Способ изготовления тонких ферромагнитных пленок с низкокоэрцитивными каналами продвижения плоских магнитных доменов

 

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТСЖКИХ ФЕРРОМАГНИТШах ПЛЕНОК С НИЗКОКОЭРЦИТИВНЫМИ КАНАЛАМИ ПРОДВИЖЕНИЯ ПЛОСКИХ МАГНИТНЫХ ДОМЕНОВ, основанный на нанесении на поверхность магнитомЯгкой тшенки фоторезиста, выборочном травлении фоторезиста и последующем нанесениимагнитожесткой пленки , отличаюйЛийся тем, что, с целью повышения нгщежиости изготовления тонких ферромагнитных пленок с низкокоэрцитивными каналами продвижения плоских магнитных доменов, перед нанесением магнитожесткой плен .ки подвергают свободные от фоторезиста участки магнитомягкой пленки химическому травлению и прекращают химическое травление при достижении коэрцитивной силы указанных участков магнитомягкой пленки 50-70 Э. 2.Способ по п.1, отличающий с я тем, что химическое травление магнитомягкой пленки осуществляют водным раствором, содержащим моноалки-лфениловый эфир полиэтилен гликоля и концентрированную серную кислоту в :соотношении, мл/л: Мон оалкил фенил овый эфир полиэтиленгликоля10-60 Концентрированная серная кислота 0,5-3 3.Способ по п. 2, о т л и ч а ющ и и с я тем, что температуру водного раствора поддерживают в пределах 20-40 С. СО СХ)

„.,SU„„800 A

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК

1(50 G ll С ll/14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHO5A(СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21 3576579/18-24 (22) 08.04. 83 (46) 23.08.84. Бюл. 9 31 (72) Н.П.Васильева, Ф.А.Гал, С.И.Касаткин, Е.М.Кузнецова, В.И.Малютин, О.A.Ñåäíõ, А.И.Бумштаб, Г.Д.Тимофеев и 10.С.Куликов (71) Ордена Ленина институт проблем . управления (53) 681. 327.66 (088. 8) (56) 1. Патент СШ 9 3438016, кд. 340-174, опублнк. 1970.

2. Suran G. et а1.-J..Аррl.Phys, 1979, ч. 50, 9 3 (прототип) . (54) (57) 1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТОНКИХ ФЕРРОМАГНИТНЫХ ПЛЕНОК С НИЗКОКОЭРЦИТИВНЫМИ КАНАЛАМИ ПРОДВИЖЕНИ Я

ПЛОСКИХ МАГНИТНЫХ ДОМЕНОВ, основанный на нанесении на поверхность магнитомягкой пленки фоторезиста, выборочном травлении фоторезиста и после дующем нанесении магнитожесткой пленки, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности изготовления тонких ферромагнитных пленок

° с низкокоэрцитивныья каналами продвижения плоских магнитных доменов, перед нанесением магнитожесткой плен,ки подвергают свободные от фоторезиста участки магннтомягкой пленки химическому травлению и прекращают химическое травление при достижении коэрцитивной силы укаэанных участков магнитомягкой пленки 50-70 Э.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что химическое травление магнитомягкой пленки осуществляют водным раствором, содержащим моноалкилфениловый эфир полиэтиленгликоля и концентрированную серную кислоту в соотношении, мл/л: е

Моноалкилфениловый эфир полиэтиленгликол я 10-60

Концентрированная серная кислота 0,5-3

3. Способ по п. 2, о т л и ч а юшийся тем, что температуру водного раствора поддерживают в пределах 20-40 С.

1109800

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении запоминающих устройств на плоских магнитных доменах (ПМД) .

Известен способ изготовления тонких ферромагнитных пленок с низкокозрцитивными каналами продвижения

ПМД, основанный на нанесении на подложку слоя алюминия, выборочном травлении слоя алюминия и последующем на-30 несении тонкой ферромагнитной пленки. Коэрцитивная сила ферромагнитной пленки там, где она наносится на слой алюминия, гораздо выше коэрцитивной силь в каналах, где она нанесена не- 15 посредственно на подложку $1), Недостатком-данного способа является неконтролируемость магнитных свойств низкокоэрцитивной пленки не посредственно в процессе изготовления.

Это служит причиной низкого процента выхода. годных изделий, Кроме того, перед нанесением ферромагнитной пленки на подложку с протравленным слоем алюминия необходимо тщательно очистить ее от всякого рода загрязнений, Поскольку на подложку уже нанесен довольно тонкий и легкоповреждаемый слой алюминия, невозможно использо-= вать такие эффективные методы очистки, как химический, механический с применением ультразвука и ионная бомбардировка. Поэтому из-за недостаточной очистки в каналах могут остаться частицы фотореэиста и других примесей, которые приводят к снижению качества низкокоэрцитивных каналов, главным образом, из-за существенного уменьшения поля зародышеобраэования

ПМД °

Наиболее близким к изобретению 49 является способ изготовления тонких ферромагнитных пленок с низкокоэрцитивными каналами продвижения ПМД, основанный на нанесении на поверхность магнитомягкой пленки фоторезис-45 та, выборочном травлении фоторезиста и последующем нанесении магнитожесткой пленки. В местах, где отсут-: ствует фоторезист, эа счет обменного взаимодействия между двумя пленками 0 коэрцитивная сила магнитомягкой пленки возрастает до 40-50 Э в результате обменной связи между магнитомягкой и магнитожесткой пленками. Там, где есть фоторезист, коэрцитивная сила магнитомягкой пленки не меняет.ся (2 .

Недостатком известного способа является низкая воспроизводимость коэрцитивной силы пленки, вызываемая неизбежным загрязнением поверхности 60 магнитомягкой пленки в растворах или вакуумной камере, приводящим к умень- шению обменной связи.

Цель изобретения - повышение надежности изготовления тонких ферромаг..ъ5 нитных пленок с ниэкокозрцитнвными каналами продвижения ПМД.

Поставленная цель достигается тем, что при способе изготовления тонких ферромагнитных пленок с низкокоэрцитивными каналами продвижения ПМД, основанном на нанесении на поверхность магнитомягкой пленки фоторезиста, выборочном травлении фоторезиста и последующем нанесении магнитожесткой пленки, перед нанесением последней подвергают свободные от фоторезиста участки магнитомягкой пленки химическому травлению и прекращают химическое травление при достижении коэрцитивной силы указанных участков магнитомягкой пленки 50-70 Э.

При этом химическое травление магнитомягкой пленки осуществляют водным раствором, содержащим моноалкилфениловый эфир полиэтиленгликоля и концентрированную серную кислоту в соотношении, мл/л:

Моноалкилфениловый эфир полиэтиленгликоля 10-60

Концентрированная серная кислота 0,5-3

Температуру водного раствора под

О держивают в пределах 20-40 С.

Сущность предложенного способа заключается в том, что первоначально химическим травлением уменьшают толщину магнитомягкой пленки, одновременно повышал ее коэрцитивную силу до необходимой величины. При этом потеря толщины пленки вне каналов не является критичной, более того, этот перепад увеличивают, чтобы увеличить коэрцитивную силу пленки, примыкающей к каналам. Затем на протравленную часть магнитомягкой пленки наносят магнитожесткую пленку. Таким образом, исчезает необходимость в обменном взаимодействии ,между магнитомягкой и магнитожест-, кой пленками, так как коэрцитивная сила пленки вне каналов определяется минимальной коэрцитивной силой или протравленной части магнитомягкой пленки, или магнитожесткой пленки.

В то же время магнитожесткая пленка устраняет полученный в результате . травления перепад в толщине магнитомягкой пленки, уничтожая существовавшие на краях канала рассеивания, и одновременно может служить материалом для магнитожестких аппликаций для регистра сдвига на ПМД с локальными полями стабилизации (ЛПС).

На фиг. 1 изображена конструкция установки для химического травления тонких ферромагнитных пленок, предназначенная для реализации предложенного способа; на фиг. 2 - магни томягкая пленка с фоторезистом до травления; на фиг. 3 — то же, после

1109800 травления; на фиг. 4 — то же, посленанесения магнитожесткой пленки; на фиг. 5 — структура пленки после снятия фоторезнста.

Установка для химического травления тонких ферромагнитных пленок содержит кассету 1 с образцом пленки, помещенную в ванну 2 с раствором 3 для травления. Для поддержания нужной температуры ванна 2 помещена в нагреватель 4. Для поддержания однородности раствора по всей поверхности пленки предусмотрена механическая мешалка 5. Ванна размещается в однородном синусоидальном перемагничивающем поле, создаваемом катушками

Гельмгольца 6. Ферромагнитная пленка ориентирована в ванне так, что ее ось легкого намагничивания параллель на . направлению перемагничивающего . поля. В негосредственной близости от пленки, но за пределами ванны, располагается съемная катушка 7 индуктивности (катушки 8 и 9 индуктивности служат для компенсации сигнал-помехи, наводимого в съемной катушке)

Сигнал перемагничивания пленки усиливается, интегрируется и подается на горизонтальные пластины ферротестера 10. На эти пластины подается сигиал, пропорциональный амплитуде перемагничивающего поля. В результате на экране ферротестера 10 видна петля гистерезиса пленки во время травления, причем ее амплитуда пропорциональная толщине пленки. Контроль по толщине необходим для того, чтобы знать толщину стравленной пленки, что необходимо для осажде.ния магнитожесткой пленки с требуемой для нормальной работы устройства толщиной °

Изготовление требуемой ферромагнитной пленки в соответствии с предложенным способом начинается с нанесения фоторезиста 11 на магнитомягкую пленку 12, расположенную на подложке 13. Фоторезист закрывает области низкокоэрцитивных каналов, защищая их от воздействия травящего раствора. После задубливания подложка.13 вставляется в кассету 1 и опус кается в раствор для травления. Одновременно на экране ферротестера 10 появляется петля гистерезиса травящейся пленки. Травление происходит в водном. растворе, содержащем 1060 мл/л поверхностно-активного вещества (моноалкилфениловый эфир полиэтиленгликоля) и 0,5.-3 мл/л концентрированной серной кислоты. Температура раствора при травлении 20-40 С.

В данных диапазонах температуры и концентрации поверхностно-активного вещества (ПАВ) н кислоты процесс травления происходит в оптимальных условиях, т.е. за минимальное время

Использование предложенног способа из готовлени я тонких ферромагнитных пленок с низкокоэрцитивными каналами продвижения ПМД позволит повысить надежность этой операции, в первую очередь повторяемость результатов, и получить приемлимые рабочие характеристики устройств на ПМД при сохранении таких преимуществ других способов, как контролируемость про- цессов и их относительная простота.

60 прн приемлимой однородности магнитных свойств и толщин оставшейся плен5 ки. При уменьшении содержания в растворе ПАВ ниже 10 мл/л травление магнитной пленки становится крайне неоднородным, увеличение содержания

IIAB выше 60 мл/л не приводит к улуч) р шению однородности, а лишь затрудняет отмывку поверхности после процесса травления, так как молекулы IIAB адсорбируются на поверхности пленки.

Уменьшение содержания серной кислоты

15 ниже О, 5 мл/л приводит к существенному увеличению времени травления, увеличение содержания серной кислоты выше 3 мп/л не приводит к сокращению времени травления илн каким-либо другим улучшениям процесса. Уменьшение

20 температуры раствора ниже 20оС приводит к увеличению времени травления, что недопустимо, так как .приводит к подтраву низкокоэрцитивных каналов, защищенных фотореэистом. Увеличение температуры выше 40 С может приводить к разрушению фоторезиста.

Процесс травления контролируется измерением параметров петли гистерезиса пленки. При достижении требуемой величины коэрцитивной силы пленки процесс травления прерывается, образец пленки вынимается из кассеты, промывается и сушится. Далее, например, при химическом осаждении магнитожесткой пленки подложка 13 погружа ется в ванну с раствором для химического кобальтнрования. Скорость осаждения кобальт-фосфорной пленки прн постоянном режиме осаждения не меняется, поэтому толщина покрытия определяется временем осаждения. После операции осаждения на протравленной магнитомягкой пленке 12 и фоторезисте

11 образуется магнитожесткая пленка

14. Последней операцией при нзго45 товленин тонких ферромагнитных пленок с ннзкокоэрцитивными Каналами продвижения ПМД является снятие фо,торезиста 11 с осевшей на него магни тожесткой пленкой 14.

Составитель Ю.Розенталь

Редактор И .Николайчук Техред Л.Косюбняк Корректор О.Луговая (r

Заказ 6091/37, Тираж 575 Подписное

ЭНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4