KR100794981B1 - 수직 자기 기록 매체 - Google Patents
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Abstract
비자성의 제2 배향 제어층(37)은 자성의 제1 배향 제어층(36)의 표면에 펼쳐져서, 서로 인접하는 결정립으로 구성된다. 기록 자성층(38)은 제2 배향 제어층(37)의 표면에 펼쳐져, 제2 배향 제어층(37)의 개개의 결정립으로부터 성장하는 결정립으로 구성된다. 제1 및 제2 배향 제어층(36, 37)의 작용으로 기록 자성층(38)에서 결정의 배향은 충분히 갖춰진다. 동일한 막 두께로 비자성의 제2 배향 제어층(37)만이 이용되는 경우에 비해서 기록 자성층(38)에서 결정의 배향은 확실하게 제어될 수 있다. 더구나, 제1 배향 제어층(36)의 작용으로 제2 배향 제어층(37)의 막 두께는 축소될 수 있다. 제2 배향 제어층(36)의 막 두께의 감소에도 불구하고 기록 자성층(38)에서는 충분한 배향은 확립될 수 있다. 따라서, 높은 전자 변환 특성을 얻을 수 있다.
Description
본 발명은 예컨대, 하드디스크 구동 장치(HDD)와 같은 자기 기록 매체 구동 장치에서 사용될 수 있는 수직 자기 기록 매체에 관한 것이다.
소위 연자성의 하층(soft magnetic underlayer)을 구비한 수직 자기 기록 매체는 널리 알려져 있다. 이런 유형의 수직 자기 기록 매체에서는 하층의 표면에 기록 자성층은 확장된다. 기록용 자기 헤드가 기록 자성층에 대향하면, 기록 자성층은 자기 헤드와 하층 사이에 배치된다. 자기 헤드와 하층 사이에 자속의 순환 경로가 확립되므로, 기록 자성층에 작용하는 자계는 강화될 수 있다. 동시에, 급격한 자장 구배가 실현된다. 기록 자성층에는 샤프한 기록 비트가 기록될 수 있다.
기록 자성층에서는, 기판이나 하층의 표면에 직교하는 수직 방향으로 자화 용이축은 가지런하게 될 것이 요구된다. 이와 같은 자기 이방성을 확립함에 있어서 기록 자성층에서는 개개의 결정은 소정의 방향으로 배향된다. 이러한 배향은 에피텍샬 성장을 기초로하여 실현된다. 기록 자성층의 형성에 앞서서 하층의 표면에는 비자성 배향 제어층이 형성된다.
비자성 배향 제어층에는 충분한 막 두께가 확보되어야만 한다. 막 두께가 감소되면, 기록 자성층에서는 충분한 결정의 배향은 얻어지지 않는다. 한편, 비자성 배향 제어층의 막 두께가 증대되면, 자기 헤드와 하층과의 거리가 증대되어 버린다. 기록 자성층에 작용하는 자계는 약하게 된다. 동시에, 자장 구배는 완만해지고, 기록 자성층에 샤프한 기록 비트는 기록될 수 없다.
비특허문헌 1 : Gong et al. 「Highly oriented perpendicular Co-alloy media on Si(111) Substrates」, Journal of Applied Physics, Vo 185, No. 8, 1999년 4월 15일, p. 4699-4701
비특허문헌 2 : Futamoto et al. 「Thermal Stability of Magnetic Recording in Perpendicular Thin Film Media」, IEEE Transactions on Magnetics, Vo 135, No. 5, 1999년 9월, p. 2802-2807
본 발명은 상기 실상을 감안하여 이루어진 것으로, 가능한 한 자성 결정층 하에서 비자성 배향 제어층의 막 두께를 축소할 수 있는 다층 구조막을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명은 수직 자기 기록 매체에서 전자 변환 특성의 향상에 대단히 기여할 수 있는 다층 구조막을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 제1 발명에 따르면, 서로 인접하는 결정립으로 구성되는 자성의 제1 배향 제어층과, 제1 배향 제어층의 표면으로 넓어져, 서로 인접하는 결정립으로 구성되는 비자성의 제2 배향 제어층과, 제2 배향 제어층의 표면으로 넓어져, 제2 배향 제어층의 개개의 결정립으로부터 성장하는 결정립으로 구성되는 기록 자성층을 구비하는 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 매체가 제공된다.
이상과 같은 수직 자기 기록 매체에서는, 제1 및 제2 배향 제어층의 작용에 기초하여 기록 자성층에서 결정의 배향은 충분히 갖춰진다. 동일한 막 두께로 비자성의 제2 배향 제어층만이 이용되는 경우에 비해서 기록 자성층에서 결정의 배향은 확실하게 제어될 수 있다. 개개의 결정마다 자화 용이축은 기록 자성층의 표면에 직교하는 수직 방향에 가지런하게 된다. 따라서, 높은 전자 변환 특성을 얻을 수 있다. 더구나, 제1 배향 제어층의 작용으로 제2 배향 제어층의 막 두께는 축소될 수 있다. 기록 자성층 하에서 비자성층의 막 두께는 충분히 축소될 수 있다.
이러한 수직 자기 기록 매체는 제1 및 제2 배향 제어층에서 기록 자성층으로부터 이격(離隔)되는 연자성의 하층을 더욱 구비할 수 있다. 이와 같은 수직 자기 기록 매체는 제2 배향 제어층의 막 두께의 감소에도 불구하고 기록 자성층에서 충분한 배향을 확립할 수 있다. 특히, 제1 배향 제어층에서 소위 면내 방향으로 자화 용이축이 가지런하게 되면, 제1 배향 제어층은 하층으로서 기능할 수 있다. 그 결과, 자기 헤드 및 하층 사이에서 거리는 축소될 수 있다. 이와 같은 거리의 축소는 샤프한 기록 비트의 형성에 대단히 공헌한다.
이상과 같은 수직 자기 기록 매체에서는, C축에 자화 용이축을 갖는 hcp 구조(최밀 육방 구조)가 기록 자성층에서 확립되더라도 좋다. 이와 같은 경우에는, 제1 배향 제어층에서 fcc 구조(면심 입방 구조)가 확립되면 된다. 이렇게 해서 제1 배향 제어층에서 fcc 구조가 확립되는 경우에는 제1 배향 제어층의 개개의 결정립으로 (111)면이 기판의 표면에 평행하게 배향되면 된다.
이 때, 비자성의 제2 배향 제어층에서는 hcp 구조가 확립되면 좋다. 제1 배향 제어층의 결정립에 기초하여 제2 배향 제어층에서 에피텍샬 성장이 실현되면, 제2 배향 제어층에서는 (002)면은 기판의 표면에 평행하게 배향될 수 있다. 이러한 제2 배향 제어층의 결정립에 기초하여 기록 자성층에서 에피텍샬 성장이 실현되면, 기록 자성층의 C축 즉 자화 용이축은 기판의 표면에 직교하는 수직 방향에 가지런하게 될 수 있다. 그밖에, 비자성의 제2 배향 제어층에서는 fcc 구조가 확립되더라도 좋다. 제2 배향 제어층에서는 에피텍샬 성장에 기초하여 (111)면은 기판의 표면에 평행하게 배향될 수 있다. 이러한 제2 배향 제어층의 결정립에 기초하여 기록 자성층에서 에피텍샬 성장이 실현되면, 기록 자성층의 C축 즉 자화 용이축은 기판의 표면에 직교하는 수직 방향으로 가지런하게 될 수 있다.
그밖에, 기록 자성층에서는 C축에 자화 용이축을 갖는 L10 구조가 확립되더라도 좋다. 이 경우에는, 제1 배향 제어층에서 입방정계의 결정 구조나 정방정계의 결정 구조 중 어느 것이 확립되면 된다. 입방정계의 결정 구조에는 예컨대 fcc 구조나 bcc 구조(체심 입방 구조)와 같은 결정 구조를 들 수 있다. 정방정계의 결정 구조에는 예컨대 fct 구조(면심 정방 구조)나 bct 구조(심체 정방 구조)와 같은 결정 구조를 들 수 있다. 제1 배향 제어층에서 입방정계의 결정 구조가 확립되는 경우에는, 제1 배향 제어층의 개개의 결정립으로 (100)면이 기판의 표면에 평행하게 배향되면 된다. 제1 배향 제어층에서 정방정계의 결정 구조가 확립되는 경우에는 제1 배향 제어층의 개개의 결정립으로 (001)면이 기판의 표면에 평행하게 배향되면 된다.
이 때, 비자성의 제2 배향 제어층에서는 입방정계의 결정 구조 또는 정방정계의 결정 구조 중 어느 것이 확립되면 된다. 제2 배향 제어층에서 입방정계의 결정 구조가 확립되는 경우에는, 제1 배향 제어층의 결정립에 기초하여 제2 배향 제어층에서 에피텍샬 성장이 실현되면, 제2 배향 제어층에서 (100)면은 기판의 표면에 평행하게 배향될 수 있다. 이러한 제2 배향 제어층의 결정립에 기초하여 기록 자성층에서 에피텍샬 성장이 실현되면, 기록 자성층의 C축 즉 자화 용이축은 기판의 표면에 직교하는 수직 방향으로 가지런하게 될 수 있다. 제2 배향 제어층에서 정방정계의 결정 구조가 확립되는 경우에 제1 배향 제어층의 결정립에 기초하여 제2 배향 제어층에서 에피텍샬 성장이 실현되면, 제2 배향 제어층에서 (001)면은 기판의 표면에 평행하게 배향될 수 있다. 이러한 제2 배향 제어층의 결정립에 기초하여 기록 자성층에서 에피텍샬 성장이 실현되면, 기록 자성층의 C축 즉 자화 용이축은 기판의 표면에 직교하는 수직 방향으로 가지런하게 될 수 있다.
이상과 같은 제1 배향 제어층에는 적어도 Fe, Co 및 Ni 중 어느 금속 재료가 이용되면 된다. 제1 배향 제어층에는 적어도 Mo, Cr, Cu, V, Nb, Al, Si 및 B 중 어느 것이 더 첨가될 수도 있다.
이와 같은 수직 자기 기록 매체에서는, 표면에서 제1 배향 제어층을 받아내는 기초층을 더욱 구비하더라도 좋다. 이와 같은 기초층에 기초하여, 제1 배향 제어층에서는 결정의 배향이나 결정립의 입자 지름은 제어되더라도 좋다. 기초층에는 적어도 Ta, C, Mo, Ti, W, Re, Os 및 Hf 중 어느 하나 이상의 재료가 포함되면 좋다.
또한, 제2 발명에 따르면, 대상물의 표면에 퍼져있고, 서로 인접하는 결정립으로 구성되는 자성의 제1 배향 제어층과, 제1 배향 제어층의 표면에 퍼져서, 서로 인접하는 결정립으로 구성되는 비자성의 제2 배향 제어층과, 제2 배향 제어층의 표면으로 넓어져, 제2 배향 제어층의 개개의 결정립으로부터 성장하는 결정립으로 구성되는 결정층을 구비하는 것을 특징으로 하는 다층 구조막이 제공된다.
이와 같은 다층 구조막에 따르면, 결정층으로 결정의 배향은 충분히 갖춰질 수 있다. 동일한 막 두께로 비자성의 제2 배향 제어층만이 이용되는 경우에 비해서 결정층으로 결정의 배향은 확실하게 제어될 수 있다. 제1 배향 제어층에 의해 제2 배향 제어층의 막 두께는 축소될 수 있다. 결정층 하에서 비자성층의 막 두께는 충분히 축소될 수 있다.
도 1은 자기 기록 매체 구동 장치의 일 구체예 즉 하드디스크 구동 장치(HDD)의 내부 구조를 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도 2는 자기 디스크의 구조를 상세히 도시하는 확대 수직 부분 단면도이다.
도 3은 하층의 성막 공정을 개략적으로 도시하는 기판의 수직 부분 단면도이다.
도 4는 기초층의 성막 공정을 개략적으로 도시하는 기판의 수직 부분 단면도이다.
도 5는 제1 배향 제어층의 성막 공정을 개략적으로 도시하는 기판의 수직 부분 단면도이다.
도 6은 제2 배향 제어층의 성막 공정을 개략적으로 도시하는 기판의 수직 부분 단면도이다.
도 7은 기록 자성층의 성막 공정을 개략적으로 도시하는 기판의 수직 부분 단면도이다.
도 8은 X선 회절에 기초한 검증 결과를 도시하는 그래프이다.
이하, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 설명한다.
도 1은 자기 기록 매체 구동 장치의 일구체예 즉 하드디스크 구동 장치(HDD)(11)의 내부 구조를 개략적으로 도시한다. 이 HDD(11)는 예컨대 평평한 직방체의 내부 공간을 구획하는 상자형의 하우징 본체(12)를 구비한다. 수용 공간에는 자기 기록 매체로서의 1장 이상의 자기 디스크(13)가 수용된다. 이 자기 디스크(13)는 소위 수직 자기 기록 매체로서 구성된다. 자기 디스크(13)는 스핀들 모터(14)의 회전축에 장착된다. 스핀들 모터(14)는 예컨대 7200 rpm이나 10000 rpm과 같은 고속도로 자기 디스크(13)를 회전시킬 수 있다. 하우징 본체(12)에는 하우징 본체(12)와의 사이에서 수용 공간을 밀폐하는 덮개 즉 커버(도시되지 않음)가 결합된다.
수용 공간에는 수직 방향으로 연장되는 지지축(15)에 헤드 액츄에이터(16)가 장착된다. 헤드 액츄에이터(16)는 지지축(15)으로부터 수평 방향으로 연장되는 강체의 액츄에이터 아암(17)과, 이 액츄에이터 아암(17)의 선단에 장착되어 액츄에이터 아암(17)에서 전방으로 연장되는 탄성 서스펜션(18)을 구비한다. 주지한 바와 같이, 탄성 서스펜션(18)의 선단에서는, 소위 짐벌 스프링(도시되지 않음)의 작용으로 부상 헤드 슬라이더(19)는 캔틸레버된다. 부상 헤드 슬라이더(19)에는 자기 디스크(13)의 표면으로 향하여 탄성 서스펜션(18)으로부터 압박력이 작용한다. 자기 디스크(13)가 회전하면, 자기 디스크(13)의 표면에서 생성되는 기류로 인해 부상 헤드 슬라이더(19)에는 부력이 작용한다. 탄성 서스펜션(18)의 압박력과 부력과의 밸런스로 자기 디스크(13)의 회전 중에 비교적 높은 강성으로 부상 헤드 슬라이더(19)는 계속해서 부상할 수 있다.
부상 헤드 슬라이더(19)에는 주지한 바와 같이, 자기 헤드 즉 전자 변환 소자(도시되지 않음)가 탑재된다. 이 전자 변환 소자는 예컨대, 스핀 밸브막이나 터널접합막의 저항 변화를 이용하여 자기 디스크(13)로부터 정보를 독출하는 거대 자기 저항 효과(GMR) 소자나 터널 접합 자기 저항 효과(TMR) 소자와 같은 독출 소자와, 박막 코일 패턴으로 생성되는 자계를 이용하여 자기 디스크(13)에 정보를 기록하는 단자극 헤드와 같은 기록 소자(도시되지 않음)로 구성되면 된다.
부상 헤드 슬라이더(19)의 부상 중에, 헤드 액츄에이터(16)가 지지축(15) 주위에서 회전하면, 부상 헤드 슬라이더(19)는 반경 방향으로 자기 디스크(13)의 표면을 가로지를 수 있다. 이러한 이동에 기초하여 부상 헤드 슬라이더(19) 상의 독출 기록 헤드는 자기 디스크(13) 상의 원하는 기록 트랙에 위치 결정된다. 헤드 액츄에이터(16)의 회전은 예컨대 보이스 코일 모터(VCM)와 같은 구동원(21)의 작용을 통하여 실현되면 좋다. 주지한 바와 같이, 여러 장의 자기 디스크(13)가 하우징 본체(12) 내에 삽입되는 경우에는, 인접하는 자기 디스크(13) 사이로 2 라인의 액츄 에이터 아암(17) 즉 2개의 부상 헤드 슬라이더(19)가 배치된다.
도 2는 자기 디스크(13)의 단면 구조를 상세히 도시한다. 이 자기 디스크(13)는 지지체로서의 기판(31)과, 다층 구조막(32)을 구비한다. 기판(31)은 예컨대 유리 기판으로 구성되면 좋다. 다만, 기판(31)은 예컨대 알루미늄 기판이나 실리콘 기판으로 구성되더라도 좋다. 다층 구조막(32)에 자기 정보는 기록된다. 다층 구조막(32)의 표면은 예컨대 다이아몬드형 카본(DLC)막과 같은 보호막(33)이나, 퍼플루오로폴리에테르(PFPE)막과 같은 윤활막(34)으로 피복된다.
다층 구조막(32)은 기판(31)의 표면에 펼쳐지는 연자성의 하층(35)을 갖춘다. 하층(35)에는 예컨대 막 두께 195 nm 정도의 CoNbZr막이 이용되면 좋다. 하층(35)에서는, 기판(31)의 표면에 평행하게 규정되는 면내 방향으로 자화 용이축은 확립된다. 하층(35)에는 CoNbZr막과 같은 비정질의 합금 재료 외에, 예컨대 FeTaC막과 같은 미결정 석출형의 합금막이나 NiFe막과 같은 결정질의 합금막이 이용되더라도 좋다. 다만, 하층(35)은 예컨대 연자성층과 비자성층을 교대로 적층한 적층체로 구성되더라도 좋다.
하층(35)의 표면에는 자성의 제1 배향 제어층(36)이 펼쳐진다. 제1 배향 제어층(36)은 서로 인접하는 결정립으로 구성된다. 제1 배향 제어층(36)은 연자성의 금속 재료로 구성되면 된다. 예컨대 Fe나 Co, Ni와 같은 자성 금속 재료 중 적어도 하나가 포함되면 좋다. 여기서는, 제1 배향 제어층(36)에 예컨대 막 두께 5 nm 정도의 NiFe막이 이용된다. 제1 배향 제어층(36)에는 전술한 자성 금속 재료에 더하여, 예컨대 Mo, Cr, Cu, V, Nb, Al, Si 및 B와 같은 재료 중 어느 하나 이상이 첨 가되더라도 좋다. 제1 배향 제어층(36)에서는 fcc 구조(면심 입방 구조)가 확립된다. 개개의 결정립에서는 (111)면이 기판(31)의 표면에 평행하도록 배향된다.
제1 배향 제어층(36)의 표면에는 비자성의 제2 배향 제어층(37)이 펼쳐진다. 제2 배향 제어층(37)은 서로 인접하는 결정립으로 구성된다. 개개의 결정립에서는 제1 배향 제어층(36)의 결정립에 기초하여 에피텍샬 성장이 확립된다. 제2 배향 제어층(37)은 결정질의 비자성 금속 재료로 구성되면 좋다. 여기서는 제2 배향 제어층(37)에 예컨대 막 두께 20 nm 정도의 Ru막이 이용되면 좋다. 이러한 Ru막 대신에, 제2 배향 제어층(37)에는 예컨대 Zn, Tc, Co, Os, C(그라파이트) 및 Re의 적어도 어느 하나를 포함하는 비자성 합금이 이용되더라도 좋다. 어느 쪽의 경우라도, 제2 배향 제어층(37)에서는 hcp 구조가 확립된다. 개개의 결정립에서는 (002)면이 기판(31)의 표면에 평행하게 배향된다. 기타, 제2 배향 제어층(37)에는 예컨대 Cu, Rh, Ir, Pd 및 Pt의 적어도 어느 하나를 포함하는 비자성 합금이 이용되더라도 좋다. 이와 같은 비자성 합금에서는 fcc 구조가 확립된다. 개개의 결정립에서는 (111)면이 기판(31)의 표면에 평행하도록 배향된다.
제2 배향 제어층(37)의 표면에는 기록 자성층(38)이 펼쳐진다. 기록 자성층(38)은 서로 인접하는 결정립으로 구성된다. 개개의 결정립에서는 제2 배향 제어층(37)의 결정립에 기초하여 에피텍샬 성장이 확립된다. 그 결과, 개개의 결정립에서는 hcp 구조가 확립된다. hcp 구조의 C축 즉 자화 용이축은 기판(31)의 표면에 직교하는 수직 방향으로 가지런하게 된다. 기록 자성층(38)에는 예컨대 Co 및 Cr를 포함하는 합금 재료가 이용되면 좋다.
한편, 도 2로부터 분명한 바와 같이, 하층(35) 및 제1 배향 제어층(36) 사이에는 소정의 기초층(39)이 추가로 끼워지더라도 좋다. 이와 같은 기초층(39)은 예컨대 Ta나 C, Mo, Ti, W, Re, Os, Hf 중 어느 하나 이상의 재료로 구성되면 좋다. 여기서는 기초층(39)에는 막 두께 5 nm 정도의 Ta막이 이용된다. Ta막의 작용에 따르면, 제1 배향 제어층(36)에서는 결정의 배향이나 결정립의 입자 지름은 확실하게 제어될 수 있다. 예컨대 Ta막에 NiFe막이 겹쳐지면, NiFe막의 결정립에서는 (111)면이 기판(31)의 표면에 평행하게 배향될 수 있다.
이상과 같은 자기 디스크(13)에서는, 제1 및 제2 배향 제어층(36, 37)의 작용에 기초하여 기록 자성층(38)에서 결정의 배향은 충분히 갖춰진다. 동일한 막 두께로 비자성의 제2 배향 제어층(37)만이 이용되는 경우에 비해서 기록 자성층(38)에서 결정의 배향은 확실하게 제어될 수 있다. 개개의 결정립마다 자화 용이축은 기판(31)의 표면에 직교하는 수직 방향으로 가지런하게 된다. 따라서, 높은 전자 변환 특성을 얻을 수 있다.
더구나, 전술한 자기 디스크(13)에서는, 제1 배향 제어층(36)의 움직임에 따라 제2 배향 제어층(36)의 막 두께의 증대를 수반하지 않고 기록 자성층(38)에서 충분한 배향은 확립될 수 있다. 특히, 상술한 바와 같이 제1 배향 제어층(36)에서 소위 면내 방향으로 자화 용이축이 가지런하게 갖춰지면, 제1 배향 제어층(36)은 하층(35)으로서 기능할 수 있다. 그 결과, 단자극 헤드와 하층(35) 사이에서 거리는 축소될 수 있다. 이와 같은 거리의 축소는 샤프한 기록 비트의 형성에 대단히 공헌한다. 기록 자성층(38)에는 충분한 강도로 자화가 확립될 수 있다.
다음에 자기 디스크(13)의 제조 방법을 간단히 설명한다. 우선, 디스크형의 기판(31)이 준비된다. 기판(31)은 예컨대 스퍼터링 장치에 장착된다. 스퍼터링 장치 내에서 기판(31)의 표면에는 다층 구조막(32)이 형성된다. 형성 방법의 상세한 것은 후술된다. 그 후, 다층 구조막(32)의 표면에는 예컨대 막 두께 3.0 nm∼10.0 nm 정도의 보호막(33)이 적층 형성된다. 적층 형성에 대응하여 예컨대 CVD법(화학적 기상증착법)이 이용된다. 보호막(33)의 표면에는 예컨대 막 두께 1.0 nm 정도의 윤활막(34)이 도포된다. 도포함에 있어서 기판(31)은 예컨대 퍼플루오로폴리에테르(perfluoropolyether)를 포함하는 용액에 침지하면 된다.
스퍼터링 장치에서는 스퍼터링법에 기초하여 다층 구조막(32)은 성막된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 기판(31)의 표면에는 하층(35)이 성막된다. 여기서는 예컨대 CoNbZr막(41)이 성막된다. 성막함에 있어서 스퍼터링 장치의 챔버에는 CoNbZr 타겟이 장착된다. Co 원자나 Nb 원자, Zr 원자는 기판(31)의 표면에 퇴적된다. CoNbZr막(41)의 막 두께는 예컨대 195 nm 정도로 설정된다. 다만, 하층(35)을 성막함에 있어서 그 밖의 성막법이 이용되더라도 좋다.
계속해서 도 4에 도시된 바와 같이, CoNbZr막(41)의 표면에는 기초층(39)이 성막된다. 여기서는 예컨대 Ta막(42)이 성막된다. 성막함에 있어서 챔버에는 Ta 타겟이 장착된다. CoNbZr막(41)의 표면에는 Ta 원자가 퇴적된다. Ta막(42)의 막 두께는 예컨대 5 nm 정도로 설정된다.
계속해서 도 5에 도시된 바와 같이, Ta막(42)의 표면에는 제1 배향 제어층 (36)이 성막된다. 여기서는 예컨대 NiFe막(43)이 성막된다. 성막함에 있어서 챔버에는 NiFe 타겟이 장착된다. Ni 원자나 Fe 원자는 Ta막(42)의 표면에 퇴적된다. NiFe막(43)에서는 결정립은 성장해 나간다. NiFe막(43)의 막 두께는 예컨대 5 nm 정도로 설정된다.
계속해서 도 6에 도시된 바와 같이, NiFe막(43)의 표면에는 제2 배향 제어층(37)이 성막된다. 여기서는 예컨대 Ru막(44)이 성막된다. 성막함에 있어서 챔버에는 Ru 타겟이 장착된다. Ru 원자는 NiFe막(43)의 표면에 퇴적된다. 에피텍샬 성장에 기초하여 NiFe막(43)의 결정립으로부터 결정립은 성장해 나간다. Ru막(44)의 막 두께는 예컨대 20 nm 정도로 설정된다.
계속해서 도 7에 도시된 바와 같이, Ru막(44)의 표면에는 기록 자성층(38)이 성막된다. 여기서는 예컨대 CoCrPt막(45)이 성막된다. 성막함에 있어서 챔버에는 CoCrPt 타겟이 장착된다. Co 원자나 Cr 원자, Pt 원자는 Ru막(44)의 표면에 퇴적된다. 에피텍샬 성장에 기초하여 Ru막(44)의 결정립으로부터 결정립은 성장해 나간다. CoCrPt막(45)의 막 두께는 예컨대 20 nm 정도로 설정된다. 한편, 기판(31)은 가열되는 일없이 전술한 스퍼터링법이 실시된다.
본 발명자는 이상과 같이 제조된 자기 디스크(13)의 특성을 검증했다. 검증함에 있어서 본 발명자는 제1 및 제2 비교예를 준비했다. 제1 비교예에 따른 자기 디스크에서는, 기판(31)의 표면에 순서대로 막 두께 200 nm의 CoNbZr막, 막 두께 20 nm의 Ru막 및 막 두께 20 nm의 CoCrPt막이 스퍼터링으로 적층 형성되었다. 제2 비교예에 따른 자기 디스크에서는, 기판(31)의 표면에 순서대로 막 두께 200 nm의 CoNbZr막, 막 두께 40 nm의 Ru막 및 막 두께 20 nm의 CoCrPt막이 스퍼터링으로 적층 형성되었다. 어느 쪽의 경우에도, CoCrPt막의 표면에는 막 두께 4 nm의 DLC막이 형성되었다.
본 발명자는 X선 회절에 기초하여 자기 디스크(13)의 구체예와 제1 비교예에 따른 자기 디스크에서 CoCrPt막의 결정 배향을 관찰했다. 42° 부근에서만 회절 피크는 출현했다. CoCrPt막에서는 (002)면이 소정의 방향으로 가지런하게 되는 것이 확인되었다. 어느 쪽의 경우라도, CoCrPt막에서는, 결정립의 C축 즉 자화 용이축은 기판에 직교하는 수직 방향으로 가지런하게 되는 것이 확인되었다.
계속해서 본 발명자는 구체예 및 제1 비교예에 따른 자기 디스크에서 로킹 커브를 측정했다. 측정은 CoCrPt막의 결정립의 (002)면에 대해서 실시되었다. 그 결과, 도 8에 도시된 바와 같이, 구체예에 따른 자기 디스크(13)에서는, 로킹 커브의 반치폭 Δθ50은 11°를 기록했다. 한편, 제1 비교예에 따른 자기 디스크에서는, 로킹 커브의 반치폭 Δθ50은 19°를 기록했다. 구체예에 따른 자기 디스크(13)에서는, 제1 비교예에 따른 자기 디스크에 비해서, CoCrPt막(45)의 자화 용이축은 기판에 직교하는 수직 방향으로 양호하게 가지런하게 되는 것이 확인되었다. 한편, 제2 비교예에서는 제1 비교예에 비해서 Ru막의 막 두께가 증대됨으로써, 제2 비교예에 따른 자기 디스크에서는 11도의 반치폭 Δθ50 이 확보될 수 있다.
다음에, 본 발명자는 극커 효과에 기초하여 CoCrPt막의 보자력(Hc) 및 보자력 각형비(S)를 측정했다. 구체예에 따른 자기 디스크(13)에서는 380[kA/m]의 보자력(Hc) 및 0.99 의 보자력 각형비(S)를 얻을 수 있었다. 제1 비교예에 따른 자기 디스크로서는 332 [kA/m]의 보자력(Hc) 및 0.96 의 보자력 각형비(S)를 얻을 수 있었다. 제2 비교예에 따른 자기 디스크로서는 490 [kA/m]의 보자력(Hc) 및 0.98 의 보자력 각형비(S)를 얻을 수 있었다. 구체예에 따른 자기 디스크(13)에서는 제1 비교예에 비해서 양호한 보자력(Hc) 및 보자력 각형비(S)가 확보되는 것이 확인되었다. 마찬가지로, 구체예에 따른 자기 디스크(13)에서는 제2 비교예에 비교해서 보자력 각형비는 향상되었다.
또한 본 발명자는 CoCrPt막의 자기 이방성 분산을 검증했다. 검증함에 있어서 본 발명자는 구체예 및 제1 비교예에 따른 자기 디스크의 변형예를 준비했다. 변형예에서는, 구체예 및 제1 비교예에 따른 자기 디스크로부터 하층 즉 CoNbZr막이 생략되었다. 구체예에 따른 자기 디스크(13)의 변형예에서는 수직 방향 「0°」을 기준으로 상하 7°의 분산각이 보이고, 948∼1422[kA/m]의 이방성 자계가 보였다. 제1 비교예에 따른 자기 디스크의 변형예에서는 수직 방향 「0°」을 기준으로 상하 10°의 분산각이 보이고, 553∼1264[kA/m]의 이방성 자계가 보였다. 이 결과, 구체예에 따른 자기 디스크(13)에서는 제1 비교예에 따른 자기 디스크에 비해서 자기 이방성 분산의 저감이 실현되었다. 바꿔 말하면, 구체예에 따른 자기 디스크(13)에서는 제1 비교예에 따른 자기 디스크에 비해서 양호한 자기 이방성이 확보되는 것이 확인되었다.
또한 본 발명자는 구체예 및 제1 비교예에 기초하여 자기 디스크의 전자 변환 특성을 검증했다. 개개의 자기 디스크에는 400[kFCI]의 선기록 밀도로 자기 정보는 기록되었다. 기록함에 있어서 단자극 헤드가 이용되었다. 단자극 헤드의 코어 폭은 0.5 μm로 설정되었다. 그 후, 기록된 자기 정보는 독출되었다. 독출함에 있어서 스핀 밸브막의 GMR 소자가 이용되었다. 상술한 바와 같이, 단자극 헤드나 GMR 소자는 부상 헤드 슬라이더(19)에 탑재되었다. 부상 헤드 슬라이더(19)와 자기 디스크(13)와의 상대 속도는 16.0 [m/s]로 설정되었다.
구체예에 따른 자기 디스크(13)에서는 24[dB]의 S/N비를 얻을 수 있었다. 제1 비교예에 따른 자기 디스크에서는 16[dB]의 S/N비를 얻을 수 있었다. 제2 비교예에 따른 자기 디스크에서는 3[dB]의 S/N비를 얻을 수 있었다. 구체예에 따른 자기 디스크(13)에서는 어느 쪽의 비교예에 대하여도 대폭적인 S/N비의 향상이 실현되었다. 이러한 자기 디스크(13)는 기록 밀도의 향상에 대단히 기여할 수 있다. 동시에, 본 발명자는 분해능의 특성을 보이는 D50을 측정했다. 구체예에 따른 자기 디스크(13)에서는 312[kFCI]의 D50을 얻을 수 있었다. 제1 비교예에 따른 자기 디스크에서는 271[kFCI]의 D50을 얻을 수 있었다. 제2 비교예에 따른 자기 디스크에서는 225[kFCI]의 D50을 얻을 수 있었다. 구체예에 따른 자기 디스크(13)에서는 어느 쪽의 비교예에 대하여도 대폭적인 D50의 향상이 실현되었다. 제1 및 제2 비교예에 대하여 구체예에 따른 자기 디스크(13)에서는 전자 변환 특성의 향상은 실증되었다.
전술한 것과 같은 다층 구조막(32)에서는 기록 자성층(38)은 L10 구조의 결정립으로 구성되더라도 좋다. 이와 같은 기록 자성층(38)에는 예컨대 FePt 합금이 이용되면 된다. 이 경우에는, 전술한 제1 배향 제어층(36)에서 입방정계의 결정 구 조나 정방정계의 결정 구조 중 하나가 확립되면 좋다. 입방정계의 결정 구조가 확립되는 경우에는 제1 배향 제어층(36)의 개개의 결정립으로 (100)면은 기판(31)의 표면에 평행하게 배향되면 좋다. 정방정계의 결정 구조가 확립되는 경우에는 제1 배향 제어층(36)의 개개의 결정립으로 (001)면이 기판(31)의 표면에 평행하게 배향되면 좋다.
이 때, 제2 배향 제어층(37)에서는 마찬가지로 입방정계의 결정 구조나 정방정계의 결정 구조 중 어느 것이 확립되면 좋다. 개개의 결정립에서는 제1 배향 제어층(36)의 결정립에 기초하여 에피텍샬 성장이 확립된다. 제2 배향 제어층(37)에서 입방정계의 결정 구조가 확립되는 경우에는, 제2 배향 제어층(37)의 개개의 결정립으로 (100)면은 기판(31)의 표면에 평행하게 배향될 수 있다. 이러한 제2 배향 제어층(37)의 결정립에 기초하여 기록 자성층(38)에서 에피텍샬 성장이 실현되면, 기록 자성층(38)의 C축 즉 자화 용이축은 기판(31)의 표면에 직교하는 수직 방향으로 가지런하게 될 수 있다. 한편, 제2 배향 제어층(37)에서 정방정계의 결정 구조가 확립되는 경우에는, 제2 배향 제어층(37)의 개개의 결정립으로 (001)면은 기판(31)의 표면에 평행하게 배향될 수 있다. 이러한 제2 배향 제어층(37)의 결정립에 기초하여 기록 자성층(38)에서 에피텍샬 성장이 실현되면, 기록 자성층(38)의 C축 즉 자화 용이축은 기판(31)의 표면에 직교하는 수직 방향으로 가지런하게 될 수 있다. 제2 배향 제어층(37)에는 예컨대 MgO가 이용되면 좋다.
Claims (14)
- 서로 인접하는 fcc 구조의 결정립으로 구성되는 자성의 제1 배향 제어층과, 제1 배향 제어층의 표면에 펼쳐지고, 제1 배향 제어층의 개개의 결정립으로부터 성장하는 fcc 구조 또는 hcp 구조의 결정립으로 구성되는 비자성의 제2 배향 제어층과, 제2 배향 제어층의 표면에 펼쳐져서, 제2 배향 제어층의 개개의 결정립으로부터 성장하는 hcp 구조의 결정립으로 구성되는 기록 자성층을 구비하는 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 매체.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 배향 제어층에서 상기 기록 자성층으로부터 이격되는 연자성의 하층을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 매체.
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 제1 배향 제어층의 결정립에서는 (111)면이 기판에 평행하게 우선 배향되는 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 매체.
- 서로 인접하고, 입방정계의 결정 구조를 갖는 결정립으로 구성되는 자성의 제1 배향 제어층과, 제1 배향 제어층 표면에 펼쳐지고, 제1 배향 제어층의 개개의 결정립으로부터 성장하며, 입방정계의 결정 구조 또는 정방정계의 결정 구조를 갖는 결정립으로 구성되는 비자성의 제2 배향 제어층과, 제2 배향 제어층 표면에 펼쳐져서 제2 배향 제어층 개개의 결정립으로부터 성장하고, L10 구조를 갖는 결정립으로 구성되는 기록 자성층을 구비하는 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 매체.
- 제5항에 있어서, 상기 제1 배향 제어층의 결정립에서는 (100)면이 기판에 평행하게 우선 배향되는 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 매체.
- 서로 인접하고, 정방정계의 결정 구조를 갖는 결정립으로 구성되는 자성의 제1 배향 제어층과, 제1 배향 제어층의 표면에 펼쳐지고, 제1 배향 제어층 개개의 결정립으로부터 성장하며, 입방정계의 결정 구조 또는 정방정계의 결정 구조를 갖는 결정립으로 구성되는 비자성의 제2 배향 제어층과, 제2 배향 제어층 표면에 펼쳐져서, 제2 배향 제어층 개개의 결정립으로부터 성장하고, L10 구조를 갖는 결정립으로 구성되는 기록 자성층을 구비하는 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 매체.
- 제7항에 있어서, 상기 제1 배향 제어층의 결정립에서는 (001)면이 기판에 평행하게 우선 배향되는 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 매체.
- 제1항 또는 제2항 또는 제4항 내지 제8항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 배향 제어층은 Fe, Co 및 Ni 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 매체.
- 제9항에 있어서, 상기 제1 배향 제어층은 Mo, Cr, Cu, V, Nb, Al, Si 및 B 중 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 매체.
- 제10항에 있어서, 표면에서 상기 제1 배향 제어층을 수용하는 기초층을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 매체.
- 제11항에 있어서, 상기 기초층은 Ta, C, Mo, Ti, W, Re, Os 및 Hf 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 매체.
- 대상물의 표면에 펼쳐져서, 서로 인접하는 fcc 구조의 결정립으로 구성되는 자성의 제1 배향 제어층과, 제1 배향 제어층의 표면으로 펼쳐지고, 제1 배향 제어층의 개개의 결정립으로부터 성장하는 fcc 구조 또는 hcp 구조의 결정립으로 구성되는 비자성의 제2 배향 제어층과, 제2 배향 제어층의 표면으로 펼쳐지며, 제2 배향 제어층의 개개의 결정립으로부터 성장하는 hcp 구조의 결정립으로 구성되는 결정층을 구비하는 것을 특징으로 하는 다층 구조막.
- 대상물의 표면에 펼쳐져서 서로 인접하고, 입방정계의 결정 구조를 갖는 결정립으로 구성되는 자성의 제1 배향 제어층과, 제1 배향 제어층의 표면으로 펼쳐져서 제1 배향 제어층의 개개의 결정립으로부터 성장하며, 입방정계의 결정 구조 또는 정방정계의 결정립 구조를 갖는 결정립으로 구성되는 비자성의 제2 배향 제어층과, 제2 배향 제어층의 표면에 펼쳐져서 제2 배향 제어층의 개개의 결정립으로부터 성장하고, L10 구조를 갖는 결정립으로 구성되는 결정층을 구비하는 것을 특징으로 하는 다층 구조막.
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| KR1020057006693A KR100794981B1 (ko) | 2005-04-18 | 2003-02-20 | 수직 자기 기록 매체 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100794981B1 (ko) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06259743A (ja) * | 1993-03-10 | 1994-09-16 | Hitachi Ltd | 磁気記録媒体及び磁気記録装置 |
| JP2001143250A (ja) * | 1999-11-12 | 2001-05-25 | Fujitsu Ltd | 磁気記録媒体及び磁気記憶装置 |
| JP2002358615A (ja) * | 2001-02-28 | 2002-12-13 | Showa Denko Kk | 磁気記録媒体、その製造方法、および磁気記録再生装置 |
| JP2002358618A (ja) * | 2000-12-28 | 2002-12-13 | Showa Denko Kk | 磁気記録媒体、その製造方法および磁気記録再生装置 |
-
2003
- 2003-02-20 KR KR1020057006693A patent/KR100794981B1/ko not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06259743A (ja) * | 1993-03-10 | 1994-09-16 | Hitachi Ltd | 磁気記録媒体及び磁気記録装置 |
| JP2001143250A (ja) * | 1999-11-12 | 2001-05-25 | Fujitsu Ltd | 磁気記録媒体及び磁気記憶装置 |
| JP2002358618A (ja) * | 2000-12-28 | 2002-12-13 | Showa Denko Kk | 磁気記録媒体、その製造方法および磁気記録再生装置 |
| JP2002358615A (ja) * | 2001-02-28 | 2002-12-13 | Showa Denko Kk | 磁気記録媒体、その製造方法、および磁気記録再生装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20050071592A (ko) | 2005-07-07 |
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