用于hdd位元圖案化介質(zhì)圖案轉(zhuǎn)印的圖案強(qiáng)化的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本文描述的實施方式大體涉及用于制造磁性介質(zhì)的方法和裝置。更具體來說，本 文描述的實施方式涉及用于在磁致激活表面中形成磁特性圖案的方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 磁性介質(zhì)是重要的信息存儲裝置，所述裝置的突出實例是硬盤驅(qū)動器和磁性存儲 裝置（比如MRAM)。磁性介質(zhì)一般以具有可尋址的磁特性圖案的表面為特征，所述磁特性圖 案使得能夠?qū)崿F(xiàn)所述表面的可檢測性質(zhì)的局部變化。通常，磁致激活材料的疇是由磁致失 活材料的疇分隔的，以便一個疇的磁特性（比如殘留磁性）可變得不同于相鄰疇的磁特性。
[0003] 磁性介質(zhì)的存儲密度隨時間推移不可阻擋地上升。當(dāng)存儲密度上升時，可尋址疇 的尺寸減小，并且分隔疇發(fā)展成更小。這種趨勢造成了維持分隔和疇的可尋址性的挑戰(zhàn)。例 如，當(dāng)磁疇發(fā)展成更小且同時更靠近時，維持存在于所述疇中的磁場的可檢測分隔變得更 加困難。由于存儲密度已經(jīng)超過了lTb/in2界限，已出現(xiàn)磁性表面的位元圖案化作為進(jìn)一 步高密度化的有希望途徑，但是這種途徑的疇尺寸小于50nm，所以普通的圖案化技術(shù)（比 如光刻法）是無用的。
[0004] 目前使用納米壓印圖案化來在磁致激活表面上形成小于50nm的特征結(jié)構(gòu)。將可 固化的掩模材料（通常是無定形碳材料）的膜施加到具有磁致激活表面的基板上。所述膜 通常壓印有圖案并且隨后被固化以形成圖案化掩模，所述圖案化掩?？删哂行∮趌〇nm的 特征結(jié)構(gòu)。這樣的圖案化掩模為在磁致激活表面中產(chǎn)生磁特性圖案的圖案化操作形成了基 礎(chǔ)。
[0005] 硬模往往施加在磁致激活表面與圖案化的掩模之間。所述硬模通過蝕穿所述圖案 化的掩模而被圖案化，并且所述硬模提供了更加穩(wěn)固的掩模材料，以用于在基板上產(chǎn)生磁 性圖案的后續(xù)工藝。在很多情況下，用來改變基板磁特性的工藝涉及等離子體注入，等離子 體注入可剝蝕軟掩模材料，從而改變在所述軟掩模材料中形成的圖案。相較于以上所述的 圖案化的掩模，所述硬模提供對等離子體環(huán)境更好的抵抗。
[0006] 然而，所述硬模并非完美的。對于非常小的特征結(jié)構(gòu)，在例如等離子體注入圖案化 工藝期間觀測到的無定形碳硬模的剝蝕足以致使小型疇的磁特性變得無法辨別。因此，存 在對更好的圖案化材料、工藝和裝置的持續(xù)需要，以用于圖案化磁性介質(zhì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本文描述的實施方式公開了一種圖案化基板的方法，所述方法包括：在基板的磁 致激活表面上形成金屬氮化物膜，圖案化所述金屬氮化物膜以形成被磁致激活表面的無保 護(hù)的疇分隔的磁致激活表面的受保護(hù)疇，通過用等離子體處理所述基板來改變所述磁致激 活表面的無保護(hù)疇的磁特性，以及去除所述金屬氮化物膜以形成具有磁特性圖案的基板表 面。所述金屬氮化物膜可為氮化鈦、氮化鋁、氮化鉭、氮化鎢或者以上各物質(zhì)的任意組合，并 且可以通過納米壓印工藝、使用對蝕刻所述金屬氮化物層的化學(xué)品基本上惰性的圖案負(fù)性 材料（patternnegativematerial)來圖案化。隨后用腐蝕性的濕式剝離工藝去除所述金 屬氮化物層。
[0008] 本文描述的實施方式還公開了用于在基板上形成具有磁特性圖案的磁致激活層 的裝置，所述裝置包括PVD腔室、物理圖案化腔室、蝕刻腔室以及等離子體浸沒腔室。所述 裝置可為群集工具或者線性構(gòu)造，并且可包含真空和非真空處理。所述裝置還可包括濕式 剝離腔室或模塊。
【附圖說明】
[0009] 為了能詳細(xì)理解本發(fā)明的上述特征，可通過參照實施方式獲得上文簡要概述的本 發(fā)明的更具體的描述，一些實施方式圖示于附圖中。然而，應(yīng)注意，附圖僅圖示本發(fā)明的典 型實施方式，且因此不應(yīng)被視為對本發(fā)明范圍的限制，因為本發(fā)明可允許其他等同有效的 實施方式。
[0010] 圖1是流程圖，概述根據(jù)一個實施方式的在基板中形成磁特性圖案的方法。
[0011] 圖2是根據(jù)一個實施方式的能夠執(zhí)行圖1的全部或部分方法的裝置的平面圖。
[0012] 圖3是根據(jù)另一實施方式的裝置的平面圖。
[0013] 圖4是根據(jù)又另一實施方式的裝置的平面圖。
【具體實施方式】
[0014] 本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了用于在基板上形成磁特性圖案的新型工藝，以及用于執(zhí)行所 述工藝的裝置。在其上形成有磁性敏感層的結(jié)構(gòu)基板涂覆有金屬氮化物膜，所述金屬氮化 物膜被圖案化以形成掩模。隨后通過暴露至等離子體來處理基板，所述等離子體根據(jù)掩模 的圖案來改變所述磁性敏感層的磁特性。隨后剝離掉所述掩模，留下帶有具有磁特性圖案 的磁性敏感層的基板。
[0015] 圖1是流程圖，概述根據(jù)一個實施方式的方法100。所述方法100可用于形成具有 磁特性圖案的基板，所述磁特性圖案由用具有第二磁特性值的第二多個疇分隔的具有第一 磁特性值的第一多個疇組成，所述第二磁特性值可檢測地（detectably)不同于所述第一 值。所述第一多個疇和第二多個疇中的每一疇可具有小于約50nm的尺寸，所述尺寸比如在 約lnm與約25nm之間，例如約10nm。所述磁特性可為矯頑磁性（coercivity)，以使得所述 第一多個疇比所述第二多個疇更易被磁化。
[0016] 在102處，在結(jié)構(gòu)基板上形成磁性敏感層。所述結(jié)構(gòu)基板通常是幾乎不具有磁活 性或磁化率的基板，比如玻璃、塑料、陶瓷、非鐵磁性金屬或者以上物質(zhì)的任意組合。實例包 括玻璃-陶瓷復(fù)合物、金屬合金、鋁和聚碳酸酯。所述磁性敏感層通常是通過在所述基板上 用氣相沉積工藝沉積磁性敏感材料而形成的。所述磁性敏感材料可形成為多層，每一層具 有相同或不同的組成。在一個實施方式中，在所述基板上形成第一層軟磁材料，比如鐵或鐵 /鎳合金，以及在所述第一層上形成第二層磁性材料，比如鈷/鎳/鉑合金?？捎帽绢I(lǐng)域已 知的任何合適的方法形成這些層，所述方法比如物理氣相沉積或濺射、化學(xué)氣相沉積、等離 子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積、旋涂、通過電化學(xué)或者無電手段進(jìn)行鍍覆及類似方法。所述磁性敏 感層通常形成至小于約1Um的厚度，并且可形成至不超過將形成在所述基板上的特征結(jié) 構(gòu)尺寸的約兩倍的厚度。例如，如果磁性圖案將具有l(wèi)〇nm的臨界尺寸，那么所述磁性敏感 層可形成為具有僅僅20nm的厚度。大部分實施方式中所述磁性敏感層的典型厚度是在約 5nm與約lOOnm之間。所形成的層通常具有均勻的磁特性，比如矯頑磁性。
[0017] 在104處，在所述磁性敏感層上形成圖案掩模層。所述圖案掩模層是用具有相當(dāng) 大的密度以在后續(xù)磁性圖案化工藝期間抵抗離子穿透的材料形成的，所述掩模層能用不損 傷下層的磁性敏感層的低溫工藝移除，所述掩模層能承受蝕刻后清潔工藝而不損害圖案清 晰度，并且較好地粘附至在形成圖案掩模層之前可形成在所述磁性敏感層上的任何保護(hù)性 材料，以及較好地粘附至納米壓印抗蝕材料（比如碳）。可使用金屬氮化物，比如氮化鈦、氮 化鋁、氮化鉭、氮化鎢以及以上物質(zhì)的組合。也可使用碳。
[0018] 所述圖案掩模層可用任何便利的工藝形成，所述工藝可在不會實質(zhì)上改變所述磁 性敏感層的磁特性的溫度下操作，所述溫度比如小于約200°C，例如在約0°C與約150°C之 間，比如約l〇〇°C。示例性工藝包括氣相沉積工藝，比如CVD(化學(xué)氣相沉積）和PVD(物理 氣相沉積），所述CVD可為等離子體增強(qiáng)的。如上所述的金屬氮化物層或混合的金屬氮化物 層可具有從所述金屬氮化物層的化學(xué)計量組成在約10%的范圍內(nèi)變化的組成。
[0019] 所述圖案掩模層將最終充當(dāng)掩模層以用于離子注入工藝，因此所述圖案掩模層的 厚度被選擇成防止離子穿透所述層。當(dāng)所述圖案掩模層被圖案化時，下層的磁性敏感層的 部分通過未被覆蓋或僅用圖案掩模層的薄剩余部分覆蓋而暴露，而所述下層的磁性敏感層 的其他部分則用圖案掩模層的厚覆蓋物保護(hù)。所述圖案掩模層的厚度通常為所述磁性敏感 層中所需的注入深度的至少約50%，所述厚度例如在約2nm與約lOOnm之間，例如約10nm。
[0020] 如上所述，可在所述磁性敏感層和所述圖案掩模層之間形成薄的保護(hù)性層，以減 小在后續(xù)處理期間對所述磁性敏感層的任何損傷可能。所述保護(hù)性層通常是與圖案掩模層 的材料界面相容的材料，往往是碳，并且可為無定形碳或者結(jié)晶碳。往往使用具有在約2nm 與約5nm之間的厚度的類金剛石碳層，并且所述類金剛石碳層可用汽相沉積（比如CVD或 PVD)來沉積。
[0021] 在106處，在所述圖案掩模層上形成可固化的或者可硬化的圖案化膜。所述圖案 化膜通常是作為液體或者另外的柔性材料施加的，并且可用任