KR100256896B1 - 자기-광학 기록 재료 시스템 - Google Patents

자기-광학 기록 재료 시스템

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KR100256896B1
KR100256896B1 KR1019950700254A KR19950700254A KR100256896B1 KR 100256896 B1 KR100256896 B1 KR 100256896B1 KR 1019950700254 A KR1019950700254 A KR 1019950700254A KR 19950700254 A KR19950700254 A KR 19950700254A KR 100256896 B1 KR100256896 B1 KR 100256896B1
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조셉밀러
드렉폴애쉴리피어슨
필립죠지핏쳐
Original Assignee
위샤르트 아이 씨
존슨 맛쎄이 퍼블릭 리미티드 컴파니
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Abstract

그 안에서 교환 결합이 달성가능한 본 재료 시스템은 데이타의 적접 중복기입을 허용하는 포텐셜을 가지고, 독립적으로 제어된 포화보자력과 퀴리온도를 가지는 백금과 코발트의 적어도 두 다층 필름으로 구성된다.

Description

자기-광학 기록 재료 시스템
제1도는 실시예 4에 있어서 이중층 다층 구조에 대한 필름 측면 광학 검색으로부터의 극 커어(Kerr) 곡선을 나타내는 도표.
제2도는 실시예 5에 있어서 극 커어 곡선을 나타내는 도표.
제3a도는제 실시예 6에 있어서 필름 측면에 대한 기판 광학 검색을 통한 극 커어 곡선을 나타내는 도표.
제3b도는 실시예 6에 있어서 필름 측면에 대한 기판 광학 검색을 통한 극 커어 곡선을 나타내는 도표.
제4도는 실시예 7에 있어서 주/부 실온 극 커어 곡선을 나타내는 도표.
제5a도는 실시예 9에 있어서 주/부 극 커어 곡선을 나타내는 도표
제5b도는 실시예 9에 있어서 주/부 극 커어 곡선을 나타내는 도표
제6a도는 실시예 10에 있어서 층간의 약한 교환 결합을 설명하는 이중층 다층 시스템에 대한 주/부 극 커어 곡선을 나타내는 도표.
제6b도는 실시예 10에 있어서 층간의 약한 교환 결합을 설명하는 이중층 다층 시스템에 대한 주/부 극 커어 곡선을 나타내는 도표.
본 발명은 자기-광학 기록에 사용하기 위한 백금/코발트 재료 시스템, 특히 레이저 전력 변조를 가진 직접 중복기입(overwrite)조작에 사용하기 적합한 복수의 백금/코발트 다층으로 구성된 시스템에 관한 것이다.
백금과 코발트의 다층 필름으로 구성된 자기-광학(MO) 재료는 아직 상업적 생산단계에까지 이르지 못하고 있으며, 이는 주로 최근까지 Pt/Co 다층에서의 필요한 특성을 얻는 것이 불가능해 보였기 때문이다. 그러나, 성공적인 Pt/Co MO 재료가 지배적인 상업적 재료인 비정질 희토류 전이금속(RE-TM) 합금필름에 대해 일련의 이점을 제공할 것이라고 오랫동안 평가되어 왔다. 공개번호 0 549 246 A2의 유럽 특허출원은 충분한 실온 포화보자력, Hc, 수직 자기이방성, 정방형 극 커어(Kerr) 히스테리시스 곡선 그리고 극 커어 회전을 포함하는 MO-기록 재료의 필요 요건을 지닌 Pt/Co 다층필름 재료 시스템에 대하여 기술하고 있다. 일단 상업화되면, 그러한 Pt/Co 시스템은 이분야에서 지배적인 상업적 제품이 될 수 있었다. 그러나, 전술한 바와 같이 필요한 성질들이 Pt/Co 시스템에서는 얻어질 수 없다고 생각되었고 RE-TM필름을 개선하기 위한 작업이 계속되어 왔다.
"직접 중복기입"(DOW) RE-TM 시스템 개발에 대해 행하여져 온 작업들은 특히 흥미롭다. 관례상, 새로운 데이타가 MO 필름에 기록되면 이전에 기록된 데이타는 새로운 데이타의 기록에 앞서 완전히 지워진다. 이 2단계 과정은 많은 시간을 요하며 물론 이전에 기록된 정보의 분리 말소가 전혀 필요하지 않은 1단계 과정이 지극히 이로울 것이다. 이와 같은 제품은 아직 시판되지 않고 있다.
전형적으로 연구되어 온 레이저 전력 변조된 직접 중복기입 RE-TM 필름의 한 유형은 적어도 두개의 분리제어되는 자기 성질을 가진 자기-광학층을 포함한다; 상대적으로 높은 실온 포화보자력과 상대적으로 낮은 퀴리온도를 가진 층-이하 "기억층"이라 한다-은 기록된 데이타를 저장하는 데 사용되며, 상대적으로 낮은 실온 포화보자력과 상대적으로 높은 퀴리온도를 가진 또 다른 한층-이하 "기준층"이라 한다-이 있다.
린(Lin) 씨는 (J. Appl, Phys. 67(9), 1 May 1990)는 그러한 이중층의 요구조건에 대하여 논하고 있다. 그가 논한 안(案)은 두개의 영구 자기장을 필요로 한다; 하나(Hb)는 기록 자구(磁區)에 대하여 레이저 비임가열과 함께 사용되며, 다른 하나(Hinf)는 기억층에 있는 자벽을 방해하지 않고 주위온도에서 기준층을 말소상태(이 상태에서 자화는 "기록된"상태에 대하여 반대방향이다)로 리셋하는 데 사용된다. 실온에서는 HC(기억층) 〉 Hinf 〉 HC(기준층); Hb 〈 Hini; HC(기준층)〉 Hb 〈 Hc(기억층)이다. 직접 중복가입은 데이타 흐름에 따라 고전력(PH)과 저전력(PL)수준에서 기록 레이저 비임을 변조함으로써 실행된다. M0재료는 PH 또는 PL에서 Hb와 Hinf 에 교대로 노출된다. PH에서는, 여기에서 두층이 모두 기준층의 TC 이상의 온도로 가열되는데, Hb는 기준층에서 자구 패턴이 창출되도록 한다. 그후에, 이 자구 패턴들은 냉각에 있어 교환 결합을 통하여 기억층에 복제된다("복제온도로 알려진 점에서). 주위온도에서 Hinf 에의 노출은 다음에 기준층에 있는 자구들을 지워지도록 하여 기록되 자구들이, 기준층이 다시 새로운 자구들이 기록되도록 준비될 동안 기억층에만 가두어지도록 한다. PL에서는, 여기에서 두층이 모두 기억층의 TC 이상의 그러나 기준층의 Tc 보다 훨씬 낮은 온도로 가열되는데, Hb에의 노출이 기준층에서의 기록을 허용하지 않으며, 따라서 그 자구들은 변경되지 않은 상태로 남는다. 냉각되자마자, 기억층 안에 있는 자기 쌍극자들은 교환 결합을 통하여 기준층에 있는 그것들과 평행하게 정렬되고 (복제온도에서), 그리하여 기억층에 있는 그 자구들은 지워진다.
본 발명의 목적은 각각 Pt/Co 다층으로 구성된 적어도 두개의 자기-광학층으로 구성된 유사한 유형의 시스템을 생산하는 것이다.
상기한 바대로, 어떤 직접 중복기입(DOW) 시스템도 아직 상업적으로 유용하지 않다. 상업적인 RE-TM DOW필름이 개발된다. 하더라도, 부동태 기층과 덧칠(overcoat)의 사용을 필요로 하는 빈약한 부식 내성과 산화 용이성, 그리고 보다 짧은 파장 또는 "청색" 레이저에 의한 고밀도 기록에 대하여는 이들 재료를 사용할 수 없는 짧은 파장에서의 작은 극 커어 회전 등과 같이, RE-TM 재료의 사용에 관련된 잘 알려진 많은 불리한 점들이 존재한다. 따라서 직접 중복기입 Pt/Co 시스템 개발은 요구성이 매우 높은 것이 명백하다.
린(위에서 언급된)에 의해 지적된 바와 같이, 레이저-변조된 직접 중복기입 시스템은 포화보자력, 퀴리온도, 그리고 층 사이의 교환 결합에 대한 특정한 요구조건을 만족하는 M0 재료의 사용을 필요로 한다. 기억층과 기준층 사이의 바라는 HC와 TC 차이값에의 도달이 RE-TM 재료에서는 쉽게 얻어질 수 있는 반면, Pt/Co 시스템에 대하여는 그러하지 않아 왔다.
이론적으로, Pt/Co 다층의 열자기 특성은 예를 들면 다층 적층(stack)안에 있는 개개의 충돌의 두께를 조정함으로써, 및/ 또는 다층 적층의 층 높이, 즉 적층으로 구성된 "주기들"의 총 수를 조정함으로써 제어될 수도 있다(한 주기는 하나의 백금 낱개층과 하나의 코발트 낱개층으로 구성된다). 백금과 코발트 중 백금의 총 백분율을 증가시키면 Pt/Co 다층 적층의 퀴리온도가 낮아지며, 반면 다층 적층의 높이를 증가시키면(일정한 백금 백분율에서) Pt/Co 다층 적층의 퀴리온도는 한계에 이를 때까지 증가하게 된다.
그러나, 우리의 지식으로는 아무도 아직까지 퀴리온도 제어를 적층 주기의 총 수의 함수로서 증명할 수 없었다. 본 발명을 만드는 과정에서, 본 발명자는 실제로 퀴리온도를 제어할 수 있었으며, 이는 아래 실시예 1에 증명되어 있다.
Hc와 Tc의 제어의 달성 없이는 각각 독립적인 자기-광학 성질을 가지는 복수의 MO 층들을 지니는 시스템의 제작은 불가능하다. 간단한 Pt/Co 다층 적층 시스템에 있어 필요한 요구조건 달성의 상당한 어려움과 표면상의 불가능이 그 분야의 연구자들로 하여금 Pt/Co 시스템에 포함될 다른 재료를 찾도록 하였다. 이것이 시스템 자체와 그 제작을 복잡하게 하고, 필름의 다른 성질에 있어서의 편차를 초래할 수도 있다.
예를 들어, JP 3,235,237A는 서로 다른 자기 성질을 가진 두개의 수직-자화 층을 밝혀 주는데, 그 층들은 자기적으로 결합되며 얇게 갈라진다. 한 예에서, MO 재료는 Pt와 Fe70Co30의 첫번째 자기층과 Pd/Co의 두번째 자기층으로 구성된다.
복잡한 재료 시스템이 포함되며, 네 요소의 제어된 용착(deposition)이 요구된다.
Pt/Co 대신 Pd/Co 의 사용 또는 철의 함유가 바람직하지 않게 시스템의 극 커어 효과를 감소시킬 것이라는 점이 일반적으로 받아들여지고 있다.
본 발명의 출원인은, 레이저 전력 변조를 가진 데이타의 직접 중복기입을 위해 필요한 성질을 가진 두 층을 지니는 간단한 Pt/Co 다층 MO 시스템을 제공하기 위하여, Pt와 Co만으로 다층으로 구성되는 시스템의 생산에 목표를 두어 왔으며, 필요한 만큼 그들의 HC를 조정하면서 두 Pt/Co 다층 각각의 소정의 TC를 만족할 만한 범위내로 유지할 수 있게 되었다.
최근 몇년간의 MO 산업에서의 많은 관심과 연구 노력에도 불구하고, 독립적으로 제어되는 HC와 TC를 가진 간단한 Pt/Co 적층 다층 시스템이 달성된 것은 이번이 처음이다. 그러한 성과는 실용적인 DOW Pt/Co 시스템에 대한 연구에 있어서 지극히 의미심장하고 중요한 진일보이다.
따라서, 본 발명은 하나의 기판재료와 다층의 중간층에 하나 또는 두개의 다층 또는 분리용착된 재료로 구성된 스페이서가 제공된 적어도 두개의 백금과 코발트 다층필름으로 구성된, 자기-광학 기록에 적합하고 자료의 직접 중복기입을 허용하는 퍼텐셜을 가진 재료 시스템을 제공하는 바, 상기 다층필름 중 하나는 상대적으로 높은 실온 포화보자력(HC)과 낮은 퀴리온도(TC)를 가지며 기억층으로 알려져 있고 상기 다층필름중 또 하나는 상대적으로 낮은 실온 포화보자력과 높은 퀴리온도를 가지며 기준층으로 알려져 있으며, 두 다층필름 사이의 포화보자력과 퀴리온도의 차이는 직접 중복기입 공정을 허용하기에 충분하다.
실제적인 직접 중복기입 공정은, 필요한 HC와 TC성질에 주가하여, 수직 자기이방성의 두층이 교환 결합되어질 것을 필요로 한다(See Tsutsumi et al, J. Magn. ＆ Mag. Mat 118(1993) 231-247; Lin, J. Appl. Phys. 67(9), 1 May 1990; Kobayashi et al, Jap. J. App. Phys., Vol 20, No 11, Nov 1981, pp 2089-2095). 본 발명에 따라 예를 들면 MO 시스템의 제작 동안 스페이서 두께의 조정과 공정 매개변수의 제어를 통하여 수직 자기이방성 및/또는 교환 결합 강도의 제어가 달성가능하다.
그러므로, 본 발명은 백금과 코발트의 다층필름이 교환 결합되고 수직 자기이방성을 가지고 있는 본 발명의 재료 시스템을 포함하는 MO 기록에 적합하고 데이타의 직접 중복기입을 허용하는 퍼텐셜을 가진 재료 시스템을 또한 제공한다.
본 발명의 재료 시스템에서, 하나의 다층(n-1번째 다층)에 있는 마지막 Co층을 그 다음 n번째 다층에 있는 첫번째 Co층으로부터 분리하는 재료가 스페이서로 알려져 있다. 분리 용착된 스페이서가 없는 곳에서는, 이웃하는 다층들이 하나 또는 둘 다의 다층의 Pt층에 의해 분리된다. 즉 상기한 하나 또는 둘 다의 다 층으로부터의 Pt가 스페이서를 형성한다. 스페이서가 상기한 하나 또는 둘 다의 다층으로부터의 Pt층으로 구성되든 아니든 간에, 분리 용착된 스페이서 구조는 어떠한 또는 각각의 다층의 중간층에서 제공될 수도 있다. 편의상 스페이서 구조는 백금으로 되어 있으나 다른 금속 또는 질화 실리콘과 같은 절연 재료 또는 재료들의 결합으로 될 수도 있다.
이하 본 출원에 있어서 스페이서는, 상기 스페이서가 어떠한 다층의 일부로서 용착되든 아니든 간에, n-1번째 다층에 있는 마지막 Co층을 n번째 다층에 있는 첫번째 Co층으로부터 분리하는 그러한 재료로 한정된다.
선택적으로, 기판과 인접한 Pt/Co 다층필름 사이에 백금 또는 다른 금속 또는 절연 재료 또는 재료들의 결합으로 된 중간층이 있을 수 있다. 중간층은 백금으로 되는 것이 바람직하다.
RE-TM DOW 필름에 있는 기억층과 기준층의 Hc와 Tc에 대한 값이, 예를 들어 린(위에서 언급된)에 의하여 조사되어 왔다. 명백히, 아무도 Pt/Co 직접 중복기입 시스템에 대한 실제 Hc와 Tc값을 정량화하지 못해 왔다. 그러므로, 본 발명의 목적상 두층 사이의 Hc와 Tc의 차이가 직접 중복기입 공정을 허용하기에 충분하다고 간주되기 위하여, 우리 의견으로 기억층과 기준층의 Hc와 Tc의 용어로써 무엇이 요구되는지 분명히 하여 왔다. 아래 방정식은 위에서 참조된 고바야시로부터 인용되었다.
그러므로 본 발명의 목적상 그리고 DOW에 대한 퍼텐셜을 정의하기 위해, Hc(기억층)에서 Hc(기준층)를 뺀 값이
보다 크다는 조건하에서, 기준층의 HC가 1.0 내지 6k0e 또는 1.5 내지 4k0e와 같이 0.5 내지 10k0e일때 기억층의 HC는 3-10k0e 또는 3-8k0e와 같이 2 내지 15k0e의 범위 내가 될 수도 있다; 여기서 σW는 교환 결합 강도, MS는 포화 자화 그리고 h는 다층의 두께이다; 기준층의 TC가 기억층의 TC보다 약 75℃ 내지 100℃ 또는 100℃이상 높다고 가정할 때, 기억층의 TC는 되도록 150℃ 내지 300℃ 또는 150℃ 내지 200℃와 같이 100℃ 내지 400℃로 하고, 기준층의 TC는 되도록 250℃ 내지 500℃ 또는 250℃ 내지 400℃와 같이 175℃ 내지 500℃로 한다.
위의 TC에 대한 값은 변할 수도 있는 제안된 값이다; TC의 하한선은 아마 잡음 율에 따라 다층필름 캐리어에 의해, 그리고 상한선은 레이저에 대한 손상으로 레이저 전력과 다층필름의 임계값에 의해 주어진 것이다. 층들 사이의 차이는 다층이 어떻게 제조되었는가에 따라 변할 수도 있다.
최대한 되도록이면, 본 발명의 재료 시스템은 복제 온도에서의 기억층의 포화보자력에 관하여 다음 요구조건을 만족하도록 한다:
포화보자력에 대한 이 명세서에서의 상기 그리고 이하의 인용부분은 달리 언급이 없으면 실온 포화보자력을 지칭하는 것으로 한다.
기판과 최초의 Pt/Co 다층필름 사이에 중간층이 있는 곳에서, 상기 중간층의 평균두께는, 절연체로 구성될 때 수천 Å까지의 두께를 가질 수도 있는 반면, 금속으로 구성되었을 때는 50Å에 이르거나 되도록 부-단층 두께가 20Å인 것과 같이 250Å에 이를 수도 있다.
스페이서 평균두께는 100Å에 이를 수도 있으며, 바람직하기로는 25Å까지로 한다.
본 발명의 교환 결합시스템에서, 스페이서 두께는 부-단층 두께가 25Å인 것과 같이 50Å에 이르러야 한다. 본 발명의 스페이서와 중간층 위에서 수행되는 후-용착처리가 실제 두께를 변경시키는 효과를 가질 것이기 때문에, 여기서 언급된 두께는 어떠한 후속 처리 및/또는 어떠한 후속 처리 후에 남는 스페이서와 중간층 재료의 양 이전에, 실제로 용착된("용착된 대로") 스페이서와 중간층 재료를 나타낸다.
바람직하기로는 본 발명의 재료 시스템에 있는 각각의 개별 코발트 층은 12Å에 이르는 두께를 가지도록 하며 각각의 개별백금층은 25Å에 이르는 두께를 가지도록 한다. 최대한 바람직하기로는, 각각의 코발트층의 두께는 2-5Å 그리고 각각의 백금층의 두께는 3-20Å으로 한다. 각각의 총 다층두께는 되도록 500Å 이하의 두께를 가지도록 한다. 각각의 다층필름은 되도록 총 50층까지로 구성하거나, 예를 들어 2-15 주기처럼 Pt/Co의 25 "주기"로 구성한다.
기판 재료는 적합한 금속이나 절연 재료와 같은 어떠한 적합한 재료, 또는 폴리카보네이트나 유리와 같은 중합체가 될 수도 있다. 바람직하기로는 기판 재료는 유리로 한다. 상업적 RE-TM MO 디스크에서는, 기판과 MO재료 사이에 질화실리콘돠 같은 "광학 강화층"을 포함시키는 것이 상례로 되어 있다. 이 층은 그 열적 성질을 고려하여 최적화될 수도 있다. 이 출원서의 발명을 위하여 기판의 기준은 광학적 강화를 위한 물질의 하나 또는 그 이상의 층이 용착된 기판들을 포함하고자 한다. 그러므로 예를 들면, 기판 재료는 실리콘, 질화실리콘, 산화실리콘, 질화알루미늄, 산화아연과 다른 그러한 재료들의 군(群)으로부터 선택된 절연 재료가 용착되어 있는 유리가 될 수도 있다.
기판에 부가되는 상업적 RE-TM MO 디스크 구조층에 있어서는, 광학 강화와 MO 다층이 보통 포함한다. 그러한 부가층은 임의로, 예를 들어 알루미늄으로 된 열적으로 최적화된 반사층을 포함할 수도 있다. 본 발명의 재료 시스템은 전형적인 디스크 구성에 사용될 수도 있으며, 따라서 본 발명은 본 발명의 재료 시스템으로 구성되는 자기-디스크를 제공한다.
사용에 있어서, 레이저 변조된 열-자기 MO 데이타 저장 시스템은 두가지 방식으로, 즉 기판을 통하여 또는 다층 측면으로부터 레이저에 의해 광학적으로 어드레스 지정될 수도 있다. 관례상 직접 중복기입 시스템에서, 레이저는 그 시스템의 어느 다른 자기-작용된 구성요소보다 기억층 위에 입사된다. 그러므로, 기판 레이저 조명을 통하여 경우는 기억층이 기판에 인접하여야 하고, 다층 측면 레이저 조명으로부터의 경우는 기억층이 레이저에 가장 가까워야 한다(그러므로 두 다층 시스템에서, 기준층은 기판에 인접할 것이다).
당해 발명에 따라 재료 시스템을 만드는 특별한 방법은 시스템의 본질과 결합, 그리고 기판과 다층 측면 레이저 조명을 통하는 경우에 주로 사용될 의도인지 여부에 달려있다.
일반적으로, 당해 발명의 재료 시스템은 다음으로 구성되는 공정에 의해 만들어질 수 있다; 기판의 임의의 초고온 처리 공정; 기판 재료 위에의 선택 중간층의 스퍼터 용착과 중간층의 임의의 초고온 처리공정 또는 열 처리; 기판 또는 중간층 위에의 Pt와 Co 다층의 스퍼터 용착; 다층의 임의의 열 처리; 다층 위에의 임의의 스페이서 구조의 스퍼터 용착과 임의의 초고온 처리공정 및/또는 상기 스페이서 구조의 열 처리와 스페이서 구조 또는 Pt와 Co 다층 위에의 Pt와 Co 다층의 스퍼터 용착 그리고 다층의 임의의 열 처리.
둘 이상의 Pt와 Co 의 다층으로 구성되는 재료 시스템에 대하여 각각의 부가층은 상기한 바와 같이 이전에 용착된 다층 또는 스페이서 구조 위에 용착될 수도 있다.
그러므로, 기판에 인접한 Pt/ Co 다층은 임의로 초고온 처리된 기판 위에 스퍼터링될 수도 있으며, 바람직하기로는 임의로 초고온 처리된 기판 위에 용착된 적합한 두께의 금속 또는 절연 중간층 위에 용착되도록 하고 적어도 초고온 처리공정과 열처리중 하나에 의해 처리되도록 한다. 용착된 다층은 열처리하에 둘 수도 있다.
중간층의 사용과 처리, 다층의 처리 그리고 용착 동안에 사용된 실제적인 공정 매개 변수는 모두 다층의 포화보자력과 수직 자기이방성(pma)의 제어에 기여한다. 두번째 용착된 층의 수직 자기이방성과 포화보자력의 제어는, 처음에 용착된 층 및/또는 교환 결합과의 바라는 포화보자력 차이를 만들기 위해, 용착 동안에 사용된 실제적인 공정 매개변수의 제어 및/또는 위에 기록된 바와 같은 적합한 두께를 가진 스페이서의 사용으로 그 다음에 얻어질 수도 있다.
단일 다층이나 다층 적층에 있는 첫번째 다층의 용착에 있어서, 이중성장 표면 초고온 처리가 MO 필름 특성의 제어에 있어 사용될 수도 있다(공개번호 0 549 246 A2의 유럽 특허출원에 기술한 바와 같이). 다층 적층 시스템에서의 후속 다층 용착은, 최초의 다층(들)의 성질이 허용한도내로 유지된다면, 조심스러운 초고온 처리(들)을 허용한다. 적층된 다층 경우에 있어서 기존재 필름은 어느 정도 후속 초고온 및/또는 열처리 공정의 효과를 변조하는 구조적인 프리커서 또는 템플릿(template)으로 작용한다.
스페이서는 어떠한 또는 각각의 단계에서의 임의의 초고온 처리공정 및/또는 열처리와 함께, 증가 두께의 단일 용착 또는 일련의 용착으로 형성될 수도 있다.
중간층 또는 스페이서의 스퍼터 용착은 어떠한 영족 기체(noble gas) 또는 영족 기체들의 혼합 내에서 수행될 수도 있다. 바람직하기로는 중간층 또는 스페이서는 하나 또는 그 이상의 Ar, Kr과 Xe 내에서 스퍼터링되도록 한다. 스페이서의 형성에 있어서, 활성 기체/비활성 기체의 혼합이 사용될 수도 있다. 스퍼터링율은 수백 Å/s의 금속에 이를 수도 있으나 바람직하기로는 10Å/s 또는 1Å/s와 같이 100Å/s 까지로 한다.
Pt/Co 다층은 어떠한 영족 기체 또는 영족 기체들의 혼합내에서 스터퍼링될 수도 있으나 바람직하기로는 하나 또는 그 이상의 Ar, Kr과 Xe 내에서 스터퍼링되도록 한다. 스퍼터링율은 보통 1-20Å/s의 금속의 범위내가 될 수 있다.
스퍼터 용착은 어떠한 적합한 수단을 통하여 수행될 수도 있다. 직류 또는 고주파 또는 마이크로파 자전관-, 이극관-, 삼극관- 스퍼터링, 또는 이온 또는 원자총으로부터 나오는 에너지 입자에 의한 포격을 통한 표적의 스퍼터링 등과 같은 많은 그러한 수단들이 관련기술에서 알려져 있다.
다층 스퍼터링 동안에, 기판과 다층의 구성요소의 스퍼터 원(sources)사이의 거리는 다를 수도 있으며, 필름성장동안 기판에서의 응축 금속 입자의 바람직한 저 도달 에너지를 얻기 위하여는 스퍼터링 표적을 떠난 입자의 초기 에너지와 스퍼터링 동안의 스퍼터 가스의 본질, 압력, 구성 그리고 온도에 따라서, 압력 거리 관계에 따라서 다양하다.
도달 에너지의 제어는 또한 중간층과 스페이서 구조의 용착 동안에 중요하다.
초고온 처리공정은 높은 에너지 입자 포격으로 이루어지며, 적당한 만큼의 중간층이나 다층의 용착 이전에 기판, 중간층 또는 스페이서들 중 어느 것 또는 모두의 표면 특성에 영향을 주기 위하여 사용된다. 필름 성장의 초기 단계에서, 성장 표면의 본질은 필름구조를 확장하는 데 중대한 영향을 가하게 된다. 중간층, 스페이서 그리고 Pt/Co 얇은 필름 다층의 얇은 성질은, MO 성질에 유익한 필름 미세구조 외관을 확장하기 위해 성장 표면의 표면 처리를 통해 어느 정도의 필름 성장의 제어를 허용한다. 당해 발명의 공정에서는 MO 성질을 유리하게 높이기 위하여 기판을 가열할 필요가 없다. 적합하게 처리된 성장 표면은 필름 용착에서 낮은 에너지 입자의 사용에 의해 지워지지 않으며, 따라서 MO 필름에서 바람직한 MO 특성을 제공하는 성장 방식이 실시되도록 허용된다.
초고온 처리공정은 편의상, 예를 들어 낮은 압력의 공기중에서 기판 테이블에 고주파 여기(勵起)나 직류 바이어스를 가함에 의해, 또는 낮은 압력의 공기중에서 기판이나 중간층을 플라즈마 원 가까이에 설치함에 의해, 또는 이온이나 원자 총과 같은 입자 총으로부터의 입자 표격에 의해 제공될 수도 잇다.
기판 위에서 수행된 초고온 처리공정에서 고주파 여기가 사용되는 곳에서, 약 50Å에 이르는 용착된 만큼의 두께를 가진 중간층이 적용되는 곳에서, 높은 에너지 입자 포격을 유도하는 가해진 에너지 밀도는, 편의상 0.35Wcm-2에 이르는 전력밀도와 함께 편의상 300Jcm-2에 이를 수도 있다. 그러나, 기판의 본질에 의하여 더 높은 값의 에너지 밀도와 전력 밀도가 사용될 수도 있다. 기판에 유도된 바이어스, 전력 밀도 그리고 에너지 밀도에 대한 적절한 고려 또한 중간층과 스페이서의 초고온 처리에 적용된다.
각각의 금속 다층, 또는 중간층, 또는 스페이서가 용착 후에 열처리될 수도 있다.
바람직하기로는 각각의 다층이 용착 후에 열처리되도록 한다. 상기한 열처리는 산소의 존재하에서, 예를 들어 공기중에서 또는 공기 및/또는 산소 기체를 포함하는 기체의 혼합물에서 유리하게 수행한다. 열처리의 효과는 산소의 압력 또는 분압에 따라 다양하다. 상기한 공기의 사용이 유리할 것이라는 점은 합리적으로 예견될 수 있다. 선택적으로, 상기 열처리가 산소가 하나의 결합된 종류로서 존재하는 대기중에서 수행될 것이라 생각된다.
일반적으로 열처리는, 비록 침강 단계는 필수적이 아니지만, 가열, 침강 그리고 냉각의 단계로 구성된다. 가열은 150-250℃와 같이 100-400℃ 정도의 온도까지 하게 되며, 아무튼 10℃/분 부근 내지 100℃/분 부근과 같은 정도가 될 수 있다.
가열율은 필수적으로 중요한 것이 아니며, 상업적 환경에서는 가능한 한 높은 아마도 10-100℃/s가 될 것이다. 가열은 각각의 단계 후에 열적 안정 상태에 도달하거나 안한 상태로, 하나 또는 그 이상의 단계에서 수행될 수도 있다. 가열에의 노출은 계속되거나 순환되거나, 또는 일부-계속되거나 일부-순환될 수도 있다. 상기한 가열은 어떠한 적절한 수단에 의해 제공될 수도 있다-예를 들면, 가열이 노(爐)에서 수행될 수도 있으며, 또는 견본이 가열되도록 용기 안에 놓일 수도 있으며, 또는 가열이 필라멘틀나 방전전등원과 같은 하나 또는 하나 이상의 계속적인 저항 열원 또는 전등원에 의해 제공될 수도 있다. 따라서, 할로겐 백열전구와 같은 백열전구가 당해 발명에서의 열원으로 사용될 수도 있다. 백열전구가 사용되는 곳에서는 하나 또는 그 이상이 사용될 수 있다. 본 발명의 방법에서 이들은 필름 부근에 예를 들어 위와 아래에, 다층필름과 공간 간격을 두고 놓이게 된다. 어떠한 전구와 다층필름 사이의 거리는 예를 들어 전구의 와트량, 필름의 두께, 그리고 기판의 열적 성질에 따라서 변한다. 전구가 필름 견본에서 방열을 강화하기 위해 및/또는 일정하게 하기 위해 곡선 모양의 반사기에 의해 둘러싸이는 이점이 있다. 견본을 균일하게 조명하기 위해서는 포물선 형태의 반사기를 사용하는 것이 유리하다.
열처리의 두번째 단계는 임의의 침강단계로, 여기에서 재료는 30분에 이르는 또는 5분에 이르는 또는 바람직하기로는 1분이나 그 이하, 심지어는 1초 미만 정도로 적은 시간의 주기로 온도를 유지하게 된다. 그 이후에 재료는, 하나 또는 그 이상의 단계로 그리고 바란다면 다양한 비율로 냉각되거나 냉각이 허용된다.
10℃/분 또는 바람직하기로는 100℃/분에 이르는, 어떠한 실제적인 냉각율이 사용될 수도 있다. 냉각율은 필수적으로 중요하지는 않으며 상업적 환경에서는 가능한 한 높은, 아마도 10℃/s 내지 100℃/s가 될 것이다. 어떠한 적합한 냉각방법이 사용될 수도 있다. 바란다면, 상기 열처리는 자기장 내에서 수해될 수도 있다.
이 발명은 이제 발명을 설명할 의도로 된 그러나 발명을 제한할 의도가 아닌 실시예들을 통하여 설명될 것이다.
자기-광학 측정은 주문하여 만든 극 커어 곡선 추적자를 사용하여 670nm에서 실행되었다. 달리 지적된 바가 없으면, 측정은 재료의 다층 측면을 통하여 행해진 것이다.
모든 실시예에서 사용된 스퍼터링 기계는 수정된 Nordiko Ns 3750으로서, 영국 햄프셔하반트의 노디코 주식회사에 의해 공급되고 존슨 맛쎄이 기술 센터(Johnson Matthey Technology Centre)에서 수정되었다. 모든 경우에 있어 스퍼터링 전극은 직류 및/또는 고주파 평면 마그네트롤이었다. 달리 언급이 없으면, 모든 처리는 공기중에서, 대기압에서 수행된 것이다.
실시예 1은 다층 주기의 수의 변화를 통한 퀴리온도의 제어를 증명한다.
실시예 2a-2d는 코발트에 대한 백금의 비율의 조정을 통한 퀴리온도의 제어를 증명한다.
실시예 3a-3g는 퀴리온도에 대해 변화하는 공정 매개변수의 효과를 조사한 것이다.
실시예 4-6은 이중-다층 구조에서의 HC와 TC의 제어를 증명한다.
실시예 7-10은 이중층 구조에서의 교환 결합을 증명한다.
미리 세척된 유리기판을 진공실 안에 있는 기판 테이블 위에 올려놓고, 이 진공실을 약 2-5 x 10-6mb의 기저 압력이 되게 펌핑하였다.
1.5 x 10-2mb의 압력을 얻기 위하여 순수한 Ar 기체를 펌핑된 진공실 안으로 계량 투입하고, 시스템이 몇분 동안 평형상태로 되도록 하였다("기체평형상태")
지면 전위에 대하여 약 245V의 음 바이어스에서 테이블을 설치하고, 0.34Wcm-2와 동등한, 13.56MHz에서의 1000와트의 일정한 고주파(rf) 전력이 7분 동안 테이블에 가해질 동안, 총 표면적 2960cm2의 8각형 면의 기판 테이블을 백금 스퍼터원으로부터 11cm 그리고 코발트 스퍼터원으로부터 11cm 위치에 놓고 6rpm으로 회전시켰다(초고온 처리 단계 1).
기판 테이블을 8" x 4" Pt 표적으로 맞추어진 평면 마그네트론원으로부터 셔터에 의해 가린 상태로, 스퍼터 표적을 깨끗이 하고 안정된 상태의 조작이 이루어지도록 124W의 직류 전력을 스퍼터원에 몇분 동안 가하였다("표적 예비-조절 단계").
다음에 Pt 중간층이 Pt 스퍼터원에 의해 잇따른 두 패스에서 용착되도록 하여, 총두께 16Å이 되도록 설치하였다. 스퍼터 전극에 공급된 전력은 124W였고, 전극 바이어스는 지면 전원에 대하여 -414V였다. 기판은 지면 전위에 대하여 12 내지 15V의 음 전위 상태에 있었다. 기판과 표적 간격은 11cm였고, 테이블은 6rpm으로 회전되었다("중간층 용착")
다음에 Pt 중간층의 표면을 기판 테이블에 고주파 전력(13.56MHz)을 가함으로써 초고온 처리하였다. 테이블 바이어스를 지면에 대해 -105V로 하고, 기판 테이블을 6rpm으로 회전시켜, 200W의 고주파 전력을 5분의 주기로 가하였다("초고온 처리 단계 2").
소정의 다층 구조의 생산을 위한 Co 플럭스원을 Pt원의 정반대쪽에 그러나 마주보도록 위치한 고주파 평면 마그네트론원에 의해 제공하였다. 어느 한 원으로부터의 플럭스는 그들 사이에 위치한 기판 테이블에 의하여 가려졌다. 얇은 코발트 표적(8"x4"x1mm)을 마그네톤 스퍼터링 효과를 높이기 위해 사용하였다. 기판이 양 스퍼터원으로부터 가려진 상태로, 다층 구조의 제작을 위하여 전력을 각 원에 Pt와 Co 각각의 용착율에 대해 요구된 값으로 가하였다. 이러한 상황은 요구된 용착율에 대한 각각의 전력 세팅에서 스퍼터원의 평형상태가 가능하도록 몇분 동안 유지되었다("다층용착에 앞선 표적 예비-조절").
기판 테이블을 가린 셔터를 제거함으로서 양 원으로부터의 플러스가 테이블에 입사되었고, 기판은 Pt와 Co 층 구조의 변경을 만드는 원 이상으로 회전하였다. 첫번째와 마지막 층이 Pt인 총 7층의 구조, 즉 Pt와 Co의 3.5주기가 6.5테이블 회전에서 얻어졌다. 테이블 회전은 6rpm였으며, 기판 패스당 약 3Å두께의 Co층의 용착을 달성하기 위하여 일정한 고주파 전력이 코발트 스퍼터 전극에 가해졌다.
Pt 스퍼터 전극에 가해진 일정한 직류 전력에 의하여 패스당 약 8Å두께의 Pt층을 얻었다("다층 용착"). Pt 스퍼터 전극에 124W의 직류 전력을 가하여 Pt 표적에 -414V의 바이어스를 만들었다. Co 표적 위에 지면에 대해 -600V의 자기-바이어스를 만들기 위해 400W의 고주파 전력이 사용되었다. 기판은 지면에 대하여 1에서 2V의 음전위 상태에 있었다. 기체 계량 투입과 기판 테이블에 대한 스퍼터 전극의 분리는 "초고온 처리 단계 1"에서 이미 기술하였다.
용착된 다층을 가진 유리 기판을 스퍼터링실로부터 제거하였다.
네개의 추가 견본을 유사하게 준비하였으며, "다층 용착"단계에서 테이블 회전수의 조정이 변하는 주기수를 제공하였다.
각개 견본의 퀴리온도를 측정하여, 표 1에서 주기수의 함수로 도표화하였다.
[표 1]
[실시예 2a]
미리 세척된 유리기판을 진공실 안에 있는 기판 테이블 위에 올려놓고, 이 진공실을 약 2.8 x 10-6mb의 기저 압력이 되게 펌핑하였다.
1.5 x 10-2mb의 압력을 얻기 위하여 순수한 Ar 기체를 펌핑된 진공실 안으로 계량 투입하고, 시스템이 몇분 동안 평형상태로 되도록 하였다("기체 평형상태 1")
지면 전위에 대하여 약 250V의 음 바이어스에서 테이블을 설치하고, 0.24Wcm-2와 동등한, 13.56MHz에서의 710와트의 일정한 고주파 전력이 3분 동안 테이블에 가해질 동안, 총 표면적 2960cm2의 8각형면의 기판 테이블을 백금 스퍼터원으로부터 11cm 그리고 코발트 스퍼터원으로부터 11cm 위치에 놓고 6rpm으로 회전시켰다(초고온 처리 단계 1).
기판 테이블을 8" x 4" Pt 표적으로 맞추어진 평면 마그네트론원으로부터 셔터에 의해 가린 상태로, 스퍼터 표적을 깨끗이 하고 안정된 상태의 조작이 이루어지도록 120W의 직류 전력을 스퍼터원에 몇분 동안 가하였다("표적 예비-조절 단계").
다음에 Pt 중간층이 Pt 스퍼터원에 의해 잇따른 두 패스에서 용착되도록 하여, 총두께 16Å이 되도록 하였다. 스퍼터 전극에 공급된 전력은 120W였고, 전극 바이어스는 지면 전원에 대하여 -406V였다. 기판은 지면 전위에 대하여 10 내지 11V의 음 전위 상태에 있었다. 기판과 표적 간격은 11cm였고, 테이블은 6rpm으로 회전되었다("중간층 용착")
다음에 Pt 중간층의 표면을 기판 테이블에 고주파 전력(13.56MHz)을 가함으로써 초고온 처리하였다. 테이블 바이어스를 지면에 대해 -100V로 하고, 기판 테이블을 6rpm으로 회전시켜, 150W의 고주파 전력을 5분의 주기로 가하였다("초고온 처리 단계 2").
다음에 아르곤 기압을 3.0 x 10-2mb로 조정하였다("기체 평형상태 2")
소정의 다층 구조의 생산을 위한 Co 플럭스원을 Pt원의 정반대쪽에 그러나 마주보도록 위치한 고주파 평면 마그네트론원에 의해 제공하였다. 어느 한 원으로부터의 플럭스는 그들 사이에 위치한 기판 테이블에 의하여 가려졌다. 얇은 코발트 표적(8"x4"x1mm)을 마그네톤 스퍼터링 효과를 높이기 위해 사용하였다. 기판이 양 스퍼터원으로부터 가려진 상태로, 다층 구조의 제작을 위하여 전력을 각 원에 Pt와 Co 각각의 용착율에 대해 요구된 값으로 가하였다. 이러한 상황은 요구된 용착율에 대한 각각의 전력 세팅에서 스퍼터 원들의 평형상태가 가능하도록 몇분 동안 유지되었다("다층용착에 앞선 표적 예비-조절").
기판 테이블을 가린 셔터를 제거함으로서 양 원으로부터의 플럭스가 테이블에 입사되었고, 기판은 Pt와 Co 층 구조의 변경을 만드는 원 이상으로 회전하였다. 첫번째와 마지막 층이 Pt인 총 25층의 구조가 12.5테이블 회전에서 얻어졌다. 테이블 회전은 6rpm였으며, 기판 패스당 약 3Å두께의 Co층의 용착을 달성하기 위하여 일정한 고주파 전력이 코발트 스퍼터 전극에 가해졌다. Pt 스퍼터 전극에 가해진 일정한 직류 전력에 의하여 패스당 약 6Å두께의 Pt층을 얻었다("다층 용착"). Pt 스퍼터 전극에 90W의 직류 전력을 가하여 Pt 표적에 -370V의 바이어스를 만들었다. Co 표적 위에 지면에 대해 -520V의 자기-바이어스를 만들기 위해 400W의 고주파 전력이 사용되었다. 기판은 지면에 대하여 1에서 2~3V의 음전위 상태에 있었다.
용착된 다층을 가진 유리 기판을 스퍼터링실로부터 제거하였다.
다층의 퀴리온도를 측정하였다.
[실시예 2b]
다음과 같이 주의하여 조정하면서 실시예 2a의 공정을 그대로 진행하였다:
"다층 용착" 단계에서 패스당 약 9.5Å의 용착에 대응하여, 150W의 직류 전력을 Pt 스퍼터링 표적에 -397V의 바이어스를 만드는 직류 전극에 가하였다. 첫번째와 마지막 층이 Pt인 총 17층의 Pt/Co 구조가 8.5 테이블 회전에서 얻어졌다.
다층 용착 동안에 기판은 지면에 대하여 3-5V의 음전위 상태에 있었다.
[실시예 2c]
다음과 같이 주의하여 조정하면서 실시예 2a의 공정을 그대로 진행하였다:
"초고온 처리 단계 1"의 단계는 7분 동안 가해진다.
"초고온 처리 단계 2"후에, 아르곤 기압을 2.5 x 10-2mb로 조정하였다("기체 평형 상태 단계").
"다층 용착"단계에서 패스당 약 11Å의 용착에 대응하여 185W의 직류 전력을 Pt 스퍼터링 표적에 -415V의 바이어스를 만드는 직류 전극에 가하였다. 첫번째 층과 마지막 층이 Pt인 총 15층의 Pt/Co 다층 구조가 7.5 테이블 회전에서 얻어졌다.
다층 용착 동안에 기판은 지면에 대하여 2-5V의 음전위 상태에 있었다.
[실시예 2d]
다음과 같이 주의하여 조정하면서 실시예 2c의 공정을 그대로 진행하였다 :
"초고온 처리 단계 1"에서 1000W의 고주파 전력을 가하여 지면 전위에 대하여 약 245V의 음 바이어스를 만들었다.
"다층 용착"단계에서 패스당 약 15Å의 용착에 대응하여 215W의 직류전력을 Pt 스퍼터링 표적에 -428V의 바이어스를 만드는 직류 전극에 가하였다.
첫번째 층과 마지막 층이 Pt인 총 19층의 Pt/Co 다층 구조가 9.5 테이블 회전에서 얻어졌다. 다층 용착 동안에 기판은 지면에 대하여 2-3V의 음전위 상태에 있었다.
표 2에서 Pt 대 Co의 비율에 대한 실시예 2a-2d의 다층의 퀴리온도를 도표화하였다.
[표 2]
[실시예 3a : 초고온 처리공정 단계의 변화]
미리 세척된 유리기판을 진공실 안에 있는 기판 테이블 위에 올려놓고, 이 진공실을 약 2 x 10-6mb의 기저압력이 되게 펌핑하였다.
1.5 x 10-2mb의 압력을 얻기 위하여 순수한 Ar 기체를 펌핑된 진공실 안으로 계량 투입하고, 시스템이 몇분 동안 평형상태로 되도록 하였다("기체 평형상태 1")
지면 전위에 대하여 약 200V의 음 바이어스에서 테이블을 설치하고, 0.24Wcm-2와 동등한, 13.56MHz에서의 700와트의 일정한 고주파 전력이 20분 동안 테이블에 가해질 동안, 총 표면적 2960cm2의 8각형 면의 기판 테이블을 백금 스퍼터원으로부터 11cm 그리고 코발트 스퍼터원으로부터 11cm 위치에 놓고 6rpm으로 회전시켰다("초고온 처리 단계 1").
기판 테이블을 8" x 4" Pt 표적으로 맞추어진 평면 마그네트론원으로부터 셔터에 의해 가린 상태로 스퍼터 표적을 깨끗이 하고 안정된 상태로 조작하기 위하여 124W의 직류 전력을 스퍼터원에 몇분 동안 가하였다("표적 예비-조절 단계").
다음에 Pt 중간층이 Pt 스퍼터원에 의해 잇따른 여섯 패스에서 용착되도록 하여, 총두께 50Å이 되도록 하였다. 스퍼터 전극에 공급된 전력은 124W였고, 전극 바이어스는 지면 전원에 대하여 -414V였다. 기판은 지면 전위에 대하여 15V의 음전위 상태에 있었다. 기판과 표적 간격은 11cm였고, 테이블은 6rpm으로 회전되었다("중간층 용착")
다음에 Pt 중간층의 표면을 기판 테이블에 고주파 전력(13.56MHz)을 가함으로써 초고온 처리하였다. 테이블 바이어스를 지면에 대해 -100V로 하고, 기판 테이블을 6rpm으로 회전시켜, 200W의 고주파 전력을 5분의 주기로 가하였다("초고온 처리 단계 2").
소정의 다층 구조의 생산을 위한 Co 플럭스원을 Pt원의 정반대쪽에 그러나 마주보도록 위치한 고주파 평면 마그네트론원에 의해 제공하였다. 어느 한 원으로부터의 플럭스는 그들 사이에 위치한 기판 테이블에 의하여 가려졌다. 얇은 코발트 표적(8"x4"x1mm)을 마그네톤 스퍼터링 효과를 높이기 위해 사용하였다. 기판이 양 스퍼터원으로부터 가려진 상태로, 다층 구조의 제작을 위하여 전력을 각 원에 Pt와 Co 각각의 용착율에 대해 요구된 값으로 가하였다. 이러한 상황은 요구된 용착율에 대한 각각의 전력 세팅에서 스퍼터원들의 평형상태가 가능하도록 몇분 동안 유지되었다("다층용착에 앞선 표적 예비-조절").
기판 테이블을 가린 셔터를 제거함으로서 양 원으로부터의 플러스가 테이블에 입사되었고, 기판은 Pt와 Co 층 구조의 변경을 만드는 원 이상으로 회전하였다. 첫번째와 마지막 층이 Pt인 총 19층의 구조가 9.5테이블 회전에서 얻어졌다. 테이블 회전은 6rpm였으며, 기판 패스당 약 3Å두께의 Co층의 용착을 달성하기 위하여 일정한 고주파 전력이 코발트 스퍼터 전극에 가해졌다. Pt 스퍼터 전극에 가해진 일정한 직류 전력에 의하여 패스당 약 8Å두께의 Pt층을 얻었다("다층 용착"). Pt 스퍼터 전극에 124W의 직류 전력을 가하여 Pt 표적에 -414V의 바이어스를 만들었다.
Co 표적 위에 지면에 대해 -600V의 자기-바이어스를 만들기 위해 400W의 고주파 전력이 사용되었다. 기판은 지면에 대하여 2 내지 3V의 음전위 상태에 있었다. 기체 계량 투입과 기판 테이블에 대한 스퍼터 전극의 분리는 "초고온 처리 단계 1"에서 이미 기술하였다.
용착된 다층을 가진 유리 기판을 스퍼터링실로부터 제거하였다.
[실시예 3b : 초고온 처리공정의 변화]
미리 세척된 유리기판을 진공실 안에 있는 기판 테이블 위에 올려놓고, 이 진공실을 약 2-5 x 10-6mb의 기저 압력이 되게 펌핑하였다.
1.5 x 10-2mb의 압력을 얻기 위하여 순수한 Ar 기체를 펌핑된 진공실 안으로 계량 투입되었고, 시스템이 몇분 동안 평형상태로 되도록 하였다("기체 평형상태 1")
지면 전위에 대하여 약 240V의 음 바이어스에서 테이블을 설치하고, 0.34Wcm-2와 동등한, 13.56MHz에서의 1000와트의 일정한 고주파 전력이 7분 동안 테이블에 가해질 동안, 총 표면적 2960cm2의 8각형 면의 기판 테이블을 백금 스퍼터원으로부터 11cm 그리고 코발트 스퍼터원으로부터 11cm 위치에 놓고 6rpm으로 회전시켰다("초고온 처리 단계 1").
기판 테이블을 8" x 4" Pt 표적으로 맞추어진 평면 마그네트론원으로부터 셔터에 의해 가린 상태로, 스퍼터 표적을 깨끗이 하고 안정된 상태의 조작이 이루어지도록 124W의 직류 전력을 스퍼터원에 몇분 동안 가하였다("표적 예비-조절 단계").
다음에 Pt 중간층이 Pt 스퍼터원에 의해 잇따른 두 패스에서 용착되도록 하여, 총두께 약16Å이 되도록 설치하였다. 스퍼터 전극에 공급된 전력은 124W였고, 전극 바이어스는 지면 전원에 대하여 -414V였다. 기판은 지면 전위에 대하여 15V의 음전위 상태에 있었다. 기판과 표적 간격은 11cm였고, 테이블은 6rpm으로 회전되었다("중간층 용착")
다음에 Pt 중간층의 표면을 기판 테이블에 고주파 전력(13.56MHz)을 가함으로써 초고온 처리하였다. 테이블 바이어스를 지면에 대해 -70V로 하고, 기판 테이블을 6rpm으로 회전시켜, 100W의 고주파 전력을 10분의 주기로 가하였다("초고온 처리 단계 2").
소정의 다층 구조의 생산을 위한 Co 플럭스원을 Pt원의 정반대쪽에 그러나 마주보도록 위치한 고주파 평면 마그네트론원에 의해 제공하였다. 어느 한 원으로부터의 플럭스는 그들 사이에 위치한 기판 테이블에 의하여 가려졌다. 얇은 코발트 표적(8"x4"x1mm)을 마그네톤 스퍼터링 효과를 높이기 위해 사용하였다. 기판이 양 스퍼터원으로부터 가려진 상태로, 다층 구조의 제작을 위하여 전력을 각 원에 Pt와 Co 각각의 용착율에 대해 요구된 값으로 가하였다. 이러한 상황은 요구된 용착율에 대한 각각의 전력 세팅에서 스퍼터원의 평형상태가 가능하도록 몇분 동안 유지되었다("다층용착에 앞선 표적 예비-조절").
기판 테이블을 가린 셔터를 제거함으로서 양 원으로부터의 플러스가 테이블에 입사되었고, 기판은 Pt와 Co 층 구조의 변경을 만드는 원 이상으로 회전하였다. 첫번째와 마지막 층이 Pt인 총 19층의 구조가 9.5테이블 회전에서 얻어졌다. 테이블 회전은 6rpm였으며, 기판 패스당 약 3Å두께의 Co층의 용착을 달성하기 위하여 일정한 고주파 전력이 코발트 스퍼터 전극에 가하였다. Pt 스퍼터 전극에 가해진 일정한 직류 전력에 의하여 패스당 약 8Å두께의 Pt층을 얻었다("다층 용착").
Pt 스퍼터 전극에 124W의 직류 전력을 가하여 Pt 표적에 -414V의 바이어스를 만들었다. Co 표적 위에 지면에 대해 -600V의 자기-바이어스를 만들기 위해 400W의 고주파 전력이 사용되었다. 기판은 지면에 대하여 1에서 2V의 음전위 상태에 있었다. 기체 계량 투입과 기판 테이블에 대한 스퍼터 전극의 분리는 "초고온 처리 단계 1"에서 이미 기술하였다.
용착된 다층을 가진 유리 기판을 스퍼터링실로부터 제거하였다.
[실시예 3c : 다층 포화보자력의 변화]
다음과 같이 주의하여 조정하면서 실시예 3a의 공정을 그대로 진행하였다 :
1. "초고온 처리 단계 1" 동안에 지면 전위에 대하여 약 245V의 음 바이어스를 만드는 1000W의 고주판 전력을 7분 동안 가하였다.
2. "중간층 용착" 단계 동안에 약 16Å두께의 Pt층이 스퍼터 전극에 의하여 잇따른 두 패스에서 용착되었다.
[실시예 3d : 다층 포화보자력의 변화]
다음과 같이 주의할 예외사항과 더불어 실시예 3c의 제작공정을 그대로 진행하였다 :
"초고온 처리 단계 2" 후에 아르곤 기압을 다음에 2.5 x 10-2mb로 조정하였고 평행 상태가 되도록 하였다.
"다층 용착"단계 동안에 120W의 직류 전원을 Pt 스퍼터 전극에 가하여 Pt 표적상에 -391V의 바이어스를 만들었다. Co 표적상에 지면에 대하여 -520V의 자기-바이어스를 만들기 위해 400W의 고주파 전력을 사용하였다.
[실시예 3e : 열처리를 통해 증대된 포화보자력]
견본을 실시예 3d에서와 같이 준비하여 다음에 다음의 열처리를 받도록 하였다:
견본을 175℃의 뜨거운 판 위에 10분 동안 위치시켰다. 다음에 견본을 꺼내어 실온의 강철 블록에 놓아 실온으로 냉각되도록 하였다.
[실시예 3f : 열처리를 통해 증대된 포화보자력]
견본을 실시예 3d에서와 같이 준비하고 다음에 다음의 열처리를 받도록 하였다:
견본을 175℃의 뜨거운 판 위에 20분 동안 위치시켰다. 견본을 다음에 꺼내어 실온의 강철 블록에 놓아 실온으로 냉각되도록 하였다.
[실시예 3g : 열처리를 통해 증대된 포화보자력]
견본을 실시예 3d에서와 같이 준비한 다음에 다음의 열처리를 받도록 하였다:
견본을 170℃의 구리 블록 위에 70분 동안 놓아둔 다음에 옮겨서 실온의 강철블록에 놓아 실온으로 냉각되도록 하였다. 이 과정은 다음의 차이를 두어 세번 더 반복되었다 :
첫번째의 반복 170℃에서 190분
두번째의 반복 170℃에서 340분
세번째의 반복 234℃에서 210분
실시예 3a-3g에 대한 HC와 TC가 측정되었으며 아래 표 3에 도표화되어 있다.
[표 3]
[실시예 4]
첫번째 층
1. 미리 세척된 유리 현미경 슬라이드를 진공실 안에 있는 기판 테이블 위에 올려놓고, 이 진공실을 1.3 x 10-6mb의 기저 압력이 되게 펌핑하였다.
2. 1.5 x 10-2mb의 압력을 얻기 위하여, 순수한 아르곤 기체를 펌핑된 진공실 안으로 계량 투입되었고, 시스템이 몇분 동안 평형상태로 되도록 하였다("기체 평형상태 1")
3. 지면 전위에 대하여 약 250V의 음 바이어스에서 테이블을 설치하고, 0.34Wcm-2와 동등한, 13.56MHz에서의 1000와트의 일정한 고주파 전력이 테이블에 가해질 동안, 면적 2960cm2의 기판 테이블을 두 반대편 스퍼터원 각각으로부터 11cm 위치에 놓고, 6rpm으로 회전시켰다. 전력을 7분 동안 계속 가하였다("초고온 처리 단계 1").
4. 기판 테이블을 8" x 4" Pt 표적으로 맞추어진 평면 마그네트론원으로부터 셔터에 의해 가린 상태로, 스퍼터 표적을 깨끗이 하고 안정된 상태의 조작이 이루어지도록 120W의 직류 전력을 스퍼터원에 몇분 동안 가하였다. 기압이나 계량투입에 대하여는 아무 변화가 없다("표적 예비-조절 단계").
5. 다음에 Pt 중간층이 Pt 스퍼터원에 의해 잇따른 두 패스에서 용착되도록 하여, 총두께 16Å이 되도록 하였다. 스퍼터 전극에 공급된 전력은 120W였고, 전극 바이어스는 지면 전원에 대하여 -408V였으며, 기판과 표적 간격은 11cm였고, 테이블은 6rpm으로 회전되었으며, 지면 전위에 대하여 약 -15V의 유도 바이어스를 포함하도록 하였다("Pt 중간층 용착")
6. 다음에 Pt 중간층의 표면을 기판 테이블에 고주파 전력(13.56MHz)을 가함으로써 초고온 처리하였다. 테이블 바이어스를 지면에 대해 -110 내지 -105V로 하고, 기판 테이블을 6rpm으로 회전시켜, 200W의 고주파 전력을 5분의 주기로 가하였다("초고온 처리 단계 2").
아르곤 기압을 다음에 2.5 x 10-3mb로 조정하였고, 평형상태로 되기 위한 시간을 허용하였다.
7. Pt원의 정반대쪽에 그러나 마주보도록 위치한 고주파 평면 마그네트론원이 소정의 다층 구조의 생산을 위한 Co 플럭스원을 제공하였으며, 어느 한 원으로부터의 플럭스는 그들 사이 중앙에 위치한 기판 테이블에 의하여 가려졌다. 얇은 코발트 표적(8"x4"x1mm)을 마그네톤 스퍼터링 효과를 높이기 위해 사용하였다. 기판이 양 스퍼터원으로부터 가려진 상태로, 다층 구조의 제작을 위하여 전력을 각 원에 Pt 또는 Co 각각의 용착율에 대해 요구된 값으로 가하였다. Pt 전력을 먼저, 그리고 Co 전력을 다음에 설치하였다. 이러한 상황은 요구된 용착율에 대한 각각의 전력 세팅에서 스퍼터원의 평형상태가 가능하도록 몇분 동안 유지되었다("다층 용착에 앞선 표적 예비-조절").
8. 기판 테이블을 가린 셔터를 제거함으로서 양 원으로부터의 플러스가 테이블에 입사되었다. 기판은 Pt와 Co 층 구조의 변경을 만드는 원 이상으로 회전하였다. 첫번째와 마지막 층이 Pt인 총 15층의 구조가 7.5테이블 회전에서 얻어졌다. 테이블 회전은 6rpm였으며, 기판 패스당 약 3Å두께의 Co층의 용착을 달성하기 위하여 일정한 고주파 전력이 Co 전극에 가하였다. Pt 스퍼터 전극에 가해진 일정한 직류 전력에 의하여 패스당 약 15Å두께의 Pt층을 얻었다.
Co 표적 위에 지면에 대해 -580V의 자기-바이어스를 만들기 위해 400W의 고주파 전력이 사용되었다. Pt 스퍼터 전극에 215W의 직류 전력을 가하여 Pt 표적에 -422V의 바이어스를, 그리고 기판 테이블에 지면 전위에 대해 -102V의 유도 바이어스를 만들었다. 기체 계량투입과 기판-전극의 분리는 위에서 기술된 바와 같다("다층 용착")
9. 용착된 다층을 가진 유리 슬라이드를 스퍼터링실로부터 제거하였다. 견본이 다음과 같은 열처리를 받도록 하였다:
견본을 153℃의 노(爐)안에 40분 동안 위치시켰다. 다음에 견본을 꺼내어, 알루미늄 블럭 위에 놓아 실온으로 냉각되도록 하였다.
[두번째 층]
1. 견본을 진공실 안에 있는 기판 테이블 위에 올려놓고, 진공실을 2 x 10-6mb의 기저 압력이 되게 펌핑하였다.
2. 1.5 x 10-2mb의 압력을 얻기 위하여 순수한 아르곤 기체를 펌핑된 진공실 안으로 계량 투입되었고, 시스템이 몇분 동안 평형상태로 되도록 하였다("기체 평형상태 1")
3. 면적 2960cm2의 기판 테이블을 두 반대편 스퍼터원 각각으로부터 11cm 위치에 놓고 6rpm으로 회전시켰다.
4. 기판 테이블을 8" x 4" Pt 표적으로 맞추어진 평면 마그네트론원으로부터 셔터에 의해 가려진 상태로, 스퍼터 표적을 깨끗이 하고 안정된 상태의 조작이 이루어지도록 124W의 직류 전력을 스퍼터원에 몇분 동안 가하였다. 기압이나 계량투입에 대하여는 아무 변화가 없다("표적 예비-조절 단계").
5. 이전에 용착된 다층중 마지막으로 용착된 Pt층과 이후의 열처리와 더불어, 스페이서 제작이 Pt 스퍼터원에 의해 잇따른 여섯 패스를 통한 약 50Å의 Pt의 용착과 함께 계속되었다. 스퍼터 전극에 공급된 전력은 120W였고, 전극 바이어스는 지면 전원에 대하여 -409V였으며, 기판 테이블 상에 지면 전위에 대해 -15V의 바이어스를 두고, 기판 대 표적 간격을 11cm로 하였으며 테이블은 6rpm으로 회전시켰다("Pt 중간층 용착").
6. 다음에 Pt 중간층의 표면을 기판 테이블에 고주파 전력(13.56MHz)을 가함으로써 초고온 처리하였다. 테이블 바이어스를 지면에 대해 -110 내지 -105V로 하고, 기판 테이블을 6rpm으로 회전시켜, 200W의 고주파 전력을 5분의 주기로 가하였다("초고온 처리 단계 2").
7. Pt원의 정반대 쪽에 그러나 마주보도록 위치한 고주파 평면 마그네트론원이 소정의 다층 구조의 생산을 위한 Co 플럭스원을 제공하였으며, 어느 한 원으로부터의 플럭스는 그들 사이 중앙에 위치한 기판 테이블에 의하여 가려졌다. 얇은 코발트 표적(8"x4"x1mm)을 마그네톤 스퍼터링 효과를 높이기 위해 사용하였다. 기판이 양 스퍼터원으로부터 가려진 상태로, 다층 구조의 제작을 위하여 전력을 각 원에 Pt 또는 Co 각각의 용착율에 대해 요구된 값으로 가하되, 백금 전력 수준을 먼저 설정하였다. 이러한 상황은 요구된 용착율에 대한 각각의 전력 세팅에서 스퍼터원의 평형상태가 가능하도록 몇분 동안 유지되었다("다층 용착에 앞선 표적 예비-조절").
8. 기판 테이블을 가린 셔터를 제거함으로서 양 원으로부터의 플러스가 테이블에 입사되었다. 기판은 Pt와 Co 층 구조의 변경을 만드는 원 이상으로 회전하였다. 첫번째와 마지막 층이 Pt인 총 7층의 구조가 3.5테이블 회전에서 얻어졌다. 테이블 회전은 6rpm였으며, 기판 패스당 약 3Å두께의 Co층의 용착을 달성하기 위하여 일정한 고주파 전력이 Co 전극에 가하였다. Pt 스퍼터 전극에 가해진 일정한 직류 전력에 의하여 패스당 8Å두께의 Pt층을 얻었다.
Co 표적 위에 지면에 대해 -530V의 자기-바이어스를 만들기 위해 400W의 고주파 전력이 사용되었다. Pt 스퍼터 전극에 120W의 직류 전력을 가하여 Pt 표적에 -400V의 바이어스를, 그리고 기판 테이블에 지면 전위에 대해 -1 내지 -2V의 유도 바이어스를 만들었다. 기체 계량투입과 기판-전극의 분리는 앞에서 기술된 바와 같다("다층 용착")
제1도는 이중층 다층 구조에 대한 필름 측면 광학 검색으로부터의 극 커어 곡선을 보여준다.
[실시예 5]
실시예 4에 기술되어 있는 일련의 제조공정을 처음 용착된 다층에 대한 열처리 단계의 생략이라는 예외와 더불어 그대로 진행하였다; 이중층의 용착을 계속적으로 중단 없는 일련의 용착으로 수행하였으며; 필킹턴 PLC에 의해 공급된 유리 기판을 사용하였다.
도 2는 이 실시예에 대한 극 커어 곡선을 보여준다.
[실시예 6]
첫번째 다층
첫번째 다층의 용착을 실시예 5에서와 같은 방법으로 얻었으나, 첫번째 다층의 용착후에 Ar 기압을 1.5 x 10-2mb으로 조정하고 평형상태로 되어졌다.
두번째 층
1. 면적 2960㎠의 기판 테이블을 두 반대편 마그네트론 스퍼터원 각각으로부터 11cm위치에 위치시켰다.
2. 기판 테이블을 8" x 4" Pt 표적으로 맞추어진 평면 마그네트론원으로부터 셔터에 의해 가려진 상태로, 스퍼터 표적을 깨끗이 하고 안정된 상태의 조작이 이루어지도록 120W의 직류 전력을 스퍼터원에 몇분 동안 가하였다. 기압이나 계량투입에 대하여는 아무 변화가 없다("표적 예비-조절 단계").
3. 약 25Å의 두께로 용착되도록 하여, 다음에 Pt 스페이서의 용착이 Pt 스퍼터원에 의해 잇따른 새 패스를 통하여 계속하였다. 스퍼터 전극에 공급된 전력은 120W였고, 전극 바이어스는 지면 전원에 대하여 -405V, 기판 테이블은 지면에 대하여 -12 내지 -15V, 기판 대 표적 간격은 11cm였으며, 테이블은 6rpm으로 회전하였다("Pt 중간층 용착").
4. 다음에 Pt 중간층의 표면을 기판 테이블에 고주파 전력(13.56MHz)을 가함으로써 초고온 처리하였다. 테이블 바이어스를 지면에 대하여 -110 내지 -105V로 하고 기판 테이블을 6rpm으로 회전하여, 200W의 고주파 전력을 5분의 주기로 가하였다("초고온 처리 단계 2").
다음에 아르곤 기압을 2.5 x 10-2mb로 조정하였으며, 평형상태가 되도록 하였다.
5. Pt원의 정반대 쪽에 그러나 마주보도록 위치한 고주파 평면 마그네트론원이 소정의 다층 구조의 생산을 위한 Co 플럭스원을 제공하였으며, 어느 한 원으로부터의 플럭스는 그들 사이 중앙에 위치한 기판 테이블에 의하여 가려졌다. 얇은 코발트 표적(8"x4"x1mm)을 마그네톤 스퍼터링 효과를 높이기 위해 사용하였다. 기판이 양 스퍼터원으로부터 가려진 상태로, 다층 구조의 제작을 위하여 전력을 각 원에 Pt 또는 Co 각각의 용착율에 대해 요구된 값으로 가하되, 백금 전력 수준을 먼저 설정하였다. 이러한 상황은 요구된 용착율에 대한 각각의 전력 세팅에서 스퍼터원의 평형상태가 가능하도록 몇분 동안 유지되었다("다층 용착에 앞선 표적 예비-조절").
6. 기판 테이블을 가린 셔터를 제거함으로서 양 원으로부터의 플러스가 테이블에 입사되었다. 기판은 Pt와 Co 층 구조의 변경을 만드는 원 이상으로 회전하였다. 첫번째와 마지막 층이 Pt인 총 13층의 구조가 6.5테이블 회전에서 얻어졌다. 테이블 회전은 6rpm였으며, 기판 패스당 약 3Å두께의 Co층의 용착을 달성하기 위하여 일정한 고주파 전력이 Co 전극에 가하였다. Pt 스퍼터 전극에 가해진 일정한 직류 전력에 의하여 패스당 8Å두께의 Pt층을 얻었다.
Co 표적 위에 지면에 대해 -580V의 자기-바이어스를 만들기 위해 400W의 고주파 전력이 사용하였다. Pt 스퍼터 전극에 120W의 직류 전력을 가하여 Pt 표적에 -384V의 바이어스를, 그리고 기판 테이블에 지면 전위에 대해 -1 내지 -2V의 유도 바이어스를 만들었다. 기체 계량투입과 기판-전극의 분리는 앞에서 기술한 바와 같다("다층 용착").
필름 측면에 대한 그리고 기판 광학 검색을 통한 극 커어 곡선이 도 3a 및 도 3b에 나타나 있다.
[실시예 7]
첫번째 층
1. 미리 세척된 유리 현미경 슬라이드를 진공실 안에 있는 기판 테이블 위에 올려놓고, 진공실을 3 x 10-6mb의 기저 압력이 되게 펌핑하였다.
2. 1.5 x 10-2mb의 압력을 얻기 위하여, 순수한 아르곤 기체를 펌핑된 진공실 안으로 계량 투입되었고, 시스템이 몇분 동안 평형상태로 되도록 하였다("기체 평형상태")
3. 지면 전위에 대하여 255-240V의 음 바이어스에서 테이블을 설치하고, 0.34Wcm-2와 동등한, 13.56MHz에서의 1000와트의 일정한 고주파 전력이 테이블에 가해질 동안, 면적 2960cm2의 기판 테이블을 두 반대편 스퍼터원 각각으로부터 11cm 위치에 놓고, 6rpm으로 회전시켰다. 전력을 7분 동안 계속 가하였다("초고온 처리 단계 1").
4. 기판 테이블을 8" x 4" Pt 표적으로 맞추어진 평면 마그네트론원으로부터 셔터에 의해 가린 상태로, 스퍼터 표적을 깨끗이 하고 안정된 상태의 조작이 이루어지도록 120W의 직류 전력을 스퍼터원에 몇분 동안 가하였다. 기압이나 계량투입에 대하여는 아무 변화가 없다("표적 예비-조절 단계").
5. 다음에 Pt 중간층이 Pt 스퍼터원에 의해 잇따른 두 패스에서 용착되도록 하여, 총두께 16Å이 되도록 하였다. 스퍼터 전극에 공급된 전력은 120W였고, 전극 바이어스는 지면 전원에 대하여 -408V였으며, 기판과 표적 간격은 11cm였고, 테이블은 6rpm으로 회전되었으며, 지면 전위에 대하여 약 -15V의 유도 바이어스를 포함하도록 하였다("Pt 중간층 용착")
6. 다음에 Pt 중간층의 표면을 기판 테이블에 고주파 전력(13.56MHz)을 가함으로써 초고온 처리하였다. 테이블 바이어스를 지면에 대해 약 -110고 하고, 기판 테이블을 6rpm으로 회전시켜, 200W의 고주파 전력을 5분의 주기로 가하였다("초고온 처리 단계 2").
아르곤 기압을 다음에 2.5 x 10-2mb로 조정하였고, 평형상태로 되도록 하였다.
7. Pt원의 정반대쪽에 그러나 마주보도록 위치한 고주파 평면 마그네트론원이 소정의 다층 구조의 생산을 위한 Co 플럭스원을 제공하였으며, 어느 한 원으로부터의 플럭스는 그들 사이 중앙에 위치한 기판 테이블에 의하여 가려졌다. 얇은 코발트 표적(8"x4"x1mm)을 마그네톤 스퍼터링 효과를 높이기 위해 사용하였다. 기판이 양 스퍼터원으로부터 가려진 상태로, 다층 구조의 제작을 위하여 전력을 각 원에 Pt 또는 Co 각각의 용착율에 대해 요구된 값으로 가하였다. Pt 전력을 먼저, 그리고 Co 전력을 다음에 설치하였다. 이러한 상황은 요구된 용착율에 대한 각각의 전력 세팅에서 스퍼터원의 평형상태가 가능하도록 몇분 동안 유지되었다("다층 용착에 앞선 표적 예비-조절").
8. 기판 테이블을 가린 셔터를 제거함으로써 양 원으로부터의 플럭스가 테이블에 입사되었다. 기판은 Pt와 Co 층 구조의 변경을 만드는 원 이상으로 회전하였다. 첫번째와 마지막 층이 Pt인 총 15층의 구조가 7.5테이블 회전에서 얻어졌다. 테이블 회전은 6rpm였으며, 기판 패스당 약 3Å두께의 Co층의 용착을 달성하기 위하여 일정한 고주파 전력이 Co 전극에 가하였다. Pt 스퍼터 전극에 가해진 일정한 직류 전력에 의하여 패스당 약 15Å두께의 Pt층을 얻었다.
Co 표적 위에 지면에 대해 -540V의 자기-바이어스를 만들기 위해 400W의 고주파 전력이 사용되었다. Pt 스퍼터 전극에 120W의 직류 전력을 가하여 Pt 표적에 -386V의 바이어스를, 그리고 기판 테이블에 지면 전위에 대해 -2V의 유도 바이어스를 만들었다. 기체 계량투입과 기판-전극의 분리는 위에서 기술된 바와 같다("다층 용착")
9. 용착된 다층을 가진 유리 슬라이드를 스퍼터링실로부터 제거하여 다음과 같은 열처리를 받도록 하였다:
견본을 170℃의 구리 블럭 위에 10분 동안 위치시켰다. 견본을 다음에 옮겨서 실온의 강철 블럭 위에 놓아 실온으로 냉각되도록 하였다.
두번째 층
1. 견본을 진공실 안에 있는 기판 테이블 위에 올려놓고, 진공실을 3 x 10-6mb의 기저 압력이 되게 펌핑하였다.
2. 1.5 x 10-2mb의 압력을 얻기 위하여 순수한 아르곤 기체를 펌핑된 진공실 안으로 계량투입하고, 시스템이 몇분 동안 평형상태로 되도록 하였다("기체 평형상태")
3. 면적 2960cm2의 기판 테이블을 두 반대편 스퍼터원 각각으로부터 11cm 위치에 두었다.
4. 기판 테이블을 8" x 4" Pt 표적으로 맞추어진 평면 마그네트론원으로부터 셔터에 의해 가려진 상태로, 스퍼터 표적을 깨끗이 하고 안정된 상태의 조작이 이루어지도록 120W의 직류 전력을 스퍼터원에 몇분 동안 가하였다. 기압이나 계량투입에 대하여는 아무 변화가 없다("표적 예비-조절 단계").
5. 다음에 Pt 중간층 (스페이서 구조의 일부를 형성하는) 이 Pt 스퍼터원에 의해 하나의 패스에 의해 용착되도록 하여, 총 두께 약 8Å이 되도록 하였다. 스퍼터 전극에 공급된 전력은 120W였고, 전극 바이어스는 지면 전원에 대하여 -405V였으며, 기판 대 표적 간격을 11cm로 하고 테이블은 6rpm으로 회전하였다. 지면 전위에 대하여 약 10V의 음 바이어스를 용착 동안에 기판 테이블에 설치하였다("Pt 중간층 용착").
6. 다음에 Pt 중간층의 표면을 기판 테이블에 고주파 전력(13.56MHz)을 가함으로써 초고온 처리하였다. 테이블 바이어스를 지면에 대해 -105 내지 -100V로 하고, 기판 테이블을 6rpm으로 회전시켜, 140W의 고주파 전력을 5분의 주기로 가하였다("초고온 처리 단계 2").
다음에 4Å의 Pt 스페이서가 더 기판 테이블이 12rpm으로 회전된 점을 예외로 하고 단계 4와 5에 기술된 방법으로 용착됨으로써 스페이서 구조가 완성되었다.
7. Pt원의 정반대 쪽에 그러나 마주보도록 위치한 고주파 평면 마그네트론원이 소정의 다층 구조의 생산을 위한 Co 플럭스원을 제공하였으며, 어느 한 원으로부터의 플럭스는 그들 사이 중앙에 위치한 기판 테이블에 의하여 가려졌다. 얇은 코발트 표적(8"x4"x1mm)을 마그네톤 스퍼터링 효과를 높이기 위해 사용하였다. 기판이 양 스퍼터원으로부터 가려진 상태로, 다층 구조의 제작을 위하여 전력을 각 원에 Pt 또는 Co 각각의 용착율에 대해 요구된 값으로 가하되, 백금 전력 수준을 먼저 설정하였다. 이러한 상황은 요구된 용착율에 대한 각각의 전력 세팅에서 스퍼터원들의 평형상태가 가능하도록 몇분 동안 유지되었다("다층 용착에 앞선 표적 예비-조절").
8. 기판 테이블을 가린 셔터를 제거함으로써 양 원으로부터의 플럭스가 테이블에 입사되었다. 기판은 Pt와 Co 층 구조의 변경을 만드는 원 이상으로 회전하였다. 첫번째 층이 Co 이고 마지막 층이 Pt인 총 10층의 구조가 5테이블 회전에서 얻어졌다. 테이블 회전은 6rpm였으며, 기판 패스당 3Å두께의 Co층의 용착을 달성하기 위하여 일정한 고주파 전력이 Co 전극에 가하였다. Pt 스퍼터 전극에 가해진 일정한 직류 전력에 의하여 패스당 8Å두께의 Pt층을 얻었다.
Co 표적 위에 지면에 대해 -510V의 자기-바이어스를 만들기 위해 400W의 고주파 전력이 사용되었다. Pt 스퍼터 전극에 120W의 직류 전력을 가하여 Pt 표적에 -405V의 바이어스를, 그리고 기판 테이블에 지면 전위에 대해 -2 내지 -5V의 유도 바이어스를 만들었다. 기체 계량투입과 기판-전극의 분리는 앞에서 기술된 바와 같다("다층 용착"). 도 4는 이 실시예에 대한 주/부 실온 극 커어 곡선을 나타낸다. 표 4는 부 곡선(교환 결합에 기인한)의 포화보자력 이동을 온도에 대한 함수로 나타내고 있다.
[실시예 8]
첫번째 층
첫번째 층의 제작을 위한 공정은 실시예 7에서의 첫번째 층에 대해 기술한 바와 같았다.
용착된 다층을 가진 유리 슬라이드를 스퍼터링실로부터 옮겨서 다음과 같은 열처리를 받도록 하였다 :
견본을 170℃의 뜨거운 판 위에 73분 동안 위치시켰다. 견본을 다음에 옮겨서 실온의 강철 블럭 위에 놓아 실온으로 냉각되도록 하였다.
두번째 층
1. 견본을 진공실 안에 있는 기판 테이블 위에 올려놓고, 진공실을 1.8 x 10-6mb의 기저 압력이 되도록 펌핑하였다.
2. 1.5 x 10-2mb의 압력을 얻기 위하여 순수한 아르곤 기체를 펌핑된 진공실 안으로 계량 투입하고, 시스템이 몇분 동안 평형상태로 되도록 하였다("기체 평형상태")
3. 면적 2960cm2의 기판 테이블을 두 반대편 스퍼터원 각각으로부터 11cm 위치에 두었다.
4. 기판 테이블을 8" x 4" Pt 표적으로 맞추어진 평면 마그네트론원으로부터 셔터에 의해 가려진 상태로, 스퍼터 표적을 깨끗이 하고 안정된 상태의 조작이 이루어지도록 120W의 직류 전력을 스퍼터원에 몇분 동안 가하였다. 기압이나 계량투입에 대하여는 아무 변화가 없다("표적 예비-조절 단계").
5. 다음에 Pt 중간층이 Pt 스퍼터원에 의해 용착되도록 하여, 총 두께 약 8Å이 되도록 하였다. 스퍼터 전극에 공급된 전력은 120W였고, 전극 바이어스는 지면 전원에 대하여 -405V였으며, 기판 대 표적 간격을 11cm로 하고 테이블을 6rpm으로 회전하였다. 지면 전위에 대하여 약 10V의 음 바이어스를 용착동안에 기판 테이블에 설치하였다("Pt 중간층 용착").
6. 다음에 Pt 중간층의 표면을 기판 테이블에 고주파 전력(13.56MHz)을 가함으로써 초고온 처리하였다. 테이블 바이어스를 지면에 대하여 -110 내지 -105V로 하고, 기판 테이블을 6rpm으로 회전하여, 150W의 고주파 전력을 5분의 주기로 가하였다("초고온 처리 단계 2").
7. Pt원의 정반대 쪽에 그러나 마주보도록 위치한 고주파 평면 마그네트론원이 소정의 다층 구조의 생산을 위한 Co 플럭스원을 제공하였으며, 어느 한 원으로부터의 플럭스는 그들 사이 중앙에 위치한 기판 테이블에 의하여 가려졌다. 얇은 코발트 표적(8"x4"x1mm)을 마그네톤 스퍼터링 효과를 높이기 위해 사용하였다. 기판이 양 스퍼터원으로부터 가려진 상태로, 다층 구조의 제작을 위하여 전력을 각 원에 Pt 또는 Co 각각의 용착율에 대해 요구된 값으로 가하되, 백금 전력 수준을 먼저 설정하였다. 이러한 상황은 요구된 용착율에 대한 각각의 전력 세팅에서 스퍼터원들의 평형상태가 가능하도록 몇분 동안 유지되었다("다층 용착에 앞선 표적 예비-조절").
8. 기판 테이블을 가린 셔터를 제거함으로서 양 원으로부터의 플러스가 테이블에 입사되었다. 기판은 Pt와 Co 층 구조의 변경을 만드는 원 이상으로 회전하였다. 첫번째 층이 Co이고 마지막 층이 Pt인 총 10층의 구조가 5테이블 회전에서 얻어졌다. 테이블 회전은 6rpm였으며, 기판 패스당 약 3Å두께의 Co층의 용착을 달성하기 위하여 일정한 고주파 전력이 Co 전극에 가하였다. Pt 스퍼터 전극에 가해진 일정한 직류 전력에 의하여 패스당 8Å두께의 Pt층을 얻었다.
Co 표적 위에 지면에 대해 -510V의 자기-바이어스를 만들기 위해 400W의 고주파 전력이 사용되었다. Pt 스퍼터 전극에 120W의 직류 전력을 가하여 Pt 표적에 -405V의 바이어스를, 그리고 기판 테이블에 지면 전위에 대해 -2 내지 -5V의 유도 바이어스를 만들었다. 기체 계량투입과 기판-전극의 분리는 앞에서 기술된 바와 같다("다층 용착"). 온도에 대한 함수로서의 부 곡선(교환 결합에 기인한)의 포화보자력 이동이 표 4에 주어져 있다.
[실시예 9]
기억층의 제작을 위한 공정은 최초의 다층에 대해 실시예 7에 기술된 바와 같았다. 다음에 다음 방법으로 열처리가 가해졌다 :
견본을 165℃의 구리 블럭 위에 10분간 위치시켰다. 견본을 다음에 옮겨서 실온의 강철 블럭 위에 놓아 실온으로 냉각되도록 하였다.
이와 유사하게 기준층의 제작을 위한 공정은, 이 다층 내에 있는 개개의 Pt층 두께가 6Å였고, 90W의 직류 전력을 스퍼터 전극에 공급하였으며, 표적 전위가 지면 전위에 대해 -376V이라는 점을 제외하고 두번째 다층에 대한 실시예 7에서와 같다.
이 실시예에 대한 주/부 극 커어 곡선이 도 5a 및 도 5b에 나타나 있다.
표 4는 부 곡선(교환 결합에 기인한)의 포화보자력 이동을 온도에 대한 함수로 나타내고 있다.
[표 4]
[실시예 10]
첫번째 다층
첫번째 층은 실시예 4에 기술된 바와 같이 제작되었다. 견본을 진공실로부터 옮겨서 다음 공정에 따라 열처리하였다 :
견본을 153℃의 노에 40분 동안 위치시켰다. 견본을 다음에 옮겨서 실온의 알루미늄 블럭 위에 놓아 실온으로 냉각되도록 하였다.
두번째 다층
1. 견본을 진공실 안에 있는 기판 테이블 위에 올려놓고, 진공실을 2 x 10-6mb의 기저 압력이 되게 펌핑하였다.
2. 1.5 x 10-2mb의 압력을 얻기 위하여 순수한 아르곤 기체를 펌핑된 진공실 안으로 계량 투입하고, 시스템이 몇분 동안 평형상태로 되도록 하였다("기체 평형상태")
3. 직류 평면 마그네트론 Pt원의 정반대 쪽에 그러나 마주보도록 위치한 고주파 평면 마그네트론원이 소정의 다층 구조의 생산을 위한 Co 플럭스원을 제공하였으며, 어느 한 원으로부터의 플럭스는 그들 사이에 위치하고 각각의 원으로부터 11cm 떨어진 면적 2960cm2의 기판 테이블에 의하여 가려졌다. 얇은 코발트 표적(8" x 4" 1mm)을 마그네트론 스퍼터링 효과를 높이기 위해 사용하였다. 기판이 양 스퍼터원으로부터 가려진 상태로, 다층 구조의 제작을 위하여 전력을 각 원에 Pt 또는 Co 각각의 용착율에 대해 요구된 값으로 가하되, 백금 전력 수준을 먼저 설정하였다. 이러한 상황은 요구된 용착율에 대한 각각의 전력 세팅에서 스퍼터원들의 평형상태가 가능하도록 몇분 동안 유지되었다("다층 용착에 앞선 표적 예비-조절")
4. 기판 테이블을 가린 셔터를 제거함으로써 양 원으로부터의 플럭스가 테이블에 입사 되었다. 기판은 Pt와 Co층 구조의 변경을 만드는 원 이상으로 회전하였다. 첫번째와 마지막 층이 Pt인 총 7층의 구조가 3.5테이블 회전에서 얻어졌다. 테이블 회전은 6rpm였으며, 기판 패스당 3Å두께의 Co층 용착을 달성하기 위하여 일정한 고주파 전력을 Co 전극에 가하였다. Pt 스퍼터 전극에 가해진 일정한 직류 전력에 의하여 패스당 8Å두께의 Pt 층을 얻었다.
Co 표적 위에 지면 전위에 대해 -570V의 자기-바이어스를 만들기 위해 400W의 고주파 전력을 사용하였다. Pt 스퍼터 전극에 120W의 직류 전력을 가하여 Pt 표적에 -470V의 바이어스를, 그리고 기판 테이블에 지면 전위에 대해 -1 내지 -2V의 유도 바이어스를 만들었다. 기체 계량투입과 기판-전극 분리는 앞에서 기술한 바와 같다("다층 용착").
층들 사이의 약한 교환 결합을 설명하는, 이중층 다층 시스템에 대한 주/부 극 커어곡선이 도 6a 및 도 6b에 나타나 있다.

Claims (29)

  1. 기판 재료와 적어도 두개의 백금 및 코발트 다층 필름으로 구성되는, 자기-광학기록에 적합하고 데이타의 직접 중복기입을 허용하는 포텐셜을 가진 재료 시스템에 있어서; 다층 경계면에 하나 또는 양 다층의 Pt층 또는 분리-용착된 재료로 구성되는 스페이서가 구비되며, 상기 다층 필름 중 하나는 상대적으로 높은 실온 포화보자력(HC)과 낮은 퀴리온도(TC)를 가지는 기억층이고, 상기 다층 필름 중 하나는 상대적으로 낮은 실온 포화보자력과 높은 퀴리온도를 가지는 기준층이며, 두 다층 필름 사이의 포화보자력과 퀴리온도의 차이가 직접 중복가입 공정을 허용하기에 충분한 것을 특징으로 하는 재료 시스템.
  2. 제1항에 있어서, HC(기억층)에서 HC(기준층)을 뺀 값이
    보다 크다는 조건하에서, 기준층의 HC가 0.5 내지 10k0e인 반면 기억층의 HC가 2내지 15k0e이며, 단 상기식에서 σw는 교환결합강도이고, MS는 포화자화이며, h는 다층두께인 것을 특징으로 하는 재료 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 기억층의 HC가 3-10k0e인 것을 특징으로 하는 재료 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 기억층의 HC가 3-8k0e인 것을 특징으로 하는 재료 시스템.
  5. 제2항에 있어서, 기억층의 HC가 1-6k0e인 것을 특징으로 하는 재료 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 기억층의 HC가 1.5-4k0e인 것을 특징으로 하는 재료 시스템.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 기준층의 TC가 기억층의 TC보다 75℃ 내지 100℃만큼 더 크다는 조건하에서, 기준층의 TC가 175℃ 내지 500℃인 반면 기억층의 TC가 100℃에서 400℃인 것을 특징으로 하는 재료 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 기준층의 TC가 기억층의 TC보다 100℃ 이상 더 큰 것을 특징으로 하는 재료 시스템.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 기억층의 TC가 150℃ 내지 300℃인 것을 특징으로 하는 재료 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 기억층의 TC가 150℃에서 200℃인 것을 특징으로 하는 재료 시스템.
  11. 제7항 또는 제8항에 있어서, 기준층의 TC가 250℃ 내지 500℃ 것을 특징으로 하는 재료 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 기준층의 TC가 200℃ 내지 400℃인 것을 특징으로 하는 재료 시스템.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 다층 경계면에 있는 스페이서가 하나 또는 양 다층의 Pt층으로 구성되는 것을 특징으로 하는 재료 시스템.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한항에 있어서, 다층 경계면에 있는 스페이서가 분리-용착된 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 재료 시스템.
  15. 제14항에 있어서, 분리-용착된 재료가 백금 또는 기타 금속 또는 절연 물질 또는 조합 재료인 것을 특징으로 하는 재료 시스템.
  16. 제15항에 있어서, 분리-용착된 재료가 백금으로 된 것을 특징으로 하는 재료 시스템.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 스페이서가 50Å까지의 평균 두께로 된 것을 특징으로 하는 재료 시스템.
  18. 제17항에 있어서, 스페이서가 부-단층 두께가 25Å인 평균 두께로 된 것을 특징으로 하는 재료 시스템.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 기판과 인접한 Pt/Co 다층 필름 사이에 백금 또는 기파 금속 또는 절연 재료 또는 조합 재료로 된 중간층이 구비된 것을 특징으로 하는 재료 시스템.
  20. 제19항에 있어서, 중간층이 백금으로 된 것을 특징으로 하는 재료 시스템.
  21. 제20항에 있어서, 중간층이 50Å에 이르는 평균 두께로 된 것을 특징으로 하는 재료 시스템.
  22. 제21항에 있어서, 중간층이 부-단층 두께가 20Å인 평균 두께로 된 것을 특징으로 하는 재료 시스템.
  23. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 코발트 층이 2내지 5Å의 두께를 가진 것을 특징으로 하는 재료 시스템.
  24. 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 백금 층이 3 내지 20Å의 두께를 가진 것을 특징으로하는 재료 시스템.
  25. 제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 다층 필름이 Pt/Co의 2 내지 15주기로 구성되는 것을 특징으로 하는 재료 시스템.
  26. MO 기록에 적합하고 데이타의 직접 중복기입을 허용하는 제21항 또는 이에 종속하는 어느 항의 재료 시스템으로 구성되는 재료 시스템에 있어서, 백금 및 코발트의 다층 필름이 교환 결합되고 수직 자기이방성을 가진 것을 특징으로 하는 재료 시스템.
  27. 제1항 내지 제25항 중 어느 한 항의 재료 시스템으로 구성되는 것을 특징으로 하는 자기-광학 디스크.
  28. 백금 및 코발트의 두 다층 사이에 50Å에 이르는 평균 두께로 된 스페이서가 구비된 것을 특징으로 하는 제26항에 따른 재료 시스템을 제조하는 방법.
  29. 제28항에 있어서, 스페이서가 초고온 처리공정을 거치는 것을 특징으로 하는 방법.
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