一种用于在基板上磁性薄膜中限定多个磁畴的方法，包含下列步骤：将该磁性薄膜涂覆以抗蚀剂；图案化该抗蚀剂，其中该磁性薄膜的多个区域实质未被覆盖住；以及将该磁性薄膜暴露于等离子体，其中等离子体离子穿透该磁性薄膜的该些实质未覆盖的区域，使得该些实质未覆盖的区域变为非磁性。一种用于此工艺的工具，包含：真空腔室，该真空腔室维持在接地电势；气体入口阀件，配置以将受控的气体量引入腔室；磁盘承载装置，配置以(1)设置在该腔室内、(2)固持多个磁盘，使该些磁盘相隔，其中各磁盘的两侧面皆暴露出、及(3)电接触于该些磁盘；以及射频信号产生器，该射频信号产生器电气耦接到该磁盘承载装置与该腔室，由此可以在该腔室中点燃等离子体，并且该些磁盘在两侧面上皆均匀地暴露于等离子体离子。此工艺可以用来制造存储器件，包括磁阻式随机存取存储器件。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术大致上关于磁性信息储存媒介(诸如磁阻式随机存取存储器(MRAMs))中磁畴的限定，并且特别是关于通过使用等离子体离子注入来在磁性薄膜中限定磁畴的方法。
技术介绍
目前对于电脑总是存在着更高密度的信息储存媒介的需求。当前，普遍的储存媒 介是硬盘驱动器(HDD)。HDD是非挥发性储存装置，HDD将数字编码的信息储存在快速旋转的具有磁性表面的磁盘上。磁盘是圆形的，具有中心孔。磁盘是由非磁性材料(通常是玻璃或铝)制成，并且在磁盘两侧面被涂覆以磁性薄膜(例如钴系合金薄膜)。HDD是通过以两个特定取向中的一个取向将磁性薄膜的多个区域予以磁化来记录数据，允许了膜中的二进制数据储存。经储存的数据是通过侦测膜的磁化区域的取向来读取。典型的HDD设计由可固持多个磁盘的转轴构成，其中该些磁盘的间隔足以允许读写头能存取所有磁盘的两侧面。该些磁盘由插入该些磁盘的中心孔的夹件固定到转轴。该些磁盘旋转于非常快的速度。当磁盘旋转横越读写头时，信息被写到磁盘上且从磁盘读出。该些头非常靠近磁性薄膜的表面地移动。读写头用来侦测与/或变更在读写头正下方的材料的磁化强度。对于转轴上的每一磁性磁盘表面具有一头。当该些磁盘旋转时，臂移动该些头横越该些磁盘，允许了各头能存取磁盘的几乎整个表面。各磁盘的磁性表面分割成许多小的亚微米尺寸的磁性区域(称为磁畴)，每一磁畴用来将单个二进制信息单位(称为比特)予以编码。每一磁性区域形成磁偶极子，该磁偶极子产生高局部磁场。当读写头非常靠近磁性薄膜时，读写头通过产生强的局部磁场来将磁性区域予以磁化。读写头侦测在各区域中磁场的取向。在具有不同自旋取向的磁畴碰触之处，存在有称为布洛赫壁(Bloch wall)的区域，在该布洛赫壁中自旋取向从第一取向通过过渡区到第二取向。过渡区的宽度会限制信息存取的面密度。因此，存在着一种可克服因布洛赫壁宽度造成的限制的需求。为了克服此因连续磁性薄膜中布洛赫壁宽度造成的限制，该些磁畴可以由非磁性区域(非磁性区域可比连续磁性薄膜中布洛赫壁宽度更窄)来物理分离。下述方式已用来提供改善的信息储存的面密度给磁性储存媒介。这些方式具有彼此完全分离的单个比特的多个磁畴，通过沉积该些磁畴成多个分离岛或通过从连续磁性膜移除材料以将该些磁畴物理分离。磁盘被涂覆以种子层，接着被涂覆以抗蚀剂。抗蚀剂被图案化以限定多个磁畴，暴露出欲形成该些磁畴处的种子层。然后，磁性薄膜被电镀到种子层的暴露区域上。然而，其对于电沉积的磁性膜的组成与品质以及大量制造HDD的工艺规模放大是有问题的。当前，由于更佳的抗腐蚀性和更能控制的磁性性质，宁愿选择溅射沉积的Co-Pt和Co-Pd合金薄膜，而不选择电沉积的Co-Pt。在一替代工艺中，被涂覆以溅射沉积的磁性薄膜的磁盘被覆盖以抗蚀剂层，该抗蚀剂层被图案化以限定 多个磁畴。通过溅射干蚀刻工艺将该图案转移到磁性薄膜内。然而，溅射蚀刻工艺会在工艺腔室壁上造成不期望的残余物累积。此外，溅射蚀刻工艺后欲达到不含残余物的磁盘表面是一挑战。(考虑到读写头会以非常快速度仅在磁盘表面上方行进仅数十纳米，非常平坦的不含残余物的磁盘表面是所希望的。)又，HDD磁盘需要将两侧面上的磁性薄膜予以图案化，而许多半导体类型工艺和设备(即溅射蚀刻)仅能一次处理一侧面。这些问题会影响生产成品率，以及会造成HDD失效。因此，存在着一种用于将磁畴图案化的更值得生产的方法(即低成本且可与大量制造相容)的需求。另一方式是在连续磁性薄膜中产生多个非磁性区域，以将该些磁畴分离。这样的方法的优点在于，完成的磁盘的表面是平坦的且更佳的而适用于HDD。这样的方法使用离子注入将该些磁畴图案化，以产生多个非磁性区域来将该些磁畴分离。富能量的离子会扰乱磁性材料，致使该材料变为非磁性。尽管有一些非磁性材料(例如FePt3)可以通过离子辐射而变为磁性，在此状况中离子辐射是用来直接限定磁畴。然而，通过离子辐射的图案化会产生下列缺失(I)离子注入机工具仅能一次辐射基板的一侧面；以及(2)因受限的来自离子注入机离子源的离子流而使得此工艺是缓慢的。因此，仍存在着一种用于将磁畴图案化的方法的需求，其中该方法是低成本的且可与大量制造相容。非挥发性存储器是可以保留所储存数据(甚至是在没有施加电源时)的计算机存储器。非挥发性存储器的实例包括只读存储器、快闪存储器、大部分类型的磁性计算机存储设备(例如硬盘与软盘)与光盘。非挥发性存储器通常比挥发性存储器更价格昂贵或更速度慢，并且因此主要仅用于长期、永久的信息储存且不是作为处理存储器。现今最普遍使用的处理存储器类型是挥发形式的随机存取存储器(RAM)，在电脑关机时任何储存在RAM中的信息会流失。存在着一种更快速且更便宜且可作为处理存储器的非挥发性存储器的需求。这样的非挥发性存储器可允许电脑几乎能立即开机和关机，而不需要如同现今电脑中缓慢的开机和关机程序。对于非挥发性存储器的目前标准是NAND快闪存储器，NAND对于每一存储元件由一个晶体管与一个电容器构成。该些存储元件的密度被整个晶体管尺寸与该些晶体管间沟槽限制住，导致该些元件的间隔小于I微米。存在着一种具有高密度存储元件的非挥发性存储器的需求。呈现无限前景的磁阻式RAM(MRAM)，为一种非挥发性RAM，目前正在发展，但商业上无法与标准的挥发性RAM竞争。存在着一种可改善处理方法和设计的MRAM与非挥发性RAM的需求，该MRAM与非挥发性RAM可允许低成本、高产出、大量制造。
技术实现思路
本专利技术的概念与方法允许大量制造磁性媒介，其中磁盘上的磁畴直接被图案化。直接图案化该些磁畴允许比在连续磁性薄膜中所得者有更高密度的数据储存。根据本专利技术的多个态样，一种用于在基板上磁性薄膜中限定多个磁畴的方法，包含下列步骤(I)将该磁性薄膜涂覆以抗蚀剂；(2)图案化该抗蚀剂，其中该磁性薄膜的多个区域实质未被覆盖住；以及(3)将该磁性薄膜暴露于等离子体，其中等离子体离子穿透该磁性薄膜的该些实质未覆盖的区域，使得该些实质未覆盖的区域变为非磁性。图案化该抗蚀剂的方法包括纳米压印工艺。本专利技术的方法的优点可应用于用在硬盘驱动器的薄膜磁性磁盘的大量制造。本专利技术的实施例通过使用高产出等离子体离子注入工具来同时处理多个磁盘的两侧面而提供了高制造产出。根据本专利技术的多个进一步态样，一种用于在磁盘的两侧面上的磁性薄膜中限定多个磁畴的方法，包含下列步骤(I)将该些磁盘的两侧面皆涂覆以抗蚀剂；(2)图案化该抗蚀剂，其中该磁性薄膜的多个区域实质未被覆盖住；以及(3)将该些磁盘的两侧面上的磁性薄膜同时暴露于等离子体，其中等离子体离子穿透该磁性薄膜的多个实质未覆盖的区域，使得该些实质未覆盖的区域变为非磁性。在不脱离本专利技术的精神下，可以使用双侧面等离子体离子注入机或单侧面 等离子体离子注入机。在单侧面等离子体离子注入中，将先注入第一侧面，接着将磁盘翻面，并且将注入第二侧面。本专利技术的实施例包括等离子体离子注入工具，该工具可同时处理磁盘的两侧面。该工具包含(1)真空腔室，该真空腔室维持在接地电势；(2)气体入口阀件，配置以将受控的气体量引入该腔室；(3)磁盘承载装置，配置以(I)设置在该腔室内、(b)固持多个磁盘，使该些磁盘相隔，其中各磁盘的两侧面皆暴露出、及(c)电接触于该些磁盘；以及(4)射频信本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于在基板上的磁性薄膜中限定磁畴的方法，包含：在基板的两侧上皆涂覆以磁性薄膜；将基板的两侧皆涂覆以抗蚀剂；图案化所述抗蚀剂以暴露磁性薄膜的多个区域；以及用等离子体离子注入工艺在基板的两侧上处理所述磁性薄膜的多个暴露的区域，其中等离子体离子穿透所述磁性薄膜的多个暴露的区域，使得所述磁性薄膜的多个暴露的区域变为非磁性。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂文·维哈维伯克，马耶德·A·福阿德，尼蒂·M·克里希纳，奥姆卡拉姆·诺拉马苏，马哈林加姆·文卡特桑，卡迈什·吉里德哈，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：
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