JP2007125699A - パターン基板,パターン基板の製造方法、微細金型および磁気記録用パターン媒体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基板表面に凹形状部を作成し、凹形状部内部を含む基板表面全面に高分子ブロック共重合体の薄膜を製膜した後に、高分子ブロック共重合体の薄膜中にミクロ相分離構造を形成させる。しかる方法をとると、凹形状部内部のみならず、基板表面全面に略規則的なミクロ相分離構造を欠陥やグレイン構造なく形成でき、そのパターンを利用した基板や微細金型あるいは磁気記録用パターン媒体を提供できる。
【選択図】図3
Description
50.0a 以下であり、凹形状部分の幅は1.0a 以上25.0a 以下であり、さらに、ミクロ相分離構造を有する薄膜の厚みが、基板の凸形状部分表面において0.5a 以上
1.5a 以下であることが望ましい。さらに、ミクロ相分離構造を構成するミクロドメインの構造が球状またはシリンダー状であることが望ましい。
20とその周辺部分21の表面高さが均一ではなく、例えば、本製造方法を磁気記録用パターン媒体に適用した場合、磁気記録用ヘッドの円滑な駆動を阻害することとなるため望ましくないことは前記したとおりである。
RIEによりポリメチルメタクリレートからなるミクロドメインのみを選択的に除去することが可能である。
32の幅が小さくなると凸部31表面部におけるミクロドメインの配列を制御する能力が小さくなり、凸部31表面でミクロドメインがグレイン構造をとりやすくなり好ましくない。本発明者らは凸部31と凹部32の幅を変化させた検討を実施した結果、凸部31および凹部32の幅はそれぞれ、最近接ミクロドメイン間距離35の1.0倍以上50.0倍以下、および1.0倍以上25.0倍以下であることが望ましいことを見出した。
0.5a以上1.5a以下とすることが望ましい。
72のうち球状ミクロドメイン71と基板30の間に存在する領域はエッチングされない。以上の工程により、球状ミクロドメインに相当する微細凸形状73が略規則的に表面全面に配列した構造を有する基板74を形成することができる。なお、上記説明では図7
(D)に示す工程において連続相72をエッチングする方法を示したが、逆に球状ミクロドメイン71をエッチングすることも可能である。この場合、基板74の表面には球状ドメイン71に相当するポアが略規則的に表面全面に配列した構造が形成される。従って、目的とするパターン形状に応じて、球状ミクロドメイン71と連続相72のうち片側の相を選択的に除去すれば良い。
PS−b−PMMAを構成するPSの数平均分子量Mnは10,000 、PMMAのMnは33,000であり、ホモPMMAのMnは11,500であった。また、PSからなる球状ミクロドメインがPMMAからなる連続相中に配列したミクロ相分離構造を形成させるために、高分子ブロック共重合体薄膜70中においてPS相の体積分率が20%になるようにPS−b−PMMAとホモPMMAの混合量を調整した。スピンコートは回転数
3500rpm で基板を回転し、その中心部にブロック共重合体溶液を滴下し、30秒間回転する方法で実施した。なお、高分子ブロック共重合体薄膜70中にはPMMA−b−
PSとホモPSがブレンドされた状態で存在するが、以後、簡便に高分子ブロック共重合体薄膜と称する。
SiO2 薄膜をプラズマCVDにより全面に積層することにより作成した。基板の凹凸加工は施さずに、図7(B)〜(D)の工程を経て得られた基板表面を原子間力顕微鏡により観察した結果を模式的に図9(B)に示す。微視的には微細凸形状73が六方最密充填構造をとり三画格子形成した状態が観察されたが、巨視的にみれば三画格子の配列方向が異なるグレイン状の領域が多数集まったポリグレイン構造となっていることが判明した。また、各グレイン内部においても、微細凸形状73が欠如した点欠陥や、配列が一部乱れた線欠陥が多数認められた。
PMMAとホモPSは高分子ブロック共重合体薄膜70中においてPMMA相の体積分率が20%になるように調整した。
(d)を表1に記載した値にした以外は実施例1と同一の材料,工程,条件を用いた。本実験には実施例1と同一の高分子ブロック共重合体溶液を用いたため、高分子ブロック共重合体薄膜中に発現したミクロ相分離構造はPSからなる直径25nmの球状ドメインがドメイン中心間の距離、すなわち球状ミクロドメインの最近接ミクロドメイン間距離aを
40nmとしてPMMAからなる連続相中に分散したものとなった。
RIEによりPMMA相をエッチングした後に原子間力顕微鏡により観察した結果、基板表面には微細凸形状73が配列した状態が観察された。ここで、微細凸形状73は基板全面に六方構造をとって、ほぼ欠陥なく略規則的に配列した状態が観察された。また、観察範囲内においてグレインやグレイン間の界面等は観察されなかった。さらに、溝32に由来する形状は認められなかった。
PSの球状ミクロドメイン71に由来する微細凸形状73が配列した状態が観察された。ここで、微細凸形状73は基板全面に六方最密重点構造をとって三角格子を形成し、ほぼ欠陥なく略規則的に配列した状態が観察された。また、観察範囲内においてグレインやグレイン間の界面等は観察されなかった。さらに、溝32に由来する形状は認められなかった。
PMMA相をエッチングした後の状態を原子間力顕微鏡により観察したところ、基板表面全体が微細凸形状73の配列方向が異なる多数のグレインからなる構造となった。
50.0 倍より大きい基板を用いた場合は、図7(D)の工程において酸素RIEによりPMMA相をエッチングした後の状態を原子間力顕微鏡により観察したところ、図9(C)に模式的に示した像が得られた。溝32の表面部分では球状ミクロドメインが六方最密充填構造をとって三角格子を形成し配列した状態を示したが、溝と溝の間の部分、すなわち基板表面の凸部31表面部分では微細凸形状73の配列方向が異なる多数のグレインからなり、また欠陥を多数有する構造となった。
40nmであった。
PMMAのMnは11,500 であった。ミクロ相分離構造を構成するドメインを球状とするため、PMMA−b−PSとホモPMMAは高分子ブロック共重合体薄膜70中の
PMMAの体積分率が30%になるように調整した。
(D)に示す工程に従い、実施例1と同一の高分子ブロック共重合体溶液、同一の基板
30および同一の工程により表面全体にPSの球状ミクロドメイン71に由来する微細凸形状73が配列したパターン基板74を作製した。
1001の中心部2.5cm 四方の領域1002には直径25nm,深さ40nmの微細ポア1003が六方状にほぼ規則的に配列している。中心部2.5cm 四方の領域1002の拡大図を図11(B)に示す。なお、ニッケルスタンパ1001は、実施例8と同等の手法により作成した。
1108上に置き、真空チャックで固定した。さらにこの上にスタンパ1001と緩衝材1112(5インチφ厚さ3mm)とを配した。加圧機構1110を用いて2MPaの圧力でプレスすることによりスタンプ表面1101に剥離剤層を形成した。緩衝材1112はガラス基板1114のうねりにスタンパを沿わせるために用いたものである。次に、圧力を解放し、ステージを下降させることにより表面が剥離剤でコートされたスタンパ1001を得た。
(A)の剥離材形成装置と異なり、真空チャンバ1117を有し、ステージ1118は加熱機構を備えている。これを、0.1Torr 以下に減圧し、250℃に加熱した上で、12MPaで10分間保持して加圧した。次に、100℃以下になるまで放冷後、大気解放を行った。室温にてスタンパ裏面に剥離治具を接着固定し、0.1mm/s で鉛直方向に引き上げたところ、ポリスチレン樹脂表面にスタンパ表面の形状が転写された。
PMMAブロックの数平均分子量Mnはそれぞれ、7,000と25,000であった。得られた基板表面を原子間力顕微鏡により観察した結果、微視的には基板表面に直径20
nm,高さ25nmのPSからなる微小な凸形状物が最近接中心間距離30nmで六法最密充填構造をとり三角格子を形成して、ほぼ欠陥なく規則的に配列している状況が観察された。また、原子間力顕微鏡観察の倍率を下げて巨視的な観察を行ったところ、PSからなる微小な凸形状物が形成している規則構造は、基板の中心を中心とする同心円状にほぼ欠陥なく配列していることが判明した。
1003…微細ポア、1106,1115…フレーム、1107…ヘッド、1108,
1118…ステージ、1109,1119…支持体、1110,1123…加圧機構、
1112…緩衝材、1113…剥離剤、1114…ガラス基板、1117…真空チャンバ、1120…剥離層、1122…ポリスチレン樹脂。
Claims (20)
- ミクロ相分離構造を有する高分子ブロック共重合体の薄膜をベース基板の表面に有するパターン基板において、
前記ベース基板表面に凸凹形状を有し、該凹形状部分の深さが前記ミクロ相分離構造を構成するミクロドメインの最近接ミクロドメイン間距離aに対して、0.5a以上1.5a以下であり、前記高分子ブロック共重合体の薄膜が前記ベース基板の凹形状部分及び凸形状部分の表面に形成されていることを特徴とするパターン基板。 - 請求項1に記載のパターン基板において、
前記最近接ミクロドメイン間距離aが10ナノメートル以上200ナノメートル以下であることを特徴とするパターン基板。 - 請求項1に記載のパターン基板において、
前記ミクロ相分離構造を構成するミクロドメインの最近接ミクロドメイン間距離をaとした場合、
基板表面の凸形状部分の幅が1.0a以上50.0a以下であり、凹形状部分の幅が
1.0a以上25.0a以下であることを特徴とするパターン基板。 - 請求項1に記載のパターン基板において、
前記最近接ミクロドメイン間距離aに対して、前記高分子ブロック共重合体の薄膜の凸形状部分表面からの厚みが0.5a以上1.5a以下であることを特徴とするパターン基板。 - 請求項1に記載のパターン基板において、
前記ミクロ相分離構造が球状あるいはシリンダー状のミクロドメインからなることを特徴とするパターン基板。 - 請求項1に記載のパターン基板において、前記高分子ブロック共重合体がポリスチレンとポリメチルメタクリレートからなるジブロック共重合体であることを特徴とするパターン基板。
- ミクロ相分離構造を有する高分子ブロック共重合体の薄膜をベース基板の表面に有するパターン基板において、
前記ベース基板の表面に凹凸形状を有し、前記高分子ブロック共重合体の薄膜が、前記凹形状部分の溝内に形成され、連続相中にミクロドメインが一列配列した層と、凸形状部分の表面に形成され、連続相中にミクロドメインが一列配列した層の2層構造であることを特徴とするパターン基板。 - 請求項7に記載のパターン基板において、
前記ミクロ相分離構造を構成するミクロドメインの最近接ミクロドメイン間距離をaとした場合、
基板表面の凸形状部分の幅が1.0a以上50.0a以下であり、凹形状部分の幅が
1.0a以上25.0a以下であることを特徴とするパターン基板。 - 請求項7に記載のパターン基板において、
前記ミクロ相分離構造を構成するミクロドメインの最近接ミクロドメイン間距離をaとした場合、
凹形状部分の深さが0.5a以上1.5a以下であり、前記高分子ブロック共重合体の薄膜の凸形状部分表面からの厚みが0.5a以上1.5a以下であることを特徴とするパターン基板。 - 請求項7に記載のパターン基板において、前記高分子ブロック共重合体がポリスチレンとポリメチルメタクリレートからなるジブロック共重合体であることを特徴とするパターン基板。
- 基板の表面の一部に凹形状を形成する工程と、
前記凹形状内部を充填し、かつ基板表面を被覆するように高分子ブロック共重合体薄膜を形成する工程と、
前記高分子ブロック共重合体薄膜中にミクロ相分離構造を形成する工程と、
を有することを特徴とするパターン基板の製造方法。 - 請求項11に記載のパターン基板の製造方法において、前記ミクロ相分離構造から1つの高分子相を選択的に除去する工程を有することを特徴とするパターン基板の製造方法。
- 請求項12に記載のパターン基板の製造方法において、前記ミクロ相分離構造から1つの高分子相を選択的に除去した後、残存した他の高分子相をマスクとして基板を加工することにより前記ミクロ相分離構造を基板表面に転写する工程
を有することを特徴とするパターン基板の製造方法。 - 請求項12に記載のパターン基板の製造方法において、前記ミクロ相分離構造から1つの高分子相を選択的に除去した後、残存した他の高分子相に非転写体を密着させて前記ミクロ相分離構造を被転写体に転写する工程を有することを特徴とするパターン基板の製造方法。
- 請求項11に記載のパターン基板の製造方法において、
前記ミクロ相分離構造を構成するミクロドメインの最近接ミクロドメイン間距離aが
10ナノメートル以上200ナノメートル以下であることを特徴とするパターン基板の製造方法。 - 請求項11に記載のパターン基板の製造方法において、
前記ミクロ相分離構造を構成するミクロドメインの最近接ミクロドメイン間距離をaとした場合、
基板表面の凹形状部分の幅が1.0a以上25.0a以下であり、隣接する凹形状部分の間隔が1.0a以上50.0a以下であることを特徴とするパターン基板の製造方法。 - 請求項11に記載のパターン基板の製造方法において、
前記ミクロ相分離構造を構成するミクロドメインの最近接ミクロドメイン間距離をaとした場合、
凹部分の深さが0.5a以上1.5a以下であることを特徴とするパターン基板の製造方法。 - 請求項11に記載のパターン基板の製造方法において、
前記ミクロ相分離構造を構成するミクロドメインの最近接ミクロドメイン間距離をaとした場合、
前記高分子ブロック共重合体薄膜の前記基板の表面からの厚みが0.5a以上1.5a以下であることを特徴とするパターン基板の製造方法。 - 請求項11に記載のパターン基板の製造方法を含む工程を用いて製造した微細金型。
- 請求項11に記載のパターン基板の製造方法を含む工程を用いて製造した磁気記録用パターン媒体。
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