DE2854402A1 - Verfahren zum herstellen von magnetischen weiterleitungspfaden in magnetblasensystemen - Google Patents

Description

Anmelderin: International Business Machines

Corporation, Armonk N.Y., 10504

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Verfahren zum Herstellen von magnetischen Weiterleitungspfaden in Magnetblasensystemen

Die Erfindung betrifft eine. Anordnung, wie sie dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu entnehmen ist. J

i Magnetblasen-Funktionseinheiten unter Verwendung von magne- j tischen Weiterleitungspfaden mit kontinuierlich aneinander- j stoßenden Weiterlextungselementen sind z. B. aus der deutschen! Offenlegungsschrift 25 53 754 bekannt. Hierin wird eine | Magnetblasen-Funktionseinheit beschrieben, bei der der magnetische Weiterleitungspfad unter Anwendung der Ionenimplantation in der Magnetblasenschicht bereitgestellt wird. Die hierbei entstehenden magnetischen Weiterleitungselemente können von unterschiedlicher Form und Gestalt sein, wie z. B. Kreisscheiben, Quadratplättchen, Rhomben und dergleichen. Unter Anwenden derartiger Weiterleitungselemente auf einer Magnetblasenschicht entstehen beim Anlegen eines sich in der Ebene der ionenimplantierten Weiterleitungselemente drehenden Weiterleitungsmagnetfeldes magnetisch geladene Wandungsbereiche, die rund um die Weiterleitungselemente bei entsprechender Veränderung der Drehrichtung des Weiterleitungsmagnetfeldes wandern und hiermit die Magnetblasen mitnehmen. Auf diese Weise lassen sich dann die Magnetblasen weiterleiten, und zwar, wenn die Weiterleitungsabmessungen jeweils angenähert vier mal so groß sind wie die der betreffenden Magnetblasen. Magnetische Weiterleitungspfade mit kontinuierlich aneinanderstoßenden Weiterleitungselementen werden üblicherweise durch eine Struktur von aneinanderstoßenden öffnungen in einer Magnetschicht oder durch Ionen-

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plantation einer Magnetschicht über eine geeignete Metallmaske bereitgestellt. Bei beiden Verfahren wird eine < Photolackschicht durch Belichtung über eine Maske entsprechend gemustert. So werden bei Anwenden einer Ionenimplantation zu implantierende Schichtbereiche den einfallenden Ionen ausgesetzt, wohingegen Schichtbereiche, die nicht ! mit Ionen implantiert werden sollen, durch die Metallmaske ; abdeckt sind. Dies führt zu ionenimplantierten Bereichen in der Magnetschicht, längs deren Kanten sich die Magnetblasen ; j im Ansprechen auf Drehrichtungsänderungen des Weiterleitungs- j ι magnetfeldes, das in Ebene der ionenimplantierten Schicht ausgerichtet ist, verschieben lassen. Mit anderen Worten, j die Weiterleitungselemente werden durch die Kanten der ionenimplantierten Schichtbereiche bereitgestellt, welche ja einen ununterbrochenen Zug darstellen.

Die so kontinuierlich aneinandergereihten Weiterleitungselemente führen zwangsläufig zur Ausbildung von Winkelbereichen, die zwischen jeweils benachbarten Weiterleitungselementen auftreten. In Anordnungen mit kontinuierlich verlaufenden Weiterleitungselementen bekannter Art hängt die Speicherzellenabmessung von diesem jeweiligen Winkelbereich ab, da er die kleinste auflösbare Einheit im Magnetblasenweiter lei tungsmuster darstellt.

Zur Bildung eines durchgehend verlaufenden Magnetblasenweiterleitungsmusters mit Hilfe der Belichtung einer Photolackschicht über eine Maske, entweder mittels Licht- oder Elektronenstrahlen grenzen Interferenzeffekt die erzielbare Schärfe bei derartigen Winkelbereichen ein. Das bedeutet, daß die Abmessungen derartiger Winkeibreiche bei Weiterleitungselementen durch Verzerrungen bei ihrer Herstellung beeinflußt sind, die jeweils vom benachbarten Magnetblasenweiterleitungselement ausgelöst werden; hinzu kommen noch räumliche Beziehungen aufgrund von Beugungserscheinungen, wenn Lichtexposition angewendet wird oder Nachbarschaftseffekte bei Elektronenstrahlexposition. Mit anderen Worten, es ist schwierig,

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mit Hilfe bekannter Maßnahmen und Verfahren scharfe wohldefi- ' nierte Winkelbereiche bei Magnetblasenweiterleitungsstrukturenj ^! zu erstellen, da Expositionsverfahren mittels Maske, die : J kontinuierlich aneinandergereihte Öffnungen aufweist, von ; ! Beugungserscheinungen oder Nachbarschaftseffekten begleitet
. sind; und zwar zwangsläufig aufgrund der Maskenausbildung in '. Winkelbereichen zwischen jeweils benachbarten öffnungen. ^!

j j

j Infolgedessen wird danach gestrebt, ein Verfahren zu finden, ;

' das zum Erstellen von kontinuierlich aneinandergereihten . ^;

ι Weiterleitungselementen für Magnetblasen in Magnetschichten

geeignet ist, ohne daß hierunter die Speicherzellenabmessung \

leidet. ι

Demgemäß besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Ver- | fahren zum Erstellen von magnetischen Weiterleitungspfaden
für Magnetblasen vorzusehen, bei dem die zwischen jeweils
benachbarten Weiterleitungselementen auftretenden Winkelbereiche scharf definiert sind, so daß hierdurch die jeweilige Zellenabmessung in einem Magnetblasenweiterleitungspfad nicht
mehr durch die Winkelbereichsabmessung zwischen benachbarten
Weiterleitungselementen, sondern vielmehr durch Größe der das
Weiterleitungselement festlegenden Baueinheit sowie durch
Präzision in der Maskenausrichtung beim Herstellen festgelegt
ist, indem sich die verschiedensten bekannten Lithographieverfahren bei Herstellung anwenden lassen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst, wie es dem
Kennzeichen des Patentanspruchs 1 zu entnehmen ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren gewährleistet also in vorteilhafter Weise, daß minimale Zellenabmessung im Weiterleitungspfad für Magnetblasen nicht, wie bisher, durch minimal
mögliche Abmessungen des jeweiligen Winkelbereichs zwischen
benachbarten Weiterleitungselementen bestimmt ist, sondern in
erster Linie durch die Präzision in der Maskenausrichtung
während erfindungsgemäß aufeinanderfolgender Expositionsschritite.

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, Da das jeweils für die Weiterleitungspfade von Magnetblasen !

^! verwendete Muster in Anwendung der Erfindung nicht kritisch , ist, können alle an sich bekannten Muster für Weiterleitungs- ' elemente, wie Kreisscheiben, Quadratscheiben, Rhomben und dgl. Anwendung finden. Typischerweise werden sich aneinander- · reihende Weiterleitungselemente zur Bildung eines kontinuierlichen Weiterleitungspfades für Magnetblasen mit Hilfe von Ionenimplantation in einem magnetischen Medium bereitgestellt, , obgleich auch andere Verfahren anzuwenden sind. So könnte ■ z. B. auch eine Schicht, bestehend aus magnetischem Material mit in Schichtebene ausgerichteter Magnetisierung, derart

ι strukturiert werden, daß sich hierdurch kontinuierlich aneinandergereihte Weiterleitungselemente zur Bildung eines > entsprechenden Weiterleitungspfades für Magnetblasen ergibt.

i Ein Beispiel für eine derartige magnetische Schicht mit

• aneinandergereihten Öffnungen hierin, so daß der Weiterleitungspf ad durch die ineinander übergehenden Öffnungskanten bereitgestellt wird, ist in der deutschen Offenlegungsschrift ■ 25 53 257 gezeigt. j

ι I

Im Gegensatz zu bekannten Bauarten, zu deren Herstellung . ein einziger Expositionsverfahrensschritt Anwendung findet, um ein Muster kontinuierlich aneinandergereihter Weiterleitungselemente bereitzustellen, bedient sich vorliegende Erfindung einer Exposition in mehreren Verfahrensgängen über eine einzige Maske, wobei aber die Maske relativ zum Magnetblasensubstrat zwischen den einzelnen Expositionsverfahrensgängen verschoben wird. Enthält so die Maske isoliert voneinander eingebrachte Öffnungen, dann können keinerlei Beugungserscheinungen bei Bestrahlung auftreten. Mit andern Worten, jedwede Beugung in den Winkelbereichen des zu bildenden Weiterleitungspfades ist ausgeschaltet. Letzlich hängt dann hierbei die Zellengröße nur von der Präzision in der Maskenausrichtung in aufeinanderfolgenden Expositionsverfahrensgängen ab. Hierzu sei hervorgehoben, daß eine genaue Maskenausrichtung jedoch leichter durchzuführen ist, als

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eine hohe Auflösung herbeizuführen, so daß es sehr viel jleichter ist/ eine Ausrichtung auf eine Dimension vorzunehmen,; die geringer ist, als die jeweilige Abmessung der einzelnen · Weiterleitungselemente, z. B. der Öffnungsabmessung in der ;

Maske. j

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird eine Photolackschicht, die auf einer Magnetblasen-Funktionseinheit aufgetragen ist, aufeinanderfolgend in zwei Expositionsverfahrensschritten über eine Maske bestrahlt oder belichtet, wobei für gewöhnlich hierzu in vorteilhafter Weise ein und dieselbe Maske dient, indem, wie gesagt, die Maske zwischen den Expositionsverfahrensschritten entsprechend räumlich versetzt wird. In den Fällen, in denen zwei Expositionsverfahrensschritte Anwendung finden, um einen kontinuierlichen Weiterleitungspfad für Magnetblasen, bestehend aus aneinandergereihten Weiterleitungselementen zu definieren, wird im ersten Expositionsgang ein über das andere Weiterleitungselement des zu erstellenden Weiterleitungsmusters definiert, wohingegen im zweiten Verfahrensschritt alle zwischen den im ersten Expositionsgang definierten Weiterleitungselementen liegenden restlichen Weiterleitungselemente zur Bildung der eigentlichen magnetischen Weiterleitungsstruktur für Magnetblasen definiert werden. Auf diese Weise läßt sich die endgültige Weiterleitungsstruktur ohne großen Aufwand bzw. Anforderungen an Herstellungsverfahren und -maßnahmen anfertigen. Die relative Versetzung zwischen Maske und Magnetblasenfunktionseinheit zwischen den einzelnen Exositionsgängen ist im allgemeinen gleich oder nur geringfügig größer oder kleiner als die jeweilige Weiterleitungselementabmessung in Richtung des Weiterleitungspfades, je nachdem, welche Gestaltungs- bzw. Strukturanforderungen vorliegen.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

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Die Erfindung wird anschließend anhand einer Ausführungsbeispielsbeschreibung mit Hilfe der unten aufgeführten Zeichungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1A einen Ausschnitt aus einer Magnetblasen-Funktionseinheit, enthaltend einen Magnetblasenspeicher in üblicher Haupt/Nebenschleifenorganisation.

Fig. 1B ausschnittsweise einen Querschnitt durch den Magnetblasenspeicher nach Fig. 1A längs der Linie 1B-1B.

Fig. 2 ein Maskenitiuster zur Bereitstellung von kontinuierlich aneinandergereihten Weiterleitungselementen für die Bildung von Weiterleitungspfaden von Magnetblasen gemäß bekannter Art.

Fig. 3 ein Maskenmuster zur Bildung von kontinuierlich ; verlaufenden Weiterleitungspfaden für Magnetblasen gemäß der Erfindung.

Fig. 4 eine Andeutung zur Verwendung des Maskenmusters ι gemäß Fig. 3, wobei die durchgezogenen Maskeni Öffnungsstriche Bereiche einschließen, die Weiter-[ leitungselemente nach einem ersten Expositionsgang ; definieren und die gestrichelt gezeichneten Linien Bereiche definieren, die Weiterleitungselementen nach Anwenden des zweiten Expostionsganges entsprechen unter Ausnutzung einer Maskenversetzung um den Abstand W¹ zwischen erstem und zweitem Expositionsgang.

Figuren 1A und 1B zeigen zwei Ansichten eines Magnetblasenspeichers im Ausschnitt unter Verwendung von kontinuierlich aneinandergereihten Weiterleitungselementen zur Verschiebung von Magnetblasen. Lediglich zur besseren Veranschaulichung

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ist das in Fig. 1A gezeigte Speichersystem in üblicher Haupt/Nebenschleifenorganisation angelegt, wobei eine Eingabe/Ausgabehauptschleife 10 bei einem Eingabegang Magnetblasen in die Nebenschleifen 12 einzugeben vermag und in !einem Ausgabegang Magnetblasen B aus den Nebenschleifen 12 entnehmen kann. Die Magnetblasen B befinden sich in einer Magnetblasenschicht 14 (Fig. 1B), die aus irgendeinem magnetisierbaren Material bestehen kann, das in der Lage ist, stabile Magnetblasen unter dem Einfluß eines angelegten Stabilisierungsvormagnetisierungsfeldes H, aufrecht zu erhalten. Die Verschiebung der Magnetblasen rund um die Hauptschleife 10 und die Nebenschleifen 12 erfolgt immer dann, wenn sich das angelegte Weiterleitungsmagnetfeld H , das in

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Richtung der Magnetschichtebene 14 ausgerichtet ist, in seiner Richtung ändert. Diese Magnetblasenverschiebung beruht auf das Vorliegen sich entsprechend längs der Peripherie der Haupt- und Nebenschleifen verschiebenden magnetischen Wandladungsbereichen, die die Magnetblasen B mit sich ziehen, sowie sie ihre Wanderung längs der Peripherie der Schleifen 10 und fortsetzen.

In diesem Ausführungsbeispiel sind die ionenimplantierten Bereiche 16 durch Schraffur angedeutet. Hierbei sind die Bereiche innerhalb der Scheiben 18, die in diesem Falle die Weiterleitungselemente darstellen, nicht ionenimplantiert. Wie an sich bekannt, läßt sich die oben liegende oder unten liegende Oberfläche der Magnetblasenschicht 14 durch einfallende Ionen implantieren, wobei z. B. He -Ionen Anwendung finden können. Dies hat zur Folge, daß die Magnetisierung der Magnetblasenschicht in den implantierten Bereichen auf eine in Schichtebene gerichtete Magnetisierung eingestellt wird. Es ist leicht einzusehen, daß, sowie die Magnetblasenabmessung geringer gewählt wird, es um so schwieriger wird, die Magnetblasenschicht 14 in entsprechende^Auflösung mit Ionen zu implantieren, so daß es in diesem Falle vorteilhaft

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ist, zusätzlich zur Magnetblasenschicht eine besondere j Treibermagnetschicht anzuwenden, um dann hierin die ionenim- !

i plantierten Bereiche wie gewünscht einzubringen. Dies ist im ^:

einzelnen in der deutschen Offenlegungsschrift 26 55 572 be- j schrieben. Der Anwendungsfall einer besonderen Treibermagnet- ; schicht geht hier aus der Teilansicht in Fig. 1B hervor, wo ^; die Magnetblasenschicht 14 von einer mit Ionen zu implantiere^ den Schicht 20 überdeckt ist. Die Bereiche 16 der Schicht 20 ^!

sind also ionenimplantiert, um hier eine in Schichtebene ι

ι ausgerichtete Magnetisierungs M, zur Ausbildung als Treiber- I

schicht bereitzustellen. Die Magnetisierung M der Magnet- ι

blasenschicht 14 bleibt aber in Richtung der Normalen der ί

Schichtebene gerichtet. Die in der Magnetblasenschicht 14 j

gezeigte Magnetblase B besitzt eine Magnetisierung M,, die I

entgegengesetzt gerichtet ist zur Magnetisierung M der sie I

enthaltenden Magnetblasenschicht. j

In Fig. 1B ist fernerhin eine den Weiterleitungsscheiben 18
entsprechende Auflage gezeigt, die sich über solchen BereicheiJL der Treibermagnetschicht 20 befinden, die nicht ionenimplantiert sind. Diese metallischen Weiterleitungsscheiben 18
bestehen in typischer Weise aus angenähert 600 nm dicken
Goldplattierungen auf einer darunterliegenden Metallplattierungsbasis 22, die typischerweise 20 bis 40 nm dick ist
und aus Ti-Au besteht.

Im eigentlichen Sinne sind demnach die Weiterleitungspfade
in Hauptschleife 10 und Nebenschleifen 12 durch die Kanten
der ionenimplantierten Bereiche gebildet, die durch Ionenimplantation der Treibermagnetschicht 20 über eine Maske,
bestehend aus der Goldscheibenauflage 18, hervorgerufen
sind. Obgleich die Metallscheiben 18 im vorliegenden Falle,
wie aus 1A ersichtlich, kreisförmig gestaltet sind, läßt
sich natürlich auch jede andere Gestaltung zur Definierung
kontinuierlich aneinandergereihter Weiterleitungselemente
heranziehen. So könnte z. B. die Metallauflage 18 auch aus
mit den Spitzen aneinandergereihten Rhomben oder Quadraten

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bestehen. Unabhängig von ihrer Gestaltung enthalten derart j aneinandergereihte Weiterleitungselemente in vorliegender Struktur Bezirke ionenimplantierter Bereiche, die benachbart j zueinander liegen, also einen Winkelbereich in sich einschließen und längs deren sich die Magnetblasen B fortbewegen : sowie sich das Weiterleitungsmagnetfeld, das in Schichtebene J der Treibermagnetschicht 20 ausgerichtet ist, in seiner J Richtungslage ändert. !

Um die ionenimplantierten Bereiche 16 hervorzubringen, ist es üblich, daß zunächst eine Maske angebracht wird, um die ' kontiniuerlich aneinandergereihten Metallscheiben 18 aufzu- j tragen. Die Treibermagnetschicht 20 wird dann anschließend einer Maskenexposition unter Ionenbeschuß ausgesetzt, um die gewünschten ionenimplantierten Bereiche 16 in der Treibermagnetschicht 20 zu erhalten. Die zur Maskierung dienende Metallscheibenauflage 18 deckt dann die hierunter liegenden Teile der Treibermagnetschicht vor Schaden gegen einfallende Ionen ab.

Zur Bildung der Metallscheibenauflage 18 wird üblicherweise zunächst eine dünne Plattierungsbasis 22 über die gesamte Trei bermagnetschicht 20 aufgebracht. Hiernach wird dann eine 1 bis 2 jam dicke Photolackschicht über die gesamte Plattierungsbasisschicht 22 aufgeschleudert. Die Photolackschicht wird anschließend in denjenigen Bereichen einer Strahlung ausgesetzt, wo die Metallscheiben 18 ausgebildet werden sollen. Die nachfolgende Exposition der Photolackschicht erfolgt über eine Maske, die entsprechend den zu erstellenden kontinuierlich aneinandergereihten Metallscheiben 18 ausgebildete Öffnungen enthält. Mit anderen Worten, die Photolackschicht wird entsprechend einem Muster von kontinuierlich aneinandergereihten Scheiben exponiert. Nach einem chemischen Entwicklungsgang werden diejenigen Teile der Photolackschicht, die der Strahlung ausgesetzt gewesen sind, beseitigt, so daß die Plattierungsbasisschicht 22 freigelegt wird. Im Anschluß

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^; daran werden die Maskengoldscheiben 18 auf die freigelegten iTeile der Plattierungsbasisschicht 22 aufplattiert. Schließlich wird dann die Treibermagnetschicht 20 bei aufgebrachter, durch die Goldscheiben 18 dargestellter Maske mit Ionen implantiert, um die Bereiche 16 mit einer in Schichtebene ausgerichteten Magnetisierung M, bereitzustellen.

,Wird nun wie üblich eine Maske mit kontinuierlich aneinandergereihten öffnungen hierin zur Exposition der Photolackschicht; verwendet, dann wird die minimal auflösbare Einheit durch die Abmessung des Winkelbereichs C (Fig. 1A) vorgegeben. Das über die Maske einfallende Licht wird, wie gesagt, durch Verzerrung j seitens benachbarter Öffnungsbereiche und räumlicher Beziehungen aufgrund von Beugungserscheinungen beeinflußt. Diese I Interferenzeffekte haben Verzerrungen rund um den in der j Photolackschicht hervorgerufenen Winkelbereichen zur Folge. Das bedeutet aber, daß die grundlegende Zellenabmessung des aus j aneinanderstoßenden Weiterleitungselementen gebildeten Weiterleitungspfades durch die jeweilige Winkelbereichsabmessung festgelegt ist, anstatt lediglich durch Abmessungsbeziehung eines grundlegenden Weiterleitungselementes, wie z. B. Abmessung einer Kreisscheibe, eines Quadratplättchens oder eines Rhombusplättchens als jeweiligen Weiterleitungselements.

Selbst wenn die Photolackschicht als elektronenstrahlempfindlicher Lack ausgebildet ist, bestehend z. B. aus Polymethylmethacrylat, und dementsprechend zur Exposition ein Elektronen strahl herangezogen wird, bestimmt dann immer noch die jeweilige Winkelbereichsabmessung die jeweilige Zellengröße. Hier tritt dann eine Zerstreuungswirkung bei einfallenden Elektronefi auf, die als Nachbarschaftseffekt bekannt ist. Dies hat auch hier wiederum zur Folge, daß die Winkelbereiche um so mehr ausgefüllt sind, als die Abmessungen der Weiterleitungselement abnehmen, und zwar aufgrund eines nicht gleichförmigen Intensitätsprofils des Elektronenstrahls in der Photolackschicht.

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Dank der vorliegenden Erfindung nun stellt die Winkelbereichsabmessung nicht mehr den Hauptbestimmtungsfaktor für die ! Zellenabmessung dar, wenn kontinuierlich aneinandergereihte Weiterleitungselemente aufgebracht werden sollen. In Fig. 2 | ist eine Maske 24 gezeigt, wie sie üblicherweise Anwendung findet, wobei drei verschiedene Arten von aneinandergereihten Öffnungen hierin eingebracht sind. Die Maske 24 be- j steht in typischer Weise aus Metall, wie z. B. Chrom. Die I oberste Reihe 26 der hier aneinandergereihten Öffnungen ϊ besteht aus Kreisschexbenöffnungen 28. Eine Maske mit kon- j tinuierlich aneinandergereihten Kreisöffnungen ist an sich J zur Bildung einer Magnetblasenstruktur gemäß Fig. 1A und ■ 1B geeignet, jedoch sind, wie gesagt, bei abnehmenden Abmessungen die oben genannten nachteiligen Effekte in Rechnung zu ziehen.

Wie in der zweiten Reihe gezeigt, brauchen die Weiterleitungselemente nicht unbedingt aus kreisförmigen Scheiben zu bestehen, da auch, wie hier gezeigt, mit ihren Spitzen aneinandergereihte Quadratöffnungen 30 zur Bereitstellung von Weiterleitungspfaden geeignet sind, die dann hier aus kontinuierlich aneinandergereihten Quadratplättchen bestehen. Eine weitere Variation ergibt sich aus der unteren Reihe 32, deren öffnungen 34 hexagonale Form besitzen.

In der Maske 24 gemäß Fig. 2 besteht jeweils ein Winkelbereich C zwischen benachbarten öffnungen, und zwar in allen öffnungsteilen. Fällt nun Licht über Maske 24 auf eine Unterlage ein, dann unterliegt das einfallende Licht Interferenz- und Beugungserscheinungen in den Winkelbereichen C. Dies bedeutet, daß die Winkelbereiche in den darunter freiliegenden Photolackbereichen nicht scharf definiert sind, so daß hierdurch hinwiederum die exakte Abbildung der kontinuierlich aneinandergereihten Weiterleitungselemente in der Treibermagnetschicht 20 beeinträchtigt ist. Durch die Wirkung der so nicht scharf definierten Winkelbereiche ist

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aber die Zellenabmessung in den Speicherregistern 10 und derart nachteilig beeinflußt, daß sich keine Minimalwerte hierfür vorgeben lassen.

In Fig. 3 ist eine Maske 36 gezeigt, wie sie gemäß der Erfindung Anwendung findet. Auch hier wiederum kann die Maske aus Metall, wie Chrom, bestehen. Der Unterschied gegenüber der Maske in Fig. 2 besteht darin, daß die in jeder der Zeilen 38, 40 und 42 angeordneten öffnungen voneinander getrennt angebracht sind. So enthält die obere Reihe 38 die voneinander getrennten kreisförmigen öffnungen 44, die mittlere Reihe die voneinander getrennten Quadratöffnungen 46 und die untere Reihe 42 die voneinander getrennten Hexagonalöffnungen 48.

Unter Verwendung der Maske 36 stellt die minimal auflösbare Linienbreite W des zu erstellenden aneinandergereihten Weiterleitungsmusters die Elementabmessung selbst dar. So ist z. B. der Verwendung von kreisförmigen Weiterleitungselementen der Durchmesser W der Kreisöffnungen 44 grundlegend zur Bestimmung der Zellenabmessung in einer kontinuierlich sich erstreckenden Weiterleitungsstruktur, bestehend aus anein andergereihten kreisförmigen Weiterleitungselementen. Dementsprechend bestimmen die Abmessungen W der öffnungen 46 und 48 die Zellenabmessung einer kontinuierlichen Weiterleitungsstruktur bei Verwendung der Zeilen 40 bzw. 42 zum Festlegen der einzelnen Weiterleitungselemente in der Weiterleitungspfadstruktur.

Benachbarte öffnungen in jeder Zeile der Maske 36 sind voneinander um eine Differenz 2W¹ - W entfernt angeordnet, wobei W¹ der Abstand von Mittelpunkt zu Mittelpunkt zwischen benachbarten Weiterleitungselementen in der endgültigen Weiter leitungsstruktur (Fig. 4) darstellt. Die Maske 36 dient zum Herstellen von kontinuierlich aneinandergereihten Weiterleitungselementen. Um dies zu erreichen, muß natürlich bei Verwendung einer derartigen Maske ein Mehrfach-Expositions-

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erfahren Anwendung finden, indem die Maske zwischen jeweils zwei Expositionsgängen lateral verschoben wird. Der Betrag der räumlichen Verschiebung entspricht W, der gleich, gering- I ügig größer oder geringfügig kleiner als die Öffnungsabmessung

sein kann, je nach den vorliegenden Gestaltungserfordernissen. Das bedeutet, die Abmessung W¹ wird durch den Konstrukteur entsprechend der gewünschten Überlappung zur Bereitstellung des Magnetblasenweiterleitungsmusters festgelegt, /on einem Maskenausrichtungsstandpunkt aus gesehen ergibt sich, unabhängig von dem Wert für W, kein Problem, da die Ausrichtung auf geringere Dimensionen als denen von W ohne

chwierigkeiten leicht zu erzielen ist, wie noch weiter unten ausgeführt. Als Beispiel hierfür sei angeführt, daß sich continuierlich aneinandergereihte kreisscheibenförmige leiterleitungselemente ausbilden lassen, wo die Überlappung W derart gewählt ist, daß die jeweilige Einschnürung zwischen benachbarten Wexterleitungselementen eine Breite von etwa einen Viertel des Scheibendurchmessers bei Verwendung von Kreisscheiben aufweist.

Da die einzelnen Öffnungen 44, 46 und 48 in der jeweils gleichen Zeile ziemlich weit voneinander getrennt sind, können keine Interferenzeffekte bzw. Streuerscheinungen in den Winkelbereichen zwischen benachbarten Öffnungen bei einem Expositionsgang auftreten. Das heißt aber, daß dann die Zellenabmessung nicht länger durch den Winkelbereich festgelegt ist, sondern vielmehr aufgrund der Abmessung des jeweils zugrundeliegenden Weiterleitungselements, also der Abmessung W bestimmt ist. Auf diese Weise läßt sich eine Weiterleitungsstruktur für Magnetblasen bereitstellen, bei der unter kontinuierlicher Aneinanderreihung der Weiterleitungselemente

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eine Zellenabmessung von W gilt.

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; - 16 -

;Die Darstellung nach Fig. 4 dient zur Erläuterung des Her-

iStellungsverfahrens eines kontinuierlich verlaufenden Weiterleitungspfades gemäß der Erfindung. Hier ist eine Photolack-' schicht 50 über eine darunterliegende Treibermagnetschicht 20 (Fig. 1B) aufgetragen. Eine derartige Photolackschicht 'wird, wie gesagt, über Maske 36 exponiert, um so eine Ionenfimplantationsmaske zu erhalten. Die während des ersten Exjpositionsganges unter Verwendung der Maske 36 freigelegten Bereiche der Photolackschicht 50 sind durch die durchgezogenen Linien angedeutet, wohingegen die Bereiche der Photolackschicht 50, die über Maske 36 nach Versetzung um einen Betrag W exponiert werden, durch gestrichelte Linien angedeutet sind. Zur näheren Erläuterung sei darauf hingewiesen, daß in Fig. 4 gleiche Bezugszeichen Verwendung finden wie in Fig. 3, mit der Ausnahme allerdings, daß diese Bezugszeichen jeweils Strichindizes aufweisen, um die Bereiche der Photolackschicht 50 anzuzeigen, die jeweils exponiert sind. Ein Einzelstrich dient zur Veranschaulichung der Bereiche, die im ersten Expositionsgang über Maske 36 freigelegt sind, wohingegen eine Doppelstrichbezeichnung dazu herangezogen wird, die Bereiche der Photolackschicht 50 anzuzeigen, die während des zweiten Expositionsgangs über Maske 36 freigelegt werden.

Gelangt während des ersten Expositionsganges Licht oder ein Elektronenstrahl über Maske 36 auf die Schicht 50, dann werden hierdurch die Bereiche 44', 46' und 48' berührt. Nach diesem ersten Expositionsgang wird, wie bereits erwähnt, die Maske 36 nach rechts um einen Betrag W versetzt. Die Photolackschicht 50 wird anschließend in einem zweiten Expositionsgang über die gleiche Maske exponiert, wobei dann die Schichtbereiche 44", 46" und 48" betroffen sind. Auf diese Weise wird erreicht, daß nach Abschluß der Exposition kontinuierlich aneinandergereihte exponierte Bereiche in der Schicht 50 unter Verwendung ein und derselben Maske 36 vorliegen.

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In Fig. 3 entspricht der Abstand W dem Abstand W und dementsprechend ergibt sich, daß die Bereiche 44', 44", 44' ... in Fig. 4 ein Muster bilden, in welchem sich die scheiben- bzw. andersförmigen Gebilde lückenlos aneinanderreihen. Die anderen beiden kontinuierlichen Muster in Fig. 4 enthalten darüber hinaus sich gegenseitig überlappende Bezirke, da die Abmessung W geringer ist als der Abstand W, und zwar, wie gesagt, für die Zeilen 40 und 42 der Maske 36 in Fig. 3. Ist W größer als W, dann würde die endgültig sich ergebende Weiterleitungsstruktur in der Photolackschicht 50 getrennt voneinander exponierte Gebiete aufweisen.

Das über eine die genannten Winkelbereiche enthaltende Maske gelangende Licht unterliegt sowohl kohärenten als auch inkohärenten Beugungserscheinungen. Gemäß dem Verfahren vorliegender Erfindung jedoch wird der Anteil kohärenter eugung ausgeschaltet, so daß sich die Totalstreuung um einen beträchtlichen Betrag reduziert, und zwar um mehr als 50 Prozent.

Die endgültige Zellenabmessung für ein Weiterleitungsmuster für Magnetblasen bestimmt sich gemäß der Erfindung nurmehr durch die Ausrichtungspräzision der Maske 36 während zweier aufeinanderfolgender Expositionsgänge. Es ist wohlbekannt, daß sich isoliert voneinander befindliche Kreisöffnungen leicht ohne Schwierigkeiten in eine Photolackschicht einbringen lassen, wobei sogar kleine Löcher beliebiger Form zu kreisförmigen Abbildungen hin tendieren. Das heißt dann aber, daß die minimal erzielbare Abmessung, die gemäß der Erfindung zu erreichen ist, äußerst klein sein kann. Es ist so relativ leicht mit Hilfe von optischen Verfahren dank der Erfindung kontinuierlich aneinandergereihte öffnungen im 0,1 - 0,25 umBereich unter Bereitstellen äußerst scharfer Winkelbereiche in einer Schicht hervorzurufen. Selbstverständlich sind auch kleinere Abmessungen selbst dann zu erzielen, wenn in einer dementsprechenden Lithographietechnik, wie z. B. in der

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Röntgenstrahl-Lithographie, von Natur aus ein höheres Auflösungsvermögen vorliegt.

Masken lassen sich, wie an sich bekannt, auf geringere Dimensionen ausrichten, als es der Dimension W des grundlegenden Weiterleitungselements entspricht, da es sehr viel ;leichter ist, Abbildungen zu zentrieren als ihre Auflösung zu erhöhen. Versetzungen um 0,1 bis 0.25 /um sind mit Hilfe üblicher Maskenausrichtungsverfahren zu erhalten. Viele Verfahren sind für die Maskenausrichtung bekannt, wobei Maskenausrichtungsmaschinen handelüblicher Bauart zur Verfügung stehen. Diese Ausrichtungsmaschinen besitzen die Möglichkeit, Masken oder zu bearbeitende Scheiben bzw. beide in eine oder mehrere Richtungen zu verschieben. Entsprechende Ausführungen hierüber finden sich in der Zeitschrift "Electronics" vom 27. Oktober 1977 auf Seite 134. Außerdem ist eine hierfür brauchbare Anordnung im "IBM Technical Disclosure Bulletin", Bd. 20, Nr. 2 vom Juli 1977 auf Seite 856 beschrieben. Vorliegende Erfindung kann sich dieser bekannten Verfahren bedienen, ebenso wie der handelsüblichen Maschinen.

Nach Freilegung der Photolackschicht 50 sind die verbleibenden Verfahrensschritte zur Bereitstellung kontinuierlich aneinandergereiheter Weiterleitungselemnte zur Weiterleitung von Magnetblasen die gleiche wie oben beschrieben. Demgemäß werden die freigelegten Bereiche der Photolackschicht 50 auf chemischem Wege entfernt, um die darunterliegende Plattierungsbasisschicht 22 freizulegen. In Anschluß daran wird eine Metallmaske 18 auf die so freigelegte Plattierungsbasisschicht aufplattiert. Sobald dies erfolgt ist, werden die unmaskierten Bereiche der Treibermagnetschicht 20 einer Ionenimplantation ausgesetzt. In einem typischen Ionenimplantationsverfahren werden He -Ionen unter der Wirkung von 100 keV mit einer

15 + 2 Dosierungskonzentration von 3 · 10 He /cm angewendet. Zum Abschluß wird eine weitere Maskierungsschicht aufgebracht, um geeignete elektrische Leitungszüge wie erforder-

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lieh niederzuschlagen, wie es im einzelnen in der US-Patentschrift 3 967 002 beschrieben ist. Auch kann in einem weiteren Maskenverfahrensschritt ein Streifenelement zur Magnetblasenerfassung niedergeschlagen werden.

Die Prinzipien vorliegender Erfindung dienen zur Erstellung von kontinuierlich verlaufenden Weiterleitungspfaden für Magnetblasen unter Verwendung von aneinanderstoßenden Weiterleitungselementen, wo im Falle von scheibenförmigen Elementen ein jeweiliger Druchmesser von 2,5 um vorliegt. Dies ergibt sich unter Verwendung einer Maske 36 mit öffnungen, deren jeweiliger Durchmesser 2,5 um beträgt und die um den Abstand 2W¹ - W = 2,5 pm voneinander getrennt sind. Die Photolackschicht 50 ist etwa 1 um dick und besteht aus Polymethylmethacrylat. Zur Belichtung dient Licht mit einer Wellenlänge zwischen 200 bis 260 nm.

In Ausübung vorliegender Erfindung kann es ohne weiteres auch möglich sein, daß mehr als zwei Expositionsgänge unter Verwendung ein und derselben Maske Anwendung finden sollen, um entsprechende Weiterleitungspfade, gebildet aus kontinuierlich aneinandergereihten Weiterleitungselementen, zu bilden. Die für die Gesamtexposition erforderliche Anzahl von Expositionsgängen hängt von der Anzahl der Richtungen von Strukturen mit getrennt angebrachten Weiterleitungselementen ab, mit denen die Weiterleitungsstruktur anfänglich eingebracht ist. Weiterhin sind Abmessung und Gestalt der einzelnen Weiterleitungselemente für die Erfindung unwesentlich, und zwar ebenso wie die wahlweise Verwendung einer gesonderten Treibermagnetschicht zur Bildung von kontinuierlich aneinandergereihten Weiterleitungselementen hierin. Ferner ist es unbeachtlich, ob die kontinuierlich aneinanderstoßenden Weiterleitungselemente durch Ionenimplantation in einer Magnetschicht oder durch Bildung von öffnungen in einer Magnetschicht bereitgestellt werden. Ein Beispiel für letzteres ist das Anbringen von aneinanderstoßenden Weiterlei-

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tungselementen, deren ineinander übergehende Kanten des magnetischen Materials aufgrund hierin vorliegender öffnungen gebildet sind. Im letzteren Beispiel besitzt die magnetische i Schicht eine in Schichtebene ausgerichtete Magnetisierung und _; die Magnetblasen folgen einem Ausbreitungspfad, der sich längs der Kanten der aneinandergereihten öffnungen ergibt.

In Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann es unter Umständen angebracht sein, mehr als eine Maske für die aufeinanderfolgenden Expositionsgänge zur Erstellung des Weiterleitungspfadmusters mit Hilfe von aneinandergereihten Weiterleitungselementen zu erstellen. Außerdem ist es ohne weiteres möglich, Maske und Baueinheit relativ zueinander in mehr als einer Dimensionsrichtung zu verschieben. Um so zum Beispiel ein zweidimensional ausgerichtetes Magnetblasenschieberegister als Horizontal- und Vertikalschieberegister bereitzustellen, könnte es vorteilhaft sein, zwei Masken zu verwenden, wovon die eine in vertikaler Richtung versetzbar ist und die andere in Horizontalrichtung verschoben wird. Auch hier wiederum sei betont, daß das Ausrichten einer einzigen Maske leichter ist als das Ausrichten von zwei Masken.

Das vorliegende erfindungsgemäße Verfahren führt zu den besten Ergebnissen jedoch, wenn die Photolackschicht 50 einer Lichtstrahlung ausgesetzt wird, da Beugungserscheinungen und Interferenzeffekt am stärksten ausgeprägt sind, wenn die Wellenlänge der zur Exponierung der Photolackschicht verwendeten Strahlung relativ lang ist. So ergeben sich z. B., wie die Praxis zeigt, für Exposition durch Strahlung mit Lichtwellenlängen im tiefen Ultraviolett (200 bis 260 nm) oder im nahen Ultraviolettbereich (300 bis 430 im) Verbesserungen von mehr als 50 Prozent. Natürlich unterliegen auch Elektronenstrahlen Interferenzeffekten, und zwar aufgrüne

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des Nachbarschaftseffekts, so daß sich in diesem Fall ebenfalls eine wesentliche Verbesserung ergibt, wenn die Expositon i mittels Elektronenstrahlung erfolgt. ₍

Zusammenfassend läßt sich sagen, daß das erfindungsgemäße | Verfahren eine gegenüber bisher verbesserte Technik darstellt,, um magnetische Wexterleitungspfadstrukturen, bestehend aus
aneinandergereihten Weiterleitungselementen, bereitzustellen, , wobei die sich dabei ergebenden Vorteile unabhängig von den [ verwendeten Materialien sowie Form und Ausgestaltung der | Weiterleitungselemente selbst sind.

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Claims (1)

1. PATENTÄNSPRÜCHE

   Verfahren zum Herstellen von magnetischen Weiterleitungspfaden, die durch aneinanderstoßende Weiterleitungselemente auf einer Magnetblasenschicht mittels Maskenverfahren unter Anwenden von Belichtungsverfahrensschritten angebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten Belichtungsgang eine auf einer Magnetschicht angebrachte, strahlungsempfindliche Schicht über eine Maske, bestehend aus zueinander ausgerichteten, jedoch voneinander getrennten öffnungen belichtet wird, um in diesen belichteten ersten Bereichen erste Weiterlei tungselemente auf der Magnetblasenschicht bereitzustellen,

   daß anschließend Magnetblasenschicht und Maske relativ zueinander derart verschoben werden, daß die Maskenöffnungen nunmehr zwischen die zuvor auf der Magnetblasenschicht angebrachten Weiterleitungselemente zu liegen

   j kommen,

   daß in einem zweiten Belichtungsgang über die Maske ! zweite Bereiche der auf der Magnetblasenschicht aufliegenden strahlungsempfindliehen Schicht belichtet j werden, !

   daß unter Ausnutzung der belichteten Oberflächenbereiche der strahlungsempfindliehen Schicht eine Magnetblasen-Weiterleitungspfadmaske bereitgestellt wird und j daß die Magnetschicht über diese Magnetblasen-Weiterlei- j tungsmaske einem Magnetfeld mit in Schichtebene ausgerichteter Magnetisierung in denjenigen Magnetschichtbereichen ausgesetzt wird, die die Magnetblasen-Weiterleitungspfadstruktur umgeben, so daß hierin in Schichtebene ausgerichtete Magnetisierung hervorgerufen wird.

   Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im abschließenden Verfahrensgang die Magnetschicht unter

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   ORfGINA-L

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   Verwendung der Weiterleitungspfadmaske, bestehend aus den Weiterleitungselementen entsprechenden Metallauflagen, ionenimplantiert wird.

   Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im abschließenden Verfahrensgang unter Verwendung der Weiterleitungspfadmaske in der Magnetschicht den Weiterleitungselementen entsprechende aneinanderstoßende öffnungen eingeätzt werden.

   Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die strahlungsempfindliche Schicht aus einem Photolack besteht.

   Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die belichtende Strahlung im sichtbaren Wellenlängenbereich des Spektrums liegt.

   Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die belichtende Strahlung im ultravioletten Wellenlängenbereich des Spektrums liegt.

   Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Belichtung Elektronenstrahlung verwendet wird.

   Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Weiterleitungspfad in der Magnetschicht über die durch die belichteten Bereiche in der strahlungsempfindlichen Schicht definierte Maske durch Ionenimplantation gebildet wird.

   Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem magnetischen Weiterleitungspfad versehene Magnetschicht mittels der Maske mit einer magnetischen Auflage- oder Unterlageschicht versehen wird.

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