專利名稱：用于圖案化介質(zhì)中的島與溝槽的比值優(yōu)化的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及襯底微制造領(lǐng)域，更具體而言，本發(fā)明涉及襯底的構(gòu)圖，例如用于硬盤驅(qū)動器的硬盤磁層的構(gòu)圖。
背景技術(shù)：
襯底的微制造是例如制造半導(dǎo)體、平板顯示器、發(fā)光二極管(LED)、用于硬盤驅(qū)動器(HDD)的硬盤等中采用的公知技術(shù)。如所周知的，半導(dǎo)體、平板顯示器和LED的制造涉及用于對襯底進(jìn)行構(gòu)圖的各種步驟。另一方面，硬盤的常規(guī)制造，一般稱為縱向記錄技術(shù)，不涉及構(gòu)圖。類似地，用于垂直記錄技術(shù)的磁盤制造不涉及構(gòu)圖。沉積相當(dāng)均勻的層，一般由記錄頭誘發(fā)的磁通量交替變化來界定存儲單元，每個(gè)記錄位環(huán)繞未構(gòu)圖的磁層之內(nèi)的多個(gè)顆粒。已經(jīng)證明，為了保持與其他形式的存儲器的競爭力，在面積位密度和成本方面，未構(gòu)圖的磁盤無法滿足市場的需求。結(jié)果，已經(jīng)提出應(yīng)當(dāng)對下一代磁盤進(jìn)行構(gòu)圖。據(jù)構(gòu)思，構(gòu)圖工藝可以利用光刻，盡管當(dāng)前未確定哪種光刻技術(shù)可以得到商用，而且仍沒有商業(yè)系統(tǒng)可用于圖案化介質(zhì)的商業(yè)化制造。在光刻技術(shù)的競爭者中有干涉光刻、近場光刻和納米壓印光刻(NIL)。盡管利用了光刻技術(shù)，一旦光致抗蝕劑被曝光并顯影，就需要根據(jù)期望的圖案蝕刻并制造磁盤。不過，盡管大部分開發(fā)工作關(guān)注于構(gòu)圖步驟，但在商務(wù)可行環(huán)境中制造圖案化磁盤仍然存在很多障礙。肯定的是，蝕刻、濺射和其他制造技術(shù)是公知的，并且針對半導(dǎo)體、平板顯示器、 LED等得到了良好發(fā)展。不過，這些技術(shù)需要與可行的工藝集成在一起，以實(shí)現(xiàn)用于HDD的圖案化磁盤的商業(yè)化制造。此外，與HDD磁盤不同，在所有其他應(yīng)用中，僅需要蝕刻襯底的一側(cè)，允許吸盤在制造期間從背側(cè)保持襯底。另一方面，需要在兩側(cè)制造HDD磁盤，妨礙了吸盤的使用。實(shí)際上，在HDD磁盤的制造中，制造系統(tǒng)的任何部分都不可以接觸到磁盤的任何表面。而且，盡管HDD制造商期望系統(tǒng)的處理量大約為每小時(shí)1000個(gè)磁盤，但半導(dǎo)體制造商采用的系統(tǒng)僅具有每小時(shí)幾十個(gè)磁盤的處理量?，F(xiàn)有技術(shù)的構(gòu)圖通常由分解成逐個(gè)處理和/或蝕刻每個(gè)層的步驟構(gòu)成。典型的工藝序列包括清除浮渣、通過離子銑削進(jìn)行碳硬掩模開口，隨后通過離子銑削蝕刻磁層，隨后去除掩模。以上方法盡管在形成最終被蝕刻磁性特征方面是有效的，但非常麻煩且緩慢。 每個(gè)步驟的典型工藝時(shí)間可能是幾分鐘直到幾十分鐘，從而使得這些方法(利用離子銑削的分立步驟)對于快速商業(yè)化生產(chǎn)而言不切實(shí)際。未解決對于圖案化介質(zhì)的最終目的而言至關(guān)緊要的重要占空比問題。

發(fā)明內(nèi)容
包括本發(fā)明的以下發(fā)明內(nèi)容以提供對本發(fā)明的一些方面和特征的基本理解。該發(fā)明內(nèi)容不是本發(fā)明的全面概述，因此不意在特別地確定本發(fā)明的重要或關(guān)鍵要素或勾畫本發(fā)明的范圍。其唯一目的是以簡化形式提供本發(fā)明的一些觀念，作為下文給出的更詳細(xì)說明的前序。根據(jù)本發(fā)明的各方面，公開了一種用于制造圖案化介質(zhì)的方法和系統(tǒng)，包括制造圖案化介質(zhì)結(jié)構(gòu)的硬件，其包括碳硬掩模作為光刻工藝的一部分，用于形成用于硬盤驅(qū)動器(HDD)的位圖案化介質(zhì)(BPM)或離散磁道記錄(DTR)磁盤。根據(jù)本發(fā)明的其他方面，在蝕刻室序列中實(shí)施工藝步驟序列，實(shí)現(xiàn)HDD中圖案化介質(zhì)的島與溝槽的比值的優(yōu)化。將各蝕刻和填充步驟分入在連續(xù)相繼室中執(zhí)行的工藝，這樣與每個(gè)室中工藝時(shí)間的平衡一起，實(shí)現(xiàn)了高產(chǎn)量的高容量制造。在一開始連續(xù)碳硬掩模的頂表面上印制光致抗蝕劑之后，使用利用活性蝕刻氣體的偏置化學(xué)蝕刻對抗蝕劑圖案清除浮渣和修整。在完成清除浮渣/硬掩模開口步驟時(shí)，在磁層上執(zhí)行惰性氣體濺射蝕刻，在磁盤上獲得圖案化的磁層。然后執(zhí)行最終的剝離步驟以去除未蝕刻的磁性島上殘余的壓蓋抗蝕劑和碳硬掩模。可以通過調(diào)節(jié)化學(xué)蝕刻和濺射蝕刻條件來優(yōu)化保留在磁盤表面上的有效磁性材料?？梢哉{(diào)節(jié)的相關(guān)工藝條件包括每個(gè)步驟中的壓力、偏壓、時(shí)間和氣體類型。 根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，在化學(xué)蝕刻和去除浮渣期間使用含氟氣體，例如CF4或具有通式CH(x)F(4_x) 的氣體，包括CHF3、CH2F2, CH3F等，其中χ為整數(shù)，在磁層蝕刻期間使用Ar濺射蝕刻。根據(jù)一些實(shí)施例，在濺射蝕刻步驟期間還向室中流入活性氣體。


本說明書所包括的并且構(gòu)成其一部分的附圖例示了本發(fā)明的實(shí)施例，與描述一起起著解釋和例示本發(fā)明原理的作用。附圖意在以圖解方式例示示范性實(shí)施例的主要特征。 附圖并非要描繪實(shí)際實(shí)施例的每個(gè)特征，也不是要繪示所示元件的相對尺寸，并且附圖不是按比例繪制的。圖1A-1E示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例構(gòu)圖的介質(zhì)的截面。圖2示出了與圖1A-1E所示的步驟對應(yīng)的工藝流程。圖3是示出了圖2工藝的結(jié)果的圖，其中由柱示出磁軌的臨界尺寸(CD)，由連接的數(shù)據(jù)點(diǎn)示出了溝槽的CD。圖4A-4F示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例用于生成圖案化介質(zhì)的工藝。圖5A-5G示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例用于生成圖案化介質(zhì)的另一工藝。圖6示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的構(gòu)圖系統(tǒng)的范例，其中在線性布置的若干腔室之間擴(kuò)展了蝕刻和再填充步驟。
具體實(shí)施例方式HDD行業(yè)轉(zhuǎn)移到圖案化介質(zhì)很大程度上是由于對更高位密度的需求推動的。使用圖案化介質(zhì)，能夠以各種密度生成磁性材料的個(gè)體“島”，密度比沒有構(gòu)圖的可能密度要高。 保留在磁盤表面上的有效磁性材料，即對磁記錄的信噪比有積極貢獻(xiàn)的“島”，也稱為圖案化介質(zhì)的“占空比”。為了提高介質(zhì)的密度，需要提高占空比。
本發(fā)明的各實(shí)施例提供了在蝕刻室中實(shí)施的工藝序列，實(shí)現(xiàn)了 HDD中用于圖案化介質(zhì)的島與溝槽的比值的優(yōu)化。通常，這種工藝的起始材料為HDD介質(zhì)，這是一個(gè)襯底(鋁或玻璃)，利用連續(xù)的磁膜覆蓋，并在頂部用具有光致抗蝕劑掩模的連續(xù)碳硬掩模掩蔽。在一開始印上光致抗蝕劑之后，使用偏置化學(xué)蝕刻步驟清除浮渣并修整抗蝕劑圖案，該步驟使用化學(xué)活性氣體，例如含氟氣體，如CF4,或具有通式CH(x)F(4_x)的氣體，包含CHF3、CH2F2, CH3F等。在完成清除浮渣/硬掩模開口步驟時(shí)，利用惰性氣體，例如Ar在磁層上執(zhí)行濺射蝕刻步驟，在磁盤上獲得圖案化的磁層。然后執(zhí)行最終的剝離步驟以去除未蝕刻的磁性島上殘余的壓蓋抗蝕劑和碳硬掩模?？梢酝ㄟ^調(diào)節(jié)化學(xué)蝕刻的條件和濺射蝕刻條件來優(yōu)化圖案化介質(zhì)的占空比?？梢哉{(diào)節(jié)的相關(guān)工藝條件包括每個(gè)步驟中的室壓、偏壓、蝕刻時(shí)間和氣體類型。根據(jù)一個(gè)有效實(shí)施例，反應(yīng)蝕刻氣體為CF4或CHF3,惰性氣體為Ar，用于對磁層進(jìn)行濺射蝕刻。在用于蝕刻具有磁性材料完整堆棧的磁盤，例如用于硬盤驅(qū)動器中的磁盤時(shí)，以上流程會獲得實(shí)際的方法，以制造在位圖案化介質(zhì)(BPM)中具有最大磁性島與溝槽比值或在離散磁道記錄(DTR)中具有最大化脊與溝槽比值的圖案化磁性介質(zhì)。比值最大化的實(shí)踐益處是硬盤驅(qū)動器中的最終信噪比性能。本發(fā)明的實(shí)施例通過以下措施等解決了現(xiàn)有技術(shù)的缺陷問題(1)使用偏置的方向性化學(xué)蝕刻步驟清除印刷的光致抗蝕劑浮渣并為碳硬掩模開口，以完成圖像轉(zhuǎn)移；(2)在優(yōu)化條件下，可以減小溝槽的臨界尺寸，因此增大印制特征的占空比；(3)可以調(diào)節(jié)臨界尺寸以保持在CF4或CHxF(4_x)化學(xué)蝕刻中實(shí)現(xiàn)的效果；即，有效增大島或脊與溝槽的面積的比值；以及(4)在組合并適當(dāng)優(yōu)化時(shí)，可以制訂化學(xué)蝕刻步驟和濺射蝕刻步驟，以制造期望占空比的圖案化介質(zhì)，生產(chǎn)出期望信噪比特性的完成磁盤。圖1A-1E示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例構(gòu)圖的介質(zhì)的截面，而圖2示出了與圖1A-1E 所示步驟對應(yīng)的工藝流程。圖IA示出了起始堆棧，包括襯底100、磁性堆棧105、硬掩模110 和光致抗蝕劑掩模115。在圖2的步驟200中使用任何常規(guī)光致抗蝕劑執(zhí)行光致抗蝕劑涂布。然后在步驟205中，在光致抗蝕劑上印制圖案。在這一特定范例中，使用納米壓印光刻 (NIL)，但能夠使用其他技術(shù)，例如光學(xué)曝光和顯影。圖IB中示出了步驟205的NIL結(jié)果， 其中光致抗蝕劑115被構(gòu)圖。在這一特定范例中，NIL設(shè)計(jì)獲得了大約40%的占空比。然后在步驟210中，將襯底傳送到蝕刻室中，使用偏置化學(xué)蝕刻將光致抗蝕劑上的印花轉(zhuǎn)移到硬掩模110上。在圖IC中示出了這種情況，其中蝕刻硬掩模110，而光致抗蝕劑的一部分仍然被示為保留在硬掩?！皪u”的頂部上。由于在每個(gè)“谷”中向硬掩模上轉(zhuǎn)移圖案的蝕刻是以一定角度進(jìn)行的，所以硬掩模蝕刻之后的占空比現(xiàn)在變?yōu)榱舜蠹s50%。在步驟215中，利用離子銑削蝕刻將圖案從硬掩模轉(zhuǎn)移到磁性堆棧上。圖ID中示出了結(jié)果， 其現(xiàn)在具有約60%的占空比。在步驟220，使用化學(xué)蝕刻剝離剩余的硬掩模。圖IE中示出了結(jié)果，其仍然維持大約60%的占空比。于是，可以看出，本發(fā)明的實(shí)施例能夠提高占空比。因此，可以放松對圖案印制的技術(shù)要求，或者可以使用嚴(yán)格的技術(shù)要求來由此實(shí)現(xiàn)非常高密度的介質(zhì)。在圖3中示出了這種情況，其中用柱示出了磁道的臨界尺寸(⑶)，用連接的數(shù)據(jù)點(diǎn)示出了槽的⑶?？梢钥闯?，該工藝導(dǎo)致磁道⑶增加，槽⑶減小，由此提高了占空比。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，步驟210的硬掩模蝕刻被分成清除浮渣和硬掩模蝕刻。利用電容性耦合(CCP)等離子體在偏壓條件下轟擊印制的磁盤表面，通過化學(xué)蝕刻執(zhí)行清除浮渣，以實(shí)現(xiàn)“清除浮渣”動作，從而清理來自NIL的殘余抗蝕劑的底部印制溝槽，由此暴露硬掩模的頂表面。然后，利用同樣耦合(CCP)的等離子體在偏壓條件下轟擊印制的磁盤表面，執(zhí)行同樣工藝步驟中的相同化學(xué)蝕刻，以通過印制的抗蝕劑蝕刻碳硬掩模。這樣將完整的圖像轉(zhuǎn)移到碳硬掩模上。這些步驟中使用的活性氣體可以是含氟氣體，例如CF4,或具有通式 CH(x)F(4_x)的氣體，包含 CHF3、CH2F2, CH3F 等。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，利用濺射蝕刻執(zhí)行步驟215的磁性堆棧蝕刻。利用CCP Ar 等離子體在偏壓條件下轟擊碳硬掩模的磁盤表面，進(jìn)行濺射蝕刻，以完成金屬層蝕刻，從而在通過Ar等離子體的濺射作用去除磁性材料而形成的“溝槽”之間形成磁性材料的“島”或 “脊”。利用CCP O2等離子體執(zhí)行步驟220的掩模剝離工藝，以去除金屬“島”和“脊”上的殘余碳硬掩模和抗蝕劑(如果有的話)。這些工藝獲得的臨界尺寸提供了對金屬材料的綜合利用至關(guān)重要的最終“島與溝槽的比值”。如上所述，在等離子體輔助的化學(xué)蝕刻步驟中，在正確執(zhí)行時(shí)，溝槽面積可以縮小，而島面積可以擴(kuò)展。主要由于化學(xué)反應(yīng)和偏壓下離子物質(zhì)方向性的組合效果，可以通過蝕刻條件調(diào)節(jié)“各向異性”蝕刻的程度，有效地增加島或脊圖像，因而在完成金屬蝕刻步驟時(shí)提高磁盤表面上金屬材料的有用質(zhì)量。通過偏置Ar濺射執(zhí)行后續(xù)金屬蝕刻步驟。可以調(diào)節(jié)這個(gè)步驟的臨界尺寸以保持活性氣體化學(xué)蝕刻中實(shí)現(xiàn)的效果，即有效增加島或脊與溝槽的面積比。充分優(yōu)化的工藝由如下操作構(gòu)成CP4、CHF3等，化學(xué)蝕刻完成印制特征的修整/ 去除浮渣/碳硬掩模開口，接著通過印制的光致抗蝕劑/碳硬掩模對金屬材料進(jìn)行CCP Ar 濺射蝕刻，這樣能夠使最終蝕刻產(chǎn)品中的金屬島/脊與溝槽之比最大化。圖4A-4F示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例用于生成圖案化介質(zhì)的過程。圖4A示出了結(jié)構(gòu)的截面，始于襯底400，軟底層(SUL) 405、種子層410、磁性堆棧415、硬掩模(例如金剛石型碳，通常稱為碳外涂層或C0C) 420以及光致抗蝕劑425。在圖4A中，這些層被示為均具有相同厚度，但在實(shí)際的器件中，每層的厚度是不同的，如圖4B-4F中透視性更強(qiáng)地所示。在圖4B中，已經(jīng)處理過磁盤以將圖案轉(zhuǎn)移到光致抗蝕劑上。如上所述，例如可以通過NIL工藝這樣做。一旦將圖案轉(zhuǎn)移到磁盤上，在圖4C中，將磁盤移到真空環(huán)境中以執(zhí)行如下步驟，不將磁盤從真空環(huán)境中取出?？梢栽陬愃朴诳蓮腃A Santa Clara的Intevac 獲得的200 Lean 的系統(tǒng)中這樣做。將磁盤放在蝕刻室上，使用偏置化學(xué)蝕刻對光致抗蝕劑清除浮渣，以暴露硬掩模，然后將圖案設(shè)計(jì)從光致抗蝕劑轉(zhuǎn)移到硬掩模。在圖4D中，使用濺射蝕刻工藝蝕刻磁盤，以便將圖案從硬掩模轉(zhuǎn)移到磁性堆棧。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例， 在100-3000W的功率下，在RF頻率為13. 56MHz的電容性耦合蝕刻室中執(zhí)行蝕刻。使用Ar 作為工藝氣體將蝕刻室維持在IO-SOmT的壓力下。這樣獲得的蝕刻速率超過lnm/Sec。然后在化學(xué)蝕刻工藝中，利用例如氧氣清潔磁盤，以去除任何掩模殘余(未示出)，然后將其轉(zhuǎn)移到沉積室，并沉積金剛石型碳，以過量填充溝槽。然后回蝕碳以使磁盤表面平坦化。然后，在圖4F，形成金剛石狀碳層(一般稱為NCT碳)的薄保護(hù)涂層，以進(jìn)一步平坦化并保護(hù)磁盤的頂表面。可用于平坦化的其他膜是SiN和Si02。圖5A-5G示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例用于生成圖案化介質(zhì)的另一工藝。與圖4A所示的類似，圖5A示出了起始介質(zhì)，始于襯底500、軟底層(SUL) 505、種子層510、磁性堆棧515、 硬掩模(例如金剛石型碳，一般稱為碳外涂層或C0C) 520以及光致抗蝕劑525。在圖5A中， 這些層被示為均具有相同厚度，但在實(shí)際的器件中，每層的厚度是不同的，如圖5B-5G中透視性更強(qiáng)地所示。在圖5B中，已經(jīng)處理過磁盤以將圖案轉(zhuǎn)移到光致抗蝕劑上。如上所述，例如可以通過NIL工藝這樣做。一旦將圖案轉(zhuǎn)移到磁盤上，在圖5C中，將磁盤移到處理系統(tǒng)中的蝕刻室中，使用偏置化學(xué)蝕刻對光致抗蝕劑525清除浮渣，以暴露硬掩模(有時(shí)NIL工藝會導(dǎo)致“殘留”光致抗蝕劑，需要在將圖案轉(zhuǎn)移到硬掩模之前去除)，然后將圖案設(shè)計(jì)從光致抗蝕劑轉(zhuǎn)移到硬掩模520。在圖5D中，使用濺射蝕刻工藝蝕刻磁盤，以便將圖案從硬掩模轉(zhuǎn)移到磁性堆棧515。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在100-3000W的功率下，在RF頻率為13. 56MHz的電容性耦合蝕刻室中執(zhí)行蝕刻。使用Ar作為工藝氣體將蝕刻室維持在IO-SOmT的壓力下。 這樣獲得的蝕刻速率超過lnm/^ec。然后將磁盤傳送到沉積室，在步驟5E中，沉積金剛石型碳以過量填充溝槽，包括覆蓋剩余的光致抗蝕劑和硬掩模。然后在步驟5F中回蝕碳，以使磁盤的表面平坦化。然后，在圖5G，形成金剛石狀碳層(一般稱為NCT碳)的薄保護(hù)涂層， 以進(jìn)一步平坦化并保護(hù)磁盤的頂表面。圖6示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例可用于處理圖案化介質(zhì)的構(gòu)圖系統(tǒng)范例。系統(tǒng)的大致結(jié)構(gòu)可以類似于可從CA Santa Clara的Intevac獲得的200 Lean 。使用這樣的系統(tǒng)， 可以將各蝕刻和填充步驟分到在依次相繼腔室中執(zhí)行的工藝中。利用每個(gè)腔室中工藝時(shí)間的適當(dāng)平衡，可以實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)量的高容量制造。在本范例中，該系統(tǒng)具有兩個(gè)升降機(jī)602和604，以及十六個(gè)處理室，標(biāo)記為1_16。 在該系統(tǒng)中，每個(gè)室具有下部和上部處理室，下部充當(dāng)轉(zhuǎn)運(yùn)室，用于轉(zhuǎn)送帶著磁盤的載體， 總體被示為306，上部處理室用于對磁盤執(zhí)行處理。盡管一些腔室同時(shí)處理磁盤的兩側(cè)，但其他腔室僅處理一側(cè)，因此是成對提供的，以完成對磁盤兩側(cè)的處理。在這個(gè)系統(tǒng)中，一旦磁盤進(jìn)入系統(tǒng)，就將其維持在真空環(huán)境中，直到完成處理，磁盤退出系統(tǒng)。在圖6的范例中，室1是清除浮渣室，也可以將其用于修整光致抗蝕劑。可以使用光致抗蝕劑修整來修改在光致抗蝕劑構(gòu)圖步驟，例如NIL步驟期間獲得的CD。這個(gè)步驟是使用化學(xué)蝕刻，通過用反應(yīng)前體氣體，例如CF4轟擊等離子體來進(jìn)行的。注意，在該工藝涉及到硬掩模構(gòu)圖時(shí)，可以跳過這個(gè)步驟，假設(shè)光致抗蝕劑是期望形狀和總體尺度的，因?yàn)橛惭谀?gòu)圖會去除任何過多的光致抗蝕劑。這個(gè)室同時(shí)處理磁盤的兩側(cè)。室2和3用于碳硬掩模蝕刻，即用于蝕刻COC層。在圖6的范例中，可以通過軟蝕刻，例如使用偏壓RF源或使用例如CF4氣體的遠(yuǎn)程等離子體，執(zhí)行蝕刻工藝。在本范例中， 使用偏壓RF等離子體，使得室2和3的每個(gè)都蝕刻磁盤的一側(cè)?？梢岳谜?、6、8和9中使用的密切相鄰偏壓背板機(jī)構(gòu)完成這個(gè)步驟。如果使用未偏壓等離子體，例如遠(yuǎn)程等離子體源，可以在單個(gè)室中執(zhí)行該過程，同時(shí)蝕刻兩側(cè)。通常，對于這個(gè)步驟而言，蝕刻的選擇性是光致抗蝕劑和碳之間存在的自然選擇比，根據(jù)碳的類型和抗蝕劑類型，可以是1 1到 1 10之間。根據(jù)磁層厚度和蝕刻選擇性，總的蝕刻厚度可以是大約10-1000A。由于在大部分應(yīng)用中光致抗蝕劑的厚度會超過COC層的厚度，所以在完成COC蝕刻之后，可能會保留一些光致抗蝕劑。因此，也可以在室2和3中，或在后續(xù)室(未示出)中執(zhí)行抗蝕劑堿性剝離的步驟。也可以利用壓/02源氣體使用軟等離子體執(zhí)行這個(gè)操作。由于這個(gè)過程也可以使用氧氣，所以對于避免磁層的氧中毒是關(guān)鍵的?？梢酝ㄟ^在執(zhí)行剝離抗蝕劑步驟之前及時(shí)停止氧氣流或通過在磁層上方形成鈍化層(例如，Pt，Ta, Cr)來這樣做?？梢詧?zhí)行化學(xué)蝕刻步驟，其中可以有效地調(diào)諧各向異性以實(shí)現(xiàn)上述目的，同時(shí)完成圖像到硬掩模的轉(zhuǎn)移，以及印制的光致抗蝕劑的浮渣清除，全部都在幾秒工藝時(shí)間的動作中?？梢酝ㄟ^用諸如CF4的活性氣體轟擊等離子體并控制偏置功率來執(zhí)行這樣的步驟， 以便實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)倪x擇性。室4-9用于交替蝕刻磁盤一側(cè)上的磁層并在蝕刻工藝之后冷卻磁盤。在本范例中，在室8和9之間未提供冷卻室，因?yàn)樵诒痉独校@兩次蝕刻工藝之間的冷卻是在升降機(jī)604中進(jìn)行的。當(dāng)然，如有必要，可以在這兩個(gè)室之間增加另一個(gè)冷卻室。在本范例中， 利用非活性氣體，例如氬，使用離子濺射蝕刻來蝕刻磁層，這需要對磁盤進(jìn)行偏置。因此，構(gòu)造每個(gè)室以僅蝕刻磁盤的一側(cè)。不過，在替代實(shí)施例中，除了濺射非活性氣體之外，在濺射蝕刻步驟期間還向室中流入活性氣體，例如CF4,或者具有通式CH(x)F(4_x)的氣體。應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)磁層蝕刻工藝以避免刺穿碳硬掩模，這尤其是因?yàn)闉R射蝕刻選擇性不是很強(qiáng)。因此，應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)硬掩模的厚度，使得在濺射蝕刻結(jié)束時(shí)，硬掩模上圖案的CD仍然適當(dāng)。這個(gè)步驟的總蝕刻深度約為100-1000A。希望在未蝕刻島頂部留下一定厚度的COC 層，這也有助于防止損傷磁層。磁性材料(大部分過渡金屬合金)的氬濺射蝕刻是非常高效率的蝕刻方法。其特性包括高的材料清除率、緊湊的硬件、易于操作以及能夠偏置。與蝕刻過渡金屬合金的其他手段相比，通過組合高等離子體密度、偏置能力以及與等離子體與磁盤表面的密切接近實(shí)現(xiàn)高的材料去除率。根據(jù)掩模材料及其相對于金屬蝕刻的選擇性，這可能導(dǎo)致被蝕刻特征的錐度小，在適當(dāng)控制和使用時(shí)，這能夠幫助增加磁性脊/島與溝槽的比值，從而有助于增大對磁質(zhì)量有貢獻(xiàn)的有效信號，同時(shí)利用溝槽保持脊/島之間的磁隔離。室10用于形成碳再填充層，以填充被蝕刻的區(qū)域?？梢酝ㄟ^濺射碳，例如NCT或?yàn)R射的碳來這樣做，利用SiO2或其他材料填充。再填充的厚度應(yīng)當(dāng)足夠大以允許后續(xù)進(jìn)行平坦化。在圖6的范例中，在兩個(gè)階段(室10和12)中執(zhí)行再填充，有兩個(gè)相續(xù)的平坦化步驟(室11和13)。當(dāng)然，根據(jù)用于再填充和平坦化的再填充材料和技術(shù)，可以利用其他布置和不同數(shù)量的室?？梢允褂没匚g，例如使用軟蝕刻進(jìn)行平坦化。再填充-回蝕處理之后是冷卻室14。室15和16用于在平坦化的再填充上方形成硬保護(hù)層。碳再填充的額外益處是有效地使被蝕刻磁性特征的側(cè)壁鈍化。這對于圖案化介質(zhì)關(guān)鍵特征的磁性完整性是至關(guān)緊要的。可以通過在HDD工業(yè)現(xiàn)場以零偏壓部署的NCT站完成圖案化介質(zhì)側(cè)壁的側(cè)壁覆蓋和鈍化，這樣部署NCT站實(shí)現(xiàn)了化學(xué)氣相沉積環(huán)境，用于圖案化介質(zhì)所需的各向同性碳沉積和側(cè)壁覆蓋以及鈍化。如以上實(shí)施例中所述，相繼的化學(xué)蝕刻和濺射蝕刻序列在幾秒的工藝時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)出用于DTR和BPM目的的最終蝕刻磁性特征。這種工藝創(chuàng)建起圖案化介質(zhì)生產(chǎn)非常高效率的手段。這種水平的效率和速度在行業(yè)內(nèi)領(lǐng)先很多。使用CF4的化學(xué)蝕刻有助于完成清除浮渣、碳硬掩模開口(圖像轉(zhuǎn)印)和⑶控制，實(shí)現(xiàn)磁記錄占空比的增加。使用具有Ar的 CCP源進(jìn)行濺射蝕刻有助于完成在磁層中形成蝕刻的特征并保持原來印制的圖案，同時(shí)
9提高記錄占空比。參考圖6，一種替代配置可以由如下方面構(gòu)成可以將站1-3組合成在RF偏置的 CF4化學(xué)蝕刻條件下運(yùn)行的CCP源的單個(gè)站；站4，6，8，9可以是在RF偏置的Ar濺射蝕刻條件下運(yùn)行的個(gè)體CCP源；站11和13可以是在RF偏置的&條件下運(yùn)行的個(gè)體CCP源，用于后磁性蝕刻以及碳硬掩模的去除。應(yīng)當(dāng)理解，這里所述的工藝和技術(shù)并非固有地涉及任何特定設(shè)備，可以由任何適當(dāng)?shù)牟考M合來實(shí)施。此外，可以根據(jù)本文所述的教導(dǎo)使用各種類型的通用裝置。構(gòu)造專門設(shè)備來執(zhí)行本文所述的方法步驟也可能被證明是有利的。已經(jīng)相對于特定范例描述了本發(fā)明，但從所有方面來說都是例示性的而不是限制性的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將要認(rèn)識到，硬件、軟件和固件的很多不同組合都適于實(shí)踐本發(fā)明。例如，可以用各種編程或腳本語言來實(shí)現(xiàn)所述軟件，該編程或腳本語言例如是匯編語言、C/C++、perl、shell、PHP、Java 等。已經(jīng)相對于特定范例描述了本發(fā)明，但從所有方面來說都是例示性的而不是限制性的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將要認(rèn)識到，硬件、軟件和固件的很多不同組合都適于實(shí)踐本發(fā)明。此外，考慮到本文公開的本發(fā)明的說明書和做法，本發(fā)明的其他實(shí)現(xiàn)方式對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員是明顯的?？梢栽诘入x子體室領(lǐng)域中單獨(dú)或以任何組合使用所述實(shí)施例的各方面和/或組件。說明書和范例意在僅被視為示范性的，本發(fā)明的真實(shí)范圍和精神由以下權(quán)利要求表明。
權(quán)利要求
1.一種用于在具有位于真空環(huán)境中的相繼處理室的系統(tǒng)中對硬盤進(jìn)行構(gòu)圖的方法，其中每個(gè)處理室由隔離閥進(jìn)行隔離，所述硬盤具有形成在襯底上方的磁性堆棧、形成在所述磁性堆棧上方的硬掩模層、以及形成在所述硬掩模層上方的圖案化光致抗蝕劑層，所述方法包括將所述磁盤加載到磁盤載體上，在真空環(huán)境中傳送所述磁盤載體并且將所述磁盤載體傳送到反應(yīng)蝕刻室中；通過轟擊反應(yīng)氣體的等離子體，在所述反應(yīng)蝕刻室中處理所述磁盤，以便將圖案從所述圖案化光致抗蝕劑轉(zhuǎn)移到所述硬掩模層上；打開所述反應(yīng)蝕刻室的隔離閥并從所述反應(yīng)蝕刻室去除所述載體，并將所述磁盤載體傳送到濺射蝕刻室中；通過轟擊惰性氣體的等離子體，在所述濺射蝕刻室中處理所述磁盤，以便將所述圖案從圖案化的所述硬掩模層轉(zhuǎn)移到磁性堆棧層上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中轟擊反應(yīng)氣體的等離子體包括利用含氟氣體轟擊等離子體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中轟擊惰性氣體的等離子體包括利用氬氣轟擊等離子體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括在將所述圖案從所述圖案化光致抗蝕劑轉(zhuǎn)移到所述硬掩模層上之前，在等離子體室中對所述光致抗蝕劑清除浮渣。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括在將所述圖案從圖案化的所述硬掩模層轉(zhuǎn)移到所述磁性堆棧層上之后，去除任何殘余的硬掩模。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中去除任何殘余的硬掩模包括利用活性氣體轟擊等離子體。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中使用活性氣體轟擊等離子體包括利用含氟氣體轟擊等離子體。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，還包括在去除任何殘余的硬掩模之后，沉積再填充層。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，還包括在沉積再填充層之后執(zhí)行回蝕，其中所述再填充和回蝕工藝是利用平衡的工藝時(shí)間在分開的室中執(zhí)行的。
10.—種用于對硬盤進(jìn)行構(gòu)圖的方法，所述硬盤具有形成在襯底上方的磁性堆棧、形成在所述磁性堆棧上方的硬掩模層、以及形成在所述硬掩模層上方的圖案化光致抗蝕劑層， 所述方法包括將所述磁盤傳送到制造系統(tǒng)內(nèi)部的真空環(huán)境中，不從所述真空環(huán)境中去除所述磁盤， 執(zhí)行如下步驟通過轟擊活性氣體的等離子體，在第一反應(yīng)蝕刻室中處理所述磁盤，以便將所述圖案從所述圖案化光致抗蝕劑轉(zhuǎn)移到所述硬掩模層上；將所述磁盤傳送到第一濺射蝕刻室中；以及通過轟擊惰性氣體的等離子體，在所述第一濺射蝕刻室中處理所述磁盤，以便將所述圖案從圖案化的所述硬掩模層轉(zhuǎn)移到磁性堆棧層上。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括在所述第一蝕刻室中處理所述磁盤之前，將所述磁盤傳送到清除浮渣室中，并對所述磁盤執(zhí)行清除浮渣處理，然后將所述磁盤傳送到所述第一蝕刻室中。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括將所述磁盤傳送到第二反應(yīng)蝕刻室中，用于執(zhí)行將所述圖案從所述圖案化光致抗蝕劑轉(zhuǎn)移到位于所述磁盤的第二側(cè)上的所述硬掩模層上；以及將所述磁盤傳送到第二濺射蝕刻室中，用于執(zhí)行將所述圖案從圖案化的所述硬掩模層轉(zhuǎn)移到位于所述磁盤的所述第二側(cè)上的所述磁性堆棧層上。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中一次在所述磁盤的一側(cè)上執(zhí)行蝕刻室中的磁盤處理，并且其中所述真空環(huán)境中的步驟還包括冷卻所述磁盤的步驟。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中轟擊反應(yīng)氣體的等離子體包括利用含氟氣體轟擊等離子體。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中轟擊惰性氣體的等離子體包括利用氬氣轟擊等離子體。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括在將所述圖案從所述圖案化光致抗蝕劑轉(zhuǎn)移到所述硬掩模層上之前，在等離子體室中對光致抗蝕劑清除浮渣。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，還包括在將所述圖案從圖案化的所述硬掩模層轉(zhuǎn)移到所述磁性堆棧層上之后，去除任何殘余的硬掩模。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，還包括利用平衡的工藝時(shí)間在分開的室中向圖案化的所述磁性堆棧上沉積再填充層。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，還包括在沉積再填充之后執(zhí)行回蝕，其中所述再填充和回蝕工藝是利用平衡的工藝時(shí)間在分開的室中執(zhí)行的。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，還包括在向所述圖案化磁性堆棧上沉積所述再填充之前，在單獨(dú)的室中去除任何殘余的硬掩模。
21.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述含氟氣體包括CF4或具有通式CH(x)F(4_ri的氣體之一，其中χ為整數(shù)。
22.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述含氟氣體包括CF4或具有通式CH(x)F(4_x)的氣體之一，其中χ為整數(shù)。
23.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中轟擊惰性氣體的等離子體還包括使從CF4或具有通式CH(x)F(4_x)選擇的活性氣體流動，其中X為整數(shù)。
24.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中轟擊惰性氣體的等離子體還包括使從CF4或具有通式CH(x)F(4_x)選擇的活性氣體流動，其中χ為整數(shù)。
全文摘要
在線性耦合并彼此隔離的蝕刻室序列中實(shí)施具有平衡工藝時(shí)間的工藝步驟序列，實(shí)現(xiàn)圖案化介質(zhì)島與溝槽的比值優(yōu)化。使用活性蝕刻氣體的偏置化學(xué)蝕刻用于對抗蝕劑圖案清除浮渣和修整。在磁層上執(zhí)行惰性氣體濺射蝕刻，在磁盤上獲得圖案化磁層。然后執(zhí)行最終的剝離步驟以去除未蝕刻的磁性島上殘余的壓蓋抗蝕劑和碳硬掩模?？梢酝ㄟ^調(diào)節(jié)化學(xué)蝕刻和濺射蝕刻條件來優(yōu)化保留在磁盤表面上的有效磁性材料?？梢哉{(diào)節(jié)的相關(guān)工藝條件包括每個(gè)步驟中的壓力、偏壓、時(shí)間和氣體類型。
文檔編號B44C1/22GK102438841SQ201080018230
公開日2012年5月2日 申請日期2010年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月23日
發(fā)明者H·T·阮, M·S·巴爾內(nèi)斯, 許仁 申請人:因特瓦克公司