[发明专利]图案化介质及其制造方法

说明书

技术领域

本公开的主题涉及用于制造图案化介质的技术，更具体地涉及制造具有特征密度不同的区域的图案化介质和集成电路。

背景技术

传统磁存储装置被用于存储数据和信息已有多年。磁存储装置一般包括磁性材料单元(“位”)，该磁性材料能被极化成不同的磁态，诸如正态和负态。每个位能存储取决于该位的磁极化状态的信息(一般为呈1或0的形式的二进制信息)。因而，磁存储装置一般包括：“读”元件，其在磁性材料上方经过并感知每一位的磁极化状态；以及“写”元件，其在磁性材料上方经过并改变每一位的磁极化状态，从而记录信息的单个单元。因此，磁存储装置上能存储的信息的量与磁存储装置上的磁位的数量成正比。

存在多种类型的磁存储装置，每个类型有不同的制造过程。例如，传统的颗粒磁记录装置是具有磁层位的盘，每个位上有多个磁颗粒。在颗粒磁装置中，所有位都是共面的，且盘的表面是光滑且连续的。为了增加颗粒磁盘上能存储的信息的量，位尺寸能被减小，同时保持颗粒尺寸不变。然而，对于更小的位，每个位上有更少的颗粒，这降低了信噪比(更少的信号，更大的噪声)。为了保持更好的信噪比，已经发展出了减小位尺寸和颗粒尺寸两者的方法，从而保持每个位上的相同数量的颗粒。但是，当颗粒变得过小时，热涨落会使颗粒自发地反转极性，从而导致不稳定的存储和信息的丢失。

位图案化介质装置是磁存储装置的另一示例。在位图案化介质中，利用传统光刻和蚀刻技术，位被物理地蚀刻至表面中。与颗粒磁记录装置不同，位图案化介质装置被形貌化地构图有交叉的沟槽和抬高的位岛。在一些实例中，沟槽被直接蚀刻至磁性材料内；在另一些实例中，物理图案被蚀刻至衬底内，然后磁性材料被被覆在图案化的衬底上。由于抬高的位岛和沟槽之间的物理分隔，为了增加装置的面位密度，每个独立位岛的宽度能被减小，同时仍保持高的信噪比和高的热稳定性。

事实上，传统位图案化介质的面位密度仅受传统光刻技术的分辨率极限限制，不受如颗粒磁记录装置中那样的稳定性问题限制。例如，在大于每平方英寸一万亿比特(Tbit/in²)的位密度的情况下，位图案化磁记录介质可以是热和磁稳定的。然而，传统光刻仅能形成最高约0.5Tbit/in²的位图案密度和相关的伺服特征。

光刻包括在待图案化介质上被覆抗蚀剂材料，和按特定的图案横过抗蚀剂材料发射射线(例如光或电子束)，从而显影抗蚀剂材料的特定部分。此射线制备了抗蚀剂材料的将被选择性去除的部分。抗蚀剂材料的被去除的部分暴露了介质的用于进一步处理的图案部分。虽然传统光刻工艺能够构图约30纳米小的特征，但是对位图案化介质中更小的特征和更高密度的图案的需求已将传统光刻技术推至其分辨率极限。

因此，已经发展和正在发展其他技术以增加位图案化介质的图案密度。例如，嵌段共聚物的定向自组装已经被实施，以获得大于1Tbit/in²的位密度。如美国专利第8059350号和美国专利第8119017号(两者的受让人与本申请的受让人相同)中进一步明确说明的那样，嵌段共聚物的定向自组装能用来增加面位密度和／或精制传统光刻位图案。由于嵌段共聚物的自组装与本公开的主题有关，所以与嵌段共聚物的自组装有关的附加细节和描述以下被包括在详细说明中。

然而，使用密度增加技术例如嵌段共聚物的定向自组装来生产图案化介质，会使图案化介质限制于单一特征密度。换句话说，若某应用需要既具有高特征密度区又具有低特征密度区的图案化介质，传统的密度增加技术不可使用。例如，传统位图案化磁记录硬盘驱动器一般包括数据区和伺服区。数据区一般包括重复的位岛以用于读／写信息，而伺服区部分地用于位置误差信令(PES)。为了提高位图案化磁硬盘驱动器的存储容量和性能，有益的是，增大数据位岛密度而超出传统光刻的分辨率极限，同时仍将伺服特征密度保持在传统光刻的分辨率极限内。由于传统密度增加技术会影响图案化介质的整个表面，所以这些技术不可用。

在另一示例中，集成电路常常包括多种不一致且非重复的特征。传统密度增加技术——例如嵌段共聚物的自组装——在制造集成电路时是无用的，因为集成电路表面上的不同区域各自可能需要不同的特征密度。

发明内容