KR20050012227A

KR20050012227A - 수직 자기 기록 매체와 그것을 갖춘 자기 기록 장치 및수직 자기 기록 매체의 제조방법 및 제조장치

Info

Publication number: KR20050012227A
Application number: KR10-2004-7015043A
Authority: KR
Inventors: 미가쿠 다카하시; 신 사이토; 다비드 자야프라위라
Original assignee: 아넬바 가부시기가이샤; 후지 덴끼 가부시키가이샤; 쇼와 덴코 가부시키가이샤; 미가쿠 다카하시
Priority date: 2002-03-28
Filing date: 2003-03-20
Publication date: 2005-01-31
Also published as: JP2003288713A; WO2003083842A1; US20050158585A1

Abstract

파마로이계 혹은 센더스트계의 결정질재료등과 비교하여 저노이즈 특성을 가지고 또한, 평탄성의 높은 연자성 배접층을 갖추며, 고기록 밀도의 정보의 기록 재생이 가능한 수직 자기 기록 매체와 그것을 갖춘 자기 기록 장치 및 수직 자기 기록 매체의 제조 방법 및 제조 장치를 제공한다. 본 발명의 수직 자기 기록 매체(1)는, 기체(2)상에, 연자성 라이닝층(3)과 강자성체로 구성되는 수직기록층(4)과 보호층(5)을 적층한 구성으로, 연자성 배접층(3)은 FeSiAlN막으로이루어지는 연자성 재료로 구성되고, 이 FeSiAlN막은 챔버내에 도입되는 N₂가스와 Ar가스를 포함하는 혼합 가스중의 N₂가스의 유량비를 바꿈으로써, Fe, Si, Al, N 각각의 원자%를 변경하는 것이 가능하다.

Description

수직 자기 기록 매체와 그것을 갖춘 자기 기록 장치 및 수직 자기 기록 매체의 제조방법 및 제조장치{VERTICAL MAGNETIC RECORDING MEDIUM, MAGNETIC RECORDER HAVING SAME, VERTICAL MAGNETIC RECORDING MEDIUM MANUFACTURING METHOD, AND VERTICAL MAGNETIC RECORDING MEDIUM MANUFACTURING APPARATUS}

종래의 하드 디스크 장치(HDD) 등의 자기 기록 장치에 탑재되어 있는 자기 기록 매체에 있어서는, 자기 기록층의 면내방향으로 자화 방향을 고정하고, 이 자화를 반전시킴으로서 데이터를 기록하는 길이방향 기록방식(longitudinal recording)이 사용되고 있다. 이 방식에서는, 단위면적당의 기록 정밀도를 높이기 위해서, 주로 자화 반전방향 길이의 단축화, 이른바 선기록 밀도를 높이는 것이 가능한 자기 기록 매체의 개발이 진행되어 왔다.

그런데, 이 길이방향 기록방식의 자기 기록 매체에 있었서는, 선기록 밀도를 높이기에는 자화 반전 길이의 단축화가 유효하다는 것이 알려져 있고, 여기에서 이 선기록 밀도의 고밀도화에 대응하기 위해서, 자기 기록층인 강자성체층의 보자력을 높임과 동시에, 해당 강자성체층의 잔류 자속밀도와 두께를 작게 하는 것이 요구되고 있다.

그러나, 선기록 밀도를 높이기 위해서 강자성체층의 막두께를 얇게 하면, 해당 강자성체층을 구성하는 자성 결정립이 소형화하므로, 그 체적V이 감소하는 경향이 있다. 그리고, 자성 결정립이 가지는 이방성 정수Ku와 그 체적값인 Ku·V가 어느 정도 이하가 되면, 열의 영향으로 자성 결정립의 자화 방향이 불안정해지는 열자기 완화 현상, 이른바 열요란의 문제가 생길 우려가 있다.

이 열자기 완화 현상은, 자성 결정립의 체적 V가 작아질수록 표면화하므로, 자기 기록의 열적 안정성을 유지하기 위해서는, Ku가 큰 자성 재료가 필요한다.

이 길이방향 기록방식의 자기 기록 매체에서는, 면기록밀도를 높이기 위해서 강자성체층의 보자력을 높이는 것으로 대응해 왔지만, 보자력이 너무 높아 링헤드에서는 데이터의 기입을 할 수 없게 되는 우려가 생기는 등, 보자력의 향상에 의한 폐해가 보여져 왔다. 여기에 대해, 단자극 헤드라고 불리는 막대자석 형상의 기록 헤드를 이용하여, 매체의 면내에 대해서 수직방향으로 자화를 반전시켜서 데이터를 기록하는 직교기록방식(perpendicular recording)에서는 보자력이 높은 매체에도 기록할 수 있기 때문에, 길이방향 기록방식과 동일 혹은 그 이상의 면기록밀도를 얻을 수 있으므로, 여러가지로 개발·연구가 진행되고 있다.

이 수직 기록 방식은, 강자성체층의 결정립을 작게 해도, 적당한 두께를 유지함으로서 두께 방향으로 결정립의 체적 V를 유지할 수 있어서, 자성 결정립의 자화 방향은 열적인 안정성을 쉽게 유지할 수 있는 특징이 있기 때문에, 종래의 직사각형 기록 방식에서 염려되는 열요란의 문제를 회피하는 것이 가능한 기술로서 주목되고 있다.

이러한 수직 기록 방식에 적용되는 수직 자기 기록 매체로서는, 기체와 수직 기록층과의 사이에, 더욱 면내방향으로 자화가 용이한 연자성막을 형성한 2층막매체가 제안되어 있다(참고 문헌：S.Iwasaki, Y.Nakamura and K.Ouchi : IEEE Trans. Magn. MAG-15 (1979) 1456).

이 연자성막은, NiFe 합금에 대표되는 파마로이계 혹은 FeSiAl 합금인 센더스트계등의 결정질재료나 CoZrNb등의 비정질 재료가 적합하게 이용되고, 수직기록층인 강자성체층의 10배 이상의 막두께를 가지고 있다.

이 2층막매체는, 수직 기록층만으로 이루어지는 단층 매체에 비해, 보다 큰 보자력의 수직기록층에 기입할 수가 있어 재생 전압의 증가도 꾀할 수 있는 특징이 있다. 그리고, 연자성막에 의해, 자기 헤드의 주자극에서 발생하는 자속을 주자극첨단의 공간내에서 고밀도로 수속하고, 주자극 부근의 자계의 증가를 가져올 수가 있는 특징도 있다(참고 문헌：이와사키 준이치, 타나베 신지：전자 통신 학회 논문잡지 J66-C 740 (1983) ).

그렇지만, 이 2층막매체에 있어서는, 예를 들면, 파마로이계의 결정질재료에 있어서는, 국소적인 자화의 분산(skew) 지표인 구조 인자 S가 현저하게 작은 결과,연자성막중에 다수의 180도 자벽구조가 형성되기 있기때문에, 이 자벽으로부터의 누설 자속에 수반하는 스파이크 노이즈가 다발하는 문제점이 있었다.

또, 이 파마로이계의 결정질재료는 스팩터 장치를 이용하여 성막되는 것이 통례이지만, 이 제조프로세스에서는, 결정립의 섬형상 초기성장 모드에 기인하여 박막 표면에 요철이 형성되기 때문에, 이 요철부에 기인하는 자극으로부터의 누설 자속에 의해 주기적 노이즈가 발생하는 문제점이 있었다.

이와 같이, 상술한 2층막매체에 있어서는, 수직 기록층인 강자성체층의 10배 이상의 막두께를 가지는 연자성막에 기인하는 노이즈가 큰 문제점으로 되어왔다. 또, 이 연자성막을 보다 박형화하기 위해서, 포화 자화가 보다 높은 재료의 개발이 요망되어 왔다.

여기에서, 최근에는, 저노이즈의 연자성막으로서 성막두께의 비정질막에 열처리를 실시하고, 내부에 미세한 결정립을 석출시킨 미결정 석출형 연자성 재료가 제안되어 있다(참고 문헌：Atsushi Kikukawa, Yukio Honda, Yosiyuki Hirayama, and Masaaki Futamoto:IEEE Trans. Magn., Vol 36, N0. 3, SEP(2000) 2402).

또, 본 발명자등은, 미결정 석출형 재료인 FeTaN가 고포화 자화를 가지는 저노이즈 라이닝 재료로서 유망하다는 것을 분명히 하고 있다(특원 2001－288835).

여기에서, 상술한 미결정 석출형 연자성 재료는, 종래의 2층막매체보다는 노이즈가 작지만, 성막두께의 비정질막에 350℃이상의 고온의 열처리를 실행하여 내부에 미세한 결정립을 석출시킨 것이기 때문에, 디스크내 전면에 걸쳐서 석출결정립의 입경을 고정밀도로 제어하는 것이 어려운 문제점이 있었다.

또, 성막공정후에 석출조직형성을 위한 고온가열 공정과 냉각 공정을 갖추지 않으면 안되어서, 공정이 증가하는 만큼, 제품 손실(defect rate) 비율이 저하하고, 제조 비용을 올리는 한 요인이 되는 것이 문제화되어 있다.

본 발명은, 상기의 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 파마로이계 혹은 센더스트계의 결정질재료등과 비교해서 저노이즈 특성을 가지고, 평탄성이 높은 연자성 라이닝층을 갖추어, 고기록 밀도의 정보 기록재생이 가능한 수직 자기 기록 매체를 제공하는 것을 목적의 하나로 한다.

또, 본 발명은, 상기의 뛰어난 저노이즈 특성을 가지는 수직 자기 기록 매체를 갖춘 자기 기록 장치를 제공하는 것을 목적의 하나라고 한다.

또, 본 발명은, 상기의 뛰어난 저노이즈 특성을 가지는 수직 자기 기록 매체를 효율성 있게 제조하는 것이 가능한 수직 자기 기록 매체의 제조 방법을 제공하는 것을 목적의 하나로 한다.

또, 본 발명은, 상기의 뛰어난 저노이즈 특성을 가지는 수직 자기 기록 매체를 효율성 있게 제조하는 것이 가능한 수직 자기 기록 매체의 제조 장치를 제공하는 것을 목적의 하나라고 한다.

본 발명은, 수직 자기 기록 매체와 그것을 갖춘 자기 기록 장치 및 수직 자기 기록 매체의 제조 방법 및 제조 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 하드 디스크, 자기테이프등의 자기 기록 매체에 적합하게 이용되고, 포화 자화가 크고, 저노이즈화를 도모할 수 있고, 수직 자기 기록 매체의 고밀도화에 대응 가능하고, 게다가, 저온 프로세스에 대응 가능한 수직 자기 기록 매체와 그것을 갖춘 자기 기록 장치 및 수직 자기 기록 매체의 제조 방법 및 제조 장치에 관한 것이다.

도 1은, 본 발명의 일실시형태의 수직 자기 기록 매체를 나타내는 단면도,

도 2는, FeSiAl 합금의 조성과 투자율과의 관계를 나타내는 입체도,

도 3은, FeSiAl 합금의 삼차원 상태도,

도 4는, 본 발명의 일실시 형태의 스팩터 장치를 나타내는 단면도,

도 5는, 본 발명의 일실시 형태의 스팩터 장치의 제1 성막실을 나타내는 단면도,

도 6은, 본 발명의 실시예 1의 자화곡선의 측정 결과를 나타내는 도면,

도 7은, 본 발명의 실시예 2의 자화곡선의 측정 결과를 나타내는 도면,

도 8은, 본 발명의 실시예 3의 자화곡선의 측정 결과를 나타내는 도면,

도 9는, 비교예의 자화곡선의 측정결과를 나타내는 도면,

도 10은, 연자성 라이닝층의 자화곡선에서 안정화 에너지를 구하는 방법을 나타내는 설명도,

도 11은, 매체 노이즈의 측정에 이용되는 기입, 판독 일체형의 박막 헤드를 나타내는 단면도,

도 12는, 본 발명 실시예 3의 시료의 노이즈의 측정 결과를 나타내는 도면,

도 13은, 비교예의 시료의 노이즈 측정 결과를 나타내는 도면,

도 14는, 본 발명의 일실시형태의 자기 기록 장치를 나타내는 단면 구성도,

도 15는, 본 발명의 일실시형태의 자기 기록 장치를 나타내는 평면도,

부호의 설명

1 수직 자기 기록 매체

2 기체

3 연자성 라이닝층

4 수직 기록층

5 보호층

11 스팩터 장치(제조 장치)

13 제1 성막실

15 제2 성막실

21 챔버(성막실)

25 혼합 가스 도입 장치

50 자기 헤드

70 하드 디스크 장치(자기 기록 장치)

72 수직 자기 기록 매체

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 다음과 같은 수직 자기 기록 매체와 그것을 갖춘 자기기록장치 및 수직 자기 기록 매체의 제조방법 및 제조장치를 채용했다.

본 발명의 수직 자기 기록 매체는, 연자성 라이닝층과 해당 연자성 라이닝층상에 형성된 수직 기록층을 갖추고, 상기 연자성 라이닝층은, FeSiAlN 조성을 가지는 연자성 재료로 구성되는 것을 특징으로 한다.

이 수직 자기 기록 매체에서는, 연자성 라이닝층과 수직 기록층을 갖춘 2층막매체의 연자성 라이닝층에, FeSiAlN으로 이루어지는 조성을 가지는 연자성 재료를 이용하는 것으로, 종래의 파마로이계 혹은 센더스트계의 결정질재료등과 비교하여 저노이즈화를 실현할 수 있고, 고기록 밀도의 정보 기록 재생이 가능해진다.

본 발명의 수직 자기 기록 매체에 있어서, 상기 연자성 재료가, N을 5∼11 원자%함유 하는 것이 바람직하다.

그리고 상기 연자성 재료가, Fe를 69∼85원자%, Si를 5∼10원자%, Al를 5∼10 원자% 각각 함유하는 것이 바람직하다.

본 발명의 수직 자기 기록 매체에 있어서는, 상기와 같은 조성을 가지는 FeSiAlN을 연자성 재료로서 이용함으로서, nm 오더의 미세한 Fe기결정립과 질화 규소, 질화 알루미늄 결정립으로 이루어지는 균일한 미결정 조직의 연자성 라이닝층으로 구성되고, 뛰어난 저노이즈 특성이 실현되며 보다 고기록 밀도의 정보 기록 재생이 가능하게 된다.

또, 본 발명의 수직 자기 기록 매체에 있어서, 상기 연자성 라이닝층 결정의 평균 입경이 7 nm이하인 것을 특징으로 한다.

또, 상기 연자성 라이닝층은, 그 자기 특성의 히스테리시스곡선에서 얻어지는 줄무늬형상의 자구 안정화 에너지가 1×10³erg/cm³이하인 것을 특징으로 한다.

또, 상기 연자성 라이닝층은, 그 막두께가 50∼500nm의 범위에서는, 표면 거칠기가 0. 6 nm이하인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 자기 기록 장치는, 본 발명의 수직 자기 기록 매체를 갖추는 것을 특징으로 한다.

이 자기 기록 장치에 있어서는, 뛰어난 저노이즈 특성을 가지는 수직 자기 기록 매체를 갖춤으로서, 보다 고기록 밀도의 정보 기록 재생이 가능한 자기 기록 장치를 제공하는 것이 가능하게 된다.

본 발명의 수직 자기 기록 매체의 제조 방법은, 연자성 라이닝층과 해당 연자성 라이닝층상에 형성된 수직 기록층으로 형성된 수직 자기 기록 매체의 제조 방법에 있어서, 상기 연자성 라이닝층을 형성하는 공정은, 표면 온도를 200℃이하로 한 기체상에, 적어도 Fe, Si 및 Al를 함유하는 모재와, 질소(N2)가스를 포함하는 불활성 가스를 이용하여 성막하는 공정인 것을 특징으로 한다.

이 수직 자기 기록 매체의 제조 방법에 있어서는, 상기 연자성 라이닝층을 형성하는 공정을, 표면 온도를 200℃이하로 한 기체상에, 적어도 Fe, Si 및 Al를 함유하는 모재와, 질소(N₂)가스를 포함하는 불활성 가스를 이용하여 성막하는 공정을 함으로서, 기체상에, nm의 오더의 미세한 결정립으로 구성되는 균일한 결정조직의 연자성 라이닝층이 성막되고, 성막두께에 열처리를 이행할 필요가 없다. 이렇게 함으로서, 뛰어난 저노이즈 특성을 가지는 수직 자기 기록 매체를 얻을 수 있다.

본 발명의 수직 자기 기록 매체의 제조 장치는, 연자성 라이닝층과 해당 연자성 라이닝층상에 형성된 수직 기록층을 갖춘 수직 자기 기록 매체의 제조 장치에 있어서, 적어도 Fe, Si 및 Al를 함유하는 모재와, 질소(N₂)가스를 포함하는 불활성 가스를 도입하고, 표면 온도를 200℃이하로 한 기체상에 상기 연자성 라이닝층을 성막하는 성막실을 갖추는 것을 특징으로 한다.

이 수직 자기 기록 매체의 제조 장치에서는, 적어도 Fe, Si 및 Al를 함유하는 모재와 질소(N₂) 가스를 포함하는 불활성 가스를 도입하고, 표면 온도를 200℃이하로 한 기체상에 상기 연자성 라이닝층을 성막하는 성막실을 갖춤으로서, 해당 성막실에 도입하는 질소(N₂) 가스를 포함하는 불활성 가스의 유량을 제어하는 것으로, 연자성 라이닝층을 구성하는 FeSiAlN중의 N의 함유율(원자%)이, 뛰어난 저노이즈 특성을 나타내는 재료 조성의 범위내에서, 그리고 고정밀도로 제어된다.

이렇게 함으로서, 뛰어난 저노이즈 특성을 가지는 FeSiAlN로 이루어지는 연자성 라이닝층을 재현성도 좋으며, 용이하게 얻을 수 있다.

본 발명의 수직 자기 기록 매체와 그것을 갖춘 자기 기록 장치 및 수직 자기 기록 매체의 제조 방법 및 제조 장치의 일실시 형태에 대해서 도면에 근거하여 설명한다.

덧붙여, 이러한 실시형태는, 발명의 취지를 더욱 상세히 이해시키기 위해서 구체적으로 설명하는 것으로, 특별히 지정하지 않는 한, 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

도 1은, 본 발명의 일실시 형태의 수직 자기 기록 매체를 나타내는 단면도이고, 컴퓨터의 하드 디스크에 적용한 예이다.

이 수직 자기 기록 매체(1)는, 기체(2)상에, 연자성 라이닝층(3)과 강자성체로 구성되는 수직 기록층(4)와 보호층(5)을 적층한 구성이다.

기체(2)는, 원판상의 비자성체로 구성되는 기판(2a)상에, 해당 기판(2a)과 다른 재질의 비자성체로 구성되는 피복층(2b)이 형성되어 있다.

기판(2a)은, 예를 들면, 알루미늄, 티탄 또는 그 합금, 실리콘, 유리, 카본,세라믹스, 플라스틱, 수지, 또는 이들의 복합체로 구성되어 있다.

피복층(2b)은, 고온에서 자화하지 않고, 도전성이 있고, 열전도성이 좋고, 기계가공 등이 용이하고, 게다가 적당한 표면경도를 가지는 비자성 재료로 구성되어 있다.

이러한 조건을 만족시키는 비자성 재료로서는, NiP, NiTa, NiAl, NiTi등이 있고, 이들 비자성 재료는, 스팩터법, 증착법, 도금법등으로 형성하는 것이 가능하다.

일반적으로, 수직 자기 기록 매체의 경우, 자기 헤드가 해당 수직 자기 기록 매체에 기입된 신호를 양호하게 읽어내기 위해서는, 자기 헤드와 해당 수직 자기 기록 매체의 공극은 작은 것이 바람직하다. 특히, 자기 헤드가 수직 자기 기록 매체상을 부상하면서 기록 재생하는 경우에는, 그 부상양은 가능한 한 작은편이 바람직하다. 그리고 자기 헤드를 부상시키지 않고 수직 자기 기록 매체의 표면에 접촉시켜서 기록 재생하는 것이 가능하다면 더욱 바람직하다. 따라서, 수직 자기 기록 매체용의 기체로서는, 뛰어난 표면 평활성을 가지는 것이 바람직하고, 또, 기체의 표리양면의 평행성, 기체의 원주방향의 굴곡, 및 표면의 거칠기가 적절히 제어된 것이 바람직하다.

이상의 관점으로, 바람직한 기체(2)로서는, 예를 들면, 유리 기판, 실리콘 기판, 알루미늄 기판등의 표면 평활성이 뛰어난 기판(2a)상에, NiP층, NiTa층, NiAl층, 혹은 NiTi층등으로 이루어지는 피복층(2b)을 형성한 것이 매우 적합하다. 그 중에서도, 유리 기판은 기체의 박형화에 대응할 수 있는 강성도 겸비하고 있어더욱 바람직하다.

이 기체(2)에 있어서, 기록 재생시에 수직 자기 기록 매체(1)와 자기 헤드의 표면끼리가 접촉 및 접동할 때의 마찰이나 마모를 개선할 목적에서, 그 표층부에 요철 부여를 목적으로 한 버퍼층을 형성한 구성으로 하여도 무관하다.

또, 이 기체(2)에 있어서는, 그 위에 퇴적되는 수직 기록층(4)등을 이루는 결정입자의 초기 성장단계에 있어서, 결정성장을 촉진하는 핵으로서 기능하는 층으로서, 이차원적인 평탄층은 아니고, 국소적으로 점재한 섬 형상의 시드(seed)층을 갖춘 구성으로 하여도 좋다. 이러한 시드층은, 그 위에 형성되는 퇴적층을 구성하는 결정립의 미세화나, 그 입경의 분산정도의 협소화등이 실현가능하다(특원평 11－150424호 참조).

게다가, 기체(2)가 회전/정지할 때에, 수직 자기 기록 매체(1)와 자기 헤드의 표면끼리가 접촉 및 접동하는(CSS：Contact Start Stop) 것에 대한 대책으로서, 종래의 면내 자기 기록 매체용의 기체와 마찬가지로, 기체(2)의 표면에 대강 동심원상의 경미한 텍스쳐(texture)를 형성하여도 무관하다.

연자성 라이닝층(3)은, 막두께가 50∼500 nm인 것으로, FeSiAlN 조성을 가지는 연자성 재료로 구성되어 있다. 이 연자성 라이닝층(3)에서는, FeSiAlN막을 이용함으로서, 종래의 파마로이계나 센더스트등의 결정질라이닝층 재료와 비교해서 포화 자화가 높고, 한편 미결정 석출형 라이닝층 재료인 FeTaC나 FeTaN와 동일한 정도의 저노이즈 특성을 가지게 된다. 이와 같이, 상기 구성의 연자성 라이닝층(3)을 갖춤으로서, 뛰어난 신뢰성을 가지고, 또한, 고기록 밀도의 정보 기록 재생이 가능한 수직 자기 기록 매체를 용이하게 구성할 수가 있다.

이 FeSiAlN막은, Fe를 69∼85원자%, Si를 5∼10원자%, Al를 5∼10 원자%, N를 5∼11원자% 각각 함유하고 있다.

이 FeSiAlN막은, 상기의 조성 범위에서는, nm의 오더의 미세한 결정립으로 이루어지는 균일인 미결정 조직이고, 그 결정의 평균 입경은 7nm이하이다.

또, 이 연자성 라이닝층(3)의 표면 거칠기(Ra)는, 0. 6 nm이하이다.

이 연자성 라이닝층(3)에서는, FeSiAlN막을 상기와 같은 조성으로 함으로서, nm의 오더의 미세한 결정립으로 구성되는 균일한 미결정 조직으로 하는 것이 가능하고, 따라서 평탄성이 뛰어난 저노이즈 특성을 가지는 라이닝층을 실현할 수가 있어 보다 고기록 밀도의 정보 기록 재생이 가능하게 된다.

이 FeSiAlN막은, 스패터링에 이용되는 센더스트 세컨드 피크조성근방으로 호칭되는 FeSiAl합금으로 구성되는 타겟(모재)의 조성과 챔버내에 도입되는 질소(N₂) 가스와 아르곤(Ar) 가스를 포함하는 혼합 가스(불활성 가스) 중의 질소(N₂) 가스의 유량비를 바꿈으로써, 상기의 범위내에서 Fe, Si, Al, N 각각의 원자%를 변화하는 것이 가능하다.

도 2는, FeSiAl 합금의 조성과 투자율과의 관계를 나타내는 입체도, 도 3은 FeSiAl 합금의 삼차원 상태도이고, 센더스트를 나타내는 제1 피크(P1)에서는, 투자율(μm)은 높지만, 포화 자화(Ms)(도시하지 않음)는 낮아진다. 한편, 제2 피크(P2)에서는, 투자율(μm)은 약간 낮아지지만, 포화 자화(Ms)는 반대로 높아진다.

따라서, 제2 피크(P2) 근방의 조성을 선택하면, 센더스트(P1)보다도 포화 자화(Ms)가 높은 연자성 재료를 얻을 수 있다.

그래서, 타겟(모재)의 조성을, 제2 피크(P2) 근방의 조성, 예를 들면, Fe_{81. 6}Si_{9. 0}Al_{9. 4}(원자%)로 하고, 이 타겟을 이용하여 상기 혼합 가스중의 질소(N₂) 가스의 유량비를 바꾸어 스팩터를 이행하면, 연자성 FeSiAlN막으로 구성되는 연자성 라이닝층(3)을 얻을 수 있다.

이 혼합 가스중의 질소(N₂) 가스의 유량비와 FeSiAlN막의 조성은 일대일 대응의 관계에 있기 때문에, 혼합 가스중의 질소(N₂) 가스의 유량비를 바꿈으로서, FeSiAlN막의 조성을 측정 오차 범위에서 일의적으로 결정할 수 있다.

즉, 상기의 혼합가스 유량을 F_total, 해당 혼합 가스중의 질소(N₂) 가스만의 유량을 F_N2라고 하고, 혼합 가스의 유량 F_total에 대한 질소(N₂)가스의 유량 F_N2의 비F_N2/F_total를 변화 시키면, FeSiAlN막의 조성이 일의적으로 결정된다.

예를 들면, F_N2/F_total=0%의 경우, Fe_{83. 0}Si_{8. 9}Al_{8. 1}(원자%)

F_N2/F_total=5%의 경우, Fe_{79. 1}Si_{8. 1}Al_{8. 5}N_{4. 3}(원자%)

F_N2/F_total=10%의 경우, Fe_{75. 2}Si_{9. 2}Al_{7. 6}N_{8. 0}(원자%)

F_N2/F_total=15%의 경우, Fe_{72. 9}Si_{7. 8}Al_{8. 5}N_{10. 8}(원자%)

등이다.

이 연자성 라이닝층(3)에서는, 자기 특성의 히스테리시스 곡선에서 줄무늬 형상 자구안정화 에너지(E)를 구할 수 있다.

줄무늬형상 자구안정화 에너지(E)를 구하는 방법은 후술하겠지만, 상기의 FeSiAlN막을 이용했을 경우, 줄무늬형상 자구 안정화 에너지(E)는 1×10³erg/cm³이하로 할 수 있다.

예를 들면, F_N2/F_total=15%에 대응하는 FeSiAlN막합금의 경우, 줄무늬형상 자구 안정화 에너지(E)는 2×10²erg/cm³이다.

이 연자성 라이닝층(3)은, 상기 기재한 바와 같이, nm의 오더의 미세한 결정립으로 이루어지는 균일한 미결정 조직을 가지는 연자성의 FeSiAlN막으로 구성한 것이기 때문에, 투자율(μm), 포화 자화(Ms) 모두 높고, 뛰어난 연자기 특성을 가지게 된다.

또, 이러한 미결정 조직으로 함으로서, 막두께를 증가시켜도 표면의 평탄성을 유지할 수가 있다. 예를 들면, 막두께가 50∼500 nm의 범위에 있어서 표면거칠기가 0. 6 nm이하의 평탄성을 실현하는 것이 가능하다.

따라서, 이러한 뛰어난 평탄성을 갖춘 연자성 라이닝층(3)에 의해, 표면의 요철에 기인하는 자극으로부터의 누설 자속을 저감할 수 있어 그 결과, 뛰어난 저노이즈 특성을 실현할 수 있다.

이 연자성 라이닝층(3)은, 그 막두께가 너무 두꺼우면, 해당 연자성 라이닝층 (3)에 기인하는 노이즈의 증가를 초래할 뿐만 아니라, 성막 시간이 길어져서 제조 효율의 저하, 제조 비용의 상승등의 원인이 되기 때문에, 가능한 한 막두께를 얇게 하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 연자성 라이닝층(3)의 막두께를 얇게 함으로서, 뛰어난 노이즈 특성을 가지는 수직 자기 기록 매체를 실현할 수 있다.

또, 이 연자성 라이닝층(3)에 이용되는 FeSiAlN막은, 1. 3T이상의 고포화 자화를 가지는 재료이기 때문에, 종래의 NiFe계 결정질재료나, CoZr계 아몰퍼스 재료등의 연자성 재료에 비해 막두께를 얇게 할 수가 있고 뛰어난 노이즈 특성을 얻을 수 있다.

이 연자성 라이닝층(3)에서는, 그 막두께를 얇게 할수록 상기의 효과가 쉽게 얻어지지만, 너무 얇으면 자기 헤드의 주자극 부근의 자속을 수렴시키기 어려워지기 때문에, 2층막매체의 특징인 수직 기록층(4)의 고보자력화를 제한하게 된다. 따라서, 연자성 라이닝층(3)의 포화자화(Ms) 및 조합되는 자기헤드의 기입시의 기자력 특성을 감안하여, 그 막두께를 최적의 막두께로 설정하게 된다.

또, 이 연자성 라이닝층(3)과 기체(2)와의 사이에, 1또는 2이상의 하지층을 형성한 것으로 하여도 좋다. 이러한 하지층에 의해, 연자성 라이닝층(3)의 자구 구조를 제어할 수 있다. 이 하지층으로서는, 특별히 한정하는 것은 아니지만, 예를 들면, Cr, Ti, CrTi, NiP등의 재료를 이용할 수가 있고, 이러한 재료로 구성되는 하지층을 이용하면, 연자성 라이닝막의 막박리를 방지할 수 있을 뿐 아니라, 연자성 라이닝층(3)중에 거의 일정한 폭으로 수직 방향의 자화가 발현하는 자구 구조(줄무늬형상 자구구조)가 형성되는 것을 억제할 수가 있다.

수직 기록층(4)는, 자화용역축이 막면에 대략 수직 방향으로 배향한 강자성재료이면 좋고, 특히 조성을 한정하는 것은 아니지만, 예를 들면, Co와 Cr를 주성분으로 하고, 자화용역축이 막면에 대략 수직방향으로 배향한 육방조밀구조(hcp： hexagonal closest packed structure)를 가지는 CoCr계 강자성 재료가 매우 적합하게 이용된다. 이 CoCr계 강자성 재료는, 필요에 따라 다른 원소를 첨가한 것이어도 좋다.

CoCr계 강자성 재료의 구체적인 예로서는, CoCr(Cr＜25at%), CoCrNi, CoCrTa, CoCrPt, CoCrPtTa, CoCrPtB등의 CoCr계 합금을 들 수 있다.

또, 이 수직 기록층(4)의 결정립의 입경제어나 입간(粒間)의 편석제어, 결정립의 결정 자기 이방성 정수 Kugrain의 제어, 내식성의 제어, 저온 프로세스에의 대응 등을 목적으로 하여, O, SiOx, Fe, Mo, V, Si, B, Ir, W, Hf, Nb, Ru, 희토류 원소등을 적절히 첨가해도 좋다.

또, 상기의 CoCr계 합금 이외의 강자성 재료, 예를 들면, CoPt, CoPd, FePt등의 열요란 내성이 뛰어난 재료나, 그것들을 미세화하기 위해서 B, N, O, SiOx, Zr등을 첨가한 재료를 이용해도 좋다.

그리고 Co층과 Pt층을 다수 적층한 다층 구조의 수직 기록층도 적용 가능하다. 이러한 다층 구조의 수직 기록층으로서는, Co층과 Pd층, 혹은 Fe층과 Pd층등을 조합한 다층 구조의 수직 기록층, 또는 이들 각층에 B, N, O, Zr, SiOx등을 첨가한 것도 적용가능하다.

또, 이 수직 기록층(4)과 연자성 라이닝층(3)과의 사이에 하지층을 형성해도 좋다. 이 하지층으로는, 그 위에 형성되는 수직 기록층(4)을 수직자화막화시킬 수있는 재료이면, 어떠한 재료이어도 무관하다. 또, 하지층의 구성은, 단층구조 외에, 2층 또는 그 이상의 다층구조이어도 좋다.

이 하지층은, 수직 기록층(4)이 CoCr계 강자성 재료이면, Ti, Ta, Ru, Cu, Pt, Rh, Ag, Au등의 단원소로 구성되는 금속재료나, 이들에 Cr 등을 첨가한 합금 재료등으로 구성되는 층을 포함하는 구성으로 하여도 좋다.

특히, 수직 기록층(4)이 CoPt, CoPd, FePt등의 열요란내성이 뛰어난 층구조, 혹은 해당층을 포함하는 다층구조인 경우에는, C, Si, SiN, SiO, PdSiN, AlSiN등으로 이루어지는 수직기록층(4)의 물리적·화학적인 자기적 고립화를 촉진하는 층을 포함한 구성으로 하여도 좋다.

이와 같이, 이러한 재료를 하지층으로 이용하면, 보자력등을 향상 시킬 수가 있다. 그리고 이러한 재료에 그 결정성을 손상시키지 않을 정도로 N, Zr, C, B등에서 선택된 1종 이상의 원소를 첨가하면, 하지층의 결정립의 미세화가 촉진되어 매체의 기록 재생 특성이 향상한다.

보호층(5)은, 수직 기록층(4)의 표면을 보호하기 위한 것으로, 보호막으로서 필요한 기계적 강도, 내열성, 내산화성, 내부식성등을 갖춘 것이면 좋고, 특별히 재료 조성을 한정하는 것은 아니지만, 예를 들면, 카본이 적합하게 이용된다.

다음으로, 본 실시형태의 수직 자기 기록 매체의 제조 방법 및 제조 장치에 대해서 설명한다.

본 실시형태의 수직 자기 기록 매체(1)를 제조하는 방법으로서는, 스팩터법이 적합하게 이용된다. 이 스팩터법으로서는, 예를 들면, 기체를 타겟의 스팩터면에 대해서 대향배치하고, 또한, 이 기체를 해당 스팩터면에 평행한 한방향을 따라 이동시키면서 해당 기체의 표면에 박막을 형성하는 반송형 스팩터법, 기체를 타겟의 스팩터면에 대해서 대향 배치한 상태에서, 해당 기체의 표면에 박막을 형성하는 정지형 스팩터법 등을 들 수가 있다.

상기의 반송형태 스팩터법은, 양산성이 뛰어나기 때문에, 저비용의 자기 기록 매체를 제조하는데 유리하다. 한편, 정지형 스팩터법은, 스팩터 입자의 기체의 표면에 대한 입사각도가 안정되어 있기 때문에, 얻어진 박막은 기록재생 특성이 뛰어나다.

본 실시형태의 수직 자기 기록 매체(1)를 제조할 때에는, 반송형이나 정지형, 어느 쪽에 한정되는 것은 아니고, 필요에 따라서 적절히 선택하여 사용하면 된다.

여기서, 본 실시형태의 수직 자기 기록 매체(1)를 제조할 때에, 본 실시 형태의 수직 자기 기록 매체의 제조 장치에 대해서 도 4에 근거해 설명한다.

도 4는, 본 실시형태의 수직 자기 기록 매체를 제조할 때에 이용되는 정지형 스팩터법이 적용된 스팩터 장치(제조 장치)를 나타내는 단면도이고, 이 스팩터 장치(11)는, 기체의 출입을 이행하기 위한 로드·언로드 챔버(LC/ULC)(12)와 기체(2)상에 연자성 라이닝층(3)을 성막하기 위한 제 1 성막실(13)과 마그넷 M이 갖추어져서 연자성 라이닝층(3)의 열처리 공정중에 자계를 인가하여 자화의 이방성을 제어하는 이방성 제어실(14)과 연자성 라이닝층(3)상에 수직 기록층(4)을 성막하기 위한 제2 성막실(15)에 의해 구성되어 있다.

이들 LC/ULC12∼제2 성막실(15)은, 기체의 이동방향을 따라 배열되고, LC/ULC12∼ 제2성막실(15) 각각에는 내부에 도입된 기체를 반송하기 위한 반송 수단(도시 생략)이 설치되어, 도시 우측방향으로 기체(2)를 이동하도록 되어있다. 그리고, LC/ULC(12)∼ 제2성막실(15) 각각에는, 그 내부 공간을 배기시키기 위한 배기 수단(도시 생략)이 장착되어 있다.

도 5는, 본 실시 형태의 스팩터 장치(11)의 제1 성막실(13)을 나타내는 단면도이고, 도면에 있어서, 부호 21은 챔버(성막실), 22는 챔버(21)의 저부 근방에 설치되고 카소드(음극) 되는 스테이지, 23은 챔버(21)의 상부 근방에 설치되어 상기 스테이지(22)에 대해서 대향 배치되고 어노드(양극) 되는 기체 홀더, 24는 진공 장치(도시 생략) 등에 접속되어 상기 챔버(21)내를 소정의 진공 상태로 하기 위한 진공용 배관, 25는 질소(N₂) 가스와 아르곤(Ar)가스의 혼합 가스(불활성 가스)를 상기 챔버(21)내에 도입하기 위한 혼합가스 도입장치, 26은 배기가스 제어용의 배관이다.

이 스테이지(22)에는, 연자성 라이닝층(3)을 성막할 때에 이용되는, 예를 들면, Fe_{83. 8}Si_{8. 2}Al_{8. 5}(원자%) 조성의 타겟(27)이 장착되어 있다. 또, 기체 홀더(23)에는, 상기 타겟(27)과 대향하도록 장착되는 기체(2)를 소정의 온도, 예를 들면, 실온25℃∼200℃ 범위의 온도로 유지하기 위한 온도제어수단(도시 생략)이 내장 되어 있다.

혼합 가스 도입 장치(25)는, Ar가스 공급원(도시 생략)에 배관(31)을 통하여접속되고 Ar가스의 유량을 제어하는 매스 플로우 콘트롤러등을 내장하는 Ar가스 유량 제어부(32)와, N₂가스 공급원(도시 생략)에 배관(31)을 통하여 접속되고 N₂가스의 유량을 제어하는 매스 플로우 콘트롤러등을 내장하는 N₂가스 유량 제어부(33)와, Ar가스 유량 제어부(32) 및 N₂가스 유량 제어부(33)에 배관(31)을 통하여 접속되고 유량이 제어된 Ar가스 및 N₂가스를 혼합하고 해당 혼합가스를 배관(31)을 챔버(21)내에 공급하는 혼합 가스 공급부(34)로 구성되어 있다.

이 혼합가스 도입장치(25)에서는, 유량 제어부(32, 33) 및 혼합 가스 공급부 (34)를 구동시킴으로서, 챔버(21)내로 도입되는 N₂가스와 Ar가스를 포함하는 혼합 가스중의 N₂가스의 유량비를 소정의 유량비로 변경하는 것이 가능하게 된다. 이렇게 함으로써, 상기 연자성 라이닝층(3)의 조성을 상기 범위내에서 Fe, Si, Al, N 각각의 원자%를 바꾸는 것이 가능하게 된다.

여기에 도시하지 않지만, 제2 성막실(15)의 후단에는, 필요에 따라서 각종 처리실, 예를 들면, 수직 자기 기록 매체(1)의 보호막(5)을 성막하기 위한 제3 성막실이 설치되어 있다. 또, LC/ULC12∼ 제2 성막실(15) 각각의 사이에는, 인접하는 처리실내를 차단하기 위한 차단밸브가 설치되고 있다.

다음으로, 이 스팩터 장치(11)를 이용하여 본 실시형태의 수직 자기 기록 매체를 제조하는 방법에 대해서 설명한다.

여기에서는, 사전에, 제1 성막실(13)내의 스테이지(22)에 연자성라이닝층(3) 성막용의 Fe_{83. 8}Si_{8. 2}Al_{8. 5}(원자%) 조성의 타겟(27)을 장착하고, 제2 성막실(15)내의 스테이지에 수직 기록층(4) 성막용의 강자성 재료(예를 들면 Co합금)의 타겟을 장착하고, 제3 성막실내의 스테이지에 보호층(5) 성막용의 타겟을 장착해 둔다.

우선, 기체(2)를 LC/ULC(12)에 도입하고, 이 LC/ULC(12)내를 소정의 진공 상태가 될 때까지 진공시킨 후, 기체(2)를 반송 수단(도시 생략)으로 제1 성막실 (13)내로 이동시킨다.

제1 성막실(13)에서는, 반입된 기체(2)를 기체 홀더(23)에 장착하고, 기체(2)의 표면 온도가 200℃이하가 되도록 온도제어하면서, 이 제1 성막실(13)내를 소정의 진공 상태가 될 때까지 진공시킨 후, 혼합 가스 도입 장치(25)로 N₂가스와 Ar가스를 포함하는 혼합 가스를 챔버(21)내에 공급하고, 표면 온도가 200℃이하로 된 기체(2)상에 연자성 라이닝층(3)을 성막한다.

이 연자성 라이닝층(3)을 성막할 때에는, Ar가스 유량 제어부(32) 및 N₂가스 유량 제어부(33)를 각각 제어함으로써, 혼합가스중의 N₂가스 유량비F_N2/F_total를 변화시킬 수 있고, 따라서 연자성 라이닝층(3)을 구성하는 FeSiAlN막의 조성을 일의적으로 결정할 수 있다.

예를 들면, F_N2/F_total를 5%∼15%의 범위로 변화시키면, FeSiAlN막의 조성을 Fe_{79. 1}Si_{8, 1}Al_{8, 5}N_{4. 3}(원자%)에서 Fe_{72. 9}Si_{7. 8}Al_{8. 5}N1_{0. 8}(원자%)까지 변화시킬 수 있다.

이 연자성 라이닝층(3)이 성막되었다면, 기체(2)를 이방성 제어실(14)로 반송하고, 이 기체(2)상의 연자성 라이닝층(3)을 마그넷 M에 대향배치하고, 마그넷 M으로 연자성 라이닝층(3)으로 자계를 인가하면서 가열·냉각을 이행한다. 이 공정에 의해 연자성 라이닝층(3)으로 기체(2)의 지름 방향으로의 자화용역축이 유도된다.

그 다음에, 자화용역축의 유도가 종료된 기체(2)를 제2 성막실(15)로 반송하고, 수직 기록층(4)의 성막을 한다.

수직 기록층(4)을 성막했다면, 기체(2)를 제2 성막실(15)의 후단에 설치된 제3 성막실(도시 생략)로 반송하고, 보호막(5)을 성막한다.

이상의 공정이 완료된 기체(2)를, 재차 LC/ULC(12)로 반송하고, 이 LC/ULC(12)에서 바깥쪽에 꺼낸다.

이상, 도 4 및 도 5에 도시된 수직 자기 기록 매체의 제조 장치에 의해, 본 실시형태의 수직 자기 기록 매체(1)를 제조할 수 있다.

다음으로, 본 실시형태의 수직 자기 기록 매체(1)에 대해서, 실시예 및 비교예를 들어서 보다 상세하게 설명한다.

본 예에서는, 이하에 나타내는 구성을 가지는 수직 자기 기록 매체를 제작했다.

도 4 및 도 5에 나타내는 제조 장치를 이용하여, 원판상의 유리 기판으로 이루어지는 기체(2)상에, F_N2/F_total를 5%, 10%, 15%로 변화시켰을 경우의 연자성 라이닝층(3), 수직기록층(4), 보호층(5)을 차례차례 적층하여 각각의 시료를 제작하고, 이것들을 실시예 1∼3의 시료로 했다. 또, F_N2/F_total=0%의 경우에 대해서도 시료를 제작하고, 이것을 비교예로 했다.

제작 조건은 아래와 같다.

성막 방법： 직류 마그네트론 스팩터법

기체의 재질： 결정화 유리

기체의 표면 조도 Ra：＜0. 3 nm

성막실의 진공 도달도：＜1×10^-7torr

프로세스 가스： Ar가스, N2가스

Ar가스 불순물 농도：＜1 ppm

전가스 유량： 60 sccm

전가스압： 0. 7 Pa

N₂가스 유량비(FN₂/F_total)：0%, 5%, 10%, 15%

성막시의 기체의 표면 온도： 실온

연자성 라이닝층의 막두께： 300 nm

자계 인가 조건： 기체 지름 방향 600∼1000 Oe

냉각 조건： 800 sec

보호층의 재질： 카본 7 nm

덧붙여, FeSiAlN막의 조성 분석은, 오제이전자 분광분석 장치(PHISICALELECTRONICS사 제품, PHI-660)를 이용하여 반정량 분석법으로 실시하였다. 우선 시료표층의 탄소(C) 보호막을 Ar이온 스패터링으로 제거하고, 이어서 0∼2200 eV 범위의 분광 프로파일을 측정했다. 측정 조건은 이하와 같다.

(1) 여기용 전자총

가속 전압： 10 kV

시료 전류： 200 nA

분석 영역： 80×74μm

(2) Ar이온 스패터링용 이온총

가속 전압： 1 kV

스패터링 속도：1. 0nm (SiO₂환산값)

스패터링 막두께：30nm (SiO₂환산값)

상기에서 얻어진 실시예 1∼3 및 비교예 각각의 시료에 대해서, 자기 특성을 평가했다. 측정기는, 진동 시료형 자력계(VSM：이연전자사 제품 BHV－35)를 이용했다. 그 측정 결과를 도 6∼도 9에 나타낸다. 이러한 도면에 있어서는, 기체(2)의 지름 방향의 자화곡선을 나타내고 있다.

도 6∼도 9에 의하면, 실시예 1∼3에서는, FeSiAlN막중의 N의 함유율이 증가함에 동반하여 연자성 라이닝층(3)의 Hc가 감소하고, 양호한 연자기 특성이 얻어진다는 것을 알았다.

한편, 비교예에서는, 인가자계를 50 Oe이하로 하면 인가자계방향의 자화가크게 감소하고, 또, 연자성 라이닝층(3)의 Hc가 증가하고 있는 것으로부터, 막중에는 줄무늬 형상의 자구 구조가 형성되어 있는 것을 알았다.

이상에 의해, N2가스의 유량을 변화시킴으로서, FeSiAlN막중의 N의 함유율을 정확하게 제어할 수 있고, 매우 용이하게 연자성 라이닝층(3)의 보자력을 제어할 수가 있어, 양호한 연자기 특성을 얻을 수 있는 것을 알았다.

기판 온도를 여러가지로 변화시켜 본 바, 200℃보다 높은 기판 온도에서 제작한 FeSiAlN막에서는, 보자력이 증대하고 양호한 연자기 특성을 얻을 수 없다는 것을 알았다.

또, 실시예 1∼3의 표면 거칠기 Ra는, 각각 0. 60, 0. 53, 0. 34이고, 어느 시료에 있어서도 Ra를 0. 6 nm이하에 억제할 수가 있어 기체(2)가 가지는 표면 거칠기를 거의 열화시키지 않는다는 것을 알았다.

최근, 2층막매체의 연자성 라이닝층(3)의 보자력의 대소가, 수직 자기 기록 매체의 부유 자계 내성의 향상에 크게 영향을 줄 가능성이 있다는 것을 알았고, 연자성 라이닝층중에 형성되는 자벽의 제어 혹은 배제가 중요한 요건으로 되어있다. 여기에 대한 대책으로서, 연자성 라이닝층 아래에 반강자성층을 갖춘 라이닝층 구성으로 하거나, 반강자성층과 연자성층을 적층한 라이닝층 구성으로 함으로써, 라이닝층 전체를 경방향 용역축 단자구화하는 시도가 검토되고 있다. 일반적으로 연자기 특성이 뛰어난 보자력이 작은 자성재료와 반강자성 재료를 적층하여 제작되는 적층막에는, 반강자성-강자성층 사이에 교환 결합이 견고하게 작용하는 것이 알려져 있다. 따라서, 상기와 같은 자기적층간결합을 이용한 라이닝층의 단자구화에 있어서도, 보자력을 저감할 수 있는 본 실시형태의 라이닝층 재료는 매우 유효하다. 즉, 본 실시형태의 라이닝층 재료는, 부유 자계 내성이 뛰어난 수직 자기 기록 매체의 설계를 가능하게 하고, 또 고밀도의 기록 재생을 이행하는 자기 기록 장치에 적합하다.

또, 도 10에 나타낸 바와 같은 자화곡선을 가지는 연자성 라이닝층의 경우, 막내에는 수직 자기 이방성의 발생에 기인하여 줄무늬형상 혹은 미로형상의 자구가 형성되어 있는 것이 주사형태 자기력 현미경에 의한 관찰상에 의해 인정된다. 이러한 줄무늬형 자구 구조의 안정화 에너지 E는, 잔류자화 상태에서 단자구화 상태로 하기 위한 작용양과 동일하기 때문에, 도 10에 도시한 영역 X의 면적으로 정의한다. 이 수치를 이용하면, 연자성 라이닝층의 줄무늬형상 자구 안정화 에너지를 정량적으로 평가할 수 있다.

[수 1]

이 식의 우변의 제1항은 정자(Magnetostatic)에너지를 나타내고, 제2항은 수직 자기 이방성 에너지를 나타내며, 제3항은 교환 에너지를 나타낸다.

다만,

λ：줄무늬형상 자구 구조의 줄무늬의 파장

Ku：수직 자기 이방성 정수

h：연자성 라이닝층의 막두께

A：교환 정수

θ₀：시작각이다.

상기의 방법으로 연자성 라이닝층의 안정화 에너지를 측정한 바, 실시예 1∼3의 줄무늬형상 자구 안정화 에너지는 1×10³erg/cm³이하이고, 비교예의 줄무늬형상 자구 안정화 에너지는 7×104erg/cm³였다.

이상의 결과와 후술의 매체 노이즈 특성의 평가에 의해, 연자성 라이닝층(3)의 자기특성의 히스테리시스 곡선에서 얻어지는 줄무늬상 자구 안정화 에너지는 1×10³erg/cm³로 하면 노이즈 특성이 뛰어난 매체를 얻을 수 있는 것을 알았다.

다음으로, 실시예 3 및 비교예 각각의 시료에 대해서, 매체 노이즈 Nm(μVrms)를 측정했다.

도 11은, 이 측정에 이용되는 기입, 판독 일체형 박막 헤드를 나타내는 단면도이고, 도면에 있어서, 부호 41은 상부 전극, 42는 하부 전극, 43은 기입 코일, 44는 기입 갭, 45는 쉴드, 46은 MR구성 부분, 47은 판독 갭이다.

판독은 MR헤드(Magnetic Resistance Head)를 이용하여, 아래와 같은 측정 조건으로 매체 노이즈를 측정했다.

매체 노이즈 Nm의 측정 조건

[측정 장치］

스핀 스탠드부：협동 전자사 제품 LS90S(상품명)

미디어 테스터부：GUZIK사 제품 RWA2550＋＋(상품명)

판독(GMR 헤드)：트럭폭(Tw) 0. 25μm

디스크상 측정주경：22. 55 mm

디스크 회전 속도：4200rpm

매체 노이즈 Nm는, 재생 신호 스펙터(spectre)에서 시스템 노이즈 스펙터를 제거하여 얻어지는 차분 스펙터를 1∼100 MHz의 범위로 적분해서 산출했다.

도 12는 실시예 3의 노이즈 스펙터의 측정 결과를 나타내는 도면, 도 13은 비교예의 노이즈 스펙터의 측정 결과를 나타내는 도면이다. 덧붙여서, 도면중의, 파선은 백그라운드(BG)의 시스템 노이즈 스펙터이다.

이들 도면에 의하면, 실시예 3의 시료에서는, 1 MHz에서 지수함수적으로 감소하고, 40 MHz 이상에서 -110 dBm/Hz이하가 되는데 대해, 비교예의 시료에서는, 10에서 20 MHz 부근에서 줄무늬형상 자구구조에 기인하여 노이즈가 극대를 나타낸 후 감소하고, 80 MHz 이상에서 -110 dBm/Hz이하가 되는 것을 알았다. 또, 산출한 매체 노이즈 Nm는 실시예 1에서 3의 시료에서는 각각 83, 35, 19μVrms이고, 비교 예의 시료의 평가값 110μVrms보다 저노이즈인 것이 확인되었다.

한편, 비교예의 결과에서도 알 수 있듯이, 줄무늬형 자구의 형성은 매체 노이즈의 증가를 가져오기 때문에, 그 억제가 요구된다. 또, 종래의 파마로이계 및 센더스트계의 재료는 비교예의 시료와 동일한 정도 혹은 그 이상의 노이즈 특성을 가지고, 본 발명품이 저노이즈 특성을 가진다는 것을 안다. 따라서, FeSiAlN 조성을 가지는 시료를 라이닝층으로서 이용하면, 저노이즈화가 꾀하여진 뛰어난 기록재생 특성을 가질 수가 있다.

또, 여러가지 조성의 FeSiAlN 라이닝막을 평가한 바, 매체 노이즈를 100μVrms 이하에 억제하기 위해서는, Fe를 69∼85 원자%, Si를 5∼10 원자%, Al를 5∼10 원자%의 범위내의 조성을 가지는 막을 제작하면 된다는 것을 알았다.

다음으로, 본 실시형태의 수직 자기 기록 매체를 갖춘 자기 기록 장치에 대해서 도면에 근거해 설명한다.

도 14는 본 실시 형태의 하드 디스크 장치(자기 기록 장치)를 나타내는 측단면도, 도 15는, 도 14에 도시하는 자기 기록층의 평단면도이고, 도면에 있어서, 부호 50은 자기 헤드, 70은 하드 디스크 장치, 71은 케이스, 72는 수직 자기 기록 매체, 73은 스페이서, 78은 서스펜션, 79는 스윙 암이다.

이 하드 디스크 장치(70)는, 원판상의 수직 자기 기록 매체(72), 자기 헤드( 50)등을 수납하는 내부 공간을 갖춘 직방체 형상의 케이스(71)가 외형을 이루고, 이 케이스(71)의 내부에는 복수의 수직 자기 기록 매체(72)가 스페이서(73)와 교대로 스핀들(74)에 삽통되어 설치되어 있다. 또, 케이스(71)에는 스핀들(74)의 베어링(도시 생략)이 설치되고, 케이스(71)의 외부에는 스핀들(74)을 회전시키기 위한 모터(75)가 장착되어 있다. 이 구성에 의해, 모든 수직 자기 기록 매체(72)는, 스페이서(73)에 의해 자기 헤드(50)가 들어가기 위한 간격을 두어서 복수개 겹친 상태로, 스핀들(74)의 주위에 회전이 자유롭도록 되어 있다.

케이스(71)의 내부 그리고 수직 자기 기록 매체(72)의 측방위치에는, 베어링 (76)에 의해 스핀들(74)과 평행으로 지지된 로터리·액츄에이터라고 불리는 회전축(77)이 배치되어 있다. 이 회전축(77)에는 복수개의 스윙암(79)이 각 수직 자기 기록 매체(72) 사이의 공간에 연장되듯이 장착되어 있다. 각 스윙암(79)의 첨단에는, 그 상하위치에 있는 각 수직 자기 기록 매체(72)의 표면과 경사로 향하는 방향으로 고정된, 홀쪽한 삼각판상의 서스펜션(78)을 통하여 자기 헤드(50)가 장착되어 있다.

이 자기 헤드(50)는, 도시되어 있지 않지만, 수직 자기 기록 매체(72)에 대해서 정보를 기입하기 위한 기록소자와 수직 자기 기록 매체(72)로부터 정보를 읽어내기 위한 재생소자를 갖추고 있다.

이와 같이, 하드 디스크 장치(70)는, 본 실시형태의 수직 자기 기록 매체를 갖춤으로서, 종래의 파마로이계 혹은 센더스트계의 결정질재료 등과 비교해서 저노이즈화를 실현할 수 있고, 고기록 밀도의 정보 기록재생이 가능하다.

이 하드 디스크 장치(70)에서는, 수직 자기 기록 매체(72)를 회전시킴과 동시에, 스윙암(79)을 이동시켜서 해당 스윙암(79)에 장착되어 있는 자기 헤드(50)를 수직 자기 기록 매체(72)에 접근시켜서, 이 자기 헤드(50)가 발생한 자계를 수직 자기 기록 매체(72)의 수직 기록층에 작용시킴으로서 , 수직 자기 기록 매체(72)에 소정의 자기정보를 기입할 수가 있다.

또, 스윙암(79)을 이동시켜 자기 헤드(50)를 수직 자기 기록 매체(72)상의 임의의 위치에 이동시키고, 수직 자기 기록 매체(72)를 구성하고 있는 수직 기록층으로부터의 누락 자계를 자기 헤드의 재생 소자로 검출함으로서 자기 정보를 판독할 수 있다.

이 하드 디스크 장치(70)에 의하면, 연자성 라이닝층(3)을 가지는 수직 자기 기록 매체(72)를 이용했으므로, 종래의 파마로이계 혹은 센더스트계의 결정질재료등과 비교해서 저노이즈화를 실현할 수 있고, 고기록 밀도의 정보의 기록재생을 이행할 수 있다.

따라서, 고기록 밀도에서의 자기 정보의 기록 재생을 안정화하여 할 수 있는 하드 디스크 장치(70)를 제공할 수가 있다.

덧붙여, 이 하드 디스크 장치(70)에서는, 복수개의 수직 자기 기록 매체(72)를 스페이서(73)와 교대로 스핀들(74)에 삽통한 구성으로 했는데, 수직 자기 기록 매체(72)의 매수는, 1매 이상의 임의의 매수이면 되고, 상기의 구성에 한정되지 않는다.

또, 탑재하는 자기 헤드(50)의 수도 1개 이상이면 되고, 임의의 수만큼 설치하면 된다. 또, 스윙 암(79)의 형상이나 구동 방식도 도 14 및 도 15에 도시한 것에 한정되지 않고, 리니어 구동 방식, 그 외의 방식이어도 좋은 것은 물론이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 수직 자기 기록 매체에 의하면, 기체 (2)상에, 연자성 라이닝층(3), 수직 기록층(4) 및 보호층(5)을 적층하고, 연자성 라이닝층(3)을 FeSiAlN 조성을 가지는 연자성 재료로 구성했으므로, 종래의 파마로이계 혹은 센더스트계의 결정질재료등과 비교하여 저노이즈화를 실현할 수 있고, 고기록 밀도의 정보 기록 재생을 용이하고 정확하게 할 수가 있다.

본 실시형태의 자기 기록 장치에 의하면, 본 실시형태의 수직 자기 기록 매체를 갖춘 것이기 때문에, 보다 고기록 밀도의 정보의 기록 재생이 가능한 자기기록 장치를 제공할 수가 있다.

본 실시형태의 수직 자기 기록 매체의 제조 방법에 의하면, 표면 온도를 200℃이하로 한 기체(2)상에, FeSiAl 합금의 타겟(27)과 N₂가스의 유량비F_N2/F_total를 변화 시킨 혼합가스를 이용하여 성막하므로, 연자성 라이닝층(3)을 구성하는 FeSiAlN막의 조성을 여러가지로 바꿀 수가 있다.

또, 형성되는 연자성 라이닝층(3)은, nm의 오더의 미세한 결정립으로 구성되는 균일한 미결정 조직이 되므로, 저온 프로세스로 뛰어난 저노이즈 특성을 가지는 수직 자기 기록 매체(1)를 제작할 수 있다.

본 실시 형태의 수직 자기 기록 매체의 제조 장치에 의하면, FeSiAl 합금의 타겟(27)과 N₂가스의 유량비F_N2/F_total를 변화시킨 혼합가스를 도입하고, 표면온도를 200℃이하로 한 기체(2)상에 연자성 라이닝층(3)을 성막하는 제1 성막실(13)을 갖추었으므로, 연자성 라이닝층(3)을 구성하는 FeSiAlN중의 N의 함유율(원자%)을, 뛰어난 저노이즈 특성을 나타내는 재료 조성의 범위내에서, 고정밀도로 제어할 수 있고, 따라서 뛰어난 저노이즈 특성을 가지는 FeSiAlN 구성의 연자성 라이닝층(3)을 재현성도 좋고, 용이하게 얻을 수 있다.

[산업상의 이용가능성]

이상, 상세하게 설명한 바와 같이, 본 발명의 수직 자기 기록 매체에 의하면, 연자성 라이닝층과 수직 기록층을 갖춘 2층막 매체의 연자성 라이닝층에, FeSiAlN 조성을 가지는 연자성 재료를 이용했으므로, 종래의 파마로이계 혹은 센더스트계의 결정질재료등과 비교하여 저노이즈화를 실현할 수 있고, 고기록 밀도의 정보의 기록 재생을 정확하고 용이하게 실행할 수 있다.

본 발명의 자기 기록 장치에 의하면, 본 발명의 수직 자기 기록 매체를 갖추었으므로, 보다 고기록 밀도의 정보 기록 재생이 가능한 자기 기록 장치를 제공할 수 있다.

본 발명의 수직 자기 기록 매체의 제조 방법에 의하면, 연자성 라이닝층을 형성하는 공정을, 표면 온도를 200℃이하로 한 기체상에, 적어도 Fe, Si 및 Al를 함유 하는 모재와 질소(N₂) 가스를 포함하는 불활성 가스를 이용하여 성막하는 공정으로 했기 때문에, 기체상에, nm의 오더의 미세한 결정립으로 이루어지는 균일한 미결정 조직의 연자성 라이닝층을 성막할 수 있고 그 결과, 저온 프로세스로 뛰어난 저노이즈 특성을 가지는 수직 자기 기록 매체를 얻을 수 있다.

본 발명의 수직 자기 기록 매체의 제조 장치에 의하면, 적어도 Fe, Si 및 Al를 함유하는 모재와 질소(N₂) 가스를 포함하는 불활성 가스를 도입하고, 표면 온도를 200℃이하로 한 기체상에 상기 연자성 라이닝층을 성막하는 성막실을 갖추었으므로, 해당 성막실에 도입하는 질소(N₂) 가스를 포함하는 불활성 가스의 유량을 제어함으로써, 연자성 라이닝층을 구성하는 FeSiAlN중의 N의 함유율(원자%)을, 뛰어난 저노이즈 특성을 나타내는 재료 조성의 범위내로, 그리고 고정밀도로 제어할 수가 있다. 따라서, 뛰어난 저노이즈 특성을 가지는 FeSiAlN로 구성되는 연자성 라이닝층을 재현성 좋고, 용이하게 얻을 수 있다.

Claims

연자성 라이닝층과 해당 연자성 라이닝층상에 형성된 수직 기록층을 갖추어 구성되는 수직 자기 기록 매체에 있어서,

상기 연자성 라이닝층은, FeSiAlN 조성을 가지는 연자성 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 매체.
제 1 항에 있어서, 상기 연자성 재료는 N을 5∼11 원자%함유하는 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 매체.
제 2 항에 있어서, 상기 연자성재료는, Fe를 69∼85 원자%, Si를 5∼10 원자%, Al를 5∼10 원자% 각각 함유하는 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 매체.
제 1, 2 또는 3 항에 있어서, 상기 연자성 라이닝층 결정의 평균 입경은 7 nm이하인 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 매체.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연자성 라이닝층은, 그 자기특성의 히스테리시스 곡선에서 얻어지는 줄무늬형상 자구 안정화 에너지가 1×10³erg/cm³이하인 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 매체.
제 1 항 내지 제 5 항의 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연자성 라이닝층은, 그 막두께가 50∼500 nm의 범위에서는, 표면 거칠기가 0. 6 nm이하인 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 매체.
제 1 항 내지 제 6 항의 중 어느 한 항에 기재된 수직 자기 기록 매체를 갖추어서 구성되는 것을 특징으로 하는 자기 기록 장치.
연자성 라이닝층과, 해당 연자성 라이닝층상에 형성된 수직기록층을 갖추어 구성되는 수직 자기 기록 매체의 제조 방법에 있어서,

상기 연자성 라이닝층을 형성하는 공정은, 표면온도를 200℃이하로 한 기체상에, 적어도 Fe, Si 및 Al를 함유하는 모재와, 질소(N₂) 가스를 포함하는 불활성 가스를 이용하여 성막하는 공정인 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 매체의 제조 방법.
연자성 라이닝층과, 해당 연자성 라이닝층상에 형성된 수직 기록층을 갖추어 구성되는 수직 자기 기록 매체의 제조장치에 있어서,

적어도 Fe, Si 및 Al를 함유하는 모재와 질소(N₂) 가스를 포함하는 불활성 가스를 도입하고, 표면 온도를 200℃이하로 한 기체상에 상기 연자성 라이닝층을성막하는 성막실을 갖추는 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 매체의 제조 장치.
제 9 항에 있어서, 상기 성막실에, 상기 기체의 표면 온도를 제어하는 제어 수단을 갖춘 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 매체의 제조장치.