JPH01144288A - 磁区位置及びブロッホライン位置の安定化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は磁区位ｎ及びブロッホライン位置の安定化方法
に関する。ブロッホラインを用いて情報を記録すること
ができ、この様なブロッホラインメモリは極めて高い密
度にて情報を記録することができるメモリとして各種電
子装置への応用が考えられる。

［従来の技術］ 現在、コンピュータ用外部メモリ、電子ファイル用メモ
リ、静止画ファイル用メモリ等のメモリとしては、磁気
テープ、ウィンチエスタ−ディスク、フロッピーディス
ク、光ディスク、光磁気ディスク、磁気バブルメモリ等
の各種のメモリデバイスが使用されている。これらのメ
モリデバイスのうちで、磁気バブルメモリを除く他のメ
モリは情報の記録や再生の際に記録再生用ヘッドをメモ
リに対し相対的に移動させることが必要である。即ち、
この様なヘッドの相対的移動にともない、該ヘッドによ
り情報トラックに固定的に情報列を記録したり該情報ト
ラックに固定的に記録されている情報列を再生したりす
る。

しかるに、近年、次第に記録密度の高度化が要求される
につれて、ヘッドを情報ドラッグに正確に追従させるた
めのトラッキング制御が複雑になり該制御が不十分なた
めに記録再生信号の品位が低下したり、ヘッド移動機構
の振動やメモリ表面に付着したゴミ等のために記録再生
信号の品位が低下したり、更に磁気テープ等ヘッドと接
触しながら記録再生を行なうメモリの場合には摺動によ
り摩耗が発生し、光デイスク等ヘッドと非接触にて記録
再生を行なうメモリの場合には合焦のための７オーカシ
ング制御が必要となり該制御が不十分なために記録再生
信号の品位が低下したりするという問題が生じている。

一方、磁気バブルメモリは、所定の位置にて情報の記録
を行ない該記録情報を転送することができ且つ情報を転
送しながら所定の位置にて情報を再生することができ記
録再生に際しヘッドとの相対的移動を必要とせず、この
ため記録密度の高度化に際しても上記の様な問題を生ず
ることがなく、高信頼性を実現することができると考え
られている。

しかしながら、磁気バブルメモリは磁性ガーネット膜等
の膜面に垂直な方向に磁化容易軸をもつ磁性薄膜に磁界
を印加することにより生ぜしめられる円形の磁区（バブ
ル）を情報ビットとして用いるため、現在のガーネット
膜の材料特性から制限される最小バブル（直径０．３ｐ
ｍ）を使用しても数十Ｍピッ）　／　ｃ　ｒｎ’が記録
密度の限界であり、更なる高密度化は困難である。

そこで、最近、上記磁気バブルメモリの記録密度の限界
を越える記録密度をもつメモリとしてブロッホラインメ
モリが注目されている。このブロッホラインメモリは、
磁性薄膜に生ぜしめられる磁区の周囲に存在するブロッ
ホ磁壁構造に挟まれたネール磁壁構造（ブロッホライン
）の対を情報ピッ゛トとして用いるものであるため、上
記磁気バブルメモリに比べて２桁近い記録密度の高度化
が可箋である。たとえば、バブル径０．５７ｔｍのガー
ネット膜を使用した場合、１．６Ｇビット／ｃｍ″の記
録密度を達成することが可能である［「日経エレクトロ
ニクスＪ　１９８３年８月１５日、ｐ１４１〜１６７　
　参照］。

第４図にブロッホラインメモリを構成する磁性体構造の
一例の模式的斜視図を示す。

図において、２はＧＧＧ　、ＮｄＧＧ等の非磁性ガーネ
ットからなる基板であり、該基板上には磁性ガーネット
ｔ−ＩＷＪ４が付与されている。核層は、たとえば液相
エピタキシャル成長法（ＬＰＥ法）によりｒ＆膜するこ
とができ、その厚さはたとえば５ｇｍ程度である。６は
磁性ガーネット薄１！５１４中に形成されたストライプ
状磁区であり、該磁区の内外の境界領域として磁壁８が
形成されている。

該ストライプ状磁区６の幅はたとえば５ｇｍ程度であり
長さはたとえば１００ｇ、ｍ［度である。また、磁壁８
の厚さはたとえば０．５ｐｍ程度である。矢印で示され
る様に、磁区６内においては磁化の向きは上向きであり
、一方磁区６外においては磁化の向きは下向きである。

ｍｖＢ内における磁化の向きは内面（即ち磁区６側の而
）側から外面側へと次第にねじれた様に回転している。

この回転の向きは磁壁６中に垂直方向に存在するブロッ
ホライン１０を境界としてその両側では逆になる。第４
図においては磁壁８の厚さ方向の中央部における磁化の
向きが矢印で示されており、ブロッホライン１０におけ
る磁化の向きも同様に示されている。

尚１以上の様な磁性体構造には外部から下向きのバイア
ス磁界Ｉ（Ｂが印加されている。

図示される様に、ブロッホライン１０には磁化の向きの
異なる２つの種類が存在し、これらのブロッホラインの
対の有無を情報“ｌ”、“θ″に対応させる。該ブロッ
ホライン対は磁壁８中において規則正しい位置即ちポテ
ンシャルウェルのうちのいづれかに存在する。また、ブ
ロッホライン対は基板面に垂直なパルス磁界を印加する
ことにより各々が隣りのポテンシャルウェルへと順次転
送される。かくして、ブロッホラインメモリへの情報の
記録（磁壁８へのブロッホライン対の３込み）及び該ブ
ロッホラインメモリに記録されている情報の再生（磁壁
８中のブロッホライン対の読出し）は、ブロッホライン
対を磁壁８内で転送しながらそれぞれ所定の位置で行な
うことができる。上記情報の記録及び再生はいづれもそ
れぞれ基板面に垂直な所定の強さのパルス磁界を所定の
部分に印加することで行なうことができ、第４図には示
されていないが、これら記録及び再生のだめのパルス磁
界印加手段として磁性棒１８！４の表面にストライプ状
磁区６に対しそれぞれ所定の位置関係にてパルス通電用
の導体パターンが形成される。

［発明が解決しようとする問題点１ しかして、以上の様なブロッホラインメモリにおいて、
情報の記録再生を良好に行なうためには、ストライプ磁
区の位置を安定に維持し更にブロッホライン対の位置を
も安定化することが必要である。

ストライプ磁区の位置の安定化は、たとえば第５図に示
される様にして行なわれる。１！ＩＩち、第５図（ａ）
はブロッホラインメモリの磁区位置安定化構造の一例を
示す平面図であり、第５図（ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図で
ある。これらの図において、Ｌ２第４図におけると同様
の部材には同一の符号が付されている。

磁性薄膜４上にはストライプ磁区６の形状にほぼ対応し
た細長い上面形状を有する垂直磁化膜１２が形成されて
おり、該垂直磁化膜の磁化と磁性薄膜４内のストライプ
磁区６の磁化との静磁的相互作用に基づく磁気的ポテン
シャルが最も小さくなる位置（即ち図示される垂直磁化
膜１２の下方の位２２）に該ストライプ磁区６が安定化
されている。

一方、ブロッホライン対のためのポテンシャルウェルの
形成即ちブロッホラインの位置安定化は、たとえば磁性
棒１１ｇ４の表面にＦａ壁を横切る様に規則正しいパタ
ーンを付与することにより行なわれる。

第６図（ａ）はこの様なパターンの一例を示す平面図で
あり、第６図（ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図である。これら
の図において、上記第４図におけると同様の部材には同
一の符号が付されている。

図示される様に、磁性ＦＨｔＱｌｈにはストライプ磁区
６の長手方向（即ちＸ方向）を直角に横切る様に蛇行す
る通電用導体パターン１４が形成されている。該パター
ンに電流を流すことにより完生する磁界の磁壁８内にお
けるＸ方向の成分Ｈｘは第６図（Ｃ）の様になり、該磁
界成分と磁壁内の１対のブロッホライン１０間の磁壁磁
化（第６図（ａ）においで１６で示されている）との間
のゼーマンエネルギーによりブロッホライン対に対する
周期的ポテンシャルウェルが形成される。

第７図（ａ）は周期的ポテンシャルウェル形成のパター
ンの他の一例を示す平面図であり、第７図（ｂ）はその
Ｂ−Ｂ断面図である。これらの図において、上記第４図
におけると同様の部材には同一の符号が付されている。

図示される様に、磁性ｆｌｌｌＱ４ｆにはストライプ磁
区６の長ｆ方向（即ちＸ方向）を直角に横切る様に蛇行
する垂直磁化膜パターン１７が形成されており、該パタ
ーンの漏れ磁界のＸ方向成分）（Ｘは第７図（ｃ）の様
になる。該磁界成分と磁壁磁化との間の上記第６図の場
合と類似のエネルギー関係により同様にブロッホライン
対に対する周期的ポテンシャルウェルが形成される。

ところで、以上の様に磁区位置安定化とブロッホライン
位置安定化とを別々の手段で行なうことは、メモリの構
造及び製造を複雑化するという欠点がある。

そこで、磁区位置安定化とブロッホライン位置安定化と
の双方を行なうために、第８図（Ｌ）に示される様なパ
ターンが用いられる。第８図（ａ）は平面図を示し、本
図においてト記第４図におけると同様の部材には同一の
符号が付されている。

図示される様に、パターン１８は全体として磁区６に対
応してＸ方向に細長い上面形状の垂直磁化膜であり、該
垂直磁化膜は磁壁８に沿って該磁化膜が付されている部
分と付されていない部分とが交互に存在する様なパター
ン状とされている。

第８［’４　（ｂ）は磁壁８内における第８図（ａ）の
Ｂ−Ｂに沿ったパターン１８の漏れ磁界のＸ方向成分Ｈ
ｘを示す図であり、第８図（ａ）に示される様な垂直磁
化膜１８と磁壁８との位置関係のときに、該磁壁に沿っ
て周期的ポテンシャルウェルが形成されブロッホライン
位置が安定化される０回時に垂直磁化Ｉｇ！１８の全体
的形状から、該磁化膜の磁化と磁区６の磁化との静磁的
相互作用によりストライプ磁区位置が安定化される［Ｉ
ＥＥＥＴｒａｍｓ、　Ｎａｇ、　、２２　　（１９８Ｂ
）　７８８　　参照］。

しかしながら、この様な磁区位置及びブロッホライン位
置の安定化方法では、垂直磁化膜１８を一旦磁性薄膜４
の表面全体に垂直磁化膜を付与した後に７オトリソエツ
チングによりパターン化して形成するのであるが、微細
なパターン形状の垂直磁化膜をシャープな外形に形成す
ることが困難であり、このため良好なポテンシャルウェ
ルを高密度に形成することが困難である。

そこで、未発ｉｆは、以１−の様な従来技術に鑑み、簡
単な構成にて磁区位置安定化とともに高密度［Ｌつ良好
なブロッホライン位置安定化を実現することを目的とす
る。

［開題点を解決するための手段］ 本発明によれば、以との如き目的を達成するものとして
、 磁性薄膜中の磁区の周囲に形成された磁壁内におけるブ
ロッホラインの位置を磁区位ことともに安定化する方法
において、磁性６Ｉ膜上にて磁区に対応する位とに垂直
磁化膜を形成し該垂直磁化膜の厚さを磁壁に沿って変化
させて、該暇直磁化膜に対応する位置に磁区の安定位置
を形成するとともに該鉄直磁化膜の膜厚分布に基づき形
成される漏れ磁界によりブロッホラインの安定位置を形
成することを特徴とする、磁区位置及びブロッホライン
位置の安定化方法、 が提供される。

［実施例］ 以下、図面を参照しながら本発明の具体的実施例を説明
する。

第１図（ａ）は本発明方法により位置安定化された磁区
及びブロッホラインを有するブロッホラインメモリの一
実施例を示すモ面図であり、第１図（ｂ）はそのＢ−Ｂ
断面図である。

これらの図において、２はＧＧＧ等の非磁性ガーネット
基板であり、４は磁性ガーネット薄膜である。第１図（
Ｌ）に示される様に、該磁性ガーネット薄膜中にはスト
ライプ状の平面形状を有する磁区６が形成されている。

８は該ストライプ磁区６の周囲の磁壁であり、１０はブ
ロッホラインである。これらは上記第４図に関し説明し
たと同様である。

本実施例においては、磁性薄膜４上に垂直磁化膜２０が
形成されており、該垂直磁化膜の表面にはストライプ磁
区６の長手方向と直交する方向（即ちｙ方向）の溝２０
ａが多数並列に形成されている。垂直磁化膜２０はたと
えばＣｏ−Ｃｒ等からなり、その厚さはたとえば０．：
２５ｐ、ｒｎ程度である。また、該垂直磁化ｌ！Ｉ２０
（７）＄４２０　＆ノ深さはたとえば０．ｌＯｈｍ程度
であり１幅はたとえば／、ダ　用ｍ程度である。また、
該溝２０ａの配列ピッチはたとえば３．Ｄ　　ｐＬｍ程
度である。

上記垂直磁化膜２０はたとえば図示される様に上向きの
磁化を有し、該磁化と磁区６内の磁化との相互作用によ
る磁気的ポテンシャルにより磁区６の位置が安定化され
ている。

また、垂直磁化膜２０がＸ方向に関し膜厚分布をもつの
で、底部から該垂直磁化膜に入る磁力線の密度は溝２０
ａの部分ではそれ以外の部分よりも少なく、このため垂
直磁化膜２０に基づく漏れ磁界は磁壁８内において周期
的なＸ方向成分をもつ、該Ｘ方向成分Ｈｘは第１図（ｃ
）の様になり、これにより該磁界成分と磁壁８内の１対
のプロ−７ホライン１０間のｍ壁磁化ｃ？ＰＳｔ図（ａ
）において１６で示されている）との間のゼーマンエネ
ルギーにより！１壁８に沿ってブロッホライン対に対す
る周期的ポテンシャルウェルが形成され、ブロッホライ
ン位置が安定化されている。

第２図（ａ）〜（ｅ）は本実施例のブロッホラインメモ
リの製造における前置磁化膜の溝形成工程の一例を示す
図である。

先ず、不図示の磁性薄膜ヒに所望パターンの一定厚さの
垂直磁化膜２０を形成する［第２図（ａ）］。

次に、該垂直磁化膜２０　ｋに一様にフォトレジスト２
２を塗布する［第２図（ｂ）］。

次に、不図示の縞状パターンの露光マスクを用いてフォ
トレジスト２２を露光し、更に現像定着して、該フォト
レジストを縞状とする［第２図（ｅ）］　。

次に、イオンミリングを行ない、垂直磁化膜２０の露出
部分を所望の深さにエツチング除去し、溝２０ａを形成
する［第２図（ｄ）］　。

そして、縞状フォトレジストを除去する［第２図（ｅ）
　］　。

第３図（ａ）〜（Ｃ）は本実施例のブロッホラインメモ
リの製造における垂直磁化膜の溝形成工程の他の一例を
示す図である。

先ず、不図示の磁性薄膜上に所望パターンの一定厚さの
垂直磁化膜２０を形成する［第３１２（ａ）］。

次に、５ｋＶ程度の比較的低い加速電圧で加速したＧａ
等の集束イオンビーム２４を垂直磁化膜２０に照射し、
その照射位置を矢印２６で示される様に走査する［第３
図（ｂ）］と、第３図（ｅ）に示される様に垂直磁化膜
２０にｙｔ２０　ａが形成される。

以上の様な実施例においは、イオンミリングは垂直磁化
膜２０の全膜厚ではなしに表面側の一部の厚さについて
のみの行なわれるので、該溝２０ａの形成の際には磁性
薄膜４には殆ど歪が生ずることがなく且つ該溝の配列ピ
ッチを小さくすることができる。このため、上記第８図
の従来例の場合に比へて、歪に基づく余分なポテンシャ
ルの発生がなく更に溝２０ａの位置に正確に対応した高
密度のポテンシャルウェルが形成される。

上記実施例においては溝２０ａの断面形状が矩形である
が、本発明においては磁壁８に沿って方向性を有する形
状（たとえば鋸歯形状）とすることによりポテンシャル
ウェルを磁壁に沿って方向性を有するものとすることも
できる。これによれば、ブロッホラインを特定の向きに
移動させる転送の動作を良好に行なうことができる。即
ち、単純な方形波パルス状磁界の印加により特定の向き
に容易几つ確実にブロッホラインを移動させることがで
きる。

［発明の効果］ 以北の様な本発明の磁区位置及びブロッホライン位置の
安定化方法によれば、磁性薄膜上にて磁区に対応する位
置に垂直磁化膜を形成し該垂直磁化膜の厚さを磁壁に沿
って変化させるので、簡単な構成で垂直磁化膜に対応す
る位置に磁区の安定位置を形成するとともに該垂ｉα磁
化膜の膜厚分布に基づき形成される漏れ磁界により良好
且つ高密度にブロッホラインの安定位置を形成すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明方法により位置安定化された磁区
及びブロッホラインを有するブロッホラインメモリを示
す平面図であり、第１図（ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図であ
り、第１図（Ｃ）は磁壁内におけるＸ方向磁界成分Ｈｘ
を示す図である。 第２図（ａ）〜（ｅ）及び第３図（ａ）〜（Ｃ）は本発
明に係るブロッホラインメモリの製造における垂直磁化
膜の溝形成工程を示す図である。 第４図はブロッホラインメモリを構成する磁性体構造の
模式的斜視図である。 第５図（ａ）はブロッホラインメモリの磁区位と安定化
構造の一例を示す平面図であり、第５図（ｂ）はそのＢ
−Ｂ断面図である。 第６図（ａ）はブロッホラインメモリのブロッホライン
位置安定化パターンを示す平面図であり、第６図（ｂ）
はそのＢ−Ｂ断面図であり、第６図（ｃ）は磁壁内にお
けるＸ方向磁界成分Ｈｘを示す図である。 第７図（ａ）はブロッホラインメモリのブロッホライン
位置安定化パターンを示す平面図であり、第７図（ｂ）
はそのＢ−Ｂ断面図であり、第７図（ｃ）は磁壁内にお
けるＸ方向磁界成分Ｈｘを示す図である。 第８図（ａ）はブロッホラインメモリの磁区位置安定化
及びブロッホライン位置安定化のパターンを示す平面図
であり、第８図（ｂ）は磁壁内におけるＸ方向磁界成分
Ｈｘを示す図である。 ２：基板、　　　　　４：磁性薄膜、 ６：磁区、　　　　　８：磁壁、 ｌＯ：ブロッホライン、 １２．１７．１８，２０：ｌ直磁化膜。 １４：導体パターン、 ２０ａ：溝。 代理人　　弁理士　　山　下　積　平 ０ａ 第４図 第６図 １０　　　ｔ。 へ　　　　　　　　　　為

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）磁性薄膜中の磁区の周囲に形成された磁壁内にお
   けるブロッホラインの位置を磁区位置とともに安定化す
   る方法において、磁性薄膜上にて磁区に対応する位置に
   垂直磁化膜を形成し該垂直磁化膜の厚さを磁壁に沿って
   変化させて、該垂直磁化膜に対応する位置に磁区の安定
   位置を形成するとともに該垂直磁化膜の膜厚分布に基づ
   き形成される漏れ磁界によりブロッホラインの安定位置
   を形成することを特徴とする、磁区位置及びブロッホラ
   イン位置の安定化方法。
2. （２）垂直磁化膜の膜厚分布が磁壁に沿って方向性を有
   する、特許請求の範囲第１項の磁区位置及びブロッホラ
   イン位置の安定化方法。