９に記載の機能デバイス。
【請求項１１】
前記機能性材料が、導電性材料、磁性材料、発光材料、半導体材料を含む請求項８乃至１０のいずれかの項に記載の機能デバイス。
【請求項１２】
前記多孔質体が有する柱状の孔の深さ方向の長さと、該孔を取り囲む領域の厚さが実質的に等しい請求項８乃至１１のいずれかの項に記載の機能デバイス。
【請求項１３】
多孔質体に機能性材料を充填して得られる機能デバイスであって、該多孔質体は、複数の柱状の孔とそれを取り囲む領域を備え、該領域はＣ、Ｓｉ、Ｇｅあるいはこれらの組み合わせ材料を含み構成される非晶質領域であることを特徴とする機能デバイス。
【請求項１４】
前記非晶質領域は、酸化物を含む領域である請求項１３記載の機能デバイス。
【請求項１５】
前記柱状の孔は、実質的に分岐していない請求項１３記載の機能デバイス。
【請求項１６】
前記複数の孔同士の平均中心間距離が３０ｎｍ以下である請求項１３から１５のいずれかに記載の機能デバイス。
【請求項１７】
前記柱状の孔の径が２０ｎｍ以下である請求項１３から１６のいずれかに記載の機能デバイス。
【請求項１８】
前記複数の孔の深さ方向が実質的に同一である請求項１３から１７のいずれかに記載の機能デバイス。
【請求項１９】
前記酸化物非晶質領域には、アルミニウムが含まれている請求項１３から１８のいずれかに記載の機能デバイス。
【請求項２０】
前記多孔質体は基板上に形成されており、前記柱状の孔の深さ方向が、該基板に対して略垂直である請求項１３から１９のいずれかに記載の機能デバイス。
【請求項２１】
基板上に下地層と記録層を有する磁気記録媒体であって、該記録層は磁性材料を含み構成される柱状の部材と、シリコン、ＳｉＧｅ、あるいはこれらの酸化物を含み構成され、且つ該柱状の部材を取り囲む領域とを備え、該下地層は該基板の面内方向に正方状の結晶配列を有し、且つ該柱状の部材は該基板の垂直方向にｃ軸配向したＬ１０  規則構造からなる硬磁性体部分を含むことを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項２２】
該柱状の部材のＬ１０  規則構造からなる硬磁性体部分は、ＭＰｔ（Ｍ＝Ｃｏ，Ｆｅ，Ｎｉ）を主成分とする請求項２１に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項２３】
該Ｌ１０  規則構造からなる硬磁性体部分は、Ａｇ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｐ，Ｂのうち少なくとも１つ以上の元素を含んでいる請求項２１に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項２４】
該柱状の部材のＬ１０  規則構造からなる硬磁性体部分を除く部分は、基板面に対して平行に正方状の結晶配列を有する構造物である請求項２１乃至２３のいずれかの項に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項２５】
該柱状の部材のＬ１０  規則構造からなる硬磁性体部分を除く部分は、ｆｃｃ構造またはＬ１２  規則構造である請求項２１乃至２３のいずれかの項に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項２６】
該柱状の部材のｆｃｃ構造部分は貴金属、ＣｕとＮｉＦｅのいずれかを主成分とする構造からなり、Ｌ１２  規則構造部分はＭ３  Ｐｔ（Ｍ＝Ｆｅ，Ｎｉ）またはＭＰｔ３  （Ｍ＝Ｃｏ，Ｆｅ）を主成分とする構造からなる請求項２５に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項２７】
該柱状の部材のＬ１２  規則構造部分がＦｅ３  ＰｔまたはＦｅＰｔ３  からなる請求項２６に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項２８】
該柱状の部材の上部から下地層にかけて、Ｆｅ３  ＰｔからなるＬ１２  規則構造／ＦｅＰｔからなるＬ１０  規則構造／下地層、またはＦｅＰｔからなるＬ１０  規則構造／ＦｅＰｔ３  からなるＬ１２  規則構造／下地層の順で配置されていることを特徴とする請求項２１乃至２７のいずれかの項に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項２９】
該細孔を有する酸化シリコンを成分とする層は、（ＡｌＸ  Ｓｉ１−Ｘ  ）Ｙ  Ｏ１−Ｙ  からなり、Ｘ＝０．０１〜０．２の範囲であることを特徴とする請求項２１に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項３０】
該細孔中に充填されている柱状の部材の平均直径が１〜９ｎｍの範囲で、平均間隔が３〜１０ｎｍの範囲であることを特徴とする請求項２１に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項３１】
該細孔を有するＳｉＧｅ酸化物を成分とする層は、（Ａｌｘ  （Ｓｉｙ  Ｇｅ１−ｙ  ）１−ｘ  ）ｚ  Ｏ１−ｚ  からなりＸ＝０．０１〜０．２、０＜ｙ＜１の範囲であることを特徴とする請求項２１に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項３２】
該細孔に充填されている柱状の部材の平均直径の範囲が１〜１５ｎｍの範囲で、平均間隔が３〜２０ｎｍの範囲であることを特徴とする請求項２１に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項３３】
該下地層は、ｆｃｃ構造、またはＬ１０  、Ｌ１１  、Ｌ１２  の各規則構造のいずれかを有することを特徴とする請求項２１に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項３４】
該下地層が、貴金属、Ｃｕ、ＮｉＦｅのいずれかを主成分とするｆｃｃ構造、ＭＰｔ（Ｍ＝Ｃｏ，Ｆｅ，Ｎｉ）を主成分とするＬ１０  規則構造、ＣｕＰｔを主成分とするＬ１１  規則構造、あるいはＭ３  Ｐｔ（Ｍ＝Ｆｅ，Ｎｉ）またはＭＰｔ３  （Ｍ＝Ｃｏ，Ｆｅ）を主成分とするＬ１２  規則構造のいずれかを有することを特徴とする請求項２１または３１に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項３５】
該下地層の下にＭｇＯ（００１）層が配置されていることを特徴とする請求項２１に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項３６】
請求項２１乃至３５のいずれかに記載の垂直磁気記録媒体を用いた磁気記録再生装置。
【請求項３７】
請求項２１乃至３６のいずれかに記載の垂直磁気記録媒体を用いた磁気記録再生装置を使用した情報処理装置。
【請求項３８】
基板上に下地層と記録層を有する垂直磁気記録媒体の製造方法において、
該基板の面内方向に正方状の結晶配列を有する下地層を形成する工程、
該下地層上に基板垂直方向に立ったアルミニウムを成分とする柱状アルミニウム部分と、該柱状アルミニウム部分の側面を囲むように配置されるシリコン、ＳｉＧｅを含む領域を有する構造体を形成する工程、
該構造体の柱状アルミニウム部分を除去して細孔を形成し、該シリコン部分あるいは該ＳｉＧｅ部分の酸化を行う工程、
該細孔中にＭＰｔ（Ｍ＝Ｃｏ，Ｆｅ，Ｎｉ）を主成分とする部分を電着により形成した後、アニールを行い、基板垂直方向にｃ軸配向したＬ１０  規則構造からなる硬磁性体部分を含む柱状の部材を備えた記録層を形成する工程を含むことを特徴とする垂直磁気記録媒体の製造方法。
【請求項３９】
基板上に軟磁性層と記録層を有する磁気記録媒体であって、該軟磁性層が柱状の軟磁性体と該軟磁性体を取り囲む非磁性体領域を含み構成されていることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項４０】
前記非磁性材料はＡｌｘ  Ｓｉ１−ｘ  （ｘ＝０．０１〜０．２）またはその酸化物を主成分として含有する請求項３９に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項４１】
前記非磁性材料はＡｌｘ  Ｓｉ１−ｘ  （ｘ＝０．０１〜０．２）と柱状軟磁性体の構成材料を主成分として含有する請求項３９に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項４２】
前記柱状軟磁性体の平均直径が１〜９ｎｍ、平均間隔が３〜１０ｎｍである請求項３９に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項４３】
前記柱状軟磁性体はＮｉＦｅからなる請求項３９乃至４２のいずれかの項に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項４４】
前記基板と軟磁性層との間に単層または２層以上の非磁性導電膜からなる下地層が設けられている請求項３９に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項４５】
前記軟磁性層と記録層との間に単層または２層以上の非磁性導電膜からなる下地層が設けられている請求項３９に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項４６】
請求項３９乃至４５のいずれかに記載の垂直磁気記録媒体を用いた磁気記録再生装置。
【請求項４７】
請求項３９乃至４６のいずれかに記載の垂直磁気記録媒体を用いた磁気記録再生装置を使用した情報処理装置。
【請求項４８】
基板と、該基板上に配置されている軟磁性層と記録層を有する垂直磁気記録媒体の製造方法であって、基板上にアルミニウムを主成分とする柱状構造部分と該柱状構造部分の周囲を取り囲むように配置されるシリコンを主成分とする非磁性領域を形成する工程、該アルミニウムを主成分とする柱状構造部分を柱状軟磁性体に置換して軟磁性層を形成する工程を有することを特徴とする垂直磁気記録媒体の製造方法。
【請求項４９】
第１の材料を含み構成される柱状の部材と、第２の材料を含み構成され、該柱状構造体を取り囲む領域を有する構造体であって、且つ該構造体には該第２の材料が該第１と第２の材料の全量に対して２０ａｔｏｍｉｃ％以上７０ａｔｏｍｉｃ％以下の割合で含まれている該構造体を用意する第１の工程、該構造体から該柱状の部材を除去する第２の工程、及び前記第２の工程により形成される多孔質体に磁性材料を充填する第３の工程を有することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
【請求項５０】
基板と記録層を含み構成される磁気記録媒体であって、該記録層は磁性材料を含み構成される柱状の部材と、該柱状の部材を取り囲むシリコン、ＳｉＧｅあるいはこれらの酸化物を成分とする領域とを備えていることを特徴とする磁気記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、孔を有する構造体（多孔質体）に機能性材料を充填して形成される機能デバイス及びその製造方法に関し、具体的には電子デバイス、光デバイス、及び記録デバイスなどに関するものである。
【０００２】
【背景技術】
近年、機能デバイスの構成部材として微細構造体への関心が高まっている。
こうした微細構造体の作製手法としては、フォトリソグラフィーなどの微細パターン形成技術を代表される半導体加工技術によって直接的に微細構造体を作製する手法が挙げられる（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
また、上述の半導体加工技術とは別に、材料の自己組織化（ｓｅｌｆ−ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ）現象を利用する手法がある。即ち、自然に形成される規則的な構造をべースに、新規な微細構造体を実現しようというものである。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−５５５４５号公報（第３頁、第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この自己組織化現象あるいは自己形成化現象を利用する手法では、ミクロンオーダーは勿論、ナノオーダーの構造体を実現できる可能性があるため、多くの研究が行われているものの、その手法は十分に確立されているとはいえず、新規な微細構造体の提供やその製造方法の確立が求められているのが実情である。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、機能デバイスの構成部材となり得る新規な構造体を提供すると共に、それを利用した機能デバイス及びその製造方法等を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決する為の手段】
本発明に係る機能デバイスの製造方法は、柱状の部材と該柱状の部材を取り囲む領域を含む構造体を用意する工程、該構造体から該柱状の部材を除去して多孔質体を形成する工程、及び該多孔質体に機能性材料を充填する工程を有することを特徴とする。
【０００８】
ここで、前記構造体は、第１の材料を含み構成される前記柱状の部材が、第２の材料を含み構成される前記領域に取り囲まれており、且つ該構造体には該第２の材料が、該第１の材料と第２の材料の全量に対して２０ａｔｏｍｉｃ％以上７０ａｔｏｍｉｃ％以下の割合で含まれていてもよい。
【０００９】
また、前記柱状の部材の直径が５０ｎｍ以下であったり、前記柱状の部材間の中心間距離が３０ｎｍ以下であってもよい。
前記第１の材料がアルミニウムであり、前記第２の材料がシリコンあるいはシリコンとゲルマニウムの混合物とすることができる。
【００１０】
前記機能性材料とは、例えば導電性材料、磁性材料、発光材料、半導体材料である。また前記多孔質体が有する柱状の孔の深さ方向の長さと、該孔を取り囲む領域の厚さが実質的に等しくすることもできる。
【００１１】
また、本発明に係る機能デバイスは、柱状の部材とそれを取り囲む領域を含み構成される構造体から、該柱状の部材を除去して得られる多孔質体に機能性材料を充填して得られることを特徴とする。
【００１２】
前記構造体は、第１の材料を含み構成される前記柱状の部材が、第２の材料を含み構成される前記領域に取り囲まれており、且つ該構造体には該第２の材料が、該第１の材料と第２の材料の全量に対して２０ａｔｏｍｉｃ％以上７０ａｔｏｍｉｃ％以下の割合で含まれていてもよい。
前記多孔質体が有する柱状の孔の深さ方向の長さと、該孔を取り囲む領域の厚さが実質的に等しくすることができる。
【００１３】
また、本発明に係る機能デバイスは、多孔質体に機能性材料を充填して得られる機能デバイスであって、該多孔質体は、複数の柱状の孔とそれを取り囲む領域を備え、該領域はＣ、Ｓｉ、Ｇｅあるいはこれらの組み合わせ材料を含み構成される非晶質領域であることを特徴とする。
【００１４】
ここで、前記非晶質領域は、酸化物を含む領域であってもよい。多孔質全体が酸化物でも、多孔質体全体ではなく、孔壁側面が主として酸化物になっていてもよい。
本発明によれば、前記柱状の孔を実質的に分岐していない構造にすることができる。
【００１５】
前記複数の孔同士の平均中心間距離が３０ｎｍ以下であったり、前記柱状の孔の径が２０ｎｍ以下であるのが好ましい。
本発明によれば、前記複数の孔の深さ方向が実質的に同一でにすることができる。
ここで、前記酸化物非晶質領域には、アルミニウムが含まれていてもよい。
また、前記多孔質体は基板上に形成されており、前記柱状の孔の深さ方向が、該基板に対して略垂直である事も好ましいものである。
【００１６】
また、本発明に係る垂直磁気記録媒体は、基板上に下地層と記録層を有する磁気記録媒体であって、該記録層は磁性材料を含み構成される柱状の部材と、シリコン、ＳｉＧｅ、あるいはこれらの酸化物を含み構成され、且つ該柱状の部材を取り囲む領域とを備え、該下地層は該基板の面内方向に正方状の結晶配列を有し、且つ該柱状の部材は該基板の垂直方向にｃ軸配向したＬ１０  規則構造からなる硬磁性体部分を含むことを特徴とする。
【００１７】
該柱状の部材のＬ１０  規則構造からなる硬磁性体部分は、ＭＰｔ（Ｍ＝Ｃｏ，Ｆｅ，Ｎｉ）を主成分としてもよい。
該Ｌ１０  規則構造からなる硬磁性体部分は、Ａｇ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｐ，Ｂのうち少なくとも１つ以上の元素を含んでいてもよい。
【００１８】
該柱状の部材のＬ１０  規則構造からなる硬磁性体部分を除く部分は、基板面に対して平行に正方状の結晶配列を有する構造物であってもよい。
該柱状の部材のＬ１０  規則構造からなる硬磁性体部分を除く部分は、ｆｃｃ構造またはＬ１２  規則構造であってもよい。
該柱状の部材のｆｃｃ構造部分は貴金属、ＣｕとＮｉＦｅのいずれかを主成分とする構造からなり、Ｌ１２  規則構造部分はＭ３  Ｐｔ（Ｍ＝Ｆｅ，Ｎｉ）またはＭＰｔ３  （Ｍ＝Ｃｏ，Ｆｅ）を主成分とする構造からなってもよい。
【００１９】
該柱状の部材のＬ１２  規則構造部分がＦｅ３  ＰｔまたはＦｅＰｔ３  からなってもよい。
該柱状の部材の上部から下地層にかけて、Ｆｅ３  ＰｔからなるＬ１２  規則構造／ＦｅＰｔからなるＬ１０  規則構造／下地層、またはＦｅＰｔからなるＬ１０  規則構造／ＦｅＰｔ３  からなるＬ１２  規則構造／下地層の順で配置されていてもよい。
【００２０】
該細孔を有する酸化シリコンを成分とする層は、（ＡｌＸ  Ｓｉ１−Ｘ  ）Ｙ  Ｏ１−Ｙ  からなり、Ｘ＝０．０１〜０．２の範囲であってもよい。
該細孔中に充填されている柱状の部材の平均直径が１〜９ｎｍの範囲で、平均間隔が３〜１０ｎｍの範囲であってもよい。
該細孔を有するＳｉＧｅ酸化物を成分とする層は、（Ａｌｘ  （Ｓｉｙ  Ｇｅ１−ｙ  ）１−ｘ  ）ｚ  Ｏ１−ｚ  からなり、Ｘ＝０．０１〜０．２、０＜ｙ＜１の範囲であってもよい。
【００２１】
該細孔に充填されている柱状の部材の平均直径の範囲が１〜１５ｎｍの範囲で、平均間隔が３〜２０ｎｍの範囲であってもよい。
該下地層は、ｆｃｃ構造、またはＬ１０  、Ｌ１１  、Ｌ１２  の各規則構造のいずれかを有していてもよい。
【００２２】
該下地層が、貴金属、Ｃｕ、ＮｉＦｅのいずれかを主成分とするｆｃｃ構造、ＭＰｔ（Ｍ＝Ｃｏ，Ｆｅ，Ｎｉ）を主成分とするＬ１０  規則構造、ＣｕＰｔを主成分とするＬ１１  規則構造、あるいはＭ３  Ｐｔ（Ｍ＝Ｆｅ，Ｎｉ）またはＭＰｔ３  （Ｍ＝Ｃｏ，Ｆｅ）を主成分とするＬ１２  規則構造のいずれかを有していてもよい。
【００２３】
該下地層から柱状の部材までがエピタキシャル成長されていてもよい。
該下地層の下にＭｇＯ（００１）層が配置されていてもよい。
該下地層の下に軟磁性層を有していてもよい。
該細孔がハニカム配列していてもよい。
また、本発明は上記した垂直磁気記録媒体を用いた磁気記録再生装置や、それを使用した情報処理装置を含むものである。
【００２４】
また、本発明に係る垂直磁気記録媒体の製造方法は、基板上に下地層と記録層を有する垂直磁気記録媒体の製造方法において、該基板の面内方向に正方状の結晶配列を有する下地層を形成する工程、該下地層上に基板垂直方向に立ったアルミニウムを成分とする柱状アルミニウム部分と、該柱状アルミニウム部分の側面を囲むように配置されるシリコンを成分とするシリコン部分あるいはＳｉＧｅを成分とするあるいはＳｉＧｅ部分を有する構造体を形成する工程、該構造体の柱状アルミニウム部分を除去して細孔を形成し、該シリコン部分あるいは該ＳｉＧｅ部分の酸化を行う工程、該細孔中にＭＰｔ（Ｍ＝Ｃｏ，Ｆｅ，Ｎｉ）を主成分とする部分を電着により形成した後、アニールを行い、基板垂直方向にｃ軸配向したＬ１０  規則構造からなる硬磁性体部分を含む柱状の部材を備えた記録層を形成する工程を含むことを特徴とする。
【００２５】
また、本発明に係る垂直磁気記録媒体は、基板上に軟磁性層と記録層を有する磁気記録媒体であって、該軟磁性層が柱状の軟磁性体と該軟磁性体を取り囲む非磁性体領域を含み構成されていることを特徴とする。
【００２６】
ここで、前記非磁性材料はＡｌｘ  Ｓｉ１−ｘ  （ｘ＝０．０１〜０．２）またはその酸化物を主成分として含有していてもよい。
前記非磁性材料はＡｌｘ  Ｓｉ１−ｘ  （ｘ＝０．０１〜０．２）と柱状軟磁性体の構成材料を主成分として含有していてもよい。
【００２７】
ここで、前記柱状軟磁性体の平均直径が１〜９ｎｍ、平均間隔が３〜１０ｎｍであったり、前記柱状軟磁性体の形状が円柱状であってもよい。
前記柱状軟磁性体はＮｉＦｅからなっていてもよい。
前記基板と軟磁性層との間に単層または２層以上の非磁性導電膜からなる下地層が設けられていてもよい。
前記軟磁性層と記録層との間に単層または２層以上の非磁性導電膜からなる下地層が設けられていてもよい。
【００２８】
また、本発明に係る垂直磁気記録媒体の製造方法は、基板と、該基板上に配置されている軟磁性層と記録層を有する垂直磁気記録媒体の製造方法であって、基板上にアルミニウムを主成分とする柱状構造部分と該柱状構造部分の周囲を取り囲むように配置されるシリコンを主成分とする非磁性領域を形成する工程、該アルミニウムを主成分とする柱状構造部分を柱状軟磁性体に置換して軟磁性層を形成する工程を有することを特徴とする。
【００２９】
また、本発明に係る磁気記録媒体の製造方法は、第１の材料を含み構成される柱状の部材と、第２の材料を含み構成され、該柱状構造体を取り囲む領域を有する構造体であって、且つ該構造体には該第の材料が該第１と第２の材料の全量に対して２０ａｔｏｍｉｃ％以上７０ａｔｏｍｉｃ％以下の割合で含まれている該構造体を用意する第１の工程、該構造体から該柱状の部材を除去する第２の工程、及び前記第２の工程により形成される多孔質体に磁性材料を充填する第３の工程を有することを特徴とする。
【００３０】
また、本発明に係る磁気記録媒体は、基板と記録層を含み構成される磁気記録媒体であって、該記録層は磁性材料を含み構成される柱状の部材と、該柱状の部材を取り囲むシリコン、ＳｉＧｅあるいはこれらの酸化物を成分とする領域とを備えていることを特徴とする。
【００３１】
【発明の実施の形態】
（１）柱状の部材を有する構造体、及びその製造方法
まず、本発明に適用できる柱状の部材を有する構造体について図１を用いて説明する。
【００３２】
同図において、１０００は柱状の部材、１００２は柱状の部材を取り囲む領域、１００１はそれらを含む構造体であり、柱状の部材１０００が領域１００２に分散している様子が示されている。なお、１００３は基板である。
【００３３】
本発明においては柱状の部材を除去して、当該除去により形成される孔内に機能性材料を充填するため、構造体１００２から柱状の部材１００３を選択的に除去できることが重要である。ここで、選択的に除去とは、実質的に柱状の部材が除去可能であればよく、柱状の部材の除去に際し、それを取り囲む領域が部分的に除去されることも含み、更には柱状の部材が完全に除去されるのではなく部分的に残留する場合をも含むものである。
【００３４】
図１における構造体１００１は、第１の材料を含み構成される柱状の部材１０００が、第２の材料を含み構成される領域１００２に取り囲まれており、且つ該構造体には該第２の材料が、該第１の材料と第２の材料の全量に対して２０ａｔｏｍｉｃ％以上７０ａｔｏｍｉｃ％以下の割合で含まれていることが好ましい。発明者らの検討によると、上記割合の範囲であれば、実質的に柱状の部材がそれを取り囲むマトリックス領域に分散した構造体の実現が可能であった。なお、構造体が形成される下地の基板形状にもよるが、該基板形状が水平であれば柱状の部材は、当該基板に垂直な配置をとる。
【００３５】
上記割合は、構造体を構成する前記第１の材料と第２の材料の全量に対する前記第２の材料の割合のことであり、好ましくは２５ａｔｏｍｉｃ％以上６５ａｔｏｍｉｃ％以下、より好ましくは３０ａｔｏｍｉｃ％以上６０ａｔｏｍｉｃ％以下である。上記割合は例えば誘導結合型プラズマ発光分析法で定量分析することにより得られる。
【００３６】
なお、実質的に柱状形状が実現していればよく、例えば柱状の部材の成分として第２の材料が含まれていてもよいし、前記領域に第１の材料が含まれていてもよい。また、上記柱状の部材やその周囲の領域に酸素、アルゴンなどが少量含まれていてもよい。
【００３７】
ここで第１の材料としては、ＡｌやＡｕやＡｇやＭｇなどが挙げられる。第２の材料としては、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｉとＧｅの混合物（以降、Ｓｉｘ  Ｇｅ１−ｘ  （０＜ｘ＜１）と記載することがある。）、あるいはＣなどが挙げられる。特に第２の材料としては、非晶質となり得る材料であることが望ましい。
【００３８】
また、第１及び第２の材料としては、両者の成分系相平衡図において、共晶点を有する材料（いわゆる共晶系の材料）であることが好ましい。特に共晶点が３００℃以上好ましくは４００℃以上であるのがよい。
【００３９】
なお、第１の材料と第２の材料として好ましい組み合わせとしては、第１の材料としてＡｌを用い、第２の材料としてＳｉを用いる形態、あるいは第１の材料としてＡｌを用い、第２の材料としてＳｉｘ  Ｇｅ１−ｘ  （０＜ｘ＜１）を用いる形態が挙げられる。
【００４０】
前記柱状の部材は、少なくとも一部が多結晶であり、前記柱状の部材を取り囲む領域は、非晶質であることが望ましい。第２の材料としてＳｉやＳｉＧｅを用いた場合、当該領域は主として非晶質となる。前記柱状の部材の平面形状としては円形あるいは楕円形状である。
【００４１】
前記構造体には、前記第２の材料を含み構成されるマトリックス中に複数の前記柱状の部材が分散していることになる。柱状の部材の径（平面形状が円の場合は直径）は、主として前記構造体の組成（即ち、前記第２の材料の割合）に応じて制御可能であるが、その平均径は、０．５ｎｍ以上５０ｎｍ以下、好ましくは１ｎｍ以上２０ｎｍ以下、さらに好ましくは２ｎｍ以上１０ｎｍ以下である。特に２０ｎｍ未満の径であることが好適である。ここで平均径とは、例えば、実際のＳＥＭ写真（約１００ｎｍ×１００ｎｍの範囲）で観察される柱状の部分を、その写真から直接、あるいはコンピュータで画像処理して、導出される値である。もっとも、用いる材料や組成あるいは、構造体の用途によって最適な径や下記間隔は変動し得る。
【００４２】
また、複数の柱状の部材間の中心間距離は、２ｎｍ以上３０ｎｍ以下、好ましくは５ｎｍ以上２０ｎｍ以下、更に好ましくは５ｎｍ以上１５ｎｍ以下である。勿論、中心間距離の下限として上記２Ｒは柱状構造体どうしが接触しない間隔は最低限備えている必要がある。なお、上記第２の材料（即ち、柱状の部材を取り囲む領域の構成材料）として、複数の元素の混合物（例えば、Ｓｉｘ  Ｇｅ１−ｘ  ）を用いれば、その混合比の割合によっても上記中心間距離の制御が可能となる。
【００４３】
また、前記構造体は、膜状の構造体であることが好ましく、かかる場合、前記柱状の部材は膜の面内方向に対して略垂直になるように前記第２の材料を含み構成されるマトリックス中に分散していることになる。膜状構造体の膜厚としては、特に限定されるものではないが、１ｎｍ〜１００μｍの範囲で適用できる。プロセス時間等を考慮してより現実的な膜厚としては、１ｎｍ〜１μｍ程度である。特に３００ｎｍ以上の膜厚でも柱状構造が維持されていることが好ましい。また、柱状の部材は、厚さ方向（長さ方向）に対しては、実質的に分岐をもたない構造である。
【００４４】
柱状の部材の深さ方向の長さと、それを取り囲む領域の厚さとは実質的に等しくなるので、当該柱状の部材を除去して得られる多孔質体においては、柱状の孔の深さ方向の長さと該孔を取り囲む領域の厚さが実質的に等しくすることが可能である。
【００４５】
前記構造体は膜状の構造体であることが好ましく、基板上に当該構造体が設けられていてもよい。基板（図１における１００３）としては、特に限定されるものではないが、絶縁物や表面に絶縁層を有する基板であったり、石英ガラスなどの絶縁性基板、シリコン基板、ガリウム砒素、あるいはインジウム燐などの半導体基板、アルミニウムなどの金属基板あるいは支持部材としての基板上に上記構造体が形成できるのであれば、フレキシブル基板（例えばポリイミド樹脂など）も用いることができる。また、カーボン基板や、ＳＯＩ基板、Ｐ型、Ｎ型、高抵抗、低抵抗のシリコン基板も適用可能である。
【００４６】
このような構造体１００２の製造方法に関して説明する。
説明に際して柱状の部材を構成する材料としてアルミニウムを、それを取り囲む領域を構成する材料としてシリコンを例にとり説明する。
【００４７】
本発明に係る構造体は非平衡状態で成膜する方法を利用して作製することができる。その代表例がスパッタリング法による成膜である。具体的には、図２に示すようにスパッタリング装置内にアルミニウムのターゲット基板２００３上にシリコン片（シリコンチップ）２００２を配置し、アルゴン雰囲気下でスパッタリングを行うと基板１００３表面に、本発明に係る構造体が成膜される。成膜されて得られる構造体におけるシリコンの量（第２の材料）が構造体中のアルミニウムとシリコンの全量に対して、２０ａｔｏｍｉｃ％以上７０ａｔｏｍｉｃ％以下の割合で含まれていれば、実質的に柱状の部材がそれを取り囲むマトリックス領域に分散した構造体が実現されていた。なお、図２における２０００は、Ａｒプラズマである。
【００４８】
成膜方法としては、スパッタリング法が好ましいが、抵抗加熱蒸着、電子ビーム蒸着（ＥＢ蒸着）、イオンプレーティング法をはじめとする非平衡状態で物質を形成する成膜法が適用可能である。スパッタリング法で行う場合には、マグネトロンスパッタリング、ＲＦスパッタリング、ＥＣＲスパッタリング、ＤＣスパッタリング法を用いることができる。スパッタリング法で行う場合は、アルゴンガス雰囲気中で反応装置内の圧力を０．２から１Ｐａ程度にして成膜を行うのがよい。スパッタリングの際には、ターゲット原料として前記第１の材料と第２の材料をそれぞれ別途用意しても良いが、予め所望の割合で第１の材料と第２の材料が焼成されたターゲット材料を用いてもよい。なお、スパッタリング法で行う場合には、特に膜が成長する基板自体に、プラズマが接しない状態でスパッタリングを行うことが好ましい。
【００４９】
また、基板上に形成される前記構造体は、基板温度を、３００℃以下、好適には２０℃以上２００℃以下にして形成され、特に１００℃以上１５０℃以下で形成されることが好ましい。
【００５０】
（２）次に、本発明に適用できる構造体における第１の材料（第１の材料は、柱状の部材を構成する。）と第２の材料（第２の材料は、柱状の部材を取り囲む領域を構成する。）の割合について説明する。
【００５１】
本発明に記載の多孔質体が提供できるようになったのは、本発明者らの鋭意努力により以下に説明する構造体が得られたからである。上記同様図２を用いて説明する。
【００５２】
ガラス基板１００３上に、ＲＦマグネトロンスパッタリング法を用いて、シリコンをアルミニウムとシリコンの全量に対して５５ａｔｏｍｉｃ％含んだアルミニウムシリコン混合膜（即ち、本発明に適用できる構造体）を約２００ｎｍ形成する。
【００５３】
ターゲットには、図２に示すように、４インチのアルミニウムターゲット上に１５ｍｍ角のシリコンチップ１３を８枚おいたものを用いた。スパッタ条件は、ＲＦ電源を用いて、Ａｒ流量：５０ｓｃｃｍ、放電圧力：０．７Ｐａ、投入電力：１ｋＷとした。また、基板温度は室温とした。
【００５４】
なお、ここではターゲット２００３として、アルミニウムターゲット上にシリコンチップ１３を８枚置いたものを用いたが、シリコンチップの枚数はこれに限定されるものではなく、スパッタ条件により変化し、アルミニウムシリコン混合膜の組成が約５５ａｔｏｍｉｃ％近辺になれば良い。また、ターゲットはアルミニウムターゲット上にシリコンチップを置いたものに限定したものではなく、シリコンターゲット上にアルミニウムチップを置いたものでも良いし、シリコンとアルミニウムの粉末を焼結したターゲットを用いても良い。
【００５５】
次に、このようにして得られたアルミニウムシリコン混合膜をＩＣＰ（誘導結合型プラズマ発光分析）にて、シリコンのアルミニウムとシリコンの全量に対する分量（ａｔｏｍｉｃ％）を分析した。その結果、シリコンのアルミニウムとシリコンの全量に対する分量は約５５ａｔｏｍｉｃ％であった。なお、ここでは測定の都合上、基板として、カーボン基板上に堆積したアルミニウムシリコン混合膜を用いた。
【００５６】
ＦＥ−ＳＥＭ（電界放出走査型電子顕微鏡）にて、アルミニウムシリコン混合膜を観察した。シリコンに囲まれた円形のアルミニウムナノ構造体が二次元的に配列していた。アルミニウムナノ構造体部分の孔径は３ｎｍであり、その平均中心間間隔は７ｎｍであった。また、断面をＦＥ−ＳＥＭにて観察した所、高さは２００ｎｍであり、それぞれのアルミニウムナノ構造体部分はお互いに独立していた。
【００５７】
また、Ｘ線回折法でこの試料を観察した所、結晶性を示すシリコンのピークは確認できず、シリコンは非晶質であった。なお、アルミニウムの結晶性を示すピークが複数確認でき、少なくともアルミニウムの一部は多結晶であることが示された。
【００５８】
従って、シリコンに周囲を囲まれた間隔２Ｒが７ｎｍ、径２ｒが３ｎｍ、高さＬが２００ｎｍのアルミニウム細線を含んだアルミニウムシリコンナノ構造体を作製することができた。
【００５９】
このように、アルミニウムシリコン混合膜をスパッタ法などの非平衡状態で物質を形成する成膜法で形成することで、基板表面上のシリコンマトリックス内に数ｎｍスケールのアルミニウム量子ドットあるいはアルミニウム量子細線などのアルミニウムナノ構造体を有するアルミニウムシリコンナノ構造体を形成することを、本発明者らは見出した。
【００６０】
（比較例）
また、比較試料Ａとして、ガラス基板上に、スパッタ法を用いて、シリコンをアルミニウムとシリコンの全量に対して１５ａｔｏｍｉｃ％含んだアルミニウムシリコン混合膜を約２００ｎｍ形成した。ターゲットには、４インチのアルミニウムターゲット上に１５ｍｍ角のシリコンチップ１３を２枚おいたものを用いた。スパッタ条件は、ＲＦ電源を用いて、Ａｒ流量：５０ｓｃｃｍ、放電圧力：０．７Ｐａ、投入電力：１ｋＷとした。また、基板温度は室温とした。
【００６１】
ＦＥ−ＳＥＭ（電界放出走査型電子顕微鏡）にて、比較試料Ａを観察した。基板真上方向から見た表面の形状は、アルミニウム部分は円形状にはなっておらず、アルミニウムが連続的に繋がった形状になっていた。即ち、アルミニウムの柱状構造体がシリコン領域内に均質に分散した微細構造体となっていなかった。さらに、その大きさは１０ｎｍを遥かに超えていた。また、断面をＦＥ−ＳＥＭにて観察した所、アルミニウム部分の幅は１５ｎｍを超えていた。なお、このようにして得られたアルミニウムシリコン混合膜をＩＣＰ（誘導結合型プラズマ発光分析）にて、シリコンのアルミニウムとシリコンの全量に対する分量（ａｔｏｍｉｃ％）を分析した。その結果、シリコンのアルミニウムとシリコンの全量に対する分量は約１５ａｔｍｉｃ％であった。
【００６２】
さらに、比較試料Ｂとして、ガラス基板上に、スパッタ法を用いて、シリコンをアルミニウムとシリコンの全量に対して７５ａｔｏｍｉｃ％含んだアルミニウムシリコン混合膜を約２００ｎｍ形成した。ターゲットには、４インチのアルミニウムターゲット上に１５ｍｍ角のシリコンチップ１３を１４枚おいたものを用いた。スパッタ条件は、ＲＦ電源を用いて、Ａｒ流量：５０ｓｃｃｍ、放電圧力：０．７Ｐａ、投入電力：１ｋＷとした。また、基板温度は室温とした。
【００６３】
ＦＥ−ＳＥＭ（電界放出走査型電子顕微鏡）にて、比較試料Ｂを観察した。基板真上方向から見た試料表面には、アルミニウム部分を観察することができなかった。また、断面をＦＥ−ＳＥＭにて観察しても、明確にアルミニウム部分を観察することができなかった。なお、このようにして得られたアルミニウムシリコン混合膜をＩＣＰ（誘導結合型プラズマ発光分析）にて、シリコンのアルミニウムとシリコンの全量に対する分量（ａｔｏｍｉｃ％）を分析した。その結果、シリコンのアルミニウムとシリコンの全量に対する分量は約７５ａｔｏｍｉｃ％であった。
【００６４】
また、比較試料Ａを作製した場合と、シリコンチップの枚数の条件のみを変え、アルミニウムシリコン混合体の全量に対するシリコンの割合が、２０ａｔｏｍｉｃ％、３５ａｔｏｍｉｃ％、５０ａｔｏｍｉｃ％、６０ａｔｏｍｉｃ％、７０ａｔｏｍｉｃ％である試料を作製した。アルミニウムの柱状構造体がシリコン領域内に分散した微細構造体となっている場合を○、なっていない場合を×としたものを以下に示す。なお、柱状構造体の均一性という点では、シリコンの割合が３０以上６０ａｔｏｍｉｃ％であることが好ましい。また、シリコンの割合が６５や７０ａｔｏｍｉｃ％の場合は、アルミニウムの結晶性が低く、アモルファス状態に近くなっていた。
【００６５】
【表１】
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【００６６】
このように、アルミニウムとシリコンの全量に対するシリコン含有量を、２０ａｔｏｍｉｃ％以上７０ａｔｏｍｉｃ％以下に調整することで、アルミニウムの柱状構造体がシリコン領域内に分散した構造体が実現できる。アルミニウムとシリコンの組成を変化させることで、柱状構造体の孔径の制御が可能であり、また、直線性に優れたアルミニウム細線の作製が可能になる。なお、構造の確認には、ＳＥＭの他にもＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）等を利用するのがよい。
【００６７】
さらに、比較試料Ｃとして、ガラス基板上に、スパッタ法を用いて、シリコンをアルミニウムとシリコンの全量に対して５５ａｔｏｍｉｃ％含んだアルミニウムシリコン混合膜を約２００ｎｍ形成した。ターゲットには、４インチのアルミニウムターゲット上に１５ｍｍ角のシリコンチップ１３を８枚おいたものを用いた。スパッタ条件は、ＲＦ電源を用いて、Ａｒ流量：５０ｓｃｃｍ、放電圧力：０．７Ｐａ、投入電力：１ｋＷとした。また、基板温度は３５０℃とした。
【００６８】
ＦＥ−ＳＥＭ（電界放出走査型電子顕微鏡）にて、比較試料Ｃを観察した。基板真上方向から見た試料表面には、大きなアルミニウムの塊が確認できた。また、エックス線回折測定により、シリコンが結晶化していることが確認された。つまり、柱状構造を有するアルミニウムナノ構造体を確認することができず、シリコン領域も非晶質ではなく結晶化していた。即ち、基板温度が高すぎると、より安定な状態に変化してしまうため、このようなアルミニウムナノ構造体を形成する膜成長ができていないと思われる。
【００６９】
なお、柱状の部材が分散した構造体を得る為に、ターゲットの組成をＡｌ：Ｓｉ＝５５：４５などに設定することも好ましい形態である。
第１の材料としてアルミニウムを、第２の材料としてシリコンを用いた場合を説明したが、第１あるいは第２の材料として適用できる既述の材料を用いた場合も同様であった。
【００７０】
上述の構造体から柱状の部材を選択的に除去することにより多孔質体が形成される。当該除去は、エッチングや陽極酸化などにより行うことができる。細孔形成後、あるいは細孔形成と同時に、酸化処理を行なってもよい。なお、第１の材料として例えばアルミニウムを用いた場合は、得られる多孔質体に含まれる第１の材料（例えばアルミニウム）の含有量は酸素を除くすべての元素に対して、０．０１〜２０ａｔｏｍｉｃ％の範囲であり、好ましくは０．１〜１０ａｔｏｍｉｃ％の範囲である。
【００７１】
（３）多孔質体への機能性材料の充填
（第１の実施形態：機能デバイス）
上述した構造体１００１から柱状の部材１０００を除去することにより多孔質体が形成される。本発明においては、柱状の部材を構成する第１の材料と、その周りの領域を構成する第２の材料とを、除去の際の選択比が十分に取れるような材料の組み合わせで実現できているため、上記多孔質体が得られる。除去方法としては、ウェットエッチングやドライエッチング、あるいは陽極酸化処理などが該当する。好適な材料の組み合わせとしては、例えば第１の材料としてアルミニウム、第２の材料としてシリコン（あるいはシリコンとゲルマニウムの混合体）などである。ウェットエッチング場合は、燐酸、塩酸、硫酸などの酸が好適である。選択比が取れるのであれば、アルカリ等を用いることも可能である。
【００７２】
なお、多孔質体を形成する前記領域１００２を、前記構造体から前記柱状の部材１０００を除去する前、除去の途中、あるいは除去した後に、酸化処理したり窒化処理することも必要に応じて行うことができる。また、細孔を形成後、当該細孔を拡大する処理を行うこともできる。これにより、細孔径の制御が可能となる。
【００７３】
柱状の部材が除去された部分が孔となっている多孔質体の当該孔の部分に機能性材料を充填する。ここで、機能性材料とは、導電性材料、磁性材料、発光材料、半導体材料、絶縁性材料など、どのような機能デバイスを形成したいかにより種々選択できる。なお、本発明において、多孔質体の孔内へ充填するとは、孔を所望の材料で完全に埋め尽くすことは勿論、必要に応じて孔の深さ方向全部ではなく、所望の深さまで充填したり、孔の内壁表面を主として上記機能性材料で被覆することも含むものである。なお、多孔質体上面にマスクなどのパターン形成部材を配置して、複数の細孔の内、充填する部分と充填しない部分に領域分けすることも可能である。
【００７４】
上述した構造体１００１から多孔質体を形成する前には、当該多孔質体の孔の部分は、柱状の部材１０００で充填されていることになるが、多孔質体形成後に充填される機能性材料としては、上記柱状の部材の構成材料と異なるものであることが望ましい。
多孔質体への機能性材料の充填方法としては、蒸着法やＣＶＤ法やスパッタリング法、電着法やメッキ法などがある。
【００７５】
こうして、種々の機能性材料を充填することにより機能デバイスが実現される。機能材料として磁気記録材料を適用すれば記録デバイスが実現され、メタルなどの導電性材料を適用すれば、電極などの導電部材としては勿論、量子ドット、量子細線、量子細線トランジスタ、単電子トランジスタ、あるいは単電子メモリなどの電子デバイスが実現され、発光材料を充填すれば発光デバイスが実現される。勿論、充填する際に複数種類の材料を充填することも可能である。なお、サイズに関しては種々のデバイスに応じてその好適な値は定まるが、上述した多孔質体の細孔の平均孔径が２０ｎｍ以下であり、細孔同士の平均間隔が３０ｎｍ以下であることも好ましい。
【００７６】
以下、上述の構造体１００１から当該柱状の部材を除去して得られる多孔質体に機能性材料を充填する場合（Ａ）、除去後（あるいは除去中）に酸化処理して得られる多孔質体に機能性材料を充填する場合（Ｂ）、除去工程を陽極酸化によって行い、そこで得られる多孔質体に機能性材料を充填する場合（Ｃ）に分けて説明しておく。
【００７７】
（Ａ）上述した構造体から柱状の部材をエッチングして除去して得られる多孔質体は、ナノオーダーの細孔を有することになる。このようなナノホール内に金属や半導体等を充填する技術や、ナノホールのレプリカ技術を用いることより、着色、磁気記録媒体、ＥＬ発光素子、エレクトロクロミック素子、光学素子、太陽電池、ガスセンサ、さらには、量子細線、ＭＩＭ素子などの量子効果デバイスを含むさまざまデバイスの提供が可能となる。
【００７８】
なお、微小細孔を、基板に垂直に、かつ、非常に高密度に作製した構造は、量子効果を利用したデバイスへの応用、あるいは超高密度記録媒体を作製する為には重要である。例えば、孔径が１０ｎｍ以下のナノホールを間隔１５ｎｍ以下で形成し、その中に金属や半導体などの電気伝導材料を形成することで単電子メモリ、単電子トランジスタなどの量子効果デバイスに適応できる。
【００７９】
また、本実施形態に係る発明のシリコンナノ構造体の細孔に、伝導性材料を充填することで、量子効果を利用した単電子メモリ、単電子トランジスタなどとして応用することができる。さらには、磁性体を充填することで磁気記録媒体（ここでいう磁気記録媒体には、長手記録方式あるいは垂直方式で用いられる記録媒体はもとより、磁気記録のみならず、光磁気記録媒体としての利用も考えられる。以降も同様である。）としても応用することができる。例えば、本発明のシリコンナノ構造体は、それ自体発光デバイス、光デバイス、マイクロデバイスなどの機能材料として使用可能である。
【００８０】
以下、図１９を用いて、単電子メモリの模式図を示す。上述した構造体１００１から柱状の部材を除去し、当該箇所に導電性材料、例えばアルミニウムや金や白金や銅を充填した場合である。
【００８１】
２１９１は基板、２１９２は絶縁体（例えば酸化シリコン）、２１９３は柱状の導電性材料が例えばシリコン中に分散した構造体、２１９４はドレイン領域、２１９５はゲート絶縁領域、２１９６はゲート電極、２１９７はソース領域である。
【００８２】
図１９のようにアルミニウムを量子ドットとすることで、量子ドットに蓄積された電荷の影響によりチャネル部分の電気的特性を制御することができる。また、量子ドットには長い時間電荷を蓄積できるので、電源も切っては情報が消えない不揮発性メモリを形成できる。なお、柱状の部材が分散した構造体が得られるのであれば、他の材料を利用することもできる。
このように量子効果を利用した単電子メモリ、あるいは同様な原理を用いて、単電子トランジスタなどとしても利用することができる。
【００８３】
（Ｂ）つぎに、多孔質体が酸化処理（勿論、窒化処理等により絶縁性化してもよい。）されている場合に、機能性材料を充填し、機能デバイスを作製する場合について説明する。
【００８４】
多孔質体が有するナノホール内に金属や半導体等を充填する技術や、ナノホールのレプリカ技術を用いることより、着色、磁気記録媒体、ＥＬ発光素子、エレクトロクロミック素子、光学素子、太陽電池、ガスセンサ、さらには、量子細線、ＭＩＭ素子などの量子効果デバイスの提供が可能となる。
【００８５】
例えば、直径が１０ｎｍ以下のナノホールを間隔１５ｎｍ以下で形成し、その中に金属や半導体などの電気伝導材料を形成することで単電子メモリ、単電子トランジスタなどの量子効果デバイスに適応できる。さらに、磁性体金属を充填することで、超高密度記録媒体としても応用できる。
【００８６】
細孔の平均孔径が１０ｎｍ以下、好ましくは１〜９ｎｍであり、かつ、平均間隔が１５ｎｍ以下、好ましくは３〜１０ｎｍであることにより、量子効果が室温等でも十分に観測可能になり、ナノ構造体のデバイスへの応用範囲をより拡大させることができる。また、ナノ構造体を構成する材料がシリコン酸化物とすることで、細孔内に電気伝導材料あるいは半導体材料を充填した場合、お互いが電気的に絶縁され、トンネル電流の観測やクーロンブロケード、バンドギャップの拡大、エネルギー準位の離散化などの量子効果が期待でき、ナノ構造体のデバイスへの応用範囲をより拡大させることができる。
【００８７】
また、本実施形態に係る発明のシリコン酸化物ナノ構造体は、細孔下部に絶縁体などの膜が形成されないため、基板と細孔が直接つなげることが可能である。また、本発明のシリコン酸化物ナノ構造体の細孔に、伝導性材料を充填することで、量子効果を利用した単電子メモリ、単電子トランジスタなどとして応用することができる。また、磁性体を充填することで高密度記録媒体としても使用できる。
【００８８】
また、本発明は、シリコン酸化物中の細孔をさまざまな形態で応用することを可能とするものであり、その応用範囲を著しく広げるものである。例えば、本発明のシリコン酸化物ナノ構造体は、それ自体発光デバイス、光デバイス、マイクロデバイスなどの機能材料として使用可能である。
【００８９】
（Ｃ）上述した構造体から柱状の部材を除去するに際して、陽極酸化処理により多孔質体を形成した場合に、当該多孔質体内へ機能性材料を充填することに関して説明する。
【００９０】
陽極酸化により得られる多孔質体のナノホール内に金属や半導体等を充填する技術や、ナノホールのレプリカ技術を用いることより、着色、磁気記録媒体、ＥＬ発光素子、エレクトロクロミック素子、光学素子、太陽電池、ガスセンサ、さらには、量子細線、ＭＩＭ素子などの量子効果デバイスの提供が可能となる。
【００９１】
例えば、直径が１０ｎｍ以下のナノホールを間隔１５ｎｍ以下で形成し、その中に金属や半導体などの電気伝導材料を形成することで単電子メモリ、単電子トランジスタなどの量子効果デバイスに適応できる。さらに、磁性体金属を充填することで、超高密度記録媒体としても応用できる。
【００９２】
また、本実施形態に係る発明のシリコン酸化物ナノ構造体の細孔に、伝導性材料を充填することで、量子効果を利用した単電子メモリ、単電子トランジスタなどとして応用することができる。さらに、磁性体材料を充填することで高密度記録媒体としても応用することができる。また、本実施形態に係る発明は、シリコン酸化物中の細孔をさまざまな形態で応用することを可能とするものであり、その応用範囲を著しく広げるものである。
【００９３】
なお、多孔質体を形成するために用いられる構造体、即ち柱状の部材を有する構造体の材料としては、既述のものを用いることができる。
【００９４】
柱状の部材を構成する第１の材料としては、ＡｌやＡｕなどが挙げられる。当該柱状の部材を取り囲む領域を構成する第２の材料としては、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｉとＧｅの混合物（以降、Ｓｉｘ  Ｇｅ１−ｘ  （０＜ｘ＜１）と記載することがある。）、あるいはＣなどが挙げられる。特に第２の材料としては、非晶質となり得る材料であることが望ましい。なお、後述の実施例では、主としてＡｌとＳｉを用いた場合について説明しているが、本発明はこれらの材料に限定されるものではない。
【００９５】
（第２の実施形態：配向下地＋ＡｌＳｉやＡｌＳｉＧｅなど）
以下では、機能デバイスとして磁気記録デバイス（具体的には、磁気記録媒体）や、磁気記録再生装置、さらには該磁気記録再生装置を用いた情報処理装置について説明する。
【００９６】
まず、磁気記録デバイスに関して簡単に説明しておく。
近年の情報処理の飛躍的な増大に伴って、磁気ディスク装置などの情報記録技術も大幅な大容量化が求められている。特にハードディスクにおいては現在単位面積当たりの記録情報量が年率６０％を超える勢いで増加している。今後も情報記録量の増大が望まれており、また携帯用などの記録装置としても小型化、高密度化が望まれている。
【００９７】
従来利用されてきたハードディスク用磁気記録媒体は水平磁気記録方式であり、磁化はディスク表面に平行に記録されている。この水平磁気記録方式では高密度化に伴い磁区内の反磁界を抑え、且つ磁化状態を検出させるため媒体上方に磁界を出すために磁気記録層を薄くしていく必要がある。そのため磁性微粒子１つ当たりの体積が極度に小さくなり、超常磁性効果が発生しやすい傾向にある。すなわち磁化方向を安定させているエネルギーが熱エネルギーより小さくなり、記録された磁化が時間とともに変化し、記録を消してしまうことが起こる。このため近年では水平磁気記録に代わって記録層の膜厚を大きくとれる垂直磁気記録方式へ移行する研究が盛んに行われている。
【００９８】
垂直磁気記録用の媒体としては、単層の磁気記録層を用いるタイプと高透磁率な軟磁性層を裏打ち層としてその上に硬磁性な記録層を用いる２層タイプが提案されている。後者の場合は、垂直磁気ヘッドからの磁界を記録層へ集中させ、磁界を軟磁性層に水平に通してヘッド側へ戻す磁気回路を構成するものである。
【００９９】
図１３の従来型垂直磁気記録媒体の説明図を用いて、以下に詳しく説明する。基板５５４１としてはガラスやアルミニウムの他、カーボン基板やプラスティック基板、Ｓｉ基板などが使用可能であり、アルミ基板の場合は硬度を確保するため図１３（ａ）に示すようにＮｉＰ層５５４２をめっき法などにより下地層として作製しておくことが多い。裏打ち層５５４３としては高透磁率なＮｉＦｅ合金（パーマロイ）などが数μｍ〜数１０μｍの厚みで用いられる。記録層５５４４としては一般にＣｏ−Ｃｒ合金が用いられており、スパッタリング法で作製すると、図１３（ｂ）に示す様に、Ｃｏ組成が多いコア部５５４６とその周りのＣｒ組成が比較的多いシェル部５５４７に分離された状態で成長する。コア部５５４６は円柱に近い形状であり六方稠密格子構造（以下、ｈｃｐ構造という）を有する硬磁性となり、記録部分となる。シェル部５５４７はＣｒ組成が多く軟磁性、もしくは非磁性的な特性になり隣接するコア部同士の相互作用を弱める役割も果たす。コア部５５４６ではｃ軸が基板面に垂直方向を向いており、結晶磁気異方性の作用により磁化は基板面に垂直方向を向くようになる。上記記録層５５４４にはＣｏ−Ｃｒ以外にＴａ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｈｆなどを添加することが行われている。
【０１００】
今後さらなる高記録密度化に対しては、Ｃｏ−Ｃｒ系ではコア部分５５４６の微細化が困難であることが予想される。また、微細化に伴い超常磁性効果が顕著になることから、近年注目されているＣｏＰｔ，ＦｅＰｔ，ＦｅＰｄのＬ１０  規則合金が今後有力な材料であると考えられている。特に、前記規則合金を微粒子化して、それらを非磁性母体中に分散させた膜（グラニュラー膜）にし、Ｃｏ−Ｃｒ系の磁性粒子の微細化に伴う超常磁性効果に耐えうる媒体も提案されている（特開２００１−２７３６２２号公報）。
【０１０１】
しかし、規則合金の配向までは完全に制御されておらず、垂直磁気記録媒体としては、配向性の制御が必要となっている。
また、図１３には示されていないが、記録層５５４４と裏打ち層５５４３の間に、記録層の結晶性を高める目的で下地層の成膜を行ったり、記録層５５４４と裏打ち層５５４３の磁気的結合を若干弱める為に酸化物などの下地層を成膜することが行われている（特開平７−７３４２９号公報参照）。
また、記録媒体の表面には保護層４５を薄く成膜しておくことが一般的であり、材料としてはカーボンの他カーバイト、窒化物などが検討されている。
【０１０２】
上記従来のスパッタリングにより成膜されたＣｏＣｒ系記録層では磁性微粒子の直径が十数ｎｍと大きく、形状にばらつきが多かった。また、Ｌ１０  規則構造を有するグラニュラー膜では、磁性粒子の配向性の制御が困難であり、また体積、大きさを均一に保つことも困難であった。Ｌ１０  規則構造を有するＭＰｔ（Ｍ＝Ｃｏ，Ｆｅ，Ｎｉ）微結晶のサイズ、あるいは各微粒子のバラツキはそのまま微粒子の保持力のバラツキに反映され、記録媒体としての特性を悪くする。勿論、微結晶の結晶軸の方位のバラツキも特性を悪くする原因となっている。
【０１０３】
本実施形態２に係る発明は、この様な問題点に鑑みてなされたものである。
具体的には、本実施形態２に係る磁気記録媒体に関する発明は、基板上に下地層及び記録層を有する磁気記録媒体であって、該記録層は磁性材料を含み構成される柱状の部材と、該柱状の部材を取り囲む酸化シリコン（あるいはＳｉＧｅ酸化物）を成分とする領域を備え、該下地層は該基板の面内方向に正方状の結晶配列を有し、且つ該柱状の部材は該基板の垂直方向にｃ軸配向したＬ１０      規則構造からなる硬磁性体部分を含むものである。
【０１０４】
上記領域は、必要に応じて酸化物にしておけばよく、非酸化物であってもよい。なお、多孔質体全体ではなく、細孔壁の壁面が選択的に酸化物となっていてもよい。
【０１０５】
以下に、本実施形態に係る発明の垂直磁気記録媒体の構成について説明する。特に、本実施形態に係る発明は、記録層の部分に、図１に示した構造体１００１を利用した点に特徴がある。
【０１０６】
ここでいう構造体とは、第１の材料を含み構成される柱状の部材１０００が、第２の材料を含み構成される領域１００２に取り囲まれており、且つ該構造体から該柱状の部材が選択的に除去可能なものである。特に、該第２の材料が、該第１の材料と第２の材料の全量に対して２０ａｔｏｍｉｃ％以上７０ａｔｏｍｉｃ％以下の割合で含まれていることが望ましい。なお、以下では、第１の材料としてアルミニウムを、第２の材料としてシリコン（あるいはシリコンとゲルマニウムの混合物）を用いた場合に説明するが、上記構造体から既述のように柱状の部材が選択的に除去できるのであれば、材料の選択や各材料の混合比は適宜設定可能である。
【０１０７】
＜磁気記録媒体の構成＞
本発明の垂直磁気記録媒体を図面に基づいて説明する。図３は本発明の磁気記録媒体の実施態様の一例を示す模式図である。さらに、図４は本発明の垂直磁気記録媒体における記録層の実施態様の一例を示す模式図である。
【０１０８】
図３において、３０１０は基板、３０１１は下地層Ａ、３０１２は軟磁性層、３０１３は下地層Ｂ、３０１４は記録層、３０１５は保護層、３０１６は潤滑層である。また、図４において、４０２０は非磁性体部分、４０２１は柱状構造物部分、４０２２は柱状構造物の直径、４０２３は柱状構造物の間隔、４０２４は細孔である。図４の下地層４０５は、図３の下地層Ａ３０１１、軟磁性層３０１２、下地層Ｂ３０１３をまとめて示したものである。
【０１０９】
本発明では、基板３０１０の上には順に下地層Ａ３０１１、軟磁性層３０１２、下地層Ｂ３０１３、記録層３０１４、保護層３０１５、そして潤滑層３０１６が配置されている。
【０１１０】
特に記録層３０１４においては、非磁性体部分４０２０と柱状構造物部分（柱状の部材）４０２１からなる。それら柱状構造物の直径４０２２は、第２の材料としてシリコンを選択した場合には、例えば１〜９ｎｍの範囲であり、柱状構造物の間隔４０２３が、例えば３〜１０ｎｍの範囲の値で配置される。
【０１１１】
なお、第２の材料としてシリコンとゲルマニウムの混合物を用いる場合は、例えば柱状構造物の直径２２は、１〜１５ｎｍの範囲であり、柱状構造物の間隔２３は、例えば３〜２０ｎｍの範囲の値である。
【０１１２】
本発明において、記録層４０１４の形成方法は、下地層上に基板垂直方向に立ったアルミニウムを成分とする柱状アルミニウム部分と、該柱状アルミニウム部分の側面を囲むように配置されるシリコン（あるいはＳｉＧｅ）を成分とするシリコン部分（あるいはＳｉＧｅ部分）を有する構造体を形成し、該構造体の柱状アルミニウム部分を除去して細孔を形成し、シリコン（あるいはＳｉＧｅ）を成分とするシリコン部分（あるいはＳｉＧｅ部分）を酸化して酸化シリコン（あるいはＳｉＧｅ酸化物）とした後、該細孔中に硬磁性体部分を含む柱状構造物を充填して記録層を形成する。
【０１１３】
本発明に用いるアルミニウムシリコン構造体について、図５を用いて説明する。なお、以下では第２の材料としてシリコンを選択した場合を例にとり説明するが、シリコンの代わりにＳｉＧｅを用いることもできる。
【０１１４】
アルミニウムシリコン構造体５０３４は、柱状アルミニウム部分５０３１が基板垂直方向に真直ぐ立っており、その円柱の側面を囲むようにシリコン部分５０３０が配置された構造を有することが特徴である。なお、アルミニウム部分にはシリコンが、シリコン部分にはアルミニウムが僅かに混入している。また、この構造体を形成するには、アルミニウムとシリコンの非平衡状態における同時成膜を行うことが好ましい。また、柱状アルミニウム部分５０３１は基板垂直方向に真直ぐ立っており、リン酸等のシリコンが溶解せず、柱状アルミニウム部分５０３１が溶解するような酸やアルカリに浸漬することで柱状アルミニウム部分５０３１を主として選択的に溶解、除去できることが特徴である。
【０１１５】
また、このアルミニウムシリコン構造体を硫酸等の水溶液中で陽極酸化することでも柱状アルミニウム部分３１を除去することが可能である。このとき、シリコン部分５０３０は陽極酸化中に酸化され、（ＡｌＸ  Ｓｉ１−Ｘ  ）Ｙ  Ｏ１−Ｙ  となる。そこで、ｘの範囲はｘ＝０．０１〜０．２の範囲に入ることが好ましい。また、陽極酸化の終了は、下地層へ細孔が到達した時点から３０〜６０ｓｅｃの間に終了することが好ましい。または、陽極酸化の電流値が極小値に達した時点まで陽極酸化を行っても良い。
【０１１６】
なお、第２の材料としてＳｉＧｅを用いた場合には、ＳｉＧｅ部分５０３０は陽極酸化中に酸化され、（Ａｌｐ  （Ｓｉｑ  Ｇｅ１−ｑ  ）１−ｐ  ）ｒ  Ｏ１−ｒ  となる。そこで、ｐの範囲は０＜ｐ≦０．２、ｑの範囲は０＜ｑ＜１の範囲に入ることが好ましい。また、好ましくは、０＜ｐ≦０．１である。また、ｑの範囲は０≦ｑ≦１とすることも可能である。また、酸化状態は０．３３４≦ｒ≦０．９の範囲であり、好ましくは、０．３３４≦ｒ≦０．５の範囲である。
【０１１７】
このアルミニウムシリコン構造体は、組成にも依存するが柱状アルミニウムの直径５０３２の範囲が１ｎｍ〜９ｎｍで、柱状アルミニウムの間隔５０３３の範囲が３ｎｍ〜１０ｎｍであるのがよい。なお、Ａｌ−ＳｉＧｅの構造体の場合は、組成にも依存するが柱状Ａｌの直径５０３２の範囲が１ｎｍ〜１５ｎｍで、柱状Ａｌの間隔５０３３の範囲が３ｎｍ〜２０ｎｍであることを特徴とする。
【０１１８】
本実施形態に係る発明では、図４の柱状構造物部分４０２１をＬ１０      規則構造を有するＭＰｔ（Ｍ＝Ｃｏ，Ｆｅ，Ｎｉ）を主成分とする硬磁性体とすることにより、高密度記録や十分な信号検出がより好適に行える。柱状構造物の直径４０２２としては１〜９ｎｍの範囲（第２の材料にＳｉＧｅを用いる場合は、１〜１５ｎｍの範囲）、柱状構造物の間隔４０２３は３〜１０ｎｍの範囲（第２の材料にＳｉＧｅを用いる場合は、３〜２０ｎｍの範囲）が好適であり、その円柱のアスペクト比は２〜１０程度であることが望ましい。特に好ましくは、柱状構造物の直径４０２２は３〜７ｎｍ（第２の材料にＳｉＧｅを用いる場合は、５〜１０ｎｍ）で、柱状構造物の間隔４０２３は４〜８ｎｍの範囲（第２の材料にＳｉＧｅを用いる場合は、７〜１２ｎｍ）である。
【０１１９】
細孔（ナノホール）４０２４の断面形状は、円形であることが好ましく、各々の断面が均一であることが好ましい。また、柱状構造物は、下地層に対して直線的で、かつ垂直に立っていることが望ましい。
【０１２０】
また、非磁性体部分４０２０は、（ＡｌＸ  Ｓｉ１−Ｘ  ）Ｙ  Ｏ１−Ｙ  からなるが、このときのｘの範囲は、ｘ＝０．０１〜０．２であることが好ましい。なお、第２の材料にＳｉＧｅを用いる場合は、非磁性体部分は、（Ａｌｘ  （Ｓｉｙ  Ｇｅ１−ｙ  ）１−ｘ  ）ｚ  Ｏ１−ｚ  からなるが、このときのｘの範囲は０＜ｘ≦０．２でｙの範囲は０＜ｙ＜１であることが好ましい。また、好ましくは、０＜ｘ≦０．１である。また、ｙの範囲は０≦ｙ≦１とすることも可能である。また、酸化状態は０．３３４≦ｚ≦０．９の範囲であり、好ましくは、０．３３４≦ｚ≦０．５の範囲である。
【０１２１】
また、細孔中に充填物を埋め込むには真空蒸着法やＣＶＤ法やスパッタリング法なども利用可能であるが、アスペクト比が大きな細孔へ埋め込むには電着法が好ましい。電着法で積層膜を作製するには電着途中で電着液を変える方法以外にも、電解電位の異なるイオンを含む溶液中でパルス電着する方法が可能である。すなわち電解電位の大きいＣｏイオンが含まれる電着溶液にＰｔやＣｕやＮｉなど電解電位の小さいイオンを小さい比率で加えておき、電解電位の小さいイオンのみを低電圧で析出させた後、高電圧で濃度の濃いＣｏを析出させることが可能である。Ｌ１０  規則構造を有するＭＰｔ（Ｍ＝Ｃｏ，Ｆｅ，Ｎｉ）の形成においてもパルス電着で積層膜を成膜後、熱処理してもよい。
【０１２２】
また、記録層４０１４の下部に位置する下地層Ｂ３０１３としては各種の金属が利用可能であるが、細孔中に電着法により積層膜を作製するには電着制御性の観点からｆｃｃ構造であるＰｔ，Ｐｄ，Ｃｕ，Ｉｒ，Ｒｈやその他の貴金属とそれらの合金で基板垂直方向に（００１）配向していることが好ましい。また、この配向をとる範囲内であれば、主な成分以外に、Ｗ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ｓｉ，Ｏなどを一種類以上含んでも良い。さらに、Ｌ１０  、Ｌ１１  またはＬ１２  の各規則構造のいずれかを有し、基板面内方向に正方状に結晶配列した膜を下地層Ｂ３０１３としても良い。具体的には、ＭＰｔ（Ｍ＝Ｃｏ，Ｆｅ，Ｎｉ）、ＦｅＰｄ、ＴｉＡｌ、ＣｕＡｕを主成分とするＬ１０  規則構造、またはＣｕＰｔを主成分とするＬ１１  規則構造、またはＣｕ３  Ａｕ、Ａｌ３  Ｔｉ、ＦｅＰｄ３  、Ｎｉ３  Ｘ（Ｘ＝Ｆｅ，Ｍｎ，Ａｌ）、Ｐｔ３  Ｘ（Ｘ＝Ｃｏ，Ｆｅ，Ｍｎ，Ａｇ，Ａｌ）、ＰｔＸ３  （Ｘ＝Ａｇ，Ａｕ，Ｆｅ，Ｍｎ，Ｎｉ）を主成分とするＬ１２  規則構造等から選択してもよい。さらに、これら下地層Ｂ３０１３の配向制御のために（００１）配向したＭｇＯを挿入することが好ましい。
【０１２３】
ここでの基板の面内方向に正方状に結晶配列した膜（層）というのは、ｆｃｃ構造では基板垂直方向に（００１）配向した膜（層）であり、Ｌ１０  ，Ｌ１２  規則構造では基板垂直方向が｛００１｝面で構成されている膜（層）、つまりｃ軸が立っている膜（層）であり、Ｌ１１  規則構造では、基板垂直方向が｛００１｝面で構成されている膜（層）である場合を指す。
【０１２４】
なお、本発明において、Ｌ１０  規則構造とは図１０（ａ）に示す構造である。Ｌ１１  規則構造とは図１０（ｂ）に示す構造である。Ｌ１２  規則構造とは図１０（ｃ）に示す構造である。
また、本明細書中記載のｆｃｃとは面心立方（ｆａｃｅ  ｃｅｎｔｅｒｅｄ  ｃｕｂｉｃ）の略である。
【０１２５】
また、上記の記録層３０１４における柱状構造物部分４０２１の構成としては、上部から下地層Ｂ３０１３との接点にかけて、例えば図６および図７に示す様に、硬磁性体（Ｌ１０  規則構造）６０５１（図６（ａ））、または硬磁性体（Ｌ１０  規則構造）６０５１／非磁性体６０５４（図６（ｂ））、または硬磁性体（Ｌ１０  規則構造）６０５１／軟磁性体６０５５（図６（ｃ））、または硬磁性体（Ｌ１０  規則構造）６０５１／軟磁性体６０５５／非磁性体６０５４（図６（ｅ））、または硬磁性体（Ｌ１０  規則構造）６０５１／非磁性体６０５４／軟磁性体６０５５（図６（ｄ））という形態をとることが可能である。
【０１２６】
ここで、硬磁性体（Ｌ１０  規則構造）は基板垂直方向にｃ軸配向しており、非磁性体及び軟磁性体は基板垂直方向に（００１）配向したｆｃｃ構造をもつことを特徴とする。また、硬磁性体（Ｌ１０  規則構造）部分は、ＭＰｔ（Ｍ＝Ｃｏ，Ｆｅ，Ｎｉ）を主成分とし、Ａｇ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｐ，Ｂのうち一種類以上を含んでいても良い。また、非磁性体部分は、ｆｃｃ構造で貴金属とＣｕのいずれかを主成分とし、基板垂直方向に（００１）配向していることが好ましい。また、主成分の貴金属とＣｕ以外に、Ｗ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ｓｉ，Ｏなどを一種類以上含んでも良い。
【０１２７】
また、軟磁性体部分は、ＮｉＺ  Ｆｅ１−Ｚ  を主成分とし、Ｚの範囲は０．６５から０．９１であることが好ましく、さらに一部Ａｇ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｐ，Ｂなどを含んでも良い。非磁性体部分は、Ａｌ，Ｓｉ，Ｇｅのうち一つまたは複数の酸化物、窒化物、またシリコン、カーボンなどが好ましい。
【０１２８】
さらに、上記の硬磁性体（Ｌ１０  規則構造）、非磁性体、軟磁性体以外にもＬ１２  規則構造部分が存在することも可能である。例えば、柱状構造物の構成が上からＬ１２  規則構造（Ｆｅ３  Ｐｔ）／Ｌ１０  規則構造（ＦｅＰｔ）（図７（ｆ））やＬ１０  規則構造（ＦｅＰｔ）／Ｌ１２  規則構造（ＦｅＰｔ３  ）（図７（ｇ））のような場合が可能である。このとき、各構造間の境界は明瞭であっても良いし、順次変化していても良い。特にアニールによる相互拡散の影響の結果で出現する可能が高く、この場合には規則相間の境界は不明瞭になると考えられる。
【０１２９】
さらに、上記柱状構造物部分は、エピタキシャルに成長させたものが好ましいが、これは、下地層Ｂ１３のｆｃｃ構造、またはＬ１０  規則構造、Ｌ１１  規則構造またはＬ１２  規則構造の基板面内方向に正方状に結晶配列した面に影響を受けて、柱状構造物部分がある結晶方位を保ったまま成長することを意味している。これは、単結晶でない場合、さらに下地層Ｂ１３との格子不整合の場合等を否定するものではない。さらに、熱処理により高度に基板垂直方向にＬ１０  規則構造のｃ軸を配向させることも可能である。このとき、下地層Ｂ３０１３と柱状構造物部分４０２１は一部相互拡散を生じてもかまわない。
【０１３０】
上記の基板３０１０としては、ガラス、アルミニウム、カーボン、プラスティック、Ｓｉなどを基板として使用することが好ましい。また、アルミニウム基板の場合は硬度を確保するためにＮｉＰ膜をメッキ法などにより下地層として形成しておくことが望ましい。
【０１３１】
また、基板３０１０と下地層Ｂ３０１３の間に軟磁性層３０１２を裏打ち層として形成することが有効であるが、そのとき軟磁性層３０１２の形成に必要であれば下地層Ａ３０１１を挿入しておくことが好ましい。また、その裏打ち層としては、ＮｉＺ  Ｆｅ１−Ｚ  を主成分とする膜が使用可能であり、Ｚの範囲は０．６５から０．９１であることが望ましく、さらに一部Ａｇ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｐ，Ｂなどを含んでも良い。また、このとき下からＭｇＯ層、下地層Ａ３０１１、軟磁性層３０１２、下地層Ｂ３０１３という順番、または軟磁性層３０１２、ＭｇＯ層、下地層Ｂ３０１３という順番でもよく、軟磁性層はＮｉＺ  Ｆｅ１−Ｚ  の場合（００１）配向していることが好ましいが、その他の軟磁性体も採用可能であるためアモルファスなど他の状態であってもよい。
【０１３２】
また、磁気記録媒体の上部表面は、ダイヤモンドスラリー等を用いた精密研磨されており、そのＲｍｓ（２乗平均の平方根）は１ｎｍ以下である。さらに表面には保護層３０１５を形成することが好ましく、ヘッドとの摩擦に対して耐磨耗性を持たせるために、カーボンの他カーバイト、窒化物等の高硬度の非磁性材料を用いることが有効である。
【０１３３】
また、潤滑層はＰＦＰＥ（パーフルオロポリエーテル）を塗布することが好ましい。
【０１３４】
なお、多孔質体の形成は、上述の構造体の陽極酸化ではなく、エッチングにより行うこともできる。また、多孔質は必要に応じて酸化物であればよく、非酸化物であってもよい。例えば、多孔質体がアモルファスシリコンであったり、細孔壁が選択的に酸化物となっている構成も可能である。
【０１３５】
＜垂直磁気記録媒体の製造方法＞
以下、本実施形態に係る発明の垂直磁気記録媒体の製造方法について詳細に説明する。
なお、柱状の部材とそれを取り囲む領域を有する構造体（図１の１００１）において、当該領域を構成する第２の材料としてシリコンを選択する場合について説明するが、他の材料、例えばＳｉＧｅを選択した場合も同様に適用できる。
【０１３６】
図１１は、本発明の垂直磁気記録媒体の製造方法の一実施態様を示す工程図である。図１１において、本実施形態に係る垂直磁気記録媒体の製造方法は、基板上に、該基板垂直方向に立っている柱状構造物が充填された細孔と、該細孔を有する酸化シリコンを成分とする層を有する記録層を有する垂直磁気記録媒体の製造方法に係るものであり、下記の（ａ）工程〜（ｄ）工程を有することを特徴とする。
【０１３７】
（ａ）工程：基板上に下地層を形成する。
基板上に、基板面に対して平行に正方状の結晶配列を有する下地層を形成する。
（ｂ）工程：次に、非平衡状態でのアルミニウムとシリコンの同時堆積の過程により、前記基板にアルミニウムを成分とする柱状アルミニウム部分と該柱状アルミニウム部分の周囲を取り囲むように配置されるシリコンを成分とするシリコン部分を有するアルミニウムシリコン構造体を形成する。
【０１３８】
（ｃ）工程：該アルミニウムシリコン構造体の柱状アルミニウム部分を除去して細孔を形成し、シリコンを成分とするシリコン部分の酸化を行う。
（ｄ）工程：該細孔中にＭＰｔ（Ｍ＝Ｃｏ，Ｆｅ，Ｎｉ）を主成分とする部分を電着により形成した後、アニールを行い、基板垂直方向にｃ軸配向したＬ１０  規則構造からなる硬磁性体部分を含む柱状構造物を充填して記録層を形成する。
（ｅ）工程：該記録層上に、保護層および潤滑層を順次形成する。
【０１３９】
次に、上記の各工程について、順に追って説明する。
（ａ）工程：下地層形成工程
基板上に、基板面に対して平行に正方状の結晶配列を有する下地層を形成する。
下地層を形成する方法は、スパッタリング法、真空蒸着法、分子線成長法などにより行うことができる。下地層は、１層または２層でもよい。また、図１における様に、基板上に下地層Ａ１１と下地層Ｂ１３の２層を軟磁性層１２を介して設けたものでもよい。
【０１４０】
（ｂ）工程：アルミニウムシリコン構造体の形成工程
次に、非平衡状態でのアルミニウムとシリコンの同時堆積の過程により、前記基板にアルミニウムを成分とする柱状アルミニウム部分と該柱状アルミニウム部分の周囲を取り囲むようにシリコンを成分とするシリコン部分を有するアルミニウムシリコン構造体を形成する。
【０１４１】
本発明は、特にアルミニウムシリコン構造体を形成する工程に特徴を有し、この工程について以下に説明する。
アルミニウムとシリコンを非平衡状態で物質を形成する成膜法を用いて、基板の下地層上にアルミニウムシリコン構造体を形成する。ここでは、非平衡状態で物質を形成する成膜法として、スパッタリング法を用いた例を示す。
【０１４２】
図１１に示す様に、下地層５を形成した基板１０上に、非平衡状態で物質を形成する成膜法であるマグネトロンスパッタリング法により、アルミニウムシリコン構造体６を形成する。アルミニウムシリコン構造体６は、アルミニウムを成分とする組成からなる柱状アルミニウム部分７と、その周囲のシリコンを成分とするシリコン部分８から構成される。
【０１４３】
図２を再度用いて、非平衡状態で成膜する方法として、スパッタリング法を用いてアルミニウムシリコン構造体を成膜する方法について説明する。なお、図２において、１００３が基板、２００３がスパッタリングターゲットである。スパッタリング法を用いる場合は、アルミニウムとシリコンの割合を簡単に変化させることができる。
【０１４４】
図２に示したように、基板１００３上に、非平衡状態で物質を形成する成膜法であるマグネトロンスパッタリング法により、アルミニウムシリコン構造体を形成する。
【０１４５】
原料としてのシリコン及びアルミニウムは、図２のようにアルミニウムのターゲット２００３上にシリコンチップ２００２を配することで達成される（なお、第２の材料にＳｉＧｅを用いる場合は、例えば、Ｓｉ片とＧｅの片を適量配置するのである）。シリコンチップは、図２では、複数に分けて配置しているが、勿論これに限定されるものではなく、所望の成膜が可能であれば、１つであっても良い。但し、均一なアルミニウムを含む柱状構造体をシリコン領域内に均一に分散させるには、基板１００３に対象に配置しておくのがよい。
【０１４６】
また、所定量のアルミニウムとシリコンとの粉末を焼成して作製したアルミニウムシリコン焼成物を成膜のターゲット材として用いることもできる。
また、アルミニウムターゲットとシリコンターゲットを別々に用意し、同時に両方のターゲットをスパッタリングする方法を用いても良い。
【０１４７】
形成される膜中のシリコンの量は、アルミニウムとシリコンの全量に対して２０〜７０ａｔｏｍｉｃ％であり、好ましくは２５〜６５ａｔｏｍｉｃ％、さらに好ましくは３０〜６０ａｔｏｍｉｃ％である。シリコン量が斯かる範囲内であれば、シリコン領域内にアルミニウムの柱状構造体が分散したアルミニウムシリコン構造体を得ることができる。（なお、第２の材料としてＳｉＧｅを選択した場合には、形成される膜中のＳｉＧｅの量は、ＡｌとＳｉＧｅの全量に対して２０〜７０ａｔｏｍｉｃ％であり、好ましくは２５〜６５ａｔｏｍｉｃ％、さらに好ましくは３０〜６０ａｔｏｍｉｃ％である。ＳｉＧｅ量がかかる範囲内であれば、ＳｉＧｅ領域内にＡｌの柱状構造体が分散したＡｌ−ＳｉＧｅ構造体を得ることができる。また、ここでＳｉＧｅの組成比はいくつでも良く、組成の違いは、柱状Ａｌの直径や間隔の違いとして反映される。）
【０１４８】
上記のアルミニウムとシリコンの割合を示すａｔｏｍｉｃ％とは、シリコンとアルミニウムの原子の数の割合を示し、ａｔｏｍ％あるいはａｔ％とも記載され、例えば誘導結合型プラズマ発光分析法でアルミニウムシリコン構造体中のシリコンとアルミニウムの量を定量分析したときの値である。
【０１４９】
なお、上記割合においては、ａｔｏｍｉｃ％を単位として用いているが、ｗｔ％を単位として用いる場合は、シリコンが２０ａｔｏｍｉｃ％以上７０ａｔｏｍｉｃ％以下の場合は、２０．６５ｗｔ％以上７０．８４ｗｔ％以下となる。ａｔｏｍｉｃ％からｗｔ％への換算は、アルミニウムの原子量を２６．９８２、シリコンの原子量を２８．０８６としてアルミニウムとシリコンの重量比を求め、（重量比）×（ａｔｏｍｉｃ％）の値からｗｔ％に換算することができる。
また、基板温度としては、例えば２００℃以下である。
【０１５０】
なお、このような方法でアルミニウムシリコン構造体を形成すると、アルミニウムとシリコンが準安定状態の共晶型組織となり、アルミニウムが数ｎｍレベルの柱状構造体を形成し、自己組織的に分離する。そのときのアルミニウムはほぼ円柱状形状であり、その孔径は例えば１〜９ｎｍであり、間隔は例えば３〜１０ｎｍである。（なお、第２の材料としてＳｉＧｅを選択した場合には、その孔径は１〜１５ｎｍであり、間隔は３〜２０ｎｍである。）
アルミニウムシリコン構造体のシリコンの量は、例えばアルミニウムターゲット上に置くシリコンチップの量を変えることで制御できる。
【０１５１】
非平衡状態で成膜を行う場合、特にスパッタリング法の場合は、アルゴンガスを流したときの反応装置内の圧力は、０．２〜１Ｐａ程度がよい。しかし、特に、これに限定されるものではなく、アルゴンプラズマが安定に形成される圧力であればよい。
【０１５２】
非平衡状態で物質を形成する成膜法は、スパッタ法が好ましいが抵抗加熱蒸着、電子ビーム蒸着（ＥＢ蒸着）をはじめとする任意の非平衡状態で物質を形成する成膜法が適用可能である。
【０１５３】
また、成膜する方法としては、シリコンとアルミニウムを同時に形成する同時成膜プロセスを用いても良いし、シリコンとアルミニウムを数原子層づつ積層する積層成膜プロセスを用いてもよい。
【０１５４】
上記の様にして成膜されたアルミニウムシリコン構造体１００１は、アルミニウムを主成分とする組成からなる柱状アルミニウム部分１０００と、その周囲のシリコンを主成分とするシリコン部分１００２を備える。
【０１５５】
アルミニウムを含有する柱状アルミニウム部分７の組成は、アルミニウムを主成分とするが、柱状構造の微細構造体が得られていれば、シリコン、酸素、アルゴンなどの他の元素を含有していてもよい。なお、主成分とは、柱状構造体部の成分構成比においてアルミニウムの割合が８０ａｔｏｍｉｃ％以上、好ましくは９０ａｔｏｍｉｃ％以上が望ましい。
【０１５６】
また、柱状アルミニウム部分の周囲を取り囲んでいるシリコン部分８の組成は、シリコンを成分とするが、柱状構造の微細構造体が得られていれば、アルミニウム、酸素、アルゴンなどの各種の元素を含有してもよい。なお、主成分とは、シリコン部分の成分構成比においてシリコンの割合が８０ａｔｏｍｉｃ％以上、好ましくは８０〜９８ａｔｏｍｉｃ％、さらに好ましくは９３〜９８ａｔｏｍｉｃ％が望ましい。（なお、第２の材料として、ＳｉＧｅを選択した場合には、柱状Ａｌ部分の周囲を取り囲んでいるＳｉＧｅ部分の組成は、ＳｉＧｅを成分とするが、柱状構造の微細構造体が得られていれば、Ａｌ，Ｏ，Ａｒなどの各種の元素を含有してもよい。なお、主成分としては、ＳｉＧｅ部分の成分構成比においてＳｉＧｅの割合が８０ａｔｏｍｉｃ％以上、好ましくは８５〜９９ａｔｏｍｉｃ％の範囲が好ましい。）
【０１５７】
上記の様に、基板上にアルミニウムとシリコンを同時にスパッタすることで、基板垂直方向に立った無数の柱状アルミニウム部分とその側面を取り囲むように配置されるシリコン部分からなるアルミニウムシリコン構造体が形成される。好ましくは、このときの柱状アルミニウムの直径は１〜９ｎｍであり、その柱状アルミニウム間の間隔は３〜１０ｎｍである。これらの直径と間隔はアルミニウムとシリコンとの組成比から決定される。
【０１５８】
上記の構造体の柱状アルミニウム部分７の周囲を取り囲んでいるシリコン部分８は、硬磁性体の柱状構造物部分２１の周囲を取り囲む非磁性材料からなる非磁性体部分２０となる。シリコン部分８は、Ａｌｘ  Ｓｉ１−ｘ  の組成からなるのが好ましい。ｘ＝０．０１〜０．２、好ましくは０．０２〜０．０７を示す。（なお、第２の材料としてＳｉＧｅを選択した場合には、柱状Ａｌの直径は１〜１５ｎｍであり、その柱状Ａｌ間の間隔は３〜２０ｎｍである。これらの直径と間隔はＡｌとＳｉとＧｅとの組成比から決定される。
【０１５９】
上記の構造体の柱状Ａｌ部分７の周囲を取り囲んでいるＳｉＧｅ部分８は、酸化された後硬磁性体の柱状構造物部分２１の周囲を取り囲む非磁性材料からなる非磁性体部分２０となる。酸化前のＳｉＧｅ部分８は、Ａｌｘ  （Ｓｉｙ  Ｇｅ１−ｙ  ）１−ｘ  の組成からなるのが好ましく、ｘの範囲は０＜ｘ≦０．２で、好ましくは、０＜ｘ≦０．１である。またｙの範囲は０＜ｙ＜１であるが、０≦ｙ≦１とすることも可能である。）
【０１６０】
（ｃ）工程：該構造体に細孔を形成し、シリコン部分を酸化する工程
次に、前記アルミニウムシリコン構造体の柱状アルミニウム部分を除去して細孔を形成し、シリコンを成分とするシリコン部分の酸化を行う。
この工程は次の２つの方法により行なうことができる。
【０１６１】
第一は酸溶液中における陽極酸化によりアルミニウムを成分とする柱状アルミニウム部分のみをエッチングして細孔を形成する工程である。硫酸などの溶液中での陽極酸化により、柱状アルミニウム部分を溶出させ、微細な細孔を形成する。この場合には、シリコン部分は陽極酸化で酸化され、（Ａｌｘ  Ｓｉ１−ｘ  ）ＯＹ １−Ｙ  （Ｘ＝０．０１〜０．２）となる。（なお、第２の材料としてＳｉＧｅを選択した場合には、ＳｉＧｅ部分は陽極酸化で酸化され、（Ａｌｘ  （Ｓｉｙ  Ｇｅ１−ｙ  ）１−ｘ  ）ｚ  Ｏ１−ｚ  で０＜ｘ≦０．２、０＜ｙ＜１となる。また、好ましくは、０＜ｘ≦０．１であり、ｙの範囲は０≦ｙ≦１とすることも可能である。）
【０１６２】
第二は、酸溶液中に浸漬してアルミニウムを成分とする柱状アルミニウム部分を選択的にエッチングして細孔を形成する工程である。リン酸のようにシリコンを溶かさずアルミニウムのみを溶かす溶液に浸漬することでアルミニウムを除去し、微細な細孔を形成することが可能である。この場合には、シリコン部分の酸化は、別工程で酸化雰囲気中でのアニールを行って酸化シリコンを生成する。
【０１６３】
（ｄ）工程：該細孔中に硬磁性体部分を含む柱状構造物を充填し、記録層を形成する工程
次に、前記細孔中にＭＰｔ（Ｍ＝Ｃｏ，Ｆｅ，Ｎｉ）を主成分とする部分を電着により形成した後、アニールを行い、基板垂直方向にｃ軸配向したＬ１０  規則構造からなる硬磁性体部分を含む柱状構造物を充填して記録層を形成する。
【０１６４】
アニールは、規則合金化のために行う。アニールの方法は、相互拡散を押さえるためＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ    Ｔｈｅｒｍａｌ    Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）により行うことが好ましい。
【０１６５】
この工程では、細孔中に柱状構造物のＭＰｔ（Ｍ＝Ｃｏ，Ｆｅ，Ｎｉ）を主成分とする部分を電着する工程の前または後に、基板面に対して平行に正方状の結晶配列を有するｆｃｃ構造、Ｌ１０  またはＬ１２  規則構造のいずれかの構造からなる部分を電着する工程を行ってもよい。
【０１６６】
また、電着法で充填した場合、細孔の上部に溢れ出した磁性体は、ダイヤモンドスラリー、コロイダルシリカ等を用いた精密研磨を施し、そのＲｍｓ（２乗平均の平方根）は１ｎｍ以下にすることが好ましい。
以上の工程を行うことにより、前述した記録層を形成することができる。
【０１６７】
（ｅ）工程：該記録層上に、保護層および潤滑層を順次形成する工程
保護層はプラズマＣＶＤ法により形成することが好ましい。また、潤滑層はスピンコート、または浸漬して引き上げる方法により形成することが好ましい。
【０１６８】
本発明の磁気記録媒体は垂直磁気記録媒体として有効であり、磁気記録再生装置として用いるには、図８に示すように、上記磁気記録媒体８０６１以外に読み取り書き込み磁気ヘッド８０６３、モーターなどの駆動制御装置、信号処理回路、防塵ケース等を組み込むことが必要である。しかし、磁気記録再生装置において、磁気記録媒体の駆動は回転のみ、磁気ヘッドの駆動は円周上のスライドのみに限定されるものではない。なお、８０６２は磁気記録媒体駆動部、８０６５は信号処理部、８０６４は磁気ヘッド駆動部である。
【０１６９】
また、前記磁気記録再生装置を情報処理装置として用いるには、図９に示す様に、磁気記録再生装置９０７２以外にメモリ部９０７４と演算部９０７３と電源９０７５と外部入出力部９０７６とそれらを接続する配線９０７７を格納容器９０７１に納めた情報処理装置を形成することが必要である。情報処理装置において、配線は有線、無線のどちらでも可能である。
【０１７０】
（第３の実施形態：軟磁性層にＡｌＳｉを適用）
本実施形態においては、機能デバイスとして磁気記録デバイス（具体的には、磁気記録媒体）や、磁気記録再生装置、さらには該磁気記録再生装置を用いた情報処理装置について説明する。特に、高密度記録に適した２層垂直磁気記録媒体の軟磁性層に関する発明を説明する。
【０１７１】
近年の情報処理の飛躍的な増大に伴って、磁気ディスク装置などの情報記録技術も大幅な大容量化が求められている。特にハードディスクにおいては現在単位面積当たりの記録情報量が年率６０％を超える勢いで増加している。今後も情報記録量の増大が望まれており、また携帯用などの記録装置としても小型化、高密度化が望まれている。
【０１７２】
従来利用されてきたハードディスク用磁気記録媒体は長手方向磁気記録方式であり、磁化はディスク表面に平行に記録されている。この長手方向磁気記録方式では高密度化に伴い磁区内の反磁界を抑え、且つ磁化状態の検出に媒体上方に磁界を出すために磁気記録層を薄くしていく必要がある。そのため磁性微粒子１つ当たりの体積が極度に小さくなり、超常磁性効果が発生しやすい傾向にある。すなわち、磁化方向を安定させているエネルギーが熱エネルギーより小さくなり、記録された磁化が時間とともに変化し、記録を消してしまうことが起こる。このため近年では長手方向磁気記録に代わって記録層の膜厚を大きくとれる垂直磁気記録方式へ移行する研究が盛んに行われている。
【０１７３】
垂直磁気記録方式では、基板垂直方向への膜厚の制限が弱まり、記録領域の縮小に伴う体積の減少が格段に抑制できることが強みである。現在、垂直磁気記録媒体は、単層の磁気記録層を用いるタイプと高透磁率な軟磁性層を裏打ち層としてその上に硬磁性な記録層を用いる２層タイプが提案されている。後者の場合は垂直磁気ヘッドからの磁界を記録層へ集中させ、磁界を軟磁性層に水平に通してヘッド側へ戻す磁気回路を構成するものである。この裏打ち層を用いた２層タイプ（特開平５２−７８４０３号公報）では記録再生特性を向上させる効果を示すことが知られている。
【０１７４】
しかし、裏打ち層である軟磁性層を用いた２層垂直磁気記録媒体では、記録再生において、スパイク状のノイズが観測され、バルクハウゼンノイズと呼ばれている。これは、軟磁性層中に存在する磁壁の状態変化が問題であると考えられており、この磁壁の安定化がノイズを無くすためには必須である。
【０１７５】
そこで、磁壁の移動を抑える目的でバイアス磁界を印加する方法、また図１４に示されるようなグラニュラー膜にすることで磁壁の存在をなくす（特開２００１−１０１６４４号公報）等の対策が講じられている。特に、磁壁を無くすために軟磁性粒子部分１５３１と非磁性体部分１５３０からなるグラニュラー膜にすることは有効であるが、軟磁性粒子部分１５３１の形状、大きさの分布制御やグラニュラー膜中の粒子密度の制御が非常に難しい。つまり、軟磁性粒子の直径１５３２と軟磁性粒子の間隔１５３３を均一化することが望まれる。即ち、上記従来技術においては、グラニュラー膜中の軟磁性粒子の形状、大きさの分布、粒子密度の分布が問題となって、平均透磁率を一様にすることが困難であった。
【０１７６】
本発明者らは、非磁性母材中に軟磁性材料を分散させるときの形状としては、基板に垂直方向に立った柱状構造が好ましいことを見出した。この場合、基板に垂直方向には膜厚と同じ高さの柱状軟磁性体が存在し、その高さ揺らぎは極度に抑えることが可能である。また、面内方向においても、柱状軟磁性体における直径の揺らぎの小さなものが作製可能である。
【０１７７】
即ち、本実施形態においては、軟磁性層を構成する部材として、図１により示した構造体１００１を適用する。
以下、具体的に本実施形態に係る発明について説明する。
【０１７８】
第３の実施形態に係る発明は、基板上に軟磁性層と記録層を有する磁気記録媒体であって、該軟磁性層が柱状の軟磁性体と該軟磁性体を取り囲む非磁性体領域を含み構成されていることを特徴とする。ここで、軟磁性体は、前記基板に対して垂直方向に立っていることが好ましい。
【０１７９】
本実施形態に係る磁気記録媒体に関する発明を図面に基づいて説明する。
図３において、３０１０は基板、３０１１は下地層Ａ、３０１２は軟磁性層、３０１３は下地層Ｂ、３０１４は記録層、３０１５は保護層、３０１６は潤滑層である。また、図１５において、１６２０は非磁性領域、１６２１は柱状軟磁性体、１６２２は柱状軟磁性体の直径、１６２３は柱状軟磁性体の間隔である。
【０１８０】
基板３０１０の上に、順に下地層Ａ３０１１、軟磁性層３０１２、下地層Ｂ３０１３、記録層３０１４、保護層３０１５および潤滑層３０１６が配置されており、特に軟磁性層３０１２においては、図１５に示すように、非磁性領域１６２０と柱状軟磁性体１６２１からなり、それら柱状磁性体の直径１６２２が１〜９ｎｍの範囲のいずれかで、柱状軟磁性体の間隔１６２３が３〜１０ｎｍの範囲のいずれかの値で配置されている。なお、これらの数値は、図１における構造体１００１の第１の材料としてアルミニウム、第２の材料としてシリコンを適用した場合（アルミニウムシリコン混合体）の値である。本実施形態において、軟磁性層を構成する部材として、このアルミニウムシリコン混合体を利用する場合について説明するが、シリコンに代えてＳｉＧｅを適用できることは勿論である。
【０１８１】
上記の下地層Ａ３０１１は、基板３０１０と軟磁性層３０１２との間に設けられた単層または２層以上の非磁性導電膜からなり、軟磁性層３０１２における柱状軟磁性体１６２１の形成において、電着法で作製する場合には電極となり、かつ配向性を制御するための役割も担うことが好ましい。特に、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｃｕ，Ａｇなどを成分とした金属膜を用いることが好ましい。また、単層膜に限らず、目的により複数の膜を用いることも可能である。
【０１８２】
上記の下地層Ｂ３０１３は、軟磁性層３０１２と記録層３０１４との間に設けられた単層または２層以上の非磁性導電膜からなり、記録層３０１４における配向性を制御するための役割を担うことが好ましい。特に、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｃｕ，Ａｇなどを成分とした金属膜を用いることが好ましい。特に、これらの（１１１）面、（００１）面のように配向性を持たせておくことが好ましい。従って、前もってＭｇＯのような金属膜の配向性も制御する層を追加し、複数の膜を下地層として用いることも可能である。
【０１８３】
上記の基板３０１０は、表面が平坦なものであればどのようなものでも使用可能であるが、特にガラス、アルミニウム、カーボン、プラスティック、ＭｇＯ、Ｓｉなどを基板として使用するのが好ましい。アルミニウム基板の場合は硬度を確保するためにＮｉＰ膜をメッキ法などにより下地層として形成しておくことが望ましい。
【０１８４】
上記の軟磁性層３０１２において、非磁性領域１６２０はシリコン、またはその酸化物、窒化物などが用いられる。特に、酸素雰囲気中やアンモニア雰囲気中でのアニールによる形成法を用いてもよいが、硫酸、蓚酸、リン酸溶液中などにおける陽極酸化での酸化によってシリコンを酸化しても良い。即ち、柱状のアルミニウムがシリコンの領域に分散した構造体を用意し、当該アルミニウム部分を除去等して当該アルミニウム部分と軟磁性材料とを置換するのである。
【０１８５】
１６２１の柱状軟磁性体は、ＣｏＦｅ、ＮｉＦｅなどからなるのが好ましい。また、非磁性領域１６２０のシリコン部分は、Ａｌｘ  Ｓｉ１−ｘ  （ｘ＝０．０１〜０．２）であることが好ましい。また、これらの酸化物であることも好ましく、（Ａｌｘ  Ｓｉ１−ｘ  ）ｙ  Ｏ１−ｙ  （ｘ＝０．０１〜０．２）で、ｙの値は特に限定するものではない。
【０１８６】
上記の記録層３０１４は、Ｃｏ５０Ｐｔ５０、Ｆｅ５０Ｐｔ５０、または（ＣｏＦｅ）５０Ｐｔ５０を主成分とするＬ１０  規則構造を有し、１〜９ｎｍ程度の直径の円柱形状からなり、かつ各々は非磁性材料３〜１０ｎｍの間隔で分離された構造からなるのが好ましい。また、記録層として、Ｍｘ  Ｐｔ１−ｘ  （Ｍ＝Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ）の少なくとも１つを含み構成されていてもよい。なお、ｘの範囲としては、０．３から０．７、より好適には０．４から０．６である。
【０１８７】
上記の保護層３０１５は、カーボン膜など、特にＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）からなるのが好ましい。
上記の潤滑層３０１６は、ハードディスクに塗布される市販品、またはその類似物などからなるのが好ましい。
【０１８８】
＜垂直磁気記録媒体の製造方法＞
以下、本発明の垂直磁気記録媒体の製造方法について詳細に説明する。
図１６は、本実施形態に係る発明の垂直磁気記録媒体の製造方法の一実施態様を示す工程図である。図１６において、本発明の垂直磁気記録媒体の製造方法は、下記の（ａ）工程〜（ｄ）工程を有することを特徴とする。
【０１８９】
（ａ）工程：基板上に下地層Ａを形成する。
（ｂ）工程：次に、非平衡状態でのアルミニウムとシリコンの同時堆積の過程により、前記基板にアルミニウムを主成分とする柱状構造部分と該柱状構造部分の周囲を取り囲むようにシリコンを主成分とする非磁性領域を形成する。
【０１９０】
（ｃ）工程：該アルミニウムを主成分とする柱状構造部分を柱状軟磁性体に置換する工程からなる。酸溶液中に浸漬してアルミニウムを主成分とする柱状構造部分のみをエッチングして微細柱状空孔を形成するか、あるいは酸溶液中における陽極酸化によりアルミニウムを主成分とする柱状構造部分のみをエッチングして微細柱状空孔を形成し、該微細柱状空孔に軟磁性体を充填して軟磁性層を形成する。
（ｄ）工程：該軟磁性層上に、下地層Ｂ、記録層、保護層および潤滑層を順次形成する。
【０１９１】
次に、上記の各工程について、順に追って説明する。
（ａ）工程：下地層成膜工程
基板上に下地層Ａを形成する。下地層Ａの成膜は、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｃｕ，Ａｇなどを成分とした金属膜をスパッタリング法により、形成することが好ましい。また、単層膜または複数の膜を用いることもができる。ただし、成膜方法については、平坦に成膜可能であれば手段は選ぶ必要が無く、スパッタリング法に限定するものではない。
【０１９２】
（ｂ）工程：アルミニウムシリコン層形成工程
次に、非平衡状態でのアルミニウムとシリコンの同時堆積の過程により、前記基板にアルミニウムを主成分とする柱状構造部分と該柱状構造部分の周囲を取り囲むようにシリコンを主成分とするシリコン領域（非磁性領域）を有するアルミニウムシリコン層を形成する。
【０１９３】
本発明は、特にアルミニウムシリコン層を形成する工程に特徴を有するので、この工程について以下に説明する。
アルミニウムとシリコンを非平衡状態で物質を形成する成膜法を用いて、基板の下地層Ａ上にアルミニウムシリコン層を形成する。ここでは、非平衡状態で物質を形成する成膜法として、スパッタリング法を用いた例を示す。
【０１９４】
図１２に示す様に、基板３０１０上に形成した下地層Ａ３０１１の上に、非平衡状態で物質を形成する成膜法であるマグネトロンスパッタリング法により、アルミニウムシリコン層１８３５を形成する。アルミニウムシリコン層１８３５は、アルミニウムを主成分とする組成からなるアルミニウム柱状構造体１８３７と、その周囲のシリコンを主成分とするシリコン領域１８３８から構成される。
【０１９５】
図２を用いて、非平衡状態で成膜する方法として、スパッタリング法を用いてアルミニウムシリコン層を成膜する方法について説明する。なお、図２において、１００３が基板、２００３がスパッタリングターゲットである。スパッタリング法を用いる場合は、アルミニウムとシリコンの割合を簡単に変化させることができる。図２に示したように、基板１００３上に、（必要に応じて下地層を介して）非平衡状態で物質を形成する成膜法であるマグネトロンスパッタリング法により、アルミニウムシリコン層を形成する。
【０１９６】
原料としてのシリコン及びアルミニウムは、図２のようにアルミニウムのターゲット２００３上にシリコンチップ２００２を配することで達成される。シリコンチップは、図２では、複数に分けて配置しているが、勿論これに限定されるものではなく、所望の成膜が可能であれば、１つであっても良い。但し、均一なアルミニウムを含む柱状構造体をシリコン領域内に均一に分散させるには、基板１００３に対象に配置しておくのがよい。
【０１９７】
また、所定量のアルミニウムとシリコンとの粉末を焼成して作製したアルミニウムシリコン焼成物を成膜のターゲット材として用いることもできる。
また、アルミニウムターゲットとシリコンターゲットを別々に用意し、同時に両方のターゲットをスパッタリングする方法を用いても良い。
【０１９８】
形成される膜中のシリコンの量は、アルミニウムとシリコンの全量に対して２０〜７０ａｔｏｍｉｃ％であり、好ましくは２５〜６５ａｔｏｍｉｃ％、さらに好ましくは３０〜６０ａｔｏｍｉｃ％である。シリコン量が斯かる範囲内であれば、シリコン領域内にアルミニウムの柱状構造体が分散したアルミニウムシリコン層が得られる。
また、基板温度としては、２００℃以下であり、好ましくは１００℃以下であるのがよい。
【０１９９】
なお、このような方法でアルミニウムシリコン層を形成すると、アルミニウムとシリコンが準安定状態の共晶型組織となり、アルミニウムが数ｎｍレベルの円柱状構造を形成し、自己組織的にシリコンと分離する。そのときの円柱状形状アルミニウムの直径は１〜１０ｎｍであり、間隔は３〜１５ｎｍである。
【０２００】
アルミニウムシリコン層のシリコンの量は、例えばアルミニウムターゲット上に置くシリコンチップの量を変えることで制御できる。
非平衡状態で成膜を行う場合、特にスパッタリング法の場合は、アルゴンガスを流したときの反応装置内の圧力は、０．２〜１Ｐａ程度がよい。しかし、特に、これに限定されるものではなく、アルゴンプラズマが安定に形成される圧力であればよい。
【０２０１】
非平衡状態で物質を形成する成膜法は、スパッタ法が好ましいが抵抗加熱蒸着、電子ビーム蒸着（ＥＢ蒸着）をはじめとする任意の非平衡状態で物質を形成する成膜法が適用可能である。
【０２０２】
また、成膜する方法としては、シリコンとアルミニウムを同時に形成する同時成膜プロセスを用いても良いし、シリコンとアルミニウムを数原子層づつ積層する積層成膜プロセスを用いてもよい。
【０２０３】
上記の様にして成膜されたアルミニウムシリコン層１８３５は、アルミニウムを主成分とする組成からなるアルミニウム柱状構造体１８３７と、その周囲のシリコンを主成分とするシリコン領域１８３８を備える。
【０２０４】
アルミニウムを含有する柱状構造体部１８３７の組成は、アルミニウムを主成分とするが、柱状構造の微細構造体が得られていれば、シリコン、酸素、アルゴンなどの他の元素を含有していてもよい。なお、主成分とは、柱状構造体部の成分構成比においてアルミニウムの割合が８０ａｔｏｍｉｃ％以上、好ましくは９０ａｔｏｍｉｃ％以上が望ましい。この場合、酸に容易に溶解する成分構成比になっていることが重要である。
【０２０５】
また、アルミニウム柱状構造体の周囲を取り囲んでいるシリコン領域１８３８の組成は、シリコンを主成分とするが、柱状構造の微細構造体が得られていれば、アルミニウム、酸素、アルゴンなどの各種の元素を含有してもよい。なお、主成分とは、シリコン領域の成分構成比においてシリコンの割合が８０ａｔｏｍｉｃ％以上、好ましくは８０〜９８ａｔｏｍｉｃ％、さらに好ましくは９３〜９８ａｔｏｍｉｃ％が望ましい。
【０２０６】
上記の様に、基板上にアルミニウムとシリコンを同時にスパッタリングすることで、基板垂直方向に立った無数の柱状アルミニウムとその側面を取り囲むように配置されるシリコンからなるアルミニウムシリコン層が形成される。好ましくは、このときの柱状アルミニウムの直径は１〜９ｎｍであり、その柱状アルミニウム間の間隔は３〜１０ｎｍである。これらの直径と間隔はアルミニウムとシリコンとの組成比から決定される。
【０２０７】
上記のアルミニウム柱状構造体の周囲を取り囲んでいるシリコン領域１８３８は、柱状軟磁性体の周囲を取り囲む非磁性材料からなる非磁性領域となる。シリコン領域１８３８、すなわち非磁性領域は、Ａｌｘ  Ｓｉ１−ｘ  の組成からなるのが好ましい。ｘ＝０．０１〜０．２、好ましくは０．０２〜０．０７を示す。勿論、実質的にＡｌが当該シリコン領域に含まれていないことも好ましい。
【０２０８】
（ｃ）工程：柱状構造部分を柱状軟磁性体に置換する工程
次に、前記アルミニウムを主成分とする柱状構造部分を柱状軟磁性体に置換する工程を行う。この工程は次の２つの方法により行なうことができる。
【０２０９】
第一は、酸溶液中に浸漬してアルミニウムを主成分とする柱状構造部分のみをエッチングして微細柱状空孔を形成する工程である。リン酸のようにシリコンを溶かさずアルミニウムのみを溶かす溶液に浸漬することでアルミニウムを除去し、微細な空孔を形成することが可能である。
【０２１０】
第二は酸溶液中における陽極酸化によりアルミニウムを主成分とする柱状構造部分のみをエッチングして微細柱状空孔を形成する工程である。硫酸などの溶液中での陽極酸化により、アルミニウム部分を溶出させ、微細な空孔を形成する。この場合には、シリコン部分の酸化も達成される。この場合、陽極酸化溶液の温度は何℃でもよく、１０℃〜３０℃が好ましい。また、濃度においても限定がなく、０．３ｍｏｌ／ｌ〜７ｍｏｌ／ｌまで使用可能である。さらに、陽極酸化電圧に関しては、１０Ｖ以下であることが好ましいが、特に下地層Ａ１１との密着性が弱い時には、２Ｖ以下であることが好ましい。
【０２１１】
次に、形成された該微細柱状空孔に軟磁性体を充填して軟磁性層を形成する。軟磁性体用のめっき液に浸漬し、めっき法により微細な空孔に軟磁性体を充填することが可能である。つまり、めっき可能である軟磁性体は、すべて用いることができる。特に、ＣｏＦｅ、ＮｉＦｅはめっきの点から考えて有効である。このとき、下地層Ａ３０１１は、電解めっきのときには電極として、無電解めっきのときは触媒として作用することが好ましい。
【０２１２】
また、電着法で充填した場合、微細な空孔の上部に溢れ出した軟磁性体は、ダイヤモンドスラリー、コロイダルシリカ等を用いた精密研磨を施し、そのＲｍｓ（２乗平均の平方根）は１ｎｍ以下にすることが好ましい。
【０２１３】
（ｄ）工程：該軟磁性層上に、下地層Ｂ、記録層、保護層および潤滑層を順次形成する。
上記の下地層Ｂの成膜はスパッタリング法、保護層の成膜はＣＶＤ法、スパッタリング法により形成することが好ましい。また、単層膜または複数の膜を用いることもができる。また、記録層については、本発明の軟磁性層と同様の製造方法で、磁性体をＣｏ５０Ｐｔ５ ０  、Ｆｅ５０Ｐｔ５０、または（ＣｏＦｅ）５０Ｐｔ５０等にすることで形成されることが好ましい。また、潤滑層は、潤滑材料に浸漬、またはスピンコートすることで形成することが好ましい。
【０２１４】
なお、本実施形態においては、軟磁性層を形成するに際して上述のＡｌＳｉ構造体を利用した場合を説明したが、その他の部分例えば記録層自体もこのＡｌＳｉ構造体を移用することも勿論可能である。
【０２１５】
本実施形態に係る垂直磁気記録媒体は、磁気記録再生装置として用いるには、図８に示すように、上記垂直磁気記録媒体８０６１以外に読み取り書き込み磁気ヘッド８０６３、モーターなどの駆動制御装置、信号処理回路、防塵ケース等を組み込むことが必要である。しかし、磁気記録再生装置において、垂直磁気記録媒体の駆動は回転のみ、磁気ヘッドの駆動は円周上のスライドのみに限定されるものではない。
【０２１６】
また、前記磁気記録再生装置を情報処理装置として用いるには、図９に示す様に、磁気記録再生装置９０７２以外にメモリ部９０７４と演算部９０７３と電源９０７５と外部入出力部９０７６とそれらを接続する配線９０７７を有していることが必要である。しかし、情報処理装置において、配線は有線、無線のどちらでも可能である。９０７１は格納容器である。
【０２１７】
また、本実施形態に適用できる多孔質体は必要に応じて酸化物であればよく、非酸化物であってもよい。例えば、多孔質体がアモルファスシリコンであったり、細孔壁が選択的に酸化物となっている構成も可能である。
【０２１８】
【実施例】
（実施例１：発光デバイス）
本実施例においては、図１を用いて説明した構造体１００１から柱状の部材１０００を除去した部分に発光材料を充填して発光デバイスを作製した場合について説明する。以下では、構造体１００１において、柱状の部材を構成する第１の材料としてアルミニウムを、その周りを取り囲む領域にシリコンを用いた場合を例に挙げ説明するが、既述の通り柱状の部材を選択的に当該構造体から除去できるのであれば、種々の材料の選択が可能である。斯かる点は、以降の全ての実施例においても同様である。
【０２１９】
まず、スパッタリング法を用いて、ガラス基板上にＰｄ２０ｎｍを成膜した上に、ＡｌＳｉ構造体を５０ｎｍ成膜したものを準備した。このとき、ＡｌＳｉ膜の状態は、柱状アルミニウムが基板垂直方向に立っており、その側面を囲うようにシリコンが配置された構造体を自己組織的に形成していることが確認された。柱状アルミニウムの直径は４ｎｍで各々の間隔は７ｎｍであった。これをリン酸５ｗｔ％（重量％）に浸漬して、アルミニウム部分をエッチングで除去し、４ｎｍのナノホールを形成した。このとき、ホール底部にはＰｄ層が露出しているので、これを電極としてＺｎＯの電着が可能である。
【０２２０】
電着は、６０℃の硝酸亜鉛水溶液０．１ｍｏｌ／ｌを用い、陰極に酸化したＡｌＳｉナノホールを配置し、電圧−０．５Ｖで行った。この場合電着は、ホールから溢れた時点で終了し、研磨で溢れた部分を除去した。またＡｌＳｉナノホールは、リン酸でのエッチング以外に陽極酸化、酸素雰囲気中でのアニールなどで微細孔を有する（ＡｌＸ  Ｓｉ１−ｘ  ）ｙ  Ｏ１−ｙ  膜をしても使用可能である。
【０２２１】
さらに、電着液は硫酸亜鉛水溶液に限らず、塩化物系などその他のものでも良い。とくに、水溶液でなく可溶な有機溶媒に０．００５ｍｏｌ／ｌ程度というように、少量溶解させたものでも可能である。
【０２２２】
発光特性を見るために、この試料のフォトルミネッセンス測定を行った。励起光源としてＨｅ−Ｃｄレーザ３２５ｎｍを使用し、試料上面から、つまりナノホールに平行に入射させ、同じ方向にその発光を取り出した。
【０２２３】
その結果、ＺｎＯのバルクからの発光が示す波長よりも、本試料からの発光が短波長側に位置することが確認できた。これは、ＡｌＳｉナノホールにより結晶粒のサイズが制限されることと関係しており、ホールサイズで発光波長を制御可能である。
【０２２４】
（実施例２：磁性デバイス）
ガラス基板上にＰｔ２０ｎｍを成膜した上に、ＡｌＳｉ構造体を５０ｎｍ成膜したものを準備した。このとき、ＡｌＳｉ膜の状態は、柱状アルミニウムが基板垂直方向に立っており、その側面を囲うようにシリコンが配置された構造体を自己組織的に形成していることが確認された。柱状アルミニウムの直径は４ｎｍで各々の間隔は７ｎｍであった。これを、硫酸水溶液７ｍｏｌ／ｌ、２０℃中にて、電圧２Ｖを印加して陽極酸化を行った。その結果、柱状アルミニウム部分が除去され、シリコン部分が酸化され、微細孔を有する（ＡｌＸ  Ｓｉ１−ｘ  ）ｙ  Ｏ１−ｙ  膜が形成されていた。これらは、多少の揺らぎはあるもののｘ＝０．０１〜０．２の範囲であることが組成分析で判明した。次に、水酸化ナトリウム水溶液１ｍｏｌ／ｌ中で２分間浸漬し、微細孔の底部の均一化を行った。これで、ホール底部にはＰｔ層が露出しているので、これを電極として磁性材料の電着を実施した。実施例１同様にリン酸でのエッチングで形成されるＡｌＳｉナノホールも使用可能である。
【０２２５】
まず、ＮｉＦｅの充填には硫酸ニッケル（ＩＩ）７水和物と硫酸鉄（ＩＩ）７水和物を１：１で混合したものを使用し、２４℃でＡｇ／ＡｇＣｌ参照極に対して−１．０Ｖの電圧を印加して電着した。また、ＦｅＰｔの電着には、硫酸鉄（ＩＩ）７水和物０．３ｍｏｌ／ｌと６塩化白金酸０．０３ｍｏｌ／ｌを１０：１の混合比で使用し、２４℃でＡｇ／ＡｇＣｌ参照極に対して−１．５Ｖの電圧を印加して電着した。
【０２２６】
これらの、磁気特性をヒステリシス曲線で観測すると、ＮｉＦｅにおいては１０Ｏｅ程度の保持力を有し、軟磁性的な特性を示した。また、ＦｅＰｔの場合はアニール処理により規則合金化させたため、１３ｋＯｅの印加磁場に対して基板垂直方向に６ｋＯｅの高い保持力を有し、基板面内方向では保持力が弱く、高い垂直磁気異方性を示した。
このように、図１に示した構造体を用いれば機能デバイスとして、磁気デバイスの提供ができることが分かる。
【０２２７】
（実施例３）
本実施例は、記録層の製造方法と、それぞれの形状や配向性に関するものである。
表面にＭｇＯ膜を形成したガラス基板上に、下地層としてスパッタ蒸着法により貴金属とＣｕよりＰｔ，Ｐｄ，Ｃｕ，Ｉｒ，Ｒｈを選択し、各５ｎｍ別々に成膜し、すべてにＡｌＳｉ構造体（Ａｌ５０Ｓｉ５０層（Ａｌ５０ａｔｏｍｉｃ％、Ｓｉ５０ａｔｏｍｉｃ％の組成））を２００ｎｍ成膜したものを準備した。
【０２２８】
スパッタリングターゲットには、直径４インチ（１０１．６ｍｍ）の円形のアルミニウムターゲット上に、１５ｍｍ角のシリコンチップを６枚置いたものを用いた。スパッタリング条件は、ＲＦ電源を用いて、Ａｒ流量：５０ｓｃｃｍ、放電圧力：０．７Ｐａ、投入電力：１ｋＷとした。また、基板温度は室温（２５℃）とした。
【０２２９】
なお、ここではターゲットとして、アルミニウムターゲット上にシリコンチップを６枚置いたものを用いたが、シリコンチップの枚数はこれに限定されるものではなく、スパッタリング条件により変化し、ＡｌＳｉ層の組成が所定のシリコン含有量近辺になれば良い。また、ターゲットはアルミニウムターゲット上にシリコンチップを置いたものに限定するものではなく、シリコンターゲット上にアルミニウムチップを置いたものでも良いし、シリコンとアルミニウムを焼結したターゲットを用いても良い。
【０２３０】
このとき、ＡｌＳｉ構造体の状態は、図１に示すように柱状アルミニウム部分が基板垂直方向に立っており、その側面を囲うようにシリコン部分が配置された構造体を自己組織的に形成していることが確認された。柱状アルミニウムの直径は４ｎｍで各々の間隔は７ｎｍであった。
【０２３１】
次いで、硫酸水溶液７ｍｏｌ／ｌ、２０℃中にて、電圧５Ｖを印加して陽極酸化を行った。その結果、柱状アルミニウム部分が除去され、シリコン部分が酸化され、微細孔を有する（ＡｌＸ  Ｓｉ１−ｘ  ）ｙ  Ｏ１−ｙ  膜が形成された。これらは、多少の揺らぎはあるもののｘ＝０．０１〜０．２の範囲であることが組成分析で判明した。次に、水酸化ナトリウム水溶液１ｍｏｌ／ｌ中で２分間浸漬し、微細孔の底部の均一化を行った。このとき、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｃｕ，Ｉｒ，Ｒｈ膜は各々基板垂直方向に対して（００１）方向に配向しており、ナノホール底部において各々Ｐｔ，Ｐｄ，Ｃｕ，Ｉｒ，Ｒｈ面が露出して良好な導電性を持っていた。
【０２３２】
以上、代表例として下地層がＰｔの試料に硬磁性体であるＣｏＰｔとＦｅＰｔを細孔中に充填した。ここで、ＣｏＰｔの電着には、塩化白金酸６水和物０．００３ｍｏｌ／ｌ水溶液を５ｍｌと、硫酸コバルト（ＩＩ）７水和物０．３ｍｏｌ／ｌ、硼酸３０ｇ／ｌ、硫酸マグネシウム７水和物５０ｇ／ｌからなる水溶液２５ｍｌを混合し、２４℃で使用した。ＦｅＰｔの電着では、上記ＣｏＰｔの溶液の硫酸コバルトを硫酸鉄（ＩＩ）７水和物０．３ｍｏｌ／ｌにしたものを用いた。
【０２３３】
電着は、以上の溶液中にて参照極としてＡｇ／ＡｇＣｌを用いて、−２．０Ｖ、−１．２Ｖ、−０．６Ｖで攪拌しながら行った。
さらに、これらの試料を粒径が１／４μｍのダイヤモンドスラリーを用いて表面に溢れ出した電着物を研磨し取り除いた。この時、表面のＲｍｓは１ｎｍ以下であった。
【０２３４】
以上の試料を電界放出型走査電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）で観察すると細孔にＣｏＰｔ、ＦｅＰｔがそれぞれ存在しており、断面からの観察によりナノホールの直線性も優れていることが確認できた。
これらのＩＣＰによる組成分析を行った結果、下地層のＰｔの影響を考慮すると以下の表２のような組成となった。
【０２３５】
【表２】
2004237429.tif 000003
【０２３６】
以上から、−０．６Ｖで電着した試料はＣｏやＦｅの組成が低く、また、−２．０Ｖにおいては十分大きく、Ｌ１０  規則構造の組成から大きくずれていた。−１．２Ｖにおいては、主にＣｏＰｔ、ＦｅＰｔともにｆｃｃ（００２）の回折が見られた。
【０２３７】
−１．２Ｖで電着した試料を、真空中、ＣｏＰｔを７００℃、ＦｅＰｔを６５０℃で十分アニールした後に再度Ｘ線回折測定を行った。すると、−１．２Ｖで電着した試料において、ＣｏＰｔ、ＦｅＰｔともにＬ１０  規則構造（００１）と（００２）のピークが観察できた。ＣｏＰｔについて、ＪＣＰＤＳにある粉末試料の回折強度比で校正すると全体の７８％が基板垂直方向にｃ軸が向いており、残りがその他の方向であった。ＦｅＰｔでは７４％であった。また、下地層がＰｔ（１１１）面である場合は、Ｌ１０  規則構造のＣｏＰｔ（１１１）が優先的に現れることからも、下地層をＰｔ（００１）にすることで、Ｌ１０  規則構造のｃ軸を基板垂直方向に優先的に配向させることが確認できる。
【０２３８】
（実施例４）
本実施例では、記録層の下部の下地層が規則構造である場合について実施例３と同様の測定を行った。
以下、下地層としてＦｅＰｔを用いた例について述べる。
【０２３９】
まず、表面にＭｇＯ膜を形成したガラス基板上に、スパッタ装置でＬ１０  規則構造のＦｅＰｔ５ｎｍ（膜厚）と、Ｌ１１  規則構造のＣｕＰｔ５ｎｍと、Ｌ１２  規則構造のＦｅＰｔ３  ５ｎｍをそれそれ別々に成膜し、その後すべてにスパッタリング法によりＡｌＳｉ構造体を２００ｎｍ成膜した。
【０２４０】
これら３つの試料を実施例１と同様の条件で陽極酸化した。これはＰｔ下地層の場合と同様に正方配列面が基板垂直方向に配向しており、ナノホール底部において、それぞれの下地層の面が露出して良好な導電性を持っていることを確認した。特に、Ｌ１０  規則構造の場合は、そのｃ軸が基板垂直方向に配向していることを確認した。
【０２４１】
以上、下地層がＬ１０  規則構造である場合に対して、硬磁性体であるＦｅＰｔをナノホール中に充填した。ここで、ＦｅＰｔの電着には、塩化白金酸６水和物０．００３ｍｏｌ／ｌ水溶液を５ｍｌと、硫酸鉄（ＩＩ）７水和物０．３ｍｏｌ／ｌ、硼酸３０ｇ／ｌ、硫酸マグネシウム７水和物５０ｇ／ｌからなる水溶液２５ｍｌを混合し、２４℃で使用した。
【０２４２】
電着は、以上の溶液中にて参照極としてＡｇ／ＡｇＣｌを用いて、−１．２Ｖで電着を行った。さらに、これらの試料を粒径が１／４μｍのダイヤモンドスラリーを用いて表面に溢れ出した電着物を研磨し取り除いた。この時、表面のＲｍｓは１ｎｍ以下であった。
【０２４３】
Ｘ線回折測定の結果、主にｆｃｃ構造−ＦｅＰｔ（００２）のピークを示した。これらの試料を真空中６５０℃で十分アニールした後に再度Ｘ線回折測定を行った。すると、Ｌ１０  規則構造ＦｅＰｔ（００１）と（００２）のピークが見られ、ＪＣＰＤＳにある粉末試料の回折強度比で校正すると全体の８０％が基板垂直方向にｃ軸が向いていることが確認できる。
以上から、下地層としてＬ１０  規則構造ＦｅＰｔを用いた場合にも優先的にＬ１０  規則構造ＦｅＰｔのｃ軸が基板垂直方向に配向することが確認できる。
【０２４４】
（実施例５）
本実施例では、細孔中の充填物の構成における非磁性体、軟磁性体部分の製造方法と配向性、さらにその結果もたらされる硬磁性体（Ｌ１０  規則構造）部分の配向性に関するものである。
【０２４５】
まず、充填物の構成には、図６および図７に示す様に、実施例３の硬磁性体（Ｌ１０  規則構造）のみ（図６（ａ））以外に、図６（ｂ）の硬磁性体（Ｌ１０  規則構造）／非磁性体、または図６（ｃ）の硬磁性体（Ｌ１０  規則構造）／軟磁性体、または図６（ｄ）硬磁性体（Ｌ１０  規則構造）／非磁性体／軟磁性体、または図６（ｅ）硬磁性体（Ｌ１０  規則構造）／軟磁性体／非磁性体、または図７（ｆ）硬磁性体（Ｌ１２  規則構造）／硬磁性体（Ｌ１０  規則構造）、または図７（ｇ）硬磁性体（Ｌ１０  規則構造）／硬磁性体（Ｌ１２  規則構造）などの形態をとることが可能である。
【０２４６】
まず、実施例３に示すように記録層の下部の下地層にＰｔ，Ｐｄ，Ｃｕ，Ｉｒ，Ｒｈをそれぞれ採用した微細孔を有する試料を５つ準備し、非磁性体、軟磁性体をそれぞれ単独、または両方を積層する場合について電着を行った。その結果、電着後の配向は、下地層のまま保たれており、（００１）面に配向していることを確認した。
【０２４７】
本実施例では、特に下地層がＰｔの場合について詳細を述べる。
まず、非磁性体としてＰｔを電着するために、塩化白金酸６水和物からなる０．０３ｍｏｌ／ｌ水溶液を使用し、２４℃でＡｇ／ＡｇＣｌ参照極に対して−０．５Ｖの電圧を印加して電着した。
【０２４８】
軟磁性体としては、ＮｉＦｅを採用し、硫酸ニッケル（ＩＩ）７水和物と硫酸鉄（ＩＩ）７水和物を１：１で混合し、同じく２４℃でＡｇ／ＡｇＣｌ参照極に対して−１．０Ｖの電圧を印加して電着した。
また、別々の浴で双方を一層づつ積層したものを、すなわち非磁性体／軟磁性体、軟磁性体／非磁性体の２種類を、上記の条件のもとに作製した。
【０２４９】
また、上記のＰｔとＮｉＦｅの電着液を１：１０で混合した混合浴で、Ａｇ／ＡｇＣｌ参照極に対して非磁性体層のときは−０．５Ｖ、軟磁性体層のときは−１．０Ｖで電着すると電着液を変えることなく積層が可能となる。だだし、少量は他方の成分が混入することは避けることができない。
【０２５０】
以上の試料のＸ線回折による結果により、Ｐｔ単体の場合が最も基板垂直方向にｆｃｃ（００１）配向しており、ＪＣＰＤＳの粉末試料からの回折強度で校正すると９４％が配向していることが確認できる。また、どの組み合わせ、特に混合浴からの電着を行った試料においても全体の８０％以上が基板垂直方向にｆｃｃ（００１）配向していることが確認できる。
【０２５１】
さらに、上記で得られた条件で最後の層に硬磁性体（Ｌ１０  規則構造）であるＦｅＰｔを追加した場合のＸ線回折による結果を示す。ＦｅＰｔの電着条件は実施例３、４における最適条件−１．２Ｖを用い、その後ＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）で６５０℃２ｍｉｎ加熱している。これは、非磁性または軟磁性層との相互拡散を抑えるためである。
【０２５２】
また、図６（ｂ）のような構成の場合、真空中で７００℃で１時間アニールすると、例えば充填物のＰｔとＦｅＰｔの相互拡散が進み、図７の（ｇ）のようになることを確認した。また、ＦｅＰｔの組成を一対一でなくＦｅを過剰にすることで、同様のアニールで図７の（ｆ）のようになることを確認した。このように、硬磁性体がＬ１０  規則構造のみでなく、Ｌ１２  規則構造部分がアニールの効果で出現する場合も確認された。
【０２５３】
以上の結果、相互拡散の影響が少ない場合には、拡散効果により生じるＬ１２  規則構造ＦｅＰｔ３  からの回折ピークはなく、Ｌ１０  規則構造ＦｅＰｔからの（００１）と（００２）のピークがみられ、その（００２）配向の程度を比較例として、比較例を１としたときの比を表３に示す。
【０２５４】
【表３】
2004237429.tif 000004
【０２５５】
以上より、細孔中の充填物の構成において、非磁性体、軟磁性体層は硬磁性体層のｃ軸配向性にも影響を与えることが確認できた。おそらく、下地層のＰｔ（００１）表面は陽極酸化後、一部酸化している、もしくは一部酸化物が残留していると予想され、これを同じ結晶構造をもつ材料で覆うことで後の層における配向性が向上したと考えられる。また、その他の下地層においても同様の効果が得られる。
【０２５６】
（実施例６）
本実施例では、下地層の下に配置される軟磁性層に関するものである。
Ｓｉ基板上に下地層ＭｇＯ（００１）面上にＮｉＦｅ軟磁性層を膜厚２μｍに成膜後、Ｐｔ下地層を形成したが、Ｘ線回折から基板垂直方向に（００１）配向していることが確認できた。さらに、スパッタリング法で２００ｎｍのＡｌＳｉ膜を成膜後、陽極酸化を７ｍｏｌ／ｌ硫酸水溶液中で２０℃、印加電圧５Ｖで行い、記録層の母体を形成した。また、ＦＥ−ＳＥＭ（電界放出型走査電子顕微鏡）でその断面を観察すると、ＮｉＦｅ層がない場合と同様に細孔の底部は均一であった。
【０２５７】
さらに、記録層の細孔中にＬ１０  規則構造のＦｅＰｔを形成した後、保護層のダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）を膜厚４ｎｍに成膜し、ＰＦＰＥ（パーフルオロポリエーテル）からなる潤滑層を形成し磁気記録媒体を形成した。この磁気記録媒体に磁気ヘッドをコンタクトさせて記録を行うと、Ｐｔ下地層の下に軟磁性層がない試料と比べると、記録に必要な磁場の強度が０．８２倍であり、軟磁性層により磁束集中が促進されることが確認できる。
【０２５８】
また、記録ビット間の遷移領域の半値幅であるＰＷ５０を測定した。軟磁性層がある場合のＰＷ５０を１．０として、軟磁性層がない場合と比較した結果、１．０３であった。したがって、軟磁性層によりヘッドからの磁束が広がらず遷移領域も鋭くなっていることが確認できる。
以上から、下地層下にＮｉＦｅ軟磁性体層を挿入することは有効であることが認められる。
【０２５９】
（実施例７）
本実施例は、図８に示す構成の磁気記録装置に関するものである。
本発明の磁気記録媒体では、充填物の柱状構造物の平均直径が９ｎｍ以下で十分小さく、無数の充填物の磁化方向によって情報を記録することが可能である。
【０２６０】
そこで、本発明の磁気記録媒体を図８のような磁気記録媒体駆動部８０６２と磁気ヘッド８０６３と磁気ヘッド駆動部８０６４と信号処理部８０６５からなる装置に組み立てることで、磁気記録装置を形成することが可能である。
ただし、本実施例により磁気記録媒体の駆動は回転のみ、磁気ヘッドの駆動は円周上のスライドのみに限定されるものではない。
【０２６１】
（実施例８）
本実施例は、情報処理装置に関するものである。
前記、実施例７に記載の磁気記録再生装置９０７２は、情報の出し入れが可能であるため、図９に示すように、前記磁気記録再生装置９０７２とメモリ部分９０７４と演算部９０７３と外部入出力部９０７６と電源９０７５と、これらをつなぐ配線９０７７を格納容器９０７１に収めた情報処理装置を形成することが可能である。
【０２６２】
上記の実施例に示す様に、本発明により、ＡｌＳｉの構造体を用いて作製した細孔に充填される硬磁性体の配向性に関して、平均直径９ｎｍ以下の微細孔でのｃ軸配向を可能にする磁気記録媒体の製造方法を提供できた。これは、下地層にＰｔ，Ｐｄ，Ｃｕ，Ｉｒ，Ｒｈのいずれかを採用し、基板垂直方向に対して（００１）配向していることが影響しており、さらにＰｔ，Ｐｄ，Ｃｕ，Ｉｒ，Ｒｈのいずれかの非磁性体層、ＮｉＦｅ軟磁性体層を電着することによってＬ１０  規則構造ＭＰｔ（Ｍ＝Ｃｏ，Ｆｅ，Ｎｉ）硬磁性体の配向性を向上させることも可能である。
【０２６３】
以上のように、本発明の構成と製造方法により従来困難とされてきた磁性体の配向性を取り入れた平均直径９ｎｍ以下の微細孔を用いた垂直磁気記録媒体を可能にした。また、これを用いた図８、図９のような構成の磁気記録再生装置、情報処理装置も駆動可能である。
【０２６４】
（実施例９）
本実施例においては、記録層の製造方法と、それぞれの形状や配向性に関するものである。
【０２６５】
表面にＭｇＯ膜を形成したＳｉ基板上に、スパッタ蒸着法により貴金属とＣｕよりＰｔ，Ｐｄ，Ｃｕ，Ｉｒ，Ｒｈを選択し、各５ｎｍ別々に準備し、すべてにＡｌ−ＳｉＧｅ構造体を２００ｎｍ成膜したものを準備した。このとき、ＡｌとＳｉＧｅの組成は、全量に対してＳｉＧｅが３８ａｔｏｍｉｃ％であった。
【０２６６】
スパッタリングターゲットには、直径４インチ（１０１．６ｍｍ）の円形のＡｌターゲット上に１５ｍｍ角のＳｉチップ２枚とＧｅチップ２枚を対称に配置したものを用いた。スパッタリング条件は、ＲＦ電源を用いて、Ａｒ流量５０ｓｃｃｍ、放電圧力０．７Ｐａ、投入電力３００Ｗとした。また、基板温度は室温（２５℃）とした。
【０２６７】
なお、ここではターゲットとして、Ａｌターゲット上にＳｉとＧｅチップを計４枚置いたものを用いたが、ＳｉとＧｅチップの枚数と比率は、これに限定されるものではなく、スパッタリング条件により変化し、Ａｌ−ＳｉＧｅ構造体の組成が所定のＳｉＧｅ含有量近辺になればよい。また、ターゲットはＡｌターゲット上にＳｉとＧｅチップを置いたものに限定するものではなく、ＳｉＧｅターゲットにＡｌチップを置いたものでも良いし、ＡｌとＳｉとＧｅを焼結したものでも良い。また、ＳｉＧｅのチップをＡｌターゲット上に置いてもよい。
【０２６８】
このとき、Ａｌ−ＳｉＧｅ膜の状態は、図３に示すように柱状Ａｌが基板垂直方向に立っており、その側面を囲うようにＳｉＧｅが配置された構造体を自己組織的に形成していることが確認された。柱状Ａｌの直径は６ｎｍで各々の間隔は１０ｎｍであった。これを、硫酸水溶液７ｍｏｌ／ｌ、２０℃中にて、電圧２Ｖを印加して陽極酸化を行った。その結果、柱状Ａｌ部分が除去され、ＳｉＧｅ部分が酸化され、微細孔を有するＳｉＧｅ酸化膜が形成されていた。これらは、多少の揺らぎはあるもののＡｌが０．０２≦ｘ≦０．２で含まれていることが分析で判明した。次に、水酸化ナトリウム水溶液１ｍｏｌ／ｌ中で２分間浸漬し、微細孔の底部の均一化を行った。このとき、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｃｕ，Ｉｒ，Ｒｈ膜は各々基板垂直方向に対して（００１）方向に配向しており、ナノホール底部において各々Ｐｔ，Ｐｄ，Ｃｕ，Ｉｒ，Ｒｈ面が露出して良好な導電性を持っていた。
【０２６９】
以上、代表例として下地層がＰｔの試料に硬磁性体であるＣｏＰｔとＦｅＰｔを細孔中に充填した。ここで、ＣｏＰｔの電着には、塩化白金酸６水和物０．０３ｍｏｌ／ｌ水溶液を５ｍｌと、硫酸コバルト（ＩＩ）７水和物０．３ｍｏｌ／ｌ、硼酸３０ｇ／ｌ、硫酸マグネシウム７水和物５０ｇ／ｌからなる水溶液２５ｍｌを混合し、２４℃で使用した。ＦｅＰｔの電着では、上記ＣｏＰｔの溶液の硫酸コバルトを硫酸鉄（ＩＩ）７水和物０．３ｍｏｌ／ｌにしたものを用いた。
【０２７０】
電着は、以上の溶液中にて参照極としてＡｇ／ＡｇＣｌを用いて、−２．０Ｖ、−１．２Ｖ、−０．６Ｖで攪拌しながら行った。
【０２７１】
さらに、これらの試料を１／４μｍのダイヤモンドスラリーを用いて表面に溢れ出した電着物を研磨し取り除いた。この時、表面のＲｍｓは１ｎｍ以下であった。
【０２７２】
以上の試料を電界放出型走査電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）で観察すると細孔にＣｏＰｔ、ＦｅＰｔがそれぞれ存在しており、断面からの観察によりナノホールの直線性も優れていることが確認できた。
【０２７３】
これらのＩＣＰによる組成分析を行った結果、下地層のＰｔの影響を考慮すると以下の表４のような組成となった。
【０２７４】
【表４】
2004237429.tif 000005
【０２７５】
以上から、−０．６Ｖで電着した試料はＣｏやＦｅの組成が低く、また、−２．０Ｖにおいては、十分大きく、Ｌ１０  規則構造の組成から大きくずれていた。−１．２Ｖにおいては、主にＣｏＰｔ、ＦｅＰｔともにｆｃｃ（００２）の回折が見られた。
【０２７６】
−１．２Ｖで電着した試料を真空中ＣｏＰｔを７００℃、ＦｅＰｔを６５０℃で十分アニールした後に再度Ｘ線回折測定を行った。すると、−１．２Ｖで電着した試料において、ＣｏＰｔ、ＦｅＰｔともにＬ１０  規則構造（００１）と（００２）のピークが観察できた。ＣｏＰｔについて、ＪＣＰＤＳにある粉末試料の回折強度比で校正すると全体の７８％が基板垂直方向にｃ軸が向いており、残りがその他の方向であった。ＦｅＰｔでは、７２％であった。また、下地層がＰｔ（１１１）面である場合は、Ｌ１０  規則構造ＣｏＰｔ（１１１）が優先的に現れることからも、下地層をＰｔ（００１）にすることで、Ｌ１０  規則構造のｃ軸を基板垂直方向に優先的に配向させることが確認できる。
【０２７７】
（実施例１０）
本実施例では、記録層下部の下地層が規則構造である場合について実施例９同様の測定を行った。
以下、ＦｅＰｔを例にして述べる。
【０２７８】
まず、表面にＭｇＯ膜を形成したシリコン基板上にスパッタ装置でＬ１０  規則構造：ＦｅＰｔ５ｎｍとＬ１１  規則構造のＣｕＰｔ５ｎｍとＬ１２  規則構造のＦｅＰｔ３  ５ｎｍをそれそれ別々に成膜し、その後すべてにスパッタリング法によりＡｌ−ＳｉＧｅ構造体を２００ｎｍ成膜した。
【０２７９】
これら３つの試料を実施例１と同様の条件で陽極酸化した。これはＰｔ下地層の場合同様、正方配列面が基板垂直方向に配向しており、ナノホール底部においてそれぞれの下地層の面が露出して良好な導電性を持っていることを確認した。特に、Ｌ１０  規則構造の場合は、そのｃ軸が基板垂直方向に配向していることを確認した。
【０２８０】
以上、下地層がＬ１０  規則構造である場合に対して、硬磁性体であるＦｅＰｔをナノホール中に充填した。ここで、ＦｅＰｔの電着には、塩化白金酸６水和物０．０３ｍｏｌ／ｌ水溶液を５ｍｌと、硫酸鉄（ＩＩ）７水和物０．３ｍｏｌ／ｌ、硼酸３０ｇ／ｌ、硫酸マグネシウム７水和物３０ｇ／ｌからなる水溶液２５ｍｌを混合し、２４℃で使用した。
【０２８１】
電着は、以上の溶液中にて参照極としてＡｇ／ＡｇＣｌを用いて、−１．２Ｖで電着を行った。さらに、これらの試料を粒径が１／４μｍのダイヤモンドスラリーを用いて表面に溢れ出した電着物を研磨し取り除いた。この時、表面のＲｍｓは１ｎｍ以下であった。
【０２８２】
Ｘ線回折測定の結果、主にｆｃｃ構造のＦｅＰｔ（００２）のピークを示した。これらの試料を真空中６５０℃で十分アニールした後に再度Ｘ線回折測定を行った。すると、Ｌ１ｏ規則構造ＦｅＰｔ（００１）と（００２）のピークが見られ、ＪＣＰＤＳにある粉末試料の回折強度比で校正すると全体の７８％が基板垂直方向にｃ軸が向いていることが確認できる。
以上から、下地層としてＬ１０  規則構造ＦｅＰｔを用いた場合にも優先的にＬ１０  規則構造ＦｅＰｔのｃ軸が基板垂直方向に配向することが確認できる。
【０２８３】
（実施例１１）
本実施例では、細孔中の充填物の構成における非磁性体、軟磁性体部分の製造方法と配向性、さらにその結果もたらされる硬磁性体（Ｌ１０  規則構造）部分の配向性に関するものである。
【０２８４】
まず、充填物の構成には、図６に示す様に、実施例１の硬磁性体（Ｌ１０  規則構造）のみ（図６（ａ））以外に、図６（ｂ）の硬磁性体（Ｌ１０  規則構造）／非磁性体、または図６（ｃ）の硬磁性体（Ｌ１０  規則構造）／軟磁性体、または図６（ｄ）硬磁性体（Ｌ１０  規則構造）／非磁性体／軟磁性体、または図６（ｅ）硬磁性体（Ｌ１０  規則構造）／軟磁性体／非磁性体、または図６（ｆ）硬磁性体（Ｌ１２  規則構造）／硬磁性体（Ｌ１０  規則構造）、または図６（ｇ）硬磁性体（Ｌ１０  規則構造）／硬磁性体（Ｌ１２  規則構造）などの形態をとることが可能である。
【０２８５】
まず、実施例９に示すように記録層の下部の下地層にＰｔ，Ｐｄ，Ｃｕ，Ｉｒ，Ｒｈをそれぞれ採用した微細孔を有する試料を５つ準備し、非磁性体、軟磁性体をそれぞれ単独、または両方を積層する場合について電着を行った。その結果、電着後の配向は、下地層のまま保たれており、（００１）面に配向していることを確認した。
【０２８６】
本実施例では、特に下地層がＰｔの場合について詳細を述べる。
まず、非磁性体としてＰｔを電着するために、塩化白金酸６水和物からなる０．０３ｍｏｌ／ｌ水溶液を使用し、２４℃でＡｇ／ＡｇＣｌ参照極に対して−０．５Ｖの電圧を印加して電着した。
【０２８７】
軟磁性体としては、ＮｉＦｅを採用し、硫酸ニッケル（ＩＩ）７水和物と硫酸鉄（ＩＩ）７水和物を１：１で混合し、同じく２４℃でＡｇ／ＡｇＣｌ参照極に対して−１．０Ｖの電圧を印加して電着した。
また、別々の浴で双方を一層づつ積層したものを、すなわち非磁性体／軟磁性体、軟磁性体／非磁性体の２種類を、上記の条件のもとに作製した。
【０２８８】
また、上記のＰｔとＮｉＦｅの電着液を１：１０で混合した混合浴で、Ａｇ／ＡｇＣｌ参照極に対して非磁性体層のときは−０．５Ｖ、軟磁性体層のときは−１．０Ｖで電着すると電着液を変えることなく積層が可能となる。だだし、少量は他方の成分が混入することは避けることができない。
【０２８９】
以上の試料のＸ線回折による結果により、Ｐｔ単体の場合が最も基板垂直方向にｆｃｃ（００１）配向しており、ＪＣＰＤＳの粉末試料からの回折強度で校正すると９３％が配向していることが確認できる。また、どの組み合わせ、特に混合浴からの電着を行った試料においても全体の７９％以上が基板垂直方向にｆｃｃ（００１）配向していることが確認できる。
【０２９０】
さらに、上記で得られた条件で最後の層に硬磁性体（Ｌ１０  規則構造）であるＦｅＰｔを追加した場合のＸ線回折による結果を示す。ＦｅＰｔの電着条件は実施例１、２における最適条件−１．２Ｖを用い、その後ＲＴＡで６５０℃２ｍｉｎ加熱している。これは、非磁性または軟磁性層との相互拡散を抑えるためである。
【０２９１】
また、図５（ｂ）のような構成の場合、真空中で７００℃で１時間アニールすると、例えば充填物ＰｔとＦｅＰｔの相互拡散が進み、図５の（ｇ）のようになることを確認した。また、ＦｅＰｔの組成を一対一でなくＦｅを過剰にすることで、同様のアニールで図５の（ｆ）のようになることを確認した。このように、硬磁性体がＬ１０  規則構造のみでなく、Ｌ１２  規則構造部分がアニールの効果で出現する場合も確認された。
【０２９２】
以上の結果、相互拡散影響が少ない場合には、Ｌ１０  規則構造ＦｅＰｔの（００１）と（００２）のピークがみられ、（００２）配向の程度を比較例として、比較例を１としたときの比を表５に示す。
【０２９３】
【表５】
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【０２９４】
以上より、細孔中の充填物の構成において、非磁性体、軟磁性体層は硬磁性体層のｃ軸配向性にも影響を与えることが確認できた。おそらく、下地層のＰｔ（００１）表面は陽極酸化後、一部酸化しているもしくは一部酸化物が残留していることが予想され、これを同じ結晶構造をもつ材料で覆うことで後の層における配向性が向上したと考えられる。また、その他の下地層においても同様の効果が得られる。
【０２９５】
（実施例１２）
本実施例では、下地層下に配置される軟磁性層に関するものである。
Ｓｉ基板上に下地層ＭｇＯ（００１）面上にＮｉＦｅ軟磁性層２μｍ成膜後、Ｐｔ下地層を形成したがＸ線回折から基板垂直方向に（００１）配向していることが確認できる。さらに、スパッタリング法でＡｌ−ＳＩＧｅ膜３０ｎｍを成膜後、陽極酸化を硫酸浴７ｍｏｌ／ｌ中２０℃、印加電圧２Ｖで行い、記録層の母体を形成した。また、ＦＥ−ＳＥＭ（電界放出型走査電子顕微鏡）でその断面を観察すると、ＮｉＦｅ層がない場合と同様細孔底部は均一であった。
【０２９６】
さらに、記録層の細孔中にＬ１０  規則構造のＦｅＰｔ形成後、保護層のＤＬＣを３ｎｍ成膜し、潤滑層を形成した。この媒体に磁気ヘッドをコンタクトさせて記録を行うと、Ｐｔ下地層の下に軟磁性層がない試料と比べると、記録に必要な磁場の強度が０．８０倍であり、軟磁性層により磁束集中が促進されることが確認できる。
【０２９７】
また、記録ビット間の遷移領域の半値幅であるＰＷ５０を測定した。軟磁性層がある場合のＰＷ５０を１．０として軟磁性層がない場合と比較した結果、１．０４であった。したがって、軟磁性層によりヘッドからの磁束が広がらず遷移領域も鋭くなっていることが確認できる。
以上から、下地層下に軟磁性体層を挿入することは有効である。
【０２９８】
（実施例１３）
本実施例は、本発明における垂直磁気記録媒体の軟磁性層の構成と製造方法に関するものである。
まず、ガラス基板上にＰｔを２０ｎｍ、Ａｌ５０Ｓｉ５０層（Ａｌ５０ａｔｏｍｉｃ％、Ｓｉ５０ａｔｏｍｉｃ％の組成）を３００ｎｍの厚さに成膜した。
ガラス基板上に下地層のＰｔは、スパッタリング法により成膜した。
【０２９９】
Ａｌ５０Ｓｉ５０層は、下地層を形成したガラス基板上に、マグネトロンスパッタリング法を用いて、３００ｎｍの厚さに形成した。ターゲットには、直径４インチ（１０１．６ｍｍ）の円形のアルミニウムターゲット上に、１５ｍｍ角のシリコンチップを６枚置いたものを用いた。スパッタリング条件は、ＲＦ電源を用いて、Ａｒ流量：５０ｓｃｃｍ、放電圧力：０．７Ｐａ、投入電力：１ｋＷとした。また、基板温度は室温（２５℃）とした。
【０３００】
なお、ここではターゲットとして、アルミニウムターゲット上にシリコンチップを６枚置いたものを用いたが、シリコンチップの枚数はこれに限定されるものではなく、スパッタリング条件により変化し、ＡｌＳｉ層の組成が所定のシリコン含有量近辺になれば良い。また、ターゲットはアルミニウムターゲット上にシリコンチップを置いたものに限定したものではなく、シリコンターゲット上にアルミニウムチップを置いたものでも良いし、シリコンとアルミニウムを焼結したターゲットを用いても良い。
【０３０１】
これを走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察すると、図５に示す様に、柱状アルミニウム部分５０３１とシリコン部分５０３０からなる膜が形成されていることが確認された。
【０３０２】
さらに、リン酸に十分な時間浸漬した後に再度ＳＥＭで観察すると、前述の柱状アルミニウム部分４１が微細な空孔となっていることが確認された。また、空孔は表面から下地層であるＰｔまで貫通していることも断面からのＳＥＭ観察で確認した。また、Ｐｄ，Ｃｕ，Ａｇ下地層に対しても同様に形成可能であることを確認した。
【０３０３】
引き続き、空孔中への軟磁性体の充填を行うために、ＮｉＦｅ電着液を準備した。これは、硫酸ニッケル（ＩＩ）７水和物と硫酸鉄（ＩＩ）７水和物を１：１で混合したものである。電着は、２４℃でＡｇ／ＡｇＣｌ参照極に対して−１．０Ｖの電圧を印加して電着した。
【０３０４】
電着後溢れ出した軟磁性体を研磨し、ＳＥＭ観察をおこない、すべての空孔が軟磁性体で充填されていることが確認できた。
軟磁性体の直径は６ｎｍ、間隔は９ｎｍであった。
【０３０５】
次に、該軟磁性層上に、下地層のＭｇＯ（００１）、さらにその上にＰｔ（００１）、記録層のＦｅＰｔのＬ１０  規則合金、保護層のＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）および潤滑層を形成して垂直磁気記録媒体を得た。
【０３０６】
（実施例１４）
本実施例は、本発明における垂直磁気記録媒体の軟磁性層の構成ともう一つの製造方法に関するものである。
ガラス基板上にＰｔを２０ｎｍ、Ｔｉを１ｎｍ、Ａｌ５０Ｓｉ５０を３００ｎｍの厚さに成膜した。もちろん、図５に示されるように、柱状アルミニウム部分５０３１とシリコン部分５０３０からなる膜が形成された。
【０３０７】
ここで、２０℃の硫酸水溶液（濃度７ｍｏｌ／ｌ）中で上記の膜を陽極として、陰極をアルミニウム板として、攪拌しながら、５Ｖの電圧を印加して陽極酸化を行った。
【０３０８】
陽極酸化の終了は、図１７に示す電流値減少開始点から６０秒後に終了した。引き続き、水酸化ナトリウム（濃度０．１ｍｏｌ／ｌ）中に３０ｍｉｎ浸漬し、十分水洗した。その後ＳＥＭ観察により、空孔が形成されていることを確認した。
【０３０９】
また、実施例１３の場合はシリコン部分５０３０がそのまま残っていたが、本実施例ではシリコン部分５０３０が酸化されシリカになっていた。さらに、酸化のため空孔の径は実施例１の場合に比べて、僅かに小さくなっていることも確認した。特に、空孔は下地層のＰｔまで貫通していることも断面からのＳＥＭ観察で確認した。また、Ｐｄ，Ｃｕ，Ａｇ下地層に対しても同様に形成可能であることを確認した。
【０３１０】
引き続き、空孔中への軟磁性体の充填を行うために、実施例１３と同様のＮｉＦｅ電着液を準備し、電着は、２４℃でＡｇ／ＡｇＣｌ参照極に対して−１．０Ｖの電圧を印加して電着した。
電着後溢れ出した軟磁性体を研磨し、ＳＥＭ観察を行うと、すべての空孔が軟磁性体で充填されていることが確認できた。
軟磁性体の直径は５ｎｍ、間隔は９ｎｍであった。
【０３１１】
次に、該軟磁性層上に、下地層のＭｇＯ（００１）、さらにその上にＰｔ（００１）、記録層のＦｅＰｔのＬ１０  規則合金、保護層のＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）および潤滑層を形成して垂直磁気記録媒体を得た。
【０３１２】
（実施例１５）
本実施例では、軟磁性層の軟磁性体の分布に関する。
実施例１３および１４で作製した軟磁性層を形成したものを試料Ａ，Ｂとし、図１４に示すシリカとのグラニュラー膜のものを試料Ｃとする。すべて、軟磁性層の膜厚は３００ｎｍで統一した。
なお、試料Ｃは、スパッタリング法により作製した。
【０３１３】
試料Ａの柱状軟磁性体の直径分布は５ｎｍを中心として図１８のａで示される。試料Ｂの柱状軟磁性体の直径分布は４ｎｍを中心として図１８のｂで示される。また、試料Ｃのグラニュラー膜における軟磁性体粒子の直径は８ｎｍを中心として図１８のｃで示される。
【０３１４】
これらの分布を比較するとグラニュラー膜の方が体積に換算すると、直径の揺らぎの３乗となり、柱状形状の場合に比べても体積の揺らぎが大きい。また、垂直磁気記録において、図１４に示すように、グラニュラー膜の方が基板または記録領域に対して垂直方向にも軟磁性粒子がランダムに分散している点においても、磁束のパスに不均一を生じさせることがわかる。
【０３１５】
（実施例１６）
本実施例は、再生時のノイズに関する。
実施例１５と同様の試料Ａ，Ｂ，Ｃで適度な膜厚にすることで飽和磁束密度Ｂｓを一定にしたものを準備して、それぞれＡ’、Ｂ’，Ｃ’とした。また、軟磁性層を連続膜にしたものをＤ’として準備した。記録層は、ＣｏＣｒＰｔの厚さ３０ｎｍの膜で統一した。
【０３１６】
これらを単磁極ヘッドで書き込んだ後に記録パターンをＧＭＲヘッドで読み取ると、Ｄ’はスパイク状ノイズが頻繁に出現したが、Ａ’，Ｂ’，Ｃ’はスパイク状ノイズが少なかった。これは、磁壁が存在しないことに対応していると考えられる。
【０３１７】
次に、これらＡ’，Ｂ’，Ｃ’における記録ビット間の遷移領域の半値幅であるＰＷ５０を測定した。Ａ’を１．０とした場合、Ｂ’，Ｃ’のそれはそれぞれ０．９８、１．０４であった。これは、軟磁性層の軟磁性粒子の分布による不均一に関係している。
以上から、軟磁性層の軟磁性体の直径、もしくは体積の揺らぎによる局所的なＢｓの不均一がノイズの低減を阻害していることが分かる。
【０３１８】
（実施例１７）
本実施例は、磁気記録再生装置に関するものである。
上記の各実施例１５、１６で試みたように本発明の垂直磁気記録媒体は、従来の軟磁性層に比べてスパイク状ノイズが格段に減少しており、低ノイズで記録再生することが可能である。そこで、本発明の垂直磁気記録媒体を、図８のような磁気記録媒体駆動部８０６２と磁気ヘッド８０６３と磁気ヘッド駆動部８０６４と信号処理部８０６５からなる装置に組み立てることで、磁気記録装置を形成することが可能である。ただし、本実施例により磁気記録媒体の駆動は回転のみ、磁気ヘッドの駆動は円周上のスライドのみに限定されるものではない。
【０３１９】
（実施例１８）
本実施例は、情報処理装置に関するものである。
前記、実施例１７に示す磁気記録再生装置は、情報の出し入れが可能であるため、図９に示すように、前記磁気記録再生装置９０７２とメモリ部分９０７４と演算部９０７３と外部入出力部９０７６と電源９０７５とこれらをつなぐ配線９０７７を格納容器９０７１に収めた情報処理装置を形成することが可能である。
【０３２０】
【発明の効果】
本発明によれば、柱状の部材とそれを取り囲む領域を含み構成される構造体から、該柱状の部材を除去して得られる多孔質体に機能性材料を充填することにより種々の機能デバイスの提供が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に適用される柱状の部材とそれを取り囲む領域を含み構成される構造体の模式図である。
【図２】本発明に適用される構造体の製造方法を模式的に示すものである。
【図３】本発明に係る機能デバイスの一例を模式的に示した図である。
【図４】本発明に適用される構造体の模式図である。
【図５】本発明に適用される構造体の模式図である。
【図６】本発明に係る孔内への充填材料の例を示す図である。
【図７】本発明に係る孔内への充填材料の例を示す図である。
【図８】本発明の磁気記録媒体を用いた磁気記録再生装置を示す模式図である。
【図９】本発明の磁気記録再生装置を用いた情報処理装置の概念図である。
【図１０】各規則構造を示す模式図である。
【図１１】本発明に係る磁気記録媒体の製造方法の一実施態様を示す工程図である。
【図１２】本発明を説明する為の模式図である。
【図１３】従来技術を説明する為の模式図である。
【図１４】磁気記録媒体における従来技術の一例を示す模式図である。
【図１５】本発明を説明する為の模式図である。
【図１６】本発明に係る機能デバイスの製造方法を説明する為の模式図である。
【図１７】本発明に係る実施例を説明する為の図である。
【図１８】本発明に係る実施例を説明する為の図である。
【図１９】本発明に係る機能デバイスを説明する為の模式図である。
【符号の説明】
１０００  柱状の部材
１００１  構造体
１００２  領域
１００３  基板
【図１】
2004237429.tif 000007
【図２】
2004237429.tif 000008
【図３】
2004237429.tif 000009
【図４】
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【図５】
2004237429.tif 000011
【図６】
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【図７】
2004237429.tif 000013
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2004237429.tif 000016
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2004237429.tif 000020
【図１５】
2004237429.tif 000021
【図１６】
2004237429.tif 000022
【図１７】
2004237429.tif 000023
【図１８】
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【図１９】
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