KR100571812B1 - 패턴된 자기 기록 매체 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

극히 평탄한 표면을 가지는 패턴된 자기 기록 매체를 개시한다. 개시된 매체는: 소정 간격을 두고 배열되는 것으로 TCNE(Tetracyanoethanide)) 계 물질로 형성된 다수의 자성 기둥을 갖춘 패턴된 자기막과; 상기 패턴된 자기막을 지지하는 기판과; 상기 패턴된 자기막에서 상기 자성 기둥들의 사이 부분을 매립하는 것으로 실리콘나이트라이드(Si₃N₄)로 형성된 경계층(boundary layer)을;포함한다. 자성 기둥 사이의 경계층은 격자상으로 형성되며, 자성 기둥 사이의 갭이 생기지 않도록 한다. 따라서 자기 기록막에서 안정된 공기유동에 의한 에어 베어링이 형성될 수 있고, 따라 초고밀도의 자기 기록 및 재생을 용이하게 달성할 수 있다.

patterned, magnetic, media, air bearing, 패턴된, 자기, 기록, 매체, 에어 베어링

Description

패턴된 자기 기록 매체 및 그 제조방법{ patterned magnetic recording media and manufacturing method thereof }

도 1은 종래 패턴된 자기 기록 매체의 발췌 사시도이다.

도 2는 종래 자기 기록 매체 상의 에어베어링의 발생 및 슬라이더와 관계를 설명하는 도면이다.

도 3은 본 발명에 따른 자기 기록 매체의 주요부 발췌 사시도이다.

도 4는 본 발명에 따른 자기 기록 매체의 표면에 형성되는 에어베어링 및 이에 대응하는 슬라이더와 관계를 설명하는 도면이다.

도 5a 내지 도 5g는 본 발명에 다른 패턴된 자기 기록 매체의 제조 공정을 보이는 도면이다.

본 발명은 패턴된 자기 기록 매체(patterned magnetic media) 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세히는 평탄화된 패턴된 자기 기록 매체(planarized patterned magnetic recording media) 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적인 벌크 자기막(bulk magnetic film)을 이용하는 자기 기록 매체는 자기 입자 사이즈(magnetic grain size)가 일정 임계치 이하로 낮추어 질 때에 초상자성 효과(superparamagnetic effect)를 나타내 보인다. 이러한 초상자성 효과는 단위 면적 당 비트수(number of bit per area) 즉, 기록 밀도의 증대를 방해한다. 따라서 이를 감소시켜 보다 높은 기록밀도를 얻기 위한 방안으로 자기 입자 들이 구조적으로 상호 격리되어 있는 패턴된 매체가 사용된다. 미국의 특허출원공고(patent application) US 2002/0068195A1와 US2002/0154440 A1은 이러한 패턴된 매체에 관해 개시한다. 이러한 패턴된 매체는 기존의 벌크 자기막에 의한 매체에 비해 월등한 약 1000Gbit/in2 이상의 기록밀도의 구현할 수 있는 것으로 알려 져 있다.

도 1은 종래 패턴된 자기 기록 매체의 구조를 보이는 발췌도면이다. 실제 매체는 스핀들 모터에 의해 회전되는 원반으로서 편의상 도 1에는 발췌된 일 부분이 도시되었다.

도 1를 참조하면, 유리 또는 알루미늄등으로 된 기판(10) 또는 플래터(platter)의 표면에 연자성 하지막(soft magnetic under layer, 11)이 형성되어 있고, 그 위에 버퍼 레이어( 12)가 형성되어 있다. 그리고 상기 버퍼 레이어(12) 위에는 패턴된 자기막(patterned magnetic layer, 13)이 형성되어 있다.

패턴된 자기막(13)은 0.2 nm 피치 간격을 두고 규칙적으로 정렬된 수 내지 수십 nm 높이의 자성 기둥(magnetic column or land, 13a)을 포함한다. 따라서, 자성 기둥(13a)의 사이는 비어있고 따라서 이 부분에 에어 갭이 형성된다.

이와 같은 상태에서 도 2에 도시된 바와 같이 자기기록/읽기 헤드가 장착된 슬라이더와 상기 매체 간의 상대적운동이 일어나면 슬라이더(20)와 패턴된 자기막(13)의 사이에 에어 베어링(15)이 형성된다. 그러나, 에어베어링(15)의 하부에 자성 기둥(13a)들 간의 갭이 존재하기 때문에 이를 통한 공기의 배출이 일어나고 따라서 슬라이더와 패턴된 자기막(13)간의 에어 베어링의 압력이 난류에 의해 불안정하게 된다.

이러한 에어 베어링의 압력 저하 및 불안정성은 스윙 암에 의해 자기막 위를 스윙 하는 슬라이더의 안정된 운동을 방해하며, 심하게는 슬라이더와 자기막간의 충돌을 야기하여 자기막에 손상에 의한 디펙트를 발생시키게된다.

본 발명은 안정된 에어 베어링의 발생시킬 수 있는 패턴된 자기 기록 매체 및 이를 제조하는 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

따라서 본 발명은 안정된 에어 베어링에 의해 슬라이더의 안정된 비행을 보장하고 이로써 슬라이더와 자기막 간의 충돌을 효과적으로 억제할 수 있는 패턴된 자기 기록 매체와 이를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

또한 패턴된 자기막 간에 비자성 절연체의 경계층 (boundary)을 형성해 주므로 패턴된 자기막으로 이루어지는 각 비트(bit) 간의 상호 교란에 의한 노이즈를 감소시키는 패턴된 자기 기록 매체와 이를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성 하기 위하여 본 발명에 따른 패턴된 자기 기록 매체는:

TCNE(Tetracyanoethanide)) 계 물질로 형성된 것으로 상호 간격을 두고 배치되는 다수의 자성 기둥을 갖춘 패턴된 자기막과;

상기 패턴된 자기막을 지지하는 기판과;

상기 패턴된 자기막에서 상기 자성 기둥들의 사이 부분을 매립하는 것으로 실리콘나이트라이드(Si₃N₄)로 형성된 경계층(boundary layer)을;포함한다.

상기 패턴된 자기 기록 매체의 한 실시예에 따르면, 상기 패턴된 자기막과 상기 기판의 사이에 버퍼 레이어가 개재된다.

또한, 상기 패턴된 자기 기록 매체의 다른 실시예에 따르면 상기 버퍼 레이어와 기판의 사이에 연자성 하지막이 개재된다.

또한 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따르면,

기판을 준비하는 단계;

상기 기판 위에 소정 간격을 두고 배열되는 우물을 가지는 경계층을 형성하는 단계;

상기 경계층 위에 자기 물질을 코팅하고 공급된 자성 물질로 상기 우물 내부를 자기 물질로 채우는 단계;
상기 자성 물질을 어닐링 하는 단계;

상기 경계층 위에 형성된 자성 물질을 플라즈마 에칭에 의해 전면 에칭하여, 상기 경계층과 상기 경계층의 우물에 채워 진 자성 기둥에 의한 자기막을 평탄화하는 단계;를 포함하는 패턴된 자기 기록 매체의 제조 방법이 제공된다.

상기 본 발명의 제조방법의 바람직한 한 실시예에 따르면, 상기 기판을 준비하는 단계에서, 상기 기판의 표면에 연자성막과 그 위의 버퍼 레이어를 형성한다.

또한, 상기 경계층을 형성하는 단계는:

상기 기판 위에 비자성 물질을 소정 두께로 코팅하는 단계;

상기 비자성 물질을 소정 패턴으로 패터닝하여 상기 우물을 갖는 경계층을 형성하는 단계;를 더 포함한다.

삭제

상기 본 발명의 패턴된 자기 기록 매체 및 이의 제조방법에 있어서,

상기 경계층은 전기적 절연성을 가진 유전물질로서 실리콘옥사이드(SiO₂) 및 실리콘나이트라이드(Si₃N₄) 중 선택된 어느 하나로 형성되며, 이들 물질은 CVD 또는 PVD 법 예를 들어 PECVD 법 또는 플라즈마 스퍼터링 법에 의해 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 자성 물질은 TCNE(Tetracyanoethanide) 계의 자성 폴리머(magnetic polymer)로서 스핀 코팅 또는 CVD에 의해 형성된다. 상기 자성물질은 소정 온도의 범위 예를 들어 100 ~ 300 ℃ 범위에서 열처리됨으로써 재유동(reflow)에 의해 조직이 치밀해지고 상기 우물 내의 공극을 완전히 메울 수 있게 된다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서, 본 발명에 따른 패턴된 자기 기록 매체 및 그제조방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 평탄화된 자기 기록막을 가지는 패턴된 자기 기록 매체의 부분 발췌도이다.

도 3을 참조하면, 유리 또는 알루미늄등으로 된 기판(100) 또는 플래터(platter)의 표면에 연자성 하지막(soft magnetic under layer, 101)가 형성되어 있고, 그 위에 버퍼 레이어( 102)가 형성되어 있다. 그리고 상기 버퍼 레이어(102) 위에는 본 발명을 특징지우는 패턴된 자기막(103)이 형성되어 있다. 자기막(103)은 격자상으로 패턴된 경계층(patterned boundary layer, 200)과 경계층(200)에 의해 형성된 다수의 우물에 채워 지는 패턴된 자기막(patterned magnetic layer, 103)을 포함한다.

따라서 상기 패턴된 자기막(13)은 종래에서와 같은 자성 기둥 간의 에어갭이 없고 따라서 이를 통한 공기유동에 의한 난류의 발생 및 압력 저하가 나타나지 않는다. 따라서, 도 4에 도시된 바와 같이 슬라이더(104)와 패턴된 자기막간에 안정된 에어 베어링(105)이 형성되게 된다.

따라서 슬라이드(104)는 자기막(105) 위를 안정되게 비행할 수 있게 되고 따라서 자기막(105)에 대한 충돌이나 마찰 등을 효과적으로 방지할 수 있다.

또한 패턴된 자기막 간에 비자성 절연체의 경계층 (boundary)을 형성해 주므로 패턴된 자기막으로 이루어지는 각 비트(bit) 간의 상호 교란에 의한 노이즈(noise)를 감소시키는 효과도 있다.

상기 경계층(103b)에 의해 형성된 우물의 크기 즉 자성 기둥의 면적은 1000Gb/in² 정도의 정보기록밀도를 구현하기 위하여는 약 25nm 의 폭을 가져야 한다. 이를 위하여 경계층의 두께, 즉 우물과 우물 사이의 간격은 수 나노 미터 정도로 제한되어야 한다. 이러한 조건은 나노-리소그래피법에 의해 달성이 가능하다.

이하 본 발명에 따른 패턴된 자기 기록 매체의 제조방법의 한 실시예를 설명한다.

도 5a 에 도시된 바와 같이, 그 상면에 하부 연자성막(101) 및 버퍼 레이어(102)가 형성되어 있는 기판(100)을 준비한다.

도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 버퍼 레이어 위에 전술한 경계층 형성물질(103b)을 PECVD 또는 스퍼터링 법에 의해 형성한다.

도 5c에 도시된 바와 같이, 상기 경계층 형성물질(103b) 위에 포토레지스트 마스크(200)을 형성한다. 이 마스크(200)는 nm 단위의 패터닝을 위해 나노리소그래피법, 즉 전자빔 리소그래피(E-beam lithography), x-레이 리소그래피(x-ray lithography), DUV 리소그래피(deep ultra violett lithography), EUV(extream ultra violet lithography), 또는 나노 임프린팅(Nanoimprinting) 등의 방법을 통해 형성된다.

도 5d에 도시된 바와 같이, 경계층 형성물질 중 상기 마스크(200)에 덮히지 않은 부분을 반응성이온에칭(RIE)등에 의해 에칭하여 경계층형성물질에 전술한 바와 같은 우물(103c)를 형성하여 목적하는 경계층(103b)를 얻는다. 경계층(103b)이 형성된 후에 상기 마스크(200)를 스트립핑 등에 의해 제거한다.

도 5e에 도시된 바와 같기 상기 경계층(103b) 위에 TCNE와 같은 자성물질(103a)을 소정 두께로 형성한다. 이때에 자성물질(103a)는 상기 우물(103c)을 완전히 메우며 그리고 경계층(103b) 위에 까지 형성된다.

도 5f에 도시된 바와 같이, 100 내지 300℃의 온도로 열처리하여 상기 자성물질(103a)을 재유동(reflow)시켜 물질 조직을 치밀화 및 공극의 완전 제거 그리고 표면의 완만화를 이룬다.

도 5g에 도시된 바와 같이 상기 자성물질층(103a) 전체에 대한 소위 에치백을 실시한다. 에치백에는 플라즈마 에칭이 사용되며, 이러한 에치백에 의해 도 5h에 도시된 바와 같이 경계층(103b) 및 경계층(103b)의 우물을 메우고 있는 자성 기둥(103a)을 구비하며 이들이 이루는 전체 표면이 평탄화된 자기막(103)을 얻을 수 있게 된다.

본 발명에서는 종전에 사용되어 오고 있는 금속 또는 세라믹(ceramic) 계의 자성 물질 대신 폴리머 계의 자성 물질을 사용한다. 여기에서 본 발명은 자성 폴리머를 자기기록 물질로서 뿐만 아니라 그 자체를 기하구조의 평탄화물질로 사용한다. 따라 따라서 공정이 기존에 비해 복잡해지지 않으면서도 목적하는 패턴된 자기 기록막을 얻을 수 있다.

한편, 자성 폴리머를 공정 속도가 아주 느린 스핀 코팅이나 CVD 법을 이용하므로 매우 미세한 구조의 경계층에 대해 단차 제거(step coverage)가 유리하고, 그리고 어닐링에 의해 조직을 물질의 재유동에 의해 단단히 하며 표면의 조도(roughness)를 낮출 수 있게 된다. 이러한 공정에 의해 표면 조도가 1nm 이하로 평탄화된 기록막을 얻을 수 있고, 여기에다가 에치백에 의해 평탄화 공정을 한번 더 수행함으로써 1nm 이하로 극히 낮은 조도의 기록막을 얻을 수 있다.

이러한 기록막은 그 위를 비행하는 슬라이더에 대해 안정된 에어 베어링을 발생시키면 따라서 슬라이더가 기록막 위를 매우 일정한 비행 고도(flying height)를 유지할 수 있게 된다.

전술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 극히 평탄화되고 안정적인 에어베어링의 발생이 가능한 기록막을 얻을 수 있다. 이러한 본 발명에 의해면 1000 Gb/in² 까지의 초기록밀도의 구현이 용이해진다.

또한 패턴된 자기막 간에 형성된 비자성 절연체의 경계층 (boundary)으로 인해 비트 간의 상호 교란에 의한 noise를 감소시킬 수 있다..

Claims (18)

1. TCNE(Tetracyanoethanide)) 계 물질로 형성된 것으로 상호 간격을 두고 배치되는 다수의 자성 기둥을 갖춘 패턴된 자기막과;

   상기 패턴된 자기막을 지지하는 기판과;

   상기 패턴된 자기막에서 상기 자성 기둥들의 사이 부분을 매립하는 것으로 실리콘나이트라이드(Si₃N₄)로 형성된 경계층(boundary layer)을;포함하는 것을 특징으로 하는 패턴된 자기 기록 매체(patterned magnetic media).
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 패턴된 자기막과 상기 기판의 사이에 버퍼 레이어가 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 패턴된 자기 기록 매체.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 버퍼 레이어와 기판의 사이에 연자성 하지막이 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 패턴된 자기 기록 매체.
4. 삭제
5. 삭제
6. 기판을 준비하는 단계;

   상기 기판 위에 상호 간격을 두고 배열되는 우물을 가지는 격자 상의 경계층을 형성하는 단계;

   상기 경계층 위에 자성 물질을 스핀코팅에 의해 코팅하여, 상기 자성 물질로 상기 우물 내부를 메우는 단계;

   상기 자성 물질을 어닐링 하는 단계;

   상기 경계층 위에 형성된 자성 물질을 플라즈마 에칭에 의해 전면 에칭하여, 상기 경계층과 상기 경계층의 우물에 채워 진 자성 기둥에 의한 자기막을 평탄화하는 단계;를 포함하는 패턴된 자기 기록 매체의 제조 방법.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 기판을 준비하는 단계에서, 상기 기판의 표면에 연자성막과 그 위의 버퍼 레이어를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴된 자기 기록 매체의 제조 방법.
8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,

   상기 경계층을 형성하는 단계는:

   상기 기판 위에 비자성 물질을 소정 두께로 코팅하는 단계;

   상기 비자성 물질을 소정 패턴으로 패터닝하여 상기 우물을 갖는 경계층을 형성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴된 자기 기록 매체의 제조방법.
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제
12. 삭제
13. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,

    상기 경계층은 전기적 절연성을 가진 유전물질로서 실리콘옥사이드(SiO₂) 및 실리콘나이트라이드(Si₃N₄) 중 선택된 어느 하나로 형성하는 것을 특징으로 하는 패턴된 자기 기록 매체의 제조방법.
14. 제 8 항에 있어서,

    상기 경계층은 전기적 절연성을 가진 유전물질로서 실리콘옥사이드(SiO₂) 및 실리콘나이트라이드(Si₃N₄) 중 선택된 어느 하나로 형성하는 것을 특징으로 하는 패턴된 자기 기록 매체의 제조방법.
15. 제 8 항에 있어서,

    상기 경계층은 CVD, PECVD 및 PVD 법 중 어느 하나의 방법에 의해 형성하는 것을 특징으로 패턴된 자기 기록 매체의 제조방법.
16. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,

    상기 자성 물질은 TCNE(Tetracyanoethanide) 계의 자성 폴리머(magnetic polymer)로 형성하는 것을 특징으로 하는 패턴된 자기 기록 매체의 제조방법.
17. 삭제
18. 제 6 항에 있어서,

    상기 자성물질의 재유동을 위하여 자성물질을 100 ~ 300 ℃ 범위에서 열처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴된 자기 기록 매체의 제조방법.

Images