KR20080103457A - 수직 자기 기록 매체, 그 제조 방법 및 자기 기억 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자성 결정 입자가 서로 면내(面內) 방향에서 공극(空隙)에 의해 분리된 구성의 기록층을 갖는 수직 자기 기록 매체에 있어서, 입경(粒徑) 분산과 결정 배향 분산 양쪽을 억제하여, 높은 S/Nt와 좁은 라이트 코어(write core) 폭을 실현하는 것을 과제로 한다.
수직 자기 기록 매체(10)는 기판(11) 위에 형성되는 연자성(軟磁性) 배접층(褙接層)(12)과, 상기 연자성 배접층 위에 형성된 Ru 또는 Ru 합금의 하지층(下地層; 14, 15)과, 상기 하지층 위에 형성되고, 기판면과 수직 방향으로 자화 용이(容易)축을 갖는 복수의 자성 입자와, 그 자성 입자를 둘러싸는 비자성체로 구성되는 층을 적어도 1층 포함한 다층 또는 단층 구조의 기록층(16)과, 상기 연자성 배접층과 상기 하지층 사이에 삽입되고, Ru 또는 Ru 합금으로 이루어지는 결정 구조체막(21) 및 다결정막(25)과, 다른 다결정막(22)을 적어도 포함하는 적층체(30, 30A∼30E)를 포함한다.
수직 자기 기록 매체, 연자성 배접층, 배향 제어층, 비자성체
Description
본 발명은 수직 자기 기록 매체와 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히, 수직 자기 기록 매체의 결정의 입경(粒徑) 분산과 배향 분산을 저감하여, 성능을 개선하는 기술에 관한 것이다.
하드디스크 드라이브 장치는, 1비트당 메모리 단가가 저렴하고, 대용량화를 도모할 수 있는 디지털 신호 기록 장치이므로, 퍼스널 컴퓨터를 필두로 하여 최근, 대량으로 사용되고 있다. 또한, 유비쿼터스(ubiquitous) 시대를 맞이하여, 디지털 AV 관련 기기에서의 이용이 견인역이 되어, 기록 장치로서 비약적인 수요의 증대가 예상된다. 따라서, 비디오 신호의 기록을 위해, 더한층의 하드디스크 드라이브 장치의 기록 용량의 증대가 필요하게 된다.
이러한 대용량화와 함께, 일반 가정용 제품을 대상으로 하기 위해서, 메모리 단가를 보다 저렴하게 할 필요도 생긴다. 메모리 단가의 저가격화에는, 하드디스크 드라이브 장치를 구성하는 부품수의 삭감이 유효한 수단이 된다. 구체적으로 는, 자기 기록 매체(자기 디스크)의 고기록 밀도화를 도모함으로써, 자기 기록 매체의 필요 매수를 증가시키지 않고, 기록 용량을 증대시킬 수 있다. 게다가, 비약적인 고기록 밀도화가 실현되면, 기록 용량을 증대시키는 한편, 자기 기록 매체의 필요 매수를 삭감하는 것도 가능하게 되어, 사용하는 자기 헤드 수도 삭감할 수 있다. 이 결과, 메모리 단가의 비약적인 저감이 가능하게 된다.
이러한 사정에서, 자기 기록 매체의 고기록 밀도화가 명제가 되어, 고분해 능력화(고출력화)와 저노이즈화에 의거하여, 보다 높은 SN비(출력 대 노이즈비)를 달성하는 것이 과제가 되고 있다. 이것을 실현하기 위해서, 자기 기록층을 구성하는 자성 입자의 미세화, 입자 사이즈의 균일화 및 자기적인 고립성이 시도되고 있다.
그런데, 수직 자기 기록 매체의 제조에서는, 종래부터 기판 가열을 병용한 스퍼터링법에 의해 CoCr기 합금막을 형성하여, 자기 기록층으로 하고 있었다. 이 CoCr기 합금막에서는, CoCr기 합금 자성 결정립의 결정 입계(粒界)에, 비자성의 Cr을 편석(偏析)시켜서, 자성 입자간의 자기적인 고립화를 도모하고 있다. 그러나, 수직 자기 기록 매체에서는, 자구(磁區) 형성에 기인하는 스파이크 노이즈의 발생을 억제하기 위해서, 하부층에 비정질화된 연자성층을 배치할 필요가 있다. 이 연자성층을 비정질로 유지하기 위해서, 자성층 형성시에, Cr 편석에 필요한 기판 가열 처리를 행할 수 없는 상황이 되었다.
이 때문에, 가열 처리를 사용하는 Cr 편석 기술을 대신하여, CoCr기 합금에 SiO2가 첨가된 자성막을 자기 기록층으로서 사용하는 수직 자기 기록 매체의 개발이 행해지고 있다. 이 자성막에서는, CoCr기 합금 자성 결정립(예를 들면, CoCrPt)이 비자성 재료인 SiO2에 의해 서로 공간적으로 이격되어, 자기적인 고립화가 도모되고 있다.
자성 입자를 SiO2 등의 비자성체로 둘러싼 구조(그래뉼라 구조)의 자기 기록층을 형성하기 위해서는, 자기 기록층의 바로 아래에 연속막의 형태로, 두꺼운 막의 루테늄(Ru)막을 배치하고 있다. 이 두꺼운 막 Ru막에서는, 그 결정 입계부가 적당한 깊이를 가진 홈 형상을 취함으로써, 자성 결정립이 SiO2에 의해 서로 공간적으로 이격된 구조의 자기 기록층이 형성된다.
그러나, 자기 기록층과 배접층 사이에 삽입되는 Ru 하지층(下地層)의 막 두께가 두꺼우면, 기입에 필요한 라이트 헤드 자력이 증대하여, 번짐이 발생한다는 문제가 생긴다. 또한, 하지 Ru막의 막 두께가 증대하면, 결정 입경의 비대화가 일어난다.
이것을 해결하기 위해서, 도 1에 나타낸 바와 같이, 자기 기록층(16)의 하지가 되는 Ru 하지층(15)을, Ru 결정립(15a)이 공극부(15b)에 의해 서로 공간적으로 이격된 간극(間隙) 구조로 하는 방법이 제안되고 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 도 1의 예에서는, 기판(11) 위에, 연자성 배접층(12), 배향 제어층(13)을 배치하고, 배향 제어층(13) 위에, 연속막인 제 1 하지층(14)과, 간극 구조의 제 2 하지층(15)을 통하여, 기록층(16)이 설치된다. 기록층(16)은 캡층(cap layer; 17)으 로 보호된다. 제 2 하지층(15)의 간극 구성에 의해, 제 1 하지층(14)과 제 2 하지층(15)의 전체 막 두께를 억제하면서, 균일한 결정 입경이 상층의 기록층(16)에 인계된다.
[특허문헌 1] 일본국 특허공개 2005-353256호 공보
그러나, 간극 구조의 하지 Ru막(15)을 채용하여, 전체 Ru 하지층의 막 두께를 억제하면서 그래뉼라(granular) 구조의 자기 기록층을 실현해도, 고기록 밀도화에 불가결한 라이트 코어(write core) 폭(WCW)의 저감과, 고S/Nt의 달성을 양립하는 것은 실현되지 않았다.
그래서, 본 발명은 고기록 밀도화에 불가결한 라이트 코어 폭(WCW)의 저감과 고S/Nt화의 양립을 도모할 수 있는 수직 자기 기록 매체와 그 제조 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 연자성 배접층과 하지층 사이에, Ru 또는 Ru 합금으로 이루어지는 결정 구조체막 및 다결정막과, 다른 다결정막을 적어도 포함하는 적층체를 삽입한다. Ru 또는 Ru 합금으로 이루어지는 결정 구조체에 의해, 결정 입경의 분산을 저감할 수 있다. 이 결정 구조체에 다른 다결정막을 조합시킴으로써, 상층의 결정 배향의 분산을 저감하여, 높은 S/Nt비를 안정되게 얻을 수 있다. 또한, 종래와 동일한 S/Nt비를 달성하는데, 라이트 코어 폭(WCW)을 대폭 저감할 수 있어, 고기록 밀도화가 실현된다.
구체적으로는, 제 1 측면에서는, 수직 자기 기록 매체를 제공한다. 수직 자기 기록 매체는,
(a) 기판 위에 형성되는 연자성 배접층과,
(b) 상기 연자성 배접층 위에 형성된 Ru 또는 Ru 합금의 하지층과,
(c) 상기 하지층 위에 형성되고, 기판면과 수직 방향으로 자화 용이축을 갖는 복수의 자성 입자와, 그 자성 입자를 둘러싸는 비자성체로 구성되는 층을 적어도 1층 포함한 다층 또는 단층 구조의 기록층과,
(d) 상기 연자성 배접층과 상기 하지층 사이에 삽입되고, Ru 또는 Ru 합금으로 이루어지는 결정 구조체막 및 다결정막과, 다른 다결정막을 적어도 포함하는 적층체를 갖는다.
양호한 구성예에서는, 상기 적층체에 포함되는 다른 다결정막은, NiAl 합금 또는 NiAl 합금에 단원소 물질을 첨가한 합금 재료이다. 이러한 막을 편의상, 「NiAl계의 다결정막」이라고 칭한다.
NiAl계의 다결정막은, 상기 적층체의 적층 방향에서 상기 Ru 또는 Ru 합금의 다결정막의 상방에 위치하는 구성으로 해도 좋고, 상기 Ru 또는 Ru 합금의 다결정막의 하방에 위치하는 구성으로 해도 좋다.
다른 구성예에서는, 상기 적층체는 Ru 또는 Ru 합금으로 구성되는 제 2 결정 구조체막을 더 포함한다.
제 2 측면에서는, 수직 자기 기록 매체는,
(a) 기판 위에 형성되는 연자성 배접층과,
(b) 상기 연자성 배접층 위에 형성된 Ru 또는 Ru 합금의 하지층과,
(c) 상기 하지층 위에 형성되고, 기판면과 수직 방향으로 자화 용이축을 갖는 복수의 자성 입자와, 그 자성 입자를 둘러싸는 비자성체로 구성되는 층을 적어 도 1층 포함한 다층 또는 단층 구조의 기록층과,
(d) 상기 연자성 배접층과 상기 하지층 사이에 삽입되고, Ru 또는 Ru 합금의 제 1 결정 구조체막과, 상기 제 1 결정 구조체막의 바로 위에 위치하는 NiAl계의 다결정막과, Ru 또는 Ru 합금의 제 2 결정 구조체막을 적어도 포함하는 적층체를 갖는다.
제 3 측면에서는, 상술한 수직 자기 기록 매체를 적용한 자기 기억 장치를 제공한다. 자기 기억 장치는 자기 헤드를 포함하는 기록 재생 수단과, 상기의 수직 자기 기록 매체를 구비한다.
제 4 측면에서는, 수직 자기 기록 매체의 제조 방법을 제공한다. 이 제조 방법은,
(a) 기판 위에, Ru 또는 Ru 합금으로 이루어지는 결정 구조체막 및 다결정막과, 다른 다결정막을 적어도 포함하는 적층체를 형성하고,
(b) 상기 적층체 위에, 간극에 의해 서로 공간적으로 분리되는 Ru 또는 Ru 합금의 결정 입자로 구성되는 하지층을 형성하고,
(c) 상기 하지층 위에, 상기 기판과 수직 방향으로 자화 용이축을 갖는 복수의 자성 입자와, 그 자성 입자를 둘러싸는 비자성체로 구성되는 층을 적어도 1층 포함하는 다층 또는 단층 구조의 기록층을 형성하는 공정을 포함한다.
제 5 측면에서는, 수직 자기 기록 매체의 제조 방법은,
(a) 기판 위에, Ru 또는 Ru 합금으로 이루어지는 제 1 및 제 2 결정 구조체막과, 다른 재료로 구성되는 다결정막을 적어도 포함하는 적층체를 형성하고,
(b) 상기 적층체 위에, 간극에 의해 서로 공간적으로 분리되는 Ru 또는 Ru 합금의 결정 입자로 구성되는 하지층을 형성하고,
(c) 상기 하지층 위에, 상기 기판과 수직 방향으로 자화 용이축을 갖는 복수의 자성 입자와, 그 자성 입자를 둘러싸는 비자성체로 구성되는 층을 적어도 1층 포함하는 다층 또는 단층 구조의 기록층을 형성하는 공정을 포함한다.
양호한 실시예에서는, 상기 결정 구조체는 Ru 또는 Ru 합금 타깃을 사용하여, 7Pa∼8.5Pa의 Ar가스 압력하에서, 0.5nm/sec 이하의 퇴적 속도로 형성된다.
상기의 구성과 방법에 의해, 결정 배향 분산을 양호한 범위로 억제하여, 높은 S/Nt비를 달성할 수 있다. 또한, 라이트 코어 폭(WCW)을 저감할 수 있다. 이 결과, 자기 기록 매체의 기록 밀도가 향상된다.
도 2는 실시예 1의 수직 자기 기록 매체(10)의 개략 단면도, 도 3은 도 2의 요부의 상세한 구성도이다. 수직 자기 기록 매체(10)는 기판(11) 위에, 연자성 배접층(12), 배향 제어층(13), 결정 구조체 템플레이트(template; 21), 다결정막(22), 제 1 하지층(14), 제 2 하지층(15), 기록층(16), 캡층(17)을 이 순서대로 갖는다. 결정 구조체 템플레이트(21)는, 후술하는 바와 같이, Ru 또는 Ru 합금으로 이루어지는 결정 구조체의 랜덤 또한 균일한 배치막이며, 명세서에서는 이것을 편의상, 「템플레이트」라고 칭하기로 한다. 연자성 배접층(12)과 하지층(14 또는 15) 사이에 삽입되는 결정 구조체 템플레이트(21)와 다결정막(22)으로 적층체(30) 를 구성한다.
기판(11)은 플라스틱 기판, 유리 기판, Si 기판, 세라믹 기판, 내열성 수지 기판 등, 자기 기록 매체의 기판으로서 적절히 사용할 수 있는 임의의 기판이다. 실시예 1에서는, 유리 디스크 기판으로 한다.
연자성 배접층(SUL : soft magnetic underlayer)(12)은, 비정질 또는 미결정의 임의의 연자성 재료로 구성되며, 막 두께는 50nm∼2㎛ 정도이다. 연자성 배접층(12)은 단층이거나, 적층이라도 좋다. 연자성 배접층(12)은 기록 헤드로부터의 자속을 흡수하기 위한 것으로, 포화 자속 밀도(Bs)와 막 두께의 곱의 값이 큰 쪽이 바람직하다. 포화 자속 밀도(Bs)가 1.0T 이상의 연자성 재료로서, FeSi, FeAlSi, FeTaC, CoZrNb, CoCrNb, NiFeNb, Co 등이 양호하게 사용된다.
배향 제어층(13)은 막 두께 1.0nm∼10nm 정도이며, 상층에 형성되는 하지층(14, 15)의 결정 입자의 c축을 막 두께 방향으로 배향시키는 동시에, 하지층(14, 15)의 결정 입자를 기판 면내 방향으로 균일하게 분포시킨다. 배향 제어층(13)은 예를 들면, 비정질의 Ta, Ti, C, Mo, W, Re, Os, Hf, Mg, Pt 및 이들의 합금 중에서 선택되는 적어도 1종의 재료로 구성된다. 배향 제어층(13)의 막 두께는, 연자성 배접층(12)과 기록층(16)의 거리를 근접시킬 필요성과, 상층의 결정 배향의 제어 기능의 확보라는 관점에서, 바람직하게는 2.0nm∼5.0nm의 범위로 설정된다.
결정 구조체 템플레이트(21)를 구성하는 Ru 또는 Ru 합금의 결정 구조체는, 상층의 결정 입경의 분산을 억제하는 작용을 갖는다. 한편, 결정 구조체 템플레이트(21) 위의 다결정막(22)은, 결정의 배향 분산을 억제하기 위한 막이다. 다결정 막(22)은 기록층(16)과 연자성 배접층(12) 사이의 거리를 최대한 작게 할 필요성과, 결정질의 결정성을 확보한다는 관점에서, 막 두께는 2nm∼4nm으로 설정된다. 실시예에서는, 막 두께 3nm의 NiAl 다결정막을 사용한다. 상세한 것은 후술하지만, Ru 또는 Ru 합금으로 이루어지는 결정 구조체에 NiAl 다결정막(22)을 조합시킴으로써, 상층의 결정 입경 분산과, 결정 배향 분산을 효과적으로 억제할 수 있다.
도 3은 도 2의 수직 자기 기록 매체(10)의 요부를 나타낸 도면이다. 결정 구조체 템플레이트(21)는, 배향 제어층(13) 위에 랜덤 또한 균일하게 분포되는 Ru 또는 Ru 합금으로 이루어지는 결정 구조체(21a)로 구성된다. Ru 또는 Ru 합금의 결정 구조체(21a)는 제 1 하지층(14)의 입경보다 작아, 고밀도로 형성되어 있다. 결정 구조체(21a)의 높이는 1nm∼2nm, 바람직하게는 1.5nm이다. 결정 구조체(21a)는, 배향 제어층(13)으로서의 비정질의 Ta막(13) 위에, Ru 또는 Ru 합금 타깃을 사용하여, 7Pa∼8.5Pa의 높은 Ar가스 압력하에서, DC 스퍼터링에 의한 실내 퇴적에 의해, 매우 작은 퇴적 속도, 예를 들면, 0.5nm/sec 이하의 퇴적 속도로 형성할 수 있다. 이 조건에서, 높이 1.5nm 정도의 Ru 또는 Ru 합금의 결정 구조체(21a)를 형성한 경우, 결정 구조체(21a)의 입경(사이즈)은 2nm 이하이다.
도 4는 결정 구조체(21a)의 성장 과정을 나타낸 개략도이다. 여기서는, 편의상, Ru 결정 구조체를 예로 든다. 우선, 도 4의 (a)에 나타낸 바와 같이, Ru의 성장핵(21n)이, Ta 배향 제어막(13) 위에, 랜덤 또한 균일하게 형성되고, 도 4의 (b)에 나타낸 바와 같이, 성장핵(21n)으로부터 Ru 결정립(21a)이 성장된다. Ru 결정립(21a)의 입경이 작은 동안에는, 서로 합체하여, 이윽고 도 4의 (c)에 나타낸 바와 같이, 거의 균일한 입경으로 랜덤 또한 균일하게 존재하는 결정 구조체로서의 Ru 결정립(21a)을 얻을 수 있다. 상술한 바와 같이, 이러한 결정 구조체(21a)의 배치 구성을, 편의상 「템플레이트」(21)라고 칭하고 있다. Ru(또는 Ru 합금)의 결정 구조체(21a)에 의해, 상층의 입경 분산이 효과적으로 억제된다.
Ru 또는 Ru 합금으로 이루어지는 결정 구조체(21a)를 덮어 위치하는 NiAl막(22) 중, 직접 비정질의 Ta막 위에 퇴적하는 NiAl은 비정질(22b)이 되지만, 결정립인 결정 구조체(21a) 위에 퇴적하는 NiAl은 결정질(22a)이 되어, 전체적으로, 결정질(22a)이 도미넌트(주요 영역)가 된다. 이 의미에서, NiAl막(22)을 다결정막(22)이라고 칭한다. NiAl 다결정막(22)은, Ru 또는 Ru 합금으로 이루어지는 결정 구조체(21a)의 구조를 반영하고 있어, 결정립의 입경의 균일성을 상층으로 인계할 수 있다. 또한, 주요 영역이 결정질이기 때문에, 상층의 Ru 하지층(14)의 결정 배향성이 양호해진다.
결정 구조체 템플레이트(21)를 Ru 합금으로 구성하는 경우에는, Ru 합금은 Ru를 주성분으로 하는 Ru-X로 표시되고, X는 Co, Cr, Fe, Ni, W, Mn으로부터 선택되는 적어도 1종이다.
NiAl 다결정막(22) 대신에, NiAl 합금에 단원소 물질을 첨가한 합금 재료로 다결정막(22)을 구성해도 좋다. 이 경우에는, 단원소 물질로서, B, Pt, W, Ag, Au, Pd, Nb, Ta, Cr, Si, Ge 중에서 1종 이상을 선택할 수 있다.
도 3으로 되돌아가서, 다결정막(22) 위의 제 1 하지층(14)은, Ru 또는 hcp(육방 세밀 충전) 결정 구조를 갖는 Ru 합금의 연속 다결정막으로서 형성되고, 결정 입자(14a)와 결정 입계(14b)를 포함한다. 제 2 하지층(14)은 결정 입자(14a)끼리가 결정 입계(14b)를 통하여 결합된 연속 다결정막이므로, 결정성이 양호하고, 그 (001)면의 결정 배향은 기판(11)에 대해서 수직 방향으로 되어 있다. 제 1 하지층(14)은 필수는 아니지만, 상층의 제 2 하지층(15)이나 기록층(16)의 결정성이나 배향성을 향상시키는 관점에서, 제 1 하지층(15)의 바로 아래에 삽입하는 것이 바람직하다.
제 2 하지층(15)은 제 1 하지층(14) 위에 위치하고, 기판(11)과 수직 방향으로 연장되는 결정 입자(15a)와, 결정 입자(15a)끼리를 면내 방향에서 서로 이격하는 공극부(15b)를 포함한다.
제 2 하지층(15) 위에, 기록층(16)이 위치한다. 기록층(16)은 막 두께가 예를 들면, 6nm∼20nm이고, 기판(11)과 수직으로 연장되는 기둥 형상의 자성 결정 입자(16a)와, 자성 결정 입자(16a)를 둘러싸고, 자성 결정 입자(16a)끼리를 면내 방향에서 서로 이격하는 비자성체(16b)로 구성된다. 자성 결정 입자(16a)는 hcp 결정 구조를 갖는 강자성 재료로서, CoCr, CoCrTa, CoPt, CoCrPt, CoCrPt-M 등의 Co기 합금을 사용하는 것이 바람직하다. 비자성체(16b)는 자성 결정 입자(16a)와 고용(固溶) 또는 화합물을 형성하지 않는 임의의 비자성체를 사용할 수 있고, SiO2, Al2O3, Ta2O5 등의 산화물이나, Si3N4, AlN, TaN 등의 질화물이나, SiC, TaC 등의 탄화물 등을 사용할 수 있다. 도 3의 예에서는, 자성 결정 입자(16a)와, 이것을 둘러싸는 비자성체(16b)로 구성되는 층이 1층만 도시되어 있지만, 이 예에 한정되지 않고, 이러한 구조의 층을 적어도 1층 포함하는 다층 또는 단층 구조를 채용해도 좋다.
캡층(17)은, 예를 들면, CoCrPt 자성막이다. 캡층(17) 위에, 도시하지 않은 보호막이나, 필요에 따라 윤활층을 설치해도 좋다.
다음에, 상술한 수직 자기 기록 매체(10)의 제조 방법의 일례를 설명한다. 우선, 기판(11)의 표면을 세정·건조 후, 기판(11) 위에, 연자성 배접층(12)으로서, 막 두께 200nm의 CoZrNb막(12)을 형성한다. CoZrNb 배접층(12) 위에, 배향 제어층(13)으로서, 막 두께 3nm의 단층의 Ta막(13)을 형성한다. CoZrNb막(12)과 Ta막(13)의 성막 조건은, 모두 0.5Pa의 Ar 가스 압력하에서, DC 스퍼터링법에 의해 실온에서 형성된다.
배향 제어층(13) 위에, 8Pa의 Ar 가스 압력하에서, DC 스퍼터링법에 의한 실내 퇴적에 의해, 1.5nm 두께의 Ru 또는 Ru 합금으로 이루어지는 결정 구조체(21a)를 형성한다. 퇴적 속도는 0.5nm/sec로 한다.
Ru 또는 Ru 합금으로 이루어지는 결정 구조체(21a) 위에, 0.5Pa의 Ar 가스 압력하에서 DC 스퍼터링법에 의한 실온 퇴적에 의해, 3nm 두께의 NiAl 다결정막(22)을 형성한다. 퇴적 속도는 2.5nm/sec로 한다. 이 NiAl 다결정막(22)은 연속막의 형태를 취한다.
계속해서, 제 1 Ru 하지층(14)과 제 2 Ru 하지층(15)을, 각각 0.5Pa와 7Pa의 Ar 가스 압력하에서, DC 스퍼터링법에 의한 실내 퇴적에 의해, 각각 7.5nm과 10nm의 막 두께로 형성한다. 제 2 Ru 하지층(15)은 고압력하에서 퇴적 속도를 제어함 으로써 간극 구조를 얻을 수 있다. 이 제 2 Ru 하지층(15)에는, 결정 구조체(21a)의 입경의 균일성이 반영되어 있고, 또한, NiAl 다결정막(22)의 결정 배향성이, 제 1 하지층(14)을 통하여 반영되어 있다.
제 2 하지층(15) 위에, 기록층(16)으로서 1Onm 두께의 CoCrPt-SiO2막을, 4Pa의 Ar 가스 압력하에서, RF 또는 DC 스퍼터링법에 의한 실내 퇴적에 의해 형성한다. 더 구체적으로는, 기판(11)과 수직 방향으로 용이축을 갖는 CoCrPt 결정립(16a)과, 이것을 둘러싸는 SiO2(비자성층)(16b)을, 0.5nm/sec의 퇴적 속도로 형성한다.
마지막으로, 막 두께 5nm의 CoCrPt 자성막 캡층(17)을, 0.5Pa의 Ar 가스 압력하에서, DC 스퍼터링법에 의한 실내 퇴적에 의해, 0.5nm/sec의 퇴적 속도로 형성한다. 이들의 일련의 과정에서는, 일관하여 진공 환경이 유지되어 있다.
도 5∼도 8은 Ru 또는 Ru 합금으로 이루어지는 결정 구조체(21a)와, NiAl 다결정막(22)을 조합시켜서 사용하는 것의 효과를 나타낸 도면이다. 도 5는 NiAl 다결정막(22)을 배치하지 않고, 결정 구조체(21a)의 재료를 변경했을 때, 및 결정 구조체(21a)를 생략했을 때의 Ru (002)면에서의 XRD 로킹(rocking) 커브를 나타낸다. 도 6은 NiAl 다결정막(22)을 배치하고, 결정 구조체(21a)의 재료를 변경했을 때, 및 결정 구조체(21a)를 생략했을 때의 Ru(002)면에서의 XRD 로킹 커브를 나타낸다.
도 5의 (a) 및 도 6의 (a)의 XRD 로킹 커브의 측정에 앞서, 도 5의 (b) 및 도 6의 (b)에 나타낸 샘플을, 상술한 수직 자기 기록 매체의 제작 순서와 같은 조 건으로 제작했다. 도 5와 도 6의 양쪽에서, 3종류의 샘플, 즉, 결정 구조체(21a)를 Pt로 형성한 것(with Pt-TL), Ru로 형성한 것(with Ru-TL) 및 결정 구조체(21a) 자체를 생략한 것(without TL)을 준비했다. 도 5의 경우, NiAl 다결정막(22)을 형성하지 않으므로, 결정 구조체(21a) 위에, 직접 제 1 Ru 하지층(14)과 제 2 Ru 하지층(15)이 퇴적되게 된다. 도 6의 경우, 막 두께 3nm의 NiAl 다결정막(22) 위에, 제 1 및 제 2 Ru 하지층(14, 15)이 퇴적된다. 제 1 및 제 2 Ru 하지층의 두께는, 각각 7.5nm과 10nm이다.
도 5의 (a)에서, 하지층(14, 15)과 연자성 배접층(12) 사이에, Ru 결정 구조체(21a)만을 삽입한 경우, XRD 로킹 커브의 반값폭 FWHM(Δθ50)은 4.5°이다. Pt 결정 구조체만을 삽입한 경우의 FWHM은 4.6°, 결정 구조체를 생략한 경우(즉, 도 1에 나타낸 종래 구조의 경우)의 FWHM은 4.7°이다. FWHM(Δθ50)은 결정 배향 분산의 정도를 나타내는 지표로서, 작을수록 결정 배향성이 좋다. 도 5와 같이 NiAl 다결정막(22)을 삽입하지 않은 경우에는, 결정 구조체를 삽입하거나 하지않아도, 또는 결정 구조체를 Ru로 형성하거나 Pt로 형성해도 큰 차이는 없는 것을 알 수 있다.
한편, 도 6의 (a)에서는, 결정 구조체 위에 NiAl 다결정막(22)이 배치되어 있고, 하층의 결정 구조체가 Ru로 형성되는 경우(with Ru-TL)에, FWHM이 4.3°로 개선된다. 이에 대해서, 결정 구조체를 Pt로 형성할 경우(with Pt-TL)에는 FWHM이 6.0°, 결정 구조체를 생략한 경우(without TL)에는 FWHM이 8.7°로 대폭으로 열화 된다. 이것은, 플라티나(Pt)도 배향 제어층(13)을 구성하는 탄탈(Ta)도 비정질이므로, 비정질 위에 형성되는 NiAl 막 전체가 비정질이 되기 때문에, 제 1 Ru 하지층(14)이나 제 2 Ru 하지층(15)의 결정 배향성이 나빠지기 때문으로 고려된다.
실시예 1에서는, Ru 또는 Ru 합금으로 랜덤 또한 균일한 결정 구조체(21a)의 배치를 실현하기 위해서, 결정 구조체(21a) 위에 퇴적하는 결정질 부분(22a)이 지배적인 영역이 된다. 결정 구조체(21a)의 간극 부분에서는, NiAl은 비정질의 Ta 배향 제어층(13) 위에 성장하므로 비정질(22b)이 되지만, 전체적으로 결정질(22a)이 우위인 다결정막(22)이 된다. 이 다결정막(22)은 제 2 Ru 하지층(15)의 결정 배향성을 개선한다. 또한, NiAl막(22)에서 지배적인 다결정 부분(22a)은 거의 균일한 사이즈의 결정 구조체(21a)의 배치 구성을 반영하고 있으므로, 제 2 Ru 하지층(15)의 결정 입경의 차이도 억제할 수 있다. 제 2 Ru 하지층(15)의 결정 입경의 균일과 결정 배향의 양호함은, 최종적으로 기록층(16)에 인계된다.
도 7 및 도 8에서는, 도 5 및 도 6과 동일한 샘플에 관하여, 제 1 Ru 하지층(14)의 막 두께를 15nm으로, 제 2 Ru 하지층(15)의 막 두께를 5nm으로 변경하고 있다. 각각의 측정에서, 준비한 샘플은 결정 구조체(21a)를 Ru로 구성한 것(with Ru-TL), 결정 구조체(21a)를 Pt로 구성한 것(with Pt-TL), 결정 구조체(21a) 자체를 생략한 것(without TL)인, 3종류이다.
도 7의 (a)에 나타낸 바와 같이, NiAl막(22)을 배치하지 않은 경우에는, Ru 결정 구조체, Pt 결정 구조체, 결정 구조체 없음의 각 구성에서, FWHM은 각각 4.3°, 4.1°, 4.2°가 되어, 큰 차이는 없다.
이에 대해서, 도 8의 (a)와 같이 NiAl막(22)을 배치한 경우에는, Ru 결정 구조체(21a)를 사용했을 때만, FWHM이 3.9°로 개선되고, Pt 결정 구조체를 사용한 경우나, 결정 구조체를 생략한 경우에는, FWHM이 열화되는 것을 알 수 있다. 이것도, 도 6의 (b)와 관련하여 기술한 것과 동일한 이유에 의거한다고 생각된다. 또한, 제 1 Ru 하지막(14)의 막 두께를 두껍게 하면, 결정의 배향성은 더욱 개선되는 것을 알 수 있지만, 기록층(16)과 연자성 배접층(12) 사이의 거리를 가능한 한 짧게 한다는 관점과, 제 2 Ru 하지층(15)의 결정 배향성을 유지한다는 관점에서, 제 1 및 제 2 Ru 하지층(14, 15)의 전체 막 두께를 적절히 선택할 필요가 있다. 양호한 구성예에서는, Ru 하지층(14, 15)의 전체 막 두께는 20nm 이하이다. 이 중, 제 2 Ru 하지층은, 너무 얇으면 결정성이 나쁘고, 너무 두꺼우면 배향성이 열화되므로, 5nm∼10nm 범위의 막 두께인 것이 바람직하다.
이들 결과로부터, 기록층(16)의 하방에 배치되는 하지층(14, 15)과 연자성 배접층(12)의 사이, 더 구체적으로는, 제 1 연속 하지층(14)을 병용하는 경우에는, 제 1 Ru 하지층(14)과 연자성 배접층(12)의 사이, 제 1 하지층(14)을 사용하지 않는 경우에는, 제 2 Ru 하지층(15)과 연자성 배접층(12)의 사이에, Ru 또는 Ru 합금으로 이루어지는 결정 구조체(21a)(또는 그 배치 구성으로서의 템플레이트(21))와 NiAl 등의 다결정막(22)의 적층체(30)를 삽입함으로써, 기록층(16)에서의 결정 입경의 분산과 결정 배향의 분산 양쪽을 억제할 수 있다.
도 9의 (a)는 NiAl막(22)을 사용한 각 샘플의, 신호 대 노이즈비(S/Nt)의 라이트 코어 폭(WCW) 의존성을 나타낸 그래프, 도 9의 (b)는 비교를 위해, Ru 결정 구조체(21a)에 NiAl막(22)을 조합시킨 경우와, NiAl막(22)을 배치하지 않은 경우의 S/Nt의 WCW 의존성을 나타낸 그래프이다. 도 9의 (a)에서, 원 표시는, NiAl막(22)의 바로 아래에 Ru 결정 구조체(21a)를 배치했을 때의 특성값, 네모 표시는 NiAl막의 바로 아래에 Pt 결정 구조체를 배치했을 때의 특성값, 세모 표시는 결정 구조체를 배치하지 않을 때의 특성값이다. 각각의 구성에서, WCW의 변화에 따라, 캡층(17)의 막 두께를 5.5nm, 7.5nm, 9.5nm으로 변경하고 있다.
결정 구조체를 배치하지 않을 때는, FWHM은 8.5°에서 신호 특성(S/Nt)이 나쁘고, WCW가 좁아짐에 따라서, S/Nt 특성은 더욱 열화된다. Pt 결정 구조체와 Ru 결정 구조체를 비교하면, Ru 결정 구조체의 쪽이, 동일한 S/Nt를 달성하는데 좁은 WCW로 할 수 있고, 또한 WCW의 사이즈에 관계없이 안정된 S/Nt를 달성할 수 있는 것을 알 수 있다.
도 9의 (b)에서, Ru 결정 구조체(21a)에 NiAl막(22)을 배치한 경우에는, 도 9의 (a)와 마찬가지로, WCW 의존성이 적어, 안정된 S/Nt를 실현할 수 있는 것을 알 수 있다. 또한, 제조 중의 캡층(17)의 막 두께의 차이에 상관없이 균일한 S/Nt를 달성하므로, 마진(margin)을 크게 설정할 수 있다.
이에 대해서, NiAl막(22)을 사용하지 않고, Ru 결정 구조체(21a)만을 배치한 구성에서는, 라이트 코어 폭의 저감에 따라서, S/Nt가 급격하게 열화된다. 또한, 제조 중의 캡층(17)의 막 두께의 차이에 따라서는 성능(S/Nt)에 큰 차이가 생기는 것을 알 수 있다.
이상의 결과로부터, 실시예 1과 같이 Ru 또는 Ru 합금으로 이루어지는 결정 구조체(21a)와, NiAl 다결정막(22)을 조합시킴으로써, WCW의 저감(고기록 밀도화)과 고 S/Nt의 달성을 양립하는 것이 가능하게 된다.
또한, Ru 또는 Ru 합금으로 이루어지는 결정 구조체(21a)에 적층되는 다결정막(22)은 NiAl에 한정되지 않고, NiAl기 합금이라도 좋다.
도 10은 실시예 2의 수직 자기 기록 매체(20A)의 구성을 나타낸 개략 단면도이다. 실시예 2에서는, Ru 또는 Ru 합금의 결정 구조체 템플레이트(21)와, NiAl 또는 NiAl기 합금의 다결정막(22)(본 실시예에서는, NiAl 다결정막(22)이라고 함)의 사이에, Ru 또는 Ru 합금의 다결정 연속막(25)(실시예에서는, Ru 다결정막(25)이라고 함)을 삽입한다. 이 경우, 적층체(30A)는 결정 구조체 템플레이트(21), Ru 다결정막(25), NiAl 다결정막(22)이, 이 순서대로 적층된 구성이 된다.
실시예 1과 같이, Ta 배향막(13) 위에 형성된 결정 구조체 템플레이트(21) 위에 직접 NiAl 다결정막(22)을 형성하면, Ru 또는 Ru 합금의 결정 구조체(21a) 위에 성장하는 NiAl은 다결정질(22a)이 되지만, 비정질의 Ta 배향막(13) 위에 성장하는 NiAl은 비정질(22b)이 된다(도 3 참조). 이 경우, NiAl 다결정막(22) 위의 제 1 하지층(Ru 연속막)(14) 중, 비정질(22b) 위에 성장하는 부분의 결정 배향성이 열화될 가능성도 있을 수 있다.
그래서, 실시예 2에서는, NiAl 다결정막(22)과 Ru 결정 구조체 템플레이트(21)의 사이에, 연속막 상태의 Ru 다결정막(25)(제 2 다결정막)을 개재시켜서, 자성 기록층(16)의 하지가 되는 제 1 하지층(14)의 결정 배향 분산을 작게 유지한다.
이 경우, Ta 배향막(13) 위에, 8Pa의 Ar 가스 압력하에서 DC 스퍼터링법에 의한 실온 퇴적에 의해, 0.5nm/sec의 퇴적 속도로, 1.5nm 막 두께의 Ru 결정 구조체 템플레이트(21)를 형성하고, 이어서 0.5Pa의 Ar 가스 압력하에서, DC 스퍼터링법에 의해 퇴적 속도 3.0nm/sec로 Ru 다결정막(25)을 3nm으로 성장시킨다. 계속해서, 타깃을 변경하여, NiAl 다결정막(22)을, 0.5Pa의 Ar 가스 압력하에서 DC 스퍼터링법에 의한 실온 퇴적에 의해, 2.5nm/sec의 퇴적 속도로 3nm 두께의 연속막으로서 형성한다. 그 후의 공정은, 실시예 1과 동일하다.
이 구성에서는, NiAl 다결정막(22)은, 비정질의 Ta 배향막(13) 위에 직접 성장하지 않으므로, 전체가 다결정 상태가 되고, 그 위에 성장하는 연속막으로서의 Ru 제 1 하지층(14)의 결정 배향 분산이 균일해진다.
도 11은 실시예 3의 수직 자기 기록 매체(20B)의 구성을 나타낸 개략 단면도이다. 실시예 3에서는, Ru 또는 Ru 합금의 결정 구조체 템플레이트(21)의 하지층으로서, Ru 다결정막(25)을 배치한다. 이 경우, 적층체(30B)는 Ru 다결정막(25), Ru 결정 구조체 템플레이트(21), NiAl 다결정막(22)이, 이 순서대로 적층된 구성이 된다.
이 구성에서도, NiAl 다결정막(22)은, 비정질의 Ta 배향막(13) 위에 직접적으로 성장하지 않으므로, 균일한 다결정막이 된다.
도 12, 도 13, 및 도 14는, 각각 실시예 4, 5 및 6의 수직 자기 기록 매체(20C, 20D, 20E)의 구성을 나타낸 개략 단면도이다. 이들의 실시예에서는, NiAl 다결정막(22) 위에 Ru 결정 구조체 템플레이트(21)를 배치한다. NiAl 다결정 막(22)이 직접, 비정질의 Ta 배향막(13) 위에 성장하지 않는 구성은, 실시예 2, 3과 같다.
도 12의 실시예 4에서는, Ta 배향막(13) 위의 적층체(30C)는 적층 방향을 따라, 제 1 Ru 결정 구조체 템플레이트(21-1)(막 두께 1.5nm), Ru 다결정막(25)(막 두께 3nm), NiAl 다결정막(22)(막 두께 3nm), 제 2 Ru 결정 구조체 템플레이트(21-2)(막 두께 1.5nm)를, 이 순서대로 포함한다. 이 구성은 실시예 2의 적층체(30A)의 NiAl 다결정막(22) 위에, 제 2 Ru 결정 구조체 템플레이트(21-2)를 추가한 것이다. 제 2 Ru 결정 구조체 템플레이트(21-2)를, 제 1 하지층(14)의 바로 아래에 삽입함으로써, 결정 배향 분산이 개선된다.
도 13의 실시예 5에서는, Ta 배향막(13) 위의 적층체(30D)는, 적층 방향을 따라, Ru 다결정막(25)(막 두께 3nm), 제 1 Ru 결정 구조체 템플레이트(21-1)(막 두께 1.5nm), NiAl 다결정막(22)(막 두께 3nm), 제 2 Ru 결정 구조체 템플레이트(21-2)(막 두께 1.5nm)를, 이 순서대로 포함한다. 이 구성은 실시예 3의 적층체(30B)의 NiAl 다결정막(22) 위에, 제 2 Ru 결정 구조체 템플레이트(21-2)를 추가한 것이다. 실시예 4와 마찬가지로, NiAl 다결정막(22) 위에 성장한 제 2 Ru 결정 구조체 템플레이트(21-2)를 제 1 하지층(14)의 바로 아래에 삽입함으로써, 결정 배향 분산이 개선된다.
도 14의 실시예 6에서는, Ta 배향막(13) 위의 적층체(30E)는, 적층 방향을 따라, 막 두께 3nm의 Ru 다결정막(25), 막 두께 3nm의 NiAl 다결정막(22), 막 두께 1.5nm의 Ru 결정 구조체 템플레이트(21)를, 이 순서대로 포함한다. 이 구성은, 실 시예 3의 적층체(30B)의 Ru 결정 구조체 템플레이트(21)와 NiAl 다결정막(22)의 배치를 교체한 것이다. 실시예 4 및 5와 마찬가지로, NiAl 다결정막(22) 위에 성장한 Ru 결정 구조체 템플레이트(21)를, 제 1 하지층(14)의 바로 아래에 배치함으로써, 자성체 기록층(16)의 결정 배향 분산이 개선된다.
도 15는 실시예 1∼6의 수직 자기 기록 매체의 자성체 기록층(16)의 결정 배향 분산값(Δθ50)을 나타낸 표이다. 비교예로서, 도 1의 종래 구조의 수직 자기 기록 매체의 결정 배향 분산값도 나타내고 있다. 측정용의 샘플로서, 도 8과 마찬가지로, Ru 제 1 하지층(14)의 막 두께를 15nm으로 제작한 것을 사용하여, Ru (002)면에서의 XRD 로킹 커브를 측정했다.
도 15의 표에 나타낸 바와 같이, Ru 다결정막(25)을, NiAl 다결정막(22)과 Ru 결정 구조체 템플레이트(21)의 사이에 삽입하기(실시예 2, 4)보다도, Ru 결정 구조체 템플레이트(21)의 하방에 배치하는(실시예 3, 5, 6) 편이, 결정 배향 분산이 좋아지는 것을 알 수 있다. 또한, 실시예 5와 같이, 2층 이상의 Ru 결정 구조체 템플레이트(21-1, 21-2)를 이용하면, 결정 배향 분산이 좋아지는 것을 알 수 있다.
결정 배향 분산값(Δθ50)만을 보면, 실시예 6과 같이, Ru 제 1 하지층(14)의 바로 아래에, Ru 다결정 구조체 템플레이트(21)를 1층만 배치하는 편이 효과적인 것처럼 보이지만, 후술하는 바와 같이, 리드 라이트(read/write) 특성을 고려하면, 실시예 4 및 5와 같이, Ru 결정 구조체 템플레이트(21)를 2층 이상 사용하는 구성이, 우수하다. 다만, 연자성 배접층(12)과 자성 기록층(16)의 간격이 너무 커지면, 기입에 필요한 자력이 커지므로, 수직 자기 기록 매체의 전체 구조에서 적절한 템플레이트의 층 수를 결정하는 것이 바람직하다.
도 16은 실시예 2∼5의 수직 자기 기록 매체의 유지력(Hc)을, 그래뉼라 구조의 자성 기록층(CoCrPt-Si02)(16)의 막 두께의 함수로서 나타낸 그래프이다. 흰색 원과 점선으로 플롯한 라인이 실시예 2의 특성, 세모와 실선으로 플롯한 라인이 실시예 3의 특성, 검정색 원과 실선으로 플롯한 라인이 실시예 4의 특성, 작은 마름모꼴과 실선으로 플롯한 라인이 실시예 5의 특성이다. 비교예로서, 도 1의 종래 구성의 유지력을 마름모꼴과 점선으로 플롯했다.
어느 구성에서나, 종래 구성과 비교하여 유지력이 개선되고 있는 것을 알 수 있다. 자성 기록층(16)의 막 두께가 7nm을 초과한 영역에서는, 실시예 2, 3과 비교하여, 실시예 4, 5와 같이 복수의 Ru 결정 구조체 템플레이트(21-1, 21-2)를 배치하는 편이, 유지력이 우수하다는 것을 알 수 있다. 그러나, 자성 기록층(16)의 막 두께가 너무 두꺼워지면, 신호 대 노이즈비(S/Nt)가 열화되기 때문에, 실시예 4, 5의 구성에 적합한 자성 기록층(16)의 막 두께를 검토한다.
도 17은 실시예 4 및 5의 수직 자기 기록 매체의 신호 대 노이즈비(S/Nt)를, 그래뉼라 구조 자성 기록층(CoCrPt-Si02)(16)의 막 두께의 함수로서 나타낸 그래프이다. 비교예로서, 도 1의 종래 구조의 수직 자기 기록 매체의 신호 대 노이즈비를 나타낸다. 이 그래프에서, 자성 기록층(16)의 막 두께는 7∼10nm, 보다 바람직 하게는 7∼9nm이다.
도 18은 실시예 4 및 5의 수직 자기 기록 매체의 오버 라이트 특성을, 그래뉼라 구조의 자성 기록층(CoCrPt-Si02)(16)의 막 두께의 함수로서 나타낸 그래프이다. 비교예로서, 도 1의 종래 구조의 수직 자기 기록 매체의 오버 라이트 특성을 나타낸다. 이 그래프로부터, 자성 기록층(16)의 막 두께가 7nm 이상, 더 바람직하게는 8nm이상에서, 양호한 오버 라이트 특성이 얻어지는 것을 알 수 있다.
도 15∼도 18의 결과를 종합하면, 실시예 5의 구성이 가장 양호한 특성을 나타낸다고 할 수 있다. 실시예 5의 구성을 채용한 경우의 자성 기록층의 양호한 막 두께는 7∼10nm, 더 바람직하게는 8∼9nm이다. 다만, 실시예 2∼5의 구성에서도, 충분히 유지력이 개선된다. 특히, 실시예 4의 구성에서는, 결정 배향 분산은 실시예 5보다도 좀 떨어지지만, 유지력이나 신호 대 노이즈비, 오버 라이트 특성이 우수하다.
도 19는 실시예 1∼6의 수직 자기 기록 매체(10, 20A∼20E) 중 어느 하나를 하드디스크 드라이브 등의 자기 기억 장치에 적용한 예를 나타낸 도면이다. 자기 기억 장치(40)는 하우징(41) 내에 수용되어, 스핀들(도시 생략)에 의해 구동되는 허브(hub; 42), 허브(42)에 고정되어, 스핀들에 의해 회전되는 자기 기록 매체(43), 액추에이터 유닛(44), 액추에이터 유닛(44)에 지지되어 자기 기록 매체(43)의 직경 방향으로 구동되는 암(arm; 45) 및 서스펜션(46) 및 서스펜션(46)에 지지되는 자기 헤드(48)를 갖는다. 자기 기록 매체(43)는 1이상의 수직 자기 기록 매체(10)(또는 20A∼20E 중 어느 하나)를 다단으로 구성한 것이며, 각각의 수직 자기 기록 매체(10)에 대응하는 자기 헤드(48)가 설치된다. 자기 헤드(98)는 자기 기록 재생 수단의 적어도 일부에 포함된다. 이러한 자기 기억 장치(40)는 수직 자기 기록 매체(10)마다 높은 S/Nt와, 좁은 라이트 코어 폭을 가지며, 전체적으로 고성능이면서 고기록 밀도의 자기 기억 장치가 실현된다.
마지막으로, 이상의 설명에 관해서, 이하의 부기를 개시한다.
(부기 1)
기판 위에 형성되는 연자성 배접층과,
상기 연자성 배접층 위에 형성된 Ru 또는 Ru 합금의 하지층과,
상기 하지층 위에 형성되고, 기판면과 수직 방향으로 자화 용이축을 갖는 복수의 자성 입자와, 당해 자성 입자를 둘러싸는 비자성체로 구성되는 층을 적어도 1층 포함한 다층 또는 단층 구조의 기록층과,
상기 연자성 배접층과 상기 하지층 사이에 삽입되고, Ru 또는 Ru 합금으로 이루어지는 결정 구조체막 및 다결정막과, 다른 다결정막을 적어도 포함하는 적층체를 갖는 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 매체.
(부기 2)
상기 적층체의 다른 다결정막은, NiAl 합금 또는 NiAl 합금에 단원소 물질을 첨가한 NiAl계의 다결정막인 것을 특징으로 하는 부기 1 기재의 수직 자기 기록 매체.
(부기 3)
상기 NiAl계 다결정막은 상기 적층체의 적층 방향에서, 상기 Ru 또는 Ru 합금의 다결정막의 바로 위에 위치하고, 상기 Ru 또는 Ru 합금의 다결정막의 바로 아래에 상기 Ru 또는 Ru 합금의 결정 구조체막이 위치하는 것을 특징으로 하는 부기 2 기재의 수직 자기 기록 매체.
(부기 4)
상기 NiAl계의 다결정막은 상기 적층체의 적층 방향에서, 상기 결정 구조체막의 바로 위에 위치하고, 상기 결정 구조체막의 바로 아래에 상기 Ru 또는 Ru 합금의 다결정막이 위치하는 것을 특징으로 하는 부기 2 기재의 수직 자기 기록 매체.
(부기 5)
상기 적층체는 상기 NiAl계의 다결정막의 바로 위에, Ru 또는 Ru 합금으로 구성되는 제 2 결정 구조체막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부기 3 또는 4 기재의 수직 자기 기록 매체.
(부기 6)
기판 위에 형성되는 연자성 배접층과,
상기 연자성 배접층 위에 형성된 Ru 또는 Ru 합금의 하지층과,
상기 하지층 위에 형성되고, 기판면과 수직 방향으로 자화 용이축을 갖는 복수의 자성 입자와, 당해 자성 입자를 둘러싸는 비자성체로 구성되는 층을 적어도 1층 포함한 다층 또는 단층 구조의 기록층과,
상기 연자성 배접층과 상기 하지층 사이에 삽입되고, Ru 또는 Ru 합금의 제 1 결정 구조체막과, 상기 제 1 결정 구조체막의 바로 위에 위치하는 NiAl계의 다결정막과, Ru 또는 Ru 합금의 제 2 결정 구조체막을 적어도 포함하는 적층체를 갖는 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 매체.
(부기 7)
상기 Ru 합금은 Ru를 주성분으로 하는 Ru-X로 표시되고, X는 Co, Cr, Fe, Ni, W, Mn으로부터 선택되는 적어도 1종인 것을 특징으로 하는 부기 1∼6 중 어느 한 기재의 수직 자기 기록 매체.
(부기 8)
상기 NiAl 합금에 첨가되는 단원소 물질은, B, Pt, W, Ag, Au, Pd, Nb, Ta, Cr, Si, Ge 중에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 부기 2 기재의 수직 자기 기록 매체.
(부기 9)
상기 결정 구조체의 높이는, 1nm∼2nm인 것을 특징으로 하는 부기 1∼8 중 어느 한 기재의 수직 자기 기록 매체.
(부기 10)
상기 결정 구조체의 입경은 2nm 이하인 것을 특징으로 하는 부기 1∼9 중 어느 한 기재의 수직 자기 기록 매체.
(부기 11)
상기 NiAl 다결정막의 막 두께는 2nm∼4nm인 것을 특징으로 하는 부기 2 또는 6 기재의 수직 자기 기록 매체.
(부기 12)
자기 헤드를 포함하는 기록 재생 수단과,
청구항 1∼11 중 어느 한 기재의 수직 자기 기록 매체를 구비하는 자기 기억 장치.
(부기 13)
기판 위에, Ru 또는 Ru 합금으로 이루어지는 결정 구조체막 및 다결정막과, 다른 다결정막을 적어도 포함하는 적층체를 형성하고,
상기 적층체 위에, 간극(間隙)에 의해 서로 공간적으로 분리되는 Ru 또는 Ru 합금의 결정 입자로 구성되는 하지층을 형성하고,
상기 하지층 위에, 상기 기판과 수직 방향으로 자화 용이축을 갖는 복수의 자성 입자와, 당해 자성 입자를 둘러싸는 비자성체로 구성되는 층을 적어도 1층 포함하는 다층 또는 단층 구조의 기록층을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 매체의 제조 방법.
(부기 14)
기판 위에, Ru 또는 Ru 합금으로 이루어지는 제 1 및 제 2 결정 구조체막과, 다른 재료로 구성되는 다결정막을 적어도 포함하는 적층체를 형성하고,
상기 적층체 위에, 간극에 의해 서로 공간적으로 분리되는 Ru 또는 Ru 합금의 결정 입자로 구성되는 하지층을 형성하고,
상기 하지층 위에, 상기 기판과 수직 방향으로 자화 용이축을 갖는 복수의 자성 입자와, 당해 자성 입자를 둘러싸는 비자성체로 구성되는 층을 적어도 1층 포 함하는 다층 또는 단층 구조의 기록층을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 매체의 제조 방법.
(부기 15)
상기 결정 구조체는 Ru 또는 Ru 합금 타깃을 사용하여, 7Pa∼8.5Pa의 Ar 가스 압력하에서, 0.5nm/sec 이하의 퇴적 속도로 형성되는 것을 특징으로 하는 부기 13 또는 14 기재의 수직 자기 기록 매체의 제조 방법.
(부기 16)
상기 다결정막은 NiAl 합금 또는 NiAl 합금에 단원소 물질을 첨가한 재료의 연속막으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 부기 13 또는 14 기재의 수직 자기 기록 매체의 제조 방법.
도 1은 종래의 수직 자기 기록 매체의 개략 구성도.
도 2는 실시예 1의 수직 자기 기록 매체의 개략 구성도.
도 3은 도 2의 수직 자기 기록 매체의 요부를 나타낸 도면.
도 4는 도 2의 수직 자기 기록 매체에서 사용되는 Ru 또는 Ru 합금으로 이루어지는 결정 구조체의 성장을 설명하기 위한 개략도.
도 5는 NiAl 다결정막의 배치 효과를 설명하기 위한 제 1 도이며, NiAl막을 배치하지 않은 상태에서, 다른 종류의 결정 구조체를 사용하는 경우와, 결정 구조체를 생략한 경우의 XRD 로킹 커브를 나타낸 도면.
도 6은 NiAl 다결정막의 배치 효과를 설명하기 위한 제 2 도이며, NiAl막을 배치한 상태에서, 다른 종류의 결정 구조체를 사용하는 경우와, 결정 구조체를 생략한 경우의 XRD 로킹 커브를 나타낸 도면.
도 7은 NiAl 다결정막의 배치 효과를 설명하기 위한 제 3 도이며, NiAl막을 배치하지 않은 상태에서, Ru 하지층의 막 두께를 변경했을 때의 각종 샘플의 XRD 로킹 커브를 나타낸 도면.
도 8은 NiAl 다결정막의 배치 효과를 설명하기 위한 제 4 도이며, NiAl막을 배치한 상태에서, Ru 하지층의 막 두께를 변경했을 때의 각종 샘플의 XRD 로킹 커브를 나타낸 도면.
도 9는 각종 샘플의 신호 대 노이즈비(S/Nt)의 라이트 코어 폭(WCW) 의존성 그래프.
도 10은 실시예 2의 수직 자기 기록 매체의 개략 구성도.
도 11은 실시예 3의 수직 자기 기록 매체의 개략 구성도.
도 12는 실시예 4의 수직 자기 기록 매체의 개략 구성도.
도 13은 실시예 5의 수직 자기 기록 매체의 개략 구성도.
도 14는 실시예 6의 수직 자기 기록 매체의 개략 구성도.
도 15는 실시예 1∼6의 수직 자기 기록 매체의 결정 배향 분산을 나타낸 표.
도 16은 그래뉼라 자성 기록층의 막 두께와 유지력의 관계를 나타낸 그래프.
도 17은 그래뉼라 자성 기록층의 막 두께와 신호 대 노이즈비의 관계를 나타낸 그래프.
도 18은 그래뉼라 자성 기록층의 막 두께와 오버 라이트 특성의 관계를 나타낸 그래프.
도 19는 실시예의 수직 자기 기록 매체를 적용한 자기 기억 장치의 개략 구성도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10, 20A∼20E : 수직 자기 기록 매체
11 : 기판
12 : 연자성 배접층
13 : 배향 제어층
14 : 제 1 하지층(제 1 Ru층)
14a : 결정 입자
14b : 결정 입계
15 : 제 2 하지층(제 2 Ru층)
15a : 결정 입자
15b : 공극부
16 : 기록층
16a : 자성 결정 입자
16b : 비자성체
17 : 캡층
21 : Ru 또는 Ru 합금의 결정 구조체막(템플레이트)
21-1 : 제 1 Ru 또는 Ru 합금 결정 구조막(템플레이트)
21-2 : 제 2 Ru 또는 Ru 합금 결정 구조체막(템플레이트)
21a : 결정 구조체
22 : NiAl계 다결정막(다른 다결정막)
25 : Ru 또는 Ru 합금의 다결정막
30, 30A∼30E : 적층체
40 : 자기 기억 장치
43 : 자기 기록 매체
48 : 자기 헤드
Claims (10)
- 기판 위에 형성되는 연자성(軟磁性) 배접층(褙接層)과,상기 연자성 배접층 위에 형성된 Ru 또는 Ru 합금의 하지층(下地層)과,상기 하지층 위에 형성되고, 기판면과 수직 방향으로 자화(磁化) 용이(容易)축을 갖는 복수의 자성 입자와, 당해 자성 입자를 둘러싸는 비자성체로 구성되는 층을 적어도 1층 포함한 다층 또는 단층 구조의 기록층과,상기 연자성 배접층과 상기 하지층 사이에 삽입되고, Ru 또는 Ru 합금으로 이루어지는 결정 구조체막 및 다결정막과, 다른 다결정막을 적어도 포함하는 적층체를 갖는 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 매체.
- 제 1 항에 있어서,상기 적층체의 다른 다결정막은, NiAl 합금 또는 NiAl 합금에 단원소 물질을 첨가한 NiAl계의 다결정막인 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 매체.
- 제 2 항에 있어서,상기 NiAl계 다결정막은 상기 적층체의 적층 방향에서, 상기 Ru 또는 Ru 합금의 다결정막의 바로 위에 위치하고, 당해 Ru 또는 Ru 합금의 다결정막의 바로 아래에 상기 Ru 또는 Ru 합금의 결정 구조체막이 위치하는 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 매체.
- 제 2 항에 있어서,상기 NiAl계의 다결정막은 상기 적층체의 적층 방향에서, 상기 결정 구조체막의 바로 위에 위치하고, 상기 결정 구조체막의 바로 아래에 상기 Ru 또는 Ru 합금의 다결정막이 위치하는 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 매체.
- 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,상기 적층체는 상기 NiAl계의 다결정막의 바로 위에, Ru 또는 Ru 합금으로 구성되는 제 2 결정 구조체막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 매체.
- 기판 위에 형성되는 연자성 배접층과,상기 연자성 배접층 위에 형성된 Ru 또는 Ru 합금의 하지층과,상기 하지층 위에 형성되고, 기판면과 수직 방향으로 자화 용이축을 갖는 복수의 자성 입자와, 당해 자성 입자를 둘러싸는 비자성체로 구성되는 층을 적어도 1층 포함한 다층 또는 단층 구조의 기록층과,상기 연자성 배접층과 상기 하지층 사이에 삽입되고, Ru 또는 Ru 합금의 제 1 결정 구조체막과, 상기 제 1 결정 구조체막의 바로 위에 위치하는 NiAl계의 다결정막과, Ru 또는 Ru 합금의 제 2 결정 구조체막을 적어도 포함하는 적층체를 갖는 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 매체.
- 자기 헤드를 포함하는 기록 재생 수단과,제 1 항 또는 제 6 항에 기재된 수직 자기 기록 매체를 구비하는 자기 기억 장치.
- 기판 위에, Ru 또는 Ru 합금으로 이루어지는 결정 구조체막 및 다결정막과, 다른 다결정막을 적어도 포함하는 적층체를 형성하고,상기 적층체 위에, 간극(間隙)에 의해 서로 공간적으로 분리되는 Ru 또는 Ru 합금의 결정 입자로 구성되는 하지층을 형성하고,상기 하지층 위에, 상기 기판과 수직 방향으로 자화 용이축을 갖는 복수의 자성 입자와, 당해 자성 입자를 둘러싸는 비자성체로 구성되는 층을 적어도 1층 포함하는 다층 또는 단층 구조의 기록층을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 매체의 제조 방법.
- 기판 위에, Ru 또는 Ru 합금으로 이루어지는 제 1 및 제 2 결정 구조체막과, 다른 재료로 구성되는 다결정막을 적어도 포함하는 적층체를 형성하고,상기 적층체 위에, 간극에 의해 서로 공간적으로 분리되는 Ru 또는 Ru 합금의 결정 입자로 구성되는 하지층을 형성하고,상기 하지층 위에, 상기 기판과 수직 방향으로 자화 용이축을 갖는 복수의 자성 입자와, 당해 자성 입자를 둘러싸는 비자성체로 구성되는 층을 적어도 1층 포 함하는 다층 또는 단층 구조의 기록층을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 매체의 제조 방법.
- 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,상기 결정 구조체는 Ru 또는 Ru 합금 타깃을 사용하여, 7Pa∼8.5Pa의 Ar 가스 압력하에서, 0.5nm/sec 이하의 퇴적 속도로 형성되는 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 매체의 제조 방법.
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