图案形成方法

专利名称：图案形成方法
技术领域：
本发明涉及图案形成方法，通过该图案形成方法生产的压印模塑体， 以及使用了该压印模塑体的磁性记录介质的制造方法。
背景技术：
自从磁性记录介质发明以来，它的记录密度逐年持续增加并且直到今 天这种趋势还在继续。尽管构图介质对于实现高达万亿位(tera-bit)级别的记录密度可以是有 效的方法，但获得这种高记录密度所需的单元的尺寸被限制在大小为30-20 nm或者更小。这种单元的精细微组装可以通过用电子束拉伸精细图案来产 生，但需要很长时间。因此，以此方式生产的介质价格将变得很高。已提出通过采用其中构图介质是利用二嵌段共聚物的相分离生产的方 法来解决这一问题，如正EE Trans. Magn. Vol. 38， pp. 1949， K. Naito等人以 及在JP-A 2004-342226 (KOKAI)中描述。更准确地说，根据这种方法，例如 由聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯构成的二嵌段共聚物，经受相分离以形成 网点图案，随后将其输送到磁膜上以产生用作记录单元的磁性点。由于二 嵌段共聚物的相分离，有可能形成以最密集形式排列的圆形网点图案。在其上具有构图介质的磁性记录设备的情形中，有可能两个或多个记 录单元被其记录头错误地运行或者读出整体。如果有可能优化条件如磁性 点的排列和符合记录头的磁道宽度，可能会消除这种可能性。JP-A 2004-265474 (KOKAI)中提出通过二嵌段共聚物以如下的方式相分离以形 成网点图案，产生稍符合记录头构型轨道的形状。然而，即使用通过二嵌 段共聚物相分离形成网点图案的方法，还是难于优化条件如磁性点的排列 和符合记录头构型的磁道宽度。
发明概述根据本发明一个方面的图案形成方法包括在基材上形成包含组合物的层，该组合物含有可以相分离为第一相和 比第一相显示更高的耐蚀刻性的第二相的二嵌段共聚物，所述第一相含有 第一组分以及所述第二相含有第二组分；使所述二嵌段共聚物经受相分离以获得相分离的层，由此形成由所述 第一组分构成并且具有沿第一方向延展的圆柱体或者层状构型的易蚀刻区 域；在所述相分离的层上形成压印抗蚀剂层；使用掩模图案对所述压印抗蚀剂层进行压印，以在所述压印抗蚀剂层 上形成沿与第一方向交叉的第二方向延展的并包含凸起和凹陷的不规则图 案；从所述压印抗蚀剂层选择性地除去残留在不规则图案的每一凹陷底部 的剩余抗蚀剂，由此仅剩下构成凸起的抗蚀剂，同时选择性地从所述相分 离的层除去第一组分以获得含有第二组分的耐蚀刻的图案；和不仅使用压印抗蚀剂层的凸起而且还使用含有第二组分的耐蚀刻的图 案作为掩模来蚀刻所述基材。根据本发明另一方面的图案形成方法包括在基材上形成包含组合物的层，该组合物含有可以相分离为第一相和 比第一相显示更高的耐蚀刻性的第二相的二嵌段共聚物，所述第一相含有 第一组分以及所述第二相含有第二组分；使所述二嵌段共聚物经受相分离以获得相分离的层，由此形成由所述 第一组分构成并且具有沿第一方向延展的圆柱体或者层状构型的易蚀刻区 域；从所述相分离的层除去第一组分以形成沿第一方向延展的并含有第二 组分的耐蚀刻的图案；在所述耐蚀刻的图案上形成压印抗蚀剂层；使用掩模图案对所述压印抗蚀剂层进行压印，以在所述压印抗蚀剂层 上形成沿与第一方向交叉的第二方向延展的并包含凸起和凹陷的不规则图
案；从所述压印抗蚀剂层选择性地除去残留在不规则图案的每一凹陷底部 的剩余抗蚀剂，由此仅剩下构成凸起的抗蚀剂，和不仅使用含有第二组分的耐蚀刻的图案而且还使用压印抗蚀剂层的凸 起作为掩模来蚀刻所述基材。根据本发明的一方面的压印模塑体包含通过上述图案形成方法制备的 基材。根据本发明的 一个方面的磁性记录介质的生产方法包括在介质基材上形成磁膜；在所述磁膜上形成抗蚀剂层；使用上述的压印模塑体对所述抗蚀剂层进行压印，以产生由凸起构成 的抗蚀剂图案；和使用所述抗蚀剂图案作为掩模来蚀刻所述磁膜。


图1A是根据一个实施方案的磁性记录介质的平面视图； 图1B是图1A的"A"区域的平面放大视图；图2是显示根据一个实施方案的压印模塑体的制造方法的一个步骤的 透视图；图3是显示图2所示步骤的下一步骤的透视图；图4是显示根据另一个实施方案的压印模塑体的制造方法的一个步骤 的透视图；图5是显示图4所示步骤的下一步骤的透视图； 图6是显示图5所示步骤的下一步骤的透视图； 图7是显示图6所示步骤的下一步骤的透视图； 图8是显示图7所示步骤的下一步骤的透视图； 图9是显示图8所示步骤的下一步骤的透视图； 图10是显示图9所示步骤的下一步骤的透视图； 图11是显示图IO所示步骤的下一步骤的透视图12是显示图11所示步骤的下一步骤的透视图；图13是显示根据另一实施方案的压印模塑体的制造方法的一个步骤的透视图；图14是显示图13所示步骤的下一步骤的透视图； 图15是显示图14所示步骤的下一步骤的透视图； 图16是显示图15所示步骤的下一步骤的透视图； 图17是显示图16所示步骤的下一步骤的透视图； 图18是显示图17所示步骤的下一步骤的透视图；图19是显示根据另一实施方案的压印模塑体的制造方法的一个步骤的 透视图；图20是显示图19所示步骤的下一步骤的透视图； 图21是显示根据另一实施方案的压印模塑体的制造方法的一个步骤的 透视图；图22是显示图21所示步骤的下一步骤的透视图； 图23是显示图22所示步骤的下一步骤的透视图； 图24是显示根据一个实施方案的磁性记录介质的制造方法的一个步骤 的透视图；图25是显示图24所示步骤的下一步骤的透视图； 图26是显示图25所示步骤的下一步骤的透视图； 图27是显示图26所示步骤的下一步骤的透视图； 图28是显示图27所示步骤的下一步骤的透视图；和 图29是显示图28所示步骤的下一步骤的透视图；发明详述接下来，将参考附图来解释实施方案。如图1A所示，在磁性记录介质1上形成了排列为同心圆图案的磁道2。 如图1B所示，这些磁道2分别是由大量的磁性元件3构成，所述磁性元件 3相互平行排列并且不论这些磁性元件3是位于内磁道或者外磁道，节距均 相同。根据一个实施方案的压印模塑体在这种磁性记录介质的生产中是有
用的，并且可以根据另一个实施方案的图案形成方法生产。然后，参照图2-12来解释根据一个实施方案的图案形成方法。首先， 如图2所示，含有二嵌段共聚物的层12形成于基材11上。对于基材ll， 没有特定的限制，因此可以使用例如塑料基材，玻璃基材，硅基材等。任 何类型的薄膜，如磁膜，半导体薄膜，绝缘膜，导电薄膜等等可以形成于 基材11上。也就是，根据一个实施方案的图案形成方法，可以直接使用基 材11。或者，根据一个实施方案的图案形成方法，图案可以形成于预先沉 积在基材ll上的薄膜上。含有二嵌段共聚物的组合物层12被分离为耐蚀刻性不同的两相。对于 构成已经相分离的第一相的组分(第一组分)的特征，没有特别限制，只要它 的耐蚀刻性低于构成第二相的组分(第二组分)的耐蚀刻性，因此，对于这种 组成组分的种类以及对于二嵌段共聚物的组成和分子量没有特定的限制。 对于含有第一组分和第二组分的二嵌段共聚物的例子，它们包括聚苯乙烯-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-聚异戊二烯(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，作为显示高的圆柱体取向的二嵌段共聚物的例子，它们包括含 有与如聚氧化乙烯、聚氧化丙烯或者聚氧化丁烯共聚的液晶化的介晶基团 (mesogen group)取代的聚丙烯酸酯的二嵌段共聚物。得到的相分离的节距是可以通过调节二嵌段共聚物的总分子量，或者 各个聚合物组分的分子量或极性的差异来控制。作为相分离结构的第一相和第二相之间在耐蚀刻性方面的差异的产生 方法，优选使用其中在第二相的组分中加入显示高的耐氧蚀刻性的含硅组 分的方法。例如，诸如硅倍半氧垸的衍生物可以被有效地用作这种含硅组 分(例如，Nano Letters (2004) 273， Appl Phys. Lett. 88,243107(2006))。此夕卜， 可以优选使用如以下通式(l)表示的硅酸盐，以下通式(2)表示的氢硅氧烷， 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机或无 机含硅化合物。此外，以下通式(5)表示的氢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这种含硅组分。<formula>formula see original document page 11</formula>含有二嵌段共聚物的组合物层12可以通过加热或通过溶剂气氛进行退 火处理，以获得如图3所示的包含二嵌段共聚物的已经相分离的组合物层 13。由于相分离，第一聚合物组分被形成具有圆柱体构型的易蚀刻区域14。 这一圆柱体的易蚀刻区域14的纵向在此被定义为第一方向。 由此相分离的含二嵌段共聚物的组合物层13应该优选被构型以使得构 成易蚀刻区域14的每一圆柱体的方向被均匀地以预定方向排列。这可以通 过例如在如图4所示的基材11的相对的边缘部分上预先形成一对导向体20 而实现。在这种情况下，含二嵌段共聚物的组合物层12如图5所示形成于 导向体20之间，由此可能产生如图6所示的相分离的含二嵌段共聚物的组 合物层13 (例如T. Yamaguchi， et al., J. Photopolym. Sci. Technol.， 18 (2005) pp. 421)。或者，相分离的含二嵌段共聚物的组合物层13可以通过沿其表面施加 剪切应力至含二嵌段共聚物的组合物层12而产生(D. E. Angelescu， et al.， Adv. Mater., 16 (2004) pp. 1739)。当生产的相分离的模板用于形成磁性介质 时，导向体或剪切应力的方向应该优选遵循记录头的臂轨迹。接下来，除去由第一相的组分构成的易蚀刻区域14，从而形成如图7 所示的包含第二相的组分的耐蚀刻的图案15。易蚀刻区域14可以通过等离 子体蚀刻或热处理被除去。此外，如图8所示，压印抗蚀剂层16作为不规则图案(下文中仅称作压 印抗蚀剂层16)形成于耐蚀刻的图案15上。在这种情况下，为了避免由混 合引起的图案外形上的劣化，优选采取措施以降低压印抗蚀剂层16和耐蚀 刻的图案15之间的互溶性。更准确地说，可以通过二嵌段共聚物或添加组 分的经由它们的三维交联的不溶性而实现。或者，用于压印的抗蚀剂可以 选自与二嵌段共聚物组分的极性不同的那些。然后，如图9所示，掩模图案17被置于压印抗蚀剂层16上。掩模图案17具有不规则图案，所述不规则图案具有沿与上述第一方向交叉的第二 方向延展的凸起和凹陷。掩模图案17的不规则图案可以通过例如电子束平 版印刷来产生。利用具有所述的不规则图案的掩模图案17，完成了压印抗 蚀剂层16的压印。因此，如图9所示由凸起19和凹陷18构成的不规则图案形成于压印 抗蚀剂层16上。该不规则图案的特点在于它的凸起和凹陷在与上述第一方 向交叉的第二方向上延伸。第一方向和第二方向之间的交叉角可以根据其 最终用途任选地调节。
然后通过可以基于压印抗蚀剂的种类进行选择的等离子体蚀刻等方法，除去形成在压印抗蚀剂层16上的不规则图案的凹陷18，由此如图10 所示使得含有第二相的组分的耐蚀刻的图案15曝光。结果是，如图10所 示在压印抗蚀剂层16上形成的并且在第二方向延伸的不规则图案的凸起19 仍然保留在沿第一方向延伸的耐蚀刻的图案15上。然后，使用包括第二相的组分的耐蚀刻的图案15和压印抗蚀剂层16 的凸起19作为掩模，使基材11经受蚀刻以形成如图11所示的沟槽21。最 后，包括第二相的组分的耐蚀刻的图案15和压印抗蚀剂层16的凸起19被 除去以形成如图12所示的具有形成栅格状图案和包围矩形沟槽21的凸起 的压印模塑体30。接下来，将对根据上述方法通过使用由包括聚苯乙烯-聚氧化乙烯 (PS-PEO)和SOG(旋涂式玻璃层)作为二嵌段共聚物的混合物组成的组合物 在硅基材上形成栅格状图案的例子进行解释。如图2所示，将由包含聚苯乙烯-聚氧化乙烯(PS-PEO)和SOG的混合物 组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 混合物组成的含有二嵌段共聚物的组合物层12。第一相的组分是PS以及第 二相的组分是PEO。由于将构成含硅组分的SOG加入到PS-PEO中，使得第 二相的组分的耐氧蚀刻性要高于构成第一相的组分的PS的耐氧蚀刻性。然后使含二嵌段共聚物的组合物层12经受退火处理以获得已经相分离 的相分离的二嵌段共聚物组合物层。这时使用的退火方法，无论是加热层 12的方法或是将层12暴露至溶剂气氛的方法均可以使用。由于这一退火处 理，形成了由代表第一相的组分的PS构成的易蚀刻区域14作为图3所示的 圆柱体图案，由此得到相分离的含二嵌段共聚物的组合物层13。易蚀刻区 域14的纵向在此称作第一方向。然后除去易蚀刻区域14以得到如图7所示的含有第二相的组分的耐蚀 刻的图案15。易蚀刻区域14可以通过加热至例如300'C或更高的温度除去。 或者，易蚀刻区域14可以通过将其经受氧等离子体处理而除去。然后，如图8所示在耐蚀刻的图案15上形成压印抗蚀剂层16。然后， 制备具有所述的不规则图案的掩模图案17并且如图9所示将其置于压印抗
蚀剂层16上。其后，使用冲压装置压制掩模图案17以在压印抗蚀剂层16 上形成由凸起19和凹陷18构成的不规则图案。在压印抗蚀剂层16上待形成的图案的特点在于它的凸起19和凹陷18 是沿与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间的交 叉角例如可以基于记录头的构型设置在约60°到90。的范围。随后，使压印抗蚀剂层16经受氧蚀刻以除去压印抗蚀剂层16的不规 则图案的凹陷18，因而仅剩下凸起19。因此，如图10所示形成了由含有 第二相的组分的耐蚀刻的图案15以及压印抗蚀剂层的凸起19构成的具有 栅格状图案的蚀刻掩模。然后，通过使用栅格状图案作为掩模进行蚀刻，由此如图ll所示进行 基材ll的加工。当使用蚀刻气体时，优选能够确保掩模和基材之间在蚀刻 速度上具有大的选择比的那些。当基材ll由硅基材形成时，可以优选使用 例如SF6气体。此外，也可以使用包含SF6气体和氧气、氮气或氯-基气体的 混合气体。然而，在这一情况下可用的蚀刻气体并不局限于这些气体。蚀刻基材11之后，通过使用溶剂氢氟酸等的湿蚀刻或通过使用基于卤 素气体的干蚀刻除去耐蚀刻的图案15以获得如图12所示具有由矩形凹陷 构成的图案的硅基材。作为每一矩形凹陷的长度和宽度的长径比，可以基 于二嵌段共聚物组合物的相分离的节距和预先制备的压印模塑体的图案的 沟槽的宽度确定长径比，以便可以通过适当地选择二嵌段共聚物的组成以 及通过适当地选择图9所示的掩模图案的设计来形成各个凹陷具有任选的 长径比的图案。由相分离的第一相的组分构成的易蚀刻区域14可以是层状的。也就是， 可以是其中第一相的组分和第二相的组分是层状地相分离的状态。特别优 选的是第一相的组分和第二相的组分是在垂直于基材的方向上彼此相分 离。其次，使用上述相分离的另一个例子将根据图13到18来进行解释。 除用于该情况的二嵌段共聚物组合物是由可以层状地相分离的组合物形成 外，通过与用于上述圆柱体相分离的相同的方法来生产压印模塑体。例如， 可以通过适当地改进二嵌段共聚物的聚合物组分的组成比或含于二嵌段共
聚物组合物中的硅化合物的混合比来实现层状相分离。首先，如图2所示，含有二嵌段共聚物的组合物层12形成于基材11 上。在含有二嵌段共聚物的组合物层12形成之前，通过在基材11上沉积 指定无规共聚物组合物薄膜，可以可靠地获得在垂直于基材平面的方向上 的相分离。更具体地说，预先沉积含有与在所使用的二嵌段共聚物中所包 含的第一和第二组分相同种类的无规共聚物组合物薄膜。此外，当形成导 向体以促进相分离结构的排列时，优选使用对二嵌段共聚物的组成成分之 一显示出亲和性的材料。含有二嵌段共聚物的组合物层12然后通过加热或通过溶剂气氛经受退 火处理，以获得如图13所示的相分离的含有二嵌段共聚物的组合物层13。 由于相分离，第一聚合物组分被形成为具有层状构型的易蚀刻区域14。在 前述圆柱体构型的情况下，这一层状的易蚀刻区域14的纵向在此被定义为 第一方向。然后由第一相的组分构成的易蚀刻区域14被除去以得到图14所示的 含有第二相的组分的耐蚀刻的图案15。然后，如图15所示在耐蚀刻的图案 15上形成压印抗蚀剂层16。然后，使用掩模图案17，如图16所示进行压 印抗蚀剂层16的压印，以如图17所示在压印抗蚀剂层16上形成由凸起19 和凹陷18构成的不规则图案。然后通过蚀刻除去在压印抗蚀剂层16上形成的不规则图案的凹陷18， 由此使得如图18所示的含有第二相的组分的耐蚀刻的图案15曝光。然后使用包含第二相的组分的耐蚀刻的图案15和压印抗蚀剂层16的 凸起19作为掩模，如图11所示加工基材11。最后，除去耐蚀刻的图案15 以形成如图12所示的压印模塑体30。由相分离得到的易蚀刻区域14不一定需要在形成压印抗蚀剂层16之 前从相分离的二嵌段共聚物层13除去。如图19所示，由于圆柱体的易蚀刻区域14的产生，可以在已经相分 离的二嵌段共聚物层13上提供压印抗蚀剂层16。然后，使用图20所示的 掩模图案17，在压印抗蚀剂层16上形成由凸起19和凹陷18构成的不规则 图案。 除去残留在形成于压印抗蚀剂层16上的不规则图案的凹陷底部的残余 抗蚀剂，然后除去由第一相的组分构成并位于凹陷下面的易蚀刻区域14。 因此，得到如图IO所示的由第二相的组分构成的耐蚀刻的图案15以及留 在图案15上的压印抗蚀剂层的凸起19。然后，使用包含第二相的组分的耐蚀刻的图案15和压印抗蚀剂层16 的凸起19作为掩模，如图ll所示加工基材ll。最后，抗蚀性的图案15被 除去以形成如图12所示的压印模塑体30。如图21所示，由于层状易蚀刻区域14的产生，可以在已经相分离的 二嵌段共聚物层13上提供压印抗蚀剂层16。然后，使用图22所示的掩模 图案17，如图23所示在压印抗蚀剂层16上形成由凸起19和凹陷18构成 的不规则图案。除去在压印抗蚀剂层16上形成的不规则图案的凹陷18，然后除去由第 一相的组分构成的并位于凹陷下的易蚀刻区域14。因此，如图10所示得到 由第二相的组分构成的耐蚀刻的图案15以及在该图案15上留下压印抗蚀 剂层的凸起19。然后，使用包含第二相的组分的耐蚀刻的图案15和压印抗蚀剂层16 的凸起19作为掩模，如图ll所示加工基材ll。最后，抗蚀性的图案15被 除去以如图12所示形成压印模塑体30。依据这些实施方案的方法生产的压印模塑体可以合适地用于生产磁性 记录介质。然后，根据图24到29来解释按照一个实施方案生产磁性记录介质的 方法。如图24所示，在介质基材31上形成磁膜32和压印抗蚀剂层33，然后 将上述已经生产的压印模塑体30放置在上面。磁膜32可以通过例如喷镀 方法形成。压印抗蚀剂层33可以例如由涂布法形成。使用冲压装置等，如图25所示压印模塑体30被压制，以如图26所示 在压印抗蚀剂层33上形成凸起图案34。此时，为了增强脱模性质，压印模 塑体30可以预先使用垸基氟化物硅烷偶联剂、全氟聚醚衍生物或碳膜进行 脱模处理。
如图27所示除去残留于凹陷中的抗蚀剂以曝光磁膜32，然后通过离子 铣削等来加工磁膜32。因此，有可能获得如图28所示的彼此绝缘的精细的 磁性点35。如图29所示可以根据需要除去沉积在磁性点35上的抗蚀剂图 案34。因此由磁性点形成的记录单元可以成形为如图29所示的长度和宽度尺 寸比不同的棒状构型。如上所述，即使简单地利用二嵌段共聚物的相分离 来形成纳米图案，也难以形成棒状的纳米图案。然而，根据该实施方案， 现在可以设计一种具有高自由度的最佳图案。顺便提及，这一方法不仅可以应用于磁性记录介质而且还可以应用到 需要形成精细图案的技术领域中，如光盘和半导体设备。实施例下面是本发明的实施例，本发明并不限于下述实施例。 下列组合物"A"、 "B" 、 "C"和"D"是形成用于下述实施例的自组织图案的溶液的实例。应该认识到用于形成自组织图案的溶液并不限于这些组合物。(A) 使用聚苯乙烯-聚氧化乙烯(Mn: Ps=3000， PEO-3000)和SOG (Tokyo OhkaOCDT-7)，制备涂布溶液。也即，将这些组分混合在一起，以 使得OCDT-7的固体物质的重量变为PEO重量的3.2倍，以及所形成的混合 物用二甘醇二甲醚溶剂进行调节，以使得涂布溶液中的固体物质的总量变 为1.5%。(B) 使用聚苯乙烯-聚氧化乙烯(Mn: Ps=3000， PEO3000)和SOG (Tokyo OhkaOCDT-7)，制备涂布溶液。也即，将这些组分混合在一起，以 使得OCD T-7的固体物质的重量变为PEO重量的3.2倍，以及所形成的混 合物用三甘醇二甲醚溶剂进行调节，以使得涂布溶液中的固体物质的总量 变为2.5%。(C) 使用聚苯乙烯-聚氧化乙烯(Mn: Ps=19000， PEO6400)和SOG (Tokyo OhkaOCDT-7)，制备涂布溶液。也即，将这些组分混合在一起，以 使得OCD T-7的固体物质的重量变为PEO重量的3.8倍，以及所形成的混合
物用三甘醇二甲醚溶剂进行调节，以使得涂布溶液中的固体物质的总量变为2.5%。(D)使用聚苯乙烯-聚氧化乙烯(Mn: Ps=3000， PEO3000)和SOG (Tokyo OhkD OCD T-7),制备涂布溶液。也即，将这些组分混合在一起， 以使得OCD T-7的固体物质的重量变为PEO重量的两倍，以及所形成的混 合物用三甘醇二甲醚溶剂进行调节，以使得涂布溶液中的固体物质的总量 变为2.5°/。。实施例1首先，通过电子束在3英寸的基材上拉伸氢硅倍半氧垸(HSQ)，由此形 成一对导向体20(300nm宽和10nm高)，从而制备图4所示的基材11。然后，将上述溶液"A"旋涂在具有导向体20的基材11上以形成如图 5所示的二嵌段共聚物层12。然后将二嵌段共聚物层12在20(TC下退火3 小时以形成由各自均由PS构成的圆柱体构成的易蚀刻区域14，由此得到相 分离的二嵌段共聚物层13。相分离得到的这些圆柱体的节距是16nm。如图19所示，在相分离的二嵌段共聚物层13上沉积线型酚醛清漆型i-线抗蚀剂层作为压印抗蚀剂层16。制备由镍制成并且具有各自宽度为60 nm 和高度为50 nm并且以150 nm的节距排列的凸起的线路的掩模图案17，并 且如图20所示放置在压印抗蚀剂层16上。这一掩模图案17安置在冲压装 置上以使得掩模图案17的线路与易蚀刻区域14的纵向以9(TC交叉。然后，掩模图案17在2000bar的压力下受压60秒钟完成压印，由此形 成如图20所示的其中上面的成型图案是由凹陷18和凸起19构成的压印抗 蚀剂层16。通过氧干蚀刻，除去压印抗蚀剂层的凹陷18并同时除去位于凹陷18 下面的一部分易蚀刻区域14。因此，有可能获得一种如图10所示由压印抗 蚀剂层的凸起19和耐蚀刻的图案15构成的栅格状图案。然后，将该栅格 状图案用作掩模，使用SF6气体完成硅基材的蚀刻以如图11所示在基材11 中产生沟槽21。随后，将得到的基材经受氧气蚀刻以及用稀释的氢氟酸洗涤以除去耐
蚀刻的图案15。因此，有可能保证在硅基材11上产生具有16mn-节距xl50 nm-节距的沟槽21。发现该硅基材可以被用作压印模塑体。实施例2用实施例1相同的方法，制备具有一对导向体20的基材11。然后，将 上述溶液"A"旋涂在基材11上以形成如图5所示的二嵌段共聚物层12。 然后将二嵌段共聚物层12在20(TC下退火3小时以形成由各自均由PS构成 的圆柱体构成的易蚀刻区域14,由此得到相分离的二嵌段共聚物层13。相 分离得到的这些圆柱体的节距是16nm。然后，相分离的二嵌段共聚物层13经受氧气蚀刻以从相分离的二嵌段 共聚物层13除去由PS构成的易蚀刻区域14，由此得到如图7所示的耐蚀 刻的图案15。该耐蚀刻的图案15是由PEO和SOG构成的混合相形成的。如图8所示，在该耐蚀刻的图案15上沉积线型酚醛清漆型i-线抗蚀剂 层作为压印抗蚀剂层16。制备由镍制成并且各自具有宽度均为60 nm和高 度为50 nm并且以150 nm的节距排列的凸起的线路的掩模图案17，并且如 图8所示放置在压印抗蚀剂层16上。这一掩模图案17安置在冲压装置上 以使得掩模图案17的线路与易蚀刻区域14的纵向以90'C交叉。然后，掩模图案17在2000 bar的压力下受压60秒钟完成压印，由此形 成如图9所示的其中上面的成型图案是由凹陷18和凸起19构成的压印抗 蚀剂层16。通过氧干蚀刻，除去压印抗蚀剂层的凹陷18以得到如图IO所示由压 印抗蚀剂层的凸起19和耐蚀刻的图案15构成的栅格状图案。然后，将该 栅格状图案用作掩模，使用SF6气体完成硅基材的蚀刻在如图ll所示的基 材11中产生沟槽21。随后，使得到的基材经受氧气蚀刻以及用稀释的氢氟酸洗涤以除去耐 蚀刻的图案15。因此，有可能保证在硅基材11上产生具有16nm-节距xl50 mn-节距的沟槽21。发现该硅基材可以被用作压印模塑体。实施例3
以相同的方式重复实施例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上形成图案。因此，有可能保证在硅基材11上产 生具有16 nm-节距xl50 nm-节距的沟槽21 。发现该硅基材可以被用作压印 模塑体。实施例4以相同的方式重复实施例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上形成图案。因此，有可能保证在硅基材11上产 生具有38nm-节距xl50nm-节距的沟槽21。发现该硅基材可以被用作压印 模塑体。实施例5以相同的方式重复实施例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上形成图案。因此，有可能保证在硅基材ll上产 生具有20 nm-节距xl50 nm-节距的沟槽21 。发现该硅基材可以被用作压印 模塑体。实施例6使用实施例1得到的压印模塑体，加工磁膜以生产磁性记录介质。 首先，如图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上旋涂线型酚醛清漆型抗蚀剂以形成厚度30 nm的抗蚀剂层33。实施例1中制备的具有栅格状图案的压印模塑体30被置于抗蚀剂层33 上并且用冲压装置在2000 bar的压力下对抗蚀剂层33压制60秒钟以完成如 图25所示的压印。在这种情况下，使压印模塑体30的表面预先经受包括 在偶联剂(TSL8233;得自Toshiba Silicone Co.， Ltd)的2%乙醇溶液中浸渍的 步骤以及在烘箱中加热到12(TC干燥1小时的步骤的脱模处理。因此，在抗蚀剂层33上形成栅格状图案的沟槽，由此得到如图26所 示的抗蚀剂图案34。如图27所示，用氧气等离子体除去残留在沟槽底部的 抗蚀剂层部分来曝光磁膜32。其后，将抗蚀剂图案34用作掩模，通过氩离 子铣削来蚀刻掉磁膜32以获得如图28所示的磁膜图案35。最后，除去抗蚀剂图案34以生产具有由如图29所示的磁膜图案35构 成的磁性元件的磁性记录介质。每个磁性元件的尺寸均为16 nm-节距xl50 nm-节距，因而确保了压印模塑体的图案的转换。根据本发明，可以提供自由度优良的图案形成方法，因而使得优选根 据记录头的构型等来设计图案如磁道的宽度。其他的优点和改性对于本领域技术人员来说是容易想到的。因此，本 发明的宽泛的方面不仅仅局限于特定的详述以及此处所示和记载的代表性 的实施方案。因此，在未脱离由权利要求书和其同等物所定义的总体发明 构思的精神和范围的情况下，可以进行各种改变。
权利要求
1、图案形成方法，其特征在于包括在基材(11)上形成包含组合物的层(12)，所述组合物含有可以相分离为第一相和比第一相显示更高的耐蚀刻性的第二相的二嵌段共聚物，所述第一相含有第一组分以及所述第二相含有第二组分；使所述二嵌段共聚物经受相分离以获得相分离的层(13)，由此形成由所述第一组分构成并且具有沿第一方向延展的圆柱体或者层状构型的易蚀刻区域(14)；在所述相分离的层上形成压印抗蚀剂层(16)；使用掩模图案(17)对所述压印抗蚀剂层进行压印，以在所述压印抗蚀剂层上形成沿与第一方向交叉的第二方向延展的并包含凸起(19)和凹陷(18)的不规则图案；从所述压印抗蚀剂层选择性地除去残留在不规则图案的每一凹陷底部的剩余抗蚀剂，由此仅剩下构成凸起的抗蚀剂，同时选择性地从所述相分离的层除去第一组分以获得含有第二组分的耐蚀刻的图案(15)；和不仅使用所述压印抗蚀剂层的凸起而且还使用所述含有第二组分的耐蚀刻的图案作为掩模来蚀刻所述基材。
2、 根据权利要求1的方法，其特征在于进一步包括在基材上形成层之 前，在基材上形成导向体(20)，并且其中所述第一方向是平行于所述导向体 延展的方向。
3、 根据权利要求l的方法，其特征在于所述二嵌段共聚物包括选自聚 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、 根据权利要求1的方法，其特征在于所述包含二嵌段共聚物的组合 物包含硅化合物作为所述第二相中的组分。
6、 根据权利要求5的方法，其特征在于所述硅化合物选自硅酸盐、氢 硅氧垸、甲基硅氧烷、氢硅倍半氧垸和甲基硅倍半氧烷。
7、 根据权利要求1的方法，其特征在于进一步包括从所述基材除去耐 蚀刻的图案。
8、 根据权利要求1的方法，其特征在于通过氧气干蚀刻除去所述压印 抗蚀剂层的凹陷。
9、 图案形成方法，其特征在于包括在基材(11)上形成包含组合物的层(12)，所述组合物含有可以相分离为第一相和比第一相显示更高的耐蚀刻性的第二相的二嵌段共聚物，所述第一相含有第一组分以及所述第二相含有第二组分；使所述二嵌段共聚物经受相分离以获得相分离的层(l3)，由此形成由所述第一组分构成并且具有沿第一方向延展的圆柱体或者层状构型的易蚀刻 区域(14);从所述相分离的层除去第一组分以形成沿第一方向延展的并含有第二 组分的耐蚀刻的图案(15);在所述耐蚀刻的图案上形成压印抗蚀剂层(16);使用掩模图案(17)对所述压印抗蚀剂层进行压印，以在所述压印抗蚀剂 层上形成沿与第一方向交叉的第二方向延展的并包含凸起(19)和凹陷(18)的不规则图案；从所述压印抗蚀剂层选择性地除去残留在不规则图案的每一凹陷底部 的剩余抗蚀剂，由此仅剩下构成凸起的抗蚀剂，禾口不仅使用含有第二组分的耐蚀刻的图案而且还使用压印抗蚀剂层的凸 起作为掩模来蚀刻所述基材。
10、 根据权利要求9的方法，其特征在于进一步包括在基材上形成层 之前，在基材上形成导向体(20)，并且其中所述第一方向是沿所述导向体的 长度延展的方向。
11、 根据权利要求9的方法，其特征在于所述二嵌段共聚物包括选自 聚苯乙烯和聚丙烯酸酯的聚合物。
12、 根据权利要求9的方法，其特征在于所述二嵌段共聚物包括选自 聚甲基丙烯酸甲酯、聚(乙烯-交替-丙烯)、聚丁二烯、聚异戊二烯、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、 根据权利要求9的方法，其特征在于所述包含二嵌段共聚物的组 合物包含硅化合物作为所述第二相中的组分。
14、 根据权利要求13的方法，其特征在于所述硅化合物选自硅酸盐、 氢硅氧烷、甲基硅氧垸、氢硅倍半氧烷和甲基硅倍半氧烷。
15、 根据权利要求9的方法，其特征在于进一步包括从基材上除去耐 蚀刻的图案。
16、 根据权利要求9的方法，其特征在于通过氧气干蚀刻除去压印抗 蚀剂层的凹陷。
17、 压印模塑体(30),其特征在于包含通过权利要求l所述的图案形成 方法制备的基材。
18、 压印模塑体(30)，其特征在于包含通过权利要求9所述的图案形成 方法制备的基材。
19、 磁性记录介质的生产方法，其特征在于包括 在介质基材(31)上形成磁膜(32); 在所述磁膜上形成抗蚀剂层(33);使用权利要求17所述的压印模塑体(30)在所述抗蚀剂层上进行压印以产生由凸起构成的抗蚀剂图案(34);和用所述抗蚀剂图案作为掩模来蚀刻所述磁膜。
20、 磁性记录介质的生产方法，其特征在于包括在介质基材(31)上形成磁膜(32); 在所述磁膜上形成抗蚀剂层(33);使用权利要求18所述的压印模塑体(30)在所述抗蚀剂层上进行压印以产生由凸起构成的抗蚀剂图案(34);禾口用所述抗蚀剂图案作为掩模来蚀刻所述磁膜。
全文摘要
本发明提供一种图案形成方法，其包括在基材(11)上形成至少包含PS和PEO的二嵌段共聚物组合物的层(12)，使所述层经受相分离以获得相分离的层(13)，由此形成由PS构成并且具有沿第一方向延展的圆柱体或层状构型的易蚀刻区域(14)，在所述相分离的层上形成压印抗蚀剂层(16)，对所述压印抗蚀剂层进行压印，以在所述压印抗蚀剂层上形成沿与所述第一方向交叉的第二方向延展的由凸起(19)和凹陷(18)构成的不规则图案，从所述压印抗蚀剂层选择性地除去所述凹陷，由此仅剩下所述凸起，并且同时选择性地从所述相分离的层除去PS以获得包含PEO的耐蚀刻的图案，以及不仅使用所述凸起而且使用所述耐蚀刻的图案作为掩模来蚀刻所述基材。
文档编号G11B5/74GK101399050SQ20081021545
公开日2009年4月1日 申请日期2008年8月15日 优先权日2007年9月26日
发明者木原尚子, 稗田泰之, 镰田芳幸 申请人:株式会社东芝