JPH01146183A - 磁気バブル記録素子及びその製造方法 - 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、磁気バブルを利用した情報記録媒体とその製
造方法に関する。

［従来の技術］ 磁気バブル記録素子は、半導体記録素子と並行して開発
が行なわれ、非揮発性のメモリであること、高温での動
作が安定であることなどの特徴を有し利用が進んでいる
。

従来の磁気バブル記録素子の形状の例を第６図（ａ）ｌ
ｂｌ　に示す、なお、第６図（ａ）はその断面図、第６
図（ｂｌ　はその平面図である。

第６図（ａ）　、　（ｂ）に於て、ｌは、バブル形成を
行なうガーネット基板、２は磁気バブル転送用のパーマ
ロイなどから成る軟磁性層、３は絶縁スペーサ−層、４
はバブル転送磁界発生用、あるいは記録、再生時の各種
信号をやりとりする為の導体膜（配線パターン等）を示
す。

従来の磁気バブルの転送は、例えば磁気バブル記録素子
の外部に置かれたコイル又は第６図（ｂ）に示される導
体膜４などにより発生される面内方向の回転磁界により
、転送パターンの軟磁性層２を回転磁界方向に磁化する
。このとき第６図（ａ）においてガーネット基板ｌに、
保持されている磁気バブルは、転送路２の周縁に発生す
るバブル捕捉点（磁化の発生点）に引かれて転送される
。

また、磁気バブルの形成は、例えば軟磁性膜転送パター
ンの特異点において近接する導体膜に電流を流して発生
させた局所磁界を使って磁気バブルの形成を行なってい
る。また、磁気バブルの有無の検出は、転送路のパター
ンの途中に配された例えばホール素子などのディテクタ
により行なっている。このようにバブルの発生、消去等
は公知の方法により行なわれ、バブル記録素子が構成さ
れる。

［発明が解決しようとする問題点〕 しかし、このようなバブル記録素子においては、磁気バ
ブルチップ上に転送路及び各信号線の配線パターンを設
ける微細加工と、バイアス及び駆動磁界発生の為の磁石
及びコイルの実装などが必要になり、低価格で小さな記
録素子を提供することが困難である。

特に、きわめて高い記録密度と、情報の完璧な非揮発性
と高い信頼性は、カード状等の携帯用の記録装置として
は好適であるが、前記のように小型化、軽量化が難しい
のが現状であった。

一方、記録媒体として、レーザービームを利用してピッ
トの記録、再生、消去を行なう光磁気ディスクの開発も
行なわれている。光磁気ディスクでは、ビット列のアク
セスは、ディスクの回転、ヘッドの移動によって行なう
ので磁気バブル記録素子のような転送路及び各抑信号線
は不要になる。しかし、１μｍ程度の微小ピットをディ
スク内の正確な位置で記録、再生するには、記録、再生
ヘッドの駆動、ディスクの回転などを高精度で制御しな
ければならない。同時にディスク基板についても基板の
そり、複屈折、厚さのムラ、中心の穴あけ粘度なとすべ
てにわたって高精度に加工しなければならず、装置自体
が高価になる問題点があった。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の目的は、前記した磁気バブルを用いた記録の利
点と光による非接触の記録、再生、消去の利点を享受し
える新しい磁気バブル記録素子とその記録媒体の製造方
法を提供することにある。

以上のような目的の達成のために、まず、第１の発明と
して、樹脂膜を転写して得られた磁気バブル転送路のパ
ターンを有する基板上に、磁気バブルを形成する磁性層
と前記磁気バブルを安定に保持するためのバイアス磁界
を与える磁性層とを設けたことを特徴とする磁気バブル
記録素子を提供する。

次に第２の発明として、樹脂膜を転写して得られた磁気
バブル転送路のパターンを有する基板りに、磁気バブル
を形成する磁性層と、前記磁気バブルを安定に保持する
ためのバイアス磁界を与える磁性層とを設け、 磁気バブル転送路のパターンの転写工程での基板の温度
と、基板の軟化温度の間の温度にて熱処理し、前記樹脂
膜に隣接した磁性層の領域に基扱面内方向に容易に磁化
される性質を有する軟磁性層を形成することを特徴とす
る磁気バブル記録素子の製造方法を提供する。

［作用］ Ｌ記のような磁気バブル記録素子と磁気バブル製造方法
によれば。

■基板上にあらかじめ所定のパターンを各種の方法で加
工しておき、前記パターン上にバブルを形成する磁性層
を形成し、そのパターンをバブルの転送路とする。した
がって、製造に際してパターンニングが１回ですみ、製
造コストの安い記録媒体を提供できる。

■光磁気ディスクと同様にしてレーザービームな用いる
ことにより、磁気バブル記録素子と非接触でバブルの形
成（記録）、バブルの有無の検出（再生）、バブルの消
去（消去）を行なうので、記録媒体自体に転送路及び各
種信号線の配線パターンを設ける為の一切の微細加工が
不要である。

■また、バブル駆動用磁界を発生させるための磁石等を
記録再生装置側に設けるようにすることにより、小型、
軽量な磁気バブル記録素子（磁気バブル記録媒体）を提
供できる。

■前記樹脂基板に隣接した領域に基板面内方向に容易に
磁化される性質を有する軟磁性層を加熱処理により、簡
単に形成することができる。

等の効果がある。

すなわち、本発明は、従来は情報の記録、消去、＋Ｉｊ
生に対応した構成を１つの素子内に納めることにより、
？！１雑化、大型化、且つ重量化してしまった磁気バブ
ル素子の欠点を、磁気バブルの保持及び転送のみを考え
た構成の記録媒体と、その記録媒体への記録、再生、消
去を行なう光学的方法を組合わせることにより、前記問
題点を解決すると共に、バブル捕捉点としての軟磁性膜
を形成する新しい磁気バブル記録素子の製造方法を提供
するものである。

［実施例］ 以下、本発明に係る磁気バブル記録素子及びその製造方
法について、実施例に基づき詳細に説明する。

第１図（ａ）　、　（ｃ）は、それぞれ本発明の磁気バ
ブル記録素子の構成を説明するための断面図であり、第
１図［ｂ）はその平面閃である。

第１図（ａｔ　に於いて、ＩＯは基板である。基板の材
料は、金属、半導体、誘電体である種々の無機材料、あ
るいはプラスチックが用いられる。ｌｌは磁気バブル転
送路のパターンを転写した樹脂膜である。転写した樹脂
膜１１の適性な厚さ、材料の選定については、後述する
。なお、この明細書において、転送路のパターンとは、
素子の平板基板の略全体に素子の機能に応じて形成され
る転送路の形状を言う。第７図はそのような転送路のパ
ターン１４の一例を示した図である。

同図において、Ｌ、〜Ｌ６はそれぞれの転送路を示す。

Ｐ、〜１）６は転送路中でバブルの形成、読出し、消去
の行なわれる領域を示す。

再び第１図（ａ）において、１２は磁気バブル形成可能
な膜である。材料にはフェライトやガーネットの結晶膜
あるいは希土類元素と遷移金属の合金膜などが用いられ
る。成膜方法は、スパッタリング、真空蒸着、ＣＶＤ法
などが用いられる。

１３はバブル形成可能膜１２で形成されたバブルを安定
に保持するためのバイアス磁界を与える磁性膜である。

膜の材料、形成法は、ともにバブル形成可能膜１２の磁
気バブル形成膜と同様に選択することができる。バブル
を転送中にも、安定なバイアス磁界を得るには、バブル
形成可能膜１２の磁気バブル形成膜の面に垂直方向の磁
化が飽和するときの印加磁界よりも、バイアス磁界を与
える磁性層１３の磁化の反転が起こるときの印加磁界の
方が大きくなる様に両層の材料組成を選ぶ。

第１図［ｂｌ　において、１５は磁気バブル転送路１４
の転送用パターンを示しており、上方から見た藺である
。なお、この明細２）において、転送用のパターン１５
とは、バブル転送路を形成するバブル移動のためのパタ
ーンをいう。

第１図（ｃ）は後述する磁気バブル記録素子の製造方法
において、加熱処理後の磁気バブル記録素子の構成を示
す図であり、樹脂膜１１の磁性膜１２の隣接する領域に
軟磁性層２０が形成されている。

第２図は、第１図［ｂｌの転送用パターン１５の変形例
１５′である。磁気バブルの転送は外部に置かれたコイ
ルにより発生される基板面に平行な方向の振動磁界によ
り、バブル径が伸縮する。このとき上下方向に非対称な
転送パターンのバブル捕捉点なったってバブルが同図に
おいて上下方向に移動する。

さらに、第３図は、第１図（ａ）のバブル記録素子構成
の変形例である。第１図（ａｌ　と同一の部分には同一
の番号が付しである。２１は転送パターンのバブル捕捉
点の磁化（つまり面内成分の磁化）大きくする為の軟磁
性膜であり、スパッタリング、真空蒸着、ＣＶＤ法など
で作成される。２２は各磁気膜の耐候性、耐久性を向上
させる為の保護膜である。材料は酸化物、窒化物、炭化
物などの無機材料、あるいは金属材料あるいは光や熱な
どで硬化する高分子材料が用いられる。なお、構成にお
いては、バイアス磁界を与える磁性膜１３と軟磁性膜２
１の磁気膜は位置が入れ代っても良い。また各磁気膜の
間に保護膜２２を設けることも可能である。

本発明における磁気バブルの転送は、以下の方法による
。つまり外部に置かれたコイルにより発生される基板面
内方向の回転磁界により転送路パターン１４の周縁部（
つまり基板と転写した転送用パターン１５膜により形成
される凹凸により磁性膜が不連続になる部分）に発生す
るバブル捕捉点（つまり基板面内方向の磁荷の発生点）
の移動により、転送用パターン１５の周縁部に沿って上
下方向に移動する。

そのような本発明におけるバブル捕捉点の作成方法は２
とおりある。１つの方法は第３図に示したように面内方
向に容易に磁化される軟磁性層２１をスパッタリング、
真空蒸着、ＣＶＤ法などの手段により設け、その周縁部
に強いバブル捕捉点（つまり面内方向の大きな磁荷の発
生点）を生せしめる方法である。

もう１つの方法は、第１図（ｃ）に示した製造方法によ
るものである。

この方法は、樹脂膜を加熱することにより、転送パター
ン部で基板面内の容易磁化方向をもつ軟磁性膜をつくり
出すことを特徴としている。加熱により樹脂の構成成分
を放射せしめ、樹脂膜に隣接した磁性膜を軟磁性膜に変
性させることにより、その周縁部に強いバブル捕捉点を
生ゼしめる方法である。

つまり転写した樹脂膜は材料を選択することによって基
板の軟化温度以下で加熱することにより、非常にやわら
かい膜になったり、あるいはアルコールや低分子量の有
機物を放出する性質がある。これを利用して樹脂膜上に
堆積した磁性膜を変性させ、基板面内に容易磁化方向を
もつ軟磁性膜に変化させるわけである。このときの加熱
温度は磁気バブル転送路のパターンの転写工程での基板
の温度と、基板の軟化温度の間の温度であることが必要
である。なお、詳しくは磁気バブル記録素子の構成実施
例で示す。

また、本発明の磁気バブル記録素子において、転送用パ
ターンの周縁部において基板面内方向の磁荷の発生点を
生ずるもう１つの理由がある。

第４図は、本発明の磁気バブル記録素子構成の断面図の
一部拡大図を示す。

ｌＯは基板、１１は転写した樹脂膜、１２は磁気バブル
形成可能な膜、１３はバイアス磁界を与える磁性膜であ
る。バブル形成可能膜１２．磁性膜１３は容易磁化方向
が基板面に垂直になる様に組成を選ぶので、本来基板面
内方向には容易に磁化されない。しかし２３の位置に示
される転写した樹脂膜１１の周縁部に堆積した磁性膜は
、磁性材料元素の基板に入射する方向が、磁性膜１２゜
１３は、それぞれほぼ垂直であるのに対して、斜入射に
なる。

この結果２３の位置の磁性膜は膜面に垂直な方向も、水
平な方向もそれぞれ磁化されやすい成分をもつ様になる
。また磁気バブルを転送する為に基板面内の回転磁界を
印加すると２３の位置の膜の垂直方向の成分が容易に磁
化されバブル捕捉点が発生する。これは１本発明の効果
を補助するものである。

次に本発明の磁気バブル記録素子の為の磁気バブルの形
成と磁気バブルの検出装置の概念図を第５図に示す。

第５図において、３２は半導体レーザー等の光源、３３
は偏光ビームスプリッタ、３４は光を集束させる対物レ
ンズ、３０は本発明の磁気バブル記録素子、３５は検光
子、３６は光センサーである。

半導体レーザー３２より出射されたビームは、偏光ビー
ムスプリッタ３３と対物レンズ３４を通過して、本発明
の磁気バブル記録素子３０上に集光される。磁気バブル
記録素子３０で反射されたレーザービームは対物レンズ
３４、偏光ビームスプリッタ３３、検光子３５を通過し
て光センサー３６に達する。

磁気バブルの形成には半導体レーザー３２の出力を大き
くすることで磁気バブル記録素子３０の集光点での温度
を上昇させ、磁気バブル形成膜ＩＩの磁化を反転させる
。必要に応じて磁化反転を補助する磁界を印加しても良
い。

磁気バブルの検出には、光磁気効果を利用する。つまり
磁気バブル検出エリアで反射されたレーザービームは磁
気バブルの磁化の向きにより偏光面の回転する方向が異
なるので検光子３５の設定角度を適正にすることにより
、磁気バブルの有無によって光センサ−３６に入射する
レーザービームの光量が変化する現象を利用する。

また、上記のような記録、再生における処理は、転送路
１３のパターンの一部に配された処理専用の転送路の所
定位置で行なわれる。

［詳細な実施例］ 次に、本発明の磁気バブル記録素子の一構成例を示すが
、本発明の範囲は以下の記述に限定られるものでないこ
とは明らかである。

まず、１　　＋ｎｍ厚のガラス平板トにエポキシ７クリ
レート系の光硬化性の樹脂を用いて、スタンバから転写
することにより転送用パターンを形成した。

転送パターンは、第１図（ｂ）に示す様な、直径的ｌＯ
μのしゆず状のコンテイギユアスデイスクパターンで、
厚さは約３μであった。

次にスパッタ法により磁気バブル形成層としてＧｄｘａ
ＣｏｙｏＭＯ＋ｏ　（原子比）膜を３０００人の厚さに
設けた。飽和磁化４１Ｍ５は、３００Ｇ、保磁力は１５
０Ｇ、磁化を飽和させる為に加える印加磁界は１２００
Ｇであった。

次にバイアス磁界を発生させる層としてスパッタ法によ
り、Ｔｔ）＋ａＦｅａｘＣＯｓ。（原子比）膜を３００
０人への厚さで設けた。磁化反転に必要な印加磁界の大
きさは１０ｋＧ以上であった。

次にポリイミド樹脂を保護膜として２５μの厚さに設け
た。

次に作成した記録素子サンプルを、１０ｋＧ以上の印加
磁界で磁気膜の磁化を基板面に垂直方向に揃えた後、第
５図に示したデータの入出力父方にてバブルを形成した
。次に１２０Ｇの基板面内方向の回転磁界を１０Ｈｚの
周波数で与えながらバブルの移動を偏光顕微鏡で観察し
た。この結果転写パターンに沿って約４μ直径の磁気バ
ブルが動くのが観察できた。

次に転送パターンを形成する樹脂の種類を変更した他は
すべて上記構成例と同じにしてサンプルの素子を作成後
、バブルの移動を観察した。

さらに上記サンプルを転送路のパターンの転写工程での
基板の温度（約２５℃）とガラス基板の軟化温度（６０
０℃以上）の間の２００℃で３０分間の熱処理浚、もう
−度バプルの移動を観察した。これらの結果を表−１に
示す。

表−１において「加熱処理で放出する物質」の項は、形
成される樹脂内に含まれる物質の主なものを示した。

「バブルの転送」の項でΔ印はｌ０Ｈ７，の回転磁界に
追従して転送されるものを示す。０印は５００ｆｉｚ以
上の回転磁界でも良好に転送されるものを示す。Ｑ印は
両者の中間の評価のものを示す。

加熱処理による転送動作の向上は、前述の説明による転
送パターン部の基板面内磁化成分の増加による効果と考
えられる。表−１のサンプル１−１〜Ｉ−７について加
熱処理前後で基板面内の磁化成分を試料振動型磁化測定
器（ＶＳＭ）により測定すると、はぼ１５〜２０％、サ
ンプルｌ−７〜１−８については３０％程面内磁化成分
が増加していることが確認された。

またｎ；１記した樹脂層の厚さの問題に対しては、樹脂
転写による転送パターンの厚さを変えて、バブルの転送
が良好に行なわれるかどうかチエツクしたところ５００
０Å以下の厚さでは、良好に行なわれなかった。これよ
り磁気膜の膜厚の総和よりも、パターンの厚さが大きい
（つまり磁気膜が不連続になる）ことがパターン厚の条
件であると考えられる。

［発明の効果］ 以上、詳細に説明した様に、樹脂膜を転写した磁気バブ
ル転送路のパターンを有する基板上に、磁気バブルを形
成する磁性層と、前記磁気バブルを安定に保持するため
のバイアス磁界を与える磁性層を設けたことを特徴とす
る磁気バブル記録素子と、素子面に非接触でデータの書
き込み、読み出し、転送の可能な装置を組み合わせて用
いることにより従来の磁気バブルチップ上に転送路及び
各信号線の配線パターンを設ける微細加工やバイアス及
び駆動磁界発生の為の磁石、コイルの実装が不要になり
低価格で小さな記録素子を提供できる様になった。これ
は、持ち運びに便利な磁気バブルカードを提供できるも
のである。さらに本発明の磁気バブル記録素子の製造方
法によれば、基板面内方向に容易に磁化される性質を有
する軟磁性層を加熱処理により、簡単に形成することが
できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）　、　（ｂｌ　、　（ｃ）は、それぞれ本
発明の磁気バブル記録素子の構成を示す図である。 第２図は、本発明の磁気バブル記録素子のバブル転送用
パターンの変形例を示す。 第３図は、本発明の磁気バブル記録素子構成の変形例を
示す図である。 第４図は本発明の磁気バブル記録素子構成を示す図であ
る。 第５図は本発明の磁気バブル記録素子のデータの入出力
装置の例を示す図である。 第６図（ａ）　、　（ｂ）はそれぞれ従来の磁気バブル
記録素子の構成を示す図である。 第７図は本発明に係る転送路のパターンの一例を示す図
である。 ｌＯ：磁気バブル転送路のパターンを有する基板 １１：樹脂膜 １２：磁気バブル形成可能膜 １３：バイアス磁界を与える磁性膜 １４：磁気バブル転送路 １５：磁気バブル転送用のパターン ２０．２１：軟磁性膜 ２２：保護膜 ３０：本発明の磁気バブル記録素子 ３２：半導体レーザー ３３：偏光ビームスプリッタ− ３４：対物レンズ ３５：検光子 ３６：光センサ− Ｌ、〜１，６：転送路 Ｐ、〜Ｐ６：バブルの形成、読出し、消去の行なわれる
領域。 代理人　　弁理士　　山　下　穣　平 第２図 ＋Ｒ’ 第３図 第４図 第５図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）樹脂膜を転写して得られた磁気バブル転送路のパ
   ターンを有する基板上に、磁気バブルを形成する磁性層
   と前記磁気バブルを安定に保持するためのバイアス磁界
   を与える磁性層とを設けたことを特徴とする磁気バブル
   記録素子。
2. （２）前記樹脂膜に隣接した領域に基板面内方向に容易
   に磁化される性質を有する軟磁性層が形成されているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の磁気バブル
   記録素子。
3. （３）樹脂膜を転写して得られた磁気バブル転送路のパ
   ターンを有する基板上に、磁気バブルを形成する磁性層
   と、前記磁気バブルを安定に保持するためのバイアス磁
   界を与える磁性層とを設け、 磁気バブル転送路のパターンの転写工程での基板の温度
   と、基板の軟化温度の間の温度にて熱処理し、前記樹脂
   膜に隣接した磁性層の領域に基板面内方向に容易に磁化
   される性質を有する軟磁性層を形成することを特徴とす
   る磁気バブル記録素子の製造方法。