KR20080077565A - 수직 자기 기록 매체 및 그 제조 방법, 자기 기록 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 비자성층에 의해 둘러싸여진 주상(柱狀) 자성 결정으로 이루어지는 기록층을 가지는 수직 자기 기록 매체에서, 주상 자성 결정의 입경 분산을 저감하고, 신호대 노이즈비 및 오버라이트 특성을 향상시키고, 또 기입 영역폭을 저감하는 것을 과제로 한다.
기판과, 상기 기판 위에 형성된 연자성 배접층(backing layer)과, 상기 연자성 배접층 위에 형성된 배향 제어층과, 상기 배향 제어층 위에 형성된 Ru 혹은 Ru 합금의 연속막으로 이루어지는 제 1 하지층과, 상기 제 1 하지층 위에 형성된 Ru 혹은 Ru 합금으로 이루어지는 복수의 결정립과 상기 복수의 결정립을 서로 이간시키는 간극으로 이루어지는 제 2 하지층과, 상기 제 2 하지층 위에 상기 복수의 결정립에 대응하여 형성되고, 각각 기판면에 대략 수직 방향으로 자화 용이축을 가지는 복수의 자성 입자와 상기 복수의 자성 입자를 서로 이격하는 비자성 입계상(粒界相)으로 이루어지는 기록층으로 이루어지는 수직 자기 기록 매체로서, 상기 제 1 하지층은 입계에서 서로 접하여 형성된 복수의 결정립으로 이루어지며, 상기 제 2 하지층을 구성하는 복수의 결정립의 하나는 상기 제 1 하지층을 구성하는 복수의 결정립의 하나에 대응하여 형성되어 있고, 상기 제 2 하지층 중에서 상기 제 1 하지층을 구성하는 복수의 결정립의 하나에 대응하는 상기 결정립과 상기 배향 제어층의 계면에는 복수의 핵이 서로 이간하여 형성되는 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 매체를 해결 수단으로 한다.
주상 자성 결정, 수직 자기 기록 매체, 오버라이트, 배향 제어층
Description
본 발명은 수직 자기 기록 매체 및 그 제조 방법, 자기 기록 장치에 관한 것이며, 특히 자성 입자가 비자성 재료에 의해 이격된 자성층을 구비한 수직 자기 기록 매체에 관한 것이다.
자기 기록 장치 예를 들면, 하드 디스크 장치는 1 비트당 메모리 단가가 싸고, 큰 기록 용량을 실현할 수 있기 때문에, PC 등에서 디지털 신호 기록 장치로서 널리 사용되고 있다. 한편, 최근에는 하드 디스크 장치는 디지털 음향 화상 관련 기기에서도 사용되고 있어, 이에 따라 하드 디스크 장치의 비약적인 수요의 증대가 생기고 있다. 한편, 비디오 신호의 기록을 위해서는 더욱 대용량 하드 디스크 장치의 실현이 기대되고 있다.
그러나, 자기 기록 장치에서 기록 용량의 증대 및 가격의 저감을 양립시키기 위해서는 자기 기록 매체의 기록 밀도를 향상시키는 것이 유효하다. 기록 밀도를 향상시킴으로써, 자기 기록 장치 중에서의 자기 기록 매체의 매수를 삭감할 수 있 고, 이에 따라 자기 헤드 수를 삭감할 수 있다. 그 결과, 부품 수의 삭감에 의해 자기 기록 장치의 가격 저감을 실현할 수 있다.
자기 기록 매체의 기록 밀도 향상에는 분해능의 향상과 노이즈 저감에 의한 신호대 잡음비(S/N비)의 향상이 필요하다. 이 중 노이즈의 저감은 종래 기록층을 구성하는 자성 입자의 입경(粒徑)을 감소시키고, 또한 자기 기록 매체 중의 자성 입자를 자기적으로 고립시키는 것으로 진행되어 왔다.
[특허문헌 1] 일본국 공개특허공보 제 2003-217107호
[특허문헌 2] 일본국 공개특허공보 제 2003-346334호
[특허문헌 3] 일본국 공개특허공보 제 2005-353256호
[특허문헌 4] 일본국 공개특허공보 제 2006-309919호
일반적으로, 수직 자기 기록 매체는 기판 위에 형성된 연자성 재료로 이루어지는 연자성 배접층(backing layer) 위에 기록층을 적층한 구성을 가진다. 기록층은 통상 CoCr계 합금으로 이루어지며, 기판을 가열한 상태에서 CoCr계 합금을 스퍼터법에 의해 형성하는 것으로 형성된다. 이러한 방법에 의하면, Co가 풍부한 CoCr 계 합금의 자성 입자를 자성 입자간의 입계에 비자성 Cr이 편석(偏析)한 상태로 형성할 수 있어, 각각의 자성 입자를 자기적으로 고립시킬 수 있다.
한편, 연자성 배접층은 재생 시에 자기 헤드로 흘러들어오는 자속의 자로(磁路)를 형성하는 층이지만, 상기 연자성 배접층으로서 결정질 연자성 재료를 사용하면 자구(磁區)의 형성에 의해 스파이크 노이즈가 발생하게 된다. 때문에, 연자성 배접층은 자구를 형성하기 어려운 비정질 혹은 미결정체에 의해 구성되는 것이 일반적이다. 그러나, 이러한 구성에서는 연자성 배접층의 결정화를 회피하기 위해서 기록층을 형성할 때의 가열 온도에 제한이 부과된다. 때문에, Cr의 편석이 충분하게 진행되지 않고 자성 입자의 시기적인 고립화가 불충분해지는 경우가 있다.
여기서, 자성 입자의 고립화를 촉진할 수 있고, 또 고온에서의 열처리를 필요로 하지 않는 기록층으로서, CoCr계 합금으로 이루어지는 자성 입자를 SiO2로 이루어지는 비자성 모상 중에 서로 이격하여 형성한 구성의 기록층이 제안되어 있다. 또한, 이러한 기록층에서 자성 입자를 기판면에 수직 방향으로 성장시켜 자성 결정 의 c축이 기판면에 수직 방향으로 배향한 주상(柱狀) 구조를 형성하고, 또 자성 입자를 기록층 안에서 거의 같은 간극으로 성장시키기 위해 기록층의 하지(下地)로서 Ru막을 형성하는 기술이 제안되어 있다. (예, 특허문헌 1~2 참조)
그러나, 단지 Ru막을 기록층의 하지로 형성한 경우에는, 자성 입자는 Ru막의 결정립 표면에 결정성장할 뿐이므로, 결정립의 크기나 배치에 따라서는 자성 입자끼리 결합하게 되어 충분한 자성 입자의 고립화를 꾀하지 못하는 경우가 발생한다. 또한, 자성 입자의 입경 분포가 증대하여, 그 결과 매체 노이즈가 증대하는 문제가 발생할 우려가 있다.
한편, 인접하는 자성 입자끼리를 대략 등거리에 형성하려고 하면, Ru막의 하측에 시드층을 마련하고, Ru막의 결정립 형성을 제어할 필요가 있으나, 이를 위해서는 복수의 시드층으로 이루어진 적층체가 필요해져 시드층이 후막화되는 문제가 발생한다. 이러한 두꺼운 시드층을 기록층과 연자성 배접층의 사이에 삽입하면, 연자성 배접층과 기록층과의 거리가 증대해, 기록할 때에 필요한 헤드 자계가 증가하는 문제가 발생한다. 또한, 헤드 자계의 분포가 넓어지고 인접 트랙의 정보를 소거하게 되는 사이드 이레이즈 등의 문제가 발생할 우려가 있다.
이에 대하여 본 발명의 발명자는, 먼저 주상 그래뉼러 구조를 가지는 기록층을 구비한 수직 자기 기록 매체에서, 양호한 자성 입자의 입경 분포 및 균일하게 배치된 자성 입자를 가지는 수직 자기 기록 매체 및 그 제조 방법과, 자기 기록 장치를 제안하였다.(특허문헌 3 참조)
도 1, 2는 상기 제안이 되는 본 발명의 관련 기술에 의한 수직 자기 기록 매 체(60)의 구성을 나타낸다.
도 1을 참조하면, 자기 기록 매체(60)는 기판(1) 위에 형성된 연자성 배접층(2)을 포함하고, 상기 연자성 배접층(2) 위에는, 그 위에 형성되는 기록층 중의 자성 결정립의 배향을 제어하는 배향 제어층(3)을 통해서 입성장 핵층(61)이 형성되어 있다. 상기 배향 제어층(3)으로서 예를 들면 Ta 비정질층이 사용된다.
도 2를 참조하면, 상기 입성장 핵층(61)은 상기 배향 제어층(3) 위에 대략 등간격으로 균일하게 형성된 Pt 등의 섬 형상 패턴(61a)으로 이루어지고, 상기 입성장 핵층(61) 위에는 상기 섬 형상 패턴(61a)의 각각에 대응하여 성장한 대략 동일 입경을 가지는 Ru 결정립(21a)으로 이루어지는 제 1 하지층(21)이 형성되어 있다.
또한, 상기 제 1 하지층(21) 위에는, 도 1에 나타나 있는 바와 같이 Ru로 이루어진 제 2 하지층(14)이 형성되지만, 상기 제 2 하지층(14)은 도 2에 나타나 있는 바와 같이 각각 상기 제 1 하지층(21) 중의 Ru 결정립(21a)으로부터 성장한 주상의 Ru 결정립(4a)의 집합으로서 형성되어 있다. 여기서, 상기 Ru 주상 결정립(14a)은 상기 하지층(14) 중에서 간극(4b)을 두고 상기 Ru 결정립(21a)에 대해 에피택셜 성장해 있다.
또한, 상기 제 2 하지층(14) 위에는 상기 제 2 하지층(14) 중의 Ru 결정립(4a)에 대해 에피택셜 성장한 CoCrPt 주상 결정립(5a)이 형성되어 있어, 상기 CoCrPt 결정립(5a)은 SiO2 입계상(粒界相)(5b)에 의해 띄워져 기록층(5)을 구성한 다. 이러한 구성에서는, 상기 CoCrPt 결정립은 c축이 상기 기판(1)에 수직 방향으로 배향하고, 상기 기판(1)에 대해 수직인 방향에 자화 용이축을 가진다.
또한, 상기 기록층(5)은 보호막(6)에 의해 덮여져 있다.
도 1, 2의 수직 기록 매체(40)에서는, 이러한 기록층(5) 중에서 기판(1)에 대해 수직 방향으로 자화 용이축을 가지는 자성 결정립(5a)이 비자성 입계상(5b)을 사이에 두고 배열되어 있기 때문에, 자성 입자의 고립화가 촉진되어 매체 노이즈가 저감된다.
한편, 도 1, 2의 수직 기록 매체(60)에서는, 도 2에 나타낸 바와 같이 배향 제어층(3) 위에 상기 섬 형상 패턴(61a)을 대략 등간격으로 형성하는 것이 필요하지만, 이러한 섬 형상 패턴(61a)의 형성에는 마스크 프로세스 등의 복잡한 프로세스가 필요하여, 수직 자기 기록 매체(60)에서는 제조 비용이 증대하는 문제를 피할 수 없다.
한 측면에 의하면 본 발명은 기판과, 상기 기판 위에 형성된 연자성 배접층(backing layer)과, 상기 연자성 배접층 위에 형성된 배향 제어층과, 상기 배향 제어층 위에 형성된 Ru 혹은 Ru 합금의 연속막으로 이루어지는 제 1 하지층과, 상기 제 1 하지층 위에 형성된 Ru 혹은 Ru 합금으로 이루어지는 복수의 결정립과 상기 복수의 결정립을 서로 이간시키는 간극으로 이루어지는 제 2 하지층과, 상기 제 2 하지층 위에 상기 복수의 결정립에 대응하여 형성되고, 각각 기판면에 대략 수직 방향으로 자화 용이축을 가지는 복수의 자성 입자와 상기 복수의 자성 입자를 서로 이격하는 비자성 입계상으로 이루어지는 기록층으로 이루어지는 수직 자기 기록 매체로서, 상기 제 1 하지층은 입계에서 서로 접하여 형성되는 복수의 결정립으로 이루어지고, 상기 제 2 하지층을 구성하는 복수의 결정립의 하나는 상기 제 1 하지층을 구성하는 복수의 결정립의 하나에 대응하여 형성되어 있고, 상기 제 2 하지층 중에서 상기 제 1 하지층을 구성하는 복수의 결정립의 하나에 대응하는 상기 결정립과 상기 배향 제어층의 계면에는 복수의 핵이 서로 이간하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 매체 및 이러한 수직 자기 기록 매체를 사용한 자기 기록 장치를 제공한다.
다른 측면에 의하면 본 발명은 기판과, 상기 기판 위에 형성된 연자성 배접층과, 상기 연자성 배접층 위에 형성된 배향 제어층과, 상기 배향 제어층 위에 형성된 Ru 혹은 Ru 합금의 연속막으로 이루어지는 제 1 하지층과, 상기 제 1 하지층 위에 형성된 Ru 혹은 Ru 합금으로 이루어지는 복수의 결정립과 상기 복수의 결정립을 서로 이간시키는 간극으로 이루어지는 제 2 하지층과, 상기 제 2 하지층 위에 상기 복수의 결정립에 대응하여 형성되고, 각각 기판면에 대략 수직 방향으로 자화 용이축을 가지는 복수의 자성 입자와 상기 복수의 자성 입자를 서로 격리하는 비자성 입계상으로 이루어지는 기록층으로 이루어지는 수직 자기 기록 매체의 제조 방법으로서, 상기 배향 제어층 위에 핵을 스퍼터링에 의해 서로 이간하여 퇴적하는 공정과, 상기 핵이 형성된 상기 배향 제어층 위에 Ru 혹은 Ru 합금을 스퍼터링에 의해 퇴적하고, 상기 제 1 하지층을 Ru 혹은 Ru 합금의 연속막으로서 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 매체의 제조 방법.
본 발명에 의하면, 배향 제어층 위에 스퍼터법에 의해 핵을 형성하고, 그 위에 Ru 혹은 Ru 합금의 연속막으로 이루어지는 제 1 하지층을 형성함으로써, 상기 제 1 하지층 중의 결정립을 기판 전체면에 걸쳐 대략 동일한 입경으로 형성 할 수 있고, 서로 이간한 결정립으로 구성되는 제 2 하지층 중의 결정립을 상기 제 1 하지층 중의 결정립의 입경에 대응하여 제어하는 것이 가능해진다. 그 결과, 상기 제 2 기록층 중의 결정 입경의 분산이 감소하고, 기록층 중의 자성 입자의 입경 분산도 감소한다. 기록층 중의 자성 결정의 입경 분산이 감소한 결과, 수직 자기 기록 매체의 신호대 노이즈비 및 기입 특성이 향상하고, 또 기입 영역폭이 감소된다.
[원리]
이하, 본 발명의 원리를 도 3a 내지 도 3d를 참조하면서 설명한다. 단 도면 중, 앞서 설명한 부분에 대응하는 부분에는 동일한 부호를 첨부하고 설명을 생략한다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 의한 상기 배향 제어층(3) 위로의 상기 제 1 하지층(21)의 형성 공정을 도시한 도면이다.
도 3a를 참조하면, 본 발명에서는 최초에 상기 배향 제어층(3)을 구성하는 Ta막 위에 Pt 입자를 성장 핵(61n)으로하여, 랜덤하게, 단 상기 기판(1) 전체에서는 대략 균일한 분포로, 형성한다.
예를 들면, 상기 도면 3a의 공정에서 Pt 타깃을 사용한 스퍼터 프로세스를 5.33Pa(40mTorr)의 Ar 가스 등의 희가스(rare gas) 압력하, 실온에서 0.5nm/초의 작은 퇴적속도로, 예를 들면 약 1nm의 막두께에 대응하는 시간, 즉 약 2초간 행함으로써, 상기 Ta배향 제어층(3) 위에 Pt로 이루어지는 상기 핵(61n)을 충분한 밀도로, 즉 나중에 형성되는 Ru 하지층(21) 중의 단일의 Ru 결정립(21a)(평균 입경 9.1nm)이 점유하는 면적에 적어도 한 개의 핵(61n)이 존재하도록 하는 밀도로 형성할 수 있다. 이러한 핵(61n)은 다음 공정에서 성장핵으로 되는 것이면 되고, 단일의 Pt 입자여도, 복수의 Pt 입자의 집합체여도 된다. 또한, 상기 스퍼터 프로세스로 형성한 경우, 상기 핵(61n)은 패터닝에 의해 형성된 상기 도 2의 섬 형상 패턴(61a)보다 훨씬 작다.
다음으로 도 3b 내지 도 3d의 공정에서 상기 도 3a의 구조 위에 Ru막으로 이루어지는 하지층(21)의 퇴적을 Ru타깃을 사용한 스퍼터법에 의해 0.667Pa(5mTorr)의 Ar 가스 등의 희가스(rare gas) 압력하, 실온에서 2.5nm/초의 비교적 큰 퇴적 속도로 실행하고, 상기 하지막(21)을 10nm의 막두께로 형성한다.
그 때, 상기 Ru막(21)을 구성하는 Ru 결정립(21a)의 성장은, 도 3b에 나타나 있는 바와 같이 상기 도 3a에 나타낸 랜덤하게 분포된 핵(61n)으로부터 개시되지만, 상기 결정립(21a)은 그 입경이 작은 동안은 서로 합체를 반복하면서 성장하여, 결국 도 3c에 나타나 있는 바와 같이 거의 동일한 입경의 Ru 결정립(21a)으로 이루어지는 등입상의 구조가 평형 상태로서 출현한다. 도 3c의 구조에서는, Ru 결정립(21a)은 예를 들면 약 9.1nm의 평균 입경 및 각각의 면내 배향 방향을 가지며, 입계(21b)에서 서로 접촉하고 있다. 도 3c와 같이 거의 동일의 입경의 Ru 결정 립(21a)이 입계(21b)에서 달랐던 면내 배향 방향으로 접했을 경우, 한쪽이 다른쪽을 병합하는 작용이 서로 경합해, 최종적인 평형 상태에서는, 도 3d에 나타나 있는 바와 같이 입경이 거의 균일한 Ru 결정립(21a)이 입계(21b)에서 접한 미(微)구조를 가지는 Ru의 연속막이 상기 하지막(21)으로서 얻어진다.
또한, 본 실시예에서 상기 배향 제어층(3)은 2.0nm 이상의 막두께로 형성하는 것이 바람직하고, 상기 Ru 결정립(21a), 따라서 Ru하지층(21)은 Co, Cr, Fe, Ni, W 및 Mn 중 적어도 하나를 포함한 합금이어도 된다.
또한, 상기 핵(61n)은 Pt에 한정되는 것이 아니라, W, Ag, Au 등으로 구성되어도 되고, 또한, 이들 원소를 하나 이상 포함하는 합금에 의해 구성되어도 된다.
또한, 상기 핵(61n)은 Ru, Ru 합금, Ti, Ta, Co 및 CoPt 합금 중 어느 하나로 구성되어도 된다. 이 경우 상기 Ru 합금은 Ru 이외에 Co, Cr, Fe, Ni, W 및 Mn을 포함하는 것이어도 된다.
또한, 이렇게 하여 상기 Ru층(21) 중에 형성되는 Ru 결정립(21a)의 입경은 그 막두께를 제어함으로써, 어느 정도 제어할 수 있다. 즉 상기 Ru층(21)의 막두께를 증대시킨 경우, 상기 Ru 결정립(21a)의 입경은 증대한다.
[제 1 실시예]
도 4, 5는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 수직 자기 기록 매체(20)의 구성을 나타낸다.
도 4, 5를 참조하면, 본 실시예에 관계되는 수직 자기 기록 매체(20)는 기판(11) 위에 구성되고, 상기 기판(11) 위에 형성된 연자성 배접층(backing layer)(12)과, 상기 연자성 배접층(12) 위에 형성된 배향 제어층(13)과, 상기 배향 제어층(13) 위에 형성된 제 1 하지층(31)과, 상기 제 1 하지층(31) 위에 형성된 제 2 하지층(14)과, 상기 제 2 하지층(14) 위에 형성된 기록층(15)과, 상기 기록층(15) 위에 형성된 보호막(16)과, 상기 보호막(16) 위에 형성된 윤활층(18)을 포함하는 적층 구성을 가진다. 또 상기 제 2 하지층(14)에서는, 상기 하지층(14)을 구성하는 결정립이 서로 이격하여 형성되어 있다.
이러한 구성의 수직 자기 기록 매체(20)에서는 상기 기록층(15)을 구성하는 자성 입자가 상기 제 2 하지층(14) 중의 결정립 위에 에피택셜로 성장하기 때문에, 자성 입자의 고립화가 촉진되고, 그 결과, 매체 노이즈가 저감되어, 고기록밀도에 적합한 수직 자기 기록 매체가 실현된다.
상기 기판(11)은 예를 들면 플라스틱 기판, 결정화 유리 기판, 강화 유리 기판, Si기판, 알루미늄 합금 기판 등으로 구성되고, 수직 자기 기록 매체(10)가 테이프 형상인 경우에는 폴리에스테르(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 내열성에 뛰어난 폴리이미드(PI) 등의 필름을 이용할 수 있다. 본 발명에서는 기판 가열을 필요로 하지 않으므로, 이들 수지로 만든 기판을 이용하여도 문제는 발생하지 않는다.
상기 연자성 배접층(12)은 예를 들면 막두께가 50nm~2㎛이며, Fe, Co, Ni, A1, Si, Ta, Ti, Zr, Hf, V, Nb, C, B로부터 선택된 적어도 1종류의 원소를 포함하는 비정질 혹은 미결정의 합금, 또는 이들 합금의 적층막으로 구성된다. 특히 기록 자계를 집중할 수 있는 관점에서, 상기 연자성 배접층(21)으로서는 포화 자속 밀도(Bs)가 1.0T 이상인 연자성 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 이 목적으로, FeSi, FeAlSi, FeTaC, CoZrNb, CoCrNb, NiFeNb 등을 이용할 수 있다. 상기 연자성 배접층(12)은 도금법, 스퍼터법, 증착법, CVD법(화학적 기상 성장법) 등에 의해 형성할 수 있다. 연자성 배접층(12)은 기록 헤드로부터의 거의 모든 자속을 흡수하기 위한 것이므로, 포화 기록을 하려면 포화 자속밀도(Bs)와 막두께의 적(積)의 값이 큰 쪽이 바람직하다. 또한, 연자성 배접층(12)은 고전송 레이트에서의 기입성의 점에서는 고주파 투자율이 높은 쪽이 바람직하다.
상기 배향 제어층(13)은 예를 들면, 1.0nm~10nm의 막두께를 가지며, 비정질의 Ta, Ti, C, Mo, W, Re, Os, Hf, Mg, Pt 및 이것들의 합금 중 적어도 1종의 재료, 혹은 NiP으로 구성된다. 상기 배향 제어층(13)은 그 위에 형성되는 하지층(31, 14)의 결정립의 방위를 c축이 기판면에 대략 수직 방향으로 배향하도록 제어하는 동시에, 상기 하지층(31, 14) 중의 결정립을 면내 방향에 균일하게 분포되게 한다. 상기 배향 제어층(13)은 이러한 하지층(31, 14)의 결정 배향 제어의 관점에서 Ta로 이루어지는 것이 바람직하다. 또, 상기 배향 제어층(13)은 연자성 배접층과 기록층을 근접시키는 관점에서 단층막인 것이 바람직하고, 1.0nm로부터 5nm, 특히 2.0nm 이하의 막두께를 가지는 것이 바람직하다. 단, 상기 배향 제어층(13)으로서, 상기 재료막을 복수층 적층 하는 것도 가능하다.
또한, 상기 배향 제어층(13) 위에 형성되는 상기 제 1 하지층(31)은 앞서 도3a 내지 도 3d에서 설명한 공정에 의해 형성된 Ru연속막(21)에 대응하고 있어, 따라서 상기 하지층(13)은 상기 배향 제어층(13) 위에 랜덤하게 분포된 핵(31n)으로 부터 생기는 Ru 결정립(31a)의 성장 경합 프로세스의 결과로 출현하는 평형 구조를 가지고 있다.
이러한 핵(31n)은 예를 들면 Pt를 타깃으로서 사용한 실온에서의 스퍼터 프로세스를 5.33Pa(40mTorr)의 Ar 가스 등의 희가스(rare gas)중, 0.5nm/초의 매우 작은 퇴적 속도에서, 예를 들면 1nm의 막두께에 대응하는 퇴적 시간, 즉 약 2초간, 직류 마그네트론 스퍼터 프로세스에 의해 행함으로써 섬 형상으로, 즉 이산하여 형성되고, 형성된 핵(31n)은 상기 배향 제어층(13) 위에 랜덤하게 분포된다. 이러한 핵(31n)은 단일의 Pt 입자여도, 복수의 Pt 입자의 집합체여도 된다. 또, 상기 스퍼터 프로세스로 형성한 경우, 상기 핵(31n)은, 패터닝에 의해 형성된 상기 도 2의 섬 형상 패턴(61a)보다 훨씬 작다.
한편, 상기 하지층(31)은 이러한 핵(31n)이 형성된 배향 제어층(31) 위에서 Ru타깃을 사용한 실온에서의 스퍼터 프로세스를 1.33Pa(10mTorr) 이하, 예를 들면 0.667Pa(5mTorr)의 Ar 가스 등의 희가스(rare gas)중, 예를 들면 2.5nm/초의 비교적 큰 퇴적 속도에서 실행함으로써, 1Onm의 막두께로 형성된다.
그 때, 상기 하지층(31)에서는 앞서 도 3a 내지 도 3d에서 설명한 것 같이 Ru 결정(31a)의 성장이 각각의 핵(31n)으로부터 개시되지만, 상기 결정립(31a)은 그 입경이 작은 동안은 상기 하지층(31) 중에서 서로 합체를 반복하면서 급속하게 성장하고, 결국 도 3c에 나타나 있는 바와 같이, 거의 동일한 입경, 예를 들면 9.1nm의 입경의 Ru 결정립으로 이루어지는 등입상의 구조가 출현하고, 최종적으로 도 5에 나타나 있는 바와 같이 입경이 거의 균일한 Ru 결정립(31a)이 입계(31b)에 서 접한 미구조를 가지는 Ru의 연속막이, 상기 하지막(31)으로서 얻어진다. 여기에서 상기 Ru 결정립(31a)의 각각은, 상기 배향 제어층(13)과의 계면에 하나 또는 복수의 핵(31n)을 가지고 있다.
이와 같이, 상기 하지층(31)으로서 거의 동일한 입경을 가지는 결정립(31a)이 입계(31b)에서 접한, 바람직하게는 10nm의 Ru연속막을 얻을 수 있다. 이러한 성장 메커니즘의 결과, 상기 하지층(31)에서는 각각의 Ru 결정립(31a)중에 적어도 하나, 일반적으로는 복수의 핵(31n)이 포함된다.
상기 핵(31n)은 Pt에 한정되는 것이 아니라, Ru 결정립(31a)의 성장핵으로 작용하면 되기 때문에, W, Ag, Au 등으로 구성되어도 되고, 또한 이들 원소를 하나 이상 포함하는 합금에 의해 구성되어도 된다. 또 상기 핵(31n)은 Ru, Ru 합금, Ti, Ta , Co 및 CoPt 합금 중 어느 하나로 구성되어도 된다. 이 경우, 상기 Ru 합금은 Ru 이외에 Co, Cr, Fe, Ni, W 및 Mn을 포함하는 것이어도 된다.
한편, 상기 하지층(14)은 Ru 혹은 Ru-X합금의 결정으로 이루어지는 다수의 결정립(14a)과, 상기 결정립(14a)끼리를 서로 이격하는 공극부(14b)로 구성된다. 상기 결정립(14a)은 상기 배향 제어층(13)의 표면으로부터 막두께 방향으로 성장하고, 상기 기록층(15)과의 계면에 달하는 주상 구조를 형성한다. 여기에서 하나의 결정립(14a)내는 하나 혹은 복수의 단결정으로 구성되어, 그 아래의 결정립(31a)으로부터 에피택셜로 성장하고 있다.
상기 제 2 하지층(14)은 2nm~16nm의 범위의 막두께, 예를 들면 5nm의 막두께를 가지며, 또 Ru 혹은 hcp결정 구조를 가지는 Ru를 주성분으로 하는 Ru-X합 금(X=Co, Cr, Fe, Ni, 및 Mn 중에 적어도 1종)으로 구성된다.
상기 제 2 하지층(14)은 막두께를 2nm보다 얇게 하면 결정성이 열화하고, 한편, 16nm보다 두껍게 하면 배향성이 열화하고, 기록 시의 글씨 번짐 등의 장해가 발생한다. 특히, 기록층(15)중의 자성 입자의 고립화 관점에서는, 제 2 하지층(14)을 3nm~16nm범위의 막두께를 가지도록 형성하는 것이 바람직하고, 또한, 스페이싱 로스의 관점에서, 3nm~10nm의 막두께를 가지도록 형성하는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 상기 제 2 하지층(14)으로서 Ru나 Ru-X합금과 같은 hcp 결정 구조의 재료를 이용함으로써, 상기 기록층(15)중의 hcp 결정 구조를 가지는 자성 입자의 자화 용이축을 기판면에 대하여 수직 방향으로 배향 시킬 수 있다. 상기 제 2 하지층(14)으로서는, 결정성장이 양호한 점에서 Ru를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 제 2 하지층(14)중에서 상기 공극부(14b)는 상기 결정립(14a)을 둘러싸도록 형성되고, 도 5에 나타낸 바와 같이 결정립(14a)의 바닥면으로부터 기록층(15)과의 계면에 달하도록 형성되어 있어도 된다. 또, 상기 공극부(14b)는 결정립(14a)의 상부를 향해서 넓어지도록 형성되어도 된다. 본원 발명자의 연구에 의하면, 형성된 수직 자기 기록 매체의 단면의 TEM 상(像)으로부터 판단하여, 결정립의 상반부 부분의 주위에 하반부보다 넓은 공극부가 관찰될 경우가 많다. 이러한 구성의 하지층(14)을 설치함으로써, 결정립(15a)의 표면에 형성되는 기록층(15)에서 자성 입자(15a)끼리를 적절하게 격리할 수 있다. 이러한 하지층(14)은 Ar 가스 등의 희가스(rare gas) 분위기중의 압력 혹은 상기 하지층(14)의 퇴적 속도를 소정 의 범위에 설정하여 형성할 수 있다.
상기 하지층(14)에서 상기 결정립(14a)의 면내 방향의 평균 입경은 2nm~10nm(더 바람직하게는 5nm~10nm)의 범위인 것이 바람직하다. 이에 따라, 상기 결정립(14a) 위에 성장하는 기록층(15)중의 결정립(15a)의 입경의 제어성이 향상한다. 또한, 상기 공극부(14b)의 평균 폭은 1nm~2nm의 범위인 것이 바람직하다. 이에 따라, 상기 기록층(15)중에서의 자성 입자(15a) 상호의 간극의 제어성이 향상한다. 상기 자성 입자(15a) 상호의 간극은 2nm보다도 크게 3nm를 넘지 않는 것이 바람직하다.
상기 기록층(15)은 막두께가, 예를 들면 6nm~20nm으로 주상 구조를 가지는 자성 입자(15a)와, 자성 입자(15a)를 둘러싸고, 인접하는 자성 입자(15a)를 물리적으로 이격하는 비자성 재료로 이루어지는 입계상(15b)으로 구성되어 있다. 자성 입자(15a)의 주상 구조는 막두께 방향으로 연장되어 있고, 면내 방향에 배치된 다수의 자성 입자(15a) 각각의 사이를 입계상(15b)이 충전하도록 형성되어 있다.
자성 입자(15a)는 Ni, Fe, Co, Ni계 합금, Fe계 합금, CoCrTa, CoCrPt, CoCrPt-M을 포함하는 Co계 합금으로 이루어지는 군 중 어느 하나의 재료로 구성된다. 여기에서, M은, B, Mo, Nb, Ta, W, Cu 및 이것들의 합금으로부터 선택된다. 자성 입자(15a)는 막두께 방향에 자화 용이축을 가지며, 자성 입자(15a)를 구성하는 강자성 합금이 hcp 구조를 가지는 경우에는, 막두께 방향, 즉 성장 방향에 (001)면을 가지는 것이 바람직하다.
자성 입자(15a)가 CoCrPt합금으로 이루어지는 경우에는 Co함유량이 50원자 %~80원자%, Cr함유량이 5원자%~20원자%, Pt함유량이 15원자%~30원자%로 설정된다. Pt함유량을 종래의 수직 자기 기록 매체와 비교하여 많이 함유시킴으로써, 수직 이방성 자계를 증가하여 고보자력화를 꾀할 수 있다. 특히, 이러한 높은 Pt함유량은 Cr계 하지에 대하여 에피택셜 성장이 곤란한 것이라고 해왔지만, 본 실시예의 비자성 입자(15a)의 재료를 사용함으로써 결정성이 좋은 자성 입자(15a)를 형성할 수 있다.
한편, 상기 입계상(15b)은 자성 입자(15a)를 형성하는 강자성 합금과 고용 혹은 화합물을 형성하지 않는 비자성 재료로 구성되고, 비자성 재료는, Si, Al, Ta, Zr, Y, Ti,및 Mg으로부터 선택되는 어느 1종의 원소와, O, N,및 C로부터 선택되는 적어도 어느 1종의 원소와의 화합물로 이루어지고, 예를 들면 SiO2, A12O3, Ta2O5, ZrO2, Y2O3, TiO2, MgO 등의 산화물이나, Si3N4, AlN, TaN, ZrN, TiN, Mg3N2 등의 질화물이나, SiC, TaC, ZrC, TiC 등의 탄화물을 들 수 있다. 자성 입자(15a)는 이러한 비자성 재료로 이루어지는 입계상(15b)에 의해, 인접하는 자성 입자(15a)와 물리적으로 이격되므로 자기적 상호 작용이 저감되고, 그 결과 매체 노이즈를 저감할 수 있다.
상기 입계상(15b)을 구성하는 비자성 재료는 절연성 재료인 것이 바람직하다. 이에 따라 강자성을 띄는 전자의 터널 효과에 의한 자성 입자(15a)간의 자기적 상호 작용을 저감할 수 있다.
상기 입계상(15b)의 체적 농도는 상기 기록층(15)의 체적을 기준으로하여, 2vo1% ~40vol%의 범위로 설정되는 것이 바람직하다. 상기 체적 농도가 2vo1%를 밑돌면 자성 입자(15a)간을 충분하게 격리할 수 없으므로 자성 입자(15a)의 고립화를 충분하게 꾀할 수 없다. 한편, 상기 체적 농도가 40vo1%를 초과하면 상기 기록층(15)의 포화 자화가 현저히 저하해 재생시의 출력이 저하한다. 또한, 입계상(15b)의 체적 농도는 자성 입자(15a)의 고립화 및 수직 배향 분산의 점에서 8vol%~30vo1%의 범위로 설정되는 것이 특히 바람직하다.
또한, 상기 보호막(16)은 예를 들면 막두께가 0.5nm~15nm의 아몰퍼스amorphous) 카본(carbon), 수소화 카본, 질화 카본, 산화 알류미늄 등에 의해 구성된다.
또 상기 윤활층(18)은 예를 들면 막두께가 0.5nm~5nm의 퍼플루오로폴리에스테르가 주요 주쇄(主鎖)인 윤활제 등에 의해 구성된다. 윤활제로서는, 예를 들면 Zdo1, Z25(이상Monte Fluos사제) Z테트라올, AM3001(이상 아우지먼트 사제) 등을 이용할 수 있다. 상기 윤활층(18)은 상기 보호막(16)의 재료에 따라 설치해도 되고, 설치 하지 않아도 된다.
본 실시예의 수직 자기 기록 매체(20)에서는, 상기 하지층(14)의 결정립(14a)이 공극부(14b)에 의해 서로 이격하여 성장하고 있으므로, 그 위에 형성되는 기록층(15)의 자성 입자(15a)가 서로 이격하여 형성되고, 자성 입자(15a)의 입경 분포가 양호해지고, 자성 입자(15a)간의 상호 작용을 억제 혹은 균일화하여 매체 노이즈를 저감할 수 있다.
그 때, 본 발명의 자기 기록 매체(20)에서는, 상기 제 1 하지층(31)을, 앞서 서술한 것처럼 대략 동일한 입경의 결정립(31a)으로 이루어지는 연속막으로서 설치함으로써, 그 위에 형성되는 하지막(14)중의 결정립(14a)의 입경 분산을 저감할 수 있고, 그 결과, 상기 기록층(15)중 자성 입자(15a)의 입경 분산을 억제할 수 있다.
도 6a는 상기 본 발명의 제 1 실시예에 의해 얻을 수 있었던 수직 자기 기록 매체(20)에서 기록층(15)의 전자현미경 사진을, 도 6b는 도 6a의 기록층(15)에서의 자성 입자(15a)의 입경 분포를 나타낸다.
도 6a를 참조하면, 어두운 부분이 상기 자성 입자(15a)이며 밝은 부분이 상기 입계상(15b)이지만, 각각의 자성 입자(15a)가 입계상(15b)에 의해 둘러싸여져, 다른 자성 입자(15a)로부터 격리되어 있는 것을 알 수 있다.
도 6b를 참조하면, 상기 기록층(15)중에서 자성 입자(15a)는 5.9nm의 평균 입경(Dave)을 가지며, 그 입경 분산(σ)이 0.8nm, 또 입경 분산(σ)에 대한 평균 입경(Dave)의 비 σ/Dave가 0.14인 것을 알 수 있다.
이에 대하여, 도 7a는 상기 수직 기록 매체(20)에서, 상기 핵(31n)의 형성을 생략했을 경우의 상기 기록층(15)의 전자현미경 사진을, 또 도 7b는 상기 도 7a 의 기록층(15)에서의 자성 입자(15a)의 입경 분산을 나타낸다.
도 7a를 참조하면, 이 비교 대조 실험에서도 각각의 자성 입자(15a)는 기록층(15)중에서 입계상(15b)에 의해 둘러싸여져 있어, 다른 자성 입자(15a)로부터 격리되어 있지만, 도 7b보다 그 입경 분포는 넓어지고, 평균 입경(Dave)은 5.9nm인 채여도 분산(σ)은 1.5nm까지, 또 비(σ/Dave)는 0.25까지 증가하고 있는 것을 알 수 있다.
도 8a는 본 실시예에 의한 수직 자기 기록 매체(20)에 대해서 얻어진 신호대 노이즈비(S/Nt)와 오버라이트 특성(OW2)의 관계를 상기 핵(31n)의 형성을 생략한 비교 대조 실험에 의한 수직 자기 기록 매체에 관한 결과와 비교하여 나타낸 도면이다.
도 8a를 참조하면, 흑환(黑丸)은 대조 표준에 관한 결과를, 사각은 본 발명에서 상기 핵(31n)을 Ru입자의 퇴적에 의해 형성한 경우를, 또 능형(菱形)은 본 발명에서 상기 핵(31n)을 Pt 입자의 퇴적에 의해 형성한 경우를 나타낸다.
도 8a를 참조하면, 본 발명에 의해 신호대 노이즈비가 대조 표준에 비하여 향상해 있는 것을 알 수 있다.
도 8a는 본 실시예에 의한 수직 자기 기록 매체(20)에 대해서 얻어진 신호대 노이즈비 (S/Nt)와 오버라이트 특성(OW2)의 관계를 상기 핵(31n)의 형성을 생략한 비교 대조 실험에 의한 수직 자기 기록 매체에 관한 결과와 비교하여 나타낸 도면이다.
도 8a를 참조하면, 흑환은 대조 표준에 관한 결과를, 사각은 본 발명에서 상기 핵(31n)을 Ru입자의 퇴적에 의해 형성한 경우를, 또 능형은 본 발명에서 상기 핵(31n)을 Pt 입자의 퇴적에 의해 형성한 경우를 나타낸다. 단, 오버라이트 특성(OW2)의 측정은 자기 기록 매체(20) 중에 100kfci의 주파수에서 저주파신호를 기입한 후, 50Okfci의 주파수의 고주파신호를 다시 기입하고, 그 다음에 상기 10Okfci의 주파수의 저주파신호를 판독함으로써 행하고 있다. 상기 신호대 노이즈비는 수치가 큰 쪽이 수직 자기 기록 매체로서 우수하며, 상기 오버라이트 특 성(OW2)은 절대치가 클수록 자기 기록 매체로서 우수하다
도 8a를 참조하면, 본 발명에 의해 신호대 노이즈비가 대조 표준에 비하여 향상해 있는 것을 알 수 있다.
도 8b는 본 실시예에 의한 수직 자기 기록 매체(20)에 대해서 얻어진 기입 영역폭(WCW)과 오버라이트 특성(OW2)의 관계를 상기 핵(31n)의 형성을 생략한 비교 대조 실험에 의한 수직 자기 기록 매체에 관한 결과와 비교하여 나타낸 도면이다.
도 8b를 참조하면, 흑환은 대조 표준에 관한 결과를, 사각은 본 발명에서 상기 핵(31n)을 Ru입자의 퇴적에 의해 형성한 경우를, 또 능형은 본 발명에서 상기 핵(31n)을 Pt 입자의 퇴적에 의해 형성한 경우를 나타낸다. 기입 영역폭(WCW)은 수치가 작을수록 수직 자기 기록 매체로서 우수하다.
도 8b를 참조하면, 본 발명에 의해 신호대 노이즈비 및 기입 영역폭(WCW)도 대조 표준에 비하여 향상해 있는 것을 알 수 있다.
도 8c는 본 실시예에 의한 수직 자기 기록 매체(20)에 대해서 얻어진 신호대 노이즈비(S/Nt)와 기입영역폭(WCW)의 관계를, 상기 핵(31n)의 형성을 생략한 비교 대조 실험에 의한 수직 자기 기록 매체에 관한 결과와 비교하여 나타낸 도면이다.
도 8c를 참조하면, 흑환은 대조 표준에 관한 결과를, 사각은 본 발명에서 상기 핵(31n)을 Ru입자의 퇴적에 의해 형성한 경우를, 또 능형은 본 발명에서 상기 핵(31n)을 Pt 입자의 퇴적에 의해 형성한 경우를 나타낸다.
도 8c를 참조하면, 본 발명에 의해 신호대 노이즈비 및 기입 영역폭(WCW)도 대조 표준에 비하여 향상해 있는 것을 알 수 있다.
다음으로, 도 1을 참조하여 본 실시예에 따른 수직 자기 기록 매체(20)의 제조 방법을 설명한다.
먼저, 기판(11)의 표면을 세정·건조후 기판(11) 위에 상술한 연자성 배접층(12)을 무전해 도금법, 전기도금법, 스퍼터법, 진공증착법 등에 의해 형성한다.
다음으로, 연자성 배접층(12) 위에 스퍼터 장치를 이용하여 상술한 재료로 이루어지는 스퍼터 타깃을 이용하여 상기 배향 제어층(13)을 형성한다. 스퍼터 장치는 미리 10-7Pa까지 배기가능한 초고진공 스퍼터 장치를 이용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 상기 배향 제어층(13)은 예를 들면 직류 마그네트론 스퍼터법에 의해 Ar 가스 등의 희가스(rare gas) 분위기중에 압력 0.4Pa로 설정하여 형성한다. 이 때에 기판(11)의 가열은 행하지 않는 것이 바람직하다. 연자성 배접층(12)의 결정화 혹은 미결정의 비대화를 억제할 수 있다. 물론, 연자성 배접층(12)의 결정화 혹은 미결정의 비대화를 수반하지 않는 정도의 온도, 예를 들면 150℃ 이하의 온도로 가열해도 된다. 또한 기판(11)을 냉각하여 성막해도 되고, 예를 들면 -10O℃여도 된다. 또한, 장치상의 제약이 없으면 -10O℃보다 낮은 온도로 냉각해도 된다. 또, 기판(11)의 가열 혹은 냉각은 상기 배향 제어층(13), 하지층(31, 14) 및 기록층(15)을 형성하는 공정에서도 마찬가지이다.
다음으로, 동일한 스퍼터 장치를 이용하여 직류 마그네트론 스퍼터법에 의해 Pt 혹은 Ru를 타깃으로 사용하여, 예를 들면 5.33Pa(40mTorr)의 Ar 가스 중, 0.5nm/초의 퇴적 속도로, 예를 들면 1nm의 막두께에 대응하는 퇴적 시간, 즉 약 2 초간 실온에서 스퍼터를 행함으로써, 상기 배향 제어층(13) 위에 상기 핵(31n)을 섬 형상으로 형성한다. 앞서 설명한 바와 같이, 이렇게 하여 형성된 핵(31n)은 상기 배향 제어층(13) 위에 랜덤하게 분포된다. 이러한 핵(31n)은 단일의 Pt 입자여도, 복수의 Pt 입자의 집합체여도 된다. 또, 상기 스퍼터 프로세스로 형성한 경우, 상기 핵(31n)은 패터닝에 의해 형성된 상기 도 2의 섬 형상 패턴(61a)보다 훨씬 작다.
다음으로, 상기 배향 제어층(13) 위에 동일한 스퍼터 장치를 이용하여 상술한 Ru 혹은 Ru-X합금으로 이루어지는 스퍼터 타깃을 이용하여 상기 제 1 하지층(31)을 앞서 설명한 바와 같이 형성한다.
더 구체적으로는, 이러한 핵(31n)이 형성된 배향 제어층(13)위에 Ru 혹은 Ru-X합금으로 이루어지는 타깃을 사용한 실온에서의 스퍼터를 직류 마그네트론 스퍼터법에 의해 0.667Pa(5mTorr)의 Ar 가스 중, 2nm/초 이상, 예를 들면 2.5nm/초의 퇴적 속도로 실행함으로써, 상기 하지층(31)이 상기 핵(31n)을 덮고, 예를 들면 1Onm의 막두께로 연속적으로 형성된다.
다음으로, 상기 배향 제어층(13) 위에 동일한 스퍼터 장치를 이용하여 상술한 Ru 혹은 Ru-X합금으로 이루어진 스퍼터 타깃을 이용하여 상기 하지층(14)을 형성한다. 구체적으로는, 하지층(14)은 예를 들면 직류 마그네트론법에 의해, 희가스(rare gas), 예를 들면 Ar 가스 중, 퇴적 속도를 0.1nm/초 이상 또는 2nm/초 이하의 범위, 예를 들면 0.8nm/초에서, 또한 분위기 가스 압력을 2.66 Pa 이상 또한 26.6 Pa 이하의 범위, 예를 들면 5.332Pa(40mTorr)로 설정하여 성막한다. 이들 범 위로 퇴적 속도 및 분위기 가스 압력을 설정함으로써, 상기 하지층(14)을 상기 공극(14b)을 사이를 두고 배치된 결정립(14a)에 의해 형성할 수 있다.
또, 상기 하지층(14)을 형성하는 공정에서 퇴적 속도를 0.1nm/초보다 작게하면 생산 효율이 현저하게 저하하고, 2nm/초보다 크게 하면 공극부가 형성되지 않고 결정립과 결정입계부로 이루어지는 연속막이 형성되게 된다. 또한, 희가스(rare gas) 압력을 2.66Pa 보다 낮은 압력으로 설정하면 공극부가 형성되지 않고 결정립과 결정입계부로 이루어지는 연속체가 형성되고, 26.6Pa보다 높게 하면 희가스(rare gas)가 결정립 중에 취입되어 결정성이 저하한다. 또, 상술한 이유와 마찬가지로 하지층(14)을 형성할 때에 기판(11)의 가열은 행하지 않는 것이 바람직하다. 이 때의 스퍼터 투입 전력은 예를 들면 50W로 한다.
다음으로, 상기 하지층(14) 위에 스퍼터 장치를 이용하여 상술한 재료로 이루어지는 스퍼터 타깃을 이용하여 기록층(15)을 형성한다.
더 구체적으로는, 마그네트론법에 의해 자성 입자(15a)의 자성재료와 입계상(15b)의 비자성 재료를 복합화한 스퍼터 타깃을 이용하여, 불활성가스 혹은, 불활성가스에 입계상(15b)이 포함하는 산소 혹은 질소를 첨가한 분위기에서 성막한다. 또, 자성 입자(15a)의 자성재료와 입계상(15b)의 비자성 재료의 각각의 스퍼터 타깃을 동시 스퍼터해도 된다. 성막시의 압력은 2.00Pa~8.00Pa의 범위로 설정하고, 2.00Pa~3.99Pa의 범위로 설정하는 것이 바람직하다.
또, 상술한 배향 제어층(13)을 형성하는 공정으로부터 기록층(15)을 형성하는 공정까지는, 그 표면에 각 층을 형성한 상태에서 진공중 혹은 성막 분위기로 유 지하는 것이 표면 청정성의 점에서 바람직하다.
다음으로, 상기 기록층(15) 위에 스퍼터법, CVD법, FCA(Filtered Cathodic Arc)법 등을 이용하여 상기 보호막(16)이 형성된다. 또한, 상기 보호막(16)의 표면에 딥 코팅(dip coating)법, 스핀 코트법, 액면 저하법 등에 의해 윤활층(18)이 도포된다. 이상에 의해 본 실시예에 따른 수직 자기 기록 매체가 형성된다.
본 실시예에 따른 수직 자기 기록 매체의 제조 방법에서는 하지층(14)을 형성할 때의 퇴적 속도 및 불활성가스 압력을 소정의 범위로 설정함으로써, 간편한 방법으로 결정립을 공극부에 의해 서로 이격하여 형성하고, 결정립의 배치를 이어받는 자성 입자의 고립화를 꾀할 수 있다.
또 상기 방법에서, 상기 핵(31n)의 형성은 Pt 혹은 Ru의 스퍼터에 한정되는 것이 아니라, W, Ag, Au 등의 스퍼터여도 되고, 또한 이들 원소를 하나 이상 포함하는 합금에 의한 스퍼터여도 된다. 또, 상기 스퍼터를 상기 핵(31n)은 Ru, Ru 합금, Ti, Ta, Co 및 CoPt 합금 중 어느 하나를 타깃으로 사용하여 행해도 된다. 이 경우, 상기 Ru 합금은 Ru의 이외에 Co, Cr, Fe, Ni, W 및 Mn을 포함하는 것이어도 된다.
[제 2 실시예]
도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 의한 수직 자기 기록 매체(30)의 구성을 나타낸다. 단, 도면 중 앞서 설명한 부분에 대응하는 부분에는 동일한 참조 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
도 9를 참조하면, 본 실시예에서는 상기 도 4, 도 5의 수직 자기 기록 매 체(20)의 자기 기록층(15)과 그 위의 보호막(16) 사이에 수직 자기 이방성이 상기 기록층(15)보다 작은 별도의 기록층(15A)을 연속적으로 형성하고 있다.
이러한 구성에 의해, 상기 기록층(15)이 매우 큰 수직 자기 이방성을 가지고 있기 때문에 상기 기록층(15) 중의 자화가 안정하여 기입이 곤란해지는 문제가 해소되고, 용이하게 기입을 행할 수 있는 수직 자기 기록 매체를 얻을 수 있다.
상기 기록층(15A)은 예를 들면 Cr를 13~19원자%의 범위로 포함하는 CoCr 합금을 사용함으로써 형성할 수 있다.
[제 3 실시예]
도 10은 본 발명의 제 3 실시예에 의한 자기 기록 장치(40)의 구성을 나타낸다.
도 10을 참조하면, 상기 자기 기록 장치(40)는 하우징(41)을 가지며, 상기 하우징(41)내에는 스핀들(도시 생략)에 의하여 구동되는 허브(42), 상기 허브(42)에 고정되어 회전되는 수직 자기 기록 매체(43), 액추에이터 유닛(44), 상기 액추에이터 유닛(44)에 장착되어 수직 자기 기록 매체(43)의 반경 방향으로 이동되는 암(45) 및 서스펜션(46) 및 상기 서스펜션(46)에 지지된 자기 헤드(48)가 설치되어 있다.
도 10의 자기 기록 장치(40)에서는 상기 수직 자기 기록 매체(43)로서, 상기 제 1 혹은 제 2 실시예에 의한 수직 자기 기록 매체(20) 혹은 수직 자기 기록 매체(30)를 사용한다. 또, 도 10에서는 1매의 수직 자기 기록 매체(43)밖에 나타나있지 않지만, 자기 기록 매체(43)의 수는 1매에 한정되지 않고, 2매 이상이어도 되 고, 또 본 발명에서는 그 중의 1매가 상기 제 1 혹은 제 2 실시예에 의한 수직 자기 기록 매체(20) 혹은 수직 자기 기록 매체(30)이면 된다.
또, 본 실시예에 따른 자기 기록 장치(40)는 도 10에 나타낸 것에 한정되는 것이 아니라, 또 본 발명에 사용되는 수직 자기 기록 매체(43)는 자기 디스크에 한정되지 않고 자기 테이프여도 된다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상술했지만, 본 발명은 이러한 특정 실시예에 한정되는 것아 아니라, 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위내에서 여러가지 변형·변경이 가능하다.
(부기1) 기판과,
상기 기판 위에 형성된 연자성 배접층과,
상기 연자성 배접층 위에 형성된 배향 제어층과,
상기 배향 제어층 위에 형성된 Ru 혹은 Ru 합금의 연속막으로 이루어지는 제 1 하지층과,
상기 제 1 하지층 위에 형성된 Ru 혹은 Ru 합금으로 이루어지는 복수의 결정립과, 상기 복수의 결정립을 서로 이간시키는 간극으로 이루어지는 제 2 하지층과,
상기 제 2 하지층 위에 상기 복수의 결정립에 대응하여 형성되어 각각 기판면에 대략 수직 방향으로 자화 용이축을 가지는 복수의 자성 입자와, 상기 복수의 자성 입자를 서로 이격하는 비자성 입계상으로 이루어지는 기록층
으로 이루어지는 수직 자기 기록 매체로서,
상기 제 1 하지층은 입계에서 서로 접하여 형성된 복수의 결정립으로 이루어 지며,
상기 제 2 하지층을 구성하는 복수의 결정립의 하나는 상기 제 1 하지층을 구성하는 복수의 결정립의 하나에 대응하여 형성되어 있고,
상기 제 2 하지층 중에서 상기 제 1 하지층을 구성하는 복수의 결정립의 하나에 대응하는 상기 결정립과 상기 배향 제어층의 계면에는 복수의 핵이 서로 이간하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 매체.
(부기2) 상기 복수의 핵의 각각은 Pt, W, Ag, Au, 및 이들 원소를 포함하는 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 부기1 기재의 수직 자기 기록 매체.
(부기3) 상기 복수의 핵의 각각은 Ru, Ru 합금, Ti, Ta, Co 및 CoPt로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 부기1 기재의 수직 자기 기록 매체.
(부기4) 상기 Ru 합금은 Co, Cr, Fe, Ni, W 및 Mn으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소를 포함하는 것을 특징으로 하는 부기3 기재의 수직 자기 기록 매체.
(부기5) 상기 배향 제어막은 2.0nm 이상의 막두께의 Ta막으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 부기1 내지 부기4 중 어느 한 항 기재의 수직 자기 기록 매체.
(부기6) 상기 기록층을 구성하는 복수의 자성 입자는 Co 및 Cr를 주로 포함하고, 상기 비자성 입계상은 금속산화물, 금속질화물, 금속탄화물 및 카본(carbon) 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 부기1 내지 부기5 중 어느 한 항 기재의 수직 자기 기록 매체.
(부기7) 상기 제 1 및 제 2 하지층의 각각에서, 상기 Ru 합금은 hcp 구조를 가지며, Ru 이외에 Co, Cr, Fe, Ni, W 및 Mn으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소를 포함하는 것을 특징으로 하는 부기1 내지 부기6 중 어느 한 항 기재의 수직 자기 기록 매체.
(부기8) 수직 자기 기록 매체와,
상기 수직 자기 기록 매체상을 주사하는 자기 헤드와,
상기 자기 헤드에 상기 수직 자기 기록 매체상을 주사시키는 구동계를 구비한 자기 기록 장치로서,
상기 수직 자기 기록 매체는,
기판과,
상기 기판 위에 형성된 연자성 배접층과,
상기 연자성 배접층 위에 형성된 배향 제어층과,
상기 배향 제어층 위에 형성된 Ru 혹은 Ru 합금의 연속막으로 이루어지는 제 1 하지층과,
상기 제 1 하지층 위에 형성된 Ru 혹은 Ru 합금으로 이루어지는 복수의 결정립과, 상기 복수의 결정립을 서로 이간시키는 간극으로 이루어지는 제 2 하지층과,
상기 제 2 하지층 위에 상기 복수의 결정립에 대응하여 형성되어 각각 기판면에 대략 수직 방향으로 자화 용이축을 가지는 복수의 자성 입자와, 상기 복수의 자성 입자를 서로 이격하는 비자성 입계상으로 이루어지는 기록층
으로 이루어지는 수직 자기 기록 매체로서,
상기 제 1 하지층은 입계에서 서로 접하여 형성된 복수의 결정립으로 이루어지며,
상기 제 2 하지층을 구성하는 복수의 결정립의 하나는 상기 제 1 하지층을 구성하는 복수의 결정립의 하나에 대응하여 형성되어 있고,
상기 제 2 하지층 중에서 상기 제 1 하지층을 구성하는 복수의 결정립의 하나에 대응하는 상기 결정립과 상기 배향 제어층의 계면에는 복수의 핵이 서로 이간하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 자기 기록 장치.
(부기9) 기판과,
상기 기판 위에 형성된 연자성 배접층과,
상기 연자성 배접층 위에 형성된 배향 제어층과,
상기 배향 제어층 위에 형성된 Ru 혹은 Ru 합금의 연속막으로 이루어지는 제 1 하지층과,
상기 제 1 하지층 위에 형성된 Ru 혹은 Ru 합금으로 이루어지는 복수의 결정립과, 상기 복수의 결정립을 서로 이간시키는 간극으로 이루어지는 제 2 하지층과,
상기 제 2 하지층 위에 상기 복수의 결정립에 대응하여 형성되어, 각각 기판면에 대략 수직 방향에 자화 용이축을 가지는 복수의 자성 입자와, 상기 복수의 자성 입자를 서로 이격하는 비자성 입계상으로 이루어지는 기록층
으로 이루어지는 수직 자기 기록 매체의 제조 방법으로서,
상기 배향 제어층 위에 핵을 스퍼터링에 의해, 서로 이간하여 퇴적하는 공정과,
상기 핵이 형성된 상기 배향 제어층 위에 Ru 혹은 Ru 합금을 스퍼터링에 의해 퇴적하고, 상기 제 1 하지층을 Ru 혹은 Ru 합금의 연속막으로서 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 매체의 제조 방법.
(부기10) 상기 핵을 퇴적하는 공정은 Pt, W, Ag, Au 및 이들 원소를 포함하는 합금을 퇴적하는 것을 특징으로 하는 부기9 기재의 수직 자기 기록 매체의 제조 방법.
(부기11) 상기 핵을 퇴적하는 공정은 Ru, Ru 합금, Ti, Ta, Co 및 CoPt 중 어느 하나를 퇴적하는 것을 특징으로 하는 부기9 기재의 수직 자기 기록 매체의 제조 방법.
(부기12) 상기 제 1 하지층은 2nm/초 이상의 퇴적 속도로 퇴적되는 것을 특징으로 하는 부기9 내지 부기11 중 어느 한 항 기재의 수직 자기 기록 매체의 제조 방법.
(부기13) 상기 제 1 하지층은 10mTorr 이하의 Ar 가스 압력하에서 스퍼터링에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 부기9 내지 부기12 중 어느 한 항 기재의 수직 자기 기록 매체의 제조 방법.
도 1은 본 발명의 관련 기술에 따른 수직 자기 기록 매체의 구성을 나타낸 도면.
도 2는 도 1의 수직 자기 기록 매체의 일부를 상세하게 나타낸 도면.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 원리를 설명하는 도면.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 수직 자기 기록 매체의 구성을 나타낸 도면.
도 5는 도 4의 수직 자기 기록 매체의 일부를 상세하게 나타낸 도면.
도 6a 및 도 6b는 각각 본 발명에 의한 수직 자기 기록 매체 중의 자성 입자의 상태 및 입경 분포를 나타낸 도면.
도 7a및 도 7b는 각각 대조 표준에 의한 수직 자기 기록 매체 중의 자성 입자의 상태 및 입경 분포를 나타낸 도면.
도 8a는 본 발명의 효과를 대조 표준과 비교하여 나타낸 도면.
도 8b는 본 발명의 효과를 대조 표준과 비교하여 나타낸 다른 도면.
도 8b는 본 발명의 효과를 대조 표준과 비교하여 나타낸 또 다른 도면.
도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 수직 자기 기록 매체의 구성을 나타낸 도면.
도 10은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 자기 기록 장치의 구성을 나타낸 도면.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1, 11 : 기판 2, 12 : 비자성 배접층
3, 13 : 배향 제어막 21, 31 : 제 1 하지층
21a, 31a : Ru 결정립 21b, 31b : 입계
31n, 61a, 61n : 핵 4, 14 : 제 2 하지층
4a, 14a : Ru 결정립 4b, 14b : 공극
5, 15, 15A : 기록층 5a, 15a : 자성 입자
5b, 15b : 입계상 6, 16 : 보호층
8, 18 : 윤활층 20, 30, 43, 60 : 수직 자기 기록 매체
40 : 자기 기록 장치 41 : 하우징
42 : 허브 44 : 액추에이터 유닛
45 : 암 46 : 서스펜션
48 : 자기 헤드 61 : 입성장핵층
Claims (9)
- 기판과,상기 기판 위에 형성된 연자성 배접층(backing layer)과,상기 연자성 배접층 위에 형성된 배향 제어층과,상기 배향 제어층 위에 형성된 Ru 혹은 Ru 합금의 연속막으로 이루어지는 제 1 하지층과,상기 제 1 하지층 위에 형성된 Ru 혹은 Ru 합금으로 이루어지는 복수의 결정립과, 상기 복수의 결정립을 서로 이간시키는 간극으로 이루어지는 제 2 하지층과,상기 제 2 하지층 위에 상기 복수의 결정립에 대응하여 형성되어, 각각 기판면에 대략 수직 방향으로 자화 용이축을 가지는 복수의 자성 입자와, 상기 복수의 자성 입자를 서로 이격하는 비자성 입계상(粒界相)으로 이루어지는 기록층으로 이루어지는 수직 자기 기록 매체로서,상기 제 1 하지층은 입계에서 서로 접하여 형성된 복수의 결정립으로 이루어지며,상기 제 2 하지층을 구성하는 복수의 결정립의 하나는 상기 제 1 하지층을 구성하는 복수의 결정립의 하나에 대응하여 형성되어 있고,상기 제 2 하지층 중에서 상기 제 1 하지층을 구성하는 복수의 결정립의 하나에 대응하는 상기 결정립과 상기 배향 제어층의 계면에는 복수의 핵이 서로 이간하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 매체.
- 제 1 항에 있어서,상기 복수의 핵의 각각은 Pt, W, Ag, Au 및 이들 원소를 포함하는 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 매체.
- 제 1 항에 있어서,상기 복수의 핵의 각각은 Ru, Ru 합금, Ti, Ta, Co 및 CoPt로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 매체.
- 제 3 항에 있어서,상기 Ru 합금은 Co, Cr, Fe, Ni, W 및 Mn으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 매체.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 기록층을 구성하는 복수의 자성 입자는 Co 및 Cr를 주로 포함하고, 상기 비자성 입계상은 금속산화물, 금속질화물, 금속탄화물 및 카본(carbon) 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 매체.
- 수직 자기 기록 매체와,상기 수직 자기 기록 매체상을 주사하는 자기 헤드와,상기 자기 헤드에 상기 수직 자기 기록 매체상을 주사시키는 구동계를 구비한 자기 기록 장치로서,상기 수직 자기 기록 매체는,기판과,상기 기판 위에 형성된 연자성 배접층과,상기 연자성 배접층 위에 형성된 배향 제어층과,상기 배향 제어층 위에 형성된 Ru 혹은 Ru 합금의 연속막으로 이루어지는 제 1 하지층과,상기 제 1 하지층 위에 형성된 Ru 혹은 Ru 합금으로 이루어지는 복수의 결정립과, 상기 복수의 결정립을 서로 이간시키는 간극으로 이루어지는 제 2 하지층과,상기 제 2 하지층 위에 상기 복수의 결정립에 대응하여 형성되어 각각 기판면에 대략 수직 방향으로 자화 용이축을 가지는 복수의 자성 입자와, 상기 복수의 자성 입자를 서로 이격하는 비자성 입계상으로 이루어지는 기록층으로 이루어지는 수직 자기 기록 매체이며,상기 제 1 하지층은 입계에서 서로 접하여 형성된 복수의 결정립으로 이루어지며,상기 제 2 하지층을 구성하는 복수의 결정립의 하나는 상기 제 1 하지층을 구성하는 복수의 결정립의 하나에 대응하여 형성되어 있고,상기 제 2 하지층 중에서 상기 제 1 하지층을 구성하는 복수의 결정립의 하나에 대응하는 상기 결정립과 상기 배향 제어층의 계면에는 복수의 핵이 서로 이간 하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 자기 기록 장치.
- 기판과,상기 기판 위에 형성된 연자성 배접층과,상기 연자성 배접층 위에 형성된 배향 제어층과,상기 배향 제어층 위에 형성된 Ru 혹은 Ru 합금의 연속막으로 이루어지는 제 1 하지층과,상기 제 1 하지층 위에 형성된 Ru 혹은 Ru 합금으로 이루어지는 복수의 결정립과, 상기 복수의 결정립을 서로 이간시키는 간극으로 이루어지는 제 2 하지층과,상기 제 2 하지층 위에, 상기 복수의 결정립에 대응하여 형성되어, 각각 기판면에 대략 수직 방향으로 자화 용이축을 가지는 복수의 자성 입자와, 상기 복수의 자성 입자를 서로 이격하는 비자성 입계상으로 이루어지는 기록층으로 이루어지는 수직 자기 기록 매체의 제조 방법으로서,상기 배향 제어층 위에 핵을 스퍼터링에 의해 서로 이간하여 퇴적하는 공정과,상기 핵이 형성된 상기 배향 제어층 위에, Ru 혹은 Ru 합금을 스퍼터링에 의해 퇴적하고, 상기 제 1 하지층을 Ru 혹은 Ru 합금의 연속막으로서 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 매체의 제조 방법.
- 제 7 항에 있어서,상기 제 1 하지층은 2nm/초 이상의 퇴적 속도로 퇴적되는 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 매체의 제조 방법.
- 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,상기 제 1 하지층은 10mTorr 이하의 Ar 가스 압력하에서의 스퍼터링에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 매체의 제조 방법.
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