KR0139052B1

KR0139052B1 - 길이방향 자기 기록매체

Info

Publication number: KR0139052B1
Application number: KR1019900021999A
Authority: KR
Inventors: 유끼히로 미야모또; 후미야끼 오꼬야마
Original assignee: 마우라 아끼라; 미쓰비시가가주 가부시끼가이샤
Priority date: 1989-12-27
Filing date: 1990-12-27
Publication date: 1998-04-27
Also published as: DE69007261D1; EP0435159B1; EP0435159A1; KR910013084A; US5352501A

Abstract

원주 방향으로 중심선 평균 거칠기 Ra 가 20Å 이상인 텍스튜어를 갖는 비자성 기판과, 이 기판위에 형성된 Co 및 Cr을 주성분으로 하는 합금 자성층으로 구성되고, 상기 합금 자성층이 (i) hcp 결정 구조의 배향도를 투과형 전자선 회절법에 의한 전자선 회절의 회절선 강도를 나타낸 경우, 기판의 원주 방향과 반경 방향 간의 Co (002)면의 전자선 회절선의 강도비가 3 이상이고, 또한 (ii)고 Cr 농도 영역에 의하여 저 Cr 농도 영역이 구획화된 편석 구조를 가지며, 그 구획화된저 Cr 농도 영역의 지름이 80 내지 500Å 의 범위이고, 또한 구획화된 저 Cr 농도 영역의 개수가 600 내지 1500 개 /μ㎡ 인 것을 특징으로 하는 세로형 자기 기록 매체.

Description

길이방향 자기 기록매체

제 1도는 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 에서 얻어진 구획화된 저 Cr 농도 영역의 개수와 보자력 Hc와의 관계를 나타내는 그래프.

제 2도는 실시예 5 내지 8 및 비교예 2 및 3 에 있어서의 중심선 평균 거칠기 Ra와 자성층의 보자력 이방비(Hc// /Hc⊥)와의 관계를 나타내는 그래프.

제 3도는 실시예 5 내지 8 및 비교예 2 및 3에 있어서의 기판의 중심선 평균 거칠기 Ra와, 자성층의 hcp 구조의 전자선 회절에 의한 Co(002) 면 내의 전자선 회절링의 기판 원주 방향과 반경 방향간의 강도비 와의 관계를 나타내는 그래프.

제 4도는 실시예 5 내지 8 및 비교예 2 및 3 에 있어서의 자성층의 Co(002)면 내의 전자선 회절링의 원주 방향과 반경 방향간의 강도비와 보자력 이방비 (Hc// /Hc⊥)와의 관계를 나타내는 그래프.

제 5도는 본 발명의 길이방향 자기 기록 매체를 얻는데 적당한 스파터링 장치의 일예를 나타내는 개략 구성도.

제 6도는 투과형 전자선 회절에 의한 각 회절링과 Co 결정 배향면과의 위치 관계를 나타내는 설명도

제 7도 내지 제 11도는 각각 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 의 자성층의 Cr의 편석 구조를 나타내는 금속 조직의 투과형 전자 현미경 사진의 일예. 배율은 40만배 이다.

제 12도는 실시예 5 의 자성층의 결정구조를 나타내는 투과형 전자 현미경 사진의 일예. 배율은 40만배 이다.

제 13도는 실시예 6 의 자성층의 결정구조를 나타내는 투과형 전자 현미경 사진의 일예. 배율은 40만배 이다.

제 14도는 실시예 7 의 자성층의 결정구조를 나타내는 투과형 전자 현미경 사잔의 일예. 배율은 40만배 이다.

제 15도는 실시예 8 의 자성층의 결정구조를 나타내는 투과형 전자 현미경 사진의 일예. 배율은 40만배이다.

제 16도는 비교예 3 의 자성층의 결정구조를 나타내는 투과형 전자 현미경 사진의 일예. 배율은 40만배 이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 : 타게트, 2 : 기판홀더,

3 : 기판, 4,4′: 중간 전극,

5 : 스파터링용 전원, 6 : 중간 전극용 전원,

7 : (100)면 회절선, 8 : (002)면 회절선,

9 : (101)면 회절선, 10 : (102)면 회절선,

11 : (110)면 회절선, 12 : (103)면 회절선,

A-A',C-C'선,D-D'선,E-E'선,F-F'선,G-G'선 : 기판의 원주 방향(텍스튜어 방향),

B-B'선 : 기판의 반경 방향

본 발명은 기록층 명에서 세로(longitudinal) 방향의 자성에 의해 정보가 기록되어 지는 길이방향 자기 기록 매체로서 그 자기 특성이 현저히 향상된 자기 기록 매체에 관한 것이다.

근년에, 자기 디스크 장치, 플로피 디스크 장치 또는 자기 테이프 장치 등의 자기 기록 장치의 적용 범위가 급격히 증대되고, 그 중요성이 증가되어 왔다. 따라서 이와같은 장치에 사용되는 자기 기록 매체에 관하여, 그 기록 밀도가 현저히 향상되고 있다.

이와같은 자기 기록 메체에 관하여는, 금후 다시 고도화된 기록밀도를 달성하는 것이 요구되고 있다. 그 때문에 자기 기록층이 큰 보자력을 가질 필요가 있게되며, 동시에 길이방향 자기 기록 매체는 매체의 원주 방향으로 자기 기록을 행하기 때문에, 매체의 원주 방향의 자기 특성이 매체의 직각 방향의 특성에 비해 더욱 우수할 필요가 있게 된다.

길이방향 자기 기록 매체의 자성층으로서, Co-Ni-Pt 계 및 비자성 Cr 기초층을 갖는 Co-Ni 계, Co-Ni-Cr 계, 또는 Co-Cr 계 등이 알려져 있다. 그러나 고 기록밀도 매체로서 이들의 보자력은 충분하지 않고, 또 기록 방향의 자기 특성을 이 기록 방향의 직각 방향에 비해서 충분히 양호하게 되어 있지 못하다.

또한 제 11회 일본 응용 자기 학회 학술 강연 개요집, 18, (1987) 에서 , 비자성 Cr 기초층을 설치한 Co-Ni-Cr 자성층의 보자력은 기판 온도를 높임으로써 증가하는 것이 보고 되었다.

이 이유로서는 자성층의 Cr 편석 (segregation)이 결정입계로 촉진 되는 것이라고 추정되고 있다. 그러나 이것은 추론이고 확인 되어 있지 않다. Cr 의 편석 상태는, 후술하는 바와 같이, 층 형성 조건에 따라 변화한다. 길이방향 자기 기록 매체의 요구되는 자기 특성을 달성하기 위해서 편석 상태를 제어하는 방법이 중요한 문제가 되고 있다. 또한 자성층의 결정배향성을 제어하는 방법이 중요한 문제이다. 그러나 상술한 보고에서는, 결정성에 변화가 없다고 보고되어 있고, 또 기판 온도를 290℃ 정도에 까지 높히게 되면 기판의 평면성 및 기판의 자화 등에서 실용성이 제한된다.

Co 와 Cr을 주성분으로 한 수직 자기 기록 매체에 있어서, 결정립 내에서의 Cr 의 석출 상태가 자기 특성에 크게 영향을 미치는 것이 Jpn. J. Appl. Phys. 24(1985) L951 및 IEEE Trans. Mag. MAG-23 (1987) 2061 등에서 보고 되어 있다. 즉, Cr 의 편석에 의해, 결정립 내에서 자기 기록층에 수직 방향에서 강자성 고 Co 영역이 판상으로 주기적으로 형성됨으로써, 자기층에 수직인 방향에서의 자기 특성, 예를들면 수직 방향의 보자력 및 수직 자기 이방성 정수가 현저하게 향상시키는 것이 보고 되어 있다. 또한 특개소 255813/1988 호에는, 편석 영역의 평균 주기를 30 내지 300Å 수준으로 조정하면 수직 자기 특성이 향상된다는 것이 기재되어 있다. 그러나 이 메카니즘에 의하면, 자기층 면에 수직인 방향을 세로로 하는 판상 편석 구조에 의해 고 Cr 농도 영역으로 둘러싸인 고 Co 영역의 Co 결정면(002) 는 자기층면에 수직 방향으로 강하게 배항되고, 또 판상 구조에 의한 형상 자기 이방성의 중첩으로 수직 자기 이방성이 생긴다.

이와같은 Cr의 편석 구조는, 수직 자기 기록 매체로서의 최적이라 할지라도, 길이방향 자기 기록 메체에는 자화 방향이 다르고, 세로 방향의 자기 특성이 저하 되기 때문에 적당하지 않다.

또한 특공소 53770/1986 호는 Co 와 Cr, 또는 Co 와 Cr 와 Ni 를 주성분으로 하는 수직 자기 기록 메체에 있어서, 자성층의 결정면에 Cr을 편석시켜 내식성을 향상시킬 수 있는 것이 개시되어 있지만, 이 경우도 수직 자기 특성을 위한 발명이고, 길이 방향 자기 기록 매체로서는 부적당하다.

또한 기록 방향의 자기 특성을 향상시키기 위하여, 예를들면, 원주 방향에 텍스튜어를 갖는 기판상에 자성층을 형성하여 디스크 매체의 원주 방향으로 양호한 자기 이방성을 부여 하는 시도가 있었지만, 그 효과는 실용적인 표면 거칠기도의 범위에서는 현저 하지 않다. 현저한 자기이방성을 부여하기 위해서, J. Appl. Phys. 55(1984) 15의 보고와 같이, 원주 방향으로 텍스투어를 갖는 기판을 사용하고, 이 기판을 회전 시키면서 경사 입사(oblique incidence)로 자성층을 형성 시킨다. 그러나 이 방법은 제품을 양산 하는 데에는 부적당 하다.

그러므로 높은 보자력을 얻기 위한 길이방향 자기 기록 매체에 적합한 Cr의 편석 구조는 아직 알려져 있지 않고, 더우기 기록 방향으로 자기 특성을 향상 시키는 실용적인 수단이 없었다.

본 발명자들은, 길이방향 자기 기록 매체로서 Co 및 Cr 을 주성분으로 하는 합금자성층을 사용하는 경우, 최적의 자기 특성을 얻기 위하여서는, 다만 Cr을 편석 시킨다든가, 단지 결정을 면내 배향시킨 자성층 만으로는 불충분하고, 높은 보자력을 얻기 위해서는 Cr의 편석 상태를 상세히 제어하고, 또한 특정 방향에서 양호한 결정 자기 이방성을 부여하기 위해서는 결정 배향의 제어, 그리고 그를 위해 자성층을 형성하는 기판의 성질을 제어하는 것이 중요하다는 발견에 의거하여 본 발명에 도달했다.

즉, 본 발명은 원주 방향으로 중심선 평균 거칠기 Ra 가 20Å 이상의 텍스튜어를 갖는 비자성 기판과 이 기판 위에 형성된 Co 및 Cr을 주성분으로 하는 합금 자성층을 갖는 길이방향 자기 기록 매체이고, 상기 합금 자성층이 (ⅰ) hcp 결정 구조의 결정 배향도를 투과형 전자선 회절법에 의한 전자선 회절의 회절선 강도로 나타낸 경우, 기판의 원주 방향과 반경 방향간의 Co (002) 면의 전자선 회절선의 강도비가 3 이상이고, 또한 (ⅱ) 고 Cr 농도 영역에 의하여 저 Cr 농도 영역이 구획화된 편석 구조를 가지며, 그 구획화된 저 Cr 농도 영역의 지름이 80 내지 500Å 의 범위이고, 또한 구획화된 저 Cr 농도 영역의 개수가 600 내지 1500 개 /μ㎡인 것을 특징으로 하는 길이방향 자기 기록 매체를 요지로 하는 것이다. 이에 의하여 디스크의 원주 방향으로 높은 보자력 및 우수한 자기 이방성을 얻을 수 있다.

이하에 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

본 발명의 길이방향 자기 기록 매체는 원주 방향으로 중심선 평균 거칠기 Ra 가 20Å 이상이 텍스튜어를 갖는 비자성 기판과 이 기판 위에 형성된 Co 및 Cr을 주성분으로 하는 합금 자성층을 갖는 길이방향 자기 기록 매체이고, 자기 합금 자성층이 (ⅰ) hcp 결정 구조의 결정 배향도를 투과형 전자선 회절법에 의한 전자선 회절의 회절선 강도로 나타낸 경우, 기판의 원주 방향과 반경 방향간의 Co (002)면의 전자선 회절선의 강도비가 3 이상이고, 또한 , (ⅱ) 고 Cr 농도 영역에 의해 저 Cr 농도 영역이 구획화된 편석 구조를 가지며 그 구획화된 저 Cr 농도 영역의 지름이 80 내지 500Å의 범위이고, 또한 구획화된 저 Cr 농도 영역의 개수가 600 내지 1500 개 / μ㎡ 인 것을 특징으로 한다.

디스크의 원주 방향으로 우수한 자기 이방성을 얻기 위하여, 본 발명자들은 여러 가지의 원주 방향의 텍스튜어를 설치한 디스크 기판을 사용하여, Cr을 주성분 으로한 비자성 기초층을 스파터링으로 형성하고, 이어서 Co-Cr 합금 자성층을 스파터링으로 형성하여 검토한바, 양호한 자기 이방성을 얻기 위해서는, 기판의 중심선 평균 거칠기 Ra가 200Å 이상인 면 거칠기도의 텍스튜어을 가진 기판이 필요 했다. 한편 기판의 중심선 평균 거칠기 Ra를 크게 하면, 헤드와 디스크의 충돌, 헤드 균열의 위험성이 증대 하므로 비 실용적이다.

본 발명자들은 자기 이방성의 발현 메카니즘에 관하여 다시 검토한 결과, 결정 배향성과 자기 이방성과의 사이에 명확한 상관이 있음을 알아냈다.

즉, Co 및 Cr을 주성분으로 하는 합금 자성층은 hcp 결정 구조를 취하고, 그 용이 자화축은 Cr (002) 방향이고, 그리고 투과형 전자선 회절이 Co(002) 면 회절선의 원주 방향과 반경 방향의 강도비가 3 이상, 바람직하게는 5 이상, 더욱 바람직하게는 7 이상의 크기로 하면, 상기의 . J. Appl3. Phys. 55(1984) 15 와 같이, 경사 입사에 의한 형상 이방성의 효과를 사용하지 않아도, 원주 방향으로 현저하게 양호한 자기 이방성이 얻어짐을 알았다. 동시에, 비자성 기판에의 텍스튜어는 원주 방향으로 중심선 평균 거칠기 Ra 가 20Å 이상, 바람직하게는 30 내지 300Å, 더욱 바람직하게는 50 내지 300Å 이 되도록 조정함으로써 양호한 전자선 회절 강도비가 얻어진다. 여기서 원주 방향의 텍스튜어는 대부분의 텍스튜어가 원주 방향으로 정렬되어 있다는 것을 의미한다.

Co 합금 자성층의 결정 배향을 변화시키는 방법으로서는, 예를들면 전자 통신 학회 기보 CPM 85-108.9 (1985)에 Co-Cr 합금의 수직 자성층을 스파터링으로 형성할때에, 기판에 바이어스 전압을 인가하면서 형성하면 자성층 면에 평행하게 결정면 Co (002)의 배향이 좋아진다는 것이 보고되어 있다. 그러나. 길이방향 자기 기록 매체로서는, 반대로 결정의 Co (002) 면을 자성층 면에 수직으로 배향 시킬 필요가 있으며, 또 그것만으로는 충분한 자기 이방성을 얻을 수 없으며, 또한 기록 방향으로 용이하게 자화축이 정렬되도록 결정을 배향시킬 필요가 있다.

hcp 구조를 취하는 Co 합금 자성층의 용이 자화측은 C 축이고, 자성층에 평행한 C 측의 배향을 측정하는 데에는, 투과형의 전자선 회절법에 의하여 Co (002) 면의 회절링의 강도를 측정함이 바람직 하다.

결정 배향도의 비는 투과형 전자 현미경으로 자성층을, 그리고 전자선 회절법으로 회절 패턴을 관찰하여, Co (002) 면의 회절링의 원주 방향 (텍스튜어 방향)과 반경 방향에 관하여 각각 빛의 투과량에서 흑화도를 구하고 이것을 대비 함으로써 구할 수 있다.

본 발명에 있어서는, 특정한 Cr 편석 구조에 의하여 높은 보자력 및 디스크 원주 방향으로 우수한 자기 이방성을 얻을수 있다.

즉, 고 Cr 농도 영역에 의하여 저 Cr 농도 영역이 구획화된 편석 구조이다. 이 편석 구조에서는 구획화된 저 Cr 농도 영역의 지름이 80 내지 500Å 범위이고, 또 구획화된 저 Cr 농도 영역의 개수는 600 내지 1500 개 / ㎛2 이다.

고 Cr 농도 영역과 구획화된 저 Cr 농도 영역에 관해서, EDX(에너지 분산형 X 선 분광기) 분석에 의한 조성비로 부터, 고 Cr 농도 영역의 Cr은 30at % 이상으로 추정되고, 고 Cr 농도 영역이 비자성 상태가 되어 있음이 공지 문헌, 예를들면 IEEE Trans. Mag. MAG-14 (1978) 849 로 부터 추측된다. 따라서, 본원의 편석 구조는 강자성 영역이 비자성 영역에 둘러싸인 상태가 되어 있는 것으로 추정된다. 고 Cr 농도 영역과 저 Cr 농도 영역의 조성차는 각 영역의 자기 특성차 및 분석 정밀도의 문제로 인해 간단히 결정하기 어렵지만, 일반적으로 고 Cr 농도 영역이 비자성, 즉 약 30at % 이상이고, 저 Cr 농도 영역의 조성은 강자성 조성 즉, 약 25at % 이하의 조성이 바람직하다. 그러나 고 Cr 농도 영역이 비자성이 아니라도 Cr 양이 약 5at % 정도의 차가 있으면, 자발 자화의 크기의 차이로 인해 자기 이방성 에너지가 증대하여, 결과적으로 보자력은 증가한다고 추측된다.

고 Cr 농도 영역의 폭은 약 2 내지 5nm이다. 또 구획화된 저 Cr 농도 영역의 개수가 600개/μ㎡ 미만에서는 보자력의 증가 효과가 없고, 또한 1500개/μ㎡를 초과해도 보자력의 증가 효과가 없다. 따라서 저 Cr 농도 영역의 개수는 600 내지 1500개/μ㎡, 바람직한 범위로서는 800 내지 1500 개/μ㎡ 이다. 저 Cr 농도 영역의 지름은 각각 대략 80 내지 500Å의 범위이다. 이 범위를 벗어나면 보자력이 저하 하는 경향이 있다.

합금 자성층의 Cr의 농도에 관해서는, 특히 한정하는 것은 아니지만, Co에 대해서 6at % 이상이 되면 고 Cr 영역의 형성이 명료해지므로, Cr 농도에 관해서는 6 내지 25at%의 범위가 바람직하다. 또한 Co 와 Cr에 다른 첨가 원소, 예를들면 Ta, Nb, Pt, Pd, Ni, Zr, W, Mo, Hf 등을 첨가해도 좋다. 그 경우의 첨가량은 통상 Co 및 Cr에 대해서 10 원자 % 미만, 바람직하게는 6원자 % 미만이다.

고 Cr 농도 영역 및 저 Cr 농도 영역의 편석 구조는 다음과 같은 방법으로 분석할 수 있다.

즉, 자성층을 염산 수용액 등으로 기판에서 박리하고, 묽은 왕수 등에 첨지시켜 저 Cr 농도 영역을 선택적으로 용출시킨뒤, 투과형 전자 현미경으로 촬영하고, 이 사진에 대해 적절한 화상 처리를 하여 저 Cr 농도 영역과 고 Cr 농도 영역과의 대비를 명확하게 한다. 그런다음, 고 Cr 농도 영역에서 구획화시킨 저 Cr 농도 영역의 개수를 측정한다.

저 Cr 농도 영역의 지름은 구획화된 저 Cr 영역의 표면적에서 원의 직경으로 환산하여 구할 수 있다.

이와같은 자성층이 형성되는 한에는, 상기한 결정 배향 및 특성을 갖는 자성층을 구비한 자기 기록 매체를 얻는 층형성 방법에 대해서는 특별한 제한은 없다.

이와같은 자성층의 형성은 기판의 표면 형상, 자성층의 조성 및 층형성 조건의 조정에 의하여 제어될 수 있다. 이하에 층형성 방법의 일예를 설명한다.

비자성 기판에 관해서는 특별한 제한은 없고, 통상, 무전해 도금법에 의하여 Ni-P층을 설치한 AI 합금판이 사용되지만, 기타, Cu, Ti 등의 금속기판, 유리기판, 세라믹기판, 수리 기판등을 사용할 수도 있다. 이와같은 비자성 기판 위에 원주 방향으로 중심선 평균 거칠기 20Å 이상인 텍스튜어를 설치한 후, Cr을 주성분으로 하는 비자성 기초층(이하 「Cr계 기초층」이라 칭하는 적이 있음.)을 통상 스파터링에 의하여 층두께 500 내지 2000Å 정도로 설치하고, 계속하여 Co 및 Cr를 주성분으로 하는 합금 자성층을 스파터링으로 형성한다.

스파터링 방식은 직류 마그네트론 스파터링법 또는 고주파 마그네트론 스파터링 법이 좋다.

합금 자성층을 형성하는데 있어서는, 기판이 플라즈마 포텐셜에 대해서 상대적으로 부(negative)가 되도록 바이어스 전압을 인가 하면서 스파터링을 실시함으로서, 상기한 결정 배향 및 특성을 갖는 자성층을 만족스럽게 형성시킬 수가 있다. 바이어스 전압의 인가는 Cr계 기초층 형성시부터 실시해도 좋다. 또 바이어스 전압의 크기는 스파터링 장치의 구조에 따라 변하지만, 보통 40 내지 400V, 바람직하게는 50 내지 250V 정도이다. 또한 상기한 바이어스 전압의 인가는 기판 전위를 접지 전위에 대해서 부로 만드는 방법, 또는 기판을 접지 전위로 유지한 채로, 플라즈마 전위를 접지 전위 보다 높게 하는 방법중, 어느것을 사용해도 좋다. 예를들면, 타게트 근방의 플라즈마 영역에 중간 전극을 설치하고, 비자성 기판 및 스파터링 장치 본체의 접지부에 정(positive)의 전위, 예를들면 40내지 400V, 바람직하게는 50내지 250V의 전압을 인가한 상태에서, 스파터링법에 의하여 층 형성하는 것을 들 수 있다. 스파터링 동안의 압력은 일정한 플라즈마 상태를 얻을수 있도록, 초기 도달 진공도인 3×10^-6Torr이하, 실용적으로는 1×10^-3Torr 내지 20×10^-3Torr로 한다. 또한 층형성 동안의 기판 온도를 140 내지 270℃ 특히 200 내지 270℃로 하는 보자력 증대의 점에서 바람직하다.

자성층의 형성을 Ar 분위기에서 실시하여 바이어스 전압을 인가한 경우에는 자성층 중에 Ar 가 혼입되어 있는 경우가 있다. 그 양은 0.2 내지 1.5at % 정도로, 통상은 바이어스 전압을 인가하지 않는 스파터링의 경우 보다 많다.

자성층의 막 두께는 자기 기록 매체로서 요구되는 특성에 따라 적절히 결정 하면 좋고, 통상, 300 내지 1500Å가 바람직하다.

본 발명의 자기 기록 매체의 실제적 이용에 있어서 자성층 위에 100 내지 500Å 정도의 탄소질 또는 산화물, 예를들면, Si0₂, Zr0₂등의 보호층을 형성하고, 다시 필요에 따라서 불소계 혹은 지방족 계의 액체 또는 고체 윤활제 층을 5 내지 50Å 두께 정도로 형성하여 양호한 내구성 및 내식성을 부여함이 바람직하다.

이하에 본 발명을 실시예에 의하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하의 특정한 실시예에 한정되는 것은 아니다.

이하의 실시예에 있어서, 자성층의 전자선 회절선의 원주 방향과 반경 방향과의 강도비(결정 배향성)는 다음의 방법에 따라서 측정했다.

투과형 전자 현미경(히다찌 Ltd제, H-9000NA, 가속 전압 300KV)으로 자성층에 제한 시야 전자선 회절을 실시하고 검토했다. 회절은 제한 시야 회절을 사용하고, 5μm 지름 영역의 회절 무늬를 카메라 길이 1.0m로 필름상에 촬영 했다. 노출 시간은 회절링의 흑화도가 노출 시간과 선형 관계에 있는 범위로 하고, 회절링의 흑화도를 마이크로 광도계(닛뽕 덴시 K.K제, JMD-2C 모델, 슬리트 500μm×100μm)로 500μm×100μm 의 광점으로 네가티브(negative)를 주사시켜, 빛의 투과량을 구하여, 하기 (I)식에서 산출했다.

D=log(1/T) ……………………………………………… (I)

여기에서, D는 흑화도, T는 빛의 투과량이다.

강도비는 Co (002)면의 회절링의 원주 방향(텍스튜어 방향)의 흑화도와 반경 방향의 흑화도와의 비이다. 즉, 상기 투과형 전자 회절에 의한 각 회절링과 Co 결정면과의 위치 관계는 제 6 도에 나타낸 바와 같다. 제 6 도를 참조하여 A-A′선(원주방향)과 회절링 (8) 과의 교점에서의 흑화도와, B-B′선(반지름 방향)과 회절링 (8) 과의 교점에서의 흑화도의 비값을 구했다.

전자선 회절의 필름은 후지 사진 필름사제 전자 현미경 필름FG-ORTHOCHROMATIC을 사용했다. 노출 시간은 0.5 내지 3 초이고, 흑화도와 선형 관계가 유지되어 있는 범위로 했다.

또, 자성층의 Cr 편석 구조는 다음의 방법에 따라서 조사 했다.

단위 면적당의 고 Cr 농도 영역에서 구획화된 저 Cr 농도 영역의 개수는 자성층을 35wt % 염산 : 물의 비율이 15ml : 100ml의 수용액으로 박리후, 이것을 0.75N 질산과 6N 염산의 1 : 1 혼합액을 1/16으로 물로 희석한 묽은 왕수증에 30시간 침지에서 저 Cr농도 영역을 선택적으로 용출시킨후, 자성층을 직접 투과형 전자 현미경으로 배율 10만배로 그 형상을 촬영하고, 40만배로 확대하여, 이 투과형 전자 현미경 사진을 화상 처리 함으로서 구했다.

화상 처리법은 고 Cr 농도 영역(흑)과 저 Cr 농도 영역(백)의 대비차 50%를 슬라이스 레벨로 하고, 2 치화상을 작제하고, 50nm²이하의 점상의 고 Cr 농도 영역을 백그라운드로서 제거한후, 저 Cr 농도 영역을 에워싸는 고 Cr 농도 영역의 10nm 미만의 파선(broken line)을 보정하여 고 Cr 농도 영역이 연속되어 있다고 간주하는 방식으로 실시했다. 10nm의 길이는 구획화된 저 Cr 농도 영역의 평균 원주 길이의 10% 이하였다.

이와같은 식으로, 고 Cr 농도 영역에 의하여 구획화된 저 Cr 농도 영역의 개수를 측정했다. 저 Cr 농도 영역의 지름은 구획화된 저 Cr 농도 영역의 면적에서 원의 직경으로 환산했다. 임의로 관찰한 0.5μm×0.5μm 면적 이내의 저 Cr 농도 영역 지름의 평균치를 아울러 구했다.

실시예 1 내지 4 및 비교예 1

내경 25mm, 외경 95mm의 알루미늄 합금 디스크 기판에 무전해 도금 법으로 비자성 Ni-P층을 25μm 두께로 도금하고, 그 표면을 경면(mirror surface) 연마한 후, 원주 방향으로 텍스튜어링을 하여 중심선 평균 거칠기 Ra 140Å(JIS BO 601로 측정, 이하에서도 동일 적용함)의 홈을 원주 방향으로 설치 했다. 거칠기는 촉침식 거칠기 계측기(Rank Taylor Hobson Ltd., 112/1037, Taly Step, 촉침 형상 0.2μm×0.2μm)로 지름 방향으로 측정했다.

이 비자성 기판을 고주파(13.56MHz) 마그네트론 스파터링 장치에 장착하고, 1×10-6Torr까지 이 장치를 배기한후, 기판 온도를 210°C로 가열하고 Ar가스를 5×10-3Torr 까지 주입하고., 8/8W/cm²의 전력으로 Cr 층을 1,500Å 두께로 형성하고, 계속하여 Co₈₄Cr₁₆자성층을 700Å 두께로 형성했다. 이때, 스파터링 장치의 전극 배치는 제 5도에 나타낸 바와 같다. 제5도는 스파터링 장치의 개략 구성도이고, 도면 부호 1은 타게트, 2는 기판 홀더, 3은 기판, 4 및 4′는 중간 전극, 5는 스파터링용 전원, 6은 중간 전극용 전원이다. 즉, 타게트(1)의 외주부 근방에 중간전극(4 및 4′)을 설치하고, 중각 전극에 기판 (3)에 대해서 정(positive)의 전위로 인가하여 플라즈마 포텟셜 전위에 높여서 기판 (3)의 전위가 플라즈마 전위에 대해서 부가 되도록 하면서 스파터링을 실시했다. 실시예 1 내지 4는 이 중간 전극 (4 및 4′)의 전위를 표 1에 나타낸 바와 같이 변화시켜서 층형성을 실시한 것이다. 비교예 1 은 중간 전극(4 및 4′)의 전압을 인가하지 않은 경우이다. 이렇게 해서 얻어진 자성층에 대해서는, 상술한 방법으로, 저 Cr 농도 영역의 개수, 지름, 평균 지름 및 결정의 Co (002) 면의 원주 방향과 반경 방향의 배향비 (강도비)를 구했다. 자성층은 어느것이나 고 Cr 농도 영역에 의해 저 Cr 농도 영역이 구획화된 편석 구조이고, 구획화된 저 Cr 농도 영역중 95% 정도 이상이 지름이 80 내지 500Å였다. 또, 스파터링 후의 각 기판에 대하여 보자력(Hc)을 시료 진동형 자력계로 인가자계 5K 에르스텟(0e)에서 측정 했다. 그 결과를 표 1 및 제 1 도 (저 Cr 농도 영역의 개수와 보자력 Hc와의 관계) 에 나타냈다. 또 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 의 자성층의 Cr 편석 구조를 나타내는 금속 결정 구조에 대한 투과형 전자 현미경 사진을 각각 제 7 도 내지 제 11 도에 나타냈다.

[표 1]

또한, 실시예 2의 자성층에 대해서는, 묽은 왕수로 에칭하기 전의 자성층과 에칭후의 자성층의 녹다 남은 부분을 전술한 투과형 전자 현미경에 연결한 에너지 분산형 X선 분광기(KEVEX 사제 DELTA-3 형)로 분석하여 Co 와 Cr의 특성 X 선 강도비를 구했다. 분석 영역은 에칭전에는 지름이 500nm인 2개의 점, 에칭 후에는 지름이 10nm인 4개의 점으로서 각각 임의로 선택했다. 분석 결과를 표 2에 나타낸다.

[표 2]

녹다 남은 부분은 명백하게 고 Cr 농도의 편석 영역이다. 또한 제 7도 내지 제 11도의 전자 현미경 사진에서 알수 있듯이, 고 Cr 농도 영역에 의해 저 Cr 농도 영역이 구획된 구조가 됨으로써 보자력이 향상된다. 또한 표 1 및 제 1도로 부터, 상기 구획된 저 Cr 농도 영역의 개수에 보자력의 최적 범위가 있음이 분명하다.

실시예 5 내지 8 및 비교예 2 및 3

Ni-P기판 표면의 텍스튜어링 가공 조건을 제어하는 원주 방향에서의 기판 표면의 중심선 평균 거칠기 Ra를 여러가지로 변경한 기판을 사용하여 자성층의 결정 Co (002) 면의 배향 강도비와 보자력의 이방비의 관계에 관하여 검토했다. 스파터링 조건은 실시예 5 내지 8 에서는 중간 전극의 전압을 + 100V로 하고 비교예 2 내지 3 에서는 중간 전극의 전압을 OV로 한것 이외는 실시예 1과 동일하다.

보자력 이방비는 시료 진동형 자력계로 시료 면내에 텍스튜어 방향과 평행하게 자개를 인가하여 측정한 보자력 (Hc//)과 텍스튜어 방향과 직각으로 자개를 인가하여 측정한 보자력 (Hc⊥)과의 비 로서 구했다.

결정 배향성 (자성층의 전자 회절선의 강도비) 의 측정은 상술한 방법으로 실시했다.

그 결과를 표 3, 제 2도 (중심선 평균 거칠기 Ra와 보자력 이방비 Hc// / Hc⊥와의 관계도), 제 3도 (중심선 평균 거칠기 Ra 와 Co (002) 면 전자선 회절선 강도비와의 관계도) 및 제 4도 ( Co (002) 면 전자선 회절선 강도비와 보자력 이방비 Hc// / Hc⊥와의 관계도)에 나타냈다. 또한 실시예 5 내지 8 및 비교예 3 의 자성층의 투과형 전자 현미경 사진을 각각 제 12도 내지 제 16도에 나타낸다.

자성층은 어느것이나 고 Cr 농도 영역에 의해 저 Cr 농도 영역이 구획화된 편석 구조이고, 구획화된 저 Cr 농도 영역의 95% 정도 이상이 지름이 80 내지 500Å의 범위이고, 저 Cr 농도 영역의 개수는 800 내지 1000개 /μm², 평균 지름은 190 내지 200Å였다.

[표 3]

실시예 5 내지 8 에서 Co (002)면 전자 회절선 링의 강도는 이방성이고, 비교예 2 및 3 에서는 등방성 임을 알 수 있다. 또한 표 3, 제 2 도 및 제 3 도에서 중간 전극에 전압을 인가 하면서 스파터링하면, 중심선 평균 거칠기 Ra의 증가에 따라서, 전자선 회절의 Co (002) 면의 기판 원주 방향과 반경 방향의 회절선 강도비가 증가하고, 보자력의 이방비가 증가 하는 것을 알 수 있다. 또한 보자력 뿐만 아니라 자기 특성의 각 형비(squareness ratio)도 증가함을 알았다.

제 4도로부터 Co (002)면의 전자선 회절선 강도비와 보자력의 이방비 간에는 명료한 상관 관계가 있음을 알 수 있다.

원주 방향으로 중심선 평균 거칠기 Ra 가 240Å 인 텍스튜어를 갖는 기판을 고주파 마그네트론 스파터링 장치에 장착하고, 1×10^-6Torr까지 이 장치를 배기한후, 기판 온도를 250°C로 가열하고, Ar 가스를 5×10^-3Torr까지 주입하고, 8.8W/cm²의 전력으로 Cr 층을 1600Å 두께로 형성하고, 계속해서 Co₈₄Cr₁₆at %의 자성층을 600Å 두께로 형성 했다. 이 자성층을 상술한 방법으로 측정하여 저 Cr 농도 영역의 개수, 지름, 평균 지름 및 결정Co (002)면의 원주 방향과 반지름 방향의 전자선 회절 강도비를 구했다. 자성층은 고 Cr 농도 영역에 의해 저 Cr 농도 영역이 구획화된 편석 구조이고, 구획된 저 Cr 농도 영역의 95% 정도 이상이 지름이 80 내지 500Å의 범위 였다. 또, 상술한 방법에 의하여 자기 특성을 측정했다.

결과를 표 4 에 나타낸다.

[표 4]

이상 상술한 바와같이, 본 발명의 자기 기록 매체는 기록 방향인 기판의 원주 방향으로 양호한 자기 특성을 갖고, 또한 높은 보자력을 가진 길이방향 자기 기록 매체를 얻을 수가 있다.

Claims

원주 방향으로 중심선 평균 거칠기 Ra가 20Å 이상인 텍스튜어를 갖는 비자성 기판과, 이 기판위에 형성된 Co 및 Cr을 주성분으로 하는 합금 자성층으로 구성되고, 상기 합금 자성층이 ( i ) hcp 결정 구조의 배향도를 투과형 전자선 회절법에 의한 전자선 회절의 회절선 강도로 나타낸 경우, 기판의 원주 방향과 반경 방향 간의 Co (002) 면의 전자선 회절선의 강도비가 3 이상이고, 또한 (ii) 고 Cr 농도 영역에 의하여 저 Cr 농도 영역이 구획화된 편석 구조를 가지며, 그 구획화된 저 Cr, 농도 영역의 지름이 80 내지 500Å의 범위이고, 또한 구획화된 저 Cr 농도 영역의 개수가 600 내지 1500 개/μm²인 것을 특징으로 하는 길이 방향 자기 기록 매체.
제 1항에 있어서, 상기 비자성 기판이 원주 방향으로 중심선 평균 거칠기 Ra 가 30 내지 300Å인 텍스튜어를 갖는 것을 특징으로 하는 길이 방향 자기 기록 매체.
제 1항에 있어서, 상기 비자성 기판이 원주 방향으로 중심선 평균 거칠기 Ra가 50 내지 300Å인 텍스튜어를 갖는 것을 특징으로 하는 길이방향 자기 기록 매체.
제 1항에 있어서, 상기 합금 자성층의 hcp 결정 구조의 배향도가, 기판의 원주방향과 반경 방향간에서 Co (002) 면의 전자선 회절선의 강도비가 5 이상인 것을 특징으로 하는 길이방향 자기 기록 매체.
제 4항에 있어서, 상기 강도비가 7 이상인 것을 특징으로 하는 길이방향 자기 기록 매체.
제 1항에 있어서, 고 Cr 농도 영역과 저 Cr 농도 영역의 Cr 농도 차가 5at% 이상인 것을 특징으로 하는 길이방향 자기 기록 매체.
제 1항에 있어서, 고 Cr 농도 영역의 Cr 농도가 30at% 이상이고, 저 Cr 농도 영역의 Cr 농도가 25at% 이하인 것을 특징으로 하는 길이방향 자기 기록 매체.
제 1항에 있어서, 상기 구획화된 저 Cr 농도 영역이 95% 이상이 80 내지 500Å 범위의 지름을 갖는 것을 특징으로 하는 길이방향 자기 기록 매체.
제 1항에 있어서, 상기 구획화된 저 Cr 농도 영역의 개수가 800 내지 1500 개/μm²인 것을 특징으로 하는 길이 방향 자기 기록 매체.
제 1항에 있어서, 상기 합금 자성층의 Cr 농도가 Co 에 대하여 6at% 이상인 것을 특징으로 하는 길이방향 자기 기록 매체.
제 1항에 있어서, 상기 합금 자성층의 Cr 농도가 Co 에 대하여 6 내지 25at%인 것을 특징으로 하는 길이방향 자기 기록 매체.
제 1항에 있어서 상기 합금 자성층이 Ta, Nb, Pt, Pd, Ni, Zr, W, Mo 및 Hf 로 이루어진 군에서 선택되는 첨가 원소를 함유하는 것을 특징으로 하는 길이방향 자기 기록 매체.
제 12항에 있어서, 첨가 원소가 Co 및 Cr 에 대해서 10at%미만인 것을 특징으로 하는 길이방향 자기 기록 매체.
제 1항에 있어서, 텍스튜어를 갖는 상기 비자성 기판에 500 내지 2000Å 두께의 비자성 기초층을 통해서 상기 합금 자성층이 설치되어 잇는 것을 특징으로 하는 길이 방향 자기 기록 매체.
제 14항에 있어서, 상기 비자성 기초층이 Cr계 기초층인 것을 특징으로 하는 길이방향 자기 기록 메체.
제 1항에 있어서, 텍스튜어를 설치한 상기 비자성 기판이 Ni-P층을 무전해 도금법으로 형성한 AI 합금판인 것을 특징으로 하는 길이방향 자기 기록 매체.
제 1항에 있어서, 텍스튜어를 설치한 상기 비자성 기판이 금속 기판, 유기 기판, 세라믹 기판 및 수지 기판으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 길이방향 자기 기록 매체.
제 1 항에 있어서, 상기 합금 자성층의 막두께가 300 내지 1500Å인 것을 특징으로 하는 길이방향 자기 기록 매체.
제 1항에 있어서, 상기 합금 자성층 위에 보호층 및 / 또는 윤활층을 형성한 것을 특징으로 하는 길이방향 자기 기록 매체.
Ni-P 층을 무전해 도금법에 의하여 형성한 AI 합금판 위에 원주 방향으로 중심선 평균 거칠기가 20Å 이상인 텍스튜어를 설치한 비자성 기판과, 이 기판 위에 500 내지 2000Å 두께의 비자성 기초층을 통하여 설치된 Co 및 Cr 을 주성분으로 하는 합금 자성층으로 구성되고, 상기 합금 자성층이 (i) hcp결정 구조의 배향도를 투과형 전자선 회절법에 의한 전자선 회절의 회절선 강도로 나타낸 경우, 기판의 원주 방향과 반경 방향간의 Co (002)면의 전자 회절선의 강도비가 3 이상이고, 또한 (ii) 고 Cr 농도 영역에 의하여 저 Cr 농도 영역이 구획화된 편석 구조를 갖고, 그 구획화된 저 Cr 농도 영역의 지름이 80 내지 500Å의 범위이고, 또한 상기 구획화된 저 Cr 농도 영역의 개수가 600 내지 1500 개 / μm²이고, 상기 합금 자성층 위에 보호층이 다시 그위에 윤활층이 형성된 것을 특징으로 하는 길이방향 자기 기록 매체.