KR100229370B1 - 광자기 기록매체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 직접 재기록 방식의 광자기 기록매체 특히, 투명원판에 자성박막을 도포하여 박막평면에 수직한 자기이방성을 갖도록 한 자기광학적인 소자에 관한 것으로, 재생층과 기록층 사이 및 재생층과 기록층의 상,하에 적어도 1개 이상의 CoPd막을 80Å이하로 적층시킨 다층의 기록막을 갖는 직접 재기록 방식의 광자기 기록매체에 관한 것이다.
CoPd막은 4~5Å의 Co막과 2~3Å의 Pd막을 2~5층 적층하여 총두께가 28~40Å정도인 것이 바람직하다.
광자기 디스크의 기록구조인 재생층과 기록층 사이에 CoPd층을 적층시키면 재생특성인 CN비가 감소하지 않는 상태로 반복기록 특성 및 내산화성은 현저히 증가된다.
즉, 재생층과 기록층 사이 및 상기층의 상, 하에 3층의 CoPd막을 적층시키면 반복기록 특성은 물론 외부로 부터의 산소침투를 차단시키기 때문에 가혹한 분위기에서도 CN비의 경시변화가 거의 나타나지 않고 신뢰성이 우수하며 사용수명이 향상되었다.

Description

광자기 기록 매체
제1도는 종래 기술의 광자기 디스크 단면도이고,
제2도는 본 발명의 광자기 디스크 단면도이며,
제3도는 본 발명의 광자기 디스크를 제조하기 위한 장치의 개략도로서, (a)는 정면도를, (b)는 평면도를 나타내는 것이고,
제4도는 CpPd막을 재생층과 기록층 사이에만 제막한 광자기 디스크 및 본 발명의 광자기 디스크에 대한 보자력의 경시 변화를 나타내는 그래프로서, (a)는 CoPd막을 재생층과 기록층 사이에만 제막한 광자기 디스크에 대한 결과를, (b)는 본 발명의 광자기 디스크에 대한 결과를 나타내는 것이며,
제5도는 종래기술의 광자기 디스크 및 본 발명의 광자기 디스크에 대한 반복기록의 CNR(Carriet to noise ratio)으 특성을 나타내는 그래프로서, (a)는 종래기술의 광자기 디스크에 대한 결과를, (b)는 본 발명의 광자기 디스크에 대한 결과를 나타내는 것이며,
제6도는 종래기술의 광자기 디스크 및 본 발명의 광자기 디스크에 대한 반복기록 재생 특성의 노이즈 레벨(Noise Level)을 나타내는 그래프로서, (a)는 종래기술의 광자기 디스크에 대한 결과를, (b)는 본 발명의 광자기 디스크에 대한 결과를 나타내는 것이며,
제7도는 종래기술의 광자기 디스크 및 본 발명의 광자기 디스크에 대한 재생특성(CNR)의 경시변화를 나타내는 그래프로서, (a)는 종래기술의 광자기 디스크에 대한 결과를, (b)는 본 발명의 광자기 디스크에 대한 결과를 나타내는 것이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 기판 2 : 보호막
3 : 재생층 4 : 기록층
5 : CoPd막 6 : 기판지지대
7 : 폴리카보네이트기판 8 : 샤터
9 : 캐소드(cathode) 10 : 타켓(target)
본 발명은 직접 재기록 방식의 광자기 기록매체 특히, 투명원판에 자성박막을 도포하여 박막평면에 수직한 자기 이방성을 갖도록 한 자기광학적인 소자에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 재생층과 기록층 사이 및 재생층과 기록층의 상,하에 적어도 1개 이상의 CoPd막을 80Å이하로 적층시킨 다층의 기록막을 갖는 직접 재기록 방식(Direct Overwrite)의 광자기 기록매체에 관한 것이다.
광자기 기록매체는 자기기록의 소거, 재기록 특성과 광기록의 높은 기록밀도의 장점을 가지고 있어 정보화 사회에서 요구되는 고용량의 기억매체로 컴퓨터 외부 기억소자 및 음향, 영상의 정보매체 등에 폭넓은 활용이 가능하다. 광자기 기록매체는 자성박막의 국소영역에 레이저를 접속하면 온도가 상승하고 가열된 영역은 보자력이 급속히 감소하기 때문에 외부자기장에 의하여 역방향의 자구를 만들수 있어서 정보의 저장이 가능하며, 기록된 영역(정보)의 제거는 반대방향의 자기장을 걸어주고 레어저광을 입사시켜 제거할 수 있으며, 자구의 상,하 방향에 따라 편광비임의 회전각(kerr rotation angle : θk)이 좌우로 바뀌므로 기록된 정보를 재생시킬 수 있다.
종래 알려진 희토류-천이원소계 비정질 합금박막은 수직자화 박막의 제조가 용이하고 상온에서 수 KOe의 큰 보자력을 갖고 있으며, 결정립계가 없는 비정질이기 때문에 입계노이즈가 발생하지 않는 장점을 가지고 있지만, 희토류 원소가 산소와의 친화력이 커서 쉽게 산화가 일어나기 때문에 매체에 공기 또는 수분이 직접 접촉하지 않게하는 산화물, 질화물, 황화물, 탄화물 등을 피복하여야 하는 문제점이 있으며 피복하더라도 장기사용시 산소가 침투하여 기록막의 열화가 일어나 보자력이 저하하는 등 수명이 제한적인 단점을 가지고 있다.
그리고, 기록막이 단층으로 구성된 광자기 디스크는 기록하는 과정과 소거하는 과정이 분리되어 데이터의 전송, 속도가 느리기 때문에 기록소거하는 과정을 동시에 진행하는 자계변조방식(일본공개 특호 소 62-154347호) 또는 광변조 방식(일본공개 특허 소 62-175948호)의 재기록 광자기 디스크가 발표되고 있다.
자기 변조방식은 지름이 1㎛정도의 미소자구에서 나오는 자기 플럭스를 감지하여야 하기 때문에 시스템 구성이 복잡하고 자기헤드가 디스크에 밀착되어 디스크나 헤드에 손상이 가는등 기록밀도를 높히기 어려운 단점이 있다. 반면에 기록파우어를 변조시키는 광변조 방식은 시스템 구성이 간단하고, 자기헤드가 없어도 되는 장점이 있으나 디스크의 기록막 구조를 2중막 이상으로 구성하여야 하기 때문에 반복기록 사용시 재생층과 기록층의 2중막간에 상호확산이 일어나 보자력(Hc)과 큐리점(Tc)이 변하게 되어 기록재생 특성을 저하시킨다.
재생층과 기록층을 분리하여 2중층을 형성시킨 직접 재기록 방식의 광자기 디스크는 기록과 소거과정을 동시에 처리하기 때문에 데이터의 전송속도가 빠른 장점이 있다.
일반적으로 기록과 소거를 동시에 가능케하는 광변조형오버라이트 광자기 디스크는 기록막의 자기특성이 서로 다른 2중막 구조로 구성되어 있으며, 기록막의 구조는 제1도에 도시된 바와같이 재생층과 기록층으로 구성되어지되 재생층은 보자력(Hc1)이 높고, 큐리점 온도(Tc1)가 낮고, 기록층은 보자력(Hc2)가 낮고, 큐리점 온도(Tc2)가 높은 자성막을 사용한다.
기록층은 외부의 초기호 자계(Hini)에 의하여 초기화 방향으로 기록층의 자화 스핀(spin)이 모두 돌아간다. 이때 초기화를 시키는 자계(Hini)의 보자력은 상온에서 기록층 보다는 높고 재생층 보다는 낮은 것을 선택한다.
소거과정은 낮은 레이저 파우어(PL)에 의하여, 재생층이 Tc1부근의 일정온도에 이르면 기록층보다 보자력이 감소하여 기록층과 상호교환 결합을 일으켜 기록층의 스핀방향으로 돌아간다. 이 온도에서 외부자계(Hext)를 기록층 보다 낮아 기록층에 영향을 미치지 못한다. 이 상태의 재생층의 기록비트(bit)를 "0"으로 놓는다.
기록과정은 높은 레이저 파우어(PH)에 의하여 기록층이 Tc2부근의 높은 온도에 도달하면 기록층은 외부자계(Hext)보다 약하기 때문에 Hext 방향으로 자화스핀이 돌아가고 재생층은 온도가 떨어짐에 따라 기록층과 상호교환 결합을 일으켜 기록층의 자화방향으로 스핀이 돌아간다. 이 상태의 재생층의 기록 비트를 "1"로 놓는다.
여기에서 초기화 자계(Hini)와 외부자계(Hext)의 자화방향은 서로 역방향이 되도록 배열한다.
재생층과 기록층은 둘다 희토류-천이원소 합금계를 사용하기 때문에 희토류 원소가 산화가 쉽고 미량의 산소가 침투하여도 제어기능인 보자력이 현격히 감소하므로 기록소거를 시킬 수 없어 메머리 기능을 상실한다. 또한 반복 기록 사용시 레이저에 의한 열을 분연속적으로 계속 받아 희토류 원소의 상호 확산이 일어나 조성불균일이 생기고 이로 인해 자기적 특성이 변하며 기록소거 특성은 물론 재생특성도 급격히 감소한다.
따라서, 본 발명의 목적은 희토류-천이금속게의 비정질 합금박막인 재생층과 기록층의 2중 구조간의 상호확산을 방지하고 산소침투에 의한 기록막의 열화를 억제하는 적층형의 다층구조를 갖는 직접재기록용 광자기 디스크를 제공하는데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 제2도에 도시된 바와 같이 기록층과 재생층사이 및 기록층과 재생층 상, 하에 CoPd막을 적층시킴으로서 재생층과 기록층의 상호확산 및 산호침투를 방지하여 재생수명을 향상시킨 직접 재기록용 광자기 디스크를 제조하였다.
본 발명의 광자기 기록매체 및 이의 제조방법을 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
제3도(a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 60rpm까지 회전이 가능한 기판지지대(6), 지름 130mm의 폴리카보네이트 기판(7), 외부에서 개폐를 조정할 수 있는 샤터(8), 50mm의 재생층과 기록층의 합금타켓 2개와 Si타켓, CoPd타켓이 각각 장착가능하며 기판(7)을 중심으로 각도가 45°까지 임의조절이 가능하여 막의 두께 균일도를 ±2% 이내로 조정할 수 있는 캐소드(cathode, 9) 타켓(10)으로 구성되어 있는 스퍼터링(sputtering) 장치를 이용하고, 파우어, 압력 및 샤터(8)의 개폐를 조절하여 제2도에 도시된 바와 같이 기판(1)/보호막(2)/CoPd막(5)/재생층(3)/CoPd막(5)/기록막(4)/CoPd막(5)/보호막(2)의 구조를 갖는 직접재 기록용 광자기 디스크를 제조하였다.
재생층, 기록층 및 CoPd막은 초기진공도 1~10X10-7torr, Ar압력 1~5m torr, Ar가스유량 30~80SCCM, DC파우어 1~2KW, 타켓과 기판과의 거리 30~70mm로 하여 DC스퍼터링 방법으로 제조하였으며, 보호막은 Ar과 N2가스의 유량을 1:1로하여 2.5X10-3torr의 압력에서 굴절율(n)이 2.01이 되는 Si3N4막으로 제조하였다.
각각의 막의 두께는 보호막 700~1000Å, 재생층 200~400Å, 기록층 400~600Å, CoPd막 5~80Å정도인 것이 바람직하였다.
CoPd막은 4~5Å의 Co막과 2~3Å의 Pd막을 2~5층 적층하여 총두께가 28~40Å정도인 것이 특히 바람직하였다.
다음의 실시예 및 비교예는 본 발명의 광자기 기록매체 및 이의 제조방법을 좀 더 구체적으로 설명하는 것이지만, 본 발명의 범주를 한정하는 것은 아니다.
[실시예 1]
TbFeCo의 합금타겟, GdFeCo의 합금타겟, 100ppm의 인(phosphorous)를 첨가한 Si타겟, CoPd의 모자이크 타켓이 장착된 4개의 캐소드를 갖는 것을 특징으로 하는 제3도에 도시된 스퍼터링 장치를 사용하되, 초기 진공도를 7×10-7torr, Ar압력은 3m torr, Ar가스 유량은 50SCCM, DC파우어는 1Kw, 타겟과 기판과의 거리는 50mm로 하여 재생층 기록층, CoPd막을 DC스퍼터링 방법으로 제조하였고, 보호막은 Ar과 N2가스의 유량을 1:1로 하여 2.5×10-3torr의 압력에서 굴절율(n)이 2.01이 되는 Si3N4로서, 20×30mm의 코닝 글래스 기판위에 800~900Å의 보호막, 300Å의 재생층, 500Å의 기록층, 5~80Å의 두께로 변화시킨 CoPd막을 갖는 광자기 디스크를 제조하였다. CoPd의 조성변화는 CoPd모자이크 타겟의 Co와 Pd의 면적비율로 조절하였으며, CoPd의 층수는 기판을 회전시키며 회전수와 증착시간으로 조정하였다.
제조시편에 대한 보자력 및 커회전각(θk)은 레이져 편광비임을 주사하여 자성막에서 반사하는 편광비임의 회전각 및 외부인가자장을 이용하는 커루프트레이서(kerr kiiotracer)로 측정하였다. 재생특성(CN비)의 캐리어레벨(carrier level)은 반사율(R)과 커회전각(θk)인 Rθk2에 비례하기 때문에 커회전각을 측정하고 그 결과를 표1에 기재하였다.
하기표1에서 CoPd막의 조성비는 막의 두께를 나타낸다.
[표1-1]
[표1-2]
상기 표1로 부터 알수 있는 바와같이 CoPd막이 없는 다층막에서는 가속시험결과 35일 정도에서 보자력의 급격한 감소를 나타낸 반면에 CoPd이 10Å이상 적층된 경우에는 보자력의 감소가 나타나지 않는 우수한 내산화성을 나타냈따. 그리고 Co와 Pd의 두께는 Co가 4~5Å, Pd이 3Å으로 2~5층 적층시킨 경우가 커회전각이 변화하지 않고 보자력을 그대로 유지하였으며, 총 두께는 28~40Å정도가 극히 우수하였다.
[실시예 2]
130mm의 PC폴리카보네이트 기판을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 800Å의 보호층/CoPd막/300Å의 재생층/CoPd막/500Å의 기록층/CoPd막/800Å의 보호층의 구조를 갖는 광자기 기록매체를 제조하였다. CoPd막은 Co를 5Å, Pd를 3Å으로 하여 4층으로 적층시켜 총두께가 32Å이 되도록 하였다.
[비교예 1]
CoPd막을 재생층과 기록층 사이에만 제막한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 광자기 기록매체를 제조하였다.
[비교예 2]
CoPd막을 제막하지 않은 것을 제외하고는 실시예 2의 방법과 동일한 방법으로 800Å의 보호층/300Å의 재생층/500Å의 기록층/800Å의 보호층의 구조를 갖는 종래의 광자기 기록매체를 제조하였다.
[실험예 1]
상기 실시예 2 및 비교예 1에서 제조된 광자기 기록매체의 보자력을 85℃, 85% 상대습도의 항온항습조에서 일정시간 유지후 측정하고 그 결과를 제4도에 도시하였다. 제4도로부터 알 수 있는 바와같이 본 발명의 광자기 기록매체는 보자력의 경시변화가 적었지만, 재생층과 기록층의 사이만을 CoPd으로 적층하고 상,하는 적층하지 않은 비교예1의 광자기 기록매체에 대한 보자력의 경시변화는 (a)와 같고, 비교예 2의 종래 광자기 기록매체에 대한 보자력의 경시변화와 주사하였으며, 내산화성은 좋지 못하였다.
[실험예 2]
상기 실시예 2 및 비교예 2에서 제조된 광자기 기록매체를 반복기록 소거 재생에 의한 CN비 및 노이즈 레벨의 열화에 대하여 동 특성 측정장치(Dynamic Tester)로 측정하고, 그 결과를 제5도 내지 제7도에 도시하였다.
제5도 및 제6도로 부터 알수 있는 바와 같이 종래의 구조를 가진 디스크는 1000회 반복사용시 재생특성인 CN비가 급격히 감소하기 시작하고 노이즈는 증가한다. 즉, CN비의 감소는 레이저의 반복 복사열에 의하여 재생층과 기록층의 계면에서 Tb과 Gd의 희토류 원소가 상호확산으로 조성불균일이 일어나 자성특성이 달라지기 때문에 CN비가 떨어지게 된다.
그러나, 본 발명의 구조를 가진 디스크는 재생층과 기록층의 상호확산을 방지하는 CoPd막으로 인해 106회 반복사용시에도 CN비와 노이즈의 변화가 거의 나타나지 않았으며, 비교예 1에서 제조한 재생층과 기록층의 상하에 CoPd막이 없는 광자기 기록매체도 CN비와 노이즈는 본 발명의 광자기 디스크와 거의 유사하였다.
또한, 85℃, 85% 상대습도의 항온, 항습조에서 일정시간 유지시킨 후 재생특성을 측정한 제7도로 부터 알수 있는 바와같이, 종래의 디스크 구조에 대한 CN비 경시변화는 30일이 넘어가면서 CN비가 급격히 감소하는 반면 본 발명의 디스크 구조에 대한 CN비 경시변화는 60일이 지나도 변화가 거의 나타나지 않는 우수한 내산화성을 나타냈으며, 재생층과 기록층의 상,하에 CoPd막이 없는 비교예 1의 광자기 디스크의 경우 CN비의 경시변화는 종래의 디스크와 같이 내산화성은 좋지 못하였다.
상술한 바와 같이 광자기 디스크의 기록구조인 재생층과 기록층 사이에 CoPd층을 적층시키면 재생특성인 CN비가 감소하지 않은 상태로 반복기록 특성 및 내산화성은 현저히 증가된다.
즉, 재생층과 기록층 사이 및 상기층의 상,하에 3층의 CoPd막을 형성시키면 반복기록 특성은 물론 외부로 부터의 산소침투를 차단시키기 때문에 가혹한 분위기에서도 CN비의 경시변화가 거의 나타나지 않고 신뢰성이 우수하며 사용수명이 향상되었다.

Claims (3)

  1. 기록소거가 동시에 이루어지는 직접 재기록용 광자기 기록매체에 있어서, 재생층과 기록층 사이 및 재생층과 기록층 상,하에 적어도 1개 이상의 CoPd막을 80Å이하로 적층시킨 것을 특징으로 하는 광자기 기록매체.
  2. 제1항에 있어서, CoPd막은 Co층과 Pd층으로 2층이상 적층되고 Co층이 Pd층의 두께보다 적어도 1배 이상되는 것임을 특징으로 하는 광자기 기록매체.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, CoPd층은 Co층을 4~5Å, Pd층을 2~3Å으로 적층하여 총두께가 28~40Å인 것을 특징으로 하는 광자기 기록매체.
KR1019910011027A 1991-06-29 1991-06-29 광자기 기록매체 KR100229370B1 (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0229956A (ja) * 1988-07-19 1990-01-31 Sony Corp 光磁気記録媒体

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