KR20080052376A

KR20080052376A - 입자간 교환 강화층을 포함하는 다층 기록 구조를 구비한수직 자기 기록 매체

Info

Publication number: KR20080052376A
Application number: KR1020070114374A
Authority: KR
Inventors: 안드레아스 클라우스 베르거; 킹 다이; 호아 반 도; 요시히로 이케다; 데이비드 토마스 마굴리스; 나타샤 에프 서퍼; 겐타로 다카노; 민 시아오
Original assignee: 히다치 글로벌 스토리지 테크놀로지스 네덜란드 비.브이.
Priority date: 2006-12-07
Filing date: 2007-11-09
Publication date: 2008-06-11
Also published as: TW200830298A; SG143233A1; EP1930882A1; US20080138662A1; CN101197138B; CN101197138A; JP2008146816A

Abstract

본 발명의 수직 자기 기록 매체는 다층 기록 매체(RL)를 갖고, 이 RL 구조는 RL 구조에서의 다른 강자성층의 입자간 교환 결합을 중재하는 강자성 입자간 교환 강화층을 포함한다. RL 구조는 Ta 산화물을 함유한 입상 다결정 Co 합금의 제1 강자성층(MAG1)과, Si 산화물을 함유한 입상 다결정 Co 합금의 제2 강자성층(MAG2), 및 MAG2의 정상에서 그 MAG2와 접촉하며 MAG1과 MAG2에서의 입자간 교환 결합을 중재하는 무산화물 CoCr 캡핑층으로 된 다층일 수 있다. 또한 RL 구조는, 각각 입자간 교환 결합이 감소하거나 없는 2개의 강자성층(MAG1, MAG2) 사이에서 입자간 교환 강화 중간층(IL)으로 된 다층일 수 있다. IL은 MAG1와 MAG2 양쪽과 직접 접촉하기 때문에, MAG1과 MAG2 각각의 입자간 교환 결합을 직접 중재한다.

Description

입자간 교환 강화층을 포함하는 다층 기록 구조를 구비한 수직 자기 기록 매체{PERPENDICULAR MAGNETIC RECORDING MEDIUM WITH MULTILAYER RECORDING STRUCTURE INCLUDING INTERGRANULAR EXCHANGE ENHANCEMENT LAYER}

본 발명은 개괄적으로 자기 기록 하드 디스크 드라이브에 이용되는 수직 자기 기록 디스크 등의 수직 자기 기록 매체에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 최적의 입자간(intergranular) 교환 결합을 갖는 다층 기록층을 구비한 수직 자기 기록 매체에 관한 것이다.

자기 기록 하드 디스크 드라이브에 이용되는 통상의 매체인 수평 또는 종축 자기 기록 매체에서는 쓰여진 또는 기록된 비트가 디스크 기판 및 평면적인 기록층의 표면들과 거의 평행하게 지향된다. 기록된 비트가 기록층에 거의 수직으로 또는 면외 지향(out-of-plane orientation)(즉, 디스크 기판 및 기록층의 표면들에 평행한 지향 외)으로 저장되는 수직 자기 기록 매체는 자기 기록 하드 디스크 드라이브에 있어서 초고밀도의 기록을 향한 유망한 방향을 제시한다. 수직 자기 기록 시스템의 일반적인 형태는 "2중층(dual-layer)" 매체를 이용하는 것이다. 단일 쓰기(write) 폴 타입의 기록 헤드를 갖는 이러한 형태의 시스템을 도 1에 도시한다. 2중층 매체는 기판 상에 형성된 "연성의(soft)", 즉 비교적 보자력이 낮은 자기 투과성의 하층(SUL : Soft UnderLayer) 위에 수직 자기 데이터 기록층(RL : Recording Layer)을 포함한다.

SUL는 기록 헤드의 쓰기 폴에서 리턴 폴까지의 자기장에 대해 자속 복귀 경로로서 기능한다. 도 1에서 화살표로 나타내는 바와 같이, RL에는 인접 영역이 반대의 자화 방향을 갖는 수직으로 기록된 또는 자화된 영역이 표시된다. 인접한 반대 방향의 자화 영역들 간의 자기 전이는 읽기(read) 소자 또는 헤드에 의해 기록 비트로서 검출 가능하다. 통상 읽기 헤드는 자기 투과성 재료로 된 차폐물 사이에 위치하기 때문에 판독되는 비트 외의 기록 비트가 읽기 헤드에 영향을 미치지 않게 된다.

도 2는 종래 기술의 수직 자기 기록 디스크의 개략 단면도이다. 이 디스크도 연속으로 증착된 층에 대해 거의 평면적인 표면을 제공하는 하드 디스크 기판을 포함한다. 기판 표면 상에 형성된 거의 평면적인 층은 SUL의 성장을 위한 시드(seed) 또는 온셋(onset) 층(OL)과, SUL의 자기 투과성 막과 RL의 자기 투과성 막 간의 자기 교환 결합을 차단하여 RL의 에피택셜 성장을 용이하게 하기 위한 EBL(Exchange Break Layer), 및 보호성 오버코트(OC : OverCoat)를 포함한다.

통상적인 RL의 재료의 한 종류가 CoPtCr 합금 등의 입상(granular) 다결정 강자성 코발트(Co) 합금이다. 이 재료의 강자성 입자는 육방 밀집 구조(hexagonal close-packed structure: hcp) 결정성 구조를 갖고, 증착시 층의 평면에 대해 수직하게 성장하도록 유도되는 hcp 결정성 구조의 c축의 결과로서 면외 또는 수직 자기 비등방성을 갖는다. 이 hcp RL의 에피택셜 성장을 유도하기 위해서, RL이 위에 형성되는 EBL의 재료 역시 통상 hcp 재료이다.

입상 다결정 강자성 Co 합금으로 된 기록층을 이용하는 수평 및 수직 자기 기록 매체 모두는 선형 기록 밀도가 증가함에 따라 고유의 매체 잡음이 증가한다. 매체 잡음은 기록된 자기 전이의 불규칙성으로 인해 발생하고 리드백(readback) 신호 피크의 랜덤 시프트를 초래한다. 매체 잡음이 높으면 비트 에러 레이트(BER)도 높아지게 된다. 이에 고밀도의 면적 기록을 달성하기 위해서는 고유 매체 잡음을 줄여야만 하며, 즉 기록 매체의 신호 대 잡음비(SNR)를 높여야 한다. 따라서, RL 구조에서의 입상 코발트 합금은 높은 고유 매체 잡음에 책임이 있는 입자간 교환 결합을 줄이기 위해 잘 분리된(well-isolated) 미세 입자 구조를 갖는 것이 좋다. 코발트 합금의 RL에서 입자 분리를 강화하는 것은 Si, Ta, Ti, Nb, Cr, V 및 B의 산화물 등의 세그리건트(segregant)의 첨가로 달성될 수 있다. 이들 세그리건트는 입계(grain boundary)에 침투하여 코발트 합금의 원소들과 함께 비자성 입자간 재료를 형성하는 경향이 있다. CoPtCr-SiO₂ 복합체 타깃(composite target)으로부터 스퍼터 증착 방식으로 CoPtCr 입상 합금에 SiO₂를 첨가하는 것에 대해서는 H. Uwazumi 등의 "CoPtCr-SiO₂ Granular Media for High-Density Perpendicular Recording"[IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 39, No.　4, July　2003, pp.　1914-1918]에 기술되어 있다. CoPt 입상 합금에의 Ta₂O₅의 첨가는 T. Chiba 등 의 "Structure and magnetic properties of Co-Pt-Ta₂O₅ film for perpendicular magnetic recording media"[Journal of Magnetism and Magnetic Materials, Vol.　287, February 2005, pp.　167-171]에 기술되어 있다.

SNR 향상을 위해 산화물 또는 기타 세그리건트를 함유하는 RL을 구비한 수직 자기 기록 매체는 열붕괴(thermal decay)된다. 자기 입자가 초고밀도의 기록을 달성하기 위해 더 작아짐에 따라 그 입자는 자기 붕괴에 대해 더 취약해지는데, 즉 자화된 영역은 그 자성을 자발적으로 잃게 되어 결국 데이터가 손실하게 된다. 이것은 작은 자성 입자의 열적 활성(초상자성 효과)에 기여한다. 자성 입자의 열적 안정성은 대부분 K_uV에 의해 결정되며, 여기서 K_u은 자기 기록층의 자기 비등방성 상수이고, V는 자성 입자의 체적이다. 따라서, K_u가 RL 상에서의 쓰기를 막을 정도로 높지 않다 하더라도 높은 K_u를 갖는 RL은 열적 안정성에 있어 중요하다.

수평 기록 매체에 있어서, 입자간 교환 결합이 완전히 없다면 최상의 SNR을 제공한다. 그러나, 수직 기록 매체에서는 최상의 SNR이 RL에서의 임의의 중간 레벨의 입자간 교환 결합에서 달성된다. 또한, 입자간 교환 결합은 매체 입자에서의 자화 상태의 열적 안정성을 향상시킨다. 이에, 수직 기록 매체에서는 임의 레벨의 입자간 교환 결합이 바람직하다. 입자간 교환 결합을 증가시키기 위한 한가지 방법은 예컨대 Choe 등의 "Perpendicular Recording CoPtCrO Composite Media With Performance Enhancement Capping Layer"[IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, VOL. 41, NO. 10, OCTOBER 2005, pp. 3172-3174]에 기술되어 있는 바와 같이, 하층을 형성하는 산화물 함유 입상 Co 합금의 정상에 "캡핑(capping)"층이라고 불리는 연속 적인 입자간 교환 강화층을 추가하는 것이다. 이 캡핑층은 통상 산화물 또는 기타 세그리건트가 없는 CoCr 합금이다.

입자간 교환 결합을 강화시키기 위해, 산화물 함유 입상 Co 합금층 등의, 입자간 교환 결합이 감소하거나 없는 단일의 하부 강자성층에 상부의 연속적인 무산화물(oxide-free) 캡핑층을 덮은 RL 구조에는 여러가지 문제가 있다. 하부 강자성층이 Ta-산화물 함유층인 경우, RL 구조는 용인할 수 없는 내식성을 갖는다. 하부 강자성층이 Si 산화물 함유층인 경우, RL 구조는 최적의 기록 성능보다 낮은 기록 성능을 갖는다. 이러한 모든 RL 구조에 있어서, 입자간 교환 결합은 하층을 형성하는 산화물 함유층의 정상 표면과 상부 캡핑층 간의 상호 작용을 통해서만 발생하기 때문에, 캡핑층은 최적량의 입자간 교환 결합이 발생하도록 비교적 그 두께가 두꺼워야 한다. 이렇게 RL 구조의 두께가 두꺼우면 전이 폭(또는 'a' 파라미터)이 증가하여고밀도 기록에서 리드백시에 인접 전이가 간섭하게 되기 때문에 분해능(resolution) 및 기록 능력(writability)에 악영향을 미칠 수 있다.

따라서, 캡핑층에 의해 두께가 두꺼워지는 일 없이, 고 SNR과 고 열적 안정성을 얻기 위한 최적의 입자간 교환 결합, 양호한 내식성 및 최적의 기록 성능을 갖는 RL 구조를 구비한 수직 자기 기록 매체가 필요하다.

본 발명은 다층 RL 구조를 구비한 수직 자기 기록 매체이며, 이 다층 RL 구조는 그 RL 구조에서의 다른 강자성층의 입자간 교환 결합을 중재하기 위한 강자성 입자간 교환 강화층을 포함한다. 제1 실시예에서의 RL 구조는, 각각 입자간 교환 결합이 감소하거나 없는 2개의 하부 강자성층(MAG1, MAG2)과, 그 중 상부 강자성층(MAG2)의 정상에서 그 MAG2와 접촉하는 입자간 교환 강화층인 강자성 캡핑층으로 된 다층이다. MAG1은 입상 다결정 Co 합금, 및 Ta 산화물 또는 산화물들일 수 있고, MAG2는 입상 다결정 Co 합금 또는 Si 산화물일 수 있으며, 캡핑층은 무산화물 CoCr 합금일 수 있다. 기록 특성은 양호하지만 내식성은 불량한 하부 Ta-산화물 함유 MAG1은 부식작용에 덜 민감하도록 디스크 표면으로부터 더 멀리 위치하고, 기록 특성은 불량하지만 내식성은 양호한 Si-산화물 함유 MAG2은 캡핑층과 접촉한다.

제2 실시예의 RL 구조는, 각각 입자간 교환 결합이 감소하거나 없는 2개의 강자성층(MAG1, MAG2) 사이에 입자간 교환 강화 중간층(IL)을 구비한 다층이다. IL에서의 입자간 교환 강화는 2개의 계면에서 작용한다. MAG1+MAG2의 총 두께는 정상에 캡핑층을 갖는 필적하는 단일 자기층의 두께와 실질적으로 같기 때문에, IL은 필적하는 단일 자기층 두께의 절반 두께로 작용하기 때문에 캡핑층보다 더 얇아질 수 있다. 이 제2 실시예에서, IL은 제1 실시예의 캡핑층과 같이 무산화물 CoCr 합금일 수 있고, MAG1과 MAG2는 Si, Ta, Ti, Nb, Cr, V 및 B 중 하나 이상의 산화물 또는 산화물들 등의 적절한 세그리건트를 함유한 CoPt 또는 CoPtCr 합금 등의 입상 다결정 Co 합금일 수 있다. 또한, 제1 실시예와 같이, MAG1은 Ta-산화물을 함유한 Co 합금일 수 있고, MAG2는 Si 산화물을 갖는 Co 합금일 수 있다. 그러나, MAG1과 MAG2가 동일한 조성 및 두께를 가질 수도 있다. 또한, MAG1과 MAG2 중 하나 또는 양자는 입상 다결정 Co 합금 대신에, 수직 자기 비등방성을 나타내는 알려져 있는 구조 및 비정질 또는 결정질 재료 중 임의의 것으로 형성될 수 있다.

또한, 본 발명은 전술한 매체 및 자기 기록 쓰기 헤드를 포함하는 수직 자기 기록 시스템이다.

본 발명의 기술 사상 및 이점의 완전한 이해를 위해서 이하의 구체적인 설명에서는 첨부 도면을 참조한다.

본 발명은, 캡핑층에 의해 두께가 두꺼워지는 일 없이, 고 SNR과 고 열적 안정성을 얻기 위한 최적의 입자간 교환 결합, 양호한 내식성 및 최적의 기록 성능을 갖는 RL 구조를 구비한 수직 자기 기록 매체를 제공한다.

RL이 단일 강자성층(MAG)의 정상에 캡핑층(CP)을 포함하는 종래 기술의 수직 자기 기록 매체가 도 3의 개략 단면도에 도시되어 있다. 통상 MAG는 Si, Ta, Ti, Nb, Cr, V 및 B 중 하나 이상의 산화물 또는 산화물들 등의 적절한 세그리건트를 함유한 CoPt 또는 CoPtCr 합금 등의 입상 Co 코발트 합금이다. CP는 MAG의 정상 바로 위에서 MAG와 접촉하게 증착된다. CP에서의 강자성 합금은 MAG에서의 강자성 합금보다 입자간 교환 결합이 실질적으로 더 크다. 통상 CP의 재료는 CP에서의 입자간 교환 결합을 감소시키는 경향이 있는 산화물 또는 기타 세그리건트의 어떤 실질적인 양도 포함하지 않는 CoCrPtB 합금 등의 Co 합금일 수 있다. CP 입계가 그 CP와 접촉하는 MAG의 거의 분리 및 분해된 입자의 경계 위에 있고 CP와 MAG 입자가 수직으로 강결합하고 있기 때문에, CP는 MAG에서의 효과적인 입자간 교환 결합을 유도한다. 이것을 MAG의 입자 및 자화를 개략적으로 나타내는 도 4a와 도 4b에 도 시하는데, 도 4a는 CP가 없는 경우 도 4b는 CP가 있는 경우이다.

본 발명의 수직 자기 기록 디스크의 제1 실시예를 디스크의 개략 단면도인 도 5에 도시한다. RL 구조는, 각각 입자간 교환 결합이 감소하거나 없는 2개의 하부 강자성층(MAG1, MAG2)과, 그 중 상부 강자성층(MAG2)의 정상에서 그 강자성층과 접촉하는 CP로 된 다층이다.

MAG1은 CoPt 또는 CoPtCr 합금 등의 입상 다결정 Co 합금과, Ta 산화물 또는 산화물들로 형성된다. MAG2는 CoPt 또는 CoPtCr 합금 등의 입상 다결정 Co 합금과, Si 산화물 또는 산화물들로 형성된다. CP는 Co로 또는 CoCr 합금 등의 강자성 Co 합금으로 형성될 수 있다. CP의 Co 합금은 Pt와 B 중 하나 또는 양자를 포함할 수 있다. CP는 MAG2 바로 위에 증착되고, MAG2는 MAG1 바로 위에 증착된다. MAG1와 MAG2는 산소가 존재하는 상태에서 비교적 고압(예컨대, 10-20 mTorr)에서 스퍼터 증착된다. 한편, MAG1과 MAG2는 스퍼터링 챔버 내에 산소가 있거나 없는 상태에서 산화물 함유 타깃(예컨대, MAG1의 경우 Ta₂O₅ 타깃, MAG2의 경우 SiO₂ 타깃)으로부터 스퍼터 증착될 수 있다. CP는 통상 산소가 없는 상태에서 저압(예컨대, 2-5 mTorr)에서 스퍼터 증착된다. CP에서의 강자성 합금은 MAG1과 MAG2에서의 강자성 합금보다 실질적으로 더 강한 입자간 교환 결합을 갖는다. CP 합금은 CP에서의 입자간 교환 결합을 감소시키는 경향이 있는 임의의 산화물 또는 기타 세그리건트를 포함하지 않는 것이 좋다.

도 5의 실시예는 CP로 덮여진 단일의 Ta 산화물 함유 강자성층이 허용할 수 없는 내식성을 갖는다는 발견에 기초한다. 종래의 전기화학 부식작용 전류 검사에서는, Ta 산화물 함유 강자성층이 동일한 강자성층보다 거의 10배 정도 부식작용에 취약하였으므로, Ta 산화물을 Si 산화물로 대체하였다. 또한, CP로 덮인 단일 Ta 산화물 함유 강자성층의 RL 구조가 필적하는 CP로 덮인 단일 Si 산화물 함유 강자성층의 RL 구조보다 더 우수한 기록 특성, 구체적으로 신호 대 잡음비(SNR)와 오버라이트(OW : overwrite) 면에서 우수하였다. 이에, 도 5의 실시예에서는 기록 특성은 양호하지만 내식성이 불량한 Ta 산화물 함유 강자성층인 MAG1은 부식에 덜 취약하도록 디스크 표면에서 더 멀리 위치하고, 기록 특성은 불량하지만 내식성이 양호한 Si 산화물 함유 디스크 표면은 CP와 접촉한다. 본 발명의 제1 실시예의 한가지 특정 구현예에 있어서, MAG1은 5 nm 두께의 Co₆₅Cr₁₉Pt₁₄(Ta₂O₅)₂층이고, MAG2는 8 nm 두께의 Co₅₇Cr₁₇Pt₁₈(SiO₂)₈층이며, CP는 7　nm 두께의 Co₆₃Cr₁₄Pt₁₂B₁₁층이다.

도 3의 종래 기술을 다시 참조하면, 최적량의 입자간 교환 결합을 발생시키기 위해서는 비교적 두께가 두꺼운 CP가 필요하다. 이 CP의 두께는 MAG의 두께 범위가 10-15 nm인 것에 비교하여 약 8 nm일 수 있다. 비교적 CP의 두께가 두꺼우면 전이 폭(또는 'a' 파라미터)이 증가하여 고밀도의 기록에서 리드백 시에 인접 전이가 점차 간섭하게 되기 때문에 분해능 및 기록 능력에 악영향을 미친다. 두꺼운 CP 두께가 필요한 한가지 이유는 도 4b에 도시하는 바와 같이, 입자간 교환 결합이 MAG의 정상 표면과 CP 사이의 계면에서 상호 작용을 통해서만 발생하기 때문이다.

도 6에 도시하는 바와 같이, 본 발명의 수직 자기 기록 매체의 제2 실시예에 있어서, RL 구조는 2개의 강자성층, 즉 MAG1과 MAG2 사이에서 입자간 교환 강화 중간층(IL : InterLayer)을 갖는 다층 구조이다. MAG1+MAG2의 총 두께는 도 3의 종래 기술에서의 MAG의 두께와 같다. 그리고 IL은 CP와 같은 기능을 한다. 그러나, IL에서의 입자간 교환은 1개가 아니라 2개의 계면에서 작용한다. 또한, IL이 도 3의 종래 기술보다 자성층 두께의 절반 두께로 작용하고 있기 때문에, 두께가 더 얇아질 수 있다. 이에, 종래 기술이 달성하는 효과와 동일하거나 더 우수한 효과를 RL 구조의 총 두께보다 더 얇은 두께로 달성할 수 있다.

도 6의 실시예에 있어서, MAG1과 MAG2층은 Si, Ta, Ti, Nb, Cr, V 및 B 중 하나 이상의 산화물 또는 산화물들 등의 적절한 세그리건트를 함유한 CoPt 또는 CoPtCr 합금 등의 입상 다결정 Co 합금으로 형성되는 것이 좋다. 또한, 도 5의 실시예에서와 같이, MAG1은 CoPtCr-Ta-산화물 재료일 수 있고, MAG2은 CoPtCr-Si-산화물 재료일 수 있다. 그러나, 도 5의 실시예와 달리, MAG1와 MAG2는 동일한 조성 및 두께를 가질 수도 있다. 또한, MAG1과 MAG2 중 하나 또는 양자는 입상 다결정 Co 합금 대신에, 수직 자기 비등방성을 나타내는 알려져 있는 구조 및 비정질 또는 결정성 재료 중 임의의 것으로 형성될 수 있다. 이에, MAG1 및/또는 MAG2는 전술한 재료 등의 적절한 세그리건트를 함유하는, Co/Pt, Co/Pd, Fe/Pt 및 Fe/Pd 다층 등의, 수직 자기 비등방성을 갖는 다층으로 구성될 수 있다. 또한, 희토류 원소를 함유하는, 예컨대 CoSm, TbFe, TbFeCo, GdFe 합금 등의 수직 자성층을 MAG1 및 MAG2에 이용할 수도 있다.

IL은 Co으로, 또는 CoCr 합금 등의 강자성 Co 합금으로 형성될 수 있다. Co 합금은 Pt와 B 중 하나 또는 양자를 포함할 수 있다. IL은 MAG1 바로 위에 직접 증착되고, MAG2는 IL 바로 위에 증착된다. MAG1과 MAG2는 산화물 함유의 Co 합금이라면, 산소가 존재하는 상태에서 비교적 고압력(예컨대, 10-20 mTorr)에서 스퍼터 증착된다. 한편, 이들은 산소가 존재하지 않는 경우라면 산화물 함유 타깃으로부터 스퍼터 증착될 수 있다. 통상 IL은 산소가 없는 상태에서 저압(예컨대, 2-5 mTorr)에서 스퍼터 증착된다. IL에서의 강자성 합금은 MAG1와 MAG2에서의 강자성 합금보다 실질적으로 입자간 교환 결합이 더 크다. IL 합금은 IL에서의 입자간 교환 결합을 감소시키는 경향이 있는 임의의 산화물 또는 기타 세그리건트를 포함하지 않는 것이 좋다. IL 입계가 2개의 계면에서 MAG1과 MAG2의 거의 분리 및 분해된 입자의 경계 위에 있고, 한쪽 계면에서 IL과 MAG1 입자가, 그리고 다른 쪽 계면에서 IL과 MAG2 입자가 수직으로 강결합하고 있기 때문에, IL은 MAG1과 MAG2에서의 효과적인 입자간 교환 결합을 유도한다. 따라서 입자간 교환 결합의 레벨을 조정할 수 있는 MAG1+IL+MAG2계가 결합된다. 이것이 도 7에 도시되며, 도 7은 IL을 갖는 MAG1과 MAG2의 입자 및 자화를 개괄적으로 도시하고 있다. 도 7에 도시하는 바와 같이, 본 발명의 RL 구조에서의 IL은 종래 기술의 RL 구조(도 3)에서의 CP 두께의 약 절반일 수 있다.

MAG1+IL+MAG2의 총 두께는 약 10-20 nm 범위에 있어야 하고, 바람직하게는 약 13-17 nm의 범위에 있는 것이 좋다. MAG1+IL+MAG2의 총 두께에서 IL 부분은 약 3-25 % 사이에 있어야 하고, 바람직하게는 6-15 % 범위에 있는 것이 양호하다. 결합된 MAG1+IL+MAG2계에 최적 레벨의 입자간 교환 결합을 제공하는 두께를 결정하기 위해 두께를 변경하고 디스크의 성능을 측정함으로써 경험적으로 최적의 IL 두께를 결정할 수 있다.

초고밀도의 기록, 예컨대 200 Gbits/in²보다 높은 기록 밀도에서 고성능의 수직 자기 기록 디스크를 달성하기 위해, RL은 낮은 고유 매체 잡음(고 신호 대 잡음비 또는 SNR), 약 4000 Oe보다 큰 보자력 H_c, 그리고 약 -1500 Oe보다 큰(마이너스쪽으로) 핵형성 필드 H_n를 갖는 것이 좋다. 핵형성 필드 H_n는, 바람직하게는 자화가 그 포화값(M_s)으로부터 강하하기 시작하는 M-H 히스테리시스 루프의 제2 사분면에서의 반전 필드인 것이 좋다. 핵형성 필드가 마이너스쪽일수록, 자화를 변경하는데 더 큰 반전 필드가 필요하기 때문에 잔류 자기 상태는 더 안정일 것이다.

본 발명의 제2 실시예에서의 기록 성능 향상을 검사하기 위하여, 다양한 디스크 구조를 제조하여 (도 3에 도시하는 종래 기술의 구조의)CP 두께와 (도 6에 도시하는 본 발명에 따른 구조의)IL 두께의 함수에 따라 H_c와 H_n을 측정하였다. MAG1은 5　nm 두께의 Co₆₅Cr₁₉Pt₁₄(Ta₂O₅)₂층이고 MAG2은 8 nm 두께의 Co₅₇Cr₁₇Pt₁₈(SiO₂)₈층이다. 비교를 위해, 도 3의 종래 기술의 MAG을 MAG1와 직접 접촉하는 MAG2의 양층으로 나타내었다. IL 및 CP층은 Co₆₃Cr₁₄Pt₁₂B₁₁이다.

도 8과 도 9는 종래 기술과 같이 MAG의 정상에 CP가 있는 경우에 CP의 두께와 본 발명과 같이 IL이 MAG1과 MAG2 사이에 있는 경우에 IL 두께와의 함수에 따라 이들 2개의 RL 구조의 보자력(H_c)과 핵형성 필드(H_n)를 각각 도시하고 있다. CP가 정상에 있는 경우에, 보자력은 약간 상승한 후, 입자간 교환 결합이 CP 두께에 따라 더 강해지기 때문에 점차 하강한다. 입자간 교환 결합은 도 9에 도시하는 바와 같이 상승한 핵형성 필드에서 나타난다. 입자간 교환 강화층이 정상에 있는 경우, H_n은 CP 두께가 증가함에 따라 (더욱 마이너스쪽으로) 상승한 후에, H_c가 강하할지라도 높게 유지된다. 이 작용은 입자간 교환 결합이 부가된 특징이며, 성능을 향상시키기 위해 종래 기술에서 CP층을 추가하는 이유이다. 이것과 대조적으로, 입자간 교환 강화층(IL)이 MAG1과 MAG2 사이의 중심에 있는 경우, 도 8에 도시하는 바와 같이, IL 두께가 얇기 때문에 처음에 H_c가 현저하게 상승한다. 이 작용은 이 RL 구조가 양호하게 성장함을 나타낸다. 놀라만한 것은, 산화물을 함유하고 고압에서 성장한 MAC2층이, 산화물을 함유하지 않고 저압에서 성장한 IL 상에서 높은 보자력을 갖게 성장할 수 있다는 점이다. 보다 중요한 것은, 도 9에 도시하는 바와 같이, IL의 경우, 얇은 두께 범위에서는 H_n이 IL 두께의 증가와 함께 현저하게 상승하고 종래 기술의 CP 층보다 보다 신속하게 상승한다. 이러한 상승은 CP층의 경우보다 IL의 경우에 훨씬 얇은 두께에서 발생한다. 따라서, 도 8과 도 9는 RL 구조의 중심에 입자간 교환 강화층을 추가하는 것이 RL 구조의 정상에 캡핑층으로서 입자간 교환 강화층을 추가하는 것보다 입자간 교환 결합을 증가시키는데 보다 효과적인 방법임을 나타내고 있다.

도 5와 도 6에 도시하는 본 발명의 대표적인 디스크 구조에 대해서 이제 설 명하기로 한다. 이 하드 디스크 기판은 임의의 시판 중인 유리 기판일 수 있지만, 또한 NiP가 표면 코팅된 통상의 알루미늄 합금일 수 있고, 또는 실리콘, 카나사이트(canasite) 또는 실리콘 탄화물 등의 대안 기판일 수도 있다.

SUL의 성장을 위한 접착층 또는 OL은 두께가 약 2-5 nm인 AlTi 합금 또는 유사한 재료일 수 있다. SUL은 CoNiFe, FeCoB, CoCuFe, NiFe, FeAlSi, FeTaN, FeN, FeTaC, CoTaZr, CoFeTaZr, CoFeB 및 CoZrNb의 합금 등의 자기 투과성 재료로 형성될 수 있다. 또한, SUL은 Al 또는 CoCr의 도전성막 등의, 비자성막에 의해 분리되는 다수의 연자성 막으로 형성된 적층형 또는 다층형의 SUL일 수도 있다. 또한 SUL은 Ru, Ir, Cr 또는 이들의 합금 등의, 반강자성 결합을 중재하는 층간막에 의해 분리되는 다수의 연자성 막으로 형성된 적층형 또는 다층형 SUL일 수도 있다.

EBL은 SUL의 정상에 위치한다. 그것은 SUL의 자기 투과성 막과 RL 간에 자기 교환 결합을 차단하는 작용을 하며, 또한 RL의 에피택셜 성장이 용이하게 하는 역할을 한다. EBL은 필수적이지는 않지만, 이용한다면 비자성 티타늄(Ti)층; Si, Ge 및 SiGe 합금 등의 비도전성 재료; Cr, Ru, W, Zr, Nb, Mo, V 및 Al 등의 금속; 비정질 CrTi 및 NiP 등의 금속 합금; CN_x, CH_x 및 C 등의 비정질 탄소; 또는 Si, Al, Zr, Ti 및 B으로 이루어진 그룹에서 선택된 원소의 산화물, 질화물 또는 탄화물일 수 있다. EBL을 이용한다면, 시드층이 그 EBL의 증착 전에 SUL의 정상에 이용될 수 있다. 예컨대, Ru이 EBL로서 이용되면, 1-8 nm 두께의 NiFe 또는 NiW 시드층이 SUL의 정상에 증착될 수 있고, 이어서 3-30 nm 두께의 Ru EBL이 증착될 수 있다. 또한 EBL은 다층형 EBL일 수도 있다.

RL의 정상에 형성된 OC는 비정질 "다이아몬드형"의 탄소막, 또는 Si 질화물 등의 기타 알려져 있는 보호성 오버코트일 수 있다.

본 발명에 대해서 양호한 실시예들을 참조하여 구체적으로 도시하고 설명하였지만, 본 발명의 기술 사상 및 범주에서 이탈하는 일없이, 형태 및 세부사항에서 다양한 변화가 있을 수 있음이 당업자에게는 명백할 것이다. 따라서, 개시한 발명은 단순히 예시적인 것으로 간주되어야 하며 이어지는 청구범위에서 정해지는 범주에서만 제한되어야 한다.

도 1은 종래 기술의 수직 자기 기록 시스템의 개략도.

도 2는 종래 기술의 수직 자기 기록 디스크의 개략 단면도.

도 3은 종래 기술에 따른 RL 구조의 정상에 캡핑층(CP)을 갖는 종래 기술의 수직 자기 기록 디스크의 개략 단면도.

도 4a는 종래 기술에 따른 캡핑층이 없는 RL에서의 입자 및 자화를 개략적으로 도시하는 도면.

도 4b는 종래 기술에 따른 캡핑층을 갖는 RL에서의 입자 및 자화를 개략적으로 도시하는 도면.

도 5는, 각각 입자간 교환 결합이 감소하거나 없는 2개의 하부 강자성층(MAG1, MAG2)과, 그 중 상부 강자성층(MAG2)의 정상에서 그 강자성층과 접촉하는 캡핑층(CP)으로 된 다층 RL 구조를 나타내는 본 발명의 수직 자기 기록 디스크의 제1 실시예의 개략 단면도.

도 6은 2개의 자기층(MAG1, MAG2) 사이에서 RL 구조의 중간에 입자간 교환 강화층(IL)을 갖는 다층 RL 구조를 나타내는 본 발명의 수직 자기 기록 디스크의 제2 실시예의 개략 단면도.

도 7은 도 6의 실시예에 있어서 입자간 강화층(IL)이 개재되는 MAG1과 MAG2의 입자와 자화를 개략적으로 도시하는 도면.

도 8은 CP 두께의 함수에 따른 종래 기술의 RL 구조의 보자력(H_c)을 IL 두께 의 함수에 따른 본 발명의 제2 실시예의 다층 RL 구조와 비교하는 도면.

도 9는 CP 두께의 함수에 따른 종래 기술의 RL 구조의 핵형성 필드 보자력(H_n)을 IL 두께의 함수에 따른 본 발명의 제2 실시예의 다층 RL 구조와 비교하는 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

OC : 오버코트

CP : 캡핑층

MAG1 : 제1 강자성층

MAG2 : 제2 강자성층

SUL : 연성 하층

RL : 수직 기록층

Claims

기판과;

상기 기판 상에 형성되고, 면외 자화 용이축을 가지며, 입자간 교환 결합을 감소시키는 세그리건트(segregant)를 함유하는 제1 강자성층과;

상기 제1 강자성층 상에 형성되고, 면외 자화 용이축을 가지며, 입자간 교환 결합을 감소시키는 세그리건트를 포함하는 제2 강자성층과;

상기 제1 및 제2 강자성층 중 적어도 하나와 접촉하는 강자성 입자간 교환 강화층

을 포함하는 수직 자기 기록 매체.
제1항에 있어서, 상기 제2 강자성층은 상기 제1 강자성층 바로 위에 있어 상기 제1 강자성층과 접촉하며, 상기 제1 및 제2 강자성층은 실질적으로 다른 조성을 갖고, 상기 입자간 교환 강화층은 상기 제2 강자성층 바로 위에 있어 상기 제2 강자성층과 접촉하는 캡핑층인 것인 수직 자기 기록 매체.
제2항에 있어서, 상기 제1 강자성층은 입상 다결정 코발트 합금과 Ta 산화물을 함유하고, 상기 제2 강자성층은 입상 다결정 코발트 합금과 Si 산화물을 함유하는 것인 수직 자기 기록 매체.
제3항에 있어서, 상기 캡핑층은 Cr를 함유하는 강자성 Co 합금과, B와 Pt로 이루어진 그룹에서 선택된 원소를 함유하는 실질적으로 무산화물층인 것인 수직 자기 기록 매체.
제1항에 있어서, 상기 입자간 교환 강화층은 상기 제1 강자성 바로 위에 있어 상기 제1 강자성층과 접촉하는 중간층(IL)이며, 상기 제2 강자성층은 상기 IL 바로 위에 있어 상기 IL과 접촉하는 것인 수직 자기 기록 매체.
제5항에 있어서, 상기 IL은 Co와 강자성 Co 합금으로 이루어진 그룹에서 선택되는 것인 수직 자기 기록 매체.
제6항에 있어서, 상기 IL은 필수적으로 Co와 Cr로만 이루어진 강자성 합금인 것인 수직 자기 기록 매체.
제6항에 있어서, 상기 IL은 실질적으로 무산화물(oxide-free) 강자성 Co 합금인 것인 수직 자기 기록 매체.
제5항에 있어서, 상기 제1 및 제2 강자성층 각각은 입상 다결정 코발트 합금과, Si, Ta, Ti, Nb, Cr, V 및 B 중 하나 이상의 산화물을 함유하는 것인 수직 자기 기록 매체.
제5항에 있어서, 상기 제1 및 제2 강자성층은 실질적으로 동일한 조성을 갖는 것인 수직 자기 기록 매체.
제5항에 있어서, 상기 제1 강자성층은 CoPtCr 합금과 Ta 산화물을 함유하고, 상기 제2 강자성층은 CoPtCr 합금과 Si 산화물을 함유하는 것인 수직 자기 기록 매체.
제5항에 있어서, 상기 제1 및 제2 강자성층은 실질적으로 동일한 두께를 갖는 것인 수직 자기 기록 매체.
제5항에 있어서, 상기 제1 및 제2 강자성층 각각은 Co/Pt, Co/Pd, Fe/Pt 및 Fe/Pd 다층으로 이루어진 그룹에서 선택된 다층인 것인 수직 자기 기록 매체.
제1항에 있어서,

상기 기판 상에 형성된 자기 투과성 재료의 하층과;

상기 하층과 상기 제1 강자성층 사이에 형성되어 그 사이에서 자기 교환 결합을 막는 교환 차단층

을 더 포함하는 수직 자기 기록 매체.
거의 평면적인 표면을 갖는 기판과;

상기 기판 표면 상에 형성된 자기 투과성 재료의 하층과;

상기 하층 위에 형성되고, 면외 자화 용이축을 가지며, 입상 다결정 코발트 합금과, Si, Ta, Ti, Nb, Cr, V 및 B 중 하나 이상의 산화물을 함유하는 제1 강자성층과;

상기 제1 강자성층과 접촉하고, Co과 Cr을 함유하는 무산화물 강자성 합금을 함유하는 강자성 중간층(IL)과;

상기 IL과 접촉하고, 면외 자화 용이축을 가지며, 입상 다결정 코발트 합금과, Si, Ta, Ti, Nb, Cr, V 및 B 중 하나 이상의 산화물을 함유하는 제2 강자성층

을 포함하는 수직 자기 기록 디스크.
제15항에 있어서, 상기 IL 합금은 B와 Pt로 이루어진 그룹에서 선택된 원소를 포함하는 것인 수직 자기 기록 디스크.
제15항에 있어서, 상기 기초층과 상기 제1 강자성층 사이에 형성되며 그 사이에서 자기 교환 결합을 막는 교환 차단층을 더 포함하는 수직 자기 기록 디스크.
청구항 제15항의 수직 자기 기록 디스크와;

상기 디스크의 기록층의 영역들을 자화시키는 쓰기(write) 헤드로서, 상기 기록층은 제1 강자성층, 중간층(IL) 및 제2 강자성층을 포함하는 것인 상기 라이트 헤드와;

자화된 영역들 간의 전이를 검출하기 위한 읽기(read) 헤드

를 포함하는 수직 자기 기록 시스템.