TW201214815A - Resist fortification for magnetic media patterning - Google Patents

Description

201214815 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本文所述實施例係關於製造磁性媒材的方法。更特定 言之，本文所述實施例係關於利用電漿曝照來圖案化磁 性媒材。 【先前技術】

磁性媒材可用於各種電子裝置，例如硬碟驅動裝置和 磁阻隨機存取記憶體（MRAM)裝置。硬碟驅動裝置為 電腦和相關裝置特選的儲存媒材。桌上型與筆記型電腦 大多有硬碟驅動裝置，許多消費性電子裂置（如媒材記 錄器與播放器）和收集及記錄資料的儀器亦有硬碟驅動 裝置。硬碟驅動裝置亦可配置在網路儲存陣列中。MRAM 裝置可用於各種非揮發性記憶體裝置，例如快閃驅動裝 置和動態隨機存取記憶體（DRAm)襄置。 磁性媒材裝置利用磁場存儲及擷取資訊。硬碟驅動裝 =中的磁碟配有由磁頭個別定址的磁疇。磁頭移近一磁 嘴並改變該區磁性而記錄資訊。為回復記錄資訊，磁頭 移近-磁4並㈣龍n該區磁性1直譯成兩種 可能對應狀態（「〇」狀態與Γι」狀態）之一。如此，磁 性媒材可記錄數位資訊，然後再回復。 。磁性儲存媒材通常包含非磁性玻璃、複合玻璃/陶€， 或具有磁化材料的金屬基材’該磁化材料以沉積製程沉 201214815 積於金屬基材上且厚度約丨〇〇奈米（nm )至約1微米 (μηι) ’沉積製程通常為物理氣相沉積（pvD)或化學氣 相/儿積（CVD )製程《在一製程中，濺射沉積含鈷與鉑 層至結構基材上而形成磁性活化層。磁化層通常係藉由 沉積形成圖案或於沉積後圖案化，使裝置表面具有磁化 區，磁化區散置以量子自旋位向命名的非磁性活化區。 不同自旋位向的疇相會處有稱為布洛赫壁（B1〇ch ) 的區域，在該區域中自旋位向經過渡區從第一位向變成 第二位向。過渡區的寬度將限制資訊儲存的表面密度， 因為布洛赫壁會佔用總磁疇的遞增部分。 為克服連續磁性薄膜中布洛赫壁寬度造成的限制，各 嘴可由非㈣（在連續磁性薄膜巾，非磁區寬度比布洛 赫壁寬度小）物理性分隔。習知於媒材上形成分離磁區 與非磁區的方式專注在藉著沉積磁疇做為分隔島或自連 續磁性膜移除材料而物理性分 鄉里r生刀隔磁疇，以形成彼此完全 为離的單一位元磁疇。 圖案化遮罩放置到非磁性基材 上’磁性材料沉積在非磁枓 、 并磁性基材的露出部分上，或者可 於遮蔽及圖案化前沉積磁性 材科、然後蝕刻移除露出部 刀。在一方法中，利用蝕刻. 苴枓 n 次到劃’形貌圖案化非磁性 土材，及利用旋塗或電鍍， ^ 積磁化材料。接著研磨或 千坦化磁碟而露出磁疇周圍 ^ , F磁界。在一些情況下， 以圖案化方式沉積磁性材 或點。 取田非磁區分隔的磁粒 此方法預期產生能支援資 付在度至多達約1太位元/平 201214815 方对（ΤΒ/1Π)的儲存結構，且各4尺寸小uonm。所 有此方法通常會導致媒材有明顯的表面粗糙度。改變基 材形貌亦會因典型硬碟驅動裝置的讀寫頭疾馳至距磁： 表面2謂處而受到限制。故需要高解析度又不會改變媒 材形貌來圖案化磁性媒材的製程或方法，和進行有效量 產製程或方法的設備。 【發明内容】 本文所述實施例提供形成圖案化磁性基材的方法，方 法包括以下步驟：形成具厚部與薄部的圖案化阻抗至基 材的磁性活化表面上、形成穩定層至圖案化阻抗上使 部分磁性活化表面曝照通過穩定層和圖案化阻抗之薄部 的定向能量，以及改變磁性活化表面經曝照部分的磁性 而形成圖案化磁性基材。 其他實施例提供形成圖案化磁性基材的方法，方法包 括以下步驟：形成磁性活化層至結構基材上、形成圖案 轉移層至磁性活化層上、利用物理圖案化製程圖案化圖 案轉移層、形成共形保護層至圖案轉移層上，以及使基 材曝照經選擇而穿透部分圖案轉移層的能量，以根據形 成於圖案轉移層的圖案，改變磁性活化層的磁性。 其他實施例包括具磁化層的基材，磁化層具有複數個 具第一磁性值的第一疇、複數個具第二磁性值的第二 疇，和介於複數個第一疇與複數個第二疇間的過渡區， 201214815 過渡區的尺寸小㈣2奈米（ηπ〇,其中複數個第 和複數”二_各自的尺寸小於約25_。 其他實施例包括磁性媒材基材，磁性媒材基材的製造 方法包括以下步驟：形成磁性活化層至結構基材上、形 成具厚部與薄部的圖案化阻抗來接觸磁性活化層、形成 :、形穩疋層至圖案化阻抗上、使部分磁性活化表面曝照 通過穩定層和圖案化阻抗之薄部的定向能量、改變磁性 活化表面經曝照部分的磁性而形成圖案化磁性基材，以 及移除圓案化阻抗和穩定層。 其他實施例提供處理基材的設備，設備具有基材搬運 部’基材搬運部經由_或多個負載較室㈣至基材處 理部’基材處理部包含電漿辅助原子層沉積。Μα) 至和耦接至移送室的一或多個電漿浸沒室，基材搬運部 包含裝載部、移送部和介面部。 【實施方式】 本文所述實施例大體提供形成圖案化磁性基材的方法 和設備’方法和設備可使用做為任何定向基材的用途， 包括磁儲存。一些實施例形成用於硬碟驅動裝置的基 實施例形成靜態儲存裝置，例如MRAM裝置。 第1圖為根據-實施例之方法1〇〇的概括流程圖。第 1圖的方&刚用於形成具磁性圖案的基材，磁性圖案 係依形成於阻抗層的圖案界定，阻抗層塗覆至基材上， 201214815 接著再移除。磁性圖案產生具磁疇且形貌十分平滑的基 材’磁疇尺寸小於約25 nm。 在第1圖中，在步驟1〇2中，藉由形成圖案化阻抗層 至具磁性活化層的基材上，以製造圖案化磁性基材。基 材為機械強度足以支撐上層的結構基材。所用基材一般 為金屬、玻璃或碳材料，例如聚合物或複合物，且基材 可為金屬合金或複合玻璃物質，例如玻璃/陶瓷摻合物。 基材通常呈帶有反磁的不透磁十生或只冑#常微弱的順磁 性。例如，在一些實施例中，基底層的磁化率為小於約 10 (銘的磁化率為約1 2 X 1 〇- 5 )。 基材一般塗覆上磁化材料，以提供用於磁性圖案化的 媒材。磁化材料可形成在多層内’每一層可有相同或不 同組成。在—實施例中，具弱磁性（如抗磁力或磁化率） 的第一層軟磁材料形成在基底基材上，磁性較強的第二 層硬磁材料形成在第一層上。在一些實施例中，各層包 含選自由鈷、翻、鎳、錐、絡、鈕、鐵、铽和礼所組成 群組的或多種元素。在一實施例中，磁化層包含厚度 約100 nm至約10〇〇 nm (丨μπι)的第一層鐵或鐵^鎳合 金和含兩個子層的第二層，各子層厚度為約30 nm至約 70 nm’例如約50nm ’且子層各自包含鉻、録和鉑。該 等層可以此領域已知的任何適合方法形成，例如物理氣 相沉積或濺射、化學氣相沉積、電漿輔助化學氣相沉積、 旋塗、電化學電鑛或無電電鍵等手段。 圖案化阻抗層的形成包括塗覆阻抗材料至基材上，及 201214815 利用物理或微影圖案化製程，圖案化阻抗層；在一些實 施例中’物理或微影圖案化製程能製造尺寸約5〇 nm或 以下的特徵結構，在一些實施例中為2 5 nm或以下，在 一些實施例中為1 〇 nm或以下。阻抗材料為可輕易移 除、又不會影響底下磁化材料的材料，或者阻抗材料為 可留在完成裝置内、又不會不當影響裝置性質的材料。 例如’在許多實施例中’阻抗材料可溶於溶劑液體，例 如水或％1虱化合物。在一些實施例中，阻抗材料塗覆於 基材4作可固化液體，然後以模板進行物理壓印圖案 化，及藉由加熱或UV曝照而固化。在其他實施例中， 阻抗材料塗覆於模板，且在將塗覆的模板放置到基材 則，至少部分固化阻抗材料，以將阻抗材料轉移到基材。 阻抗材料—般亦能防止人射能量或能量離子造成降解。 在-些實施例中’阻抗材料為可固化材料，例如環氧樹 脂或熱塑性聚合物’可固化材料在固化前具流動性，且 固化後將對能量製程提供一些抗性。 杲、㊉由耐久性材料組成，模板在經過壓印遮罩材 :的多次循環後可維持形狀。在一些實施例中，模板包 以。形成於模板的特徵結構尺寸小於約5q _ 2約〜m，甚至小於約1()nme在—些實施例中，尺 小的㈣徵結構可形❹模板。尺寸很 ❹何適於在基材中形成該等小特 =構的製程形成。製程-實例為電子束寫入。在一； 貫施例中，亦可採用離子束或分子束寫入。 9 201214815 圖案化阻抗材料界定磁化層的遮蔽和未遮蔽部分β形 成於阻抗材料的圖案通常產生由薄阻抗材料層覆蓋或無 阻抗材料覆蓋的磁化層部分，和由厚阻抗材料層覆蓋的 其他部分。薄阻抗層覆蓋或無阻抗層覆蓋的部分相當於 未遮蔽部分’且隨後將曝照於經選擇而能穿透薄阻抗 層、但不穿透厚阻抗層的處理環境處理。在一些實施例 中’厚阻抗層的厚度為約50 nm至約1 50 nm，例如約6〇 nm至約1 〇〇 nm，例如約8〇 nm。在一些實施例中，薄阻 抗層的厚度為約〇 nm至約20 nm，例如約2 nm至約1〇 nm ’例如約5 nm。 適合實踐所述實施例的阻抗材料為M〇n〇mat阻抗，該 Monomat阻抗取自美國德州奥斯丁之分子壓印公司 (Molecular lmprints，Inc )。可使用 J 壓印機（該 壓印機亦取自分子壓印公司），將M〇n〇mat阻抗用於上 述壓印製程。

在其他實施例中，阻抗材料為光阻材料，例如利用 PR〇DUC則⑽^ (其取自_ ㈣U 用材料公司（APplied Materials，-))施行的⑽製 程塗覆的「先進圖案化膜」無定形碳阻抗材料。 在步驟’中，形成保護層至圖案化阻抗上。保護層 可減少或避免於後續處理時破壞阻抗層和造成所得 降解。保護層通常以共形方式塗覆 1復从於處理期間保護 界定處理區與保護區的厚與薄覆蓋區圖案。 保護層可為穩定層’以於處理時穩定圖案化阻抗，在 201214815 一些實施例中’保護層係切層。在—態樣中，保護層 "呆蔓圖案化阻抗的厚覆蓋區，卩免處理期間遭能量物 種過度轟擊。能量物種將改變厚覆蓋區的形狀及/或厚 變或降低對厚覆蓋區底下的磁化層部分的保護程 度進而使圖案降解。在另一態樣中，保護層可藉由在 處理期間提供較硬邊界來容納圖案化阻抗層，及防止阻 抗材料從厚覆蓋區遷移到薄覆蓋區（此亦會導致圖案降 解）於處理時穩定圖案化阻抗。 保護層—般包含石夕，且該層可包含由氧、氮、碳，或 上述物質的任何混合物所組成群組的一或多種元素。保 護層可包含氧切、碳切、氮切、碳氧化[氮氧 化石夕或SiOCN。在一些實施例中，保護層亦可含氫。在 其他實施例中，保護層為㈣梦層或摻雜碳層。例如， 可知用摻雜奴、氧、氮，或上述物質的組合物的矽層， 或採用摻雜矽的碳層。 保護層通常很薄。圖案化阻抗特徵結構開口的尺寸界 疋圖案節距。在具標準特徵結構尺寸的圖案中，圖案節 距係標準特徵結構尺寸。該層沉積厚度通常小於圖案節 距的1/4,以保護圖案界定的開口。在具不同特徵結構尺 寸的圖”’該層沉積厚度小於最小特徵結構尺寸的 I在一些實施例中，保護層的厚度小於約1〇nm，例 如約2 nm至約5 nm，或小於約2 nm，例如約1 nm或約 3 nm。 共形保護層可以任何適於沉積薄共形膜的製程形成， 201214815 例如Ά CVD、猶環式CVD、脈衝式CVD或ALD。在 一些實施例中’通常不使用原位電聚，而是使用遠端電 衆。較佳係採用低溫製程’以免對圖案化阻抗層或磁化 層以成熱破壞。共形保護層的形成溫度通常低於約150 C，例如約20。(：至約1〇(rc，或約抑至約8〇t：，例如 約50°C。在替代實施例中，保護層係在周圍溫度下形成， 例如、、、勺1G C至約3Gt，例如室溫。共形保護層可利用 PRODUCER CVD或ALD室，或利用p3ITM腔室（該腔室 亦取自應用材料公司）形成。 適合的前驅物為在上述溫度與氣相沉積製程的低壓特 !·生下可維持呈氣相者。含矽前驅物和含氧或氮前驅物用 來形成升乂層。在許多實施例中，臭氧做為含氧前驅物。 臭氧可藉由遠端加熱或在腔室内接觸加熱的腔室表面 (如室壁或氣體分配氣室）而活化。此外，適合的前驅 物易由遠端電漿產生器活化，遠端電漿產生器係以約5〇 瓦（W )至約3000 w之間的功率位準操作。至少一矽前 驅物用來與含氧或氮物種反應而沉積保護層。在一些實 施例中，矽前驅物亦可為碳源。在其他實施例中，可提 供獨立碳源》適合上述低溫沉積形式的矽源化合物包括 雙二乙胺基矽烷。室壓通常維持在約2托耳至約1〇〇托 耳之間’並且可調整室壓來控制沉積層的共形性。 如ALD領域所知，在形成共形保護層的示例性原子層 /儿積製程中係進行半反應來沉積半層。將含矽前驅物提 供至含有待處理基材的腔室内，以形成含矽半層，接著 12 201214815 提供含氧前驅物’以完成整層。如上所述，基材具有磁 化層和形成於磁化層上的圖案化阻抗層。含矽前驅物為 在用於沉積製程的處理溫度下可維持呈蒸汽的化合物或 混合氣體。 就使用活性氧物種的CVD製程而言，含矽前驅物可選 自由下列物質所組成的群組：八曱基環四矽氧烷 (OMCTS )、甲基二乙氧矽烷（MDEOS )、雙（叔丁基胺 基）石夕烧（BTBAS)、雙（二乙基胺基）石夕烧（BDEAS)、三 (二甲基胺基）矽烧（TDMAS )、雙（二甲基胺基）矽院 (BDMAS )、雙（乙基甲基胺基）矽烷（BEMAS )、四甲氧 基石夕烧（TMOS )、三甲基矽烷（TMS )、四乙氧基矽烷 (TEOS ) ’和上述物質的混合物。在一 CVD實施例中， 較佳含梦前驅物為BDEAS。同時伴隨含矽前驅物選擇性 引入腔室的氣體包括載氣，例如氦氣、氮氣、氧氣、氧 化亞氮和氬氣。較佳反應氣體為臭氧與遠端電漿源產生 的氧或活性氧及/或氮自由基混合。藉由提供氧氣及/或氮 氣至遠端電漿產生器，及以U56 MHz及/或3 5〇 kHz的 頻率，將約50 W至約3000 W的RF功率耦合到產生器， 可形成遠端電漿。 就使用活性氧或氮物種的ALD製程而言，含矽前驅物 可選自由下列物質所組成的群組：二氯矽烷（DCS)、三 氣石夕烧（TCS )、四氯化石夕、二漠石夕烧、四演化石夕、BDEAS、 OMCTS、三矽烷胺（TSA)、矽烷、二矽烷，和上述物質 的組合物。 13 201214815

含矽前驅物以約5 seem (每分鐘標準毫升）至約1000 seem的流率引入腔室。選擇性載氣（如氦氣）以約100 seem至約20000 seem的流率引入腔室。含矽前驅物（如 BDEAS )與載氣（如氦氣）流入腔室的流率比為約1 : ! 或以上，例如約1 : 1至約1 : 1 〇〇。室壓大於約5毫托 耳，例如約1.8托耳至約丨0〇托耳’腔室中的基材支撐 件溫度為約10°C至約1 〇〇°c，同時含矽前驅物流入腔室 來沉積膜層。更特定言之，溫度係介於約3〇〇c至約8〇 C之間。含石夕前驅物流入腔室的時間足以沉積厚度約5 A 至約200 A的膜層。例如，含矽前驅物流入腔室計約〇. i 秒至約60秒。

--tL 含矽則驅物沉積含矽半層，含矽半層共形於基材 覆蓋遮蔽區與未遮蔽區中的圖案化阻抗，包括圖案化阻 抗層的垂直與水平表面。若未遮蔽區不含阻抗材料而如 露出未遮蔽區中的磁化層，則含矽半層覆蓋未遮蔽區中 的磁化層。含矽半層可為單層，或矽或矽物種的原子層。 含反應氧的氣體（如臭氧、臭氧/氧混合物、氧自由基 等）引入腔至並與含矽半層反應而形成共形氧化矽層。 在-實施例中，氧中臭氧㈣Q5體積％至約ig體積％ 的混合氣體以約⑽seem至約2麵Q seem的流率引入 腔至。臭氧/氧混合物可藉由在約7〇。。至約3峨（如約 l〇〇C至約18。。。）的控制溫度下接觸腔室表面（如室壁、 氣體分配器或喷淋頭）而活化。室壓為約5 $托耳至約 托耳腔室中的基材支撐件溫度為約1〇〇c至約 201214815 。(:（如約3(TC至約8〇t:)’同時臭氧/氧氣體流入腔室。 在一 ALD實施例中，將石夕前驅物提供至腔室内 前驅物沉積於基材纟面，i到耗盡所#沉積位置為止。 接著，將活性氧或氮物種提供至腔室内，活性氧或氮物 種並與沉積於基材表㈣料驅物反應而形成共形氧化 矽層。然後決定共形氧化矽層的厚度，若期望有較大厚 度，則反覆進行接觸含碎前驅物與含氧氣體的製程，直 到達目標厚度為止。以淨化氣體淨化腔室來實質移除腔 室内的所有含氧㈣，及視需求反覆進行膜層形成： 環。共形氧切層當作保護層，共形氧化石夕層的厚度為 約10 A至約200 A’例如約2〇 A至約5〇 A。薄共形保 護層提供對後續處理_破壞的抗性，科保護形成於 阻抗層的圖案。 氮與碳前驅物亦可用於類似上述製程的循環沉積製 程。氣源化合物可用於提供氮，例如氨氣（丽3)或胺 X yN X>〇 ’ X+y — 3 ) ' 聯氨（H2N2 )、取代聯氨 _ y 2 x>〇’x+y_2)或二胺（R(NHxR，y)2，x+y = 3)、 疊氮酸（_3 )或疊氮化物（叫），和胺基石夕院 (x y(NHaR b)z ’ x+y+z = 4，a+b = 3)。低級碳氩化 合物可做為碳源’例如甲烷（CH4)、乙烷（C2H6)、丙烷 (咖）、乙稀（C2H4)、丙稀（C3ti6)和乙炔（C2h2)。 各種有機矽化合物可做為碳源，例如烷基矽烷和 二矽烷。 在一些實施例中，掺質（如碳與氮）用來控制共形保 15 201214815 遵層的岔度和層厚度、控制後續處理時能量 叮呢篁物種撞擊圖 案化阻抗層的範圍。製程混合氣體可包括碳 、 '、，以於沉 積共形保遵層時將碳引入層内。在一些實施 保護層經歷後處理步驟，以自層中移除摻質 ^ / V如碳）。 在一些實施例中，在圖案化阻抗層與共形保護層間形 成包含矽與碳的過渡層，亦可增強電漿處理期間共形保 護層與圖案化阻抗層間的附著性。在含矽與 2呆 喚 nrt 11 Θ、儿積的 第一時期，將碳源加入製程混合氣體，接著在第二時期 停止加入碳源，以形成無碳層。含矽與碳層因材料相仿， 故可改良對含碳阻抗層的附著性。 前述操作形成位於磁化層上的圖案化阻抗層和位於圖 案化阻抗層上的共形保護層。圖案化阻抗和保護層具有 厚部和薄部，厚部和薄部界定待以能量處理的磁化層區 域。鄰接阻抗和保護層薄部的磁化層區域經能量處理而 改變彼等區域的磁化層磁性。 在步驟106中，將能罝導向基材表面，以改變未遮蔽 區的磁化層磁性。能量可以離子、中性粒子或輻射形式 專遞離子可為小原子數的小離子，例如各少於約1 〇個 原子，例如分子離子，或者離子可為各有約1〇個或更多 個原子的大離子，例如巨分子離子或叢集離子。中性粒 子可為上述任何類型的離子的電中和物種，或可為自由 基物種。輻射可為雷射或電子束輻射。能量類型和傳遞 、弋通㊉係選擇成能穿透基材未遮蔽區的阻抗和保護 層’但不穿透遮蔽區的阻抗和保護I。如上所述，可將 16 201214815 摻質納入保護層，以锏μ , 隻層以調整保護層的能量穿透 化阻抗層和保護層的厚 圖案 /、涛邵尽度和密度而定， 用平均動能約1 00電子# # 使 电卞伙特（eV)至約10keV的 種來改變基材的磁性。 在步驟10 8中，利用企A a 用疋向旎里，改變磁性活化層選擇 區域的磁性，選擇區域由 阻抗層圖案形成的未遮蔽部分 界疋。能量物種穿透未遮蔽部分的磁性活化層、中斷原 :及/或分子磁矩的直線排列而改變未遮蔽部分的抗磁 力或磁化率或其他磁性。右杳 、 在些貫施例中，未遮蔽部分 的磁化層經去磁，以茲佶 β 致偵測不到未遮蔽部分的殘餘磁 場在其他實施例中，磁化量減少約5〇%至約95%。 在步驟110中，移除保護層和圖案化阻抗層。可採用 任何移除膜層又不會改變或破壞形成於磁化層的磁性圖 案的製程。在一情況下’可使用含氟電漿，以單一操作 來剥除保護層和圖案化阻抗。將諸如四氟化碳（CF。、 三氟化硼（bf3)和四氟化石夕（SiF4)的材料和氧化氣體 (如氧氣（〇2 )、臭氧（〇3 )、三氧化氮（N〇3 )、一氧化 碳（CO)或水（h2〇))與還原氣體（如氮氣（H2)或氨 亂（NH3 ))提供至含有基材的電漿室。氣體可藉由施加 解離能量（如RF能量）至氣體而遠端或原位活化。在一 只施例中，利用感應電漿源，將RF能量耦合到混合氣 體從而產生的含氟氧化/還原混合物會餘刻含石夕保護層 和圖案化阻抗層’但不會蝕刻磁化層。 第2A圖為根據另一實施例之裝置2〇〇的側視圖。裝置 17 201214815 200係處於中間處理階段的磁性媒材裝置，且裝置可由 本文所述任何實施例形成。裝置2⑽具有形成於結構基 材202上的磁化層2〇4。磁化層2〇4和結構基材可 包3任何材料或本文對該等層的任何描述。圖案化阻抗 層206形成以接觸磁化^ 2〇4，該圖案化阻抗層鳩具 厚覆蓋部206A與薄覆蓋部206B。圖案可以任何適合製 程形成，包括所述物理和微影圖案化技術。圖案節距「d 相當於圖案化阻抗的厚或薄覆蓋區的最小尺寸。共形保 護層208利用本文所述製程形成在圖案化阻抗層 上。共形保護層208的厚度「t」不超過圖案節距「屯 的25%。在一些實施例中，共形保護層208的厚度「t」 為圖案節距「d」的約1%至約25%，例如約5%至約2〇%， 例如約15%。厚度「t」小於圖案節距「d」的約25%可 保護圖案功能，以容許能量物種撞擊薄覆蓋部2〇6B覆蓋 的區域的磁化層204,及阻擋厚覆蓋部2〇6A覆蓋的區域 的能量物種。 第2B圖為根據又一實施例之裝置2丨6的側視圖。裝置 216係可利用本文所述製程形成的磁性媒材裝置，且裝 置可從弟2A圖中間階段的裝置2〇〇製備。裝置216包含 像第2A圖裝置200 —樣的結構基材2〇2。圖案化磁化層 210接觸結構基材202’圖案化磁化層21〇並包含磁性圖 案。磁化層210的第一疇210A具有第一磁性值，磁化層 210的第一嗨210B具有第二磁性值，且在統計有效量測 方面’可偵測到第二值與第一值有明顯不同。第一疇 18 201214815 2广亦可植入摻質，例如硼、氟、砂、碳、氮、氧等， 第二嘴210B可實質不含摻質 氮氧專 何柃晳的.建由 ^ 嘴21 〇A摻雜上述任 U的濃度可達約1〇16至約1〇 M ^ , a 〇 個原子/立方公分。 接觸防止層212形成在圖宰化 办1 匕磁化層210上，以辛靖/ 寫操作期間，圖案化磁化層21〇 以免4/ 取厗 接觸任何操作設備，潤 /月層214形成在接觸防止層2〗2 驻要Λ Μ丨方續/寫頭因接觸 裝置216而遭破壞。接觸 ι增逋*係沉積而得，但在 一些實施例中，接觸防止層 乂芏怖法形成。接觸防止 層一般係非磁性活化，在一此t # π + , * 牡 二貫知•例中，接觸防止層可 為含碳層，例如無定形碳、键 反鑕石型奴或氮化碳。潤滑層 可為、潤滑聚合物，例如氣朴命人札 ί J如鼠化聚合物，且潤滑層可以任何 便利的方法形成，例如沉積或塗佈。 應注意裝置216的製作可包括使第2Α圖裝置200受選 擇性穿透圖案化阻抗層206之薄覆蓋部2嶋、但不穿透 厚覆蓋部206Α的能量物種處理，藉以改變薄覆蓋部2_ 覆蓋的磁化層204的磁性、移除圖案化阻抗層2〇6和共 形保護層208、及增設第2Β圖的接觸防止層2丨2和潤滑 層 2 14 〇 第2C圖為第2Β圖裝置216中磁化層210的磁性曲線 圖。軸230顯示磁性值，例如殘餘磁力或抗磁力。軸218 表示磁化層210平行平面界定的物理尺寸。根據上述第 1圖或以下第3圖能量處理形成的疇21〇α、210Β，橫越 磁化層210的磁性值從第一值22〇變成第二值222。距 離224約莫與疇（如疇21 〇Α、210Β)的尺寸一致。 19 201214815 過渡區「X」的磁性值從第一值22〇變成第二值222, 反之亦然，過渡區構成兩個磁疇之間的界面。偵測過渡 區X」的磁性的偵測器將偵測到磁性值，該磁性值與第 值220和第二值222差異統計有效量。過渡區「X」的 尺寸226決定基材的最大儲存密度。若尺寸226小，則 磁脅間的對比會很鮮明，因而容易偵測，如此容許有更 :的疇。由於能量處理期間，形成於圖案化阻抗上的共 形保護層或穩定層可減少圖案降解，故根據本文所述實 施例製造的裝置在·間具有過渡區，且疇尺寸小於約2 nm ’例如小於約丨nm，例如約3 a至約8 A。 第3圖為根據另一實施例之方法300的概括流程圖。 在步驟302 f，利用圖案化含石夕阻抗層，在磁性基材上 形成易感與非易感位置的圖案，圖案化含梦阻抗層的關 鍵尺寸小於約5〇nm，例如約lnm至約5Gnm，或約$⑽ 至約，例如約1〇nm。磁性基材的形成可包括利用 本文所述任何製程，沉積磁性層至結構基材上、形成具 厚覆蓋部與薄覆蓋部的圖案化阻抗層至磁性層上，及形 成共形保護層至圖案化阻抗層上。 在步驟304令，利用本文所述製程，將能量引導穿過 部分圖案化切阻抗層，使部分磁性層根據形成於圖案 化含石夕阻抗層的圖案去磁。能量穿透薄覆蓋部的圓案化 含石夕阻抗層、但不穿透厚覆蓋部的圖案化含石夕阻抗層， 藉以使薄覆蓋部覆蓋的磁性層區域去磁，及在磁性層中 形成磁性圖案。磁性層形貌實質不被圖案化製程改變。 20 201214815 ^步驟306中，利用不破壞或改變磁性圖案的製程， 移除圖案化切阻抗層。上述涉及氣化學作用的電聚製 私可用來移除圖案化含矽阻抗層。 第4圖為設備400的平面視圖，設備4〇〇可用於進行 本文所述實施例。設備4〇〇包含基材搬運部4〇2和基Z 處理部404。基材搬運部402包含裝載站4〇6、移^站 彻和介面站410。基材從裝㈣4〇6裝載到設備— 中ϋ情況下’裝載操作可包含將_或多個基材放 到載具上，以將基材傳送通過設備4〇〇。移送站4〇8將 基材從裝載站406移到介面站41〇。移送站4〇8可視需 求包含基材搬運特徵結構，例如翻轉裝置。介面站 提供基材至入口負載鎖定室412而進入基材處理部 4〇4,基材處理部404通常係在真空下操作。基材處理部 4〇4包含複數個基材處理腔室416，基材處理腔室416耦 接至内設傳送機械人418的移送室420。各處理腔室416 可為 CVD 室、ALD 室、PVD 室、PECVD 室、PEALD 室、 電漿清潔室、冷卻室或電漿浸沒室。在一實施例中，各 腔室41 6為電漿浸沒室，電漿浸沒室配置以形成共形保 護層至具圖案化阻抗層形成於上的磁性基材上、使基材 遭受能量’以穿透部分圖案化阻抗層而於基材上形成磁 性圖案，及移除共形保護層和圖案化阻抗層，以上全在 單一腔室中進行。在其他實施例中，腔室4 1 6的功能可 劃分成讓一腔室（如PEALD室）形成共形保護層，另一 腔室（如電漿浸沒室）進行能量處理，又一腔室（如電 21 201214815 漿浸沒室）進行阻抗與保護層移除。出口負載鎖定室414 接收已處理基材’並將已處理基材傳回基材搬運部4〇2。 雖然以上係針對本發明實施例說明，但在不脫離本發 明的基本範圍的情況下，當可策劃本發明的其他和進一 步實施例。 【圖式簡單說明】 為讓本發明的上述概要特徵更明顯易懂，可配合參考 實施例說明，該等實施例部分乃圖示在附圖中。然須注 意所附圖式僅說明本發明典型實施例，故不宜視為限定 本發明的範圍，因為本發明可容許其他等效實施例。 第1圖為根據一實施例之方法的概括流程圖。 第2A圖為根據另一實施例之裝置的側視圖。 第2B圖為根據又一實施例之裝置的側視圖。 第2C圖為第2B圖裝置的磁性曲線圖。 第3圖為根據另一實施例之方法的概括流程圖。 第4圖為根據另一實施例之設備的平面視圖。 為促進理解，各圖中共用的元件符號盡可能代表相似 的元件。應理解某一實施例中揭示的元件當可有利地用 於其他實施例，在此不另外詳述。 【主要元件符號說明】 100 方法 22 201214815 102 、 104 、 106 、 108 、 110 200 裝置 2 04 磁化層 206A、206B 覆蓋部 210 磁化層 212 接觸防止層 216 裝置 220 ' 222 值 226 尺寸 302、304、306 步驟 402 搬運部 406 裝載站 410 介面站 416 腔室 420 移送室 t 厚度 步驟 202 結構基材 206 圖案化阻抗層 208 共形保護層

210A、210B 214 潤滑層 218' 230 轴 224 距離 300 方法 400 設備 404 處理部 408 移送站 412、414 負載鎖定室 418 機器人 d 節距 X過渡區 23

Claims (1)

1. 201214815 七、申請專利範圍： 1. 一種形成一圖案化磁性基材的方法，該方法包含以下 步驟： 形成具厚部與薄部的一圖案化阻抗至一基材的一磁性活 化表面上； 形成一穩定層至該圖案化阻抗上； 使部分的該磁性活化表面曝照通過該穩定層和該圖案化 阻抗之該等薄部的一定向能量；以及 改變該磁性活化表面經曝照的該等部分的—磁性而形 該圖案化磁性基材。 2.如請求…之方法，其中形成該圖案化阻抗之 含以下步驟：進行一物理圖案化製程。 '"匕 3.如請求 之方法’其中該穩定層係一含石夕層 以 至 4·如睛求項1之方法，其中形成該穩定層之步驟勺人 下步驟.在低於約15〇。。的一溫度下，沉 3 該圖案化阻抗上。 3矽層 奈米 5.如明求項2之方法，其中該物理圖案化製程 級壓印製程， n 且該穩定層係一含石夕層。 24 201214815 ^ s求項4之方法，其中沉積該含矽層至該圖案化 抗上之步驟包含以下步騍： 提供一矽舸驅物與-氧化氣體至-處理腔室中； 將“基材的—溫度維持低於約1 50。(：；以及 活化該氧化氣體。 阻 室 月长項6之方法，其中該處理腔室係一電漿浸沒 8.如請求項7•、也 之万法’其中該處理腔室包含遠 源。 端電漿 9，如請求項1 $古 /、中該定向能量包含離子、中 子、自由基、也工 恭7 光子、電子，或上述物質的組合物。 10.如請求項 之方法’其中該定向能量包含含氟離子 ”月求項1之方法，其中使部分的該磁性活化表面曝 fl?、通過該穩定片 層和遠等缚。卩的一定向能量之步驟包含以 下步驟： 供—Μ、、9 γ 4 思&氣體至一處理腔室中，該處理腔室具有 一感應電漿源； 從該含氟氣體產生一電漿；以及以經選擇而穿過該阻抗之該等薄部、但不穿過該阻抗之 25 201214815

   ，將出自該電製的離子導向該基材。

   照通過該穩定層和該等薄部的一 ，其中使部分的該磁性活化表面曝 -薄部的一定向能量之步驟包含以 下步驟： 產生—含氟離子束；以及 將該含氟離子束導向該基材，其中該離子束具有經選擇 而穿過該阻抗之該等薄部、但不穿過該阻抗之該等厚部 的一平均動能。 13.如請求項i之方法’進-步包含以下步驟：移除該穩 定層和該圖案化阻抗。 14_如請求項13之方法，其中移除該穩定層和該圖案化 阻抗之步驟包含以下步驟：使該基材接觸—含氟氣體。 15. —種形成一圖案化磁性基材的方法，該方法包含以下 步驟： 形成一磁性活化層至一結構基材上； 形成一圖案轉移層至該磁性活化層上； 利用一物理圖案化製程，圖案化該圖案轉移層； 形成一共形保謹廢安絲：l .

   改變該磁 26 201214815 性活化層的磁性。 16.如請求項a夕古、+ (方法，其中形成該共形保護層至該圖 案轉移層上之步驟包含以下步驟：利用一原子層沉積製 程 3矽層至該圖案轉移層上。 八磁化層的基材，該磁化層包含： 複數個具-第1性值的H 複數個具-第二磁性值的第二嘴；以及 ;1於該複數個第_嘴與該複數個第二_間的—過渡區， 該過渡區的尺寸小於約2奈米（nm)，其中該複數個第 一嘴和該複數個第二疇各自的尺寸小於約25 nm。 18. 如請求項17之基材，其中該過渡區的尺寸為約3埃 (A)至約 8A。 ' 19. 一種以一製程形成的磁性媒材基材，該製程包含： 形成一磁性活化層至一結構基材上； 形成具厚部與薄部的一圖案化阻抗來接觸該磁性活化 層； 形成一共形穩定層至該圖案化阻抗上； 使部分的該磁性活化表面曝照通過該穩定層和該圖案化 阻抗之該等薄部的一定向能量； 改變該磁性活化表面經曝照之該等部分的一磁性而形成 27 201214815 —圖案化磁性基材；以及 移除該圖案化阻抗和該穩定層。 〇· 種處理基材的設備，該設備包含： —基材搬運部，該基材搬運部經由一或多個 耦接至一基材處理部，該基材處理部包含〆 子層/冗積（PEAL D )室和輕接至一移送室的 漿浸沒室，該基材搬運部包含一裝載部、_ 介面部。 21.如請求項2〇之設備，其中該基材處理部 一電漿清潔室。 月长項21之設備，其中該基材搬運邹 翻轉裝置。 負載鎖定爹 €黎輔助原 /戒多櫚電 務送部Κ 進—步包含 包含—基材 28