KR100342989B1 - 길이방향기록용적층형박막디스크 - Google Patents
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Abstract
디스크 드라이브에 사용되며 적층된 자성층을 갖는 박막 디스크는 단일 스위칭 동작을 나타내어 완만한 히스테리시스 곡선을 만든다. 이는 Cr 또는 Cr 합금 하부층을 증착하기 전에 시드층(seed layer)을 증착함으로써 얻어진다. 시드층 재료는 하부층의 바람직한 배향(preferred orientation: PO)을 [112]로 촉진시키고 이에 따라 둘 이상의 자성층에 [] PO를 촉진되도록 선택된다. [] PO는 자성층의 보자력(Hc) 편차를 최소로 유지하는 데 도움을 준다. 시드층은 하부층에 [112] PO를 주는 NiAl또는 FeAl따위의 B2 형 구조를 갖는 재료 또는 임의의 다른 재료로 이루어질 수 있다. 하부층은 Cr 또는 Cr 합금이고 자성층은 CoPtCrTa, CoPtCrB 또는 CoPtCr인 것이 바람직하다. 자성층 사이의 스페이서층은 하부층과 동일한 재료로 만들어질 수 있지만, 예를 들어 Ru와 같은 육방정계의 재료 등 상이한 재료로 만들어질 수도 있다. 자성층의 기판 온도 의존성이 감소하였기 때문에 본 발명의 디스크는 표준적인 대량 스퍼터링 시스템으로 만들어질 수 있다.
Description
본 발명은 박막 자기 디스크를 갖는 디스크 드라이브와 같은 데이터 기억 장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 다중 자성층을 갖는 박막 자기 디스크에 관한 것이다.
종래 드라이브 어셈블리의 자기 기록 디스크는 통상 기판, Cr 또는 Cr 합금 박막으로 이루어진 하부층, 하부층 위에 증착되어 있으며 코발트를 기본으로 한 자성 합금층, 및 자성 합금층 위의 보호 외피층으로 이루어진다. NiP로 코팅된 AlMg, 유리, 유리 세라믹, 유리질 탄소 등과 같은 다양한 디스크용 기판이 사용되어왔다. 자성층의 미세 구조 파라미터, 즉 결정학적으로 바람직한 배향(preferred orientation: PO), 결정립(grain) 크기 및 결정립 사이의 자기 교환디커플링(magnetic exchange decoupling)은 디스크의 기록 특성을 제어하는데 중요한 역할을 한다. Cr 하부층은 주로 코발트를 기본으로 한 자성 합금층의 PO 및 결정립 크기와 같은 미세 구조 파라미터를 제어하는 데 사용된다. 디스크 상의 층을 이루는 여러 가지 재료의 PO는 반드시 그러한 재료 내에서 발견될 수 있는 유일한 배향은 아니며, 단지 가장 잘 나타나는 배향일 뿐이다. 상승된 온도에서 NiP가 코팅된 AlMg 기판 위에 Cr 하부층이 증착될 때, 바람직한 배향은 통상 [100]이다. 이러한 PO 배향은 hcp 코발트 합금의 [] PO의 에피택셜 성장(epitaxial growth)을 촉진시켜 디스크의 면내(in-plane) 자기 성능(magnetic performance)을 개선한다. [] PO는, 육방 구조(hexagonal structure)의 박막으로서 () 평면이 박막의 표면에 거의 평행한 박막을 말하는 것이다. 마찬가지로, [] PO는, 육방 구조의 박막으로서 () 평면이 그 박막의 표면에 평행한 박막을 말한다. 유리 및 가장 비금속적인 속성을 갖는 기판 위에 Cr 또는 Cr 합금 하부층을 핵형성(nucleation)하여 성장시키는 것은 NiP로 코팅된 AlMg 기판 위에 Cr 또는 Cr 합금 하부층을 핵형성하여 성장시키는 것과 상이하기 때문에, 유리 기판 위에 만들어진 매체는 통상 동일한 증착 조건에서 NiP로 코팅된 AlMg 기판 위에 만들어진 매체에 비해 노이즈(noise)가 더 크다. 이러한 이유로 기판 위에 [시드층(seed layer)이라고 하는] 초기층을 사용할 필요가 있다. 시드층은 자성층에 영향을 미치는 하부층의 핵형성 및 성장을 제어하기 위해 교대로 형성되는 기판과 하부층 사이에 형성된다. 유리 및 비금속 기판 위의 시드층으로 사용되는 몇 가지 재료로 Al, Cr, CrNi, Ti,Ni3P, MgO, Ta, C, W, Zr, AlN, NiAl이 제안된 바 있다[예를 들어, Lee 등이 발표한 1996년 4월 15일자 J. Appl. Phys. p.4902ff의 "Seed Layer induced(002) crystallographic texture in NiAlunderlayers" 참조]. 단일 자성층 디스크에 대하여, Laughlin 등은 NiAl시드층의 사용을 설명하고 있는데, 이 시드층 위에는 2.5 nm 두께의 Cr 하부층 및 CoCrPt 자성층이 형성된다. Cr 하부층을 갖는 NiAl시드층은 자성층 내에서 [] 텍스쳐를 유도하는 것으로 알려져 있다[1996년 9월 IEEE Trans. Magnetic. 32(5), 3632의 "The Control and Characterization of the Crystallographic Texture of Longitudinal Thin Film Recording Media" 참조].
박막 디스크 매체의 신호 대 잡음비(signal to noise: SNR)의 개선은 고밀도 기록 기술에서는 중요한 목표 중의 하나로 남아 있다. 매체의 노이즈를 감소시키기 위해 낮은 노이즈를 갖는 합금을 선택하고, 적절한 하부층을 설계하며, 증착 파라미터를 정밀하게 제어하고, 자성층을 적층시키는 등의 여러 가지 방법이 제안된 바 있다. 적층형 디스크는 스페이서층에 의해 분리되는 2개 이상의 자성층을 갖는다. 예를 들어, 본 발명과 함께 본 출원인에게 공동 양도된 Ahlert 등의 미국 특허 제 5,051,288호는 AlMg/NiP 기판과 Cr, CrV 및 Mo 층에 의해 분리되며 CoPtX 또는 CoNiX 합금으로 이루어진 6개의 층을 갖는 적층형 디스크를 개시하고 있다.
박막 디스크의 자성층을 적층하면 매체의 노이즈를 감소시키는 것으로 알려져 있으나, 적층된 매체는 적층된 자성층의 보자력(coercivity: Hc)이 상당히 다를 수 있다는 사실로 인해 통상 2중 모드 스위칭 동작(bi modal switching behavior)을 나타낸다. 최적의 성능을 갖는 적층된 매체는 단지 한 가지 형태의 스위칭 동작을 나타내야 하며, 이것은 적층된 자성층들이 거의 동일한 Hc 값을 가져야한다는 것을 의미한다. 박막 디스크 기술에 사용되는 대부분의 자성 합금의 경우, Hc는 증착 온도의 함수이다(즉, 기판의 온도가 올라가면 Hc도 커진다). 자기 디스크를 대량으로 생산하는 데 사용되는 스퍼터링 시스템은 기판을 예열하는 능력을 제공하지만, 스퍼터링 프로세스가 소정 시간 이상 진행되면 기판의 온도가 감소한다. 따라서, 적층된 자성층이 예열된 기판 상에서 스퍼터링될 때, 제2층은 더 낮은 온도에서 증착되어 통상적으로 더 낮은 Hc를 갖게 된다. 제2층에서 Hc가 감소됨으로써 적어도 편이(deviation)[또는 킹크(kink)]에 도움을 주어 잔류 자화가 거의 제로(0)인 상태에서 히스테리시스 곡선이 완만한 경사를 갖도록 해준다. 도 3a 및 도 3b는 단일 자성층 (Cr/CoPtCrTa) 및 2개의 층으로 적층된 자성 박막(Cr/CoPtCrTa/Cr/CoPtCrTa) 각각의 통상적인 히스테리시스 곡선을 보여주고 있다. 적층 박막의 히스테리시스에서는 킹크가 명확히 나타난다. 이러한 킹크가 존재한다는 것은 박막이 2개의 스위칭 특성을 가져 고기록 밀도에서 디스크의 기록 성능을 열화(劣化)시킨다는 것을 암시한다.
따라서, 이러한 킹크를 제거하거나 가능한 한 줄이기 위해서는 적층 매체가 2중 모드 스위칭 동작을 갖지 않도록 설계하는 것이 바람직하다.
본 발명은 적층된 자성층을 가지며, 디스크 드라이브에 사용하기 위한 박막 디스크 설계에 대해 기술한다. 디스크는 노이즈가 감소되고, 단일 스위칭 동작을나타내어 디스크를 사용하는 디스크 드라이브에서의 기록 성능을 개선한다. 성능이 개선된 디스크는 PO가 []를 가지며 Hc 변동이 최소인 2개 이상의 적층 자성층을 증착함으로써 형성된다. 하나의 실시예에 있어서 [] PO 자성층은 NiAl또는 FeAl과 같은 B2 구조의 시드층과 [112] PO를 갖는 적절한 하부층을 증착함으로써 만들어진다. 본 발명을 구현하는 디스크들은 이중 모드 스위칭 표시가 최소인 완만한 히스테리시스 곡선을 갖는다. 시드층은 바람직하게는 NiAl이고 하부층은 바람직하게는 Cr 또는 Cr 합금이며, 자성층은 바람직하게는 CoPtCr, CoPtCrTa 또는 CoPtCrB이다. 자성층들 간의 스페이서층은 하부층과 동일한 재료로 만들어지나, 예를 들어 Ru와 같은 육방 결정 재료로 사용되는 상이한 재료로 만들어질 수도 있다. 본 발명의 디스크는 [] PO를 갖는 자성층의 Hc가 기판 온도에 대한 의존도가 감소된다는 사실로 인해 표준적인 대량 스퍼터링 시스템에서 양호한 제조 특성을 갖는다.
도 1은 본 발명의 실시에 이용할 수 있는 회전형 액츄에이터(actuator)를 갖는 종래 기술의 디스크 드라이브의 평면도.
도 2는 본 발명에 따른 박막 자기 디스크의 층 구조를 예시한 도면.
도 3a는 단일 자성층을 갖는 종래 박막 자기 디스크의 히스테리시스 곡선을 예시한 도면이고, 도 3b는 2개의 적층된 자성층을 갖는 종래 박막 자기 디스크의 히스테리시스 곡선을 예시한 도면.
도 4a는 NiAl시드층과 단일 자성층을 갖는 박막 자기 디스크의 히스테리시스 곡선을 예시한 도면이고, 도 4b는 NiAl시드층과 2개의 적층된 자성층을 갖는 박막 자기 디스크의 히스테리시스 곡선을 예시한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 디스크 제조 방법 중의 하나에 대한 흐름도.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
11 : 기판
12 : 시드층
13 : 하부층
14, 16 : 강자성층
15 : 스페이서층
17 : 외피층
111 : 디스크
112 : 스핀들
113 : 랜딩 영역[또는 접촉 시작/정지(CSS) 영역]
115 : 액츄에이터 어셈블리
116 : 음성 코일 모터(VCM)
117 : 샤프트
120 : 슬라이더
도 1은 본 발명을 실시하는데 유용한 회전형 액츄에이터를 갖는 종래 기술의 디스크 드라이브를 예시한 평면도이다. 시스템은 스핀들(112) 상에 장착된 하나 이상의 자기 기록 디스크(111)를 포함하며, 스핀들(112)은 허브에 내장된 전기 모터(도시되지 않음)에 의해 회전된다. 액츄에이터 어셈블리(115)는 하나 이상의 판독/기록 헤드를 포함하는 슬라이더(120)를 지지한다. 어셈블리(115)는 수직 방향으로 적층되어 배열되는 복수의 액츄에이터 및 슬라이더를 포함할 수 있으며, 디스크가회전하지 않거나 접촉을 피하기 위해 언로드되는 경우 액츄에이터가 디스크 표면과 접촉하는 슬라이더를 지지한다. 음성 코일 모터(VCM)(116)는 액츄에이터 어셈블리(115)가 샤프트(117) 둘레로 회전하도록 해줌으로써 액츄에이터 어셈블리(115)를 디스크에 대해 상대적으로 이동시킨다. 헤드는 통상적으로 디스크가 충분히 빠른 속도로 회전할 때 디스크의 표면 상에서 비행하기에 적합하도록 해주는 공기 베어링 슬라이더 내에 포함되어 있다. 동작시, 슬라이더가 디스크 상에서 비행할 경우 VCM은 슬라이더를 디스크를 가로질러 정확한 경로로 움직여서, 이하에서 상세히 설명할 박막으로 코팅된 데이터 영역(114) 내에 형성되어 있는 원형 트랙으로부터 자기 정보(magnetic information)를 판독하고 원형 트랙에 자기 정보를 기록하도록 헤드를 위치시킨다. 헤드와 VCM 간에 양방향으로 전달되는 전기 신호는 유연 케이블(118)에 의해 드라이브 전자 장치(119)로 전송된다. 동작 중이 아니거나 디스크의 회전이 시작되거나 멈추는 기간 동안, 슬라이더는 랜딩 영역 또는 접촉 시작/정지(CSS) 영역(113) 내에서 디스크 표면과 물리적으로 접촉한 상태로 위치될 수 있는데, CSS영역(113)은 자성 코팅층이 이 영역까지 연장되어 있지만 데이터 저장용으로는 사용되지 않는다. 또한, 언로드 램프(unload ramp)를 사용하여 동작하지 않는 기간 동안 슬라이더를 디스크에서 분리시키는 것은 잘 알려져 있다. 디스크 드라이브가 공기 베어링 슬라이더와 함께 기술되어 있지만, 본 발명의 디스크는 근사 접촉을 갖는 기록 슬라이더 또는 접촉형 기록 슬라이더를 갖는 기타 다른 기억 장치에 용이하게 사용될 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 박막 자기 디스크의 단면 층 구조의 실시예를 예시하고 있다. 박막층은 적어도 하나의 디스크 평면 그리고 바람직하게는 양 디스크 평면 상에 증착되어 데이터 기록 영역을 이룬다. 명암 표시는 단지 층들을 구별하기 위해 사용되는 것으로 색이나 특정 조성을 나타내는 것은 아니다. 기판(11)은 AlMg/NiP, 유리 또는 기타 다른 적절한 재료로 만들어질 수 있다. 하나의 실시예에서 시드층(12)은 기판 상에 직접 증착되며 바람직하게는 NiAl인 B2 구조를 갖는 재료이다. 하부층(13)은 시드층 상에 증착되며, 크롬 또는 CrV 또는 CrTi와 같은 크롬 합금과 같은 비강자성 재료이다. 본 발명에 따른 디스크에 대한 시드층 및 하부층의 요구조건은 이들 층들이 자성층 내에서 [] PO를 증가시켜야 한다는 것이다. 제1 강자 성층(Mag1)(14)은 통상 백금 및 크롬을 포함하는 코발트 합금으로 예를 들어 CoPtCrTa 또는 CoPtCrB와 같이 탄탈룸이나 붕소와 같은 추가 원소를 포함할 수 있다. 자성층은 통상적으로 백금이 4 내지 14 원자%, 크롬이 18 내지 23 원자%, 탄탈룸이 1 내지 5 원자%이고 나머지는 코발트(Co)로 구성된다. 스페이서층 (15)은 선택 사양으로 하부층과 동일한 물질로 이루어질 수 있는 비강자성 재료로 만들어진다. 제2 강자성층(16)(Mag2)은 바람직하게는 Mag1과 동일한 재료로 이루어진다. 비자성 스페이서에 의해 분리되는 적어도 2개의 자성층이 요구되지만, 추가적인 스페이서/자성층 쌍이 추가될 수도 있다. 선택 사양인 상부층은 보호 외피층 (17)로 탄소, 수소화 탄소 또는 임의의 다른 보호 재료이다. 또한, 자성층과 외피층 사이에 추가층들을 사용하면 외피층의 부착성과 경도를 개선하는 것으로 본 발명 기술 분야에서 알려져 있다. 여러 층들은 바람직하게는 본 발명 기술 분야에서 잘 알려진 표적, 온도 및 압력과 같은 표준 기술을 사용하여 스퍼터링 증착된다.본 발명은 적층된 자성층들에 관한 것이지만, 증착 기술 및 파라미터들은 동일한 재료를 사용하는 단일 자성층 디스크에 사용되는 증착 기술 및 파라미터들과 동일하다.
도 5는 본 발명에 따른 디스크 제조 방법 중의 하나에 대한 방법들의 흐름도를 예시하고 있다. 시드층으로부터 외피층까지의 모든 층들은 인-라인(in line) 스퍼터링 시스템 또는 단일 디스크 시스템 중 어느 하나에서 연속된 공정으로 스퍼터링될 수 있다. 현재 상용화되어 있는 인-라인 스퍼터링 시스템은 적층된 디스크 구조를 제조하기 위한 추가 표적 및/또는 다중-통과 능력(multiple-pass capability)을 구비한 장비가 갖추어질 수도 있다. 추가 표적을 갖는 인-라인 시스템의 설계는 작업이 간단하다. 또한, 적층된 디스크 구조를 제조할 수 있는 능력을 갖춘 6개 이상의 표적 용량을 갖는 단일 디스크 시스템이 상업적으로 이용 가능하다. AlMg/NiP, 유리 또는 기타 다른 적절한 재료로 만들어질 수 있는 기판에서 시작하여 층들이 도 5에 나타난 바와 같이 순차적으로 스퍼터링 방식으로 증착된다. 시드층이 먼저 증착되고(단계(51)), 그 다음에 하부층, 제1 자성층, 스페이서층, 제2 자성층이 차례로 증착되며(단계(52),(53),(54), 및(55)), 선택 사양으로 추가 스페이서/자성층 쌍이 증착되며(단계(56)) 또한 선택 사양인 최종 단계로 보호 외피층이 증착된다(단계(57)).
층들 간의 상대적인 두께는 본 발명을 실시하는데 중요한 사항은 아니지만, 다음의 범위가 하나의 가이드로서 주어진다. 시드층은 바람직하게는 10 내지 50 nm 두께이다. 시드층은 하부층 내에서 [112] PO를 촉진하고 이어서 자성층들 내에서[] PO를 촉진하는 역할을 한다. 하부층은 통상 시드층보다 두껍지만, 하부층의 두께는 그 변화 폭이 커서(예를 들어 10 내지 80 nm), 디스크의 자기 특성이 작은 범위의 변화만을 갖도록 한다. 하부층의 통상적인 두께는 50 nm이다. 강자성층 Mag1, Mag2 등의 두께는 5 내지 50 nm이며, 통상은 15 nm이다. 자성층의 두께는 반드시 동일한 값을 가져야 하는 것은 아니다. 스페이서층은 통상 하부층과 비교해 상대적으로 더 얇으며 1 내지 20 nm 두께를 갖는다. 외피층의 용도, 조성 및 두께는 본 발명을 실시하는데 중요한 사항은 아니지만, 통상 얇은 박막 디스크는 15 nm 이하의 두께를 갖는 외피층을 사용한다.
도 4a는 단일 자성층(NiAl/Cr/CoPtCrTa)에 대한 히스테리시스 곡선을 도시하고 있으며, 도 4b는 본 발명에 따른 2개 층이 적층된 자성 박막 (NiAl/Cr/CoPtCrTa/Cr/CoPtCrTa)에 대한 히스테리시스 곡선을 도시하고 있다. 2중 모드 스위칭이 히스테리시스 곡선의 이상(anomaly)을 발생시키는 도 3b에 도시된 종래의 적층된 디스크의 경우와는 달리, 본 발명(도 4b 참조)을 구현하는 적층된 디스크는 2중 모드 스위칭 효과 또는 히스테리시스 곡선에 이상이 없음을 보여주고 있다. 이러한 결과는 Cr층 증착 전에 NiAl시드층을 증착시키는 것이 낮은 증착 온도로 인해 제2 층의 보자력 손실을 최소화시킨다는 사실에서 기인하는 것으로 믿어진다. 이것을 입증하기 위해, 단일 자성층(NiAl/Cr/CoPtCrTa)을 갖는 디스크들이 적층된 구조의 제1 및 제2 자성층의 증착 온도의 차이값()과 동일하거나 이를 초과하는 약 100 ℃만큼 차이를 갖는 2가지 서로 다른 온도에서 증착되었다. Cr 하부층 두께의 넓은 범위에 걸쳐 시험 디스크의 Hc는 약 100 Oe 내의 간격을 유지하는데, 이 값은 Hc가 증착 온도에 강한 영향을 미치지 않는다는 것을 나타낸다. 종래의 적층된 디스크들에서는 적층에 의해 개선되는 SNR과, 적층에 의해 열화되는 보자력의 편평도(squareness: S*) 및 분해능 간의 절충(tradeoff)과 관련된다. 본 발명의 적층 디스크는 자성층들의 Hc가 서로 좀 더 가까이 일치되는 값을 갖도록 함과 동시에 더 높은 S*를 유지하도록 함으로써 상기 절충의 필요성을 최소화한다. 온도에 대한 민감도가 감소되었다는 것은 디스크들이 좀 더 제조 가능성이 높아졌다, 즉 스퍼터링 시스템에서의 변동으로 인해 규격을 벗어날 가능성이 적어졌다는 것을 의미한다.
시드층에 대한 바람직한 재료인 NiAl은 B2(염화세슘) 구조인 반면에 Cr은 bcc 구조이다. B2 구조는 Al원자가 한 격자를 차지하고 Ni 원자가 다른 격자를 차지하는 2개의 상호 침투형 단순 입방체 격자(two interpenetrating simple cubic lattices)로 기술될 수 있는 규칙적인 입방체 구조이다. NiAl의 격자상수는 Cr의 격자 상수와 거의 동일한 값을 갖지만, NiAl은 증착되는 동안 원자의 이동도(mobility)를 감소시키는 Ni 원자와 Al원자 간의 결합(bonding)으로 인해 입자 크기를 더 작게 형성하려는 경향이 있다. 자기 기록에 사용되는 코발트 합금은 통상 대부분의 구조가 육방 밀집(hexagonal closed packed: hcp) 결정 구조이다. 충분히 고온인 표준 스퍼터링 조건하에서 통상적인 두께 범위 내의 [100] PO를 갖는 입방체 Cr 하부층이 증착될 수 있다. 이러한 Cr의 [100] PO는 Co 합금 자성층 내에서 [] PO를 촉진시키는데, 이 [] PO가 흔히 길이 방향 기록에 대한 바람직한 PO로 기술된다. [] PO의 결과 2중 결정 구조가 되어 주어진 Cr 입자 상에서 2개의 수직한 c-축 배향을 갖는 다수의 [] 입자들이 형성된다(예를 들어, Nolan 및 Sinclair가 발표한 1993년 J. Appl. Phys. v73, p.5566의 "Effects of Microstructural Features on Media Noise in Longitudinal Recording Media" 참조). 상기 배향을 가지면서 Hc를 높은 값으로 유지하기 위해서는 2중 결정 간의 충분한 분리[분정(分晶: segregation)]가 이루어지도록 높은 기판 온도가 필요하다. 따라서, [] PO를 갖는 박막의 Hc는 온도에 매우 민감하다. 또한, 적층된 [] PO 박막 내에서 일정한 입자 크기 및 일정한 자기적 성질(magnetic properties)을 유지하면서 층과 층 간의 에피택시를 유지하는 것은 훨씬 더 어려운 일이다. 최초 Cr 하부층 입자 구조는 Cr 스페이서층 내에서는 반복 재현되지 않는데 그 이유는 스페이서층 Cr이 자성층의 더 작은 입자[2중 결정 덩어리(cluster)] 상에서 성장되어야 하기 때문이다. 따라서, [] PO는 적층된 자기 매체에 적합하지 않다. NiAl과 같은 시드층을 적층함으로써 Cr(또는 Cr 합금) 하부층 내에서 [112] PO가 얻어질 수 있다. [112] PO를 갖는 하부층은 에피택셜 방식으로 성장하여 서로 인접한 자성층 내에서 [] PO가 형성되도록 유도한다. 그 후 해당 구조 전체를 통해 일정한 입자 크기를 유지하면서 스페이서층을 적절히 선택함으로써 연속된 자성층 각각에서 []의 PO가 유지될 수 있다.
상술한 재료로 된 구조에서 기인하는 자성층 내의 [] PO는 본 발명의 적층 디스크 구조에서 관찰되는 결과에 바람직한 영향을 미치며 특히 기판 온도에대한 Hc의 의존도를 감소시키는 바람직한 영향을 미치는 것으로 믿어진다. 스페이서층을 적절히 선택하여 증착시킴으로써 제2 자성층 내에서 [] PO가 유지된다. 스페이서층 재료는 [112] PO와 Cr과 유사한 격자 상수를 갖는 입방체가 될 수 있다. Cr 및 Cr 합금은 하부층과 동일한 이유로 스페이서층용으로 선택하기에 양호한 재료이다. 또한 hcp 구조를 갖는 스페이서층을 사용하여 스페이서층을 통해 [] PO가 연속적으로 형성되도록 하는 것도 가능하다. 예를 들어, 루테늄(Ru)의 에피택셜 일치와, 적층된 디스크에 대한 스페이서층의 선택 범위를 모두 육방 구조를 갖는 오스뮴(Os)과 레늄(Re)을 포함하는 것으로 확장하는 것은 알려져 있다. 또한, Cr〉35 원자%인 비강자성 CoCr 합금을 포함하여, 육방 구조를 유지하는 육방 재료로 된 합금이 사용될 수 있는 것으로 예측된다.
Laughlin 등은 FeAl하부층이 그 하부층에 증착되는 자성층의 자기적 특성과 관련하여 NiAl과 유사한 효과를 갖는다는 것을 제시한 바 있다(IEEE Trans. Magnetic. 32(5) Sept. 1996, 3632). 따라서, B2 구조를 갖는 FeAl이 또한 시드층으로 사용되는 NiAl과 동일한 방법으로 사용될 수 있다고 생각하는 것은 충분한 근거를 갖는다. Cr 또는 Cr 합금 하부층 내에서 [112] PO를 형성할 수 있는 NiCr과 같은 B2 재료가 아닌 다른 재료도 또한 사용될 수 있다.
상기 열거한 조성들은 오염에 대한 백분율에 대해서는 나타나 있지 않지만, 당업자라면 그러한 오염이 박막 내에 항상 존재하는 것은 아니지만 소정의 오염이 존재한다는 것이 정상적이라는 것을 알 수 있다. 스퍼터링 표적은 통상 99.9 % 순도 또는 그 이상의 순도를 갖는 것만으로 한정되지만, 최종 박막은 스퍼터링 체임버 내에서의 오염 또는 다른 요인에 의한 오염으로 인해 훨씬 더 낮은 순도를 가질 수도 있다. 예를 들어, 체임버가 공기에 의해 오염될 경우 무시할 수 없는 양의 산소 및/또는 수소가 박막 내로 혼입되는 결과를 초래할 수 있다. 일부 탄소 박막의 경우, 스퍼터링된 층에서 통상 5 원자 %의 수소 오염이 측정되었다. 또한 소정의 적은 양의 산소가 Cr 표적과 최종 Cr층에서 발견되는 것은 흔한 일인 것으로 알려져 있다. 또한, 스퍼터링 시스템에서 작은 양의 동작용 가스(예를 들어, 아르곤)가 스퍼터링된 박막 내로 혼입되는 것이 가능하다. 오염 레벨은 상기 기술된 디스크 샘플에서 구체적으로 측정되지는 않으며 따라서 당업자에 의해 예측되는 스퍼터링된 박막 디스크에 대한 통상적인 범위 내인 것으로 추정된다.
본 발명에 따라 만들어진 박막은 자기 저항 헤드 또는 유도 헤드 중 어느 하나를 사용하는 일반적인 디스크 드라이브에서 데이터 저장용으로 사용될 수 있으며, 접촉 기록 또는 비행 가능한 헤드와 함께 사용될 수 있다. 판독/기록 헤드는 자기 정보를 기록 또는 판독하기 위해 표준 방식으로 회전하는 디스크 상에 위치된다.
본 발명의 바람직한 실시예가 상세히 예시되어 있지만, 본 발명의 범위와 정신을 벗어남이 없이 본 발명에 대한 대안적인 실시예가 본 발명 기술 분야의 당업자들에 의해 구현될 수 있다는 것이 명백하다.
Claims (18)
- 기판,상기 기판 위에 증착되어 있는 비강자성 시드층(nonferromagnetic seed layer),상기 시드층 위에 증착되어 있는 비강자성 하부층(underlayer),[]의 바람직한 배향(preferred orientation)을 갖는 제1 강자성층 (ferromagnetic layer),비강자성 스페이서층(spacer layer), 그리고[]의 바람직한 배향을 갖는 제2 강자성층을 포함하는 박막 자기 디스크.
- 제1항에 있어서,상기 하부층이 [112]의 바람직한 배향을 가지는 박막 자기 디스크.
- 제1항에 있어서,상기 스페이서층이 [112] 또는 []의 바람직한 배향을 가지는 박막 자기 디스크.
- 제1항에 있어서,상기 하부층은 [112]의 바람직한 배향을 가지며, 상기 스페이서층은 [112] 또는 []의 바람직한 배향을 가지는 박막 자기 디스크.
- 제1항에 있어서,상기 시드층이 B2 구조를 가지는 재료를 포함하는 박막 자기 디스크.
- 제1항에 있어서,상기 시드층이 NiAl을 포함하는 박막 자기 디스크.
- 제1항에 있어서,상기 시드층이 FeAl을 포함하는 박막 자기 디스크.
- 제1항에 있어서,상기 스페이서층이 코발트, 크롬, 루테늄, 오스뮴, 또는 레늄을 포함하고, 육방 구조를 가지는 박막 자기 디스크.
- 제1항에 있어서,상기 제1 및 제2 강자성층이 100 Oe보다 작은 값만큼 차이나는 보자력 (coercivity)을 가지는 박막 자기 디스크.
- 제1항에 있어서,상기 시드층은 NiAl을 포함하고, 상기 하부층은 크롬 또는 크롬 합금을 포함하며, 상기 제1 강자성층은 코발트 합금을 포함하고, 상기 스페이서층은 크롬, 루테늄, 오스뮴, 레늄 또는 이들의 합금을 포함하며, 상기 제2 강자성층은 코발트 합금을 포함하고, 상기 디스크는 외피층(overcoat layer)을 추가로 포함하는 박막 자기 디스크.
- 제10항에 있어서,상기 시드층의 두께는 2 내지 50 nm이고, 상기 하부층의 두께는 10 내지 80 nm이며, 상기 제1 강자성층의 두께는 5 내지 50 nm이고, 상기 스페이서층의 두께는 1 내지 20 nm인 박막 자기 디스크.
- 제10항에 있어서,상기 제1 및 제2 강자성층의 코발트 합금이 CoPtCrTa, CoPtCrB, 또는 CoPtCr인 박막 자기 디스크.
- 스핀들을 회전시키는 모터,상기 스핀들에 결합되어 있는 자기 박막 디스크, 그리고상기 디스크가 회전할 때 디스크 상에 자기 정보(magnetic information)를기록하기 위한 헤드를 포함하는 액츄에이터 어셈블리(actuator assembly)를 포함하며,상기 자기 박막 디스크는,기판 위에 증착되어 있는 비강자성 시드층(nonferromagnetic seed layer),상기 시드층 상에 증착되는 비강자성 하부층(underlayer),[]의 바람직한 배향(preferred orientation)을 갖는 제1 강자성층 (ferromagnetic layer),비강자성 스페이서층(spacer layer), 그리고[]의 바람직한 배향을 갖는 제2 강자성층를 포함하는디스크 드라이브.
- 기판 위에 시드층(seed layer)을 스퍼터링하는 단계,상기 시드층 위에 하부층(underlayer)을 스퍼터링하는 단계,상기 하부층 위에 []의 바람직한 배향(preferred orientation)을 갖는 제1 강자성층(ferromagnetic layer)을 스퍼터링하는 단계,상기 제1 강자성층 상에 스페이서층(spacer layer)을 스퍼터링하는 단계, 그리고[]의 바람직한 배향을 갖는 제2 강자성층을 스퍼터링하는 단계를 포함하는 박막 디스크 제조 방법.
- 제14항에 있어서,상기 시드층의 재료가 NiAl, FeAl, 또는 NiCr인 박막 디스크 제조 방법.
- 제14항에 있어서,상기 시드층의 재료는 NiAl이고, 하부층의 재료는 Cr 또는 Cr 합금이며, 제 1 및 제2 강자성층의 재료는 코발트 합금인 박막 디스크 제조 방법.
- 제14항에 있어서,상기 하부층이 [112]의 바람직한 배향을 가지는 박막 디스크 제조 방법.
- 제14항에 있어서,상기 스페이서층이 [112] 또는 []의 바람직한 배향을 가지는 박막 디스크 제조 방법.
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