(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、該基板に垂直な複数の柱状構造からなる磁性体を非磁性体の細孔中に分散させた層とを有する構造体であって、
前記非磁性体の細孔は、該細孔の上部の孔径が該細孔の底部の孔径よりも広く、
前記非磁性体の細孔の壁面および該細孔の底面に配向制御層を有し、
前記磁性体は、該基板の法線方向に磁化容易軸方向が結晶配向する第１結晶粒と、該第１結晶粒と異なる結晶配向を有する第２結晶粒とにより構成され、
前記第１結晶粒と前記第２結晶粒の結晶配向は、前記配向制御層を構成する結晶粒の配列に依存しており、
前記柱状構造に含まれる全結晶粒に対する前記第２結晶粒の比率は、１０重量％以上５０重量％以下であることを特徴とする構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高密度記録が可能な構造体及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の情報量の飛躍的な増大に伴って、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）を代表とする磁気記録装置に対して、高記録密度及び大容量化が求められている。高記録密度化には、記録層内に含まれる磁性粒子の微細化が不可欠であるが、個々の磁性粒子が保持する磁気エネルギーの大きさが熱エネルギーの大きさを無視できなくなり、記録された磁化が失われる超常磁性効果（熱揺らぎ）が問題視されている。そのため、熱揺らぎによる記録磁化の不安定性を抑制するため、磁気異方性定数（Ｋｕ）の大きな高Ｋｕ材料の開発が進められている。
【０００３】
高Ｋｕ材料を有する記録媒体では、記録時に印加する外部磁界に対して磁化方向を保持する効果が高いため、記録磁界感度が低下してしまう。特に、近年の記録高密度・高転送レートの要請から、記録ヘッドから発生する磁界の上限が予測され、記録能力不足が懸念されている。記録ヘッドから生じる記録磁界は、記録コイルへの通電電流、磁極材料及び形状、ヘッド−媒体間の間隔、並びに媒体の裏打ち軟磁性材料などに依存するが、ヘッド記録磁界の大きさには限界がある。例えば、発生磁界の大きな場合を想定しても、ヘッド記録磁界の大きさは〜１０ｋＯｅ程度と予想される。一方、高記録密度化を可能にする磁気媒体として、５ｎｍ程度の微細な磁性粒径と、熱揺らぎ耐性として１０７ｅｒｇ／ｃｃ以上のＫｕとを有する磁性材料を想定すると、飽和記録に必要な磁界は、１０ｋＯｅを超えてしまい、充分な記録ができない。更なる記録密度の向上のためには、Ｋｕなどの記録材料特性の向上のみならず、熱揺らぎに対する耐性を持ちつつ記録感度を向上させる工夫が必要とされている。
【０００４】
例えば、媒体の磁化容易軸の方向をヘッド記録磁界の方向から傾けることにより記録感度を向上することが可能であるとの報告がある（非特許文献１）。媒体の磁化容易軸の方向をヘッド記録磁界の方向から４５°傾ける構成をとることにより、媒体の磁化反転磁界を１／２に低減することが可能であり、媒体の熱揺らぎ耐性を維持しつつ記録感度を向上することが可能となる。
【０００５】
記録感度を向上させるために磁化容易軸方向を制御する報告例として、例えば、特許文献１及び２に開示の技術がある。つまり、特許文献１は、低融点マトリックス中に高Ｋｕナノ粒子が散在した構造を含み、且つ媒体面直方向から約４５°傾いた方向にこのナノ粒子の結晶軸を有することを特徴とする磁気記録媒体を開示する。また、特許文献２は、ディスクリートトラック媒体において、溝によって分離された記録層の磁性相パターンが、この磁性相の結晶異方性の軸に垂直な面に対して傾いた角度のテーパーを有することを特徴とする磁気記録媒体を開示する。
【０００６】
一方、高記録密度を有する磁気録媒体を作製するためには、熱揺らぎ耐性及び記録感度向上と共に、記録再生ノイズの低減を両立させることが必要である。そのためには、記録層に含まれる磁性粒間の交換結合を切断し、磁性粒径分散の均一化により磁気クラスターサイズの均一化を図り、記録再生時のノイズを低減させることが不可欠である。しかしながら、いずれの技術においても、これらの要件の全てを満足するものは得られていないのが現状である。
【特許文献１】特開２００４−２２０６７１号公報
【特許文献２】特開２００６−４８８６４号公報
【特許文献３】特開２００４−２３７４２９号公報
【特許文献４】特開２００２−１７５６２１号公報
【特許文献５】特開２００５−３０７３３３号公報
【非特許文献１】ＩＥＥＥ．Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｍａｇｎｅｔｉｃｓ、２００３年、３９巻、２号、ｐｐ．７０４−７０９
【非特許文献２】“Ｊａｐａｎｅｓｅ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ“、１９９６年、３５巻、ｐ．１２６−１２９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、磁性粒径を制御しつつ、熱揺らぎ耐性を有する高Ｋｕ材料からなる磁気記録媒体などの構造体及び構造体の製造方法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】
【０００８】
本発明による構造体は、基板と、磁性体を非磁性体中に分散させた層とを有する構造体であって、該磁性体は、該基板に垂直な複数の柱状構造からなり、該磁性体は、該基板の法線方向に磁化容易軸方向が結晶配向する第１結晶粒と、該第１結晶粒と異なる結晶配向を有する第２結晶粒とにより構成され、該柱状構造に含まれる全結晶粒に対する該第２結晶粒の比率は、１０重量％以上５０重量％以下であることを特徴とする。
【０００９】
本発明による構造体の製造方法は、基板と、該基板の上方に積層された配向制御層と、該配向制御層上に積層された磁性体を有する非磁性体マトリックスとからなる構造体の製造方法であって、該基板に垂直な複数の柱状構造の細孔を有する非磁性体マトリックスを形成する工程と、該細孔の底面部分に、該基板の法線方向に磁化容易軸方向が結晶配向する第１結晶粒を形成する工程と、該細孔に、該第１結晶粒と異なる結晶配向を有する第２結晶粒を形成する工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、熱揺らぎ耐性を有し、且つ、記録感度の向上を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図面を参照しながら、本発明について説明する。
【００１２】
＜本発明による構造体＞
図１は、本発明による構造体の一例を示す断面図である。本発明による構造体は、基板１００５と、基板１００５上に積層された下地層１００４と、下地層１００４上に積層された中間層１００３と、中間層１００３上に形成された記録磁性層１０１０とを有する。記録磁性層１０１０は、多数の柱状構造からなる磁性体１００１と、この柱状構造を取り囲む非磁性体マトリックス１００２とからなる。なお、以下、中間層１００３を配向制御層とも称する。
【００１３】
本発明による構造体において、磁性体１００１を構成する材料としては、磁気異方性定数（Ｋｕ）の比較的大きな材料であれば、特に限定はなく、例えば、この材料のＫｕ値は、１×１０７ｅｒｇ／ｃｍ３以上であることが好ましく、３×１０７ｅｒｇ／ｃｍ３であることがより好ましい。Ｋｕが大きい程、熱揺らぎ耐性の強い材料となる。このような材料としては、例えば、Ｌ１０構造のＦｅＰｔ、ＣｏＰｔ合金等、Ｌ１２構造のＦｅ３Ｐｔ合金等、ｈｃｐ構造のＣｏ３Ｐｔ等が挙げられる。各柱状構造を形成する磁性体の断面図を図３（断面図）に示す。この図に示す通り、磁性体は、磁化容易軸方向が基板に対して法線方向の結晶配向を有する結晶粒（第１結晶粒（３００１））と、第１結晶粒とは異なる磁化容易軸方向を有する結晶配向からなる結晶粒（第２結晶粒（３００２））とにより構成される。
【００１４】
基板に対して法線方向の外部磁界、即ち、ＨＤＤにおけるヘッド記録磁界に対して、４５°の傾きを有する磁化容易軸方向を持つ結晶粒は、基板に対して法線方向の磁化容易軸を有する結晶粒に対して磁化反転磁界が１／２となる。これにより、記録感度が向上することが知られている。本発明では、上記の第２結晶粒の結晶粒の磁化容易軸方向が基板の法線方向とは異なるため、磁化容易軸が基板に対して法線方向をとる結晶粒（第１結晶粒）よりも、基板法線方向の外部磁場に対して磁化反転が容易となる。故に、第１結晶粒及び第２結晶粒から構成される柱状構造の磁性体は、柱状構造の磁性体が第１結晶粒のみからなる場合と比較して、基板法線方向の外部磁界変化、即ちヘッド記録磁界に対して磁化反転が容易となり、高い記録感度を有する磁気記録媒体となる。
【００１５】
次に、磁性体を構成する結晶粒の結晶配向について、説明する。
【００１６】
図２及び図３を参照すると、本発明による構造体は、細孔（図２）に第１結晶粒及び第２結晶粒が充填された構造を有する。細孔は、下層２０１０に対して貫通しており、細孔の底面部分には、配向制御層である下層（中間層）が露出している。特に、Ｌ１０−ＦｅＰｔを磁性体とする場合は、この配向制御層の少なくとも表面を、ＭｇＯ（００１）面とすることにより、磁性体１００１の結晶粒に所望する結晶配向を与えてもよい。これにより、細孔底面に堆積したＦｅＰｔの結晶配向が制御され、ＦｅＰｔを構成する結晶粒の磁化容易軸であるｃ軸方向（［００１］方向）が基板に対して法線方向をとる。つまり、配向制御層上に積層される磁性体を構成する結晶粒の結晶配向は、配向制御層を構成する結晶粒の結晶配向に依存することとなる。配向制御層としては、ｃ軸方向を基板垂直方向に配向させるために、基板面に対して平行に正方状の結晶配列を有していることが好ましい。例えば（００１）配向したＭｇＯなどが配向制御層として好ましい。また、ＭｇＯ（００１）面のような配向制御層上に（００１）配向を有するＰｔ膜等をエピタキシャル成長させることも好ましい形態である。細孔底面部に露出した配向制御層は、ｆｃｃ構造を有する材料を用い、且つ（１１１）又は（００１）配向させることが好ましく、最も好適なのは（００１）配向である。更に、ｃ軸配向したＺｎＯ等を用いることも可能である。
【００１７】
上述したように、第１結晶粒の結晶粒の結晶配向は、配向制御層である中間層を構成する結晶粒の結晶配列に依存して制御されてもよい。一方、第２結晶粒は、細孔壁面より成長する。多孔質部材の細孔壁面は、アルミナナノホール構造体の場合、酸化アルミニウムであり、ＡｌＳｉ構造体の場合は、酸化シリコンとなる。アモルファス構造の酸化物上へ、スパッタ等の手法により薄膜状のＬ１０−ＦｅＰｔを作成した場合、Ｌ１０−ＦｅＰｔの結晶面は制御されず様々な結晶面から構成される多結晶構造となる。径が比較的小さな細孔の細孔壁において核生成したＦｅＰｔ結晶粒も、多結晶構造となるが、孔内部の体積が小さい為に、ある程度任意の配向をとる。第２結晶粒は、第１結晶粒と同様、第２の配向制御層を構成する結晶粒の結晶配列に依存して制御されてもよい（図５参照）。これにより、第１結晶粒のみならず、第２結晶粒の結晶粒も一定の配向性を有することとなり、本発明による構造体を磁気記録媒体として用いた場合、記録感度の向上に寄与することとなる。また、第２結晶粒は、基板の法線方向の重心に対して、偏在して配置されてもよい。これにより、多孔質材の孔内にて第２結晶粒は大きな結晶粒を形成し易く、配向均一性がより高まる。
【００１８】
本発明では、第１結晶粒に対する第２結晶粒の割合を一定の範囲とすることが重要である。すなわち、基板に対して法線方向の磁化容易軸を有する結晶粒である第１結晶粒に対して、磁化容易軸が法線方向から傾いた結晶粒である第２結晶粒は、基板に対して法線方向を有する外部磁界（即ちヘッド磁界）の変化に対して、スイッチング磁界が低い。故に、第１結晶粒及び第２結晶粒から構成されるそれぞれの柱状構造の磁性体の記録感度は、第１結晶粒に対する第２結晶粒の割合に依存する。
【００１９】
記録感度の向上には第２結晶粒の割合を高めることが必要であるが、本発明による構造体において、各柱状構造体を形成する磁性体の全結晶粒に対する第２結晶粒の比率は、１０重量％以上５０重量％以下である。理由は後述する。
【００２０】
ここで、各々の柱状構造中に存在する第１結晶粒に対する第２結晶粒の体積比を規定した場合、各柱状構造にて、体積比の分散が１０％以下であることが好ましい。配向分散が大きい場合は、一定の強度を有する外部磁界に対して、各細孔中の磁性体が磁化反転する割合が異なる。これは、記録再生におけるノイズ成分となる。各磁性体における配向分散は１０％以下であることが好ましく、５％以下であることがより好ましく、可能ならば０％とすることが最も好ましい。
【００２１】
各柱状構造体において、全結晶粒に対する第２結晶粒の比率を、上述のように１０％以上５０％以下とする根拠は、配向分散を１０％以下に抑えることを考慮した値である。即ち、細孔全体の磁性体に対する第２結晶粒の割合が、５０％を越える場合は、配向分散を１０％以下に抑えることができず、記録再生ノイズが大きくなってしまう。一方、全結晶粒に対する第２結晶粒の比率が最低でも１０％以上でないと、磁性体全体の磁化容易軸が基板に対して法線方向を有するものに対して、記録感度の優位性は得られない。故に、第２結晶粒の結晶粒を細孔全体の磁性体に対して、１０％以上５０％以下にすることにより記録感度を高めることができる。
【００２２】
本発明による構造体において磁性体を構成する各結晶粒（第１結晶粒及び第２結晶粒）で用いる材料は、構造体の製造工程を単純化できることから、第１結晶粒及び第２結晶粒を同一の化合物を用いることが好ましい。しかしながら、第１結晶粒及び第２結晶粒に異なる磁性体や異なる結晶構造を有する化合物を用いても構わない。その場合は、磁化反転磁界の低い材料を第２結晶粒とする方が好ましく、第１結晶粒に対して第２結晶粒のＫｕが低い材料を選択することが好ましい。
【００２３】
（非磁性体マトリックス）
非磁性体マトリックスの材料としては、磁性を有さない材料であれば、特に制約はなく、例えば、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｉとＧｅの混合物（以降、Ｓｉ１Ｇｅ１−Ｘ（０＜ｘ＜１）とも称する。）などが挙げられる。また、アルミニウムにバルブ金属Ｍ（Ｍ＝Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｒのいずれかの少なくとも一つ）を添加したアルミ合金などであってもよい。
【００２４】
基板６０１０の材料としては、ガラス基板、Ａｌ基板、Ｓｉ基板等が例示される。
【００２５】
本発明による構造体は、磁気記録媒体として用いてもよい。図６は、磁気記録媒体の模式図である。磁気記録媒体は、基板６０１０と、基板６０１０上に形成された下地及び中間層６０１１と、下地及び中間層６０１１上に形成された磁気記録層６０１２とを有する。磁気記録層６０１２は、磁気記録機能を有する磁性体６０１５と、磁気記録層６０１２の形状を保持するそれ以外の部位とからなる。
【００２６】
磁気記録媒体の硬度を確保するために、基板６０１０上には、ＮｉＰ膜をめっき法などにより下地層として形成しておいてもよい。下地層には、軟磁性層を裏打ち層として形成することが有効である。裏打ち層としては、ＮｉｔＦｅ１−ｔを主成分とする膜が使用可能であり、ｔの範囲は０．６５から０．９１であることが望ましい。この裏打ち層は、Ａｇ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｃｕ、ＣＲ、Ｐ、Ｂなどをさらに含んでもよい。その他のＦｅＴａＣや、ＣｏＺｒＮｂ等のアモルファス軟磁性体材料の採用も可能である。その他軟磁性層の粒径等を制御する膜を設けてもよい。
【００２７】
中間層は、上述の結晶配向を制御し得る各種の成分で形成されてもよい。これにより、磁気記録層６０１２の結晶配向が可能となる。
【００２８】
本発明による磁気記録媒体は、耐摩耗性の付与を目的として、保護層６０１３を有してもよい。保護層６０１３の材料としては、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。
【００２９】
更に、本発明による磁気記録媒体潤滑層として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。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る。
【００３０】
＜本発明による構造体の製造方法＞
本発明による構造体の製造方法は、基板と、該基板の上方に積層された配向制御層と、該配向制御層上に積層された磁性体を有する非磁性体マトリックスとからなる構造体の製造方法であって、該基板に垂直な複数の柱状構造の細孔を有する非磁性体マトリックスを形成する工程と、該細孔の底面部分に、該基板の法線方向に磁化容易軸方向が結晶配向する第１結晶粒を形成する工程と、該細孔に、該第１結晶粒と異なる結晶配向を有する第２結晶粒を形成する工程と、を有することを特徴とする。
【００３１】
（非磁性マトリックスの形成工程）
本発明による構造体の製造方法において、まず、基板に垂直な複数の柱状構造の細孔を有する非磁性マトリックスを形成する。この非磁性マトリックスの構造の模式図を示したのが、図２である。図２に示すように、非磁性マトリックスは、下層２０１０上に形成され、多数の細孔２０１１を有する。細孔２０１１は、下層２０１０に貫通している。
【００３２】
非磁性マトリックスの形成方法としては、上述の構造を取得し得る方法であれば、特に制約はなく、例えば特許文献３乃至５などの公知の方法が例示される。特許文献３は、相分離構造を形成する材料を用いて、柱状の部材の領域と、この柱状の部材を取り囲むように分散した領域とを有する構造を形成し、当該柱状の部材の領域を除去することにより多孔質層を得る方法を開示する。また、特許文献４は、アルミニウムやアルミニウムを含む合金を、シュウ酸やリン酸等の溶液中で陽極酸化処理して細孔を形成する方法を開示する。さらに、特許文献５は、アルミニウムにバルブ金属Ｍ（Ｍ＝Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｒのいずれかの少なくとも一つ）を添加したアルミ合金を用いて、陽極酸化及びポワワイド処理を行う方法を開示する。本発明による構造体の製造方法における非磁性マトリックスの形成方法としては、これらのいずれを用いて行ってもよい。次に、これらの方法について、説明する。
【００３３】
本発明による構造体の製造方法において、非磁性マトリックスは、相分離構造を形成する材料を用いて、柱状の部材の領域と、この柱状の部材を取り囲むように分散した領域とを有する構造を形成し、当該柱状の部材の領域を除去することにより、形成されてもよい。具体的には、まず、柱状の部材の領域を構成する材料と、この柱状の部材を取り囲むように分散した領域を構成する材料とを含むターゲットを用いて、スパッタリング法などの非平衡成膜法により、形成する。このようにして柱状の部材の領域と、この柱状の部材を取り囲むように分散した領域とを形成した後、柱状の部材の領域を、選択的に除去する。この除去の方法は、柱状の部材の領域を構成する材料に応じて、適宜選択すればよく、例えば、柱状の部材の領域がＡｌで構成されている場合、２．８％に希釈したアンモニア水に浸漬して、行われてもよい。このようにして、非磁性マトリックスが形成される。柱状の部材を取り囲むように分散した領域を構成する材料として、Ｓｉ１Ｇｅ１−Ｘ（０＜ｘ＜１）を用いた場合、非磁性マトリックスは、Ｓｉ１Ｇｅ１−Ｘ（０＜ｘ＜１）となる。
【００３４】
また、本発明による構造体の製造方法において、非磁性マトリックスは、アルミニウムやアルミニウムを含む合金を、シュウ酸やリン酸等の溶液中で陽極酸化処理して、形成されてもよい。この方法によると、非磁性マトリックスとして、例えば酸化物であるアルミナを孔壁に有する多孔質体（アルミナナノホール）が形成される。このアルミナナノホール構造の特徴は、直径が数ｎｍ〜数百ｎｍの極めて微細な円柱状細孔が、数十ｎｍ〜数百ｎｍの間隔で平行に配列するという特異的な幾何学的構造を有することにある。そして、この円柱状の細孔は、高いアスペクト比を有し、断面の径の一様性にも優れている（非特許文献２参照）。
【００３５】
上述のように、非磁性マトリックスの形成工程において、陽極酸化の条件を種々変化させることにより、細孔の寸法（細孔の深さ、細孔の径、細孔の配置間隔等）を種々変更することができる。例えば、細孔の深さを大きくするには、陽極酸化の時間を延長してもよい。細孔の径を大きくするには、ポアワイド処理を施すことにより、可能となる。細孔の間隔を変更するには、陽極酸化に用いる電圧を変化させることにより、達成される。なお、ポアワイド処理とは、アルミナのエッチング処理のことであり、この処理は、通常、リン酸でのウェットエッチングで行われる。細孔の配置間隔を種々変更する方法としては、突起を有したモールド等を用いて表面に窪みを作製し、それを陽極酸化する手法（ナノインプリント法）が挙げられる。このようにして得た非磁性マトリックスを用いて、細孔が１ビットに相当する磁気記録媒体（パターンドメディア）を作成することも可能である。
【００３６】
さらに、非磁性マトリックスは、アルミニウムにバルブ金属Ｍ（Ｍ＝Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｒのいずれかの少なくとも一つ）を添加したアルミ合金を用いて、陽極酸化及びポワワイド処理を行って、形成されてもよい。この方法により、バルブ金属の酸感受性の違いを利用して、非磁性マトリックスを構成する細孔径を種々変更することが可能となる。例えば、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｒなどを添加したアルミニウム合金は酸に対する溶解度が高く、Ｈｆ、Ｔｉ、Ｚｒなどを添加したアルミニウム合金は酸に対する溶解度が低い。従って、上述のアルミ合金に添加するバルブ金属の量や、処理時間の変化等に依存して、陽極酸化皮膜を選択的に除去することが可能となる。また、バルブ金属及び添加量の異なるアルミニウム合金の多層膜を用意することにより、細孔の開口部底面に対して開口部上面が広い構造を作成することも可能である。このような構成を採用することにより、孔壁に第２の配向制御層を配置しやすくなる等の効果を示す。
【００３７】
本発明による構造体の製造方法において、非磁性マトリックスに含まれる細孔の直径は、例えば、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下であり、２ｎｍ以上４０ｎｍ以下であることが好ましく、４ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることが更に好ましい。細孔の深さは、本発明の応用上の目的である磁気記録媒体などの構造体の磁気記録層における膜厚に相当し、記録再生特性に影響する。例えば、４ｎｍ以上５０ｎｍ以下、好ましくは４ｎｍ以上３０ｎｍ以下、更に好ましくは４ｎｍ以上２０ｎｍ以下である。
【００３８】
（第１結晶粒及び第２結晶粒の形成工程）
本発明による構造体の製造方法において、非磁性マトリックスを形成した後、非磁性マトリックスに含まれる細孔の底面部分に、一定の結晶配向を有する結晶粒（第１結晶粒）の形成を行う工程を行う。また、この第１結晶粒の形成の後、第１結晶粒とは異なる結晶配向を有する結晶粒（第２結晶粒）を形成する工程を行う。図３を参照しながら、この形成工程について、説明する。
【００３９】
図３は、本発明による構造体の非磁性マトリックスに含まれる細孔に充填される第１結晶粒及び第２結晶粒の構成を示す一態様の断面図である。この態様において、非磁性マトリックス３００３に含まれる細孔には、第１結晶粒（３００１）及び第２結晶粒（３００２）が充填される。第１結晶粒は、基板（図示せず）の法線方向に磁化容易軸方向が結晶配向された結晶粒であり、第２結晶粒は、第１結晶粒とは異なる結晶配向を有する結晶粒である。これら第１結晶粒及び第２結晶粒により、本発明による構造体における磁性体を構成する。なお、第１結晶粒及び第２結晶粒の材料としては、上述の通りである。
【００４０】
第１結晶粒及び第２結晶粒からなる磁性体の充填には、スパッタ法、ＣＶＤ法、蒸着法等のドライプロセスを用いる。また、アークプラズマガン等、イオン化された金属粒子を成膜する方法も可能である。作製手法及び作製条件に応じた条件設定が必要となるが、第１結晶粒及び第２結晶粒の結晶粒の体積比を制御することが重要となる。また、上記結晶粒を制御する為には、用いる細孔のアスペクト比も重要な制御因子となる。例えば、細孔の直径が５０ｎｍ以下の小さな孔に対してアスペクト比が５を超えるような細孔に磁性体を充填することは、ドライプロセスの条件にも依存するが、多孔質部材上部の堆積物が細孔内部への充填の妨げになる。従って、このような場合、細孔内に磁性体を完全に充填させることは困難である。故に、細孔直径が５０ｎｍ以下の小さな孔に対しては、アスペクト比を２以下の細孔を用意することが好ましく、より好適には１以下である。例えば、次世代磁気記録媒体の候補であるパターンド媒体、特に記録密度１テラビット／平方インチ（１Ｔｂｐｓｉ）の媒体作製を考慮した場合、細孔間隔は、〜２５ｎｍ程度となり、細孔径は、１５〜２０ｎｍ程度が想定される。記録媒体の膜厚は記録再生特性に依存するが、ここでは、アスペクト比１前後の２０ｎｍ程度とすることが可能である。
【００４１】
細孔中に充填する硬磁性材料として、Ｋｕの大きなＬ１０−ＦｅＰｔを例にして２種類の磁化容易軸を有する結晶粒を作製する方法に関して概説する。充填する磁性体に関しては、Ｌ１０−ＦｅＰｔ以外の高Ｋｕ材料でも状況は同様である。
【００４２】
スパッタ法にて細孔へ硬磁性体を充填する場合、上述したように細孔のアスペクトは重要な因子となるが、スパッタにおける諸条件の最適化が必要となる。例えば、飛来粒子の一定の角度成分だけを選択的に取り出すために、微細な多数の穴があいた板状のフィルターを基板とターゲットとの間に配置することや、基板にバイアス電圧等を印加するのも、効果的である。
【００４３】
飛来粒子の法線方向成分を高める場合、この板状フィルターを、基板に対して水平に配置してもよい。ここで、通常のマグネトロンスパッタ装置は、ターゲット及び基板は、水平に配置されており、本発明においても、そのような配置としてもよい。また、基板法線方向に対して任意の方向を有する飛来粒子成分を高める場合は、基板又は板状フィルターを傾ければよい。
【００４４】
基板バイアスの効果は、バイアスにより、スパッタ粒子だけでなくＡｒ＋イオンも基板に引き込むことになり、Ａｒ＋イオンが堆積したスパッタ粒子をエッチングする。特に、細孔壁面では壁面に対するＡｒ＋イオンの入射角が大きい為、エッチング効果が高く、より選択的に細孔底面に磁性粒子が堆積する。
【００４５】
このようにして、多孔質構造のアスペクト比、及び成膜条件を制御することにより、孔中に充填する第１結晶粒及び第２結晶粒の結晶粒の体積比を制御することが可能となる。
【００４６】
上述の通り、細孔に各結晶粒（第１結晶粒及び第２結晶粒）を充填した後は、多孔質部材の上面に堆積した磁性体の材料を除去する目的で、研磨及びエッチング等により堆積物を選択的に除去してもよい。
【実施例】
【００４７】
以下、具体例と共に概説する。
【００４８】
（実施例１）
孔間隔３０ｎｍピッチ、細孔径２０ｎｍ、アスペクト１の多孔質部材を用意する。この多孔質部材の作製は、以下の通り行う。
【００４９】
基板上に（００１）配向したＭｇＯ層（層厚２０ｎｍ）を用意し、このＭｇＯ層上にマグネトロンスパッタリング法により膜厚１０ｎｍのＰｔ薄膜を形成する。Ｐｔ薄膜上に膜厚１ｎｍのＴｉ膜を用意する。この膜は、後の陽極酸化プロセスにおける膜剥がれ防止の役割を果たす。更に、ＡｌにＺｒを添加した、ＡｌＺｒ合金膜（膜厚２０ｎｍ）を用意し、その上にＡｌにＷを添加したＡｌＷ合金膜８０ｎｍを用意する。これらＡｌＺｒ合金膜及びＡｌＷ合金膜中のＺｒ及びＷの組成を、それぞれの単膜にて予め、蛍光Ｘ線分析（ＸＲＦ）により分析する。その結果、ＡｌＺｒ合金膜及びＡｌＷ合金膜において、Ｚｒ及びＷの含量は、それぞれ、Ａｌに対して、１０原子％及び１０原子％である。作製した膜を、浴温３℃の硫酸１ｍｏｌ／Ｌ水溶液中にて１２Ｖの印加電圧にて陽極酸化を行い、引き続き陽極酸化後にポアワイド処理（２ｗｔ％のリン酸水溶液に室温にて２０分間、浸漬する）を行なう。ポワワイド処理にＡｌＷ合金膜は、完全溶解し、ＡｌＺｒ部分に細孔を有する。図２に示すような多孔質部材が得られる。走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて、細孔径２０ｎｍ前後、アスペクト１のアルミナナノホール構造体が得られることが確認できる。
【００５０】
スパッタ法を用いて、ＦｅＰｔを細孔内に充填する。ＦｅＰｔは、通常の成膜では、ｆｃｃ構造の不規則合金を形成するが、基板温度を上げた成膜、又は成膜後の熱処理により、Ｌ１０構造を有する規則合金となる。尚、この熱処理の温度は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ等の第３元素添加、歪み効果の導入、及び高Ａｒガス圧スパッタ、Ｈｅイオン照射等のこれまで報告されている様々な方法で用いられている温度範囲であってもよい。具体的には、例えば、３００〜５００℃が挙げられる。
【００５１】
ここでは、ベースプレッシャー５×１０−５Ｐａ、Ａｒガス圧５×１０−１Ｐａ、ターゲットＦｅ５０Ｐｔ５０、基板温度３５０℃にて、ＲＦマグネトロンスパッタを行う。この条件では、スパッタ粒子であるＦｅ、Ｐｔの相互拡散により、Ｌ１０構造を有する規則合金が形成される。ここで、第１結晶粒及び第２結晶粒の結晶粒を制御して磁性体を作製するために、板状のフィルター及び基板バイアスを制御する。
【００５２】
まず、第１スパッタとして、フィルターを基板に対して水平に配置する。ここでは、フィルターの多数の穴が基板に対して法線方向をとるため、基板に対して法線方向を有するスパッタ粒子が選択的に細孔内へ導入される。また、ここでは、−４０Ｖの基板バイアス電圧を印加して、成膜する。図３に示すように、第１結晶粒が基板底面に選択的に堆積する。第１結晶粒を有する層の膜厚が細孔底面から１０ｎｍとなるまで、成膜する。尚、この第１スパッタにて孔壁面への体積が完全に排除されることはなく、また、多孔質材上面にもスパッタ粒子は堆積している。この後、第２スパッタとして基板バイアスを−１０Ｖとし、フィルターのない状態で成膜を行なう。第２成膜では、孔壁面から堆積するＦｅＰｔ粒子径が増大する。
【００５３】
成膜後、多孔質上部に堆積した余剰のＦｅＰｔを、研磨又はドライエッチングにより排除する。
【００５４】
成膜後、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）にて、断面構造を観察する。その結果、図３に示すような、下地の配向を反映した、ｃ軸が基板法線方向にむいて（００１）配向したＬ１０−ＦｅＰｔから成る第１結晶粒と、様々な結晶配向を有する第２結晶粒のＬ１０−ＦｅＰｔが形成していることが確認される。また、各柱状ＦｅＰｔ全体における第２結晶粒の比率は３８重量％である。
【００５５】
また、柱状構造のＬ１０−ＦｅＰｔに関して、各柱状構造中に存在する第１結晶粒に対する第２結晶粒の体積比を確認すると、体積比の分散は、８％（確認に用いた柱状構造は、約５０個）である。なお、ここで作成したサンプルをサンプル１とする。
【００５６】
（実施例２）
実施例１と同様の多孔質部材を用意する。
【００５７】
スパッタ条件も実施例１とほぼ同様であるが、第１結晶粒及び第２結晶粒の結晶粒を制御して作成するため、板状のフィルター及び基板バイアス条件を、以下の通り変更する。
【００５８】
まず、第１スパッタとして、フィルターを基板水平に対して５°傾けて配置する。ここでは、フィルターの多数の穴も基板に対して５°傾いているため、飛来するスパッタ粒子の孔への侵入角度は基板に対する法線方向から若干ずれる。また、ここでは、−４０Ｖの基板バイアス電圧を印加して、成膜する。図４に示すように、第１結晶粒が、各孔における基板に対する法線方向の中心軸からずれて偏在して配置する。第１結晶粒を有する層の膜厚が細孔底面から１０ｎｍとなるまで、成膜する。この後、第２スパッタとして基板バイアスを−１０Ｖとし、フィルターのない状態で成膜を行なう。第２成膜では、孔壁面から堆積するＦｅＰｔの粒子径が増大する。
【００５９】
成膜後、多孔質上部に堆積した余剰のＦｅＰｔを、研磨又はドライエッチングにより排除する。
【００６０】
成膜後、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）にて、断面構造を観察する。その結果、図４に示すような、下地の配向を反映した、ｃ軸が基板法線方向にむいて（００１）配向したＬ１０−ＦｅＰｔから成る第１結晶粒と、様々な結晶配向を有する第２結晶粒のＬ１０−ＦｅＰｔが形成していることが確認される。図４に示すように、第１結晶粒及び第２結晶粒の結晶粒は、各柱状構造の基板に対する法線方向の重心に対して、偏在して配置していることが確認される。また、各柱状ＦｅＰｔ全体における第２結晶粒の比率は、４０重量％である。第２結晶粒の結晶粒は、第１結晶粒の結晶粒によって結晶成長が阻害されにくく、実施例１よりも実施例２における第２結晶粒の結晶粒の方がより大きな結晶粒となる傾向がある。
【００６１】
また、柱状構造のＬ１０−ＦｅＰｔに関して、各柱状構造中に存在する第１結晶粒に対する第２結晶粒の体積比を確認すると、体積比の分散は、５％（確認に用いた柱状構造は、約５０個）である。ここで作成したサンプルをサンプル２とする。
【００６２】
（実施例３）
孔壁面に配向制御層を設ける例を示す。
【００６３】
孔間隔３０ｎｍピッチ、孔上部の細孔径が２８ｎｍであり、孔上部の細孔径が、孔底面の細孔径よりも広く、アスペクト１である図５に示すような多孔質部材を用意する。
【００６４】
基板としてＳｉ基板を用いた。Ｓｉ基板上に（００１）配向した２０ｎｍのＭｇＯを用意し、ＭｇＯ上にマグネトロンスパッタリング法により膜厚１０ｎｍのＰｔ薄膜、更に１ｎｍのＴｉ薄膜を形成する。Ｔｉ薄膜上に、Ａｌを主成分として、Ｚｒを基板側から表面に向けて少なくするように添加したＡｌＺｒ合金膜２０ｎｍを用意し、その上にＡｌにＷを添加したＡｌＷ合金膜８０ｎｍを用意する。これらＡｌＺｒ合金膜及びＡｌＷ合金膜中のＺｒ及びＷの組成を、それぞれの単膜にて予め、蛍光Ｘ線分析（ＸＲＦ）により分析する。その結果、ＡｌＺｒ合金膜及びＡｌＷ合金膜において、Ｚｒ及びＷの含量は、それぞれ、Ａｌに対して、１０原子％及び１０原子％である。なお、ＡｌＺｒ合金膜中のＺｒの組成は、深さごとに異なるため、エネルギー分散型Ｘ線分析装置（ＥＤＳ）にて深さ方向の組成変化を確認する。作製した膜を、浴温３℃の硫酸１ｍｏｌ／Ｌ水溶液中にて１２Ｖの印加電圧にて陽極酸化を行い、その後、ポアワイド処理（２ｗｔ％のリン酸水溶液に室温にて１８分間浸漬）を行なう。ポワワイド処理にて上部ＡｌＷ合金部分は完全溶解し、ＡｌＺｒ部分に深さ方向に口径の異なる細孔を有する多孔質部材が得られる。走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて、細孔径を確認すると、多孔質部材表面部分における口径は２８ｎｍ、細孔底面における口径は２０ｎｍ、膜厚２０ｎｍのアルミナナノホール構造体が得られることが確認できる。
【００６５】
次に、細孔壁面にＭｇＯを蒸着にて形成する。底面部分にもＭｇＯは堆積する。ここで、ＭｇＯ膜は堆積面に対して平行に（００１）配向する。
【００６６】
スパッタ条件は実施例１とほぼ同様である。
【００６７】
まず、第１スパッタとして、フィルターを基板に対して水平に配置する。ここでは、フィルターの多数の穴が基板に対して法線方向をとるため、基板に対して法線方向を有するスパッタ粒子が選択的に細孔内へ導入される。また、ここでは、基板バイアス−４０Ｖかけて成膜する。図５に示すように、第１結晶粒が基板底面に選択的に堆積し、第１結晶粒を有する層の膜厚が細孔底面から１０ｎｍの高さになるまで成膜する。尚、細孔壁が基板の法線方向に対して傾いた構造であるため、Ａｒ＋イオンの細孔壁への侵入角度の変化及び細孔壁に対するスパッタ粒子の入射角度により、第１スパッタにより細孔壁面に堆積するＦｅＰｔ粒子は、実施例１のものよりも、増える。また、多孔質材上面にもスパッタ粒子は堆積している。この後、第２スパッタとして基板バイアスを−１０Ｖ、フィルターのない状態で成膜を行なう。この第２の成膜では、孔壁面から堆積するＦｅＰｔ粒子が増大する。
【００６８】
成膜後、多孔質上部に堆積した余剰のＦｅＰｔを研磨又はドライエッチングにより排除する。
【００６９】
成膜後、断面構造を透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）観察にて観察する。ＴＥＭ像からは、下地の配向を反映した、ｃ軸が基板の法線方向に向いて（００１）配向したＬ１０−ＦｅＰｔから成る第１結晶粒と、側壁に配置したＭｇＯ（００１）面に依存する結晶配向を有する第２結晶粒のＬ１０−ＦｅＰｔが形成していることが確認される。各柱状ＦｅＰｔ全体における第２結晶粒の比率は４５％である。
【００７０】
また、柱状構造のＬ１０−ＦｅＰｔに関して、各柱状構造中に存在する第１結晶粒に対する第２結晶粒の体積比を確認すると、体積比の分散は、６％（確認に用いた柱状構造は、約５０個）である。
【００７１】
ここで作製したサンプルを、サンプル３とする。
【００７２】
（実施例４）
【００７３】
実施例１とほぼ同様であり、第１スパッタの時間を長く、第２スパッタの時間を短くしてサンプルを作製する。成膜後、断面構造を透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）観察する。下地の配向を反映した、ｃ軸が基板の法線方向に向いて（００１）配向したＬ１０−ＦｅＰｔから成る第１結晶粒と、様々な結晶配向を有する第２結晶粒のＬ１０−ＦｅＰｔが形成されていることが確認される。また、各柱状ＦｅＰｔ全体における第２結晶粒の比率は１５％である。
【００７４】
ここで作製したサンプルを、サンプル４とする。
【００７５】
（比較例１）
実施例１とほぼ同様であり、第１スパッタの時間を短く、第２スパッタの時間を長くしてサンプルを作製する。成膜後、断面構造を透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）観察する。下地の配向を反映した、ｃ軸が基板の法線方向に向いて（００１）配向したＬ１０−ＦｅＰｔから成る第１結晶粒と、様々な結晶配向を有する第２結晶粒のＬ１０−ＦｅＰｔが形成されていることが確認される。また、各柱状ＦｅＰｔ全体における第２結晶粒の比率は５５％である。
【００７６】
また、柱状構造のＬ１０−ＦｅＰｔに関して、各柱状構造中に存在する第１結晶粒に対する第２結晶粒の体積比を確認すると、体積比の分散は、１４％（確認に用いた柱状構造は、約５０個）である。
【００７７】
ここで作製したサンプルを、サンプル５とする。
【００７８】
（比較例２）
実施例１とほぼ同様であり、実施例４よりも更に、第１スパッタの時間を長く、第２スパッタの時間を短くしてサンプルを作製する。成膜後、断面構造を透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）観察する。下地の配向を反映した、ｃ軸が基板の法線方向に向いて（００１）配向したＬ１０−ＦｅＰｔから成る第１結晶粒と、様々な結晶配向を有する第２結晶粒のＬ１０−ＦｅＰｔが形成されていることが確認される。また、各柱状ＦｅＰｔ全体における第２結晶粒の比率は８％である。
【００７９】
ここで作製したサンプルを、サンプル６とする。
【００８０】
（実施例５）
実施例１と同様のほぼ同様の条件であるが、第２スパッタに用いる材料をＦｅＰｄとしてサンプルを作製する。
【００８１】
成膜後、断面構造を透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察した。その結果、図３に示すような、下地の配向を反映した、ｃ軸が基板の法線方向に向いて（００１）配向したＬ１０−ＦｅＰｔから成る第１結晶粒と、様々な結晶配向を有する第２結晶粒のＬ１０−ＦｅＰｄが形成されていることが確認される。また、各柱状内に含まれるＦｅＰｔ及びＦｅＰｄ全体における第２結晶粒の比率は３８％である。
【００８２】
また、柱状構造に関して、各柱状構造中に存在する第１結晶粒に対する第２結晶粒の体積比を確認すると、体積比の分散は、８％（確認に用いた柱状構造は、約５０個）である。
【００８３】
ここで作製したサンプルを、サンプル７とする。
【００８４】
（実施例６）
図６に示すように、ガラス基板、裏打ち軟磁性層を用意し、これを基板としてサンプル１乃至６の膜をそれぞれ作製して記録層として、更に、保護層及び潤滑層を備える磁気記録媒体を用意する。
【００８５】
記録状態の評価として、交流消磁後、磁気ヘッドを用いて接触記録を行う。各測定では、書き込み電流を上げること、即ちヘッド記録磁界を変化させて書き込みを行った後、再生信号を取り込む。また、再生信号確認後、磁気力走査顕微鏡（ＭＦＭ）にて書き込み状態を確認する。
【００８６】
ヘッド記録磁界の上昇に伴い、再生信号強度の増大が確認でき、サンプル５＞サンプル３＞サンプル７＞サンプル１≒サンプル２＞サンプル４＞サンプル６の順で、より低い記録磁界で書き込まれている様子が確認できる。各柱状構造全体の結晶粒に対して、第２結晶粒の割合が増大するに連れて、記録感度が向上することが確認できる。また、サンプル５では、サンプル３に対して信号強度が低く、ＭＦＭ像においても、記録した領域において、磁化反転しない柱状構造由来と思われるノイズがより多く見られる。サンプル５では、各柱状構造中に存在する第１結晶粒に対する第２結晶粒の体積比の分散が１４％と高いために、媒体ノイズが高くなると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明による構造体の一例を示す断面図である。
【図２】非磁性マトリックスの模式図である。
【図３】本発明による構造体の非磁性マトリックスに含まれる細孔に充填される第１結晶粒及び第２結晶粒の構成を示す一態様の断面図である。
【図４】本発明による構造体の非磁性マトリックスに含まれる細孔に充填される第１結晶粒及び第２結晶粒の構成を示す他の態様の断面図である。
【図５】本発明による構造体の非磁性マトリックスに含まれる細孔に充填される第１結晶粒及び第２結晶粒の構成を示すさらに他の態様の断面図である。
【図６】磁気記録媒体の模式図である。
【符号の説明】
【００８８】
１００１    磁性体
１００２    非磁性体マトリックス
１００３    中間層
１００４    下地層
１００５    基板
１０１０    記録磁性層
２０１０    下層
２０１１    細孔
２０１２    非磁性マトリックス
３００１    第１結晶粒
３００２    第２結晶粒
３００３    非磁性マトリックス
３００４    中間層
４００１    第１結晶粒
４００２    第２結晶粒
４００３    非磁性マトリックス
４００４    中間層
５００１    第１結晶粒
５００２    第２結晶粒
５００３    非磁性マトリックス
５００４    中間層
５００５    第２の配向制御層
６０１０    基板
６０１１    下地及び中間層
６０１２    磁気記録層
６０１３    保護層
６０１４    潤滑層
６０１５    磁性体
【図１】
0004594273.tif 000002
【図２】
0004594273.tif 000003
【図３】
0004594273.tif 000004
【図４】
0004594273.tif 000005
【図５】
0004594273.tif 000006
【図６】
0004594273.tif 000007