CN100431013C - 制造高密度图案化介质上的伺服图案的装置、方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种利用“圆点掩模”法制造高密度图案化介质上的伺服图案的装置、系统和方法。该装置可包括具有通过常规光刻工艺生成的多个开口的沉积掩模。材料可以穿过该沉积掩模开口从以独特沉积角取向的至少一个沉积源沉积到衬底上。以此方式，每个开口可以对应于多个沉积位置。开口可以形成精确的尺寸且被定位从而从所得沉积位置产生伺服图案特征。该沉积掩模还可以包括适用于引导材料到所述衬底上的多个沉积位置的多个位图案开口，所述沉积位置与所述伺服图案的形成同时地形成位图案。

Description

制造高密度图案化介质上的伺服图案的装置、方法和系统
技术领域
本发明涉及用于定义衬底上的图案的装置、方法和系统，更特别地，涉及制造高密度图案化介质上的伺服图案的装置、方法和系统。
背景技术
硬盘驱动器为计算机和服务器中的数据处理系统提供数据存储，且在媒体播放器、数字记录器和其他个人装置中变得日益普遍。硬盘驱动器技术的进展已经使得用户可以在日益变小的盘上存储非常大量的数字信息，且可以几乎瞬时地选择性取回和改变部分这样的信息。特别地，近来的发展已经简化了硬盘驱动器制造且同时产生增大的道密度，因此推动了以减小的成本存储更多数据的能力。
在硬盘驱动器中，旋转的高精度铝或玻璃盘在两面被涂覆以构造来以磁图案形式存储信息的特殊薄膜介质。悬于或浮于盘之上仅几分之一微英寸的电磁读/写头用来记录信息到该薄膜介质上，或者从其读取信息。
读/写头可以通过产生电磁场以沿一个方向或另一方向定向称为位的磁晶粒团簇来写信息到盘上。为了读取信息，通过读/写头检测的磁图案被转化为一系列脉冲，其被送往逻辑电路从而转化为二进制数据且通过系统的其余部分被处理。为了增大盘驱动器的容量，制造者不断努力减小位和构成位的晶粒的尺寸。
然而，晶粒非常小时，各晶粒沿一个方向或另一方向被磁化的能力出现了问题。当晶粒的体积(V)与其各向异性能(Ku)的乘积落在某一值之下时，产生超顺磁效应，使得晶粒的磁化会由于热激励而自发翻转。发生该现象时，存储在盘上的数据被破坏。因此，虽然期望制造更小的晶粒从而以更小噪声支持更高密度记录，但是晶粒小型化固有地受到超顺磁效应的限制。
响应于该问题，工程师已经开发了图案化介质，其中磁薄膜层作为高度均匀的岛的有序阵列产生，每个岛能够存储单独的位。每个位可以是一个晶粒，或者数个交换耦合的晶粒，而不是随机去耦的晶粒的集合。以此方式，通过在称为位图案的良好定义的预图案化位置处赋予锐利的磁转变，图案化介质有效地减小了噪声。位图案被组织为盘上的同心数据道。
头定位伺服机构促进了读/写头定位特定数据道位置和将头从一个位置再定位到另一位置的能力。索引标记(indexing mark)和排列索引(alignmentindice)可以记录在盘表面的称为伺服区(servo sector)的弧形区域，且伺服机构参考它来维持读/写头随时间的适当的动态定位能力。道地址、同步信号和位置误差信号(“PES”)脉冲群(burst)也可以记录在伺服区中。
虽然近来硬盘驱动器制造领域的发展已经推动了具有增大的道密度的图案化介质的发展，但是伺服图案制造因素被大大忽略了。伺服图案因此必须以一般来说耗时、劳动密集且成本高的单独工艺制造。
近来发展的硬盘驱动器制造的圆点掩模(shadow mask)方法被用来将数据岛密度提高到超过电子束光刻的容量。该方法为圆点掩模上的每个特征产生多个特征，其中衬底上的每个特征相对于对应的圆点掩模特征具有预定位置偏移。然而，不考虑用圆点掩模法实现的数据岛制造效率，圆点掩模固有地限制可以在衬底上产生的图案的本质属性。因此伺服图案利用耗时、劳动密集且成本高的单独工艺制成。
因此，需要一种实用的、可实现的装置、系统和方法，以利用圆点掩模在高密度图案化介质上形成伺服图案。有利地，这样的装置、系统和方法将与用于道或位图案制造的圆点掩模方法协作以基本同时地产生伺服图案和高密度道或位图案，从而减小与图案化介质制造传统相关的成本、人工和资源。这里公开且主张这样的装置、系统和方法。
发明内容
本发明针对本领域的当前状况而开发，特别地，针对目前可得的利用圆点掩模方法在高密度图案化介质中制造伺服图案的装置、方法和系统没有完全解决的问题和需要而开发。因此，开发本发明以提供一种装置、系统和方法，用于利用圆点掩模法来在高密度图案化介质中制造伺服图案，其克服了本领域中上述缺点中的许多或全部。
根据本发明实施例的利用圆点掩模法在高密度图案化介质中制造伺服图案的装置设置有沉积掩模和用来穿过沉积掩模以各种角度沉积材料的多个沉积源。沉积掩模包括适于用来引导材料到衬底上的多个沉积位置的多个开口(aperture)，其中所述沉积位置形成沿致动器路径的伺服图案。由于材料穿过所述开口以各种角度沉积，所以每个开口对应于一个以上的沉积位置。
在某些实施例中，该装置包括多个开口，布置来形成自动增益控制(automatic gain control，AGC)图案。第一开口可形成数据道之上基本居于中心的伺服特征，第二开口可形成与第一伺服特征基本相邻且从其偏移道间间距的约四分之一的第二伺服特征。类似地，第三开口可形成与第二伺服特征基本相邻且从第一伺服特征偏移道间间距的约二分之一的第三伺服特征。最后，第四开口可形成与第三伺服特征基本相邻且从第一伺服特征偏移道间间距的约四分之三的第四伺服特征。
在另一些实施例中，该装置包括在四个区域中以矩形阵列布置从而形成正交脉冲群(quadrature burst)图案。在一个实施例中，第一开口可形成在数据道之上基本居于中心的第一伺服特征，第二开口可形成与第一伺服特征基本相邻且从其偏移约全道间间距的第二伺服特征。类似地，第三开口可形成与第二伺服特征基本相邻且从第二伺服特征偏移道间间距的约一半的第三伺服特征，第四开口可形成与第三伺服特征基本相邻且从第三伺服特征偏移约一个全道间间距的第四伺服特征。
在一个实施例中，该装置设置为所述多个开口中的每个具有基本大于所述多个沉积位置的每个的尺寸。以此方式，与特定开口对应的所述多个沉积位置可结合来形成单个伺服图案特征。此外，所述多个开口中的每个可根据其径向位置而在尺寸上有偏量，使得沉积源的固定取向不扭曲伺服图案特征的预期特性。
在一个实施例中，该装置还包括屏蔽件，其接近于沉积掩模从而在材料从沉积源射出时限制材料的沉积角度的变化。该屏蔽件可包括与衬底和沉积掩模的显著狭窄的表面区域对应的基本径向的开口。在一些实施例中，材料穿过该屏蔽件沉积到衬底上时，旋转元件可旋转该衬底。以此方式，沉积位置，包括伺服图案特征，可设置在衬底的比通过屏蔽件开口暴露的区域大的区域上。
本发明还公开了一种系统，其利用圆点掩模法制造高密度图案化介质上的伺服图案。该系统可通过多个沉积源、耦合到衬底的沉积掩模、以及设置于该沉积源与该沉积掩模之间的屏蔽元件实现。所述多个沉积源可适用于穿过该沉积掩模中的开口从各种沉积角度沉积材料。该沉积掩模中的开口可适用于引导所述材料到该衬底上的各个沉积位置从而形成伺服图案。该屏蔽元件可以约束所述材料的沉积角的变化。在一些实施例中，所述多个开口的每个根据其径向位置在尺寸上有偏量从而确保所得沉积位置和伺服图案特征的尺寸统一性。
本发明还提供一种方法，其利用圆点掩模法制造高密度图案化介质上的伺服图案。在公开的实施例中该方法基本包括实施上面相关于所描述的装置和系统的操作给出的功能的步骤。在一个实施例中，该方法包括：提供沉积掩模；将多个开口集成到该沉积掩模中；以及穿过所述多个开口的每个以各种沉积角定向沉积沉积材料从而在该衬底上形成伺服图案。该方法还可包括：用基本大于所述多个沉积位置的每个的尺寸形成所述多个开口的每个；以及根据其径向位置在尺寸上使所述开口的每个有偏量。在一些实施例中，定向沉积该沉积材料包括从各种沉积角协作地沉积该材料从而形成单个伺服图案特征。在另一实施例中，该方法包括：在沉积期间旋转该衬底；以及约束所述沉积材料的沉积角的变化。为此，该方法可包括设置与该沉积掩模基本相邻的屏蔽件且在该屏蔽件内径向设置与该衬底的一部分对应的显著狭窄的开口从而在沉积期间约束沉积角的变化。
整个说明书中对特征、优点或类似语言的提及不意味着本发明实现的特征和优点的全部应该或者是在本发明的任何单个实施例中。而是，提及特征和优点的语言应被理解为意味着结合实施例描述的特定特征、优点、或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。因此，整个说明书中，特征和优点的论述以及类似语言可以但是不是必须地涉及相同实施例。
此外，所描述的本发明的特征、优点和特性可以在一个或更多实施例中以任何合适的方式结合。本领域技术人员将意识到，可以实践本发明而没有特定实施例的特定优点或特征。在另一些情况下，可以在某些实施例中意识到不是在本发明的全部实施例中存在的额外特征和优点。
本发明的这些特征和优点将从下面的描述和所附权利要求变得明显，或者可以通过如下所述地实践本发明而被理解。
附图说明
为了容易地理解本发明的优点，将参照附图中示出的特定实施例给出对上面简要描述的本发明的更具体的描述。应理解，这些附图仅描绘了本发明的一般实施例，因此不能理解为对本发明的范围的限制，将通过使用附图以额外的特征和细节描述和说明本发明，附图中：
图1是硬盘驱动器的顶视图，描绘了一般的伺服区和致动器路径；
图2是盘的顶视图，示出写在伺服区上的示例性伺服图案；
图3是根据本发明用于在图案化介质上制造伺服图案的装置的一实施例的剖视图；
图4是根据本发明用于制造伺服图案的装置的替代实施例的剖视图；
图5是根据本发明用于在图案化介质上制造伺服图案的系统的一实施例的底视图；
图6是图4的系统的侧视图；
图7是图4的系统的剖视图；
图8A是根据本发明某些实施例形成的沉积位置产生的伺服图案特征的顶视图；
图8B是用来制造图8A的伺服图案特征的系统的一个实施例的剖视图；
图9是头歪斜相关于衬底半径的比较曲线图；
图10是根据本发明某些实施例的形成衬底上的位图案的沉积位置相对于沉积掩模中用来产生沉积位置的开口的平面图；
图11是根据本发明一实施例的形成衬底上的伺服图案的沉积位置相对于沉积掩模中用来产生沉积位置的开口的平面图；
图12是产生用于伺服控制的常规正交位置误差信号图案相对于衬底上的数据道的示图；
图13是根据本发明某些实施例产生的正交位置误差信号图案的平面图；
图14是读/写头相对于相邻数据道的替代示例性位置的示图；
图15是比较曲线图，示出相关于图14描绘的替代示例性读/写头位置，读/写头对正交位置误差信号图案的每个脉冲群的响应幅度；
图16是比较图，示出通过计算图15的成对的脉冲群之间的幅度差获得的信号；
图17是描绘根据本发明某些实施例的图14的某些沉积位置的磁化的示图；以及
图18是根据本发明某些实施例利用圆点掩模法制造高密度图案化介质上的伺服图案的方法的示意性流程图。
具体实施方式
整个说明书中的用语“一个实施例”、“实施例”或类似语言意味着关于该实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。因此，整个说明书中短语“在一个实施例中”、“在实施例中”和类似语言的出现可以但并非必须地涉及相同的实施例。
此外，所描述的本发明的特征、结构或特性可以在一个或更多实施例中以任何合适的方式组合。在下面的描述中，公开了许多特定细节来提供对本发明的实施例的彻底理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本发明而不需要一个或更多这些特定细节，或者利用其他方法、部件、材料等。在另一些情况下，公知的结构、材料或操作未详细示出或描述以避免使本发明的概念变得模糊。
在本说明书中使用时，术语“图案化介质压印母体”指的是具有可复制形貌特征的衬底。在一些实施例中，这样的形貌特征的正复制(positivereplication)可根据二代纳米压印复制工艺实现，其中从压印母体复制多个子压模，且从每个子压模复制多个图案化介质盘。在本说明书中使用时，术语“伺服图案”指的是能通过数字或模拟信号传达可读图案化介质的区的位置和地址信息的形貌特征的任何图案。
现在参照图1，示出常规硬盘驱动器组件100的示图。硬盘驱动器组件100一般包括多个硬盘102，在运行期间其通过主轴马达(未示出)被高速旋转。形成在一个盘表面或两盘表面上的同心数据道接收且存储磁信息。
读/写头110通过致动器组件106可以在盘表面上移动，允许头110读或写磁数据到特定道104。致动器组件106可以在枢轴114上枢转。致动器组件106可以形成称为伺服控制的闭环反馈系统的一部分，其动态地定位读/写头110从而补偿盘102的热膨胀以及振动和其他扰动。还包括在伺服控制系统中的是通过微处理器、数字信号处理器或模拟信号处理器116运行的复杂计算算法，处理器116接收来自相关计算机的数据地址信息，将其转化为盘102上的位置，且相应地移动读/写头110。
具体地，读/写头110周期性地参考记录在盘上的伺服图案从而确保精确的头110定位。伺服图案可以用来确保读/写头110精确地遵循特定道，且用来控制和监视头110从一个道104到另一个道的转移。通过参照伺服图案，读/写头110获得头位置信息，使得控制电路116随后可以再校正头110从而校正任何检测到的误差。
伺服图案可以包括在嵌入于多个数据道104内的设计的伺服区112中，从而允许伺服图案的频繁采样以用于最佳盘驱动性能。在普通硬盘102中，嵌入的伺服区112从盘102中心基本径向地延伸，类似于从轮的中心延伸的辐条。然而，与辐条不同，伺服区112形成精巧的弧形路径，其被校准从而基本匹配读/写头110的移动范围。
现在参照图2，伺服区112可含有任何本领域公知的各种伺服图案200。如下面参照图10-13更详细地论述的那样，伺服图案可根据其功能大体归类。本领域技术人员将意识到，可以使用各种伺服图案。在图2中，伺服图案包括可以用来形成一个或更多伺服图案的一系列不同图案。例如，自动增益控制图案(AGC)202提供调节控制电路116中的增益所需的用于计算伺服信号的幅度的信息。类似地，同步信息图案(SYNC)204提供数据同步信息，柱面信息图案(CYL)206提供数据道号信息，位置误差信号图案(PES)208提供精确的道位置信息。图2描绘的伺服区112是示例性实施例，示出本领域公知的一般伺服图案。
虽然包括在伺服区112中的伺服图案200一般是基本直线的，但是伺服区112可以弯曲从而遵循致动器组件106和相关读/写头110的路径。因为常规盘驱动器100中的图案通过驱动器中的生产头110被写入，所以它们显示出旋转致动器系统赋予的头110的实际机械歪斜角(skew angle)的效应，其又表现为伺服区112的弯曲。头110相对于盘102的相对移动的方法与半径方向之间的角被称为头歪斜(head skew)。头歪斜(“φ”)通过公式φ＝90°-acos((Dpa2+r2-Dpc2)/(2·Dpa·r)与径向位置相关，其中Dpa＝枢轴到致动器组件长度，Dpc＝枢轴到盘中心，r＝半径。因此，当径向位置等于半径长度的约一半时头歪斜为0。如下面参照图8更详细地论述的那样，本发明的某些实施例利用头歪斜计算从而确保伺服图案特征的几何定位的精确度。
现在参照图3和4，根据本发明的用于制造高密度图案化介质上的伺服图案的装置可包括具有基本刚性体的衬底300，该刚性体具有足够大以容纳用于全盘表面的母体图案的平坦表面。衬底300可包括例如硅晶片，或者由铝镁合金、玻璃、陶瓷或本领域技术人员公知的其他材料制成的盘衬底。因为可对衬底300的表面进行电子束光刻，所以衬底300可包括导电材料例如掺杂的硅或金属，或者被涂覆以合适的导电层。
在一些实施例中，如图3所示，衬底300可是分层盘的整体组成部分，沉积掩模302和间隔元件304从其形成。衬底300可包括基本光滑的可蚀刻基层(ground layer)314，其具有能使用所沉积的材料作为蚀刻掩模的化学性质。基层314还可包括能经受上面的中间层303经历的蚀刻工艺的材料。基层314可包括例如氮化硅或本领域技术人员公知的其他材料。供选地，衬底300本身可包括基本光滑的、可蚀刻的、且能经历中间层303经历的蚀刻工艺的材料例如硅。
中间层303通常可包括既光滑又可蚀刻的基本刚性的材料，例如硅或本领域技术人员公知的类似材料。中间层303可对利用诸如XeF2的蚀刻剂的气相蚀刻工艺和/或湿蚀刻工艺敏感。
在某些实施例中，如图4所示，中间层303可以经历气相蚀刻工艺从而产生能够将衬底300固定地附着到沉积掩模302同时维持其间基本均匀的距离的间隔元件304。间隔元件304可以例如将沉积掩模302保持在衬底300的表面之上约1μm的高度。供选地，间隔元件304可耦合到衬底300和沉积掩模302的任一个或者两者。
在某些实施例中，间隔元件304可策略地定位来最大化衬底300的表面上的可用空间。实际上，制造之后，沉积掩模302和间隔元件304两者必须被去除，由此一般导致衬底300的表面上小的不可用区域。然而，对这里参照图12和13公开的伺服图案的示例性实施例的仔细检查显示图案本身的性质所需的许多“空旷区域(open area)”。间隔元件304可以在衬底300和沉积掩模302之间实施从而对应于这样的所需的空旷区域以实现最大图案效率。
沉积掩模302可包括能维持相对于衬底300基本平行的关系同时被间隔元件304所支承的基本刚性材料。在某些实施例中，沉积掩模302可包括能用作中间层303的蚀刻掩模的材料，使得中间层303可经历蚀刻工艺从而形成间隔元件304。沉积掩模302可包括例如氮化硅、二氧化硅、碳、或者本领域技术人员公知的任何其他这样的材料。
现在参照图4，开口306可以形成在沉积掩模302中从而允许材料、离子、电子、光和/或气体穿过沉积掩模302到达中间层303和/或衬底300。开口306可以通过光学或电子束光刻、蚀刻工艺、其组合、或通过本领域技术人员公知的任何其他方法形成在沉积掩模302中。
如下面参照图6和7更详细论述的那样，沉积材料308可以以一角度穿过开口306流射从而形成沉积位置310。在某些实施例中，开口306可以形成为包括至少一个成角的侧壁。成角的侧壁使沉积掩模302能具有更大的厚度，因此增大结构完整性，同时避免妨碍穿过它的沉积材料308。
现在参照图5，根据本发明的用于制造高密度图案化介质上的伺服图案的装置可包括沉积源500，其适于用来通过定向物理气相沉积技术例如蒸镀、离子束沉积或溅镀穿过沉积掩模302中的开口306沉积沉积材料308。沉积材料308可包括例如铬、铬钼合金、铝、铝合金或其他金属。替代地，沉积材料308可包括磁材料或本领域技术人员公知的其他材料。物理气相沉积工艺以气化状态从沉积源500转移沉积材料308到目标衬底300。气化材料粒子可根据基本无碰撞视线迁移凝结到衬底上，或者可以由于高能动量转移而附着到衬底300上。
根据本发明的沉积源500可包括阴极、加热坩锅、或者本领域技术人员公知的能够保持和发射朝向衬底300的材料308的定向束流的其他装置。在某些实施例中，多个沉积源500位于距衬底300一定距离且在倾斜入射角的位置。在一些实施例中，沉积源500与衬底300分隔开至少40cm的距离。与每个沉积源500对应的特定入射角可被校准从而引导材料308的束流到衬底300上的特定位置，每个位置一定程度上由沉积掩模302中的开口306定义。以此方式，沉积源500和沉积掩模302中的开口306协作来引导材料308至衬底300上的特定沉积位置310，使得所得位置310的数目是开口306数目的倍数。
在某些实施例中，根据本发明的用于制造高密度图案化介质上的伺服图案的系统包括屏蔽件502以利于在特定沉积位置310处材料的有效和准确沉积。对于给定沉积角，屏蔽件502可以相对于沉积源500和衬底300的表面平面保持在固定位置。屏蔽件502的目的是当沉积材料308穿过沉积掩模302中的开口306时约束其沉积角的范围。
在一些实施例中，衬底300可相对于固定的屏蔽件502旋转和/或平移，从而提供在比设置于屏蔽件502中的径向开口504的尺寸更大的衬底区域上沉积材料的方法，如下面将详细论述的那样。屏蔽件502可包括基本刚性盘，其具有至少稍微大于与衬底300对应的尺寸的尺寸，使得屏蔽件502与衬底300对准时可基本覆盖衬底300的整个表面区域。
屏蔽件502可包括设置于其中的至少一个径向开口504。开口504可用来隔离保持在屏蔽件502附近的、以及在一些实施例中与屏蔽件502基本对准的部分衬底300。径向开口504可以从屏蔽件502的中心506径向延伸到其周边508，或者可以占据其任何部分。径向开口504的尺寸可足以将多个沉积掩模开口306暴露于从沉积源500沉积的沉积材料308。在一些实施例中，径向开口504的长度可以容纳沿衬底300的半径的每个沉积掩模开口306，使得衬底300相对于径向开口504的单次旋转有效地暴露衬底300的整个表面区域。然而，本领域技术人员将意识到，衬底300的超过一次的旋转可用来在衬底300的表面上同时或顺序沉积沉积材料308从而形成伺服图案。
在一些实施例中，径向开口504的尺寸可以沿从中心506延伸到周边508的方向增大，从而使在旋转衬底300上不同半径处沉积的材料的量相等。在一些实施例中，径向开口504可包括与梯形基本对应的形状。当然，本领域技术人员将意识到，根据本发明的开口504可包括能够将与其连通的部分衬底300隔离的任何形状，例如等腰三角形、直角三角形、矩形、平行四边形、或者本领域技术人员公知的任何其他形状。
现在参照图6，用于制造高密度图案化介质上的伺服图案的系统可包括旋转元件600，其包括能够相对于屏蔽件502旋转的刚性支承盘。根据本发明，旋转元件600可包括基本居于衬底300和沉积掩模302的中心且保持衬底300和沉积掩模302的主轴(未示出)。在某些实施例中，旋转元件600可位于基本在屏蔽件502上方，使得设置在屏蔽件502上的部分衬底300可以通过沉积掩模302和屏蔽件502暴露于源自下面的沉积源500的沉积材料308的束流。
现在参照图7，在某些实施例中，本发明可以在真空腔中被隔离从而促进在特定衬底沉积位置310处的有效和精确沉积。真空腔可实现改变的沉积条件、以及加热和冷却功能。
具体地，如上面参照图3所提到的，沉积源500可被实施来根据特定入射角沉积沉积材料308。沉积沉积材料308的特定入射角与沉积掩模302中的开口306协作来定义特定沉积位置310。以此方式，数个沉积源500可被用来以独特入射角沉积沉积材料308从而沉积掩模302中的每个开口306定义不止一个沉积位置310。在选定的实施例中，定向来以独特入射角沉积沉积材料308的三个沉积源500被用来对于沉积掩模302中的每个开口306定义三个特定沉积位置310。因此沉积位置310的密度是开口306的密度的三倍。
有利地，上面公开的装置可以用于在单个工艺中的伺服图案制造以及数据道形成。然而，在某些实施例中，需要某些修改来产生对伺服控制有用的形貌特征的可预知分布。特别地，沉积掩模302中的开口306会需要修改来产生具有不直接依赖于沉积源500的数量及其角取向的特征的衬底表面图案。
例如，扩大的开口800可用来从多个沉积源500产生一个伺服图案特征而不是预期那样的多个特征。现在参照图8A，在某些实施例中，相对于用来形成数据道104(和/或位图案)的标准开口306具有增大的尺寸的基本矩形的开口800可用来产生单个伺服图案特征。然而，本领域技术人员将意识到，根据本发明扩大的开口800不限于矩形形状，而是可包括例如椭圆形、平行四边形、梯形、圆形、正方形、三角形、或本领域技术人员公知的任何其他形状。
在一个实施例中，第一沉积源802取向在0°，第二沉积源804取向在120°，第三沉积源806取向在240°。以此方式，第一沉积源802可产生第一沉积位置808，第二沉积源804可产生第二沉积位置810，第三沉积源806可产生第三沉积位置812，其中三个沉积位置808、810和812的每个组合来形成相对于开口800具有加宽的尺寸的单个伺服图案特征。
加宽特征的定量值如下地取决于头歪斜。与第一沉积位置808对应的沿第一方向的畸变“dx1”由dx1＝a/31/2cos(φ)给出；与第三沉积位置812对应的沿第二方向的畸变“dx2”由dx2＝a/31/2sin(30+|φ|)给出；与第二沉积位置810对应的沿第三方向的畸变“dy1”由dy1＝a/31/2sin(60+φ)给出；与第三沉积位置812对应的沿第四方向的畸变“dy2”由dy2＝a/31/2sin(60-φ)给出，其中“a”是沉积位置808、810和812的中心之间的横向距离，φ是头歪斜。如上面参照图2提到的，以及参照图9描述的，头歪斜900通过公式φ＝90°-acos((Dpa2+r2-Dpc2)/(2·Dpa·r)与开口306的径向位置902相关，其中Dpa＝枢轴到致动器组件长度，Dpc＝枢轴到盘中心，r＝半径。因此，在衬底300的内直径904附近比在中直径906处头歪斜更大。
在沉积掩模302的制造期间可考虑上述用于加宽的定量值从而确保开口800的尺寸与所得伺服图案特征之间的对应。具体地，扩大的开口800的尺寸可以根据开口800的径向位置而有偏量，使所得沉积位置808、810和812组合从而形成具有规则的、预期尺寸的单个伺服图案特征。另外，扩大的开口800的适当的尺寸偏差能实现相邻伺服图案特征之间的等间距。例如，每个所得伺服图案特征的宽度814可等于相邻伺服图案特征之间的间隔816，如图8B所示。以此方式，扩大的开口800可用来产生可预期的、几何形状精确的对伺服控制有用的形貌图案。
在另一些实施例中，如图10-14所示，用于伺服图案特征生成的开口306可以在尺寸和形状上与用于数据道104的形成的开口306基本相同，尽管可以通过累积图案效应来区别开。具体地，用于伺服图案特征生成的开口306充分利用以独特入射角取向的多个沉积源500的增大的密度容量，这样的开口306可以被累积地组织来形成伺服图案，其集成多个沉积位置310从而形成单个伺服图案特征。
现在参照图10和11，例如，本发明一实施例利用布置来形成数据或伺服图案的多个开口306。在图10中，开口306间隔开从而形成数据道104，数据道104水平地定位且其间具有基本恒定的间距1000。在图11中，多个开口306布置来形成AGC型伺服图案。从图11可以看出，本发明的某些实施例可提供四组开口306，其相互偏移道间隔1000的四分之一从而产生AGC型伺服图案。具体地，第一组开口1002产生与道间距1000基本对应的沉积位置310。第二组开口1004相对于第一组开口1002偏移道间距1000的四分之一。第三组开口1006相对于第一组开口1002偏移道间距1000的一半。最后，第四组开口1008相对于第一组开口1002偏移道间距1000的四分之三。以此方式，确保了读/写头110在所得AGC图案上方的任何经过中，可以获得相等幅度的信号。
现在参照图12和13，常规正交脉冲群伺服图案可通过这里公开的装置、系统和方法形成于衬底300上。如图12所示，常规正交脉冲群伺服图案一般包括四个连续的具有周期特征的脉冲群，其中每个周期特征的宽度1200基本等于数据道间隔1000。第一脉冲群“A”1204包括从数据道104沿一方向1201偏移道间距1000的一半的周期特征；第二脉冲群“B”1206包括从数据道104沿另一方向1203偏移道间距1000的一半的周期特征；第三脉冲群“C”1208包括沿与第一脉冲群“A”1204相同的方向1201偏移全道间距1000的周期特征；第一脉冲群“D”1210包括与数据道104对应地定位的周期特征。通过测量每个脉冲群1204、1206、1208和1210的相对幅度，盘驱动器100的伺服控制系统能确定读/写头110相对于数据道104的位置。
现在参照图13，根据本发明形成于沉积掩模302中的开口306可产生与图12的常规正交脉冲群伺服图案基本类似的正交脉冲群伺服图案。具体地，沉积掩模302中的开口306可以根据与其对应的沉积位置310的预期布置来策略地定位。例如，三个沉积源500分别以0°、120°和240°取向时，所得沉积位置310预期在距开口306位置a/31/2的横向距离处，其中“a”等于相邻沉积位置310之间的横向距离。开口306的位置可以设置来在所得沉积位置310中产生与常规正交脉冲群偏移对应的偏移。
具体地，开口306可以在四个区域中以矩形阵列布置从而产生与脉冲群“A”1304、“B”1306、“C”1308和“D”1310对应的累积沉积位置310。如在图12所示的常规正交脉冲群图案的情况下那样，脉冲群“A”1304和“B”1306中特征的位置间隔开全道间距1000；类似地脉冲群“C”1308和“D”1310中的特征间隔开全道间距1000。脉冲群“C”1308和“D”1310的对相对于脉冲群“A”1304和“B”1306的对偏移道间距1000的一半。图12和13描绘的脉冲群“A”1304、“B”1306、“C”1308和“D”1310的顺序以示例而不是限制的方式提供。在供选实施例中，脉冲群“A”1304、“B”1306、“C”1308和“D”1310可以以本领域技术人员公知的任何顺序布置。
读/写头110对本发明的实施例产生的伺服图案的响应以及从其确定横向头位置的方法可通过参考图14、15和16来理解。现在参照图14，读/写头110可占据与特定数据道104对应的位置，或者可占据相邻数据道104之间的位置。读/写头110的响应幅度根据其在道104上相对于任何单独脉冲群1304、1306、1308和1310的横向位置而改变。在图14描绘的示例性实施例中，例如，当头110遵循横贯与特定脉冲群1304、1306、1308和1310对应的八个沉积位置310的路径时，与遵循横贯与相同的脉冲群1304、1306、1308和1310对应的四个沉积位置310的路径时相比，头110以更大幅度的信号响应。在相同实施例中，头110遵循离散数据道104之间的路径时，头110可反映具有一值的幅度，所述值在响应于八个沉积位置的路径和四个沉积位置的路径产生的值之间。例如，当头110占据道之间中途的位置1402、1406时，相关的信号幅度在头的位置1400、1404遵循相邻道的任一个时获得的信号幅度之间。
图15示出与头110响应于横贯特定脉冲群路径获得的信号幅度值1500对应的示例值。这些脉冲群幅度值1500可以与对应的示例性头道位置1502比较，例如图14所示的那些头道位置1400、1402、1404和1406。
响应于本发明的实施例产生的相邻脉冲群对获得的信号幅度之间的差异可以与响应常规正交脉冲群图案例如图12描绘的那些获得的信号幅度基本相同。图16示出与包括脉冲群“A”1304和脉冲群“B”1306的脉冲群对之间的信号幅度值差别1600对应的示例值，其中初始信号幅度值从图15提供的那些得出。图16还示出与包括脉冲群“C”1308和脉冲群“D”1310的脉冲群对之间的幅度差异1602对应的值。
现在参照图17，根据本发明的实施例产生的伺服图案可根据分配给Hitachi的美国专利申请号No.11/148918公开的方法被磁化，在此引入其全部内容作为参考，或者可以通过本领域技术人员公知的任何其他方法来磁化。在某些实施例中，根据本发明产生的伺服图案可表现出图17所示的交替磁化。
如上面参照图3所提到的，本发明的利用扩大的开口306形成伺服图案特征的实施例、以及本发明的充分利用增大的密度容量的实施例可利用衬底300的分隔开相邻的伺服图案特征的空旷区域来容纳衬底300与沉积掩模302之间的间隔元件304。以此方式，可以获得最大图案效率。
一般性地阐明下面的示意性流程图作为逻辑流程图。照此，所示顺序和标注的步骤表明本方法的一个实施例。可以构思与所示方法的一个或更多步骤或者其部分在功能、逻辑或效果上等价的其他步骤和方法。另外，提供所采用的格式和符号来说明该方法的逻辑步骤，而不应理解为限制了该方法的范围。进行特定方法的顺序可以或者可以不严格按照所示对应步骤的顺序。
现在参照图18，根据本发明的制造高密度图案化介质上的伺服图案的方法可包括提供1800沉积掩模302和将开口306集成1802到掩模中。集成1802开口306可包括将开口306的尺寸形成1804得大于预期沉积位置，使得沉积位置结合以形成单个伺服图案特征。每个开口306还可根据其径向位置而有偏量1806从而避免所得伺服图案特征的位置畸变和加宽。
接着，在高密度图案化介质上制造伺服图案的方法可包括通过开口306定向沉积1808材料从而在衬底300上形成伺服图案。在某些实施例中，该方法可包括在沉积期间旋转1810衬底300以及约束1812沉积角的变化从而优化所得伺服图案的几何精确度。屏蔽件502可设置得与沉积掩模302基本相邻从而通过限制到衬底的与集成到屏蔽件502中的径向开口对应的区域的沉积来约束沉积角的变化。
在某些实施例中，在沉积之后衬底300可以从沉积掩模302去除从而经历蚀刻工艺，其可包括进行等离子体蚀刻从而从沉积的材料转移图案到衬底中。具体地，所沉积的材料可以用作蚀刻掩模，CF4等离子体用来蚀刻衬底或衬底的基层，其由氮化硅构成。一旦完成了本发明的方法，二代纳米压印复制工艺可以用来从该图案化介质正复制形貌伺服图案、以及基本同时形成的高密度形貌数据道到多个图案化介质盘上。以此方式，本发明有效地减少了与图案化介质制造、尤其是与伺服图案制造传统相关的成本、人工和资源。
本发明可以以其他特定形式实现而不偏离其思想或本质特性。所描述的实施例在所有方面应被理解为示例性而不是限制性的。因此，本发明的范围由所附权利要求定义，而不是由前面的描述定义。落入权利要求及其等价物的含义及范围内的全部修改将被包括在其范围内。

Claims (32)

1.一种用于利用圆点掩模法制造高密度图案化介质上的伺服图案和位图案的装置，该装置包括：
沉积掩模，具有用于引导材料到衬底上的多个沉积位置的多个开口，所述沉积位置形成伺服图案；
形成在所述沉积掩模中的多个位图案开口，所述位图案开口用来引导材料到所述衬底上的多个沉积位置，所述沉积位置形成位图案；及
多个沉积源，用来穿过所述多个开口的每个以各种沉积角沉积所述材料从而在单个沉积工艺期间形成用于位图案和伺服图案的沉积位置。
2.如权利要求1所述的装置，其中所述伺服图案包括多个伺服特征，每个伺服特征包括多个部分交迭的沉积位置。
3.如权利要求2所述的装置，其中所述多个开口的每个在尺寸上有偏量使得每个所得伺服特征是等间距的，该伺服特征的宽度对应于相邻伺服特征之间的距离。
4.如权利要求1所述的装置，其中该多个开口的每个位于所述沉积掩模上使得所得伺服图案对应于常规伺服图案。
5.如权利要求1所述的装置，其中所述开口在所述沉积掩模上相对于彼此定位，使得该沉积掩模上不具有开口的区域形成伺服图案所需的空旷区域。
6.如权利要求1所述的装置，其中所述至少一个沉积源包括至少一个加热坩锅和阴极。
7.如权利要求1所述的装置，还包括置于所述沉积掩模和所述衬底之间的多个间隔元件，其中所述多个间隔元件中的每个对应于所述伺服图案的空旷区域。
8.如权利要求1所述的装置，还包括屏蔽件，在所述沉积掩模附近从而约束来自所述至少一个沉积源的材料的沉积角变化。
9.如权利要求8所述的装置，其中所述屏蔽件包括与所述衬底的一部分对应的径向开口。
10.如权利要求9所述的装置，还包括用于在沉积期间旋转该衬底的旋转元件。
11.如权利要求2所述的装置，其中该伺服图案包括自动增益控制AGC图案且其中所述多个开口包括形成在数据道上居于中心的第一伺服特征的第一开口、以及形成与该第一伺服特征相邻且从该第一伺服特征偏移约道间间距的四分之一的第二伺服特征的第二开口。
12.如权利要求11所述的装置，还包括第三和第四开口，该第三开口形成与该第二伺服特征相邻且从该第一伺服特征偏移约所述道间间距的一半的第三伺服特征，且所述第四开口形成与该第三伺服特征相邻且从该第一伺服偏移约所述道间间距的四分之三的第四伺服特征。
13.如权利要求2所述的装置，其中该伺服图案包括正交脉冲群图案，且其中所述多个开口包括形成在数据道之上居于中心的第一伺服特征的第一开口、以及形成从该第一伺服特征偏移约全道间间距的第二伺服特征的第二开口。
14.如权利要求13所述的装置，还包括第三和第四开口，所述第三开口形成从该第二伺服特征偏移约所述道间间距的一半的第三伺服特征，该第四开口形成从该第三伺服特征偏移约一个全道间间距的第四伺服特征。
15.一种利用圆点掩模法制造高密度图案化介质上的伺服图案的方法，包括：
提供沉积掩模；
将多个开口集成到该沉积掩模中，该多个开口用于引导沉积材料到衬底上的多个沉积位置，所述多个沉积位置在所述衬底上形成伺服图案和位图案；
穿过所述多个开口的每个以各种沉积角从多个沉积源定向沉积所述沉积材料从而在所述衬底上形成伺服图案和位图案，使得穿过每个开口的沉积材料在所述衬底上形成两个或更多特征。
16.如权利要求15所述的方法，还包括使多个沉积位置部分交迭从而在所述衬底上形成伺服特征，其中所述伺服图案包括多个伺服特征。
17.如权利要求16所述的方法，其中所述多个开口的每个在尺寸上有偏量且被定位使得每个所得伺服特征是等间距的，所述伺服特征的宽度对应于相邻伺服特征之间的距离。
18.如权利要求15所述的方法，其中所述多个开口的每个定位在所述沉积掩模上，使得所得伺服图案对应于常规伺服图案。
19.如权利要求15所述的方法，还包括在该沉积掩模中形成多个位图案开口，所述位图案开口用于引导材料到所述衬底上的多个沉积位置，所述沉积位置形成位图案。
20.如权利要求15所述的方法，还包括将多个间隔元件置于所述沉积掩模和所述衬底之间，所述多个间隔元件的每个对应于所述伺服图案的空旷区域。
21.如权利要求15所述的方法，其中定向沉积所述沉积材料包括在沉积期间旋转该衬底。
22.如权利要求15所述的方法，还包括提供与该沉积掩模相邻的屏蔽件从而约束沉积角的变化。
23.如权利要求22所述的方法，其中提供与该沉积掩模相邻的屏蔽件还包括在该屏蔽件中径向设置与所述衬底的一部分对应的开口。
24.一种高密度图案化介质，包括通过权利要求15所述的工艺形成的伺服图案。
25.一种用于利用圆点掩模法制造高密度图案化介质上的伺服图案的系统，包括：
多个沉积源，用于从各种沉积角同时沉积材料到衬底上；
沉积掩模，耦合到该衬底，该沉积掩模具有用于引导所述材料到所述衬底上的各沉积位置的多个开口，部分所述沉积位置协作来形成伺服图案并且部分所述沉积位置形成位图案；以及
屏蔽元件，设置于所述多个沉积源与所述沉积掩模之间来约束所述材料的沉积角的变化。
26.如权利要求25所述的系统，其中所述伺服图案包括多个伺服特征，每个伺服特征包括多个部分交迭的沉积位置。
27.如权利要求26所述的系统，其中所述多个开口的每个在尺寸上有偏量，使得每个所得伺服特征是等间距的，所述伺服特征的宽度对应于相邻伺服特征之间的距离。
28.如权利要求25所述的系统，其中所述多个开口的每个定位在所述沉积掩模上使得所得伺服图案对应于传统伺服图案。
29.一种用于利用圆点掩模法制造高密度图案化介质上的伺服图案的装置，该装置包括：
沉积掩模，具有用于引导材料到衬底上的多个沉积位置的多个开口，所述沉积位置形成伺服图案；
至少一个沉积源，用来穿过所述多个开口的每个以各种沉积角沉积所述材料；
伺服图案包括具有多个部分交迭的沉积位置的自动增益控制AGC图案；
且其中所述多个开口包括形成数据道之上居于中心的第一伺服特征的第一开口、以及形成与该第一伺服特征相邻且从该第一伺服特征偏移约道间间距的四分之一的第二伺服特征的第二开口。
30.如权利要求29所述的装置，还包括第三和第四开口，该第三开口形成与该第二伺服特征相邻且从该第一伺服特征偏移约所述道间间距的一半的第三伺服特征，且所述第四开口形成与该第三伺服特征相邻且从该第一伺服偏移约所述道间间距的四分之三的第四伺服特征。
31.一种用于利用圆点掩模法制造高密度图案化介质上的伺服图案的装置，该装置包括：
沉积掩模，具有用于引导材料到衬底上的多个沉积位置的多个开口，所述沉积位置形成伺服图案；
至少一个沉积源，用来穿过所述多个开口的每个以各种沉积角沉积所述材料；
伺服图案包括具有多个部分交迭的沉积位置的正交脉冲群图案；且
其中所述多个开口包括形成在数据道之上居于中心的第一伺服特征的第一开口、以及形成从该第一伺服特征偏移约全道间间距的第二伺服特征的第二开口。
32.如权利要求31所述的装置，还包括第三和第四开口，所述第三开口形成从该第二伺服特征偏移约所述道间间距的一半的第三伺服特征，该第四开口形成从该第三伺服特征偏移约一个全道间间距的第四伺服特征。
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