DE3443601C2

DE3443601C2 -

Info

Publication number: DE3443601C2
Application number: DE3443601A
Authority: DE
Inventors: Haruyuki Morita; Jiro Saku Nagano Jp Yoshinari; Kazumasa Komoro Nagano Jp Fukuda
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1983-11-29
Filing date: 1984-11-29
Publication date: 1988-11-10
Also published as: DE3443601A1; US4642270A; JPH0533461B2; JPS60117413A

Description

Die Erfindung betrifft ein Magnetaufzeichnungsmedium gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Insbesondere betrifft die Erfindung ein senkrecht aufzeichnendes Medium mit verbesserter Oberflächenglätte und Orientierung.

Während einer Reihe von Jahren sind "Senkrechtaufzeich nungsmedien" bekanntgeworden, die deshalb so heißen, weil das Aufzeichnungsmedium senkrecht zu der Oberfläche seines magnetisierbaren Dünnfilms magnetisiert wird. Dies geschieht deshalb, um die Dichte der magnetischen Aufzeichnung zu ver größern. Die japanische Patentveröffentlichung No. 5 891 offenbart ein aus einem Polyimidträger und einem darauf ausge bildeten zweischichtigen magnetischen Dünnfilm bestehendes Senkrechtaufzeichnungsmedium, wobei die eine Schicht auf dem Träger eine niedrige Koerzitivkraft aufweist und aus Molybdän- Eisen-Nickel besteht und die andere Schicht eine Magnetaufzeich nungsschicht aus Kobalt-Chrom ist. Magnetische Dünnfilme mit dieser zweischichtigen Struktur haben eine Reihe von Vorzügen. Da der magnetische Kreis auf der Rückseite des senkrecht ma gnetisierbaren Kobalt-Chrom-Films durch die hohe Permeabilität der Magnetschicht mit niedriger Koerzitifkraft teilweise ge schlossen ist, ist der magnetische Verlust minimiert und die Restmagnetisierung vergrößert.

Magnetische Dünnfilme mit den gewünschten umfassend guten Eigenschaften können erhalten werden, indem man den magneti schen Dünnfilm aus einer mehrschichtigen Struktur aus Schich ten mit unterschiedlichen Eigenschaften aufbaut.

Es ist bislang gängige Praxis gewesen, magnetische Dünnfilme mit einer solchen zweischichtigen Struktur durch Erhitzen des nichtmagnetischen Trägers auf eine Temperatur oberhalb Raumtemperatur (250° in Beispielen gemäß der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 5 891), durch Ausbilden einer Magnetschicht darauf mit niedriger Koerzitivkraft und hoher Permeabilität durch Kathodenzerstäubung und weiterhin Ausbilden einer Magnetaufzeichnungsschicht aus Kobalt-Chrom darauf durch Kathodenzerstäubung herzustellen. Die auf diese Weise gebildete Magnetschicht mit niedriger Koerzitifkraft und hoher Permeabi lität hat eine polykristalline Struktur, bei der verschiedene Kristallebenen einschließlich (110), (111) und (100) auf ihrer Oberfläche freiliegen. Wenn die für die Senkrechtmagnetisierung bestimmte Magnetaufzeichnungsschicht auf der polykristallinen hochpermeablen Magnetschicht ausgebildet ist, beeinflussen die unregelmäßigen Kristallebenen auf der Oberfläche der darunterliegenden Kristallebenen die darüberliegende Magnet aufzeichnungsschicht, die insbesondere im Anfangsstadium des Verfahrens ausgebildet wird, was zu lokalen Änderungen des Kristallwachstums des Magnetaufzeichnungsmediums führt. Ins besondere wird das Kristallwachstum auf (111) vorangetrieben, während es in den anderen Ebenen verzögert ist. Dies führt zu Störungen des Kristallwachstums und der Orientierung der Magnet aufzeichnungsschicht, so daß diese eine verschlechterte Oberflächenglätte aufweist.

Schließlich ist aus der JP-A 5 72 08 631 ein Magnetaufzeichnungs medium, bestehend aus einem nichtmagnetischen Träger und einem auf dessen Oberfläche ausgebildeten magnetischen Dünnfilm bekannt, wobei letzterer aus einer unteren ersten Schicht, die durchwegs amorph ist, und einer oberen zweiten kristallinen Schicht besteht. Hierbei müssen jedoch spezielle Abscheidungs parameter beachtet werden, was die Herstellung erschwert.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein Magnetaufzeichnungs medium anzugeben, dessen magnetischer Dünnfilm aus zwei kristallinen Schichten besteht, wobei jedoch Strukturunregel mäßigkeiten der obenliegenden, zweiten Schicht ausgeglichen bzw. vermieden werden, um so Oberflächenglätte und Orientie rung zu verbessern.

Diese Aufgabe wird überraschenderweise durch ein Magnet aufzeichnungsmedium gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 4.

Fig. 1 der Zeichnung ist eine Mikrophoto graphie (X125) der Oberflächenstruktur des gemäß dem Beispiel der vorliegenden Erfindung hergestellten magne tischen Dünnfilms.

Fig. 2 ist eine Mikrophotographie (X125), die die Oberflächen struktur eines gemäß dem Vergleichsbeispiel 1 hergestellten magnetischen Dünnfilms zeigt.

Erfindungsgemäß ist, daß mindestens eine Schicht des mehrschichtigen magnetischen Dünnfilms amorph ist. Anders als bei polykristallinen Filmen, bei denen verschiedene Kristallebenen auf der Filmoberfläche freiliegen, haben amorphe Filme eine einheitliche Oberfläche. Ist ein kristal liner Film auf der Oberseite eines solchen amorphen Films ausgebildet, so ist der kristalline Film nahezu völlig frei vom Einfluß des darunter liegenden Films. Da keine lokalen Änderungen des Kristallwachstums vorliegen, wird ein Film mit ausgezeichneter Oberflächenglätte erhalten, bei dem die Orientierung des Kristallwachstums ungestört ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein lotrechtes oder senkrechtes Aufzeichnungsmedium durch Ausbilden einer amorphen Magnetschicht mit niedriger Koerzitiv kraft und hoher magnetischer Permeabilität auf der Oberfläche eines nichtmagnetischen Trägers und Ausbilden einer senkrecht magnetisierbaren Schicht auf der Oberseite der amorphen Schicht hergestellt. Die Magnetschicht mit niedriger Koerzitiv raft und hoher Permeabilität kann aus einer Legierung, wie Nickel-Eisen mit ca. 35-90% Ni, Eisen-Aluminium mit 17% Al und Eisen-Aluminium-Silizium mit 4-7% Al und 7-15% Si, verschiedene Arten von Ferriten und amorphen Legierungen od.dgl. gebildet sein. Ni-Fl-Logie rungen sind wegen ihrer hohen magnetischen Permeabilität beson ders vorteilhaft anzuwenden.

Amorphe Magnetschichten mit niedriger Koezitivkraft und hoher Permeabilität können durch Kathodenzerstäubung oder Vakuum abscheidung unter Kühlung des Trägers oder durch Plattieren oder chemisches Aufdampfen (CVD-Verfahren) gebildet werden.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann auch dadurch gelöst werden, daß zunächst ein kristalliner magnetischer Film mit niedri ger Koerzitivkraft und hoher Permeabilität ausgebildet und dann die Oberfläche einer Ionenimplantation unterzogen wird, um sie in eine amorphe Oberflächenschicht umzuwandeln.

Zum Kühlen des Trägers können Flüssiggas oder andere Kühlmittel verwendet werden, wobei flüssiger Stickstoff besonders geeig net ist.

Um besonders vorteilhafte Wirkungen zu erzielen, sollte der amorphe Film eine Dicke von mindestens etwa 10 nm haben.

Bei der Ionenimplantation wird zunächst durch Kathodenzerstäu bung oder auf ähnliche Weise ein polykristalliner magnetischer Film mit niedriger Koerzitivkraft und hoher magnetischer Permea bilität ausgebildet. Dann werden Ionen in die Filmoberfläche implantiert. Die Energie dieser Ionenimplantation bricht das Kristallgitter in der Oberflächenschicht des Films auf, was die Amorphisierung zur Folge hat. Die Art der zu implantieren den Ionen unterliegt keinerlei Einschränkung, jedoch sind Implantierionen mit großen Ionenradien, wie Ar⁺ und N₂⁺ beson ders effektiv. Die Anzahl der zu implantierenden Ionen kann 10¹⁴ bis 10¹⁷ pro cm² betragen, und die Beschleunigungsspannung beträgt während der Ionenimplantation zweckmäßigerweise einige zehn bis zu einigen hundert Kilovolt. Wenn es auch keine beson deren Einschränkungen hinsichtlich der Dicke der zu amorphi sierenden Oberflächenschicht gibt, so werden doch die besten Wirkungen mit Dicken in der Größenordnung von 10 nm erzielt.

Legierungen, wie Kobalt-Chrom (Co-Cr), Kobalt-Vanadin (Co-V), Kobalt-Phosphor (Co-P) u. dgl. können für den senkrecht magne tisierbaren Film verwendet werden. Die Anwendung von Kolbalt- Chrom ist wünschenswert, weil die Senkrechtanisotropie leicht kontrollierbar ist. Der kristalline, senkrecht magnetisierbare Film kann erhalten werden, indem die Temperatur des Trägers, auf dem der amorphe Film ausgebildet wird, auf Raum temperatur oder darüber zurückgeführt und dann ein Film aus Kobalt-Chrom oder ähnlichen Legierungen auf der Oberseite des amorphen Films durch Kathodenzerstäubung, Vakuumabscheidung, Plattieren, Plasma-CVD-Verfahren oder in ähnlicher Weise ausgebil det wird.

Ob bei der Erfindung der Film kristallin oder amorph ist, kann durch Röntgenbeugung, Elektronenbeugung oder ein ähnliches Analyseverfahren festgestellt werden.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend be schriebene Ausführungsform beschränkt. Sie kann auf eine Viel zahl von Magnetschichten angewendet werden. Durch Anwendung der Vorschläge gemäß der Erfindung erhält man magnetische Aufzeichnungsmedien mit einem mehrschichtigen magnetischen Dünnfilm mit verbesserter Oberflächenglätte und Orientierung.

Das nachfolgend beschriebene Beispiel dient der näheren Erläuterung.

Beispiel

Ein Träger in Form eines 50 µm dicken Polyimidfilms wurde in eine Halterung montiert und in eine Vakuumkammer eingebracht, die auf 2,66 × 10^-6 mbar evakuiert wurde. Dann wurde bis zu einem Druck von 6,5 × 10^-3 mbar Argon eingeleitet und der Träger auf 100°C erhitzt. Während einer Zeitspanne von 10 Minuten wurde eine Ni-Fl-Legierung bei einer Leistung von 200 W mittels Hochfrequenzkathoden zerstäubt und als Film auf dem Träger niedergeschlagen. Dieser Film hatte eine Zusammensetzung von 17% Fe, 78% Ni und 5% Mol (Gewichtsprozente), eine Dicke von 0,5 µm, eine Koerzitivkraft Hc von 0,1 Oe und eine maximale magnetische Permeabilität µm von 150 000. Die Röntgenbeugungsanalyse dieses Films zeigte Kristallebenen repräsentierende Spitzen, was anzeigte, daß der Film polykristallin war.

Danach wurde der mit diesem Film versehene Träger in einem Ionenimplantationsgerät angeordnet, und es wurden 1 × 10¹⁶ N₂⁺-Ionen pro cm² bei einer Beschleunigungsspannung von 50 kV implantiert. Nach der Ionenimplantation wurde der Film einer Elektronenbeugungsanalyse unterzogen, wobei festgestellt wurde, daß die Oberflächenschicht amorphi siert war.

Danach wurde auf dem amorphisierten Film durch Kathodenzerstäubung unter denselben Bedingungen wie während der Ausbildung des Ni-Fe-Mo-Films eine Kobalt-Chrom-Legierung aufgebracht. Der so gebildete Kobalt-Chrom-Film hatte eine Zusammensetzung von 80% Co und 20% Cr. Der zweischichtige magneti sche Dünnfilm aus dem Ni-Fe-Mo-Film und dem Kobalt-Chrom- Film hatte eine Gesamtdicke von 1,0 µm, eine senkrechte Koerzi tivkraft Hc von 500 Oe und eine Sättigungsmagnetisierung Ms von 390 G. Die Röntgenbeugungsanalyse dieses zweischichtigen Films zeigt, daß die Kobalt-Chrom (001)-Achse senkrecht zu der Filmoberfläche orientiert war. Die Sperrkurve der Hcp-(002)- Ebene hatte eine Halbwertsbreite ΔR₅₀ von 3°. Wie die Mikro photographie der Fig. 3 zeigt, war die Oberfläche dieses Films eben und glatt.

Der erfindungsgemäß ausgebildete Dünnfilm hat bei der praktischen Anwendung eine Dicke von nicht mehr als etwa 10 µm.

Vergleichsbeispiel

Unter den in dem vorstehenden Beispiel erläuterten Bedingungen wurde eine Ni-Fe-Filmschicht ausgebildet, jedoch mit der Abweichung, daß die Trägertemperatur während der Bildung dieses Films auf Raumtemperatur gehalten wurde. Der erhaltene Ni-Fe- Film hatte eine Dicke von 0,5 µm, eine Koerzitivkraft Hc von 0,2 Oe und eine maximale magnetische Permeabilität µm von 150 000. Die Röntgenbeugungsanalyse dieses Ni-Fe-Films zeigte für Kristallebenen charakteristische Spitzen, was an zeigte, daß der Film polykristallin war.

Danach wurde auf die Oberseite dieses polykristallinen Ni-Fe-Films durch Kathodenzerstäubung ein Kobalt-Chrom-Film aufgebracht. Der aus dem Ni-Fe-Film und dem Kobalt-Chrom- Film bestehende zweischichtige magnetische Dünnfilm hatte eine Gesamtdicke von 1,0 µm, eine senkrechte Koerzitifkraft Hc von 400 Oe und eine Sättigungsmagnetisierung von 400 G. Dieser magnetische Film hatte eine Sperrkurven-Halbwertsbreite ΔR₅₀ von 12°, was die Crientierung der Kobalt-Chrom-Kristalle in hohem Maße unterbricht. Die Oberfläche dieses Films ist unregel mäßig, wie aus der Mikrophotographie nach Fig. 2 ersichtlich ist.

Claims

1. Magnetaufzeichnungsmedium für die Senkrechtaufzeichnung, bestehend aus einem nichtmagnetischen Träger und einem auf dessen Oberfläche ausgebildeten magnetischen Dünnfilm mit einer Dicke von nicht mehr als etwa 10 µm und mit niedriger Koerzitivkraft und hoher magnetischer Permeabilität, der aus mindestens zwei Schichten besteht, wobei die erste, aus einer Eisen-Nicke-Molybdän-Legierung bestehende Schicht auf dem Träger und die zweite, kristallin, aus einer Kobalt-Chrom-Legierung bestehende Schicht auf der ersten Schicht aufliegt, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht kristallin und an ihrer der zweiten Schicht zuge kehrten Oberfläche amorphisiert ist.

2. Magnetaufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die amorphisierte Oberfläche durch Ionen implantation erzeugt ist.

3. Magnetaufzeichnungsmedium nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die amorphisierte Oberflächenschicht eine Schichtdicke von mindestens 10 nm hat.

4. Magnetaufzeichnungsmedium nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die amorphe Schicht eine magnetische Schicht mit niedriger Koerzitivkraft und hoher magnetischer Permeabilität ist.