DE3921856A1 - Magnetic data storage medium with anisotropic magnetic layer - has intermediate layer between substrate and recording layer to enhance anisotropy, comprising conductive metal-silicon alloy - Google Patents
Magnetic data storage medium with anisotropic magnetic layer - has intermediate layer between substrate and recording layer to enhance anisotropy, comprising conductive metal-silicon alloyInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein plattenförmiges Aufzeich nungsmedium mit mindestens einer magnetisch anisotropen Spei cherschicht aus einer CoCr-Legierung, die auf einer dünnen Zwi schenschicht aus einem die magnetische Anisotropie der Spei cherschicht fördernden Material abgeschieden ist, und mit einem diesen Schichtaufbau tragenden Substratkörper. Ein derartiges Aufzeichnungsmedium geht z. B. aus der Veröffentlichung "IEEE Trans.Magn.", Vol. MAG-21, No. 5, Sept. 1985, Seiten 1426 bis 1428 hervor.The invention relates to a plate-shaped record medium with at least one magnetically anisotropic medium CoCr alloy layer on a thin layer layer of the magnetic anisotropy of the memory Layer promoting material is deposited, and with a this layer structure carrying substrate body. Such a thing Recording medium goes e.g. B. from the publication "IEEE Trans.Magn. ", Vol. MAG-21, No. 5, Sept. 1985, pages 1426 to 1428.
Das Prinzip einer senkrechten Magnetisierung zur Speicherung von Informationen in entsprechenden Aufzeichnungsmedien ist allgemein bekannt. Die für dieses vielfach auch als vertikale Magnetisierung bezeichnete Prinzip vorgesehenen Aufzeichnungs medien können insbesondere in Form von starren Magnetspeicher platten, flexiblen Einzelplatten (floppy discs) oder als Band vorliegen. Ein solches Aufzeichnungsmedium weist mindestens eine entsprechend zu magnetisierende Speicherschicht vorbe stimmter Dicke aus einem Material mit senkrechter magneto kristalliner Anisotropie auf, wobei die Achse der sogenann ten leichten Magnetisierung dieser Schicht zumindest weit gehend senkrecht zur Oberfläche des Aufzeichnungsmediums aus gerichtet sein soll. Bevorzugt werden als anisotropes Spei chermaterial CoCr-Legierungen (vgl. z. B. "IEEE Trans. Magn.", Vol. MAG-14, No. 5, Sept. 1978, Seiten 849 bis 851). Diese Legierungen zeigen bei einem allgemein als Abscheidetechnik vorgesehenen Aufsputtern auf vorbestimmte Substrate den er wähnten Kristallanisotropieeffekt (vgl. z. B. "Thin Solid Films" Vol. 110, 1983, Seiten 61 bis 73). Es bilden sich da bei säulenförmige Kristalle mit einer Ausrichtung der c-Achse ihres hexagonalen Gitters in Ausdehnungsrichtung der Säulen. Diese Säulen können einen Durchmesser von einigen 10 nm haben, wobei ihre jeweilige Höhe durch die Sputterparameter einstell bar ist. Diese kristalline Anisotropie der CoCr-Schichten be wirkt nun die erwähnte magnetische Anisotropie, die eine Vor aussetzung für das vertikale Magnetisierungsprinzip ist.The principle of vertical magnetization for storage of information in appropriate recording media well known. The for this often as a vertical Magnetization called principle provided recording media can in particular take the form of rigid magnetic storage media plates, flexible single plates (floppy discs) or as a tape are available. Such a recording medium has at least a storage layer to be magnetized accordingly certain thickness of a material with perpendicular magneto crystalline anisotropy, the axis of the so-called least slight magnetization of this layer at least far going perpendicular to the surface of the recording medium should be directed. Are preferred as anisotropic Spei material CoCr alloys (see, for example, "IEEE Trans. Magn.", Vol. MAG-14, No. 5, Sept. 1978, pages 849 to 851). These Alloys generally show one as a deposition technique provided sputtering onto predetermined substrates he mentioned crystal anisotropy effect (cf. for example "Thin Solid Films "Vol. 110, 1983, pages 61 to 73). They form there for columnar crystals with an alignment of the c-axis their hexagonal grid in the direction of expansion of the columns. These columns can have a diameter of some 10 nm, where their respective height is set by the sputtering parameters is cash. This crystalline anisotropy of the CoCr layers be now acts the magnetic anisotropy mentioned, which is a pre is a requirement for the vertical magnetization principle.
In der Praxis zeigt sich jedoch, daß nach einem Abscheiden einer solchen Speicherschicht auf einem Substrat die die leich te Magnetisierung vorgebende hexagonale Achse der CoCr-Kri stalle nicht überall senkrecht zur Oberfläche der Speicher schicht steht. Vielmehr bildet sich eine Verteilung für den Winkel zwischen dieser Achse und der Schicht-Normalen aus. Zur Erreichung guter Speichereigenschaften ist es nun erforderlich, daß diese Winkelverteilung möglichst schmal ist, d.h., nur ein möglichst kleiner Winkelbereich um diese Normalenrichtung herum überstrichen wird.In practice, however, it turns out that after a separation of such a storage layer on a substrate which is easy The hexagonal axis of the CoCr cri do not stand everywhere perpendicular to the surface of the store layer stands. Rather, a distribution for the Angle between this axis and the layer normal. To To achieve good storage properties, it is now necessary that this angular distribution is as narrow as possible, i.e. only one the smallest possible angular range around this normal direction is swept around.
Es ist bekannt, daß die Güte der Kristallanisotropie bzw. diese Winkelverteilung von der Oberfläche abhängt, auf der die CoCr- Legierung der Speicherschicht abgeschieden wird. Gemäß der ein gangs genannten Veröffentlichung "IEEE Trans.Magn.", Vol. MAG-21 läßt sich die Orientierung der hexagonalen Achse in einer CoCr-Speicherschicht dadurch verbessern, daß man diese Schicht nicht unmittelbar auf einem plattenförmigen Substrat aus einem nicht-magnetischen Material oder einer gegebenenfalls darauf aufgebrachten weichmagnetischen Unterlage abscheidet, sondern auf einer darauf befindlichen dünnen Zwischenschicht aus Si, Ge oder Ti. Diese besondere, vielfach auch als Keim schicht (Seedlayer) bezeichnete Zwischenschicht bildet dann die Oberfläche für die auf ihr abzuscheidende CoCr-Speicher schicht (vgl. auch EP-B-01 58 338). Neben den vorstehend er wähnten, die Anisotropie einer CoCr-Speicherschicht fördernden Materialien ist als Zwischenschichtmaterial auch C (vgl. z. B. "J. Appl. Phys.", Vol. 61, No. 8, April 1987, Seiten 3143 bis 3145) oder amorphes Co-Zr-Mo oder Co-Ti (vgl. "Proceedings of 19 Sendai Symposium on Perpendicular Magnetic Recording", JP, 1982, Seiten 169 bis 176) bekannt.It is known that the quality of the crystal anisotropy or this Angular distribution depends on the surface on which the CoCr Alloy of the storage layer is deposited. According to the one mentioned publication "IEEE Trans.Magn.", Vol. MAG-21 allows the orientation of the hexagonal axis in a CoCr storage layer by improving this Do not layer directly on a plate-shaped substrate made of a non-magnetic material or one if necessary deposits on the soft magnetic base, but on a thin intermediate layer on it made of Si, Ge or Ti. This special, often also as a germ Layer (seed layer) designated intermediate layer then forms the surface for the CoCr storage to be deposited on it layer (see also EP-B-01 58 338). In addition to the above he mentioned that promote the anisotropy of a CoCr storage layer Materials as interlayer material is also C (see e.g. "J. Appl. Phys.", Vol. 61, No. 8, April 1987, pages 3143 to 3145) or amorphous Co-Zr-Mo or Co-Ti (cf. "Proceedings of 19 Sendai Symposium on Perpendicular Magnetic Recording ", JP, 1982, pages 169 to 176).
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, für das Auf zeichnungsmedium mit den eingangs genannten Merkmalen ein wei teres Material für die Zwischenschicht anzugeben, welches die magnetische Anisotropie der CoCr-Speicherschicht fördernde Eigenschaften zeigt.The object of the present invention is now for the on drawing medium with the features mentioned a Wei teres material for the intermediate layer, which the magnetic anisotropy of the CoCr storage layer promoting Shows properties.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Zwi schenschicht eine Legierung des Typs MxSi100-x aus einer me tallischen Komponente (M) und Silizium (Si) zumindest enthält, wobei für den Komponentenanteil x (in Atom-%) gilt:This object is achieved according to the invention in that the intermediate layer at least contains an alloy of the type M x Si 100-x consisting of a metallic component (M) and silicon (Si), the following being valid for the component fraction x (in atomic%):
0,05 × 80.0.05 x 80.
Die mit dieser Ausgestaltung des Aufzeichnungsmediums verbun denen Vorteile sind insbesondere darin zu sehen, daß eine Ver wendung einer erfindungsgemäßen Zwischenschicht gegenüber Auf zeichnungsmedien ohne solche Zwischenschicht zu einer deut lichen Einengung der Winkelverteilung der Achse der leichten Magnetisierung der Speicherschicht führt. So werden Δ R50-Werte der CoCr-Speicherschicht von vorteilhaft unter 5° erhalten. Der Δ R50-Wert ist dabei ein Maß für die C-Achsenorientierung und wird durch die Halbwertsbreite der sogenannten Rocking-Kurve bestimmt. Hierzu wird die 002-Reflexion der Beugungslinie einer Röntgenstrahlung auf der hexagonalen dichtgepackten Phase der CoCr-Legierung herangezogen. Mit der Einengung der Winkelver teilung läßt sich insbesondere eine Erhöhung der Lesespannung erreichen. The advantages associated with this configuration of the recording medium are, in particular, to be seen in the fact that a use of an intermediate layer according to the invention compared to recording media without such an intermediate layer leads to a significant narrowing of the angular distribution of the axis of the slight magnetization of the storage layer. Δ R 50 values of the CoCr storage layer of advantageously below 5 ° are thus obtained. The Δ R 50 value is a measure of the C-axis orientation and is determined by the half-width of the so-called rocking curve. The 002 reflection of the diffraction line of an X-ray radiation on the hexagonal, densely packed phase of the CoCr alloy is used for this purpose. With the narrowing of the angular distribution, an increase in the reading voltage can be achieved in particular.
Dieser Verbesserungseffekt ist dabei unabhängig davon, ob die Zwischenschicht direkt auf dem Substrat aus einem nicht-magne tischen Material oder auf einer gegebenenfalls noch darauf auf gebrachten dünnen Unterlage aus mindestens einem anderen Mate rial abgeschieden wurde. Derartige Unterlagen können insbeson dere aus einem weichmagnetischen Material bestehen, wie es bei Medien für die vertikale Datenaufzeichnung häufig unterhalb einer CoCr-Speicherschicht vorgesehen wird (vgl. z. B. die ge nannte EP-B-01 58 338).This improvement effect is independent of whether the Intermediate layer directly on the substrate from a non-magne table material or if necessary still on it brought thin pad from at least one other mate rial was deposited. Such documents can in particular which consist of a soft magnetic material, as in Media for vertical data recording often below a CoCr storage layer is provided (cf. e.g. the ge called EP-B-01 58 338).
Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Aufzeich nungsmediums gehen aus den Unteransprüchen hervor.Advantageous embodiments of the recording according to the invention medium emerge from the subclaims.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei spieles noch weiter erläutert, wobei auf die Zeichnung Bezug genommen wird. Dabei ist in der Figur der Zeichnung ein erfin dungsgemäßes Aufzeichnungsmedium angedeutet.The invention is illustrated below with the aid of an embodiment game explained further, with reference to the drawing is taken. There is an invented in the figure of the drawing according to the recording medium indicated.
Bei dem in der Figur in einem Schnitt schematisch veranschau lichten Teil eines erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmediums wird von bekannten plattenförmigen Medien ausgegangen, wie sie für nach dem Prinzip einer senkrechten (vertikalen) Magnetisierung arbeitende Speicheranlagen vorgesehen werden. Das allgemein mit 2 bezeichnete, zu einer Achse A rotationssymmetrische Aufzeich nungsmedium enthält einen plattenförmigen Substratkörper 3, der einen üblichen 5,25 Zoll-Durchmesser haben kann. Der Substrat körper besteht im allgemeinen aus einem nicht-magnetischen Ma terial wie z. B. aus einer gehärteten Glasplatte (vgl. z. B. EP-A-02 56 278). Mindestens eine der beiden Flachseiten 4 bzw. 5 dieses Substratkörpers 3, beispielsweise die obere Flachseite 4, soll mit einer dem vorgesehenen Magnetisierungsprinzip ent sprechenden Speicherschicht aus einer CoCr-Legierung versehen sein. Diese Speicherschicht wird jedoch nicht unmittelbar auf die extrem glatte Flachseite 4 des Substratkörpers 3 aufge bracht. Vielmehr wird vorher in an sich bekannter Weise eine besondere dünne Zwischenschicht 6 entweder direkt auf der Flachseite 4 oder, wie gemäß dem Ausführungsbeispiel ange nommen, auf einer darauf befindlichen Unterlage 7 abgeschie den. Diese Unterlage kann insbesondere aus einem weichmagne tischen Material wie z. B. aus einer speziellen NiFe-Legierung (Permalloy) oder aus einer CoNbZr-Legierung bestehen. Entspre chende, auch als "Keeper" bezeichnete Unterlagen haben im all gemeinen eine Schichtdicke d1 zwischen 0,1 und 0,5 µm. Dem gegenüber ist die Schichtdicke d2 der Zwischenschicht 6 gerin ger und liegt im allgemeinen zwischen 1 nm und 100 nm, vor zugsweise zwischen 10 nm und 50 nm. Auf der Zwischenschicht 6 ist nun die eigentliche Speicherschicht 8 aus der CoCr-Le gierung aufgebracht. Diese Speicherschicht, die gegebenenfalls auch nach Art einer Lamellierung aus mehreren filmartigen Schichten zusammengesetzt sein kann, hat im allgemeinen eine Dicke d3 zwischen 0,1 und 1 µm. Sie ist normalerweise mit einer harten, abriebfesten Schutzschicht 9 abgedeckt, die z. B. aus Kohlenstoff oder aus einer Kohlenstoff-Verbindung bestehen kann. Die Dicke d4 dieser Schutzschicht 9 liegt im allgemeinen zwischen 5 nm und 100 nm.In the part of a recording medium according to the invention schematically illustrated in a section in the figure, it is assumed that known plate-shaped media are used, such as are provided for storage systems operating on the principle of vertical (vertical) magnetization. The generally designated 2 , to an axis A rotationally symmetrical recording medium contains a plate-shaped substrate body 3 , which can have a usual 5.25 inch diameter. The substrate body generally consists of a non-magnetic material such. B. from a tempered glass plate (see, for example, EP-A-02 56 278). At least one of the two flat sides 4 and 5 of this substrate body 3 , for example the upper flat side 4 , should be provided with a storage layer made of a CoCr alloy which corresponds to the magnetization principle provided. However, this storage layer is not brought up directly on the extremely smooth flat side 4 of the substrate body 3 . Rather, in a manner known per se, a special thin intermediate layer 6 is either shot directly on the flat side 4 or, as assumed according to the exemplary embodiment, on a base 7 located thereon. This pad can be made in particular of a soft magnetic material such. B. consist of a special NiFe alloy (Permalloy) or a CoNbZr alloy. Corresponding, also referred to as "keeper" documents generally have a layer thickness d 1 between 0.1 and 0.5 microns. In contrast, the layer thickness d 2 of the intermediate layer 6 clotting ger and is generally between 1 nm and 100 nm, before preferably between 10 nm and 50 nm. On the intermediate layer 6, the actual storage layer 8 of the CoCr-Le is now Government applied. This storage layer, which can optionally also be composed of a plurality of film-like layers in the manner of a lamination, generally has a thickness d 3 of between 0.1 and 1 μm. It is usually covered with a hard, abrasion-resistant protective layer 9 , which, for. B. can consist of carbon or a carbon compound. The thickness d 4 of this protective layer 9 is generally between 5 nm and 100 nm.
Die Schichten 6 bis 9 werden sukzessive auf der Flachseite 4 des Substratkörpers 3 nach an sich bekannten Dünnfilm-Techniken abgeschieden. Bevorzugt wird ein Aufsputtern wie z. B. RF- Sputtern (vgl. z. B. die genannte Veröffentlichung "Thin Solid Films", Vol. 110) oder DC-Magnetron-Sputtern vorgesehen. Ge gebenenfalls sind aber auch andere Aufdampfverfahren geeignet.The layers 6 to 9 are successively deposited on the flat side 4 of the substrate body 3 according to known thin-film techniques. Sputtering such as e.g. B. RF sputtering (see. For example, the publication "Thin Solid Films", Vol. 110) or DC magnetron sputtering provided. However, other evaporation processes are also suitable, if appropriate.
Erfindungsgemäß soll für die Zwischenschicht 6 zwischen der CoCr-Speicherschicht 8 und der weichmagnetischen Unterlage 7 bzw. der Flachseite 4 des Substratkörpers 3 ein Material ge wählt werden, das eine Legierung aus einer metallischen Kompo nente M und aus der Komponente Si zumindest größtenteils ent hält oder praktisch vollständig aus dieser Legierung gebildet ist. Das Material der Zwischenschicht 6 kann gegebenenfalls noch metallische oder nicht-metallische Verunreinigungen oder auch sonstige Zusätze bis zu einem maximalen Anteil von 5 Atom-% enthalten. Die für die Zwischenschicht 6 zu wählende Legierung hat die allgemeine Zusammensetzung vom Typ MxSi100-×′, wobei die Legierungskomponente M aus einem oder mehreren me tallischen Elementen bestehen kann. Als geeignet sind ganz all gemein Komponenten M anzusehen, die jeweils mit Si eine legie rungsartige Mischung oder Verbindung einzugehen vermögen. So können z. B. die Komponenten M jeweils aus mindestens einem Element aus der Gruppe der Übergangsmetalle wie insbesondere Co, Ni oder Ti bestehen oder mindestens ein solches Element enthalten. Daneben sind selbstverständlich auch andere Metalle wie beispielsweise Bi, Sn, Pb, Zn, Ce als metallische Kompo nente M geeignet. Der Anteil (100-x) der Komponente Si an dem Legierungsmaterial der Zwischenschicht 6 soll vorteilhaft zwi schen 20 Atom-% und 99,5 Atom-% betragen.According to the invention for the intermediate layer 6 between the CoCr storage layer 8 and the soft magnetic base 7 or the flat side 4 of the substrate body 3, a material should be selected which contains an alloy of a metallic component M and of the component Si at least for the most part or is formed almost entirely from this alloy. The material of the intermediate layer 6 can optionally also contain metallic or non-metallic impurities or other additives up to a maximum proportion of 5 atom%. The alloy to be selected for the intermediate layer 6 has the general composition of the type M x Si 100- × ' , wherein the alloy component M can consist of one or more metallic elements. Components M, which are capable of entering into an alloy-like mixture or compound with Si, are to be regarded as very general. So z. B. the components M each consist of at least one element from the group of transition metals such as in particular Co, Ni or Ti or contain at least one such element. In addition, other metals such as Bi, Sn, Pb, Zn, Ce are of course also suitable as metallic component M. The proportion (100-x) of the component Si in the alloy material of the intermediate layer 6 should advantageously be between 20 atomic% and 99.5 atomic%.
Vorzugsweise werden MxSi100-x-Legierungen verwendet, die einen möglichst hohen Anteil an Si haben, aber dennoch elektrisch leitend sind. D. h., es wird vorteilhaft ein Anteil (100-x) der Si-Komponente der elektrisch leitenden Legierung von minde stens 60 Atom-%, vorzugsweise von mindestens 75 Atom-% vorge sehen. Ein wesentlicher Vorteil derartiger Legierungen gegen über den bekannten reinen Si-Schichten (vgl. z. B. EP-B-01 58 338) liegt nämlich in der elektrischen Leitfähigkeit der erfindungsgemäßen Legierung. Dies erleichtert ein Sputtern und reduziert mögliche Verunreinigungen elektrostatisch ange zogener Si-Partikeln während des Abscheideprozesses.M x Si 100-x alloys are preferably used which have as high a proportion of Si as possible, but are nevertheless electrically conductive. That is, it will advantageously see a proportion (100-x) of the Si component of the electrically conductive alloy of at least 60 atom%, preferably of at least 75 atom%. An important advantage of such alloys over the known pure Si layers (cf., for example, EP-B-01 58 338) lies in the electrical conductivity of the alloy according to the invention. This facilitates sputtering and reduces possible contamination of electrostatically attracted Si particles during the deposition process.
Gemäß einem konkreten Ausführungsbeispiel wurde auf einem Sub stratkörper 3 aus Glas eine Co20Si80-Zwischenschicht 6 in einer handelsüblichen RF-Sputteranlage (Perkin-Elmer 4400) abgeschie den. Während des Sputterprozesses rotierte in der Anlage der den Substratkörper tragende Plattenteller mit einer Drehzahl von ca. 2 Umdrehungen pro Minute. Die Temperatur des Substrat körpers betrug hierbei etwa 120°C. Im Innenraum der Anlage herrschte ein Ar-Restgasdruck von etwa 1 Pa. Eine RF-Leistung von 1400 W ohne Vorspannung (Bias) des Substratkörpers 3 wurde eingestellt. Nach etwa 20 Minuten war eine Zwischenschicht 6 mit einer Dicke d2 von ca. 30 nm abgeschieden. Auf dieser so erhaltenen Schicht 6 wurde anschließend eine CoCr-Speicher schicht mit einer Dicke von etwa 300 nm unter entsprechenden Verfahrensbedingungen während etwa 10 Minuten aufgesputtert. Der schließlich gemessene Δ R50-Wert der CoCr-Schicht 8 betrug etwa 3°.According to a specific embodiment, a Co 20 Si 80 intermediate layer 6 was deposited on a glass substrate 3 in a commercially available RF sputtering system (Perkin-Elmer 4400). During the sputtering process, the turntable carrying the substrate body rotated in the system at a speed of approximately 2 revolutions per minute. The temperature of the substrate body was about 120 ° C. An Ar residual gas pressure of approximately 1 Pa prevailed in the interior of the plant. An RF power of 1400 W without bias of the substrate body 3 was set. After approximately 20 minutes, an intermediate layer 6 with a thickness d 2 of approximately 30 nm was deposited. A CoCr storage layer with a thickness of about 300 nm was then sputtered onto this layer 6 obtained in this way under appropriate process conditions for about 10 minutes. The Δ R 50 value of the CoCr layer 8 finally measured was approximately 3 °.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel wurde davon ausgegangen, daß für die Zwischenschicht 6 eine CoSi-Legierung vorgesehen wird. Selbstverständlich können auch andere Silizide wie z. B. NixSi100-x oder TixSi100-x mit geringem Anteil der jeweiligen metallischen Komponente verwendet werden, um dieselbe die magnetische Anisotropie der Speicherschicht fördernde Wirkung zu erreichen. Dies gilt auch für Mischungen aus den Siliziden. Ein Beispiel hierfür wäre eine Co10Ni10Si80-Legierung.According to the exemplary embodiment, it was assumed that a CoSi alloy is provided for the intermediate layer 6 . Of course, other silicides such as. B. Ni x Si 100-x or Ti x Si 100-x can be used with a small proportion of the respective metallic component in order to achieve the same effect promoting the magnetic anisotropy of the storage layer. This also applies to mixtures of the silicides. An example of this would be a Co 10 Ni 10 Si 80 alloy.
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DE3921856A DE3921856A1 (en) | 1989-07-04 | 1989-07-04 | Magnetic data storage medium with anisotropic magnetic layer - has intermediate layer between substrate and recording layer to enhance anisotropy, comprising conductive metal-silicon alloy |
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ID=6384200
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE4341306A1 (en) * | 1993-01-20 | 1994-07-21 | Fuji Electric Co Ltd | Magnetic recording medium and method for its production |
EP0809238A2 (en) * | 1996-05-20 | 1997-11-26 | Hitachi, Ltd. | Magnetic recording media and magnetic recording system using the same |
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1989
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