專利名稱：域擴展rom介質的處理方案的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種只讀型域擴展存儲介質和一種用于處理這種介質的存儲層的處理方案，在這種介質中磁性壁被移位由此擴大磁疇以便再現(xiàn)由磁疇表示的信息。
在磁光存儲系統(tǒng)中，通過衍射極限，也就是通過聚焦透鏡的數(shù)值孔徑(NA)和激光波長來確定記錄標記的最小寬度。通?？苫谳^短的激光波長和較高的NA聚焦光學系統(tǒng)來減小所述寬度。寫非常小的磁區(qū)的能力對于增加磁光(MO)介質的面存儲密度是重要的。域擴展介質典型的包括聚碳酸酯基底、反射熱傳導層、第一電介質層、硬磁例如TbFeCo存儲層，其通過第二電介質層或者直接通過借助中間磁性層進行的交換耦合與軟磁例如GdFeCo讀出層磁性耦接、第三電介質層和/或丙烯酸樹脂覆蓋層。數(shù)據(jù)存儲是通過使用熱磁寫技術實現(xiàn)的，由此具有約20nm厚度的薄存儲層通過會聚的激光或其他輻射點而被加熱至居里溫度，然后在存在磁場的情況下使其冷卻下來。于是加熱的區(qū)域被“凍結”，其具有平行于磁場的磁性取向。不幸地，寫過程是熱處理過程，其不被限制于激光的光斑大小，而是限制于加熱區(qū)域的大小。當前，寫小磁區(qū)的能力遠遠超過了對其進行讀取的能力。寫過程是通過例如以光強度調制(LIM)調整激光功率、例如以磁場調制(MFM)調整外磁場或例如以激光抽送(pumped)MFM(LP-MFM)對激光功率和外磁場進行調整來實現(xiàn)的。數(shù)據(jù)檢索是通過域擴展實現(xiàn)的，由此在存儲層中寫入的磁區(qū)被拷貝至讀出層，磁區(qū)在其中進行擴展以填充光讀出斑點。
MAMMOS(磁放大磁光系統(tǒng))是基于磁靜態(tài)耦合存儲和讀出層的域擴展方法，其中磁場調制被用于擴展域在讀出層中的擴展和衰減。當在外磁場的幫助下進行激光加熱時，具有高矯頑力的存儲層中的寫入標記被拷貝至具有低矯頑力的讀出層。由于所述讀出層的低矯頑力，拷貝的標記將擴展以填充光斑并能夠用飽和信號電平檢測到，所述飽和信號電平不依賴于標記的大小。外磁場反向將使擴展域衰減。另一方面，存儲層中的空隙將不被拷貝，并且不會出現(xiàn)擴展。因此，在該情況下將不會檢測到信號。
疇壁偏移檢測(DWDD)是基于交換耦合存儲和讀出層的另一種DomEx方法，該方法由T.Shiratori等人披露于Proc.MORIS’97，J.Magn.Soc.Jpn(1998，卷22)的附錄No.S2第47-50頁中。在DWDD介質中，作為交換耦合力的結果，記錄在存儲層中的標記通過中間交換層被轉移給偏移層。當再現(xiàn)激光斑點被輻射到盤記錄軌跡上時，溫度上升。當交換層超過了居里溫度時，磁化丟失，從而使每層之間的交換耦合力消失。交換耦合力是在偏移層中保持轉移標記的力之一。當交換耦合力消失時，圍繞記錄標記的疇壁轉移至具有低疇壁能量的高溫部分，從而允許小記錄標記擴展。已經轉移到偏移層中的疇壁發(fā)生偏移就好像是被橡膠圈拉著一樣。這允許通過激光束進行讀取，即使已經以高密度進行了記錄。
域擴展技術例如MAMMOS和DWDD由此允許讀出比光斑尺寸小得多的數(shù)據(jù)位，但是具有比MSR大得多的信號。各種盤疊層總是包括記錄層和讀出層，其可以磁靜態(tài)方式或借助交換耦合進行耦合。RF MAMMOS在讀出操作期間需要一個調制外磁場，這增加了功耗，但還是可以非常高的密度進行讀出并且具有非常大的信號。類似ZF MAMMOS和DWDD的可選擇技術在讀出操作期間不需要外磁場，但是將會被限制于稍微較低的密度、較小的信號和較低的數(shù)據(jù)速率。
目前的域擴展技術限制于可重寫盤。然而，數(shù)據(jù)不能自由寫入到域擴展介質或盤中的ROM域擴展解決方案并不存在。在光存儲介質家族中，ROM(只讀存儲器)格式被看作是用于廉價和快速再現(xiàn)預記錄的數(shù)據(jù)的附加物。ROM的這些屬性被看作是對于光存儲產品家族的成功所必需的。在域擴展介質的情況下，ROM解決方案是價值不大的。其原因是數(shù)據(jù)是由存儲層中的磁化方向來定義的，這種磁化方向例如通過注射模制在預記錄的介質中是不容易再生的。
文獻US 5993937和EP 0848381A2披露了在注射模制的基底上具有域擴展疊層的域擴展ROM介質，所述基底是平滑和粗糙的區(qū)域以便定義記錄的信息。兩種解決方案都使用了通過電子束控制抗蝕圖案進行的蝕刻以便使玻璃主盤或基底上的區(qū)域粗糙。然后可使用所述主盤來生產傳統(tǒng)的壓模，該壓模接下來用于產生具有粗糙區(qū)域的基底。磁存儲層在已經將基底粗糙化的區(qū)域中將呈現(xiàn)增強的疇壁矯頑力，從而使得這些區(qū)域中的磁化更難于消除并且很難以成功的保持良好的讀回性能這樣一種方式進行重寫。
使用傳統(tǒng)的玻璃主盤構圖和粗糙化的一個缺陷在于需要壓模，而壓模對于生產是昂貴的并且具有有限的使用期限。此外，隨著位尺寸降低至亞100nm的大小，在技術上就越來越苛求表面粗糙的ROM數(shù)據(jù)圖案的完全復制。另外，由于連續(xù)的寫處理，通過照射抗蝕劑其后進行蝕刻來對各個基底進行構圖和粗糙化是耗時的，這可能會阻礙該技術的商業(yè)競爭力。
作為另一個缺陷，對DomEx介質疊層的下部層有意進行粗糙化將導致讀出層中的域擴展處理的降級，因為下部層的粗糙度被轉移給了上部讀出層并且由此局部降低了讀出層的磁性質。此外，疊層粗糙度的任何過分增加也可能不利地影響介質的光學性能。兩種影響都可以導致讀出性能的降級。
因此本發(fā)明的目的是提供一種更加有效的對域擴展ROM介質進行處理的解決方案以便獲得改進的讀出性能。
該目的是通過如權利要求1中所述的處理方法和如權利要求11中所述的域擴展存儲介質來實現(xiàn)的。
因此，可使用一種高分辨率非接觸技術來改變甚或除去域擴展存儲介質的存儲層的局部化區(qū)域處的磁性，由此能夠改進ROM數(shù)據(jù)圖案的復制，同時防止了由傳統(tǒng)的表面粗糙化所引起的上部層屬性的降級。在離子束投射期間，可減小掩模圖案，使得掩模形體尺寸可大于所要求的最小介質形體尺寸。
可在執(zhí)行離子束投射步驟之前在所述存儲層上沉積附加的保護或電介質層。在該情況下，可允許對注入過程進行更好的控制。
所述控制步驟可用于控制離子束中的離子的能量以獲得改變存儲層的磁性質所需的預定能量等級。
另外，所述離子束投射和控制步驟可適用于在讀出層中定義軌跡結構。由此，可通過磁性軌跡結構來代替?zhèn)鹘y(tǒng)光學介質的脊/槽軌跡結構。尤其是，所述軌跡結構可包括磁性和非磁性的螺旋或同心圓軌跡。
此外，所述離子束投射和處理步驟適于在存儲層中寫入嵌入的伺服信息或定義螺旋或同心圓軌跡。因此，還是在該方面，傳統(tǒng)光盤的相應脊/槽結構可被免除。
可選擇地，可控制所述至少一個離子束的焦點以便改變讀出層或讀出層的磁性能以便定義數(shù)據(jù)結構、軌跡和伺服圖案中的至少一種。這樣，第一焦點可用于形成所述數(shù)據(jù)結構，而第二焦點可用于形成伺服圖案。
在所述離子束投射和處理步驟的一次曝光中可構圖整個盤。由此，單獨的數(shù)據(jù)、軌跡和/或伺服圖案可在短處理時間內被同時寫入。
可通過電子束光刻技術和隨后的半導體蝕刻來形成所述掩模。
進一步的有利修改定義在從屬權利要求中。
下面將在優(yōu)選實施例的基礎上參照附圖詳細說明本發(fā)明，其中

圖1表示可用于本發(fā)明的離子束投射光刻裝置的示意圖；圖2表示根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的域擴展存儲介質的層結構的剖面圖；圖3表示根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的基底處理方法的示意流程圖。
現(xiàn)在將在域擴展ROM盤的基礎上說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例，其中在通過使用離子束投射光刻技術(IPL)進行制造的過程中選擇性的改變存儲層的磁性質。
圖1示意地表示離子束投射光刻(IPL)裝置或工具。一般，使用這樣一種IPL工具來在域擴展ROM盤的基底40上形成結構化掩模或模板掩模2 (即，具有用于通過離子束的開口25的掩模)的圖像，并且它包括用于產生離子束的離子源10、結構化模板掩模20和位于模板掩模20和基底40之間的浸沒透鏡14。浸沒透鏡14用于將離子加速至構造基底40的期望最終能量。此外，也可以在離子束的路徑中配置預透鏡12和投射透鏡16。在基底40上，可以一個取決于投射參數(shù)的尺寸獲得縮小的圖案45。離子源10可以是用于產生期望的氦(He)離子的氦離子源。關于IPL工具的進一步細節(jié)可從Kaesmaier等人在加州的Santa Clara(2000)召開的SPIE conference on Microlithography上的發(fā)言獲知。
根據(jù)所述優(yōu)選實施例，離子束投射光刻技術(IPL)提供了用于控制在基底40上產生的DomEx層堆疊的存儲層的磁性質的可選擇高分辨率修改和/或構圖技術。如果使用了具有正確能量或動量的離子，那么就可以由于從先前沉積到存儲層上的任何保護層注入離子或原子而改變甚或除去非常局部化地區(qū)域上的薄膜(即存儲層)的磁性質。隨后的在該修改的或構圖的存儲層上沉積MAMMOS疊層的剩余層(例如讀出層等)將產生DomEx ROM盤。
圖2表示根據(jù)所述優(yōu)選實施例的域擴展ROM盤的層結構的剖面圖。通常，用于實現(xiàn)超級分辨率或域擴展讀取的磁光記錄介質或盤可包括任何磁性層或薄膜，它們的矯頑力根據(jù)記錄的信息是不同的并且其擁有相對大的磁光效應。記錄信息由有關的磁性層的矯頑力來表示。因此，根據(jù)記錄信息，當在基底40上形成稀土過渡金屬(RE-TM)合金磁存儲層50并且隨后通過掩模將其暴露于離子束輻射時，就得到了根據(jù)記錄信息擁有不同矯頑力的部分的磁光記錄介質。在圖2中，具有低矯頑力的部分52被示出在光保護或電介質層80的離子束曝光區(qū)域82之下，所述光保護或電介質層在離子束曝光之前已經沉積在存儲層50上。剩余的部分為具有高矯頑力的磁性部分54。由交換、讀出和電介質層60覆蓋存儲層50以形成所需的DomEx層堆疊。
根據(jù)曝光期間所使用的離子的劑量(即每平方厘米的離子)和能量，位于離子束暴露區(qū)域82之下的部分52與剩余的部分54相比可以擁有較低或較高的矯頑力，或者較低或較高的磁化強度，或者可以完全喪失它們的磁性質。
可選擇的保護或電介質層80被首先沉積在存儲層50上，然后使用IPL進行曝光以將原子從保護或電介質層80注入到存儲層50中，由此來改變保護或電介質層80的暴露區(qū)域之下的存儲層50的磁性質。如果不沉積這樣的保護或電介質層80，則可將投射的離子束的離子直接注入到存儲層50中以改變其在暴露區(qū)域處的磁性質。
在存儲層50下面，包括例如種子金屬或電介質層等的附加底層70被沉積在基底40上。該附加的種子層70允許對存儲層50的表面結構進行更大的控制。
在所述優(yōu)選實施例中，也可能使用IPL來改變上部讀出層的磁性質以便定義軌跡，由此就不需要基底40中的脊/槽結構。以適當方式對讀出層進行曝光可用于構圖磁性和非磁性螺旋或同心圓軌跡。然后通過對在讀出期間從盤反射的光的克爾(Kerr)旋轉進行低頻監(jiān)視就可以執(zhí)行軌跡伺服。
可選擇地，在所述優(yōu)選實施例中，可使用IPL將嵌入的伺服信息寫入到存儲層50中，這也允許免除傳統(tǒng)光盤的脊/槽結構。
可使用聚焦離子束設備來修正薄膜(例如存儲層50或讀出層)的磁性質以便形成ROM數(shù)據(jù)、伺服圖案和/或軌跡圖案。然而，對必須移過整個基底表面的單聚焦離子束的使用可消耗非常大數(shù)量的時間，因此在商業(yè)上是不具有競爭力的。
IPL的優(yōu)點在于它是高分辨率非接觸技術。因此，ROM數(shù)據(jù)圖案的完全復制將是相當容易的。此外，通過在一次曝光中使單獨的數(shù)據(jù)、軌跡和/或伺服圖案在幾秒中同時寫入而可以構圖整個小格式盤。目標是在縫合的12.5mm×12.5mm范圍上以50nm光刻節(jié)點(即關于半節(jié)距和形體尺寸的分辨率)利用每小時直到50晶片的300mm晶片生產量，或者更多。假定調換和曝光基底所需的時間少于20秒，并且將被構圖的區(qū)域在12.5mm直徑圓的范圍內，則可實現(xiàn)每小時180盤的生產量。根據(jù)可在盤邊緣處允許的圖案失真的等級，可適應較大的曝光場?？蛇x擇地，通過使用對鄰近區(qū)域進行多次曝光的技術，可在犧牲盤的生產量為代價的情況下構圖較大的盤。在IPL工藝期間，150mm SOI(硅基絕緣體)模板掩模20圖案在投射到基底上期間可被減小例如四倍。因此，最小模板掩模20形體尺寸可大于所要求的介質最小形體(位)尺寸?？墒褂秒娮邮饪毯桶雽w蝕刻技術來制造模板掩模20本身。
下面，將參照圖3的流程圖說明對域擴展ROM盤的存儲層50進行寫入的方法。根據(jù)圖3，在步驟S100，首先形成基底40，可以使用例如玻璃、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、熱塑源樹脂或類似物。然后，在已經將底層70沉積在基底40上之后，在步驟S101在基底40上的層堆疊上沉積存儲層50。在任選的步驟S102(該步驟是可省略的并且因此在圖3中由虛線框表示)，可在存儲層50上沉積附加的保護或電介質層80，該層可用作通過IPL進行曝光時注入到存儲層50中的原子的源。在下面的步驟S103，通過IPL分別處理保護或電介質層80的表面或存儲層50的表面以改變由圖1的模板掩模20定義的預定圖案的局部化區(qū)域的磁性質。因此，在存儲層50中定義了疇部分和/或伺服圖案。最后，在步驟S104，在經處理的存儲層50和光保護或電介質層80上形成或沉積DomEx ROM盤的剩余層堆疊。如果將磁性軌跡圖案形成在讀出層中，則可在沉積了讀出層和可選擇的附加保護或電介質層之后提供附加的IPL曝光步驟。
磁存儲層50和磁讀出層可以由具有相對高的磁光效應的任何RE-TM化合物構成，例如TbFe、GdTbFe、TbFeCo、DyFe、GdDyFe、DyFeCo、GdDyFeCo和NdTbFeCo，或者可以由過渡金屬氧化物和氮化物的混合物薄膜、鐵氧體薄膜、或3D過渡金屬磁性膜構成，其包括多層這樣的膜。
本發(fā)明可應用于任何域擴展ROM介質，而離子束處理可以任何適當?shù)姆绞竭m于獲得足以在存儲層50和讀出層中定義所提議的疇部分、軌跡和/或伺服圖案的期望磁性質。因此所述優(yōu)選實施例可在后附權利要求的范圍內發(fā)生改變。
權利要求
1.一種處理域擴展存儲介質的方法，其中磁壁在讀出層中偏移，由此擴大存儲層的磁疇以便再現(xiàn)由所述磁疇表示的信息，所述方法包括步驟a)在所述存儲介質的基底上沉積所述存儲層；b)使至少一束離子通過具有預定圖案的掩模以便將所述預定圖案朝向所述存儲層投射；和c)控制所述離子束以改變所述存儲層在暴露部分之下的區(qū)域處的磁性質，以便定義數(shù)據(jù)結構的磁疇。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，進一步包括在執(zhí)行所述離子束投射步驟之前，在所述存儲層上沉積附加的保護或電介質層的步驟。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其中在所述控制步驟中控制所述離子束的離子的能量。
4.根據(jù)前述權利要求中的任何一個所述的方法，其中所述離子束投射和控制步驟適于在所述讀出層中定義軌跡結構。
5.根據(jù)權利要求4所述的方法，其中所述軌跡結構包括磁性和非磁性的螺旋或同心圓軌跡。
6.根據(jù)前述權利要求中的任何一個所述的方法，其中所述離子束投射和控制步驟適于將嵌入的伺服信息或螺旋或同心圓軌跡結構寫入到所述存儲層中。
7.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述控制步驟適于控制所述至少一個離子束的焦點以修改所述存儲層或所述讀出層的磁性質，以便定義數(shù)據(jù)、伺服和軌跡圖案中的至少一個。
8.根據(jù)權利要求7所述的方法，其中第一焦點用于形成所述數(shù)據(jù)結構，而第二焦點用于形成所述伺服圖案或軌跡圖案。
9.根據(jù)前述權利要求中的任何一個所述的方法，其中在所述離子束投射和處理步驟的一次或多次曝光中構圖整個盤。
10.根據(jù)前述權利要求中的任何一個所述的方法，進一步包括通過電子束光刻技術和隨后的半導體蝕刻來形成所述掩模的步驟。
11.一種域擴展存儲介質，其中磁壁在讀出層中偏移，由此擴大存儲層的磁疇以便再現(xiàn)由所述磁疇表示的信息，所述存儲介質包括通過以預定的圖案選擇注入離子或原子來進行處理以定義數(shù)據(jù)圖案、軌跡圖案和伺服圖案中的至少一種的存儲層。
12.根據(jù)權利要求11所述的存儲介質，其中在所述存儲介質的存儲層上沉積保護或電介質層。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種域擴展存儲介質和用于處理存儲介質以獲得改進的讀出性能的處理方法。使用模板掩模通過離子束投射光刻技術來改變存儲介質的存儲層(50)的磁性質以便定義磁疇和/或軌跡圖案和/或伺服圖案。由此，復制精度、速度和讀出性能能夠得以改善。
文檔編號G11B11/105GK1711601SQ200380102671
公開日2005年12月21日 申請日期2003年10月7日 優(yōu)先權日2002年11月1日
發(fā)明者G·N·菲利普斯 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司