图案化磁性位元数据储存媒体及其制造方法技术

揭示一种改良的图案化磁性位元数据储存媒体及其制造方法。在一特定例示性实施例中，所述改良的图案化磁性位元数据储存媒体可包括：主动区域，其展现实质上铁磁性；以及非主动区域，其展现实质上顺磁性，所述非主动区域包括至少两个晶粒以及一插入于其间的晶界，其中所述至少两个晶粒中的每一者含有铁磁材料，且其中所述至少两个晶粒经反铁磁耦合。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请案涉及数据储存媒体，尤其涉及一种。
技术介绍
预料下一代磁碟数据储存媒体为图案化磁性位元数据储存媒体。在当前储存媒体中，用以储存数据的磁畴(magnetic domains)由记录头形成。如图Ia中所说明，呈碟的形式的已知数据储存媒体100包括基底102、储存层104以及保护层106。如此项技术中已知， 媒体100可为双侧的。但为了清晰且简单起见，仅绘示媒体100的上部分。在储存层104 内，可存在用于储存数据位元的多个主动区域104a以及隔离每一主动区域104a的非主动区域104b。在已知数据储存媒体100中，主动区域104a可由记录头110在其掠过媒体100时形成。记录头Iio亦可记录数据。记录头110可包括磁导核心(permeable core) 112以及驱动线圈114。在数据记录过程期间，记录头110选择可记录数据位元的主动区域104a。 同时，记录头110将磁场施加至主动区域104a中的大量晶粒以在特定定向上定向晶粒的磁矩。藉由在特定定向上定向磁矩，记录头110记录数据位元。为了读取数据位元，在记录头110附近可存在读头(reading head)(未图示)，其可侦测归因于个别数据位元的剩磁 (remanent magnetization)的夕卜部磁场。在图案化磁性位元数据储存媒体中，主动区域不由记录头形成。此外，在数据写入过程期间不形成主动区域。实情为，在媒体的制造期间形成主动区域。参看图2，绘示已知图案化磁性位元储存媒体200。图案化磁性位元储存媒体200可包括基底202。基底202 可包括(尤其)支撑件202a、磁性软下层202b以及分离器202c。在基底202上，可存在数据储存层204。可将保护层206配置于数据储存层204上。在储存层204中，可存在可储存数据位元的多个主动区域204a。此外，可存在隔离主动区域204a的多个非主动区域204b。每一区域204a可储存由在特定定向上定向的磁矩表示的单一数据位元。在每一主动区域204a中的材料可为展现磁场的铁磁材料。同时，非主动区域204b中的材料可为具有展现低的外部磁场的低磁导率(permeability)以及剩磁的材料。如此，主动区域204a由外部磁场清晰界定。数据位元可由记录头210记录于每一主动区域204a中。记录头210可包括磁导核心212以及驱动线圈214。为了记录数据位元，记录头210将磁场施加至每一主动区域 204a上，且在特定定向上定向每一主动区域204a中的磁矩205。为了读取数据，分离的记录头(未图示)可侦测磁矩205的定向。预料以上描述的图案化磁性位元数据储存媒体固持的数据远超过可由图1中绘示的已知数据储存媒体100达成的数据。参看图3a至图3f，绘示一种制造已知图案化磁性储存媒体200的方法。如上指出，在数据记录过程前形成可储存数据位元的主动区域204a。媒体200可包括(尤其)基底202以及数据储存层204。数据储存层204中含有的材料可为铁磁材料。为了形成图案化媒体200，执行图案化工艺。在此工艺中，将光阻层208沉积于数据储存层204上(图3a)。其后，可使用已知微影工艺图案化光阻层208以暴露部分数据储存层204(图3b)。已知微影工艺的实例可包含光微影工艺、纳米压模微影 (nanoimprint lithography)工艺以及直接写入电子束微影(direct write electron beam lithography)工艺。在执行了图案化工艺后，使用(例如)离子研磨工艺蚀刻数据储存层204。在此工艺中，磁性数据储存层204的暴露部分由反应性离子222蚀刻且移除(图3c)。所得媒体 200可包括彼此由间隙间隔且隔离的铁磁材料柱204a。柱204a可最终形成主动区域204a。 接着用具有低磁导率以及剩磁的非磁性材料填充间隙以形成非主动区域204b (图3d)。其后，平坦化媒体200 (图3e)，且沉积保护涂层206 (图3f)。所得结构可包括由非磁性非主动区域204b隔离的主动区域204a。数据储存行业的一些人相信以上方法效率低下且提议更有效率的方法。所提议的方法中的一者并有离子植入工艺。参看图4a至图4e，绘示一种并有离子植入工艺的形成图案化磁性位元储存媒体200的方法。在此工艺中，将光阻层208沉积于数据储存层304上(图4a)。数据储存层304中的材料可为铁磁材料。在沉积了光阻层208后，使用已知微影工艺将其图案化，且暴露部分数据储存层304(图4b)。在图案化工艺后，将离子322植入至数据储存层204的暴露区域 304b内。代替于移除暴露区域304b中的材料，离子322经植入且保持处于暴露区域304b 中。植入的离子322可接着将植入区域304b中的材料自铁磁材料转换为具有低磁导率且理想地无剩磁的顺磁材料(图4c)。因此，非主动区域304b可形成。同时，未暴露区域204a 中的材料可保持铁磁性，因为其未植入有离子322。因此，包括主动区域204a以及实质上隔离主动区域204a的非主动区域304b的数据储存层304可形成。在形成了主动区域204a 以及非主动区域304b后，移除剩余光阻层208，且将保护层206沉积于储存层304上(图 4e)。可采取各种方法来形成非主动区域304b。在一种方法中，藉由将具有非磁性特性的稀释离子322植入至暴露区域304b中的铁磁材料内而形成非主动区域304b。在此方法中，暴露区域304b中的铁磁材料植入有具有足够剂量的稀释离子322，使得所得材料的居里温度(Curie temperature)降低至室温且在室温下不再有磁性。为了达成足够的稀释， 可能需要 10%或更大原子浓度的稀释离子322。对于包括具有30纳米厚度的钴(Co)基数据储存层304的媒体200，10%浓度意谓大致3X IO16/平方公分的离子剂量。此剂量可与储存层204的厚度成比例，且因此若数据储存层204较薄则可较少。在另一方法中，可藉由影响暴露区域304b中的材料的结晶度或微结构来转换磁性材料。如此项技术中已知，离子植入工艺为可引起许多原子碰撞(atomic collision)的高能工艺。在植入期间，暴露区域304b中的材料除了结晶且展现外部磁场外可变为非晶形及/或无序。因此，材料展现低的铁磁性。同时，紧邻暴露部分204b的未暴露部分204a可保留其原始磁性特性。使硅基板非晶化/无序所必要的典型离子剂量为1 X IO15个离子/平方公分或更高。在金属基板中，此需要的剂量可甚至更高，特别当在室温或更高温度下执行植入的情况下。若原始铁磁层为自堆迭中的非常薄的层的相互作用得出其磁性特性的多层，则此方法特别有效。以上提议的方法虽然有用，但具有若干缺点。举例而言，所述方法可具有低生产量。以上指出的每一方法需要范围约IXIO16至IXIO17个离子/平方公分的离子剂量。然而，归因于在产生离子过程中或在冷却基板过程中的系统限制，习知离子植入器中的束电流(beam current)受到限制。因此，此高剂量将限制生产量且增加制造成本。此外，在工艺中使用的光阻不能在此高剂量下的离子植入中幸存。在一些情况下，使用电子束直接写入或图案化光阻208。直接写入过程可达成大得多的解析度。因为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：法兰克·辛克莱，维克拉姆·辛，
申请(专利权)人：瓦里安半导体设备公司，
类型：发明
国别省市：