KR20040025708A - 박막 스퍼터링 방법, 제조 장치 및 디스크 드라이브 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 박막의 조성을 변화시키는 방법이 개시한다. 스퍼터링 시스템에서 기본적인 플라즈마 필드 분포는 기판의 표면을 따라서 비균일한 전계를 생성함으로써 조작되며 이로써 타겟 원소를 차별적으로 다시 스퍼터링함으로써 조성을 변화시킨다. 비균일한 전계는 도전성 표면과 접촉하고 있는 하나 이상의 전극에 의해서 또는 RF 바이어스 신호를 사용함으로써 인가된다. 이 비균일한 전계는 박막의 표면을 치는 플라즈마 내에서 생성된 이온의 운동 에너지를 조절하는데 사용된다. 스퍼터링 가스 이온 및 중성 입자의 운동 에너지 및 질량은 재스퍼터링 레이트(re-sputtering rate)에 영향을 주기 때문에, 비균일한 전계는 질량에 따라서 증착되고 있는 원소들에 영향을 준다. 기판의 도전성 표면 상의 다수의 지점에서 변하는 전기 전위를 인가함으로써, 기판의 표면을 가로지르는 전계는 다양한 패턴으로 조절될 수 있다. 가령, 전계는 디스크의 주변부를 따라서 및/또는 방사 방향으로 변화될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 방사 방향 전압 구배가 자기막의 백금 농도를 방사 방향으로 조절하기 위해서 그 상에 자기 박막이 형성되고 있는 디스크의 도전성 표면에 인가된다. 방사 방향의 백금 농도를 조절함으로써 방사 방향의 보자력을 조절할 수 있다.
Description
통상적인 종래 기술 헤드 및 디스크 시스템(10)이 도 1에 도시된다. 동작 시에, 자기 트랜스듀서(20)는 디스크(16) 위에서 떠 있도록 서스펜션(suspension)(13)에 의해서 지지된다. 통상적으로 "헤드" 또는 "슬라이더"로 지칭되는 자기 트랜스듀서(20)는 자기 전이를 기록하는 요소(기록 헤드(23))와 자기 전이를 판독하는 요소(판독 헤드(12))로 구성된다. 판독 헤드(12) 및 기록 헤드(23)로부터의/로의 전기 신호는 서스펜션(13)에 부착되거나 그 내에 내장된 도전성 경로(리드)(14)를 따라서 이동한다. 통상적으로, 각 판독 헤드 및 기록 헤드(12,23)에 대해서 두 개의 전기 컨택트 패드(도시되지 않음)가 존재한다. 배선 또는 리드(14A,14B,15A,15B)는 이 패드에 접속되며 암(13) 내에서 암 전자장치(도시되지 않음)로 라우팅된다. 자기 트랜스듀서(20)는 원형 트랙(도시되지 않음)을 판독 및 기록하기 위해서 디스크(16)의 중앙으로부터 방사 방향으로 변하는 거리에 있는 지점에 걸쳐서 배치된다. 디스크(16)는 스핀들(18)에 부착되며 이 스핀들은 디스크(16)를 회전시키는 스핀들 모터(24)에 의해서 구동된다. 디스크(16)는 다수의 박막(21)이 그 상에 증착된 기판(26)을 포함한다. 박막(21)은 기록 헤드(23)가 정보가 인코딩된 자기 전이를 그 내에 기록하는 강자성 물질을 포함한다.
도 2는 종래 기술 디스크(16)의 단면을 도시한다. 통상적인 기판(26)은 강하게 폴리싱된 NiP의 비전기 코팅부(an electroless coating)를 갖는 AlMg의 도전성 디스크이다. 디스크(16) 상의 박막(21)은 통상적으로 기판(26) 상에 증착되는 크롬 또는 크롬 합금 하부층(31)을 포함한다. 기록층(33)은 코발트, 니켈, 철의 다양한 합금을 기반으로 한다. 탄탈륨 및 붕소와 같은 추가 원소들이 그레인을 자기적으로 격리시키기 위해서 사용된다. 보호성 피복 층(35)이 사용되어 마모 및 부식을 막는다. 3 막 디스크는 오직 예시적인 것이다. 다양한 시드층(도시되지 않음), 다수의 하부층(도시되지 않음), 라미네이트된 자기 막(laminated magnetic films)(도시되지 않음)은 종래 기술에서 기술되었다. 또한, AlMg 이외의 다른 물질이 기판으로서 사용된다.
자기 디스크(16)가 차후의 디스크 드라이브(10)를 위해서 설계될 때, 목표 보자력 범위는 전체 시스템 요구 사항에 근거하여 결정된다. 가령, 보자력의 상한치는 자기 막(33)에서 전이를 유발할 수 있는 기록 헤드(23)의 능력에 의해서 설정된다. 그러므로, 디스크 설계자의 임무 중 하나는 가능한 최고의 보자력보다는 특정한 보자력 범위를 획득하는 것이다. 보자력을 조절하는 한가지 방법은 자기막(33)의 백금 농도가 막의 보자력에 직접 영향을 주도록 알려진다는 사실에 기인한다. 한계치 내에서, 백금 농도의 한계치에 근사한 변화(a marginal change)는 예측가능한 양 만큼 보자력에 직접적으로 영향을 줄 것이다. 자기막(33)의 조성은 스퍼터링 타겟의 조성을 양호한 레벨의 정확도로 반영하며, 이로써 스퍼터링 타겟에서의 백금 농도의 한계치에 근사한 증가는 증착된 막에 반영된다.
매크로 레벨에서, 자기막(33)의 보자력은 방사 방향으로 그리고 주변부에서 아주 균일하는 것이 바람직하다. 그러나, 보자력이 근소한 방사 방향 구배를 갖는 것을 바람직하게 하는 디스크 드라이브 내의 여러 요인이 존재한다. 가령, 일정한 회전 속도에서, 디스크(16) 상에서 트랜스듀서(20)의 비행 높이는 내부 직경(ID)에서 디스크의 외부 직경(OD)까지 변한다. 이 비행 높이는 자기막(33) 내의 기록 헤드(23)에 의해 생성된 자계 강도에 직접적으로 영향을 준다. (일정한 rpm에 대해서) 선형 속도는 ID에서보다 OD에서 보다 높다. 이로써, 헤드는 ID에 비해서 OD에서 보다 높이 비행한다. 이는 OD에서 마모성 문제를 초래한다.
막은 요구된 자기 특성을 제공하도록 최적화된 조성을 갖는 합금 타겟으로부터의 스퍼터링에 의해서 성장한다. 타겟 물질은 양전하를 띠고 있는 스퍼터 가스 이온(통상적으로 아르곤)을 가속시키기 위해서 음전압에서 유지된다. 이러한 구성에서 접지 전위는 통상적으로 챔버 벽이다. 기판은 접지되지 않는다. 자기 디스크(16)를 제공하는 데 사용되는 현재의 기술의 스퍼터링 시스템은 디스크 기판에 네거티브 바이어스 또는 포지티브 바이어스를 제공할 수 있는 능력을 제공한다. 사용된 전압은 통상적으로 -300 볼트의 크기이다.
발명의 개요
박막의 조성을 변화시키는 방법이 개시된다. 스퍼터링 시스템에서 기본적인 플라즈마 필드 분포는 기판의 표면을 따라서 비균일한 전계를 생성함으로써 조작되며 이로써 타겟 원소를 차별적으로 다시 스퍼터링함으로써 조성을 변화시킨다. 비균일한 전계는 도전성 표면과 접촉하고 있는 하나 이상의 전극에 의해서 또는 RF 바이어스 신호를 사용함으로써 인가된다. 이 비균일한 전계는 박막의 표면을 치는 플라즈마 내에서 생성된 이온의 운동 에너지를 조절하는데 사용된다. 스퍼터링 가스 이온 및 중성 입자의 운동 에너지 및 질량은 재스퍼터링 레이트(re-sputtering rate)에 영향을 주기 때문에, 비균일한 전계는 질량에 따라서 증착되고 있는 원소들에 영향을 준다. 기판의 도전성 표면 상의 다수의 지점에서 변하는 전기 전위를 인가함으로써, 기판의 표면을 가로지르는 전계는 다양한 패턴으로 조절될 수 있다. 가령, 전계는 디스크의 주변부를 따라서 및/또는 방사 방향으로 변화될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 방사 방향 전압 구배가 자기막의 백금 농도를 방사 방향으로 조절하기 위해서 그 상에 자기 박막이 형성되고 있는 디스크의 도전성 표면에 인가된다. 방사 방향의 백금 농도를 조절함으로써 방사 방향의 보자력을 조절할 수 있다.
따라서, 본 발명은 박막을 스퍼터링하는 방법을 제공하며, 이 방법은 제 1원소가 제 2 원소보다 높은 원자량을 갖는 제 1 원소 및 제 2 원소를 포함하는 타겟을 스퍼터링 챔버 내에 설치하는 단계와, 적어도 제 1 전극과 전기적으로 접촉하는 도전성 표면을 갖는 기판을 배치시키는 단계와, 상기 제 1 원소 및 상기 제 2 원소의 양이온(positive ion)을 포함하는 플라즈마를 생성하는 단계와, 상기 제 1 전극에 제 1 전위를 인가함으로써 상기 제 1 원소를 차별적으로 재스퍼터링하여 상기 도전성 표면을 따라서 비균일한 전계를 형성하여 상기 제 1 원소의 원자 퍼센티지가 변화되도록 상기 도전성 표면을 따라서 상기 박막을 증착하는 단계를 포함한다. 바람직하게는 상기 기판은 중앙 홀을 갖는 디스크이며 상기 제 1 전극은 외부 직경에서 상기 도전성 표면과 접촉하고 상기 비균일한 전계는 상기 디스크의 도전성 표면 상의 방사 방향 라인을 따라서 단조롭게 변한다.
이 방법에서 사용된 상기 제 1 원소는 바람직하게는 백금이며 상기 제 2 원소는 바람직하게는 코발트이며 상기 기판은 디스크이다. 가장 적합하게는 상기 제 1 전극은 상기 디스크의 주변부 주위에서 상기 디스크와 접촉하며 바람직하게는 상기 비균일한 전계는 상기 디스크 상의 방사 방향 위치에 따라서 변하며 상기 백금의 원자 퍼센티지의 변화는 상기 디스크의 방사 방향 라인을 따라서 생성된다. 상기 백금의 원자 퍼센티지는 바람직하게는 상기 디스크의 주변부에서 가장 낮다.
기판이 디스크가 되는 방법에서 바람직하게는 상기 박막은 자기적이며(magnetic) 상기 디스크 상의 방사 방향 라인을 따라 구배진 보자력을 가지며 가장 바람직하게는 상기 보자력은 상기 디스크의 주변부에서 가장 낮다.
본 방법은 바람직하게는 상기 도전성 표면을 제 2 전극과 전기적으로 접촉하도록 배치하는 단계와, 상기 제 1 전위와 다른 제 2 전위를 상기 제 2 전극에 인가하는 단계를 더 포함하며 보다 바람직하게는 상기 도전성 표면을 제 2 전극과 접촉하도록 배치하는 단계와, 상기 제 1 전위와 상기 제 2 전위와 다른 제 3 전위를 상기 제 3 전극에 인가하는 단계를 더 포함한다.
이와 달리, 본 방법은 상기 도전성 표면을 소정 패턴으로 구성된 다수의 전극과 접촉하도록 배치하는 단계와, 비균일한 전위를 상기 다수의 전극에 인가하여 상기 디스크 표면을 가로질러 상기 전계 분포를 조절하여 상기 도전성 표면을 따라서 상기 제 1 원소의 원자 퍼센티지의 변화 패턴을 생성하는 단계를 더 포함하며, 여기서 상기 다수의 전극은 동심 어레이(a concentric array)로 구성된다. 상기 제 1 원소의 원자 퍼센티지는 바람직하게는 주변부에서 변하며, 특히 상기 제 1 원소의 원자 퍼센티지의 변화는 주변부에서 분포된 서보 아일랜드(servo island)를 형성한다.
다른 실시예에서, 본 발명은 기판, 상기 기판의 표면 상에 존재하며 적어도 제 1 원소 및 제 2 원소를 포함하는 박막을 포함하는 제품을 제공하되, 상기 제 1 원소의 원자 퍼센티지는 상기 표면 상의 라인을 따라서 체계적으로 변한다. 상기 제 1 원소는 바람직하게는 백금이며 상기 제 2 원소는 바람직하게는 코발트이며 상기 기판은 디스크이며 상기 박막은 자기적이고 상기 백금의 원자 퍼센티지는 상기 표면 상의 방사 방향 위치에 따라서 변한다. 상기 자기 박막은 바람직하게는 표면 상의 방사 방향 위치에 따라서 변하는 보자력을 갖는다. 상기 백금의 원자 퍼센티지는 바람직하게는 상기 디스크의 주변부에서 가장 낮으며 가장 바람직하게는상기 백금의 원자 퍼센티지는 상기 디스크의 주변부에서 가장 높다.
기판은 바람직하게는 디스크이며 상기 제 1 원소의 원자 퍼센티지는 패턴을 형성하는 디스크 상의 동심 밴드(concentric band) 내에서는 동일하고 이와 달리 기판은 디스크이며 제 1 원소의 원자 퍼센티지는 주변부에서 변한다. 이와 달리, 기판은 디스크이며 박막은 자기적이며 제 1 원소의 원자 퍼센티지의 변화는 주변부에 분포된 서보 아일랜드를 형성한다.
다른 실시예에서, 본 발명은 디스크 드라이브를 제공하는데, 이 디스크 드라이브는 판독 헤드 및 기록 헤드를 포함하는 자기 트랜스듀서와, 스핀들과, 상기 스핀들 상에 실장된 자기 박막을 포함하되, 상기 자기 박막은 코발트 및 백금을 포함하며, 상기 자기 박막은 백금의 원자 퍼센티지의 체계적인 패턴의 변화를 갖는다. 자기 박막은 바람직하게는 백금의 원자 퍼센티지의 방사 방향 구배에 대응하는 보자력의 방사 방향 구배를 갖는다. 백금의 원자 퍼센티지는 디스크의 주변부에서 가장 낮고 이와 달리 백금의 원자 퍼센티지는 디스크의 주변부에서 가장 높다. 백금의 원자 퍼센티지는 바람직하게는 패턴을 형성하는 디스크 상의 동심 밴드 내에서 동일하다. 백금의 원자 퍼센티지는 주변부에서 변한다. 바람직하게는 백금의 원자 퍼센티지의 변화는 주변부에 분포된 서보 아일랜드를 형성한다.
제 4 실시예에서, 본 발명은 박막을 스퍼터링하는 방법을 제공하며, 이 방법은 제 1 원소가 제 2 원소보다 높은 원자량을 갖는 제 1 원소 및 제 2 원소를 포함하는 타겟을 스퍼터링 챔버 내에 설치하는 단계와, 상기 제 1 원소 및 상기 제 2 원소의 양이온(positive ion)을 포함하는 플라즈마를 생성하는 단계와, 적어도 제1 전극과 전기적으로 접촉하는 기판을 배치하는 단계와, 상기 제 1 전극에 RF 전위를 인가함으로써 상기 제 1 원소를 차별적으로 재스퍼터링하여 상기 기판의 표면을 따라서 비균일한 전계를 형성하여 상기 제 1 원소의 원자 퍼센티지가 변화되도록 상기 기판의 표면을 따라서 상기 박막을 증착하는 단계를 포함한다. 바람직하게는 상기 기판은 중앙 홀을 갖는 디스크이며 상기 제 1 전극은 외부 직경에서 상기 도전성 표면과 접촉한다.
이 방법에서 사용된 상기 제 1 원소는 바람직하게는 백금이며 상기 제 2 원소는 바람직하게는 코발트이며 상기 기판은 디스크이다. 상기 비균일한 전계는 상기 디스크 상의 방사 방향 위치에 따라서 변하며 상기 백금의 원자 퍼센티지의 변화는 상기 디스크의 방사 방향 라인을 따라서 생성된다. 가장 바람직하게는, 상기 박막은 자기적이며 디스크 상의 방사 방향 라인을 따라서 구배진 보자력을 갖는다. 기판은 가장 적합하게는 디스크이며, 비균일한 전계는 디스크 상의 방사 방향 라인을 따라서 변하며, 상기 제 1 원소의 원자 퍼센티지의 변화는 상기 방사 라인을 따라서 생성되며, 상기 박막은 자기적이며 상기 제 1 원소의 원자 퍼센티지의 변화에 대응하는 보자력의 변화를 갖는다.
본 방법의 다른 실시예에서, 기판은 디스크이며 상기 제 1 원소의 원자 퍼센티지는 패턴을 형성하는 디스크 상의 동심 밴드 내에서 동일하다. 이와 달리, 기판은 디스크이며 제 1 원소의 원자 퍼센티지는 주변부에서 변한다. 바람직하게는 기판은 디스크이며 박막은 자기적이며 제 1 원소의 원자 퍼센티지의 변화는 주변부에 분포된 서보 아일랜드를 형성한다.
본 발명은 자기 박막 디스크(magnetic thin film disk) 및 이의 제조 방법에 관한 것이며, 특히 비균일한 조성으로 인해서 비균일한 자기 특성을 갖는 자기 박막 매체 및 비균일한 조성을 생성하는 방법에 관한 것이다.
도 1은 디스크 드라이브 내의 헤드 및 관련 구성 요소 간의 관계를 나타내는 종래 기술의 도면,
도 2는 자기 박막 디스크에 대한 일종의 종래 기술 층 구조물의 도면,
도 3은 스퍼터링 동안 디스크 기판에 바이어스를 인가하기 위한 기계적 셋업의 도면,
도 4는 라인 IV를 따라서 도 3에 도시된 디스크 및 캐리어의 중간라인 단면도,
도 5는 본 발명에 따른 스퍼터링 챔버에서 디스크 및 캐리어의 중간라인 단면을 따르는 전계 구배의 도면,
도 6은 방사 방향 거리로 도시된 본 발명에 따른 디스크의 백금 농도를 나타내는 실험적 데이터의 그래프,
도 7은 도 6의 디스크에 대한 백금 농도 대 보자력 Hc 를 도시하는 실험적 데이터의 그래프,
도 8은 본 발명에 따라 다수의 전극으로 인가된 기판의 중간라인 단면을 따르는 비균일한 전계의 도면.
도 3은 디스크(16)에 전압 바이어스를 인가하면서 박막을 스퍼터링하는 방법을 도시한다. 디스크(16)는 전압 소스(43)에 의해 접속된 도전성 캐리어(41)에의해서 기계적으로 지지된다. 전압 소스(43)의 전압 범위는 대략 -150 내지 -600 볼트가 되어야 한다. 통상적으로 디스크(16)의 양 측면이 사용되는데 이로써 캐리어(41)는 필요한 만큼 이상으로 어느 한 쪽의 표면을 모호하게 만들지 않으면서 디스크(61)를 지지하도록 설계될 필요가 있다. 이를 위한 수 많은 방법이 알려져 있으나 세부 사항은 본 발명의 범위에서 벗어난다. 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기 위해서, 외부 주변부를 둘러서 이와 달리 내부 직경을 둘러서 실질적으로 연속적인 방식으로 전기 도전체와 접촉하는 디스크(16)를 구비하는 것 만이 필요하다. 캐리어(41)는 스퍼터링 시스템을 통한 통로를 통해서 이동할 수 있는 수 많은 디스크(16)를 지지하는 대형 이동가능한 랙(rack)일 수 있거나 단일 디스크(16)의 정지형 지지 구조물로 설계될 수 있다.
도 4는 라인 IV를 따라 도 3의 캐리어(41) 및 디스크(16)의 중간라인 단면도이다. 이 단면도에서 캐리어(41)는 디스크(16)를 지지하는 캐리어(41) 내에서 홀의 전체 주변을 둘러서 연장하는 협폭 립(a narrow lip)(42)에 의해서 디스크(16)를 지지한다. 이 구성에서 실질적으로 모든 디스크(16)의 양 측면들이 스퍼터링을 위해서 노출된다. 그러나, 보다 중요하게는, 디스크(16)의 외부 주변부가 도전성 캐리어(41)와 연속적으로 접촉하고 있기 때문에, 네거티브 바이어스 전압으로부터 생성되는 전계는 디스크(16)의 주변부를 둘러서 균일하다.
도 5는 도 4의 동일한 중간라인 단면도이지만 여기에서는 디스크(16) 및 캐리어(41)는 스퍼터링 가스 이온 및 타겟 스퍼터링 원소들을 포함하는 플라즈마(43)를 포함하는 스퍼터링 챔버(50) 내에서 도시된다. CoCrPt 자기 막이 활성 가스로서 아르곤을 사용하여 증착되는 경우에, 플라즈마는 스퍼터링 가스의 양이온 및 중성 입자 뿐만 아니라 중성 입자, 전하를 띠는 코발트, 백금, 크롬을 포함한다. 디스크(16) 주위에서 생성되는 전계는 디스크의 평면에 대해 수직으로 표시된 화살표로 표시된다. 화살표는 디스크(16)의 오직 한 측면만에서 표시되는데 그 이유는 도시의 단순성을 위한 것이며 요소의 참조 부호를 달기 위한 것이지만 화살표가 표시되지 않는 측면 상에서도 전계가 존재하여 대칭적 구조를 이룬다. 화살표의 크기는 선택된 기준선에 대한 전계의 강도를 표시한다. 절대적으로, 전계의 변화 정도는 작지만 그럼에도 상당하다. 도시된 전계는 디스크(16)의 주변부에서 최대이며 내부 직경으로 갈 수록 그 값은 단조롭게 감소하게 된다.
전계는 디스크(16)에 대해서 플라즈마(43) 내의 양이온을 가속시킨다. 전계 바이어스가 존재하지 않을 경우에는, 양이온은 오직 타겟 물질에 대해서만 가속된다. 기판에 네거티브 바이어스를 가하게 되면 양이온 침투로 인해서 박막 표면이 성장한다. 성장하는 박막 표면 상에서 주요한 침투 물질은 양 전하를 띤 아르곤 이온이다. 이로써, 재스퍼터링 효과가 생성되며 전계가 외부 직경에서 강하기 때문에, 이에 따라서 가속도도 외부 직경에서 보다 크게 된다. 막 성장 동안의 재스퍼터링 효과는 D.W.Hoffman에 의한 "Intrinsic Re-sputtering - Theory and Experiment"(J. Vac. Sci. Tech. A(8), 3707, (1900))에서 개시된다. 진성 재스퍼터링 효율은 타겟 물질 (Mt)과 스퍼터링 가스 (Mg)의 질량비에 크게 의존하며 다음의 미소한 파라미터 (Mt - Mg) / (Mt + Mg) 에 대해서 선형 의존도를 보인다. 실험적으로, 아르곤 이온(질량 = 40 amu)은 코발트(59 amu) 또는 크롬(52 amu)보다백금(195 amu)을 보다 효율적으로 재스퍼터링한다. 재스퍼터링 효율이 스퍼터링 이온의 에너지에 의존한다고 호프만은 말한다. 재스퍼터링 효율은 기판 바이어스에 의해 제공되며 이전에 상술한 바과 같이 외부 직경(OD)에서 최대가 된다. 그러므로, 백금은 전계가 보다 큰 경우에 이온화된 스퍼터링 양이온 아르곤 가스에 의해서 보다 효과적으로 재스퍼터링될 것이다. 이러한 차별적인 재스퍼터링으로 인해서 백금 농도가 감소되며 이로써 전계는 최대가 된다. 위의 캐리어 실례에서 전계가 디스크(16)의 방사 방향을 따라서 감소하기 때문에, 백금 농도는 외부 직경(주변부)에서 내부 직경으로 방사 방향 라인을 따라서 증가할 것이다.
도 6은 방사 방향 거리로 도시된 스퍼터링된 디스크(16)의 백금 농도의 실험적 데이터를 도시한다. 디스크(16)는 Ulvac사로부터 상업적으로 입수가능한 것과 같은 스퍼터링 시스템을 통한 다중디스크 통로 내의 캐리어(41)에 의해서 지지되었다. 기판(26)은 NiP 코팅부를 갖는 AlMg였다. 하부층은 CrV이다. 자기 막 및 타겟 물질은 CoPtCrTa였다. 바이어스 전압은 약 -300 볼트였다. 백금 농도는 마이크로프로브(그래프 상에서는 정방형) 및 XRF(그래프 상에서는 원형)에 의해서 측정되었다. 각 측정 방법은 외부 주변에서 내부 직경으로 갈수록 백금 농도가 증가함을 보였다. 35mm 방사 방향 라인을 따르는 백금 농도의 총 증가 정도는 대략 2 원자 % 즉 약 9 내지 11 원자 %에 해당한다. 백금 농도의 기울기는 전압 소스가 디스크의 내부 직경으로 시프트된다면 역전될 것이다.
도 7은 도 6의 동일한 디스크에 대한 백금 농도 대 보자력 Hc의 그래프이다. 2 원자 % 의 백금 농도 증가의 경우, 보자력과 백금 농도 간의 관계가 분명하게 보이는 바와 같이 약 2550 Oe 에서 2800 Oe로의 보자력의 증가를 보인다.
디스크의 표면을 가로질러 전계 분포를 변화시키는 방법은 선형으로 증가하거나 감소하는 전계에만 한정되는 것은 아니다. 디스크의 표면을 가로지르는 특정 바이어스 컨택트 및 기하 구조가 사용되어 변하는 조성 특성을 갖는 상이한 밴드 및/또는 섹터를 생성할 수 있다. 가령, 각각이 선택된 전위로 유지되는 바이어스 컨택트들의 동심 어레이는 기판과 접촉하게 되어 디스크 표면을 가로지르는 전계 분포를 조절할 수 있다. 상술된 실시예들은 방사 방향 라인을 따르는 전계의 조절을 형성했지만, 바이어스 컨택트들의 어레이를 사용하여 역시 주변부에서 조절이 발생하도록 할 수 있다. 이러한 방식으로의 조성 변화는 보자력를 크게 조절할 수 있는 서보 아일랜드 또는 섹터가 주변부에서 분포되게 할 수 있다. 디스크 드라이브에서 사용되도록 패터닝된 매체는 또한 트랙 폭을 증가시키는 방식으로서 제안될 수 있다. 본 발명의 방법을 사용하여 패터닝된 자기 매체는 디스크의 표면을 가로지르는 전계 분포를 알맞게 조절함으로써 생성될 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 다수의 전극(67)으로 인가된 기판(17)의 중간라인 단면을 따르는 비균일한 전계를 도시한다. 이전의 실시예는 또한 캐리어였던 단일 전극을 사용하였다. 이 두 개의 기능부는 동일한 부재로 제공될 필요가 없다. 도 8의 전극(67)은 한 표면에서 기판(17)과 접촉하며 증착이 발생하는 반대 표면에서는 전계를 생성한다. 전극(67)은 포인트 컨택트 요소로서 도시되었지만 임의의 형상일 수 있다. 전극(67)은 독립형 전력 소스에 접속될 수 있으며 이로써 이 전력 소스는 각각의 전극이 다른 전극과 무관한 전위를 갖도록 하며 이로써 특정 애플리케이션에 대해서 전계 변화를 조절하는데 있어서 최대의 융통성을 제공한다. 도 8의 실시예의 전극(67)은 기판의 평면에서 임의의 x-y 패턴으로 구성될 수 있다.
본 발명의 임의의 애플리케이션에서, 기판의 표면을 제외하고 기판은 도전성일 필요가 없다. 이로써, 유리와 같은 비금속 물질이 도전성 물질이 만일 표면에 도포된다면 본 발명의 방법에서 사용될 수 있다. 도전성 층은 다른 수단에 의해서 스퍼터링 또는 증착될 수 있다. RF 신호를 사용하여 바이어스가 인가되면, 표면은 도전성일 필요가 없다.
스퍼터링 분야에서, 스퍼터링 시스템의 변형은 정량적인 예측을 어렵게 하며, 그에 따라 위에서 제공된 실험 데이터는 그 기술에서의 질적인 관점의 이해를 위해 사용되어야 한다는 것이 널리 알려져 있다.
인가된 전계에 의해서 원소들의 질량에 따라서 박막의 조성을 변화시킬 수 있는 능력은 비자기 막과 디스크 형상이 아닌 기판에도 적용될 수 있다. 전계가 시간 또는 거리에 따라서 변할 수 있으며 원소들의 질량이 충분하게 다르다면, 본 발명의 기술은 사용될 수 있다.
Claims (10)
- 박막을 스퍼터링하는 방법에 있어서,제 1 원소 및 제 2 원소를 포함하는 타겟을 스퍼터링 챔버 내에 설치하는 단계━상기 제 1 원소는 상기 제 2 원소보다 높은 원자량을 가짐━와,적어도 제 1 전극과 전기적으로 접촉하는 도전성 표면을 갖는 기판을 배치시키는 단계와,상기 제 1 원소 및 상기 제 2 원소의 양이온(positive ion)을 포함하는 플라즈마를 생성하는 단계와,상기 제 1 전극에 제 1 전위를 인가함으로써 상기 제 1 원소를 차별적으로 재스퍼터링하여 상기 도전성 표면을 따라서 비균일한 전계를 형성하여 상기 제 1 원소의 원자 퍼센티지가 변화되도록 상기 도전성 표면을 따라서 상기 박막을 증착하는 단계를 포함하는박막 스퍼터링 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 기판은 중앙 홀(hole)을 갖는 디스크이며,상기 제 1 전극은 외부 직경에서 상기 도전성 표면과 접촉하고,상기 비균일한 전계는 상기 디스크의 도전성 표면 상의 방사 방향 라인을 따라서 단조 변화하는박막 스퍼터링 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 원소는 백금이며,상기 제 2 원소는 코발트이고,상기 기판은 디스크인박막 스퍼터링 방법.
- 제 2 항에 있어서,상기 박막은 자기적이며(magnetic) 상기 디스크 상의 방사 방향 라인을 따라 구배진 보자력을 갖는박막 스퍼터링 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 도전성 표면을 제 2 전극과 전기적으로 접촉하도록 배치하는 단계와,상기 제 1 전위와 다른 제 2 전위를 상기 제 2 전극에 인가하는 단계를 더포함하는박막 스퍼터링 방법.
- 제조물에 있어서,기판과,상기 기판의 표면 상에 존재하면서 적어도 제 1 원소 및 제 2 원소를 포함하는 박막을 포함하되,상기 제 1 원소의 원자 퍼센티지는 상기 기판의 표면 상의 라인을 따라서 체계적으로 변하는제조물.
- 제 6 항에 있어서,상기 기판은 디스크이며,상기 제 1 원소는 백금이고,상기 제 2 원소는 코발트이며,상기 박막은 자기적이고,상기 백금의 원자 퍼센티지는 상기 표면 상의 방사 방향 위치에 따라서 변하는제조물.
- 디스크 드라이브에 있어서,판독 헤드 및 기록 헤드를 포함하는 자기 트랜스듀서와,스핀들과,상기 스핀들 상에 실장된 자기 박막을 포함하되,상기 자기 박막은 코발트 및 백금을 포함하며,상기 자기 박막의 백금의 원자 퍼센티지는 체계적인 변화 패턴을 갖는디스크 드라이브.
- 제 8 항에 있어서,상기 자기 박막은 백금의 원자 퍼센티지의 방사 방향 구배에 대응하는 보자력의 방사 방향 구배를 갖는디스크 드라이브.
- 박막을 스퍼터링하는 방법에 있어서,제 1 원소 및 제 2 원소를 포함하는 타겟을 스퍼터링 챔버 내에 설치하는 단계━상기 제 1 원소는 상기 제 2 원소보다 높은 원자량을 가짐━와,상기 제 1 원소 및 상기 제 2 원소의 양이온을 포함하는 플라즈마를 생성하는 단계와,적어도 제 1 전극과 전기적으로 접촉하는 기판을 배치하는 단계와,상기 제 1 전극에 RF 전위를 인가함으로써 상기 제 1 원소를 차별적으로 재스퍼터링하여 상기 기판의 표면을 따라서 비균일한 전계를 형성하여 상기 제 1 원소의 원자 퍼센티지가 변화되도록 상기 기판의 표면을 따라서 상기 박막을 증착하는 단계를 포함하는박막 스퍼터링 방법.
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