Ortsauflösende Charakterisierung ferro- und ferrimagnetischer Schichten für magnetoresistive und magnetooptische Sensoren

Bei der Herstellung von Schichtsystemen für magnetoresistive und magnetooptische Sensoren sind die Maßhaltigkeit und Homogenität der Schichtdicken sowie die laterale Eigenspannungsverteilung von ausschlaggebender Bedeutung für die messtechnischen Eigenschaften. Werkstoffoptimierung und Qualitätssicherung können von Prüfverfahren profitieren, die solche kritischen Parameter schnell und unkompliziert abbilden. Beispielsweise ist im Falle der ortsauflösenden Eigenspannungsanalyse die Röntgendiffraktometrie zwar als Referenzverfahren geeignet, aber mit sehr hohem Zeitaufwand verbunden. Für die schnelle mikromagnetische Eigenspannungs- und Schichtdickencharakterisierung an ferromagnetischen Schichten wurde am IZFP die Barkhausenrausch- und Wirbelstrommikroskopie (BEMI) entwickelt und umfangreich erprobt. Bisher war die entsprechende Prüfgerätetechnik jedoch groß, schwer, teuer und anspruchsvoll in der Bedienung, weshalb die Anwendung bisher auf das Laborumfeld beschränkt blieb. In letzter Zeit wurde, basierend auf der Mikromagnetischen Multiparameter- Mikrostruktur- und Spannungs-Analyse (3MA) und unter Einsatz verbesserter Barkhausenrausch- und Wirbelstromsensoren sowie neuartigen mikromagnetischen Punktsonden mit isotroper Abbildungscharakteristik, ein kostengünstiges, robusteres auch im industriellen Umfeld einsetzbares BEMI-Prüfsystem aufgebaut und erprobt. Im vollständigen Beitrag wird dieses Prüfsystem vorgestellt, und es werden die Abbildungseigenschaften und Messeffekte diskutiert sowie das Potential des erweiterten Prüfverfahrens zur Charakterisierung unterschiedlicher Magnetfeld-Sensorschichten aufgezeigt.