DD237594A3

DD237594A3 - METHOD FOR VISUALIZING MAGNETIC INFORMATION STRUCTURES

Info

Publication number: DD237594A3
Application number: DD26911384A
Authority: DD
Inventors: Fredi Schubert; Falk Friemel; Karin Kolb
Original assignee: Robotron Elektronik
Priority date: 1984-11-05
Filing date: 1984-11-05
Publication date: 1986-07-23

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Sichtbarmachung von magnetischen Informationsstrukturen. Sie bezieht sich auf das Gebiet der Magnetspeichertechnik zur Sichtbarmachung hochdichter Informationsstrukturen auf magnetischen Informationstraegern, wie z. B. Magnetplatte oder Magnetband. Ziel und Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Anwendung zu bringen, welches erlaubt, eine hochdichte digitale magnetische Informationsstruktur mit hoher Aufloesung und grossem Kontrast sichtbar zu machen, wobei gleichzeitig eine elektronenoptische Auswertung infolge ihrer grossen Tiefenschaerfe gegenueber der lichtoptischen Betrachtung die Moeglichkeit einer genauen Vermessung der Informationsstruktur bietet. Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass die magnetische Informationsschicht mit einer magnetischen Ferrofluid-Fluessigkeit duenn ueberzogen und nach dem Trocknen der Schicht mit einer Ionenstrahlaetzung zur Kontrast- und Aufloeseerhoehung der sichtbar gemachten Informationsstruktur behandelt wird.The invention relates to a method for visualizing magnetic information structures. It relates to the field of magnetic memory technology for the visualization of high-density information structures on magnetic information carriers, such. B. magnetic disk or magnetic tape. The aim and object of the invention is to bring a method for use, which makes it possible to visualize a high-density digital magnetic information structure with high resolution and high contrast, while an electron-optical evaluation as a result of their large Tiefenschaerfe compared to the light-optical observation the possibility of accurate Measuring the information structure offers. The essence of the invention is that the magnetic information layer is coated with a magnetic ferrofluid fluid and, after drying the layer, treated with ion beam etching for contrast and resolution enhancement of the visualized information structure.

Description

Field of application of the invention

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Magnetspeichertechnik zur Sichtbarmachung hochdichter Informationsstrukturen auf magnetischen Informationsträgern wie z. B. Magnetplatte oder Magnetband.The invention relates to the field of magnetic memory technology for the visualization of high-density information structures on magnetic information carriers such. B. magnetic disk or magnetic tape.

Characteristic of the known technical solutions

Die Sichtbarmachung von Magnetisierungsmustern kann durch magnetooptische Effekte, wie z. B. den Kerr-Effekt erfolgen. Der Nachteil dieser Effekte besteht darin, daß die meisten Materialien nur geringe magnetooptische Drehungen hervorrufen und damit einen geringen Kontrast in der Darstellung der Muster erzielen. Eine Verbesserung in dieser Hinsicht stellt die Vorrichtung zum Sichtbarmachen von Magnetfeldern nach OS 2403014 dar, welche eine zusätzliche und ausgewählte Magnetschicht in der optischen Detektionsvorrichtung voraussetzt. ·The visualization of magnetization patterns can by magneto-optical effects, such. B. the Kerr effect done. The disadvantage of these effects is that most materials cause only small magneto-optical rotations and thus achieve a low contrast in the representation of the pattern. An improvement in this respect is the device for visualizing magnetic fields according to OS 2403014, which requires an additional and selected magnetic layer in the optical detection device. ·

Nachteilig ist bei dieser Vorrichtung die verschlechterte optische Auflösung der beobachteten Magnetisierungen. Magnetisierungsmuster können aber auch dadurch sichtbar gemacht werden, daß die aus der Oberfläche austretenden Streufelder mit Hilfe von „Bitter-Techniken" sichtbar gemacht werden. Dabei wird eine Suspension mit ferromagnetischen Teilchen auf die Oberfläche der Magnetschicht gebracht. Es kann die magnetische Flüssigkeit direkt oder in einer speziellen Vorrichtung (entsprechend USA-Patentschrift 3.013.206) auf die magnetisierte Oberfläche gebracht werden. Durch Ausrichten derferromagnetischen Teilchen im magnetischen Feld der Probe wird die magnetische Struktur sichtbar. Der Nachteil der bisher bekannten „Bitter-Techniken" bestehet darin, daß die Auflösung und der Kontrast der sichtbar gemachten Flußwechselfolgen und Randstreufelder sowie die Tiefenschärfe der lichtoptischen Aufnahmen für eine detaillierte Vermessung bzw. Auswertung hochdichter Informationsstrukturen nicht ausreichend sind.A disadvantage of this device is the deteriorated optical resolution of the observed magnetizations. However, magnetization patterns can also be visualized by visualizing the stray fields emerging from the surface by means of "bittering techniques." A suspension of ferromagnetic particles is placed on the surface of the magnetic layer By aligning the ferromagnetic particles in the magnetic field of the sample, the magnetic structure becomes visible The disadvantage of the hitherto known "bitter techniques" is that the resolution and the contrast of the visualized flux change sequences and edge scatter fields as well as the depth of focus of the light-optical images are not sufficient for a detailed measurement or evaluation of high-density information structures.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist die Anwendung eines modifizierten Verfahrens der „Bitter-Technik", die die genannten Nachteile nicht aufweist und eine detaillierte Auswertung der magnetischen Informationsstruktur erlaubt.The aim of the invention is the application of a modified method of the "Bitter technique", which does not have the disadvantages mentioned and allows a detailed evaluation of the magnetic information structure.

Essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Anwendung zu bringen, welches erlaubt, eine hochdichte digitale magnetische Informationsstruktur mit hoher Auflösung und großem Kontrast sichtbar zu machen, wobei gleichzeitig eine elektronen-optische Auswertung infolge ihrer großen Tiefenschärfe gegenüber der lichtoptischen Betrachtung die Möglichkeit einer genauen Vermessung der Informationsstruktur bietet.The invention has for its object to provide a method for application, which makes it possible to make a high-density digital magnetic information structure with high resolution and high contrast visible, at the same time an electron-optical evaluation due to their great depth of field compared to the light optical observation the possibility of accurate measurement of the information structure offers.

Das Verfahren zur Sichtbarmachung der Informationsstruktur ist dadurch gekennzeichnet, daß auf die zu untersuchende Probe ein Ferrofluid aufgebracht und gleichmäßig verteilt wird. Die so entstandene Schicht wird angetrocknet und darauffolgend mehrmals mit einem speziellen Lösungsmittel gespült, um Restbestandteile der Suspension abzulösen. Anschließend wird die getrocknete Probe in ein Emissionselektronenmikroskop eingebracht, wo mit Hilfe eines lonenstrahles eine Ätzung der Ferrofluid-Schicht erfolgt. Durch die Ionenätzung wird der Kontrast und die Auflösung des sichtbar gemachten Informationsmusters, welches durch die Anordnung der Fe₃O₄-Teilchen im Bereich der aus der Oberfläche austretenden Streufelder entsteht, wesentlich verbessert. Die elektronenoptische Emissionsabbildung kann anschließend durch den Primärionenstrahl oder, wenn keine weitere Ätzung mehr gewünscht oder die Ätzrate zu groß ist, durch einen Primärelektronenstrahl erzeugt werden. Falls die Ionenätzung nicht in einem Emissionsmikroskop, sondern in einer anderen vakuumtechnischen Einrichtung ausgeführt wird, ist auch mit einem Auflichtmikroskop eine bessere Auflösung gegenüber der konventionellen „Bitter-Technik" zu erreichen.The method for visualizing the information structure is characterized in that a ferrofluid is applied to the sample to be examined and uniformly distributed. The resulting layer is dried and subsequently rinsed several times with a special solvent to remove residual components of the suspension. Subsequently, the dried sample is introduced into an emission electron microscope, where an etching of the ferrofluid layer takes place with the aid of an ion beam. The ion etching substantially improves the contrast and the resolution of the visualized information pattern which is produced by the arrangement of the Fe ₃ O ₄ particles in the region of the stray fields emerging from the surface. The electron-optical emission image can then be generated by the primary ion beam or, if no further etching is desired or the etching rate is too high, by a primary electron beam. If the ion etching is carried out not in an emission microscope but in another vacuum-technical device, a better resolution than the conventional "Bitter technique" can be achieved even with an incident-light microscope.

embodiment

Die Vorbehandlung der Proben nach Entnahme aus dem Informationsträger erfolgt durch Reinigung mit Hilfe von geeigneten Lösungsmitteln (z. B. CH₃OH). Zur Sichtbarmachung der hochdichten Informationsstrukturen z. B. auf hochkoerzitiven Co-P Schichten wird eine magnetische Flüssigkeit, in diesem Fall eine Ferrofluid-Petroleum Suspension mit45Gew.-% Fe₃O₄ und einer Sättigungsmagnetisierung von ca. 4OmT, mit dem Glasstab aufgetropft und anschließend durch Schleuderbeschichtung gleichmäßig verteilt. Bei einer Drehzahl von 5000 min"¹ erfolgt das Antrocknen der Schicht in ca. 2 min. Anschließend wird bei laufender Schleudereinrichtung die Probe mehrmals mit Oktan gespült, um Restbestandteile der Schicht abzulösen. Nach dem wiederholten Trocknen der so entstandenen Bitterschicht erfolgt eine Ionenätzung mittels Argon im Hochvakuum. Zweckmäßigerweise wird die Ätzung unmittelbar im Emissionselektronenmikroskop durchgeführt.The pretreatment of the samples after removal from the information carrier is carried out by cleaning with the aid of suitable solvents (eg CH ₃ OH). To visualize the high-density information structures z. B. on highly coercive Co-P layers, a magnetic fluid, in this case a ferrofluid petroleum suspension with 45Gew .-% Fe ₃ O ₄ and a saturation magnetization of about 4OmT, dropped with the glass rod and then evenly distributed by spin coating. The layer is then dried in about 2 minutes at a speed of 5000 min ^-1 , and the sample is then rinsed several times with octane to remove residual constituents of the layer After repeated drying of the resulting bitter layer, ion etching is carried out using argon Expediently, the etching is carried out directly in the emission electron microscope.

Dielonenätzungen können mit einem Kanalstrahlrohr bei einer lonenstrahlerspannung von 2OkV, einem Entladungsstrom von 0,2 mA und einer Objektspannung von 30 kV günstig durchgeführt werden. Die maximale Ätzdauer beträgt für das Vorgegebene Beispiel ca. 20 min. Dabei sollte der Ionenstrahl parallel zur Aufzeichnungsspur bzw. senkrecht zu den Flußwechselfolgen auf die Objektoberfläche auftreffen.Dielonenätzungen can be carried out low with a duct jet at an ionizing radiation voltage of 2OkV, a discharge current of 0.2 mA and an object voltage of 30 kV. The maximum etching time is about 20 minutes for the given example. In this case, the ion beam should impinge parallel to the recording track or perpendicular to the Flußwechselfolgen on the object surface.

Bereits nach kurzer Ätzzeit kann eine verbesserte Auflösung der Flußwechselfolgen und eine Erhöhung des Kontrastes der Abbildung beobachtet werden. Die Ätzung muß spätestens dann abgebrochen werden, wenn sich die Strukturen aufzulösen beginnen. Wird eine längere Betrachtung der Muster während des Ätzens gewünscht, ist es vorteilhaft, die Probe vor dem Ätzen oder nach einer kurzen Ätzzeit mit einer dünnen Metallschicht (z.B. Kupfer) zu bedampfen. Dabei sollte das Bedampfen und anschließende Ätzen möglichst in der gleichen Hochvakuumapparatur ohne Unterbrechung des Vakuums erfolgen. Die elektronenoptische Emissionsabbildung kann durch den Argonionenstrahl selbst oder durch einen Primärelektronenstrahl ausgelöst werden. Durch die hohe Vergrößerung und vor allem Tiefenschärfe der Abbildung wird eine sehr gute quantitative und qualitative Auswertung der Informationsstruktur möglich.Already after a short etching time an improved resolution of the flux change sequences and an increase of the contrast of the image can be observed. The etching must be stopped at the latest when the structures begin to dissolve. If longer viewing of the patterns during the etching is desired, it is advantageous to evaporate the sample with a thin metal layer (e.g., copper) prior to etching or after a short etching time. In this case, the vapor deposition and subsequent etching should be carried out in the same high-vacuum apparatus without interruption of the vacuum as possible. The electron-optical emission image can be triggered by the argon ion beam itself or by a primary electron beam. Due to the high magnification and above all the depth of field of the image, a very good quantitative and qualitative evaluation of the information structure becomes possible.

Claims

Invention claim:

1. A method for visualizing magnetic information structures using the hitherto known "bittering techniques", in which the magnetic information layer is thinly coated with a magnetic ferrofluid liquid, characterized in that after drying the layer, the same with an ion beam etching for contrasting and dissolution increase of the visualized information structure.

2. The method according to item 1, characterized in that the ferrofluid used has a proportion of 45 wt .-% Fe ₃ O ₄ and a saturation magnetization of about 4OmT.

3. The method according to item 1 and 2, characterized in that after the drying of the magnetic ferrofluid liquid, a rinsing with octane is performed.

4. The method according to item 1, characterized in that the ion beam etching or the primary beam for imaging parallel to the magnetic track or perpendicular to the Flußwechselfolge directed to the surface of the sample and the etching with a lonenstrahlerspannung 5 to 2OkV, a discharge current 0.91 to 2 mA and an object voltage 20 to 40 kV with a maximum duration of 20min.

5. The method according to item 1 and 4, characterized in that the sample is coated with a Metallschict before etching or after a short etching time.