DE2511286B2

DE2511286B2 - Verschiebungsmuster fur magnetische Blasendomäneneinrichtungen

Info

Publication number: DE2511286B2
Application number: DE2511286A
Authority: DE
Inventors: Kenso Dipl.-Ing. Yokohama Kanagawa Imamura; Teiji Dipl.-Ing. Komae Tokio Majima; Shunsuke Dipl.-Ing. Tokio Matsuyama; Junichi Dipl.-Ing. Yamato Tanahashi
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1974-03-14
Filing date: 1975-03-14
Publication date: 1978-03-23
Also published as: DE2511286C3; US4086661A; FR2264361B1; GB1471134A; DE2511286A1; FR2264361A1; NL170675C; NL7503100A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verschiebungsmuster für magnetische Blasendomäneneinrichtungen, bestehend aus einer Vielzahl von regelmäßig aufeinanderfolgenden, durch dünne weichmagnetische Schichten gebildeten T- und I-förmigen Bereichen, die abwechselnd in zwei zur Blasendomänenschicht parallelen Ebenen angeordnet sind.

Bekannt ist ein Verschiebungsmuster dieser Art, bei dem die Schichten an den zwei Seiten einer magnetischen Platte angebracht sind (IBM Technical Discl. Bull. Vol. 13, No. 9, Februar 1971, S. 2625).

Es ist auch ein Verschiebungsmuster dieser Art bekannt, bei dem die einzelnen Schichtbereiche durch eine nichtmagnetische Schicht voneinander getrennt sind (IBM Techn. Discl. Bull. Vol. 15, No. 8, Januar 1973, S. 2649).

Einzelheiten derartiger Verschiebungsmuster werden nachstehend an Hand der Fig. 1 bis 4 der Zeichnung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Darstellung zur Erläuterung der Spalte bei einem T- und I-Muster,

Fig. 2 eine Darstellung zur Erläuterung der Spalte bei einem Zickzackmuster,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht des T- und I-Musters,

Fig. 4 eine Darstellung zur Erläuterung der Verschiebungeiner magnetischen Blasendomäne an dem T-I-Muster entlang durch ein rotierendes Magnetfeld.

Bei Verschiebungsmustern dieser Art sind folgende Einzelheiten im Hinblick auf die damit verbundenen Probleme von besonderer Bedeutung:
a) Luftspalt (Abstand zwischen den Musterteilen) Eine Verringerung des Luftspalts, also des Abstands zwischen den einzelnen Teilen des Verschiebungsmusters, ermöglicht eine leichtere Ausbreitung der magnetischen Blasendomäne. Bei einem aus T- und I-förmigen Bereichen bestehenden Verschiebungsmuster gemäß Fig. 1 oder auch bei einem Zickzack-Muster gemäß Fig. 2 entsteht, wenn der Spalt G zwischen benachbarten Mustern breit ist, eine magnetische Potentialspitze längs des Spalts G, die später mit Bezug auf Fig. 9 A und 9 B beschrieben wird,

was eine Schwierigkeit bei der Ausbreitung der magnetischen Blasendomäne ergibt. Wenn der Spalt G schmal ist, wird keine magnetische Potentialspitze erzeugt, so daß die Ausbreitung der K) magnetischen Blasendomäne leicht ist.

Das übliche Verschiebungsmuster besteht jedoch, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, aus T- und I-förmigen Bereichen 2 und 3 aus dünnen weichmagnetischen Schichten auf einer magnetischen ι > Platte 1. Die T- und I-förmigen Bereiche 2 und

3 werden gleichzeitig mittels Ätzen in einem Musterherstellungsprozeß gebildet, so daß es notwendig wird, um den Spalt G ausreichend zu verkleinern, die Genauigkeit der Maske und des .?<) Ätzens wesentlich zu erhöhen. Ein zu schmaler

Spalt G führt zu einer gegenseitigen Kopplung benachbarter Musterteile, und es wird keine Verschiebungswirkung auf eine magnetische Btosendomäne erhalten.
:.»5 b) Magnetische Pole

Wenn bei einem T-I-Muster eine magnetische Blasendomäne in der Mitte des oberen Teils des T-förmigen Bereichs liegt, ist die Anziehungskraft auf Grund der Formanisotropie klein. in Wenn deshalb das die Verschiebung bewirkende

rotierende Magnetfeld ausgeschaltet wird, um den Leistungsverbrauch zu reduzieren, und wenn dann der Verschiebungsvorgang wieder begonnen wird, tritt möglicherweise ein Verschleiß bungsfehler auf.

Wird z. B. gemäß Fig. 4 angenommen, daß das rotierende Magnetfeld nacheinander in den Richtungen a-b-c-d angelegt wird, so wird eine magnetische Blasendomäne, die bei der Magnetfeldrichtung α an die Stelle 4 des T-förmigen Bereichs bewegt worden war, bei den Magnetfeldrichtungen b und c nacheinander an die Stellen 5 und 6 verschoben. Da nämlich die Richtung c entgegengesetzt zur Richtung α ist, stößt die Polarität am Punkt 4 die magnetische Blase ab, während die Polarität am Punkt 6 die magnetische Blase anzieht. Dann wird die magnetische Blasendomäne durch ein Magnetfeld in der Richtung d zur Stelle 7 auf dem I-förmigen Bereich bewegt. Da die Richtungen d und b einander entgegengesetzt sind, ίο hat auch in diesem Falle die Stelle 5 eine Polarität, weiche die magnetische Blasendomäne abstößt, und die Stelle 7 hat eine Polarität, welche die magnetische Blase anzieht. Somit wird bei den Magnetfeldrichtungen α bis d die magnetische Blasendomäne an die Stellen 4 bis 7 verschoben.

Wenn sich eine magnetische Blasendomäne beim Ausschalten des rotierenden Magnetfeldes an den Stellen 4,6 oder 7 befindet, so wird sie an diesen Stellen durch die Anziehungskraft auf Grund der Formbo anisotropie festgehalten. Wenn sie sich jedoch gerade an der Stelle 5 befindet, wird die Anziehungskraft auf Grund der Formanisotropie kleiner als diejenige an den Stellen 4, 6 und 7, und daher ist es sehr wahrscheinlich, daß sie nicht an der Stelle 5 bleibt, sondern b5 unbeabsichtigt an die Stelle 4 oder 6 verschoben wird. Wenn sich aber bei ausgeschaltetem Magnetfeld die magnetische Blasendomäne selbsttätig von der Stelle 5 an die Stelle 4 oder 6 verschiebt, so kommt

sie aus ihrer Bezugsphase und ergibt eine fehlerhafte I nformation, sobald das rotierende Magnetfeld wieder angelegt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verschiebungsmuster für magnetische Blasendomäneneinrichtungen der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei dem die magnetische Feldverteilung verbessert wird und eine wegen der Ungenauigkeit der Ätzränder bedingte Beschränkung des Abstands zwischen den Musterteilen nicht mehr besteht. Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Kennzeichens des Anspruchs 1. Eine Weiterbildung der Erfindung ist im Unteranspruch angegeben.

Ausführungsbeispiele von Verschiebungsmustern nach der Erfindung sowie Meßergebnisse zeigen die Fig. 5 bis 13 der Zeichnung, nämlich

Fig. 5 A bis 5D perspektivische Ansichten zur Erläuterung der Schritte bei der Herstellung des T-I-Musters gemäß der Erfindung,

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht zur Erläuterung der Luftspalte während der Herstellung des T-I-Musters,

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht zur Erläuterung eines anderen Ausführungsbeispiels eines T-I-Musters nach der Erfindung,

Fig. 8 einen Querschnitt des Beispiels der Fig. 7,

Fig. 9 A bis 9C Diagramme zum Erläutern der Beziehung zwischen dem Luftspalt und der Magnetfeldverteilung,

Fig. 10 A und 1OB Diagramme zum Erläutern der Magnetfeldverteilung für einen zusammenhängenden T-förmigen Bereich und für einen aus zwei gekreuzten Streifen bestehenden T-förmigen Bereich,

Fig. 11 eine Darstellung eines weiteren Beispiels der Erfindung, bei dem die I-förmigen Streifen des T-I-Musters eine uniaxiale magnetische Anisotropie aufweisen,

Fig. 12 und 13 schematische Darstellungen der Verfahrensschritte zum Herstellen von T-I-Mustern mit uniaxialer magnetischer Anisotropie der l-förmigen Streifen.

Fig. 5 A bis 5D erläutern ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. In Fig. 5 A bezeichnet 20 eine magnetische Platte, auf der durch dünne weichmagnetische Schichten gebildete I-förmige Bereiche 23 sowie T-förmige Bereiche, die aus den I-förmigen Teilbereichen 21a und 21 b bestehen, aufgebracht werden. Auf der magnetischen Platte 20 werden zuerst die Teilbereiche 21a (Fig. 5B) und sodann eine nichtmagnetische Schicht 22 aufgebracht, um die Teilbereiche 21a zu bedecken (Fig. 5C). Dann werden auf der nichtmagnetischen Schicht 22 die Teilbereiche 21b und die I-förmigen Bereiche aufgebracht (Fig. 5D). Te zwei I-förmige Bereiche 21a und 21έ> bilden jeweils gemeinsam einen T-förmigen Bereich, wobei die l-förmigen Bereiche 21 b und 23 in Form und Größe übereinstimmen.

Wie Fig. 6 zeigt, ist bei dem fertigen Verschiebungsmuster ein Luftspalt G zwischen den Musterteilen vorhanden, hingegen während der Musterherstellung ein Luftspalt P, wobei die Beziehung G<P besteht. Dies erlaubt eine sehr einfache Herstellung der Muster. Im Gegensatz hierzu werden beim Stand der Technik alle Teile des Verschiebungsmusters gleichzeitig in derselben Ebene hergestellt, so daß der Luftspalt zwischen den Musterteilen beim fertigen Verschiebungsmuster derselbe wie während der Musterherstellung ist. Dies ergibt die Schwierigkeit bei

der Verringerung des Luftspalts.

Fig. 7 zeigt perspektivisch ein weiteres Ausführungsbeispiel des Verschiebungsmusters nach der Erfindung. Bei diesem werden auf der magnetischen Platte 20 zuerst die Muster 21b und die I-förmigen Bereiche 23 niedergeschlagen und sodann mit einer durchgehenden nichtmagnetischen Schicht 22 aus SiO₂ od. dgl. bedeckt. Anschließend werden auf der nichtmagnetischen Schicht 22 die Musterteile 21a hergestellt. Fig. 8 zeigt im Schnitt die Anordnung der Fig. 7. Die T-förmigen Bereiche werden jeweils aus den beiden I-förmigen Bereichen 21a und 21 ft zusammengesetzt, und die nichtmagnetische Schicht 22 isoliert diese und auch die I-förmigen Bereiche 23 und 21a voneinander.

Fig. 9A, 9B und 9C sind Diagramme zum Erläutern der Beziehung zwischen dem Luftspalt G und der Magnetfeldverteilung. Fig. 9B zeigt Meßergebnii.se der Magnetfeldverteilung an den jeweiligen Punkten auf einer Meßlinie entsprechend der Richtung eines rotierenden Magnetfeldes Ha, wenn der Spalt G zwischen den T- und I-Mustern, die 0,4 mm dick und 3,5 mm breit sind, wie in Fig. 9A gezeigt ist, im Bereich von 1 bis 4 mm geändert wurde. Die Kurven a bis d und a' bis d' zeigen jeweils Magnetfeldverteilungen in dem Spalt G in den Fällen, bei denen der Spalt G 1 bis 4 mm bemessen wurde und das rotierende Magnetfeld Ha in eine horizontale Richtung Ha aus einer Richtung Ha gedreht wurde, die in einem Winkel von etwa 45° dazu geneigt ist, wie in Fig. 9 C gezeigt ist. Es ergibt sich aus der graphischen Darstellung der Fig. 9 B, daß eine Verringerung des Spalts G die Spitzen der Kurve weniger scharf macht. Dies zeigt an, daß, da der Spalt G enger wird, das für die Verschiebung der magnetischen Blasendomäne notwendige Magnetfeld verringert werden kann.

Auf diese Weise kann der Spalt G zwischen den Verschiebungsmustern leicht verringert werden. Auch wenn gemäß Fig. 6 z. B. der- Spalt G nahe Null gewählt wird, da der Spalt P während der Herstellung der Muster ausreichend breit ist, können die Herstellung einer Ätzmaske und der Ätzprozeß leicht ausgeführt werden. Des weiteren schaltet die Anwesenheit der nichtmagnetischen Schicht zwischen benachbarten Mustern die Möglichkeit ihrer gegenseitigen Kopplung aus.

Fig. H)A und 1OB sind Darstellungen zum Erläutern der Magnetfeldverteilung für einen einheitlichen T-förmigen Bereich und für einen aus zwei gekreuzten Musterteilen 21a und 21b bestehenden T-förmigen Bereich. Sn bezeichnet die Dicke der nichtmagnetischen Schicht, die zwischen den Musterteilen 21a und 21b angeordnet ist. Die Kurven Sl bis 54 bezeichnen die Fälle, bei denen die Dicke Sn der nichtmagnetischen Schicht 0,7 mm, 0,35 mm, 0,10 mm und 0 mm beträgt, und ein einzelnes Querstück bezeichnet den Fall, bei dem das T-Muster aus den Musterteilen 21/) und 21a zusammengesetzt ist. Wie aus den Kurven in Fig. 1OB ersichtlich ist, wird da, wo das T-Mustcr aus den Musterteilen 21a und 21 b zusammengesetzt ist und die nichtmagnetische Schicht dazwischen angeordnet ist, die Anziehungskraft der magnetischen Blasendomäne in der Mitte der Spitze des T-Musters, d. h. an der Spitze des Musterelements 21 b, erhöht.

Wenn überdies das aus einer weichmagnetischen Schicht, z. B. aus Permalloy, bestehende Verschiebungsmuster mit einer magnetischen Anisotropie her-

gestellt wird, köniTjn die Verschiebungs- und Festhalteeigenschaften für magnetische Blasendomänen merklich verbessert werden. Wie in Fig. 11 gezeigt ist, werden z. B. die Musterteile 21b und 23 in einer ersten Schicht mit einer uniaxialen magnetischen Anisotropie in Richtung des Pfeils A hergestellt, und die Musterteile 21a in einer zweiten Schicht auf der nichtma'gnetischen Schicht mit einer uniaxialen magnetischen Anisotropie in der Richtung des Pfeils B. In diesem Fall ist die Richtung, in der sich die magnetische Blasendomäne durch das rotierende Magnetfeld verschiebt, die Richtung des Musterteils 21a. Da die Achse leichter Magnetisierung des Mustersteils 21a mit der Verschiebungsrichtung übereinstimmt, verschiebt sich die magnetische Blasendomäne sehr leicht.

Da zwischen den Musterteilen die nichtmagnetische Schicht angeordnet ist und da die Achse leichter Magnetisierung des Musterteils 21 b in ihrer Längsrichtung liegt, wird am Schnittpunkt der Musterteile 21a und 21/? die Festhal te kraft auf die magnetische Blasendomäne beim Abschalten des rotierenden magnetischen Feldes auf Grund der Wirkung der Formanisotropie und der magnetischen Anisotropie erhöht. Wenn das rotierende magnetische Feid wieder angelegt wird, besteht demgemäß die Möglichkeit, daß eine fehlerhafte Information erzeugt wird.

Wenn aber der I-förmige Bereich 23 eine uniaxiale magnetische Anisotropie in der Richtung des Pfeils B aufweist, bewegt sich die magnetische Blasendomäne nicht längs des 5-förmigen Bereichs, so daß ihre Verschiebung in der gewünschten Richtung sichergestellt ist.

Fig. 12 und 13 sind schematische Darstellungei der Verfahrensschritte zum Herstellen von T-I-Mu stern mit uniaxialer magnetischer Anisotropie ir Längsrichtung der I-förmigen Streifen. Zuerst wire

"> Permalloy durch Vakuumverdampfung in einem Ma gnetfeld Hl direkt auf einer magnetischen Platte au; Orthoferrit, Granat od. dgl. oder nach dem Aufbringen einer Schicht zum Unterdrücken von anormaler Blasendomänen, einer SiOySchicht, eines Detektor-

ι ο musters, eines leitfähigen Musters, einer SiO₂-Schichi usw. niedergeschlagen, wie in Fig. 12 gezeigt ist, aui der durch Photoätzen ein Teil der T-förmigen und eir Teil der I-förmigen Bereiche gebildet werden. Da die Längsrichtungen dieser Muster in Richtung des Ma- *> gnetfeides Hl Hegen, entstehen Muster mit uniaxialei magnetischer Anisotropie in dieser Richtung. Danr wird die nichtmagnetische Schicht, z. B. aus SiO₂, übei der gesamten Magnetplatte mittels Zerstäubung od. dgl. aufgebracht. Dabei ist zu beachten, daß die Temperatur nicht erhöht wird, da die uniaxiale magnetische Anisotropie des Musters bei hohen Temperaturen verschwindet.

Als nächstes wird Permalloy durch Vakuumverdampfungauf der nichtmagnetischen Schicht in einem

r> Magnetfeld HI niedergeschlagen und der zweite Teil der T-förmigen Bereiche wird durch Photoätzen hergestellt, wie in Fig. 13 gezeigt ist. Da die Längsrichtung dieses Musters mit der Richtung des Magnetfeldes HI übereinstimmt, hat das Muster eine uniaxiale

jo Anisotropie in dieser Richtung. Folglich ist jedei T-förmige Bereich aus je zwei Musterteilen zusammengesetzt, die eine zueinander senkrechte magnetische Anisotropie aufweisen.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verschiebungsmuster für magnetische BIasendomäneneinrichtungen, bestehend aus einer Vielzahl von regelmäßig aufeinanderfolgenden, durch dünne weichmagnetische Schichten gebildeten T- und I-förmigen Bereichen, die abwechselnd in zwei zur Blasendomänenschicht parallelen Ebenen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Ebene zwei ineinandergreifende Scharen (21b, 23) von parallelen I-förmigen Bereichen und in der durch eine nichtmagnetische Schicht (22) getrennten zweiten Ebene eine zu diesen Scharen senkrechte dritte Schar (21a) von parallelen I-förmigen Bereichen angeordnet sind, die jeweils die I-förmigen Bereiche der ersten Schar (21 b) zur T-Form ergänzen.

2. Verschiebungsmuster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die I-förmigen Bereiche (21a, 21b, 23) jeweils in ihrer Längsrichtung eine magnetische Vorzugsrichtung aufweisen.