Hdd圖案布植系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供用于形成具有經(jīng)磁性圖案化的表面的基板的方法及裝置。在一基板上形成包含具有磁性性質(zhì)的一種或多種材料的一磁層。該磁層經(jīng)受一圖案化制程,在圖案化制程中改變?cè)摯艑拥脑摫砻娴倪x定部分,以使得該經(jīng)改變的部分具有與非改變部分不同的磁性性質(zhì)而不改變?cè)摶宓臉?gòu)形。在該經(jīng)圖案化的磁層上方沉積一保護(hù)層及一潤(rùn)滑層。該圖案化經(jīng)由將基板暴露于具有變動(dòng)形式的能量的若干制程來(lái)實(shí)現(xiàn)。本文揭示的裝置及方法使得能夠同時(shí)處理一基板的兩個(gè)主表面或藉由翻轉(zhuǎn)相繼處理一基板的兩個(gè)主表面。在一些實(shí)施例中,該基板表面的磁性性質(zhì)可藉由等離子體暴露來(lái)均勻地改變,且隨后藉由暴露于經(jīng)圖案化的能量來(lái)選擇性地復(fù)原磁性性質(zhì)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】HDD圖案布植系統(tǒng)
[0001]本申請(qǐng)是申請(qǐng)?zhí)枮椤?01080009890.2”、申請(qǐng)日為2011年8月26日、題為“HDD圖
案布植系統(tǒng)”的專(zhuān)利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明各實(shí)施例涉及硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器介質(zhì)及用于制造硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器介質(zhì)的裝置和方法。更具體地,本發(fā)明各實(shí)施例涉及用于形成硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的經(jīng)圖案化磁性介質(zhì)的方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0003]硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器是計(jì)算機(jī)及相關(guān)設(shè)備首選的存儲(chǔ)介質(zhì)。硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器發(fā)現(xiàn)于大多數(shù)桌上型及膝上型計(jì)算機(jī)中,且亦可發(fā)現(xiàn)于若干消費(fèi)電子設(shè)備(諸如,媒體記錄器及播放機(jī)以及用于收集和記錄數(shù)據(jù)的儀器)中。硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器也部署成陣列以用于網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)。
[0004]硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器磁性地存儲(chǔ)信息。硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器中的磁盤(pán)經(jīng)配置以具有可由磁頭單獨(dú)尋址的磁疇。磁頭移動(dòng)至接近磁疇并改變磁疇的磁性性質(zhì)以記錄信息。為恢復(fù)所記錄的信息,磁頭移動(dòng)至接近磁疇并檢測(cè)磁疇的磁性性質(zhì)。磁疇的磁性性質(zhì)通常解譯為對(duì)應(yīng)于兩個(gè)可能狀態(tài)中的一個(gè):“0”狀態(tài)及“I”狀態(tài)。以此方式,可將數(shù)字信息記錄于磁性介質(zhì)上并在的后恢復(fù)這些信息。
[0005]硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器中的磁性介質(zhì)通常是其上沉積有磁化材料的玻璃、復(fù)合玻璃/陶瓷或金屬基板,這些玻璃、復(fù)合玻璃/陶瓷或金屬基板通常為非磁性。磁化層通常經(jīng)沉積以形成圖案,以使得磁盤(pán)的表面具有散布有磁非活性區(qū)域的磁化率區(qū)域。非磁性基板通常在構(gòu)形上經(jīng)圖案化,且磁化材料藉由旋涂或電鍍來(lái)沉積。磁盤(pán)可隨后經(jīng)拋光或平面化以暴露圍繞磁疇的非磁性邊界。在一些狀況下,以圖案化的方式沉積磁性材料以形成由非磁性區(qū)域隔開(kāi)的磁?;虼劈c(diǎn)。
[0006]預(yù)期此類(lèi)方法產(chǎn)生儲(chǔ)存結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)能夠支持高達(dá)約lTB/in2的數(shù)據(jù)密度,其中個(gè)別磁疇具有如20nm小的尺寸。在具有不同自旋定向的磁疇接合的情況下,存在稱(chēng)為布洛赫壁(Bloch wall)的區(qū)域,其中自旋定向經(jīng)歷自第一定向過(guò)渡至第二定向。因?yàn)椴悸搴毡谡加每偞女牭脑龃蟮牟糠?,所以此過(guò)渡區(qū)域的寬度限制信息儲(chǔ)存的區(qū)域密度。
[0007]為克服歸因于連續(xù)磁性薄膜中布洛赫壁寬度引起的限制,磁疇可由非磁性區(qū)域(該非磁性區(qū)域可比連續(xù)磁性薄膜中布洛赫壁的寬度窄)實(shí)體隔開(kāi)。在介質(zhì)上產(chǎn)生離散磁性區(qū)域及非磁性區(qū)域的常規(guī)方法已著重于藉由將磁疇沉積為單獨(dú)島狀物或藉由自連續(xù)磁膜移除材料以實(shí)體隔開(kāi)磁疇來(lái)形成彼此完全分隔的單一位元磁疇?;蹇山?jīng)遮蔽及圖案化,且磁性材料沉積于暴露部分上方,或該磁性材料可在遮蔽及圖案化之前得以沉積,且隨后在暴露部分中被蝕刻掉。在任一狀況下,基板的構(gòu)形由磁性區(qū)域的剩余圖案改變。因?yàn)榈湫陀脖P(pán)驅(qū)動(dòng)器的讀寫(xiě)頭可飛離磁盤(pán)的表面接近2nm,所以這些構(gòu)形改變可變得有限。因此,需要具有高解析度且不改變介質(zhì)構(gòu)形的用于圖案化磁性介質(zhì)的制程或方法,及用于有效執(zhí)行用于大量制造的制程或方法的設(shè)備。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0008]本文描述的實(shí)施例提供用于處理磁性基板的裝置,該裝置具有一具有感應(yīng)等離子體源的處理腔室、與該處理腔室鄰接的平臺(tái)、耦合至該平臺(tái)及該處理腔室的基板載入器,及用于改變每一基板的至少兩個(gè)主表面的磁性性質(zhì)的構(gòu)件,該構(gòu)件以圖案化的方式將每一基板的兩個(gè)主表面暴露于該感應(yīng)等離子體源。
[0009]其他實(shí)施例提供用于處理一個(gè)或多個(gè)基板的裝置,該裝置具有多個(gè)處理腔室,每一腔室包含具有多個(gè)橫向位移基板固持位點(diǎn)的基板支撐件、朝向該基板支撐件的等離子體源,及一氣源;與處理腔室鄰接的用于固持一個(gè)或多個(gè)基板的平臺(tái);及與處理腔室及該平臺(tái)耦合的基板載入器。
[0010]其他實(shí)施例提供用于處理磁性基板的裝置,該裝置具有多個(gè)處理腔室,該多個(gè)處理腔室中至少一個(gè)具有一具有安置于其中的多個(gè)橫向位移基板位置的基板支撐件;耦合至處理腔室的移送室;及圍繞與該基板的直徑平行的軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)基板的機(jī)器人。
[0011]其他實(shí)施例提供在一個(gè)或多個(gè)基板的磁化表面上產(chǎn)生磁疇的圖案的方法,該方法藉由以下步驟來(lái)達(dá)成:將掩模施加于該磁化表面的至少一部分以形成該表面的遮蔽部分及未遮蔽部分;藉由將該表面暴露于等離子體浸潰離子注入制程來(lái)改變?cè)摯呕砻娴奈凑诒尾糠值拇判蕴卣?,該制程包含具有約0.2keV與4.SkeV之間的平均能量的離子;及移除掩模。
[0012]其他實(shí)施例提供形成硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的磁性介質(zhì)的方法,該方法藉由以下步驟來(lái)達(dá)成:在基板的至少兩個(gè)主表面上形成磁層;在該基板的該至少兩個(gè)主表面上的該磁層上方形成圖案化掩模以形成該磁層的遮蔽部分及未遮蔽部分;及藉由將該未遮蔽部分暴露于等離子體來(lái)改變?cè)摶宓脑撝辽賰蓚€(gè)主表面的該未遮蔽部分的磁性性質(zhì)。
[0013]其他實(shí)施例提供具有磁化層、與該磁化層鄰接的保護(hù)層,及與該保護(hù)層鄰接的潤(rùn)滑層的基板,該磁化層具有具一第一磁性特征的第一多個(gè)磁疇及具有可測(cè)地不同于該第一磁性特征的一第二磁性特征的第二多個(gè)磁疇,其中該第一多個(gè)磁疇及該第二多個(gè)磁疇中的每一磁疇具有與基板所界定的平面平行且不超過(guò)約50nm的尺寸。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0014]因此,可詳細(xì)理解本發(fā)明的上述特征結(jié)構(gòu)的方式,即上文簡(jiǎn)要概述的本發(fā)明的更特定描述可參照實(shí)施例進(jìn)行,一些實(shí)施例在附圖中示出。然而,應(yīng)注意,附圖僅示出本發(fā)明的典型實(shí)施例,且因此不應(yīng)視為其范疇的限制,因?yàn)楸景l(fā)明可允許其他同等有效的實(shí)施例。
[0015]第IA圖為概述根據(jù)一實(shí)施例的方法的流程圖。
[0016]第IB圖至第ID圖為處于第IA圖的方法的各種階段的基板的示意性側(cè)視圖。
[0017]第2A圖為概述根據(jù)另一實(shí)施例的方法的流程圖。
[0018]第2B圖至第2D圖為處于第2A圖的方法的各種階段的基板的示意性側(cè)視圖。
[0019]第3A圖為根據(jù)另一實(shí)施例的基板處理裝置的平面圖。
[0020]第3B圖為第3A圖的裝置的側(cè)視圖。
[0021]第3C圖及第3D圖為根據(jù)兩個(gè)不同實(shí)施例的基板處置器的延伸部分的詳細(xì)視圖。
[0022]第4A圖為概述根據(jù)一實(shí)施例的制程的流程圖。
[0023]第4B圖至第41圖為展示處于第4A圖的制程的不同階段的各種基板的示意性側(cè)視圖。
[0024]第5圖為根據(jù)一實(shí)施例的基板處理室的等角剖視圖。
[0025]第6A圖至第6C圖為展示具有含多個(gè)基板位置的基板支撐件的基板處理室的不同實(shí)施例的示意性側(cè)視圖。
[0026]第7圖為根據(jù)一實(shí)施例的基板處理裝置的平面圖。
[0027]第8圖為根據(jù)另一實(shí)施例的基板處理裝置的平面圖。
[0028]第9A圖為根據(jù)一實(shí)施例的基板固持件的透視圖。
[0029]第9B圖為根據(jù)另一實(shí)施例的基板支撐件上的基板固持件的橫截面圖。
[0030]為了促進(jìn)理解,在可能情況下已使用相同元件符號(hào)以指定為諸圖所共有的相同元件。預(yù)期一實(shí)施例中所揭示的元件可在不特定敘述的情況下有利地用于其他實(shí)施例上。
[0031]詳細(xì)描述
[0032]本發(fā)明的實(shí)施例大體而言提供用于處理硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的磁性介質(zhì)基板的裝置及方法。這種裝置及方法藉由以圖案化的方式對(duì)基板施加能量來(lái)改變基板的磁性性質(zhì),以產(chǎn)生具有可由磁頭檢測(cè)并改變的不同性質(zhì)的磁疇。磁疇可由接近基板表面固持的磁頭單獨(dú)尋址,進(jìn)而使得磁頭能夠檢測(cè)并影響個(gè)別磁疇的磁性性質(zhì)。本發(fā)明的實(shí)施例產(chǎn)生具有小于約25nm的尺寸的磁疇,同時(shí)保持基板的構(gòu)形。
[0033]所使用的基板通常為金屬或玻璃,且可為金屬合金或復(fù)合玻璃物質(zhì)(諸如,玻璃/陶瓷摻合物)。基板通常涂布磁化材料,該磁化材料提供用于磁性圖案化的介質(zhì)??稍诙鄬又行纬纱呕牧?,每一層具有相同或不同的組成物。在一個(gè)實(shí)施例中,第一軟磁性材料層(諸如,鐵或及鐵/鎳合金)形成于基座基板上方,且第二磁性材料層(諸如,鈷/鎳/鉬合金)形成于第一層上方。這些層可藉由本領(lǐng)域已知的任何適當(dāng)方法(諸如,物理氣相沉積,或?yàn)R射、化學(xué)氣相沉積、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積、旋涂、藉由電化學(xué)或無(wú)電極構(gòu)件的電鍍,及類(lèi)似方法)來(lái)形成。
[0034]下文更詳細(xì)描述在磁化材料中形成磁性圖案后,在磁化層上方形成保護(hù)層以防止磁頭與磁性介質(zhì)之間的接觸。保護(hù)層較佳為磁非活性,且在一些實(shí)施例中包含碳(諸如,非晶碳或類(lèi)鉆石碳,或氮化碳)。保護(hù)層亦通常極薄(諸如,厚度小于約10nm)。
[0035]可在保護(hù)層上方形成潤(rùn)滑層以在磁頭與基板之間接觸的情況下保護(hù)磁頭。潤(rùn)滑層可為潤(rùn)滑聚合物(諸如,氟聚合物),且可藉由任何便利方法來(lái)沉積潤(rùn)滑層。潤(rùn)滑層亦通常為薄的(諸如,厚度小于約50nm)。
[0036]本發(fā)明的實(shí)施例提供用于經(jīng)由物理圖案化制程在硬盤(pán)介質(zhì)的一個(gè)或多個(gè)表面中建立磁性圖案的方法及裝置。圖案模板涂布有掩模材料,且施加于基板的模板將被圖案化。因此,根據(jù)模板的圖案將掩模材料涂覆于基板??梢源朔绞綄⒕哂行∮诩s25nm的尺寸的特征結(jié)構(gòu)的極精細(xì)圖案壓印于基板上。掩??墒够宓牟糠滞耆乇┞?,或掩??捎帽⊙谀痈采w一些部分且用厚掩模層覆蓋其他部分?;宓娜员┞兜牟糠只蛴帽⊙谀痈采w的基板部分本質(zhì)上為未遮蔽,而其他部分為經(jīng)遮蔽?;宓奈凑诒尾糠挚呻S后暴露于能量以改變未遮蔽部分的磁性性質(zhì)。雖然在移除掩模后,基板仍具有其原始構(gòu)形,但是其具有極精細(xì)的磁性與非磁疇圖案且能夠支持超過(guò)lTb/in2的儲(chǔ)存密度。
[0037]第IA圖為概述根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的方法100的流程圖。第IB圖至第ID圖為處于第IA圖的制程的各種階段的基板150的示意性橫截面圖?;?50具有基層152及磁化層154?;鶎?52通常為結(jié)構(gòu)上堅(jiān)固的材料(諸如,金屬、玻璃、陶瓷或上述材料的組合)。雖然諸多基板通常以鋁或玻璃基層為特征,但是其他實(shí)施例可以碳復(fù)合材料為特征?;鶎?52向磁化層154提供結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及優(yōu)良粘著力,且基層152通常不透磁,或者該基層152具有抗磁或僅極弱順磁的性質(zhì)。舉例而言,在一些實(shí)施例中,基層的磁化率小于約10_4 (招的磁化率為約1.2X10-5)。
[0038]磁化層154通常由一種或多種鐵磁性材料形成。在一些實(shí)施例中,層154包含具有相同或不同組成物的多個(gè)層。在一個(gè)實(shí)施例中,層154包含第一層及第二層,其中該第一層為通常定義為具有低磁矯頑性的材料的軟磁性材料,且該第二層具有比該第一層高的矯頑性。在一些實(shí)施例中,該第一層可包含鐵、鎳、鉬或上述材料的組合。在一些實(shí)施例中,該第一層可包含具有相同或不同組成物的多個(gè)子層。該第二層亦可包含各種材料,諸如鈷、鉻、鉬、鉭、鐵、鋱、釓或上述材料的組合。該第二層亦可包含具有相同或不同組成物的多個(gè)子層。在一個(gè)實(shí)施例中,磁化層154包含第一層及第二層,該第一層為鐵或鐵/鎳合金且具有約IOOnm與約1,OOOnm (I μ m)之間的厚度,該第二層包含兩個(gè)子層,每一子層具有約30nm與約70nm之間的厚度(諸如,約50nm),且每一子層包含鉻、鈷及鉬。
[0039]磁表面經(jīng)圖案化以形成具有變動(dòng)磁活動(dòng)性的磁疇。在102處,為了產(chǎn)生磁疇圖案,將掩模材料156涂覆于基板150。掩模材料156通常包含可易于移除而不以任何方式改變磁化層154的材料,或若不移除亦將不會(huì)不利地影響設(shè)備性質(zhì)的材料。舉例而言,在諸多實(shí)施例中,掩模材料可溶解于溶劑液體(諸如,水或烴)中。在一些實(shí)施例中,掩模作為固化液體涂覆至基板,用模板物理壓印來(lái)圖案化,并藉由加熱或UV曝露來(lái)固化。在其他實(shí)施例中,在將經(jīng)涂布的模板施加至基板之前將掩模涂覆至模板并將該掩模至少部分地固化。掩模材料156亦通常對(duì)由入射能量或高能離子引起的降解有抵抗力。在一些實(shí)施例中,掩模材料156為可固化材料(諸如,環(huán)氧聚合物或熱塑性聚合物),該可固化材料在受固化之前將流動(dòng)且在固化之后將提供對(duì)高能制程的一些抗性。掩模材料界定磁化層154的遮蔽及未遮蔽部分。
[0040]在104處,改變磁化層154的未遮蔽部分的磁性性質(zhì)。能量158經(jīng)導(dǎo)引至基板150并沖擊于磁化層154的經(jīng)暴露的未遮蔽部分上。當(dāng)能量達(dá)到足以激勵(lì)材料中原子的熱運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)度時(shí),將磁性材料暴露于能量將通常開(kāi)始中斷并改變磁性性質(zhì)。高于某一閾值的能量將使原子的自旋方向不規(guī)則,進(jìn)而減小或消除材料的磁性性質(zhì)。在一些實(shí)施例中,磁化層154的磁性或磁化率可藉由暴露于能量158來(lái)減小或消除。磁化率使材料當(dāng)暴露于磁場(chǎng)時(shí)將藉以容易地獲取磁性。磁化層154的未遮蔽部分的改變產(chǎn)生由未改變區(qū)域162及改變區(qū)域160定義的磁疇圖案。圖案可視為磁性材料及非磁性材料的磁疇、高磁場(chǎng)及低磁場(chǎng)的磁疇或高磁化率及低磁化率的磁疇。在106處,接著移除掩模材料156,使基板具有磁化層154,磁化層154具有由未改變區(qū)域162及改變區(qū)域160定義的磁疇圖案,其中改變區(qū)域具有比未改變區(qū)域更低的磁活動(dòng)性。所得基板150具有的構(gòu)形與基板150在處理之前具有的構(gòu)形大體上相同。
[0041]第2A圖為概述根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的方法200的流程圖。第2B圖至第2D圖為處于第2A圖的方法的各種階段的基板250的示意性側(cè)視圖。在202處,在與結(jié)合第IA圖至第ID圖所描述的制程類(lèi)似的制程中,將基板的磁表面圖案化為具有不同磁性性質(zhì)的區(qū)域。第2B圖展示具有基層252及磁層254的基板250?;鶎?52及磁層254可具有與上文所述的基層152及磁化層154類(lèi)似的性質(zhì)。磁層254的圖案化區(qū)域256具有與未圖案化區(qū)域不同的磁性性質(zhì)。舉例而言,圖案化區(qū)域256可為大體上去磁,或者圖案化區(qū)域256的磁性或磁化率可能已被減小或改變。
[0042]在204處,在基板上磁層上方形成保護(hù)層258。保護(hù)層258防止磁表面與可降級(jí)該保護(hù)層性質(zhì)的任何材料(諸如氧或濕氣)的相互作用。在一些實(shí)施例中保護(hù)層258亦可為密封層。在一些實(shí)施例中,保護(hù)層258可包含碳,可包含碳及氮,可為含碳及含氮層,可為非晶碳層或可為氮化碳層。在其他實(shí)施例中,保護(hù)層258可為可包含碳的聚合物。在一些實(shí)施例中,保護(hù)層258可為塑膠或熱塑性材料。保護(hù)層通常在低溫制程中加以沉積以避免改變磁層254的磁性性質(zhì)。
[0043]在206處,在基板上方形成潤(rùn)滑層260。潤(rùn)滑層260為磁性設(shè)備(未圖示)提供保護(hù),該磁性設(shè)備經(jīng)配置以檢測(cè)并改變基板250的磁表面254上區(qū)域的磁性性質(zhì)。在磁性設(shè)備與基板表面之間接觸的情況下,潤(rùn)滑層260將最小化磁性設(shè)備上可損壞該設(shè)備的摩擦力。在一些實(shí)施例中,潤(rùn)滑層260可為聚合物、含碳聚合物、含氟聚合物、含氟及碳聚合物、氟聚合物、結(jié)晶層或類(lèi)鉆石碳層。潤(rùn)滑層260通常亦在低溫制程中加以沉積。
[0044]第IA圖的方法100及第2A圖的方法200以將基板表面圖案化為具有不同磁性性質(zhì)的區(qū)域?yàn)樘卣?。在一些?shí)施例中,此舉可以圖案化的方式使用用于將基板的一個(gè)或多個(gè)表面暴露于一個(gè)或多個(gè)能量源的構(gòu)件來(lái)實(shí)現(xiàn)。在一個(gè)實(shí)施例中,待圖案化或改變的表面部分可經(jīng)熱制程處理。將磁性物質(zhì)加熱至高于它的居里溫度的一溫度可藉由未對(duì)準(zhǔn)物質(zhì)內(nèi)的磁矩來(lái)消除物質(zhì)中的任何磁性。熱能導(dǎo)致原子能階上自旋對(duì)準(zhǔn)的不規(guī)則化,這破壞物質(zhì)的固有磁場(chǎng)。根據(jù)圖案來(lái)選擇性加熱磁性物質(zhì)的部分將產(chǎn)生物質(zhì)中高磁活動(dòng)性及低磁活動(dòng)性的圖案。
[0045]在其他實(shí)施例中,基板的磁性性質(zhì)可藉由暴露于高能粒子(諸如,離子、自由基及中性粒子)來(lái)改變。在一些實(shí)施例中,具有磁表面的基板可由離子轟擊。在其他實(shí)施例中,基板可用離子注入。轟擊基板而不注入離子將藉由將高能離子的動(dòng)能移送至磁表面經(jīng)由純高能或熱制程來(lái)改變磁性性質(zhì),藉此用每次碰撞來(lái)引發(fā)磁矩的差異不規(guī)則化。注入離子將經(jīng)由高能以及組成效應(yīng)來(lái)改變磁性性質(zhì)。注入的離子(諸如,硼、磷及砷離子)將不僅在靠近注入位點(diǎn)使磁矩不規(guī)則,亦將它們本身的磁性性質(zhì)賦予表面,進(jìn)而導(dǎo)致經(jīng)注入?yún)^(qū)域的改變的磁性性質(zhì)。在其他實(shí)施例中,可將電性中性粒子注入到表面中。
[0046]高能離子可藉由對(duì)制程氣體施加解離能量來(lái)產(chǎn)生。解離能量通?;谥瞥虤怏w來(lái)選擇,且對(duì)當(dāng)(例如)在氬等離子體中時(shí)自原子解離電子或當(dāng)在分子等離子體中自分子解離原子及斷片有效。解離能量可視實(shí)施例而定以電容或感應(yīng)RF功率、DC功率、電磁能或磁控濺射的形式施加。由解離能量所產(chǎn)生的離子可藉由使用電場(chǎng)來(lái)朝向基板加速,該電場(chǎng)藉由將DC或RF電偏壓施加于基板支撐件或基板支撐件上方的氣體入口或這兩者而得以產(chǎn)生。離子亦可在處理腔室外部加速至所要能量。在一些實(shí)施例中,離子可經(jīng)受質(zhì)量選擇或質(zhì)量過(guò)濾制程,該制程可包含使離子通過(guò)經(jīng)對(duì)準(zhǔn)與所要運(yùn)動(dòng)方向正交的磁場(chǎng)。
[0047]氦、氫、氧、氮、硼、磷、砷、氟、硅、鉬、鋁或氬的離子可用以改變基板表面的磁性性質(zhì)。這些元素的離子通常藉由將包含該元素的氣體提供給腔室并對(duì)該氣體施加電場(chǎng)而產(chǎn)生。硼、磷及砷離子可藉由將一種或多種氫化物(諸如,硼烷、磷化氫或胂或其低碳寡聚物)提供給腔室并施加電場(chǎng)而產(chǎn)生。電場(chǎng)為達(dá)離子化原子的目的可電容地或感應(yīng)地經(jīng)耦合,且可為DC放電場(chǎng)或交變電場(chǎng)(諸如,RF場(chǎng))?;蛘?,可將微波能量施加于含有這些元素中任何元素的前體氣體以產(chǎn)生離子。大體而言,小于5keV的離子能量受到磁性介質(zhì)注入的青睞,諸如在約0.2keV與約4.8keV之間(例如約3.5keV)。在一些實(shí)施例中,含有高能離子的氣體可為等離子體。
[0048]可以一速率將包含上文所指示的元素中的一種或多種的氣體提供給離子化腔室,該速率取決于腔室的大小,該腔室的大小又取決于基板表面的待處理區(qū)域。大體而言,對(duì)腔室提供約IOsccm與約500sccm之間的一流率。腔室壓力通常保持在約4毫托爾與約100毫托爾之間,諸如約10毫托爾。腔室將通常具有彼此平行相對(duì)的基板支撐件及氣體分配器。將在約50V與約500V之間的一電偏壓施加于基板支撐件、氣體分配器或此兩者,以用所要能量朝向基板支撐件加速離子。在一些實(shí)施例中,亦使用電偏壓來(lái)離子化制程氣體。在其他實(shí)施例中,使用第二電場(chǎng)來(lái)離子化制程氣體。在一個(gè)實(shí)施例中,提供高頻RF場(chǎng)及低頻RF場(chǎng)來(lái)離子化制程氣體并偏壓基板支撐件。高頻場(chǎng)在13.56MHz的頻率及約200W與約5,OOOff之間的一功率電平下提供,且低頻場(chǎng)在約1,OOOHz與約IOkHz之間的一頻率及約50W與約200W之間的一功率電平下提供。高能離子可藉由經(jīng)由在約50W與約500W之間的RF功率所供電的感應(yīng)線(xiàn)圈來(lái)提供再循環(huán)路徑而由感應(yīng)地耦合的電場(chǎng)產(chǎn)生。如上文所述,如此產(chǎn)生的離子將通常藉由偏壓基板或氣體分配器而朝向基板加速。
[0049]在一些實(shí)施例中,離子的產(chǎn)生可經(jīng)脈沖發(fā)送。功率可施加于等離子體源歷時(shí)所需時(shí)間,且隨后將其中斷歷時(shí)所需時(shí)間??梢运桀l率及工作循環(huán)對(duì)功率循環(huán)重復(fù)所需循環(huán)次數(shù)。在諸多實(shí)施例中,可以在約0.1Hz與約1,OOOHz之間的一頻率(諸如,在約IOHz與約500Hz之間)脈沖發(fā)送等離子體。在其他實(shí)施例中,可用在約10%與約90%之間的一工作循環(huán)(每一循環(huán)的供電時(shí)間與未供電時(shí)間的比率)(諸如,在約30%與約70%之間)來(lái)進(jìn)行等離子體脈沖發(fā)送。
[0050]包含氦、氫、氧、氮、硼、氟、氬、硅、硫、鋁、鋰、氖、鍺及碳的前體可用以產(chǎn)生用于注入至基板中的離子及中子。氦、氫、氧、氮、氟、氖及氬離子可藉由將電場(chǎng)施加于元素氣體來(lái)產(chǎn)生。硼、硅、鍺、鋁、硫及碳離子可藉由將電場(chǎng)施加于小分子物質(zhì)的氣體來(lái)產(chǎn)生,這些小分子物質(zhì)諸如低碳?xì)浠?硼烷、硅烷、鍺烷、甲烷或上述物質(zhì)的二聚體)、有機(jī)鋁化合物(諸如三甲基鋁)或含硫有機(jī)化合物(諸如硫醇)。不同物質(zhì)的離子及中子的組合亦可藉由使用衍生自上述前體基團(tuán)的混合物來(lái)使用。離子被給予動(dòng)量以藉由在電場(chǎng)中加速來(lái)注入至基板中,該電場(chǎng)藉由偏壓基板、氣體分配板或此兩者產(chǎn)生。
[0051]大體而言,基板的磁層的磁性性質(zhì)可藉由暴露于能量載體(諸如,離子、自由基、中子、電子或光子)來(lái)改變。多數(shù)實(shí)施例中的載體的平均能量下降約0.2keV與約5.0keV之間,諸如約0.2keV與約4.8keV之間,或約2.0keV與約4.0keV之間,或約3.0keV與約4.0keV之間(諸如,約3.5keV)。在一些實(shí)施例中,每一能量載體將具有在上述范圍中的一個(gè)或多個(gè)中的能量。在能量載體下的暴露將在通常小于約10分的持續(xù)時(shí)間(諸如在約10秒與約5分之間,例如在約30秒與約2分的間(諸如約60秒))內(nèi)發(fā)生。在一些暴露中,持續(xù)時(shí)間將為約60秒或更少,例如在約I秒與約60秒之間(諸如約30秒或更少),例如在約I秒與約30秒之間。
[0052]第3A圖為根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的裝置300的平面圖。第3A圖的裝置300適用于執(zhí)行由本發(fā)明的實(shí)施例提供的制程。裝置300包含耦合至工廠(chǎng)界面304的兩個(gè)處理腔室306A及306B。盡管裝置300經(jīng)展示具有兩個(gè)處理腔室,但是具有單一腔室或具有兩個(gè)以上腔室的類(lèi)似配置亦可實(shí)現(xiàn)。工廠(chǎng)界面304包含基板處置器308。工廠(chǎng)界面304亦耦合至基板固持件302。在固持件302與處理腔室306A及306B之間的工廠(chǎng)界面304將基板自固持件302移動(dòng)至腔室306A及306B中,且隨后移回至固持件302。工廠(chǎng)界面304及固持件302共同界定基板載入器310,基板載入器310具有在固持件302內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)平臺(tái)以承載待在腔室306A及306B中處理的基板。
[0053]處置器308通常包含基座312、關(guān)節(jié)臂314及延伸部分316?;?12系可移動(dòng)地附著至X運(yùn)動(dòng)總成318。X運(yùn)動(dòng)總成允許處置器308在第一方向上移動(dòng)并進(jìn)入耦合至基板載入器310的所有腔室。在一些實(shí)施例中,基板載入器310亦可包含y運(yùn)動(dòng)總成(第3A圖中未圖示),以使得處置器308能夠在大體上與第一方向垂直的第二方向上移動(dòng)。關(guān)節(jié)臂314系可旋轉(zhuǎn)地安裝于基座312上,且該關(guān)節(jié)臂通常經(jīng)由基座312圍繞與第二方向平行的軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)。該臂為有關(guān)節(jié)的以延伸至固持件302及腔室306A及306B中,且自固持件302及腔室306A及306B收縮。
[0054]第3A圖的實(shí)施例中的延伸部分316可旋轉(zhuǎn)地安裝于關(guān)節(jié)臂314上,且亦可經(jīng)配置以圍繞至少兩個(gè)正交軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn),這些正交軸線(xiàn)中至少一個(gè)大體上與關(guān)節(jié)臂314的一部分平行。在一些實(shí)施例中,延伸部分316圍繞與第二方向平行的軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn),該第二方向與基座312沿X運(yùn)動(dòng)總成318的第一運(yùn)動(dòng)方向垂直,且延伸部分316圍繞與關(guān)節(jié)臂314的一部分平行的軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)。在一些實(shí)施例中,上述旋轉(zhuǎn)模式使得基板處置器308能夠翻轉(zhuǎn)基板以允許對(duì)基板的兩個(gè)主表面處理。第3B圖為第3A圖的裝置300的示意性側(cè)視圖?;?20經(jīng)展示與延伸部分316嚙合,且其在旋轉(zhuǎn)或翻轉(zhuǎn)的過(guò)程中置放于處理腔室306A內(nèi)的基板支撐件322上。第3C圖及第3D圖展示延伸部分326及328的交替性實(shí)施例,其經(jīng)配置以與兩個(gè)不同基板324及340嚙合。在第3C圖的實(shí)施例中,延伸部分326藉由使用指狀物330接觸基板324的邊緣336來(lái)與基板324嚙合。指狀物330與基板324的邊緣336之間的摩擦使得延伸部分326能夠以任何需要的方式操縱基板324而不與基板324脫離。在第3D圖的實(shí)施例中,延伸部分328的類(lèi)似指狀物332經(jīng)配置以接觸基板340的邊緣338,該邊緣系由基板340中的開(kāi)口 334形成。指狀物332與開(kāi)口 334的邊緣338之間的摩擦類(lèi)似地允許以任何必需方式操縱基板340。
[0055]在操作中,延伸部分(諸如,第3C圖的延伸部分326及第3D圖的延伸部分328)可根據(jù)其特定模式與基板嚙合,且延伸部分可移動(dòng)基板遠(yuǎn)離基板支撐件。若基板支撐件為平臺(tái),則如通常所實(shí)施一般,當(dāng)延伸部分靜置于平臺(tái)上或當(dāng)延伸部分懸置于平臺(tái)上方舉升銷(xiāo)上時(shí),延伸部分可與基板嚙合。處置器(延伸部分附著至該處置器)可將基板移動(dòng)至操縱位置,此后延伸部分可圍繞處置器的軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)以翻轉(zhuǎn)基板。處置器可隨后(視需要)將基板放回基板支撐件或舉升銷(xiāo)上以進(jìn)一步對(duì)基板進(jìn)行處理。
[0056]第4A圖為概述根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的方法400的流程圖。第4B圖至第41圖展示處于方法400的各種階段的用于方法400的各種物品。在402處,將模板前體材料454涂覆于主基板452以獲取圖案。主基板452表示根據(jù)方法400將在連續(xù)基板上顯影的主圖案。主基板452可包含任何耐久材料(諸如金屬、玻璃或陶瓷),且可經(jīng)由任何適當(dāng)制程,諸如任何圖案化制程(例如藉由沉積或蝕刻制程或上述制程的組合)來(lái)用原始圖案覆蓋。在一個(gè)實(shí)施例中,主基板可藉由電子束制程來(lái)圖案化。電子束制程可包含用電子束或電子束光刻直接雕刻,接著進(jìn)行蝕刻。在另一實(shí)施例中,可使用UV光刻法來(lái)圖案化主基板452。藉由使用任何適當(dāng)制程(諸如,旋涂、模涂或氣相沉積)可將模板前體材料454作為氣體或液體涂覆于主基板452,且較佳地將其模板前體材料454涂覆以在主基板452上方形成平滑層。與主基板452連接的模板前體材料454的表面因此獲取記錄于主基板452中的圖案。在一些實(shí)施例中,模板前體材料可為聚乙烯醇(PVA)。在其他實(shí)施例中,模板前體材料可為可固化聚合物(諸如彈性體)。
[0057]在404處,模板前體454可經(jīng)固化以形成圖案模板456。圖案模板456將通常為柔性固體材料。固化制程可包含對(duì)模板前體454進(jìn)行加熱、干燥或UV處理。固化之后,圖案模板456將較佳地具有足夠機(jī)械強(qiáng)度以與主基板452脫離而不損壞或永久地扭曲圖案模板456。舉例而言,可藉由旋涂、模涂或擠壓式涂布來(lái)將液體聚乙烯醇涂覆于主基板至約IOnm與約1,OOOnm之間的一厚度(諸如在約50nm與約200nm之間,例如約IOOnm),且隨后在約50°C與約300°C之間的一溫度(諸如約IO(TC)下將液體聚乙烯醇固化歷時(shí)約I分鐘至5分鐘以凝固。
[0058]在406處,將圖案模板456與主基板452分離,且將圖案模板456涂布抗蝕劑材料458??山逵墒褂萌魏芜m當(dāng)制程(諸如,旋涂、模涂、噴墨印刷或氣相沉積)將抗蝕劑材料458作為液體或氣體涂覆于圖案模板456??刮g劑材料458經(jīng)涂覆以在圖案模板456上方形成平滑層??刮g劑層通常為薄的(諸如,在約IOnm與約IOOnm之間,例如約60nm厚)。
[0059]在408處,將具有抗蝕劑涂層458的圖案模板456應(yīng)用于基板460的待磁性圖案化的磁化層466。這通常經(jīng)由抗蝕劑涂層458與磁化層466之間的實(shí)體接觸的制程來(lái)進(jìn)行,且可能需要精確對(duì)準(zhǔn)制程。在一些實(shí)施例中,精確對(duì)準(zhǔn)經(jīng)由使基板460上的標(biāo)記或固持基板的設(shè)備與圖案模板456視覺(jué)或自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)來(lái)實(shí)現(xiàn)??蛇x固化制程可在進(jìn)行抗蝕劑涂層458與磁化層466之間的實(shí)體接觸之后得以使用,且該制程可包含加熱、干燥或暴露于電磁能。固化制程可促使粘附至磁化層466的抗蝕劑涂層458具有比該抗蝕劑涂層458粘附至圖案模板456更大的力。
[0060]在410處,將圖案模板456與抗蝕劑涂層458分離,使得具有自圖案模板456獲取的圖案的抗蝕劑涂層458黏附至基板460。在412處,圖案藉由以下步驟來(lái)顯影:移除抗蝕劑涂層458的一部分,暴露下方的磁化層466。在可替換實(shí)施例中,因?yàn)殡S后處理可經(jīng)配置以穿透抗蝕劑層的較薄部分同時(shí)由抗蝕劑層的較厚部分成功地阻擋,所以當(dāng)涂覆抗蝕劑涂層而不暴露任何下伏表面時(shí)可使用抗蝕劑涂層。因此,在412處移除抗蝕劑涂層458的一部分為可選。在多數(shù)實(shí)施例中,抗蝕劑層的厚度將通常在約30nm與約IOOnm之間,諸如在約50nm與約70nm之間。在諸多實(shí)施例中,抗蝕劑層將具有厚部分及薄部分,薄部分經(jīng)校準(zhǔn)以允許入射能量或粒子且厚部分經(jīng)校準(zhǔn)以阻擋入射能量或粒子。因此,厚部分遮蔽基板表面中厚部分所覆蓋的區(qū)域,而薄部分暴露薄部分所覆蓋的區(qū)域。在一些實(shí)施例中,抗蝕劑層將包含具有第一厚度的厚部分及具有第二厚度的薄部分,其中該第一厚度與該第二厚度的比率在約1.3與約1.8之間,或在約1.4與約1.7之間(諸如,在約1.5與約1.6之間)。
[0061]在414處,如上文結(jié)合第IA圖至第ID圖所述,將能量462施加于基板460以改變磁化層466的未遮蔽部分464的磁性性質(zhì)。盡管能量462經(jīng)展示改變了未遮蔽部分464穿過(guò)磁化層460的總厚度,但是在一些實(shí)施例中可能有利地僅改變靠近磁化層460的表面的層的一部分。舉例而言,可預(yù)期較深改變將產(chǎn)生磁疇的間的磁性性質(zhì)的較明顯差別。然而,另外可能不直接地與層460的表面垂直進(jìn)行性質(zhì)的改變。當(dāng)能量462沖擊于層460的表面上時(shí),能量的效應(yīng)可在一定程度上穿過(guò)層460橫向行進(jìn),進(jìn)而改變不在沖擊的軌跡正下方的磁疇的磁性性質(zhì)。此橫向擴(kuò)展將降級(jí)遮蔽部分邊緣處的磁性性質(zhì),進(jìn)而降低磁疇之間的邊界的透明度。因此,所要改變的深度視層厚度與寬度的比率或經(jīng)改變的未遮蔽部分的尺寸而定。在未遮蔽部分的膜厚度與寬度的比率較大的情況下,作為總膜厚度的一部分的所要改變的深度將較小。
[0062]在414處圖案化之后,在416處移除抗蝕劑材料,進(jìn)而使得基板具有具磁性性質(zhì)的圖案的磁化層460??刮g劑材料可藉由用不與下伏磁性材料反應(yīng)的化學(xué)方法(諸如,干洗或灰化處理)蝕刻來(lái)移除,或藉由溶解于液體溶劑(諸如DMS0)中來(lái)移除。在一個(gè)實(shí)例中,由于不存在磁化層460上的永久沉積或?qū)Υ呕瘜?60的蝕刻,所以圖案化之后磁化層的構(gòu)形與圖案化之前磁化層的構(gòu)形大體上相同。
[0063]第5圖為適用于本發(fā)明的實(shí)施例的腔室的等角圖。第5圖的腔室不僅適用于執(zhí)行離子注入程序,而且可用以用高能離子簇射基板而不注入離子。處理腔室500包括腔室主體502,該腔室主體具有封閉處理區(qū)域504的底部524、頂部526及側(cè)壁522?;逯渭偝?28由腔室主體502的底部524加以支撐,且基板支撐件總成528經(jīng)調(diào)適以接收基板506以用于處理基板506。氣體分配板530耦合至朝向基板支撐件總成528的腔室主體502的頂部526。泵送口 532系界定于腔室主體502中且耦合至真空泵534。真空泵534系經(jīng)由節(jié)流閥536耦合至泵送口 532。制程氣源552耦合至氣體分配板530以為在基板506上執(zhí)行的制程供應(yīng)氣體前體化合物。
[0064]第5圖中描繪的腔室500進(jìn)一步包括等離子體源590。等離子體源590包括安裝于腔室主體502的頂部526的外部的一對(duì)單獨(dú)外部凹形導(dǎo)管540、540’,這些外部凹形導(dǎo)管彼此橫向安置或彼此正交安置。第一外部導(dǎo)管540具有第一末端540a,該第一末端經(jīng)由形成于頂部526中的開(kāi)口 598耦合至腔室主體502中的處理區(qū)域504的第一側(cè)面中。第二末端540b具有開(kāi)口 596,該開(kāi)口耦合至處理區(qū)域504的第二側(cè)面中。第二外部凹形導(dǎo)管540b具有第一末端540a’及第二末端540b’,第一末端540a’具有稱(chēng)合至處理區(qū)域504的第三側(cè)面中的開(kāi)口 594,第二末端540b’具有耦合至處理區(qū)域504的第四側(cè)面中的開(kāi)口 592。在一個(gè)實(shí)施例中,第一外部凹形導(dǎo)管540及第二外部凹形導(dǎo)管540’被配置成彼此正交,藉此提供每一外部凹形導(dǎo)管540、540’的兩個(gè)末端540a、540a’及540b、540b’,這些外部凹形導(dǎo)管?chē)@腔室主體502的頂部526的周邊以約90度的間隔安置。外部凹形導(dǎo)管540、540’的正交配置允許等離子體源橫跨處理區(qū)域504均勻地分配。預(yù)期第一外部凹形導(dǎo)管540及第二外部凹形導(dǎo)管540’可具有用以控制處理區(qū)域504中等離子體分配的其他配置。
[0065]磁性可滲透環(huán)形磁心542、542’環(huán)繞外部凹形導(dǎo)管540及外部凹形導(dǎo)管540’中的相應(yīng)一個(gè)的一部分。導(dǎo)電線(xiàn)圈544、544’經(jīng)由各自阻抗匹配電路或元件548、548’耦合至各自RF功率源546、546’。每一外部凹形導(dǎo)管540、540’為分別由絕緣環(huán)形圈550、550’中斷的中空導(dǎo)電管,環(huán)形圈550、550’中斷各別外部凹形導(dǎo)管540、540’的兩個(gè)末端540a、540b(及540a’、504b’ )之間的原本連續(xù)的電路徑。在基板表面上的離子能量由RF偏壓產(chǎn)生器554控制,RF偏壓產(chǎn)生器554經(jīng)由阻抗匹配電路或元件556耦合至基板支撐件總成528。
[0066]自制程氣體源552供應(yīng)的包括氣體化合物的制程氣體經(jīng)由架空氣體分配板530引入至處理區(qū)域504中。RF功率源546自功率施加器(亦即,磁心542及線(xiàn)圈544)耦合至在導(dǎo)管540中供應(yīng)的氣體,這在第一封閉環(huán)形路徑中產(chǎn)生循環(huán)等離子體電流;功率源546’可自其他功率施加器(亦即,磁心542’及線(xiàn)圈544’)耦合至在第二導(dǎo)管540’中的氣體,這在第二封閉環(huán)形路徑中產(chǎn)生循環(huán)等離子體電流,該第二封閉環(huán)形路徑與該第一環(huán)形路徑橫向(例如,正交)。第二環(huán)形路徑包括第二外部凹形導(dǎo)管540’及處理區(qū)域504。這些路徑中的每一個(gè)中的等離子體電流以各自RF功率源546及RF功率源546’的頻率振蕩(例如,反向),這些頻率可彼此相同或彼此稍微偏移。
[0067]在操作中,將制程氣體自制程氣源552提供給腔室。視實(shí)施例而定,制程氣體可包含待離子化及被導(dǎo)引至基板506的惰性或反應(yīng)性氣體。實(shí)質(zhì)上,可容易地離子化的任何氣體可用于腔室500中以實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施例??墒褂玫囊恍┒栊詺怏w包括氦、氬、氖、氪及氙??墒褂玫姆磻?yīng)性或可反應(yīng)氣體包括硼烷及其寡聚物(諸如,二硼烷)、磷化氫及其寡聚物、胂、含氮?dú)怏w、含氫氣體、含氧氣體、含碳?xì)怏w及上述氣體的組合。在一些實(shí)施例中,可使用氮?dú)狻錃?、氧氣及上述氣體的組合。在其他實(shí)施例中,可使用氨及其衍生物、類(lèi)似物及同系物,或可使用烴(諸如,甲烷或乙烷)。在其他實(shí)施例中,可使用含鹵素的氣體(諸如像BF3的含氟或氯氣體)??扇菀椎卣舭l(fā)且不沉積與基板的磁化層大體上相同的材料的任何物質(zhì)可用以經(jīng)由轟擊或注入來(lái)改變其磁性性質(zhì)??墒褂么蠖鄶?shù)氫化物,諸如硅烷、硼烷、磷化氫、甲烷及其他氫化物。又,可使用二氧化碳及一氧化碳。
[0068]每一 RF功率源546、546’的功率經(jīng)操作以使得其組合效應(yīng)有效地解離自制程氣源552供應(yīng)的制程氣體并在基板506的表面上產(chǎn)生所需離子流。在選定電平下控制RF偏壓產(chǎn)生器554的功率,在該電平下自制程氣體解離的離子能量可朝向基板表面加速,且以所需離子濃度在基板506的頂表面下方的期望深度處注入。舉例而言,使用相對(duì)低的RF功率(諸如,小于約50eV)可獲得相對(duì)低的等離子體離子能量??稍诰嚯x基板表面約I A與約100 A之間的一淺的深度下注入使用低離子能量解離的離子?;蛘撸蓪⑹褂米愿逺F功率(諸如,高于約50ev)提供及產(chǎn)生的高離子能量解離的離子注入至基板中距離基板表面大體上超過(guò)100 A深度的深度。
[0069]鑒于需要中斷磁層的選定部分中原子自旋的對(duì)準(zhǔn),故使用相對(duì)高能量(諸如,在約200eV與約5keV之間,或在約500eV與約4.8keV之間,諸如,在約2keV與約4keV之間(例如,約3.5keV))的離子注入可能適用。受控RF等離子體電源及RF等離子體偏壓功率的組合解離氣體混合物中的電子及離子,對(duì)離子賦予所需動(dòng)量并在處理腔室500中產(chǎn)生所需離子分配。離子經(jīng)偏壓并驅(qū)動(dòng)至基板表面,藉此以所需離子濃度、分配及距離基板表面的深度將離子注入至基板中。在一些實(shí)施例中,可以約IO15CnT3與約102°cm_3之間的一濃度,以約2nm至約IOOnm的范圍的一深度視磁層的厚度來(lái)注入離子。
[0070]將離子深深地注入磁層中實(shí)現(xiàn)對(duì)經(jīng)注入?yún)^(qū)域的磁性性質(zhì)的大多數(shù)改變。淺注入(諸如,在IOOnm厚的層中注入2-10nm)將使層的重要部分在經(jīng)注入?yún)^(qū)域的下方且具有對(duì)準(zhǔn)的原子自旋。使用具有在約200eV與約1,OOOeV之間的能量的離子的這種淺注入將產(chǎn)生對(duì)磁性性質(zhì)的部分改變。因此,強(qiáng)加的改變程度可藉由調(diào)整注入的深度來(lái)選擇。經(jīng)注入離子的大小亦將影響注入至一給定深度所需的能量。舉例而言,以約200eV的平均能量注入磁性材料中的氦離子將使磁性材料去磁約20%至約50%,且以約1,OOOeV的平均能量注入的氬離子將使其去磁約50%至約80%。
[0071]本發(fā)明的實(shí)施例提供同時(shí)在腔室中處理多個(gè)基板。第6A圖至第6C圖為具有多個(gè)基板支撐件的不同實(shí)施例的處理腔室的示意性透視圖。在第6A圖中,安置于腔室606中基板支撐件604上的基板載體602具有多個(gè)基板位置。腔室606包含一個(gè)或多個(gè)制程氣體源610及一個(gè)或多個(gè)偏壓產(chǎn)生器608及612。在一些實(shí)施例中,基板載體(諸如,基板載體602)可承載2至20個(gè)基板以用于在腔室中同時(shí)處理。此基板載體可適用于本文揭示的需要使用處理腔室的實(shí)施例中的任一個(gè)。
[0072]可將第6A圖的基板載體移入處理腔室606及移出處理腔室606,以藉由使用基板處置器(諸如上文結(jié)合第3A圖至第3D圖所述的基板處置器)來(lái)承載多個(gè)基板。舉例而言,回頭參閱第3A圖及第3B圖,基板處置器308可將個(gè)別基板自固持件302移動(dòng)至載體(諸如,第6A圖的載體602),且隨后將載體602移動(dòng)至處理腔室306A或處理腔室306B中的一個(gè)中。若需要在這些基板中的一個(gè)或多個(gè)的一個(gè)以上主表面上進(jìn)行處理,則如上文所述基板處置器308可自載體602擷取個(gè)別基板并翻轉(zhuǎn)這些基板,進(jìn)而將它們放回載體602上。基板處置器(諸如,結(jié)合第3A圖描述的基板處置器)可在基板相對(duì)側(cè)上基板的外部邊緣處接觸個(gè)別基板,其中指狀物330與由基板表面界定的平面大體上平行,該基板處置器圍繞與基板的直徑平行的一軸線(xiàn)使基板180旋轉(zhuǎn),并將基板放回固持件上。
[0073]若欲將電偏壓施加于基板,則對(duì)基板固持件602使用導(dǎo)電材料將有助于此處理??蓪⑵珘寒a(chǎn)生器(諸如,第6A圖的產(chǎn)生器608)耦合至基板支撐件,且若基板固持件602由導(dǎo)電材料制成,則基板固持件602將電場(chǎng)傳輸至基板?;蛘撸蓪⑵珘寒a(chǎn)生器(諸如,產(chǎn)生器612)耦合至腔室的蓋子或基板固持件上方的氣體分配器。
[0074]第6B圖的腔室630包含用于固持具有開(kāi)口 675的一個(gè)或多個(gè)基板650的基板固持件640的可替換實(shí)施例?;骞坛旨?50在每一開(kāi)口 675的邊緣670處接觸每一基板650。若欲將電偏壓施加于基板650,則可在基板固持件640與腔室630的壁之間連接偏壓產(chǎn)生器660,在一些實(shí)施例中基板固持件640可為桿,腔室630的壁為接地的。大體而言,對(duì)所有實(shí)施例來(lái)說(shuō),若欲使用RF功率,則可包括阻抗匹配裝置以防止功率反射?;蛘撸墒褂肈C偏壓產(chǎn)生器。基板固持件640可涂布石墨或硅以保護(hù)其不受不良等離子體效應(yīng)影響。另外,使基板固持件640及基板固持件640表面高度導(dǎo)電將有助于在基板固持件640與基板650之間形成優(yōu)良電接觸。可使用夾鉗655或其他便利構(gòu)件將基板650固定于適當(dāng)位置;夾鉗655將不僅使基板650固定于適當(dāng)位置,而且將確?;?50與基板固持件640之間的優(yōu)良電連接?;骞坛旨?40經(jīng)配置以承載諸多基板650 (為便于說(shuō)明僅展示三個(gè))。另外,腔室630可經(jīng)配置以使用一個(gè)以上基板固持件640,每一基板固持件640裝載有用于同時(shí)處理的一個(gè)或多個(gè)基板650。
[0075]通常將基板固持件640移入及移出腔室630以有助于基板650的裝載及卸載?;?50的裝載及卸載可由任何便利構(gòu)件實(shí)現(xiàn)。在一個(gè)實(shí)施例中,可經(jīng)由腔室的壁中的開(kāi)口自腔室630擷取基板固持件640,且具有延伸部分(諸如,第3C圖的延伸部分)的機(jī)器人可自固持件640個(gè)別地移除基板650。在另一實(shí)施例中,固持件640可將基板650存儲(chǔ)于固持托架(未圖示)中,且可隨后將固持件640自開(kāi)口 675抽出。以此方式接收基板的固持托架亦可充當(dāng)用于承載基板650以用于進(jìn)一步處理的架子。
[0076]第6C圖中的腔室680包含基板固持件682的另一實(shí)施例,基板固持件682用于處理具有開(kāi)口 686的一個(gè)或多個(gè)基板684。基板固持件682包含框架688,基板684安裝于框架688上。在第6C圖的實(shí)施例中,基板684藉助于延伸部分690安裝于框架688上,延伸部分690可與第6D圖的延伸部分大體上類(lèi)似。延伸部分690在至少兩個(gè)位置中接觸每一開(kāi)口 686的邊緣692以在每一基板684上產(chǎn)生摩擦固持力。第6C圖的基板固持件682使得能夠藉由將兩個(gè)主表面(諸如,前側(cè)及背側(cè))暴露于處理環(huán)境來(lái)同時(shí)處理每一基板684的兩個(gè)主表面。與第6C圖的基板固持件682類(lèi)似的基板固持件可適用于涉及將基板暴露于非定向處理環(huán)境的制程(諸如,涉及暴露于周?chē)瞥虤怏w或等離子體或暴露于腔室內(nèi)周?chē)芰康闹瞥?中??蛇m用此類(lèi)基板固持件的制程的實(shí)例包括但不限于離子注入制程、CVD制程、等離子體制程及涉及非定向熱能的熱制程(諸如,爐式加熱制程)。若使用額外機(jī)構(gòu)來(lái)定向框架688,則與第6C圖的基板固持件682類(lèi)似的基板固持件可適用于涉及定向處理環(huán)境的制程中。舉例而言,可將框架688安裝于將有助于使框架688旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子(未圖示)上。將框架安裝于轉(zhuǎn)子上將有助于翻轉(zhuǎn)安裝于框架688上的基板684,以將每一基板684的兩個(gè)主表面暴露于定向處理環(huán)境。在一些實(shí)施例中,框架688可為可攜式,與將框架耦合至外部功率源(諸如,RF功率源696)的基座694分離??煞蛛x框架688可自腔室680被移除且傳送至別處以進(jìn)一步處理基板684。
[0077]第7圖示意地示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的群集工具700的平面圖。群集工具700包含耦合至主框架的包含兩個(gè)移送室708及733的多個(gè)處理腔室。
[0078]群集工具700包含與負(fù)載鎖定腔室704選擇性連通的前端環(huán)境702。一個(gè)或多個(gè)支架701耦合至前端環(huán)境702。一個(gè)或多個(gè)支架701經(jīng)配置以?xún)?chǔ)存基板。工廠(chǎng)界面機(jī)器人703安置于前端環(huán)境702中。工廠(chǎng)界面機(jī)器人703經(jīng)配置以在支架701與負(fù)載鎖定腔室704之間移送基板。
[0079]負(fù)載鎖定腔室704提供在前端環(huán)境702與第一移送室總成710之間的真空界面。通常將第一移送室總成710的內(nèi)部區(qū)域保持處于真空條件,且該內(nèi)部區(qū)域提供一中間區(qū)域,在該中間區(qū)域中將基板自一腔室傳送至另一腔室和/或至負(fù)載鎖定腔室。
[0080]在一個(gè)實(shí)施例中,第一移送室總成710被分隔為兩個(gè)部分。在本發(fā)明一實(shí)施例中,第一移送室總成710包含移送室708及真空延伸腔室707。移送室708及真空延伸腔室707耦合在一起且彼此形成流體連通。在處理期間,通常將第一移送室總成710的內(nèi)部體積保持處于低壓或真空條件下。負(fù)載鎖定腔室704可經(jīng)由狹縫閥705及706分別連接至前端環(huán)境702及真空延伸腔室707。
[0081]在一個(gè)實(shí)施例中,移送室708可為具有多個(gè)側(cè)壁、一底部及一蓋子的多角形結(jié)構(gòu)。多個(gè)側(cè)壁可具有穿過(guò)這些側(cè)壁形成的開(kāi)口,且這些側(cè)壁經(jīng)配置以與處理腔室、真空延伸腔室和/或通過(guò)腔室(pass through chamber)連接。第7圖中展示的移送室708具有方形或矩形形狀且被耦合至處理腔室711、處理腔室713、通過(guò)腔室731及真空延伸腔室707。移送室708可經(jīng)由狹縫閥716、718及717分別與處理腔室711、處理腔室713及通過(guò)腔室731選擇性連通。
[0082]在一個(gè)實(shí)施例中,可將中央機(jī)器人709在形成于移送室708底部上的機(jī)器口處安裝于移送室708中。中央機(jī)器人709安置于移送室708的內(nèi)部體積720中且經(jīng)配置以在處理腔室711、處理腔室713、通過(guò)腔室731及負(fù)載鎖定腔室704之間傳送基板714或基板載體741。在一個(gè)實(shí)施例中,中央機(jī)器人709可包括用于固持基板的兩個(gè)葉片,每一葉片安裝于獨(dú)立可控機(jī)械臂上,該獨(dú)立可控機(jī)械臂安裝于同一機(jī)器人基座上。在另一實(shí)施例中,中央機(jī)器人709可具有垂直移動(dòng)葉片的能力。[0083]真空延伸腔室707經(jīng)配置以向第一移送室總成710提供至真空系統(tǒng)的界面。在一個(gè)實(shí)施例中,真空延伸腔室707包含底部、蓋子及側(cè)壁。壓力改變口可形成于真空延伸腔室707的底部上且經(jīng)配置以適應(yīng)于真空泵系統(tǒng)。開(kāi)口形成于側(cè)壁上,以使得真空延伸腔室707與移送室708形成流體連通且與負(fù)載鎖定腔室704選擇性連通。
[0084]在一個(gè)實(shí)施例中,真空延伸腔室707包含經(jīng)配置以?xún)?chǔ)存一個(gè)或多個(gè)基板或基板固持件714的架子(未圖示)。直接或間接連接至移送室708的處理腔室可將其基板或基板固持件儲(chǔ)存于架子上且使用中央機(jī)器人709來(lái)移送這些基板或基板固持件。
[0085]群集工具700進(jìn)一步包含第二移送室總成730,第二移送室總成730藉由通過(guò)腔室731連接至第一移送室總成710。在一個(gè)實(shí)施例中,與負(fù)載鎖定腔室類(lèi)似,通過(guò)腔室731經(jīng)配置以在兩個(gè)處理環(huán)境之間提供一界面。在此狀況下,通過(guò)腔室731在第一移送室總成710與第二移送室總成730之間提供一真空界面。
[0086]在一個(gè)實(shí)施例中,將第二移送室總成730分隔為兩個(gè)部分以最小化群集工具700的占地面積。在本發(fā)明一實(shí)施例中,第二移送室總成730包含彼此形成流體連通的移送室733及真空延伸腔室732。在處理期間,通常將第二移送室總成730的內(nèi)部體積保持處于低壓或真空條件下??山?jīng)由狹縫閥717及狹縫閥738分別將通過(guò)腔室731連接至移送室708及真空延伸腔室732,以使得可將移送室708內(nèi)的壓力保持處于不同真空水平。
[0087]在一個(gè)實(shí)施例中,移送室733可為具有多個(gè)側(cè)壁、一底部及一蓋子的多角形結(jié)構(gòu)。多個(gè)側(cè)壁可具有在這些側(cè)壁中形成的開(kāi)口且經(jīng)配置以與處理腔室、真空延伸腔室和/或通過(guò)腔室連接。第7圖中展示的移送室733具有方形或矩形形狀且與處理腔室735、處理腔室736、處理腔室737及真空延伸腔室732耦合。移送室733可經(jīng)由流狹縫閥741、740及739分別與處理腔室735、736選擇性連通。
[0088]中央機(jī)器人734在形成于移送室733的底部上的機(jī)器口處安裝于移送室733中。中央機(jī)器人734安置于移送室733的內(nèi)部體積749中且經(jīng)配置以在處理腔室735、處理腔室736、處理腔室737及通過(guò)腔室731之間傳送基板714或基板載體741。在一個(gè)實(shí)施例中,中央機(jī)器人734可包括用于固持基板的兩個(gè)葉片,每一葉片安裝于獨(dú)立可控機(jī)械臂上,該獨(dú)立可控機(jī)械臂安裝于同一機(jī)器人基座上。在另一實(shí)施例中,中央機(jī)器人734可具有垂直移動(dòng)葉片的能力。
[0089]在一個(gè)實(shí)施例中,真空延伸腔室732經(jīng)配置以在真空系統(tǒng)與第二移送室總成730之間提供一界面。在一個(gè)實(shí)施例中,真空延伸腔室732包含底部、蓋子及側(cè)壁。壓力改變口可形成于真空延伸腔室732的底部上且經(jīng)配置以適應(yīng)于真空系統(tǒng)。開(kāi)口穿過(guò)側(cè)壁形成,以使得真空延伸腔室732與移送室733形成流體連通且與通過(guò)腔室731選擇性連通。
[0090]在本發(fā)明一實(shí)施例中,真空延伸腔室732包括與上文結(jié)合真空延伸腔室707描述的架子類(lèi)似的架子(未圖示)。直接或間接連接至移送室733的處理腔室可將基板或基板固持件儲(chǔ)存于架子上。
[0091]在一個(gè)實(shí)施例中,群集工具700可經(jīng)配置以執(zhí)行硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器基板制造過(guò)程。處理腔室711可為經(jīng)配置以在PVD制程之前執(zhí)行清潔制程的預(yù)清潔腔室。處理腔室713可為經(jīng)配置以將磁性材料薄膜沉積于一個(gè)或多個(gè)基板上的PVD腔室,其中可同時(shí)處理多個(gè)基板。PVD腔室713可經(jīng)配置以在同一腔室中藉由兩個(gè)不同PVD制程來(lái)沉積軟磁膜及軟磁膜上方的磁膜。處理腔室735、736、737可經(jīng)調(diào)適以圖案化、處理及涂布硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器基板。舉例而言,在一個(gè)實(shí)施例中,處理腔室735可為物理壓印腔室,腔室736可為離子注入及抗蝕劑剝離腔室,且腔室737可為藉由CVD或PECVD制程來(lái)涂布基板的涂布腔室。
[0092]基板載體(諸如載體741)可與任何處理架構(gòu)一起使用以使得能夠同時(shí)處理多個(gè)基板(諸如基板742)。在一個(gè)實(shí)施例中,基板載體可為能夠耐受由本文描述的制程所產(chǎn)生的處理環(huán)境的大體上硬質(zhì)材料的薄片。在一些實(shí)施例中載體可為玻璃或娃鍛還。在其他實(shí)施例中,載體可為陶瓷或復(fù)合材料(諸如碳復(fù)合物)。在一些實(shí)施例中,載體可為涂布抗制程材料的鍛坯(諸如,玻璃涂布或陶瓷涂布的鍛坯)。載體可為通常用于半導(dǎo)體制造過(guò)程的300_基板。在一些實(shí)施例中,載體可經(jīng)成形以有助于基板的處理及處置。舉例而言,載體可具有凸起或降低部分以有助于操縱安置于載體上的個(gè)別基板。在一個(gè)實(shí)施例中,載體上的每一基板位點(diǎn)可具有圍繞該位點(diǎn)形成的溝道以允許具有抓持延伸部分的機(jī)器人接觸安置于該位點(diǎn)上的基板的邊緣。在另一實(shí)施例中,載體可具有形成于基板位點(diǎn)的中心的凹陷以允許具有抓持延伸部分的機(jī)器人接觸具有中心開(kāi)口的基板的內(nèi)部邊緣。在一些實(shí)施例中,可降低載體上的基板位點(diǎn)以防止當(dāng)傳送載體時(shí)基板在載體上移動(dòng)。
[0093]通常,在密封腔室中處理基板,該密封腔室具有用于支撐安置于其上的基板的臺(tái)座。臺(tái)座可包括基板支撐件,該基板支撐件具有安置于其中的電極以在處理期間靜電地固持基板抵靠基板支撐件。對(duì)于耐受較高腔室壓力的制程而言,臺(tái)座或者可包括具有與真空源連通的開(kāi)口的基板支撐件以在處理期間牢固地固持基板或基板固持件抵靠基板支撐件。
[0094]可在腔室711、713、735、736或737中的任一個(gè)中執(zhí)行的制程包括沉積、注入及熱處理制程,及其他制程。在一個(gè)實(shí)施例中,腔室(諸如,腔室711、713、735、736或737中的任一個(gè))經(jīng)配置以在一個(gè)基板上或同時(shí)在多個(gè)基板上執(zhí)行濺射制程。濺射制程可用以沉積本文論述的磁層中的任一個(gè)。通常包含待在基板上沉積的材料的靶材經(jīng)支撐處于基板上方(通常固定至腔室的頂部)。在基板與靶材之間供應(yīng)由氣體(諸如氬)形成的等離子體。靶材經(jīng)偏壓,進(jìn)而使得等離子體內(nèi)的離子朝向靶材加速。沖擊靶材的離子使得材料自靶材脫離。脫離的材料經(jīng)吸引朝向基板且在基板上沉積一材料膜。第二腔室可另外經(jīng)配置以執(zhí)行如本文別處描述的改性制程以改變沉積于鄰接腔室中的磁層的磁性性質(zhì)。第三腔室可經(jīng)配置以藉由化學(xué)氣相沉積制程來(lái)沉積保護(hù)層或潤(rùn)滑層中的一個(gè)或多個(gè),該化學(xué)氣相沉積制程可為等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積制程。
[0095]在另一實(shí)施例中,可將磁層沉積于單獨(dú)工具中,且隨后將基板移送至群集工具(諸如第7圖中展示的群集工具)以在一腔室中遮蔽、在第二腔室中表面改性且在第三腔室中沉積保護(hù)層及潤(rùn)滑層。
[0096]如第7圖中所示,若腔室經(jīng)配置以在基板固持件上處理多個(gè)基板,則可藉由翻轉(zhuǎn)在兩個(gè)主表面上處理基板。在一個(gè)實(shí)施例中,可藉由用第二基板固持件覆蓋基板來(lái)執(zhí)行安置于第一基板固持件上的多個(gè)基板的翻轉(zhuǎn),該第二基板固持件與該第一基板固持件大體上相同且與其適當(dāng)對(duì)準(zhǔn)以形成基板翻轉(zhuǎn)總成。裝有葉片的機(jī)器人可牢固地握取基板翻轉(zhuǎn)總成、圍繞基板翻轉(zhuǎn)總成的直徑軸線(xiàn)使基板翻轉(zhuǎn)總成旋轉(zhuǎn)180°且隨后移除第一基板固持件,使得基板安置于已翻轉(zhuǎn)的第二基板固持件上以暴露每一基板的先前隱藏的主表面。在另一實(shí)施例中,機(jī)器人葉片(諸如,第3C圖中圖示的機(jī)器人葉片)可用以在基板的外部邊緣處握取每一基板,其中指狀物330在與由基板形成的平面大體上共面的方向上延伸??山逵蓢@由基板的直徑所界定的軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)180°來(lái)翻轉(zhuǎn)基板。[0097]在一個(gè)實(shí)施例中,中央機(jī)器人709及734中的一個(gè)或多個(gè)可經(jīng)配置以翻轉(zhuǎn)個(gè)別基板或基板固持件。機(jī)器人可裝配有基板處置延伸部分(諸如,結(jié)合第3C圖及第3D圖描述的延伸部分),且可將延伸部分可旋轉(zhuǎn)地附著至機(jī)器人的個(gè)別機(jī)械臂以有助于圍繞基板的直徑使基板旋轉(zhuǎn)。另外,機(jī)器人可裝配有延伸部分且一起翻轉(zhuǎn)基板載體以同時(shí)翻轉(zhuǎn)安置于其中的所有基板,這些延伸部分經(jīng)設(shè)計(jì)以對(duì)兩個(gè)基板載體施加壓縮力,這兩個(gè)基板載體具有安置于其中的基板。
[0098]第8圖為根據(jù)一實(shí)施例的多腔室處理系統(tǒng)800的俯視圖。處理系統(tǒng)包括具有側(cè)壁822的移送室824,側(cè)壁822較佳地由一片材料(諸如鋁)加工或以其他方式制造。在操作期間蓋子(未圖示)支撐于側(cè)壁822上以形成真空外殼。移送室824的側(cè)壁822支撐處理腔室806及負(fù)載鎖定腔室812。側(cè)壁822在每一側(cè)面上界定至少兩個(gè)通道810,經(jīng)由通道810提供至系統(tǒng)上其他腔室的入口。處理腔室806及負(fù)載鎖定腔室812中的每一個(gè)包括一個(gè)或多個(gè)狹縫閥開(kāi)口及狹縫閥,狹縫閥使得處理腔室806、負(fù)載鎖定腔室812與移送室824之間能夠連通,同時(shí)亦在此等腔室中的每一個(gè)內(nèi)提供環(huán)境的真空隔離以使得能夠在系統(tǒng)內(nèi)形成分段式真空。移送室824的底部826界定中心通道(未圖示),在該中心通道中基板處置器820(諸如,機(jī)器人總成)延伸且安裝至移送室824的底部。另外,底部826界定多個(gè)通道814,經(jīng)由這些通道一或多個(gè)狹縫閥致動(dòng)器(未圖示)延伸且經(jīng)可密封地安裝。氣體凈化口 816經(jīng)由移送室824的底部826得以安置以在向下泵送期間提供凈化氣體。
[0099]處理系統(tǒng)800包括前端承載區(qū)域802,在前端承載區(qū)域802中容器809經(jīng)支撐以用于處置基板或基板固持件。基板處置器813自容器809擷取基板或基板固持件及將基板或基板固持件裝載至負(fù)載鎖定腔室812中。使用負(fù)載鎖定腔室812以有助于經(jīng)由移送室側(cè)壁822中通道814中的兩個(gè)通道來(lái)將基板輸入移送室824及自移送室824輸出基板。后端單元808為處理系統(tǒng)800提供公用支持,諸如功率產(chǎn)生器、功率分配及氣體分配。
[0100]處理系統(tǒng)800支持耦合至移送室824的側(cè)壁822的多個(gè)基板處理室806。每一處理腔室可經(jīng)配置以執(zhí)行若干基板處理操作(諸如,圖案化、注入、藉由濺射的沉積及藉由化學(xué)氣相沉積(可為等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積)的沉積)中的一個(gè),以及其他基板制程(包括清潔及定向)。在一些實(shí)施例中,腔室806中的至少一個(gè)被配置為離子轟擊腔室(諸如,第5圖的腔室)。
[0101]在一個(gè)實(shí)施例中,處理系統(tǒng)800包括經(jīng)配置以沉積具有所需磁性性質(zhì)的層的一個(gè)或多個(gè)物理氣相沉積腔室??蓪⑦@種腔室配置為濺射腔室,濺射腔室具有基板支撐件及位于基板支撐件上方的濺射靶材??蓪⑺写艑映练e于一腔室中,或可將腔室專(zhuān)用于沉積為磁層的每一材料。舉例而言,可將軟磁層沉積于第一腔室806中且將磁性記錄層沉積于第二腔室806中。
[0102]第8圖的基板處置器820為經(jīng)耦合的縱列式機(jī)器人,該機(jī)器人可操作以同時(shí)沉積一個(gè)基板或基板固持件且自一對(duì)縱列式處理腔室806中的每一個(gè)或縱列式負(fù)載鎖定腔室812擷取一個(gè)基板或基板固持件。在一可替換實(shí)施例中,可用一對(duì)未耦合的單一處置器來(lái)替代經(jīng)耦合的縱列式處置器820,以使得能夠獨(dú)立操作成縱列式對(duì)的兩個(gè)腔室806。這種未耦合的處置器將使得能夠自成縱列式對(duì)的兩個(gè)腔室806中的一個(gè)腔室806擷取基板或基板固持件且將該基板或基板固持件沉積于成同一縱列式對(duì)的兩個(gè)腔室806中的另一腔室806中。另外,這種未耦合的單一處置器可經(jīng)配置以具有第3C圖或第3D圖的裝置以使得能夠在處理系統(tǒng)800中操縱安置于基板載體上的多個(gè)基板中的單一基板。又,如本文所描述,每一未耦合的單一處置器可經(jīng)配置以圍繞基板或基板載體的直徑使每一基板或基板載體旋轉(zhuǎn)。
[0103]在一個(gè)實(shí)施例中,處理系統(tǒng)800包括一個(gè)或多個(gè)物理圖案化腔室,這些腔室經(jīng)配置以藉由物理圖案移送或壓印制程在一個(gè)或多個(gè)基板上產(chǎn)生經(jīng)圖案化的掩模??蓪⒔?jīng)圖案化的模板提供給待涂布抗蝕劑材料的第一腔室806,且可在第二腔室806中將該經(jīng)圖案化的模板施加于一個(gè)或多個(gè)基板以移送經(jīng)圖案化的抗蝕劑且隨后將抗蝕劑溶解。
[0104]可包括于處理系統(tǒng)800中的其他類(lèi)型的腔室806為翻轉(zhuǎn)腔室、用于在磁性圖案化制程后在基板上沉積保護(hù)層及潤(rùn)滑層的化學(xué)氣相沉積腔室、濕式清潔腔室及熱處理腔室,在翻轉(zhuǎn)腔室中可藉由本文描述的技術(shù)中的任一種來(lái)翻轉(zhuǎn)承載多個(gè)基板的基板固持件。
[0105]在一個(gè)實(shí)施例中,提供具有多個(gè)腔室組的處理系統(tǒng)(諸如,處理系統(tǒng)800)。第一腔室組可經(jīng)配置以用于在承載于基板載體上的一個(gè)或多個(gè)基板上形成具有磁性性質(zhì)的一個(gè)或多個(gè)層。舉例而言,第一腔室組可為濺射腔室。第二腔室組可經(jīng)配置以用于將經(jīng)圖案化的抗蝕劑層涂覆于承載于基板載體上的基板。第二腔室組可包括經(jīng)配置以將抗蝕劑材料涂覆于經(jīng)圖案化的模板的腔室及用于將經(jīng)涂布的模板施加于一個(gè)或多個(gè)基板的腔室。第三腔室組可經(jīng)配置以用于改變具有涂覆于其的經(jīng)圖案化的抗蝕劑材料的基板的磁性性質(zhì)、移除抗蝕劑及涂布基板。第三腔室組可包括離子注入腔室、等離子體腔室及CVD腔室。
[0106]第7圖及第8圖的配置允許執(zhí)行多個(gè)基板處理步驟而不破壞真空或?qū)⒒灞┞队诳諝?。在處理期間可將第7圖的移送室708及第8圖的移送室824保持處于真空下,以允許在腔室間移送基板(其可能在基板固持件上)以用于處理。在一個(gè)實(shí)施例中,可在一腔室中在基板上形成一個(gè)或多個(gè)磁層,可在另一腔室中圖案化該一個(gè)或多個(gè)磁層,且可在另一腔室中將該一個(gè)或多個(gè)磁層暴露于粒子或能量以產(chǎn)生磁性圖案,所有這些操作皆不破壞真空。
[0107]在一個(gè)實(shí)施例中,處理系統(tǒng)(諸如,處理系統(tǒng)800)可具有耦合至該處理系統(tǒng)的六個(gè)處理腔室,處理腔室具有單一基板處置機(jī)器人,該機(jī)器人經(jīng)配置以操縱安置于基板載體上的個(gè)別基板或載體本身且翻轉(zhuǎn)基板或載體。在一個(gè)實(shí)施例中,六個(gè)處理腔室可為濕式清潔腔室、濺射腔室、物理壓印腔室、離子注入腔室、抗蝕劑剝離腔室及CVD腔室,該CVD腔室可為等離子體增強(qiáng)CVD腔室。在此實(shí)施例中,可連續(xù)地在每一腔室中處理具有安置于其上的多個(gè)基板的基板載體以產(chǎn)生如本文所述的硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器基板。在一些實(shí)施例中,可使用基板支撐件將基板安置于腔室中,該等基板支撐件將每一基板的兩個(gè)主表面同時(shí)暴露于處理環(huán)境。
[0108]第9A圖及第9B圖為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的基板載體900的圖解說(shuō)明。第9A圖以透視圖展示基板載體900,且第9B圖展示耦合至支撐件910的基板載體900。基板載體900具有用于在其上安置基板的多個(gè)基板位點(diǎn)902。在第9A圖的實(shí)施例中,將基板位點(diǎn)902圖不為載體900的凹區(qū)。每一基板位點(diǎn)902具有接觸部分904以用于使基板穩(wěn)定?;鍖⑼ǔlo置于接觸部分904上,且朝向凹位點(diǎn)902的輪緣向外延伸,進(jìn)而在基板的下方產(chǎn)生空腔。
[0109]第9B圖以橫截面圖示耦合至支撐件910的載體900。接觸部分904具有延伸部分906以用于與基板中心處的開(kāi)口緊密配合。載體900亦具有經(jīng)由接觸部分904安置的多個(gè)導(dǎo)管908。導(dǎo)管908與類(lèi)似地安置于支撐件910中的導(dǎo)管912形成流體連通。導(dǎo)管912及導(dǎo)管908提供用于將冷卻介質(zhì)施加于安置于基板位點(diǎn)902中的每一基板的下的空腔的構(gòu)件。對(duì)于本文描述的可能需要冷卻基板的制程而言,可經(jīng)由導(dǎo)管912及導(dǎo)管908將冷卻氣體提供給基板的后側(cè)。在一個(gè)實(shí)施例中,改變基板的磁表面可將其溫度增大至足以降級(jí)抗蝕劑材料或威脅磁層的完整性的水平。在此實(shí)施例中,在處理期間可藉由將冷卻非反應(yīng)性氣體(諸如,氦、氬、氫或氮)應(yīng)用于基板來(lái)冷卻基板。
[0110]在基板載體的一可替換實(shí)施例中,基板位點(diǎn)可為載體的原本平坦表面上方的突出物。突出物可經(jīng)成形以與基板中的開(kāi)口緊密配合,以使得將基板固持于載體的平坦表面上方。突出物可包含與上文所述用于冷卻每一基板的后側(cè)的導(dǎo)管類(lèi)似的導(dǎo)管。
[0111]在第9B圖的基板載體中,將導(dǎo)管908圖示為以與接觸部分904的主軸成90?的角度自接觸部分904向外射出氣體。在可替換實(shí)施例中,導(dǎo)管908可裝配有噴嘴來(lái)以任何所需方式使氣體流成形或?qū)б龤怏w流。舉例而言,噴嘴可以一向上角度朝向基板使氣體轉(zhuǎn)向。在一可替換實(shí)施例中,可形成具有向上角度的導(dǎo)管904以朝向基板導(dǎo)引冷卻氣體。[0112]在另一實(shí)施例中,可藉由離子注入來(lái)均勻地非晶化磁化層而無(wú)需使用經(jīng)圖案化的掩模。隨后可用熱能或其他經(jīng)導(dǎo)引的能量來(lái)選擇性地處理非晶層以根據(jù)圖案再磁化磁化層的磁疇。在一些實(shí)施例中,可根據(jù)圖案藉由用經(jīng)導(dǎo)引的能量處理來(lái)再結(jié)晶磁化層的部分。將經(jīng)導(dǎo)引的能量圖案化且將基板暴露于經(jīng)圖案化的能量。在暴露于能量的基板的區(qū)域中,原子重組為結(jié)晶矩陣,進(jìn)而形成由非磁性、非晶區(qū)域隔開(kāi)的磁疇。
[0113]在一個(gè)實(shí)施例中,將具有磁化層的基板安置于處理腔室中。將磁化層暴露于等離子體以使磁化層的磁性性質(zhì)自第一值改變至第二值。將經(jīng)圖案化的能量導(dǎo)引至磁化層上以將層的部分暴露于能量。形成于能量中的圖案根據(jù)待在層的表面中定義的磁疇在層的表面上形成能通量的局部變化。能量將磁性性質(zhì)自第二值改變至第三值,進(jìn)而根據(jù)在能量中顯影的圖案將暴露于能量的區(qū)域與未暴露于能量的區(qū)域區(qū)分開(kāi)。在一些實(shí)施例中,暴露于能量的區(qū)域經(jīng)至少部分地再結(jié)晶,且其晶體結(jié)構(gòu)與未暴露于能量的區(qū)域的晶體結(jié)構(gòu)不同。在其他實(shí)施例中,將磁化表面的部分暴露于經(jīng)圖案化的能量大體上復(fù)原磁性性質(zhì)。在一些實(shí)施例中,磁性性質(zhì)的第三值并非顯著地不同于第一值,以使得在暴露于經(jīng)圖案化的能量之后,磁化層包含具有具第一值的磁性性質(zhì)的磁疇,該磁疇由其中磁性性質(zhì)具有不同于第一值的第二值的磁疇隔開(kāi)。
[0114]可將離子部分地注入磁化層或注入磁化層的各處。在多數(shù)實(shí)施例中,將會(huì)注入磁化層穿過(guò)至少約其厚度的50%,至高達(dá)其厚度的100%。在約IO15CnT2與約IO18CnT2之間的劑量通常足以大體上減小或消除磁化層的磁性性質(zhì)。
[0115]可使用電磁能、聚焦離子或電子束將經(jīng)圖案化的能量輸送至基板。如在本領(lǐng)域中已知,可使用激光場(chǎng)發(fā)射極陣列形成經(jīng)圖案化的電磁能,該激光場(chǎng)發(fā)射極陣列系由根據(jù)所需圖案隔開(kāi)的發(fā)射極形成。由場(chǎng)發(fā)射極陣列所產(chǎn)生的光束圖案可隨后藉由通過(guò)透鏡來(lái)聚焦以達(dá)成所需尺寸及能量分配。舉例而言,可使用一個(gè)或多個(gè)透鏡來(lái)使激光發(fā)射極的陣列聚焦20倍以在每一側(cè)面上產(chǎn)生Icm的激光光束陣列,每一光束具有約50nm的尺寸且與其相鄰光束間隔約50nm的距離,該激光發(fā)射極的陣列在每一側(cè)面上組織為20cm的直線(xiàn)陣列,其中每一發(fā)射極發(fā)射約I μ m寬度的激光光束且與其相鄰發(fā)射極間隔約I μ m的距離。視激光的波長(zhǎng)而定,可使用衍射光柵多路傳輸單一激光光束以產(chǎn)生激光的直線(xiàn)圖案。
[0116]在其他實(shí)施例中,如在本領(lǐng)域中已知,電子發(fā)射極的場(chǎng)陣列可用以發(fā)射經(jīng)圖案化的電子束。與上述激光實(shí)施例類(lèi)似,可使用一個(gè)或多個(gè)靜電透鏡將經(jīng)圖案化的電子束陣列聚焦至所需尺寸及分配?;蛘?,可使用金屬箔膜將單一電子束多路傳輸為衍射矩陣。
[0117]最后,可在等離子體腔室中產(chǎn)生離子,該等離子體腔室具有多孔板以產(chǎn)生離子流的漫射圖案,可使用一個(gè)或多個(gè)靜電透鏡使該等離子流聚焦。
[0118]根據(jù)上文所述實(shí)施例產(chǎn)生的經(jīng)圖案化的能量經(jīng)導(dǎo)引至基板的非晶化層。改變基板與經(jīng)圖案化的能量的相對(duì)位置以暴露待處理的基板的所有區(qū)域。舉例而言,將基板的第一區(qū)域暴露于經(jīng)圖案化的能量,隨后將基板的第二區(qū)域暴露于經(jīng)圖案化的能量。根據(jù)圖案相繼處理待暴露的區(qū)域以實(shí)現(xiàn)再磁化。在一些實(shí)施例中,可同時(shí)處理基板的多個(gè)區(qū)域。舉例而言,可定義基板的象限,且使用四種單獨(dú)能源以將經(jīng)圖案化的能量同時(shí)導(dǎo)引至基板的四個(gè)不同區(qū)域。在其他實(shí)施例中,可使用本文描述的方法及裝置在一個(gè)腔室中同時(shí)處理多個(gè)基板。
[0119]在一些實(shí)施例中,可脈沖發(fā)送經(jīng)圖案化的能量。在一個(gè)實(shí)施例中,如上文所述,可脈沖發(fā)送激光源或場(chǎng)激光源以產(chǎn)生經(jīng)脈沖圖案化的能量。每一脈沖根據(jù)圖案部分地再磁化基板的區(qū)域。亦可脈沖發(fā)送電子束源或場(chǎng)電子束源。在一些實(shí)施例中,因?yàn)榭稍谳斔拖乱幻}沖之前經(jīng)由磁化層消散與每一脈沖相關(guān)聯(lián)的能量,進(jìn)而避免能量累積及穿過(guò)欲保留未經(jīng)處理的層的區(qū)域的高通量能量消散,所以經(jīng)脈沖發(fā)送的能量將受到青睞。
[0120]實(shí)例
[0121]進(jìn)行實(shí)驗(yàn)以判定在給定偏壓下抗蝕劑對(duì)氦及硼離子的離子阻塞性質(zhì)。
[0122]實(shí)例1-氦注入
[0123]用鐵鎳合金軟磁層濺射玻璃基板至約IOOnm的厚度。將鈷鉻鉬合金磁性薄膜層濺射于鐵鎳合金軟磁層上至約20nm的厚度。藉由將氦氣提供至處理腔室中使如上文所述制備的樣品經(jīng)受含氦離子的等離子體。處理腔室壓力約為15毫托爾,RF偏壓約為2kV,電源功率約為500W,以約300SCCm的流率提供氦氣且注入時(shí)間約為25秒。發(fā)現(xiàn)氦離子穿透厚度高達(dá)約85nm的抗蝕劑層。以此方式進(jìn)行的氦離子的注入將經(jīng)暴露部分的飽和磁通量密度自1.36特斯拉(T)降低至0.1T。盡管未用于此實(shí)例,但是可與氦一起提供第二氣體以有助于等離子體形成。舉例而言,除氦氣之外,亦可以約16SCCm的流率提供氬氣。
[0124]在氦注入之后,樣品經(jīng)受熱退火以分析經(jīng)注入層的穩(wěn)定性。在真空下在約5托爾至約10托爾的壓力下在約100°C與約200°C下執(zhí)行熱退火歷時(shí)約一小時(shí)。在100°C下的熱退火進(jìn)一步將經(jīng)注入?yún)^(qū)域的飽和通量密度降低至約0.01T,且在200°C下的熱退火進(jìn)一步將飽和通量密度降低至約0.03T。因此,在藉由離子注入進(jìn)行磁性改變之后的熱退火制程進(jìn)一步增大基板的處理區(qū)域與未處理區(qū)域之間的磁性性質(zhì)的差異。
[0125]實(shí)例2-硼注入
[0126]與實(shí)例I中使用的樣品類(lèi)似的樣品經(jīng)受硼離子注入。藉由對(duì)含有樣品的處理腔室提供BF3氣體來(lái)使如上文所述制備的樣品經(jīng)受含硼離子的等離子體。處理腔室壓力保持于約15毫托爾,RF偏壓約為9kV,電源約為500W,以約300sccm的流率提供BF3氣體且注入時(shí)間約為20秒。發(fā)現(xiàn)硼離子穿透厚度高達(dá)約65nm的抗蝕劑層,且以恒定濃度進(jìn)一步穿透深度高達(dá)約IOnm的磁層,從而在此后減小。如在實(shí)例I中,在此實(shí)例中亦可使用氬氣以補(bǔ)充等離子體形成。經(jīng)注入的硼離子將樣品的飽和通量密度自約1.36T降低至約0.5T,降低了超過(guò)50%。[0127]自以上實(shí)例明顯看出:停止使受激離子穿透抗蝕劑層所需的抗蝕劑厚度取決于經(jīng)注入物質(zhì)、制程參數(shù)及離子至磁性薄膜中的所要穿透深度。隨著經(jīng)選擇用于注入的區(qū)域的尺寸減小,抗蝕劑層的厚度亦減小以允許有效圖案化。由于抗蝕劑厚度減小,故抗蝕劑層可能不再能夠有效地遮蔽基板表面的部分。
[0128]此狀況可藉由將摻雜劑(諸如,含硅化合物)添加至抗蝕劑來(lái)克服,該抗蝕劑增大對(duì)帶電離子的穿透的抗性??捎靡栽龃髮?duì)帶電離子的穿透的抗性的其他摻雜劑包括含有硫及磷的化合物。在一個(gè)實(shí)施例中,可添加納米粒子以調(diào)整對(duì)帶電離子的穿透的抗性。舉例而言,可以此方式使用氧化招(A1203)、二氧化娃(SiO2)、二氧化鋪(CeO2)及二氧化鈦(TiO2)的納米粒子。
[0129]自以上實(shí)例明顯看出:不同元素物質(zhì)基于制程參數(shù)及離子至磁性薄膜中的所要穿透深度而對(duì)磁性性質(zhì)具有不同影響。舉例而言,可有利地使用一種或多種元素來(lái)改變磁膜的磁性性質(zhì)。在一個(gè)實(shí)施例中,氦與硼的組合可提供額外益處。舉例而言,藉由使用較小偏壓,具有較小分子量的氦可較深地穿透至磁性薄膜中并改變磁性性質(zhì)。具有較高分子量的硼可用于氦的穿透之前、氦的穿透之后或氦的穿透同時(shí),以進(jìn)一步影響磁性薄膜的磁性性質(zhì)且同時(shí)充當(dāng)用于阻止氦離子隨時(shí)間而自磁性薄膜排泄的阻障。
[0130]盡管已描述氦與硼的組合,但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將了解可依次或同時(shí)使用元素的各種其他排列及組合,以導(dǎo)出磁性性質(zhì)及有利于保留且增強(qiáng)經(jīng)改變的磁性性質(zhì)的其他性質(zhì)。自以上實(shí)例亦明顯看出:可使用不同元素物質(zhì)來(lái)改變磁性薄膜的磁性性質(zhì)。舉例而言,可使用含有增加薄膜的磁性性質(zhì)的元素(諸如鉬)的化合物。
[0131]本發(fā)明的實(shí)施例可應(yīng)用于且并入各種類(lèi)型的磁性記錄介質(zhì)。舉例而言,可使用具有粒狀磁結(jié)構(gòu)的記錄介質(zhì)。又,可使用多層磁性薄膜??膳c經(jīng)圖案化的介質(zhì)一起使用亦為連續(xù)磁膜的磁性薄膜。經(jīng)圖案化的介質(zhì)可為位元圖案化介質(zhì)或磁軌圖案化介質(zhì)。在一個(gè)實(shí)施例中,磁性薄膜可由適合于熱輔助磁性記錄的高各向異性磁性材料制成。
[0132]根據(jù)本文描述的實(shí)施例處理的基板將具有具第一磁性特征的第一多個(gè)磁疇及具有第二磁性特征的第二多個(gè)磁疇。該第一特征與該第二特征將可測(cè)地不同。舉例而言,第一磁性特征可為非零磁化率或磁場(chǎng),而第二磁性特征實(shí)質(zhì)上無(wú)磁場(chǎng)或磁化率。或者,兩個(gè)磁性特征可為可測(cè)不同的非零磁場(chǎng)或磁化率。這些磁疇將具有與基板的表面平行且不超過(guò)約50nm的尺寸(諸如,不超過(guò)約25nm)。此外,這種基板將在該第一多個(gè)磁疇及該第二多個(gè)磁疇的至少一部分中具有可量測(cè)量的一種或多種元素,這些元素來(lái)自由以下諸元素組成的群:氦、氫、氧、氮、硼、磷、砷、氟、硅、鉬、鋁及氬。一些基板將僅在該第一多個(gè)磁疇或第二多個(gè)磁疇(而非兩者)中具有可量測(cè)量的上述元素中的一種或多種。其他基板將在該第一多個(gè)磁疇與第二多個(gè)磁疇中具有可量測(cè)量的這些元素中的一種或多種。
[0133]盡管上述內(nèi)容針對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例,但可在不脫離本發(fā)明的基本范疇的情況下設(shè)計(jì)本發(fā)明的其他及更多實(shí)施例。
【權(quán)利要求】
1.一種在一個(gè)或多個(gè)基板的磁化表面上產(chǎn)生磁疇的圖案的方法,包括以下步驟: 將掩模應(yīng)用于所述磁化表面的至少一部分以形成所述表面的遮蔽部分及未遮蔽部分; 藉由將所述基板浸潰于等離子體中來(lái)改變所述磁化表面的所述未遮蔽部分的磁性特征,其中所述等離子體包含平均能量在約0.2keV與約4.8keV之間的離子;及 移除所述掩模。
2.如權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,所述離子包含一種或多種選自下列所組成的群組的元素:氦、氫、氧、氮、硼、氟、気、娃、鉬、招、磷。
3.如權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,所述離子的平均能量在約2.0keV與約4.0keV 之間。
4.如權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,兩個(gè)或兩個(gè)以上基板被同時(shí)處理。
5.如權(quán)利要求4所述的方法,其特征在于,改變所述磁化表面的所述未遮蔽部分的磁性性質(zhì)的步驟包含實(shí)質(zhì)上將所述未遮蔽部分去磁。
6.一種形成硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的磁性介質(zhì)的方法,包含以下步驟: 在基板的至少兩個(gè)主表面上形成磁層; 在所述基板的所述至少兩個(gè)主表面上的所述磁層上方形成經(jīng)圖案化的掩模,以形成所述磁層的遮蔽部分及未遮蔽部分;及 藉由將所述基板浸潰于等離子體中來(lái)改變所述基板的所述至少兩個(gè)主表面的所述未遮蔽部分的磁性性質(zhì)。
7.如權(quán)利要求6所述的方法,其特征在于,多個(gè)基板在一個(gè)腔室中同時(shí)處理。
8.如權(quán)利要求7所述的方法,其特征在于,將每一基板的兩個(gè)主表面相繼暴露于一處理環(huán)境。
9.如權(quán)利要求6所述的方法,其特征在于,所述基板浸潰于所述等離子體中歷時(shí)約60秒或更少的一持續(xù)時(shí)間。
10.如權(quán)利要求8所述的方法,其特征在于,進(jìn)一步包含翻轉(zhuǎn)每一基板。
11.一種基板,包含: 磁化層,所述磁化層具有含有第一磁性特征的第一多個(gè)磁疇及含有可測(cè)地不同于所述第一磁性特征的第二磁性特征的第二多個(gè)磁疇,其中所述第一多個(gè)磁疇和所述第二多個(gè)磁疇中的每一磁疇的尺寸與所述基板所界定的平面平行且不超過(guò)約50nm ; 保護(hù)層,所述保護(hù)層與所述磁化層鄰接 '及 潤(rùn)滑層,所述潤(rùn)滑層與所述保護(hù)層鄰接。
12.如權(quán)利要求11所述的基板,其特征在于,所述磁疇的尺寸不超過(guò)約25nm。
13.如權(quán)利要求11所述的基板,其特征在于,所述第一多個(gè)磁疇和所述第二多個(gè)磁疇中的至少一部分包含選自由下列所組成的群組的元素:氦、氫、氧、氮、硼、磷、砷、氟、硅、鉬、招及U。
【文檔編號(hào)】G11B5/82GK103824569SQ201410088408
【公開(kāi)日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2010年2月12日 優(yōu)先權(quán)日:2009年2月27日
【發(fā)明者】M·A·孚德, J·紐曼, J·A·馬林, D·J·霍夫曼, S·莫法特, S·文哈弗貝克 申請(qǐng)人:應(yīng)用材料公司