KR20040105232A - 정보 기록 매체 및 정보 기억 장치 - Google Patents
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Abstract
수직 자기 기록 매체로서, 기판과, 기판 위에 설치된, 표면에 입경 5nm 내지 20nm, 평균 거칠기(Ra) 0.2nm 내지 2.0nm의 요철을 갖는 요철 제어층과, 요철 제어층 위에 설치된, 단체로 fcc 구조를 갖는 금속을 30at% 이상 함유하는 배향 제어층을 포함하고 있다. 수직 자기 기록 매체는, 배향 제어층에 접촉하여 설치된, 강자성 박막과 비자성 박막을 교호로 적층한 다층막으로 이루어지는 수직 자기 이방성을 갖는 자성 기록층을 더 포함하고 있다.
Description
최근, 자기 디스크 장치의 소형 대용량화에 수반하여, 매체 내의 자성 입자의 미세화가 요구되고 있지만, 면내(길이) 기록 방식이라고 불리는 종래의 기록 방식에서는, 열적 불안정성의 요인이 되기 때문에 자성 입자의 현저한 미세화는 곤란했다. 이 때문에, 열 자기완화 등에서 우위성을 갖는 수직(垂直) 자기 기록 방식이 검토되고 있다. 일반적인 수직 자기 기록 방식에서는, 기판 위에 연자성 배접층(하지층(下地層)을 적층하고, 이 연자성 배접층 위에 비자성층을 개재하여 수직 자화막을 적층한 이층막 매체가 이용된다.
하드 디스크용 수직 자기 기록 매체에 있어서, Co/Pd 혹은 Co/Pt 다층막을 수직 자화막에 사용하는 방법이 연구되어 있다. 이들 다층막은 0.05nm 내지 2nm의 극박 자성막과 0.lnm 내지 5nm의 극박 비자성막을 교호로 적층한 것으로, 종래의 Co-Cr계 합금을 이용한 기록 매체와 비교하여 매우 강한 수직 자기 이방성을 나타내어, 유력한 수직 자성막의 후보로 된다. 그러나, 상술한 다층막은 연속막이기때문에 매체 노이즈가 크다고 하는 문제가 있다. 이 매체 노이즈의 요인은, 주로 자화 반전에 수반하는 천이(遷移) 노이즈 혹은 역자구(逆磁區) 노이즈이다.
여기서, 천이 노이즈는 자성 결정 입자에 의한 입계(粒界) 노이즈나 기록 자구 경계 부근의 자화 반전의 불균일성에서 유래한다. 역자구 노이즈는, 자성 입자의 불균일성, 기록막의 반자계나 기록 자구 주변 자화의 누설 자계 등에 기인한다. 일반적인 대책으로 이용되는 것은, 서로 이웃한 자성 입자끼리 자기적으로 고립화하도록 막 조직을 형성하는 것이다. 자기적인 고립화를 꾀함으로써, 매체 유래의 노이즈(매체 노이즈)는 저감되고, S/N이 개선되고, 나아가서는 선(線) 기록 밀도의 향상이 가능해진다.
서로 이웃한 자성 입자끼리의 고립화에 의해서 자기 특성은 크게 변화한다. 즉, 보자력은 증가하고, M-H 루프의 보자력 부근의 기울기(α)(=4πdM/dH)는 저하한다(이상적인 조건으로는 α=1). Co/Pd 혹은 Co/Pt 다층 자성막에서, 서로 이웃하는 자성 입자끼리의 자기적인 고립화를 도모하는 수단으로서는 고가스압 하에서의 스퍼터링으로 성막하는 방법, 혹은 입상(粒狀) 하지층을 사용하는 방법 등이 알려져 있다. 그렇지만, 이들의 방법을 이용해도, 단자구를 형성하는 것은 용이하지 않다. 또한, 기록층 1층만에 의한 자기 특성 제어는 까다롭다.
본 발명은, 일반적으로 정보 기록 매체에 관한 것으로, 특히 수직 자화막(磁化膜)을 갖는 수직 자기 기록 매체에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예의 매체 구성을 나타내는 도면.
도 2는 커 루프(kerr loop)의 Pd 배향 제어층의 두께 의존성을 나타내는 도면.
도 3은 Hc의 Pd 배향 제어층의 두께 의존성을 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예의 매체 구성을 나타내는 도면.
도 5는 S/Nm의 Pd 배향 제어층의 두께 의존성을 나타내는 도면.
따라서, 본 발명의 목적은, 자성 기록층의 보자력을 증가하고, 매체 노이즈를 저감하여 S/N을 개선 가능한 수직 자기 기록 매체를 제공하는 것이다.
본 발명에 의하면, 기판과, 상기 기판 위에 설치된, 표면에 입경 5nm 내지20nm, 평균 거칠기(Ra) 0.2nm 내지 2.0nm의 요철을 갖는 요철 제어층과, 상기 요철 제어층 위에 설치된, 단체(單體)로 fcc 구조를 갖는 금속을 30at% 이상 함유하는 배향 제어층과, 상기 배향 제어층에 접촉해 설치된, 강자성 박막과 비자성 박막을 교호로 적층한 다층막으로 이루어지는 수직 자기 이방성을 갖는 자성 기록층을 구비한 것을 특징으로 하는 정보 기록 매체가 제공된다.
바람직하게는, 배향 제어층의 주성분인 단체로 fcc 구조를 갖는 금속은 Pd, Pt, Au, Ag로 이루어진 군으로부터 선택된다. 바람직하게는, 요철 제어층은 실리콘의 산화물 또는 질화물 중에서 구성된다.
요철 제어층을 구성하는 실리콘의 산화물은, 산소와 불활성 가스를 함유하는 프로세스 가스 분위기 중에서 스퍼터링에 의해 형성된다. 실리콘의 질화물은, 질소와 불활성 가스를 함유하는 프로세스 가스 분위기 중에서 스퍼터링에 의해 형성된다.
바람직하게는, 자성 기록층은, Co/Pd, Co/Pt, CoB/PdB로 이루어지는 군으로부터 선택되는 다층막으로 구성되고, 강자성 박막은 0.05nm 내지 2nm의 두께를 갖고, 비자성 박막은 0.1nm 내지 5nm의 두께를 갖고 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예의 매체 구성을 나타내고 있다. 수직 자기 기록 매체(2)는 DC 마그네트론 스퍼터링법으로 성막했다. 유리 기판(4) 위에 SiOx요철 제어층(6), Pd 배향 제어층(8), Co/Pd 다층막 기록층(10), C 보호층(12)을 순차 성막했다. 또한, 기록 헤드에 의한 기록ㆍ재생 특성 평가를 위해, 보호층(12) 위에 윤활층(14)을 도포했다.
SiOx요철 제어층(6)은, 프로세스 가스로서 Ar과 O2의 2계통의 가스를 이용하고, 반응성 스퍼터링법에 의해 1Onm의 두께로 성막했다. 프로세스 가스로서, Ar에 대신하여 Kr, Xe 등의 불활성 가스도 채용할 수 있다. 요철 제어층(6)은, 표면에 입경 5nm 내지 20nm, 평균 거칠기(Ra) 0.2nm 내지 2.0nm의 요철을 갖고 있다. Pd 배향 제어층(8)은, 음극 회전식 챔버 중에서 DC 마그네트론 스퍼터링법에 의해 두께 2nm, 5nm, 10nm의 3종류의 시료를 형성했다.
Co/Pd 다층막 기록층(10)은, 기판 회전식의 스퍼터링 챔버 중에서, Co와 Pd를 교호로 방전하여 DC 마그네트론 스퍼터링법에 의해 형성했다. 0.2nm의 두께의 Co와 1nm의 두께의 Pd를 전체로 16층 교호로 적층하고, 19.2nm의 두께의 Co/Pd 다층막 기록층(10)을 얻었다. SiOx요철 제어층(6) 위에 직접 Co/Pd 다층막 기록층(10)을 형성한 시료도 작성하여 비교 시료로 했다.
상술한 실시예에서는, 자성 기록층(10)을 Co/Pd의 다층막으로부터 구성하고 있지만, 자성 기록층(10)을 Co/Pt, 혹은 CoB/PdB의 다층막으로부터 구성하게 해도 좋다. 또한, 다층막 기록층(10)의 Co, 혹은 CoB로 이루어지는 강자성 박층은 0.05nm 내지 2nm의 범위 내의 두께가 바람직하고, Pd, Pt 혹은 PdB로 이루어지는 비자성 박층은 0.1nm 내지 5nm의 범위 내의 두께를 갖게 하는 것이 바람직하다.
또한, 배향 제어층(8)으로서는, 단체로 fcc 구조를 가지는 Pd, Pt, Au, Ag 등의 금속, 혹은 이들의 금속을 30at% 이상 함유하는 합금을 채용할 수 있다. 합금 원소로서는 Ti, Cr, Ru 등을 채용할 수 있다. 또한, 상술한 실시예에서는 요철 제어층(6)을 SiOx로부터 형성하고 있지만, SiNx로부터 형성하도록 해도 좋다. 이 경우에는, 프로세스 가스로서 Ar과 N2의 2계통 가스를 이용하여 반응성 스퍼터링에 의해 성막하도록 한다.
도 2에 Pd 배향 제어층(8)의 두께를 2nm, 5nm, 10nm로 변화시킨 시료의 커 루프를 나타낸다. 비교예로서, Pd 배향 제어층(8)을 생략하고, SiOx요철 제어층(6) 위에 직접 Co/Pd 다층막 기록층(10)을 형성한 시료의 커 루프도 나타내고 있다. 도 3은 커 루프에서 구한 보자력(Hc)의 Pd 배향 제어층(8)의 두께 의존성을 나타내고 있다. Hc는 도 2에서 커(kerr) 회전각 0°인 곳의 외부 자계에 상당한다. 도 3에서 분명히 알 수 있듯이, Pd 배향 제어층(8)의 막 두께 증대에 수반하여, 보자력(Hc)이 증대하고 있다. Pd 배향 제어층(8)을 생략한 비교 시료와 비교해서, Pd 배향 제어층(8)의 막 두께를 10nm로 함으로써 2배 이상의 보자력(Hc)을얻을 수 있었다.
SiOx요철 제어층(6)을 유리 기판(4) 위에 형성하면, 매체의 저노이즈화에 유효하다. 그러나, 요철 제어층(6)을 삽입함으로써 결정의 격자 정합이 분산되어 버리고, Co/Pd 혹은 Co/Pt 다층막의 배향성을 열화(劣化)시킬 우려가 있다. Co/Pd 혹은 Co/Pt 다층막의 수직 자기 이방성은 (111) 배향의 경우 최대가 되고, 다른 배향의 결정 입자가 섞여 있으면 이방성 분산이 생겨 매체 노이즈의 원인이 되어 버린다.
본 발명은 이 문제를 해결하기 위하여, 다층막 기록층(10)의 직하에 배향 제어층(8)을 삽입한 것이다. 배향 제어층(8)을 다층막 기록층(10)의 직하에 삽입함으로써, Co/Pd 혹은 Co/Pt 다층막의 (111) 배향성이 향상되고, 다른 배향성의 강도가 저하된다. 이것에 의해, 수직 자기 이방성이 향상하고, 보자력(Hc)이 증가한다.
도 4는 본 발명 제 2 실시예의 매체 구성도를 나타내고 있다. 제 1 실시예의 수직 자기 기록 매체(2)와 동일 구성 부분에 대해서는 동일 부호를 붙이고, 중복을 피하기 위해서 그 설명을 생략한다. 본 실시예의 수직 자기 기록 매체(2')는, 유리 기판(4) 위에 형성된 40Onm의 두께의 Fe-C 배접층(16)을 갖고 있다. Fe-C 배접층(16)은 기판 회전식 챔버에서, Fe와 카본의 코스퍼터링에 의해 형성했다. C 보호층(12')은 2nm의 두께를 가지고 있다.
본 실시예의 기타 구성은 도 1에 나타낸 제 1 실시예와 같다. Pd 배향 제어층(8)을 생략하여, SiOx요철 제어층(6) 위에 직접 Co/Pd 다층막 기록층(10)을 형성한 시료도 작성하여 비교 시료로 했다.
도 5에 Pd 배향 제어층(8)의 두께를 0, 2nm, 5nm, 10nm로 변화시킨 경우의 선기록 밀도 200kFCL에서 S/Nm(매체 S/N)을 나타낸다. 도 5에서 분명하듯이, Pd 배향 제어층(8)을 생략한 비교 시료와 비교해서, Pd 배향 제어층(8)의 막 두께를 10nm로 함으로써 S/Nm이 3dB 향상된다.
이상 상술한 것처럼, 본 발명에 의하면, 요철 제어층에 더하여 다층막 기록층의 직하에 배향 제어층을 삽입함으로써, 다층막 기록층의 (111) 배향성이 향상되고, 다른 배향성의 강도가 저하된다. 그 결과, 수직 자기 이방성이 향상하고, 보자력을 증가시킬 수 있다. 또한, 기판 위에 연자성 배접층을 형성한 매체에서는, 다층막 기록층의 직하에 배향 제어층을 삽입함으로써 S/Nm의 향상이 가능하다.
Claims (9)
- 기판과,상기 기판 위에 설치된, 표면에 입경 5nm 내지 20nm, 평균 거칠기(Ra) 0.2nm 내지 2.Onm의 요철을 갖는 요철 제어층과,상기 요철 제어층 위에 설치된, 단체(單體)로 fcc 구조를 갖는 금속을 30at% 이상 함유하는 배향 제어층과,상기 배향 제어층에 접촉하여 설치된, 강자성 박막과 비자성 박막을 교호로 적층한 다층막으로 이루어지는 수직 자기 이방성을 갖는 자성 기록층을 구비한 것을 특징으로 하는 정보 기록 매체.
- 제 1 항에 있어서,상기 배향 제어층의 주성분인 단체로 fcc 구조를 가지는 금속은 Pd, Pt, Au, Ag로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 정보 기록 매체.
- 제 1 항에 있어서,상기 요철 제어층은 실리콘의 산화물 또는 질화물의 어느 것으로 구성되는 것을 특징으로 하는 정보 기록 매체.
- 제 1 항에 있어서,상기 기판과 상기 요철 제어층의 사이에 개재된 연자성 배접층을 더 구비한 것을 특징으로 하는 정보 기록 매체.
- 제 3 항에 있어서,상기 요철 제어층을 구성하는 실리콘의 산화물은, 산소와 불활성 가스를 함유하는 프로세스 가스 분위기 중에서 스퍼터링에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 정보 기록 매체.
- 제 3 항에 있어서,상기 요철 제어층을 구성하는 실리콘의 질화물은, 질소와 불활성 가스를 함유하는 프로세스 가스 분위기 중에서 스퍼터링에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 정보 기록 매체.
- 제 1 항에 있어서,상기 자성 기록층은, Co/Pd, Co/Pt, CoB/PdB로 이루어지는 군으로부터 선택되는 다층막으로 구성되는 것을 특징으로 하는 정보 기록 매체.
- 제 1 항에 있어서,상기 강자성 박막은 0.05nm 내지 2nm의 두께를 갖고, 상기 비자성 박막은 0.1nm 내지 5nm의 두께를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 정보 기록 매체.
- 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 정보 기록 매체를 갖는 것을 특징으로 하는 정보 기억 장치.
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