KR20040105210A

KR20040105210A - 자기 기록 매체 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20040105210A
Application number: KR10-2004-7013795A
Authority: KR
Inventors: 무라오레이코; 고우케다카시; 카이츄이사다케; 키쿠치아키라
Original assignee: 후지쯔 가부시끼가이샤
Priority date: 2003-03-17
Filing date: 2003-03-17
Publication date: 2004-12-14
Also published as: WO2004084194A1; CN1639774A; EP1605442A1; US20050042480A1; EP1605442A4; JPWO2004084194A1

Abstract

자기 기록 매체로서, Co기 합금 재료로 이루어진 강자성층과, 이 강자성층 상에 배치된 Ru 또는 Ru기 합금 재료로 이루어진 비자성 결합층과, 비자성 결합층상에 배치된 Co기 합금 재료로 이루어진 자기 기록층을 포함하고 있다. 비자성 결합층은 Ar-N₂혼합 가스 분위기 속에서 스퍼터링에 의해 형성되기 때문에, 질소를 함유하고 있다. 스퍼터링 중의 질소 가스 분압은 6.7×10^-3∼3.7×10^-2Pa의 범위내이다.

Description

자기 기록 매체 및 그 제조 방법{MAGNETIC RECORDING MEDIUM AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR}

정보 처리 기술의 발달에 따라 컴퓨터의 외부 기억 장치에 이용되는 자기 디스크 장치에 대하여 고밀도화의 요구가 높아지고 있다. 이 요구를 만족하기 위한 자기 기록 매체에 요구되는 특성으로서, 예컨대, 자기 기록 매체의 고 S/Nm(출력:매체 노이즈비)화, 열 안정성의 향상을 들 수 있다. 매체 노이즈의 저감을 위해서는, 예컨대, 자성층을 형성하는 자성 입자의 미세화 및 자성 입자간의 자기적 상호 작용을 약화시킬 필요가 있다.

자성 입자를 미세화하는 방법으로서, 자기 기록층의 CoCr 합금에 Ta, Nb, B, P 등을 첨가하는 방법이 현재까지 보고되어 있다. 또한, 높은 보자력(Hc)을 얻기 위해서 자기 기록층의 CoCr 합금에 Pt를 첨가하는 것이 일반적으로 되어 있다. Cu를 첨가함으로써도 저tMr(Mr은 잔류 자화), 고보자력(Hc)의 자기 기록층을 형성할 수 있다. 자성 입자의 자기적인 상호 작용을 약화시키기 위해서는 자기 기록층을 구성하는 CoCr 합금의 Cr 함유량을 증가하고, 추가로 붕소(B) 첨가량을 증가하여결정 입계를 형성시켜, 자성 입자를 고립화하는 것이 유효하다는 것을 알 수 있다.

자기 기록층의 자화 용이축인 C축의 면내 배향성의 향상도 매체 노이즈의 저감으로 이어진다. 더욱이, 자기 기록층의 CoCr 합금의 결정 격자 사이즈에 가까운 적절한 Cr 합금 하지층(下地層)을 이용하는 기술, 자기 기록층에 비하여 높은 면내 배향성을 얻을 수 있는 Co기 합금으로 이루어진 중간층을 자기 기록층과 하지층 사이에 형성하는 기술 등이 지금까지 보고되어 있다(S. Ohkijima et al, Digest of IEEE-Inter-Mag., AB-03, 1997).

면내 자기 기록 매체에서는, 재생 파형의 펄스 폭(Pw50)과, 매체의 정자기 특성인 보자력(Hc), 잔류 자화(Mr), 자성층 막 두께(t) 사이에,

a∝(t×Mr/Hc)^1/2

Pw5O=(2(a+d)²+(a/2)²)^1/2

의 관계가 있는 것이 알려져 있다. 여기서, d는 자기 스페이싱을 나타낸다. 기본적으로 펄스 폭이 좁을수록 기록 재생 신호의 분해능이 향상된다. 따라서, 고밀도 기록 매체로서는 가능한 얇은 자성 막 두께로 가능한 한 높은 보자력을 발생하는 매체가 바람직하다.

그런데, 자성 입자의 미세화 및 고립화가 진행하면, 기록된 신호의 선밀도에 따라 증가하는 반자계와 열활성화에 의해 신호의 열화가 발생하는 문제가 있다. 지금까지, 열 안정성을 향상시키기 위한 일반적인 수법으로서, 이방성 자계(Hk)를 높게 하는 방법이 취해져 왔다. 그러나, 이방성 자계(Hk)를 너무 높게 하면, 자성 입자의 자화 반전에 필요한 자기 헤드의 기록 자계의 강도가 커지기 때문에, 자기 헤드의 라이트 성능이 부족하게 되는 것을 생각할 수 있다.

또한, 열 안정성을 향상시키는 방법의 하나로서, 키퍼 자기 기록 매체가 제안되어 있다. 키퍼층은 자성층(자기 기록층)과 자화 방향이 평행한 연자성층으로 이루어진다. 이 연자성층은 자성층의 위 또는 아래에 배치된다. 대부분의 경우, Cr 자기 절연층이 연자성층과 자성층 사이에 마련된다. 연자성층은 자성층에 기록된 비트의 반자계를 감소시킨다. 그러나, 자기 기록층과 연속적으로 교환 결합하는 연자성층의 결합에 의해 자성층 입자의 반결합이라는 목적이 달성되지 않게 되어 버린다. 그 결과, 매체 노이즈가 증대한다.

한편, 일본 특허 공개 제2001-56924호 공보에서는, 적어도 하나의 교환층 구조와 상기 교환층 구조상에 마련된 자기 기록층을 구비하고, 교환층 구조는 강자성층과 이 강자성층상에 마련된 비자성 결합층을 포함하며, 강자성층 및 자기 기록층은 서로 자화 방향이 반평행하게 되는 자기 기록 매체가 제안되어 있다. 이 자기 기록 매체에서는, 기록 자계가 외부에서 인가되면 자기 기록층과 강자성층의 자화 방향이 서로 평행 상태가 되고, 그 후 기록 자계를 인가하지 않는 잔류 자화 상태에서는 강자성층의 자화 방향이 반전하여 자기 기록층의 자화 방향과 반평행 상태가 된다. 강자성층의 자화 방향이 반전함으로써, 전체적으로 외관상의 막 두께를 증가시킬 수 있기 때문에, 자기 기록 매체의 성능에 악영향을 미치는 일없이, 기록된 비트의 열 안정성을 향상시키고, 매체 노이즈를 저감할 수 있으며, 신뢰성이 높은 고밀도 기록을 행할 수 있는 자기 기록 매체를 실현할 수 있다.

열 안정성을 향상시키고, 매체 노이즈를 저감시키는 방법으로서, 전술한 바와 같은 교환층 구조가 유효하다. 이 교환층 구조를 갖는 자기 기록 매체에 있어서, 열 안정성을 향상시키기 위해서는 자기 기록층과 강자성층의 자화 방향을 반평행 상태로 하는 교환 결합 자계가 충분한 강도로 생기는 것이 바람직하다.

특허문헌 1

일본 특허 공개 제2001-56922호 공보

특허문헌 2

일본 특허 공개 제2001-56924호 공보

본 발명은 고밀도 기록에 알맞은 자기 기록 매체 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

도 1은 본 발명 실시 형태의 자기 기록 매체의 구성도이다.

도 2는 본 발명에 의한 자기 기록 매체의 제조 방법을 도시하는 흐름도이다.

도 3은 교환 결합 자계의 교환 결합층 성막시의 질소 가스 분압 의존성을 도시하는 도면이다.

도 4는 자기 기록층의 보자력의 교환 결합층 성막시의 질소 가스 분압 의존성을 도시하는 도면이다.

도 5는 기록 밀도 307 kFCI에서의 S/Nm의 교환 결합층 성막시의 질소 가스 분압 의존성을 도시하는 도면이다.

따라서, 본 발명의 목적은 자기 기록층과 강자성층의 교환 결합력을 증대하고, 비트의 열 안정성을 더욱 향상시켜 신뢰성이 높은 고밀도 기록을 행할 수 있는 자기 기록 매체를 제공하는 것이다.

본 발명의 하나의 양태에 따르면, Co기 합금 재료로 이루어진 강자성층과, 상기 강자성층 상에 배치된 Ru 또는 Ru기 합금 재료로 이루어진 비자성 결합층과, 상기 비자성 결합층상에 배치된 Co기 합금 재료로 이루어진 자기 기록층을 구비하고, 상기 비자성 결합층은 질소를 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 자기 기록 매체가 제공된다.

비자성 결합층은 Ar-N₂혼합 가스 분위기 속에서 스퍼터링에 의해 형성되고, 스퍼터링 중 질소 가스 분압은 6.7×10^-3∼3.7×10^-2pa의 범위내이다. 바람직하게는, 자기 기록층은 Co를 주성분으로 하고, Cr, Pt, P, Cu로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종류의 원소를 함유하는 1층 이상의 Co기 합금층으로 구성된다. 바람직하게는, 강자성층은 Co를 주성분으로 하고, Cr, Pt, B로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종류의 원소를 함유하고 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 비자성 기판과, 상기 비자성 기판 상에 배치된 하지층과, 상기 하지층상에 배치된 비자성 중간층과, 상기 비자성 중간층상에 배치된 Co기 합금 재료로 이루어진 강자성층과, 상기 강자성층상에 배치된 Ru 또는 Ru기 합금 재료로 이루어진 비자성 결합층과, 상기 비자성 결합층 상에 배치된 Co기 합금 재료로 이루어진 자기 기록층을 구비하고, 상기 비자성 결합층은 질소를 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 자기 기록 매체가 제공된다.

비자성 결합층은 Ar-N₂혼합 가스 분위기 속에서 스퍼터링에 의해 형성되고, 스퍼터링 중의 질소 가스 분압은 6.7×10^-3∼3.7×10^-2pa의 범위내이다. 바람직하게는, 하지층은 Cr로 이루어진 제1 하지층과, 이 제1 하지층상에 배치된 Cr을 주성분으로 하고, Mo, Ta, Ti, W, Va로 이루어진 군에서 선택되는 원소를 적어도 1종류 이상 함유하는 제2 하지층을 포함하고 있다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 자기 기록 매체의 제조 방법으로서, 기판상에 스퍼터링에 의해 하지층을 성막하고, 상기 하지층상에 스퍼터링에 의해 비자성 중간층을 성막하며, 상기 비자성 중간층상에 스퍼터링에 의해 Co기 합금 재료로 이루어진 강자성층을 성막하고, 상기 강자성층상에 Ar-N₂혼합 가스 분위기 속에서스퍼터링에 의해 Ru 또는 Ru기 합금 재료로 이루어진 비자성 결합층을 성막하며, 상기 비자성 결합층상에 스퍼터링에 의해 Co기 합금 재료로 이루어진 자기 기록층을 성막하는 각 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기 기록 매체의 제조 방법이 제공된다.

바람직하게는, 비자성 결합층의 성막은 스퍼터링중의 질소 가스 분압이 6.7×10^-3∼3.7×10^-3Pa의 범위 내에서 행해진다.

도 1을 참조하면, 본 발명 실시 형태의 자기 기록 매체의 단면 구성도가 도시되어 있다. 자기 기록 매체는 비자성 기판(2), Cr 밀착층(4), NiP 시드층(6), 제1 하지층(8), 제2 하지층(10), 비자성 중간층(12), 강자성층(14), N을 함유한 Ru비자성 결합층(16), 자기 기록층(18), 보호층(20) 및 윤활층(22)이 이 순서로 적층된 구조를 갖는다.

비자성 기판(2)은 예컨대 Al 및 Al 합금 또는 유리로 구성된다. 이 비자성 기판(2)은 텍스쳐 처리가 행해져 있어도 좋고, 행해져 있지 않아도 좋다. 비자성 기판(2)상에는 25 ㎚의 Cr 밀착층(4)이 형성되어 있다. Cr 밀착층(4)상에는 25 ㎚의 NiP 시드층(6)이 형성되어 있다. NiP 시드층(6)상에는 4 ㎚의 Cr으로 이루어진 제1 하지층(8)이 형성되어 있다. 제1 하지층(8)상에는 3 ㎚의 CrMo으로 이루어진 제2 하지층(10)이 형성되어 있다. 제2 하지층(10)은 CrMo에 한정되는 것이 아니라, Cr을 주성분으로 하여, Mo, Ta, Ti, W, Va로 이루어진 군에서 선택되는 원소를 적어도 1종류 이상 함유하고 있어도 좋다.

제2 하지층(10)상에는 1 ㎚의 CoCrTa로 이루어진 비자성 중간층(12)이 형성되어 있다. 비자성 중간층(12)은 자기 기록층(18)의 에피택셜 성장, 입자 분포 폭의 감소 및 자기 기록 매체의 기록면과 평행한 면을 따른 자기 기록층(18)의 자화 용이축의 배향을 촉진하기 위해서 마련되어 있다. 비자성 중간층(12)상에는 3 ㎚의 CoCrPtB로 이루어진 강자성층(14)이 형성되어 있다. 강자성층(14)은 전술한 조성에 한정되지 않고, Co를 주성분으로 하여, Cr, Pt, B로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종류의 원소를 함유하고 있으면 좋다.

강자성층(14)상에는 0.8 ㎚의 Ru로 이루어진 비자성 교환 결합층(16)이 형성되어 있다. Ru 비자성 교환 결합층(16)은 Ar-N₂혼합 가스 분위기 속에서 스퍼터링에 의해 성막한다. 따라서, Ru는 미량의 질소(N)를 함유하고 있게 된다. Ru(N) 비자성 교환 결합층(16)상에는 17 ㎚의 CoCrPtBCu로 이루어진 자기 기록층(18)이 형성되어 있다. 자기 기록층(18)은 전술한 조성에 한정되는 것이 아니라, Co를 주성분으로 하여 Cr, Pt, B, Cu로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종류의 원소를 함유하고 있어도 좋다. 자기 기록층(18)은 단일층 구조인 것에 한정되지 않고, 다층 구조로 이루어진 구성이어도 좋은 것은 물론이다. 자기 기록층(18)상에는 5 ㎚의 C 보호층(20)이 형성되어 있다. 보호층(20)상에는 윤활층(22)이 형성되어 있고, 이 윤활층(22)은 자기 기록 매체의 표면을 윤활하기 위한 층으로서, 유기물 윤활제로 구성되어 있다.

도 2에 전술한 자기 기록 매체의 제조 공정을 도시한다. 우선, 단계 10에서 스퍼터실 내를 4×10^-5Pa 이하로 배기한다. 단계 11에서 기판(2)을 220℃까지 가열한 후에, Ar 가스를 도입하여 스퍼터실 내를 0.67 Pa로 유지하고, Cr 밀착층(4)을 성막하며(단계 12), NiP 시드층(6)을 성막한다(단계 13).

단계 14에서 기판(2)을 260℃까지 가열한 후에, 제1 및 제2 하지층(8, 10)을 성막한다(단계 15). 제2 하지층(10)상에 CoCrTa 비자성 중간층(12)을 성막하고(단계 16), 추가로 CoCrPtB 강자성층(14)을 성막한다(단계 17). 계속해서, 스퍼터실 내에 Ar-N₂혼합 가스를 도입하여 0.8 ㎚의 Ru(N) 비자성 교환 결합층(16)을 성막한다(단계 18). 이 비자성 교환 결합층(18)의 성막시에, 질소 가스 분압을 변화시켜 교환 결합 자계(Hex), 보자력(Hc) 및 S/Nm의 질소 가스 분압 의존성을 측정하였다.

계속해서, 스퍼터실 내에 Ar 가스를 도입하여, 17 ㎚의 CoCrPtBCu 자기 기록층(18)을 성막하고(단계 19), 단계 20에서 5 ㎚의 C 보호층(20)을 성막하였다. 계속해서, 스퍼터실 내로부터 기판(2)을 꺼내고, 보호층(20)상에 유기물 윤활제를 도포하여 윤활층(22)을 형성한다(단계 21).

도 3에 교환 결합 자계(Hex)의 교환 결합층(16) 성막시의 질소 가스 분압 의존성을 나타낸다. 교환 결합층에 질소 첨가를 하고 있지 않은 매체에 비하여 교환 결합층에 질소 첨가를 한 매체에서는 질소 가스 분압의 상승에 따라 교환 결합 자계(Hex)가 증대하고 있는 것을 알 수 있다.

도 4에 자기 기록층(18)의 보자력(Hc)의 교환 결합층(16) 성막시의 질소 가스 분압 의존성을 나타낸다. 질소 가스 분압의 증가에 의해 보자력이 저하하는 경향을 볼 수 있고, 원하는 보자력(Hc) 3000 에르스테드(Oe) 이상 또는 3000×π/4 (kA/m) 이상을 얻을 수 있는 범위는 질소 가스 분압 3.7×10^-2Pa 이하이다. 단, 보자력은 자기 기록층(18)의 재료의 최적화에 의해 질소 첨가에 의한 손실을 보충하는 것이 가능하다.

도 5에 307 kFCI의 기록 밀도에 있어서의 출력:매체 노이즈비(S/Nm)의 교환 결합층(16) 성막시의 질소 가스 분압 의존성을 나타낸다. 질소 첨가를 행하지 않는 경우에 비하여 질소 가스 분압의 상승과 함께 S/Nm이 향상되고, 질소 가스 분압 6.7×10^-3Pa 이상의 경우에 원하는 14.5 dB 이상의 S/Nm을 얻을 수 있는 것을 알 수 있다. 도 4 및 도 5에 도시한 실험 결과로부터, 비자성 교환 결합층(16) 성막시의 질소 가스 분압은 6.7×10^-3∼3.7×10^-2pa의 범위내인 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 자기 기록층과 강자성층 사이의 교환 결합력을 증대하고, 비트의 열 안정성을 향상시켜 고S/Nm의 자기 기록 매체를 제공할 수 있다.

Claims

Co기 합금 재료로 이루어진 강자성층과,

상기 강자성층 상에 배치된 Ru 또는 Ru기 합금 재료로 이루어진 비자성 결합층과,

상기 비자성 결합층 상에 배치된 Co기 합금 재료로 이루어진 자기 기록층을 구비하고,

상기 비자성 결합층은 질소를 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 것인 자기 기록 매체.
제1항에 있어서, 상기 비자성 결합층은 Ar-N₂혼합 가스 분위기 속에서 스퍼터링에 의해 형성되고, 스퍼터링 중의 질소 가스 분압이 6.7×10^-3∼3.7×10^-2Pa의 범위내에 있는 것인 자기 기록 매체.
제1항에 있어서, 상기 자기 기록층은 Co를 주성분으로 하고, Cr, Pt, B, Cu로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종류의 원소를 함유하는 1종 이상의 Co기 합금층으로 구성되는 것인 자기 기록 매체.
제1항에 있어서, 상기 강자성층은 Co를 주성분으로 하고, Cr, Pt, B로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종류의 원소를 함유하는 것인 자기 기록 매체.
비자성 기판과,

상기 비자성 기판 상에 배치된 하지층과,

상기 하지층 상에 배치된 비자성 중간층과,

상기 비자성 중간층 상에 배치된 Co기 합금 재료로 이루어진 강자성층과,

상기 강자성층 상에 배치된 Ru 또는 Ru기 합금 재료로 이루어진 비자성 결합층과,

상기 비자성 결합층 상에 배치된 Co기 합금 재료로 이루어진 자기 기록층을 구비하고,

상기 비자성 결합층은 질소를 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 것인 자기 기록 매체.
제5항에 있어서, 상기 비자성 결합층은 Ar-N₂혼합 가스 분위기 속에서 스퍼터링에 의해 형성되고, 스퍼터링 중의 질소 가스 분압이 6.7×10^-3∼3.7×10^-2Pa의 범위내에 있는 것인 자기 기록 매체.
제5항에 있어서, 상기 하지층은 Cr로 이루어진 제1 하지층과, 상기 제1 하지층 상에 배치된 Cr을 주성분으로 하고, Mo, Ta, Ti, W, Va로 이루어진 군에서 선택되는 원소를 적어도 1종류 이상 함유하는 제2 하지층을 포함하고 있는 것인 자기 기록 매체.
자기 기록 매체의 제조 방법으로서,

기판 상에 스퍼터링에 의해 하지층을 성막하고,

상기 하지층 상에 스퍼터링에 의해 비자성 중간층을 성막하며,

상기 비자성 중간층 상에 스퍼터링에 의해 Co기 합금 재료로 이루어진 강자성층을 성막하고,

상기 강자성층 상에 Ar-N₂혼합 가스 분위기 속에서 스퍼터링에 의해 Ru 또는 Ru기 합금 재료로 이루어진 비자성 결합층을 성막하며,

상기 비자성 결합층 상에 스퍼터링에 의해 Co기 합금 재료로 이루어진 자기 기록층을 성막하는 각 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기 기록 매체의 제조 방법.
제8항에 있어서, 상기 비자성 결합층의 성막은 스퍼터링 중의 질소 가스 분압이 6.7×10^-3∼3.7×10^-2pa의 범위 내에서 행해지는 자기 기록 매체의 제조 방법.