專利名稱：使用激光、e束或聚焦離子束的hdd圖案化設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施例涉及硬盤驅(qū)動器介質(zhì)，和用于制造硬盤驅(qū)動器介質(zhì)的設(shè)備和方法。更具體地，本發(fā)明的實(shí)施例涉及用于形成硬盤驅(qū)動器的圖案化磁介質(zhì)的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
硬盤驅(qū)動器是供計(jì)算機(jī)和相關(guān)器件選擇的存儲介質(zhì)。在大多數(shù)臺式和筆記本計(jì)算機(jī)中存在所述存儲介質(zhì)，且也可在諸如媒體記錄器和播放器的很多消費(fèi)者電子器件，以及用于收集和記錄數(shù)據(jù)的儀器中存在所述存儲介質(zhì)。硬盤驅(qū)動器也可布置于網(wǎng)絡(luò)存儲陣列中。硬盤驅(qū)動器磁性地存儲信息。硬盤驅(qū)動器中的盤配置有磁疇，可通過磁頭分別對所述磁疇尋址。磁頭移動接近磁疇，并改變所述疇域的磁性以記錄信息。為了恢復(fù)所記錄的信息，磁頭移動接近疇域，并檢測所述疇域的磁性。疇域的磁性通常解釋為對應(yīng)兩個(gè)可能的狀態(tài)，“0”狀態(tài)和“ 1，，狀態(tài)中的一個(gè)。以這種方式，數(shù)字信息可記錄在磁介質(zhì)上，且之后可恢復(fù)所述數(shù)字信息。在硬盤驅(qū)動器中的磁介質(zhì)通常是玻璃、復(fù)合的玻璃/陶瓷，或者金屬基板，所述磁介質(zhì)通常是非磁性的，上面沉積有磁敏感材料(magnetically susceptible material)。通常沉積磁敏感層以形成圖案，使得盤的表面具有磁敏感區(qū)，且所述磁敏感區(qū)中散布著非磁性區(qū)。通常從形貌上圖案化非磁性基板，和通過旋涂或電鍍沉積磁敏感材料。然后拋光或平坦化所述盤，以暴露出圍繞磁疇的非磁性邊界。在一些情況下，以圖案化方式沉積磁性材料，從而形成通過非磁性區(qū)分離的磁性顆?；虼判渣c(diǎn)。這種方法預(yù)計(jì)產(chǎn)生能夠支持?jǐn)?shù)據(jù)密度高達(dá)約lTB/in2、單個(gè)疇域尺寸小到20nm的存儲結(jié)構(gòu)。當(dāng)自旋方向不同的疇域相遇時(shí)，將存在被稱為布洛赫壁的區(qū)域，在所述區(qū)域中， 自旋方向經(jīng)歷從第一方向至第二方向的轉(zhuǎn)變。由于布洛赫壁占據(jù)整個(gè)磁疇的越來越多的部分，因此所述轉(zhuǎn)換區(qū)域的寬度限制了信息存儲的面密度(areal density)。為了克服由于連續(xù)磁性薄膜中布洛赫壁寬度引起的限制，可通過非磁性區(qū)(所述非磁性區(qū)可以比連續(xù)磁性薄膜中布洛赫壁的寬度窄)物理分離疇域。在介質(zhì)上產(chǎn)生離散的磁性區(qū)或非磁性區(qū)的傳統(tǒng)方法集中于形成單比特(single bit)磁疇，通過將磁疇沉積為分離的島，或是通過從連續(xù)的磁性膜上去除材料以物理地分離磁疇，所述單比特磁疇完全地相互分離?？裳诒魏蛨D案化基板，磁性材料沉積在暴露部分上，或者可在掩蔽和圖案化之前沉積磁性材料，之后在暴露部分中蝕刻掉所述磁性材料。任一種情況下，基板形貌可通過磁性區(qū)的剩余圖案改變。由于典型硬盤驅(qū)動器的讀寫頭可在自盤的表面近達(dá)2nm處掠過，因此這些形貌變化是限制性的。由此，需要具有高分辨率且不會改變介質(zhì)形貌的圖案化磁介質(zhì)的工藝或方法，以及用于有效執(zhí)行所述工藝或方法以實(shí)現(xiàn)大批量制造的設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例提供了用于形成磁性記錄基板的方法，所述方法包括通過暴露磁性記錄介質(zhì)的磁致激活層的部分至向基板引導(dǎo)的圖案化能量，來改變所述部分的磁性，其中所述能量經(jīng)選擇以改變磁性，而基本不改變基板表面的形狀。其他實(shí)施例提供了一種用于改變基板磁性的設(shè)備，所述設(shè)備包括工作表面、面對工作表面的被引導(dǎo)能量源、設(shè)置在能量源和工作表面之間的圖案化分割器(divider)和設(shè)置在圖案化分割器和工作表面之間的整流器。其他實(shí)施例提供了一種用于改變基板磁性的設(shè)備，所述設(shè)備包括用于產(chǎn)生激光、 e束或者聚焦離子能量載體的能量源，其中平均能量載體具有約0. 2keV和約50keV之間的能量；面對能量源的可移動工作表面，其中所述工作表面可在控制器和一或多個(gè)定位器的控制下在一或多個(gè)方向上移動，所述控制器和一或多個(gè)定位器耦合到工作表面；設(shè)置在能量源和工作表面之間的分割器，所述分割器具有多個(gè)基本相同孔，所述多個(gè)基本相同孔以規(guī)則圖案間隔且塑形為將來自能量源的入射能量轉(zhuǎn)換成多個(gè)基本相同細(xì)束(beamlet)；和設(shè)置在分割器和工作表面之間的整流器，所述整流器配置成以具有所需尺寸和分布的圖案將所述細(xì)束聚焦和引導(dǎo)向工作表面。


因此以可以詳細(xì)地理解本發(fā)明的上述特征的方式，可通過參考實(shí)施例獲得對以上簡單概括的本發(fā)明的更具體描述，附圖中圖示了一些實(shí)施例。但是應(yīng)注意，附圖僅圖示了本發(fā)明的一些典型實(shí)施例，且由于本發(fā)明可允許其他等效實(shí)施例，因此不認(rèn)為附圖限制了本發(fā)明的范圍。圖1是概述根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的方法的流程圖。圖2A是根據(jù)另一實(shí)施例的設(shè)備的示意性透視圖。圖2B是圖2A的設(shè)備的部分的詳細(xì)透視圖。圖2C是圖2A的設(shè)備的部分的最大細(xì)節(jié)圖。圖3是根據(jù)另一實(shí)施例的設(shè)備的示意性側(cè)視圖。圖4是圖示根據(jù)另一實(shí)施例的處理方法的基板組(substrate group)的平面圖。圖5A是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的基板載體的透視圖。圖5B是根據(jù)另一實(shí)施例的基板載體的截面圖。圖6是根據(jù)另一實(shí)施例的設(shè)備的示意性透視圖。為了利于理解，盡可能使用相同參考符號表示各圖中共用的相同元件?？深A(yù)期，一個(gè)實(shí)施例中揭露的元件實(shí)質(zhì)上可用在其他實(shí)施例中而不需特別說明。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的實(shí)施例大體提供了用于處理硬盤驅(qū)動器的磁介質(zhì)基板的設(shè)備和方法。所述設(shè)備和方法通過施加聚焦且圖案化的能量至基板來改變基板磁性，以產(chǎn)生具有不同性質(zhì)的磁疇，可通過磁頭檢測和改變所述磁疇的不同性質(zhì)。所述磁疇可通過磁頭來單獨(dú)尋址，磁頭被固持在基板表面附近，使得磁頭可檢測和影響單個(gè)磁疇的磁性。本發(fā)明的實(shí)施例產(chǎn)生尺寸小于約50nm的磁疇，一些實(shí)施例產(chǎn)生尺寸小于25nm或IOnm的疇域，同時(shí)保持基板的形貌。這種分辨率預(yù)計(jì)將產(chǎn)生超出lTB/in2的存儲密度。所使用的基板通常是金屬或者玻璃，且可是金屬合金或者復(fù)合玻璃物質(zhì)，諸如玻
5璃/陶瓷混合物。基板通常涂覆有磁致激活材料，所述磁致激活材料提供用于磁性圖案化的介質(zhì)。磁致激活材料可形成為多層，每一層都具有相同或不同成分。磁致激活材料可形成有或沒有初始磁敏感性。在一個(gè)實(shí)施例中，在基底基板(base substrate)上方形成第一層軟磁性材料，諸如鐵或/和鐵/鎳合金，以及在第一層上方形成第二層磁性材料，諸如鈷/ 鎳/鉬合金?？赏ㄟ^本領(lǐng)域已知的任意合適方法，諸如物理氣相沉積、濺射、化學(xué)氣相沉積、 等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積、旋涂、電化學(xué)或者無電方式的鍍敷等形成這些層。在其中磁致激活層具有初始磁敏感性的實(shí)施例中，部分磁致激活層的磁敏感性可被降低或者消除，以產(chǎn)生磁性圖案。在其中磁致激活層不具有初始磁敏感性的實(shí)施例中，可對部分層進(jìn)行內(nèi)部排列(internally align)以使所述部分層獲得磁敏感性，從而產(chǎn)生磁性圖案。在后一類型實(shí)施例中，磁致激活材料可形成有非晶內(nèi)部結(jié)構(gòu)，所述非晶內(nèi)部結(jié)構(gòu)不具有磁敏感性?？筛鶕?jù)本文描述的實(shí)施例處理這種材料，以產(chǎn)生具有所需等級磁敏感性的疇域。在磁致激活材料中形成磁性圖案之后，如下文更詳細(xì)描述的，在磁致激活層上方形成保護(hù)層，以防止磁頭和磁介質(zhì)之間的接觸。保護(hù)層優(yōu)選是無磁性的，且在一些實(shí)施例中，保護(hù)層包括碳，諸如非晶的或者類金剛石的碳，或者氮化碳。保護(hù)層通常也非常薄，諸如厚度小于約10nm?？稍诒Ｗo(hù)層上方形成潤滑(lubricating)層，以在磁頭和基板之間接觸的情況下保護(hù)磁頭。潤滑層可以是光滑的聚合物(lubricious polymer)，諸如氟聚合物，且可通過任意常規(guī)方法沉積潤滑層。潤滑層通常也很薄，諸如厚度小于約50nm。本發(fā)明的實(shí)施例提供了通過施加激光能量、e束能量或者聚焦離子形式的聚焦圖案化能量，在硬盤介質(zhì)的一或多個(gè)表面中建立磁性圖案的方法和設(shè)備。所述能量可用于改變基板的處理區(qū)域的磁性，增加或者降低所述處理區(qū)域的磁敏感性。圖1是概述根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的方法100的流程圖。在步驟110中，將磁致激活材料層形成在硬盤驅(qū)動器基板上。硬盤驅(qū)動器基板通常是結(jié)構(gòu)堅(jiān)固的材料，諸如金屬、玻璃、 陶瓷或者其組合物。很多基板的特征為(feature)鋁或者玻璃基底層，但是其他實(shí)施例的特征可為碳復(fù)合材料?；鍨榇胖录せ顚犹峁┙Y(jié)構(gòu)強(qiáng)度和良好粘附性，且基板通常是不透磁的，所述基板具有抗磁性或僅有非常弱的順磁性。例如，在一些實(shí)施例中，基底層的磁敏感性低于約10_4 (鋁的磁敏感性為約1. 2 X ΙΟ"5)。磁致激活層可由一或多種鐵磁材料形成。在一些實(shí)施例中，所述層包括具有相同或不同成分的多個(gè)層。在一個(gè)實(shí)施例中，所述層包括第一層和第二層，其中第一層是軟磁材料，軟磁材料通常被定義為具有低磁矯頑力的材料，且第二層具有比第一層高的矯頑力。在一些實(shí)施例中，第一層可包括鐵、鎳、鉬或者其組合。在一些實(shí)施例中，第一層可包括具有相同或不同成分的多個(gè)子層。第二層也可包括各種材料，諸如鈷、鉻、鉬、鉭、鐵、鋱、釓或其組合物。第二層也可包括具有相同或不同成分的多個(gè)子層。在一個(gè)實(shí)施例中，磁致激活層包括第一層和第二層，第一層是厚度在約IOOnm和約IOOOnm(Iym)之間的鐵或者鐵/鎳合金，第二層具有兩個(gè)子層，每個(gè)子層都具有約30nm 和約70nm之間，諸如約50nm的厚度，且每個(gè)子層都包括鉻、鈷、和鉬。磁致激活層厚度的等級(scale)通常為將要形成在所述層中的磁性圖案的尺寸。在很多實(shí)施例中，磁致激活層將具有磁疇最大尺寸的至多約五倍的厚度。
磁致激活層可形成有或沒有凈磁性或者磁敏感性。當(dāng)為非晶時(shí)，非晶層不會顯示出任何磁性，但是通過對所述層的全部和部分進(jìn)行排序，可使所述非晶層顯示出磁性。形成有晶體或者矩陣結(jié)構(gòu)的磁致激活層將顯示出某些程度上的磁性，可通過各種形式能量的處理對磁致激活層進(jìn)行改性。在步驟120中，磁致激活材料暴露到圖案化聚焦能量。所述聚焦能量可通過激光、 e束或者聚焦離子以單束形式傳送，或者所述聚焦能量可分解為圖案?？赏ㄟ^使用電磁器件或者衍射器件，將單束能量源分解為圖案，其中所述電磁器件諸如有光透鏡或靜電透鏡。 在一個(gè)實(shí)施例中，單束穿過衍射光柵以多路傳輸所述束，之后多路傳輸束穿過透鏡來整流， 以形成直線圖案的束。單束能量源可為在約IOnm至約Ipm的波長下操作的深UV或者χ射線激光或者e束。在一個(gè)方面，具有至少約IeV/光子的激光能量可以以可接受的分辨率聚焦到尺寸至少為激光波長的約四分之一的空間。例如，假設(shè)的200nm激光可聚焦到50nm空間以處理基板上的點(diǎn)(spot)。激光功率一般在約0. lj/cm2和約1. OJ/cm2之間的范圍內(nèi)。 在一個(gè)方面，微觀激光發(fā)射器陣列，諸如激光二極管陣列，可用于發(fā)射多個(gè)圖案化的激光細(xì)束，如結(jié)合圖6進(jìn)一步描述的。在步驟130中，通過暴露到圖案化能量，磁敏感性圖案形成在磁致激活層中。暴露到能量的部分磁致激活層經(jīng)歷磁性的改變。在一些實(shí)施例中，隨著晶疇自非晶相凝聚 (condense)，磁敏感性因暴露到所述能量而增加。在一個(gè)實(shí)例中，將具有最小體磁敏感性的磁致激活材料的非晶層暴露到e束達(dá)約1和約3秒之間的時(shí)間，所述e束具有約^eV和約 50keV之間的每電子能量、聚焦到約Inm和約20nm之間寬度，以由接近50nm厚的非晶層凝聚晶相，所述晶相具有約5nm和約25nm之間的寬度和約IOnm至約50nm之間的深度?？山?jīng)由圖案形成器件引導(dǎo)這種e束，圖案形成器件可是單晶薄膜材料或者是聚焦器件。用于分割e束的材料通常具有晶格結(jié)構(gòu)，所述晶格結(jié)構(gòu)適合于混合具有特定應(yīng)用或?qū)嵤├枘芰康碾娮?。在一些?shí)施例中，例如，可使用薄膜金矩陣。在其他實(shí)例中，因金屬的不同晶胞大小，容易選擇金屬，諸如銀、銅、鉬、鈀、鎳或者具有密集(close-packed)的立方晶體結(jié)構(gòu) (即，同構(gòu)的晶胞結(jié)構(gòu))的其他金屬，以與具有不同能量的電子一起使用。在其他實(shí)施例中， 由于通過熱工藝使磁排列隨機(jī)化，因此可通過暴露到能量來降低磁敏感性。例如，局部加熱部分磁敏感體至高于居里溫度的溫度，將降低或者消除所暴露部分的磁敏感性。在一個(gè)實(shí)例中，磁敏感材料的有序?qū)颖┞兜骄劢闺x子束?？赏ㄟ^常規(guī)離子束發(fā)生器產(chǎn)生離子，且可通過靜電裝置將離子聚焦成任意所需形狀或尺寸的束。通過使離子穿過圖案化光柵，之后使細(xì)束穿過建造的電場，以將細(xì)束聚焦成所需尺寸和分布，可將離子束多路傳輸成圖案化細(xì)束。例如，離子等離子體可穿過尺寸為20cmX 20cm的方形光柵，每個(gè)光柵孔的面積為0. 1 μ mXO. 1 μ m，且與相鄰孔分離0. 1 μ m的距離，以形成100億的離子細(xì)束，所述離子細(xì)束可通過電場聚焦成尺寸為IcmXlcm的圖案化離子束，每個(gè)細(xì)束都具有約 50nm/50nm的尺寸和約50nm的分離距離。在另一實(shí)施例中，通過在陣列中形成的納米級離子發(fā)射器的場可產(chǎn)生圖案化的離子細(xì)束。在一些實(shí)施例中，形成在離子發(fā)射器附近的超出 lV/nm、或者甚至lOOOV/nm的強(qiáng)電場將發(fā)射器表面處的材料離子化以產(chǎn)生離子。在步驟140中，在整個(gè)磁致激活層上，保護(hù)層形成在基板上。保護(hù)層防止磁致激活表面與可能降低其性質(zhì)的任意材料，諸如氧或濕氣相互作用。在一些實(shí)施例中，保護(hù)層也可是密封層。在一些實(shí)施例中，保護(hù)層可包括碳、可包括碳和氮、可為含碳和氮的層、可為非晶碳層，或者可為氮化碳層。在其他實(shí)施例中，保護(hù)層可為含碳的聚合物。在一些實(shí)施例中， 保護(hù)層可為塑料或者熱塑性材料。保護(hù)層通常在低溫工藝中沉積，以避免改變磁致激活層的磁性。在步驟150中，潤滑層形成在基板上方。潤滑層為磁性器件(未圖示)提供保護(hù)， 所述磁性器件被配置成檢測和改變基板的磁致激活表面上的區(qū)域的磁性。在磁性器件和基板表面之間接觸的情況下，潤滑層可最小化磁性器件上的摩擦力，所述摩擦力會損壞所述器件。在一些實(shí)施例中，潤滑層可為聚合物、含碳聚合物、含氟聚合物、含氟和碳的聚合物、 氟聚合物、結(jié)晶層，或者類金剛石碳層。潤滑層通常也在低溫工藝中沉積，以避免改變基板的磁性。圖2A是用于執(zhí)行基板磁性圖案化的設(shè)備200的示意性透視圖。能量發(fā)生器210位于具有基板載體230的工作臺240附近，在工作臺240的工作表面245 (work surface)上設(shè)置了多個(gè)基板220。能量發(fā)生器210和工作表面245可關(guān)于彼此在一維或兩維上移動。在一個(gè)實(shí)施例中，工作臺240和工作表面245可在一維或兩維上移動，從而允許定位基板220， 所述基板220將由能量發(fā)生器210來進(jìn)行處理。工作臺的移動可通過控制器250控制，控制器250被配置成檢測工作臺240在一維或兩維上的位置，并根據(jù)一個(gè)或多個(gè)空間參數(shù)驅(qū)使一個(gè)或多個(gè)定位器將工作臺240定位于所需位置。在另一實(shí)施例中，能量發(fā)生器210可在一維或兩維上移動，以關(guān)于工作表面245和設(shè)置于工作表面上的基板定位所發(fā)射的能量。在又一實(shí)施例中，工作臺240和能量發(fā)生器210兩者都可在一維或兩維上移動。在所有實(shí)施例中，所述移動通過一個(gè)或多個(gè)控制器控制，以便相互地精確定位所發(fā)射的能量和設(shè)置在工作臺240上的基板。能量發(fā)生器210可為激光或者e束發(fā)生器。下文描述包括離子束發(fā)生器的實(shí)施例。 圖2B是設(shè)備200的中等比例(medium-scale)細(xì)節(jié)圖，圖示了圖2A中不可見的束形成和多路傳輸組件201。組件201包括能量源260和束成形組件205。束成形組件205包括分割器觀0、整流器265和任選的孔觀2。激光束或者e束270從能量源260射出并照射在分割器280上。分割器280可是任意合適尺寸的衍射光柵或者束倍增器，所述分割器280被配置成將束分割成束包觀7，所述束包287包括分布于圖案中的所需數(shù)量的細(xì)束四0。在所述實(shí)施例中，描述了細(xì)束290分布成正方形柵狀圖案。束包觀7穿過整流器沈5，以形成包括多個(gè)整流的細(xì)束275的整流的束包277，并將細(xì)束275引導(dǎo)向基板220表面上的暴露區(qū)域 2850整流器265可以是用于激光實(shí)施例的光學(xué)透鏡，或者是用于e束實(shí)施例的靜電透鏡。 束穿過任選的孔觀2，以阻擋整流的束包277的所需部分。在一些實(shí)施例中，由于被分割的束包觀7中的邊緣效應(yīng)，整流的束包277可具有不均勻強(qiáng)度分布?？?82可用于阻擋具有不均勻強(qiáng)度的細(xì)束。圖2C是束成形組件205的最大細(xì)節(jié)圖。將分割器280描述為衍射光柵，所述衍射光柵具有正方形特征和孔徑周期D、自整流器沈5的距離H和在暴露區(qū)域的細(xì)束展布Q。根據(jù)入射到束成形組件205上的能量波長，可調(diào)整周期D和距離H，以在整流的細(xì)束275中提供所需細(xì)束展布Q。例如，如果入射能量270是具有約IOnm波長的深U/V能量，則設(shè)置成高出諸如透鏡的整流器Imm的具有約0. Imm周期的衍射光柵預(yù)計(jì)將產(chǎn)生具有約IOOnm細(xì)束展布的圖案?？墒褂脝尉矸指罹哂休^短波長的能量，以提供具有較小分辨率的細(xì)束展布。圖3是設(shè)備300的示意性側(cè)視圖，設(shè)備300用于通過圖案化的聚焦離子束370處理基板330。設(shè)備300包括離子束包發(fā)生器310和束形成柱(column) 320。離子束包發(fā)生器 310通常包括離子源312，離子源312在離子束包發(fā)生器310中產(chǎn)生等離子體314。穿孔板 316允許等離子體314以限定細(xì)束包350離開發(fā)生器310。在一些實(shí)施例中，離子束包發(fā)生器310可以是蓮蓬頭，穿孔318可以具有任意所需形狀和分布。在一個(gè)實(shí)施例中，穿孔318 可為正方形，且以正方形柵格分布。細(xì)束包350包括多個(gè)離子束，所述多個(gè)離子束具有所需尺寸、分布和電流密度。通過束形成柱320聚焦細(xì)束包350，束形成柱320包括聚焦電極322 和整流電極324。聚焦電極322減小了細(xì)束包350的尺寸和展布，以形成會聚(converging) 的細(xì)束包360。整流電極3 將會聚的細(xì)束包360形成為圖案化聚焦離子束370，圖案化聚焦離子束370包括多個(gè)細(xì)束，所述多個(gè)細(xì)束具有尺寸、展布和電流密度都正比于最初細(xì)束包350的尺寸、展布和電流密度。由每個(gè)能量承載單元、光子或離子施加到基板的能量范圍通常在約0. 2keV和約 50keV之間，諸如在約1. OkeV和約2. ^eV之間，或者在約IOkeV和約50keV之間，例如在約 1. ^eV和約2. OkeV之間，或者在約20keV和約30keV之間。通常，選擇所述能量以改變基板暴露部分的磁性，而不改變基板的形貌。以足以改變基板磁性的能量將離子引導(dǎo)向基板， 或者注入離子到基板表面中，但是所述能量低于蝕刻基板表面所需的能量。由此，離子通常是不反應(yīng)的，且可選自由氦、氬、氖、氫及其組合物或混合物構(gòu)成的組。由于較厚的磁致激活層通常需要較深層中的改性，以實(shí)現(xiàn)被處理區(qū)域和未被處理區(qū)域之間可分辨的差別，因此離子注入對于處理相對較厚，諸如大于約70nm厚的磁致激活層是有效的。對于較薄的層， 較低能量處理足以產(chǎn)生可分辨的差別。在一些實(shí)施例中，選擇能量以激發(fā)磁致激活層中的原子熱運(yùn)動，所述能量足以在受影響區(qū)域內(nèi)將原子組織觸發(fā)為晶體結(jié)構(gòu)，以形成具有凈磁矩的磁敏感疇域或者磁疇。在其他實(shí)施例中，選擇能量以激發(fā)熱運(yùn)動，從而破壞(disrupt) 被處理區(qū)域中的磁矩排列、降低或者消除磁矩和/或磁敏感性。對于通過暴露到圖案化能量形成的磁敏感疇域，可通過調(diào)整暴露到圖案化能量的持續(xù)時(shí)間、圖案化能量的強(qiáng)度和基板的環(huán)境溫度來控制疇域的尺寸?；灞砻娴娜肷淠芰拷?jīng)由基板以大體球狀圖案傳播。被加熱到閾值溫度的區(qū)域經(jīng)歷從非晶形態(tài)向結(jié)晶形態(tài)的結(jié)構(gòu)變化。當(dāng)能量傳播(propagate)到基板中時(shí)，被加熱到閾值溫度的區(qū)域范圍增加，從而也增加了所形成的磁疇。由于減少了達(dá)到臨界溫度所需的加熱，因此基板的較高環(huán)境溫度將加速臨界溫度界面經(jīng)由基板矩陣的傳播。在特征為引導(dǎo)諸如激光、e束或者聚焦離子束的能量的實(shí)施例中，通常通過根據(jù)處理圖案順序地暴露部分基板表面來處理基板。圖4是根據(jù)本文描述的實(shí)施例的基板載體 410的平面圖，基板載體410上設(shè)置有多個(gè)基板420以進(jìn)行處理。在基板載體410和基板 420上方疊置虛構(gòu)的柵格430，以表示產(chǎn)生柵格處理圖案的處理設(shè)備的可用處理區(qū)域。通常根據(jù)由控制器管理的預(yù)定圖案440順序地處理所述處理區(qū)域。在其中基板載體位于可移動臺上的實(shí)施例中，控制器根據(jù)圖案移動所述臺，在暴露位置依次定位臺與每個(gè)處理區(qū)域。在一些實(shí)施例中，精確定位基板載體410和載體上的基板420，可使編程的圖案能夠避免暴露沒有至少部分落在基板上的區(qū)域，從而最大化基板處理的發(fā)生率(incidence)，并由此最大化生產(chǎn)量。在其他實(shí)施例中，反射率檢測器可用于檢測基板420、基板載體410和周圍工作表面(圖4中未圖示)的不同反射率。圖5A和圖5B是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基板載體500的示意性圖示。圖5A圖示了基板載體500的透視圖，圖5B圖示了耦合到支架510的基板載體500?；遢d體500具有多個(gè)基板座502，基板座502用于將基板設(shè)置于其上。在圖5A的實(shí)施例中，基板座502圖示為載體500的凹陷區(qū)域。每個(gè)基板座502都具有用于穩(wěn)定基板的接觸部分504?；逡话阄挥诮佑|部分504上，并向著凹陷座502的邊緣向外延伸，從而在基板下方產(chǎn)生空穴。圖5B圖示了耦合到支架510的載體500的截面。接觸部分504具有延伸部分506， 延伸部分506用于與基板中心的開口匹配。載體500還具有多個(gè)導(dǎo)管(conduit) 508，多個(gè)導(dǎo)管508穿過接觸部分504設(shè)置。導(dǎo)管508與相似地設(shè)置在支架510中的導(dǎo)管512流體連通。導(dǎo)管512和導(dǎo)管508提供用于將熱控制介質(zhì)，諸如加熱或冷卻介質(zhì)施加到空穴中的手段，所述空穴位于設(shè)置在基板座502中的每個(gè)基板的下方。對于本文描述的需要冷卻基板的工藝，可經(jīng)由導(dǎo)管512和508將冷卻氣體提供到基板背面。在一個(gè)實(shí)施例中，將基板磁性表面改性會升高基板溫度至一定程度，所述程度足以降解(degrade)抗蝕材料或者威脅到磁性層完整度。在這種實(shí)施例中，可通過施加冷卻的非反應(yīng)性氣體，諸如氦、氬、氫或者氮至基板，在處理期間冷卻基板。在基板載體的替換實(shí)施例中，基板座可以是在載體其它平坦表面上方的凸起。所述凸起可被塑形為與基板中的開口匹配，使得基板被固定在載體的平坦表面上方。凸起可包括與上述導(dǎo)管相似的導(dǎo)管，導(dǎo)管用于每個(gè)基板背面的熱控制。在圖5B的基板載體中，將導(dǎo)管508圖示為以與接觸部分504主軸呈90°的角度從接觸部分504向外凸出。在替換實(shí)施例中，導(dǎo)管508可裝配有管嘴，從而以任意所需方式塑形或者引導(dǎo)熱控制介質(zhì)流。例如，管嘴以向上的角度將熱控制介質(zhì)改道朝向基板。在替換實(shí)施例中，導(dǎo)管508可形成為具有向上角度，從而向著基板引導(dǎo)熱控制介質(zhì)。在很多實(shí)施例中，加熱或者冷卻氣體可與圖5B的基板載體一起用于熱控制。應(yīng)當(dāng)注意，改變磁致激活層的磁性所需的能量主要取決于層厚度。對于相對較厚的層，需要更多地改變基板更深處的磁性，以產(chǎn)生被處理和未被處理區(qū)域之間的可測量差別。但是，對于薄層，通過改變表面下方一個(gè)或者兩個(gè)深度處的磁疇就產(chǎn)生可測量差別。對于薄層，低能量處理是有吸引力的，且能量可以較低，以致離子和光子不能穿透層表面下方的多于約5個(gè)原子層。例如，離子可具有足夠多的能量，從而以一定能量沖擊基板表面，所述能量介于重新定向表面附近的磁疇所需的能量和注入到表面中所需的能量之間。由于檢測經(jīng)改性和未改性區(qū)域之間的磁性差別隨著距離變得越來越困難，因此必須將形成在磁致激活層上方的保護(hù)層和潤滑層的厚度調(diào)整成基板的總規(guī)格(overall specification)。隨著經(jīng)改性和未改性區(qū)域的面積變小，磁性的等級差異也下降，所以覆蓋磁致激活層的層必須制作得較薄，以允許讀/寫頭檢測不同疇域。通常，覆蓋磁致激活層的所有層的厚度總計(jì)不超過磁致激活層的經(jīng)改性和未改性區(qū)域最大寬度的約十倍。例如，對于IOnm的圖案分辨率，覆蓋磁致激活層的層厚度總計(jì)為約IOOnm或更少。通常，保護(hù)層的厚度等于或者大于潤滑層的厚度。由此，例如，如果基板具有5nm或更低的圖案分辨率，則保護(hù)層可具有約30nm和約40nm之間的厚度，同時(shí)潤滑層具有約IOnm和約20nm之間的厚度。圖6是根據(jù)另一實(shí)施例的設(shè)備600的示意性透視圖。圖6的設(shè)備采用場發(fā)射器610 和聚焦部件640，場發(fā)射器610包括多個(gè)能量源620。每個(gè)能量源620都向聚焦部件640發(fā)射能量流630，所述能量流可以是連續(xù)束或者是離散包。聚焦部件640可以為光學(xué)透鏡、電磁透鏡、電光透鏡或者磁光透鏡，聚焦部件640將多個(gè)能量流630聚焦到所需區(qū)域中，并將能量流630引導(dǎo)向基板650。如本文其他部分描述的，基板650上通常設(shè)置有磁致激活層， 磁致激活層可具有或者不具有所建立的磁疇。選擇被引導(dǎo)向基板的能量，以自非晶層結(jié)晶化磁疇或者降低具有磁疇的層的磁敏感性。在這一點(diǎn)上，發(fā)射器可以是微激光發(fā)射器，諸如激光二極管或者場電子發(fā)射器。可使用標(biāo)準(zhǔn)光刻技術(shù)形成這種發(fā)射器，或者對于較小發(fā)射器，使用本文中其他部分描述的納米壓印(nanoimprint)技術(shù)?？扇缃Y(jié)合圖4所描述般使用圖6的設(shè)備，以將整個(gè)基板暴露到所需形式的能量。對于激光的實(shí)施例，所使用光的波長取決于將通過每個(gè)細(xì)束暴露的疇域尺寸。通常，可以在用于照亮特征結(jié)構(gòu)的光的波長的約四分之一至八分之一條件下，分辨所述特征結(jié)構(gòu)。由此，以可接受的分辨率將約50nm或更大的磁疇暴露到深UV(例如，約300nm)光， 以限定相當(dāng)精確的疇域邊界。較小特征結(jié)構(gòu)需要較短的波長光或者聚焦顆粒。深UV光源的實(shí)例包括分別在M8nm和193nm下發(fā)射的KrF和ArF準(zhǔn)分子或者激基復(fù)合物(exciplex) 激光。在光子應(yīng)用中，一般將圖案化能量發(fā)展為一或多個(gè)點(diǎn)或者細(xì)束，所述點(diǎn)或者細(xì)束的每一個(gè)都具有約lOmJ/cm2和約500mJ/cm2之間，諸如約50mJ/cm2的芯能量密度。每個(gè)暴露區(qū)域的暴露時(shí)間將在約30ns和約Ims之間，諸如為約50ns。細(xì)束可通過衍射由單束激光形成，如本文所描述的，或者可使用諸如深UV激光二極管的場發(fā)射器陣列產(chǎn)生細(xì)束場。這種激光二極管的實(shí)例包括各種類型的金屬氮化物光二極管。在一個(gè)方面，能量源620可以是電子發(fā)射器，通過在介質(zhì)上方沉積薄金屬層和圖案化獲得的基板以產(chǎn)生金屬帽蓋柱來形成所述電子發(fā)射器。穿孔的片狀導(dǎo)體(圖6未圖示)被設(shè)置成使得每個(gè)穿孔都接近金屬帽，且將電勢施加到片狀導(dǎo)體。電勢產(chǎn)生電場，對于發(fā)射應(yīng)用來說所述電場一般為約lV/nm或更大。強(qiáng)電場自金屬帽吸引電子，并引導(dǎo)電子經(jīng)過穿孔以形成多個(gè)細(xì)束。在另一方面，能量源620可以是離子發(fā)射器，通過在介質(zhì)材料上方沉積包括用于產(chǎn)生離子的材料的薄膜，和進(jìn)行圖案化以產(chǎn)生柱來形成所述離子發(fā)射器。穿孔的片狀導(dǎo)體類似地用于產(chǎn)生強(qiáng)電場，所述強(qiáng)電場離子化柱頂部的材料以產(chǎn)生離子。本發(fā)明的實(shí)施例可應(yīng)用于并結(jié)合各種類型的磁性記錄介質(zhì)。例如，可制造具有粒狀磁性結(jié)構(gòu)的記錄介質(zhì)。而且，可使用多層磁性薄膜。也是連續(xù)磁性膜的磁性薄膜可與圖案化介質(zhì)一起使用。在一個(gè)實(shí)施例中，磁性薄膜可由高度各向異性的磁性材料制成，適合于熱輔助磁性記錄。根據(jù)本文描述的方法處理的基板通常包括具有疇域的磁致激活層，所述疇域與相鄰疇域具有可辨別的不同磁性。在一個(gè)方面，磁致激活層可具有非晶疇域和結(jié)晶疇域，所述結(jié)晶疇域可為多晶的。非晶疇域?qū)⒉痪哂锌煞直娴拇胖录せ钚?，而結(jié)晶疇域顯示出磁敏感性或者矯頑力，或者甚至具有磁場。結(jié)晶疇域沿著基板表面具有不超過約50nm，諸如在約 5nm和約50nm之間、諸如不多于約25nm、諸如在約5nm和約25nm之間的平均尺寸。結(jié)晶疇域?qū)⒎蛛x不超過約50nm，諸如在約5nm和約50nm之間、諸如不超過約25nm、諸如在約5nm 和約25nm之間的平均距離。雖然前述內(nèi)容涉及到本發(fā)明的實(shí)施例，但是在不脫離本發(fā)明基本范圍的情況下可獲得本發(fā)明的其他和進(jìn)一步的實(shí)施例。
1權(quán)利要求
1.一種形成磁性記錄基板的方法，所述方法包括通過將圖案化能量聚焦到基板的暴露區(qū)域上，改變磁性記錄介質(zhì)的磁致激活層的一部分的磁性，其中所述圖案化能量經(jīng)選擇以改變磁性，而基本不改變基板表面的形狀。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述圖案化能量包括通過衍射光柵分割的深UV激光能量，或者通過激光發(fā)射器陣列發(fā)出的多個(gè)激光束，或者通過電子發(fā)射器陣列發(fā)出的多個(gè)電子束，或者通過離子發(fā)射器陣列發(fā)出的多個(gè)離子束。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中通過順序地處理在基板表面上識別的多個(gè)暴露區(qū)域來處理基板的整個(gè)表面。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中通過將基板定位在基板載體上、識別定位在基板載體上的所有基板的多個(gè)暴露區(qū)域和順序處理所有暴露區(qū)域，來處理多個(gè)基板。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述圖案化能量由能量載體承載，所述能量載體具有約lOmJ/cm2和約500mJ/cm2之間的能量密度。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述磁致激活層具有非晶結(jié)構(gòu)，改變所述磁致激活層的一部分的磁性包括通過暴露到圖案化能量來將該部分結(jié)晶成磁敏感疇域，或者通過激發(fā)該部分中原子的熱運(yùn)動來降低該部分的磁敏感性。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中通過調(diào)整暴露到圖案化能量的持續(xù)時(shí)間、圖案化能量的強(qiáng)度和基板的環(huán)境溫度來控制磁敏感疇域的尺寸。
8.一種用于改變基板磁性的設(shè)備，所述設(shè)備包括工作表面；被引導(dǎo)能量源，所述能量源面對工作表面；圖案化分割器，所述圖案化分割器設(shè)置在能量源和工作表面之間；和整流器，所述整流器設(shè)置在圖案化部件和工作表面之間。
9.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中所述能量源是深UV激光，所述圖案化分割器是衍射光柵，和所述整流器是光學(xué)透鏡，或者所述能量源是e束，所述圖案化分割器是薄膜單晶， 和所述整流器是靜電透鏡，或者所述能量源是離子發(fā)生器，所述圖案化分割器是穿孔的板， 所述整流器是靜電柱。
10.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，所述設(shè)備還包括孔，所述孔設(shè)置在整流器和工作表面之間。
11.一種用于改變基板磁性的設(shè)備，所述設(shè)備包括能量源，所述能量源用于產(chǎn)生平均能量密度在約10mj/cm2和約500mJ/cm2之間的激光、 e束或者聚焦離子能量載體；工作表面，所述工作表面面對能量源，其中所述工作表面和能量源中的至少一個(gè)可在一或多個(gè)控制器和一或多個(gè)定位器的控制下在一或多個(gè)方向上移動，所述一或多個(gè)控制器和一或多個(gè)定位器耦合到工作表面、耦合到能量源，或耦合到工作表面和能量源兩者；分割器，所述分割器設(shè)置在能量源和工作表面之間，所述分割器具有多個(gè)基本相同的孔，所述多個(gè)基本相同的孔以規(guī)則圖案間隔，并被塑形為將來自能量源的入射能量轉(zhuǎn)換成多個(gè)基本相同的細(xì)束；和整流器，所述整流器設(shè)置在分割器和工作表面之間，所述整流器被配置成以具有所需尺寸和分布的圖案將所述細(xì)束聚焦和引導(dǎo)向所述工作表面。
12.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，所述設(shè)備還包括孔，所述孔設(shè)置在整流器和工作表面之間，所述孔被塑形為產(chǎn)生所需圖案的細(xì)束。
13.一種具有磁致激活層的器件，其中所述磁致激活層包括非晶和結(jié)晶疇域，所述結(jié)晶疇域與所述非晶疇域具有可辨別的不同磁性，所述結(jié)晶疇域沿著磁致激活層的表面具有不多于約50nm的平均尺寸。
14.如權(quán)利要求13所述的器件，其中所述結(jié)晶疇域是多晶的。
15.如權(quán)利要求13所述的器件，其中所述多晶疇域以不多于約50nm的平均距離分離。
全文摘要
提供了一種用于制造磁性存儲介質(zhì)的方法和設(shè)備。構(gòu)形基板涂覆有磁致激活材料，通過用來自激光、e束或者聚焦離子束的能量處理部分的磁致激活材料，在所述材料中形成磁性圖案。通過使束穿過分割器，可將所述束分割成細(xì)束包，所述分割器對于激光能量可以是衍射光柵，對于電子可以是薄膜單晶，或者對于離子可以是穿孔板，或者可以通過發(fā)射器陣列產(chǎn)生所述束。之后通過光或者電場將細(xì)束聚焦成所需尺寸和分布?？蛇M(jìn)一步通過使束穿過任意所需形狀的孔來塑形最終的束包?？身樞蚴┘幼罱K的束至暴露區(qū)域，以處理整個(gè)基板或者多個(gè)基板。
文檔編號G11B5/82GK102396025SQ201080016498
公開日2012年3月28日 申請日期2010年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月13日
發(fā)明者斯蒂芬·莫法, 馬耶德·A·福阿德 申請人:應(yīng)用材料公司