KR100773546B1

KR100773546B1 - 자기 기록 매체

Info

Publication number: KR100773546B1
Application number: KR1020060022323A
Authority: KR
Inventors: 이후산; 임지경; 오훈상; 공석현
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2006-03-09
Filing date: 2006-03-09
Publication date: 2007-11-07
Also published as: US8007931B2; US20070212575A1; JP2007242213A; KR20070092901A; CN101034559B; CN101034559A

Abstract

자기기록매체에 관해 기술된다. 자기기록매체는: 기판과 수직 자기 기록막의 사이에 개재되는 연자성막; 상기 연자성막의 하부에 마련되는 것으로, 상기 연자성막과 교환 결합을 이루지 않은 상태에서 상기 연자성막의 자벽에서 발생하는 자기 노이즈를 션팅하는 연자성 션팅막 그리고; 그리고 상기 연자성막과 션팅막의 사이에 개재되어 상기 션팅막과 션팅막 상부에 위치하는 다른 막들과 자기적으로 격리하는 격리막(isolation layer);을 구비한다. 션팅 레이어는 상부 자성막들과 자기적으로 분리되어 있으며 연자성막의 자벽에 의한 자벽 자계를 션팅하여 자기 헤드에 자벽 자계가 도달하지 않도록 하여 SN 비를 증대한다.

자기기록막, 연자성막, 션팅막

Description

자기 기록 매체{Magnetic recording media}

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 수직자기기록매체의 적층구조를 보인다.

도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 수직자기기록매체의 적층구조를 보인다.

도 3은 본 발명에 따른 수직자기기록매체에서 션팅막의 기능을 설명하는 도면이다.

도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 수직자기기록매체의 적층구조를 보인다.

도 5는 본 발명의 제4실시예에 따른 수직자기기록매체의 적층구조를 보인다.

도 6은 본 발명의 제5실시예에 따른 수직자기기록매체의 적층구조를 보인다.

도 7은 본 발명에 따른 수직자기기록매체의 성능을 테스트하기 위한 구조들을 설명하는 도면이다.

도 8은 종래 구조(A)와 본 발명에 따른 구조(B)의 노이즈 분포를 보인다.

1. US 6,667,117

2. US 6,893,748

본 발명은 자기 기록 매체에 관한 것으로 상세히는 자벽(magnetic domain wall)에서 발생하는 자기적 노이즈가 감소된 자기 기록 매체에 관한 것이다.

일반적으로 수평자기 기록 메커니즘에 비해 수직자기 기록메커니즘의 기록밀도가 높다는 점이 알려져 있다. 따라서 최근 대부분의 하드디스크드라이브(Hard Disk Drive)들은 높은 기록밀도를 위하여 수직기록 메커니즘을 채택하고 있다.

수직자기기록 메커니즘은 자화 방향이 미디어의 평면에 수직인 방향으로 배열되는 것이다. 이러한 수직자기기록 메커니즘은 강자성막(ferro-magnetic layer)과 연자성 바닥층(soft magnetic under-layer, SUL)을 포함하는 2중 자기막(double magnetic layered)을 포함하는 수직자기기록매체와 폴헤드(pole head)를 같이 적용한다. 폴헤드의 자기회로 특성상, 사실상 불가피하게 사용되는 연자성막이 자기기록막의 하부에 위치하며 이러한 연자성막은 도메인 월(domain wall)에 기인한 노이즈로서의 자속(magnetic flux)를 발생한다.

자벽에서 발생하는 노이즈를 감소시키는 다양한 방법이 제안되고 있다. 그 중에는 바닥층을 다중으로 형성하여 바닥층 간의 교환결합(exchange coupling)을 유도하여 자벽을 감소시키는 방법이 있다. 종래의 다른 방법은 바닥층의 하부에 강자성층을 위치시켜 강자성층의 자계 바이어스에 의해 바닥층에서의 자벽 발생을 방지한다. 또 다른 종래 방법은 연자성 바닥층의 하부에 자구(magnetic domain) 제어층을 형성하여 자구의 발생을 억제한다. 이 외에도 다양한 노이즈 억제방법이 제안되고 있으나 날로 높아가는 수직 자기기록 매체의 기록 밀도를 추종하기 어려운 실정이다.

본 발명은 자벽에서 기인하는 노이즈의 발생을 효과적으로 감소시킨 수직 자기 기록 매체를 제공한다.

본 발명에 따르면,

기판;

기판 위에 형성되는 수직 자기 기록막;

상기 기판과 수직 자기 기록막의 사이에 개재되는 연자성막;

상기 연자성막의 하부에 마련되는 것으로, 상기 연자성막과 교환 결합을 이루지 않은 상태에서 상기 연자성막의 자벽에서 발생하는 자기 노이즈를 션팅하는 연자성 션팅막; 그리고

상기 연자성막과 션팅막의 사이에 개재되어 상기 션팅막과 션팅막 상부에 위치하는 다른 막들과 자기적으로 격리하는 격리막(isolation layer);을 구비하는 것을 특징으로 하는 수직 자기기록 매체가 제공된다.

본 발명에 따른 수직 자기기록 매체에 있어서, 상기 션팅막은 CoZrNb, NiFe, CoFe, CoFeB 중 어느 하나의 물질로 형성된다.

본 발명의 한 실시예에 따르면, 상기 연자성막과 상기 션팅막의 사이에 강자성막이 개재된다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 연자성막은 단위 연자성막의 다중 적층 구조를 가지며, 각 단위 연자성막의 사이에 스페이서가 형성되어 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면 상기 연자성막과 격리층의 사이에 연자성 배향막이 개재되어 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 수직 자기 기록막과 연자성막의 사이에 수직배향막이 개재되어 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예들에 따른 수직자기기록매체를 상세히 설명한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 제1, 제2실시예들에 따른 연자성층이 포함된 2중 자기층 수직자기기록 매체의 적층구조를 보인다.

도 1를 참조하면, 기판(100)의 위에 정보의 기록이 이루어지는 수직 자기 기록막(120) 및 수직 자기 기록막(120)의 하부에서 수직 자기필드의 자로(Magnetic Path)를 형성하여 수직 자기 기록막(120)에 정보의 기록이 가능하도록 하는 연자성막(110)이 마련되어 있다.

상기 수직 자기 기록막(120)의 위에는 수직 자기 기록막(120)을 외부로부터 보호하는 보호막(130)이 형성되고, 이 위에는 HDD(Hard Disc Drive)의 자기헤드와의 충돌 및 습동 (sliding)에 의한 헤드 및 보호막의 마모를 감소시키기 위한 윤활막(140)이 형성된다.

여기에서 상기 윤활막(140)은 테라올(Tetraol) 윤활제, 보호막(130)은 DLC(Diamond Like Carbon), 수직자기 기록막(120)은 CoCrPtSiO2, CoPt, CoCrPt, FePt, 연자성막(110)은 CoZrNb, CoFeB, 기판(100)은 Glass, Al-Mg 등으로 형성된다.

상기와 같은 구조에 더하여, 본 발명을 특징 지우는 션팅막(shunting layer, 101) 및 격리막(isolation layer, 102)이 상기 연자성막(110)과 기판(100)의 사이에 개재된다. 여기에서 상기 격리막(102)은 비자성물질 예를 들어 Ta, Ti 등으로 형성되어 그 상하의 연자성막(110)과 션팅막(101) 간의 자기적 결합을 방지하는 것이며 자기적 격리를 위한 적절한 두께를 가진다. 상기 션팅막(101)은 고투자률과 포화자화값을 가지는 연자성물질, 예를 들어 CoZrNb, NiFe, CoFe, CoFeB 등의 연자성 물질로 형성된다.

도 2를 참조하면, 기판(200)의 위에 정보의 기록이 이루어지는 수직 자기 기록막(220) 및 수직 자기 기록막(220)의 자기배열을 수직으로 배향하는 Ru, NiFe 등으로 된 수직배향막(221)이 상하에 마련되어 있다. 그리고 수직배향막(221)의 하부에는 수직 자기필드의 자로(Magnetic Path)를 형성하여 수직 자기 기록막(220)에 정보의 기록이 가능하도록 하는 연자성막(210)이 마련되어 있다.

상기 수직 자기 기록막(220)의 위에는 수직 자기 기록막(220)의 외부로부터 보호하는 보호막(230)이 형성되고, 이 위에는 HDD(Hard Disc Drive)의 자기헤드와의 충돌 및 습동 (sliding)에 의한 헤드 및 보호막의 마모를 감소시키기 위한 윤활막(240)이 형성된다.

상기와 같은 구조에 더하여, 본 발명을 특징 지우는 션팅막(shunting layer, 201) 및 격리막(isolation layer, 202)이 상기 연자성막(210)과 기판(200)의 사이에 개재된다. 여기에서 상기 격리막(202)은 그 상하의 연자성막(210)과 션팅막(201) 간의 자기적 결합을 방지하는 것이며 자기적 격리를 위한 적절한 두께를 가진다. 상기 션팅막(201)은 고투자률과 포화자화값을 가지는 연자성물질, 예를 들어 CoZrNb, NiFe, CoFe, CoFeB 등의 연자성 물질로 형성된다.

상기 제1, 제2실시예들에서의 연자성막(110, 210)은 자기 헤드를 이용하여 수직자기기록을 행할 때, 헤드에서 나오는 수직 자기필드의 자로(Magnetic Path)를 형성하여 수직 자기 기록막(120)에 정보의 기록이 가능하도록 하는 역할을 한다. 그러나 수직 자기 기록막(120, 220)에 기록된 자기 패턴(Magnetic pattern)을 재생할 때 연자성막(110, 210)으로부터 나오는 노이즈가 커서 SN 비(Signal / Noise Ratio)를 저하시키는 요소로서 작용할 수 있다. 그러나 본 발명에 따르면 상기 노이즈 즉 연자성막의 자벽에 기인한 자속(Magnetic Flux)은 그 하부의 션팅막(101, 201)에 의해 션트 되며 따라서 자기 헤드에 의해서는 검출되지 않고 SN비가 향상되게 된다. 도 1, 2에서 도시하지는 않았으나, 연자성막과 수직자기기록막 사이에는 중간층이 존재한다. 도 2에서는 수직배향막(221)이 중간층의 역할을 겸할 수도 있다.

도 3은 본 발명에 따른 션팅막(Shunting Layer)에 의한 노이즈의 션팅을 설명하는 도면이다. 자기적으로 격리된 연자성막(Soft Under Layer)에 인접한 자구(Magnetic Domain)의 사이에 자벽(Magnetic Domain Wall) 형성되며 따라서 수직인 방향으로의 자속이 발생된다. 이 자속은 그 하부의 션팅막에 의해 제공되는 자로를 통해 션팅된다. 따라서 연자성막 상방으로의 자속은 발생하지 않으며 따라서 연자성막의 자벽에 의한 노이즈가 발생하지 않는다. 여기에서, 상기 션팅막(101, 201)이 상기 연자성막(110, 210)과 자기적으로 격리되지 않으면 이들 상호 간의 교환결합(Exchange Coupling)이 이루어짐으로써 자속의 션팅이 효과적으로 일어날 수 없게 된다.

도 4 및 도 5는 상기와 같은 션팅막 및 격리막을 가지는 본 발명의 제3, 4실시예에 따른 수직자기기록매체의 적층구조를 보인다.

도 4를 참조하면, 기판(400)의 위에 정보의 기록이 이루어지는 수직 자기 기록막(420) 및 수직 자기 기록막(420)의 하부에서 수직 자기필드의 자로(Magnetic Path)를 형성하여 수직 자기 기록막(420)에 정보의 기록이 가능하도록 하는 연자성막(410)이 마련되어 있다. 그리고 연자성막(410)의 하부에는 연자성 배향막(411)이 형성되어 있다.

상기 수직 자기 기록막(420)의 위에는 수직 자기 기록막(420)의 외부로부터 보호하는 보호막(430)이 형성되고, 이 위에는 윤활막(440)이 형성된다.

상기와 같은 구조에 더하여, 본 발명을 특징 지우는 션팅막(shunting layer, 401) 및 격리막(isolation layer, 402)이 상기 연자성 배향막(411)과 기판(400)의 사이에 개재된다. 여기에서 상기 격리막(402)은 그 상하의 연자성 배향막(411)과 션팅막(401)간의 자기적 결합을 방지하는 것이며 자기적 격리를 위한 적절한 두께를 가진다. 상기 션팅막(401)은 고투자률과 포화자화값을 가지는 연자성물질, 예를 들어 CoZrNb, NiFe, CoFe, CoFeB 등의 연자성 물질로 약 수십~수백 nm의 두께로 형성된다.

도 5를 참조하면, 기판(500)의 위에 정보의 기록이 이루어지는 수직 자기 기록막(520) 및 수직 자기 기록막(520)의 자기배열을 수직으로 배향하는 수직배향 하지막(521)이 상하에 마련되어 있다. 그리고 수직배향 하지막(521)의 하부에는 수직 자기필드의 자로(Magnetic Path)를 형성하여 수직 자기 기록막(520)에 정보의 기록이 가능하도록 하는 연자성막(510)이 마련되어 있다. 그리고 연자성막(510)의 하부에는 연자성 배향막(511)이 형성되어 있다.

상기 수직 자기 기록막(520)의 위에는 수직 자기 기록막(520)의 외부로부터 보호하는 보호막(530)이 형성되고, 이 위에는 윤활막(540)이 형성된다.

상기와 같은 구조에 더하여, 본 발명을 특징 지우는 션팅막(shunting layer, 501) 및 격리막(isolation layer, 502)이 상기 연자성 배향막(511)과 기판(500)의 사이에 개재된다. 여기에서 상기 격리막(502)은 그 상하의 연자성 배향막(511)과 션팅막(401)간의 자기적 결합을 방지하는 것이며 자기적 격리를 위한 적절한 두께를 가진다. 상기 션팅막(501)은 고투자률과 포화자화값을 가지는 연자성물질, 예를 들어 CoZrNb, NiFe, CoFe, CoFeB 등의 연자성 물질로 형성된다.

상기 연자성막(410, 510) 아래에 마련된 연자성 배향막을 증착하여 연자성층의 두께를 최소화하고 안정된 연자성 특성을 부여함으로써 연자성층 노이즈를 최소화하는데 있다. 일반적으로 연자성막은 특정 결정 구조를 갖고 있다. 이 경우 기판 위에 바로 증착되게 되면 초기 막 성장시 불균일하고 불안정한 형태로 기판에 증착되게 두꺼운 초기 성장층을 갖는다. 이러한 초기성장층은 자기적으로 불안정하기 때문에 자기 헤드의 자기 필드의 자로를 형성하는데 큰 도움이 되지 않는다. 따라서 초기 성장층 위에 안정된 연자성층을 형성시키기 위하여 불가피하게 충분히 두껍게 연자성 물질을 증착해야 한다. 그러나 이와 같이 두꺼워진 연자성층은 기록재생 시 매체로부터의 노이즈를 증가시키는 역할을 한다. 본 발명은 이러한 노이즈를 감소시키기 위하여 연자성층의 두께를 낮춘다. 이와 같이 연자성층의 두께를 낮출 수 있는 것은 전술한 연자성 배향막이 그 하부에 위치하기 때문이다. 여기에 상기 연자성 배향막 하부에 마련된 션팅막은 여전히 상기 연자성층의 자벽에 기인한 노이즈를 션팅한다. 따라서 전술한 실시예 1, 2에 비해 더욱 SN 비를 높일 수 있다.

도 6은 본 발명의 제5실시예에 따른 수직자기기록매체의 적층 구조를 보인다.

기판(600) 위에 정보의 기록이 이루어지는 수직 자기 기록막(620) 및 연자성막(610) 및 이 사이의 비자성 스페이서(621)가 개재된다. 연자성막(610)의 하부에는 연자성막(610)의 자구를 제어하는 강자성막(611)이 형성된다. 상기 수직 자기 기록막(620)의 위에는 수직 자기 기록막(620)의 외부로부터 보호하는 보호막(630)이 형성되고, 이 위에는 윤활막(640)이 형성된다.

상기와 같은 구조에 더하여, 본 발명을 특징 지우는 션팅막(shunting layer, 601) 및 격리막(isolation layer, 602)이 상기 강자성막(611)과 기판(600)의 사이에 개재된다. 여기에서 상기 격리막(602)은 그 상하의 강자성막(611)과 션팅막(601)간의 자기적 결합을 방지하는 것이며 자기적 격리를 위한 적절한 두께를 가진다. 상기 션팅막(601)은 고투자률과 포화자화값을 가지는 연자성물질, 예를 들어 CoZrNb, NiFe, CoFe, CoFeB 등의 연자성 물질로 수십~수백 nm 두께로 형성된다.

상기 강자성막(611)은 연자성막(610)의 자구를 제어하여 노이즈 발생을 감소시키며, 이에 더하여 여전히 발생할 수 있는 자벽에 의한 노이즈는 상기 션팅막이 션트한다. 도 4, 5, 6에서 도시하지는 않았으나, 연자성막과 수직자기기록막 사이에는 중간층이 존재한다. 도 5에서는 수직배향 하지막(521)이, 도 6에서는 스페이서(621)가 중간층의 역할을 겸할 수도 있다.

도 7은 본 발명에 따른 수직자기매체의 SN 비 향상을 검토하기 위하여 제시된 구조로서 종래 구조(a) 및 본 발명에 따른 구조(b)를 보인다.

구조(A)(B)에서 연자성막(SUL)은 공히 약 25nm의 두께를 가지며 이방성자계 Hk=0, 포화자화 4πMS = 1.0 T로 가정하였고, 자기검출을 위한 센서는 SUL로부터 약 50nm 거리에 존재하는 것으로 가정하고 시뮬레이션을 진행하였다. 구조 (B)는 약 30nm 두께의 격리막을 사이에 두고 그 하부에 션팅막(SHUNT)이 존재하는 것으로 가정하였으며, 이 션팅막의 특성 역시 이방성자계 Hk=0, 포화자화 4πMS = 1.0T로 가정하였다.

도 8은 상기 구조 (A) 및 구조 (B)에서 자벽 잡음(domain wall noise)을 시뮬레이션한 결과를 보인다. 도 8에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 구조 (B)의 노이즈는 종래 구조의 구조 (A)에 비해 크게 억제되었음을 알 수 있다.

전술한 실시예를 통하여 다양한 형태의 본 발명에 따른 수직자기매체에 대해 설명하였다. 본 발명은 자벽에 의한 자속이 발생하는 어떤 막, 예를 들어 전술한 연자성층 등과 같은 노이즈 근원(Source)의 하부에 마련되어 노이즈 근원으로부터의 자속을 션트하는 것이며, 따라서 이러한 발명의 사상에 기초하여 전술한 실시예와 다른 다양한 실시예를 실현할 수 있으며 이것은 역시 본 발명의 범주에 속한다.

특히 전술한 실시예들은 수직자기 기록매체의 기본적인 적층을 기준으로 설명되었으며, 따라서 이에 부수적이거나 추가적인 적층이 더 포함할 수 있다. 예를 들어 상기 연자성막은 종래와 같이 단위 연자성막이 다중으로 형성될 수 있으며 이 들 단위 연자성막의 사이에 스페이서가 개재될 수 있다. 이러한 추가적인 적층은 상기 본 발명의 사상 내에서 본 발명의 기술적 범위를 제한하지 않는다. 또한 전술한 실시예들을 포함하는 본 발명에 따른 수직자기기록매체의 구성물질은 공지의 물질이 이용되며 또한 이러한 물질은 본 발명의 기술적 범위를 제한하지 않는다.

상기와 같은 본 발명에 따르면 연자성막에서 발생하는 노이즈를 현격히 감소시킬수 있고 따라서 SN 비의 증가에 의해 기록밀도의 증대에 유리하게 된다. 이러한 본 발명에 따르면 기록밀도의 증대에 기인한 연자성막의 박막화를 더욱 촉진하여 생산성을 증대한다.

이러한 본 발명은 연자성막을 적용하는 수직자기기록매체에 적용되기에 적합한다.

이러한 본원 발명의 이해를 돕기 위하여 몇몇의 모범적인 실시예가 설명되고 첨부된 도면에 도시되었으나, 이러한 실시예들은 단지 넓은 발명을 예시하고 이를 제한하지 않는다는 점이 이해되어야 할 것이며, 그리고 본 발명은 도시되고 설명된 구조와 배열에 국한되지 않는다는 점이 이해되어야 할 것이며, 이는 다양한 다른 수정이 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일어날 수 있기 때문이다.

Claims

기판;

기판 위에 형성되는 수직 자기 기록막;

상기 기판과 수직 자기 기록막의 사이에 개재되는 연자성막;

상기 연자성막의 하부에 마련되는 것으로, 상기 연자성막과 교환 결합을 이루지 않은 상태에서 상기 연자성막의 자벽에서 발생하는 자기 노이즈를 션팅하는 연자성 션팅막; 그리고

상기 연자성막과 션팅막의 사이에 개재되어 상기 션팅막과 션팅막 상부에 위치하는 다른 막들과 자기적으로 격리하는 격리막(isolation layer);을 구비하는 것을 특징으로 하는 수직 자기기록 매체.
제 1 항에 있어서,

상기 션팅막은 CoZrNb, NiFe 중 어느 하나의 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 수직자기기록 매체.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 연자성막과 상기 션팅막의 사이에 강자성막이 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 수직 자기기록 매체.
제 3 항에 있어서,

상기 연자성막은 단위 연자성막의 다중 적층 구조를 가지면 각 단위 연자성 막의 사이에 스페이서가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 수직자기기록매체.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 연자성막은 단위 연자성막의 다중 적층 구조를 가지면 각 단위 연자성막의 사이에 스페이서가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 수직자기기록매체.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 연자성막과 격리층의 사이에 연자성 배향막이 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 수직자기기록매체.
제 6 항에 있어서,

상기 수직 자기 기록막과 연자성막의 사이에 수직배향막이 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 수직자기기록매체.
제 1 항에 있어서,

상기 수직 자기 기록막과 연자성막의 사이에 수직배향막이 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 수직자기기록매체.