DE1521315C

DE1521315C - Method for producing a thin magnetic layer for recording media

Info

Publication number: DE1521315C
Application number: DE19651521315
Authority: DE
Inventors: Geoffrey Wappingers Falls Spehotis Dennis Elias Poughkeepsie Morrison John R Wappingers Falls NY Bate (V St A)
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1964-08-05
Filing date: 1965-07-28
Publication date: 1973-08-09

Description

a) eine erste magnetische Schicht wird so aufgedampft, daß die Einfallsrichtung parallel zur Schichtnormalen verläuft; "."".-.a) a first magnetic layer is vapor-deposited in such a way that that the direction of incidence runs parallel to the normal to the layer; "." ".-.

b) die erste Schicht wird im Vakuum oder in einer nichtoxydierenden Atmosphäre bis auf eine kritische Temperatur abgekühlt;b) the first layer is in a vacuum or in a non-oxidizing atmosphere except for cooled to a critical temperature;

c) sodann wird sie in einer oxydierenden Atmosphäre von der kritischen Temperatur bis aufc) then it is in an oxidizing atmosphere from the critical temperature up to

■ ■ Raumtemperatur abgekühlt;■ ■ cooled down to room temperature;

d) auf die erste Schicht wird im- Vakuum eine zweite magnetische Schicht so aufgedampft, daß der Winkel zwischen der Einfallsrichtung und der Schichtnormalen größer als 45° ist;d) a second magnetic layer is vapor-deposited onto the first layer in a vacuum, that the angle between the direction of incidence and the layer normal is greater than 45 °;

e) die Schichtanordnung wird in einer nichtoxydierenden Atmosphäre auf Raumtemperatur abgekühlt.e) the layer arrangement is in a non-oxidizing Atmosphere cooled to room temperature.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kritische Temperatur für die Abkühlung nach der ersten Aufdampfstufe bei 150° C oder darüber liegt.2. The method according to claim 1, characterized in that that the critical temperature for cooling after the first vapor deposition stage is 150 ° C or above.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kritische Temperatur für die Abkühlung nach der ersten Äufdampfstufe bei 60° C oder darunter liegt.3. The method according to claim 1, characterized in that that the critical temperature for the cooling after the first Äufdampfstufe is 60 ° C or below.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der zweiten Aufdampfschicht zwischen 100 und 1000 A beträgt.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the thickness of the second vapor deposition is between 100 and 1000 A.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der zweiten Aufdampfschicht zwischen 500 und 1000 Ä beträgt.5. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the thickness of the second vapor deposition is between 500 and 1000 Å.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig mit dem ferromagnetischen Stoff Schwefel in .. einer solchen Menge verdampft wird, daß der Schwefelanteil der magnetischen Schichten zwischen 0,5 und 4,0 Gewichtsprozent beträgt.6. The method according to claim 1, characterized in that simultaneously with the ferromagnetic Substance sulfur is evaporated in such an amount that the sulfur content of the magnetic layers is between 0.5 and 4.0 percent by weight.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufdampfung stoßweise in mehreren Dampfstrahlstößen von je zwischen 5 und 10 Sekunden Dauer durchgeführt wird.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the vapor deposition intermittently in several steam jets each lasting between 5 and 10 seconds.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Substratbahn, auf die die Magnetschicht durch mehrere Aufdampfstöße aufgebracht werden soll, an der Stelle der Aufdampfung mehrmals vorbeigeführt wird.8. The method according to claim 7, characterized in that the substrate web on which the Magnetic layer should be applied by several bursts of vapor deposition at the point of vapor deposition is passed several times.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsgeschwindigkeit der Substratbahn etwa 9 m/min beträgt und daß die Substratbahn mindestens fünfmal an der Aufdampfungsstelle vorbeigeführt wird.9. The method according to claim 8, characterized in that the speed of movement the substrate web is about 9 m / min and that the substrate web at least five times at the vapor deposition point is passed.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als magnetische Ausgangsstoffe für das Verdampfen möglichst reines Kobalt, Eisen oder Nickel, eine Kobalt-Eisen-Legierung oder Kobalt-' und Eisenlegierungen mit Nickel verwendet werden mit Ausnahme von Nickel-Eisen-Legierungen mit 75 bis 85 Gewichtsprozent Nickel und 25 bis 15 Gewichtsprozent Eisen.10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that as Magnetic starting materials for the evaporation as pure cobalt, iron or nickel as possible, one Cobalt-iron alloy or cobalt and iron alloys with nickel can be used with Exception of nickel-iron alloys with 75 to 85 percent by weight nickel and 25 to 15 percent by weight Iron.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zumThe invention relates to a method for

•Herstellen einer dünnen magnetischen Schicht mit einer Koerzitivfeldstärke von mehr als 100 Oersted für Aufzeichnungsträger in einer Vakuumapparatur durch Aufdampfen eines ferromagnetischen Stoffes auf einen Schichtträger, wobei Einfallswinkel von mehr als 45° zur Schichtriormalen benutzt werden.• Production of a thin magnetic layer with a coercive field strength of more than 100 Oersted for recording media in a vacuum apparatus by vapor deposition of a ferromagnetic substance on a layer support, using angles of incidence of more than 45 ° for the layer priormalen.

Magnetische Aufzeichnungsträger in der FormMagnetic recording media in the form

einer auf einem Substrat, beispielsweise Band, Trommel, Platte, Schleifenoberfläche u. dgl., aufgebrachten dünnen Schicht. eines magnetischen Materials haben in Rechenautomaten und Datenverarbeitungssystemen ein weites Anwendungsfeld gefunden. Die weiteste Verbreitung haben Magnetschichten gefunden, bei denen in einem thermoplastischen Bindemittel eine feinverteilte Dispersion von Ferrioxid enthalten ist. Wo es auf hohe Speicherdichten ankommt, sind auf galvanischem Wege gebildete ferromagnetische Schichten, beispielsweise Kobalt-Nickel-Legierungen, in Gebrauch gekommen. Es gibt auch stromlos abgeschiedene Kobalt- oder Kobalt-Nickel-Legierungen als magnetische Schichten für Aufzeichnungsträger; sie haben sich jedoch bisher kaum in stärkerem Maße durchgesetzt. .one on a substrate, e.g. belt, drum, Plate, loop surface and the like, applied thin layer. a magnetic material have found a wide field of application in computing machines and data processing systems. the Magnetic layers in which a thermoplastic binder is used have found widespread use a finely divided dispersion of ferric oxide is included. Where high storage densities are important, are galvanically formed ferromagnetic layers, for example cobalt-nickel alloys, come into use. There are also electroless deposited cobalt or cobalt-nickel alloys as magnetic layers for recording media; However, they have so far hardly been in any stronger position Dimensions enforced. .

Zur Erzielung einer dauerhaften Aufzeichnung auf einem magnetischen Aufzeichnungsträger muß das Entmagnetisierungsfeld H_d etwas niedriger sein als die Koerzitivfeldstärke H_c. Bei einer hohen Speicherdichte, beispielsweise über 200 Binärzeichen pro Zentimeter, ist das Entmagnetisierungsfeld etwa in der Größenordnung von 100 Oersted oder darüber, wenn ferromagnetische Metallschichten zur Anwendung gelangen. Das Problem zur Schaffung eines für Aufzeichnungszwecke geeigneten Aufzeichnungsträgers aus ferromagnetischen Metallschichten besteht also darin, die Koerzitivfeldstärke der Metallschicht , beträchtlich größer zu machen als das Entmagnetisierungsfeld von etwa 100 Oersted. Nach dem Stand der Technik ist jedoch kein Verfahren zur Herstellung einer ferromagnetischen Schicht mit einer 100 Oersted beträchtlich übersteigenden Koerzitivfeldstärke durch Aufdampfen in einer Vakuumapparatur bekannt.To achieve permanent recording on a magnetic recording medium, the demagnetizing field H _d must be somewhat lower than the coercive field strength H _c . In the case of a high storage density, for example over 200 binary characters per centimeter, the demagnetization field is approximately in the order of magnitude of 100 oersted or more if ferromagnetic metal layers are used. The problem with creating a recording medium suitable for recording purposes from ferromagnetic metal layers is therefore to make the coercive field strength of the metal layer considerably greater than the demagnetization field of about 100 Oersted. According to the prior art, however, no method is known for producing a ferromagnetic layer with a coercive field strength considerably exceeding 100 oersted by vapor deposition in a vacuum apparatus.

Für magnetische Aufzeichnungsträger ist es ferner wünschenswert, bei der Herstellung der Magnet-For magnetic recording media, it is also desirable in the production of the magnetic

6ö schichten vorbestimmte Anisotropie-Eigenschaften oder eine vollständige Isotropie zu erzielen. Aus »Journal of Applied Physics«, Suppl. Vol. 32 (1961), S. 87 S und 88 S, ist es bekannt, daß sich bei der Herstellung von Schichten nach einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art die magnetischen Eigenschaften, z. B. die Anisotropiefeldstärke H_k, sehr stark verändern, wenn die Partikeln eines ferromagnetischen Stoffes beim Aufdampfen auf das Substrat unter6ö layers to achieve predetermined anisotropy properties or complete isotropy. From "Journal of Applied Physics", Suppl. Vol. 32 (1961), pp. 87 S and 88 S, it is known that the magnetic properties, e.g. B. the anisotropy field strength H _k , change very strongly if the particles of a ferromagnetic substance during vapor deposition on the substrate

einem Winkel von mehr als 45°, insbesondere etwa 80°, zur Substratnormalen auftrennen.at an angle of more than 45 °, in particular about 80 °, to the substrate normal.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen dünner magnetischer Schichten mit erhöhter Koerzitivfeldstärke und vorbestimmter Anisotropie zu schaffen.It is the object of the invention to provide a method for producing thin magnetic layers with increased To create coercive force and predetermined anisotropy.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art gelöst, das sich gemäß der Erfindung durch folgende Verfahrensschritte kennzeichnet: This object is achieved by a method of the type described at the outset which, according to FIG The invention is characterized by the following process steps:

a) eine erste magnetische Schicht wird so aufgedampft, daß die Einfallsrichtung parallel zur Schichtnormalen verläuft;a) a first magnetic layer is vapor-deposited so that the direction of incidence is parallel to Layer normal runs;

b) die erste Schicht wird im Vakuum oder in einer nichtoxydierenden Atmosphäre bis auf eine kritische Temperatur abgekühlt;b) the first layer is in a vacuum or in a non-oxidizing atmosphere except for a critical one Temperature cooled;

c) sodann wird sie in einer ..oxydierenden Atmosphäre von der kritischen Temperatur bis auf Raumtemperatur abgekühlt;c) then it is placed in an ... oxidizing atmosphere cooled from the critical temperature to room temperature;

d) auf die erste Schicht wird im Vakuum eine zweite magnetische Schicht so aufgedampft, daß der Winkel zwischen der Einfallsrichtung und der Schichtnormalen größer als 45° ist;d) a second magnetic layer is evaporated onto the first layer in a vacuum so that the Angle between the direction of incidence and the layer normal is greater than 45 °;

e) die Schichtanordnung wird in einer nichtoxydierenden Atmosphäre auf Raumtemperatur abgekühlt. e) the layer arrangement is cooled to room temperature in a non-oxidizing atmosphere.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich in Zusammenhang mit den Unteransprüchen aus der Figur und der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Die Figur zeigt eine Ausführungsform einer Vakuumapparatur zur kontinuierlichen Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Further features and usefulnesses of the invention emerge in connection with the subclaims from the figure and the description of an exemplary embodiment. The figure shows an embodiment a vacuum apparatus for the continuous implementation of the process according to the invention.

Die Herstellung eines Magnetbandes, das entweder magnetisch isotrop ist oder in einem kontrollierbaren Maß anisotrope magnetische Eigenschaften aufweist, erfolgt vorzugsweise in einer Vakuumapparatur, die eine Vorbeiführung der Substratbahn an einer die Aufdampfzone begrenzenden Abschirmblende vorbei sowie die Einstellung des Auftreffwinkels der verdampften Stoffpartikeln auf der Substratbahn ermöglicht. Es wird zunächst eine Schicht aus einem ferromagnetischen Metall im Vakuum auf die Substratbahn aufgedampft, wobei der Auftreffwinkel praktisch parallel zur Subtratnormalen liegt. Auf diese Weise entsteht eine erste ferromagnetische Schicht. Zur Erzielung einer möglichst gleichmäßigen Niederschlagsschicht auf der Substratbahn wird diese kontinuierlich an der in der Abschirmblende befindlichen Öffnung vorbeigeführt und kann, falls dies wünschenswert erscheint, mehrmals in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung an der Blendenöffnung vorbeibewegt werden. Die bevorzugte Dicke dieser ersten ferromagnetischen Schicht beträgt zwischen 100 und 1000 A. Anschließend wird der Aufdampfvorgang unterbrochen, und man läßt die Vakuumkammer und die nun auf der Substratbahn befindliche Schicht abkühlen, vorzugsweise unter Beibehaltung des Vakuums. Anschließend läßt man Luft oder irgendein anderes Sauerstoff enthaltendes Gasgemisch in die Vakuumkammer eintreten, um die erste ferromagnetische Schicht bis auf Raumtemperatur abzukühlen.The manufacture of a magnetic tape that is either magnetically isotropic or in a controllable manner Has degree of anisotropic magnetic properties, is preferably carried out in a vacuum apparatus, which the substrate web is guided past a shielding panel that delimits the vapor deposition zone as well as the setting of the angle of incidence of the vaporized substance particles on the substrate web. First, a layer of a ferromagnetic metal is applied to the substrate web in a vacuum vapor-deposited, the angle of incidence being practical parallel to the substrate normal. In this way a first ferromagnetic layer is created. To achieve a precipitation layer that is as uniform as possible on the substrate web, this becomes continuous past the opening in the shielding panel and can, if this is desirable appears, moved past the aperture several times in a forward and backward direction will. The preferred thickness of this first ferromagnetic layer is between 100 and 1000 A. Then the evaporation process is interrupted and the vacuum chamber and cool the layer now on the substrate web, preferably while maintaining the vacuum. Subsequently, air or some other oxygen-containing gas mixture is allowed into the Enter the vacuum chamber to cool the first ferromagnetic layer to room temperature.

Die Temperatur der ersten ferromagnetischen Schicht beim Eintritt des sauerstoffhaltigen Gasgemisches in die Vakuumkammer bestimmt, ob das Endprodukt isotrope oder anisotrope magnetische Eigenschaften aufweist. Wenn diese Temperatur mehl als etwa 150° C beträgt, ist das Endprodukt isotrop. Wenn die genannte Temperatur unterhalb etwa 60° C liegt, so beeinflußt die Abkühlung in der sauerstoffhaltigen Atmosphäre auf Raumtemperatur das Endprodukt im Hinblick auf seine isotropen Eigenschaften nicht mehr, d. h., das Endprodukt wird bei dieserThe temperature of the first ferromagnetic layer when the oxygen-containing gas mixture enters in the vacuum chamber determines whether the final product is isotropic or anisotropic magnetic Has properties. If this temperature is far more than about 150 ° C, the end product is isotropic. If the said temperature is below about 60 ° C., the cooling in the oxygen-containing one has an effect Atmosphere at room temperature the end product in terms of its isotropic properties no more, d. i.e., the end product will be at this

ίο Art der Zwischenabkühlung anisotrope magnetische Eigenschaften aufweisen. Die Gründe für dieses physikalische Phänomen sind noch nicht voll erklärbar; man weiß jedoch, daß es sich bei diesem Vorgang nicht nur um einen gewöhnlichen Oxydationsprozeß handelt, weil es auf die genaue Reihenfolge der Verfahrensschritte ankommt, die eingehalten werden muß, um Aufzeichnungsträgerschichten mit kontrollierbaren Anisotropie-Eigenschaften herstellen zu können.ίο Type of intermediate cooling anisotropic magnetic Have properties. The reasons for this physical phenomenon cannot yet be fully explained; it is known, however, that this process is not just an ordinary process of oxidation because it depends on the exact sequence of the procedural steps that are followed must in order to produce recording medium layers with controllable anisotropy properties be able.

Die Vakuumkammer wird anschließend wieder evakuiert, und auf die erste ferromagnetische Schicht wird eine zweite ferromagnetische Schicht wiederum durch Aufdampfen aufgebracht. Bei diesem zweiten Aufdampfschritt wird der Auftreffwinkel der verdampften Stoffpartikeln auf mehr als 45° zur Substratnormalen eingestellt. Die Dicke der zweiten ferromagnetischen Schicht bestimmt die Anisotropie-Eigenschaften des Endprodukts, wenn die erste ferromagnetische Schicht bis zu ihrer, Abkühlung auf unterhalb etwa 60° C keiner oxydierenden Atmosphäre ausgesetzt wurde. Je größer die Dicke der zweiten ferromagnetischen Schicht ist, desto größer ist die Anisotropie. Eine Dicke der die Anisotropie bestimmenden zweiten ferromagnetischen Schicht zwischen 300 und 1000 A hat sich als vorteilhaft erwiesen.The vacuum chamber is then evacuated again, and onto the first ferromagnetic layer a second ferromagnetic layer is again applied by vapor deposition. On this second one Vapor deposition step, the angle of incidence of the vaporized substance particles is more than 45 ° to the substrate normal set. The thickness of the second ferromagnetic layer determines the anisotropy properties of the end product, when the first ferromagnetic layer has cooled down to below about 60 ° C was not exposed to an oxidizing atmosphere. The greater the thickness of the second ferromagnetic layer, the greater the anisotropy. A thickness that determines the anisotropy second ferromagnetic layer between 300 and 1000 A has proven to be advantageous.

Eine Dicke von mehr als 1000 A ist ungünstig wegen der möglicherweise auftretenden Entmagnetisierungs-A thickness of more than 1000 A is unfavorable because of the possible demagnetization

effekte. .effects. .

Das Endprodukt zeigt unabhängig von der Dicke der zweiten ferromagnetischen Schicht isotrope Eigenschaften, wenn die erste ferromagnetische Schicht einer oxydierenden Atmosphäre ausgesetzt wurde bei einer Schichttemperatur von oberhalb etwa 150° C, wobei eine teilweise Oxydation der Schicht bewirkt wird. Warum in diesem Fall das Endprodukt unabhängig von der Dicke der zweiten Schicht isotrop ist, ist nicht eindeutig erklärbar. Es hat sich als zweckmäßig herausgestellt, die zweite ferromagnetische Schicht in einer Dicke zwischen 500 und 1000 A aufzubringen, um optimale magnetische Verhältnisse für die Informationsaufzeichnung und -wiedergabe zu schaffen. Man erhält entsprechende Zwischeneffekte, wenn man die erste ferromagnetische Schicht einer oxydierenden Atmosphäre aussetzt, während die Schicht eine Temperatur zwischen 60 und 150° C aufweist.The end product shows isotropic properties regardless of the thickness of the second ferromagnetic layer, when the first ferromagnetic layer has been exposed to an oxidizing atmosphere at a layer temperature of above about 150 ° C, causing partial oxidation of the layer will. Why in this case the end product is isotropic regardless of the thickness of the second layer, cannot be clearly explained. It has been found to be useful, the second ferromagnetic Apply layer with a thickness between 500 and 1000 A in order to achieve optimal magnetic conditions for create information recording and reproduction. Corresponding intermediate effects are obtained, if the first ferromagnetic layer is exposed to an oxidizing atmosphere while the Layer has a temperature between 60 and 150 ° C.

Die in zwei Aufdampfschritten mit Zwischenabkühlung gemäß obigem hergestellte Doppelschicht hat eine größere Koerzitivfeldstärke als eine Schicht gleicher Dicke, die ohne Zwischenabkühlung hergestellt worden ist.The double layer produced in two vapor deposition steps with intermediate cooling according to the above has a greater coercive field strength than a layer of the same thickness that is produced without intermediate cooling has been.

Eine weitere Erhöhung der Koerzitivfeldstärke läßt sich dadurch erreichen, daß der Aufdampftiegel so beheizt wird, daß das ferromagnetische Metall stoßweise verdampft. 5 bis 10 Sekunden dauernde Verdampfungsstöße lassen sich bereits durch Modulation der Induktionsheizspule des Verdampfungstiegels erzielen. A further increase in the coercive field strength can be achieved in that the vapor deposition crucible is heated so that the ferromagnetic metal evaporates intermittently. Lasting 5 to 10 seconds Surges of evaporation can already be achieved by modulating the induction heating coil of the evaporation crucible.

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Zusammen mit dem ferromagnetischen Metall oder der Substratnormalen auftreffen. Die Zu- und Abfühden Metalllegierungen können auch kleine Mengen rung der Substratbahn 80 in die Kammer 70 hinein nicht ferromagnetischer Elemente verdampft werden. bzw. aus dieser heraus erfolgt über luftdichte Schleu-Man erhält dann eine Magnetschicht mit eingebauten sen 106 und 108. Durch die Luftschleuse 108 gelangt Störatomen. Diese eingebauten Störatome verursachen 5 die Substratbahn 80, auf der sich dort bereits die gewisse Veränderungen in den magnetischen Eigen- erste ferromagnetische Schicht befindet, in die Kühlschaften der Schicht und stellen deshalb ein geeigne- kammer 74. In dieser Kühlkammer befindet sich in tes Mittel zur steuerbaren Beeinflussung der magne- Abhängigkeit von den gewünschten magnetischen tischen Eigenschaften dar. Dabei hat sich insbeson- Eigenschaften des Endproduktes entweder eine inerte dere Schwefel als geeignet erwiesen. Bei zunehmen- io Gasatmosphäre, nämlich wenn das Endprodukt anden Mengen von Schwefel zwischen 0,5 und 4,0 Ge- isotrop sein soll, oder eine oxydierende Gasatmowichtsprozent in magnetischen Schichten, die mit Sphäre, wenn das Endprodukt isotrop sein soll,
schrägen Auftreffwinkeln von über 45° hergestellt Die Substratbahn gelangt dann in die Vakuumwurden, beobachte! man eine Abnahme der magne- kammer 72, wo auf die erste ferromagnetische Schicht tischen Sättigung M₁*. Sind in einer Magnetschicht 15 eine zweite ferromagnetische Schicht aufgebracht allerdings mehr als 4,0 Gewichtsprozent Schwefel ent- wird. Die Substratbahn 80 läuft dort über die Fühhalten, so liegen dir magnetischen Sättigungswerte rungsrollen 109 und die Einstellvorrichtung 110, mit und das Rechteckigkeitsverhältnis außerhalb vernünf- der sich der Auftreffwinkel einstellen läßt. Die Eintiger Grenzen für magnetische Äüfzeichnungszwecke. Stellvorrichtung 110 besteht aus einer verstellbaren Liegt der Schwefelgehalt in einer in einer Vakuum- 20 Führungsrolle 112, die auf einem Verstellglied 116 kammer aufgedampften ferromagnetischen Schicht befestigt ist, das mit Hilfe eines Bolzens 114 festgeetwa bei 5,0 Gewichtsprozent, so stellt sich für diese stellt werden kann. Die Führungsrolle 112 kann innerSchicht eine verminderte Koerzitivfeldstärke ein, wie halb eines weiten Bereiches in jede beliebige Lage sie etwa derjenigen einer nicht schwefelhaltigen gebracht werden durch Lösen der Schraube 114, Schicht entspricht. Steigert man jedoch den Schwe- 35 Justieren des Verstellgliedes 116 in die gewünschte felgehalt in der Schicht his etwa 4,0 Gewichtsprozent, Lage und Festziehen des Bolzens 114. Die Einsteliso stellt sich für diese Schicht eine im Vergleich zu vorrichtung 110 ermöglicht auch eine Veränderung nicht schwefelhaltigen Schichten erhöhte Koerzitiv- des Abstandes des das geschmolzene Metall enthalfeidstärke ein. tenden Tiegels 120 von der Substratbahn 80. Als Auf-Strike together with the ferromagnetic metal or the substrate normal. The supply and discharge metal alloys can also be evaporated in small quantities from the substrate web 80 into the chamber 70 of non-ferromagnetic elements. or a magnetic layer with built-in sensors 106 and 108 is obtained from this via an airtight lock. Interfering atoms pass through the air lock 108. These built-in impurity atoms cause the substrate web 80, on which there are already certain changes in the magnetic intrinsic first ferromagnetic layer, into the cooling shafts of the layer and therefore provide a suitable chamber 74. This cooling chamber contains means for controllable influencing of the magnetic dependence on the desired magnetic table properties. In particular properties of the end product, either an inert sulfur has proven to be suitable. With an increasing gas atmosphere, namely when the end product is to be isotropic in the amount of sulfur between 0.5 and 4.0, or an oxidizing gas atmosphere weight percent in magnetic layers, which with sphere, if the end product is to be isotropic,
inclined angles of incidence of over 45 ° produced. The substrate web then enters the vacuum, observe! there is a decrease in the magnetic chamber 72, where saturation M ₁ * occurs on the first ferromagnetic layer. If a second ferromagnetic layer is applied in a magnetic layer 15, however, more than 4.0 percent by weight of sulfur is produced. The substrate web 80 runs there over the guide stops, so the magnetic saturation values are approximate rollers 109 and the adjustment device 110, with and the squareness ratio outside of it, the angle of incidence can be adjusted more reasonably. The Eintiger borders for magnetic drawing purposes. Adjustment device 110 consists of an adjustable. If the sulfur content is in a vacuum guide roller 112, which is attached to an adjusting member 116 chamber vapor-deposited ferromagnetic layer, which is fixed with the help of a bolt 114 at about 5.0 percent by weight, then this arises for this can be. The guide roller 112 can have a reduced coercive field strength inside the layer, as half of a wide range in any position it can be brought about to that of a non-sulfurous layer by loosening the screw 114, layer. If, however, the level of adjustment of the adjusting member 116 is increased to the desired level in the layer up to about 4.0 percent by weight, the position and tightening of the bolt 114. The adjustment for this layer compared to the device 110 does not allow a change Sulfur-containing layers increased the coercive force of the distance between the molten metal and enthalpy. tend crucible 120 from the substrate web 80.

Die in der Figur gezeigte Vakuumapparatur ge- 30 treffwinkel für die verdampften Metallpartikeln wählt stattet eine kontinuierliche Herstellung eines Magnet- man einen Winkel von mehr als 45° zur Substratbandes, das entweder magnetisch isotrop ist oder in normalen.The vacuum apparatus shown in the figure selects the angle of incidence for the vaporized metal particles a continuous production of a magnet equips one an angle of more than 45 ° to the substrate tape, that is either magnetically isotropic or in normal.

einem kontrollierbaren Maß anisotrope magnetische In der Vakuumkammer 72 befindet sich ferner Eigenschaften aufweist. Die gezeigte Anordnung um- eine Stützvorrichtung 130, die auf der Grundplatte faßt zwei Vakuumkammern 70 und 72 sowie zwei 35 132 der Vakuumkammer 72 ruht. An. der Stützvor-Kühlkammern 74 und 76 Eine kontinuierliche band- richtung 130 ist mit Hilfe von Schrauben 136 die Abförmige Substratbahn 80 wird durch die Vakuum- schirmblende 134 befestigt. Diese begrenzt zusammen und Kühlkammern hindurchgeführt; sie wird von mit der in der Stützvorrichtung vorhandenen Öffnung einer Vorratsspule 82 abgewickelt, und das Endpro- 135 die Aufdampfzone auf der Substratbahn 80. Das dukt in Form des magnetischen Aufzeichnungsträ- 4° im Tiegel 120 befindliche ferromagnetische Metall gers 85 wird auf eine Spule 84 aufgewickelt. Die wird mit Hilfe der Induktionsspule 122 in einen ge-Vakuumkammern 70 und 72 sind über Absaugleitun- schmolzenen Zustand überführt. Durch zusätzliche gen 86 und 88 mit einer Vakuumpumpe 90 verbun- . Induktionsheizung wird die Schmelze im Tiegel 120 den, mit deren Hilfe der gewünschte Unterdruck in zum Verdampfen gebracht; die Metallpartikeln verden Vakuumkammern hergestellt werden kann. Im 45 dampfen nach oben in Richtung der Substratbahn 80, Inneren der Vakuumkammer 70 befindet sich eine auf der sie sich niederschlagen. Die Zu- und Abfüh-Stützvorrichtung 92, die auf der Grundplatte 94 der rung der Substratbahn 80 in die bzw. aus der Vakuum-Vakuumkammer 70 steht. Eine Schirmblende 96 ist kammer 72 erfolgt über Luftschleusen 140 bzw. 142. mit Hilfe von Schrauben 98 an der Stützvorrichtung Nach dem Verlassen der Kammer 72 gelangt das 92 befestigt. Die Schinnblende 96 begrenzt im Zu- 50 Band in die Kühlkammer76, wo die ferromagnetische sammenwirken mit der in der Stützvorrichtung 92 Doppelschicht auf eine Temperatur von möglichst befindlichen Öffnung 97 das Gebiet auf der Substrat- unterhalb etwa 60° C abgekühlt wird. Das Endprobahn, das den zur Verdampfung gelangenden Metall- dukt in Form des magnetischen Aufzeichnungsträpartikeln ausgesetzt ist. Eine aus Kupfer bestehende gers 85 wird dann auf die Spule 84 aufgewickelt. Zum Kühlspirale 100, die an der Stützvorrichtung 92 be- 55 Transport des Bandes durch die einzelnen Stationen festigt ist, hält diese praktisch auf Raumtemperatur. sind nicht gezeigte Antriebsmittel vorgesehen» die Die Blende 96 bewirkt zusätzlich eine Abschirmung einen Antrieb der Aufwickelspule 84, der Vorratsder Substratbahnoberöäche vor unerwünschter Hitze- spule 82 oder beider Spulen bewirken,
einwirkung. Die zur Durchführung des beschriebenen Verfah-A controllable degree of anisotropic magnetic properties is also located in the vacuum chamber 72. The arrangement shown includes a support device 130 which holds two vacuum chambers 70 and 72 and two 35 132 of the vacuum chamber 72 on the base plate. On. of the supporting pre-cooling chambers 74 and 76. A continuous tape direction 130 is formed with the aid of screws 136. The molded substrate web 80 is fastened by the vacuum screen 134. This limited together and passed through cooling chambers; it is unwound from the existing in the support device opening a supply reel 82, and the Endpro- 135, the vapor deposition zone on the substrate web 80. The domestic product in the form of the magnetic Aufzeichnungsträ- 4 ° in the crucible 120 located ferromagnetic metal gers 85 is a coil 84 wound up. This is transferred with the aid of the induction coil 122 into a ge-vacuum chamber 70 and 72 are in a non-melted state via suction lines. Connected to a vacuum pump 90 by additional genes 86 and 88. Induction heating is the melt in the crucible 120 den, with the help of which the desired negative pressure is brought to vaporization; the metal particles verden vacuum chambers can be produced. In the 45 vapor upwards in the direction of the substrate web 80, inside the vacuum chamber 70 there is one on which they are deposited. The feed and discharge support device 92, which stands on the base plate 94 of the substrate web 80 into and out of the vacuum-vacuum chamber 70. A screen 96 is chamber 72 via air locks 140 or 142. With the help of screws 98 on the support device. After leaving the chamber 72, the 92 is attached. The Schinnblende 96 delimits the 50 band in the cooling chamber 76, where the ferromagnetic interacting with the double layer in the supporting device 92 to a temperature of the opening 97, if possible, the area on the substrate is cooled below about 60 ° C. The final product that is exposed to the evaporation metal product in the form of magnetic recording media particles. A gers 85 made of copper is then wound onto spool 84. In relation to the cooling spiral 100, which is fastened to the support device 92 during transport of the strip through the individual stations, this keeps it practically at room temperature. drive means not shown are provided "which cause the diaphragm 96 causes additionally a shield driving the take-up reel 84, the Vorratsder Substratbahnoberöäche from unwanted heat coil 82 or both coils,
impact. The procedures for carrying out the described

In den Tiegel 102 wird ein Stück eines ferromagne- ⁶° rens geeigneten ferromagnetischen Metalle sind reines tischen Metalls fester Konsistenz eingebracht. Das Kobalt, Eisen oder Nickel; es eignen sich auch Legie-Metall wird in dem Tiegel 102 zum Schmelzen ge- rangen aus Kobalt und Nickel oder Kobalt- und bracht und kommt schließlich zum Verdampfen, Eisenlegierungen mit Nickel. Für magnetische Aufwenn durch die Induktionsspule 104 weitere Hitze zeichnungsträger mit einer Koerzitivfeldstärke von zugeführt wird. Die erste ferromagnetische Schicht 65 mehr als 100 Oersted eignen sich die sonst häufig zur wird in der Vakuumkammer 70 auf die Substratbahn Anwendung gelangenden Nickel-Eisen-Legierungen 80 so niedergeschlagen, daß die verdampften Metall- mit 75 bis 85 Gewichtsprozent Nickel und 12 bis partikeln auf die Substratbahn praktisch in Richtung 15 Gewichtsprozent Eisen nicht, da sie nur extremA piece of a ferromagnetic ^{metal suitable for ferromagnetic 6} ° is pure table metal of solid consistency is placed in the crucible 102. That cobalt, iron or nickel; Alloy metal is fused in the crucible 102 from cobalt and nickel or cobalt and is brought and finally evaporates, iron alloys with nickel. For magnetic Aufwenn by the induction coil 104 more heat drawing carrier with a coercive field strength of is supplied. The first ferromagnetic layer 65 more than 100 oersteds are suitable for the nickel-iron alloys 80 , which are otherwise often used in the vacuum chamber 70 on the substrate web application, so deposited that the evaporated metal with 75 to 85 percent by weight nickel and 12 to particles the substrate web practically in the direction of 15 percent by weight iron not, since it is only extremely

kleine Koerzitivfeldstärken ergeben. Wenn Nickel mit Eisen oder Kobalt legiert wird, so weist die entstehende Legierung eine verminderte magnetische Remanenz auf sowie ein vermindertes Entmagnetisierungsfeld. result in small coercive field strengths. If nickel is alloyed with iron or cobalt, the resulting alloy has a reduced magnetic value Remanence and a reduced demagnetizing field.

Im folgenden werden drei ins einzelne gehende Verfahrensbeispiele erläutert, wobei eine Vakuumapparatur benutzt wurde, in der das Substrat stationär gehalten wurde und der Verdampfungstiegel durch einen aus Wolfram bestehenden Widerstandsheizkörper gebildet wurde.In the following three detailed process examples are explained, with a vacuum apparatus was used, in which the substrate was held stationary and the evaporation crucible through a resistance heater made of tungsten was formed.

example 1

Auf den Widerstandsheizkörper wurden mehrere Stücke von insgesamt etwa 10 g metallischen Eisens hohen Reinheitsgrades gelegt. Als Substrat diente eine Polyäthylenterephthalatschicht. Die Vakuumkammer wurde auf etwa 1,4 · 10~⁵ Torr evakuiert. Zwecks Entgasung wurde vor dem eigentlichen Verdampfungsprozeß das metallische Eisen etwa 15 Minuten lang auf eine nicht allzu hohe Temperatur erhitzt. Für die Aufdampfung wurde die Abschirmblende so eingestellt, daß der Dampfstrahl direkt auf das Substrat gelangen konnte. Das Substrat war so angebracht, daß die auftreffenden Dampfpartikeln parallel zur Substratnormalen auftrefien konnten, der Auftreffwinkel also 0° betrug. Für den eigentlichen Verdampfungsvorgang wurde die Temperatur des Widerstandsheizkörpers erhöht, bis das auf ihm befindliche metallische Eisen verdampfte. Mit der Beendigung des ersten Aufdampfschrittes wurde die Heizung des Widerstandsheizkörpers abgeschaltet; die Vakuumkammer und die erste Niederschlagsschicht ließ man auf eine Temperatur von unterhalb etwa 60° C abkühlen. Dann ließ man Luft in die Kammer eintreten. Anschließend wurde die Vakuumkammer abermals evakuiert, und weitere 10 g metallisches Eisen hohen Reinheitsgrades wurden in mehreren Stücken auf den Widerstandsheizkörper aufgelegt. Bei dem sich anschließenden zweiten Aufdampfungsvorgang wurde das Substrat in eine derartige Lage gebracht, daß die vefdampften Metallpartikeln auf das Substrat unter einem Winkel von etwa 80° zur Substratnormalen auf treffen konnten. Die Vakuumkammer wurde auf etwa 1,1 · 10~⁵ Torr evakuiert. Vor der eigentlichen Auf dämpfung wurde das Metall bei einer nicht allzu hohen Temperatur etwa 15 Minuten lang entgast. Anschließend wurde die Abschirmblende so eingestellt, daß der Dampfstrahl durch die Öffnung der Abschirmblende hindurch auf das Substrat gelangen konnte. Die Temperatur des Widerständsheizkörpers wurde so weit erhöht, daß das Eisen verdampfte. Nach Beendigung des zweiten Aufdampfschrittes ließ man die Magnetschicht in der Vakuumkammer zunächst etwa 3 Minuten abkühlen, bis ihre Temperatur auf unterhalb etwa 60° C gesunken war. Die entstandene Magnetschicht war kontinuierlich und zeigte eine glänzende Oberfläche. Da während des gesamten Aufdampfvorganges das Substrat in einer stationären Lage gehalten wurde, entstand eine unterschiedliche Dicke der Magnetschicht. Im dicksten Teil hatte die Schicht eine Dicke von 655 A, im mittleren Teil 370 A und im dünnsten Teil 140 A. Die angegebenen Werte für die Schichtdicke betreffen die Gesamtdicke, d. h. die erste und die zweite ferromagnetische Schicht zusammengenommen. In der Tabelle sind die sich für die verschiedenen Dicken der Schicht ergebenden Koerzitivfeldstärken angegeben.Several pieces of high purity metallic iron totaling about 10 g in total were placed on the resistance heater. A polyethylene terephthalate layer served as the substrate. The vacuum chamber was evacuated to about 1.4 × 10 ^-5 Torr. For the purpose of degassing, the metallic iron was heated to a not too high temperature for about 15 minutes before the actual evaporation process. For the vapor deposition, the screen was adjusted so that the steam jet could reach the substrate directly. The substrate was attached in such a way that the impinging vapor particles could strike parallel to the substrate normal, so the angle of incidence was 0 °. For the actual evaporation process, the temperature of the resistance heater was increased until the metallic iron on it evaporated. When the first vapor deposition step was completed, the heating of the resistance heater was switched off; the vacuum chamber and first layer of precipitation were allowed to cool to a temperature below about 60 ° C. Air was then allowed to enter the chamber. The vacuum chamber was then evacuated again, and a further 10 g of metallic iron of high purity were placed in several pieces on the resistance heater. In the subsequent second vapor deposition process, the substrate was brought into a position such that the vaporized metal particles could hit the substrate at an angle of about 80 ° to the substrate normal. The vacuum chamber was evacuated to about 1.1 × 10 ^-5 Torr. Before the actual attenuation, the metal was degassed for about 15 minutes at a temperature that was not too high. The shielding screen was then adjusted so that the steam jet could reach the substrate through the opening of the shielding screen. The temperature of the resistance heater was raised to such an extent that the iron evaporated. After completion of the second vapor deposition step, the magnetic layer was initially allowed to cool for about 3 minutes in the vacuum chamber until its temperature had dropped to below about 60.degree. The resulting magnetic layer was continuous and had a shiny surface. Since the substrate was held in a stationary position during the entire vapor deposition process, the thickness of the magnetic layer was different. In the thickest part the layer had a thickness of 655 Å, in the middle part 370 Å and in the thinnest part 140 A. The values given for the layer thickness relate to the total thickness, ie the first and second ferromagnetic layers taken together. The table shows the coercive field strengths resulting for the various thicknesses of the layer.

table

Dicke in AThickness in A KoerzitivfeldstärkeCoercive force parallelparallel 164164 senkrechtperpendicular zur Einfallsebeneto the plane of incidence 257257 140140 164164 277277 Beispiel 1example 1 370370 191191 655655 159159 142142 157157 _ao Beispiel 2 _ao example 2 140140 142142 210210 1. Schicht1st layer 225225 150150 EndproduktEnd product 395395 181181 120120 EndproduktEnd product 150150 Beispiel 3Example 3 445445 120120 131131 ²⁵ 1. Schicht ²⁵ 1st shift 600600 150150 132132 EndproduktEnd product 800800 131131 1. Schicht1st layer 10001000 123123 EndproduktEnd product

Example2

In diesem Fall wurde das Beispiel 1 im wesentlichen wiederholt; jedoch wurde metallisches Kobalt von hohem Reinheitsgrad verwendet. Die Aufdampfung der ersten Schicht wurde bei 0,6 · 10~⁶ Torr vorgenommen, während die Aufdampfung der zweiten Schicht bei 2,7 · ΙΟ"⁸ Torr erfolgte. Die Dicke und die Koerzitivfeldstärke der ersten ferromagnetischen Schicht und des Endprodukts, d. h. der ersten und zweiten ferromagnetischen Schicht zusammengenommen, sind in der Tabelle wiedergegeben.In this case, Example 1 was essentially repeated; however, high purity metallic cobalt was used. The vapor deposition of the first layer was carried out at 0.6 x 10 ^-6 Torr, while the vapor deposition of the second layer was 2.7 · ΙΟ ^"8 Torr was carried out. The thickness and the coercive force of the first ferromagnetic layer and of the final product that is to say, the first and the second ferromagnetic layer taken together are shown in the table.

B eispiel 3Example 3

' Auch hier wurde das Beispiel 1 im wesentlichen wiederholt; dabei wurde jedoch metallisches Kobalt hohen Reinheitsgrades verwendet, und nach Beendigung des ersten Aufdampfschrittes wurde sofort Luft in die Vakuumkammer eingelassen. Bei Eintritt der Luft in die Vakuumkammer betrug die Temperatur der Schicht etwa 245° C. Dann ließ man die ferromagnetische Schicht sich bis auf Raumtemperatur abkühlen. Anschließend wurde die zweite ferromagnetische Schicht aufgedampft, was in analoger Weise wie bei Beispiel 1 erfolgte. Das Endprodukt ließ man in der Vakuumkammer unter Beibehaltung des Vakuums auf eine Temperatur von unterhalb etwa 60° C abkühlen. In der Tabelle sind für repräsentative Dikkenwerte die entsprechenden Werte der Koerzitivfeldstärke für die erste Schicht und für das Endprodukt angegeben.Here too, Example 1 was essentially repeated; however, it became metallic cobalt high degree of purity was used, and after completion of the first vapor deposition step it immediately became air let into the vacuum chamber. When the air entered the vacuum chamber, the temperature was the layer about 245 ° C. Then the ferromagnetic layer was allowed to rise to room temperature cooling down. The second ferromagnetic layer was then vapor-deposited, which was done in an analogous manner as in Example 1. The final product was left in the vacuum chamber while maintaining the vacuum cool to a temperature below about 60 ° C. In the table are representative thickness values the corresponding values of the coercive field strength for the first layer and for the end product specified.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Method of making a. thin magnetic layer with a coercive field strength of more than 100 oersted for recording media in a vacuum apparatus by vapor deposition of a ferromagnetic substance on a layer support, where angles of incidence of more than 45 ° to the layer normal are used through the following process steps: