(57)【要約】【課題】ブロックコポリマーを相分離させて得られる微細な相分離構造の形成、およびこの微細に相分離構造に選択的に微小粒子を吸着させて得られる自己組織化配列を用い、微粒子配列体、薄膜配列体および磁気記録媒体について高生産性の製造方法を提供する。【解決手段】基板上にブロックコポリマー層を形成し、これを相分離させることにより、微細な相分離構造を形成し、他の相と吸着特性の異なる微小領域の配列を得る。この微小領域に微粒子を選択的に吸着させ、微粒子配列体を得る。微粒子が複数個であれば、吸着微粒子をこの微小領域に二次元的に最密充填させて配列させる。また、この微粒子配列体をエッチング用マスクとして、基板上に形成した薄膜をエッチングし、薄膜配列体を得る。薄膜を磁性膜とすることにより、磁気記録媒体を得る。この方法によれば、ジブロックコポリマーの自己組織化されて配列された微小領域に微粒子を二次元的に最密充填することができ、薄膜パターンを形成するためのエッチング用マスクとして優れた性能を示す。【選択図】図１
2007069272.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にブロックコポリマーの層を形成するポリマー層形成工程と、
前記ブロックコポリマーの層を相分離させ、周囲の領域と吸着性の異なる微小領域の配列を持つ微小相分離構造を前記基板上に形成する相分離工程と、
溶媒に分散した微粒子の分散液に、前記微小分離構造の形成された前記基板を浸漬し、所定の速度で引き上げることにより、前記微小領域に選択的に１個または複数個の微粒子を吸着させて微粒子吸着領域の配列を形成する微粒子吸着工程と
を備えたことを特徴とする微粒子配列体の製造方法。
【請求項２】
基板上にブロックコポリマーの層を形成するポリマー層形成工程と、
前記ブロックコポリマーの層を層分離させ、周囲の領域と吸着性の異なる微小領域の配列を持つ微小相分離構造を前記基板上に形成する相分離工程と、
溶媒に分散した磁性微粒子の分散液に、前記微小分離構造の形成された前記基板を浸漬し、所定の速度で引き上げることにより、前記微小領域に選択的に１個または複数個の磁性微粒子を吸着させて磁性微粒子吸着領域の配列を形成する磁性微粒子吸着工程と
を備えたことを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
【請求項３】
基板上に磁性膜を形成する薄膜層形成工程と、
前記磁性膜を形成した前記基板上にブロックコポリマーの層を形成するポリマー層形成工程と、
前記ブロックコポリマーの層を層分離させ、周囲の領域と吸着性の異なる微小領域の配列を持つ微小相分離構造を前記薄膜層を形成した前記基板上に形成する相分離工程と、
溶媒に分散した微粒子の分散液に、前記微小分離構造の形成された前記基板を浸漬し、所定の速度で引き上げることにより、前記微小領域に選択的に１個または複数個の微粒子を吸着させて微粒子吸着領域の配列を形成する微粒子吸着工程と、
前記微粒子吸着領域の配列をエッチングマスクとして前記基板上の前記薄膜を加工するエッチング工程と
を備えたことを特徴とする薄膜配列体の製造方法。
【請求項４】
前記微粒子吸着工程は、前記微小領域に複数個の微粒子を二次元的に最密充填して配列させることを特徴とする請求項３記載の薄膜配列体の製造方法。
【請求項５】
基板上に薄膜を形成する磁性膜層形成工程と、
前記磁性膜層を形成した前記基板上にブロックコポリマーの層を形成するポリマー層形成工程と、
前記ブロックコポリマーの層を層分離させ、周囲の領域と吸着性の異なる微小領域の配列を持つ微小相分離構造を前記磁性膜層を形成した前記基板上に形成する相分離工程と、
溶媒に分散した微粒子の分散液に、前記微小分離構造の形成された前記基板を浸漬し、所定の速度で引き上げることにより、前記微小領域に選択的に１個または複数個の微粒子を吸着させて微粒子吸着領域の配列を形成する微粒子吸着工程と、
前記微粒子吸着領域の配列をエッチングマスクとして前記基板上の前記磁性膜を加工するエッチング工程と
を備えたことを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
【請求項６】
前記微粒子が、磁性微粒子であることを特徴とする請求項５記載の磁気記録媒体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微粒子を二次元的に配列させた配列体の製造方法およびこの方法を利用した磁気記録媒体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板表面にナノサイズのパターンを形成するための方法として、これまでにさまざまな方法が用いられてきた。その一つとして、基板表面の有機膜を走査性プローブで酸化することにより表面状態を変化させた領域を作り、微粒子をこの位置に選択的に吸着させ、固定する方法が特許文献１に開示されている。この場合には、微粒子は化学結合によって強く固定され、微粒子の領域内の移動はほとんどないので、自己組織化による微粒子配列は期待できない。また基板表面にナノサイズのパターンを形成する他の方法として、光リソグラフィーでのガイドパターン描画を行う方法が報告されている。この方法は、ガイド作成に多くの加工コストと加工時間がかかるため実用的ではない。このようなことから、自己組織化により配列構造を形成することができる方法に強い関心が寄せられている。
【０００３】
自己組織化により配列構造を形成する方法として、ブロックコポリマーの相分離や、微粒子の自己組織配列を用いる方法が知られている。自己組織化による配列構造の形成に対し、多くの応用が期待されている。例えば磁性体の自己組織化による配列の形成は、次世代の高密度磁気記録媒として有望なパターンドメディアの製造に利用できる。このほか、半導体微粒子、導電体微粒子、強誘電体微粒子、相変化微粒子、フォトクロミック微粒子、サーモクロミック微粒子、あるいはエレクトロクロミック微粒子を基板上で自己組織化により配列構造を形成し配列を制御したものについて、それぞれに多くの用途が期待されている。このため、自己組織化構造を単層で配列し制御する方法の確立が今後の重要な課題となっている。
【０００４】
基板にブロックコポリマー層を形成し、これを微細な構造の複数種の相に相分離させ、これを微細なパターン配列形成のためのテンプレートに利用する方法について、多くの研究が行われている。例えばブロックコポリマー層の相分離によって得られる微細な構造の複数種の相から、特定の相のパターンを残し、他の相を除去したものを、微細なパターン配列を得るためのエッチング用マスクとして用いる。こうしたブロックコポリマー層の相分離においては、ナノメータサイズにまで相分離パターンを微細化するために、さまざまな工夫がなされている。例えば特許文献２では、ポリマー鎖に塩形成基を有するものを用い、膜形成後に塩形成基を塩に変化させ、その後に相分離をすることにより、相分離パターンを微細化する方法が開示されている。
【０００５】
ジブロックコポリマー層の相分離によって得られる微細な構造をパターン配列形成のためのテンプレートとして用いるためには、複数種の相の間に明瞭な特性の差異を有することが必要である。例えばエッチング用マスクとして用いるためには、特定の相を残し、他の相が除去できることが必要である。このため、相分離によって形成された相の間の差異を顕著にする方法が望まれている。
【０００６】
他方、特許文献３には、粒子形状や大きさのよく揃った微粒子を分散した分散液に基板を浸漬し、この基板を所定の速度で引き上げることにより、基板と分散液と空気の３相が接触する位置で、粒子の規則配列を得る方法が提案されている。この方法では、ナノメータサイズの液膜が不安定であるため、広い面積にわたってナノメータサイズの微粒子を配列させることが困難であることが知られている。
【特許文献１】特開２００５−７４５７８号公報
【特許文献２】特開２００２−２４１５３２号公報
【特許文献３】特開平０７−１１６５０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、ブロックコポリマー層の相分離における自己組織化配列、および微粒子の吸着と自己組織化における上記の各問題点を解決し、ブロックコポリマー層の相分離における自己組織化配列および微粒子の吸着と自己組織化を利用した微粒子配列体、薄膜配列体、および磁気記録媒体の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の微粒子配列体の製造方法は、基板上にブロックコポリマーの層を形成するポリマー層形成工程と、前記ブロックコポリマーの層を相分離させ、周囲の領域と吸着性の異なる微小領域の配列を持つ微小相分離構造を基板上に形成する相分離工程と、溶媒に分散した微粒子の分散液に、この微小分離構造の形成された基板を浸漬し、所定の速度で引き上げることにより、この微小領域に選択的に１個または複数個の微粒子を吸着させて微粒子吸着領域の配列を形成する微粒子吸着工程とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
上記本発明の微粒子配列体の製造方法において、上記微粒子として磁性微粒子を用いることにより、基板上に磁性微粒子が配列した磁気記録媒体を製造することができる。
【００１０】
また本発明の薄膜配列体の製造方法は、基板上に薄膜を形成する薄膜層形成工程と、薄膜を形成した基板上にブロックコポリマーの層を形成するポリマー層形成工程と、ブロックコポリマーの層を層分離させ、周囲の領域と吸着性の異なる微小領域の配列を持つ微小相分離構造を、薄膜層を形成した基板上に形成する相分離工程と、溶媒に分散した微粒子の分散液に、この微小分離構造の形成された基板を浸漬し、所定の速度で引き上げることにより、微小領域に選択的に１個または複数個の微粒子を吸着させて微粒子吸着領域の配列を形成する微粒子吸着工程と、この微粒子吸着領域の配列をエッチングマスクとして前記基板上の前記薄膜を加工するエッチング工程とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
上記本発明の薄膜配列体の製造方法において、上記薄膜を磁性膜にすることにより、基板上に磁性膜が配列した磁気記録媒体を製造することができる。また、この磁気記録媒体を製造において、上記微粒子として、磁性微粒子を用いることができる。
【００１２】
また本発明の微粒子配列体は、基板上に二次元的に最密充填して配列した微粒子の吸着領域が二次元的に配列していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ブロックコポリマーを相分離させて得られる微細な相分離構造を形成し、この微細な相分離構造に選択的に微粒子を吸着させて得られる微粒子の自己組織化配列を形成することにより、微粒子配列体、薄膜配列体、および磁気記録媒体について、生産性の高い製造方法を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に本発明の実施の形態ついて、図面を参照して具体的に説明することにより、本発明のさらなる詳細について述べる。
【００１５】
（１）製造工程
図１は本発明の微粒子配列体の製造方法の一実施形態を模式的断面図によって示した図である。図１において、（ａ）の基板１０１にブロックコポリマー層を形成し、（ｂ）に示したブロックコポリマー層１０３の形成された基板を得る。次にこのブロックコポリマー層１０３をガラス転移点以上の温度でアニールして相分離処理し、（ｃ）に示したように特定相の微小領域１０４と他の領域１０５とに相分離した微細な相分離構造を有するポリマー層を有する基板を得る。さらにこの基板上の微細な層分離構造における特定相の微小領域１０４に選択的に微粒子１０６を吸着させることにより、（ｄ）に示した微粒子配列を形成した基板を得る。
【００１６】
図２はこの微粒子配列を形成した基板の概略を模式的に示した斜視図であって、（ａ）は特定相の微小領域１０４に微粒子１０６を１個ずつ吸着させた場合を示し、（ｂ）は特定相の微小領域１０４に微粒子１０６を複数個吸着させた場合を示す。
【００１７】
図３はこのようにして得られる微粒子配列のテンプレートとなる特定相の微小領域１０４の配列を平面図によって模式的に示したものである。図３の（ａ）は六方格子状の配列の例を示し、同図の（ｂ）は縞状の配列の例を示す。図３の（ａ）は、ブロックコポリマー層の相分離の構造が周期性を有する柱状構造またはドット構造であればよい。また図３の（ｂ）の場合は、ブロックコポリマー層の微細な相分離の構造が周期性を有するラメラ構造であればよい。
【００１８】
図４は本発明における薄膜配列体の製造方法の一実施形態を模式的断面図によって示した図である。図４において、まず（ａ）の基板２０１に薄膜２０２を形成して、（ｂ）に示した薄膜２０２を有する基板を得る。次にこれにブロックコポリマー層を形成して（ｃ）に示したブロックコポリマー層２０３の形成された基板を得る。次にこのブロックコポリマー層１０３を相分離処理して、（ｄ）に示した特定相の微小領域２０４と他の領域２０５とに相分離した微細な相分離構造を有するポリマー層を有する基板を得る。さらにこの基板上の微細な層分離構造中の特定相の微小領域２０４に対し選択的に微粒子２０６を吸着させ、（ｅ）に示した微粒子配列を形成した基板を得る。
【００１９】
次にこの微細な層分離構造中の特定相の微小領域２０４を残し、他の領域２０５を除去し、（ｆ）に示した構造を得る。ここでは特定相の微小領域２０４は微粒子の吸着によって保護されるので、特定相の微小領域２０４を残し、他の領域２０５だけを選択的に除去することが容易である。次にこの残された特定相の微小領域２０４をマスクとして薄膜のエッチングを行なって（ｇ）に示した構造を得る。さらにマスクを除去し、（ｈ）に示した薄膜配列体を得る。この図４の工程において、薄膜を磁性膜で形成することにより、基板上に磁気記録媒体の磁性膜の配列が形成できる。
【００２０】
微粒子を有機物で被膜し、極薄濃度で溶媒に分散させた分散液に、基板を浸漬し、所定の速度で基板を引き上げることにより、溶媒にはブロックコポリマーを溶解させないもので、微粒子を分散しやすいものを用いる。例えばPS-PMMAがブロックコポリマーである場合には、分散のための溶媒としてアセトン、エタノール、ヘキサンなどを用いることができる。
【００２１】
図５は微粒子を分散させた分散液から基板を引き上げる引き上げ装置を模式的に示した図である。図５において、微粒子分散液５０１に基板を基板ホールダ５０２に固定して浸漬した後、引き上げ機構５０３にて所定速度で引き上げることにより、微粒子の選択的な吸着を得る。引き上げ速度はコントローラ５０４によって制御される。
【００２２】
図６は基板を微粒子分散液から引き上げることにより、微粒子が吸着され、二次元的に最密充填された構造を形成する様子を模式的に示した図である。図６において、ブロックコポリマーの微細な相分離構造を有する基板６０１を気液界面６０７から引き上げてゆくと、基板６０１上の特定相の微小領域６０４には、気相、液相および基板上の特定相微小領域６０４の三相が接触する位置で、微粒子６０６が吸着するとともに液が蒸発し、引き上げ速度を調整すると、微粒子は界面張力由来の横毛管力による引力を及ぼし合い、特定相の微小領域６０４に二次元的に最密充填された構造を形成して配列する。
【００２３】
上記の微粒子の選択的吸着の条件は、微粒子の命中率と自己組織化領域占有率を評価パラメータとして最適化を行った。ここに命中率は、測定範囲における微粒子を吸着させる微細領域（ドット）の総数、すなわち、全ドット数に対する微粒子が吸着しているドット数の百分率である。また自己組織化領域占有率は、全測定範囲の面積に対する全測定範囲内のドット以上の面積を占める自己組織化領域の面積の百分率である。命中率１００％および自己組織化領域占有率０％が最適の選択的な吸着状態である。
【００２４】
微粒子分散液中の微粒子の体積濃度は、０．０１％以下であることが好ましく、０．００５％以下であることがさらに好ましい。微粒子分散液中の微粒子の体積濃度が大きくなると、選択的でない吸着が生じ、自己組織化領域占有率が増すようになるので好ましくない。他方、生産性の観点から、微粒子分散液中の微粒子の体積濃度は、０．０００１％以上であることが好ましい。
【００２５】
基板の引き上げを開始する前の基板の浸漬時間は、１分以上であることが好ましく、５分以上であることがより好ましい。浸漬時間がこれよりも短いと，十分な親和性が得られなくなり、命中率が低下する可能性がある。浸漬時間は３０分を超えて長くしても、特に目立った効果は見出されていない。このため浸漬時間は、３０分程度或いはそれ以下で十分であると考えられる。
【００２６】
さらに基板の引き上げ速度は、あまり遅いと微粒子の自己組織化が進み、選択的でない自己組織化構造を生じるようになるものの、その効果は顕著ではなく、１０μｍ／秒程度以上であればよく、また引き上げ速度を１ｍｍ／秒程度にまで高めても、高い命中率と低い自己組織化領域占有率を得ることができる。なお、このような微粒子の配列は、広い面積にわたって連続的に配列させることは困難であると考えられてきたが、本発明においては、微粒子の配列を区分された微小領域内とすることにより、そのような困難を回避している。
【００２７】
（２）ブロックコポリマー
本発明において、微粒子配列のテンプレートとして用いる微細な相分離構造を形成するブロックコポリマーは、複数のホモポリマー鎖がブロックとして結合した直鎖コポリマーである。このようなブロックコポリマーの代表例は、繰り返し単位Aを有するAポリマー鎖と繰り返し単位Bを有するBポリマー鎖とが末端同士で結合した、−(AA・・・AA)−(BB・・・BB)−という構造を持つA-B型ジブロックコポリマーである。ブロックコポリマーはポリマー鎖が3種類以上でもよく、トリブロックコポリマーA-B-A型、B-A-B型、A-B-C型のいずれでもよい。また、1種類以上のポリマーが中心から放射状に伸びたスター型や、Aポリマーの主鎖にBポリマーがぶらさがった形でもよい。
【００２８】
ブロックコポリマーは、ガラス点以上の温度でアニールすることでA層とB層が空間的に分離したミクロ相分離構造をとることができる。ポリマーの組成比によって相分離構造は変化し、A : B = 50% : 50%の時には層状のラメラ構造をとり、AとBの組成比がずれていくに従って、二つの連続相が絡み合った バイコンティニュアス構造から シリンダー構造へと変化し、さらにドット構造へと変化してゆく。
【００２９】
本発明でテンプレートとするブロックコポリマーは、ポリスチレン-ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン-ポリフェロセニルジメチルシレン、ポリスチレン-ポリ(エチレン-アルト-プロピレン)など、基板上に塗布した際に相分離が容易であるものが特に望ましい。相分離の形状については、周期性のあるラメラ構造、シリンダー構造、ドット構造が望ましい。シリンダー構造とドット構造が混在するような分離形状は、周期的配列が乱れることから望ましくない。
【００３０】
（３）微粒子
本発明において、特定の微小領域に吸着させる微粒子は、微細な相分離構造における特定の微小領域に対して親和性を有し、特定の相に対し選択的な吸着性を有することが求められる。また、微粒子はその下のポリマーよりもエッチングに関し高い耐性によりポリマーを保護し、さらにマスクとして基板上に形成された薄膜よりもエッチングに関し高い耐性を有することが求められる。
【００３１】
このような微粒子の材料として、酸化けい素（ＳｉＯ２）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、けい素（Ｓｉ）、カーボン（Ｃ）などの無機材料、ポリスチレンなどの有機材料、チタン（Ｔｉ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、マグネシウム（Ｍｇ）などの金属、並びにこれら金属の化合物および酸化物を挙げることができる。
【００３２】
これらの微粒子は、有機物で被膜することにより、上記の吸着機構に必要な分散液の安定な分散状態を得ることができる。また、相分離構造における特定の相の領域に対し、親和性を有し、この相の微小領域に対し選択的な吸着性を得ることができる。このような微粒子被覆のための有機物として、オレイン酸のほか、ラウリン酸、オレイルアミン、トリオクチルフォスフィンなどの各種の有機物を挙げることができる。これらの有機物質を、微粒子が溶媒中に分散するための分散剤であって、特定の相の領域に選択的に吸着する表面特性を有する表面改質剤として用いる。
【００３３】
本発明において、微粒子を吸着する相と微粒子との間には、物理的な吸着力が働き、吸着する。この吸着によって吸着した微粒子は、この相の微小領域内を移動可能であって、一つの微小領域内に吸着される粒子が複数個であれば、吸着時の微粒子間には界面張力由来の横毛管力が引力として働いて微粒子は集積され、この相の微小領域内に二次元的に最密充填された構造を形成する。ここに二次元的に最密充填された構造とは、粒子と粒子が互いに1点以上で接触し、微粒子が球状であれば六方格子状、また微粒子が立方体であれば正方格子状などの格子状に、周期性を有して配列することを意味する。このような微粒子が二次元的に最密充填された構造の微粒子配列体は、それ自体が例えば磁気記録媒体などとしての優れた特性を示すほか、例えば薄膜をエッチングする際のマスクとしてこの微粒子配列体を用いることができる。この場合に、一つの微小領域に吸着する微粒子が複数個の場合には最密充填されており、微粒子を吸着した領域を薄膜がよく保護するので、エッチングする際のマスクとして優れた特性を示す。
【００３４】
微粒子をCo、Cr、Niなどの金属、またはこれらの合金、あるいはCoCrPt、FePt、Fe3O4などの磁性体微粒子にすれば、これら磁性体微粒子に信号を記録したり読み出したりすることのできる磁気記録媒体が形成される。基板上に上記の方法に従って磁性体微粒子を配置し、磁性体で被覆されていない部分は金属や無機物で被覆してもよい。被覆することで磁性体微粒子の腐食や磨耗を防ぐことができる。また、微粒子を配置するためのテンプレートとして用いたブロックコポリマー層は、熱分解や溶解によって消失させてもよい。また、吸着した微粒子をより強固に基板上に固定するために、加熱処理や化学的処理を加えてもよい。
【００３５】
本発明の磁気記録媒体を、パターンドメディアとして使用する場合には、個々の磁性体微粒子のサイズは50nmよりも小さいことが望ましい。記録の方法は微粒子１個に１つの記録を行う方式でもよいし、複数の微粒子をまとめて1つの記録を行う方式でもよい。また、本発明の磁気記録媒体はグラニュラー型の磁気記録媒体として用いることも可能であり、その場合には磁性体微粒子のサイズは10nm以下であることが望ましい。
【００３６】
本発明の磁気記録媒体製造への応用として、この微粒子配列体をマスクとして基板上に形成した磁性膜のエッチングを行い、パターンドメディアを得るのに用いることができる。微粒子をマスクとすることにより、微粒子のあった部分のみを残して磁性膜をエッチングし、残った磁性体ドットへ記録の読み書きを行う。磁性体ドットの周囲は金属や無機物で被覆してもよい。微粒子の組成は使用するエッチングガスに対し耐性があるものが望ましく、例えば反応性の酸素ガスエッチングを用いる場合には、微粒子の組成はSiO2、C、Al2O3などの無機物や、Ti、Fe、Cr、Co、Al、Ni、Cu、Ptなどの金属およびそれらの化合物であることが望ましい。
【００３７】
（実施例１）微粒子配列体の形成
ポリスチレン-ポリメチルメタクリレート（PS-PMMA）をプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（PGMEA）を溶媒として溶解し、Si基板上へスピンコートによって塗布した。PS-PMMAは分子量237,000で、PS率は分子量で約19%である。180℃のアニールで相分離を行った際にはおよそ80nm周期でPMMAの海にPSの島が六方格子状に配列した。
【００３８】
Fe(CO)5をオレイン酸とともにオクチルエーテル中で熱分解することにより、界面活性剤に覆われた磁性体微粒子Fe3O4を得た。透過型電子顕微鏡による測定結果より、粒子は平均粒子径14nmであり、粒径の分散は7%であった。この磁性体微粒子をヘキサン中に分散させ、分散液とした。分散液の濃度は0.005vol%程度である。
【００３９】
PS-PMMAテンプレートつき基板を分散液に10分間浸し、0.5mm/秒の一定速度で引き上げることで、PSドット1つに対して磁性体微粒子が1つ吸着された微粒子配列基板を得た。なお、分散液濃度と引き上げ速度・回数を変化させることで、PSドット1つに対して複数個の磁性体微粒子を吸着させることが可能であった。
【００４０】
このようにして、磁性体微粒子をPS-PMMAテンプレート上に選択的に吸着させた基板を安価かつ短時間で作製することができた。この磁性体微粒子の吸着した基板に対し、カーボンの保護膜をつけるなどの磁気記録媒体に必要な処理を行って、磁気記録媒体を製作した。
【００４１】
上記の微粒子の選択的吸着の最適化条件について、命中率および自己組織化領域占有率を評価パラメータとして実験的に検討した。その結果、上記微粒子分散液中の微粒子の体積濃度とともに自己組織化領域占有率が増加することがわかった。このため、上記微粒子分散液中の微粒子の体積濃度は０．０１％以下であることが好ましく、０．００５％以下であることがさらに好ましいことがわかった。また基板の引き上げを開始する前の基板の浸漬時間は、５分以上であれば、高い命中率と低い自己組織化領域占有率が得られることがわかった。さらに基板の引き上げ速度は、あまり遅いと微粒子の自己組織化が進み、選択的でない自己組織化構造を生じるようになるものの、その効果は顕著ではなく、１０μｍ／秒程度以上であればよく、また基板の引き上げ速度は、０．０５mm／秒から１ｍｍ／秒の範囲で、高い命中率と低い自己組織化領域占有率を確保できることがわかった。
【００４２】
（実施例２）エッチング用微粒子配列マスクの形成と使用
ガラス基板上へCoCrPtの磁性膜を15nmの厚さで体積させ、さらにPGMEAに溶解させたPS-PMMAをスピンコートし膜を形成した。磁性膜とPS-PMMA膜の間にはもう1層有機物あるいはカーボンの膜があってもよい。180℃のアニールを行い、PS-PMMAは分子量237,000で、PS率は分子量で約19%である。180℃のアニールで相分離を行った際にはおよそ80nm周期でPMMAの海にPSの島が六方格子状に配列した。
【００４３】
Fe(CO)5をオレイン酸とともにオクチルエーテル中で熱分解することで、界面活性剤に覆われた磁性体微粒子Fe3O4を得た。透過型電子顕微鏡での測定結果より、粒子は平均粒子径14nm、粒径分散7%であった。磁性体微粒子をヘキサン中に分散させ、分散液とした。分散液の濃度は0.005vol%程度である。
【００４４】
PS-PMMAテンプレートつき基板を分散液に10min浸し、0.5mm/sの一定速度で引き上げることで、PSドット1つに対し磁性体微粒子が1つ吸着された微粒子配列基板を得た。この微粒子をマスクとして、反応性酸素エッチングによって、磁性膜上のPS-PMMAをエッチングし、微粒子の部分のみが残ったマスクを作成した。さらにこのマスク付基板をArイオンミリングでエッチングし、磁性ドットを持つ基板を得た。
【００４５】
（比較例）カップリング材膜表面に酸化パターンを描画し微粒子を吸着
この比較例の基板は、SPMリソグラフィーによりパターンを描画するもので、1枚ずつSPMで酸化パターンを描画せねばならない。基板1枚あたりに10時間程度の時間がかかる上に、1枚ずつの作成となるため、PS-PMMAを塗布した後にアニールを10hするだけで、一度に大量に作成することが可能な本発明のテンプレート基板と比較すると、スループットが著しく低くなることが確認された。
【００４６】
また比較例の配列体製造方法では、微粒子は吸着可能領域内でランダムに配置することが確認された。これは酸化された表面部分と微粒子が、化学的に結合しているため、微粒子は一度吸着した場所から動くことができず、このため微粒子は最密充填されて配列することができないためと考えられる。この点において、微粒子が物理的に吸着し吸着可能な微小領域において、微粒子が移動が可能で微粒子同士が界面張力由来の横毛管力によって引力を及ぼしあうことにより最密充填して配列することのできる本発明の製造方法とは、対照的に異なることがわかった。
【００４７】
このようにして、本発明の微粒子配列方法によれば、表面状態の異なるパターンをブロックコポリマーによって形成するプロセスによって、微粒子をブロックコポリマーの自己組織的なテンプレート内に配列させることができる。この方法によれば、テンプレートへの微粒子の吸着に物理吸着を利用するので、微粒子をパターン内に最密充填することができる。またブロックコポリマーの微細な相分離構造を利用することにより、微粒子の選択的配列パターンを低コストかつ短時間で形成することが可能であることが示された。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の微粒子配列体の製造方法の一実施形態を模式的断面図によって示した図である。
【図２】微粒子配列を形成した基板の概略を示した斜視図であって、（ａ）は特定相の微小領域１０４に微粒子１０６を１個ずつ吸着させた場合、（ｂ）は特定相の微小領域１０４に微粒子１０６を複数個吸着させた場合を示す。
【図３】微粒子配列のテンプレートとなる特定相の微小領域１０４の配列を平面図によって模式的に示したもので、（ａ）は六方格子状の配列の例を示し、（ｂ）は縞状の配列の例を示す。
【図４】本発明の薄膜配列体の製造方法の一実施形態を模式的断面図によって示した図である。
【図５】微粒子を分散させた分散液から基板を引き上げる引き上げ装置を模式的に示した図である。
【図６】基板を微粒子分散液から引き上げることにより、微粒子が吸着され、二次元的に最密充填された構造を形成する状況を模式的に示した図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０１，２０１…基板、１０３，２０３…ブロックコポリマー層、１０４，２０４，６０４…特定相の微小領域、１０５，２０５…他の領域、１０６，２０６，６０６…微粒子、２０２…薄膜、５０１…微粒子分散液、５０２…基板ホールダ、５０３…引き上げ機構、５０４…コントローラ、６０１…基板、６０７…気液界面。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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