DE2250481C3 - Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Aufzeichnungsträgers - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines magnetischen AufzeichnungsträgersInfo
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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 die 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 eewährleistet. Es lassen sich auf diese Weise bei den
bekannten Aufzeichnungsträgern jedoch häufig nicht die gewünschten Speicherdichten erzielsn.
Aus der deutschen Auslegeschrift 12 28 307 ist es bekannt, einen magnetischen Aufzeichnungsträger mit
r, einer hartmagnetischen, durch Aufdampfen auf ein
Substrat gebildeten metallischen Schicht herzustellen, 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
Ii 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,
>o 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 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
.Ti entsprechenden Stellen in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher
erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 die Abhängigkeit der Koerzitivfeldstärke Hc
von der Magnetschichtdicke T für verschiedene Aufzeichnungsträger und
F i g. 2 die Abhängigkeit der Koerzitivfeldstärke Hc
von der Magnetschichtdicke Ffür 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 160°C. Die Eisen-Kobaltschicht wurde mit einer
Geschwindigkeit von ca. i · 10-'°m/s in einem
ho 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
AlMg5-Substrat und der Magnetschicht aus Eisen-Kobalt eine Schicht aus Titanoxyd mit einer Dicke von
h> 2000 ■ 10-|0m angeordnet wurde. Die Bildung dieser
Titanoxydschicht erfolgte durch Aufdampfen von Titan ,Ulf das Substrat in einer Sauerstoffatmosphäre, mit
einem Druck von 6,5 χ 10 5 mbar und einer Aufdampf-
geschwindigkeit von 5 - 10-10 m/s. Die Herstellung der
Magnetschicht erfolgte in der gleichen Weise wie bei 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 · 10-10m Dicke befand.
Diese Schicht wurde ebenfalls durch Aufdampfen von Chrom mit einer Geschwindigkeit von 5 · 10-10 m/s in
einer Sauerstoffatmosphäre mit einem Druck von 6,5xlO-5niDar 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 den beiden 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 F 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 auch 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 · 10-10m 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 100° C bis 2000C die Substrattemperatur
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 Eigen-
H) schäften 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 bis 200 · 10-l0 m ausreichend. Vorzugsweise wählt man
jedoch für die Unterschicht eine Dicke von etwa 2000 · 10-'°m, 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
Schrägaufdempfen Schatten erzeugen. Auf 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 · 10-5mbar ist, und anschließend reines Titan oder
reines Chrom mit einer Geschwindigkeit von 5- 10-'°m/s bis zu einer Dicke von 500· 10-'°m
aufgedampft. Es wird nun ein Sauerstoffleckventil geöffnet, wodurch in der Kammer eine Sauerstoffatmo-Sphäre
mit einem Druck von etwa 6,5x 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-'°m/s bis zu einer Dicke der Schicht von etwa 2000 · 10"10ITi aufgedampft. Das
Sauerstoffleckventil wird daraufhin wieder geschlossen und in der Kammer wird ein Vakuum, das besser ist als
1,3 · 10-5mbar, hergestellt. Es erfolgt dann das
bo Aufdampfen der Eisen-Kobaltschicht unter einem
Winkel von 60° zur Substratnormalen und mit einer Geschwindigkeit von ca. 1 · 10-'°m/s, bis eine Dicke
von etwa 250 bis 300· 10"4mbar erreicht ist.
Schließlich wird wieder eine reine Sauerstoffatmosphä-
h5 re mit einem Druck von 6,5 χ 10-4mbar 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 der
schutz bildet. Auch die direkt auf das Substrat Kammer und werden in der gewünschten Reihenfolge
aufgedampfte Schicht aus reinem Titan oder Chrom durch Elektronenstrahlen aufgeheizt. Werden höhere
dient zur Erhöhung der Korrosionsfestigkeit. Aufdampfgeschwindigkeiten als im beschriebenen Bei-
Die Herstellung der einzelnen Schichten erfolgt somit ·-, spiel verwendet, dann werden auch die einzelnen
in einem Arbeitsgang, wodurch dieses Verfahren sehr Druckwerte entsprechend erhöht,
einfach und kosrensparend ist. Die einzelnen Quellen für
einfach und kosrensparend ist. Die einzelnen Quellen für
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (8)
1. Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Aufzeichnungsträgers mit einer hartmagiietischen,
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.
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- 10m 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 Aufdampfmaterialien hergestellt werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Substratmaterial
AlMg5 gewählt wird.
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