KR100456166B1 - 니켈 알루미늄 또는 철 알루미늄 하부층을 포함하는 자기 기록 매체 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
직류(DC) 마그네트론 스퍼터링한 NiP(51A)와 같은, 표면 산화된 시드층상에 Cr-함유 서브-하부층(52A)을 증착시키고, 상기 서브-하부층상에 NiAl 또는 FeAl 하부층을 증착시키며, NiAl 또는 FeAl 하부층상에 Cr-함유 중간층(54A)을 증착시키므로써 형성되는 자기 기록 매체가 개시되었다. 이 매체는 약 25℃의 저온에서 서브-하부층의 증착으로도, 높은 보자력, 낮은 노이즈, 및 200-우세 하부층 결정 배향의 특징구조를 갖는다. 이 매체는 고밀도 종방향 자기적 기록에 적합하다.
Description
높은 면적 기록 밀도를 위한 요구조건들은 보자력, 잔류자기 면적, 낮은 매체 노이즈 및 좁은 트랙 기록 성능에 의해 박막 자기 기록 매체상에 더 많은 요구조건들을 부가시켜 왔다. 그와 같은 요구조건들, 특히 종방향 기록을 위한 고밀도 경질 자기 디스크 매체를 만족시키는 자기 기록 매체를 형성하는 것은 매우 곤란하다.
선형 기록 밀도는 자기 기록 매체의 보자력을 증대시킴으로써 증대될 수 있다. 그러나, 이 목적은 매우 미세하게 자기적으로 비결합된 입자(grain)들을 유지함에 따라, 매체 노이즈를 감소시킴으로써만 달성될 수 있다. 매체 노이즈는 고밀도 자기 하드 디스크 드라이브의 증가된 기록 밀도를 제한하는 주요 요인이다. 박막에서 매체 노이즈는 주로 비균질성 입자 크기 및 입자들간의 교환 커플링에 좌우된다. 따라서, 선형 밀도를 증가시키기 위해, 매체 노이즈는 적절한 마이크로구조 제어에 의해 최소화되어야 한다.
종래의 종방향 기록 디스크 매체는 도 1에 나타나 있고, 비결정질 니켈-인(NiP)의 도금과 같은 도금(11), 크롬(Cr) 또는 크롬-합금과 같은 하부층(12), 통상적으로 코발트(Co) 합금을 포함하는 자성층(13), 및 통상적으로 탄소를 함유하는 보호성 오버코트(14)가 그 위에 순차적으로 증착된 비자성 기판(10)을 포함한다. 종래의 실시는 윤활성 탑코트(도시되지 않음)를 보호성 오버코트에 본딩하는 것을 포함한다. 하부층(12), 자성층(13) 및 보호성 오버코트(14)는 통상적으로 스퍼터링 기술에 의해 증착된다. 종래 기술에 의해 증착된 Co 합금 자성층은 폴리크리스탈 Co 또는 Cr-합금 하부층상에서 에피택셜하게 성장된 폴리크리스탈라이트를 포함한다.
Co 기초 합금 자기 박막의 성능에 매우 중요한, 보자력 면적(S*), 자기적 잔류 자기(Mr) 및 보자력(Hc)과 같은 관련 자기 특성은 증착될 하부층에 의해 영향을 받는 자성층의 마이크로구조에 주로 좌우된다는 것이 인식되었다. 종래의 하부층은 Cr, 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 티타늄(Ti), 크롬-바나듐(CrV) 및 다양한 구성 엘리먼트를 갖춘 Cr 합금을 포함한다. 미세한 입자 구조를 갖는 하부층들은 특히 그 위에 증착된 육각 폐쇄형 패킹된(HCP) Co의 미세한 입자들을 성장시키는데 매우 바람직하다.
니켈-알루미늄(NiAl) 막은 종래의 자기 기록 매체의 제조에서 선택 하부층인 유사하게 증착된 Cr 막들 보다 더 작은 입자 사이즈를 나타낸다는 것이, Li-Lien에 의해, "NiAl Underlayers For CoCrTa Magnetic Thin Films", IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 30, No. 6, pp. 3951-3953, 1994에 보고되었다.
따라서, NiAl 박막은 고밀도 종방향 자기 기록을 위한 자기 기록 매체를 위한 하부층으로서의 잠재적인 후보이다. 이러한 자기 기록 매체는 개략적으로 도 2에 도시되어 있고 기판(20), NiAl 하부층(21) 및 코발트 합금 자성층(22)을 포함한다. 그러나, 도 2에 도시된 바와 같은 NiAl 하부층을 포함하는 자기 기록 매체의 보자력은 고밀도 자기 기록을 위해서 예로서 2000 에르스텟으로 매우 낮음을 알게 되었다.
Li-Linen Lee 등은 NiAl 하부층을 포함하는 자기 기록 매체의 보자력이 단일한 NiAl 하부층 보단 교대로 NiAl 및 Cr 층을 포함하는 다수의 하부층들을 증착함으로써 상당히 증가될 수 있음을, "Effects of Cr Intermediate Layers on CoCrPt Thin Film Media on NiAl Underlayers," Vol. 31, No. 6, November 1995, pp. 2728-2730에 순차적으로 보고하였다. 교대로 NiAl 및 Cr 층을 포함하는 이러한 자기 기록 매체가 도 3에 개략적으로 도시된다.
도 3을 참조하면, 도시된 자기 기록 매체는 기판 위에 순차로 형성된 Cr 서브-하부층(31), NiAl 하부층(32), Cr 중간 층(33), Co 합금 자성층(34)을 갖는 기판(30)을 포함한다. 그러나, 이러한 자기 기록 매체는 후속하여 증착된 Co 합금 자성층에서 바람직한 (1120)-주 결정 배향을 유도하지 않는 (110)-주 결정 배향을 나타내는 하부층 구조에 의해 특징지워지고 매체 노이즈 증가에 기여함이 발견되었다. Li-Linen Lee 등은 무선 주파수(RF) 스퍼터링을 이용하여 바람직하지 못하게 약 260℃의 고온에서 비자성 기판에 직접 Cr 서브-하부층을 초기에 증착시켜서 (200)-주 결정 배향을 나타내는 하부층을 획득할 수 있었다. 그러나, 이러한 상승 온도에서 Cr 서브-하부층의 증착은 바람직하지 못하게 거의 실온(25℃)인 저온에서 증착에 의한 결과인 입자들 보다 상당히 더 큰 입자들을 유발하게 된다. 더욱 큰 입자들의 형성은 하부층으로서 NiAl을 이용하기 위한 큰 이유가 될 수 없다. 반면에, 자기 기록 매체 산업분야에서 널리 이용되는, 직류(DC) 마그네트론 스퍼터링을 이용하여 유리 및 유리 세라믹 기판상에서, 약 260℃와 같은 상승 온도로 Cr (200)-주 결정 배향을 획득하는 것은 매우 곤란하다.
Li-Linen Lee는 하부층 구조에서 (200)-주 결정 배향을 획득하기 위해 높은 증착 온도에 의존하는 것이 바람직하지 않다는 것을 인식하였다. (200)-주 결정 배향을 나타내는 하부층 구조는 무선 주파수(RF) 스퍼터링을 이용하여 마그네슘 산화물(MgO) 시드층을 증착시킴으로써 획득됨이 보고되었다. Li-Linen Lee는, "Seed layer induced (002) crystallographic texture in NiAl underlayers", J. Appl. Phys. 79 (8), 15 April 1996, pp. 4902-4904; 및 David E. Laughlin의, "The Control and Characterization of the Crystallographic Texture of the Longitudinal Thin Film Recording Media," IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 32, No. 5, September 1996, pp. 3632-3637에 보고되었다. MgO 시드층을 포함하는 이러한 자기 기록 매체는 도 4에 개략적으로 도시되어 있고 기판(40)에 증착된 MgO 시드층(41), MgO 시드층(41)에 증착된 NiAl 하부층(42) 및 NiAl 하부층(42)에 증착된 코발트 합금 자성층(43)을 포함한다. 그러나, 이러한 자기 기록 매체는 경제적 관점에서 상용으로 이용불가능한데, 이것은 하부층상에 에피택셜하게 형성되는 자성층의 종래 구조를 갖는 자기 기록 매체를 제조하는 산업분야 전체에서 스퍼터링 시스템이 직류(DC) 스퍼터링에 기초하기 때문이다. 따라서, MgO 시드층에 대한 RF 스퍼터링은 경제적으로 실시될 수 없다.
반면에, 하부층에서 (200) 결정 배향을 갖는 목적은 Co 합금층에서 (110) 결정 배향을 유도하는 것이다. MgO 시드층 및 NiAl 하부층을 포함하는 매체가 하부층에서 (200) 결정 배향을 가질지라도, Laughlin에 의한, "The Control and Characterization of the Crystallographic Texture of the Longitudinal Thin Film Recording Media," IEEE Transaction on Magnetics, Vol. 32, No.5, September 1996, p. 3634 에 따르면, Co 합금층에서 (110)-주 결정 배향을 갖지 않는다. Laughlin는 (002) NiAl과 CoCrPt 막 사이에 입자-대-입자 에피택셜 관계는 [1011] CoCrPt//[001] NiAl, 및 (120) CoCrPt//(100) NiAl, 또는 (120) CoCrPt//(010) NiAl로 됨이 발견되었음을 보고하였다. 다른 말로 하면, Laughlin는 MgO 시드층 및 NiAl 하부층을 갖는 막에서 어떠한 (120) CoCrPt//(200) NiAl 관계도 없음을 보고하였다. 그보단, (200) 배향이 (002) 배향과 동일하다. FeAl 하부층이 NiAl 대신에 사용될 때, (200) FeAl 하부층은 MgO 시드층 또는 (200) 텍스춰링된 Cr 시드층을 이용함으로써 약한 (1120) 텍스춰링된 CoCrPt를 유도할 수 있음이 보고되었다. Li-Lien Lee는, "FeAl underlayers for CoCrPt thin film longitudinal media," CC-01, 41st Annual Conference on Magnetism and Magnetic Materials, Atlanta, Georgia, November 12-15, 1996에서 보고하였다.
1997년 1월 2일자로 출원된, 공동 출원 번호 08/735,443호는 산화되지 않은 NiP 층에 증착된 Cr 막 보다 작은 입자를 갖는 표면 산화된 NiP 층에 증착된 Cr 막을 개시한다. 1996년 1월 16일자로 출원된, 공동 출원 번호 08/586,529호는 표면 산화된 NiP 막에 Cr 막을 증착시키는 방법을 개시하며, 여기서 증착된 Cr 막은 (200)-주 결정 배향을 나타낸다.
거의 실온인 저온에서 DC 마그네트론 스퍼터링에 의해 형성된, 작은 입자 사이즈 NiAl 또는 FeAl 하부층을 포함하며 (200)-주 결정 배향을 나타내는, 하부구조를 갖춘 자기 기록 매체에 대한 필요가 존재한다.
본 발명은 박막 자기 기록 디스크와 같은 자기 기록 매체 및 상기 매체의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 낮은 노이즈, 높은 보자력 및 높은 기록 밀도를 나타내는 자기 기록 매체로서 특히 적용 가능하다.
도 1은 종래의 자기 기록 매체 구조의 개략도.
도 2는 NiAl 하부층을 함유하는 종래의 자기 기록 매체 구조의 개략도.
도 3은 합성물 NiAl/Cr 하부층 구조를 포함하는 종래의 자기 기록 매체 구조의 개략도.
도 4는 NiAl 하부층 및 MgO 시드층을 포함하는 종래의 자기 기록 매체 구조의 개략도.
도 5는 본 발명에 따른 자기 기록 매체 구조의 개략도.
도 6은 유리 세라믹 기판을 이용하여 상이한 서브구조상에 증착된 CoCrPtTa 막의 x-선 회절 곡선을 나타낸 도.
도 7은 유리 세라믹 기판을 이용하여 상이한 서브구조상에 증착된 CoCrPtTa 막의 x-선 회절 곡선을 나타낸 도.
도 8은 약 260℃에서 유리 세라믹 기판상에 직접 증착된 290Å CoCrPtTa / 1900Å CrV / 650Å NiAl / 950Å Cr의 x-선 회절 곡선을 나타낸 도.
도 9는 유리 세라믹 기판을 이용하여 실온(약 25℃)에서 표면 산화된 NiP상에 증착된 340Å CoCrPtTa / 80Å CrV / 120Å NiAl / 100Å Cr의 x-선 회절 곡선을 나타낸 도.
도 10은 유리 세라믹 기판을 이용하여 약 250℃에서 기판 산화된 NiP상에 증착된 290Å CoCrPtTa / 290Å CrV 및 290Å CoCrPtTa / 90Å CrV / 160Å NiAl / 110Å Cr의 x-선 회절 곡선을 나타낸 도.
본 발명의 목적은 (200)-주 결정 배향을 나타내는 NiAl 또는 FeAl 하부층과, 고밀도 종방향 자기 기록에 적합하고 높은 보자력을 나타내는 Co 합금층을 포함하는 자기 기록 매체를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 (200)-주 결정 배향을 나타내는 NiAl 또는 FeAl 하부층과, 고밀도 종방향 자기 기록에 적합하고 높은 보자력을 나타내는 Co 합금층을 포함하는 자기 기록 매체의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 추가 목적, 이점 및 기타 특징은 다음의 설명에서 부분적으로 나타나고 당업자에게는 본 발명의 실시에 의해서만 알 수 있는 다음의 실험예로부터 명백하게 될 것이다. 본 발명의 목적 및 이점은 첨부된 특허청구범위에서 특히 지적되는 바와 같이 실현되고 획득되어야 할 것이다.
본 발명에 따라, 상기한 목적 및 기타 목적은, 비자성 기판; 비자성 기판에 형성된 표면 산화된 NiP 시드층; 표면 산화된 NiP 시드층에 형성된 Cr 또는 Cr 합금 서브-하부층; 서브-하부층에 형성된 NiAl 또는 FeAl 하부층; 이러한 하부층에 형성된 Cr 또는 Cr 합금 중간층; 및 이러한 중간층에 형성된 코발트 합금 자성층을 포함하는 자기 기록 매체에 의해 부분적으로 달성된다.
본 발명의 추가 목적 및 이점은 다음의 상세한 설명으로부터 용이하게 명백하게 될 것이고, 여기서 본 발명의 바람직한 실시예만이 도시되고 설명되었으며, 단순히 본 발명을 실행하기 위한 최선의 모드만이 예로서 나타내어졌다. 실현되는 바와 같이, 본 발명은 다른 상이한 실시예도 가능하며, 그 상세사항은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다양한 실시예들로 변형될 수 있다. 따라서, 도면 및 상세한 설명은 예시적인 것이며 제한적인 것으로 의도되지 않는다.
본 발명은 고밀도 종방향 자기 기록에 적합한 높은 보자력 및 낮은 매체 노이즈를 달성하고, 작은 입자 사이즈의 NiAl 또는 FeAl 하부층으로부터 유도되는 이점들을 이용하는 자기 기록 매체를 제공하는 것이다. 이러한 이점들은 산화된 표면을 갖는 시드층, 예를 들어 NiP를 포함하는 시드층의 전략적 이용에 의해 달성되고, DC 마그네트론 스퍼터링을 이용하여 NiAl 또는 FeAl 하부층의 하부 및 상기 산화된 NiP 시드층 바로 위에 Cr 또는 Cr-합금 서브-하부층을 형성함으로써, (200)-주 결정 배향을 나타내는 하부층 구조, 및 NiAl 또는 FeAl 하부층상에 Cr 또는 Cr-합금 중간층을 획득할 수 있다.
Cr 또는 Cr-합금 서브-하부층이 시드층의 산화된 표면 바로 위에 증착되었을 때, 하부층 구조는 저온에서 스퍼터링될 때라도, 통상적으로 작은 입자 사이즈와 (200)-주 결정 배향을 나타낸다. 높은 보자력도 달성된다.
임의의 다양한 종래의 자기 합금은 자기 Co 합금과 같은, 본 발명의 자기 합금층 형성에 이용될 수 있다. 본 발명은 통상적으로 탄소 또는 실리콘 산화물인 종래의 보호성 오버코트를 제공하는 단계와, 그 위에 윤활성 탑-코트를 본딩하는 단계를 더 포함한다. Cr 서브-하부층, NiAl 또는 FeAl 하부층, 및 Cr 중간층, 자성층 및 탄소 오버코트를 포함하는 시드층, 합성물 하부층 구조는 그 기판상에 통상 순차적으로 스퍼터링 증착된다.
본 발명은 표면 산화된 NiP 시드층에 Cr 또는 Cr-합금 서브-하부층과 같은, 산화된 시드층 바로 위에 서브-하부층의 저온 DC 마그네트론 스퍼터링된 증착의 사용을 가능하게 하며, 이렇게하여 (200)-주 결정 배향과 작은 입자 사이즈를 나타내는 하부층 구조를 달성한다. 산화된 시드층은 아르곤(Ar)과 같은 불활성 가스에서 NiP 시드층을 스퍼터링 증착함으로써 형성될 수 있고, 뒤이어 Ar 및 산소(O2)를 포함하는 분위기에서의 산화가 뒤따른다. 대안으로, 시드층은 Ar 및 산소(O2)를 포함하는 분위기에서 스퍼터링 증착될 수 있고, 여기서 산화된 시드층이 증착된다. 증착된 NiP 시드층을 산화시키는 기술에 관해, 1996년 1월 16일자로 출원된 공동 출원 번호 08/586,529호와 1997년 1월 2일자로 출원된 공동 출원 번호 08/735,443호의 전체 내용이 본 발명에 참조로 포함된다. 산화된 시드층을 증착시키는 방법에 관해, 공동 출원 번호 08/699,759호의 전체 내용이 본 명세서에 참조문헌으로 통합되었다.
상기한 목적 및 설명이 주어진다면, 당업자는 다양한 층의 두께를 용이하게 최적화할 수 있다. 예로서, 산화된 시드층의 두께는 약 200Å 내지 약 2,000Å, 예로서 약 300Å 내지 약 600Å의 범위일 수 있고; 합성물 하부층 구조의 두께는 약 200Å 내지 약 3,000Å, 예로서 약 275Å 내지 약 1,600Å의 범위일 수 있으며; 서브-하부층, 통상 Cr 또는 Cr-합금의 두께는 약 40Å 내지 약 1,000Å, 예로서 약 50Å 내지 약 100Å의 범위일 수 있고; NiAl 하부층의 두께는 약 40Å 내지 약 3,000Å, 예로서 약 200Å 내지 약 1,000Å의 범위일 수 있으며; 중간 Cr 또는 Cr-합금층의 두께는 약 20Å 내지 약 2,000Å, 예로서 약 25Å 내지 약 500Å의 범위일 수 있다. 자기 합금층, 보호성 오버코트 및 윤활성 탑코트의 각각의 두께는 종래의 실시와 일치한다.
본 발명에 따른 자기 기록 매체의 실시예는 도 5에 개략적으로 도시되어 있고 각각의 측에 순차적으로 증착된 다수의 층들을 갖는 비자성 기판(50)을 포함한다. 그러나, 본 발명에 따라, 표면 산화된 NiP와 같은 초기 표면 산화된 시드층(51A,51B)이 비자성 기판(50)의 각 측에 형성된다. 본 실시예에서, 표면 산화된 시드층(51A,51B)은 약 400Å 내지 약 500Å의 두께를 갖는다. 표면 산화된 NiP 시드층(51A,51B)은 불활성 가스 분위기에서 NiP 층을 스퍼터링 증착시키고 후속하여 산소 함유 분위기에서 증착된 NiP 시드층의 표면을 산화시키므로써 형성될 수 있다. 대안적으로, NiP 시드층은 산소 함유 분위기에서 스퍼터링 증착될 수 있고, 이렇게하여 산화된 시드층은 비자성 기판(50)상에 직접 스퍼터링 증착된다.
본 발명의 한 실시예에서, Cr 또는 Cr-합금 서브-하부층(52A,52B)은 표면 산화된 NiP 시드층(51A,51B)에 직접 증착된다. 설명된 실시예에서, Cr-함유 서브-하부층(52A,52B)은 약 70Å 내지 약 1,000Å의 두께를 갖는다.
NiAl(또는 FeAl) 하부층(53A,53B)은 Cr-함유 서브-하부층(52A,52B)에 증착된다. 설명된 실시예에서, NiAl 하부층은 약 40Å 내지 약 700Å의 두께를 갖는다. 유익하게, Cr-함유 서브-하부층(52A,52B)은 저온, 예로서 약 65℃ 까지의 실온에서 바람직하게는 25℃의 실온에서 종래의 DC 마그네트론 스퍼터링을 이용하여 증착될 수 있고, 이렇게하여 미세한 입자 사이즈를 갖는 (200)-주 결정 배향을 나타내는 하부층 구조를 획득한다.
Cr 또는 Cr-합금과 같은 중간층(54A,54B)은 NiAl 하부층(53A,53B)에서 스퍼터링 증착된다. 설명된 실시예에서, Cr-함유 중간층(54A,54B)은 약 80Å 내지 약 1,900Å의 두께를 갖는다. NiAl 하부층과 중간층, 예로서, 53A,54A의 증대된 두께는 실험에서 2,600Å까지 증대된 보자력을 제공한다.
통상적으로 자성 Co 합금인, 자성 합금층(55A,55B)은 중간층(54A,54B)에 증착된다. 탄소와 같은 보호성 오버코트(56A,56B) 및 윤활성 탑코트(57A,57B)는 그후 자기 합금층(55A,55B)상에서 순차로 증착된다.
본 명세서에서 사용되는 것처럼, 하부층 및 중간층에 대한 "(200)-주 결정 배향"이란 표현은, X-선 회절 곡선에 의해 결정되는 바와 같이, (200)-결정 배향을 나타내지 않는 하부층 및 중간층 입자들의 수에 대한 (200)-결정 배향을 나타내는 하부층 및 중간층 입자들의 수의 비율이 1 보다 큼을 나타낸다. 본 명세서에서 사용되는 것처럼, "(110) 또는 (112)-주 결정 배향"이란 표현은, X-선 회절 곡선에 의해 결정되는 바와 같이, (110) 또는 (112)-결정 배향을 나타내지 않는 하부층 및 중간층 입자들의 수에 대한 (110) 또는 (112)-결정 배향을 나타내는 하부층 및 중간층 입자들의 수의 비율이 1 보다 큼을 나타낸다. 본 명세서에서 사용되는 것처럼, Co-합금 자성층의 관점에서 "(110)-주 결정 배향"이란 표현은, X-선 회절 곡선에 의해 결정되는 바와 같이, (101) 또는 (100)-결정 배향을 나타내는 Co-합금 입자들의 수에 대한 (110)-결정 배향을 나타내는 Co-합금 입자들의 수의 비율이 1 보다 큼을 나타낸다.
인-라인 DC 마그네트론 스퍼터링을 사용하여 증착된, 상이한 중간층들상의 코발트-크롬-플라티늄-탄탈륨(CoCrPtTa) 자성층들, 하부층 구조들 및 시드층들을 포함하는 본 발명의 실시예들의 자기 기록 매체가 준비된다. 유리-세라믹 기판들이 사용된다. 중간층, 하부층 및 시드층의 구조와 하부층 증착 온도와, 중간층 및 하부층의 주 결정 배향이 표 1에 나타내어졌다.
| 구조 | 하부층 증착온도 | (200)-주 결정방향 |
| 1900Å CrV/650Å NiAl/950Å Cr/산화된 NiP | 실온(약 25℃) | 예 |
| 1900Å CrV | 실온(약 25℃) | 아니오 |
| 1700Å CrV/650Å NiAl/산화된 NiP | 250℃ | 아니오 |
| 1900Å CrV/650Å NiAl | 250℃ | 아니오 |
| 1900Å CrV/650Å NiAl/950Å Cr | 260℃ | 아니오 |
| 1900Å CrV/650Å NiAl/950Å Cr/산화된 NiP | 60℃ | 예 |
상기 표 1은 상이한 온도에서 상이한 중간층, 하부층 및 시드층 구조에 증착된 CoCrPtTa의 X-선 회절 측정 결과를 나타낸다. X-선 회절 곡선은 도 6, 7 및 8에 도시되어 있다. 표 1은 증착온도, 및 시드층상의 중간층 및 하부층의 결정 배향의 의존관계를 나타낸다.
표 2는 회절 데이터에 대한 JCPDS-국제 센터에 의해 발행된 벌크 Cr의 X-선 회절 강도 인수를 나타낸다. (200)인 강도 인수는 단지 (110)의 1/6 이다. 따라서, (110) 및 (200)이 X-선 회절 곡선에서 동일한 강도 피크값들을 갖는다면, (200)이 주 텍스춰이다.
| 회절 | 강도 인수 |
| (110) | 100 |
| (200) | 16 |
| (112) | 30 |
도 6에서, 290Å CoCrPtTa / 1700Å CrV / 650Å NiAl(최상부 곡선) 및 290Å CoCrPtTa / 1900Å CrV / 650Å NiAl(중간 곡선)은 각각 표면 산화된 NiP상에 및 유리 세라믹 기판상에 직접 약 250℃ 에서 증착되었다. 290Å CoCrPtTa / 1900Å CrV / 650Å NiAl / 950Å Cr(최하부 곡선)은 표면 산화된 NiP에서 약 60℃ 에서 증착되었다.
도 7에서, 290Å CoCrPtTa / 1900Å CrV / 650Å NiAl / 950Å Cr(최상부 곡선)과 290Å CoCrPtTa / 1900Å CrV는 각각 표면 산화된 NiP상에서 및 유리 세라믹 기판상에 실온(약 25℃)에서 증착되었다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 표면 산화된 NiP 시드층 바로 위에 Cr-함유 서브-하부층이 존재하지 않는 경우에 중간층 및 하부층의 주 텍스춰는 (200)이 아닌 것이 명백하다.
도 8을 참조하면, 인-라인 DC 마그네트론 스퍼터링을 이용하여 유리 세라믹 기판 바로 위에 그리고 260℃와 같은 고온에서 증착된 Cr 서브-하부층을 갖는 막의 주 텍스춰는 (200)이 아닌 것이 명백하다. Li-Lien 등은, "Seed layer induced (002) crystallographic texture in NiAl underlayers," J. Appl. Phys. 79 (8), 15 April 1996, pp. 4902-4904, RF 스퍼터링을 이용하여 유리 기판상에 그리고 260℃에서 증착된 Cr 서브-하부층을 갖는 막에 대한 (200) 결정 배향을 획득하였을 지라도, 도 8은 260℃와 같은 상승된 기판 온도에서, 인-라인 DC 마그네트론 스퍼터링을 이용하여 유리 또는 유리 세라믹 기판상에 바로 증착된 Cr 서브-하부층을 갖는 막에 대한 (200) 텍스춰를 획득하는 것이 용이하지 않음을 증명한다. 그러나, 약 25℃에서, 표면 산화된 NiP 시드층 바로 위에 증착된 Cr 또는 Cr-함유 서브-하부층을 포함하는 하부층 구조를 갖는 자기 기록 매체는 (200)-주 결정 배향을 나타낸다. 따라서, 저온에서 표면 산화된 NiP 시드층에 증착된 Cr-함유 서브-하부층들을 포함하는 하부층 구조는 (110) 및 (112) 주 텍스춰를 잃는다.
도 9는 DC 마그네트론 스퍼터링을 이용하여 실온(약 25℃)에서 표면 산화된 NiP 시드층에 증착된 340Å CoCrPtTa / 80Å CrV / 120Å NiAl / 100Å Cr의 X-선 회절 패턴이다. 이 패턴은 매우 강한 Co 합금 (110) 피크를 나타낸다. 하부층에서 에피택셜하게 성장된 바람직한 Co 합금 (110) 텍스춰 및 중간층 (200) 텍스춰가 본 발명에 따라 획득되었다.
표 3은 본 발명에 따라 제조된 매체와 CoCrPtTa / CrV 구조를 포함하는 종래의 자기 기록 매체의 자기적 특성을 비교한다. 자기적 특성은 잔류자기 모멘트 마그네토미터(RMM)으로 측정되었다. 매체의 Hcr(잔류자기 보자력) 및 Mrt(자기적 잔류자기 x 막 두께)가 기록되었다. 두 샘플의 CoCrPtTa / CrV 층은 타겟 파워, 팰릿 속도, Ar 압력 및 CrV와 CoCrPtTa 막 두께를 포함하여, 동일한 조건하에서 증착되었다. 두 샘플은 모두 실온에서 증착되었다. 신호-대-매체 노이즈 비(SNR)는 Guzik 1701 스핀스탠드(spinstand)에 연결된 Guzik 1601 판독-기록 분석기를 통해 테스팅되었다. 기록을 위한 유도성 엘리먼트와 판독을 위한 자기저항성 엘리먼트를 갖춘 복합 헤드가 사용되었다. 매체 노이즈는 40 MHz의 대역폭에 대해 노이즈 파워 스펙트럼을 통합하고 인치 당 180,000 플럭스 리버설의 선형 밀도에서 전자들로부터의 노이즈 및 DC 노이즈를 감산함으로써 측정되었다.
| 구조 | Hcr(Oe) | Mrt(memu/㎠) | SNR(dB) |
| CrV | 1930 | 0.9 | 18.5 |
| CrV/NiAl/Cr/산화된 NiP | 2565 | 0.9 | 20.6 |
표 3의 데이터는 표면-산화된 NiP 시드층상에 직접 증착된 Cr-함유 서브-하부층과 NiAl을 포함하는 합성물 하부층 구조와 CrV 중간층을 갖는 자기 기록 매체가 종래의 자기 기록 매체와 비교하여 600 Oe 보다 큰 보자력 증대 및 높은 SNR을 나타냄을 보여준다. 모든 CoCrPtTa 막, 중간층, 하부층 및 시드층은 기판 바이어스 없이 DC 마그네트론 스퍼터링을 이용하여 약 10 mTorr의 Ar 압력에서 Ohara 유리 기판상에 증착되었다. NiP 막은 스퍼터링 증착되고 후속하여 약 25℃의 실온에서 약 30초 동안 20% 산소 및 80% 아르곤 용적비의 분위기에서 5 mTorr로 산화되었다. 후속하여, 하부층 및 자성층은 스퍼터링 증착되었다. 막 조성비는 표 4와 같다.
| 층 | CoCrPtTa | CrV | NiAl | NiP |
| 조성비(원자) | 73/15/11/4 | 80/20 | 50/50 | 75/25 |
막 보자력은 상승된 온도에서 증착에 의해 개선되었음을 알 수 있었다. 약 250℃의 온도에서 여러 중간층, 하부층 및 시드층 구조에 증착된 CoCrPtTa 막의 자기적 특성은 표 5에 비교되었다.
| 구조 | Hcr(Oe) | Mrt(메뉴/㎠) |
| 650Å NiAl/ 산화된 NiP | 1480 | 0.91 |
| 1700Å CrV/ 산화된 NiP | 2770 | 1.01 |
| 160Å CrV/ 650Å NiAl/ 75ÅCr/산화된 NiP | 3210 | 1.04 |
| 표5. 약 250℃에서 증착된 다양한 하부층에 증착된 CoCrPtTa 막의 자기적 특성의 비교. |
표 5로부터 Cr-함유 중간층, NiAl 하부층 및 Cr-함유 서브-하부층을 포함하는 구조를 갖는 자기 기록 매체는 단일 하부층을 갖는 자기 기록 매체 보다 훨씬 큰 보자력을 나타낸다.
다른 두 개의 샘플은 중간층, 하부층 및 시드층의 구조를 제외하고 동일한 증착 조건하에서 제조되었다. 하부층의 두께는 마찬가지의 잔류자기 보자력(Hcr)을 획득하도록 조정되었다. 이들 두 샘플의 X-선 회절 곡선이 도 10에 도시되었다. 다시, 본 발명에 따른 매체는 (200)-주 중간층 및 하부층 결정 배향 및, (110)-주 Co 합금 결정 배향을 갖는다. 이들 두 샘플의 자기적 특성 및 기록 성능은 표 6에 나타나 있다. SNR은 표 3의 샘플 테스트에서 사용된 헤드와 상이한 품질을 갖는 헤드 및 156 KFCI 선형밀도하에서 테스트되었다.
| 구조 | Hcr(Oe) | Mrt(메뉴/㎠) | SNR(dB) |
| 290Å CrV/ 산화된 NiP | 2530 | 1.02 | 18.9 |
| 90Å CrV/ 160Å NiAl/ 110Å Cr/산화된 NiP | 2530 | 0.99 | 19.5 |
표 6의 두 매체가 주 Co 합금(110) 및 하부층(200) 결정 배향을 나타낼 지라도, 상기 데이터는 본 발명에 따른 매체가 NiAl 하부층이 없는 매체 보다 높은 SNR을 나타낸다.
상기 예는 예를 들어 약 2500 및 약 3200 Oe 및 작은 노이즈인 매우 높은 보자력을 나타내는 자기 기록 매체가, 표면 산화된 NiP 시드층상에 증착된 Cr-함유 서브-하부층, NiAl 하부층 및 Cr-함유 중간층을 포함하는 합성물 구조에 Co 합금 자성층을 증착함으로써 획득됨을 나타낸다. 표면 산화된 NiP 시드층상에 직접 증착된 Cr-함유 서브-하부층의 증착은 DC 마그네트론 스퍼터링으로, 실온에서도, (200)-주 결정 하부층 방향을 산출한다. Co 합금층은 (110)-주 결정 배향을 가질 수 있다. 따라서, 본 발명에 따라, 고밀도 종방향 기록에 적절한, 작은 노이즈 및 높은 보자력을 나타내는 자기 기록 매체를 제조하기 위해 종래 스퍼터링 시스템을 이용하는 대신 효과적인 기술이 제공된다.
본 발명에서 이용된 기판은 다양한 유리 또는 유리-세라믹 물질을 포함하는, 종래의 자기 기록 매체의 제조에 이용된 다양한 여러 임의의 기판을 포함할 수 있다. 종래의 유리-세라믹 물질은 그 위에 세라믹으로된 결정화된 박층을 형성하기 위해 표면 처리에 의해 형성된다. 몇몇 형태의 종래의 유리-세라믹 물질은 "Ohara 유리"로서 참조된다.
본 발명의 중간층 및 서브-하부층은 Cr, CrV, CrTi, CrMo를 포함하여, 종래의 자기 기록 매체의 제조에 이용된 하부층으로서 사용된 임의의 Cr-함유 합금을 포함한다.
본 발명의 자성층은 자기 기록 매체의 제조에 종래에 이용된 임의의 자성 합금을 포함한다. 이러한 합금은 CoCr, CoCrTa, CoNiCr, CoCrPtTa, CoCrPt, CoNiPt, CoNiCrPt 및 CoCrPtB와 같은 Cr-기초 합금을 포함한다. 자성층의 두께는 종래의 자기 기록 매체의 자성층의 두께와 양립한다. 약 100Å 내지 1000Å, 약 200Å 내지 500Å과 같은 두께를 갖는 Cr-기질의 합금이 적합한 것으로 알려져 있다.
종래의 자기 기록 매체에서와 같이, 보호성 오버코트는 스퍼터링과 같은 임의의 종래의 수단에 의해 자성층에 증착될 수 있다. 보호성 오버코트는 수소화결합된 탄소, 실리콘 카바이드(SiC), 또는 질화 탄소(CN)를 포함하는, 지르코늄 산화물(ZrO2), 탄소를 포함할 수 있다. 하부층을 보호하기 위해 적절한 두께의 보호성 오버코트가 제공된다. 약 100Å 내지 200Å와 같은 50Å 내지 300Å 의 두께를 갖는 오버코트가 적절한 것으로 알게 되었다.
종래의 자기 기록 매체에서와 같이, 윤활층은 오버코트에 도포되어 본딩될 수 있다. 윤활성 오버코트는 임의의 적절한 두께로 제공될 수 있다. 약 10Å 내지 20Å와 같은 5Å 내지 50Å 의 두께를 갖는 윤활성 오버코트가 적절한 것으로 알게 되었다.
본발명의 상기에서 예시되고 설명된 특정 물질 또는 본 명세서에 개시된 특정 예에 제한되지 않는다. 본 발명의 자기 기록 매체는 다양한 Co-합금 자성층을 포함하여, 다양한 유형의 자기 합금층 및 다양한 유형의 유리 또는 유리-세라믹 기판을 포함할 수 있다. 본 발명의 자기 기록 매체는 여러 응용분야에서 응용가능하며, 특히 종방향 기록을 위해 자기적 강성 디스크 매체와 같은 고밀도를 위한 응용에 적합하다.
단지 본 발명의 특정 실시예 및 다양한 실시예중 일부의예가 본 명세서에서 도시되고 설명되었다. 본 발명은 본 발명의 사상의 범위로 부터 벗어나지 않고 임의의 변경 및 수정이 가능하며 다양한 결합 및 환경에서 사용될 수 있다.
Claims (23)
- 비자성 기판;상기 비자성 기판 위의 시드층 - 상기 시드층은 산화된 표면을 가짐 -;상기 시드층의 산화된 표면 위의 크롬-함유 서브-하부층;상기 크롬-함유 서브-하부층 위의 니켈-알루미늄 또는 철-알루미늄 하부층;상기 니켈-알루미늄 또는 철-알루미늄 하부층 위의 크롬-함유 중간층; 및상기 중간층 위의 자성층을 포함하며, 상기 하부층과 중간층은 (200)-주 결정 배향을 나타내는 자기 기록 매체.
- 제 1 항에 있어서,상기 시드층은 니켈-인을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 기록 매체.
- 제 1 항에 있어서,상기 자기 기록 매체는 니켈-알루미늄 하부층을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 기록 매체.
- 제 1 항에 있어서,상기 자기 기록 매체는 코발트 합금 자성층을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 기록 매체.
- 제 4 항에 있어서,상기 코발트 합금은 코발트, 크롬, 플라티늄 및 탄탈륨을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 기록 매체.
- 제 1 항에 있어서,상기 서브-하부층은 크롬 또는 크롬-합금을 포함하며 (200)-주 결정 배향을 나타내는 것을 특징으로 하는 자기 기록 매체.
- 제 6 항에 있어서,상기 서브-하부층은 크롬을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 기록 매체.
- 제 6 항에 있어서,상기 서브-하부층은 크롬-바나듐 합금을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 기록 매체.
- 제 1 항에 있어서,상기 중간층은 크롬 또는 크롬 합금을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 기록 매체.
- 제 9 항에 있어서,상기 중간층은 크롬을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 기록 매체.
- 제 9 항에 있어서,상기 중간층은 크롬-바나듐 합금인 것을 특징으로 하는 자기 기록 매체.
- 제 1 항에 있어서,상기 자기 기록 매체는 2500 내지 4000 에르스텟의 보자력을 갖는 것을 특징으로 하는 자기 기록 매체.
- 제 1 항에 있어서,상기 자성층 위의 보호성 오버코트; 및상기 보호성 오버코트 위의 윤활성 탑코트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 기록 매체.
- 시드층의 산화된 표면 위에 크롬-함유 서브-하부층을 증착시키는 단계;상기 크롬-함유 서브-하부층 위에 니켈-알루미늄 또는 철-알루미늄 하부층을 증착시키는 단계;상기 니켈-알루미늄 또는 철-알루미늄 하부층 위에 크롬-함유 중간층을 증착시키는 단계; 및상기 중간층 위에 자성층을 증착시키는 단계를 포함하며, 상기 하부층과 중간층은 (200)-주 결정 배향을 나타내는 자기 기록 매체를 제조하는 방법.
- 제 14 항에 있어서,상기 시드층은 니켈-인을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 기록 매체를 제조하는 방법.
- 제 14 항에 있어서,상기 크롬-함유 서브-하부층 위에 니켈-알루미늄 하부층을 증착시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 기록 매체를 제조하는 방법.
- 제 14 항에 있어서,상기 시드층을 비자성 기판 위에 증착시키는 단계; 및상기 증착된 시드층의 표면을 산화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 기록 매체를 제조하는 방법.
- 제 14 항에 있어서,상기 시드층의 표면을 산소의 존재하에서 산화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 기록 매체를 제조하는 방법.
- 제 17 항에 있어서,상기 시드층은 니켈-인을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 기록 매체를 제조하는 방법.
- 제 14 항에 있어서,산화된 시드층을 비자성 기판 위에 증착시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 기록 매체를 제조하는 방법.
- 제 20 항에 있어서,상기 산화된 시드층을 산소를 함유하는 분위기에서 스퍼터링 증착시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 기록 매체를 제조하는 방법.
- 제 20 항에 있어서,상기 시드층은 니켈-인을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 기록 매체를 제조하는 방법.
- 제 14 항에 있어서,상기 서브-하부층을 25℃의 저온에서 직류(DC) 마그네트론 스퍼터링에 의해 증착시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 기록 매체를 제조하는 방법.
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