DE2250481B2

DE2250481B2 - Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Aufzeichnungsträgers

Info

Publication number: DE2250481B2
Application number: DE19722250481
Authority: DE
Inventors: Jochen Dipl.-Phys. 7031 Gaertringen Schneider; Axel Dr. Dipl.-Phys. Stoffel; Gerhard Dr. Dipl.-Phys. Trippel
Original assignee: IBM Deutschland GmbH
Current assignee: IBM Deutschland GmbH
Priority date: 1972-10-14
Filing date: 1972-10-14
Publication date: 1980-10-30
Also published as: GB1379360A; JPS4974911A; FR2203131B1; JPS5433522B2; DE2250481C3; DE2250481A1; FR2203131A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Aufzeichnungsträgers gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Das Speichern von digital dargestellten Informationen in magnetischen Aufzeichnungsträgern erfolgt mit immer höheren Bitdichten. Je höher die Aufzeichnungsdichte ist, desto höher muß jedoch auch die Koerzitivkraft der magnetischen Speicherschicht sein. Da eine Abhängigkeit der Koerzitivkraft von der Schichtdicke bei aufgedampften, metallischen Magnetschichten in der Weise gegeben ist, daß die Koerzitivkraft mit steigender Schichtdicke abnimmt, ist man bestrebt, die Dicke der Magnetschicht so gering wie möglich zu halten. Andererseits nimmt jedoch dit Stärke des gelesenen Signals etwa proportional mit der Magnetschichtdicke ab. Es muß daher hinsichtlich der Schichtdicke ein Kompromiß getroffen werden, der einerseits eine möglichst hohe Speicherdichte, andererseits jedoch einen ausreichenden Störabstand beim gelesenen Signal gewährleistet. Es lassen sich auf diese Weise bei den bekannten Aufzeichnungsträgern jedoch häufig nicht die gewünschten Speicherdichten erzielen.

Aus der deutschen Auslegeschrift 12 28 307 ist es bekannt, einen magnetischen Aufzeichnungsträger mit einer hartmagnetischen, durch Aufdampfen auf ein Substrat gebildeten metallischen Schicht herzusteilen, wobei zwischen dem Substrat und der metallischen Schicht eine harte, nichtmagnetische Schicht vorgesehen ist Dabei wird das Substrat aus einer dielektrischen

ίο Folie gebildet, auf die durch Metallisierung metallische Bindungskerne aufgebracht werden, an der anschließend die hartmagnetische Aufzeichnungsschicht besser haftet
Mit diesem bekannten Aufzeichnungsträger lassen sich jedoch die gewünschten Speicherdichten nicht erzielen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei einem Verfahren der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art eine solche Verbesserung anzugeben, daß unter Beibehaltung einer ausreichenden Signalstärke eine höhere Speicherdichte als bei den bekannten Aufzeichnungsträgern möglich ist

Diese Aufgabe wird bei dem Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gelöst, daß die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmale angewendet werden. In vorteilhafter Weise wird durch diese grundsätzliche erfindungsgemäße Lösung sichergestellt, daß eine Erhöhung der Koerzitivfeldstärke, eine größere Magnetschichtdicke und damit

jo höhere Lesesignale erreicht werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen niedergelegt. Die sich damit ergebenden Vorteile sind entweder direkt den Ansprüchen zu entnehmen oder an den entsprechenden Stellen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigt

F i g. 1 die Abhängigkeit der Koerzitivfeldstärke H_c von der Magnetschichtdicke T für verschiedene Aufzeichnungsträger und
F i g. 2 die Abhängigkeit der Koerzitivfeldstärke H_c von der Magnetschichtdicke Tfür einen Aufzeichnungsträger, für den bei der Herstellung der einzelnen Schichten verschiedene Substrattemperaturen gewählt wurden.
In F i g. 1 sind die Koerzitivfeldstärken in Abhängigkeit von den Magnetschichtdicken für drei verschiedene Aufzeichnungsträger dargestellt. Die Gerade a ist einem Aufzeichnungsträger zugeordnet, bei dem auf das Substrat, das wie in den übrigen Beispielen aus der Aluminium-Magnesium-Legierung AlMg5 bestand, direkt die magnetische Metallschicht aus 50% Eisen und 50% Kobalt aufgedampft wurde. Der Aufdampfwinkel zur Substratnormalen betrug 60° und die Substrattemperatur 16O⁰C. Die Eisen-Kobaltschicht wurde mit einer Geschwindigkeit von ca. 1 ■ 10-'°m/s in einem Vakuum, das höher lag als 1,3 ■ 10 ~⁴ mbar, aufgedampft. Die mit b gekennzeichnete Gerade ergab sich für einen Aufzeichnungsträger, bei dem zwischen dem AIMg5-Substrat und der Magnetschicht aus Eisen-Kobalt eine Schicht aus Titanoxyd mit einer Dicke von 2000 · 10-'°m angeordnet wurde. Die Bildung dieser Titanoxydschicht erfolgte durch Aufdampfen von Titan auf das Substrat in einer Sauerstoffatmosphäre, mit einem Druck von 6,5 χ 10-⁵ mbar und einer AufdaniDf-

geschwindigkeit von 5 · 10-^l0 m/s. Die Herstellung der Magnetschicht erfolgte in der gleichen Weise wie hei dem Aufzeichnungsträger, dem die Gerade a zugeordnet ist Die Gerade c schließlich wurde bei einem Aufzeichnungsträger ermittelt, bei dem sich zwischen dem AlMg5-Substrat und der schräg aufgedampften Magnetschicht eine aus Chromoxyd und Chrom bestehende Schicht von 2000 · 10-'°m Dicke befand. Diese Schicht wurde ebenfalls durch Aufdampfen von Chrom mit einer Geschwindigkeit von 5 · 10-'° m/s in einer Sauerstoffatmosphäre mit einem Druck von 6,5xlO-⁵mbar hergestellt Hierbei wurde nicht das gesamte Chrom oxydiert Das reine Chrom in der Schicht wirkt sich jedoch nicht nachteilig auf die magnetischen Eigenschaften der anschließend aufgedampften Eisen-Kobaltschicht aus. Es bewirkt allerdings auch keine Verbesserung der magnetischen Eigenschaften. Die Bildung der Eisen-Kobaltschicht erfolgte unter den gleichen Bedingungen wie bei der be'den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen.

Wie die F i g. 1 zeigt, ergibt eine harte, nichtmagnetische Schicht unter der schräg aufgedampften magnetischen Metallschicht zumindest in den gebräuchlichen Dickenbereichen der Magnetschicht eine beträchtliche Erhöhung von deren Koerzitivfeldstärke. Wird daher z. B. für eine gewünschte Aufzeichnungsdichte eine bestimmte Koerzitivfeldstärke, beispielsweise

600 --j—A/m, benötigt, so ermöglicht es das beanspruchte Verfahren, Magnetschichten von erheblich größerer Dicke als bisher herzustellen. In den in ϊ i g. 1 dargestellten Beispielen läßt sich nahezu eine Verdoppelung der Magnetschichtdicke erzielen. Entsprechend größer sind dann auch die von diesen Aufzeichnungsträgern gelesenen Signale. Ein weiterer Vorteil ist au"h die Verringerung der Abhängigkeit der Koerzitivfeldstärke von der Magnetschichtdicke durch die nichtmagnetische Unterschicht, insbesondere durch die aus Titanoxyd bestehende Schicht Dadurch können größere Dickenschwankungen der Magnetschicht eines Aufzeichnungsträgers als bisher zugelassen werden, wodurch sich die Herstellungskosten verringern.

In F i g. 2 ist die Abhängkeit der Koerzitivfeldstärke von der Magnetschichtdicke für einen Aufzeichnungsträger dargestellt, der unter einer magnetischen Eisen-Kobaltschicht eine Titanoxydschicht von 2000 · 10-'° m Dicke aufweist. Die einzelnen Verfahrensgrößen beim Herstellen dieses Aufzeichnungsträgers entsprachen denen bei der Herstellung des der Geraden b in F i g. 1 zugeordneten Aufzeichnungsträgers, wobei jedoch die Substrattemperatur jeweils verschiedene Werte (100⁰C, 160⁰C, 200°C) aufwies. Die einzelnen Meßwerte zeigen jedoch, daß in dem gewählten Bereich von 10O⁰C bis 200°C die Substratteinperatur beim Aufdampfen der einzelnen Schichten des Aufzeichnungsträgers die magnetischen Eigenschaften nicht beeinflußt.

Der Aufdampfwinkel zur Substratnormalen betrug in den beschriebenen Ausführungsbeispielen jeweils 60°. Dieses ist etwa der günstigste Wert für den Aufdampfwinkel. Eine Abweichung nach höheren oder niedrigen Werten hin ergibt eine Parallelverschiebung der dargestellten Geraden zu geringeren Koerzitivfeldstärken hin. Eine sinnvolle Anwendung des beanspruchten Verfahrens ergibt sich für den Aufdampfwinkelbereich von etwa 50° bis 75°. Eine Schrägaufdampfung der magnetischen Schicht ist für das vorliegende Verfahren in jedem Falle erforderlich. Es hat sich gezeigt, daß bei einer Bedampfung, die senkrecht zur Substratoberfläche erfolgte, keine Beeinflussung der magnetischen Eigenschaften durch die harte, nichtmagnetische Unterschicht stattfand.

Es wurden weiterhin harte, nichtmagnetische Metalle, wie beispielsweise Chrom und Titan, für die Schicht zwischen Substrat und metallischer Magnetschicht verwendet Es zeigte sich, daß eine rein metallische Schicht keine Wirkung auf die magnetischen Eigenschäften der darüberliegenden Schicht besitzt. Enthält die Unterschicht jedoch neben den reinen Metallen auch deren Oxyde oder Nitride, so tritt eine Erhöhung der Koerzitivfeldstärke durch diese Schicht auf. Die Dicke der harten, nichtmagnetischen Unterschicht hat auf die magnetischen Eigenschaften der darüberliegenden Metallschicht keinen Einfluß. Es ist bereits eine durchgehende Schicht mit einer Mindestdicke von 100 bis200 · 10-'°mausreichend. Vorzugsweise wählt man jedoch für die Unterschicht eine Dicke von etwa 2000 · 10-'⁰m, da hierdurch die Abriebeigenschaften der Magnetschicht erheblich verbessert werden.

Eine Erklärung für die Abhängigkeit der Koerzitivfeldstärke der schräg aufgedmapften, metallischen Magnetschicht vom Material der Unterschicht ist nicht bekannt. Es wird lediglich vermutet, daß sich zu Beginn des Aufdampfens der Magnetschicht keine durchgehende Schicht, sondern kleine Inseln bilden, die beim Schrägaufdampfen Schatten erzeugen. Aut diese Weise können die Inseln nicht nach allen Seiten gleich schnell wachsen, so daß formanisotrope Teilchen entstehen. Durch das Material der Unterschicht wird vermutlich die Dichte der Inseln, d.h. ihr gegenseitiger Abstand, beeinflußt. Je weniger dicht die Inseln dabei angeordnet sind, desto größer kann die Schichtdicke werden, bis ein stärkeres Absinken der Koerzitivfeldstärke mit steigender Schichtdicke einsetzt

Es werden im folgenden die aufeinanderfolgenden Schritte bei der Herstellung eines magnetischen Aufzeichnungsträger nach dem beanspruchten Verfahren beschrieben:

Es erfolgt zuerst ein Aufheizen des Substrats in einer Kammer bis auf eine gewünschte Temperatur im Bereich von 100 bis 250⁰C. Es werden dann in der Kammer ein Vakuum hergestellt, das besser als 1,3 · 10-⁵ mbar ist, und anschließend reines Titan oder reines Chrom mit einer Geschwindigkeit von 5 · 10-¹⁰m/s bis zu einer Dicke von 500 · 10-^|0m aufgedampft. Es wird nun ein Sauerstoffleckventil geöffnet, wodurch in der Kammer eine Sauerstoffatmo-Sphäre mit einem Druck von etwa 6,5 χ ΙΟ"⁵ mbar gebildet wird. Das weiterhin aufgedampfte Titan oder Chrom wird nun mindestens teilweise oxydiert, so daß sich ein reines Oxyd oder eine Mischung aus dem Metall und dem Oxyd niederschlägt. Es wird dabei mit einer Geschwindigkeit von 5 · 10-^|om/s bis zu einer Dicke der Schicht von etwa 2000 · i0-'° m aufgedampft. Das Sauerstoffleckventil wird daraufhin wieder geschlossen und in der Kammer wird ein Vakuum, das besser ist als 1,3 ■ 10-⁵ mbar, hergestellt. Es erfolgt dann das Aufdampfen der Eisen-Kobaltschicht unter einem Winkel von 60° zur Substratnormalen und mit einer Geschwindigkeit von ca. 1 · 10-¹⁰ m/s, bis eine Dicke von etwa 250 bis 300-10-⁴ mbar erreicht ist. Schließlich wird wieder eine reine Sauerstoffatmosphäre mit einem Druck von 6,5 χ 10-*mbar hergestellt, so daß das weiterhin aufgedampfte Eisen-Kobalt oxydiert. Auf diese Weise erhält man eine unmagnetische Deckschicht von etwa 500 · 10-'°m Dicke, die eine

5 6

hohe Abriebfestigkeit besitzt und die einen Korrosions- die Bedampfungsmaterialien befinden sich in d

schutz bildet. Auch die direkt auf das Substrat Kammer und werden in der gewünschten Reihenfolj

aufgedampfte Schicht aus reinem Titan oder Chrom durch Elektronenstrahlen aufgeheizt. Werden höhe

dient zur Erhöhung der Korrosionsfestigkeit. Aufdampfgeschwindigkeiten als im beschriebenen B(

Die Herstellung der einzelnen Schichten erfolgt somit 5 spiel verwendet, dann werden auch die einzelm

in einem Arbeitsgang, wodurch dieses Verfahren sehr Druckwerte entsprechend erhöht, einfach und kostensparend ist. Die einzelnen Quellen für

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Aufzeichnungsträgers mit einer hartmagnetischen, durch Aufdampfen auf ein Substrat gebildeten, metallischen Schicht, wobei zwischen dem Substrat und der hartmagnetischen, metallischen Schicht eine harte, nicht magnetische Schicht aufgebracht ist, dadurch gekennzeichnet,

daß die harte, nicht magnetische Schicht aus mindestens einem harten, nicht magnetischen Oxyd und/oder Nitrid erzeugt wird und
daß auf diese Schicht die hartmagnetische Schicht unter einem Winkel im Bereich von 50° bis 75° zur Substratnormalen aufgedampft wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß für die harte, nichtmagnetische Schicht Oxyde und/oder Nitride der Metalle Titan, Vanadium, Chrom, Aluminium, Molybdän, Wolfram, Mangan, Eisen oder Silicium verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die harte, nichtmagnetische Schicht auf das Substrat aufgedampft wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die harte, nichtmagnetische Schicht eine Mindestdicke von etwa 100 · 10-^l0m gewählt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß für die harte, nichtmagnetische Schicht eine Dicke von etwa 2000 · 10-¹⁰ m gewählt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die hartmagnetische Schicht unter einem Winkel von etwa 60° zur Substratnormalen aufgedampft wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die harte, nichtmagnetische Schicht und die hartmagnetische Schicht in einem Aufdampfvorgang unter aufeinanderfolgender Verwendung verschiedener Aufrfampfmaterialien hergestellt werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Substratmaterial AIMg5 gewählt wird.