图案化介质母图案和磁介质盘及其形成方法和装置
专利汇可以提供图案化介质母图案和磁介质盘及其形成方法和装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开一种形成 图案化 介质母图案和磁介质盘的方法。该方法包括：使用 电子 束 光刻 形成盘上的同心环的化学 对比度 图案，其中所述同心环的间距等于目标道 节距 的整数倍，所述环包括在伺服扇区头部内的区域，该处所述环径向偏移一部分道节距；进行自组装以在化学对比度图案上以目标道节距形成新的环图案，包括在所述伺服扇区头部中的径向偏移；以及将所述新的环图案转移到磁介质盘以形成所述磁介质盘上的数据道，所述数据道通过非磁槽分隔开，所述非磁槽和所述数据道包括径向偏移区。，下面是图案化介质母图案和磁介质盘及其形成方法和装置专利的具体信息内容。
1.一种形成图案化介质的母图案和磁介质盘的方法，包括：
a、使用电子束光刻形成盘上的同心环的化学对比度图案，其中所述同心环的间距等于目标道节距的整数倍，所述环包括在伺服扇区头部内的区域，该伺服扇区头部内的区域处所述环径向偏移一部分道节距；
b、进行自组装以在所述化学对比度图案上以目标道节距形成新的环图案，其包括在所述伺服扇区头部中的径向偏移；
c、将所述新的环图案转移到磁介质盘以形成所述磁介质盘上的数据道，所述数据道通过非磁槽分隔开，所述非磁槽和所述数据道包括径向偏移区。
2.如权利要求1所述的方法，其中步骤a包括提供具有化学对比度的衬底，该衬底提供对嵌段共聚物的组成材料不同的润湿亲和性从而引导嵌段共聚物的组装，且其中所述图案化介质包括离散道介质。
3.如权利要求2所述的方法，其中通过使用材料沉积薄膜于该衬底上而形成所述化学对比度，该材料或者中性或者对于预期的嵌段共聚物自组装的多种微畴域类型中的至少一种是稍微优先的。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述薄膜是共聚物刷膜，电子束抗蚀剂施加于所述共聚物刷膜上且被曝光和显影以在所述抗蚀剂中产生开口区域，使得所述电子束抗蚀剂中的开口区域暴露部分所述聚合物刷膜。
5.如权利要求4所述的方法，其中所述开口区域的宽度的范围从与所述嵌段共聚物形成的宽度相同到通过所述电子束定义的环间距的50％，所述目标道节距在25至100nm的范围。
6.如权利要求4所述的方法，其中在所述聚合物刷膜未被电子束抗蚀剂覆盖的所述开口区域中所述聚合物刷膜的化学属性被改变，然后用合适的溶剂去除所述电子束抗蚀剂从而形成在化学改性的聚合物刷区域和未改性的区域之间具有化学对比度的所述衬底。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述聚合物刷膜经历氧等离子体以从所述非磁槽去除所述聚合物刷膜从而暴露所述衬底。
8.如权利要求1所述的方法，其中所述一部分道节距是二分之一道。
9.如权利要求1所述的方法，其中步骤b包括在所述化学对比度图案上涂覆嵌段共聚物溶液且进行退火步骤，且所述聚合物材料可包括双嵌段共聚物、三嵌段共聚物、n嵌段共聚物以及嵌段共聚物与均聚物的混合。
10.如权利要求9所述的方法，其中所述嵌段共聚物被选择来形成条状畴域，所述电子束对比度图案的间距被选择为是所述退火的嵌段共聚物的自然周期的小整数倍。
11.如权利要求10所述的方法，其中所述条状畴域包括或者层状相或者柱相的嵌段共聚物。
12.如权利要求9所述的方法，其中在退火之后，所述嵌段共聚物形成与下面的化学对比度图案基本平行且配准的周期性的条，且由于所述化学对比度图案包括所述偏移区，所述嵌段共聚物层遵循所述化学对比度图案中的位移。
13.如权利要求1所述的方法，其中所述伺服扇区头部包括在其起点和末端处的转变区，形成所述化学对比度图案从而为所述伺服扇区头部内和所述伺服扇区头部外的脉冲串提供空间，使得所述转变区可以被伺服解码器忽略。
14.如权利要求13所述的方法，其中所述脉冲串包括A、B、C和D脉冲串，所述A、B、C和D脉冲串具有在所述非磁槽处的直的高质量的边缘且与下面的化学对比度图案配准，从而支持精确的读头位置确定。
15.如权利要求1所述的方法，其中通过奇数伯格斯矢量b的边缘位错形成嵌段共聚物条图案的所述一部分道节距偏移。
16.如权利要求15所述的方法，其中所述边缘位错通过以下之一引起：b＝1的线位移；b＝3的线位移；T结；以及随机图案。
17.一种硬盘驱动器，包括：
封壳；
可旋转地安装到所述封壳的盘，所述盘具有图案化磁介质，所述图案化磁介质具有预图案化的数据道，所述预图案化的数据道是同心的，所述数据道具有带头部的伺服扇区，其中在所述伺服扇区头部内，部分头部从所述数据道偏移数据道节距的一部分；以及
致动器，具有用于从所述数据道读取数据的换能器。
18.如权利要求17所述的硬盘驱动器，其中所述预图案化的数据道通过自组装形成，所述图案化磁介质包括离散道介质。
19.一种用于硬盘驱动器的盘，包括：
具有图案化磁介质的衬底，所述图案化磁介质具有同心的预图案化数据道，所述数据道具有带头部的伺服扇区，其中在所述伺服扇区头部内，部分所述头部从所述数据道偏移所述数据道的节距的一部分。
20.如权利要求19所述的盘，其中所述预图案化的数据道通过自组装形成，所述图案化磁介质包括离散道介质。
21.一种制造用于硬盘驱动器的盘的母模板，包括：
具有图案化介质的道的衬底，所述道是同心的，所述道具有带头部的伺服扇区，其中在所述伺服扇区头部内，部分所述头部从所述道偏移所述道的节距的一部分。
22.如权利要求21所述的母模板，其中所述道通过自组装形成，所述图案化介质包括离散道介质。
技术领域
本发明总地涉及离散道介质(discrete track media)的母图案(masterpattern)，更特别地，涉及形成高质量的离散道介质母图案，该母图案包括支持伺服图案的特征(feature)。
背景技术
如这里所论述的那样，离散道介质(DTM)例如位图案化介质(BPM)的制造可通过若干技术来实现。例如，一种制造方法包括：(1)在母模板上产生母图案，(2)通过UV固化纳米压印来大量复制母图案，以及(3)将纳米压印的图案蚀刻转移到盘上的磁层。尽管该技术是行得通的，但是仍期望一种用于形成用于盘驱动器应用的高质量离散道介质母图案(包括支持伺服图案的特征)的改善的系统、方法和装置。
发明内容
电子束光刻可用于形成同心环的化学对比度图案，其中所述环的间距等于目标道节距的整数倍。所述环包括在每个伺服扇区头部内的区域，在该区域处所述环径向偏移道节距的一部分。进行自组装，其在所述化学对比度图案上以目标道节距产生新的环图案，包括所述伺服扇区头部中的径向偏移。当此图案通过纳米压印和蚀刻转移到盘时，它产生通过非磁槽分隔开的道，所述槽和道包括径向偏移区。
在一实施例中，所述图案的形成始于具有化学对比度的衬底，所述衬底提供对嵌段共聚物的组成材料的不同润湿亲和性，从而引导嵌段共聚物的自组装。产生具有这样的化学对比度的衬底的一种方法是使用材料沉积薄膜于衬底上，所述材料为中性或者对嵌段共聚物自组装的微畴域类型之一是稍微优先的。电子束抗蚀剂施加于所述膜顶上，被曝光和显影从而在抗蚀剂中产生窄槽。然后样品经历氧等离子体或改变膜未被抗蚀剂覆盖的槽中的刷膜的化学属性的其他手段。然后用合适的溶液去除电子束抗蚀剂。所得是在化学改性的刷区域和未改性区之间有化学对比度的衬底。
在产生化学对比度图案之后，嵌段共聚物溶液可涂覆于该图案上且退火。可选择嵌段共聚物材料使得它将形成条状畴域，初始电子束对比度图案的间距选择为退火的嵌段共聚物的自然周期的约小整数倍。在退火之后，嵌段共聚物以其自然周期形成条，所述条与下面的对比度图案基本平行且相称。由于对比度图案包括偏移区，所以嵌段共聚物片层(lamellae)将遵循该图案中的位移。
结合所附权利要求和附图参考下面对本发明的详细描述，本发明的前述和其他目标和优点将对本领域技术人员变得显然。
附图说明
图1是根据本发明构造的母模板的一个实施例的示意性等距视图；
图2是根据本发明构造的磁介质盘上的一系列数据道的一实施例的示意性放大平面图，示出前体线(precursor line)；
图3是根据本发明构造的磁介质盘上的用于数据道的伺服区的示意性放大平面图；以及
图4A-4E是根据本发明构造的磁介质盘上的用于数据道的伺服区的各种供选实施例的示意性放大平面图。
具体实施方式
电子束光刻可用于在母模板(例如硅或石英晶片13)上形成基本同心环11的化学对比度图案(chemical contrast pattern)。由于构图道和将盘安装于驱动器时的公差，环可以是稍微离心的或者非圆的。环的间距(spacing)等于目标道节距(pitch)的整倍数。环11包括每个伺服扇区头部内的区域15(图2)，该处环径向偏移道节距的一部分。进行自组装，这在化学对比度图案上产生处于目标道节距的新的环图案，所述新的环图案包括伺服扇区头部中的径向偏移。当该图案通过纳米压印和蚀刻而转移到盘时，它产生通过非磁的槽分隔开的道，槽和道包括径向偏移区(offset region)。
图案的形成始于具有化学对比度图案的衬底，所述化学对比度图案提供对嵌段共聚物的组成材料的不同润湿亲和性，从而引导嵌段共聚物的自组装。产生具有这样的化学对比度图案的衬底的一种方法是使用一种材料沉积薄膜于衬底上，该材料或者是中性的，或者对于预期的嵌段共聚物自组装的微畴类型之一是稍微优先的。
例如，该膜可以是聚合物刷膜(polymer brush film)。电子束抗蚀剂施加于该膜上，且曝光和显影以在抗蚀剂中产生窄(例如一般为道节距的30％，道节距为25-100nm)的槽(即抗蚀剂清除区域)。在其他实施例中，开口区域的宽度范围可以从与嵌段共聚物形成的宽度大约相同的宽度到电子束定义的环间距的约50％，目标道节距在约25至100nm的范围。抗蚀剂中的开口区域暴露部分刷层。样品然后经历氧等离子体或改变膜未被抗蚀剂覆盖的槽中的刷膜的化学属性(或者甚至去除刷膜以暴露衬底)的其他手段。然后用合适的溶剂去除电子束抗蚀剂。所得为在化学改性(或去除)的刷区域与未改变的区域之间具有化学对比度的衬底。
图案是表示完成的DTM盘上的道之间的非磁槽的同心环。然而，环包括在将成为伺服扇区头部的区域内的短的区域，在该短的区域处环的半径增大或减小道的一部分(例如1/2道是最简单的情况)。这意味着完成的盘上的道图案将包括在每个预期的伺服扇区头部内的径向位移区(radially-shiftedregion)。
尽管一些实施例暴露将与所完成的盘上的槽对应的电子束特征，但是在电子束曝光和图像色调能被倒转的最终盘之间有许多工艺步骤。因此，本发明不限于暴露将成为完成的盘上的非磁槽的部分。此外，电子束曝光产生完成的盘上的处于多倍道节距的环，因此在此阶段它不暴露所有的环，不论是道还是槽。此外，通过电子束定义的同心环并非必须是连续的线。环可以通过例如点线、虚线、连续线或其组合来定义。
在产生化学对比度图案之后，嵌段共聚物溶液涂覆于该图案上且退火。选择嵌段共聚物材料从而它将形成条状畴域(层状相或者柱相嵌段共聚物将用于此目的)，初始电子束对比度图案的间距选择为接近(例如在15％范围内)退火的嵌段共聚物的自然周期的小整数倍(例如1倍、2倍、3倍等)。在一些实施例中，聚合物材料可包含双嵌段共聚物、三嵌段共聚物、n嵌段共聚物、以及嵌段共聚物和均聚物(homopolymer)的混合。在退火之后，嵌段共聚物形成处于其自然周期的周期性条，其基本平行于下面的对比图案且与下面的对比度图案基本相称(即配准)。由于对比度图案包括偏移区，所以嵌段共聚物层将遵循图案中的位移。
在位于位移区起点和末端处的转变区(transition region)内，可以预期嵌段共聚物条图案的质量会是差的或者条甚至会稍微无序。因此，图案以在位移区内和位移区外有足够空间用于脉冲串(burst)的方式布置，且转变区能被伺服解码器忽略。例如，如图3所示，A、B、C和D脉冲串全部具有高质量(即在槽处的边缘是直的，且与下面的化学对比度图案正确配准)，这将支持精确的头位置确定。
提供这些偏移允许伺服写操作产生常规的四脉冲串图案(quad burstpattern)。在四脉冲串图案中，通常有四个脉冲串区A、B、C和D，如图3所示。注意，相对于数据道偏移二分之一道写入脉冲串A和B，使得变成边界(即径向分开A和B的圆周曲线)的槽处于数据道的中心。当读头经过该系列脉冲串上方时，能够确定读头相对于数据道中心的径向位置(这是四脉冲串伺服图案的常规作用)。
图案在自伺服写入(self-servowrite)操作中被磁化，在自伺服写入操作中写头在图3所示的区域A-D中写交替极性磁化的脉冲串(例如，通常为方波)。在伺服写入操作中，写头需要定位于道上方且遵循道的偏转(runout)。这可以利用常规程序实现，例如International Manufacturing & Engineering ServicesCo.，Ltd.(IMES)在其RD2旋架系统(spin stand system)中使用的“Eclipse定位器”。
尽管四脉冲串图案可被使用，但是还有其他更有效的伺服图案可被采用。此中的一些也使用正交型(quadrature-type)图案，其中部分图案需要横向位移。本发明适用于受益于具有位移区的任何伺服图案。其他实施例包括“空”图案，其实际上使用正交布置的两个“空”区域如四脉冲串方案的AB-CD图案。
有若干选择来实现嵌段共聚物条图案的二分之一道线位移。就拓扑而言，二分之一道节距的线位移是奇数伯格斯矢量b(odd Burgers vector b)的边缘位错的结果。有多种配置用于将引起道位移的转变区。这些配置在插入转变区中的位错数、其符号和其伯格斯矢量的大小方面变化。从能量上考虑，相反符号的位错组是更稳定的。各种配置能提供转变区长度控制、图案机械刚性、图案的稳定性。嵌段共聚物条用作光刻掩模且因此机械刚性也是重要的。转变区的长度受到伯格斯矢量大小的控制。
用于转变区中的位错的分布的一些例子示于图4A-4E。引起转变的另一选择是通过图4E所示的T结。在T结中，额外的条可以插入于T之间以控制转变区的长度(且，可以增加码信息)。整个道的转变区可以由各种配置的组合构成。在其他实施例中，边缘位错通过以下之一引起：b＝1的线位移；b＝3的线位移；T结；以及随机图案。
通过嵌段共聚物图案实现的二分之一道节距线位移的示例。图4A-4C示出大小为1的伯格斯矢量的相反位错的对的示例。对的数量和位错核(core)之间的距离是变化的。然而，转变长度恒定。图4D是b＝3的线位移的示例。
在一些实施例中，形成条的嵌段共聚物倾向于想要产生比例约50％的条图案。对于DTM而言，约70％比例(所完成的盘上的堤(land)对槽比例)的实施例是期望的。因此，可通过例如修改嵌段共聚物材料、在后续处理步骤中改变图案等来影响图案以实现该比例。后续修改的选项包括调节蚀刻条件(例如过蚀刻或者使用较少各向异性的蚀刻，其导致侧面及下蚀刻)，以及沉积材料到蚀刻后的结构上。在一些实施例中，薄膜的共形沉积(例如通过化学气相沉积)可用于涂覆槽的侧壁以及顶和底部。取决于沉积多厚的膜，该技术倾向于使槽闭合。该技术可用于容易地将50％比例的结构转化为70％比例的结构。
伺服写入时，通常需要以一部分道为步进(step)移动。例如，为了写道的位移正交部分(如本发明中所使用的)，写头位移二分之一道。不期望在单个旋转中突然位移，因为这需要比大多数机械致动器能提供的动作更快的头动作。位移可在两个旋转上发生，一个使头位移二分之一道以写位移区，另一个旋转写道的其余部分。这可以简单地归纳为在一部分道位移的多个旋转中写伺服图案，因为可以使用不同种类的需要不同于二分之一道的位移的伺服图案。一个选择是具有两个位移区，一个位移1/3道，第二个位移2/3道。
虽然仅以一些形式显示和描述了本发明，但是对本领域技术人员而言显然的是，本发明不限于此，而是容许各种改变而不偏离本发明的范围。例如，本发明可用于制造用于盘驱动器的母模板、复制的工作模板、以及完成的盘。此外，在总体制造工艺期间，需要的图案可从退火的嵌段共聚物膜转移到另一表面或膜，因为需要显影该图案。这可包括选择性去除嵌段共聚物的两相之一，或者用湿蚀刻剂或者用干式反应离子蚀刻。这类似于显影光致抗蚀剂，其中曝光部分通过显影剂被选择性去除。此外，产生化学对比度图案的薄膜改性能以数种方式(例如膜通过显影的电子束抗蚀剂中的开口暴露到氧等离子体)进行。在供选实施例中，可以简单地使用薄膜的直接电子束曝光，这对薄膜进行改性而不需要进一步处理，或者暴露到其他种类的等离子体，特别地，氟等离子体。
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