專利名稱：圖案形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖案形成方法，通過(guò)該圖案形成方法生產(chǎn)的壓印模塑體， 以及使用了該壓印模塑體的磁性記錄介質(zhì)的制造方法。
背景技術(shù)：
自從磁性記錄介質(zhì)發(fā)明以來(lái)，它的記錄密度逐年持續(xù)增加并且直到今 天這種趨勢(shì)還在繼續(xù)。盡管構(gòu)圖介質(zhì)對(duì)于實(shí)現(xiàn)高達(dá)萬(wàn)億位(tera-bit)級(jí)別的記錄密度可以是有 效的方法，但獲得這種高記錄密度所需的單元的尺寸被限制在大小為30-20 nm或者更小。這種單元的精細(xì)微組裝可以通過(guò)用電子束拉伸精細(xì)圖案來(lái)產(chǎn) 生，但需要很長(zhǎng)時(shí)間。因此，以此方式生產(chǎn)的介質(zhì)價(jià)格將變得很高。已提出通過(guò)采用其中構(gòu)圖介質(zhì)是利用二嵌段共聚物的相分離生產(chǎn)的方 法來(lái)解決這一問(wèn)題，如正EE Trans. Magn. Vol. 38， pp. 1949， K. Naito等人以 及在JP-A 2004-342226 (KOKAI)中描述。更準(zhǔn)確地說(shuō)，根據(jù)這種方法，例如 由聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯構(gòu)成的二嵌段共聚物，經(jīng)受相分離以形成 網(wǎng)點(diǎn)圖案，隨后將其輸送到磁膜上以產(chǎn)生用作記錄單元的磁性點(diǎn)。由于二 嵌段共聚物的相分離，有可能形成以最密集形式排列的圓形網(wǎng)點(diǎn)圖案。在其上具有構(gòu)圖介質(zhì)的磁性記錄設(shè)備的情形中，有可能兩個(gè)或多個(gè)記 錄單元被其記錄頭錯(cuò)誤地運(yùn)行或者讀出整體。如果有可能優(yōu)化條件如磁性 點(diǎn)的排列和符合記錄頭的磁道寬度，可能會(huì)消除這種可能性。JP-A 2004-265474 (KOKAI)中提出通過(guò)二嵌段共聚物以如下的方式相分離以形 成網(wǎng)點(diǎn)圖案，產(chǎn)生稍符合記錄頭構(gòu)型軌道的形狀。然而，即使用通過(guò)二嵌 段共聚物相分離形成網(wǎng)點(diǎn)圖案的方法，還是難于優(yōu)化條件如磁性點(diǎn)的排列 和符合記錄頭構(gòu)型的磁道寬度。
發(fā)明概述根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的圖案形成方法包括在基材上形成包含組合物的層，該組合物含有可以相分離為第一相和 比第一相顯示更高的耐蝕刻性的第二相的二嵌段共聚物，所述第一相含有 第一組分以及所述第二相含有第二組分；使所述二嵌段共聚物經(jīng)受相分離以獲得相分離的層，由此形成由所述 第一組分構(gòu)成并且具有沿第一方向延展的圓柱體或者層狀構(gòu)型的易蝕刻區(qū) 域；在所述相分離的層上形成壓印抗蝕劑層；使用掩模圖案對(duì)所述壓印抗蝕劑層進(jìn)行壓印，以在所述壓印抗蝕劑層 上形成沿與第一方向交叉的第二方向延展的并包含凸起和凹陷的不規(guī)則圖 案；從所述壓印抗蝕劑層選擇性地除去殘留在不規(guī)則圖案的每一凹陷底部 的剩余抗蝕劑，由此僅剩下構(gòu)成凸起的抗蝕劑，同時(shí)選擇性地從所述相分 離的層除去第一組分以獲得含有第二組分的耐蝕刻的圖案；和不僅使用壓印抗蝕劑層的凸起而且還使用含有第二組分的耐蝕刻的圖 案作為掩模來(lái)蝕刻所述基材。根據(jù)本發(fā)明另一方面的圖案形成方法包括在基材上形成包含組合物的層，該組合物含有可以相分離為第一相和 比第一相顯示更高的耐蝕刻性的第二相的二嵌段共聚物，所述第一相含有 第一組分以及所述第二相含有第二組分；使所述二嵌段共聚物經(jīng)受相分離以獲得相分離的層，由此形成由所述 第一組分構(gòu)成并且具有沿第一方向延展的圓柱體或者層狀構(gòu)型的易蝕刻區(qū) 域；從所述相分離的層除去第一組分以形成沿第一方向延展的并含有第二 組分的耐蝕刻的圖案；在所述耐蝕刻的圖案上形成壓印抗蝕劑層；使用掩模圖案對(duì)所述壓印抗蝕劑層進(jìn)行壓印，以在所述壓印抗蝕劑層 上形成沿與第一方向交叉的第二方向延展的并包含凸起和凹陷的不規(guī)則圖
案；從所述壓印抗蝕劑層選擇性地除去殘留在不規(guī)則圖案的每一凹陷底部 的剩余抗蝕劑，由此僅剩下構(gòu)成凸起的抗蝕劑，和不僅使用含有第二組分的耐蝕刻的圖案而且還使用壓印抗蝕劑層的凸 起作為掩模來(lái)蝕刻所述基材。根據(jù)本發(fā)明的一方面的壓印模塑體包含通過(guò)上述圖案形成方法制備的 基材。根據(jù)本發(fā)明的 一個(gè)方面的磁性記錄介質(zhì)的生產(chǎn)方法包括在介質(zhì)基材上形成磁膜；在所述磁膜上形成抗蝕劑層；使用上述的壓印模塑體對(duì)所述抗蝕劑層進(jìn)行壓印，以產(chǎn)生由凸起構(gòu)成 的抗蝕劑圖案；和使用所述抗蝕劑圖案作為掩模來(lái)蝕刻所述磁膜。


圖1A是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的磁性記錄介質(zhì)的平面視圖； 圖1B是圖1A的"A"區(qū)域的平面放大視圖；圖2是顯示根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的壓印模塑體的制造方法的一個(gè)步驟的 透視圖；圖3是顯示圖2所示步驟的下一步驟的透視圖；圖4是顯示根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案的壓印模塑體的制造方法的一個(gè)步驟 的透視圖；圖5是顯示圖4所示步驟的下一步驟的透視圖； 圖6是顯示圖5所示步驟的下一步驟的透視圖； 圖7是顯示圖6所示步驟的下一步驟的透視圖； 圖8是顯示圖7所示步驟的下一步驟的透視圖； 圖9是顯示圖8所示步驟的下一步驟的透視圖； 圖10是顯示圖9所示步驟的下一步驟的透視圖； 圖11是顯示圖IO所示步驟的下一步驟的透視圖12是顯示圖11所示步驟的下一步驟的透視圖；圖13是顯示根據(jù)另一實(shí)施方案的壓印模塑體的制造方法的一個(gè)步驟的透視圖；圖14是顯示圖13所示步驟的下一步驟的透視圖； 圖15是顯示圖14所示步驟的下一步驟的透視圖； 圖16是顯示圖15所示步驟的下一步驟的透視圖； 圖17是顯示圖16所示步驟的下一步驟的透視圖； 圖18是顯示圖17所示步驟的下一步驟的透視圖；圖19是顯示根據(jù)另一實(shí)施方案的壓印模塑體的制造方法的一個(gè)步驟的 透視圖；圖20是顯示圖19所示步驟的下一步驟的透視圖； 圖21是顯示根據(jù)另一實(shí)施方案的壓印模塑體的制造方法的一個(gè)步驟的 透視圖；圖22是顯示圖21所示步驟的下一步驟的透視圖； 圖23是顯示圖22所示步驟的下一步驟的透視圖； 圖24是顯示根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的磁性記錄介質(zhì)的制造方法的一個(gè)步驟 的透視圖；圖25是顯示圖24所示步驟的下一步驟的透視圖； 圖26是顯示圖25所示步驟的下一步驟的透視圖； 圖27是顯示圖26所示步驟的下一步驟的透視圖； 圖28是顯示圖27所示步驟的下一步驟的透視圖；和 圖29是顯示圖28所示步驟的下一步驟的透視圖；發(fā)明詳述接下來(lái)，將參考附圖來(lái)解釋實(shí)施方案。如圖1A所示，在磁性記錄介質(zhì)1上形成了排列為同心圓圖案的磁道2。 如圖1B所示，這些磁道2分別是由大量的磁性元件3構(gòu)成，所述磁性元件 3相互平行排列并且不論這些磁性元件3是位于內(nèi)磁道或者外磁道，節(jié)距均 相同。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的壓印模塑體在這種磁性記錄介質(zhì)的生產(chǎn)中是有
用的，并且可以根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案的圖案形成方法生產(chǎn)。然后，參照?qǐng)D2-12來(lái)解釋根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的圖案形成方法。首先， 如圖2所示，含有二嵌段共聚物的層12形成于基材11上。對(duì)于基材ll， 沒(méi)有特定的限制，因此可以使用例如塑料基材，玻璃基材，硅基材等。任 何類(lèi)型的薄膜，如磁膜，半導(dǎo)體薄膜，絕緣膜，導(dǎo)電薄膜等等可以形成于 基材11上。也就是，根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的圖案形成方法，可以直接使用基 材11。或者，根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的圖案形成方法，圖案可以形成于預(yù)先沉 積在基材ll上的薄膜上。含有二嵌段共聚物的組合物層12被分離為耐蝕刻性不同的兩相。對(duì)于 構(gòu)成已經(jīng)相分離的第一相的組分(第一組分)的特征，沒(méi)有特別限制，只要它 的耐蝕刻性低于構(gòu)成第二相的組分(第二組分)的耐蝕刻性，因此，對(duì)于這種 組成組分的種類(lèi)以及對(duì)于二嵌段共聚物的組成和分子量沒(méi)有特定的限制。 對(duì)于含有第一組分和第二組分的二嵌段共聚物的例子，它們包括聚苯乙烯-聚甲基丙烯酸甲酯(PS-PMMA)，聚苯乙烯-聚(乙烯-交替-丙烯)(PS-PEP)， 聚苯乙烯-聚丁二烯(PS-PBD)，聚苯乙烯-聚異戊二烯(PS-PI),聚苯乙烯-聚 乙烯基甲基醚(PS-PVME)，聚苯乙烯-聚氧化乙烯(PS-PEO)等等。此外，作為顯示高的圓柱體取向的二嵌段共聚物的例子，它們包括含 有與如聚氧化乙烯、聚氧化丙烯或者聚氧化丁烯共聚的液晶化的介晶基團(tuán) (mesogen group)取代的聚丙烯酸酯的二嵌段共聚物。得到的相分離的節(jié)距是可以通過(guò)調(diào)節(jié)二嵌段共聚物的總分子量，或者 各個(gè)聚合物組分的分子量或極性的差異來(lái)控制。作為相分離結(jié)構(gòu)的第一相和第二相之間在耐蝕刻性方面的差異的產(chǎn)生 方法，優(yōu)選使用其中在第二相的組分中加入顯示高的耐氧蝕刻性的含硅組 分的方法。例如，諸如硅倍半氧垸的衍生物可以被有效地用作這種含硅組 分(例如，Nano Letters (2004) 273， Appl Phys. Lett. 88,243107(2006))。此夕卜， 可以優(yōu)選使用如以下通式(l)表示的硅酸鹽，以下通式(2)表示的氫硅氧烷， 以下通式(3)表示的甲基硅氧垸和以下通式(4)表示的甲基硅氧垸的有機(jī)或無(wú) 機(jī)含硅化合物。此外，以下通式(5)表示的氫硅倍半氧烷和以下通式(6)表示 的甲基硅倍半氧烷也可以被用作這種含硅組分。<formula>formula see original document page 11</formula>含有二嵌段共聚物的組合物層12可以通過(guò)加熱或通過(guò)溶劑氣氛進(jìn)行退 火處理，以獲得如圖3所示的包含二嵌段共聚物的已經(jīng)相分離的組合物層 13。由于相分離，第一聚合物組分被形成具有圓柱體構(gòu)型的易蝕刻區(qū)域14。 這一圓柱體的易蝕刻區(qū)域14的縱向在此被定義為第一方向。 由此相分離的含二嵌段共聚物的組合物層13應(yīng)該優(yōu)選被構(gòu)型以使得構(gòu) 成易蝕刻區(qū)域14的每一圓柱體的方向被均勻地以預(yù)定方向排列。這可以通 過(guò)例如在如圖4所示的基材11的相對(duì)的邊緣部分上預(yù)先形成一對(duì)導(dǎo)向體20 而實(shí)現(xiàn)。在這種情況下，含二嵌段共聚物的組合物層12如圖5所示形成于 導(dǎo)向體20之間，由此可能產(chǎn)生如圖6所示的相分離的含二嵌段共聚物的組 合物層13 (例如T. Yamaguchi， et al., J. Photopolym. Sci. Technol.， 18 (2005) pp. 421)?；蛘?，相分離的含二嵌段共聚物的組合物層13可以通過(guò)沿其表面施加 剪切應(yīng)力至含二嵌段共聚物的組合物層12而產(chǎn)生(D. E. Angelescu， et al.， Adv. Mater., 16 (2004) pp. 1739)。當(dāng)生產(chǎn)的相分離的模板用于形成磁性介質(zhì) 時(shí)，導(dǎo)向體或剪切應(yīng)力的方向應(yīng)該優(yōu)選遵循記錄頭的臂軌跡。接下來(lái)，除去由第一相的組分構(gòu)成的易蝕刻區(qū)域14，從而形成如圖7 所示的包含第二相的組分的耐蝕刻的圖案15。易蝕刻區(qū)域14可以通過(guò)等離 子體蝕刻或熱處理被除去。此外，如圖8所示，壓印抗蝕劑層16作為不規(guī)則圖案(下文中僅稱作壓 印抗蝕劑層16)形成于耐蝕刻的圖案15上。在這種情況下，為了避免由混 合引起的圖案外形上的劣化，優(yōu)選采取措施以降低壓印抗蝕劑層16和耐蝕 刻的圖案15之間的互溶性。更準(zhǔn)確地說(shuō)，可以通過(guò)二嵌段共聚物或添加組 分的經(jīng)由它們的三維交聯(lián)的不溶性而實(shí)現(xiàn)?；蛘?，用于壓印的抗蝕劑可以 選自與二嵌段共聚物組分的極性不同的那些。然后，如圖9所示，掩模圖案17被置于壓印抗蝕劑層16上。掩模圖案17具有不規(guī)則圖案，所述不規(guī)則圖案具有沿與上述第一方向交叉的第二 方向延展的凸起和凹陷。掩模圖案17的不規(guī)則圖案可以通過(guò)例如電子束平 版印刷來(lái)產(chǎn)生。利用具有所述的不規(guī)則圖案的掩模圖案17，完成了壓印抗 蝕劑層16的壓印。因此，如圖9所示由凸起19和凹陷18構(gòu)成的不規(guī)則圖案形成于壓印 抗蝕劑層16上。該不規(guī)則圖案的特點(diǎn)在于它的凸起和凹陷在與上述第一方 向交叉的第二方向上延伸。第一方向和第二方向之間的交叉角可以根據(jù)其 最終用途任選地調(diào)節(jié)。
然后通過(guò)可以基于壓印抗蝕劑的種類(lèi)進(jìn)行選擇的等離子體蝕刻等方法，除去形成在壓印抗蝕劑層16上的不規(guī)則圖案的凹陷18，由此如圖10 所示使得含有第二相的組分的耐蝕刻的圖案15曝光。結(jié)果是，如圖10所 示在壓印抗蝕劑層16上形成的并且在第二方向延伸的不規(guī)則圖案的凸起19 仍然保留在沿第一方向延伸的耐蝕刻的圖案15上。然后，使用包括第二相的組分的耐蝕刻的圖案15和壓印抗蝕劑層16 的凸起19作為掩模，使基材11經(jīng)受蝕刻以形成如圖11所示的溝槽21。最 后，包括第二相的組分的耐蝕刻的圖案15和壓印抗蝕劑層16的凸起19被 除去以形成如圖12所示的具有形成柵格狀圖案和包圍矩形溝槽21的凸起 的壓印模塑體30。接下來(lái)，將對(duì)根據(jù)上述方法通過(guò)使用由包括聚苯乙烯-聚氧化乙烯 (PS-PEO)和SOG(旋涂式玻璃層)作為二嵌段共聚物的混合物組成的組合物 在硅基材上形成柵格狀圖案的例子進(jìn)行解釋。如圖2所示，將由包含聚苯乙烯-聚氧化乙烯(PS-PEO)和SOG的混合物 組成的溶液涂布在用作基材11的硅基材上以形成由包含PS-PEO和SOG的 混合物組成的含有二嵌段共聚物的組合物層12。第一相的組分是PS以及第 二相的組分是PEO。由于將構(gòu)成含硅組分的SOG加入到PS-PEO中，使得第 二相的組分的耐氧蝕刻性要高于構(gòu)成第一相的組分的PS的耐氧蝕刻性。然后使含二嵌段共聚物的組合物層12經(jīng)受退火處理以獲得已經(jīng)相分離 的相分離的二嵌段共聚物組合物層。這時(shí)使用的退火方法，無(wú)論是加熱層 12的方法或是將層12暴露至溶劑氣氛的方法均可以使用。由于這一退火處 理，形成了由代表第一相的組分的PS構(gòu)成的易蝕刻區(qū)域14作為圖3所示的 圓柱體圖案，由此得到相分離的含二嵌段共聚物的組合物層13。易蝕刻區(qū) 域14的縱向在此稱作第一方向。然后除去易蝕刻區(qū)域14以得到如圖7所示的含有第二相的組分的耐蝕 刻的圖案15。易蝕刻區(qū)域14可以通過(guò)加熱至例如300'C或更高的溫度除去。 或者，易蝕刻區(qū)域14可以通過(guò)將其經(jīng)受氧等離子體處理而除去。然后，如圖8所示在耐蝕刻的圖案15上形成壓印抗蝕劑層16。然后， 制備具有所述的不規(guī)則圖案的掩模圖案17并且如圖9所示將其置于壓印抗
蝕劑層16上。其后，使用沖壓裝置壓制掩模圖案17以在壓印抗蝕劑層16 上形成由凸起19和凹陷18構(gòu)成的不規(guī)則圖案。在壓印抗蝕劑層16上待形成的圖案的特點(diǎn)在于它的凸起19和凹陷18 是沿與上述第一方向交叉的第二方向延伸。第一方向和第二方向之間的交 叉角例如可以基于記錄頭的構(gòu)型設(shè)置在約60°到90。的范圍。隨后，使壓印抗蝕劑層16經(jīng)受氧蝕刻以除去壓印抗蝕劑層16的不規(guī) 則圖案的凹陷18，因而僅剩下凸起19。因此，如圖10所示形成了由含有 第二相的組分的耐蝕刻的圖案15以及壓印抗蝕劑層的凸起19構(gòu)成的具有 柵格狀圖案的蝕刻掩模。然后，通過(guò)使用柵格狀圖案作為掩模進(jìn)行蝕刻，由此如圖ll所示進(jìn)行 基材ll的加工。當(dāng)使用蝕刻氣體時(shí)，優(yōu)選能夠確保掩模和基材之間在蝕刻 速度上具有大的選擇比的那些。當(dāng)基材ll由硅基材形成時(shí)，可以優(yōu)選使用 例如SF6氣體。此外，也可以使用包含SF6氣體和氧氣、氮?dú)饣蚵?基氣體的 混合氣體。然而，在這一情況下可用的蝕刻氣體并不局限于這些氣體。蝕刻基材11之后，通過(guò)使用溶劑氫氟酸等的濕蝕刻或通過(guò)使用基于鹵 素氣體的干蝕刻除去耐蝕刻的圖案15以獲得如圖12所示具有由矩形凹陷 構(gòu)成的圖案的硅基材。作為每一矩形凹陷的長(zhǎng)度和寬度的長(zhǎng)徑比，可以基 于二嵌段共聚物組合物的相分離的節(jié)距和預(yù)先制備的壓印模塑體的圖案的 溝槽的寬度確定長(zhǎng)徑比，以便可以通過(guò)適當(dāng)?shù)剡x擇二嵌段共聚物的組成以 及通過(guò)適當(dāng)?shù)剡x擇圖9所示的掩模圖案的設(shè)計(jì)來(lái)形成各個(gè)凹陷具有任選的 長(zhǎng)徑比的圖案。由相分離的第一相的組分構(gòu)成的易蝕刻區(qū)域14可以是層狀的。也就是， 可以是其中第一相的組分和第二相的組分是層狀地相分離的狀態(tài)。特別優(yōu) 選的是第一相的組分和第二相的組分是在垂直于基材的方向上彼此相分 離。其次，使用上述相分離的另一個(gè)例子將根據(jù)圖13到18來(lái)進(jìn)行解釋。 除用于該情況的二嵌段共聚物組合物是由可以層狀地相分離的組合物形成 外，通過(guò)與用于上述圓柱體相分離的相同的方法來(lái)生產(chǎn)壓印模塑體。例如， 可以通過(guò)適當(dāng)?shù)馗倪M(jìn)二嵌段共聚物的聚合物組分的組成比或含于二嵌段共
聚物組合物中的硅化合物的混合比來(lái)實(shí)現(xiàn)層狀相分離。首先，如圖2所示，含有二嵌段共聚物的組合物層12形成于基材11 上。在含有二嵌段共聚物的組合物層12形成之前，通過(guò)在基材11上沉積 指定無(wú)規(guī)共聚物組合物薄膜，可以可靠地獲得在垂直于基材平面的方向上 的相分離。更具體地說(shuō)，預(yù)先沉積含有與在所使用的二嵌段共聚物中所包 含的第一和第二組分相同種類(lèi)的無(wú)規(guī)共聚物組合物薄膜。此外，當(dāng)形成導(dǎo) 向體以促進(jìn)相分離結(jié)構(gòu)的排列時(shí)，優(yōu)選使用對(duì)二嵌段共聚物的組成成分之 一顯示出親和性的材料。含有二嵌段共聚物的組合物層12然后通過(guò)加熱或通過(guò)溶劑氣氛經(jīng)受退 火處理，以獲得如圖13所示的相分離的含有二嵌段共聚物的組合物層13。 由于相分離，第一聚合物組分被形成為具有層狀構(gòu)型的易蝕刻區(qū)域14。在 前述圓柱體構(gòu)型的情況下，這一層狀的易蝕刻區(qū)域14的縱向在此被定義為 第一方向。然后由第一相的組分構(gòu)成的易蝕刻區(qū)域14被除去以得到圖14所示的 含有第二相的組分的耐蝕刻的圖案15。然后，如圖15所示在耐蝕刻的圖案 15上形成壓印抗蝕劑層16。然后，使用掩模圖案17，如圖16所示進(jìn)行壓 印抗蝕劑層16的壓印，以如圖17所示在壓印抗蝕劑層16上形成由凸起19 和凹陷18構(gòu)成的不規(guī)則圖案。然后通過(guò)蝕刻除去在壓印抗蝕劑層16上形成的不規(guī)則圖案的凹陷18， 由此使得如圖18所示的含有第二相的組分的耐蝕刻的圖案15曝光。然后使用包含第二相的組分的耐蝕刻的圖案15和壓印抗蝕劑層16的 凸起19作為掩模，如圖11所示加工基材11。最后，除去耐蝕刻的圖案15 以形成如圖12所示的壓印模塑體30。由相分離得到的易蝕刻區(qū)域14不一定需要在形成壓印抗蝕劑層16之 前從相分離的二嵌段共聚物層13除去。如圖19所示，由于圓柱體的易蝕刻區(qū)域14的產(chǎn)生，可以在已經(jīng)相分 離的二嵌段共聚物層13上提供壓印抗蝕劑層16。然后，使用圖20所示的 掩模圖案17，在壓印抗蝕劑層16上形成由凸起19和凹陷18構(gòu)成的不規(guī)則 圖案。 除去殘留在形成于壓印抗蝕劑層16上的不規(guī)則圖案的凹陷底部的殘余 抗蝕劑，然后除去由第一相的組分構(gòu)成并位于凹陷下面的易蝕刻區(qū)域14。 因此，得到如圖IO所示的由第二相的組分構(gòu)成的耐蝕刻的圖案15以及留 在圖案15上的壓印抗蝕劑層的凸起19。然后，使用包含第二相的組分的耐蝕刻的圖案15和壓印抗蝕劑層16 的凸起19作為掩模，如圖ll所示加工基材ll。最后，抗蝕性的圖案15被 除去以形成如圖12所示的壓印模塑體30。如圖21所示，由于層狀易蝕刻區(qū)域14的產(chǎn)生，可以在已經(jīng)相分離的 二嵌段共聚物層13上提供壓印抗蝕劑層16。然后，使用圖22所示的掩模 圖案17，如圖23所示在壓印抗蝕劑層16上形成由凸起19和凹陷18構(gòu)成 的不規(guī)則圖案。除去在壓印抗蝕劑層16上形成的不規(guī)則圖案的凹陷18，然后除去由第 一相的組分構(gòu)成的并位于凹陷下的易蝕刻區(qū)域14。因此，如圖10所示得到 由第二相的組分構(gòu)成的耐蝕刻的圖案15以及在該圖案15上留下壓印抗蝕 劑層的凸起19。然后，使用包含第二相的組分的耐蝕刻的圖案15和壓印抗蝕劑層16 的凸起19作為掩模，如圖ll所示加工基材ll。最后，抗蝕性的圖案15被 除去以如圖12所示形成壓印模塑體30。依據(jù)這些實(shí)施方案的方法生產(chǎn)的壓印模塑體可以合適地用于生產(chǎn)磁性 記錄介質(zhì)。然后，根據(jù)圖24到29來(lái)解釋按照一個(gè)實(shí)施方案生產(chǎn)磁性記錄介質(zhì)的 方法。如圖24所示，在介質(zhì)基材31上形成磁膜32和壓印抗蝕劑層33，然后 將上述已經(jīng)生產(chǎn)的壓印模塑體30放置在上面。磁膜32可以通過(guò)例如噴鍍 方法形成。壓印抗蝕劑層33可以例如由涂布法形成。使用沖壓裝置等，如圖25所示壓印模塑體30被壓制，以如圖26所示 在壓印抗蝕劑層33上形成凸起圖案34。此時(shí)，為了增強(qiáng)脫模性質(zhì)，壓印模 塑體30可以預(yù)先使用垸基氟化物硅烷偶聯(lián)劑、全氟聚醚衍生物或碳膜進(jìn)行 脫模處理。
如圖27所示除去殘留于凹陷中的抗蝕劑以曝光磁膜32，然后通過(guò)離子 銑削等來(lái)加工磁膜32。因此，有可能獲得如圖28所示的彼此絕緣的精細(xì)的 磁性點(diǎn)35。如圖29所示可以根據(jù)需要除去沉積在磁性點(diǎn)35上的抗蝕劑圖 案34。因此由磁性點(diǎn)形成的記錄單元可以成形為如圖29所示的長(zhǎng)度和寬度尺 寸比不同的棒狀構(gòu)型。如上所述，即使簡(jiǎn)單地利用二嵌段共聚物的相分離 來(lái)形成納米圖案，也難以形成棒狀的納米圖案。然而，根據(jù)該實(shí)施方案， 現(xiàn)在可以設(shè)計(jì)一種具有高自由度的最佳圖案。順便提及，這一方法不僅可以應(yīng)用于磁性記錄介質(zhì)而且還可以應(yīng)用到 需要形成精細(xì)圖案的技術(shù)領(lǐng)域中，如光盤(pán)和半導(dǎo)體設(shè)備。實(shí)施例下面是本發(fā)明的實(shí)施例，本發(fā)明并不限于下述實(shí)施例。 下列組合物"A"、 "B" 、 "C"和"D"是形成用于下述實(shí)施例的自組織圖案的溶液的實(shí)例。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到用于形成自組織圖案的溶液并不限于這些組合物。(A) 使用聚苯乙烯-聚氧化乙烯(Mn: Ps=3000， PEO-3000)和SOG (Tokyo OhkaOCDT-7)，制備涂布溶液。也即，將這些組分混合在一起，以 使得OCDT-7的固體物質(zhì)的重量變?yōu)镻EO重量的3.2倍，以及所形成的混合 物用二甘醇二甲醚溶劑進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使得涂布溶液中的固體物質(zhì)的總量變 為1.5%。(B) 使用聚苯乙烯-聚氧化乙烯(Mn: Ps=3000， PEO3000)和SOG (Tokyo OhkaOCDT-7)，制備涂布溶液。也即，將這些組分混合在一起，以 使得OCD T-7的固體物質(zhì)的重量變?yōu)镻EO重量的3.2倍，以及所形成的混 合物用三甘醇二甲醚溶劑進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使得涂布溶液中的固體物質(zhì)的總量 變?yōu)?.5%。(C) 使用聚苯乙烯-聚氧化乙烯(Mn: Ps=19000， PEO6400)和SOG (Tokyo OhkaOCDT-7)，制備涂布溶液。也即，將這些組分混合在一起，以 使得OCD T-7的固體物質(zhì)的重量變?yōu)镻EO重量的3.8倍，以及所形成的混合
物用三甘醇二甲醚溶劑進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使得涂布溶液中的固體物質(zhì)的總量變?yōu)?.5%。(D)使用聚苯乙烯-聚氧化乙烯(Mn: Ps=3000， PEO3000)和SOG (Tokyo OhkD OCD T-7),制備涂布溶液。也即，將這些組分混合在一起， 以使得OCD T-7的固體物質(zhì)的重量變?yōu)镻EO重量的兩倍，以及所形成的混 合物用三甘醇二甲醚溶劑進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使得涂布溶液中的固體物質(zhì)的總量 變?yōu)?.5°/。。實(shí)施例1首先，通過(guò)電子束在3英寸的基材上拉伸氫硅倍半氧垸(HSQ)，由此形 成一對(duì)導(dǎo)向體20(300nm寬和10nm高)，從而制備圖4所示的基材11。然后，將上述溶液"A"旋涂在具有導(dǎo)向體20的基材11上以形成如圖 5所示的二嵌段共聚物層12。然后將二嵌段共聚物層12在20(TC下退火3 小時(shí)以形成由各自均由PS構(gòu)成的圓柱體構(gòu)成的易蝕刻區(qū)域14，由此得到相 分離的二嵌段共聚物層13。相分離得到的這些圓柱體的節(jié)距是16nm。如圖19所示，在相分離的二嵌段共聚物層13上沉積線型酚醛清漆型i-線抗蝕劑層作為壓印抗蝕劑層16。制備由鎳制成并且具有各自寬度為60 nm 和高度為50 nm并且以150 nm的節(jié)距排列的凸起的線路的掩模圖案17，并 且如圖20所示放置在壓印抗蝕劑層16上。這一掩模圖案17安置在沖壓裝 置上以使得掩模圖案17的線路與易蝕刻區(qū)域14的縱向以9(TC交叉。然后，掩模圖案17在2000bar的壓力下受壓60秒鐘完成壓印，由此形 成如圖20所示的其中上面的成型圖案是由凹陷18和凸起19構(gòu)成的壓印抗 蝕劑層16。通過(guò)氧干蝕刻，除去壓印抗蝕劑層的凹陷18并同時(shí)除去位于凹陷18 下面的一部分易蝕刻區(qū)域14。因此，有可能獲得一種如圖10所示由壓印抗 蝕劑層的凸起19和耐蝕刻的圖案15構(gòu)成的柵格狀圖案。然后，將該柵格 狀圖案用作掩模，使用SF6氣體完成硅基材的蝕刻以如圖11所示在基材11 中產(chǎn)生溝槽21。隨后，將得到的基材經(jīng)受氧氣蝕刻以及用稀釋的氫氟酸洗滌以除去耐
蝕刻的圖案15。因此，有可能保證在硅基材11上產(chǎn)生具有16mn-節(jié)距xl50 nm-節(jié)距的溝槽21。發(fā)現(xiàn)該硅基材可以被用作壓印模塑體。實(shí)施例2用實(shí)施例1相同的方法，制備具有一對(duì)導(dǎo)向體20的基材11。然后，將 上述溶液"A"旋涂在基材11上以形成如圖5所示的二嵌段共聚物層12。 然后將二嵌段共聚物層12在20(TC下退火3小時(shí)以形成由各自均由PS構(gòu)成 的圓柱體構(gòu)成的易蝕刻區(qū)域14,由此得到相分離的二嵌段共聚物層13。相 分離得到的這些圓柱體的節(jié)距是16nm。然后，相分離的二嵌段共聚物層13經(jīng)受氧氣蝕刻以從相分離的二嵌段 共聚物層13除去由PS構(gòu)成的易蝕刻區(qū)域14，由此得到如圖7所示的耐蝕 刻的圖案15。該耐蝕刻的圖案15是由PEO和SOG構(gòu)成的混合相形成的。如圖8所示，在該耐蝕刻的圖案15上沉積線型酚醛清漆型i-線抗蝕劑 層作為壓印抗蝕劑層16。制備由鎳制成并且各自具有寬度均為60 nm和高 度為50 nm并且以150 nm的節(jié)距排列的凸起的線路的掩模圖案17，并且如 圖8所示放置在壓印抗蝕劑層16上。這一掩模圖案17安置在沖壓裝置上 以使得掩模圖案17的線路與易蝕刻區(qū)域14的縱向以90'C交叉。然后，掩模圖案17在2000 bar的壓力下受壓60秒鐘完成壓印，由此形 成如圖9所示的其中上面的成型圖案是由凹陷18和凸起19構(gòu)成的壓印抗 蝕劑層16。通過(guò)氧干蝕刻，除去壓印抗蝕劑層的凹陷18以得到如圖IO所示由壓 印抗蝕劑層的凸起19和耐蝕刻的圖案15構(gòu)成的柵格狀圖案。然后，將該 柵格狀圖案用作掩模，使用SF6氣體完成硅基材的蝕刻在如圖ll所示的基 材11中產(chǎn)生溝槽21。隨后，使得到的基材經(jīng)受氧氣蝕刻以及用稀釋的氫氟酸洗滌以除去耐 蝕刻的圖案15。因此，有可能保證在硅基材11上產(chǎn)生具有16nm-節(jié)距xl50 mn-節(jié)距的溝槽21。發(fā)現(xiàn)該硅基材可以被用作壓印模塑體。實(shí)施例3
以相同的方式重復(fù)實(shí)施例2的方法，除了用涂布溶液"B"替代涂布溶 液"A",由此在基材11上形成圖案。因此，有可能保證在硅基材11上產(chǎn) 生具有16 nm-節(jié)距xl50 nm-節(jié)距的溝槽21 。發(fā)現(xiàn)該硅基材可以被用作壓印 模塑體。實(shí)施例4以相同的方式重復(fù)實(shí)施例2的方法，除了用涂布溶液"C"替代涂布溶 液"A"，由此在基材11上形成圖案。因此，有可能保證在硅基材11上產(chǎn) 生具有38nm-節(jié)距xl50nm-節(jié)距的溝槽21。發(fā)現(xiàn)該硅基材可以被用作壓印 模塑體。實(shí)施例5以相同的方式重復(fù)實(shí)施例2的方法，除了用涂布溶液"D"替代涂布溶 液"A"，由此在基材ll上形成圖案。因此，有可能保證在硅基材ll上產(chǎn) 生具有20 nm-節(jié)距xl50 nm-節(jié)距的溝槽21 。發(fā)現(xiàn)該硅基材可以被用作壓印 模塑體。實(shí)施例6使用實(shí)施例1得到的壓印模塑體，加工磁膜以生產(chǎn)磁性記錄介質(zhì)。 首先，如圖24所示，在玻璃基材31上形成厚度20nm的磁膜32，然后在磁膜32上旋涂線型酚醛清漆型抗蝕劑以形成厚度30 nm的抗蝕劑層33。實(shí)施例1中制備的具有柵格狀圖案的壓印模塑體30被置于抗蝕劑層33 上并且用沖壓裝置在2000 bar的壓力下對(duì)抗蝕劑層33壓制60秒鐘以完成如 圖25所示的壓印。在這種情況下，使壓印模塑體30的表面預(yù)先經(jīng)受包括 在偶聯(lián)劑(TSL8233;得自Toshiba Silicone Co.， Ltd)的2%乙醇溶液中浸漬的 步驟以及在烘箱中加熱到12(TC干燥1小時(shí)的步驟的脫模處理。因此，在抗蝕劑層33上形成柵格狀圖案的溝槽，由此得到如圖26所 示的抗蝕劑圖案34。如圖27所示，用氧氣等離子體除去殘留在溝槽底部的 抗蝕劑層部分來(lái)曝光磁膜32。其后，將抗蝕劑圖案34用作掩模，通過(guò)氬離 子銑削來(lái)蝕刻掉磁膜32以獲得如圖28所示的磁膜圖案35。最后，除去抗蝕劑圖案34以生產(chǎn)具有由如圖29所示的磁膜圖案35構(gòu) 成的磁性元件的磁性記錄介質(zhì)。每個(gè)磁性元件的尺寸均為16 nm-節(jié)距xl50 nm-節(jié)距，因而確保了壓印模塑體的圖案的轉(zhuǎn)換。根據(jù)本發(fā)明，可以提供自由度優(yōu)良的圖案形成方法，因而使得優(yōu)選根 據(jù)記錄頭的構(gòu)型等來(lái)設(shè)計(jì)圖案如磁道的寬度。其他的優(yōu)點(diǎn)和改性對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是容易想到的。因此，本 發(fā)明的寬泛的方面不僅僅局限于特定的詳述以及此處所示和記載的代表性 的實(shí)施方案。因此，在未脫離由權(quán)利要求書(shū)和其同等物所定義的總體發(fā)明 構(gòu)思的精神和范圍的情況下，可以進(jìn)行各種改變。
權(quán)利要求
1、圖案形成方法，其特征在于包括在基材(11)上形成包含組合物的層(12)，所述組合物含有可以相分離為第一相和比第一相顯示更高的耐蝕刻性的第二相的二嵌段共聚物，所述第一相含有第一組分以及所述第二相含有第二組分；使所述二嵌段共聚物經(jīng)受相分離以獲得相分離的層(13)，由此形成由所述第一組分構(gòu)成并且具有沿第一方向延展的圓柱體或者層狀構(gòu)型的易蝕刻區(qū)域(14)；在所述相分離的層上形成壓印抗蝕劑層(16)；使用掩模圖案(17)對(duì)所述壓印抗蝕劑層進(jìn)行壓印，以在所述壓印抗蝕劑層上形成沿與第一方向交叉的第二方向延展的并包含凸起(19)和凹陷(18)的不規(guī)則圖案；從所述壓印抗蝕劑層選擇性地除去殘留在不規(guī)則圖案的每一凹陷底部的剩余抗蝕劑，由此僅剩下構(gòu)成凸起的抗蝕劑，同時(shí)選擇性地從所述相分離的層除去第一組分以獲得含有第二組分的耐蝕刻的圖案(15)；和不僅使用所述壓印抗蝕劑層的凸起而且還使用所述含有第二組分的耐蝕刻的圖案作為掩模來(lái)蝕刻所述基材。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于進(jìn)一步包括在基材上形成層之 前，在基材上形成導(dǎo)向體(20)，并且其中所述第一方向是平行于所述導(dǎo)向體 延展的方向。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其特征在于所述二嵌段共聚物包括選自聚 苯乙烯和聚丙烯酸酯的聚合物。
4.乙烯、聚氧化丙烯和聚氧化丁烯的聚合物。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述包含二嵌段共聚物的組合 物包含硅化合物作為所述第二相中的組分。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其特征在于所述硅化合物選自硅酸鹽、氫 硅氧垸、甲基硅氧烷、氫硅倍半氧垸和甲基硅倍半氧烷。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于進(jìn)一步包括從所述基材除去耐 蝕刻的圖案。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于通過(guò)氧氣干蝕刻除去所述壓印 抗蝕劑層的凹陷。
9、 圖案形成方法，其特征在于包括在基材(11)上形成包含組合物的層(12)，所述組合物含有可以相分離為第一相和比第一相顯示更高的耐蝕刻性的第二相的二嵌段共聚物，所述第一相含有第一組分以及所述第二相含有第二組分；使所述二嵌段共聚物經(jīng)受相分離以獲得相分離的層(l3)，由此形成由所述第一組分構(gòu)成并且具有沿第一方向延展的圓柱體或者層狀構(gòu)型的易蝕刻 區(qū)域(14);從所述相分離的層除去第一組分以形成沿第一方向延展的并含有第二 組分的耐蝕刻的圖案(15);在所述耐蝕刻的圖案上形成壓印抗蝕劑層(16);使用掩模圖案(17)對(duì)所述壓印抗蝕劑層進(jìn)行壓印，以在所述壓印抗蝕劑 層上形成沿與第一方向交叉的第二方向延展的并包含凸起(19)和凹陷(18)的不規(guī)則圖案；從所述壓印抗蝕劑層選擇性地除去殘留在不規(guī)則圖案的每一凹陷底部 的剩余抗蝕劑，由此僅剩下構(gòu)成凸起的抗蝕劑，禾口不僅使用含有第二組分的耐蝕刻的圖案而且還使用壓印抗蝕劑層的凸 起作為掩模來(lái)蝕刻所述基材。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其特征在于進(jìn)一步包括在基材上形成層 之前，在基材上形成導(dǎo)向體(20)，并且其中所述第一方向是沿所述導(dǎo)向體的 長(zhǎng)度延展的方向。
11、 根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其特征在于所述二嵌段共聚物包括選自 聚苯乙烯和聚丙烯酸酯的聚合物。
12、 根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其特征在于所述二嵌段共聚物包括選自 聚甲基丙烯酸甲酯、聚(乙烯-交替-丙烯)、聚丁二烯、聚異戊二烯、聚乙烯 基甲基醚，聚氧化乙烯、聚氧化丙烯和聚氧化丁烯的聚合物。
13、 根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其特征在于所述包含二嵌段共聚物的組 合物包含硅化合物作為所述第二相中的組分。
14、 根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其特征在于所述硅化合物選自硅酸鹽、 氫硅氧烷、甲基硅氧垸、氫硅倍半氧烷和甲基硅倍半氧烷。
15、 根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其特征在于進(jìn)一步包括從基材上除去耐 蝕刻的圖案。
16、 根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其特征在于通過(guò)氧氣干蝕刻除去壓印抗 蝕劑層的凹陷。
17、 壓印模塑體(30),其特征在于包含通過(guò)權(quán)利要求l所述的圖案形成 方法制備的基材。
18、 壓印模塑體(30)，其特征在于包含通過(guò)權(quán)利要求9所述的圖案形成 方法制備的基材。
19、 磁性記錄介質(zhì)的生產(chǎn)方法，其特征在于包括 在介質(zhì)基材(31)上形成磁膜(32); 在所述磁膜上形成抗蝕劑層(33);使用權(quán)利要求17所述的壓印模塑體(30)在所述抗蝕劑層上進(jìn)行壓印以產(chǎn)生由凸起構(gòu)成的抗蝕劑圖案(34);和用所述抗蝕劑圖案作為掩模來(lái)蝕刻所述磁膜。
20、 磁性記錄介質(zhì)的生產(chǎn)方法，其特征在于包括在介質(zhì)基材(31)上形成磁膜(32); 在所述磁膜上形成抗蝕劑層(33);使用權(quán)利要求18所述的壓印模塑體(30)在所述抗蝕劑層上進(jìn)行壓印以產(chǎn)生由凸起構(gòu)成的抗蝕劑圖案(34);禾口用所述抗蝕劑圖案作為掩模來(lái)蝕刻所述磁膜。
全文摘要
本發(fā)明提供一種圖案形成方法，其包括在基材(11)上形成至少包含PS和PEO的二嵌段共聚物組合物的層(12)，使所述層經(jīng)受相分離以獲得相分離的層(13)，由此形成由PS構(gòu)成并且具有沿第一方向延展的圓柱體或?qū)訝顦?gòu)型的易蝕刻區(qū)域(14)，在所述相分離的層上形成壓印抗蝕劑層(16)，對(duì)所述壓印抗蝕劑層進(jìn)行壓印，以在所述壓印抗蝕劑層上形成沿與所述第一方向交叉的第二方向延展的由凸起(19)和凹陷(18)構(gòu)成的不規(guī)則圖案，從所述壓印抗蝕劑層選擇性地除去所述凹陷，由此僅剩下所述凸起，并且同時(shí)選擇性地從所述相分離的層除去PS以獲得包含PEO的耐蝕刻的圖案，以及不僅使用所述凸起而且使用所述耐蝕刻的圖案作為掩模來(lái)蝕刻所述基材。
文檔編號(hào)G11B5/74GK101399050SQ20081021545
公開(kāi)日2009年4月1日 申請(qǐng)日期2008年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月26日
發(fā)明者木原尚子, 稗田泰之, 鐮田芳幸 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝