CN103069486B - 用于磁性介质图案化的抗蚀剂强化 - Google Patents

Abstract

提供一种用于形成磁性介质衬底的方法和设备。图案化抗蚀层形成在具有磁化层的衬底上。共形保护层形成在图案化抗蚀层上，以免图案于后续处理期间降解。衬底经能量处理，其中能量物种依据形成于图案化抗蚀剂中的图案，穿透部分图案化抗蚀层和共形保护层而撞击磁化层及改变磁化层磁性。接着移除图案化抗蚀层和共形保护层而留下磁性衬底，所述磁性衬底具有形貌实质不变的磁性图案。

Description

用于磁性介质图案化的抗蚀剂强化

发明领域

本文描述的各实施例涉及制造磁性介质的方法。更具体地说，本文所述的各实施例涉及利用等离子体暴露来图案化磁性介质。

相关技术的描述

磁性介质可用于各种电子装置，例如硬盘驱动装置和磁阻随机存取存储（MRAM）装置。硬盘驱动装置为计算机和相关装置特选的存储介质。桌上型与笔记型计算机大多有硬盘驱动装置，许多消费性电子装置（如介质记录器与播放器）和收集及记录数据的仪器也有硬盘驱动装置。硬盘驱动装置还可配置在网络存储阵列中。MRAM装置可用于各种非易失性存储装置，例如快闪驱动装置和动态随机存取存储（DRAM）装置。

磁性介质装置利用磁场存储及检索信息。硬盘驱动装置中的磁盘配有由磁头个别寻址的磁畴。磁头移近磁畴并改变所述畴的磁性而记录信息。为恢复记录信息，磁头移近磁畴并检测所述区磁性。所述畴的磁性一般直译成两种可能对应状态（“0”状态与“1”状态）之一。如此，磁性介质可记录数字信息，然后再回复。

磁性存储介质通常包含非磁性玻璃、复合玻璃/陶瓷，或具有磁化材料的金属衬底，所述磁化材料以沉积工艺沉积于金属衬底上且厚度为约100纳米（nm）至约1微米（μm）之间，沉积工艺通常为物理气相沉积（PVD）或化学气相沉积（CVD）工艺。在一个工艺中，溅射沉积含钴与铂层至结构衬底上而形成磁性活化层。磁化层通常是通过沉积形成图案或在沉积后图案化，使装置表面具有磁化区，磁化区散置有以量子自旋取向命名的非磁性活化区。不同自旋取向的畴相会处有称为布洛赫壁（Bloch wall）的区域，在所述区域中自旋取向经过渡区从第一取向变成第二取向。过渡区的宽度将限制信息存储的表面密度，因为布洛赫壁会占用总磁畴的递增部分。

为克服连续磁性薄膜中布洛赫壁宽度造成的限制，各畴可由非磁性区（在连续磁性薄膜中，非磁性区宽度比布洛赫壁宽度小）物理性分隔。在介质上形成分离磁性区与非磁性区的传统方式专注在通过沉积磁畴作为分隔岛或通过从连续磁性膜移除材料而物理性分隔磁畴，以形成彼此完全分离的单一位磁畴。将图案化掩模放置到非磁性衬底上，磁性材料沉积在非磁性衬底的露出部分上，或者可在进行掩模及图案化前沉积磁性材料、然后蚀刻移除露出部分中的磁性材料。在一个方法中，利用蚀刻或刻划，形貌图案化非磁性衬底，及利用旋涂或电镀，沉积磁化材料。接着研磨或平坦化磁盘而露出磁畴周围的非磁界。在一些情况下，以图案化方式沉积磁性材料而形成由非磁性区分隔的磁粒或点。

这类方法预期产生能支持数据密度至多达约1百万兆字节/平方英寸（TB/in²）的存储结构，且各畴尺寸小至20nm。所有这类方法通常会导致介质有明显的表面粗糙度。改变衬底形貌会因典型硬盘驱动装置的读写头疾驰至距磁盘表面2nm处而受到限制。因此，需要一种具有高分辨率又不会改变介质形貌来图案化磁性介质的工艺或方法，和进行有效量产工艺或方法的设备。

发明内容

本文描述的各实施例提供一种形成图案化磁性衬底的方法，所述方法包括以下步骤：在衬底的磁性活化表面上形成具有厚部与薄部的图案化抗蚀剂、在图案化抗蚀剂上形成稳定层、使部分磁性活化表面暴露于通过稳定层和图案化抗蚀剂的薄部的定向能量，以及改变磁性活化表面经暴露部分的磁性而形成图案化磁性衬底。

其它实施例提供一种形成图案化磁性衬底的方法，所述方法包括以下步骤：在结构衬底上形成磁性活化层、在磁性活化层上形成图案转移层、利用物理图案化工艺图案化图案转移层、在图案转移层上形成共形保护层，以及使衬底暴露于经选择而穿透部分图案转移层的能量，以根据形成于图案转移层中的图案，改变磁性活化层的磁性。

其它实施例包括具有磁化层的衬底，磁化层具有多个具第一磁性值的第一畴、多个具第二磁性值的第二畴，和介于多个第一畴与多个第二畴之间的过渡区，过渡区的尺寸小于约2纳米（nm），其中多个第一畴和多个第二畴各自的尺寸小于约25nm。

其它实施例包括磁性介质衬底，磁性介质衬底的制造方法包括以下步骤：在结构衬底上形成磁性活化层、形成具有厚部与薄部的图案化抗蚀剂来接触磁性活化层、在图案化抗蚀剂上形成共形稳定层、使部分磁性活化表面暴露于通过稳定层和图案化抗蚀剂的薄部的定向能量、改变磁性活化表面经暴露部分的磁性而形成图案化磁性衬底，以及移除图案化抗蚀剂和稳定层。

其它实施例提供一种用于处理衬底的设备，所述设备具有衬底搬运部，衬底搬运部经由一或多个负载锁定腔室耦接至衬底处理部，衬底处理部包含等离子体增强原子层沉积（PEALD）腔室和一或多个等离子体浸没腔室，所述等离子体增强原子层沉积（PEALD）腔室和一或多个等离子体浸没腔室耦接至传送腔室，并且所述衬底搬运部包含装载部、传送部和界面部。

附图简要说明

为了更详细理解本发明的上述特征，通过参考实施例可获得简要概述如上的本发明的更具体描述，所述实施例部分图示在附图中。然而，须注意附图仅说明本发明典型实施例，因此不宜视为限定本发明的范围，因为本发明可容许其它等效实施例。

图1为概述了根据一个实施例的方法的流程图。

图2A为根据另一实施例的装置的示意侧视图。

图2B为根据又一实施例的装置的示意侧视图。

图2C为图2B装置的磁性曲线图。

图3为概述了根据另一实施例的方法的流程图。

图4为根据另一实施例的设备的平面视图。

为促进理解，各图中共享的元件符号尽可能代表相似的元件。应理解一个实施例中公开的元件可有利地用于其它实施例，在此不另外详述。

具体描述

本文所描述的各实施例大体提供用于形成图案化磁性衬底的方法和设备，可使用所述方法和设备用于这类衬底涉及的任何用途，包括磁存储。一些实施例形成用于硬盘驱动装置的衬底，其它实施例可形成静态存储装置，例如MRAM装置。

图1为概述了根据一个实施例的方法100的流程图。图1的方法100用于形成具有磁性图案的衬底，磁性图案依据形成于抗蚀层中的图案限定，抗蚀层涂覆至衬底上，接着再被移除。磁性图案产生具有磁畴且形貌十分平滑的衬底，磁畴尺寸小于约25nm。

在图1中，在步骤102中，通过在具有磁性活化层的衬底上形成图案化抗蚀层，以制造图案化磁性衬底。衬底为机械强度足以支撑上层的结构衬底。所用衬底一般为金属、玻璃或碳材料，例如聚合物或复合物，且衬底可为金属合金或复合玻璃物质，例如玻璃/陶瓷掺合物。衬底通常呈带有反磁的不透磁性或只有非常微弱的顺磁性。例如，在一些实施例中，基底层的磁化率为小于约10^-4（铝的磁化率为约1.2×10^-5）。

衬底一般涂覆有磁化材料，以提供用于磁性图案化的介质。磁化材料可形成在多层内，每一层可有相同或不同组成。在一个实施例中，具有弱磁性（如抗磁力或磁化率）的第一层软磁材料形成在基底衬底上，磁性较强的第二层硬磁材料形成在第一层上。在一些实施例中，各层包含选自由钴、铂、镍、钼、铬、钽、铁、铽和钆所组成组的一或多种元素。在一个实施例中，磁化层包含厚度约100nm至约1000nm（1μm）之间的第一层铁或铁/镍合金和含两个子层的第二层，各子层厚度为约30nm至约70nm之间，例如约50nm，且子层各自包含铬、钴和铂。这些层可以此领域已知的任何适合方法形成，所述方法例如为物理气相沉积或溅射、化学气相沉积、等离子体增强化学气相沉积、旋涂、电化学电镀或无电电镀等手段。

图案化抗蚀层是通过如下步骤形成的：涂覆抗蚀材料至衬底上，以及利用物理或光刻图案化工艺来图案化抗蚀层；在一些实施例中，物理或光刻图案化工艺能制造尺寸约50nm或更小的特征结构，在一些实施例中特征结构为25nm或更小，在一些实施例中特征结构为10nm或更小。抗蚀材料为可轻易移除、又不会影响底下磁化材料的材料，或者抗蚀材料为可留在完成装置内、又不会不当影响装置性质的材料。例如，在许多实施例中，抗蚀材料可溶于溶剂液体，例如水或碳氢化合物。在一些实施例中，抗蚀材料涂覆于衬底当作可固化液体，然后以模板进行物理压印图案化，以及通过加热或UV曝光而固化。在其它实施例中，抗蚀材料涂覆于模板，且在将涂覆的模板放置到衬底以将抗蚀材料转移到衬底前，至少部分固化抗蚀材料。抗蚀材料一般还能抵抗入射能量或能量离子造成降解。在一些实施例中，抗蚀材料为可固化材料，例如环氧树脂或热塑性聚合物，可固化材料在固化前具有流动性，且在固化后将对能量工艺提供一些抗性。

模板通常由耐久性材料制成，模板在经过压印掩模材料的多次循环后将维持模板的形状。在一些实施例中，模板包含铝。形成于模板上的特征结构尺寸可小于约50nm，例如小于约25nm，或者甚至小于约10nm。在一些实施例中，尺寸约1nm至约10nm之间的特征结构可形成于模板中。尺寸很小的特征结构可以使用任何适于在衬底中形成这类小特征结构的工艺形成。这种工艺的一个实例为电子束写入。在一些其它实施例中，可采用离子束或分子束写入。

图案化抗蚀材料限定磁化层的遮蔽和未遮蔽部分。形成于抗蚀材料中的图案通常产生由薄抗蚀材料层覆盖或无抗蚀材料覆盖的磁化层部分，和由厚抗蚀材料层覆盖的其它部分。薄抗蚀层覆盖或无抗蚀层覆盖的部分相当于未遮蔽部分，且随后可通过暴露于处理环境来处理，所述处理环境经选择而能穿透薄抗蚀层、但不穿透厚抗蚀层。在一些实施例中，厚抗蚀层的厚度可以为约50nm至约150nm之间，例如约60nm至约100nm之间，例如约80nm。在一些实施例中，薄抗蚀层的厚度可以为约0nm至约20nm之间，例如约2nm至约10nm之间，例如约5nm。

适合实践所述实施例的抗蚀材料为Monomat抗蚀剂，所述Monomat抗蚀剂取自美国德州奥斯汀的分子压印公司（Molecular Imprints,Inc.）。可使用一种J-FIL^TM压印机（所述压印机也取自分子压印公司），将Monomat抗蚀剂用于上述压印工艺。

在其它实施例中，抗蚀材料可以为光刻胶材料，例如利用 CVD系统（所述 CVD系统取自美国加州圣克拉拉的应用材料公司（AppliedMaterials,Inc.））实施的CVD工艺涂覆的先进图案化膜（Advanced Patterning Film）无定形碳抗蚀材料。

在步骤104中，在图案化抗蚀剂上形成保护层。保护层可减少或避免于后续处理期间破坏抗蚀层和产生的图案降解。保护层通常以共形方式涂覆，以于处理期间保护厚与薄覆盖区图案，所述厚与薄覆盖区图案限定处理区与保护区。

保护层可为稳定层，以于处理期间稳定图案化抗蚀剂，在一些实施例中，保护层为含硅层。在一方面中，保护层可保护图案化抗蚀剂的厚覆盖区，以免在处理期间遭能量物种过度轰击。能量物种将改变厚覆盖区的形状及/或厚度、改变或降低对厚覆盖区底下的磁化层部分的保护程度，进而使图案降解。在另一方面中，保护层可通过在处理期间提供较硬边界来容纳图案化抗蚀层，防止抗蚀材料从厚覆盖区迁移到薄覆盖区（所述迁移也会导致图案降解）来在处理期间稳定图案化抗蚀剂。

保护层一般包含硅，且保护层可包含由氧、氮、碳，或上述物质的任何混合物所组成组的一或多种元素。保护层可包含氧化硅、碳化硅、氮化硅、碳氧化硅、氮氧化硅或SiOCN。在一些实施例中，保护层也可含氢。在其它实施例中，保护层可为掺杂硅层或掺杂碳层。例如，可采用掺杂碳、氧、氮，或上述物质的组合物的硅层，或采用掺杂硅的碳层。

保护层通常很薄。图案化抗蚀特征结构开口的尺寸限定图案节距。在具有标准特征结构尺寸的图案中，图案节距为标准特征结构尺寸。所述层沉积厚度通常小于图案节距的1/4，以保护图案限定的开口。在具有不同特征结构尺寸的图案中，保护层沉积厚度小于最小特征结构尺寸的1/4。在一些实施例中，保护层的厚度小于约10nm，例如约2nm至约5nm之间，或小于约2nm，例如约1nm或约3nm。

共形保护层可以用任何适于沉积薄共形膜的工艺形成，所述工艺例如共形CVD、循环式CVD、脉冲式CVD或ALD。在一些实施例中，通常不使用原位等离子体，而是使用远程等离子体。较佳采用低温工艺，以免对图案化抗蚀层或磁化层造成热破坏。共形保护层的形成温度通常低于约150℃，例如约20℃至约100℃之间，或约30℃至约80℃之间，例如约50℃。在替代实施例中，保护层可以在周围温度下形成，例如约10℃至约30℃之间，例如室温。共形保护层可利用PRODUCER CVD或ALD腔室，或利用P3I^TM腔室（所述腔室也取自应用材料公司）形成。

适合的前驱物为在上述温度与气相沉积工艺的低压特性下可维持呈气相的那些前驱物。含硅前驱物和含氧或氮前驱物用来形成共形层。在许多实施例中，臭氧被用作含氧前驱物。臭氧可通过远程加热或在腔室内接触加热的腔室表面（如腔室壁或气体分配气室）而活化。此外，适合的前驱物易由远程等离子体产生器活化，远程等离子体产生器以约50瓦（W）至约3000W之间的功率水平操作。至少一种硅前驱物用来与含氧或氮物种反应而沉积保护层。在一些实施例中，硅前驱物也可为碳源。在其它实施例中，可提供独立碳源。适合上述低温沉积形式的硅源化合物包括双二乙氨基硅烷。室压通常维持在约2托至约100托之间，并且可调整室压来控制沉积层的共形性。

如ALD领域所知，在用于形成共形保护层的一个示例性原子层沉积工艺中，进行半反应(half-reaction)来沉积半层(half-layer)。将含硅前驱物提供至含有待处理衬底的腔室内，以形成含硅半层，接着提供含氧前驱物，以完成整层。如上所述，衬底具有磁化层和形成于磁化层上的图案化抗蚀层。含硅前驱物为可在用于沉积工艺的处理温度下维持呈蒸汽的化合物或混合气体。

就使用活性氧物种的CVD工艺而言，含硅前驱物可选自由下列物质所组成的组：八甲基环四硅氧烷（OMCTS）、甲基二乙氧硅烷（MDEOS）、双(叔丁基氨基)硅烷（BTBAS）、双(二乙基氨基)硅烷（BDEAS）、三(二甲基氨基)硅烷（TDMAS）、双(二甲基氨基)硅烷（BDMAS）、双(乙基甲基氨基)硅烷（BEMAS）、四甲氧基硅烷（TMOS）、三甲基硅烷（TMS）、四乙氧基硅烷（TEOS），和上述物质的混合物。在一个CVD实施例中，较佳含硅前驱物为BDEAS。同时伴随含硅前驱物选择性引入腔室的气体包括载气，例如氦气、氮气、氧气、氧化亚氮和氩气。较佳反应气体为臭氧与远程等离子体源产生的氧或活性氧及/或氮自由基混合。通过提供氧气及/或氮气至远程等离子体产生器，及以13.56MHz及/或350kHz的频率，将约50W至约3000W之间的RF功率耦合到产生器，可形成远程等离子体。

就使用活性氧或氮物种的ALD工艺而言，含硅前驱物可选自由下列物质所组成的组：二氯硅烷（DCS）、三氯硅烷（TCS）、四氯化硅、二溴硅烷、四溴化硅、BDEAS、OMCTS、三硅烷胺（TSA）、硅烷、乙硅烷，和上述物质的组合物。

含硅前驱物以约5sccm（每分钟标准毫升）至约1000sccm之间的流量引入腔室。选择性载气（如氦气）以约100sccm至约20000sccm之间的流量引入腔室。含硅前驱物（如BDEAS）与载气（如氦气）流入腔室的流量比为约1：1或以上，例如约1：1至约1：100之间。室压可大于约5毫托，例如约1.8托至约100托之间，并且腔室中的衬底支撑件温度可为约10℃至约100℃之间，同时含硅前驱物流入腔室来沉积膜层。更具体地说，温度为介于约30℃至约80℃之间。含硅前驱物流入腔室的时间可以足以沉积厚度约至约之间的膜层。例如，含硅前驱物可以流入腔室计约0.1秒至约60秒之间。

含硅前驱物沉积含硅半层，含硅半层共形于衬底上且覆盖遮蔽区与未遮蔽区中的图案化抗蚀剂，包括图案化抗蚀层的垂直与水平表面。如果未遮蔽区不含抗蚀材料，例如如果露出未遮蔽区中的磁化层，则含硅半层覆盖未遮蔽区中的磁化层。含硅半层可为单层，或硅或硅物种的原子层。

含反应氧的气体（如臭氧、臭氧/氧混合物、氧自由基等）引入腔室并与含硅半层反应而形成共形氧化硅层。在一个实施例中，氧中臭氧占体积比约0.5%至约10%之间的混合气体以约100sccm至约20000sccm之间的流量引入腔室。臭氧/氧混合物可通过在约70℃至约300℃之间（如约100℃至约180℃之间）的控制温度下接触腔室表面（如腔室壁、气体分配器或喷头）而活化。室压可以为约5毫托至约100托之间，并且腔室中的衬底支撑件温度可以为约10℃至约100℃之间（如约30℃至约80℃之间），同时臭氧/氧气体流入腔室。

在ALD实施例中，将硅前驱物提供至腔室内，使硅前驱物沉积于衬底表面上，直到耗尽所有沉积位置为止。接着，将活性氧或氮物种提供至腔室内，活性氧或氮物种并与沉积于衬底表面上的硅前驱物反应而形成共形氧化硅层。然后确定共形氧化硅层的厚度，如果期望有较大厚度，则可反复进行接触含硅前驱物与含氧气体的工艺，直到达到目标厚度为止。以净化气体净化腔室来实质移除腔室内的所有含氧物种，及视需求反复进行膜层形成循环。共形氧化硅层当作保护层，共形氧化硅层的厚度可为约至约之间，例如约 至约之间。薄共形保护层提供对后续处理期间破坏的抗性，同时保护形成于抗蚀层中的图案。

氮与碳前驱物也可用于类似上述工艺的循环沉积工艺。氮源化合物可用于提供氮，所述氮源化合物例如为氨气（NH₃）或胺类（R_xH_yN，x>0，x+y=3）、联氨（H₂N₂）、取代联氨（R_xH_yN₂，x>0，x+y=2）或二胺（R[NH_xR’_y]₂，x+y=3）、叠氮酸（HN₃）或叠氮化物（RN₃），和氨基硅烷（SiH_xR_y[NH_aR’_b]_z，x+y+z=4，a+b=3）。低级碳氢化合物可作为碳源，例如甲烷（CH₄）、乙烷（C₂H₆）、丙烷（C₃H₈）、乙烯（C₂H₄）、丙烯（C₃H₆）和乙炔（C₂H₂）。此外，各种有机硅化合物可作为碳源，例如烷基硅烷和乙硅烷。

在一些实施例中，掺杂剂（如碳与氮）可用来控制共形保护层的密度和层厚度、控制后续处理期间能量物种撞击图案化抗蚀层的范围。工艺混合气体可包括碳源，以于沉积共形保护层时将碳引入层内。在一些实施例中，共形保护层可经历后处理步骤，以自层中移除掺杂剂（如碳）。

在一些实施例中，也可以通过在图案化抗蚀层与共形保护层之间形成包含硅与碳的过渡层，来增强等离子体处理期间共形保护层与图案化抗蚀层之间的附着性。在含硅与碳层沉积的第一时期，将碳源加入工艺混合气体，接着在第二时期，停止加入碳源，以形成无碳层。含硅与碳层因材料相仿，因此可改善与含碳抗蚀层的附着性。

前述操作形成位于磁化层上的图案化抗蚀层和位于图案化抗蚀层上的共形保护层。图案化抗蚀层和保护层具有厚部和薄部，厚部和薄部限定待以能量处理的磁化层区域。邻接抗蚀层和保护层的薄部的磁化层区域经能量处理而改变那些区域的磁化层磁性。

在步骤106中，将能量导向衬底表面，以改变未遮蔽区中的磁化层磁性。能量可以离子、中性粒子或辐射形式传递。离子可为小原子数的小离子，例如各少于约10个原子，例如分子离子，或者离子可为各有约10个或更多个原子的大离子，例如巨分子离子或簇离子。中性粒子可为上述任何类型的离子的电中和物种，或可为自由基物种。辐射可为激光或电子束辐射。能量类型和传递模式通常选择成能穿透衬底未遮蔽区中的抗蚀层和保护层，但不穿透遮蔽区中的抗蚀层和保护层。如上所述，可将掺杂剂纳入保护层，以调整保护层的能量穿透性。视图案化抗蚀层和保护层的厚部与薄部厚度和密度而定，可使用平均动能约100电子伏特（eV）至约10keV之间的能量物种来改变衬底的磁性。

在步骤108中，利用定向能量，改变磁性活化层选择区域的磁性，选择区域由抗蚀层图案形成的未遮蔽部分限定。能量物种穿透未遮蔽部分的磁性活化层、中断原子及/或分子磁矩的直线排列而改变未遮蔽部分的抗磁力、磁化率或其它磁性。在一些实施例中，未遮蔽部分的磁化层经去磁，以致检测不到未遮蔽部分的残余磁场。在其它实施例中，磁化量减少约50%至约95%之间。

在步骤110中，移除保护层和图案化抗蚀层。可采用任何移除膜层又不会改变或破坏形成于磁化层中的磁性图案的工艺。在一种情况下，可使用含氟等离子体，以单一操作来剥除保护层和图案化抗蚀剂。将诸如四氟化碳（CF₄）、三氟化硼（BF₃）和四氟化硅（SiF₄）的材料和氧化气体（如氧气（O₂）、臭氧（O₃）、三氧化氮（NO₃）、一氧化碳（CO）或水（H₂O））与还原气体（如氢气（H₂）或氨气（NH₃））提供至含有衬底的等离子体腔室。气体可通过施加解离能量（如RF能量）至气体而远程或原位活化。在一个实施例中，利用感应等离子体源，将RF能量耦合到混合气体。从而产生的含氟氧化/还原混合物会蚀刻含硅保护层和图案化抗蚀层，但不会蚀刻磁化层。

图2A为根据另一实施例的装置200的示意侧视图。装置200为处于中间处理阶段的磁性介质装置，且装置可由本文所述任何实施例形成。装置200具有形成于结构衬底202上的磁化层204。磁化层204和结构衬底202可包含任何材料或本文对这类层的任何描述。图案化抗蚀层206形成以接触磁化层204，所述图案化抗蚀层206具厚覆盖部206A与薄覆盖部206B。图案可以任何适合工艺形成，包括本文所述的物理和光刻图案化技术。图案节距“d”相当于图案化抗蚀剂的厚或薄覆盖区的最小尺寸。共形保护层208利用本文所述工艺形成在图案化抗蚀层206上。共形保护层208的厚度“t”不超过图案节距“d”的25%。在一些实施例中，共形保护层208的厚度“t”为图案节距“d”的约1%至约25%之间，例如约5%至约20%之间，例如约15%。厚度“t”小于图案节距“d”的约25%可保护图案功能，以容许能量物种撞击由薄覆盖部206B覆盖的区域中的磁化层204，并且阻挡由厚覆盖部206A覆盖的区域中的能量物种。

图2B为根据又一实施例的装置216的示意侧视图。装置216为可利用本文所述工艺形成的磁性介质装置，且装置可从图2A中间阶段的装置200制备。装置216包含像图2A装置200中一样的结构衬底202。图案化磁化层210接触结构衬底202，并且图案化磁化层210包含磁性图案。磁化层210的第一畴210A具有第一磁性值，磁化层210的第二畴210B具有第二磁性值，且在统计有效测量方面，可检测到第二值与第一值有明显不同。第一畴210A也可注入有掺杂剂，例如硼、氟、硅、碳、氮、氧等，第二畴210B可实质不含这些掺杂剂。第一畴210A可掺杂上述任何掺杂剂的浓度可达约10¹⁶至约10²²个原子/立方厘米。

接触防止层212形成在图案化磁化层210上，以免读/写操作期间，图案化磁化层210接触任何操作设备，并且润滑层214形成在接触防止层212上，以防读/写头万一接触装置216而遭破坏。接触防止层通常经沉积而得，但在一些实施例中，接触防止层可以涂覆法形成。接触防止层一般为非磁性活化，在一些实施例中，接触防止层可为含碳层，例如无定形碳、钻石型碳或氮化碳。润滑层可为润滑聚合物，例如氟化聚合物，且润滑层可以任何便利的方法形成，所述方法例如为沉积或涂覆。

应注意装置216的制作可包括使图2A装置200受能量物种处理，所述能量物种选择为穿透图案化抗蚀层206的薄覆盖部206B、但不穿透厚覆盖部206A，从而改变由薄覆盖部206B覆盖的磁化层204的磁性、移除图案化抗蚀层206和共形保护层208以及增设图2B的接触防止层212和润滑层214。

图2C为示出图2B的装置216中磁化层210的磁性曲线图。轴230显示磁性值，例如残余磁力或抗磁力。轴218表示物理尺寸，所述物理尺寸平行于由磁化层210限定的平面。根据上述图1或以下图3通过能量处理形成的畴210A、210B，横越磁化层210的磁性值从第一值220变成第二值222。距离224大约与畴（如畴210A、210B）的尺寸一致。

过渡区“x”中的磁性值从第一值220变成第二值222，或者反之亦然，过渡区构成两个磁畴之间的界面。检测过渡区“x”的磁性的检测器将检测到磁性值，所述磁性值与第一值220和第二值222差异统计有效量。过渡区“x”的尺寸226决定衬底的最大存储密度。如果尺寸226小，则磁畴之间的对比会很鲜明，因而容易检测，如此容许有更小的畴。由于能量处理期间，形成于图案化抗蚀剂上的共形保护层或稳定层可减少图案降解，因此根据本文所述实施例制造的装置在畴之间具有过渡区，且畴尺寸小于约2nm，例如小于约1nm，例如约至约之间。

图3为概述了根据另一实施例的方法300的流程图。在步骤302中，利用图案化含硅抗蚀层，在磁性衬底上形成易感与非易感位置的图案，图案化含硅抗蚀层的关键尺寸小于约50nm，例如约1nm至约50nm之间，或约5nm至约15nm之间，例如约10nm。磁性衬底的形成可包括利用本文所述任何工艺，在结构衬底上沉积磁性层、在磁性层上形成具有厚覆盖部与薄覆盖部的图案化抗蚀层，以及在图案化抗蚀层上形成共形保护层。

在步骤304中，利用本文所述工艺，将能量引导穿过部分图案化含硅抗蚀层，使部分磁性层根据形成于图案化含硅抗蚀层中的图案去磁。能量穿透薄覆盖部中的图案化含硅抗蚀层、但不穿透厚覆盖部中的图案化含硅抗蚀层，以使由薄覆盖部覆盖的磁性层区域去磁，并且在磁性层中形成磁性图案。磁性层形貌实质不被图案化工艺改变。

在步骤306中，利用不破坏或改变磁性图案的工艺，移除图案化含硅抗蚀层。上述涉及氟化学作用的等离子体工艺可用来移除图案化含硅抗蚀层。

图4为设备400的示意平面视图，设备400可用于进行本文所述实施例。设备400包含衬底搬运部402和衬底处理部404。衬底搬运部402包含装载站406、传送站408和界面站410。衬底从装载站406装载到设备400中。在一些情况下，装载操作可包含将一或多个衬底放到载具上，以将衬底传送通过设备400。传送站408将衬底从装载站406移到界面站410。传送站408可视需要包含衬底搬运特征结构，例如翻转装置。界面站408提供衬底至入口负载锁定腔室412而进入衬底处理部404，衬底处理部404通常在真空下操作。衬底处理部404包含多个衬底处理腔室416，衬底处理腔室416耦接至内设传送机械人418的传送腔室420。各处理腔室416可为CVD腔室、ALD腔室、PVD腔室、PECVD腔室、PEALD腔室、等离子体清洁腔室、冷却腔室或等离子体浸没腔室。在一个实施例中，各腔室416为等离子体浸没腔室，等离子体浸没腔室配置以形成共形保护层至具有图案化抗蚀层形成于上的磁性衬底上，使衬底经受能量以穿透部分图案化抗蚀层而于衬底上形成磁性图案，以及移除共形保护层和图案化抗蚀层，以上全在单一腔室中进行。在其它实施例中，腔室416的功能可划分成让一个腔室（如PEALD腔室）形成共形保护层，另一腔室（如等离子体浸没腔室）进行能量处理，以及又一腔室（如等离子体浸没腔室）进行抗蚀层与保护层移除。出口负载锁定腔室414接收已处理衬底，并将已处理衬底传回衬底搬运部402。

虽然以上针对本发明实施例说明，但在不脱离本发明的基本范围的情况下，可设计本发明的其它和进一步实施例。

Claims (12)

1.一种形成图案化磁性衬底的方法，所述方法包含以下步骤：

在衬底的磁性活化表面上形成具有厚部与薄部的图案化抗蚀剂；

在所述图案化抗蚀剂上形成稳定层，其中所述稳定层的厚度为所述图案化抗蚀剂的图案节距的5％-20％之间；

使部分的所述磁性活化表面暴露于通过所述稳定层和所述图案化抗蚀剂的所述薄部的定向能量；以及

改变所述磁性活化表面经暴露的部分的磁性而形成所述图案化磁性衬底；

其中所述图案化磁性衬底具有多个具第一磁性值的第一畴、多个具第二磁性值的第二畴，和介于多个第一畴与多个第二畴之间的过渡区，所述过渡区具有至之间的尺寸，且其中多个第一畴和多个第二畴各自的尺寸小于25nm。

2.如权利要求1的方法，其中形成所述图案化抗蚀剂的步骤包含物理图案化工艺。

3.如权利要求1的方法，其中形成所述稳定层的步骤包含以下步骤：在低于约150℃的温度下，在所述图案化抗蚀剂上沉积含硅层。

4.如权利要求3的方法，其中在所述图案化抗蚀剂上沉积所述含硅层的步骤包含以下步骤：

提供硅前驱物与氧化气体至处理腔室中；

将所述衬底的温度维持低于约150℃；以及

活化所述氧化气体。

5.如权利要求4的方法，其中所述处理腔室为等离子体浸没腔室。

6.如权利要求5的方法，其中所述处理腔室包含远程等离子体源。

7.如权利要求1的方法，其中所述定向能量包含含氟离子。

8.如权利要求1的方法，其中使部分的所述磁性活化表面暴露于通过所述稳定层和所述薄部的定向能量的步骤包含以下步骤：

提供含氟混合气体至处理腔室中，所述处理腔室具有感应等离子体源；

从所述含氟气体产生等离子体；以及

以经选择而穿过所述抗蚀剂的所述薄部、但不穿过所述抗蚀剂的所述厚部的能量，将来自所述等离子体的离子导向所述衬底。

9.如权利要求1的方法，其中使部分的所述磁性活化表面暴露于通过所述稳定层和所述薄部的定向能量的步骤包含以下步骤：

产生含氟离子束；以及

将所述含氟离子束导向所述衬底，其中所述离子具有经选择而穿过所述抗蚀剂的所述薄部、但不穿过所述抗蚀剂的所述厚部的平均动能。

10.如权利要求1的方法，所述方法进一步包含以下步骤：通过使所述衬底暴露于含氟气体来移除所述稳定层和所述图案化抗蚀剂。

11.一种形成图案化磁性衬底的方法，所述方法包含以下步骤：

在结构衬底上形成磁性活化层；

在所述磁性活化层上形成图案转移层；

利用物理图案化工艺，图案化所述图案转移层；

利用原子层沉积工艺在所述图案转移层上形成共形含硅保护层，其中所述共形含硅保护层的厚度为所述图案转移层的图案节距的5％-20％之间；以及

使所述衬底暴露于经选择而穿透部分的所述图案转移层的能量，以根据形成于所述图案转移层中的图案，改变所述磁性活化层的磁性；

其中所述图案化磁性衬底具有多个具第一磁性值的第一畴、多个具第二磁性值的第二畴，和介于多个第一畴与多个第二畴之间的过渡区，所述过渡区具有至之间的尺寸，且其中多个第一畴和多个第二畴各自的尺寸小于25nm。

12.一种以一工艺形成的磁性介质衬底，所述工艺包含：

在结构衬底上形成磁性活化层；

形成具有厚部与薄部的图案化抗蚀剂来接触所述磁性活化层；

在所述图案化抗蚀剂上形成共形稳定层，其中所述共形稳定层的厚度为所述图案化抗蚀剂的图案节距的5％-20％之间；

使部分的所述磁性活化表面暴露于通过所述稳定层和所述图案化抗蚀剂的所述薄部的定向能量；

改变所述磁性活化表面经暴露的部分的磁性而形成图案化磁性衬底；以及

移除所述图案化抗蚀剂和所述稳定层；

其中所述图案化磁性衬底具有多个具第一磁性值的第一畴、多个具第二磁性值的第二畴，和介于多个第一畴与多个第二畴之间的过渡区，所述过渡区具有至之间的尺寸，且其中多个第一畴和多个第二畴各自的尺寸小于25nm。