KR20010040843A - Magnetic recording medium with patterned substrate - Google Patents
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Abstract
본 발명의 자기 기록 매체는 기록 영역의 고밀도에 적당한 향상된 Hr, SNR 및 S*을 나타내며, 데이터 영역을 형성하기 위해 연속된 층(22,22',23,23',24,24',25,25',26,26')에 실질적으로 복제되는 비자성 기판(20)상에 균일하게 패턴화된 Al 또는 Al 합금층(21,21')을 형성함으로써 획득된다. 일 실시예에서는 기판(20)에 Al 또는 Al 합금층(21,21')을 스퍼터링 증착하며, 이산화 알루미늄을 포함하는 다수의 실질적으로 균일한 6각형 셀을 형성하기 위해 스퍼터링층(21,21')에 산화 피막을 형성하는 단계를 포함한다. 6각형 패턴은 자기 이득이 분리되도록 연속적으로 증착되고 에피텍셜로 성장된 자기층(24,24')에 복제된다.The magnetic recording medium of the present invention exhibits an improved Hr, SNR and S * suitable for the high density of the recording area, and the continuous layers 22, 22 ', 23, 23', 24, 24 ', 25, It is obtained by forming a uniformly patterned Al or Al alloy layer 21, 21 'on a nonmagnetic substrate 20 that is substantially replicated to 25', 26, 26 '. In one embodiment, sputter deposition of Al or Al alloy layers 21, 21 'onto the substrate 20, and sputtering layers 21, 21' to form a plurality of substantially uniform hexagonal cells comprising aluminum dioxide. Forming an oxide film). Hexagonal patterns are replicated in successively deposited and epitaxially grown magnetic layers 24, 24 'such that the magnetic gains are separated.
Description
자기 디스크와 디스크 드라이브는 통상적으로 자화가능형태의 데이터를 저장하기 위해 사용된다. 전형적으로 하나 이상의 디스크는 디스크의 기록 표면에 근접하게 위치하며 이를 따라 방사상으로 이동하는 데이터 변환 헤드와 함께 중심축에서 회전한다. 자기 디스크는 일반적으로 디스크 표면과 신축성있게 접촉하여 압박하는 특정 로드를 가진 자기 헤드와 함께 고정 상태에서 자기 디스크 유니트에 하우징된다. 2500 에르스텟 이상의 고보자력과 약 40dB의 높은 오버라이트와 같은 적당한 자기 특성과 동시에 약 0.75에서 약 0.85μinch의 작은 글라이드 높이 애벌런치와 같은 기록-판독 성능에대한 적당한 기계적인 특성을 나타내는 초고밀도 기록을 위한 자기 기록 매체를 제조하는 것은 대단히 어렵다.Magnetic disks and disk drives are typically used to store magnetizable data. Typically one or more discs are located proximate to the recording surface of the disc and rotate in the central axis along with the radially moving data conversion head. The magnetic disk is generally housed in the magnetic disk unit in a stationary state with a magnetic head having a specific rod that presses in elastic contact with the disk surface. For ultra-high density recording, which exhibits adequate mechanical properties for write-read performance, such as high magnetic force above 2500 Hersted and high magnetic overlites of about 40 dB and small glide height avalanches from about 0.75 to about 0.85 μinch. It is very difficult to manufacture a magnetic recording medium.
동작시 자기 디스크는 일반적으로 접촉 시작 정지(CSS) 방법에 의해 구동되며, 여기에서 헤드는 디스크가 회전을 시작할 때 디스크의 표면으로 미끄러지기 시작한다. 소정의 높은 회전 속도에 이르렀을 때, 헤드는 헤드의 슬라이딩 표면과 디스크 사이에서 발생되는 공기 흐름에 의한 다이나믹 압력 효과로 인해 디스크이 표면과 소정의 거리를 유지하면서 공기중에 떠있는다. 기록 및 판독 동작시, 변환 헤드는 디스크가 회전할 때 에어 베어링으로 지지되어 기록 표면의 제어 거리에서 유지된다. 자기 헤드 유니트는 헤드가 디스크의 주변과 방사 방향 모두에서 자유롭게 이동할 수 잇도록 배치되며, 상기의 부유 상태에서 데이터는 원하는 위치에서 디스크의 표면에 기록되거나 검색될 수 있다.In operation, the magnetic disk is generally driven by the contact start stop (CSS) method, where the head starts to slide to the surface of the disk when the disk starts to rotate. When a certain high rotational speed is reached, the head floats in the air while maintaining a certain distance from the surface due to the dynamic pressure effect of the air flow generated between the disk and the sliding surface of the head. In the write and read operation, the conversion head is supported by the air bearing as the disc rotates to be kept at the control distance of the recording surface. The magnetic head unit is arranged so that the head can move freely in both the periphery and the radial direction of the disc, and in the floating state, data can be recorded or retrieved on the surface of the disc at a desired position.
디스크 드라이브의 종료 동작시, 디스크의 회전 속도는 감소하며 헤드는 디스크의 표면으로 미끄러져서 결국에는 디스크와 접촉하여 압박된채로 정지된다. 그러므로 변환 헤드는 디스크가 고정되고 정지부로부터 가속되며 완전히 정지하기 바로 이전인 동안에는 기록 표면과 접촉한다. 헤드와 디스크 어셈블리가 구동되는 시간마다, 헤드의 슬라이딩 표면은 정지하며 디스크 표면으로 슬라이딩하고 공기중에 부유하며 디스크의 표면으로 미끄러지고 정지하는 것을 반복한다.In the shutdown operation of the disc drive, the rotational speed of the disc decreases and the head slides onto the surface of the disc, eventually stopping in contact with the disc and being pressed. Therefore, the conversion head is in contact with the recording surface while the disc is fixed and accelerated from the stop and just before it comes to a complete stop. Each time the head and disk assembly are driven, the sliding surface of the head stops and slides to the disk surface, floats in air and slides and stops to the surface of the disk.
기록 및 판독 동작동안 가능하면 연관된 기록 표면과 근접하게 각각의 변환 헤드를 유지하며, 즉 헤드의 플라잉 높이를 최소로 하는 것은 바람직하다. 상기의 목적은 면적당 기록 밀도가 증가함에 따라 특히 중요하다. 면적당 밀도(Mbits/in2)는 유니트 면적당 기록 밀도이며 인치당 트랙과 인치당 비트(BPI)를 곱하는 트랙 밀도(TPI)에 해당한다. 그러므로 평활한 기록 표면이 바람직하며, 또한 해당 변환 헤드의 평활한 대면이 바람직하고, 따라서 헤드와 디스크가 예측 가능성이 부수적으로 증가하며 헤드를 지지하는 일정한 동작을 하는 에어 베어링에 근접하게 위치한다. 그러나 다른 인자는 상기의 목적에 반대로 동작한다. 만일 헤드 표면과 기록 표면이 너무 평평하다면, 상기 표면의 정확한 매칭은 시작과 정지 단계동안 초과 스틱션(stiction)과 마찰을 일으킨다. 따라서 헤드와 기록 표면이 마멸되며 최종적으로 "헤드 크래쉬"가 발생된다. 그러므로 헤드/디스크 마찰을 감소시키며 트랜스듀서 플라잉 높이를 최소로 하는 서로 역행하는 목적이 존재하게 된다.It is desirable to keep each conversion head as close to the associated recording surface as possible during the write and read operations, ie to minimize the flying height of the head. This purpose is particularly important as the recording density per area increases. Density per area (Mbits / in 2 ) is the recording density per unit area and corresponds to the track density (TPI) multiplied by the tracks per inch and bits per inch (BPI). Therefore, a smooth recording surface is preferred, and also a smooth facing of the conversion head is desired, so that the head and the disk are located in close proximity to the air bearing with constant motion supporting the head with an additional increase in predictability. However, other factors work the opposite way. If the head surface and the recording surface are too flat, the exact matching of the surface will cause excess stiction and friction during the start and stop phases. Thus, the head and the recording surface are worn out and finally "head crash" occurs. Therefore, there is a purpose against each other that reduces head / disk friction and minimizes the transducer flying height.
상기 반대되는 목적들을 만족시키기 위해, 자기 디스크의 기록 표면은 통상적으로 "텍스쳐링"과 같은 기술에 의해 헤드/디스크의 마찰을 줄이기 위해 거친 표면이 제공된다. 통상적인 텍스쳐링 기술은 하부층, 지기층, 탄소 오버코트 및 윤활성 상부코트와 같은 코팅을 연속적으로 증착하기 전에 텍스쳐를 제공하기 위해 디스크 기판의 표면을 다듬는 단계를 포함한다. 여기에서 기판의 텍스쳐링된 표면은 자기 디스크의 표면에 재생된다.In order to satisfy the above objects, the recording surface of the magnetic disk is provided with a rough surface to reduce the friction of the head / disk, typically by a technique such as "texturing". Conventional texturing techniques include trimming the surface of the disk substrate to provide texture before successively depositing coatings such as underlayers, substrate layers, carbon overcoats and lubricious topcoats. Here the textured surface of the substrate is regenerated on the surface of the magnetic disk.
전형적인 세로방향 기록 매체는 도 1에 도시되어 있으며, 무정형 니켈-인(NiP) 층에 도금된 알루미늄(Al) 또는 알루미늄-마그네슘(Al-Mg) 합금과 같은 알루미늄 합금으로 이루어진 기판(10)을 포함한다. 선택적으로 기판은 유리, 세라믹, 유리-세라믹 재료와 그래파이트를 포함한다. 기판(10)은 전형적으로 각각의 면에 연속적으로 증착된 크롬(Cr) 또는 크롬 합금 하부층(11, 11'), 코발트(Co) 기반 합금 자기층(12, 12'), 보호 오버코트(13,13'), 탄소 및 윤활성 상부코트(14,14')를 포함한다. Cr 하부층(11,11')은 다수의 서브-하부층(11A,11A')을 포함하는 합성물이 사용될 수 있다. Cr 하부층(11,11'), Co 베이스 자기 합금층(12,12') 및 보호 오버코트(13,13')는 전형적으로 연속 증착 챔버를 포함하는 장치에서 스퍼터링된다. 통상적인 Al-합금 기판은 주로 Al 기판의 경도(hardness)를 증가시키기 위해 텍스쳐를 제공하기에 적당한 표면 역할을 하는 NIP 도금을 가진다. 상기의 텍스쳐는 실질적으로 랜딩 영역의 역할을 하기 위해 디스크 표면에서 재생된다.A typical longitudinal recording medium is shown in FIG. 1 and includes a substrate 10 made of an aluminum alloy, such as an aluminum (Al) or aluminum-magnesium (Al-Mg) alloy, plated on an amorphous nickel-phosphorus (NiP) layer. do. Optionally the substrate comprises glass, ceramics, glass-ceramic materials and graphite. Substrate 10 is typically a chromium (Cr) or chromium alloy underlayer (11, 11 '), cobalt (Co) based alloy magnetic layers (12, 12'), protective overcoat (13) 13 '), carbon and lubricity topcoats 14, 14'. As the Cr underlayers 11 and 11 ', a composite including a plurality of sub-sublayers 11A and 11A' may be used. Cr underlayers 11, 11 ′, Co base magnetic alloy layers 12, 12 ′ and protective overcoats 13, 13 ′ are typically sputtered in an apparatus comprising a continuous deposition chamber. Conventional Al-alloy substrates have NIP plating primarily serving as a suitable surface to provide texture for increasing the hardness of Al substrates. The texture is reproduced on the disk surface to serve substantially as a landing area.
더 높은 밀도와 큰 캐패시티 자기 디스크는 작은 플라잉 높이, 즉 CSS 드라이브의 디스크 표면과 헤드가 부유하는 거리를 필요로 한다. 높은 기록 밀도와 캐패시티에 의한 헤드의 플라잉 높이를 감소시키기 위한 요구조건은 헤드 크래쉬를 피하기 위해 정확하게 텍스쳐링을 제어하는 것을 어렵게 한다.Higher density and larger capacity magnetic disks require a smaller flying height, i.e. the distance between the disk surface of the CSS drive and the head floating. The requirement to reduce the flying height of the head due to high recording density and capacity makes it difficult to control the texturing accurately to avoid head crash.
디스크 기판에 텍스쳐링된 표면을 제공하는 통상적인 기술은 연마(polishing)과 같은 기계적인 공정을 포함한다. 예를 들면, Nakamura등의 U.S 특허 번호 5,202,810에 개시되어 있다. 통상적인 기계식 텍스쳐링 기술은 여러 단점이 존재한다. 예를 들어 기계 연마에 의해 형성된 파편으로 인해 청결하게 텍스쳐링된 표면을 제공하는 것이 어렵다. 게다가 표면은 불가피하게 기계적인 공정 동안 스크래칭되며, 이는 비효율적인 글라이드 특성과 큰 결함의 원인이 된다. 또한 여러 바람직한 기판들은 기계식 텍스쳐링으로 처리되기 어렵다. 상기의 바람직하지 않은 기계식 텍스쳐링에 의한 한정된 마면(facet)은 실질적으로 많은 값싼 기판을 사용하게 되고 또한 높은 보자력을 달성하는 것을 용이하게 하는 도전성 그래파이트 기판을 이용하게 된다.Conventional techniques for providing a textured surface to a disk substrate include mechanical processes such as polishing. For example, U.S. Patent No. 5,202,810 to Nakamura et al. Conventional mechanical texturing techniques have several drawbacks. For example, it is difficult to provide a clean textured surface due to debris formed by mechanical polishing. In addition, surfaces are inevitably scratched during mechanical processes, which leads to inefficient glide properties and large defects. Many preferred substrates are also difficult to process by mechanical texturing. The limited facet by the above undesirable mechanical texturing leads to the use of substantially many inexpensive substrates and also to the use of conductive graphite substrates which facilitates achieving high coercive forces.
선택적으로 기계식 텍스쳐링은 랜딩 영역을 형성하기 위해 레이저를 사용할 수 있다. 예를 들어 Ranjan등의 U.S 특허 번호 5,062,021에 개시되어 있다. 다른 선택적인 기계식 텍스쳐링은 Lal등의 U.S 특허 번호 5,166,006에 개시되어 있으며, 화학식 에칭을 포함한다.Optionally, mechanical texturing can use a laser to form a landing area. For example, U.S. Patent No. 5,062,021 to Ranjan et al. Another optional mechanical texturing is disclosed in U.S. Patent No. 5,166,006 to Lal et al. And includes chemical etching.
1996년 2월 28일 출원된 미국 특허 번호 08/608,072에는 유리, 유리-세라믹 재료를 포함하는 비자성 기판 및 NiP 화학 도금된 Al-Mg 합금 기판 위에 티타늄 또는 티타늄 합금과 같은 금속층을 서퍼터링하여 형성된 텍스쳐링 표면을 가지는 자기 기록 매체가 개시되어 있다. 그러나 스퍼터 텍스쳐링증과 함께 3000 에르스텟 특히 3300 에르스텟 이상과 같은 2500 에르스텟 이상의 적당히 높은 보자력을 가진 자기 기록 매체를 제조하는 것은 어렵다.U.S. Patent No. 08 / 608,072, filed February 28, 1996, discloses a non-magnetic substrate comprising glass, glass-ceramic material, and a metal layer such as titanium or titanium alloy formed on a NiP chemically plated Al-Mg alloy substrate. A magnetic recording medium having a texturing surface is disclosed. However, it is difficult to manufacture a magnetic recording medium having a moderately high coercive force of more than 3000 Ersted, in particular more than 2500 Ersted, such as 3300 Ersted, together with sputter texturing.
높은 면적당 기록 밀도를 위한 필요 조건은 보자력, 잔류 스퀘어니스(remanent squareness), 낮은 매체 잡음 및 좁은 트랙 기록 성능에 관한 얇은 필름 자기 기록 매체의 필요 조건을 증가시킨다. 상기의 요구 조건 특히 세로방향의 기록을 위한 고정된 고밀도 자기 디스크 매체를 만족시키는 자기 기록 매체를 제조하는 것은 극히 어렵다.The requirement for high recording density per area increases the requirement of thin film magnetic recording media for coercivity, residual squareness, low media noise and narrow track recording performance. It is extremely difficult to produce a magnetic recording medium that satisfies the above requirements, in particular fixed high density magnetic disk medium for longitudinal recording.
선형 기록 밀도는 자기 기록 매체의 보자력을 증가시킴으로써 증가될 수 있다. 그러나 상기의 목적은 매체 잡음을 감소시키고 동시에 매우 정교하게 자기적으로 결합되지 않은 조각을 유지함으로써만 달성될 수 있다. 매체 잡음은 고밀도 자기 하드 디스크 드라이브의 증가된 기록 밀도를 제한하는 중요한 요소이다. 얇은 필름의 매체 잡음은 주로 이종의 조각들의 크기와 알갱이간의 교환 커플링 때문이다. 그러므로, 선형 밀도를 증가시키기 위해, 매체 잡음은 적당한 마이크로 구조를 제어함으로써 최소가 될 수 있다.The linear recording density can be increased by increasing the coercive force of the magnetic recording medium. However, the above object can only be achieved by reducing the medium noise and at the same time maintaining the pieces which are not very finely magnetically coupled. Media noise is an important factor limiting the increased recording density of high density magnetic hard disk drives. The media noise in thin films is mainly due to the size of the different pieces and the exchange coupling between the grains. Therefore, to increase the linear density, the media noise can be minimized by controlling the appropriate microstructure.
잔류 보자력(Hr), 잔류 자기(Mr) 및 보자성 스퀘어니스(S*)와 연관되는 자기 특성은 증착된 하부층에 의해 영향을 받는 자기층의 마이크로 구조에 주로 의존하는 얇은 자기 합금 필름의 성능에 중요하다. 통상적인 하부층은 Cr, 몰리브데늄(Mo), 텅스텐(W), 티타늄(Ti), 크롬-바나듐(CrV)외에 여러 대체 엘리멘트로 합금된 Cr을 포함한다. 세밀한 조각 구조를 가지는 하층은 증착된 6각형의 폐쇄되어 패킹된(HCP) 자기성의 Co 또는 Co 합금층의 세밀한 조각을 성장시키기 위해 매우 바람직하다.The magnetic properties associated with residual coercivity (Hr), residual magnetism (Mr), and coercive squareness (S *) depend on the performance of thin magnetic alloy films that are primarily dependent on the microstructure of the magnetic layer affected by the deposited underlying layer. It is important. Typical underlayers include Cr alloyed with various alternative elements in addition to Cr, molybdenum (Mo), tungsten (W), titanium (Ti), chromium-vanadium (CrV). Sublayers with fine flake structures are highly desirable for growing fine flakes of deposited hexagonal closed packed (HCP) magnetic Co or Co alloy layers.
높은 데이터 저장 용량을 위한 요구를 만족시키기 위해 높은 Hr과 낮은 매체 잡음 즉 높은 SNR을 나타내는 자기 기록 매체를 제조할 필요가 있다. 높은 Hr은 PW50(최대값의 반에서의 펄스폭)으로 효과적으로 한정되며 높은 기록 밀도에 대한 비트 길이를 감소시킬 수 있다. 마이크로마그네틱에 관한 연구는 Hr과 매체 잡음을 감소시키기 위해 과거 수년동안 진행되어 왔다. 자성 조각들의 상호 반응이 감소할 때 Hr은 감소하고 매체 잡음은 감소한다. 매체 잡음은 자성 조각들 간의 교환과 정자기 상호 반응으로 인해 주로 발생되기 때문에 상기 요소들을 효과적으로 억제하는 방법은 자성 조각을 물리적으로 또는 화학적으로 분리시키는 것이다. 상기 영역에 대한 초기의 연구를 보면 주로 자기층과 하부층에 집중되었다. 그러나 상기의 하부층과 자기층이 성장될 수 있는 방식에는 제한이 따른다.In order to meet the demand for high data storage capacity, it is necessary to manufacture a magnetic recording medium exhibiting high Hr and low medium noise, i.e., high SNR. High Hr is effectively limited to PW50 (pulse width at half of maximum) and can reduce the bit length for high write density. Research on micromagnetics has been underway for many years to reduce Hr and media noise. When the mutual response of the magnetic pieces decreases, Hr decreases and medium noise decreases. Since medium noise is mainly caused by the exchange of magnetic pieces and the electromagnetism interaction, a method of effectively suppressing these elements is to physically or chemically separate the magnetic pieces. Early work in this area focused mainly on the magnetic and lower layers. However, there are limitations to the manner in which the lower and magnetic layers can be grown.
과거에는 Hr을 증가시키기 위한 정자기 상호 반응과 교환을 감소시키기 위해 자성 조각을 최종적으로 분리시키는 기판 처리 또는 기판에 연관된 접근 방식이 크게 주목받지 못했다. 예를 들어 상기 영역에 대한 이전의 노력들은 높은 정확도를 가진 포토리쏘그래픽 기술을 포함하지만, 이는 매우 시간이 많이 걸리며 비싸다. 따라서 큰 용량의 제조는 사실상 불가능하다.In the past, substrate processing or substrate-related approaches that finally separate the magnetic pieces to reduce the magnetostatic interaction and exchange to increase Hr have not received much attention. For example, previous efforts in this area include photolithographic techniques with high accuracy, but this is very time consuming and expensive. Therefore, large capacity production is virtually impossible.
1996년 8월 20일에 출원된 출원 번호 08/699,759에는 산화된 NiP층의 표면에 증착된 Cr 필름이 산화가 안된 NiP층에 증착된 Cr 필름보다 작다는 것이 경험된다. 1996년 1월 16일에 출원된 출원 번호 08/586,529에는 산화된 NiP 필름의 표면에 Cr 필름을 증착하는 방법이 개시되어 있으며 증착된 Cr 필름은 (200)의 주요 결정 방향을 나타낸다.Application No. 08 / 699,759, filed August 20, 1996, experiences that the Cr film deposited on the surface of the oxidized NiP layer is smaller than the Cr film deposited on the non-oxidized NiP layer. Application No. 08 / 586,529, filed Jan. 16, 1996, discloses a method of depositing a Cr film on the surface of an oxidized NiP film and the deposited Cr film represents the major crystal orientation of (200).
1997년 10월 17일 출원된 출원 번호 08/945,084(출원인의 사건 번호 2674-052;50103-092)에는 고보자력을 가진 자기 기록 매체가 개시되어 있으며, 자기 기록 매체는 비자기 기판에 형성된 산화 표면을 가진 시드층, 상기 시드층의 산화 표면상의 크롬을 포함하는 서브-하부층, 상기 하부층상의 니켈-알루미늄 또는 철-알루미늄 하부층, 크롬을 포함하는 하부층상의 중간층 및 중간층상의 자기층을 포함한다.Application No. 08 / 945,084 filed on Oct. 17, 1997 (applicant's case number 2674-052; 50103-092) discloses a magnetic recording medium having a high magnetic force, which has an oxide surface formed on a nonmagnetic substrate. And a seed layer having chromium, a sub-underlayer comprising chromium on the oxide surface of the seed layer, a nickel-aluminum or iron-aluminum underlayer on the underlayer, an intermediate layer on the underlayer containing chromium and a magnetic layer on the interlayer.
1998년 3월 19일에 출원된 출원 번호 09/043,610(출원인의 사건 번호 2674-057;50103-098)에는 서퍼터 텍스처링된 층을 포함하는 자기 기록 매체가 개시되어 있다.Application number 09 / 043,610, filed March 19, 1998 (applicant's case number 2674-057; 50103-098), discloses a magnetic recording medium comprising a surfer textured layer.
1997년 11월 17일에 출원된 출원 번호 08/972,229(출원인의 사건 번호 2674-072;50103-118)와 1997년 10월 21일 출원된 출원 번호 08/955,448(출원인의 사건 번호 2674-073;50103-119)에는 데이터 영역에 텍스쳐링하기 위해 레이저 빔을 사용하는 방법이 개시되어 있다.Appl. No. 08 / 972,229, filed Nov. 17, 1997, and Applicant No. 2674-072; 50103-118, filed Oct. 21, 1997, Applicant No. 2674-073, filed Oct. 21, 1997; 50103-119 discloses a method of using a laser beam for texturing a data region.
1995년 11월 28일 Wakui등에 의해 특허된 미국 특허 번호 5,470,636에는 기판상에 Al 기판 또는 Al층에 산화 피막을 형성하며 상기 표면에 비자성 물질을 가진 최종 세공(pore)을 충진하며 플루오르물, 산 또는 베이스를 가진 산화 피막 형성층을 처리함으로써 랜딩 영역을 형성하는 방법이 개시되어 있다.U.S. Patent No. 5,470,636, filed by Wakui et al. On November 28, 1995, forms an oxide film on an Al substrate or Al layer on a substrate and fills the final pores with a nonmagnetic material on the surface. Or a method of forming a landing region by treating an oxide film forming layer having a base is disclosed.
높은 Hr, 높은 SNR과 높은 S*와 개선된 플라잉 특성을 나타내는 높은 면적당 기록 밀도에 적당한 자기 기록 매체가 계속적으로 필요하다. 또한 높은 Hr, SNR 및 S*와 개선된 플라잉 특성을 나타내는 높은 면적당 기록 밀도를 가진 자기 기록 매체를 제조하는 효과적인 비용과 방법들이 계속적으로 필요하다.There is a continuing need for a magnetic recording medium that is suitable for high Hr, high SNR and high S * and high recording density per area exhibiting improved flying characteristics. There is also a continuing need for effective costs and methods of producing magnetic recording media having high Hr, SNR and S * and high recording density per area exhibiting improved flying characteristics.
본 출원은 "PATTERN SUBSTRATE FOR HIGH COERCIVITY AND LOW NOISE MEDIA"의 발명의 명칭으로서 1998년 2월 10일 분할 출원 번호 60/074,253의 우선권을 주장하며, 전체 개시 내용은 여기에서 상호 참조된다.This application claims the priority of February 10, 1998, split application No. 60 / 074,253 as the name of the invention "PATTERN SUBSTRATE FOR HIGH COERCIVITY AND LOW NOISE MEDIA", the entire disclosure of which is cross-referenced herein.
본 발명은 자기 데이터의 기록, 저장 및 판독에 관에 관한 것으로, 특히 사호 자기 기록 매체와 접촉하기 위해 텍스쳐링된 표면을 가진 얇은 필름 자기 디스트와 같은 회전 가능한 자기 기록 매체에 관한 것이다. 본 발명은 특히 저잡음과 감소된 플라잉 높이 및 높은 보자력을 나타내는 고밀도 자기 기록 매체에 응용할 수 있다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to the recording, storage and reading of magnetic data, and more particularly to a rotatable magnetic recording medium such as a thin film magnetic disk having a textured surface for contacting an extrinsic magnetic recording medium. The present invention is particularly applicable to high density magnetic recording media exhibiting low noise, reduced flying height and high coercive force.
도 1은 통상적인 자기 기록 매체 구조의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a conventional magnetic recording medium structure.
도 2는 본 발명에 따른 자기 기록 매체 구조의 개략도이다.2 is a schematic diagram of a magnetic recording medium structure according to the present invention.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 산화 피막 형성 전과 후의 NiP/Al 기판의 원자력 현미경(AFM)의 이미지를 도시한다.3 shows an image of an atomic force microscope (AFM) of a NiP / Al substrate before and after oxide film formation according to one embodiment of the invention.
도 4a와 4b는 각각 통상적인 자기 기록 매체에 대한 본 발명의 일 실시예의 Hr과 SNR을 각각 도시한다.4A and 4B respectively show Hr and SNR of one embodiment of the present invention for a conventional magnetic recording medium.
본 발명의 장점은 낮은 매체 잡음, 높은 Hr, 높은 S* 및 개선된 플라잉 특성을 나타내는 높은 면적당 밀도를 가진 세로 방향의 자기 기록에 적당한 자기 기록 매체에 있다.An advantage of the present invention is in a magnetic recording medium suitable for longitudinal magnetic recording having a high per-area density showing low medium noise, high Hr, high S * and improved flying characteristics.
본 발명의 다른 장점은 높은 Hr, SNR 및 S*와 개선된 플라잉 특성을 나타내는 높은 면적당 기록 밀도를 가진 자기 기록 매체를 제조하는 효과적인 비용과 방법에 있다.Another advantage of the present invention lies in the effective cost and method of producing a magnetic recording medium having high Hr, SNR and S * and high recording density per area exhibiting improved flying characteristics.
본 발명에 따르면 이전의 장점과 다른 장점들은 자기 기록 매체: 비자성 기판; 기판상에 Al 또는 Al 합금을 포함하는 층, 상기 Al 또는 Al 합금은 실질적으로 균일한 패턴을 가진다; 및 자기층; 여기에서 패턴은 데이터 영역을 형성하기 위해 자기층상에 복제된다: 에 의해 부분적으로 달성된다.According to the present invention, the above advantages and other advantages include: a magnetic recording medium: a nonmagnetic substrate; A layer comprising Al or an Al alloy on a substrate, the Al or Al alloy having a substantially uniform pattern; And a magnetic layer; Here the pattern is replicated on the magnetic layer to form a data region: in part by.
본 발명의 다른 측면은 자기 기록 매체를 제조하는 방법에 관한 것이다. 상기의 방법은 비자성 기판상에 Al 또는 Al 합금을 형성하며; 상기 층에 실질적으로 균일한 패턴을 형성하며; 그리고 자기층을 형성하는 것이며, 상기의 패턴은 데이터 영역을 형성하기 위해 자기층에 복제되는 것을 포함한다.Another aspect of the invention relates to a method of manufacturing a magnetic recording medium. The method above forms Al or an Al alloy on a nonmagnetic substrate; Forming a substantially uniform pattern in the layer; And forming a magnetic layer, wherein the pattern includes replicating the magnetic layer to form a data region.
본 발명의 일 실시예에서는 실질적으로 6각형인 산화 알루미늄 셀을 포함하는 벌집 모양의 균일한 패턴을 형성하기 위해 Al 또는 Al 합금층에 산화 피막을 형성하는 방법을 포함한다. 본 발명의 일 실시예에서는 기록 데이터 영역을 형성하도록 자기층을 포함하는 실질적으로 증착되는 층상에 복제된 텍스쳐링 영역을 형성하기 위해 기판의 표면을 텍스쳐링하는 방법을 더 포함한다.One embodiment of the invention includes a method of forming an oxide film on an Al or Al alloy layer to form a honeycomb-shaped uniform pattern comprising a substantially hexagonal aluminum oxide cell. One embodiment of the invention further includes a method of texturing a surface of a substrate to form a replicated texturing area on a substantially deposited layer comprising a magnetic layer to form a recording data area.
본 발명의 다른 장점은 다음 설명에서 당업자들이 보다 쉽게 이해할 수 있으며, 본 발명의 일 실시예는 본 발명을 실행하기 위한 최상의 모드에 관한 도면을 참조하여 설명된다. 당업자는 본 발명을 벗어나지 않으면서 여러 변형들이 실시할 수 있다. 따라서 도면과 실시예는 일 예일 뿐이며 이에 제한되지 않는다.Other advantages of the present invention are more readily apparent to those skilled in the art from the following description, and one embodiment of the present invention is described with reference to the drawings of the best mode for carrying out the present invention. Those skilled in the art can make various modifications without departing from the present invention. Accordingly, the drawings and the embodiments are only examples, and are not limited thereto.
본 발명은 Hr을 증가시키고 매체 잡음을 감소시킴으로써 자기 기록 매체의 데이터 저장 용량을 증가시키는 문제를 다루는 것이다. 증가된 Hr은 펄스폭을 좁게하며 기록 밀도를 증가시키기 위해 비트 길이를 감소시킬 수 있다. 낮은 매체 잡음은 높은 SNR을 생성한다. 본 발명의 일 실시예에서는 자기층의 자성 조각을 물리적으로 분리시킴으로써 상기의 목적을 달성할 수 있다. 상기의 물리적인 자성 조각의 분리는 자기 필름 성장을 패턴을 시작하는 기판상에 패턴을 형성하여 달성된다. 상기 패턴은 조각 성장의 불규칙을 최소로 하며 자성 조각 유니트의 분포를 좁게 하기 때문에 지그자그 변이가 생성되는 것을 감소시킨다. 결과적으로 자성 조각의 상호 작용은 억제되고 SNR은 개선된다.The present invention addresses the problem of increasing the data storage capacity of a magnetic recording medium by increasing Hr and reducing medium noise. Increased Hr can narrow the pulse width and reduce the bit length to increase the write density. Low medium noise produces high SNR. In one embodiment of the present invention, the above object can be achieved by physically separating the magnetic pieces of the magnetic layer. The separation of the physical magnetic pieces is accomplished by forming a pattern on the substrate that initiates the magnetic film growth pattern. The pattern minimizes the irregularities in the growth of the pieces and narrows the distribution of the magnetic piece units, thereby reducing the generation of zigzag variations. As a result, the interaction of the magnetic pieces is suppressed and the SNR is improved.
본 발명의 일 실시예는 통상적인 여러 비자성 기판에 연속적인 필름이 형성되는 것을 포함한다. 연속 필름은 얇은 필름 성장을 위해 실질적으로 균일한 매트릭스를 제공하기 위해 패턴화되며, 상기 매트릭스는 데이터 영역을 형성하기 위해 자기층을 포함하는 연속적으로 증착되는 층에 복제된다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판상에 형성된 균일한 패턴은 예를 들면 하부층과 자기층에 증착된 필름을 위한 형판의 역할을 한다. 그러므로 자성 유니트 클러스터는 기판 패턴에 따라 복제되며 자성 조각 클러스터는 패턴 경계에 의해 분리된다. 이 방식으로 조각의 상호 반응은 최소가 되며 SNR은 증가된다.One embodiment of the present invention includes the formation of a continuous film on many conventional nonmagnetic substrates. The continuous film is patterned to provide a substantially uniform matrix for thin film growth, which matrix is replicated in a continuously deposited layer comprising a magnetic layer to form a data region. That is, the uniform pattern formed on the substrate according to an embodiment of the present invention serves as a template for the film deposited on the lower layer and the magnetic layer, for example. Therefore, the magnetic unit clusters are replicated according to the substrate pattern and the magnetic fragment clusters are separated by the pattern boundary. In this way the interaction of the fragments is minimal and the SNR is increased.
본 발명의 일 실시예에 따라 Al 또는 Al 합금은 NiP 도금된 Al 또는 Al 합금 기판 또는 유리, 세라믹 또는 유리-세라믹 기판과 같은 비자성 기판에 스퍼터링 증착된다. Al 또는 Al 합금 필름은 약 50Å에서 약 5000Å, 예를 들어 약 500Å에서 약 1500Å의 두께로 스퍼터링 증착될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따라 실질적으로 균일한 패턴은 연속 증착된 자기층의 자성 조각 클러스터가 패턴 경계에 의해 분리되도록 형판의 역할을 하기 위해 스퍼터링 증착된 Al 또는 Al 합금 필름상에 형성된다. 스퍼터링 증착된 Al 또는 Al 합금 필름은 실질적으로 벌집 형태인 패턴과 같은 산화 알루미늄을 포함하는 패턴을 형성하기 위해 산화 피막이 형성된다. 산화 피막 형성 과정은 약 1 시간동안 예를 들어 약 10분 동안 실내 온도에서 약 1에서 약 15mA/cm2예를 들어 약 5mA/cm2에서 약 1%에서 약 10%의 예를 들어 약 4%의 하이드로겐 포스패이트(H3P04)로 처리된다. 최종의 벌집 모양 패턴은 6각형의 산화 알루미늄 셀을 포함한다. 상기의 6각형 셀은 에피텍셜 성장이 바람직한 6각형의 폐쇄되어 패킹되는(HCP) 결정 구조를 생성하는데 효과적이도록 증착된 자기층에 적당한 형판의 역할을 한다. 게다가 6각형 셀의 경계는 자기층의 복제로 인해 자성 조각 클러스터를 분리시키며 따라서 조각의 상호 작용을 최소로 하며 SNR을 증가시킨다.According to one embodiment of the present invention Al or Al alloy is sputter deposited on a NiP plated Al or Al alloy substrate or a nonmagnetic substrate such as glass, ceramic or glass-ceramic substrate. Al or an Al alloy film may be sputter deposited to a thickness of about 50 kPa to about 5000 kPa, for example from about 500 kPa to about 1500 kPa. According to one embodiment of the invention a substantially uniform pattern is formed on a sputter deposited Al or Al alloy film to serve as a template such that the magnetic piece clusters of the continuously deposited magnetic layer are separated by the pattern boundary. The sputter deposited Al or Al alloy film is formed with an oxide film to form a pattern comprising aluminum oxide, such as a pattern in a substantially honeycomb form. The anodization process may take from about 1 to about 15 mA / cm 2 at room temperature for about 1 hour, for example about 10 minutes, for example from about 1% to about 10% at about 5 mA / cm 2 , for example about 4% Is treated with hydrogen phosphate (H 3 P0 4 ). The final honeycomb pattern includes hexagonal aluminum oxide cells. The hexagonal cell serves as a template suitable for the deposited magnetic layer to be effective in producing a hexagonal closed packed (HCP) crystal structure in which epitaxial growth is desirable. In addition, the boundary of the hexagonal cell separates the magnetic fragment clusters due to the replication of the magnetic layer, thus minimizing fragment interactions and increasing SNR.
산화 피막 형성 과정 다음으로, 자기 기록 매체는 표면에 산화 피막이 형성된 표면의 하부층과 자기층을 증착하며 상기 기판에 패턴을 복제함으로써 완료된다. 예를 들어 니켈 알루미늄(NiAl)과 같은 시드층은 산화 피막이 형성된 Al 또는 Al 합금층에 증착된다. 셀은 완전히 충진되지 않는다. CrV와 같은 하부층은 NiAl 시드층에 스퍼터링 증착되며 코발트-크롬-플라티늄-탄탈륨(CoCrPtTa) 합금층과 같은 자기층은 하부층에 스퍼터링 증착된다. 탄소를 포함하는 보호 오버 코트는 자기층에 스퍼터링 증착되며 윤활성 상부코트는 보호 오보코트에 형성된다. 상기 층은 2×10-7Torr의 베이스 압력, 약 200℃에서 300℃의 기판 온도, 약 -250V의 기판 바이어스 및 약 15sccm의 스퍼터링 가스 흐름율을 이용하는 2W/cm2에서 30W/cm2의 스퍼터링 전력 밀도를 이용하여 자기 특성을 최적화시키기 위해 스퍼터링 증착될 수 있다.An oxide film forming process Next, the magnetic recording medium is completed by depositing a lower layer and a magnetic layer on the surface where the oxide film is formed on the surface and duplicating the pattern on the substrate. For example, a seed layer such as nickel aluminum (NiAl) is deposited on an Al or Al alloy layer on which an oxide film is formed. The cell is not fully filled. A bottom layer such as CrV is sputter deposited on the NiAl seed layer and a magnetic layer such as a cobalt-chromium-platinum-tantalum (CoCrPtTa) alloy layer is sputter deposited on the bottom layer. A protective overcoat comprising carbon is sputter deposited on the magnetic layer and a lubricious topcoat is formed on the protective oboecoat. This layer is 2 × 10 -7 Torr in the base pressure, at about 200 ℃ substrate temperature of 300 ℃, about -250V and the substrate bias sputtering of 30W / cm 2 from the 2W / cm 2 using a sputtering gas flow rate of about 15sccm of Sputtered deposition can be used to optimize magnetic properties using power density.
본 발명의 일 실시예는 도 2에 개략적으로 도시되어 있으며, NiP 도금된 Al과 같은 비자성 기판(20)을 포함한다. 기판(20)의 각 면에는 실질적으로 6각형인 산화 알루미늄 셀의 균일한 벌집 모양 패턴을 포함하는 산화 피막 스퍼터링 증착된 Al층(21,21')이 형성된다. NiAl과 같은 시드층(22,22')은 벌집 모양의 패턴에 스퍼터링 증착된다. CrV와 같은 하부층(23,23')은 시드층(22,22')에 스퍼터링 증착되며, CoCrPtTa와 같은 자기층(24,24')은 하부층(23,23')에 스퍼터링 증착된다. 에피텍셜 성장동안, HCP 패턴은 패턴화된 경계가 자성 조각을 분리시키도록 패턴화된 층(21,21')의 형판을 따라 형성되며 따라서 조각들의 상호 반응을 최소로 하고 SNR을 개선할 수 있다. 탄소를 포함하는 보호 오버 코트와 같은 통상적인 보호 오버 코트(25,25')는 자기층(24,24')에 스퍼터링 증착되며 통상적인 윤활층(26,26')이 또한 그 위에 형성된다.One embodiment of the present invention is schematically illustrated in FIG. 2 and includes a nonmagnetic substrate 20 such as NiP plated Al. On each side of the substrate 20, an oxide film sputter deposited Al layer 21, 21 'comprising a uniform honeycomb pattern of substantially hexagonal aluminum oxide cells is formed. Seed layers 22 and 22 ', such as NiAl, are sputter deposited in a honeycomb pattern. Lower layers 23, 23 ', such as CrV, are sputter deposited on seed layers 22, 22', and magnetic layers 24, 24 ', such as CoCrPtTa, are sputter deposited on lower layers 23, 23'. During epitaxial growth, the HCP pattern is formed along the template of the patterned layers 21, 21 'such that the patterned boundaries separate the magnetic pieces, thus minimizing the interaction of the pieces and improving the SNR. . Conventional protective overcoats 25 and 25 ', such as protective overcoats comprising carbon, are sputter deposited on magnetic layers 24 and 24' and conventional lubricating layers 26 and 26 'are also formed thereon.
일 실시예One embodiment
본 발명에 따른 자기 기록 매체는 자기 기록 비트 크기에 적당한 약 500Å의 깊이와 약 500Å의 지름을 가지는 6각형셀을 포함하는 벌집 형태의 산화 알루미늄 패턴을 형성하기 위해 NiP/Al상에 Al층을 스퍼터링 증착하고 상기 Al층에 산화 피막을 형성하여 이루어진다. NiAl 시드층은 산화 피막 형성된 Al층에 증착되고 CrV 하부층은 NiAl 시드층에 증착되며 CoCrPtTa 자기층은 CrV 하부층에 증착된다. 탄소를 포함하는 보호 오버코트는 CoCrPtTa층에 증착된다. Al층은 4%의 H3PO4솔루션으로 산화 피막이 형성되며 그 결과는 도 3에 도시되어 있다. 도 3의 왼쪽 부분은 산화 피막이 형성되기 전의 Al층을 나타내며 오른쪽 부분은 산화 피막이 형성된 후의 벌집형 구조를 나타낸다.The magnetic recording medium according to the present invention sputters an Al layer on NiP / Al to form a honeycomb-shaped aluminum oxide pattern comprising a hexagonal cell having a depth of about 500 mm 3 and a diameter of about 500 mm suitable for a magnetic recording bit size. It is made by depositing and forming an oxide film on the Al layer. The NiAl seed layer is deposited on the anodized Al layer, the CrV bottom layer is deposited on the NiAl seed layer, and the CoCrPtTa magnetic layer is deposited on the CrV bottom layer. A protective overcoat comprising carbon is deposited on the CoCrPtTa layer. The Al layer is formed of an oxide film with 4% H 3 PO 4 solution and the result is shown in FIG. 3. The left part of Fig. 3 shows the Al layer before the oxide film is formed and the right part shows the honeycomb structure after the oxide film is formed.
비교 (표준) 자기 기록 매체는 본 발명을 대표하는 자기 기록 매체를 형성하는데 있어서 실질적으로 동일한 층과 증착 상태를 이용하여 이루어진다. 여기에서 Al층이 기판상에 스퍼터링 증착되지 않으며 산화 피막이 형성되는 것은 제외된다. 두 매체의 자기 특성은 비파괴 회전 디스크 자력계를 이용하여 테스팅된다. 기록 특성과 매체 잡음은 0.35μin 갭 길이와 2.1μin의 공칭 플라잉 높이를 가지는 자기 저항(MR) 헤드를 포함하는 Guzik 1601 테스터를 사용하는 240kfci(인치당 킬로 플럭스 변화)의 선형 밀도에서 측정된다.The comparative (standard) magnetic recording medium is made using substantially the same layer and deposition state in forming a magnetic recording medium representing the present invention. Here, the Al layer is not sputter deposited on the substrate, except that an oxide film is formed. The magnetic properties of both media are tested using a non-destructive rotating disk magnetometer. Recording characteristics and media noise were measured at a linear density of 240 kfci (kilo flux change per inch) using a Guzik 1601 tester with a magnetoresistive (MR) head with a 0.35 μin gap length and a nominal flying height of 2.1 μin.
테스트 결과는 도 4a와 도 4b에 나타나 있다. 도 4a는 본 발명에 따른 매체(패턴화된 하부층)와 비교 (표준) 매체의 자기 특성을 도시한다. 도 4a에서 기판위에 패턴 Al층을 사용하는 것은 Hr을 증가시킨다.The test results are shown in FIGS. 4A and 4B. 4A shows the magnetic properties of a medium (patterned underlayer) and a comparative (standard) medium according to the present invention. Using a patterned Al layer on the substrate in FIG. 4A increases Hr.
도 4b에는 비교 (표준) 자기 기록 매체에 대해 약 0.5에서 약 1dB의 개선된 SNR을 보이는 본 발명에 따른 자기 기록 매체가 도시되어 있다.4b shows a magnetic recording medium according to the present invention showing an improved SNR of about 0.5 to about 1 dB for a comparative (standard) magnetic recording medium.
본 발명에 따라, 패턴화되어 산화 피막이 형성되는 Al 산화층은 면적당 기록 밀도를 증가시키기 위해 비자성 기판에 형성된다. 산화 피막 패턴은 임의의 비자성 기판에 형성될 수 있으며, 전형적으로 약 50Å에서 약 10,000Å의 깊이와 약 50Å에서 약 5000Å의 지름을 가지는 단일 6각형 유니트 셀을 포함하는 실질적으로 6각형인 벌집 형태의 구조를 나타낸다. 통상적인 마그네트론 스퍼터링 기술이 본 발명에 따른 자기 기록 매체를 제조하기 위해 사용될 수 있다. 따라서 본 발명은 현존 제조 장치에 쉽게 통합될 수 있다. 본 발명은 개선된 Hr, SNR 및 S*을 가진 높은 면적당 기록 밀도에 적당한 자기 기록 매체를 형성하도록 한다. 본 발명은 또한 패턴 경계로 자성 셀을 분리시킴으로써 SNR이 개선되며 따라서 자성의 상호 작용이 억제된다. 본 발명에 의하면 임의의 여러 타입의 자기 기록 매체, 특히 개선된 플라잉 높이를 가지는 얇은 필름 디스크와 같은 자기 기록 매체를 제조할 수 잇다.According to the present invention, an Al oxide layer patterned to form an oxide film is formed on a nonmagnetic substrate to increase the recording density per area. The oxide film pattern can be formed on any nonmagnetic substrate and is typically a substantially hexagonal honeycomb form comprising a single hexagonal unit cell having a depth of about 50 microns to about 10,000 microns and a diameter of about 50 microns to about 5000 microns. It shows the structure of. Conventional magnetron sputtering techniques can be used to produce the magnetic recording medium according to the present invention. Thus, the present invention can be easily integrated into existing manufacturing apparatus. The present invention makes it possible to form a magnetic recording medium suitable for high density per area recording density with improved Hr, SNR and S *. The present invention also improves SNR by separating magnetic cells at pattern boundaries and thus magnetic interaction is suppressed. The present invention makes it possible to produce any of several types of magnetic recording media, in particular magnetic recording media such as thin film discs with improved flying heights.
본 발명의 일 실시예가 본 명세서에 도시되거나 기록되어 있으며, 본 발명의 영역내에서 다양한 변용 및 수정이 가능하다.One embodiment of the invention is shown or recorded herein, and various modifications and variations are possible within the scope of the invention.
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