KR20010005787A

KR20010005787A - 자기기록매체

Info

Publication number: KR20010005787A
Application number: KR1019997008859A
Authority: KR
Inventors: 미가쿠 다카하시; 준이치 나카이
Original assignee: 미가쿠 다카하시
Priority date: 1997-03-28
Filing date: 1997-03-28
Publication date: 2001-01-15
Also published as: DE69734895T2; EP0971340A4; TW355793B; EP0971340B1; JP3724814B2; ATE313145T1; EP0971340A1; KR100514302B1; DE69734895D1; US6555248B1; WO1998044490A1

Abstract

본 발명은 강자성 금속층의 보자력, 이방성 자계 또는/및 규격화 보자력이 높고 고기록밀도화에 대응 가능한 자기 기록 매체를 제공한다.

본 발명의 자기 기록 매체는 기체상에 Cr으로 이루어진 금속하지층을 사이에 두고 적어도 Co와 Cr을 포함하는 강자성 금속층을 설치하여 이루어지는 자화반전을 이용한 자기 기록매체에서 이 강자성 금속층을 구성하는 결정입자간에는 강자성 금속층을 관통하는 Cr이 편석된 영역(1)을 가지고, Cr이 편석된 영역(1)은 강자성 금속층의 두께 방향에서 중간 부근이 표면 근방 및 금속 하지층 근방보다 Cr농도가 낮은 것을 특징으로 한다. 또 상기 강자성 금속층 결정입자는 입계는 근접하는 만큼 Cr농도가 증가하는 영역(2)와 결정입자 중앙부에는 입계 근방보다 Cr농도가 낮은 영역(3)으로 구성되어 있어, Cr농도가 낮은 영역(3)에서의 Cr농도 최대치가 Cr농도가 증가하는 영역(2)에서의 Cr농도 최대치보다 작은 것을 특징으로 한다.

Description

자기기록매체{MAGNETIC RECORDING MEDIUM}

종래 자기기록매체 및 그 제조방법으로는 다음의 기술이 알려져 있다.

도 17은 자기기록매체의 일례로써 하드디스크를 설명하는 개략도이다. 도 17에서 도 17(a)은 자기기록매체 전체의 사시도, 도 17(b)은 도 17(a)의 A-A'부분 단면도이다.

기체(1)로는 Al기판(2) 표면상에 비자성(Ni-P)층(3)이 설치되어 있는 것을 이용하고 있다. 그리고 이 기체(1) 위에는 Cr 하지층(4), 강자성 금속층(5), 보호층(6)이 적층되어 있다.

비자성(Ni-P)층 (3)은 도금법 혹은 스퍼터법에 의해, 직경 89㎜(3.5inch), 두께 1.27㎜(50mil)의 디스크 형태의 Al기판(2) 표면상에 형성되어 기판(1)을 이루고 있다. 또, 비자성(Ni-P)층(3) 표면에는 기계적인 연마처리로 동심원 모양의 흠(이후, 텍스처(texture)로 부르기로 한다)이 설치되어 있다.

일반적으로 비자성(Ni-P)층(3) 표면 거칠기, 즉 반경 방향으로 측정했을 때의 평균 중심선 거칠기(Ra)는 5㎚~15㎚이다.

또, Cr 하지층(4)과 강자성 금속층(5)(일반적으로는 Co합금계 자성막)은, 스퍼터법에 의해 상기 기체(1)의 표면상에 형성되고 마지막으로 강자성 금속층(5)의 표면을 보호하기 위해 탄소등으로 이루어진 보호층(6)이 스퍼터법에 의해 설치된다. 전형적인 각 층의 두께는 비자성(Ni-P)층(3)이 5㎛~15㎛, Cr 하지층(4)이 50㎚~150㎚, 강자성 금속층(5)이 30㎚~100㎚, 보호층(6)이 20㎚~50㎚이다.

상기 층 구성을 가지는 종래 자기기록매체는 스퍼터 성막전 성막실 배압이 10^-7Torr대이고, 성막에 이용하는 Ar가스 불순물 농도가 1ppm이상의 조건하에서 제작되었다.

상술한 제조방법으로 얻은 자기기록매체에서 특히 Ta원소를 포함하는 강자성 금속층(5)(예를들면 CoCrTa 합금자성막)의 경우에는 강자성 금속층을 형성하는 결정입자 사이에 비정질(아모퍼스) 구조로 이루어지는 입계층이 존재하는 것과, 이 입계층이 비자성합금조성으로 되는 것이 나카이(中井)를 비롯한 여러명에 의해 보고되었다(참고자료 : J.Nakai, E.Kusumoto, M. Kuwabara, T.Miyamoto, M.R. Visokay, K.Yoshikawa and K.Itayama, "Relation Between Microstructure of Grain Boundary and the Intergranular Exchange in CoCrTa Thin Film for Longitudinal Recording Media", IEEE Trans. Magn., vol.30, No.6, p.3969, 1994.). 그러나, Ta 원소를 포함하지 않는 강자성 금속층(예를들면, CoNiCr 또는 Co Cr Pt 합금 자성막)의 경우에는 상기 입계층은 확인되지 않았다. 또 본 보고에서는 강자성 금속층이 Ta원소를 포함할 경우, 자기기록매체의 규격화 보자력(Hc/Hk^grain으로 표기한다)은 0.3이상의 큰 수치를 갖는데 대해, Ta원소를 포함하지 않는 경우, 그 수치가 0.3보다 작은 수치를 취하는 것이 기재되어 있다.

상술한 강자성 금속층 규격화 보자력(Hc/Hk^grain)이란, 보자력(Hc)을 결정립의 이방성 자계 (Hk^grain)로 나눈 수치이고, 결정립의 자기적 고립성이 높아지는 정도를 나타내고 있다. 즉, 강자성 금속층의 규격화 보자력이 높은 것은, 강자성 금속층을 구성하는 각각의 결정립의 자기적인 상호작용이 저하되고 높은 보자력이 실현 가능한 것을 의미한다.

또, 국제출원 PCT/JP94/01184호 공보에는 고가의 강자성 금속층을 사용하지 않고, 보자력을 증대시킨 값싼 고밀도 기록매체와 그 제조방법으로, 기체 표면상에 금속하지층을 사이에 두고 강자성 금속층이 형성되어 자화반전을 이용한 자기기록매체에서 성막에 이용하는 Ar가스의 불순물 농도를 10ppb이하로 하므로써 금속하지층 또는/및 강자성 금속층 산소농도를 100wtppm이하로 하는 기술이 공개되어 있다. 또한, 상기 금속하지층을 형성하기 전에 불순물 농도가 10ppb이하인 Ar가스를 이용하여 상기 기체의 표면을 고주파 스퍼터법에 의한 클리닝 처리를 하여, 기체 표면을 0.2㎚~1㎚ 제거하므로써 보자력이 더욱 증대하는 것도 보고되었다. 더우기 이 보고에서는 자기기록매체의 규격화 보자력과 매체 노이즈는 상관이 있고, 저 노이즈 매체를 얻는 데에는 규격화 보자력을 0.3이상 0.5미만으로 해야하는 것이 기술되어 있다.

또한, 국제출원 PCT/JP95/00380호 공보에는 CoNiCr 및 CoCrPt로 이루어진 강자성 금속층 산소농도를 100wtppm 이하로 했을 경우, 강자성 금속층을 형성하는 결정입자간에 비정질(아모퍼스) 구조로 이루어지는 입계층을 형성할 수 있고 그 결과 전자변환특성인 S/N 비가 높고, 양산할때에 보자력을 안정되게 얻을 수 있는 자기기록매체 및 그 제조방법이 공개되어 있다.

그러나, 강자성 금속층의 각종 자기 특성(보자력:Hc, 이방성자계:Hk^grain, 규격화 보자력:Hc/Hk^grain)과 강자성 금속층을 형성하는 결정입자 내부에서의 조성분포 또는 강자성 금속층을 형성하는 결정입자간에 존재하는 비정질(아모퍼스)구조로 이루어지는 입계층에서의 조성분포의 관계는 불명확한 상태였다. 이들 관계를 해명하므로써 강자성 금속층의 보자력, 이방성자계 및 규격화 보자력이 모두 높은 수치를 가지고, 고기록밀도화에 대응가능한 자기 기록 매체 개발이 요구되고 있었다.

본 발명은 강자성 금속층의 보자력 이방성자계 또는/및 규격화 보자력이 높은 고기록밀도화에 대응 가능한 자기기록매체를 제공하는 것을 목적으로 한다.

발명의 개시

본 발명인 자기기록매체는 기체상에 Cr을 주성분으로 하는 금속하지층을 사이에 두고 적어도 Co와 Cr을 포함하는 강자성 금속층을 설치하여 이루어지는 자기기록매체에서 이 강자성 금속층을 구성하는 결정입자간에는 강자성 금속층을 관통하는 Cr이 편석(偏析)된 영역(1)을 가지고, 이 영역(1)은 강자성 금속층 두께 방향에서 중간부근이 표면근방 및 금속하지층 근방보다 Cr농도가 낮은 것을 특징으로 한다.

발명의 실시 형태

극도의 청정분위기하에서 성막에 의해 기체상에 Cr을 주성분으로 하는 금속 하지층을 사이에 두고 적어도 Co와 Cr을 포함하는 강자성 금속층을 설치하여 이루어지는 자기기록매체를 형성한 경우 이 강자성 금속층을 구성하는 결정입자간에는 강자성 금속층을 관통하는 Cr이 편석된 영역(1)을 가지고, 이 영역(1)은 강자성 금속층 두께 방향에서 중간부근이 표면근방 및 금속하지층 근방보다 Cr농도가 낮아지는 구성으로 하는 것에서 Cr을 주성분으로 하는 금속 하지층 막두께에 의존하지 않고 높은 보자력, 이방성자계 또는/및 규격화 보자력을 가지는 자기기록매체를 얻을 수 있다. 특히 금속하지층 막두께를 10nm 이하로 한 경우라도 이 작용을 유지할 수 있으므로 표면 거칠기가 작고 헤드의 저부상화에도 대응할 수 있는 자기기록매체 구축이 가능해진다.

또한, 상기 특징에서 강자성 금속층 결정입자는 입계에 가까와지는 만큼 Cr농도가 증가하는 영역(2)과 결정입자 중앙부에는 입계근방보다 Cr농도가 낮은 영역 (3)으로 구성되어 있어 영역(3)에서의 Cr농도 최대치가 영역(2)에서의 Cr농도 최대치보다 작으므로 영역(3)을 가지지 않는 종래의 자기기록매체보다 높은 보자력을 가지는 자기기록매체를 얻을 수 있다.

또한, 상기 특징에서 영역(3)에 있어서의 Cr농도 최대치가 영역(2)에서의 Cr농도 최대치의 0.75배 이하가 되는 매체로 하는 것에 의해 모든 자기특성, 즉 보자력, 이방성자계 및 규격화 보자력에 있어서 높은 수치를 안정되게 얻을 수 있음과 동시에 2.5nm의 극히 얇은 Cr하지층에서도 그 효과를 가지는 자기기록매체를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 자기기록매체의 강자성 금속층 투과형 전자형미경(TEM) 사진이다. 도 1(a)은 막 면방향에서, 도 1(b)는 막 단면방향에서 찍은 결과이다. 도 2는 도 1에 도시한 강자성 금속층을 일부 자른 개략적인 사시도이며, 입간 영역에서 막 두께 방향으로 Cr 농도를 조사한 결과 (그래프 a) 및 입자내 영역에서 막면 방향으로 Cr 농도를 조사한 결과 (그래프 b)와 함께 도시했다.

도 3은 종래 예에 따른 자기기록매체의 강자성 금속층 투과형 전자 현미경(TEM) 사진이다. 도 3(a)은 막면 방향에서 도 3(b)는 막 단면 방향에서 찍은 결과이다. 도 4는 도 3에 도시한 강자성 금속층을 일부 자른 개략적인 사시도로서, 입자간 영역에서 막 두께 방향으로 Cr 농도를 조사한 결과(그래프 c) 및 입자내 영역에서 막면 방향으로 Cr 농도를 조사한 결과 (그래프 d)와 함께 도시했다.

본 발명에 따른 자기기록매체 층구성은 도 17에서 도시한 종래 매체의 층구성과 동일하지만 본 발명에 따른 자기기록매체를 구성하는 강자성 금속층은 다음의 두가지 점에서 종래 매체와 크게 다르다.

(1) 강자성 금속층을 구성하는 결정 입자간에는 강자성 금속층을 관통하는 Cr의 편석된 영역 1을 가지고 영역 1은 강자성 금속층 두께 방향에서 중간 부분이 표면 근방 및 금속 하지층 근방보다 Cr 농도가 낮다.

(2) 강자성 금속층 결정입자는 입계에 가까와질수록 Cr 농도가 증가하는 영역 2와 결정입자 중앙부에는 입계 근방보다 Cr 농도가 낮은 영역 3으로 구성되어 있고, 영역 3에서의 Cr 농도 최대치가 영역 2에서의 Cr 농도 최대치보다 작다.

이하 도면을 참조하여 본 발명의 실시 모양 예를 설명한다.

(기체)

본 발명에서의 기체로는 예를들어, 알루미늄, 티탄 및 그 합금, 실리콘, 유리, 카본, 세라믹, 플라스틱, 수지 및 그 복합체 및 그들 표면에 이종 재질인 비자성막을 스퍼터법, 증착법, 도금법 등으로 표면 코팅 처리를 한 것을 들 수 있다. 이 기체 표면에 설치한 비자성막은 고온에서 자화하지 않고 도전성을 가지며 기계 가공등을 하기 쉬운 반면 적당한 표면 경도를 가지고 있는 것이 바람직하다. 이러한 조건을 만족시키는 비자성막으로는 특히 스퍼터법에 의해 제작된 (Ni-P) 막이 바람직하다.

기체 형태로는 디스크 용도의 경우, 도너츠 원반형의 것이 사용된다. 후술할 자성층 등을 설치한 기체, 즉 자기기록 매체는 자기기록 및 재생시 원반 중심을 축으로하여, 예를 들면 3,600 rpm의 속도로 회전시켜 사용한다. 이 때 자기기록 매체 상공을 자기헤드가 0.1㎛ 정도의 높이를 비행한다. 따라서 기체로는 표면의 평탄성, 표리 양면의 평행성, 기체 원주 방향의 굴곡, 및 표면 거칠기가 적절히 제어될 필요가 있다.

또, 기체가 회전/정지할 경우에는 자기기록 매체와 자기헤드의 표면끼리가 접촉 및 접동한다.(Contact Start Stop, CSS로 부른다.) 이 대책으로 기체 표면에는 동심원상의 작은 흠집(텍스쳐)을 설치하는 경우도 있다.

(금속하지층)

본 발명에서의 금속 하지층으로는 예를 들면 Cr 및 그 합금을 들 수 있다. 합금으로 할 경우는, 예를 들면 V, Nb, Ta 등과의 조합이 제안되었다. 특히 Cr은 후술할 강자성 금속층에 대해 편석 작용을 일으키므로 바람직하다. 또 양산할 때에도 많이 사용되며 성막 방법으로는 스퍼터법, 증착법 등이 사용된다.

이 금속하지층의 역할은 그 위에 Co기로 이루어진 강자성 금속층을 설치했을 때, 강자성 금속층 자화 용이축이 기체면내 방향을 취할 수 있도록, 즉 기체면내 방향 보자력이 높아지도록 강자성 금속층 결정 성장을 촉진하는 것이다.

Cr으로 이루어진 금속하지층을 스퍼터법으로 제작할 경우, 그 결정성을 제어하는 성막인자로는 기체 표면 형태, 표면 상태 혹은 표면 온도, 성막시의 가스압, 기체에 인가하는 바이어스, 및 형성하는 막 두께 등을 들 수 있다. 특히 강자성 금속층의 보자력은 Cr 막 두께에 비례해서 높아지는 경향이 있으므로, 종래는 예를들어 Cr 막두께는 50nm ~ 150nm 범위에서 사용된다.

여기에서 종래의 성막조건 [본발명의 성막조건]은, 성막실 배압이 10^-7Torr대 [10^-9Torr대] 및 성막에 이용한 Ar가스가 normal - Ar(불순물농도가 1ppm이상) [uc - Ar(불순물농도가 100ppt이하, 최적은 10ppb이하)]을 의미한다. 또, 금속하지층 및 강자성 금속층을 형성할때에 이용하는 타게트는 불순물농도가 150ppm 이하의 것이 바람직하다.

기록 밀도를 향상시키기 위해서는 자기 헤드 매체 표면에서의 부상량을 작게 할 필요가 있다. 한 편, 상기 Cr 막두께가 크면, 매체 표면 거칠기도 커지는 경향이 있다. 따라서 얇은 Cr 막두께로 높은 보자력을 실현하는 것이 요구된다.

(강자성 금속층)

본 발명에서 강자성 금속층으로는 강자성 금속층 결정입자간에 Cr편석이 생기는 재료가 가장 좋다. 즉, 적어도 Co 와 Cr을 포함하는 강자성 금속층이 많이 사용된다. 구체적으로는 CoNiCr, CoCrTa, CoCrPt, CoNiPt, CoNiCrTa, CoCrPtTa 등을 들수있다.

본 발명에서는 종래 성막조건보다 극히 청정한 분위기하에서 금속하지층과 강자성금속을 제작하는 것에 의해 다음 2가지 구성을 실현했다.

(1) 강자성 금속층을 구성하는 결정입자간에는 강자성 금속층을 관통하는 Cr이 편석한 영역 1을 가지고, 영역 1은 강자성 금속층 두께 방향에서 중간부근이 표면근방 및 금속하지층 근방보다 Cr 농도가 낮다.

(2) 강자성 금속층 결정입자는 입계에 가까울수록 Cr 농도가 증가하는 영역 2와 결정입자 중앙부에는 입계근방보다 Cr 농도가 낮은 영역 3으로 구성되어 있고, 영역 3에서의 Cr 농도 최대치가 영역 2에 있어서의 Cr 농도의 최대치보다 작다.

여기에서 본 발명에 따른 극히 청정한 분위기 하에서의 성막조건(종래의 성막조건)은 성막실 배압이 10^-9(10^-7)Torr대 및 성막에 이용되는 Ar가스 불순물농도가 100ppt 이하이며, 가장 좋은 상태로는 10ppb (1ppm이상)을 의미한다. 또, 강자성 금속층을 형성할 때에 이용하는 타게트는 불순물농도가 30ppm이하의 것이 바람직하다.

상술한 재료중에서 CoNiCr은 값이 싸고 성막분위기 영향을 받지 않으며, CoCrTa는 매체 노이즈가 낮고, CoPt계는 CoNiCr과 CoCrTa에서는 제작이 어려운 1800 Oe이상의 보자력을 실현하기 위한 최적의 조건으로 이용되었다.

상술한 재료에서의 과제는 기록밀도를 향상시키고, 제조 코스트를 낮추기 위해 재료 코스트가 낮고 매체 노이즈가 낮으며 높은 보자력을 실현할 수 있는 재료 및 제조방법 개발에 있다.

(자기 기록 매체에서의 고기록 밀도화)

본 발명에서의 자기기록 매체는, 상술한 강자성 금속층 막면에 대해 평행하게 기록자화를 형성하는 매체(면내 자기기록 매체)를 가리킨다. 이러한 매체에서는 기록밀도를 향상시키기 위해 기록자화의 소형화를 도모할 필요가 있다. 이 소형화는 각 기록자화의 자속누락을 감소시키기 위해 자기 헤드에서의 재생신호출력을 작게 한다. 따라서 인접한 기록자화의 영향으로 생각되는 매체 노이즈는 더욱 감소시킬 것이 요구된다. (강자성 금속층의 보자력:Hc, 이방성자계:Hk^grain, 규격화보자력:Hc/Hk^grain)

본 발명인 「강자성 금속층의 보자력:Hc」은, 진동시료형의 자력계(Variable sample Magnetometer, VSM으로 부른다)를 이용하여 계측한 자화곡선에서 구한 매체 항자력이다. 「결정립의 이방성 자계:Hk^grain」은 고감도 회전력 자력계를 이용하여 계측한 회전 히스테리시스 손실이 완전히 소실하는 인가자계이다. 보자력 및 이방성자계라도 기체 표면상에 금속하지층을 사이에 두고 강자성 금속층이 형성되는 자기기록매체의 경우는 박막면내에서 측정한 수치이다.

또 본 발명에서의 「강자성 금속층의 규격화 보자력:Hc/Hk^grain」은, 보자력 Hc를 결정립의 이방성 자계 Hk^grain으로 나눈 수치이며, 결정립의 자기적 고립성이 높아지는 점도를 나타내는 것이 "Magnetization Reversal Mechanism Evaluated by Rotational Hysteresis Loss Analysis for the Thin Film Media"Migaku Takahashi, T.Shimatus, M.Suekane, M.Miyamura, K.Yamaguchi and H.Yamasaki:IEEE TRANSACTIONS ON MAGUNETICS, VOL.28, 1992, pp.3285에 서술되어 있다.

종래의 스퍼터 법으로 제작한 강자성 금속층 규격화 보자력은 강자성 금속층이 Co기인 한, 0.35보다 작은 수치였다. Stoner-Wohlfarth 이론에 의하면, 결정입자가 완전히 자기적으로 고립된 경우, 0.5를 취하는 것이 알려져 있고 이 수치가 규격화 보자력의 상한값이다.

또, J.-G. Zhu and H.N.Bertram:Journal of Applied Physics, VOL.63,1998,pp.3248에는 강자성 금속층의 규격화 보자력이 높다는 것은 강자성 금속층을 구성하는 각각의 결정입자의 전기적인 상호작용이 저하하고, 높은 보자력을 실현할 수 있는 것이 기재되었다.

(스퍼터 법)

본 발명에서의 스퍼터법으로는 예를들어 기체가 타게트 앞을 이동하면서 박막이 형성되는 반송형과 기체를 타게트 앞에 고정하여 박막이 형성되는 정지형을 들 수 있다. 전자는 양산성이 높으므로 낮은 비용의 매체제조에 유리하고, 후자는 매체에 대한 스퍼터 입자의 입사각도가 안정적이므로 기록재생특성이 뛰어난 매체의 제조가 가능한 것으로 알려져 있다.

(금속하지층과 강자성 금속층을 순차형성)

본 발명에서의 「금속하지층과 강자성 금속층을 순차형성」이란, 「기체 표면상에 금속하지층이 형성된 후, 그 표면에 강자성 금속층이 형성될때까지의 사이에는 성막시 가스압 이상으로 높은 압력분위기에 노출된 적은 없다」는 것을 의미한다. 금속하지층 표면을 대기중에 노출시킨뒤, 그 위에 강자성 금속층을 형성하면, 매체 보자력이 현저히 저하하는 것은(예를들면, 노출없음:1500 Oe→노출있음:500 Oe 이하)주지의 사실이다.

(성막에 이용하는 Ar가스 불순물 및 그 농도)

본 발명에서의 「성막에 이용하는 Ar가스 불순물」은 예를들면 H₂O, O₂, CO₂, H₂, N₂, C_XH_y, H, C, O, CO등을 들수 있다. 특히 막 중에 투입되는 산소량에 영향을 받는 불순물은, H₂O, O₂, CO₂, O, CO로 추정된다. 따라서 본 발명의 불순물 농도는 성막에 이용하는 Ar가스중에 포함되어 있는 H₂O, O₂, CO₂, O, CO의 합계로 나타내는 것으로 한다.

(고주파 스퍼터 법에 의한 클리닝 처리)

본 발명에서의 「고주파 스퍼터법에 의한 클리닝 처리」는, 예를들면, 방전가능한 가스압공간내에 놓여지는 기체에 대해, RF(radio frequency, 13.56MHz)전원에서 교류전압을 인가하는 수법을 들 수 있다. 이 수법의 특징은 기체가 도전성이 아닌 경우에도 적용가능한 점이다. 일반적으로, 클리닝처리 효과로는 기체에의 박막 밀착성향상을 들 수 있다. 그러나, 클리닝처리후, 기체 표면상에 형성된 박막자체의 막질에 미치는 영향에 관해서는 불명확한 점이 많다.

(금속하지층을 형성할 때에 이용한 Cr타게트 불순물 및 그 농도)

본 발명에서 「금속하지층을 형성할 때에 이용한 Cr타게트의 불순물」은 예를들어, Fe, Si, Al, C, O, N, H등을 들 수 있다. 특히 막중에 투입되는 산소량에 영향을 주는 불순물은 O로 추정된다. 따라서, 본 발명의 불순물농도란, 금속 하지층을 형성할 때에 이용한 Cr타게트 중에 포함되어 있는 산소를 나타낸다.

(강자성 금속층을 형성할 때에 이용한 타게트의 불순물 및 그 농도)

본 발명에서 「강자성 금속층을 형성할 때에 이용한 Co기 타게트의 불순물」로는 예를 들어 Fe, Si, Al, C, O, N등을 들 수 있다. 특히 막 중에 투입되는 산소량에 영향을 주는 불순물은 O로 추정된다. 따라서 본 발명의 불순물 농도는 강자성 금속층을 형성할 때에 이용한 타게트 중에 포함되어 있는 산소를 나타낸다.

(기체에 부(負)의 바이어스 인가)

본 발명에서의 「기체에 부의 바이어스 인가 」란, 자기기록 매체로 Cr하지막과 자성막을 형성할 때, 기체에 대해 직류 바이어스 전압을 인가하는 것을 나타낸다. 적당한 바이어스 전압을 인가하면, 매체 보자력이 증대하는 것을 알고 있다. 상술한 바이어스 인가 효과는 어느 한쪽막을 제작할 때에만 인가한 경우보다도 두층다 인가한 경우가 보다 큰 것은 공지된 사실이다.

그러나 상기 바이어스 인가는, 기체 근방물체, 즉 기체 지지부재와 기체 홀더에도 작용하는 경우가 많다. 이 결과 기체 근방 공간 속에 가스와 먼지가 발생하고 성막중인 박막에 투입되어, 각종 막 특성이 불안정해지는 불합리한 상태가 일어나기 쉬워진다.

또, 기체의 바이어스 인가는 이하의 문제점도 있다.

① 유리등의 비도전성 기체에는 적용할 수 없다.

② 성막된 자성막 포화자속밀도(Ms)가 저하된다.

③ 성막실내에 복잡한 기구부를 설치할 필요가 있다.

④ 기체의 바이어스 인가정도의 변화가 생기기 쉽고, 그 결과 자기특성에 편차가 발생하기 쉽다.

따라서 상기 바이어스 인가를 하지않아도 목표로 하는 각종 막특성을 얻을 수 있는 제작방법이 요구되고 있다.

(금속 하지층 및/또는 강자성 금속층을 형성하는 성막실의 도달 진공도)

본 발명에서 「금속 하지층 및/또는 강자성 금속층을 형성하는 성막실의 도달 진공도」는 강자성 금속층 재료에 따라서는 보자력 수치를 좌우하는 성막인자의 하나이다. 특히, 종래는 강자성 금속층 중에 Ta를 포함하는 Co기 재료로는 상기 도달 진공도가 낮은 경우(예를들어, 5×10^-6Torr이상의 경우)에 영향이 크다고 생각되어 왔다. 그러나, 본 발명에서는 Ta를 포함하지 않는 Co기 재료인 CoNiCr와 CoCrPt에서도 결정입자간에 비정질(아모퍼스)구조로 이루어지는 입계층을 형성할 수 있는지의 관점에서 성막실 도달진공도가 효력이 있다는 것을 알았다.

(금속하지층 및/또는 강자성 금속층을 형성할 때의 기체 표면온도)

본 발명에서 「금속 하지층 및/또는 강자성 금속층을 형성할 때의 기체 표면온도」는 강자성 금속층 재료에 의존하지 않고 보자력 수치를 좌우하는 성막인자의 하나이다. 기체가 손상되지 않는 범위이면 높은 표면온도에서 성막하는 편이 보다 높은 보자력을 실현할 수 있다. 기체 손상이란 휘어짐, 팽창, 터짐(깨어짐)등의 외적 변화와 자화발생, 발생가스량 증가 등의 내적 변화를 의미한다.

그러나 높은 기체 표면온도를 실현하기 위해서는 일반적으로 어떤 가열처리를 성막실 또는 그 전실에서 행할 필요가 있다. 이 가열처리는 기체 근방 공간안에 가스와 먼지를 발생시켜 성막중인 박막에 투입되어 각종 막특성이 불안정해지는 불합리한 면을 갖고 있다.

또, 높은 기체 표면온도는 이하의 문제점도 있다.

① NiP/Al 기체에서 비자성 NiP층이 자화발생한다.

② 기체에 있어서 일그러짐이 발생한다.

③ 유리등 열전도율이 낮은 기체에서는 기체온도를 높이거나 유지하기가 어렵다.

따라서 상기 가열처리를 하지 않든지 혹은 보다 저온 가열처리에서도 목표로 하는 각종 막특성을 얻을 수 있는 제작방법이 요구되고 있다.

(기체 표면 거칠기, Ra)

본 발명에서 기체 표면 거칠기로는 예를들어 디스크 형태로 이루어지는 기체 표면을 반경방향으로 측정한 경우의 평균중심선 거칠기 Ra를 들수 있다. 측정기로는 RANKTAYLORHOBSON사제품 TALYSTEP을 이용했다.

기체가 정지상태에서 회전을 한 경우와 그 반대의 경우에는 자기기록 매체와 자기 헤드 표면끼리가 접촉 및 접동(摺動)한다.(Contact Start Stop, CSS로 부른다)이때 자기헤드의 흡착과 마찰계수의 상승을 줄이기 위해 Ra는 큰 쪽이 바람직하다. 한편, 기체가 최대 회전수에 달한 경우에는 자기기록매체와 자기헤드의 간격, 즉 자기헤드 부상량을 확보할 필요가 있이므로 Ra는 작은 쪽이 좋다.

따라서, 기체 표면 거칠기, Ra의 최대치와 최소치는, 상술한 이유와 자기기록 매체에 대한 요구 스펙으로 결정된다. 예를 들면 자기헤드 부상량이 2μinch의 경우는 Ra=6nm∼8nm이다.

그러나 더우기 고기록밀도화를 꾀하기 위해서는 자기헤드 부상량(기록재생동작을 할 때, 자기헤드가 자기기록매체 표면상에서 떨어져 있는 거리)을 보다 작게할 필요가 있다. 이 요망에 부응하기 위해서는 자기기록매체 표면을 보다 평탄화하는 것이 중요해진다. 이런 이유에서 기체 표면 거칠기는 보다 작은 것이 좋다.

따라서 기체 표면 거칠기가 보다 작은 경우라도 목표로 하는 각종 막특성을 얻을 수 있는 제작방법이 요구되고 있다.

(텍스처 처리)

본 발명에서의 텍스처 처리로는 기계적인 연마에 의한 방법, 화학적인 에칭에 의한 방법, 물리적인 요철막 부여에 의한 방법등을 들 수 있다. 특히, 자기기록 매체의 기체로 가장 널리 사용되고 있는 알루미늄합금기체의 경우는, 기계적인 연마에 의한 방법이 채용되고 있다. 예를들어, 알루미늄 합금기체의 표면에 설치한(Ni-P)막에 대해 연삭(硏削)용 도립(塗粒)이 표면에 접착되어 있는 테이프를 회전하는 기체에 붙이므로써 동심원상에 작은 흠을 부여하는 방법이 있다. 이 방법으로는 연삭용 도립을 테이프에서 유리시켜 이용하는 경우도 있다.

그러나 상기 「기체의 표면 거칠기」항에서 서술한 이유로부터, 상기 텍스처 처리를 하지 않든지, 혹은 보다 작은 텍스처 형태로도 목표로 하는 각종 막 특성을 얻을 수 있는 제작방법이 요구되고 있다.

(복합전해연마처리)

본 발명에서 복합전해연마처리로는 자성막등을 형성할 때에 이용하는 진공챔버 내벽에 대해 크롬산화물을 생성물로 하는 산화부동태막을 설치하는 처리를 들 수 있다. 이 경우, 진공 챔버 내벽을 이루는 재료로는 서스 316L등이 바람직하다. 이 처리로 진공 챔버 내벽에서 O₂, H₂O 방출량을 저감할 수 있으므로, 제작한 박막중으로 산소 투입량을 보다 한 층 줄일 수 있다.

본 발명에서 사용한 아네르바 제품의 마그네트론 스퍼터 장치(형번호 ILC 3013 로드 로크식 정지 대향형)는 모든 진공 챔버(적재/하역실, 성막실, 클리닝실) 내벽이 상술의 처리를 하고 있다.

본 발명은 자기기록매체 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 강자성 금속층 보자력(Hc), 이방성 자계(Hk^grain), 및 규격화 보자력(Hc/Hk^grain)이 높은 자기기록매체에 관한 것이다. 본 발명의 자기기록매체는 하드디스크, 플로피디스크, 자기 테이프 등에 잘 적용된다.

도 1은 UC 프로세스 매체에서 박막단면의 Cr 원소 분포상이다. 도면중에는 Cr편석층의 형태 개략도로 함께 도시했다.

도 2는 UC 프로세스 매체에서 Cr편석층 막두께 방향의 Cr농도분포를 도시한 그래프이다.

도 3은 n프로세스 매체에서 박막단면의 Cr원소분포상이다. 도면중에는 Cr편석층 형태의 개략도로 함께 표시했다.

도 4는 n프로세스 매체에서 Cr편석층 막두께 방향의 Cr농도분포를 도시한 그래프이다.

도 5는 UC 프로세스 매체 및 n프로세스 매체에서 보자력의 하지 Cr막두께 의존성을 도시한 그래프이다.

도 6은 UC 프로세스 매체 및 n프로세스 매체에서 이방성자계의 하지 Cr막두께 의존성을 도시한 그래프이다.

도 7은 UC프로세스 매체 및 n프로세스 매체에서 규격화 보자력의 하지 Cr막두께 의존성을 도시한 그래프이다.

도 8은 UC 프로세스 매체에서 박막표면의 Cr원소분포상이다.

도 9는 n프로세스 매체에서 박막표면의 Cr원소분포상이다.

도 10은 UC프로세스 매체에서 박막표면의 Cr농도 분포를 도시한 그래프이다.

도 11은 n프로세스 매체에서 박막표면의 Cr농도 분포를 도시한 그래프이다.

도 12는 UC프로세스 매체 및 n프로세스 매체에서 입자내 평균 Cr농도 및 농도분포 변화를 도시한 그래프이다.

도 13은 UC프로세스 매체 및 n프로세스 매체에서 결정입자와 Cr입계편석층 계면근방에서의 Cr농도구배 변화를 도시한 그래프이다.

도 14는 UC프로세스 매체에서 보자력과 성막실 도달진공도와의 관계를 도시한 그래프이다. 도면 중에는 n프로세스 매체의 결과도 도시했다.

도 15는 UC프로세스 매체에서 이방성자계와 성막실 도달진공도와의 관계를 도시한 그래프이다. 도면 중에서 n프로세스 매체의 결과도 도시했다.

도 16은 UC프로세스 매체에서 규격화 보자력과 성막실 도달진공도와의 관계를 도시한 그래프이다. 도면 중에는 n프로세스 매체의 결과도 도시했다.

도 17은 자기 기록 매체의 층구성을 도시한 개략적인 단면도이다.

(부호의 설명)

1 기체

2 기판

3 비자성층

4 하지층

5 강자성 금속강층

6 보호층

이하에 실시예를 들어 본 발명을 보다 상세히 설명하지만 본 발명이 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

(실시예 1)

본 예에서는 「강자성 금속층을 구성하는 결정입자간에 강자성 금속층을 관통하는 Cr이 편석된 영역(1)을 가지고, 영역(1)은 강자성 금속층 두께 방향에서 중간 부근이 표면 근방 및 금속하지층 근방보다 Cr 농도가 낮은」때의 효과에 관해 나타낸다.

이 효과를 확인하기 위해 금속 하지층 및 강자성 금속층을 형성하는 성막실 도달진공도와 이것을 성막할때에 이용하는 Ar가스에 포함되는 불순물농도를 변화시켰다.

금속 하지층 및 강자성 금속층을 형성하는 성막실 도달 진공도는 10^-9Torr대와 10^-7Torr대의 2가지 방법으로 했다.

강자성 금속층과 금속 하지층을 형성하는 Ar가스는, 도달진공도가 10^-9Torr대일 경우 uc-Ar(불순물 농도가 1ppb이하)을, 도달진공도가 10^-7Torr대일 경우 normal-Ar(불순물농도가 1ppm 정도)을 이용했다.

이하에서는 도달진공도가 10^-9Torr대이고, uc-Ar가스를 이용하는 경우를 UC프로세스로 부른다. 또 도달진공도가 10^-7Torr대이고 normal-Ar가스를 이용한 경우를 n프로세스로 부르기로 한다.

본예에서 매체제작에 이용한 스퍼터장치는 아네르바제품인 마그네트론스퍼터장치(형번호 ILC3013 : 로드로크식 정지대향형)이고, 모든 진공 챔버(적재/하역실 겸 클리닝 실), 성막실(1)(금속하지층을 형성), 성막실(2)(강자성 금속층을 형성), 성막실(3)(보호층을 형성)의 내벽은 복합전해연마 처리가 되어 있다. 표 1은 본예의 자기 기록 매체를 제작할 때의 성막조건이다.

항목	설정치
① 기체의 재질② 기체직경 및 형태③ 기체 표면 형태	Al-Mg 합금(막두께 10㎛의 (Ni-P) 도금막 부착)89mm, 디스크 형태텍스처 부착. Ra〈1nm
④ 도달진공도 (Torr)⑤ Ar 가스 중 불순물농도⑥ Ar 가스압 (mTorr)⑦ 기체 표면 유지온도 (℃)	10^-9또는 10^-7(전실 모두 동일)1ppb이하 또는 1ppm 정도 (전실 모두 동일)2(Cr), 3(CoCrTa)250 (전실 모두 동일)
⑧ 타게트 재료(at%)⑨ 타게트 직경(inch)⑩ 타게트 중의 불순물 농도(ppm)⑪ 타게트와 기체의 간격(mm)⑫ 타게트에 투입 파워(W)⑬ 성막시에 기체에 인가한 직류 바이어스(-Volt)⑭ 제작한 막두께(nm)	Cr, Co₇₈Cr₁₇Ta₅6120(Cr), 20(CoCrTa)35(Cr, CoCrTa)직류 200(Cr, CoCrTa)0 (Cr, CoCrTa)50(Cr), 28(CoCrTa)

이하에 본 예의 자기기록매체 제작방법에 관해 순서에 따라 설명한다. 이하의 괄호안 번호는 그 순서를 나타낸다. 또 각 순서에 있어서 [ ]에서 나타낸 수치는 금속하지층 및 강자성 금속층을 형성하는 성막실 도달진공도를 10^-7Torr대로 한 경우의 각 설정치이다.

(1) 기체로는 내/외경이 25mm/89mm, 두께가 1.27mm 디스크 형태를 한 알루미늄 합금기판을 이용했다. 알루미늄 합금기판 표면상에는 도금법에 의해 두께 10㎛의 (Ni-P)막을 설치했다. (Ni-P)막 표면에는 기계적인 수법으로 동심원형태의 작은 흠(텍스처)을 내어 디스크 반경 방향으로 주사했을 때의 기체 표면 거칠기는 평균 중심선 거칠기 Ra가 1nm보다 작은 것을 이용했다.

(2) 상기 기체는 후술할 성막전에 기계적 및 화학적인 수법에 의한 세정처리와 열풍등에 의한 건조처리가 이루어졌다.

(3) 상기 건조처리를 마친 기체를 스퍼터 장치의 적재실에 배치된 재질이 알루미늄으로 된 기체 홀더에 세트했다. 적재실 내부를 진공배기장치로 도달진공도가 3×10^-9Torr 일 때까지 배기시킨 뒤 기체에 대해 적외선 램프를 이용하여 250℃, 30분간 가열처리를 했다.

(4) 적재실로부터 Cr막 제작용 성막실(1)에 상기 기체홀더를 이동시켰다. 이동한 후에도 기체는 적외선 램프로 250℃로 가열유지했다. 단, 성막실(1)은 사전에 도달진공도를 3×10^-9Torr[1×10^-7Torr]까지 배기하여 이용했다. 또, 상기 기체 홀더 이동후는 적재실과 성막실(1) 사이에 있는 도어밸브는 달았다. 사용한 Cr타게트 불순물 농도는 120ppm으로 했다.

(5) 성막실(1) 중에 Ar가스를 도입하고 성막실(1)의 가스압을 2mTorr로 했다. 사용한 Ar가스에 포함된 불순물농도는 1ppb이하 [1ppm 정도]로 했다.

(6) Cr타게트에 직류전원으로부터 전압 200W를 인가하여 플라즈마를 발생시킨다. 그 결과 Cr타게트는 스퍼터되어 타게트와 평행하고 대향하는 위치에 있는 기체의 표면상에 막두께 50nm의 Cr층을 형성했다.

(7) Cr층을 형성한 뒤, 성막실(1)에서 CoCrTa 막제작용 성막실(2)에 상기 기체 홀더를 이동했다. 이동한 후에도 기체는 적외선 램프로 250℃로 가열유지했다. 단, 성막실(2)의 사전 도달진공도는 조건을 변경하여 행했다. 그 설정조건은 3×10^-9Torr까지 배기한 경우와 1×10^-7Torr까지 배기한 경우의 2가지 조건이다. 또, 상기 기체홀더 이동후는 성막실(1)과 성막실(2)의 사이에 있는 도어밸브는 닫았다. 사용한 타게트 조성은 78at%Co, 17at%Cr, 5at%Ta이고, 타게트 불순물농도는 20ppm으로 했다.

(8) 성막실(2) 중에 Ar가스를 도입하고 성막실(2)의 가스압을 3mTorr로 했다. 사용한 Ar가스에 포함된 불순물농도는 1ppb이하 [1ppm 정도]로 했다.

(9) CoCrTa타게트에 직류전원에서 전압 200W를 인가하여 플라즈마를 발생시켰다. 그 결과 CoCrTa 타게트는 스퍼터되어 타게트와 평행하고 대향하는 위치에 있는 Cr층이 붙은 기체의 표면상에 막두께 28nm의 CoCrTa층을 형성했다.

(10) CoCrTa층을 형성한 후, 성막실(2)에서 하역실로 상기 기체홀더를 이동했다. 그 후, 하역실에 N₂가스를 도입하여 대기압으로부터 기체를 빼내었다. 상기 (1)~(9)의 공정에서 막구성이 Cr/NiP/Al인 자기기록매체를 제작했다.

또, 타게트에는 불순물을 극히 줄인 것을 이용했다. Cr형성용 타게트 불순물은 Fe:88, Si:34, Al:10, C:60, O:120, N:60, H:1.1(wtppm)이다. 또, 강자성 금속층 형성용 타게트 불순물은 Fe:27, Si〈10, Al〈10, C:30, 0:20, N〉10(wtppm)이다.

상기 공정에서 제작한 매체의 강자성 금속층 단면을 투과전자 현미경(TEM)을 이용하여 관찰했다.

도 1 및 도 3은 제작한 매체의 강자성 금속층 막단면의 Cr원소분포상이다. 각 도면 중에는 같은 시야에서의 단면 TEM상을 도시했다. 이들 도면에서도 Cr농도는 흑백의 콘트라스트(대조)로 나타낸다. 또, 본 도면에서는 Cr농도가 높은 Cr편석 영역에 관해서 개략도를 함께 도시했다.

도 1 및 도 3은 성막실(2) 및 (3)에 있어서, 성막점 도달진공도가 다른 경우를 도시하고 도 1은 UC프로세스 (시료 1, 도달진공도=3×10^-9Torr, 사용한 Ar 가스에 포함되는 불순물농도는 1ppb이하)의 경우, 도 3은 n프로세스(시료 2, 도달진공도=1×10^-7Torr, 사용한 Ar가스에 포함되는 불순물 농도는 1ppm정도)의 경우이다.

표 2는 TEM시료의 제작방법 및 그 관찰조건이다.

〈시료의 제작 방법〉① 시료의 비성막면에서 기계적으로 연마처리를 하고, 시료 두께를 10㎛ 이하로 했다.② 더우기, 시료의 비성막면에서 이온밀링 처리를 하고, 시료 두께를 5nm이하로 했다. 주된 처리조건은 Ar이온 빔, 4.5kV×5mA, 입사각 15°이다.

〈TEM 관찰 조건〉① 사용한 TEM : 히타치제작소 제품, HF-2000② 가속전압 : 200kV

또, 제작한 시료에서 막중의 Cr농도분포는 전자 에너리 손실분광(Electron Energy Loss Spectroscopy : EELS)에 의해 평가했다. 측정에는 히타치 제작소 제품인 FE-TEM(H1TACH1 HF-2000)에 에너지 필터를 조합한 에너지 필터형 TEM을 이용했다. 본 장치의 면분해능은 약 0.55nm이다. 또, EELS로 구할 수 있다. 원소분포상은 속성적인 분포상이다. 그래서 본 예에서는 동일한 시료에 대한 에너지 분산형 X선 분광계(Energy Dispersive X-ray Spectroscopy : EDS) 측정으로 얻어진 평균적 농도에서 Cr및 Co의 부분산란단면적비를 구해 그 수치를 이용하여 Cr원소분포상을 정량화했다.

도 2 및 도 4에 도시한 그래프는 상기 정량화한 Cr농도의 결과이다. 단, 도 2는 도 1에 도시한 시료(1)(UC프로세스)의 결과이고, 도 4는 도 3에 도시한 시료(2)(n 프로세스)의 결과이다. 도 2 및 도 4의 그래프에서는 Cr하지층-자성층계면을 원점으로 하고 막두께 방향의 위치를 횡축으로 나타냈다.

도 1에서 UC프로세스로 제작한 매체(UC프로세스 매체)에서는 TEM상위의 입계층에 상당하는 영역에 Cr편석영역이 존재하고 명료한 Cr 편석층이 형성되어 있는 것이 명확해졌다. 또 이러한 Cr편석층은 Cr하지층 바로 위 자성층 초기 성장층에서 자성층 상부까지 균일하게 형성되어 있는 것도 알았다. 또한 자성결정 입자내부 영역에서는 Cr편석영역은 인정되지 않고 매우 균일한 Cr편석이 발생했다.

한편, 도 3에서 n프로세스를 이용하여 제작한 매체(n 프로세스 매체)에서는 Cr 편석 영역이 꼭 입계층에 대응하지는 않고, 자성결정입자내에서도 Cr편석영역이 형성되어 있는 것을 알았다. 이러한 입자내 Cr편석영역은 입자내 아모퍼스 형태의 구조를 나타내는 영역에 대응한다고 생각되어 결정입자의 결정성을 크게 저하시키는 요인이 되었다. 또, 입계층에서의 Cr편석에 관해 자성층 막두께 방향으로는 균일한 Cr편석영역이 형성되지 않고 특히 자성층 초기 성장층에서는 Cr편석 영역이 거의 형성되지 않은 것이 명백해 졌다. 이렇게 n 프로세스 매체에서는 Cr편석 구조 형성이 불균일하고 특히 자성층 초기층에서 Cr편석층 형성이 저해되는 것을 알았다.

이상의 결과로부터, 성막분위기 청정화(즉 UC프로세스)에 의해 Cr편석 구조 형성이 촉진되고 입자내 Cr편석영역 감소 및 자성층 초기층에서의 균일한 Cr 편석층 형성이 가능한 것을 알게 되었다.

또, 도 2의 그래프로부터 UC프로세스 매체에서는 Cr하지층으로부터 약 6nm의 영역 및 자성층 표면에서 약 6nm의 영역에 Cr편석층 중에서도 특히 Cr농도가 높은 영역이 존재하는 것을 알았다. 이러한 Cr편석층 중에 있어서, Cr농도 분포에 관해 Cr하지층으로부터 약 6nm의 영역은 Cr하지층에서의 Cr입계확산을 도시하고 있다고 생각된다. 따라서 UC프로세스 매체에서는 입자내에서 입계의 Cr분출에다 Cr하지층에서의 Cr입계확산이 Cr편석층 형성에 크게 기여하고 있는 것이 분명해졌다. 또, 자성층 표층부에서의 높은 Cr농도 영역에 관해서는 성막시의 Cr분출에 의해 표층부에 Cr이 체류하기 쉬운것을 나타내고 있다고 생각되어 진다.

한편, 도 4의 그래프로부터는 n프로세스 매체에서도 자성층 표층부에 높은 Cr 농도 영역이 인정된다. 그러나, UC프로세스 매체에서 인정된 Cr하지층 바로 위의 높은 Cr농도영역이 인정되지 않는 것을 알았다. 이것은 n프로세스 매체에서는 Cr하지층의 Cr입계확산이 저해되고 있는 것을 나타낸다.

이상의 결과로부터 성막분위기 청정화(즉 UC프로세스)로 Cr하지층에서의 Cr확산이 촉진되고 Cr편석층 형성에 기여하는 것을 알았다.

도 5~7은 Cr하지층 막두께를 25~50nm까지 바꾸어 매체를 제작한 경우의 자기 특성 결과이다. 이때 자성층 막두께는 28nm로 고정했다. 도 5는 보자력(Hc)을, 도6은 이방성자계(Hk^grain)를 도 7은 규격화 보자력(Hc/Hk^grain)을 각각 정리한 그래프이다. 도 5~7의 그래프에서 ○표시는 UC프로세스 매체의 결과를 ●표시는 n프로세스 매체의 결과를 나타낸다.

도 5~7로부터, n프로세스 매체에 비해 UC프로세스 매체가 Cr막두께에 의존하지 않고 모든 자기특성 즉 보자력, 이방성자계 및 규격화 보자력에서 높은 수치를 얻을 수 있는 것을 알았다. 또, UC프로세스 매체에서는 10nm이하의 극히 얇은 Cr하지층에서도 뛰어난 자기특성을 유지할 수 있는 것을 알았다. 이러한 극히 얇은 Cr하지층을 이용한 매체는 막두께가 50nm정도의 Cr하지층을 이용한 매체에 비해 매체 표면 거칠기를 절반이하로 억제할 수 있고 거의 기체 표면 거칠기를 반영한 정도의 표면 거칠기인 것도 알았다.

따라서, UC프로세스 매체는 각종자기특성 즉 보자력, 이방성자계 및 규격화 보자력에서 우수함과 동시에 기록밀도를 향상시킬때에 필요한 헤드의 부상화에도 충분히 대응할 수 있는 것을 알았다.

(실시예 2)

본 예에서는 「강자성 금속층의 결정입자는, 입계에 근접하는 만큼 Cr농도가 증가하는 영역(2)와, 결정입자 중앙부에 입계근방보다 Cr농도가 낮은 영역(3)으로 구성되어 있고, 이 영역(3)에서 Cr농도 최대치가 영역(2)에서의 Cr농도 최대치보다 작을 때의 효과에 관해 나타낸다」

이 효과를 확인하기 위해 실시예 1의 UC프로세스에서 금속하지층 및 강자성 금속층을 형성하는 성막실 도달진공도를 10^-6Torr대 ~ 10^-9Torr 범위에서 변화시켜 매체를 제작하고 이들 매체에 관해 EELS를 이용하여 Cr원소 분포의 2차원상을 관찰했다. 그 때, 강자성 금속층과 금속하지층을 형성하는 Ar가스로는 실시예 1과 같이 uc-Ar(불순물농도가 1ppb이하)을 이용했다. 또 비교를 위해 실시예 1에 나타낸 n프로세스 매체에 대해서도 조사했다.

다른 점은 실시예 1과 동일하게 했다.

도 8 및 도 9는 강자성 금속층의 막면에 대해 Cr원소분포상을 조사한 결과이다. 도 8은 UC프로세스 매체(도달진공도 = 1 × 10^-8Torr의 경우)의 결과이고, 도 9는 n프로세스 매체의 결과이다.

도 8 및 도9의 Cr원소분포상에서 상(像) 콘트라스트의 밝은 영역은 높은 Cr농도의 영역을 도시하고 있다. 또 도면중에는 같은 시야에서의 TEM상도 같이 도시한다. 또 본 예에서의 EELS측정의 면분해능은 Cr원소분포상의 1화소에 상당하는 약 0.55nm이고 매우 미세한 영역의 조성분석이 가능하게 되었다.

도 8에서 UC프로세스 매체에서는 입계부에 높은 Cr농도의 Cr편석층이 형성되었고, 각각의 결정입자를 균일하게 분리한것을 알았다. 또 Cr편석층에서 Cr농도는 30~40at%인 것을 알았다.

한편 도 9에 도시한 n프로세스 매체에서도 입계부에 Cr편석이 발생한 영역과 인접한 결정입자간에 높은 Cr편석이 발생하지 않은 영역이 있는 것을 알았다. 그러나 n프로세스 매체에서는 Cr편석층이 불균일하고 Cr농도 콘트라스트에서는 UC프로세스 매체와 비교하여 Cr편석층의 Cr농도가 낮은것을 알았다.

이상의 결과로부터 UC프로세스 매체에서는 n프로세스 매체와 비교하여 Cr편석층에서의 Cr농도가 높고 더우기 균일하게 편석이 발생한 것을 알았다.

도 8 및 도 9에 도시한 Cr원소분포상보다 Cr농도의 상세한 라인프로필을 구한 결과를 도 10(UC프로세스 매체, 도달진공도 = 1×10^-8Torr의 경우) 및 도 11(n프로세스 매체)에 도시했다. Cr농도의 라인프로필에 관해서는 도면 중에 도시한 선부분 AB를 따라 구한 결과를 도시했다. 도 10 및 도 11에 도시한 그래프의 횡축에는 점A를 기준으로 하고 분석점의 상대위치를 도시했다. 또, TEM상에서 결정입자에 상당하는 영역을 도면 중에 빗금친 부분으로 나타냈다. UC프로세스 매체, n프로세스 매체 모두에 입자내에서의 Cr농도 평균량 및 변동량이 있는 것을 알았다. 또 UC프로세스 매체와 n프로세스 매체에서 입계부에서 입자내까지의 2~3nm의 영역에서 Cr의 농도구배에 차이가 인정되었다.

도 10에서 UC프로세스 매체에서는 영역(3)(강자성 금속층 결정입자 중앙부에 있는 입계근방보다 Cr농도가 낮은 영역)의 Cr농도 최대치가 영역(2)(강자성 금속층 결정입자에서 입계에 근접하는 만큼 Cr농도가 증가하는 영역)의 Cr농도 최대치보다 작은 것을 알았다.

한편 도 11에 도시한 n프로세스 매체에서는 영역(3)에서의 Cr농도 최대치가 영역(2)에서의 Cr농도 최대치보다 큰 입자가 점으로 존재하는 것이 인정되었다.

이하에서는 이들 매체에 관해, (1) 입자내 Cr농도 평균량 및 변동량 및 (2) 결정입자 - 입계층계면 근방에서의 Cr농도 구배에 관해 상세히 서술한다.

(1) 입자내 Cr농도 평균량 및 변동량

도 12는 UC프로세스 매체 및 n프로세스 매체에서의 입자내 Cr농도 평균량 및 변동량을 도시한 그래프이다. 평가한 결정입자에 번호를 붙여 알파벳으로 횡축에 나타내었다. 도면중의 점은 입자의 평균 Cr농도, 에러바는 변동폭을 나타낸다. 입자내 평균 Cr농도에서 UC프로세스 매체로는 약 13at%를 나타내는데 대해 n프로세스 매체에서는 약 15at%를 나타내는 것을 알았다. 이것은 UC프로세스 매체에서 입자내로부터 Cr분출이 촉진되는 것을 도시하고 있다. 또 UC프로세스 매체에서는 상대적으로 Cr농도 변동폭이 작은 경향을 보이고, 보다 균일한 분출이 발생되는 것을 알았다.

(2) 결정입자 - 입계층계면 근방에서의 Cr농도 구배

도 13은 UC프로세스 매체 및 n프로세스 매체에서의 결정입자 - 입계층계면 근방에서의 Cr농도구배를 도시한 그래프이다. 본 도면에서는 평가한 결정입자에 번호를 붙여 알파벳으로 횡축에 나타내었다. 또 Cr농도구배 해석은 도면중에 도시한 바와같이 결정입표층 2~3nm의 Cr농도가 급격한 변화를 나타내는 영역에 관해 행했다. UC프로세스 매체에서의 Cr농도구배는 약 5at%nm의 수치를 나타내는데 대해 n프로세스 매체에서는 약 3at%nm의 수치를 나타내었다. 이것은 UC프로세스 매체에서 입자내로부터 입계로의 Cr분출이 보다 촉진되고 있는 것을 나타내고 있다.

이상의 결과는 모두 UC프로세스 매체에서 입자내로부터 입계로의 Cr분출이 촉진되는 것을 나타내고 있다. 이들 결과에서 성막분위기 청정화(즉 UC프로세스)로 Cr 확산 이동도가 향상되고 있다고 생각했다.

도 14 ~ 16은 UC프로세스에서 금속 하지층 및 강자성 금속층을 형성하는 성막실 도달진공도를 10^-6Torr대 ~ 10^-9Torr 범위로 변화시켜서 제작한 매체의 자기특성 결과이다. 도 5는 보자력(Hc/Hk^grain)을 도 6은 이방성자계(Hk^grain)을, 도 7은 규격화 보자력(Hc/Hk^grain)을 각각 정리한 그래프이다. 도 5 ~ 7의 그래프에서 ○표시는 Cr하지층의 막두께가 50nm로 한 매체의 결과를 ●표시는 Cr하지층 막두께가 2.5nm로 한 매체의 결과를 나타낸다. 이 때 자성층 막두께는 28nm로 고정했다.

도 14 ~ 16에서 도달진공도를 10^-7Torr대 이하로 했을때 n프로세스 매체에 비해 UC프로세스 매체가 Cr막두께에 의존하지 않고 모든 자기 특성 즉, 보자력, 이방성자계 및 규격화 보자력에서 높은 수치를 얻을 수 있는 것을 알았다. 또 이 조건을 충족시키는 UC프로세스 매체에서는 영역(3)(강자성 금속층의 결정입자 중앙부에 있는 입계근방보다 Cr농도가 낮은 영역)에서의 Cr농도 최대치가 영역(2)(강자성 금속층 결정입자에서 입계에 근접하는 만큼 Cr농도가 증가하는 영역)에서의 Cr농도 최대치의 0.75배 이하인 것을 알았다.

따라서 영역(3)에서 Cr농도 최대치가 영역(2)에서 Cr농도 최대치의 0.75배 이하가 되는 매체로 하는 것으로써 모든 자기특성 즉 보자력, 이방성자계 및 규격화 보자력의 높은 수치를 안정되게 얻을 수 있음과 동시에 2.5nm의 극히 얇은 Cr하지층에서도 그 효과를 가지는 자기기록매체를 얻을 수 있는 것을 알았다.

이상에서 설명한 바와같이, 본 발명으로 강자성 금속층의 보자력, 이방성자계 및/또는 규격화 보자력이 높고, 고기록 밀도화에 대응 가능한 자기기록매체를 얻을 수 있다. 또 상술한 자기 특성은 극히 얇은 Cr하지층에서도 얻을 수 있으므로 매체 표면 거칠기를 기체 표면 거칠기와 같은 수준으로 억제하는 것도 가능해져서 헤드의 저부상화에서 충분히 대응할 수 있는 자기기록매체의 제공이 가능해진다.

Claims

기체상에, Cr로 이루어진 금속하지층을 사이에 두고, 적어도 Co와 Cr을 포함하는 강자성 금속층을 설치하여 이루어지는 자화반전을 이용한 자기기록매체에 있어서,

이 강자성 금속층을 구성하는 결정입자간에는 강자성 금속층을 관통하는 Cr이 편석된 영역(1)을 가지고,

Cr이 편석된 영역(1)은 강자성 금속층의 두께 방향에서 중간부근이 표면 근방 및 금속하지층 근방보다 Cr농도가 낮은 것을 특징으로 하는 자기기록매체.
제 1항에 있어서, 상기 강자성 금속층의 결정입자는, 입계에 근접하는 만큼 Cr농도가 증가하는 영역(2)과, 결정입자 중앙부에 입계근방보다 Cr농도가 낮은 영역(3)으로 구성되어,

Cr농도가 낮은 영역(3)에서의 Cr농도 최대치가 Cr농도가 증가하는 영역(2)에서의 Cr농도 최대치보다 작은 것을 특징으로 하는 자기 기록 매체.
제 2항에 있어서, Cr농도가 낮은 영역(3)에서의 Cr농도 최대치가 Cr농도가 증가하는 영역(2)에서의 Cr농도 최대치의 0.75배 이하인 것을 특징으로 하는 자기 기록 매체.