[發明專利]使用能量化離子以圖案化磁性薄膜的方法

有效

• 申請號: 200980142620.6
• 申請日: 2009-10-15
• 公開（公告）號: CN102197426A
• 公開（公告）日: 2011-09-21
• 發明（設計）人: O·那拉瑪蘇;S·文哈弗貝克;M·孚德;M·文卡特杉;N·M·克里希納
• 申請（專利權）人: 應用材料股份有限公司
• 主分類號: G11B5/84
• 分類號: G11B5/84;G11B5/74
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 陸勍

技術領域

本發明一般而言關于磁性薄膜的圖案化，且更特定而言，關于使用能量化離子以圖案化磁性記錄媒體的磁性薄膜的方法。

背景技術

曾經存在對用于計算機的較高密度信息儲存媒體的需要。現在，普遍的儲存媒體為硬盤驅動機(HDD)。HDD將數字編碼的數據儲存于具有磁性表面的快速旋轉盤片上的非揮發性儲存設備。盤片為具有中心孔的圓形。盤片由非磁性材料(通常為玻璃或鋁)制成，且以磁性薄膜(諸如鈷的合金薄膜)涂布于一或兩側上。HDD經由以兩個特定方位的一來磁化磁性膜的區域而記錄數據，進而允許于膜中的二進制數據儲存。所儲存的數據經由偵測膜的磁化區域的方位來讀取。

典型HDD設計由固持一或多個盤片的軸組成，該盤片充分間隔開以允許讀寫頭存取一或多個盤片的一或兩側。盤片經由插入盤片中之中心孔中的夾鉗固定至軸。盤片以極高的速度自旋。在盤片旋轉經過讀寫頭時，信息得以寫入盤片上且自盤片讀出。這些讀寫頭移動至極緊接于磁性薄膜的表面。讀寫頭用以偵測及/或修正緊靠其下方的材料的磁化。存在一用于軸上的每一磁盤表面的讀寫頭。一臂將這些讀寫頭移動越過自旋盤片，進而允許每一頭存取對應盤片的幾乎整個表面。

在已知磁性媒體中，每一位單元包括數個隨機分散的磁性顆粒。理想上，將該數個磁性顆粒彼此實體分離，以提供改良的寫入能力、訊雜比(SNR)及熱穩定性。

隨著磁性記錄媒體的磁錄密度增加，每平方時的位單元的數目增加。此減小位單元的尺寸。為有效量測轉變，在位單元中要求最小數目的磁性顆粒。隨著位單元的尺寸減小，必須相應地減小磁性顆粒尺寸以在位單元中提供最小數目的磁性顆粒。若預先隔離磁性顆粒且減小磁性顆粒的尺寸以確保低噪聲，則記錄密度將由于熱干擾而受限。

為了改良記錄密度，需要減小媒體上的記錄單元尺寸，此導致由媒體產生的訊號磁場強度的減小。為了符合記錄系統所要求的SNR，必須對應于訊號強度的減小來減少噪聲。媒體噪聲主要由磁化轉變的波動造成，且該波動與由磁性顆粒制成的磁化反轉單元(unit)的尺寸成比例。因此，為減少媒體噪聲，需要經由破壞磁性顆粒之間的交換相互作用來隔離磁性顆粒。

單一經隔離磁性顆粒的磁性能量由磁各向異性能量密度與顆粒的體積的乘積得出。為了減小磁化轉變寬度，需要減小媒體厚度。亦需要減小顆粒尺寸以符合低噪聲的要求。減小的磁性顆粒尺寸顯著降低磁性顆粒的體積，且進一步顯著降低顆粒的磁性能量。若磁性媒體中的給定磁性顆粒的磁性能量在操作溫度(例如，在室溫)下的熱能量的數百倍，則抗熱干擾性視為足夠的。然而，若磁性顆粒的磁性能量小于該熱能量一百倍，則存在以下可能性：磁性顆粒的磁化方向可因熱干擾而反轉，進而可能導致所記錄信息的丟失。

已提議各種替代方案以克服熱干擾的問題。一種替代方案使用具有高磁各向異性的磁性材料。此等磁性材料需要來自讀寫頭的較高記錄飽和磁場以寫入磁性媒體。另一種替代方案使用熱輔助記錄，其中使用高各向異性磁性材料且在記錄期間經由光照射來加熱記錄部分。熱使磁性顆粒的各向異性及記錄飽和磁場降低。此降低允許用已知磁頭來寫入磁性媒體。

隨著磁錄密度增加，存在每位單元仍需要的最小數目的磁性顆粒，且存在對實際上可達成何等小的磁性顆粒的限制。

正在研究的替代磁性媒體為圖案化媒體，其中磁性部分與非磁性部分交替。舉例而言，位圖案化媒體可具有將磁域界定為由非磁性部分圍繞的島狀物的磁性部分。軌跡圖案化媒體可具有(例如)由非磁性部分分離的磁性部分的同心軌跡。

已提議各種替代方案以制造此等媒體，然而，仍需要提出劃算且可與大量制造兼容的方法。在本文中，本揭示案的實施例提出該方法。

發明內容

本揭示案的概念及方法允許磁性媒體的大量制造，其中使磁性薄膜的一些部分呈現與磁性薄膜的其它部分不同的磁性性質。

在一方面中，本揭示案為一種在一基板上圖案化一磁性薄膜的方法。該方法包括在該磁性薄膜周圍提供一圖案，其中該圖案的選擇性區域允許一或多種元素的能量化離子穿透并撞擊于該磁性薄膜的部分上。一或多種元素的能量化離子經產生而具有足夠的能量以穿透該圖案的選擇性區域及與這些選擇性區域相鄰的該磁性薄膜的一部分。置放該基板以接收這些能量化離子。使與這些選擇性區域相鄰的該磁性薄膜的這些部分呈現出與該磁性薄膜的選擇性其它部分不同的磁性性質。