KR0166892B1 - 초해상용 광자기 기록매체 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상온에서 수평자성이 강하도록 하여 재생층의 자기적 특성을 향상시키기 위한 초해상용 광자기 기록매체의 제조에 관한 것으로, 기판 위에 제1보호막을 증착하는 단계, 상기 제1보호막상에 재생층을 증착하는 단계, 상기 재생층을 어닐링 열처리하는 단계, 상기 열처리된 재생층 위에 중간층, 기록층, 제2보호막을 순차적으로 증착하는 단계를 단계를 구비하는 초해상용(Magnetically induced super resolution)광자기 기록매체의 제조방법에 관한 기술이다.

Description

초해상용 광자기 기록매체 제조방법

제1도는 종래의 한 예의 초해상용 광자기기록매체 구조단면도.

제2도는 종래의 다른 예의 초해상용광자기 기록매체 구조단면도.

제3도는 외부자기장과 커 회전각 특성을 나타낸 그래프로서,

(a)는 종래예의 광자기 기록매체에 대한 것.

(b)는 본 발명의 광자기 기록매체에 관한 것을 나타낸 그래프.

제4도는 본 발명의 광자기 기록매체에 있어서, 열처리 온도에 따른 H_s의 변화를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 재생층 3 : 기록층

4 : 기판 5 : 보호막

6 : 중간층 7 : 절연막

본 발명은 광자기 기록매체에 관한 것으로, 특히 상온에서 수평자성이 강하도록 하여 재생층의 자기적 특성을 향상시킨 광자기 기록매체 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 광 메모리 산업에 있어서 멀티미디어의 등장은 한정된 공간내에서 보다 많은 양의 정보를 기록하여 재생시키는 절대적으로 요구하고 있다.

따라서, 정보저장 기록매체는 고밀도를 달성하기 위하여 다양한 접근방법으로 노력하고 있으며 광자기 기록매체에서 고밀도를 구현할 수 있는 방법중 가장 대표적인 방법으로 자기적 초해상(Magnetically induced Super resolution)기술이 알려져 있다.

이 기술은 디스크에 입사된 광원의 스포트(Spot)에 의해 형성된 기록매체 내부의 온도분포를 이용하여 기록된 정보를 읽어내는 과정에서 회절에 의해 제한된 스포트의 크기보다 작은 영역의 정보도 읽어낼 수 있는 장점이 있다.

초해상 기술에는 광원의 신호 검출위치에 따라 크게 FAD(Front Aperture Detection)와 RAD(Rear Aperture Detection)방식으로 나눌 수 있고, 디스크의 구조는 재생층과 기록층의 두 자성층을 기본으로 하여 재생층의 자기적 특성차이에 따라 일본국 샤프(Sharp)사 방식과, 소니(Sony)사 방식으로 나눌 수 있다.

이와같은 종래의 광자기 기록매체를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

제1도는 Sony사 방식인 초해상용 광자기 기록매체 구조단면도로서 적어도 3층의 자성막을 보유한 다층박막의 구조로 되어있다.

즉, 재생층(1), 기억층(2) 및 기록층(3)이 차례로 적층되어 자기적으로 교환 결합되어 있다.

이와 같이 결합된 상태에서 정보는 재생층(1)과 기억층(2)이 기록층(3)의 자화에 의하여 전사되는 상태와 기록매체에 인가되는 강한 강도의 광빔이 조사될 때 재생층(1), 기억층(2) 및 기록층(3)이 외부자장에 의하여 자화되는 상태로 구별할 수 있다.

기록된 정보는 광자기 기록매체에 인가되는 재생빔 스포트 내의 온도분포에 의하여 형성되는 고온영역 내에서 기록층으로부터 재생층에 이르기까지의 정보를 전사함으로써 재현된다.

이 때 재생층(1)은 수직 자기이방성을 지닌 층으로 설계한다.

그러나, 3층 자성막에 의한 구조상의 복잡으로 인한 공정상의 난점과 초기화 자석의 필요성의 문제점을 극복하기 위해, 샤프사에서는 새로운 재생층의 개발에 착수하여 이를 이용한 2층 자성막 구조로 초해상을 실현시킨 것이 제2 도이다.

제2도는 재생 광원이 조사될 때 기록막에 형성된 온도분포와 함께 재생층의 자기적 상태를 도시한 것으로, 기판(4)에 보호막(5), 재생층(1), 중간층(6), 기록층(3), 절연막(7), 오버코팅막(8)을 차례로 형성한 구조로 되어있다.

즉, 재생층의 자기적 특징은 재생빔이 지나갈 때 스포트의 중심부분은 고온으로 형성되고 주변은 저온이 형성되는 것에 착안하여 온도에 따른 자기적 특성이 다른 것을 이용한 것이다.

이 때, 고온영역에서는 수직자성을 이루고 저온(임의의 임계온도 이하)에서는 수평자성을 유지하는 재료로 설계된 것이다.

그러나, 재생시에는 고온부분만 기록층에 의한 자기적 성질만이 전사되고 저온영역은 수평성을 유지하고 있어 마치 자기적인 모자가 씌워진 모습이 되어 이 부분에서는 기록층에 의한 신호가 전사되지 못하여 기록층에 의한 정보검출이 불가능해진다.

상기한 구조에 사용되는 기록층(3)의 재질로는 DyFeCo, 재생층(1)의 요건을 유지하는 재료로는 GdFeCo를 구성층으로 하였으며 보호막(5)으로는 AlN을 사용하였다.

재생층(1)의 성질을 나타내는 조성범위는 Gd_x(FeCo)₁-_x로 20_x50 로 설정하였으며, 온도에 따라 재생파워가 달라질 때 이를 보정하는 장치를 가진 드라이버를 구성하는 경우를 포함하고 있다.

이와 같이 기록층(3) 및 재생층(1)을 2층화시킨 종래의 디스크 제작방법은 기록층 스퍼터링용 타겟(TARGET)을 고진공이 유지되는 챔버내에 장착시키고 3m TORR 정도의 압력에서 약 500 ∼ 800 W의 에너지로 제조된다.

예를 들면, 타겟 Gd₂₈(Fe₈₀C₂₀)₇₂의 조성비를 갖는 합금을 이용하여 3m TORR 에서 에너지를 가변시키면서 제작하였더니, 상온에서 커 루프(Kerr Loop)가 샤프(Sharp)하게 형성되는 경향을 보였다.

또한, 타겟으로 Gd_31.5(Fe₈₀Co₂₀)₆₈₅의 조성비를 갖는 합금을 이용하여 상기와 같은 조건으로 제작시 역시 상온에서 커 루프가 사프하게 형성되는 경향으로 보여 초해상용 광자기 기록매체로는 만족 할 만한 조건이 아님을 알 수 있었다.

제3도의 (a)는 광자기 기록매체의 재생층을 열처리하지 않을 때 외부자기장과 커 회전각과의 관계를 나타낸 것으로, 재생층의 Hs(Saturation Field)를 루프의 천이가 멈추는 지점의 마그네틱 필드(Magnetic Field)값으로 정의하였고, 상온에서 수직자성을 나타내는 수직자성박막은 이 값이 보자력과 일치하며, 회전각도는 680㎚ 의 광원에서 1.2도에 가깝게 나타났다.

그리고 상온에서는 수평자성을, 고온에서는 수직자성을 유지하고 있다.

그러나, 상온에서 뿐만 아니라 상온 근방의 온도에서도 Hs가 작은 것으로 나타나 기능개선이 요구되고 있다.

자기적 초해상의 핵심 기술인 재생층 재료로서 현재까지 보고된 바로는 GdFeCo로 알려져 있고, 자기적 천이현상을 나타내는 범위는 상온에서 보상조성 근방으로 알려져 있다.

재생층의 핵심기능인 수평자기 이방성은 상온에서 광학적으로 마스킹되는 영역을 증가시키고 다른 트랙에서 발생하는 서멀크로스-토크(thermal cross-talk)를 감소시킬 수 있으며 온도분포를 효율적으로 이용할 수 있는 장점을 가지고 있지만, 재생층의 조성이 협소한 관계로 쉽게 그 특성을 찾기가 힘든 문제점이 있었다.

그러므로 장비와 공정조건을 잘 조합하여 안정적인 재생층 개발해야 한다.

개발 목표는 상온에서는 수평자기이방성이 강한, 즉 Hs가 큰 물질이면서 동시에 고온에서는 큰 커(kerr) 회전각 및 예리한 루프 세이프(Loop Shape)를 보이는 재료이다.

이 때, 수평자화에서 수직자화로 천이하는 특성, 즉 온도에 따른 자기적 특성의 변화가 생각처럼 쉽게 이루어지지 못하면 스핀들의 불안정에 의한 재생신호의 감소가 우려되며 또한 기록층과 재생층의 자벽에너지(domain wall energy)차이를 제어하지 못하면 교환결합에 의한 자기적 스핀의 불균일(inhomogeneity)이 염려된다.

따라서, 이런 재료개발을 목표로 새로운 재생층을 개발하거나 현재의 재료의 기능개선이 이루어지지 않으면 현재의 기술에 의한 SNR의 증가는 기대하기가 힘들다.

본 발명은 재생층을 열처리함으로서 재생영역 이외의 영역에서 신호검출을 막고자 면내이방성을 강화사키는데 그 목적이 있다.

이와 같은 목적달성을 위한 본 발명은, 기판 위에 제1보호막과 재생층을 증착하는 단계와, 상기 재생층을 소둔(annealing) 열처리하는 단계와, 상기 열처리된 재생층에 중간층, 기록층, 제2보호막을 순차적으로 증착하는 단계로 이루어진다.

본 발명의 특징은 재생층을 열처리하는 것으로, 이 때 열처리는 100∼350℃온도분포 범위로 함이 바람직하다.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다.

두께 1.2㎜의 폴리카보네이트(PolyCaronate)의 기판상에 3-10m TORR의 공정압력에서 Ar과 N₂를 약 100 : 6.5의 비율 및 300W∼1500W 파워로 반응성 스퍼터링하여 광원이 무반사하는 조건을 만족시킬 수 있고 열차단이 잘되고 기판의 열적변형을 방지할 수 있는 두께(예를 들면 800Å∼1200Å)정도로 상막하다.

이어, 상기 제1보호막 상에 Gd_31.5(Fe₈₀Co₂₀)_68.5의 조성물을 타겟트로 하고 9m TORR-20m TORR의 압력하에서 1.2KW파워로 스퍼터링하여 재생층 GdFeCo를 적층시킨다.

그 후 상기 재생층을 100∼350℃로 어닐링한다.

이어 상기 열처리된 재생층 GdFeCo상에 유전체증인 SiNx로 되는 비자성충인 중간층을 성막시킨다.

그 후 상기 중간층 위에 1∼10m TORR 공정압력하에서 DC 파워를 100∼1000W 인가하여 약 200∼400Å 두께로 희토류(NdTbFeCo)로 형성되는 통상의 기록층을 적층시킨다.

이어 상기 기록층을 위에 상기 제1보호막과 동일소재 및 공정압력과 파워로 500Å∼1500Å 두께의 제2보호막을 성막한다.

이어 상기 제2보호막상에 스핀 코더로 RPM 200∼4000에서 2㎛이내 두께로 자외선 경화수지를 성막한다.

상기 중간층은 재생층과 기록층의 자기적 교환결합력을 방지하기 위한 것으로 본 실시예는 SiNx의 유전체층을 사용하고 있으나, 이는 Si, SiO₂, AIN, Zns -SiO₂의 어느 하나를 사용하여도 되며, 또는 비자성체인 Cr과 같은 층을 사용하여도 된다.

그리고 기판은 그라스나 다른 아크릴 수지를 사용하여도 된다.

이상과 같이 제조된 본 실시예의 초해상용 광자기기록매체와 종래의 광자기 기록매체에 대한 680㎚의 파장에서 커 루프(Kerr Loop)측정에 의한 광자기 특성을 나타내면 제3도에 도시된 바와 같으며, 여기서 (a)는 재생층을 열처리하지 않는 종래의 광자기 기록매체, (b)는 본 발명의 제조방법에 의해 제조된 광자기 기록매체를 나타낸 것이다.

제3도는 (a)에서는 재생층의 열처리 과정없이 100m TORR, 1-5KW에서 제작한 광자기 기록매체의 시편에 대한 것으로, Hs는 약 500Oe, 보자력은 거의 0Oe에 가깝고, 28℃에서 약 1.25도의 큰 커 회전각을 지닌다.

그리고, 완전히 수직화가 되는 온도는 약 100℃로 나타났으며, 보상온도는 220℃∼240℃ 사이에 있으며 재생할 때의 온도 100℃∼200℃사이에는 1도를 상회하는 특성을 보이고 있다.

이에 대하여, 제3도 (b)에서는 재생층을 300℃ 열처리 과정을 구비하여 제조된 광자기 기록매체를 측정한 것으로써, 종래의 경우와는 달리 Hs가 약 2KOe에 이르는 것으로 나타났고, 수직자화가 시작되는 온도는 150℃로 증가하였으며, 보상온도의 차이는 발견할 수 없었다.

그리고 커 회전각의 변화는 종래의 것과 비교하여 거의 차이가 없으면서도 상온과 100℃ 사이에서의 수평화특성이 전체적으로 개선되었음을 나타내고 있다.

제4도는 본 발명의 광자기 기록매체에서 열처리 온도에 따른 Hs의 변화를 측정한 결과를 나타낸 것으로써, 가로축은 열처리온도를 나타내고 세로축은 상온에서의 Hs값을 나타낸 것이다.

제4도에 도시된 바와 같이 열처리 온도가 증가함에 따라 Hs값 역시 증가함을 보이며, 100℃이상의 온도로 가열하여야만 Hs값이 증가한다.

상기 열처리는 디스크를 직접 가열시키는 것은 곤란하므로 기판을 열처리하여 원격 가열하는 것이 바람직하다.

이상에서와 같이 본 발명의 광자기 매체의 재생층은 면내 자기이방성이 뛰어나면서도 재생영역에서 수직자기 이방성이 높은 것으로 저온 영역의 옵티칼 마스킹(optical masking) 기능이 뛰어나 재생시의 잡음을 줄이고 인접 트랙에 의한 크로스-토크(cross-talk)를 감소시켜 주므로 종래의 경우보다 S/N을 증가시킬 수 있다.

Claims (4)

1. 기관위에 제1보호막을 증착하는 단계, 상기 제1보호막상에 재생층을 증착하는 단계, 상기 재생층을 어닐링 열처리하는 단계, 상기 열처리된 재생층 위에 중간층, 기록층, 제2보호막을 순차적으로 증착하는 단계를 구비하는 초해상용(Magnetically induced super resolution)광자기 기록매체의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 재생층의 어닐링 열처리하는 기판을 열처리하는 원격가열하도록 한 초해상용 광자기 기록매체의 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 열처리 온도는 100∼350℃ 초해상용 광자기 기록매체의 제조방법.
4. 제2항에 있어서, 상기 열처리 온도는 100∼350℃인 초해상용 광자기 기록매체의 제조방법.