KR100811704B1 - 수직 자기 기록 매체, 기록 방법, 재생 방법 및 자기 기억장치 - Google Patents

수직 자기 기록 매체, 기록 방법, 재생 방법 및 자기 기억장치 Download PDF

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다케노리 오시마
아츠시 타나카
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Abstract

수직 자기 기록 매체는 기판과, 기판 위에 연자성 받침층, 시드층, 자속 슬릿층, 비자성 중간층, 기록층, 보호막, 및 윤활층을 순차적으로 적층한 구성으로 하고, 자속 슬릿층(13)은 비자성 부분의 경계부를 갖는 대략 주상 구조의 연자성 입자를 갖고, 기록 헤드로부터의 자속을 연자성 입자의 부분에만 협착하여 자속의 확대를 억제한다. 또한 자속 슬릿층을 기록층 위에 설치한 수직 자기 기록 매체를 개시한다.
수직 자기 기록 매체, 연자성, 자속 슬릿층, 기록층, 자속 제어층

Description

수직 자기 기록 매체, 기록 방법, 재생 방법 및 자기 기억 장치{PERPENDICULAR MAGNETIC RECORDING MEDIUM, RECORDING METHOD, REPRODUCING METHOD, AND MAGNETIC STORING APPARATUS}
도 1은 본 발명의 제 1 실시 형태에 따른 수직 자기 기록 매체의 개략적인 단면도.
도 2는 제 1 실시 형태의 변형예에 따른 수직 자기 기록 매체의 개략적인 단면도.
도 3은 제 1 실시 형태의 제 2 변형예에 따른 수직 자기 기록 매체의 개략적인 단면도.
도 4는 실시예 1, 2, 및 비교예 1에 따른 수직 자기 기록 매체의 특성을 나타낸 도면.
도 5는 실시예 3 및 비교예 2에 따른 수직 자기 기록 매체의 S/Nm 특성을 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 제 2 실시 형태에 따른 수직 자기 기록 매체의 개략적인 단면도.
도 7의 (a)∼도 7의 (c)는 각각 실시예 4, 5, 및 비교예 3에 따른 수직 자기 기록 매체의 기록층을 평면에서 본 TEM 사진의 모식도.
도 8은 실시예 4 및 5에 따른 수직 자기 기록 매체의 특성을 나타낸 도면.
도 9는 본 발명의 제 3 실시 형태에 따른 수직 자기 기록 매체의 개략적인 단면도.
도 10은 제 3 실시 형태에 따른 수직 자기 기록 매체의 기록의 모양을 나타낸 도면.
도 11은 도 10을 평면에서 본 도면.
도 12는 제 3 실시 형태에 따른 수직 자기 기록 매체의 재생 모양을 나타낸 도면.
도 13은 도 12을 평면에서 본 도면.
도 14는 자계를 인가해서 자화 용이축을 배향시키는 성막 장치를 모식적으로 나타낸 도면.
도 15는 스퍼터링 입자를 기울여 입사시켜 자화 용이축을 배향시키는 성막 장치를 모식적으로 나타낸 도면.
도 16은 제 3 실시 형태의 변형예에 따른 수직 자기 기록 매체의 개략적인 단면도.
도 17은 실시예 6의 S/Nm과 연자성 차폐층 막두께와의 관계를 나타낸 도면.
도 18은 인접 트랙 이레이즈(track erase) 시험에서의 실시예 6의 재생 출력 저하율과 연자성 차폐층 막두께와의 관계를 나타낸 도면.
도 19는 실시예 6의 S/Nm과 기록 전류와의 관계를 나타낸 도면.
도 20은 실시예 7의 S/Nm과 비자성층 막두께와의 관계를 나타낸 도면.
도 21은 본 발명의 제 4 실시 형태에 따른 수직 자기 기록 매체의 개략적인 단면도.
도 22는 본 발명의 제 5 실시 형태에 따른 수직 자기 기록 매체의 개략적인 단면도.
도 23은 제 5 실시 형태의 변형예에 따른 수직 자기 기록 매체의 개략적인 단면도.
도 24는 본 발명의 제 6 실시 형태에 따른 수직 자기 기록 매체의 개략적인 단면도.
도 25는 제 6 실시 형태에 따른 수직 자기 기록 매체의 평면도.
도 26은 제 6 실시 형태의 변형예에 따른 수직 자기 기록 매체의 평면도.
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도 33은 본 발명의 제 9 실시 형태의 자기 기억 장치의 요부를 나타낸 도면.
도 34는 수직 자기 기록 헤드 및 수직 자기 기록 매체의 개략적인 단면도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10, 30, 35, 50, 123, 105 : 수직 자기 기록 매체
11 : 기판 12 : 연자성 받침층
13 : 시드층 14, 36, 141 : 자속 슬릿층
15, 41 : 비자성 중간층 16, 42 : 기록층
18 : 보호막 19 : 윤활층
36 : 자속 슬릿층 41 : 비자성 중간층
41a : 비자성 입자 41b : 제 1 비고용상
51 : 연자성 차폐층 55 : 주자극
58a, 58b : 실드 59 : MR 소자
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120 : 자기 기억 장치 121 : 하우징
122 : 허브 124 : 액추에이터 유닛
125 : 암 126 : 서스펜션
128 : 수직 자기 기록 헤드 130 : 기록 헤드
131 : 재생 헤드 133 : GMR 소자
135 : 주자극 136 : 리턴 요크
137 : 실드 138 : 기록용 코일
141a : 비자성체 141b : 반자성체부
본 발명은 수직 자기 기록 매체 및 자기 기억 장치에 관한 것으로, 특히 고밀도 기록이 가능한 수직 자기 기록 매체 및 자기 기억 장치에 관한 것이다.
자기 기억 장치의 급속한 기술발전에 의해, 자기 기록 매체의 면내 방향으로 기록하는 면내 기록 방식에서는, 면기록 밀도 100G비트/평방 인치의 실용기기가 머지않아 제품화되도록 하고 있다. 그러나, 100G비트/평방인치를 경계로, 면내 기록 방식에서는 기록 단위의 사이즈를 미소화함에 따라 기록된 자화의 열적 안정성이 문제가 되고 있다. 앞으로 한층 개량에 의해 250G비트/평방인치까지는 실용화가 가능하다고 하고 있지만, 면기록 밀도의 한계에 거의 달하고 있다.
한편, 자기 기록 매체의 수직 방향으로 기록하는 수직 기록 방식에서는, 기록 단위의 사이즈를 미소화해도 적절한 두께를 형성함으로써 열적 안정성을 확보할 수 있기 때문에, 면기록 밀도가 테라(T)비트/평방 인치 대까지 향상 가능하다고 예 상되고 있다.
수직 자기 기록 매체에서는 기록층과 기판 사이에 연자성 받침층을 설치한, 소위 2층 수직 자기 기록 매체가 주류가 되어 있다. 2층 수직 자기 기록 매체는 연자성 받침층의 거울상 효과에 의해 기록 헤드의 주자극으로부터의 기록 자계를 강화하고, 기록 자계를 공간적으로 집중시켜서 기록 자계의 경사를 증대시키는 작용이 있다.
그러나, 주자극에 대향해서 연자성 받침층이 넓어져서 배치되어 있음으로써, 주자극으로부터 나온 자속은 연자성 받침층을 향해서 확대되고, 기록층 표면에서 넓어져버리므로, 기록층에 미세한 기록 비트를 형성할 수 없다는 문제가 발생하고, 고기록 밀도화를 꾀할 수 없다.
또한, 고기록 밀도화함에 따라 재생 출력의 저하와 함께 매체 노이즈가 증대하기 때문에, S/N 향상의 검토가 진행되고 있다. 구체적으로는 기록층의 자성 입자의 미세화·고립화·배향 제어·결정성의 향상을 꾀하는 것이 필요하다고 알려져 있다. 기록층의 자성 입자는, 예를 들면 비자성 중간층 위에 형성되지만, 비자성 중간층의 결정 배향이나 결정성의 영향을 받기 때문에, 비자성 중간층의 설계가 중요하다.
그러나, 예를 들면 비자성 중간층의 결정성 등을 향상하기 위해서 막두께를 두껍게 하면, 기록층의 결정성은 향상하지만 기록 헤드로부터 연자성 받침층과의 스페이싱이 증가하여 자속이 넓어져버린다고 하는 문제가 생긴다.
[특허문헌 1] 일본국 공개특허공보 특개2002-163819호
[특허문헌 2] 일본국 공개특허공보 특개평3-130904호
[특허문헌 3] 일본국 공개특허공보 특개평6-295431호
[특허문헌 4] 일본국 공개특허공보 특개평10-3644호
[특허문헌 5] 일본국 공개특허공보 특개2001-134918호
이에, 본 발명은 상기의 과제를 해결한, 신규하고 또한 유용한 수직 자기 기록 매체, 그 제조 방법, 및 자기 기억 장치를 제공하는 것을 개괄 과제로 한다.
본 발명의 보다 구체적인 과제는, 기록 헤드로부터의 자속의 확대를 억제하고, 기록 자계를 높이는 동시에 기록 자계의 경사을 급하게 하는, 고밀도 기록이 가능한 수직 자기 기록 매체를 제공하는 것이다.
본 발명의 보다 구체적인 다른 과제는, 기록층의 결정 입자의 미세화 및 고립화를 동시에 촉진해서 S/N을 높게 할 수 있고, 고밀도 기록이 가능한 수직 자기 기록 매체를 제공하는 것이다.
본 발명의 제 1 관점에 의하면, 연자성 받침층과, 상기 연자성 받침층 위에 설치된 기록층을 갖는 수직 자기 기록 매체로서,
상기 연자성 받침층과 기록층 사이에 자속 슬릿층을 갖고, 상기 자속 슬릿층은 면내 방향으로 자기적으로 거의 고립화한 대략 주상(柱狀) 구조를 갖는 연자성층인 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 매체가 제공된다.
본 발명에 의하면, 연자성 받침층과 기록층 사이에 설치된 자속 슬릿층이, 면내 방향으로 자기적으로 거의 고립화한 대략 주상 구조를 갖는 연자성층이므로 기록 헤드에서의 자속이 자속 슬릿층 내에서 면내 방향으로의 확대가 억제되는 한편, 주상 구조의 부분이 연자성이므로 자속을 집중시킬 수 있다. 따라서 기록층에서 기록 자계를 높이는 동시에 기록 자계의 경사를 급하게 할 수 있고, 고밀도 기록이 가능한 수직 자기 기록 매체를 실현할 수 있다.
본 발명의 제 2 관점에 의하면, 연자성 받침층과, 상기 연자성 받침층 위에 설치된 기록층을 갖는 수직 자기 기록 매체의 제조 방법으로,
상기 연자성 받침층을 형성하는 공정과, 기록층을 형성하는 공정을 구비하고, 상기 연자성 받침층을 형성하는 공정과, 기록층을 형성하는 공정 사이에, 기록층을 형성하는 공정과 같거나 또는 그보다 큰 분위기 가스압에서 연자성 재료로 이루어진 자속 슬릿층을 형성하는 공정을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 매체의 제조 방법이 제공된다.
본 발명에 의하면, 연자성 받침층과 기록층 사이에 설치된 자속 슬릿층은 기록층을 성막할 경우와 같거나, 또는 그 이상의 높은 분위기 가스 압에서 성막되어 있으므로, 연자성 재료 안으로 분위기 가스가 받아들여져 주상 구조가 형성된다. 따라서, 면내 방향에 자기적으로 거의 고립화한 대략 주상 구조를 갖는 연자성층이 형성된다. 따라서, 기록 헤드로부터의 자속이 자속 슬릿층 내에서 면내 방향으로의 확대가 억제되는 한편, 주상 구조의 부분이 연자성이므로 자속을 집중시킬 수 있다.
본 발명의 제 3 관점에 의하면, 연자성 받침층과, 상기 연자성 받침층 위에 설치된 비자성 중간층과, 상기 비자성 중간층 위에 설치된 기록층을 갖는 수직 자기 기록 매체로서,
상기 비자성 중간층은 비자성 입자와, 상기 비자성 입자를 둘러싸는 비자성의 제 1 비고용상으로 이루어지고, 상기 기록층은 자성 입자와, 상기 자성 입자를 둘러싸는 비자성의 제 2 비고용상으로 이루어지고, 상기 자성 입자는 주상 구조를 갖고, 상기 비자성 입자 위에 에피택셜 성장되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 매체가 제공된다.
본 발명에 의하면, 기록층의 하측에 설치된 비자성 중간층이 비자성 입자 및 제 1 비고용상으로부터 형성되어, 비자성 입자가 자기 형성적으로 격리해서 배치된다. 또한 비자성 입자 위에 기록층의 자성 입자가 에피택셜 성장하므로, 자성 입자의 입경 및 이웃하는 자성 입자의 간격을 제어할 수 있다. 따라서 자성 입자의 미세화 및 고립화를 동시에 실현할 수 있고, 매체 노이즈를 저감해서 S/N을 높일 수 있고, 고밀도 기록이 가능한 수직 자기 기록 매체를 실현할 수 있다.
여기에서, 본 명세서에 있어서 에피택셜 성장은 하지가 되는 제 1층과 그 위에 결정 성장하는 제 2층에서, 막의 성장 방향의 결정면에 대해 대략 격자 정합(약 10％ 이하의 제 1층과 제 2층과의 격자 부정합을 포함한다)이 얻어진 상태에서 제 1층에 대하여 결정 성장하는 것을 의미하고, 또한 성장 방향에 수직한 방향, 즉 면내 방향에 대해서는, 특정한 결정 방위의 관계를 가질 경우에 더하여, 특정한 결정 방위의 관계를 갖지 않는 경우도 포함한다.
본 발명의 제 4 관점에 의하면, 연자성 받침층과, 상기 연자성 받침층 위에 설치된 기록층을 가지는 수직 자기 기록 매체로서,
상기 기록층 위에 연자성 차폐층을 갖고, 소정의 자계량에서 자기 포화한 상기 연자성 차폐층의 일부 영역을 기록 자계가 통과해서 상기 기록층이 자화되는 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 매체가 제공된다.
본 발명에 의하면, 기록층 위에 설치된 연자성 차폐층의 일부 영역을 기록 자계에 의해 자기적인 포화 영역으로 형성하고, 포화 영역만을 기록 자계가 통과함으로써 포화 영역 하측의 기록층을 자화한다. 따라서 기록 헤드로부터의 자속의 확대를 억제할 수 있고, 인접 트랙 이레이즈를 방지할 수 있다. 또한 기록 헤드로부터의 자속이 집중하므로, 기록 자계를 높일 수 있어 기록층의 기입 성능을 향상할 수 있다.
본 발명의 제 5 관점에 의하면, 연자성 받침층과, 상기 연자성 받침층 위에 설치된 기록층을 갖는 수직 자기 기록 매체로서,
상기 기록층 위에 자속 슬릿층을 갖고, 상기 자속 슬릿층은 자성 입자가 면내 방향으로 자기적으로 거의 고립화하여 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 매체가 제공된다.
본 발명에 의하면 자속 슬릿층이 기록층 위에 설치되고, 자속 슬릿층을 구성하는 자성 입자가 면내 방향으로 자기적으로 거의 고립화해서 배치되어 있으므로, 기록 헤드로부터 자속 슬릿층 및 기록층을 통하여 연자성 받침층에 유통하는 자속이 자속 슬릿층에서 자성 입자를 통과하도록 협착되어, 기록 헤드로부터 기록층에 걸쳐서 자속의 확대를 억제하여 자속을 집중할 수 있다. 따라서 자속의 확대에 의 한 인접 트랙의 소거를 방지할 수 있고, 트랙 밀도를 향상할 수 있다. 또한 트랙의 길이 방향에서도 자화 천이 영역의 폭을 좁게 할 수 있고, 선 기록 밀도를 향상할 수 있다. 그 결과, 고기록 밀도의 수직 자기 기록 매체를 실현할 수 있다.
본 발명의 제 6 관점에 의하면, 연자성 받침층과, 상기 연자성 받침층 위에 설치된 기록층을 갖는 수직 자기 기록 매체로서,
상기 기록층 위에 자속 슬릿층을 갖고, 상기 자속 슬릿층은 강자성 재료로 이루어진 강자성 모상(母相)과, 면내 방향으로 배치된 비자성 입자로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 매체가 제공된다.
본 발명에 의하면, 강자성 모상 안에 비자성 미립자가 배치되어 이루어진 자속 슬릿층이 기록층 위에 설치되어 있기 때문에, 기록 헤드로부터 자속 슬릿층 및 기록층을 통하여 연자성 받침층에 유통하는 자속이 자속 슬릿층에서 비자성 입자 간의 강자성 모상을 통과하도록 협착되어, 기록 헤드로부터 기록층에 걸쳐서 자속의 확대를 억제하여 자속을 집중할 수 있다. 따라서 자속의 확대에 의한 인접 트랙의 소거를 방지할 수 있고, 트랙 밀도를 향상할 수 있다. 또한 트랙의 길이 방향에서도 자화 천이 영역의 폭을 좁게 할 수 있고, 선 기록 밀도를 향상할 수 있다. 그 결과, 고기록 밀도의 수직 자기 기록 매체를 실현할 수 있다.
본 발명의 제 7 관점에 의하면, 상기 어느 하나의 수직 자기 기록 매체와 기록 재생 수단을 갖춘 자기 기억 장치가 제공된다.
본 발명에 의하면 수직 자기 기록 매체는 기록 헤드로부터의 자속을 기록층에서 기록 자계를 높이는 동시에 기록 자계의 경사를 급하게 할 수 있고, 또한 자 성 입자의 미세화 및 고립화를 동시에 실현하여 S/N을 높일 수 있으므로, 고밀도 기록의 자기 기억 장치를 실현할 수 있다.
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이하, 필요에 따라 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
(제 1 실시 형태)
우선, 연자성 받침층과 기록층 사이에 연자성 재료로 이루어진 대략 주상 구 조의 자속 슬릿층이 설치된, 본 발명의 제 1 실시 형태에 따른 수직 자기 기록 매체에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시 형태에 따른 수직 자기 기록 매체의 개략적인 단면도이다. 도 1을 참조하면, 본 실시 형태에 따른 수직 자기 기록 매체(10)는 기판(11)과, 기판(11) 위에 연자성 받침층(12), 시드층(13), 자속 슬릿층(14), 비자성 중간층(15), 기록층(16), 보호막(18), 및 윤활층(19)을 순차적으로 적층한 구성으로 되어 있다.
기판(11)은, 예를 들면 결정화 글라스 기판, 강화 유리 기판, 규소 기판, 알루미늄 합금 기판 등으로 구성되고, 수직 자기 기록 매체(10)가 테입 모양인 경우에는 폴리에스테르(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 내열성에 우수한 폴리이미드(PI) 등의 필름을 이용할 수 있다.
연자성 받침층(12)은, 예를 들면 두께가 50nm∼2㎛이며, Fe, Co, Ni, Al, Si, Ta, Ti, Zr, Hf, V, Nb, C, B로부터 선택된 적어도 1종의 원소를 포함하는 비정질 또는 미결정의 합금, 또는 이들 합금의 적층막으로 구성된다. 기록 자계를 집중할 수 있다는 점에서는 포화 자속 밀도(Bs)가 1.0T 이상인 연자성 재료가 바람직하다. 예를 들면, FeSi, FeAlSi, FeTaC, CoNbZr, CoCrNb, NiFeNb 등을 이용할 수 있다. 연자성 받침층(12)은 도금법, 스퍼터링법, 증착법, CVD법(화학적 기상 성장법) 등에 의해 형성된다. 연자성 받침층(12)은 기록 헤드로부터 거의 전부의 자속을 흡수하기 위한 것으로, 포화 기록하기 위해서는 포화 자속 밀도(Bs)와 막두께의 곱한 값이 큰 쪽이 바람직하다. 또한 연자성 받침층(12)은 고전송 레이트에 서의 기입성의 점에서는 고주파 투자율이 높은 쪽이 바람직하다.
시드층(13)은 예를 들면 두께가 1.0nm∼10nm이며, Ta, C, Mo, Ti, W, Re, Os, Hf, Mg, 및 이들 합금으로부터 선택된다. 이 위에 형성된 자속 슬릿층(14)의 결정성을 높이는 동시에, 자속 슬릿층(14)과 연자성 받침층(12)과의 결정 배향 또는 결정 성장의 관계를 단절하고, 또한 자기적인 상호 작용을 단절할 수 있다. 또한, 시드층은 설치해도 좋고, 설치하지 않아도 좋다.
자속 슬릿층(14)은, 예를 들면 두께가 0.5nm∼20nm이며, 연자성 재료로 형성되어 있다. 자속 슬릿층(14)은 연자성 재료의 연자성 입자와, 이웃하는 연자성 입자와의 경계부가 연자성 재료의 저밀도체로 구성되어 있다. 연자성 입자는 막면에 대하여 수직으로 연장되어 있고, 한 부분은 하지의 시드층으로부터 성장하고, 표면은 비자성 중간층(15)에 달하는 대략 주상 구조를 갖고 있다. 경계부는 연자성 입자를 구성하는 연자성 재료에 He, Ne, Ar, Kr, Xe 등의 불활성 가스가 받아들여져, 비정질 상태를 형성하고 있다. 따라서 경계부는 연자성을 잃고 있거나, 포화 자속 밀도가 연자성 입자와 비교해서 작아지고 있다. 또한, 경계부에는 상기 불활성 가스 이외에 산소나 질소가 포함되어 있어도 좋고, 산소나 질소가 연자성 재료와 화합물을 형성하고 있어도 좋다.
연자성 입자의 평균 입경(粒徑)은 (막면 방향으로 잘린 단면도에서의 연자성 입자의 단면적에 대응하는 원의 직경을 연자성 입자) 3nm∼10nm로 설정되는 것이 바람직하고, 이웃하는 연자성 입자의 평균 간격은 0.5nm∼3nm로 설정되는 것이 바람직하다.
자속 슬릿층(14)에 이용된 연자성 재료는 Co, Fe, Ni, Co계 합금, Fe계 합금, 및 Ni계 합금으로부터 선택된, 적어도 어느 1종을 주성분으로 하는 재료로 형성된다. 또한 첨가 성분으로서 Al, Ta, Ag, Cu, Pb, Si, B, Zr, Cr, Ru, Re, Nb, 및 C로 이루어진 그룹 중 어느 1종을 더 포함해도 좋다. 예를 들면 연자성 재료는 CoNbZr, CoZrTa, FeC, FeC, NiFe, FeTaC, FeCoAl, FeC막/C막의 인공 격자막 등이 적절하다.
후술하는 비자성 중간층(15)이 hcp 구조를 갖는 경우에는, 자속 슬릿층(14)은 hcp 구조 또는 fcc 구조를 갖는 것이 바람직하며, hcp 구조의 (001)면 또는 fcc구조의 (111)면이 비자성 중간층과의 계면이 되는 것이 바람직하다. 자속 슬릿층(14)을 에피택셜 성장시킬 수 있고, 결정성을 향상할 수 있다.
또한, 자속 슬릿층(14)의 이웃하는 연자성 입자가 경계부에 의해 분리되어 있으므로, 비자성 중간층(15)에 형성되는 결정 입자도 마찬가지로 분리되어 형성된다. 그 결과, 비자성 중간층(15) 위에 형성되는 기록층(16)의 자성 입자도 마찬가지로 분리되어서 성장하므로, 자성 입자의 물리적인 분리가 촉진되어서, 이웃하는 자성 입자(20)의 자기적 상호 작용을 저감할 수 있다.
자속 슬릿층(14)의 자기 이방성은 수직 자기 이방성보다도 면내 자기 이방성이 큰 쪽이 바람직하다. 수직 자기 이방성이 큰 경우, 재생시에 막면에 대하여 수직 방향의 자화 성분이 흔들림으로써 노이즈가 증가한다.
자속 슬릿층(14)은 스퍼터링법, 진공 증착법 등의 진공 프로세스에 의해 형성된다. 구체적으로는 스퍼터링법, 예를 들면 DC 마그네트론 스퍼터링법을 이용하 여 분위기를 He, Ne, Ar, Kr, Xe 등의 불활성 가스 단체(單體) 또는 혼합 가스를 이용하여 소정의 막두께를 형성한다. 성막시의 진공도는 1Pa∼8Pa로 설정하는 것이 바람직하다. 1Pa보다 낮은 압력에서는, 연자성 입자와 경계부로 이루어진 구조가 형성되기 어렵고, 8Pa을 넘으면 연자성 입자의 체적 비율이 작아지고, 충분하게 자속을 통과시킬 수 없게 된다. 또한, 이웃하는 연자성 입자와의 보다 완전한 자기적 분리의 점에서는 2Pa 이상이 바람직하며, 기록층(16)의 양호한 에피택셜 성장의 점에서는 6Pa 이하가 바람직하다. 또한 성막시의 기판 온도는 0℃∼150℃(특히 15℃∼80℃)로 설정하는 것이 바람직하다. 또한, 경계부의 형성 촉진의 점에서는, 분위기 가스에 연자성 입자의 자기적 특성을 열화시키지 않는 정도의 질소 가스나 산소 가스를 혼합하여도 좋다.
상기 비자성 중간층(15)은, 예를 들면 두께가 2nm∼30nm이며, Co, Cr, Ru, Re, Ri, Hf, 및 이들 합금 등의 비자성 재료로 구성된다. 비자성 중간층(15)은, 예를 들면 Ru막, RuCo막, CoCr막 등을 들 수 있으며, hcp 구조를 갖는 것이 바람직하다. 기록층(16)이 hcp 구조를 가질 경우는 에피택셜 성장시킬 수 있고, 기록층(16)의 결정성을 향상할 수 있다.
상기 기록층(16)은 막두께 방향으로 자화 용이축을 갖는 소위 수직 자화막이며, 두께 3nm∼30nm의 CoCrTa, CoCrPt 및 CoCrPt-M을 포함하는 Co계 합금으로 구성된다. 여기에서, M은 B, Mo, Nb, Ta, W, Cu 및 이들 합금으로부터 선택된다. 이러한 강자성 합금은 주상 구조를 갖고, hcp 구조의 경우에는, 막두께 방향 즉 성장 방향이 (001)면이 되고, 막두께 방향으로 자화 용이축을 가진다. 기록층(16)은, 예를 들면 CoCrPtB, CoCrPtTa, CoCrPtTaNb 등을 들 수 있다.
또한, 기록층(16)은 Si, Al, Ta, Zr, Y, Mg으로부터 선택된, 적어도 어느 1종의 원소와, O, C,및 N로부터 선택된 적어도 어느 1종의 원소와의 화합물로 이루어진 비자성 재료를 더 포함하고, 전술한 강자성 합금의 주상 구조의 결정 입자와, 이웃하는 결정 입자를 물리적으로 분리하는 비자성상으로 구성되어도 좋다. 기록층(16)은, 예를 들면 (CoPt)-(SiO2), (CoCrPt)-(SiO2), (CoCrPtB)-(MgO) 등을 들 수 있다. 자성 입자가 주상 구조를 형성하고, 비자성상이 자성 입자를 둘러싸도록 형성되므로, 자성 입자가 서로 분리되어 자성 입자 간의 상호 작용을 효과적으로 억제 또는 단절하여 매체 노이즈를 저감할 수 있다.
또한, 기록층(16)은 Co/Pd, CoB/Pd, Co/Pt, CoB/Pt 등의 인공 격자막이어도 좋다. 인공 격자막은, 예를 들면 CoB(두께: 0.3nm)/Pd(두께: 0.8nm)를 교대로 각각을 5층부터 30층을 적층하여 구성된다. 이들 인공 격자막은 수직 자기 이방성이 크므로 열적 안정성에 우수하다.
보호막(18)은 스퍼터링법, CVD법, FCA(Filtered Cathodic Arc)법 등에 의해 형성되며, 예를 들면 두께가 0.5nm∼15nm의 아모포스(amorphous) 카본, 수소화 카본, 질화 카본, 산화 알미늄 등으로 구성된다.
윤활층(19)은 인상법(pull up process), 스핀 코팅법 등에 의해 도포되며, 두께가 0.5nm∼5nm, 파플루오로폴리에테르가 주사슬인 윤활제 등으로 구성된다. 윤활제로서는, 예를 들면 ZDol, Z25(이상 Monte Fluos 제품), Z테트라오르, AM3001(이상 오시몬트 제품) 등을 이용할 수 있다.
자속 슬릿층이 설치되어 있지 않는 종래의 수직 자기 기록 매체에서는, 기록할 때 자기 헤드로부터의 자속이 연자성 받침층을 향해 퍼져 있었던 것에 대하여, 본 실시 형태의 수직 자기 기록 매체에서는, 자속 슬릿층(14)이 대략 주상 구조의 연자성 입자와 비자성의 경계부로 형성되어 자속은 투자율이 높은 연자성 입자만을 통과하므로, 자속을 연자성 입자의 부분에만 협착함으로써 자속의 확대를 억제하고, 기록층(16)에서 자속을 집중시킬 수 있다. 따라서 기록 자계를 높게, 한편 기록 자계의 공간 분포를 경사지게 할 수 있으므로, 고기록 밀도로 기록할 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 수직 자기 기록 매체에서는 자속 시드층의 연자성 입자가 물리적으로 분리되어 있으므로, 비자성 중간층(15)을 통해서 형성되는 기록층(16)의 자성 입자의 물리적인 분리가 촉진된다. 그 결과, 이웃하는 자성 입자끼리의 자기적 상호 작용을 저감할 수 있어 매체 노이즈를 저감할 수 있다.
도 2는 제 1 실시 형태의 제 1 변형예에 따른 수직 자기 기록 매체의 개략적인 단면도이다. 도면에서 앞에 설명한 부분에 대응하는 부분에는 동일한 참조 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
도 2를 참조하면, 수직 자기 기록 매체(30)는 기판(11)과, 기판(11) 위에 연자성 받침층(12), 시드층(13), 하지층(31), 자속 슬릿층(14), 비자성 중간층(15), 기록층(16), 보호막(18), 및 윤활층(19)을 순차적으로 적층한 구성으로 되어 있다. 본 변형예에 따른 수직 자기 기록 매체(30)는 시드층(13)과 자속 슬릿층(14) 사이에 하지층(31)을 더 설치하고 있는 것에 특징이 있다.
하지층(31)은, 예를 들면 두께가 0.5nm∼20nm이며, Co, Fe, Ni, Co계 합금, Fe계 합금, 및 Ni계 합금으로부터 선택되는 적어도 어느 1종을 주성분으로 하는 연자성 재료로 구성된다. 또한, 첨가 성분으로서, Mo, Cr, Cu, V, Nb, Al, Si, B, C, 및 Zr로 이루어진 그룹 중 어느 1종을 더 포함해도 좋다. 자속 슬릿층(14)의 성장핵으로 기능함으로써 자속 슬릿층(14)의 연자성 입자의 결정성을 향상하고, 또한 고립화를 촉진할 수 있다. 또한, 연자성을 가짐으로써 기록 헤드 연자성 받침층 간의 스페이싱을 저감할 수 있다. 하지층(31)은, 예를 들면 스퍼터링법, 진공 증착법 등의 진공 프로세스에 의해 형성되어, 자속 슬릿층(14)을 형성할 때의 분위기 가스 압력보다도 낮은 분위기 가스 압력, 예를 들면 2Pa 이하로 설정하는 것이 바람직하다. 양질의 성장핵 또는 초기 성장층을 형성할 수 있다.
본 변형예에 의하면, 자속 슬릿층(14)의 연자성 입자의 결정성이 향상하므로, 비자성 중간층(15)을 통하여 형성되는 기록층(16)의 자성 입자의 결정성을 더욱 향상할 수 있다. 그 결과, 기록층(16)의 이방성 자계를 향상하고, 보자력을 향상할 수 있다.
도 3은 제 1 실시 형태의 제 2 변형예에 따른 수직 자기 기록 매체의 개략적인 단면도이다. 도면에서 앞에 설명한 부분에 대응하는 부분에는 동일한 참조 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
도 3을 참조하면, 수직 자기 기록 매체(35)는 기판(11)과, 기판(11) 위에 연 자성 받침층(12), 자속 슬릿층(36), 시드층(13), 비자성 중간층(15), 기록층(16), 보호막(18), 및 윤활층(19)을 순차적으로 적층한 구성으로 되어 있다. 본 변형예에 따른 수직 자기 기록 매체(35)는 자성 받침층(12) 위에 접촉해서 자속 슬릿층(36)을 설치하고 있는 것에 특징이 있다.
자속 슬릿층(36)은 전술한 도 1에 나타낸 자속 슬릿층(14)과 대략 같다. 자속 슬릿층(36)은, 두께는 0.3nm∼10nm의 범위로 설정되는 것이 바람직하고, 자속 슬릿층(36)의 면내 이방성은 연자성 받침층(12)의 면내 이방성과 같거나 그보다 크게 설정되는 것이 바람직하다. 자속 슬릿층(36)의 박막화에 의해 면내 이방성을 높이고, 스파이크 노이즈 등 연자성 받침층(12) 기인의 노이즈를 억제할 수 있다. 또한 자속 슬릿층(36)이 연자성 받침층(12)에 접촉하고 있으므로, 연자성 받침층(12) 표면에서의 자속의 확대를 효과적으로 억제할 수 있고, 기록층(16)에서의 자속의 협착 효과를 더욱 높일 수 있다.
또한, 자속 슬릿층(36)은 수직 이방성보다도 면내 자기 이방성이 크므로, 재생시에 연자성 받침층(12)의 자화가 면에 수직 방향으로 흔들림으로써 발생하는 스파이크 노이즈를 더욱 저감할 수 있다.
본 변형예의 수직 자기 기록 매체에서는, 제 1 실시 형태에 따른 수직 자기 기록 매체의 효과에 더하여, 상기한 바와 같이 기록시의 자속 협착 효과를 더욱 높게 하고, 또한 연자성 받침층(12)에 기인하는 노이즈를 저감할 수 있다.
또한, 제 1 실시 형태의 수직 자기 기록 매체 또는 제 1 변형예와 제 2 변형예를 조합시켜도 좋다.
이하 본 실시 형태에 따른 실시예 및 본 발명에 의하지 않는 비교예를 나타낸다.
[실시예 1]
본 실시예에 따른 수직 자기 기록 매체를 이하에 나타낸 구성으로 했다. 기판측으로부터, 글라스 기판/연자성 받침층 : CoNbZr막(180nm)/시드층: Ta막(5nm)/자속 슬릿층: NiFe막(5nm)/비자성 중간층: Ru막(Xnm)/기록층: (Co76Cr9Pt15)90vol％-(SiO2)10vol％막(10nm)/보호막: 카본막(4nm)/윤활층: AM3001막(1.5nm)으로 했다. 윤활층 이외는 Ar 가스 분위기의 스퍼터링 장치를 이용해서 형성하고, CoNbZr막, Ta막의 성막시의 분위기 가스 압력을 0.5Pa, NiFe막과 Ru막의 분위기 가스 압력을 4.0Pa로 했다. 또한, 상기 괄호 내의 수치는 막두께를 나타내고, Ru막의 막두께 X는 X=7, 10, 15, 20nm와 다르게 한 샘플을 제작했다.
[실시예 2]
실시예 1의 시드층: Ta막(5nm)과 자속 슬릿층: NiFe막(5nm) 사이에, 분위기 가스 압력을 더욱 0.5Pa로 설정해서 하지층: NiFe막(5nm)을 형성한 이외에는 실시예 1과 같다.
[비교예 1]
실시예 1의 자속 슬릿층: NiFe막(5nm)을 분위기 가스 압력 0.5Pa로 설정하여 형성한 이외에는 실시예 1과 같다.
도 4는 실시예 1, 2, 및 비교예 1에 따른 수직 자기 기록 매체의 특성을 나 타낸 도면이다. 도면 중의 α는 기록층에 대하여 수직 방향으로 자계를 인가해서 측정한 자화 곡선의 보자력 부근의 경사 4π×ΔM/ΔH를 나타내고, α가 1에 가까울수록 자성 입자의 자기적인 고립화가 진행하는 것을 나타낸다.
도 4를 참조하면, α에 대해서 비교예 1에서는 4.1∼4.9인 것에 대하여, 실시예 1 및 2에서는 1.7∼3.1이므로, 실시예 1 및 2 쪽이 자성 입자의 고립화가 진행하고 있음을 안다.
규격화 보자력에 대해서는, 비교예 1이 0.23∼0.31인 것에 대하여, 실시예 1 및 2에서는 0.33∼0.45로 대폭 증가하고 있다. 규격화 보자력은 클수록 자성 입자 간의 자기적 상호 작용이 작아지는 것을 나타내고 있으므로, 실시예 1 및 2 쪽이 비교예 1에 대하여 자기적 상호 작용이 작아져 있음을 안다. 그 결과로 매체 노이즈가 비교예 1에 대하여 실시예 1 및 2가 대폭 저감되어, S/Nm 이 향상하고 있음을 안다. 또한, 도면에 나타내지 않지만 실시예 2의 수직 자기 기록 매체의 단면 TEM 관찰에 의하면, 자속 슬릿층의 NiFe막 상의 Ru막에서는 대략 주상 구조의 결정 입자가 형성되어, 또한 기록층의 자성 입자가 독립하여 형성되어 있는 것이 확인되었다.
실시예 1과 실시예 2를 비교하면, S/Nm에 관해서는 실시예 2 쪽이 실시예 1보다도 크게 되어 있다. 실시예 2에서는, 실시예 1에 대해 분위기 가스 압력을 0.5Pa로 설정하여 형성한 NiFe막(막두께 5nm)이 형성되어 있으므로, 그 위에 형성된 자속 슬릿층으로서의 NiFe막(분위기 가스 압력: 4.0Pa, 막두께 5nm)의 결정성이 향상하고, 그 우수한 결정성의 효과에 의해 기록층 자성 입자의 결정성이 향상한 것으로 생각된다.
또한, 보자력(Hc) 및 이방성 자계(Hk)는 VSM을 이용해서 측정했다. 또한, 매체 노이즈 및 S/Nm은, 부상량 17nm의 복합형 자기 헤드(기록 헤드: 단자극 헤드, 라이트 코어 폭 0.5㎛, 재생 헤드(GMR 소자): 리드 코어 폭 0.25㎛)를 이용하여 측정하고, 기록 밀도는 400kFCI으로 했다.
[실시예 3]
본 실시예에 따른 수직 자기 기록 매체로서, 이하 구성의 수직 자기 기록 매체를 제작했다. 기판측에서부터 글라스 기판/연자성 받침층 : CoNbZr막(190nm)/자속 슬릿층: CoNbZr막(10nm)/시드층: Ta막(2nm)/비자성 중간층: Ru막(15nm)/기록층: (Co71Cr9Pt20)90vol％-(SiO2)10vol％막(10nm)/보호막: 카본(4nm)/ 윤활층: AM3001 (1.5nm)로 했다. 윤활층 이외는 Ar 가스 분위기의 스퍼터링 장치를 이용하여 형성하고, 연자성 받침층의 CoNbZr막, Ta막의 분위기 가스 압력을 0.5Pa, 자속 슬릿층의 CoNbZr막과 Ru막의 분위기 가스 압력을 4.0Pa로 했다.
[비교예 1]
실시예 3의 자속 슬릿층의 CoNbZr막을 분위기 가스 압력 0.5Pa로 설정해서 형성한 이외에는 실시예 1과 같다.
도 5는 실시예 3 및 비교예 2에 따른 수직 자기 기록 매체의 S/Nm 특성을 나타낸 도면이다. 도 5를 참조하면, S/Nm은 200kFCI 이상의 기록 밀도에서는 비교예 2에 대하여 실시예 3 쪽이 크게 되어 있음을 안다. 예를 들면 400kFCI에서는 비교 예 2에 대하여 실시예 3 쪽이 1.7dB 증가하고 있다. 자속 슬릿층의 CoNbZr막을 4.0Pa의 분위기 가스 압력에서 성막함으로써, 비교예 2의 0.5Pa에서 성막한 CoNbZr막보다 자기적인 고립화가 촉진되어 기록 헤드로부터의 자속의 확대가 억제되고, 매체 노이즈가 저감된다고 생각된다. 또한, S/Nm 특성은 전술한 측정 조건과 같다.
(제 2 실시 형태)
비자성 중간층 및 기록층의 비자성 입자 및 자성 입자가 비고용상(非固溶相)에 둘러싸여 분리되어 형성된, 본 발명의 제 2 실시 형태에 따른 수직 자기 기록 매체에 대해서 설명한다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시 형태에 따른 수직 자기 기록 매체의 개략적인 단면도이다. 도면에서 앞에 설명한 부분에 대응하는 부분에는 동일한 참조 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
도 6을 참조하면, 수직 자기 기록 매체(40)는 기판(11)과, 기판(11) 위에 연 자성 받침층(12), 시드층(13), 하지층(31), 비자성 중간층(41), 기록층(42), 보호막(18), 및 윤활층(19)을 순차적으로 적층한 구성으로 되어 있다.
기록층(42)은 두께가, 예를 들면 6nm∼20nm에서 주상 구조를 갖는 자성 입자(42a)와, 자성 입자(42a)를 둘러싸고 이웃하는 자성 입자(42a)를 물리적으로 격리하는 비자성 재료로 이루어진 제 2 비고용상(42b)으로 구성되어 있다. 자성 입자(42a)의 주상 구조는 막두께 방향으로 연장되어 있고, 면내 방향으로 배치된 다수의 자성 입자(42a) 각각의 사이를 제 2 비고용상(42b)이 충전하도록 형성되어 있 다.
자성 입자(42a)는 Ni, Fe, Co, Ni계 합금, Fe계 합금, CoCrTa, CoCrPt, CoCrPt-M을 포함하는 Co계 합금으로 이루어진 그룹 중 어느 하나의 재료로 구성된다. 여기에서 M은 B, Mo, Nb, Ta, W, Cu 및 이들 합금으로부터 선택된다. 자성 입자(42a)는 막두께 방향으로 자화 용이축을 갖고, 자성 입자(42a)를 구성하는 강자성 합금이 hcp 구조를 갖는 경우에는 막두께 방향 즉 성장 방향이 (001)면이 되는 것이 바람직하다.
자성 입자(42a)가 CoCrPt 합금으로 이루어지는 경우에는 Co 함유량이 50원자％∼80원자％, Cr 함유량이 5원자％∼20원자％, Pt 함유량이 15원자％∼30원자％로 설정된다. Pt 함유량을 종래의 자기 기록 매체와 비교해서 많이 함유시킴으로써 수직 이방성 자계를 증가하여 고보자력화를 꾀할 수 있다. 특히 이러한 고Pt함유량은, Cr계 하지에 대하여 에피택셜 성장이 곤란한 것으로 되어 왔지만, 본 실시예의 비자성 입자(42a)의 재료를 이용함으로써 결정성이 우수한 자성 입자(42a)를 형성할 수 있다.
제 2 비고용상(42b)은 자성 입자(42a)를 형성하는 강자성 합금과 고용 또는 화합물을 형성하지 않는 비자성 재료로 구성되고, 비자성 재료는 Si, Al, Ta, Zr, Y, Ti, 및 Mg으로부터 선택되는 어느 1종의 원소와, O, N, 및 C로부터 선택되는 적어도 어느 1종의 원소와의 화합물로 이루어지고, 예를 들면, SiO2, Al2O3, Ta2O5, ZrO2, Y2O3, TiO2, Mg 등의 산화물이나, Si3N4, AlN, TaN, ZrN, TiN, Mg3N2 등의 질화 물이나, SiC, TaC, ZrC, TiC 등의 탄화물을 들 수 있다. 자성 입자(42a)는 이러한 비자성 재료로 이루어지는 제 2 비고용상(42b)에 의해, 이웃하는 자성 입자(542a)와 물리적으로 격리되므로 자기적 상호 작용이 저감되어, 그 결과, 매체 노이즈를 저감할 수 있다.
제 2 비고용상(42b)을 구성하는 비자성 재료는 절연성 재료인 것이 바람직하다. 강자성을 담당하는 전자의 터널 효과에 의한 자성 입자(42a)간 상호 작용을 저감할 수 있다.
제 2 비고용상(42b)의 체적 농도는 기록층(42)의 체적을 기준으로 하여, 2vol％∼40vol％의 범위로 설정되는 것이 바람직하다. 2vol％를 벗어나면 자성 입자(42a) 사이를 충분히 격리할 수 없으므로 자성 입자(42a)의 고립화를 충분히 꾀할 수 없고, 40vol％을 넘으면 기록층(42)의 포화 자화가 현저하게 저하해 재생시의 출력이 저하한다. 또한, 제 2 비고용상(42b)의 체적 농도는 자성 입자(42a)의 고립화 및 수직 배향 분산의 점에서 8vol％∼30vol％의 범위로 설정되는 것이 특히 바람직하다.
비자성 중간층(41)은, 예를 들면 두께가 3nm∼40nm이며, 비자성 재료로 이루어진 결정질의 비자성 입자(41a)와, 비자성 입자(41a)를 둘러싼 비자성 입자(41a)와 고용하지 않는 재료로 이루어진 제 1 비고용상(41b)으로 구성된다.
비자성 입자(41a)는, hcp 구조 또는 fcc 구조를 갖는 Co, Cr, Ru , Re, Ti, Hf, 및 이들 합금으로부터 선택된 적어도 1종의 비자성 재료로 구성된, 예를 들면 Ru나 CoCrRu를 들 수 있다. 비자성 입자(41a)가 hcp 구조인 경우에는 (001)면, fcc 구조인 경우에는 (111)면이 면내 방향에 대해 거의 평행한 것이 바람직하다. 비자성 중간층(41)과 기록층(42)과의 계면에서, 비자성 입자(41a) 위에 자성 입자(42a)를 에피택셜 성장시킬 수 있고, 비자성 입자(41a)의 입경 및 이웃하는 비자성 입자(41a)와의 간격을 제어함으로써, 자성 입자(42a)의 입경과 이웃하는 자성 입자(42a)의 간격을 동시에 제어할 수 있다.
또한, 제 1 비고용상(41b)은 전술한 제 2 비고용상(42b)과 같은 재료로 구성된다. 제 1 비고용상(41b)의 체적 농도는 비자성 중간층(41)의 체적을 기준으로 2vol％∼40vol％의 범위로 설정되는 것이 바람직하다. 또한, 제 1 비고용상(41b)의 체적 농도는 제 2 비고용상(42b)의 체적 농도와 같거나 큰 것이 특히 바람직하며, 제 1 비고용상(41b)의 체적 농도 : 제 2 비고용상(42b)의 체적 농도=1 : 1∼1.5 : 1 관계를 갖는 것이 특히 바람직하다. 자성 입자(42a)가 비자성 입자(41a) 위에 성장해서 입경이 커지는 경향이 있어서, 제 1 비고용상(41b)의 체적 농도를 제 2 비고용상(42b)의 체적 농도에 대하여 동등하거나 크게 함으로써, 자성 입자(42a)의 고립화를 꾀할 수 있다.
비자성 중간층(41)의 하측에 형성한 하지층(31)에 의해 비자성 입자(41a)의 입경을 제어하는 것이 바람직하다. 하지층(31)은 제 1 실시 형태에서 설명한 하지층(31)의 재료로 구성된다. 하지층(31)이 비자성 입자(41a)의 성장핵으로 기능함으로써, 비자성 입자(41a)의 배치를 제어하고, 또한 결정 배향성 및 결정성을 향상할 수 있다.
하지층(31)의 재료 중, fcc 구조를 가져서 (111)면이 기판면에 대략 평행이 며, 비자성 입자(41a)와의 격자 부정합의 비율이 10％ 이하인 것이 바람직하다. 즉, 결정학적으로 하지층(31): fcc 구조 (111)면//비자성 중간층(41): fcc 구조 (111)면 또는 hcp 구조(001)이며, 또한, 격자 부정합의 비율이 10％ 이하인 것이 바람직하다.
또한, 하지층(31)을 연자성 재료로 형성함으로써 하지층(31)이 연자성 받침층(12)의 일부로서 기능하므로, 자기 헤드로부터 연자성 받침층(12) 표면까지의 스페이싱을 저감할 수 있고, 전자 변환 특성을 향상할 수 있다. 또한, 하지층(31)은 설치해도 좋고 설치하지 않아도 좋다.
또한, 본 실시예의 수직 자기 기록 매체(40)에서는, 하지층(31)의 하측에 시드층을 설치하고 있다. 제 1 실시 형태에서 설명한 기능을 가진다. 또한, 하지층(31)은 설치해도 좋고 설치하지 않아도 좋다.
이하, 비자성 중간층(41) 및 기록층(42)을 형성하는 방법을 설명한다.
비자성 중간층(41) 및 기록층(42)을 스퍼터링법, 예를 들면 DC 마그네트론 스퍼터링 장치, ECR 스퍼터링 장치 등을 이용하고, 절연성 재료를 포함하는 경우에는 RF 마그네트론 스퍼터링 장치 등을 이용해서 형성한다.
비자성 중간층(41)을 형성하는 경우에는, 비자성 입자(41a)로 이루어진 비자성 재료의 스퍼터링 타깃과 제 1 비고용상(41b)으로 이루어진 재료의 스퍼터링 타깃을 동시에 스퍼터링해도 좋고, 비자성 입자(41a)로 이루어진 비자성 재료와 제 1 비고용상(41b)으로 이루어진 재료를 복합화한 재료를 이용해도 좋다. 기록층(42)을 형성하는 경우에는, 비자성 중간층(41)의 경우와 마찬가지로, 자성 입자(42a)의 자성 재료와 제 2 비고용상(42b)의 비자성 재료의 각각에 대해서 스퍼터링 타깃을 이용해도 좋고 복합화한 것을 이용해도 좋다.
성막시의 분위기 가스 압력은 2Pa∼8Pa의 범위로 설정하는 것이 바람직하다. 비자성 입자(41a) 또는 자성 입자(42a)의 고립화를 촉진할 수 있다. 또한 분위기 가스는 Ar 가스, 또는 산소 가스를 첨가한 Ar 가스를 이용하는 것이 바람직하다.
본 실시예에 의하면, 기록층(42) 하측에 설치되는 비자성 중간층(41)이 비자성 입자(41a) 및 제 1 비고용상(41b)으로 형성되어, 비자성 입자(41a)가 자기 형성적으로 격리해서 배치되고, 또한 비자성 입자(41a)의 표면으로부터 기록층(42)의 자성 입자(42a)가 결정 성장하므로, 자성 입자(42a)의 입경 및 이웃하는 자성 입자(42a)의 간격을 제어할 수 있다. 따라서 자성 입자(42a)의 미세화 및 고립화를 동시에 실현할 수 있다.
[실시예 4]
본 실시예에 따른 수직 자기 기록 매체를 이하에 나타난 구성으로 했다. 기판측에서부터 글라스 기판/연자성 받침층: CoNbZr막(120nm)/시드층: Ta막(5nm)/하지층: NiFe막(5nm)/비자성 중간층: Ru86vol％-(SiO2)14vol％막(20nm)/기록층: (Co76 Cr9Pt15)76vol％-(SiO2)24vol％막(10nm)/보호막: 카본막(4nm)/윤활층: AM3001(1.5nm)으로 했다. Ar 가스 분위기의 스퍼터링 장치를 이용하여 형성하고, CoNbZr막, Ta막, NiFe막, 카본막은, DC 마그네트론 스퍼터링 장치를 이용하여, Ar 분위기 가스, 압력을 0.5Pa로 설정해서 성막했다. 또 비자성 중간층 및 기록층은 RF 마그네트론 스퍼터링 장치를 이용하고, Ar 분위기 가스, 가스 압력을 4.0Pa로 했다. 성막시의 기판 온도는 실온으로 했다. 윤활층은 침지법에 의해 도포했다. 또한, 상기 괄호 내의 수치는 막두께를 나타낸다.
[실시예 5]
실시예 4의 비자성 중간층 대신에, Ru60vol％-(SiO2)35vol％막(20nm)을 이용하여 형성한 이외에는, 실시예 4와 같다.
[비교예 3]
실시예 4의 비자성 중간층 대신에, Ru막(20nm)을 이용한 이외에는, 실시예 4 와 같다.
도 7의 (a)∼7의 (c)은 각각 실시예 4, 5, 및 비교예 3에 따른 수직 자기 기록 매체의 기록층을 평면에서 본 TEM 사진의 모식도이다. 도면에서 곡선은 자성 입자(42a, 42a-1)의 윤곽을 나타내고 있다.
도 7의 (a)∼7의 (c)를 참조하면, 도 7의 (a) 및 도 7의 (b)에 나타낸 실시예 4 및 실시예 5에 따른 수직 자기 기록 매체의 기록층은 도 7의 (c)에 나타낸 Ru막을 비자성 중간층에 이용한 비교예 3과 비교하여, 자성 입자(42a)의 고립화 및 미세화가 촉진되어 있음을 안다. 자성 입자의 평균 입경은 실시예 4: 5.6nm, 실시예 5: 5.5nm, 비교예 3: 7.7nm이었다.
특히 실시예 5에서는 이웃하는 자성 입자(42a)의 간격, 즉 SiO2로 이루어진 제 2 비고용상(42b)의 부분을 끼운 자성 입자(42a) 간의 거리가 실시예 4보다도 커 지고 있다. 또한, 도 7의 (c)에 나타낸 비고용상(42b-1)에 대하여, 실시예 5에서는 자성 입자(42a)를 균일하게 제 2 비고용상(42b)이 둘러싸고 있음을 안다. 비자성 중간층의 제 1 비고용상의 체적 농도를 14vol％로부터 35vol％로 하여 자성층의 제 2 비고용상의 체적 농도인 24vol％보다 높게 함으로써, 기록층의 자성 입자끼리의 간격이 증가함을 안다.
도 8은 실시예 4 및 5에 따른 수직 자기 기록 매체의 특성을 나타낸 도면이다. 도 8을 참조하면, α에 관해서는 실시예 4보다 실시예 5가 1에 가깝게 되어 있다. α는 상기한 바와 같이 1에 가까울수록 자성 입자의 자기적인 고립화가 진행하고 있는 것을 나타내고, 실시예 5가 실시예 4보다도 자기적인 고립화가 진행하고 있음을 안다. 또한, 전술한 평면 TEM 사진의 물리적인 고립화와 일치함을 안다.
S/Nm에 대해서는 실시예 4가 11dB임에 대하여, 실시예 5는 18dB로 대폭으로 향상하고 있다. α의 결과와 합치면 자성 입자의 고립화가 촉진됨으로써, 매체 노이즈가 저감해서 S/Nm이 향상한 것을 안다.
또한 D50도 마찬가지로 실시예 4에 대하여 실시예 5가 커지고 있다. 이로부터 더욱 고밀도 기록이 가능한 것을 안다.
따라서, 본 실시예에 의하면, 비자성 중간층을 Ru-(SiO2)막으로 함으로써, Ru막과 비교하여 자성 입자의 고립화 및 미세화를 꾀할 수 있다. 또한 자성 입자간의 간격을 비자성 중간층의 제 1 비고용상의 체적 농도에 의해 제어할 수 있고, 자성 입자의 자기적인 고립화가 가능하다. 또한, 비자성 중간층의 제 1 비고용상의 체적 농도를 기록층의 제 2 비고용상의 체적 농도보다도 높게 함으로써, 자성 입자의 고립화를 더욱 꾀할 수 있고, S/Nm 및 D50을 향상할 수 있다.
또한, 도면에 나타내지 않지만 실시예 4 및 5의 수직 자기 기록 매체의 단면 TEM 관찰에 의해, 비자성 중간층(41) 및 기록층(42)에서 비자성 입자와 자성 입자가 막두께 방향으로 연장되는 주상 구조를 갖고 있는 것을 확인했다.
또한, 평균 입경의 측정 방법은 평면 TEM 사진(사진상에서 200만배)의 자성 입자의 윤곽을 추출해서, 스캐너로 PC에 입력하여 자성 입자의 면적을 구하고, 그 면적에 대응하는 진원의 직경을 자성 입자의 입경으로 해서 150개의 자성 입자를 랜덤하게 선택하여 그들 입경의 평균치를 구해 평균 입경으로 했다.
또한 수직 보자력, 포화 자화, α는 제 1 실시 형태에 따른 실시예 1 및 2과 같은 조건으로 측정했다. 또한 S/Nm 및 D50은, 부상량 17nm의 복합형 자기 헤드(기록 헤드: 단자극 헤드, 라이트 코어 폭 0.5㎛, 재생 헤드(GMR 소자): 리드 코어 폭 0.25㎛)를 이용하여 측정했다.
(제 3 실시 형태)
기록층 위에 연자성 차폐층이 설치된 본 발명의 제 3 실시 형태에 따른 수직 자기 기록 매체에 대하여 설명한다.
도 9는 본 발명의 제 3 실시 형태에 따른 수직 자기 기록 매체의 개략적인 단면도이다. 도면 중, 앞에 설명한 부분에 대응하는 부분에는 동일한 참조 부호를 붙이고, 설명을 생략한다.
도 9를 참조하면, 수직 자기 기록 매체(50)는 기판(11)과, 기판(11) 위에 연자성 받침층(12), 시드층(13), 하지층(31), 비자성 중간층(15), 기록층(16), 연자성 차폐층(51), 보호막(18), 및 윤활층(19)을 순차적으로 적층한 구성으로 되어 있다.
연자성 차폐층(51)은 제 1 또는 제 2 실시 형태에서 설명한 기록층(16) 위에 형성되어, 예를 들면 두께가 2∼50nm의 고투자율의 연자성 재료로 구성되어 있다. 연자성 차폐층(51)에 이용되는 연자성 재료로는 Fe, Co, Ni, Al, Si, Ta, Ti, Zr, Hf, V, Nb, C, B으로부터 선택된 적어도 1종의 원소를 포함하는 비정질 또는 미결정의 합금, 또는 이들 합금의 적층막으로 구성된다. 예를 들면, Ni80Fe20, Ni50Fe50, FeSi, FeAlSi, FeTaC, CoNbZr, CoCrNb, CoTaZr, NiFeNb 등을 이용할 수 있다.
연자성 차폐층(51)은 자화 용이축 방향이 면내 방향이다. 특히, 자화 용이축 방향이 트랙의 길이 방향에 대해 수직 방향, 즉 기록 방향에 대하여 수직 방향이다. 연자성 차폐층(51) 안에 노이즈원이 되는 자벽이 발생하는 것을 극히 억제할 수 있다. 예를 들면 수직 자기 기록 매체(50)가 자기 디스크의 경우에는 자화 용이축은 반경 방향으로, 래터럴(lateral)형의 자기 테이프의 경우에는 자기 테이프의 폭방향으로 자화 용이축을 설정한다.
연자성 차폐층(51)은 투자율이 20∼2000의 범위의 연자성 재료인 것이 바람직하다. 고주파의 기록 자계에 대한 추종성이 좋아진다.
또한, 연자성 차폐층(51)은 포화 자화가 0.1T∼2.4T의 범위인 것이 바람직하 다. 2.4T를 넘으면 기록 헤드의 자극 재료의 선택 범위가 한정되어버린다.
또한, 연자성 차폐층(51)은 기록 헤드의 주자극의 자성 재료의 포화 자속 밀도를 BsH, 주자극 선단부의 두께를 tH라 하면, 연자성 차폐층(51)의 포화 자속 밀도(BsS), 막두께(tS)는, BsS×tS＜BsH×tH로 설정되는 것이 바람직하다. 연자성 차폐층(51)을 주자극으로부터의 자계에 의해 확실하게 자기 포화시킬 수 있다.
본 실시예의 수직 자기 기록 매체(50)에서는, 기록층(16) 위에 연자성 차폐층(51)이 설치되어 있기 때문에, 기록 자계의 크기가 소정량보다 작은 경우에는 기록 자계가 연자성 차폐층(51)에 흡수되어 기록층에 도달할 수 없다. 기록 자계를 연자성 차폐층(51)을 자기 포화시키는 자계의 크기 이상으로 함으로써, 기록 자계가 연자성 차폐층(51)을 통과해서 기록층을 자화할 수 있다.
도 10은 본 실시예에 따른 수직 자기 기록 매체의 기록의 모양을 나타낸 도면이다. 또한, 설명의 편의를 위해 도 10∼도 12에 대해서는 보호막(18) 및 윤활층(19)의 도시를 생략한다.
도 10을 참조하면, 기록할 때는 자기 기억 장치의 수직 자기 기록 매체(50)에 대향하는 기록 헤드의 주자극(55)의 선단부로부터 기록 자계(Hw)가 수직 자기 기록 매체(50)에 인가된다. 기록 자계가 인가되면, 기록 자계가 연자성 차폐층(51)을 자기 포화시키는 자계 이하의 경우에는 기록 헤드로부터의 자속은 연자성 차폐층(51)이 흡수해버려 기록층(16)에 이르는 경우가 없다. 또한, 기록 자계가 증가하면 주자극 선단부의 거의 중앙 부분에 대향하는 연자성 차폐층(51)의 영역 (51a)이 자기 포화한다. 자기 포화하면 기록 자계는 연자성 차폐층(51)을 투과하여 기록층(16)에 도달하고, 또한 연자성 받침층(12)에 도달한다. 이렇게 하여, 기록층(16a)에 기록 자계가 인가되어 자화(Ma)가 발생한다. 여기에서 주자극(55) 선단부의 주변부로부터 누설한 자계(Hwb)는 중심부와 비교해서 약하고, 이러한 자계(Hwb)는 연자성 차폐층(51)에 흡수되어버린다. 중심부로부터 누설한 자계(Hwa)가 연자성 차폐층(51)을 자기 포화시키므로, 연자성 차폐층(51)이 포화하는 영역(16a)의 면내 방향의 크기는 주자극 선단부(55)의 크기보다도 작게 할 수 있다.
도 11은 도 10을 평면에서 본 도면이다. 도 11을 참조하면, 연자성 차폐층(51)이 포화하는 영역은 주자극(55) 선단부의 대략 바로 아래에 형성된다. 수직 자기 기록 매체(50)가 이동하는 방향(화살표로 나타낸 방향(Mv))에 따라 기록 신호에 따른 자화 천이 영역(16a)에 둘러쌓인 비트가 형성된다. 한편, 트랙 폭 방향에 대해서는, 연자성 차폐층(51)이 포화하는 영역의 폭과 거의 동일한 폭의 트랙(Tkn)을 형성할 수 있다. 즉, 포화 영역(51a)의 폭을 트랙(Tkn) 폭과 같은 정도로 제어함으로써 인접 트랙(Tkn-1, Tkn+1)의 자화를 소거해버리는 문제, 즉 사이드 트렉 이레이즈를 해결할 수 있다. 예를 들면 포화 영역(51a)의 폭은 기록 전류값, 연자성 차폐층(51)의 투자율이나 막두께 등에 의해 제어할 수 있다.
도 12는 본 실시예에 따른 수직 자기 기록 매체의 재생의 모양을 나타낸 도면이다. 도 12를 참조하면, 재생 헤드(56)는 MR 소자를 수직 자기 기록 매체(50)의 이동 방향을 따라 실드에 의해 끼여 구성된 것을 이용한다. 재생 헤드(56)를 수직 자기 기록 매체(50)에 가까이 하면, MR 소자에 흐르는 센스 전류나 연자성 차 폐층(51)의 자화의 영향에 의해 실드(58a)-연자성 차폐층(51)-실드(58b)에 자계가 발생하고, 실드(58a, 58b)에 대향하는 연자성 차폐층(51)과 그 사이의 영역(51c)을 자기 포화시킬 수 있다. 연자성 차폐층(51)은 자화 용이축이 면내 방향에 있고, 연자성 차폐층(51) 안에서는 자계의 방향이 면내 방향으로 되므로, 약한 자계에서 자기 포화시키는 것이 가능하다. 예를 들면, Ni50Fe50의 연자성 재료에서는 240A/m 정도의 자계에서 자기 포화시킬 수 있다. 그 결과, 연자성 차폐층(51)의 포화 영역(51c)을 통해서 하측 기록층(16)의 자화(Ma)로부터 누설하는 자계를 투과하여, 재생 헤드(56)의 MR 소자(59)에 달한다. 따라서 기록층(16)의 자화 상태를 재생할 수 있다.
도 13은 도 12을 평면에서 본 도면이다. 도 13을 참조하면, 연자성 차폐층(51)의 포화 영역(51c)은 실드(58a, 58b)에 대향하는 연자성 차폐층(51)과 그 사이의 영역이 되고, MR 소자(59)는 기록층(16)의 자화 천이 영역(16a)에 둘러싸여진 자화로부터 누설하는 자계를 재생할 수 있다. 포화 영역(51c)의 폭을 트랙 폭과 같게 함으로써, 인접 트랙Tkn-1, Tkn+1로부터의 크로스 토크를 저감할 수 있다. 또한, 포화 영역(51c)의 폭에 대하여 MR 소자(59)의 폭을 작게 하여도 좋다.
이하, 본 실시예에 따른 수직 자기 기록 매체(50)의 제조 방법을 설명한다. 수직 자기 기록 매체(50)는 도 9에 나타낸 기판(11) 측으로부터 제 1 실시 형태 또는 제 2 실시 형태에서 설명한 방법과 같은 방법으로, 연자성 받침층(12)로부터 기록층(16)까지 형성한다.
연자성 차폐층(51)은 스퍼터링법, 예를 들면 DC 마그네트론 장치를 이용하여 실시한다. 수직 자기 기록 매체(50)의 기록시의 이동 방향에 대하여 자화 용이축을 수직 방향으로 배향시키는 방법으로서, 이하 2가지의 방법을 이용할 수 있다.
도 14는 자계를 인가해서 자화 용이축을 배향시키는 성막 장치를 모식적으로 나타낸 도면이다. 도 14를 참조하면, 수직 자기 기록 매체(50) 중심에 자극 60N, 외주에 자극 60S를 배치해서 반경 방향으로 직류 자계(Hap)를 인가하고, 수직 자기 기록 매체(50)를 예를 들면 Rt방향으로 회전시키면서 연자성 차폐층(51)의 스퍼터링 입자(IB)를 입사시킨다. 여기에서 직류 자계는 80kA/m 정도로 설정한다. 또한, 도면에서 직류 자계를 수직 자기 기록 매체(50)의 일부에 인가하도록 나타내고 있지만, 외주의 자극 60S를 외주 전체에 배치해서 수직 자기 기록 매체(50) 전체에 인가되도록 해도 좋다.
도 15는 스퍼터링 입자를 기울여 입사시켜서 자화 용이축을 배향시키는 성막 장치를 모식적으로 나타낸 도면이다. 도 15를 참조하면, 수직 자기 기록 매체(50)를, 예를 들면 Rt방향으로 회전시키면서 연자성 차폐층(51)의 스퍼터링 입자(IB)를 입사시킨다. 입사 방향을 주방향(周方向)(θr)과 수직 자기 기록 매체(50) 면에 수직한 방향(Z방향)이 형성하는 면에 대해, 입사각(θin)만 수직 자기 기록 매체(50)의 외주 방향으로 기울인다. 입사각(θin)은 0도보다 크고 60도 이하로 설정하는 것이 바람직하다. 이어서, 보호막(18) 및 윤활층(19)은 제 1 실시 형태와 마찬가지로 형성한다.
이상으로부터 연자성 차폐층(51)의 자화 용이축을 기록 시의 이동 방향에 대 하여 수직 방향으로 배향시킨 자기 기록 매체(50)를 형성할 수 있다.
본 실시예에 의하면, 기록층(16) 위에 설치된 연자성 차폐층(51)의 일부에 기록 자계에 의해 포화 영역을 형성하여 기록 자계를 통과시킴으로써 포화 영역 하측의 기록층(16)만을 자기를 띠게 할 수 있다. 따라서 기록 헤드로부터의 자속의 확대를 억제할 수 있고, 인접 트랙 이레이즈를 방지할 수 있다. 또한, 기록 헤드로부터의 자속이 집중하므로, 기록 자계를 높일 수 있어, 기록층의 기입 성능을 향상할 수 있다.
도 16은 본 실시예의 변형예에 따른 수직 자기 기록 매체의 개략적인 단면도이다. 도면에서 앞에 설명한 부분에 대응하는 부분에는 동일한 참조 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
도 16을 참조하면, 수직 자기 기록 매체(55)는 기판(11)과, 기판(11) 위에 연자성 받침층(12), 시드층(13), 하지층(31), 비자성 중간층(15), 기록층(16), 비자성층(52), 연자성 차폐층(51), 보호막(18), 및 윤활층(19)을 순차적으로 적층한 구성으로 되어 있고, 기록층(16)과 연자성 차폐층(51) 사이에 비자성층(52)이 설치되어 있는 이외에는 제 3 실시 형태의 수직 자기 기록 매체와 같다.
비자성층(52)은 스퍼터링법 등에 의해 형성되며, 두께가 0.5nm∼20nm의 범위로 설정되고, 비자성 재료로 구성된다. 비자성 재료는 특별하게 한정되지 않지만, 예를 들면, SiO2, Al2O3, TiO2, TiC, C, 수소화 카본 등을 이용할 수 있다.
본 실시예에 의하면 기록층(16)과 연자성 차폐층(51) 사이에 비자성층을 설 치함으로써 기록층(16)과 연자성 차폐층(51)이 자기적으로 결합하는 것을 방지할 수 있다.
이하, 본 실시 형태의 실시예를 나타낸다.
[실시예 6]
본 실시예에 따른 수직 자기 기록 매체를 이하에 나타낸 구성으로 했다. 기판측으로부터, 글라스 기판/연자성 받침층: CoNbZr막(200nm)/시드층: Ta막(5nm)/하지층: NiFe막(5nm)/비자성 중간층: Ru막(20nm)/기록층: (Co86Cr8Pt6)90vol％-(SiO2)10vol％막(10nm)/비자성층: Ta막(4nm)/연자성 차폐층: Ni80Fe20막(Xnm, 포화 자속 밀도 1.1T)/보호막: 카본막(10-Xnm)/윤활층: AM 3001(1.5nm)로 했다. 연자성 차폐층의 NiFe막의 막두께(X)를 0∼10nm까지 다르게 한 샘플을 제작했다. 또한, 기록 헤드로부터 기록층 표면까지의 거리를 일정하게 하기 위해서 NiFe막의 막두께 Xnm에 대하여 보호막의 막두께를 10-Xnm라고 했다. 또한, Ar 가스 분위기의 스퍼터링 장치를 이용하여 형성하고, CoNbZr막, 비자성층의 Ta막, 연자성 차폐층의 NiFe막, 및 카본막은, DC 마그네트론 스퍼터링 장치를 이용하여, Ar 분위기 가스, 압력을 0.5Pa로 설정해서 성막했다. 또한, 시드층의 Ta막, 하지층의 NiFe막, 및 Ru막은 DC 마그네트론 스퍼터링 장치를 이용하여, Ar 분위기 가스, 가스 압력을 4.0Pa로 했다. 기록층은 RF 마그네트론 스퍼터링 장치를 이용하여, Ar 분위기 가스, 가스 압력을 4.0Pa로 했다. 성막시의 기판 온도는 실온으로 했다. 윤활층은 침지법에 의해 도포했다. 또한, 상기 괄호 내의 수치는 막두께를 나타낸다.
도 17은 실시예 6의 S/Nm과 연자성 차폐층 막두께와의 관계를 나타낸 도면이다. 도 17을 참조하면, 연자성 차폐층을 설치하지 않을 경우(막두께=0)보다도 설치한 경우가 S/Nm이 높게 되어 있는 것을 안다. 또한, 연자성 차폐층 막두께를 두껍게 함으로써 S/Nm이 증가해 막두께가 8nm에서 최대가 된다. 이로부터 막두께가 증가함에 따라 기록 헤드로부터의 자속을 흡수하는 자속량이 커져서, 기록층에 자속이 누설하는 양이 감소하고, 포화 영역의 면적이 감소하고, 협소해진 포화 영역만에 협착된 자속이 통과하여 기록층이 자기를 띠게 되고, 그 결과, 높은 기록 자계에 의해 주자극과 같은 크기의 좁은 범위의 기록층이 자화됨에 의한 것으로 추찰된다.
또한, S/Nm은 부상량 8nm의 복합형 자기 헤드(기록 헤드: 단자극 헤드, 라이트 코어 폭 0.2㎛, 포화 자속 밀도×라이트 코어 두께 0.4μTm, 기록 전류 5mA, 재생 헤드(GMR 소자): 리드 코어 폭 0.12㎛)를 이용하여 측정하고, 기록 밀도는 500kFCI로 했다. 또, 후술하는 도 19, 도 20의 측정 조건도 같다.
도 18은 인접 트랙 이레이즈 시험에서의 실시예 6의 재생 출력 저하율과 연자성 차폐층 막두께와의 관계를 나타낸 도이다. 도 18을 참조하면, 연자성 차폐층을 설치하지 않을 경우(막두께=0)보다도 설치했을 경우가 인접 트랙의 재생 출력의 감소율이 작음을 안다. 또한 연자성 차폐층의 막두께를 증가함에 따라서 인접 트랙의 재생 출력의 감소율이 단조롭게 감소하고 있음을 안다. 이렇게 함으로써 연자성 차폐층이 트랙 폭방향으로 누설하는 자속을 억제함을 안다.
또한, 인접 트랙 이레이즈 시험은 측정 트랙에 100kFCI의 기록 밀도에서 기 록해서 초기 재생 출력(V0)을 측정 후, 기록 헤드를 0.25㎛ 오프 트랙시켜 DC 소거 동작을 100회 반복, 그 후에 측정 트랙에 온 트랙시켜 측정 트랙의 재생 출력(V1)을 측정하고, 재생 출력 감소율(％)=(V1-V0)/V0×100％로 했다.
도 19는 실시예 6의 S/Nm와 기록 전류와의 관계를 나타낸 도면이다. 또한, 도 17에서 S/Nm이 최대값을 나타내고 연자성 차폐층 막두께가 8nm인 샘플을 이용했다.
도 19를 참조하면, 기록 전류에 대하여 S/Nm이 최대값을 나타낸 것을 안다. 이로부터 연자성 차폐층에 적절한 크기의 포화 영역이 형성되었을 경우에 기록 헤드로부터의 자속이 집중하고, 충분히 기입을 행하는 것을 안다.
[실시예 7]
본 실시예에 따른 수직 자기 기록 매체를 이하에 나타나 있는 구성으로 했다. 기판측으로부터, 글라스 기판/연자성 받침층: CoTaZr막(200nm)/비자성 중간층: Ru막(20nm)/기록층: (Co79Cr8Pt13)90vol％-(SiO2)10vol％ 막(10nm)/비자성층: Ta막(Xnm)/연자성 차폐층: Ni50Fe50막(20nm, 포화 자속 밀도 1.3T)/보호막: 카본막(4nm)/윤활층: AM3001(1.5nm)로 했다. 비자성층의 Ta막의 막두께(X)를 2∼10nm까지 다르게 한 샘플을 제작했다. 또, 성막 조건은 실시예 6과 같은 방법으로 했다.
도 20은 실시예 7의 S/Nm과 비자성층 막두께와의 관계를 나타낸 도면이다. 도 20을 참조하면, S/Nm은 비자성층 막두께가 2nm의 경우가 9.6dB로 가장 높게 되어 있다. 비자성층을 설치하지 않을 경우(막두께=0)보다도 1.4dB 향상하고 있는 것을 안다. 또한 S/Nm은 비자성층 막두께가 증가함에 따라 단조롭게 감소하고 있다. 이로부터 비자성층을 설치함으로써 기록층과 연자성 차폐층이 자기적으로 결합하는 것을 방지하여 S/Nm을 향상할 수 있다.
(제 4 실시 형태)
기록층 위에 비자성 모상 등에 페리 자성 또는 연자성의 자성 입자가 배치되어 자속 슬릿층이 설치된 본 발명의 제 4 실시 형태에 따른 수직 자기 기록 매체에 대하여 설명한다.
도 21은 본 발명의 제 4 실시 형태에 따른 수직 자기 기록 매체의 개략적인 단면도이다. 도면에서 앞에 설명한 부분에 대응하는 부분에는 동일한 참조 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
도 21을 참조하면 수직 자기 기록 매체(50)는 기판(11)과, 기판(11) 위에 연자성 받침층(12), 시드층(13), 하지층(31), 비자성 중간층(15), 기록층(16), 자속 슬릿층(71), 보호막(18), 및 윤활층(19)을 순차적으로 적층한 구성으로 되어 있다.
자속 슬릿층(71)은 제 1 또는 제 2 실시 형태에서 설명한 기록층(16) 위에 형성되며, 두께가 2nm∼20nm로 형성되고, 페리 자성 또는 연자성의 자성 입자가 비자성 재료로 이루어진 비자성 모상 또는 비자성 입계에 둘러싸여져서 형성되어, 막두께 방향으로 자화 용이축을 갖도록 형성된다. 자성 미립자끼리는 면내 방향으로는 비자성 모상 또는 비자성 입자에 의해 분리되어 있으므로 자기적으로 고립화되어, 막두께 방향으로는 자화 용이축을 가지므로, 기록 헤드로부터의 자속은 비자성 모상 또는 비자성 입자의 부분보다도 높은 투자율을 갖는 페리 자성 또는 연자성의 자성 입자에 흡수되고 특히, 기록 헤드로부터 가장 근거리에 있는 자성 입자에 흡수된다. 흡수된 자속은 자속 슬릿층(71)에 접속하는 기록층(16)을 통과하여 연자성 받침층(12)에 달한다. 따라서 실질적으로 기록 헤드가 기록층(16)에 접속하는 것 같은 효과를 갖고, 기록 자계의 증가 및 기록 자계의 공간 분포를 경사지게 하는 효과를 가진다.
구체적으로는, 자속 슬릿층(71)은 페리 자성의 페라이트막, 페리 자성의 페라이트 입자 또는 연자성 미립자를 포함하는 그래뉴라(granular)막, 또는 연자성 나노 결정막으로 구성된다.
페리 자성의 페라이트막은 바늘 모양 구조를 가지는 γ산화철(γ-Fe2O3), 마그네타이트(Fe3O4), 육각 평판 모양의 바륨 페라이트(BaFe12O19) 등이 바람직하다. 이들 재료를 스퍼터링 타깃에 이용하고, 스퍼터링법에 의해 기판을 가열하여 형성하고, 형성 후에 자장 중의 열처리에 의해 막두께 방향으로 자기 이방성을 부여한다.
또한, 페리 자성의 페라이트 입자 또는 연자성 입자를 포함하는 그래뉴라막은, 페리 자성의 페라이트 입자는 전술한 γ-Fe2O3, Fe3O4, BaFe12O19 등의 입자를 이용할 수 있고, 또 연자성 입자는 Co, Fe, Ni로부터 선택된 적어도 1종의 원소를 포함하는 재료를 이용할 수 있다. 비자성 모상은 SiO2, Al2O3, C, Fe3O4로부터 선택된 적어도 1종의 재료로 구성된다. 예를 들면 γ-Fe2O3 입자나 Fe3O4 입자는 입자 사이즈가 바늘 모양의, 길이 방향의 길이가 10nm 정도이며, 길이 방향의 보자력이 15.8kA/m(2000e)∼35.6kA/m(4500e), 포화 자화가 70emu/g∼80emu/g이다. 또한, BaFe12O19 입자는 육각형의, 크기는 수 +nm 정도이며, 두께는 10nm 정도이고, 두께 방향의 보자력은 15.8kA/m(2000e)∼47.4kA/m(6000e), 포화 자화가 50emu/g∼58emu/g이다.
연자성 나노 결정막은, 예를 들면 FeMB(M=Zr, Hf, Nb)막이나 FeMO(M=Zr, Hf, Nb, Y, Ce)막 등으로 형성되어, α-Fe를 많이 포함하는 자성 입자와, 상기 M 및 B 또는 O를 많이 포함하는 비자성 또한 비정질의 입계부(粒界部)로 구성되어 있다. 자성 입자는, 면내 방향의 입경은 10nm에서 100nm 정도이며, 이웃하는 자성 입자와의 사이에 입계부가 자성 입자를 물리적으로 격리하고 있다. 예를 들면 J.Appl.Phys. vol.81(1997), p2736에 기재되어 있는 것과 같이, FeMB에서는 1원자％ 정도의 Cu 첨가(예를 들면, Fe84Nb3 .5Zr3 .5B8Cu1)와 화학 합성의 최적화에 의해 투자율을 향상할 수 있고, 또 결정의 미세화에도 효과가 있다.
연자성 나노 결정막은 스퍼터링법 등에 의해, 예를 들면 두께 8nm의 FeZrB막을 기록층(16) 위에 형성한다. 결정화 처리 전에 저온에서 열처리함으로써 결정 입자의 사이즈를 구비하고, 투자율을 향상할 수 있다.
본 실시예에 의하면, 비자성 모상 또는 비자성 입계에 둘러싸여진 자성 입자가 배치되어 이루어진 자속 슬릿층(71)이 기록층(16) 위에 설치되어 있기 때문에, 기록 헤드로부터 자속 슬릿층(71) 및 기록층(16)을 통하여 연자성 받침층(12)에 유 통하는 자속이, 자속 슬릿층(71)에서 자성 입자를 통과하도록 협착되어, 기록 헤드로부터 기록층(16)에 걸친 자속의 확대를 억제하여 자속을 집중할 수 있다. 따라서 자속의 확대에 의한 인접 트랙의 소거를 방지할 수 있고, 트랙 밀도를 향상할 수 있다. 또한 트랙의 길이 방향에서도 자화 천이 영역의 폭을 좁게 할 수 있고, 선기록 밀도를 향상할 수 있다. 그 결과, 고기록 밀도의 수직 자기 기록 매체를 실현시킬 수 있다.
(제 5 실시 형태)
기록층 위에, 강자성 모상 안에 비자성 입자가 배치된 자속 슬릿층이 설치된 본 발명의 제 5 실시 형태에 따른 수직 자기 기록 매체에 대하여 설명한다.
도 22는 본 발명의 제 5 실시 형태에 따른 수직 자기 기록 매체의 개략적인 단면도이다. 도면에서 앞에 설명한 부분에 대응하는 부분에는 동일한 참조 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
도 22를 참조하면, 수직 자기 기록 매체(75)는 기판(11)과, 기판(11) 위에 연자성 받침층(12), 시드층(13), 하지층(31), 비자성 중간층(15), 기록층(16), 자속 슬릿층(76), 보호막(18) 및 윤활층(19)을 순차적으로 적층한 구성으로 되어 있다.
자속 슬릿층(76)은 두께가 2nm∼10nm이며, 희토류 금속과 천이 금속과의 합금으로 이루어진 강자성 모상(76a) 안에 비자성 미립자(76b)를 배치해서 구성된다. 강자성 모상(76a)의 희토류 금속은 Tb, Gd, 및 Dy로부터 선택되어, 1종 또는 2종 이상을 포함해도 좋다. 또한, 천이 금속은 Fe 및 Co로부터 선택되어, 1종 또는 2종을 포함해도 좋다. 강자성 모상(76a)은, 예를 들면 TbFeCo, GdFeCo, DyFeCo 등을 들 수 있고, 희토류와 FeCo와의 합금의 경우는 (Tb , Gd, Dy, 또는 이들 합금)x(Fe100-yCoy)100-x로 나타냈을 경우 x=10원자％∼30원자％, y=40원자％ 이하로 설정되는 것이 바람직하다. 이러한 범위에서는 강자성 모상의 자화 용이축은 막두께 방향이 되므로, 기록 헤드로부터의 자속의 증감에 대응하여 자속을 통과할 수 있다. 그 결과, 강자성 모상의 자기 포화를 회피할 수 있고, 자속을 협착할 수 있다.
비자성 미립자(76b)는 Si, Al, Ta, Zr, Y, 및 Mg으로 이루어진 그룹 중 어느 1종의 원소와, O, C, 및 N로 이루어진 그룹 중 적어도 어느 1종의 원소와의 화합물로부터 선택된다. 구체적으로는, 제 2 실시 형태의 제 2 비고용상(42b)과 거의 같은 재료로부터 선택된다. 이들 산화물이나 질화물, 탄화물 등은 공유 결합성의 화합물을 형성하므로, 강자성 모상(76a)을 구성하는 희토류 금속-천이 금속 합금 재료로 분리하기 쉽고, 강자성 모상(76a) 안에 미립자 모양으로 되어 석출한다. 즉, 비자성 미립자(76b)는 강자성 모상(76a) 안에 자기 형성적으로 형성된다.
비자성 미립자(76b)는 Y(Yttrium)을 포함하는 것이 바람직하다. 비자성 미립자(76b)이 산소를 포함할 경우, 강자성 모상(76a) 중의 희토류 금속과 산소의 선택적인 결합(예를 들면 Tb-O)이 형성되는 것을 저해하고, 강자성 모상(76a)의 포화 자속 밀도의 저하를 방지할 수 있다.
비자성 미립자(76b)의 평균 입경은 3nm∼10nm의 범위 내로 설정되고, 비자성 미립자와 그 인접하는 비자성 미립자와의 평균 간격은 0.5nm∼10nm의 범위 내로 설 정되는 것이 바람직하다. 이러한 범위로 설정함으로써, 기록되는 비트의 크기에 대하여 충분히 자속을 협착할 수 있다.
자속 슬릿층(76)은 진공 증착법, 스퍼터링법 등에 의해 형성되고, 예를 들면 스퍼터링법을 이용하는 경우에는, 예를 들면 TbFeCo의 스퍼터링 타깃과 YSiO2 스퍼터링 타깃을 이용해서 동시에 스퍼터링함으로써 형성한다. 본 실시 형태의 1 실시예로서, RF 마그네트론 스퍼터링 장치를 이용하고, 기록층 위에 TbFeCo(20원자％Tb-72원자％Fe-8원자％Co), YSiO2 스퍼터링 타깃을 동시에 스퍼터링하고, 자속 슬릿층(76)의 체적을 기준으로 하여 YSiO2를 70체적％, 두께 10nm의 자속 슬릿층(76)을 형성했다. 또한, 스퍼터링 타깃은 상기 2장의 스퍼터링 타깃 이외에 TbFeCo과 YSiO2을 혼합한 컴포지트형의 스퍼터링 타깃을 이용해도 좋다.
본 실시예에 의하면, 강자성 모상(76a) 안에 비자성 미립자(76b)가 배치되어 되는 자속 슬릿층(76)이 기록층(16) 위에 설치되어 있기 때문에 기록 헤드로부터, 자속 슬릿층(76) 및 기록층(16)을 통하여 연자성 받침층(12)에 유통하는 자속이 자속 슬릿층(76)에서 비자성 입자(76b) 사이의 강자성 모상(76a)을 통과하도록 협착되어, 기록 헤드로부터 기록층(16)에 걸쳐서의 자속의 확대를 억제해 자속을 집중할 수 있다. 따라서 자속의 확대에 의한 인접 트랙의 소거를 방지할 수 있고, 트랙 밀도를 향상할 수 있다. 또한 트랙의 길이 방향에서도 자화 천이 영역의 폭을 좁게 할 수 있고, 선기록 밀도를 향상할 수 있다. 그 결과, 고기록 밀도의 수직 자기 기록 매체를 실현할 수 있다.
도 23은 제 5 실시 형태의 변형예에 따른 수직 자기 기록 매체의 개략적인 단면도이다.
본 변형예에 따른 수직 자기 기록 매체(80)는 기판(11)과, 기판(11) 위에 연자성 받침층(12), 시드층(13), 하지층(31), 비자성 중간층(15), 기록층(16), 자속 슬릿층(81), 보호막(18), 및 윤활층(19)을 순차적으로 적층한 구성으로 되어 있고, 도 22에 나타낸 자속 슬릿층(76) 대신에 기록층(16)의 표면에 형성된 비자성 재료로 이루어진 결정 성장핵(81b)과, 이웃하는 결정 성장핵(81b)의 간격에 충전되어서 이루어진 연자성 재료의 연자성 기지층(81a)으로 구성된 자속 슬릿층(81)이 설치되어 있는 이외에는 제 5 실시 형태에 따른 수직 자기 기록 매체와 같다.
자속 슬릿층(81)의 결정 성장핵(81b)은 기록층(16)의 표면에 스퍼터링법, 진공 증착법, CVD법 등에 의해, Al, Ta, Ti, Ag, Cu, Pb, Si, B, Zr, Cr, Ru, Re 및 이들의 합금으로부터 선택된 비자성 재료에 의해 구성된다. 결정 성장핵(81b)은 성막 과정의 초기에 형성되는 결정 성장의 핵이며, 결정 성장핵(81b)의 크기나 인접하는 결정 성장핵(81b)과의 간격의 크기는 기판 온도, 증착량, 증착 속도 등에 의해 제어할 수 있다.
연자성 기지층(81a)은 고포화 자속 밀도의 연자성 재료, 예를 들면 연자성 받침층(12)과 거의 같은 재료에 의해 충전된다. 또한, 연자성 기지층(81a)의 두께는 결정 성장핵(81b)의 두께보다 엷은 것이 바람직하다. 자속의 확대를 방지해서 효과적으로 협착할 수 있다.
본 변형예에 의하면, 기록층(16)과 보호막(18) 사이에 연자성 기지층(81a)에 비자성 재료로 이루어진 결정 성장핵(81b)이 격리해서 배치되어 있으므로, 기록시에, 기록 헤드로부터의 자속이 결정 성장핵(81b) 사이에 충전된 연자성 재료에 협착되어, 자속의 확대를 억제할 수 있고, 기록층(16)에 자속을 집중할 수 있다. 또한, 자속 슬릿층(76, 81)과 기록층(16) 사이에 두께1.0∼5.0nm의 비자성층을 형성해도 된다. 자속 슬릿층(76, 81)과 기록층(16)과의 자기적인 상호 작용을 단절할 수 있다.
(제 6 실시 형태)
연자성 받침층과 기록층 사이에 연자성 재료로 이루어진 팁 모양 자성체가 면내 방향으로 배치된 본 발명의 제 6 실시 형태에 따른 수직 자기 기록 매체에 대해서 설명한다.
도 24는 본 발명의 제 6 실시 형태에 따른 수직 자기 기록 매체의 개략적인 단면도이다. 도면에서 앞에 설명한 부분에 대응하는 부분에는 동일한 참조 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
도 24를 참조하면, 본 실시예에 따른 수직 자기 기록 매체(90)는 기판(11)과, 기판(11) 위에 연자성 받침층(12), 비자성 중간층(15), 팁 모양 자성체(91), 기록층(16), 보호막(18), 및 윤활층(19)을 순차적으로 적층한 구성으로 되어 있다.
팁 모양 자성체(91)는, 예를 들면 스퍼터링법에 의해 형성된 보자력이 79k5A/m이하의 페리 자성 재료 또는 연자성 재료로 이루어지고, 막두께 방향으로 자화 용이축을 갖고 있다. 막두께 방향으로 자화 용이축을 배향시키는 방법으로서는 막두께 방향으로 자화 용이축이 배향하는 재료, 예를 들면 19원자％∼28원자％ Gd-Fe막, 20원자％∼30원자％ Nd-Fe막, 20원자％∼30원자％ Nd-Co막을 들 수 있다. 스퍼터링법, 예를 들면 DC 마그네트론 스퍼터링법을 이용해서 형성함에 의해 자화 용이축을 막두께 방향으로 배향시킬 수 있다. 또한, 비자성 중간층(15)에 Ru막이나 Pd막을 이용하여 팁 모양 자성체(91)를 CoCr막으로 해도 좋다.
팁 모양 자성체(91)는, 예를 들면 크기가 0.6nm∼20nm×0.6nm∼20nm, 두께가 2nm∼10nm, 이웃하는 팁 모양 자성체(91)의 간격을 0.6nm∼20nm로 구성되고, 비자성 중간층(15)의 표면에 거의 균일하게 배치되어 있다. 팁 모양 자성체(91)는 기록층(16)에 형성되는 기록 비트의 크기에 대하여, 적어도 2개 이상의 팁 모양 자성체(91)가 배치되는 크기 및 간격으로 설정되는 것이 바람직하다. 기록 헤드로부터의 자속을 기록층(16)에 집중시킬 수 있다.
도 25는 제 6 실시 형태에 따른 수직 자기 기록 매체(90)의 평면도이다. 도 25를 참조하면, 수직 자기 기록 매체(90)의 보호막(18)의 상부 표면에는, 팁 모양 자성체(91)의 패턴(18a)이 나타나고, 소위 텍스처로서 기능한다. 도시하지 않은 자기 헤드가 수직 자기 기록 매체(90)의 표면에 정지했을 경우에, 자기 헤드의 흡착을 방지할 수 있다.
다음으로 팁 모양 자성체(91)를 형성하는 방법을 이하에 나타낸다.
우선, 비자성 중간층(15) 위에 스퍼터링법, 증착법 등에 의해 팁 모양 자성체(91)가 되는 연자성층을 형성한다. 이어서, 전자선 레지스터막을 스핀 코터(coater)를 이용해서 도포하고, 베이킹 처리 후, 전자선 일괄 투영 노광법에 의해 축소 배율 4배의 스텐실 마스크에 그려진 텍스처 형상 패턴을 전사한다.
이어서, 노광 후 베이킹 처리를 행하고, 현상하여 레지스트 패턴을 형성한다. 이 레지스트 패턴을 마스크로서 이온 밀링법에 의해 연자성층을 에칭하고 비자성 중간층에 달할 때까지 행한다. 이어서 레지스트 패턴을 제거한다.
이러한 공정에 의해, 현재의 마스크 데이터의 어드레스 유닛이 2.5nm, 축소 배율 4배로 패터닝되므로, 최소 약 0.6nm의 크기까지의 팁 모양 자성체(91)를 형성할 수 있다.
또한, 팁 모양 자성체(91)는 도 25에 나타낸 평면에서 보아 얻어진 원 모양의 패턴 대신에, 도 26에 나타낸 사각형의 패턴(18b)이어도 된다. 패턴(18b)은 화살표로 나타낸 수직 자기 기록 매체(90)의 이동 방향(Mv)에 대하여 패턴(18b)의 근처가 수직 교차하도록 형성되어 있다. 이동 방향(Mv)에 대한 팁 모양 자성체(91)의 형상 및 높이를 제어함으로써 자기 헤드가 수직 자기 기록 매체(90)의 표면에 접속해서 충돌할 가능성을 저감할 수 있다.
또한 팁 모양 자성체(91)와 기록층(16) 사이에 비자성층을 형성해도 된다. 팁 모양 자성체(91)와 기록층(16)의 자기적인 결합을 단절할 수 있다. 또한 팁 모양 자성체(91)를 비자성층에 의해 덮고, 에칭법 또는 화학적 기계 연마법에 의해 감삭하고, 팁 모양 자성체(91)에 의해 형성되는 요철을 조정해도 좋다. 수직 자기 기록 매체(90)의 표면의 거칠기를 저감하고, 텍스처 효과의 제어를 행할 수 있다.
본 실시예에 의하면, 팁 모양 자성체(91)이 연자성 받침층(12)과 기록층(16) 사이에 설치되고, 팁 모양 자성체(91)가 막두께 방향으로 자화 용이축을 가지므로, 기록 헤드로부터의 자속을 팁 모양 자성체(91)에 의해 집중하고, 기록층(16)에 자 속을 집중시킬 수 있고, 자계 경사를 급하게 할 수 있다. 또한, 팁 모양 자성체(91)의 형상이 막두께 방향으로 전사되므로, 수직 자기 기록 매체(90)의 표면에 요철의 텍스처 패턴이 형성되어, 자기 헤드가 표면에 흡착하는 것을 방지하고, 또한 헤드 충돌이 발생할 가능성을 저감할 수 있다.
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(제 9 실시 형태)
제 1∼제 6의 실시 형태에 따른 수직 자기 기록 매체를 구비한 본 발명의 제 9 자기 기억 장치에 대하여 설명한다.
도 33은 본 발명의 실시예의 자기 기억 장치의 요부를 나타낸 도면이다. 도 33을 참조하면, 자기 기억 장치(120)는 거의 하우징된다. 하우징(121) 내에는, 스핀들(미도시)에 의해 구동되는 허브(122), 허브(122)에 고정되어 회전되는 수직 자기 기록 매체(123), 액추에이터 유닛(124), 액추에이터 유닛(124)에 부착되어 수직 자기 기록 매체(123)의 반경 방향으로 이동되는 암(125) 및 서스펜션(126), 서스펜션(126)에 지지된 수직 자기 기록 헤드(128)가 설치되어 있다.
도 34는 수직 자기 기록 헤드 및 수직 자기 기록 매체의 개략적인 단면도이다. 도 34를 참조하면, 수직 자기 기록 헤드(128)는 대략 주자극(135) 및 리턴 요크(136)로 이루어진 기록 헤드(130)와 GMR(Giant Magneto Resistive) 소자(133)를 이용한 재생 헤드(131)로 구성되어 있다. 기록 헤드(130)는 수직 자기 기록 매체 (123)에 기록 자계를 인가하기 위한 연자성체로 이루어진 주자극(135)과, 주자극(135)에 자기적으로 접속된 리턴 요크(136)와, 주자극(135) 등에 기록 자계를 유도하기 위한 기록용 코일(138) 등으로 구성되어 있다. 또한 재생 헤드(131), 리턴 요크(136)를 이용한 하부 실드와 상부 실드(137)에 끼워졌던 GMR 소자(133)로 구성되어 있다.
기록 헤드(130)는 주자극의 선단부(135-1)로부터 기록 자계를 수직 자기 기록 매체(123)에 대하여 수직 방향으로 인가하고, 기록층(미도시)에 수직 방향의 자화를 형성한다. 또한, 주자극의 선단부(135-1)로부터의 자속은 또한 연자성 받침층(미도시)을 통하여 리턴 요크(136)에 환류한다. 주자극의 선단부(135-1)의 연자성 재료는 포화 자속 밀도가 높고, 예를 들면 50at％Ni-50at％Fe , FeCoNi합금, FeCoAlO 등으로 이루어진 것이 바람직하다. 자기 포화를 방지해서 높은 자속 밀도의 자속을 집중해서 기록층(130)에 인가할 수 있다.
또한, 재생 헤드(131)는 수직 자기 기록 매체(123)의 자화가 누설하는 자계를 감지하고, 그 방향에 대응하는 GMR 소자(133)의 저항값의 변화에 의해 기록층에 기록된 정보를 얻을 수 있다. 또한, GMR 소자(133) 대신에 TMR(Ferromagnetic Tunnel Junction Magneto Resistive) 소자, 발리스틱 MR 소자를 이용할 수 있다.
본 실시예의 자기 기억 장치(120)는 수직 자기 기록 매체(123)에 특징이 있다. 예를 들면 수직 자기 기록 매체(123)는 제 1∼제 6 실시 형태 및 그 변형예에 따른 수직 자기 기록 매체이다.
자기 기억 장치(120)의 기본 구성은, 도 33에 나타낸 것에 한정되지 않는다. 본 발명에서 이용하는 수직 자기 기록 매체(123)는 자기 디스크에 한정되지 않고 자기 테이프여도 좋다.
본 실시예에 의하면, 자기 기억 장치(120)는 수직 자기 기록 매체(123)가 기록 헤드(130)의 주자극(135)으로부터의 자속을 더욱 협착해서 기록층에 집중함으로써, 좁은 트랙화 및 선기록 밀도의 향상을 꾀할 수 있고, 고밀도 기록이 가능하다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상술했지만, 본 발명은 이러한 특정한 실시예에 한정되는 것은 아니고, 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 범위 내에서 여러 변형·변경이 가능하다.
예를 들면 제 9 실시 형태에 따른 자기 기억 장치에서는, 수직 자기 기록 매체로서 자기 디스크를 예로 들어 설명했지만, 본 발명의 수직 자기 기록 매체는 자기 디스크에 한정되지 않고, 기판에 PET나, PEN, 폴리이미드로 이루어진 필름을 이용하고, 헬리컬 스캐닝 또는 래터럴 주행형의 자기 테이프여도 좋고, 카드 형태여도 좋다.
본 발명에 의하면 연자성 받침층과 기록층 사이, 또는 기록층 위에 자속 슬릿층, 자기 차폐층, 또는 자속 제어층을 설치함으로써, 기록 헤드로부터의 자속의 확대를 억제하고, 기록 자계를 높이는 동시에 기록 자계의 경사를 급하게 하고, 고밀도 기록이 가능한 수직 자기 기록 매체를 실현할 수 있다.
또한, 연자성 받침층과 기록층 사이에 기록층의 자성 입자의 입경 및 분포를 제어하는 비자성 중간층을 설치함으로써, 기록층의 결정 입자의 미세화와 고립화를 동시에 촉진해서 S/N을 높일 수 있고, 고밀도 기록이 가능한 수직 자기 기록 매체를 실현할 수 있다.

Claims (10)

  1. 연자성 받침층과,
    상기 연자성 받침층 위에 설치된 기록층을 갖는 수직 자기 기록 매체로서,
    상기 기록층 위에 연자성 차폐층을 갖고,
    상기 연자성 차폐층을 자기적으로 포화시키는 자계량에 의해 자기 포화된 상기 연자성 차폐층의 영역을 기록 자계가 통과하여 상기 기록층이 자화되며,
    상기 연자성 차폐층의 자화 용이축은 상기 기록 자계의 자계량이 상기 연자성 차폐층을 자기적으로 포화시키는 자계량과 같거나 작은 경우에 생성되며,
    상기 기록층의 자화는 상기 기록 자계의 자계량이 상기 연자성 차폐층을 자기적으로 포화시키는 자계량보다 큰 경우에 발생하는 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 매체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 연자성 차폐층은 면내 방향으로 자화 용이축을 갖는 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 매체.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 자화 용이축은 기록할 때의 해당 수직 자기 기록 매체의 이동 방향에 대하여 수직 방향으로 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 매체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 기록층과 연자성 차폐층 사이에 비자성층을 더 설치하고,
    상기 비자성층의 막두께는 0.5nm∼20nm의 범위로 설정되는 것을 특징으로 하 는 수직 자기 기록 매체.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 연자성 차폐층의 막두께는 2∼50nm의 범위로 설정되는 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 매체.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 연자성 차폐층의 투자율은 20∼2000의 범위인 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 매체.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 연자성 차폐층의 포화 자화는 0.1∼2.4T의 범위인 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 매체.
  8. 제 1 항의 수직 자기 기록 매체에, 기록 헤드로부터의 기록 자계를 인가해서 자성 받침층의 일부인 제 1 영역을 자기 포화하고, 상기 제 1 영역에 접촉하는 기록층을 자화하는 스텝을 포함하는 기록 방법.
  9. 감자 소자와 상기 감자 소자를 끼운 제 1 실드 및 제 2 실드로 이루어지는 재생 헤드를 제 1 항의 수직 자기 기록 매체에 근접하여, 제 1 실드 및 제 2 실드 의 선단 부분과 대향하는 연자성 차폐층과 그 사이의 연자성 차폐층으로 이루어진 제 2 영역을 자기 포화하고, 상기 기록층으로부터 상기 제 2 영역을 통과하는 자계를 상기 감자 소자가 검지하는 스텝을 포함하는 재생 방법.
  10. 제 1 항에 기재된 수직 자기 기록 매체와, 기록 재생 수단을 구비한 자기 기억 장치.
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KR20010020939A (ko) * 1999-06-02 2001-03-15 포만 제프리 엘 열 안정성을 향상하는 강자성 오버레이 재질을 갖는 자기매체
JP2003228809A (ja) * 2002-02-06 2003-08-15 Fujitsu Ltd 垂直磁気記録媒体

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