TWI612700B - 用於磁性媒材圖案化之阻劑強化 - Google Patents

Abstract

茲提供一種形成磁性媒材基材的方法和設備。圖案化阻劑層形成在具磁化層的基材上。共形保護層形成在圖案化阻劑層上，以免圖案於後續處理時降解。基材經能量處理，其中能量物種依據形成於圖案化阻劑的圖案，穿透部分圖案化阻劑和共形保護層而撞擊磁化層及改變磁化層磁性。接著移除圖案化阻劑和共形保護層而留下磁性基材，該磁性基材具有形貌實質不變的磁性圖案。

Description

用於磁性媒材圖案化之阻劑強化

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。

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，許多消費性電子裝置（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）裝置。

磁性媒材裝置利用磁場存儲及擷取資訊。硬碟驅動裝置中的磁碟配有由磁頭個別定址的磁疇。磁頭移近一磁疇並改變該區磁性而記錄資訊。為回復記錄資訊，磁頭移近一磁疇並偵測該區磁性。該區磁性一般直譯成兩種可能對應狀態（「0」狀態與「1」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/陶瓷，或具有磁化材料的金屬基材，該磁化材料以沉積製程沉積於金屬基材上且厚度約100奈米（nm）至約1微米（mm），沉積製程通常為物理氣相沉積（PVD）或化學氣相沉積（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（Bloch wall）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，各疇可由非磁區（在連續磁性薄膜中，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隔磁疇，以形成彼此完全分離的單一位元磁疇。將圖案化遮罩放置到非磁性基材上，磁性材料沉積在非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料、然後蝕刻移除露出部分。在一方法中，利用蝕刻或刻劃，形貌圖案化非磁性基材，及利用旋塗或電鍍，沉積磁化材料。接著研磨或平坦化磁碟而露出磁疇周圍的非磁界。在一些情況下，以圖案化方式沉積磁性材料而形成由非磁區分隔的磁粒或點。

此方法預期產生能支援資料密度至多達約1太位元/平方吋（TB/in² ）的儲存結構，且各疇尺寸小至20 nm。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碟表面2 nm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。

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劑至基材的磁性活化表面上、形成穩定層至圖案化阻劑上、使部分磁性活化表面曝照通過穩定層和圖案化阻劑之薄部的定向能量，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，過渡區的尺寸小於約2奈米（nm），其中複數個第一疇和複數個第二疇各自的尺寸小於約25 nm。

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劑來接觸磁性活化層、形成共形穩定層至圖案化阻劑上、使部分磁性活化表面曝照通過穩定層和圖案化阻劑之薄部的定向能量、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，以及移除圖案化阻劑和穩定層。

其他實施例提供處理基材的設備，設備具有基材搬運部，基材搬運部經由一或多個負載鎖定室耦接至基材處理部，基材處理部包含電漿輔助原子層沉積（PEALD）室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。

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材，其他實施例形成靜態儲存裝置，例如MRAM裝置。

第1圖為根據一實施例之方法100的概括流程圖。第1圖的方法100用於形成具磁性圖案的基材，磁性圖案係依形成於阻劑層的圖案界定，阻劑層塗覆至基材上，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102中，藉由形成圖案化阻劑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性或只有非常微弱的順磁性。例如，在一些實施例中，基底層的磁化率為小於約10^-4 （鋁的磁化率為約1.2´10^-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內，每一層可有相同或不同組成。在一實施例中，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、鉑、鎳、鉬、鉻、鉭、鐵、鋱和釓所組成群組的一或多種元素。在一實施例中，磁化層包含厚度約100 nm至約1000 nm（1 mm）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、鈷和鉑。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、電化學電鍍或無電電鍍等手段。

圖案化阻劑層的形成包括塗覆阻劑材料至基材上，及利用物理或微影圖案化製程，圖案化阻劑層；在一些實施例中，物理或微影圖案化製程能製造尺寸約50 nm或以下的特徵結構，在一些實施例中為25 nm或以下，在一些實施例中為10 nm或以下。阻劑材料為可輕易移除、又不會影響底下磁化材料的材料，或者阻劑材料為可留在完成裝置內、又不會不當影響裝置性質的材料。例如，在許多實施例中，阻劑材料可溶於溶劑液體，例如水或碳氫化合物。在一些實施例中，阻劑材料塗覆於基材當作可固化液體，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，阻劑材料塗覆於模板，且在將塗覆的模板放置到基材前，至少部分固化阻劑材料，以將阻劑材料轉移到基材。阻劑材料一般亦能防止入射能量或能量離子造成降解。在一些實施例中，阻劑材料為可固化材料，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。

模板通常由耐久性材料組成，模板在經過壓印遮罩材料的多次循環後可維持形狀。在一些實施例中，模板包含鋁。形成於模板的特徵結構尺寸小於約50 nm，例如小於約25 nm，甚至小於約10 nm。在一些實施例中，尺寸約1 nm至約10 nm的特徵結構可形成於模板。尺寸很小的特徵結構可以使用任何適於在基材中形成該等小特徵結構的製程形成。製程一實例為電子束寫入。在一些其他實施例中，亦可採用離子束或分子束寫入。

圖案化阻劑材料界定磁化層的遮蔽和未遮蔽部分。形成於阻劑材料的圖案通常產生由薄阻劑材料層覆蓋或無阻劑材料覆蓋的磁化層部分，和由厚阻劑材料層覆蓋的其他部分。薄阻劑層覆蓋或無阻劑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劑層、但不穿透厚阻劑層的處理環境處理。在一些實施例中，厚阻劑層的厚度為約50 nm至約150 nm，例如約60 nm至約100 nm，例如約80 nm。在一些實施例中，薄阻劑層的厚度為約0 nm至約20 nm，例如約2 nm至約10 nm，例如約5 nm。

適合實踐所述實施例的阻劑材料為Monomat阻劑，該Monomat阻劑取自美國德州奧斯丁之分子壓印公司（Molecular Imprints, Inc.）。可使用J-FIL^TM壓印機（該壓印機亦取自分子壓印公司），將Monomat阻劑用於上述壓印製程。

在其他實施例中，阻劑材料為光阻材料，例如利用PRODUCER® CVD系統（其取自美國加州聖克拉拉之應用材料公司（Applied Materials, Inc.））施行的CVD製程塗覆的「先進圖案化膜」無定形碳阻劑材料。

在步驟104中，形成保護層至圖案化阻劑上。保護層可減少或避免於後續處理時破壞阻劑層和造成所得圖案降解。保護層通常以共形方式塗覆，以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劑，在一些實施例中，保護層係含矽層。在一態樣中，保護層可保護圖案化阻劑的厚覆蓋區，以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/或厚度、改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劑層，及防止阻劑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劑。

保護層一般包含矽，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。保護層可包含氧化矽、碳化矽、氮化矽、碳氧化矽、氮氧化矽或SiOCN。在一些實施例中，保護層亦可含氫。在其他實施例中，保護層為摻雜矽層或摻雜碳層。例如，可採用摻雜碳、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。圖案化阻劑特徵結構開口的尺寸界定圖案節距。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案中，該層沉積厚度小於最小特徵結構尺寸的1/4。在一些實施例中，保護層的厚度小於約10 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，例如共形CVD、循環式CVD、脈衝式CVD或ALD。在一些實施例中，通常不使用原位電漿，而是使用遠端電漿。較佳係採用低溫製程，以免對圖案化阻劑層或磁化層造成熱破壞。共形保護層的形成溫度通常低於約150℃，例如約20℃至約100℃，或約30℃至約80℃，例如約50℃。在替代實施例中，保護層係在周圍溫度下形成，例如約10℃至約30℃，例如室溫。共形保護層可利用PRODUCER CVD或ALD室，或利用P3I^TM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性下可維持呈氣相者。含矽前驅物和含氧或氮前驅物用來形成共形層。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內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50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100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沉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內，以形成含矽半層，接著提供含氧前驅物，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劑層。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：八甲基環四矽氧烷（OMCTS）、甲基二乙氧矽烷（MDEOS）、雙(叔丁基胺基)矽烷（BTBAS）、雙(二乙基胺基)矽烷（BDEAS）、三(二甲基胺基)矽烷（TDMAS）、雙(二甲基胺基)矽烷（BDMAS）、雙(乙基甲基胺基)矽烷（BEMAS）、四甲氧基矽烷（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，較佳含矽前驅物為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13.56 MHz及/或350 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）、三氯矽烷（TCS）、四氯化矽、二溴矽烷、四溴化矽、BDEAS、OMCTS、三矽烷胺（TSA）、矽烷、二矽烷，和上述物質的組合物。

含矽前驅物以約5 sccm（每分鐘標準毫升）至約1000 sccm的流率引入腔室。選擇性載氣（如氦氣）以約100 sccm至約20000 sccm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1：1或以上，例如約1：1至約1：100。室壓大於約5毫托耳，例如約1.8托耳至約100托耳，腔室中的基材支撐件溫度為約10℃至約100℃，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30℃至約80℃之間。含矽前驅物流入腔室的時間足以沉積厚度約5 Å至約200 Å的膜層。例如，含矽前驅物流入腔室計約0.1秒至約60秒。

含矽前驅物沉積含矽半層，含矽半層共形於基材上且覆蓋遮蔽區與未遮蔽區中的圖案化阻劑，包括圖案化阻劑層的垂直與水平表面。若未遮蔽區不含阻劑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）引入腔室並與含矽半層反應而形成共形氧化矽層。在一實施例中，氧中臭氧佔約0.5體積%至約10體積%的混合氣體以約100 sccm至約20000 sccm的流率引入腔室。臭氧/氧混合物可藉由在約70℃至約300℃（如約100℃至約180℃）的控制溫度下接觸腔室表面（如室壁、氣體分配器或噴淋頭）而活化。室壓為約5毫托耳至約100托耳，腔室中的基材支撐件溫度為約10℃至約100℃（如約30℃至約80℃），同時臭氧/氧氣體流入腔室。

在一ALD實施例中，將矽前驅物提供至腔室內，使矽前驅物沉積於基材表面，直到耗盡所有沉積位置為止。接著，將活性氧或氮物種提供至腔室內，活性氧或氮物種並與沉積於基材表面的矽前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，則反覆進行接觸含矽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內的所有含氧物種，及視需求反覆進行膜層形成循環。共形氧化矽層當作保護層，共形氧化矽層的厚度為約10 Å至約200 Å，例如約20 Å至約50 Å。薄共形保護層提供對後續處理期間破壞的抗性，同時保護形成於阻劑層的圖案。

氮與碳前驅物亦可用於類似上述製程的循環沉積製程。氮源化合物可用於提供氮，例如氨氣（NH₃ ）或胺類（R_x H_y N，x＞0，x+y = 3）、聯氨（H₂ N₂ ）、取代聯氨（R_x H_y N₂ ，x＞0，x+y = 2）或二胺（R(NH_x R’_y )₂ ，x+y = 3）、疊氮酸（HN₃ ）或疊氮化物（RN₃ ），和胺基矽烷（SiH_x R_y (NH_a R’_b )_z ，x+y+z = 4，a+b = 3）。低級碳氫化合物可做為碳源，例如甲烷（CH₄ ）、乙烷（C₂ H₆ ）、丙烷（C₃ H₈ ）、乙烯（C₂ H₄ ）、丙烯（C₃ H₆ ）和乙炔（C₂ H₂ ）。此外，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，摻質（如碳與氮）用來控制共形保護層的密度和層厚度、控制後續處理時能量物種撞擊圖案化阻劑層的範圍。製程混合氣體可包括碳源，以於沉積共形保護層時將碳引入層內。在一些實施例中，共形保護層經歷後處理步驟，以自層中移除摻質（如碳）。

在一些實施例中，在圖案化阻劑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劑層間的附著性。在含矽與碳層沉積的第一時期，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，故可改良對含碳阻劑層的附著性。

前述操作形成位於磁化層上的圖案化阻劑層和位於圖案化阻劑層上的共形保護層。圖案化阻劑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。鄰接阻劑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，將能量導向基材表面，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傳遞。離子可為小原子數的小離子，例如各少於約10個原子，例如分子離子，或者離子可為各有約10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。能量類型和傳遞模式通常係選擇成能穿透基材未遮蔽區的阻劑和保護層，但不穿透遮蔽區的阻劑和保護層。如上所述，可將摻質納入保護層，以調整保護層的能量穿透性。視圖案化阻劑層和保護層的厚部與薄部厚度和密度而定，可使用平均動能約100電子伏特（eV）至約10 keV的能量物種來改變基材的磁性。

在步驟108中，利用定向能量，改變磁性活化層選擇區域的磁性，選擇區域由阻劑層圖案形成的未遮蔽部分界定。能量物種穿透未遮蔽部分的磁性活化層、中斷原子及/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。在一些實施例中，未遮蔽部分的磁化層經去磁，以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50%至約95%。

在步驟110中，移除保護層和圖案化阻劑層。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，以單一操作來剝除保護層和圖案化阻劑。將諸如四氟化碳（CF₄ ）、三氟化硼（BF₃ ）和四氟化矽（SiF₄ ）的材料和氧化氣體（如氧氣（O₂ ）、臭氧（O₃ ）、三氧化氮（NO₃ ）、一氧化碳（CO）或水（H₂ O））與還原氣體（如氫氣（H₂ ）或氨氣（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。在一實施例中，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/還原混合物會蝕刻含矽保護層和圖案化阻劑層，但不會蝕刻磁化層。

第2A圖為根據另一實施例之裝置200的側視圖。裝置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200具有形成於結構基材202上的磁化層204。磁化層204和結構基材202可包含任何材料或本文對該等層的任何描述。圖案化阻劑層206形成以接觸磁化層204，該圖案化阻劑層206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」相當於圖案化阻劑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劑層206上。共形保護層208的厚度「t」不超過圖案節距「d」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20%，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206B覆蓋的區域的磁化層204，及阻擋厚覆蓋部206A覆蓋的區域的能量物種。

第2B圖為根據又一實施例之裝置216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，且裝置可從第2A圖中間階段的裝置200製備。裝置216包含像第2A圖裝置200一樣的結構基材202。圖案化磁化層210接觸結構基材202，圖案化磁化層210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的第二疇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210A亦可植入摻質，例如硼、氟、矽、碳、氮、氧等，第二疇210B可實質不含摻質。第一疇210A摻雜上述任何摻質的濃度可達約10¹⁶ 至約10²² 個原子/立方公分。

接觸防止層212形成在圖案化磁化層210上，以免讀/寫操作期間，圖案化磁化層210接觸任何操作設備，潤滑層214形成在接觸防止層212上，以防讀/寫頭因接觸裝置216而遭破壞。接觸防止層通常係沉積而得，但在一些實施例中，接觸防止層可以塗佈法形成。接觸防止層一般係非磁性活化，在一些實施例中，接觸防止層可為含碳層，例如無定形碳、鑽石型碳或氮化碳。潤滑層可為潤滑聚合物，例如氟化聚合物，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2A圖裝置200受選擇性穿透圖案化阻劑層206之薄覆蓋部206B、但不穿透厚覆蓋部206A的能量物種處理，藉以改變薄覆蓋部206B覆蓋的磁化層204的磁性、移除圖案化阻劑層206和共形保護層208、及增設第2B圖的接觸防止層212和潤滑層214。

第2C圖為第2B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210A、210B，橫越磁化層210的磁性值從第一值220變成第二值222。距離224約莫與疇（如疇210A、210B）的尺寸一致。

過渡區「x」的磁性值從第一值220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，該磁性值與第一值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，則磁疇間的對比會很鮮明，因而容易偵測，如此容許有更小的疇。由於能量處理期間，形成於圖案化阻劑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疇間具有過渡區，且疇尺寸小於約2 nm，例如小於約1 nm，例如約3 Å至約8 Å。

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中，利用圖案化含矽阻劑層，在磁性基材上形成易感與非易感位置的圖案，圖案化含矽阻劑層的關鍵尺寸小於約50 nm，例如約1 nm至約50 nm，或約5 nm至約15 nm，例如約10 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劑層至磁性層上，及形成共形保護層至圖案化阻劑層上。

在步驟304中，利用本文所述製程，將能量引導穿過部分圖案化含矽阻劑層，使部分磁性層根據形成於圖案化含矽阻劑層的圖案去磁。能量穿透薄覆蓋部的圖案化含矽阻劑層、但不穿透厚覆蓋部的圖案化含矽阻劑層，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。

在步驟306中，利用不破壞或改變磁性圖案的製程，移除圖案化含矽阻劑層。上述涉及氟化學作用的電漿製程可用來移除圖案化含矽阻劑層。

第4圖為設備400的平面視圖，設備400可用於進行本文所述實施例。設備400包含基材搬運部402和基材處理部404。基材搬運部402包含裝載站406、移送站408和介面站410。基材從裝載站406裝載到設備400中。在一些情況下，裝載操作可包含將一或多個基材放到載具上，以將基材傳送通過設備400。移送站408將基材從裝載站406移到介面站410。移送站408可視需求包含基材搬運特徵結構，例如翻轉裝置。介面站410提供基材至入口負載鎖定室412而進入基材處理部404，基材處理部404通常係在真空下操作。基材處理部404包含複數個基材處理腔室416，基材處理腔室416耦接至內設傳送機械人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416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劑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劑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劑層，以上全在單一腔室中進行。在其他實施例中，腔室416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（如電漿浸沒室）進行阻劑與保護層移除。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402。

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。

100‧‧‧方法
102、104、106、108、110‧‧‧步驟
200‧‧‧裝置
202‧‧‧結構基材
204‧‧‧磁化層
206‧‧‧圖案化阻劑層
206A、206B‧‧‧覆蓋部
208‧‧‧共形保護層
210‧‧‧磁化層
210A、210B‧‧‧疇
212‧‧‧接觸防止層
214‧‧‧潤滑層
216‧‧‧裝置
218、230‧‧‧軸
220、222‧‧‧值
224‧‧‧距離
226‧‧‧尺寸
300‧‧‧方法
302、304、306‧‧‧步驟
400‧‧‧設備
402‧‧‧搬運部
404‧‧‧處理部
406‧‧‧裝載站
408‧‧‧移送站
410‧‧‧介面站
412、414‧‧‧負載鎖定室
416‧‧‧腔室
418‧‧‧機器人
420‧‧‧移送室
d‧‧‧節距
t‧‧‧厚度
x‧‧‧過渡區

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。

國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無

國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

100‧‧‧方法

102、104、106、108、110‧‧‧步驟

Claims (9)

1. 一種具有一磁化層的基材，該磁化層包括：一第一複數個疇，該第一複數個疇形成於該基材上且具有一第一磁性值；一第二複數個疇，該第二複數個疇形成於該基材上且具有一第二磁性值；及一過渡區，該過渡區形成於該基材上介於該第一複數個疇與該第二複數個疇之間，該過渡區具有介於約3Å與約8Å之間的一寬度，其中該第一複數個疇與該第二複數個疇中之各者具有小於約25nm的一寬度。
2. 如請求項1所述之基材，其中該第一複數個疇摻雜硼、氟、矽、碳、氮或氧。
3. 如請求項2所述之基材，其中該第二複數個疇實質上不含摻質。
4. 如請求項1所述之基材，其中該第一複數個疇摻雜硼。
5. 如請求項4所述之基材，其中該第一複數個疇經摻雜至達10¹⁶與10²²個原子/立方公分之間的一濃度。
6. 如請求項1所述之基材，其中該第一複數個疇摻雜矽。
7. 如請求項1所述之基材，其中該第一複數個 疇摻雜碳。
8. 如請求項1所述之基材，進一步包括：一接觸防止層，該接觸防止層形成於該磁化層上。
9. 如請求項8所述之基材，進一步包括：一潤滑層，該潤滑層形成於該接觸防止層上。