DE2521779A1 - Anordnung zum pruefen magnetischer duennschichten - Google Patents

Description

PILN 7 55 6 DEEN/FK/KOPP TOF.TTR rODDTO 30. ^. 1 P75

!'»lcnla-seiaor

r . PHN- 7556 7

Ar, ,_. 14. Mai 1975 '

"Anordnung zum !'rufen raagne tische ι* Dünnschichten".

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum

Prüfen magnetischer Dünnschichten ciuf magnetisch aktive Feh ler mit einer magnetischen Anordnung zum Erzeugen magnetischer" Domänen in einer zu untersuchenden Schicht und mit einer optischen Anordnung zum Sichtbarmachen der magnetischen Domänen über einen magne looi>tisehen Effekt.

Eine derartige Anordnung ist aus "IBM Techni-

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cal Disclosure Bulletin", Band 15, Nr. 11, April 1973, Seiten 3582 und 3583,·bekannt.

Bei der Herstellung,· der insbesondere magnc— tischen "BJ asen"-Domänenmaterlalien, wie einkrista.lliner oder amorpher Granalfiliiie (siehe zum Beispiel "TEEE Transactions on magnetics", September 1971 > Selten höh - UO^cj), ist es wichtig, in einer Ilcrstellung.s.st.uf e, in der noch keine "overlay"—Strukturen angebracht sind, ein Mittel zur Prüfung der magnetischen Güte der Filme zu haben. Magnetisch aktive Fehler können nähmlich magnetische Blaseridomäneri anziehen oder abstossen, und abhängig von der Blaseiidomänen-Fehlerwechselwirkung kann ein derartiger, in einer Blasendomänenschicht auftretender Fehler diese für Amiendung in einer bestimmten Blasendomänenanordnung ungeeignet machen.

Die aus dem Stand der Technik bekannte Anordnung enthält eine Glasplatte, auf der eine Anordnung zueinander paralleler stromführender Drähte angeordnet 1st, die paarweise miteinander verbunden sind. Ein zu untersuchender Film wird in einem geringen Abstand davon angeordnet und es wird ein derartiger Strom durch die Drähte gesandt, dass eine Anzahl Blasendomänen mit regelmässlger Ordnung im Film erzeugt wird (sogenanntes Blasengitter). Zum Beispiel mi ^

■X.

einein Wechselstrom wird diesem " Blasengi t tor eine scliwln^c-nde Bewegung erteilt. Eine über ein Polarisationsmikroskop ge-

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mach(o photographicehe Aufname zeigt dabei ein verschommenes Bild an den Stellen, an denen sich keine Fehler befinden, aber an den Stellen, wo Fehler auftreten, bleiben die Blasen gleichsam hangen und das Photo zeigt dort ein scharfes Bild. Eine Aufnahmescrie mit ansteigender Stromstärke bietet die Möglichkeit, zu unterscheiden, welche Fehlet" schwach und welche stark sind (quantitative Einstufung).

Die bekannte Anordnung weist folgende Nachteile auf.

Ein Teil eines zu untersuchenden Filmes liegt unter den StiOindrähten, so dass Veiterschieben und das AnfeiHlgen einer zweiten Aufnahme zur vollständigen Prüfung des Filmes notwendig ist.

Das Magnetfeld um die Drähte herum ist nicht sehr gut konzentriert, wodurch das erzeugte Blasengitter eine ziemlich grobe Struktur aufweist, so dass ganz kleine Fehler nicht sichtbar gemacht werden können. Dazu kommt, dass die Drähte de,r Dralitanordnung nicht unbeschränkt dicht beieinander angeordnet werden können, was auch schon eine gewisse Grobheit des Blasengitters mit sich bringt.

. Weiter beschränkt die Ausführung der Anordnung mit Stronidrähten die Wahl der zu verwendenden Gitter.

Die Erfindung hat die Aufgabe, eine Anordnung ■zu schaffen, die diese Nachteile nicht hat.

DJe ea-findungsgeiiiÜK.se Anordnung ist dadurch

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gekennzeichnet, dass die magnetische Anordnung ein magnetisches Mittel enthält, in dem longitudinal ein Muster mit einer bestimmten Periodizität langgezogener, abwechselnd entgegengesetzt magnetislerter Bereiche mit derartiger Feldstärke geschrieben ist, dass beim Aufstelleades magnetischen Mediums und der zu untersuchenden Schicht in geringer Entfernung voneinander in der Schicht ein Muster mit entsprechender Periodizität zueinander paralleler Domänen bzw. Gruppen von Domänen erzeugt wird.

Die Vorteile sind folgende. Weil ein magnetisches Muster auf einem magnetischen Medium (zum Beispiel einem Magnetband) verwendet wird, kann eine Struktur zum Erzeugen der Domänen verwirklicht werden, die viel feiner ist als. die des bei der bekannten Anordnung benutzten Drähtenmusters.

Die Magnetfelder auf einem Magnetband sind

viel besser konzentriert als die Felder um einen Stromdraht, so dass auch aus diesem Grunde eine viel feinere Struktur möglich ist.

Das Magnetmuster kann auf herkömmliche Veise z.B. mit einem Magnetkopf auf einem Magnetband geschrieben werden, wodurch auf einfache Weise eine grosse Variation in den Mustern verwirklicht werden kann.

Daneben ist, wie noch näher erläutert werden wird, ein Vorteil, dass die Fehlerdetektion nicht auf Unter-

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schiede in der Schärfe eines sichtbar gemachten Domänenmusters basiert, sondern auf Abweichungen in einem geometrischen Muster.

Eine bevorzugte Form der erfindungsgemässen

Anordnung ist in diesem Zusammenhang dadurch gekennzeichnet, dass die Feldstärke des Magnetmusters und der Abstand zwischen dem magnetischen Medium und der zu untersuchenden Schicht derart sind, dass in der Schicht ein Muster streifenförmiger Domänen erzeugt wird.

Venn Fehler nicht deutlich sichtbar sind, kann es Vorteile bieten, die zu untersuchende Schicht um einen geringen Abstand in bezug auf die magnetische Anordnung zu verschieben. Ein Fehler in der Schicht wird das bestehende Magnetisierungsmuster aufrechterhalten, während die streifenförmigen Domänen um den Fehler hin ausbiegen, um sich dem neuen vorgeschriebenen Muster anzupassen. Der Fehler wird hierdurch gut sichtbar. Eine weitere Form der erfindungsgemässen Anordnung ist daher dadurch'gekennzeichnet, dass eine Einrichtung das magnetisierbare Medium und eine zu untersuchende Schicht gegen einander in eine Richtung verschiebt, die einen Winkel mit der Längsrichtung der magnetisierten Bereiche bildet.

Auch bietet die Anordnung nach der Erfindung eine einfache Möglichkeit zur quantitativen Einstufung der Fehler. Hierzu muss die durch die Magnetanordnung vorge-

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schriebene Feldstärke stufenweise variici^en.

Eine erste bevorzugte Ausführungsform der er-

findungsgemässen Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass zur quantitativen Einstufung auftretender Fehler die Feldstärke der niagnetisierten Bereiche als Furiiion des Platzes im magnetischen Medium stufenweise zu- oder abnimmt.

Eine zweite bevorzugte Ausführungsförm der er—

findungsgemässen Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass zur quantitativen Einstufung auftretender Fehler auf dem magnetischen Medium eine nichtniagnetische Schicht mit stufenförmig verlaufender Dicke angeordnet ist, wobei die Breite der Stufen die Ortung einer zu untersuchenden Schicht ermöglicht .

Im Rahmen der Erfindung kann es beim Sichtbarmachen von Fehlern weiter, wie noch näher erläutert werden wird, Vorteile bbten, an Ort und Stelle einer zu untersiichenden Schicht ein magnetisches Hilfsfeld zu erzeugen.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsförm der

erfindungsgemässen Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass an dem Ort einer zu untersuchenden Schicht ein magnetisches Hilfsfeld erzeugbar ist.

Die Erfindung wird nachstehend an Hemd der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 schematisch eine Anordnung zum Sichtbarmachen von Fehlern in magnetischen Dünnschi eilten,

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Fig. 2 ein mit Hilfe der Anordnung nach Fig. walnr-geiiominenes Bild einer Dünnschicht,

Fig. 3 das nach einer geringen Verschiebung der Dünnschicht wahrgenommenes Bild.

In Fig. 1 ist eine epitaxiale, auf den nicht-

magnetischen Substrat 3 aufgewachsene Blasenschicht h dargestellt. In der Beschichtung. 5 des Magnetbandes 1 (es kann auch eine andere Art von magnetisch zu beschreibender Schicht sein) wird zum Beispiel mit einem Magnetkopf eine herkömmliche Spur 2 mit einer Wellenlänge geschrieben, die zwischen ein- und viermal der stabilen Streifenbreite bei Abwesenheit eines externen Feldes der in der Platte vorhandenen Streifendoniänen liegt. Die Spur 2 besteht aus äusserst lang gezogenen, z.B. um 10 Mikrometer breiten und 10.000 Mikrometer langen Bereichen abwechselnder magnetischer Nord- und Südpole. Die geschriebene Amplitude, die Stärke der Pole, kann leicht, so gross gemacht werden, dass dieses geschriebene feste Muster auf die Schicht h überprägt wird. Grosse Fehler» z.B. ein Loch in der Schicht., unterbrechen dieses Muster, das über den Maraday-Eff ekt sehr gut sichtbar gemacht werden kann, wenn das Band 1 mit einer Spiegelschicht versehen ist. Bei der Sichtbarmachung wird ein Polarisationsmikroskop 6 für auffallendes Licht mit der Lichtquelle J, dem Polarisator und dem Analysator 9 verwendet. Wird die vom Band 1 vorgeschriebene Feldstärke kleiner gewählt, so werden mehr Fehler

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als Abweichungen im Muster von parallelen Linien sichtbar. Um eine Einstufung der Fehler (also eine Art Kalibrierung·) zu erareichen, kann dazu die Amplitude- des im Band 1 geschriebenen Signals stufenweise (z.B. in Stufen von iO dB) variiert werden. Es ist eine andere Möglichkeit zwischen dem Band 1 und der zu untersuchenden Schicht h eine nicht magnetische Platte 10 aus durchsichtigem Material mit einer spiegelnden Oberfläche und mit stufenförmig verlaufender Dicke anzuordnen .

Das Band 1 selbst ist ziemlich geschmeidig, so dass bei einer guten Staubfreiheit der Kontakt zwischen der zu untersuchenden Schicht h und dem Band 1 sehr gut sein kann. Dieser Kontakt ist übrigens an Interferenzerscheinungen zwischen der Bandoberfläche und der Blasenschicht kontrollierbar.

Fig. 2 zeigt ein mit Hilfe der in Fig. 1 beschriebenen Anordnung gewonnenes Bild, das einen Hinweis auf die magnetische Güte der untersuchten Schicht gibt. Ein Muster paralleler Linien ist deutlich sichtbar, wobei in der Mitte eine Störung aufgetreten ist. Die Wellenlänge des auf dem Band 1 geschriebenen Signals war hier k8 Mikrometer bei eine stabilen Streifenbreite der Domänen im untersuchten Kristall von ungefähr 15 Mikrometer.

Fig. 3 gibt ein Bild der gleichen Schicht,

jedoch ist in diesem Falle die Schicht in bezug auf die Lage in Fig. 1 etwas verschoben. Der Fehler in der Schicht ist

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jetzt viel besser sichtbar, weil sie das eigene Muster beim Verschieben aufrechterhalten hat, während die Streifen um den Fehler herum ausgebogen sind.

Die Wechselwirkung Band-Düiinschicht kann noch

weiter verstärkt werden, indem das Verfahren in einem verhältnisinässig schwachen Vechselspannungsfeld von weniger als zehn Oersted senkrecht auf der Schicht durchgeführt wird. Kleine Störungen im Streifenmuster, die den Fehlern niedrigerer Ordnung zuzuschreiben sind, verschwinden dabei.

Eine weitere Möglichkeit wird durch das Anliegen eines verhältnisinässig starken Gleichspannungsfeldes geboten. Wird ein verhältnisinässig schwaches Gleichspannungsfeld senkrecht auf der Schicht 4 angelegt, so werden entweder die schwarzen oder die weissen Streifen magnetisch beeinträchtigt. Die beeinträchtigten Streifen werden weniger stabil und sind dadurch störungsempfindlicher. Wird ein Gleichspannungsfeld parallel zur Schicht h angelegt, so werden bestimmte Fehler, wie Kratzer im Substrat 3» die sonst nicht sichtbar sind, sichtbar. Ein Gleichspannungsfeld von einiger hundert Oersted muss dazu angelegt werden.

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Claims (11)

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   PATENTANSPRÜCHE:

   I 1 J Anordnung zum Prüfen magnetischer Dünnschichten

   auf magnetisch aktive' Fehler mit einer* magnetischen Anordnung zum Erzeugen magnetischer Domänen in einer zu untersuchenden Schicht, und mit einer optischen Anordnung zum Sichtbarmachen der magnetischen Domänen über einen magnetooptischen Effekt, dadurch, gekennzeichnet, dass die magnetische Anordnung ein magnetisches Medium enthält, in dem longitudinal ein Muster mit einer bestimmten Periodizitat langgezogener, abwechselnd entgegengesetzt magnetisbrter Bereiche mit derartiger Feldstärke geschrieben ist, dass beim Aufstellen des magnetischen Mediums und dex" zu untersuchenden Schicht in geringer Entfernung voneinander in der Schicht ein Muster mit entsprechender Periodizität zueinander paralleler Domänen bzw. Domänengruppen erzeugt wird.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Feldstärke der magnetisierten Bereiche und der Abstand zwischen dem Medium und der zu untersuchenden Schicht derart sind, dass in der Schicht ein Muster streifenförmiges Domänen erzeugt wird.
3. 3· Anordnung, nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Periode der* magnetisierten Bereiche zwischen dem Ein- und Vierfachen der stabilen Breite der streifenförmigen Domänen bei Abwesenheit eines Magnetfeldes liegt.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich-

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   net, dass eine Einrichtung das inagnetisierbare Medium xmd eine zu untersuchende Schicht in gegen einander in einer liiehtung verscliiebt, die einen Winkel mit der Längsrichtung der niagne I isierten Bei'eiche bildet.
5. 5· Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur quantitativen Einstufung auftretender Fgliler die Feldstärke der magnetisierten Bereiche als Funktion des Platzes im magnetischen Medium stufenweise zu- oder abnimmt.
6. 6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur quantitativen Einstufung auftretender Fehler auf dem magnetischen Mediiim eine nichtmagnetische Schicht mit stufenförmig verlaufender Dicke angeordnet ist, wobei die Breite der Stufen die Anordnung einer zu untersuchenden Schicht ermöglicht.
7. 7· Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die nichtmagnetische Schicht mit einer spiegelnden Oberfläche versehen ist.
8. 8. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetische Medium auf der der zu untersuchenden Schicht zugewandten Seite mit einer spiegelnden Schicht versehen ist.
9. 9· Anordnung nach Anspxir;h 1, dadurch gekennzeichnet,

   dass an dem Ort einer zu untersuchenden Schicht ein magnetisches HiIf.sfeld erzeugbar 1st.

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10. 10. Anordnung nacli Anspriicli 9> dadurch gokonri— zeichnet, dass das HiJ fsfeld ein Vaehselspaimungsfeld ist
11. 11. Anordnung nach. Anspruch 9» dadurch gek net, dass das Hilfsfeld ein Gleichspamiungsfe1d ist.

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