KR100776383B1 - 개선된 스퍼터 타겟 합금 조성물 - Google Patents
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Abstract
Co, 0보다 크고 24원자%까지의 Cr, 0보다 크고 20원자%까지의 Pt, 0보다 크고 20원자%까지의 B 및 0보다 크고 10원자%까지의 X1을 포함하는 스퍼터 타겟이며, 상기 X1은 Ag, Ce, Cu, Dy, Er, Eu, Gd, Ho, In, La, Lu, Mo, Nd, Pr, Sm, Tl, W 및 Yb로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나의 원소이다. 상기 스퍼터 타겟은 X2를 추가로 포함하며, 상기 X2는 W, Y, Mn 및 Mo로 이루어지는 그룹으로부터 선택된다. 또한, 상기 스퍼터 타겟은 0~7원자%의 X3를 추가로 포함하며, 상기 X3는 Ti, V, Zr, Nb, Ru, Rh, Pd, Hf, Ta 및 Ir로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나의 원소이다. 상기 스퍼터 타겟에 의하여 스퍼터된 박막은 1000~4000에르스텟의 보자력 값을 갖는다.
스퍼터 타겟, 자기 기록 매체, 보자력, 박막층, 핵생성
Description
참고번호(reference number)가 전체에 걸쳐 대응하는 부분을 나타내는 도면들을 설명한다:
도 1은 통상적인 자기 기록 매체를 위한 대표적인 박막 적층을 나타낸다.
도 2는 자기 재료의 대표적인 M-H 히스테리시스 루프를 나타낸다.
도 3은 상기 자기 데이타-저장 층이 본 발명의 하나의 실시예에 따라 향상된 조성을 포함하는 스퍼터 타겟에 의하여 스퍼터된 박막 적층을 나타낸다.
도 4는 Co-Cu 상태도를 나타낸다.
도 5는 Cr-Cu 상태도를 나타낸다.
도 6은 Cu-Pt 상태도를 나타낸다.
도 7은 Co-14Cr-12.5Pt-6Cu-12B 원자% 합금의 대표적인 주조 미세구조를 예시한다.
도 8은 수지상(dendritic phase)내 Cu3Pt의 분포를 보여주는 에칭 피트(etching pits)를 예시한다.
본 발명은 스퍼터 타겟에 관한 것으로, 보다 상세하게는 개선된 야금학적 특성을 갖는 합금 조성물을 포함하는 스퍼터 타겟으로부터 스퍼터된 자기 데이타-저장(magnetic data-storing) 박막에 관한 것이다.
DC 마그네트론 스퍼터링(DC magnetron sputtering) 공정은 정확하게 조절된 두께의, 그리고 기판위에 한정된 원자비 허용오차내에서 박막 재료 증착을 제공하기 위하여, 예를들면 반도체를 코팅하고 및/또는 자기 기록 매체(magnetic recording media)의 표면위에 막을 형성하기 위하여, 다양한 분야에서 널리 이용된다. 하나의 일반적인 형상에 있어서, 경주장-형상의(racetrack-shaped) 자기장이 상기 타겟표면의 뒷면에 자석을 위치시킴에 의하여 상기 스퍼터 타겟에 적용된다. 전자들이 상기 스퍼터링 타겟 근처에 붙잡히며, 아르곤 이온의 생성을 향상시키고, 스퍼터링 속도를 증가시킨다. 이러한 플라즈마 내부의 이온들은 상기 스퍼터 타겟의 표면과 충돌함으로써, 상기 스퍼터 타겟은 상기 스퍼터링 타겟 표면으로부터 원자를 방출한다. 상기 음극의 스퍼터 타겟과 코팅된 양극의 기판사이의 전압차는 상기 방출된 원자가 상기 기판의 표면위에 바람직한 막을 형성하도록 한다.
통상적인 자기 기록 매체는 다중 스퍼터 타겟에 의하여 기판위로 순차적으로 스퍼터된 다수의 박막층들을 대표적으로 포함하며, 여기에서 각각의 스퍼터 타겟은 다른 재료로 구성될 수 있다. 도 1에 예시한 바와 같이, 통상적인 자기 기록 매체 에서의 대표적인 박막 적층(stack)은 비자기(non-magnetic) 기판 베이스(101), 시드층(102), 적어도 하나의 비자기 크롬계 하부층(104), 적어도 하나의 약간의 자성을 띈 코발트계 중간층(interlayer, 105), 적어도 하나의 자기 데이타-저장층(106) 및 윤활층(108)을 포함한다.
자기 기록 매체(magnetic recording medium)상에 단위면적당 저장될 수 있는 데이타의 양은 야금학적 특성 및 데이타-저장 층의 조성에 직접적으로 연관되며, 따라서 상기 데이타-저장 층을 스퍼터시키는 상기 스퍼터 타겟 재료와 연관된다. 도 2는 바이브레이팅 샘플 마그네토미터(Vibrating Sample Magnetometer, "VSM") 기술에 의하여 얻어진 데이타-저장 박막층의 대표적인 히스테리시스 루프(hysteresis loop)를 예시한다. 이러한 공정을 이용하면, VSM은 전자석으로부터 적용된 자기장(field)을 이용하여 그것의 히스테리시스 루프 주변에 자석을 준정적으로 유도한다. 상기 샘플은 이러한 자기장내에서 진동되며, 상기 측정 시스템은 상기 적용된 자기장내에서 적용된 자기장(H) 및 샘플의 자화(M)를 탐지한다. 도 2는 상기 적용된 자기장(H)의 방향내에서 재료의 자화(M)의 변화를 나타낸다.
히스테리시스 파라미터는 포화(또는 최대)자화(Ms), 제로 필드 잔류자화(Mr), 보자력(Hc), 코어시브 스퀘어니스(coercive squareness, S*=1-(Mr/Hc)/(dM/dH)) 및 잔류자기 스퀘어니스(remanence squareness, S=Mr/Ms)를 포함한다. 제로 필드 잔류자화(Mr)(또는 "잔류자기(remanence)")는 유도 자기장(driving field)이 0으로 떨어질때 남아있는 자화를 측정한 것이며, 보자력(Hc)은 포화된 후 상기 자화가 0으로 유도되는데 필요한 역자기장(reverse field)의 측정치이다. 이러한 거시적인 특성은 파동형태(pulse shape), 진폭 및 분해능(resolution)과 같은 리드 백 시그널(read back signal, S0) 변수를 결정한다.
통상적인 자기 기록 매체에 현재 이용되는 주된 재료는, 각각의 결정립이 통상적으로 10nm 이하인 나노스케일(nanoscale) 결정립의 배열과 같이 배열된 강자성 Co-Cr-Pt-B계 합금이다. 이러한 결정립계에서의 입계 갭(intergranular gap)은 일반적으로 매우 좁으며, 상기 입계 갭은 정자기(magnetostatic) 및 입계 교환을 방지하기에 종종 충분하지 않다.
박막 노이즈 감소를 위한 3가지 접근방법이 있다: 결정립계에서의 조성 분리, 다층 적용 및 물리적 결정립 분리. 간단하게, 비자기 박막에 의하여 분리된 강자성 막의 적층에 자기 다층을 적용함에 의하여, 또는 틈이 있는(voided) 결정립 구조를 발생시키기 위하여 낮은 온도 및 높은 압력에서 박막을 스퍼터링함에 의하여, 자기 미디어에서 상기 노이즈는 감소될 수 있으며, 데이타 저장 능력은 증가될 수 있다.
다층의 적용 또는 물리적 결정립 분리의 어느 하나에 있어서, 상기 스퍼터링 파라미터는 미디어 결정립의 물리적 분리를 맞추는데(tailoring) 매우 중요하다. 또한, 결정립 크기, 결정립 커플링 및 결정립의 결정학적 오리엔테이션과 같은 미세 특성의 연구는 상기 박막의 노이즈 성능(N)을 향상시키기 위한 이러한 기술들을 개선하는 것을 요구한다. 또한, 보다 최적화된 자기 기록 매체를 제조하기 위하여, 거시-자기학과 미시-자기학 양쪽의 최적화가 보증된다.
노이즈 감소를 위한 3번째 기술에 있어서, 조성 분리의 제한적인 성공이 상기 Co 매트릭스에 불용성 원소를 첨가함에 의하여 이루어졌다. 예를 들어서, CoCrPtTa 및 CoCrPtB와 같은 스퍼터링 4원계 합금은 특히 B을 함유하는 박막을 갖는 낮은 노이즈의 미디어를 제조하는 효율적인 방법임이 증명되었다. 그러나, 결정립 커플링을 감소하는데 효과적인 B의 경우, CoCrPtB 합금내 B의 함량은 12원자%가 초과되어야 한다. 그러나, 상기와 같이 높은 원자%의 B을 첨가하는 경우, 상기 재료는 매우 깨지기 쉬워지며, 높은 온도에서의 공정중에서 조차 포밍시 금이 가기 쉬워진다. 이와 같이, 높은 원자%의 B의 첨가는 후속하는 열-기계적 공정에서 재료의 적합성에 부정적인 영향을 미친다.
그러므로, 상기 자기 데이타-저장층에 고밀도의 결정립 구조를 갖는 자기 기록 매체를 제공하는 것, 시그널과 노이즈의 비를 향상시키는 것, 그리고 포텐셜 데이타 저장 능력을 증가시키는 것은 매우 바람직한 것으로 고려된다. 특히, 향상된 조성 분리를 갖는 B-함유 합금과 같은 합금을 제공하는 것은 바람직하며, 상기 합금은 스퍼터 타겟에 이용될 수 있고, 향상된 조성을 갖는 박막으로 스퍼터될 수 있다.
본 발명은 자기 데이타-저장 박막층을 스퍼터링하기 위한 스퍼터 타겟을 제공함에 의하여 상기 종래의 문제점을 해결하며, 여기에서 상기 스퍼터 타겟은 제 2 결정립계의 석출을 달성하는 합금 조성을 포함한다.
하나의 관점에 따라, 본 발명은 Co, 0보다 크고 24원자%까지의 Cr, 0보다 크고 20원자%까지의 Pt, 0보다 크고 20원자%까지의 B 및 0보다 크고 10원자%까지의 X1을 포함하는 스퍼터 타겟이며, 상기 X1은 Ag, Ce, Cu, Dy, Er, Eu, Gd, Ho, In, La, Lu, Mo, Nd, Pr, Sm, Tl, W 및 Yb로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나의 원소이다.
본 발명에 따른 상기 스퍼터 타겟은 전이(transition), 내화물(refractory) 및 희토류로부터 선택된 원소들을 포함한다. 이러한 원소들은 Co 및/또는 Cr에서 그들의 고체-상태 비혼화성(immiscibility), 그리고 화학양론적으로 바람직한 화합물 식을 형성하기 위하여 Pt와 결합하는 그들의 경향에 따라 선택되며, 상기 화합물은 낮은 분율의 Pt원자 및 주된 분율의 첨가원소(additive element)를 포함한다. 이러한 조건은 보자력을 희생시키지 않기 위하여 Co 매트릭스내 충분한 Pt원자 분율을 유지하기 위하여 중요하다. 코발트 또는 크롬중 어느 하나에 녹지않는 원소들을 첨가함에 의하여, 상기 첨가된 원소들은 상기 Co-Pt상으로부터 거부될 것이며, 상기 결정립계가 결정립 분리를 증가하게 할 것이고, 그 결과 시그널과 노이즈의 비를 향상시킬 것이다.
상기 스퍼터 타겟은 X2를 추가로 포함하며, 여기에서 X2는 W, Y, Mn 및 Mo로 이루어지는 그룹으로부터 선택된다. 게다가, 상기 스퍼터 타겟은 0~7원자%의 X3를 추가로 포함하며, 여기에서 X3는 Ti, V, Zr, Nb, Ru, Rh, Pd, Hf, Ta 및 Ir로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나의 원소이다.
본 발명에 따라 스퍼터 타겟을 형성하는 상기 합금들은 화합물을 포함하며, 상기 화합물은 미디어 결정립계에서 핵생성하고 성장하여 다른 타입의 결정립의 물리적 분리를 제공한다. W 및 Mo와 같은 낮은 확산도(diffusivity)를 갖는 다른 첨가 원소들은 새로운 핵생성 사이트를 제공할 것으로 기대되며, 상기 핵생성 사이트는 추가적인 결정립 정제(grain refinement)를 허락할 것이고, 결정립계로의 보다 많은 Cr 분리(segregation)를 촉진할 것이다.
상기 스퍼터 타겟에 의하여 스퍼터된 상기 박막은 1000~4000에르스텟(Oersted)의 보자력 값을 갖는다. 이러한 범위내에 속하는 상기 보자력을 변경함에 의하여, 포화된 후 0으로 자화를 이끄는데 필요한 역자기장이 이용자의 바람직한 파라미터내에 속하도록 조절될 수 있다. 따라서, 상기 시그널과 노이즈의 비(S0/N)는 증가될 것이고, 고밀도의 자기 기록에서 의도되는 박막의 전체적인 자기특성이 향상될 것이다. 상기 스퍼터 타겟으로부터 스퍼터된 상기 박막층은 대응하는 4원계 CoCrPtB 합금의 시그널과 노이즈의 비에서 0.5dB에서 1.5dB을 초과하는 이득을 가지며, 여기에서 대응하는 4원계 CoCrPtB 합금은 어떠한 X1의 추가가 없는 Co-Cr-Pt-B-X1 합금으로써, 각각의 Co, Cr, Pt 및 B이 같은 원자%를 갖는 합금으로 정의된다.
두번째 관점에 따라, 본 발명은 기판과 상기 기판위에 형성된 데이타-저장 박막층을 포함하는 자기 기록 매체이다. 상기 데이타-저장 박막층은 Co, 0보다 크고 24원자%까지의 Cr, 0보다 크고 20원자%까지의 Pt, 0보다 크고 20원자%까지의 B 및 0보다 크고 10원자%까지의 X1을 포함하며, 여기에서 X1은 Ag, Ce, Cu, Dy, Er, Eu, Gd, Ho, In, La, Lu, Mo, Nd, Pr, Sm, Tl, W 및 Yb로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나의 원소이다.
세번째 관점에 따라, 본 발명은 자기 기록 매체를 제조하는 방법이다. 본 방법은 스퍼터 타겟으로부터 기판위로 적어도 제1 데이타-저장 박막층을 스퍼터링하는 단계를 포함하며, 여기에서 상기 스퍼터 타겟은 Co, 0보다 크고 24원자%까지의 Cr, 0보다 크고 20원자%까지의 Pt, 0보다 크고 20원자%까지의 B 및 0보다 크고 10원자%까지의 X1을 포함하고, 상기 X1은 Ag, Ce, Cu, Dy, Er, Eu, Gd, Ho, In, La, Lu, Mo, Nd, Pr, Sm, Tl, W 및 Yb로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나의 원소이다.
다음의 바람직한 실시예의 설명에 있어서, 그것의 일부를 형성하는 첨부된 도면을 참조하며, 본 발명이 실시될 수 있는 특정한 실시예를 예시함에 의하여 보여진다. 다른 실시예들이 이용될 수 있으며, 변화는 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것으로 이해될 수 있다.
본 발명은 상기 스퍼터 타겟 재료를 위한 최적의 조성을 얻기 위하여, CoCrPtB 베이스에 선택된 다섯번째 및/또는 여섯번째 구성요소를 첨가함에 의하여 자기 기록 매체의 향상된 데이타 저장을 허락한다.
도 3은 상기 데이타-저장 박막층이 본 발명의 하나의 실시예에 따라 향상된 조성을 포함하는 스퍼터 타겟에 의하여 스퍼터된 자기 기록 매체를 나타낸다. 간단하게는, 상기 자기 기록 매체는 Co, 0보다 크고 24원자%까지의 Cr, 0보다 크고 20원자%까지의 Pt, 0보다 크고 20원자%까지의 B 및 0보다 크고 10원자%까지의 X1을 포함하는 데이타-저장 박막층을 포함하며, 상기 X1은 Ag, Ce, Cu, Dy, Er, Eu, Gd, Ho, In, La, Lu, Mo, Nd, Pr, Sm, Tl, W 및 Yb로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나의 원소이다.
보다 상세하게는, 자기 기록 매체(300)는 비자기(non-magnetic) 기판 베이스(101), 시드층(102), 적어도 하나의 비자기 Cr계 하부층(104), 적어도 하나의 약간의 자성을 띈 Co계 중간층(106), 데이타-저장 박막층(306) 및 윤활층(108)을 포함한다. 상술한 바와 같이, 자기 기록 매체(300)위의 데이타-저장 박막층은 Co, 0보다 크고 24원자%까지의 Cr, 0보다 크고 20원자%까지의 Pt, 0보다 크고 20원자%까지의 B 및 0보다 크고 10원자%까지의 X1을 포함하며, 상기 X1은 Ag, Ce, Cu, Dy, Er, Eu, Gd, Ho, In, La, Lu, Mo, Nd, Pr, Sm, Tl, W 및 Yb로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나의 원소이다. 또 다른 배열에 있어서, 자기 기록 매체(300)는 시드층(102), 하부층(104), 중간층(105) 및/또는 윤활층(108)이 생략된다.
자기 기록 매체(300)는 스퍼터 타겟으로부터 기판(101)위로 데이타-저장 박막층(306)을 스퍼터링함에 의하여 제조되며, 또한 상기 스퍼터 타겟은 Co, 0보다 크고 24원자%까지의 Cr, 0보다 크고 20원자%까지의 Pt, 0보다 크고 20원자%까지의 B, 0보다 크고 10원자%까지의 X1을 포함하고, 상기 X1은 Ag, Ce, Cu, Dy, Er, Eu, Gd, Ho, In, La, Lu, Mo, Nd, Pr, Sm, Tl, W 및 Yb로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나의 원소이다. 스퍼터링 공정은 재료과학분야에서 잘 알려져있다.
본 발명에 따른 상기 스퍼터 타겟은 전이, 내화물 및 희토류 그룹으로부터 선택된 원소들을 포함한다. 이러한 원소들은 Co 및/또는 Cr에서 그들의 고체-상태 비혼화성, 그리고 아래에서 보다 자세하게 설명되는 것처럼, 화학양론적으로 바람직한 화합물 식을 형성하기 위하여 Pt와 결합하는 그들의 경향에 따라 선택되었다.
상기 스퍼터 타겟과 대응하는 데이타-저장 박막층은 X2를 추가적으로 포함하며, 상기 X2는 W, Y, Mn 및 Mo로 이루어지는 그룹으로부터 선택된다. 또한, 상기 스퍼터 타겟과 대응하는 데이타-저장 박막층은 0~7원자%의 X3를 추가적으로 포함하며, 상기 X3는 Ti, V, Zr, Nb, Ru, Rh, Pd, Hf, Ta 및 Ir로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나의 원소이다. 추가적인 다른 배열에 있어서, X2 및/또는 X3 원소들은 생략된다.
코발트 또는 크롬중 어느 하나에 녹지 않는 원소들을 첨가함에 의하여, 상기 첨가된 원소들은 상기 코발트 및 크롬 상으로부터 거부될 것이며, 결정립계로 강요될 것이다. 본 발명에 따라 상기 스퍼터 타겟을 형성하는 상기 합금들은 미디어 결정립계에서 핵생성하고 성장하는 화합물을 포함하여, 다른 타입의 결정립의 물리적 분리를 제공한다. 첨가원소인 W 및 Mo은 결정립 정제를 허락하고, 결정립계로의 보다 많은 Cr 분리를 증진시키는 새로운 핵생성 사이트를 추가적으로 제공한다.
Pt, Ta, Ir 및 Sm과 같은 큰 직경의 전이 원소들을 갖는 합금을 형성함에 의하여, 상기 스퍼터 타겟으로부터 스퍼터된 상기 자기 데이타-저장 박막층은 1000에르스텟으로부터 4000에르스텟을 초과하는 보자력 값을 갖도록 맞추어진다. 이러한 범위내에 속하도록 보자력을 변경함에 의하여, 포화된 후 0으로 자화를 이끄는데 필요한 역자기장은 이용자의 바람직한 파라미터에 속하도록 조절될 수 있다. 따라서, 시그널과 노이즈의 비는 증가될 것이고, 고밀도 자기 기록에서 의도되는 박막의 전체적인 자기 특성이 향상될 것이다. 결정립 크기, 결정립 커플링 및 결정립의 결정학적 오리엔테이션과 같은 미시적 특성은 박막의 노이즈 실적(N)을 결정하며, 거시-자기학 및 미시-자기학의 최적화가 최적의 디스크를 제조하기 위하여 요구된다.
본 발명의 하나의 관점에 따라 상기 스퍼터 타겟에 이용된 첫번째 원소는 코발트이다. 최고의 데이타 저장 적용에 있어서 핵심원소인 코발트는 낮은 보자력을 가지며, 1000에르스텟으로부터 4000에르스텟을 초과하는 보자력 값을 갖는 합금을 형성하기 위하여 Pt, Ta, Ir 및 Sm과 같은 큰 직경의 전이원소들의 추가를 요구한다.
데이타 저장에 적용하기 위한 두번째 결정적인 원소인 크롬은 상기 합금내에서 2가지 결정적인 목적을 제시한다. 첫번째, 크롬은 더한 산화로부터 상기 합금의 표면을 산화하고 부동태화함에 의하여 상기 합금내 부식 포텐셜을 감소한다. 두번째, 상기 자기 합금내 크롬의 존재는 결정립계 또는 결정립내에서 B와 같은 다른 원소들의 다른 결정질 상의 석출을 허락함으로써 노이즈 감소에 도움이 된다.
상술한 바와 같이, 세번째 원소인 B은 결정립 커플링을 감소하기 위하여 이전부터 이용되었다. 그러나, 결정립 커플링을 감소하는데 효과적인 B의 경우, CoCrPtB 합금내 B의 함량은 12원자%가 초과되어야 하며, 고온에서의 공정에서 조차 포밍시 매우 깨지기 쉬운 재료가 되고, 후속하는 열-기계적 공정에 적합하지 않은 타겟 재료를 형성한다. 따라서, 받아들일 수 있는 열-기계적 합금 작업성을 유지하는 동안, 본 발명에 따른 상기 스퍼터 타겟은 B의 유익한 입계 커플링 감소 효과를 보완하는 합금 첨가제를 포함한다.
본 발명에 있어서, 전이, 내화물 및 희토류 그룹중 선택된 원소들은 Co 및/또는 Cr에서 그들의 고체상태 비혼화성, 그리고 화학양론적으로 바람직한 화합물 식을 형성하기 위하여 Pt와 결합하는 그들의 가능한 경향에 기초하여 이용된다. 이러한 선택된 원소들은 보자력에 영향을 미치지 않도록 낮은 분율의 Pt원자 및 지배적인 분율의 첨가원소, 상기 Co 매트릭스내 충분한 Pt 원자 분율을 유지하기 위해 중요한 조건을 포함하는 화합물 식을 형성한다. 이러한 조건들을 수행하는 상기 선택된 원소들은 Ag, Ce, Cu, Dy, Er, Eu, Gd, Ho, In, La, Lu, Mo, Nd, Pr, Sm, Tl, W 및 Yb이다.
상기 열거된 원소들은 매체 결정립계에서 핵생성하고 성장할 화합물을 형성하며, 다른 타입의 결정립의 물리적 분리를 제공한다. 또한, W 및 Mo와 같은 낮은 확산도를 갖는 다른 첨가원소들은 추가적인 결정립 정제를 허락하고, 결정립계로의 보다 많은 Cr 분리를 증진하는 새로운 핵생성 사이트를 제공한다.
도 4~6은 각각의 2원계 Cu-Co, Cu-Cr 및 Cu-Pt 합금의 상태도를 나타내며, 상기 선택된 첨가제로서 첨가하는 구리의 효과를 예시한다. 실온에서 (εCo)(도 4) 및 (Cr)(도 5) 고용체 영역의 범위를 제한하는 고용선(solvus line)은 온도축에 나타나며, Cu가 이러한 고용체내에서 무시할 수 있는 고용도(solubility)만을 가짐을 나타낸다. 이와 같이, 도 4 및 도 5는 상기 구리 첨가제가 실온에서 어떻게 각각의 코발트 및 크롬에 의하여 거부되고, 상기 Co-Cr 결정립으로 흡수되지 않는지를 예시한다. 결과적으로, 상기 구리 첨가제는 상기 결정립계로 떠밀려서 결정립 분리를 증가시키고 상기 시그널과 노이즈의 비를 향상시킨다.
도 6에서 Cu-Pt 상태도 데이타는 2개의 정돈된 상인 Cu3Pt 및 CuPt의 형성을 나타낸다. Cu3Pt는 낮은 분율의 Pt 원자와 지배적인 분율의 구리를 포함하는 화합물 식이기 때문에, 화학양론적으로 가장 유리한 상은 Cu3Pt일 것이다. 만약 Cu3Pt가 형성된다면, 보자력에 영향을 미치지 않기 위하여 상기 Co 매트릭스내 충분한 Pt 원자의 분율은 유지된다.
도 7은 Co-14Cr-12.5Pt-6Cu-12B원자% 합금이 주조 미세구조를 나타낸다. 상기 미세구조는 공정 매트릭스(eutectic matrix)(얇은 판과 같은 상으로 보여짐)에 의하여 둘러쌓인 주된 수지상(dendritic phase)(밝은 회색으로 보여짐)으로 구성된다. 상기 수지상은 더 적은 양의 용해된 Cr을 갖는 CoPtCu 리치상(rich phase)이다. 상기 공정 매트릭스는 실질적으로 CrCoB상이다.
도 8은 상기 결정립의 SEM 현미경 사진 또는 백-스케터드(back-scattered) 전자 이미지이다. 이러한 이미지에서의 대조는 상기 다양한 상의 구성요소의 원자질량의 차이에 기인한다. 상기 수지상이 단상으로 보여질때, 화학적으로 에칭된 샘플은 또 다른 Cu 리치상의 존재를 나타낸다. 이러한 점에서 도 8은 "피트(pits)"가 상기 결정립계에서 구별될 수 있는 덴드라이트(dendrite)의 고확대 이미지를 보여주며, 에칭시 Cu3Pt-리치상의 선택적인 부식(erosion)에 기인한다.
본 발명에 따른 상기 스퍼터 타겟을 이용하여 자기 데이타-저장 박막층을 스퍼터링함에 의하여, 최적의 Hc 및 Ms에서 상기 시그널과 노이즈의 비의 0.5dB에서 1.5dB을 초과하는 이익이 Co-14Cr-12.5Pt-6Cu-12B을 포함하는 합금, 그리고 다양한 Cu 조성을 갖는 다른 유사한 베이스 합금에서 보고되었다.
두번째 관점에 따라, 본 발명은 기판과 상기 기판위에 형성된 데이타-저장 박막층을 포함하는 자기 기록 매체이다. 상기 데이타-저장 박막층은 Co, 0보다 크고 24원자%까지의 Cr, 0보다 크고 20원자%까지의 Pt, 0보다 크고 20원자%까지의 B 및 0보다 크고 10원자%까지의 X1을 포함하며, 상기 X1은 Ag, Ce, Cu, Dy, Er, Eu, Gd, Ho, In, La, Lu, Mo, Nd, Pr, Sm, Tl, W 및 Yb로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나의 원소이다.
세번째 관점에 따라, 본 발명은 자기 기록 매체를 제조하는 방법이다. 상기 방법은 스퍼터 타겟으로부터 기판위에 적어도 제 1 데이타-저장 박막층을 스퍼터링하는 단계를 포함하며, 상기 스퍼터 타겟은 Co, 0보다 크고 24원자%까지의 Cr, 0보다 크고 20원자%까지의 Pt, 0보다 크고 20원자%까지의 B 및 0보다 크고 10원자%까지의 X1을 포함하고, 상기 X1은 Ag, Ce, Cu, Dy, Er, Eu, Gd, Ho, In, La, Lu, Mo, Nd, Pr, Sm, Tl, W 및 Yb로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나의 원소이다.
본 발명은 특정한 예시적인 실시예로 설명되었다. 본 발명은 상술한 실시예들에 제한되는 것은 아니며, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 다양한 변화 및 변경은 본 발명의 정신 및 범위와 구별되지 않는 것으로 이해될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 스퍼터 타겟에 의하여 스퍼터된 박막은 1000~4000에르스텟의 보자력 값을 갖는다.
Claims (17)
- Co,0보다 크고 5원자%미만의 Cr,0보다 크고 20원자%까지의 Pt,0보다 크고 20원자%까지의 B 및0보다 크고 10원자%까지의 X1을 포함하며,상기 X1은 Ag, Ce, Cu, Dy, Er, Eu, Gd, Ho, In, La, Lu, Mo, Nd, Pr, Sm, Tl, W 및 Yb로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나의 원소인 것을 특징으로 하는 스퍼터 타겟.
- 제 1항에 있어서, 상기 스퍼터 타겟은 X2를 추가로 포함하며,상기 X2는 W, Y, Mn 및 Mo로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 스퍼터 타겟.
- 제 1항에 있어서, 상기 스퍼터 타겟은 7원자%까지의 X3를 추가로 포함하며,상기 X3는 Ti, V, Zr, Nb, Ru, Rh, Pd, Hf, Ta 및 Ir로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나의 원소인 것을 특징으로 하는 스퍼터 타겟.
- 제 3항에 있어서, 상기 스퍼터 타겟은 X2를 추가로 포함하며,상기 X2는 W, Y, Mn 및 Mo로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 스퍼터 타겟.
- 기판;과 상기 기판위에 형성된 데이타-저장 박막층을 포함하며,상기 데이타-저장 박막층은,Co,0보다 크고 5원자%미만의 Cr,0보다 크고 20원자%까지의 Pt,0보다 크고 20원자%까지의 B 및0보다 크고 10원자%까지의 X1을 포함하며,상기 X1은 Ag, Ce, Cu, Dy, Er, Eu, Gd, Ho, In, La, Lu, Mo, Nd, Pr, Sm, Tl, W 및 Yb로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나의 원소인 것을 특징으로 하는 자기 기록 매체.
- 제 5항에 있어서, 상기 데이타-저장 박막층은 X2를 추가로 포함하며,상기 X2는 W, Y, Mn 및 Mo로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으 로 하는 자기 기록 매체.
- 제 5항에 있어서, 상기 데이타-저장 박막층은 7원자%까지의 X3를 추가로 포함하며,상기 X3는 Ti, V, Zr, Nb, Ru, Rh, Pd, Hf, Ta 및 Ir로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나의 원소인 것을 특징으로 하는 자기 기록 매체.
- 제 7항에 있어서, 상기 데이타-저장 박막층은 X2를 추가로 포함하며,상기 X2는 W, Y, Mn 및 Mo로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 자기 기록 매체.
- 제 5항에 있어서, 상기 데이타-저장 박막층은 1000~4000에르스텟의 보자력 값을 갖는 것을 특징으로 하는 자기 기록 매체.
- 제 5항에 있어서, 상기 데이타-저장 박막층은 대응하는 4원계 CoCrPtB 합금에서 시그널과 노이즈의 비에 있어서 적어도 1.5dB의 이익을 갖는 것을 특징으로 하는 자기 기록 매체.
- 스퍼터 타겟으로부터 기판상에 적어도 제 1 데이타-저장 박막층을 스퍼터링하는 단계를 포함하며,상기 스퍼터 타겟은,Co,0보다 크고 5원자%미만의 Cr,0보다 크고 20원자%까지의 Pt,0보다 크고 20원자%까지의 B 및0보다 크고 10원자%까지의 X1을 포함하고,상기 X1은 Ag, Ce, Cu, Dy, Er, Eu, Gd, Ho, In, La, Lu, Mo, Nd, Pr, Sm, Tl, W 및 Yb로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나의 원소인 것을 특징으로 하는 자기 기록 매체의 제조방법.
- 제 11항에 있어서, 상기 스퍼터 타겟은 X2를 추가로 포함하며,상기 X2는 W, Y, Mn 및 Mo로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 자기 기록 매체의 제조방법.
- 제 11항에 있어서, 상기 스퍼터 타겟은 7원자%까지의 X3를 추가로 포함하며,상기 X3는 Ti, V, Zr, Nb, Ru, Rh, Pd, Hf, Ta 및 Ir로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나의 원소인 것을 특징으로 하는 자기 기록 매체의 제조방법.
- 제 13항에 있어서, 상기 스퍼터 타겟은 X2를 추가로 포함하며,상기 X2는 W, Y, Mn 및 Mo로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 자기 기록 매체의 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 X1은 Ag, Ce, Dy, Er, Eu, Gd, Ho, In, La, Lu, Nd, Pr, Sm, Tl 및 Yb로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나의 원소인 것을 특징으로 하는 스퍼터 타겟.
- 제 5항에 있어서, 상기 X1은 Ag, Ce, Dy, Er, Eu, Gd, Ho, In, La, Lu, Nd, Pr, Sm, Tl 및 Yb로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나의 원소인 것을 특징으로 하는 자기 기록 매체.
- 제 11항에 있어서, 상기 X1은 Ag, Ce, Dy, Er, Eu, Gd, Ho, In, La, Lu, Nd, Pr, Sm, Tl 및 Yb로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나의 원소인 것을 특징으로 하는 자기 기록 매체의 제조방법.
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