JPS5821808B2 - 磁気バブルドメイン装置の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は磁気バブル・ドメイン装置形成のための製造プ
ロセスに関し、さらに具体的には単一のマスキング工程
のみを使用して多重層バブル・ドメイン装置を与える製
造プロセスに関する。

磁気バブル・ドメイン装置の製造においては、互に正確
に整列さして多重層を付着する必要がある。

これと同時にしばしば異なる材料もしくはその組合せが
同一回路構造体の異なる領域に置かれる必要がある。

例えば磁性材料の２つの層間に金の如き高導電性層を有
する事が望まれる。

層の一方はバブル・ドメインを移動させるために使用さ
れ、他方はバブル・ドメイン感知器として使用される。

さらにバブル・ドメインの有無を検出するために回路の
感知器領域中にＮｉＦｅの如き磁気抵抗材料の層を置く
事が望まれる。

バブル・ドメイン回路を製造するための多くのプロセス
は多重層構造体を与えるために複数個のマスク工程を使
用する。

例えばＩＢＭ ＴｅｃｈｕｉｃａｌＤｉｓｃｌｏｓｕｒ
ｅ Ｂｕｌｌｅｔｉｎ Ｖｏｌｕｍｅ １５）Ａ６、
Ｎｏｖｅｎｂｅｒ １９７２、ｐ １８２６には複数
回の整列が必要とされる複数個のマスキング工程を必要
とする従来プロセスの例を開示している。

いくつかのマスキング工程を含むプロセスに対して、単
一マスキング工程プロセスを与える試みがなされた。

この様な試みはＩＥＥＥ Ｔｒａｎ−ｓａｃｔｉｏｎ
ｏｎ Ｍａｇｎｅｔｉｃｓ、ＶｏｌｕｍｅＭＡＧ
−９，４３、Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ １９７３、ｐ ａｇ
ｅ４７４のＡ 、Ｈ、Ｂｏｂｅｃｋ等著の論文に開示さ
れている。

ここに説明されている製造プロセスでは、導体線の付着
中回路構造体の感知器領域を防護するためにシャドウ・
マスクが使用されている。

しかしながらこのプロセスは全ウェハ処理及び小さなバ
ブル・ドメイン感知器が使用される時は不利である。

この様なプロセス中、シャドウ・マスクは成る整列を必
要とする。

従って、従来技法においてはバブル・ドメイン装置の薄
膜の多重層は層の各々が付着される夫々の領域を画定す
るためｔこ多重マスクの使用及び多重ホトレジストの使
用によって通常形成されていた。

この目的のためには同様に走査即ちプログラムされた電
子ビームを使用することが可能である。

しかしながら、これ等の２つの方法のいずれかを与える
事は、１つの層の付着から次の層へ進む時にマスクもし
くは電子ビームを正確に整列させる事が困難であるため
に困難であった。

この問題は個々の装置素子の寸法が減少される時切実吉
なる。

従って上記Ｂｏｂｅｃｋ等の論文中に説明された２つの
マスキング工程方法でも著しく不利となる。

従って本発明の主目的は唯一つのマスキング工程を使用
して磁気バブル・ドメイン装置形成のための製造プロセ
スを与える事にある。

本発明の他の目的は多重金属層を有する装置を与えるた
めの且つこれ等の層の付着の順序が交換され得るバブル
・ドメイン装置の製造プロセスを与える事Ｅこある。

本発明のさらに他の目的は複数個の材料が使用され得、
任意の数の層を有するバブル・ドメイン装置を形成する
ための改良製造プロセスを与える事にある。

本発明は異なる現像パターンを与えるためにレジスト層
が露光密度に従って選択的に現像され得る事実を使用す
る。

この性質の利用は唯一つのマスキング工程を使用したバ
ブルに装置製造プロセスが得られるという結果に導く。

本発明のプロセスの実施において、種々の層に対して使
用され得る材料はプロセス自体によっては制限されず、
種種の層が形成される順序は設計者の要求に従って修正
され得る。

さらに多重層磁性装置は均一な放射パターンを使用して
形成され得る。

均一な放射線パターンの存在下でも、異なった効果を生
ずるマスクを与える事及びその使用はその製造に多重マ
スクの正確な整列を必要としない多重層構造体と同一結
果を生ずる。

本発明のプロセスの１実施例においては、第１の導電性
層がガーネットもしくはアモルファス薄膜の如き磁気バ
ブル・ドメント層より成る基板上に置かれる（基板上に
は非磁性スペーサ層が置かれ得る）。

この導電性層にはレジスト層が被覆され、レジスト層は
その異なる領域では露光密度が異なる電子ビームもしく
はＸ線ビームで露光される。

その後の現像中、高い露光密度を受けたレジストの部分
は除去されるが、残りのレジストは除去されない。

これは１つの選択された領域においのみ導電性薄膜を露
出する。

従って、第２の導電性薄膜が第１の導電性薄膜の露出部
分上に付着され得る。

レジスト層のさらに現像は２番目の露光密度を受取った
レジストの領域を露出する。

その後の付着工程は次いで第３の層を第２の付着層上及
び現在露出されている第１の導電性薄膜上に置く。

この様にして唯一つのマスキング工程を使用して３層よ
り成る回路構造体が与えられる。

この時、残りのレジスト及び不所望の残りの薄膜層が除
去される。

第１図は磁気バブル・ドメインを支持する通常の層１１
及びオプショナルな非磁性スペーサ層１２（成る回路で
はスペーサは必要とされない）を有する磁気バブル・ド
メイン装置１０が示すれている。

層１１は図示されていない基板上に支持されている。

しかしながら本発明の目的のためには、層１１及び１２
及び必要とされる機械的支持体は装置の残りを製造する
際に修正されないので一括して基板１３と呼ぶ事にする
。

この複合基板１３は先ずその後の電着のための導電性材
料の薄膜１４で被覆される。

薄膜１４は比較的薄く、約３０ナノメータ（ｎｍ）以下
の厚さである事が好ましい。

バブル装置の場合、薄膜１４はＮｉＦｅの如き磁性材料
より成る事が好ましい。

以下さらに明らかにされる如く薄膜１４はバブル・ドメ
イン感知器として働くために磁気抵抗材料（ＮｉＦｅの
如き）より成り得る。

従って薄膜・１４は２つの機能即ち１）バブル・ドメイ
ン感知器２）その後の層のためのめつき基板としての機
能を有する。

次に、薄膜１４はポリメチル・メタクリレート（ＰＭＭ
Ａ）の如きレジストの均一層１５で被覆される。

レジストとしてのＰ、ＭＭＡの使用は例えば米国特許第
３５３５１３７号明細書に示されている。

レジスト層１５は異なる領域においてその露光密度が変
化する放射線に露光される。

バブル・ドメイン伝搬領域になるものとして決定された
領域５１０においては、放射線は矢印１７によって概略
的に示された如く、感知器領域を形成すべき領域１８に
おいてよりも高い強度を有する。

矢印１９は低強度を示す。

他の領域は何等の認められる程の放射を受けない。

レジスト１５の露光は通常の１電子ビーム技法で行われ
、この場合、異なる強度は異なる領域のビーム強度を変
化させる事によって達成される。

レジスト１５は同様にＸ線でも露出され得る。

異なる個所でＸ線の強度を変化させる事は困難であるの
で、装置１０はマスク・マスｊりによって被覆され、均
一なＸ線の場にさらされる。

この目的に適したマスクは第６−９図に関連して説明さ
れる。

第２図において、レジスト層１５は部分的にのみ現像さ
れている。

ホトレジスト被膜の可変強度２露出及び部分現像は米国
特許第３５３６５４７号に示されている。

さらに米国特許第３５３６５４７号は食刻溶液にレジス
トをより敏感にするための電子ビームの使用、もしくは
イオン衝撃の使用を示している。

放射線は領域１６においてより強かシつたので、その全
厚さがこの領域で解重合され、洗浄によるレジストの除
去はこの領域において層１４を露出する。

しかしながら領域１８はより少ない放射線密度を受取っ
たので、レジスト１５の厚さの１部のみが除去される。

より厚い層２０が；次いで伝搬領域１６中においてのみ
層１４上に電着される。

層２０は約２００−５００ｎｍの厚さの金もしくは他の
導電性材料であり得る。

層２０の厚さは一般に形成されるべき回路中において必
要とされる電流に従って良好な導電率を与える様３に選
択される。

例えば、層２０の厚さは好ましくない電子泳動（ｅｌｅ
ｔｒｏｍｉｎｇｒａｔｉｏｎ）が導体２０中で生じない
様に選択される。

本実施例においては導体２０としては層１４のＮｉＦｅ
よりも良好な電気的導体であるために金が主に使用され
る。

・第３図において、レジスト層１５は完全に現像されて
いる。

現像されたレジストは感知器領域１８中の薄層１４を露
出し、他方能の領域を不変に残している。

第４図は第２の電着層２１が追加されているところを示
す。

磁気バブル装置の場合、この層はＮｉＦｅであり及び３
００ｎｍの厚さである事が好ましい。

層２１は伝搬領域１６中の金層２０をめっきし、感知器
領域１８のＮｉＦｅの厚さを増大している。

第４図における非露光レジストは次いで通常の溶剤で溶
解される。

次いで装置１０の表面は領域１６及び１８をのぞき、基
板層１２から層１４を除去するために、通常の如く（ス
パッタ食刻もしくはイオン・ミリングによって）食刻さ
れる。

層１４は層２０及び２１よりも実質上薄いので、食刻は
後者の２層の少量のみを除去するだけである。

第５図は層１４が除去された後の装置１０の仕上げられ
た形を示す。

伝搬領域１６は３つの異なる金属層：ＮｉＦｅの磁性層
１４、金の高導電性層２０及び他のＮ ｉ Ｆ ｅ層２
１を含む。

感知器領域１８は元の層１４から形成される単一磁性Ｎ
ｉＦｅ層及びその後にめっきされた材料２１を有する。

層１２は誘電性の非磁性スペーサであるので、領域１６
及び１８は電気的に絶縁されている。

始めに述べられた如く、種々の層に使用される材料は変
化され得る。

例えば層１４が感知器として使用されない時は、これは
磁性体である必要はない。

この場合、これはメッキ基板として働く導電性層であり
得、他方バブル・ドメイン感知器は層２１の部分より成
る厚い感知器である。

第６−９図は第１図の装置１０をＸ線もしくは他の均一
密度放射線の場から製造する場合の可変強度放射線を与
えるのに使用され得る多重密度マスク３０を製造する方
法を示す。

第６−９図に示された方法は付加的プロセスを示す。

第６図において、機械的マスク支持体３１は先ずＰＭＭ
Ａの如きポジのレジスト３２で被覆される。

可変強度電子ビームもしくは他のプログラムされた放射
源がレジスト３２を矢印で示されたる如く、領域３３で
は高強度及び領域３４では低強度になる如く露光する。

領域３５は実質上放射線を受けない。

次いで、レジスト３２は領域・３３中の支持体３１を露
出する如く、部分的に現像される。

この部分的現像は領域３４中のレジスト３２の厚さを減
少させ、領域３５では全厚さを残す。

第７図は支持体３１上にめっきもしくは他の通常の方法
によって付着された不透明の材料の層３６を示す。

もしマスク３０がＸ線放射に対して使用されるのならば
金が層３６に対し適当な材料である。

支持体３１の領域３３のみがレジスト３２の部分現像に
よって露出されるので、層３６はこれ等の領域のみに付
着する。

第８図はレジスト３２の全現像を示す。

支持体３１の領域３４がこの状態で露出されるので、金
の如き材料のその後の電着によって、領域３４に於ける
よりも領域３３における方がより厚い層３６′が生じる
（第９図）。

非現像レジスト３２に依然領域３５をおおっているが、
このレジストはここで通常の溶媒で溶解され得る。

第６−９図の方法は明らかにポジ・レジストに代り、Ｋ
ＴＦＲ（Ｅａｓｔｍａｎ ｋｏｄａｋＣｏ 、商標）の
如き通常のネガ・レジストを使用し得る。

部分レジスト現像の追加の段階が同様により多数の異な
るマスクの厚さを得るためにさらに異なる放射線密度と
関連して使用され得る。

以上多層構造体を与えるために単一マスキング段階を使
用した磁気バブル・ドメイン回路を製造する方法が開示
された。

種々の層の付着の順序は交換され得るが、種々の層に使
用される材料は設計者の要求に従って選択され得る。

例えばＮ ｉ Ｆ ｅが適当な磁性材料であるが、Ｃｏ
Ｎｉ及びＦｅＣｏの如き材料が同様に使用され得る。

同様に、電着以外の付着技法も使用され得るが、これ等
の他の技法（蒸着の如き）は特に細い線幅が望まれる時
は利点が少ない事を理解されたい。

本発明の方法は下層の異なる領域を露出する様選択的に
処理される領域を与えるためにレジスト層の如き放射線
感知層の選択的処理によって特徴付けられる。

次いで下層はその後の層形成に対するめつき基板として
使用される。

電子ビーム、Ｘ線及び光学的放射線が使用され得る。

本発明のプロセスの１例として、次の方法によってバブ
ル・ドメイン装置が形成された。

３０ｎｍの厚さを有するＮｉＦｅの第１の層１４が２０
０ｎｍの厚さのＳｉＯ２スペーサ層１２上に付着された
。

バブル・ドメイン媒体１１は約１ミクロンの厚さのＧ
ｄ Ｃｏ Ｍ ｏアモルファス合金であった。

約８００ｎｍ厚さを有するレジスト１５が後に夫々感知
及び伝搬に対して使用される領域１６及び１７を画定す
るために異なる放射強度を受けた。

電子銃に対する加速電圧は１５−２０ＫＶであり、領域
１６及び１７上の放射強度は２：１の比であった。

これ等の領域の１つ上において、電子ビーム強度は１０
クーロン／ｄであり、他の領域上では強度は５×１０
クーロン／ｄである。

導電体層２０は３５０ｎｍの厚さを有するＡｕであった
。

感知器及び伝搬層２１は厚さ２５０ ｎｍのＮｉＦｅで
ある。

バブル・ドメイン回路に対し形成されたパターンの線幅
は１ミクロンであった。

得られた感知信号は感知器を流れる１ｍＶ７１ｍＡの電
流である。

【図面の簡単な説明】

第１図は放射線に露光されるレジストの被覆された基板
を示す。 １０・・・・・・バブル装置、１１・・・・・・バブル
支持層、１２・・・・・・スペーサ、１３・・・・・・
複合基板、１４・・・・・・導体（磁性）薄膜、１５・
・・・・・レジスト、１６，１８・・・・・・伝搬及び
感知器領域、１７，１９・・・・・・異なる強度の放射
線。 第２図は部分的に現像されたレジスト及び金属層のめっ
きを示した図である。 ２０・・・・・・めっき金属層。 第３図は完全に現像されたレジストを示す図である。 第４図は他の金属層のめっきを示した図である。 ２１・・・・・・他の金属層。 第５図は異なる領域間の金属薄膜を除去したところを示
す図である。 第６−９図は本発明を実施するのに有用なマスクを形成
する１つのプロセスの段階を示した図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １（ａ）基板上に第１の導電性薄膜を付着し、（ｂ）
   該第１の薄膜にレジストを被覆し、（Ｃ） 上記レ
   ジストの複数個の領域を、該領域のうちの第１の領域が
   第２の領域よりも高い露光密度で露光されるように露光
   し、 （ｄ）上記第１の領域からは上記レジスト貌全に除去し
   、上記第２の領域からは部分的にのみ上記レジストを除
   去するように上記レジストを部分的に現像し、（ｅ）上
   記第１の薄膜上に第２の導電性薄膜を付着し、（ｆ）
   上記第２の領域から完全に上記レジストを除去するよ
   うに上記レジストを現像し、 （ｇ） 上記予め付着された薄膜上に第３の導電性薄
   膜を付着し、 （ｈ） 上記第１及び第２の領域を除いて上記基板か
   ら上記レジスト及び上記第１の薄膜の不所望の部分を除
   去する事より成る磁気バブルドメイン装置の製造方法。