JP2010152013A - Pattern forming method, imprint mold, and method for manufacturing magnetic recording medium - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、パターン形成方法、このパターン形成方法により製造されるインプリントモールド、およびこのインプリントモールドを用いる磁気記録媒体の製造方法に関する。 The present invention relates to a pattern forming method, an imprint mold manufactured by the pattern forming method, and a method of manufacturing a magnetic recording medium using the imprint mold.
磁気記録装置が発明されて以来、その記録密度は年々増加の傾向を続けており、現在もその記録密度は増加し続けている。 Since the invention of the magnetic recording apparatus, the recording density has been increasing year by year, and the recording density continues to increase even now.
パターンドメディアは、テラビット級の記録密度を実現するために有効な手段であるものの、このような高記録密度を達成するには、要求されるセルサイズが30〜20nm以下と微細である。電子線での微細パターンの描画によって微細加工は可能であるが、これは長時間を要する。したがって、加工された媒体は非常に高価なものとなる。 Patterned media is an effective means for realizing a terabit-class recording density, but in order to achieve such a high recording density, a required cell size is as fine as 30 to 20 nm or less. Although microfabrication is possible by drawing a fine pattern with an electron beam, this takes a long time. Therefore, the processed medium is very expensive.
この問題は、ジブロックコポリマーの相分離を利用してパターンドメディアを製造することにより、解決できることが提案されている(例えば、非特許文献1および特許文献1参照)。具体的には、例えばポリスチレンとポリメチルメタクリレートとのジブロックコポリマーを相分離させてドットパターンを形成し、磁性膜にドットパターンを転写して記録セルとして用いられる磁性ドットが形成される。ジブロックコポリマーの相分離により、円形のドットパターンが最密充填の配置をとって形成される。
It has been proposed that this problem can be solved by producing patterned media using phase separation of diblock copolymers (for example, see Non-Patent
パターンドメディアを搭載した磁気記録装置においては、記録ヘッドによって2つ以上の記録セルにまたがった書き込みや読み取りがなされるおそれがある。記録ヘッドに応じて磁性ドットの配列およびトラック幅などの条件を最適化できれば、これを避けることができる。ジブロックコポリマーを相分離させてドットパターンを形成し、ヘッド形状軌跡へ追従したビット形状を作製することが提案されている(例えば、特許文献2参照)。しかし、ジブロックコポリマーを相分離させてドットパターンを形成する方法では、記録ヘッドの形状に応じて磁性ドットの配列およびトラック幅などの条件を最適化するのは困難であった。
本発明は、記録ヘッドなどの形状に応じて、トラック幅などを最適に設計し得る自由度が高いパターン形成方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a pattern forming method having a high degree of freedom in which a track width or the like can be optimally designed according to the shape of a recording head or the like.
本発明の一態様に係るパターン形成方法は、基板上に、ジブロックコポリマーを含有する組成物からなり、第1の相と、この第1の相よりエッチング耐性の高い第2の相とに相分離する組成物膜を形成する工程と、前記ジブロックコポリマーを含有する組成物膜を第1の方向にシリンダー状またはラメラ状に相分離させて、第1の方向に延びる第1の相の成分を含む易エッチング領域を形成する工程と、前記相分離したジブロックコポリマーを含有する組成物膜の上に、レジスト膜を形成する工程と、電子線描画または光露光により、前記レジスト膜に、前記第1の方向に交差する第2の方向に延びるパターンを形成する工程と、電子線または光露光によりパターン形成したレジスト膜と前記第2の相の成分を含む耐エッチングパターンとをマスクとして前記基板をエッチングする工程とを具備することを特徴とする。 The pattern forming method according to one embodiment of the present invention includes a composition containing a diblock copolymer on a substrate, and includes a first phase and a second phase having higher etching resistance than the first phase. A step of forming a composition film to be separated; and a component of the first phase extending in the first direction by phase-separating the composition film containing the diblock copolymer into a cylindrical shape or a lamellar shape in the first direction. A step of forming an easy-etching region comprising: a step of forming a resist film on the composition film containing the phase-separated diblock copolymer; and the resist film by electron beam drawing or light exposure. A step of forming a pattern extending in a second direction intersecting the first direction, a resist film patterned by electron beam or light exposure, and an etching resistant pattern including the component of the second phase Characterized by comprising the step of etching the substrate as a disk.
本発明の他の態様に係るパターン形成方法は、基板上に、ジブロックコポリマーを含有する組成物からなり、第1の相と、この第1の相よりエッチング耐性の高い第2の相とに相分離する組成物膜を形成する工程と、前記ジブロックコポリマーを含有する組成物膜を第1の方向にシリンダー状またはラメラ状に相分離させて、第1の方向に延びる第1の相の成分を含む易エッチング領域を形成する工程と、前記組成物膜から前記第1の相の成分を含む易エッチング領域を除去して、前記第1の方向に延びる前記第2の相の成分を含む耐エッチングパターンを形成する工程と、前記耐エッチングパターン上に、レジスト膜を形成する工程と、電子線描画または光露光により、前記レジスト膜に、前記第1の方向に交差する第2の方向に延びるパターンを形成する工程と、電子線または光露光によりパターン形成したレジスト膜と前記第2の相の成分を含む耐エッチングパターンとをマスクとして前記基板をエッチングする工程とを具備することを特徴とする。 A pattern forming method according to another aspect of the present invention includes a composition comprising a diblock copolymer on a substrate, and includes a first phase and a second phase having higher etching resistance than the first phase. A step of forming a composition film for phase separation; and a phase separation of the composition film containing the diblock copolymer in a cylinder or a lamellar shape in a first direction, and a first phase extending in the first direction. Forming an easy-etching region containing a component; and removing the easy-etching region containing the first phase component from the composition film to include the second phase component extending in the first direction. A step of forming an etching resistant pattern; a step of forming a resist film on the etching resistant pattern; and a second direction intersecting the first direction on the resist film by electron beam drawing or light exposure. Extending And a step of etching the substrate using a resist film patterned by electron beam or light exposure and an etching resistant pattern including the second phase component as a mask. To do.
本発明の一態様に係るインプリントモールドは、上記のパターン形成方法により加工された格子状パターンを有する基板を具備することを特徴とする。 The imprint mold which concerns on 1 aspect of this invention comprises the board | substrate which has the grid | lattice pattern processed by said pattern formation method.
本発明の一態様に係る磁気記録媒体の製造方法は、体基板上に磁性膜を成膜する工程と、前記磁性膜上にレジスト膜を形成する工程と、前記レジスト膜に対して請求項8に記載の格子状パターンを有するインプリントモールドを用いてインプリントを行い、前記レジスト膜に格子状の凹部を形成することにより、凸部からなるレジストパターンを得る工程と、前記レジストパターンをマスクとして前記磁性膜をエッチングし、格子状の溝で分離された磁性膜パターンを形成する工程とを具備することを特徴とする。 The method for manufacturing a magnetic recording medium according to one aspect of the present invention is directed to the step of forming a magnetic film on a body substrate, the step of forming a resist film on the magnetic film, and the resist film. Imprinting using the imprint mold having the grid pattern described in (2), forming a grid-shaped recess in the resist film, thereby obtaining a resist pattern consisting of projections, and using the resist pattern as a mask Etching the magnetic film to form a magnetic film pattern separated by lattice-like grooves.
本発明によれば、記録ヘッドなどの形状に応じて、トラック幅などを最適に設計し得る自由度が高いパターン形成方法が提供される。 According to the present invention, there is provided a pattern forming method having a high degree of freedom capable of optimally designing a track width or the like according to the shape of a recording head or the like.
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1(a)は、本発明の一実施形態に係る方法により製造される磁気記録媒体の平面図である。図示するように、磁気記録媒体1には、同心円状にトラック2が設けられている。図1(a)における領域Aの拡大図を図1(b)に示す。図示するように、トラック2内で、磁性体セル3が内周トラック、外周トラックとも同一ピッチで並列に整列した形態となっている。この磁気記録媒体は、本発明の一実施形態に係るインプリントモールドを用いて製造される。このインプリントモールドは、本発明の一実施形態に係るパターン形成方法によって製造することができる。
FIG. 1A is a plan view of a magnetic recording medium manufactured by a method according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the
最初に、本発明の一実施形態に係るパターン形成方法において用いられるジブロックコポリマーを含有する組成物膜について説明する。 First, a composition film containing a diblock copolymer used in the pattern forming method according to an embodiment of the present invention will be described.
ジブロックコポリマーを含有する組成物膜は、エッチング耐性の異なる2種類の相に分離する。相分離した第1の相の成分は、第2の相の成分よりエッチング耐性が低いという条件を満足すれば、ジブロックコポリマー成分の組成・分子量は特に限定されない。こうした第1の相成分と第2の相成分とを含むジブロックコポリマーとしては、例えば、ポリスチレン−ポリメチルメタクリレート(PS−PMMA)、ポリスチレン−ポリ(エチレン−alt−プロピレン)(PS−PEP)、ポリスチレン−ポリブタジエン(PS−PBD)、ポリスチレン−ポリイソプレン(PS−PI)、ポリスチレン−ポリビニルメチルエーテル(PS−PVME)、およびポリスチレン−ポリエチレンオキサイド(PS−PEO)などが挙げられる。 The composition film containing the diblock copolymer separates into two phases having different etching resistances. The composition and molecular weight of the diblock copolymer component are not particularly limited as long as the phase-separated first phase component satisfies the condition that the etching resistance is lower than that of the second phase component. Examples of the diblock copolymer containing the first phase component and the second phase component include polystyrene-polymethyl methacrylate (PS-PMMA), polystyrene-poly (ethylene-alt-propylene) (PS-PEP), Examples include polystyrene-polybutadiene (PS-PBD), polystyrene-polyisoprene (PS-PI), polystyrene-polyvinyl methyl ether (PS-PVME), and polystyrene-polyethylene oxide (PS-PEO).
シリンダー配向性の高いジブロックコポリマーとして、液晶性メソゲン基が置換されたポリアクリレートと、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、またはポリブチレンオキサイドなどとのジブロックコポリマーが挙げられる。 Examples of the diblock copolymer having a high cylinder orientation include a diblock copolymer of a polyacrylate substituted with a liquid crystalline mesogenic group and polyethylene oxide, polypropylene oxide, polybutylene oxide, or the like.
ジブロックコポリマーの総分子量、各ポリマー成分の分子量や極性の差などを調整することによって、得られる相分離のピッチを制御することができる。 By adjusting the total molecular weight of the diblock copolymer, the molecular weight of each polymer component, the difference in polarity, and the like, the phase separation pitch obtained can be controlled.
図2は、ジブロックコポリマーが、シリンダーまたはラメラに相分離する組成範囲を示す相図の一例である。図2において、χはFlory-Hugginsのセグメント間相互作用パラメータでありポリマー成分によって決まる値、Nはジブロックコポリマー全体の重合度、fはジブロックコポリマーを構成する2本のポリマー鎖の組成比である。また、それぞれの相分離状態の模式図を示してある。 FIG. 2 is an example of a phase diagram showing the composition range in which the diblock copolymer phase separates into cylinders or lamellae. In FIG. 2, χ is a Flory-Huggins inter-segment interaction parameter determined by the polymer component, N is the degree of polymerization of the entire diblock copolymer, and f is the composition ratio of the two polymer chains constituting the diblock copolymer. is there. Moreover, the schematic diagram of each phase-separation state is shown.
図2に示すように、ラメラを構成するためには2本のポリマー鎖の組成比が概略0.3〜0.7であることが好ましく、シリンダーを構成するためには、シリンダーとなるポリマー鎖の組成比が概略0.15〜0.35であることが好ましい。ブロックコポリマー成分に他の成分を混合する場合、相分離したときの各相の体積が上記の比率となるように混合量を調整することが好ましい。 As shown in FIG. 2, it is preferable that the composition ratio of two polymer chains is approximately 0.3 to 0.7 in order to constitute a lamella, and in order to constitute a cylinder, a polymer chain that becomes a cylinder. It is preferable that the composition ratio is about 0.15 to 0.35. When mixing other components with the block copolymer component, it is preferable to adjust the mixing amount so that the volume of each phase when the phases are separated is the above ratio.
相分離した構造の第1の相と第2の相にエッチング耐性の差を付与する方法として、第2の相の成分に、酸素エッチング耐性の高いケイ素含有成分を含有させることが好ましい。例えば、シスセスキオキサンなどの誘導体を有効に用いることができる(例えば、Nano Letters, (2004) 273; Appl. Phys. Lett., 88, 243107(2006))。また、下記一般式(1)で表わされるシリケート類、一般式(2)で表わされるハイドロジェンシロキサン、一般式(3)で表わされるメチルシロキサン、および一般式(4)で表わされるメチルシロキサンなどの有機または無機系のケイ素含有化合物を用いることができる。さらに、下記一般式(5)で表わされるハイドロジェンシルセスキオキサン、一般式(6)で表わされるメチルシルセスキオキサンなども用いることができる。
図3ないし図12を参照して、本発明の一実施形態に係るパターン形成方法を説明する。この説明においては、シリンダー部分を易エッチング層としているが、相構造のエッチング難易は逆になっていてもかまわない。まず、図3に示すように、基板11上にジブロックコポリマーを含有する組成物膜12を形成する。基板11は特に限定されず、例えばプラスチック基板、ガラス基板、およびシリコン基板などを用いることができる。基板11上に、磁性体、半導体、絶縁膜、導電膜などからなる薄膜を形成してもよい。すなわち、本発明の実施形態に係るパターン形成方法によって、基板11を直接加工することができる。あるいは、本発明の実施形態に係る方法によって、基板11上に形成された薄膜にパターンを形成することもできる。
A pattern forming method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In this description, the cylinder portion is an easy etching layer, but the etching difficulty of the phase structure may be reversed. First, as shown in FIG. 3, a
ジブロックコポリマーを含有する組成物膜12を、熱または溶媒雰囲気などでアニール処理することによって、図4に示すように相分離したジブロックコポリマーを含有する組成物膜13を得る。相分離によって、第1のポリマー成分はシリンダー状の易エッチング領域14を形成する。シリンダー状の易エッチング領域14は第1の方向に延びている。
The
相分離したジブロックコポリマーを含有する組成物膜13においては、易エッチング領域14を構成するシリンダーの方向が所定の方向に揃っていることが望まれる。例えば図5に示すように、ガイド20を基板11の対向する辺の上に予め形成することによって、これを達成することができる。ガイド20の間に、図6に示すようにジブロックコポリマーを含有する組成物膜12を形成して、図7に示すような相分離したジブロックコポリマーを含有する組成物膜13を得ることができる(例えば、T. Yamaguchi, et al., J. Photopolym. Sci. Technol., 18 (2005) pp. 421; D. Sundrani et al., Langmuir 20, pp. 5091)。
In the
この場合、相分離方向のガイドとなるパターンは、物理的な凸凹形状を有している必要は無く、例えば、表面エネルギーの違う組成による配向パターンの形成、または光学的または/および化学的処理によって、ブロックコポリマーの一方の組成に親和性のある表面処理によるパターン形成を施しておいてもよい(例えば、M. P. Stoykovich, et al., Science 308 (2005) pp. 1442; K. O. Stuen, I. In, E. Han, J. A. Streifer; R. J. Hamers, P. F. Nealey, P. Gopalan, Journal of Vacuum Science and Technology B, 25, (2007) pp.1958-1962)。 In this case, the pattern serving as a guide in the phase separation direction does not need to have a physically uneven shape, for example, by forming an alignment pattern with a composition having a different surface energy, or by optical or / and chemical treatment. In addition, pattern formation by surface treatment having affinity for one composition of the block copolymer may be performed (for example, MP Stoykovich, et al., Science 308 (2005) pp. 1442; KO Stuen, I. In, E. Han, JA Streifer; RJ Hamers, PF Nealey, P. Gopalan, Journal of Vacuum Science and Technology B, 25, (2007) pp. 1958-1962).
あるいは、ジブロックコポリマーを含有する組成物膜12の面に沿って剪断応力を加えることによって、相分離したジブロックコポリマーを含有する組成物膜13を得ることもできる(D. E. Angelescu et al., Adv. Mater., 16 (2004) pp. 1739)。作製される相分離テンプレートが磁性媒体の形成に用いられる場合には、ガイドまたは剪断応力方向は、ヘッドのアーム軌跡に追従した形であることが望ましい。
Alternatively, the
次に、第1の相の成分を含む易エッチング領域14を除去して、図8に示すように第2の相の成分を含む耐エッチングパターン15を形成する。易エッチング領域14は、例えば、プラズマ処理、熱処理などにより除去することができる。
Next, the easy-
さらに、図9に示すように、ジブロックコポリマーの相分離パターンに交差するパターンを形成するためのレジスト膜16を、耐エッチングパターン15の上に形成する。この際、ミキシングによるパターン形状劣化を防止するため、フォトレジスト膜16と耐エッチングパターン15との相互の溶解性を低下させる手段を講じておくことが望ましい。具体的には、ジブロックコポリマーの成分または添加物成分の三次元架橋による不溶化によって、これを可能とすることができる。あるいは、ジブロックコポリマー成分とは極性の異なるフォトレジストを用いてもよい。
Further, as shown in FIG. 9, a resist
レジスト膜16に、EBまたはレーザによる直接描画、またはマスク露光装置によるパターン露光を施す。このときの描画パターンまたはマスク露光のマスクパターンは、大体において前記第1の方向に交差する第2の方向に延びている。このとき描画またはマスク露光のパターンの一部としてサーボマークなど記録メディアとして必要な情報を示すパターンが含まれていてもかまわない。
The resist
パターン形成のための方法としては、EBまたはレーザによる直接描画、およびフォトマスクを介しての水銀灯、KrFエキシマレーザ,ArFエキシマレーザ、EUV、X線などの光源によるパターン露光などが挙げられるが、これらに限るものではない。 Examples of the pattern forming method include direct drawing with EB or laser, and pattern exposure with a light source such as a mercury lamp, KrF excimer laser, ArF excimer laser, EUV, and X-ray through a photomask. It is not limited to.
また、これらのパターン形成に用いられるレジスト類もそれぞれの露光光源に適したものを使用することが好ましい。 Also, it is preferable to use resists suitable for each exposure light source for the pattern formation.
パターニング露光の後、必要に応じてフォトレジスト膜に加熱処理を施し、現像液にてフォトレジスト膜を現像し、図10に示すように、第2の相の成分を含む耐エッチングパターン15を露出させる。図示するように、第1の方向に延びる耐エッチングパターン15の上には、第2の方向に延びるフォトレジスト膜16のパターン19が交差して残置される。
After the patterning exposure, the photoresist film is subjected to a heat treatment as necessary, and the photoresist film is developed with a developing solution to expose the etching
次いで、第2の相の成分を含む耐エッチングパターン15とフォトレジスト膜16のパターン19とをマスクとして基板11をエッチング加工し、図11に示すような溝21を形成する。
Next, the
最後に、第2の相の成分を含む耐エッチングパターン15およびフォトレジスト膜16のパターン19を除去して、図12に示すような矩形の溝21を囲む格子状の凸部を有するインプリントモールド30が形成される。
Finally, the etching
ジブロックコポリマーとしてポリスチレン−ポリエチレンオキシド(PS−PEO)にSOG(spin-on-glass)を混合した組成物を用いて、上述した方法によりシリコン基板に格子状パターンを形成する例を説明する。 An example in which a lattice pattern is formed on a silicon substrate by the above-described method using a composition obtained by mixing SOG (spin-on-glass) with polystyrene-polyethylene oxide (PS-PEO) as a diblock copolymer will be described.
基板11としてのシリコン基板の上に、図3に示すように、ポリスチレン−ポリエチレンオキシド(PS−PEO)にSOGを混合した溶液を塗布して、PS−PEOとSOGの混合物からなるジブロックコポリマーを含有する組成物膜12を形成する。第1の相の成分はPSであり、第2の相の成分はPEOである。ケイ素含有成分であるSOGが配合されることによって、第2の相の成分の酸素エッチング耐性は第1の相の成分のPSより高められる。
As shown in FIG. 3, a solution obtained by mixing SOG with polystyrene-polyethylene oxide (PS-PEO) is applied onto a silicon substrate as the
アニール処理を施して、相分離したジブロックコポリマーを含有する組成物膜を得る。この際のアニール方法としては、加熱、溶媒雰囲気中に暴露など、いずれの方法を用いてもかまわない。この結果、図4に示されるように、第1の相の成分であるPSからなる易エッチング領域14がシリンダー状に形成されて、相分離したジブロックコポリマーを含有する組成物膜13が得られる。易エッチング領域14は第1の方向に延びている。
An annealing treatment is performed to obtain a composition film containing the phase-separated diblock copolymer. As an annealing method at this time, any method such as heating or exposure in a solvent atmosphere may be used. As a result, as shown in FIG. 4, the easy-
この易エッチング領域14を除去して、図7に示すように第2の相の成分を含む耐エッチングパターン15を得る。易エッチング領域14は、例えば、300℃以上で加熱することによって除去することができる。あるいは、酸素プラズマ処理などを用いて、易エッチング領域14を除去してもよい。
The easy-
耐エッチングパターン15上に、図9に示すようにフォトレジスト膜16を形成する。EB描画装置により、フォトレジスト膜16にパターンを描画する。フォトレジスト膜16に形成されるパターンは、前記第1の方向に交差する第2の方向に延びている。第1の方向と第2の方向とのなす角度は、例えば記録ヘッドの形状に応じて、約60°から90°の範囲で設定することができる。
A
レジスト現像後、図10に示すように第2の相の成分を含む耐エッチングパターン15と、フォトレジスト膜のパターン19とによって、格子状のエッチングマスクが形成される。
After the resist development, as shown in FIG. 10, a lattice-like etching mask is formed by the etching
得られた格子状パターンをマスクとして用いてエッチングを行なって、図11に示すように、基板11を加工する。エッチングガスとしては、マスクと基板とのエッチング速度の選択比が大きく取れる組成が好ましく、基板11がシリコン基板の場合、例えばSF6を用いることができる。さらに、SF6と酸素、窒素、または塩素系ガスなどの混合ガスなども挙げられるが、これらに限定されるものではない。
Etching is performed using the obtained lattice pattern as a mask to process the
基板11のエッチング後に、溶媒、フッ酸などによるウエットエッチングまたはハロゲン系ガスのドライエッチングなどにより耐エッチングパターン15およびフォトレジスト膜のパターン19を剥離して、図12に示されるような矩形の溝21を有するシリコン基板を得る。矩形パターンの縦横のアスペクト比は、ジブロックコポリマー組成の相分離ピッチおよびフォトレジスト膜のパターン19の幅によって規定されることから、ジブロックコポリマー組成の選択および図10に示すパターン19の設計によって、任意のアスペクト比を有する凹パターンを形成することも可能である。
After the
相分離した第1の相の成分によって構成される易エッチング領域14は、ラメラ状であってもよい。すなわち、第1および第2の相の成分が層状に、かつ基板に対して垂直方向に相分離し、基板上で第1の相の成分と第2の相の成分と交互に配列されていることが好ましい。
The easily etched
図13ないし図16を参照して、こうした相分離を用いた例を説明する。ラメラ状に相分離する組成のジブロックコポリマー組成物を用いる以外は、シリンダー状の相分離の場合と同様の方法によって、インプリントモールドを形成することができる。例えば、ジブロックコポリマーのポリマー成分の組成比またはジブロックコポリマーに含有させるケイ素化合物の含有量比を変更することによって、ラメラ状の相分離を得ることができる。 An example using such phase separation will be described with reference to FIGS. An imprint mold can be formed by the same method as in the case of cylindrical phase separation, except that a diblock copolymer composition having a composition that phase-separates into a lamellar shape is used. For example, lamellar phase separation can be obtained by changing the composition ratio of the polymer component of the diblock copolymer or the content ratio of the silicon compound contained in the diblock copolymer.
まず、図3に示したように、基板11上にジブロックコポリマーを含有する組成物膜12を形成する。ジブロックコポリマーを含有する組成物膜12の形成に先立って、所定のランダムコポリマーからなる薄膜を基板11上に形成することによって、基板面に垂直な相分離を確実にすることができる。具体的には、用いられるジブロックコポリマーと同様の第1および第2の成分を含有するランダムコポリマーの薄膜である。また、相分離構造配列を促進するためのガイドを形成する場合には、ジブロックコポリマーの一方の組成と親和性のある素材を用いることが好ましい。
First, as shown in FIG. 3, a
ジブロックコポリマーを含有する組成物膜12を、熱または溶媒雰囲気などでアニール処理することによって、図13に示すように相分離したジブロックコポリマーを含有する組成物膜13を得る。相分離によって、第1の相の成分はラメラ状の易エッチング領域14を形成する。シリンダー状の場合と同様、ラメラ状の易エッチング領域14は第1の方向に延びている。
The
第1の相の組成成分からなる易エッチング領域14を除去して、図14に示すように第2の相の成分を含む耐エッチングパターン15を得る。この上に、図15に示すようにフォトレジスト膜16を形成する。図16に示すようにEB描画とそれに続く現像処理によりフォトレジスト膜16のパターン19を形成する。
The easy-
第2の相の組成成分を含む耐エッチングパターン15とフォトレジスト膜16のパターン19とをマスクとして、図11に示したように基板11を加工する。最後に、耐エッチングパターン15およびとフォトレジスト膜16のパターン19を除去して、図12に示したようなインプリントモールド30を形成する。
The
相分離により生じた易エッチング領域14は、必ずしも、フォトレジスト膜16を形成する前に相分離したジブロックコポリマー膜13から除去する必要はない。
The
図17に示すように、シリンダー状の易エッチング領域14が生じて相分離したジブロックコポリマー組成層13の上に、フォトレジスト膜16を設けることもできる。図18に示すようにEB描画によりフォトレジスト膜16にパターンを形成する。フォトレジスト膜16をマスクに下層にある第1の相の成分からなる易エッチング領域14を除去する。その結果、図10に示したような第2の相の組成成分を含む耐エッチングパターン15が得られ、このパターン15の上にはフォトレジスト膜のパターン19が残置される。第2の相の組成成分を含む耐エッチングパターン15とフォトレジスト膜16のパターン19とをマスクとして、図11に示したように基板11を加工する。最後に、耐エッチングパターン15およびフォトレジスト膜のパターン19を除去して、図12に示したようなインプリントモールド30を形成する。
As shown in FIG. 17, a
ラメラ状の易エッチング領域14が生じて相分離したジブロックコポリマーを含む組成物膜13の上に、図19に示すようにフォトレジスト膜16を設けることもできる。電子線または光露光および現像により図20に示すようにフォトレジスト膜16にパターン19を形成する。さらに、露出している下層から、第1の相の成分からなる易エッチング領域14を除去する。その結果、図10に示したような第2の相の組成成分を含む耐エッチングパターン15が得られ、この耐エッチングパターン15の上にフォトレジスト膜のパターン19が残置される。第2の相の組成成分を含む耐エッチングパターン15とフォトレジスト膜16のパターン19とをマスクとして、図11に示したように基板11を加工する。最後に、耐エッチングパターン15およびフォトレジスト膜のパターン19を除去して、図12に示したようなインプリントモールド30を形成する。
A
本発明の実施形態に係る方法により作製されたインプリントモールドは、磁気記録媒体の製造に好適に用いられる。 The imprint mold produced by the method according to the embodiment of the present invention is suitably used for manufacturing a magnetic recording medium.
図21ないし図26を参照して、本発明の実施形態に係る磁気記録媒体の製造方法を説明する。 A method for manufacturing a magnetic recording medium according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図21に示すように、媒体基板31の上に磁性膜32およびインプリント用レジスト膜33を形成し、上述したように作製されたインプリントモールド30を配置する。磁性膜32は、例えばスパッタリング法などにより形成することができ、インプリント用レジスト膜33は、例えば塗布法により形成することができる。
As shown in FIG. 21, a
プレスなどでインプリントモールド30を図22に示すように加圧して、図23に示すようにインプリント用レジスト膜33に凸パターン34を形成する。このとき、インプリントモールド30には、離型性向上のため、フッ化アルキルシランカップリング剤、パーフルオロポリエーテル誘導体、カーボン膜などで離型処理を施してもかまわない。
The
凹部のレジスト残渣を除去して、図24に示すように磁性膜32を露出させ、イオンミリングなどにより磁性膜32を加工する。その結果、図25に示すような分断された微細な磁性ドット35を得ることができる。磁性ドット35の上のレジストパターン34は、必要に応じて図26のように剥離してもよい。
The resist residue in the recesses is removed to expose the
形成された磁性ドットからなる記録セルは、例えば図26に示されるような縦横比の異なるロッドの形状とすることができる。上記のようにロッド状のナノパターンは、ジブロックコポリマーの相分離を利用するだけでは形成することが困難であるが、本発明の方法によれば高い自由度で最適なパターンを設計することができる。 The recording cell formed of the formed magnetic dots can be formed into a rod shape having different aspect ratios as shown in FIG. 26, for example. As described above, it is difficult to form the rod-shaped nanopattern only by using the phase separation of the diblock copolymer. However, according to the method of the present invention, an optimum pattern can be designed with a high degree of freedom. it can.
なお、この方法は、磁気記録媒体に限らず、光ディスクや半導体装置など、微細パターンの形成を必要とする分野へ応用することができる。 This method can be applied not only to magnetic recording media but also to fields that require the formation of fine patterns, such as optical disks and semiconductor devices.
以下、本発明の具体例を示すが、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。 Specific examples of the present invention are shown below, but the present invention is not limited to these specific examples.
実施例に使用した自己組織化パターン形成用の溶液の調製例として、組成A、B、Cを示すが、これに限られるものではない。 Compositions A, B, and C are shown as preparation examples of the solution for forming a self-assembled pattern used in the examples, but are not limited thereto.
(A)ポリスチレン−ポリエチレンオキシド(Mn:PS=3000、PEO=3000)とSOG(東京応化OCD T−7)とを用いて、塗布溶液を調製した。OCD T−7の固形成分が、PEOの3.2重量倍になるように混合し、塗布溶液における全固形成分量が1.5%になるようにジエチレングリコールジメチルエーテル溶媒で調製した。 (A) A coating solution was prepared using polystyrene-polyethylene oxide (Mn: PS = 3000, PEO = 3000) and SOG (Tokyo Ohka OCD T-7). The solid component of OCD T-7 was mixed so as to be 3.2 times by weight of PEO, and prepared with a diethylene glycol dimethyl ether solvent so that the total solid component amount in the coating solution was 1.5%.
(B)ポリスチレン−ポリエチレンオキシド(Mn:PS=3000、PEO=3000)とSOG(東京応化OCD T−7)とを用いて、塗布溶液を調製した。OCD T−7の固形成分がPEOの3.2重量倍になるように混合し、塗布溶液における全固形成分量が2.5%になるようにトリエチレングリコールジメチルエーテル溶媒で調製した。 (B) A coating solution was prepared using polystyrene-polyethylene oxide (Mn: PS = 3000, PEO = 3000) and SOG (Tokyo Ohka OCD T-7). The solid component of OCD T-7 was mixed so as to be 3.2 times by weight of PEO, and prepared with a triethylene glycol dimethyl ether solvent so that the total solid component amount in the coating solution was 2.5%.
(C)ポリスチレン−ポリエチレンオキシド(Mn:PS=19000、PEO=6400)とSOG(東京応化OCD T−7)とを用いて、塗布溶液を調製した。OCD T−7の固形成分がPEOの3.8重量倍になるように混合し、塗布溶液における全固形成分量が2.5%になるようにトリエチレングリコールジメチルエーテル溶媒で調製した。 (C) A coating solution was prepared using polystyrene-polyethylene oxide (Mn: PS = 19000, PEO = 6400) and SOG (Tokyo Ohka OCD T-7). The solid component of OCD T-7 was mixed so as to be 3.8 times the weight of PEO, and prepared with a triethylene glycol dimethyl ether solvent so that the total solid component amount in the coating solution was 2.5%.
(D)ポリスチレン−ポリエチレンオキシド(Mn:PS=3000、POE=3000)とSOG(東京応化OCD T−7)とを用いて、塗布溶液を調製した。OCD T−7の固形成分量がPEOの2重量倍となるように混合し、塗布溶液における全固形成分量が2.5%になるようにトリエチレングリコールジメチルエーテルで調整した。 (D) A coating solution was prepared using polystyrene-polyethylene oxide (Mn: PS = 3000, POE = 3000) and SOG (Tokyo Ohka OCD T-7). The mixture was mixed so that the solid component amount of OCD T-7 was 2 times the weight of PEO, and adjusted with triethylene glycol dimethyl ether so that the total solid component amount in the coating solution was 2.5%.
(D)ポリスチレン−ポリジメチルシロキサン(Mn=45500、ポリジメチルシロキサンの体積比33.5%)をトルエンに溶解して、全固形成分量が1%になるように塗布溶液を調製した。 (D) Polystyrene-polydimethylsiloxane (Mn = 45500, polydimethylsiloxane volume ratio 33.5%) was dissolved in toluene to prepare a coating solution so that the total amount of solid components was 1%.
(実施例1)
まず、3インチの基板上、ハイドロジェンシルセスキオキサン(HSQ)を電子線描画することにより、ガイド20(幅300nm高さ10nm)を形成して、図5に示したような基板11を準備した。
Example 1
First, a guide 20 (width: 300 nm, height: 10 nm) is formed by drawing hydrogen silsesquioxane (HSQ) on a 3-inch substrate to prepare a
ガイド20が形成された基板11の上に、上述した塗布溶液Aをスピンコートして、図6に示したようなジブロックコポリマー膜12を形成した。200℃で3時間アニールすることにより図7に示すように、PSがシリンダー状の易エッチング領域14を形成して相分離したジブロックコポリマー膜13が得られた。相分離により生じたシリンダーのピッチは16nmであった。
The above-described coating solution A was spin-coated on the
相分離したジブロックコポリマー膜13の上に、フォトレジスト膜16としてのノボラック系のi線レジスト膜を形成した。ステッパー露光によりパターン露光後、TMAHの2.38%水溶液にて現像を行い、易エッチング領域14が延びている第1の方向に対して90°の角度をなす第2の方向に延びる300nmラインと500nmスペースのパターンを得た。
A novolac-based i-line resist film as a
この格子状パターンをマスクとしてSF6ガスでシリコン基板のエッチングを行なったところ、図11に示したように基板11に溝21が形成された。その後、酸素エッチングおよび希フッ酸による洗浄を施すことにより、耐エッチングパターン15およびフォトレジスト膜のパターン19を除去した。図12に示したようにシリコン基板11の表面に16nmピッチ×800nmピッチの溝21が確認された。このシリコン基板は、インプリントモールドとして用いることができる。
When the silicon substrate was etched with SF 6 gas using this lattice pattern as a mask,
(実施例2)
実施例1と同様のガイド20を有する基板11を準備し、前述の塗布溶液Aをスピンコートして、図6に示したようなジブロックコポリマー膜12を形成した。これを、200℃で3時間アニールすることにより、図7に示すようにPSがシリンダー状の易エッチング領域14を形成して相分離したジブロックコポリマー膜13が得られた。相分離により生じたシリンダーのピッチは16nmであった。
(Example 2)
A
酸素エッチング処理を施して、相分離したジブロックコポリマー膜13からPSからなる易エッチング領域14を除去し、図8に示すような耐エッチングパターン15を得た。この耐エッチングパターン15は、PEOとSOGとの混合相から形成される。
Oxygen etching treatment was performed to remove the easy-
耐エッチングパターン15の上に、図9に示すようにフォトレジスト膜16としてZEP520(日本ゼオン製)の80nmの膜を形成した。EB露光装置によりパターン描画を行い、IPAにより現像し、50nmのラインと100nmのスペースからなるフォトレジスト膜のパターン19を形成した。その結果、図10に示したように、耐エッチングパターン15とフォトレジスト膜のパターン19とからなる格子状パターンが得られた。
On the etching
この格子状パターンをマスクとしてSF6ガスでシリコン基板のエッチングを行なったところ、図11に示したように基板11に溝21が形成された。その後、酸素エッチングおよび希フッ酸による洗浄を施すことにより、耐エッチングパターン15およびフォトレジスト膜のパターン19を除去した。図12に示したようにシリコン基板11の表面に16nmピッチ×150nmピッチの溝21が確認された。このシリコン基板は、インプリントモールドとして用いることができる。
When the silicon substrate was etched with SF 6 gas using this lattice pattern as a mask,
(実施例3)
塗布溶液Aを塗布溶液Bに変更した以外は実施例2と同様の手法により、基板11にパターンを形成した。その結果、基板の表面には、16nmピッチ×150nmピッチの溝21が確認された。このシリコン基板は、インプリントモールドとして用いることができる。
(Example 3)
A pattern was formed on the
(実施例4)
塗布溶液Aを塗布溶液Cに変更した以外は実施例2と同様の手法により、基板11にパターンを形成した。その結果、基板の表面には、38nmピッチ×150nmピッチの溝21が確認された。このシリコン基板は、インプリントモールドとして用いることができる。
Example 4
A pattern was formed on the
(実施例5)
塗布溶液Aを塗布溶液Dに変更した以外は実施例2と同様の手法により、基板11にパターンを形成した。その結果、基板の表面には、20nmピッチ×150nmピッチの溝21が確認された。このシリコン基板は、インプリントモールドとして用いることができる。
(Example 5)
A pattern was formed on the
(実施例6)
ここでは図4または図7に示す組成14が耐エッチング性である実施例について説明する。
(Example 6)
Here, an example in which the
まず、3インチの基板上、ポリスチレンを電子線描画することにより、ガイド20(幅300nm高さ10nm)を形成して、図5に示したような基板11を準備した。
First, a guide 20 (width: 300 nm, height: 10 nm) was formed by drawing an electron beam of polystyrene on a 3-inch substrate to prepare a
塗布溶液Dをガイド基板11に塗布し、180度で5時間アニールすることによりポリジメチルシロキサンのシリンダーがガイドに平行に配向したパターンが得られた。このときの表層に生じたポリジメチルシロキサンの薄層をCF4プラズマで剥離後、酸素プラズマ処理を施すことにより、ポリジメチルシロキサンが酸化された耐エッチング性のシリンダーパターンを作製した。
The coating solution D was applied to the
次に、実施例2と同様に得られた耐エッチングパターン15の上に、図9に示すようにフォトレジスト膜16としてZEP520(日本ゼオン製)の80nmの膜を形成した。EB露光装置によりパターン描画を行い、IPAにより現像し、50nmのラインと100nmのスペースからなるフォトレジスト膜のパターン19を形成した。その結果、図10に示したように、耐エッチングパターン15とフォトレジスト膜のパターン19とからなる格子状パターンが得られた。
Next, an 80 nm film of ZEP520 (manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.) was formed as a
この格子状パターンをマスクとしてSF6ガスでシリコン基板のエッチングを行なったところ、図11に示したように基板11に溝21が形成された。その後、酸素エッチングおよび希フッ酸による洗浄を施すことにより、耐エッチングパターン15およびフォトレジスト膜のパターン19を除去した。図12に示したようにシリコン基板11の表面に45nmピッチ×150nmピッチの溝21が確認された。このシリコン基板は、インプリントモールドとして用いることができる。
When the silicon substrate was etched with SF 6 gas using this lattice pattern as a mask,
(実施例7)
実施例2で得られたインプリントモールドを用いて磁性膜を加工し、磁気記録媒体を作製した。
(Example 7)
The magnetic film was processed using the imprint mold obtained in Example 2 to produce a magnetic recording medium.
まず、図21に示すように、ガラス基板31の上に20nmの磁性膜32を成膜し、この磁性膜32の上にノボラック系レジストをスピンコートして、厚さ30nmのレジスト膜33を形成した。
First, as shown in FIG. 21, a 20 nm
実施例2で作製された格子状パターンを有するインプリントモールド30を、レジスト膜33上に配置し、プレス装置により2000barの圧力を印加して、図22に示すようにインプリントを行なった。インプリントモールド30は、カップリング処理剤(TSL8233(GE東芝シリコーン製)の2%エタノール溶液に30分間浸漬し、120℃のオーブンで1時間乾燥することにより、予め表面に離型処理を施しておいた。
The
インプリント用のレジスト膜33に格子状の溝が形成されて、図23に示すようなレジストパターン34が得られた。溝の底部に残るレジスト膜の部分を酸素プラズマにより除去して、図24に示すように磁性膜32を露出した後、レジストパターン34をマスクとして、Arイオンミリングにより磁性膜32をエッチングして、図25に示すように磁性膜パターン35を得た。
A grid-like groove was formed in the imprint resist
最後に、レジストパターン34を剥離して、図26に示すような磁性膜パターン35からなる磁性セルが形成された磁気記録媒体を製造した。磁性セルの寸法は、16nmピッチ×150nmであり、インプリントモールドのパターンが転写されたことが確認された。
Finally, the resist
1…磁気記録媒体、2…トラック、3…磁性体セル、11…基板、12…ジブロックコポリマー膜、13…相分離したジブロックコポリマー膜、14…第1の相の成分を含む易エッチング領域、15…第2の相の成分を含む耐エッチングパターン、16…フォトレジスト膜、19…パターン、20…ガイド、21…溝、30…インプリントモールド、31…媒体基板、32…磁性膜、33…レジスト膜、34…レジストパターン、35…磁性膜パターン。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記ジブロックコポリマーを含有する組成物膜を第1の方向にシリンダー状またはラメラ状に相分離させて、第1の方向に延びる第1の相の成分を含む易エッチング領域を形成する工程と、
前記相分離したジブロックコポリマーを含有する組成物膜の上に、レジスト膜を形成する工程と、
電子線描画または光露光により、前記レジスト膜に、前記第1の方向に交差する第2の方向に延びるパターンを形成する工程と、
電子線または光露光によりパターン形成したレジスト膜と前記第2の相の成分を含む耐エッチングパターンとをマスクとして前記基板をエッチングする工程と
を具備することを特徴とするパターン形成方法。 Forming on the substrate a composition film comprising a composition containing a diblock copolymer and phase-separating into a first phase and a second phase having higher etching resistance than the first phase;
Phase-separating the composition film containing the diblock copolymer into a cylinder or a lamellar shape in a first direction to form an easy-etch region including a component of the first phase extending in the first direction;
Forming a resist film on the composition film containing the phase-separated diblock copolymer;
Forming a pattern extending in a second direction intersecting the first direction on the resist film by electron beam drawing or light exposure; and
And a step of etching the substrate using a resist film patterned by electron beam or light exposure and an etching resistant pattern containing the second phase component as a mask.
前記ジブロックコポリマーを含有する組成物膜を第1の方向にシリンダー状またはラメラ状に相分離させて、第1の方向に延びる第1の相の成分を含む易エッチング領域を形成する工程と、
前記組成物膜から前記第1の相の成分を含む易エッチング領域を除去して、前記第1の方向に延びる前記第2の相の成分を含む耐エッチングパターンを形成する工程と、
前記耐エッチングパターン上に、レジスト膜を形成する工程と、
電子線描画または光露光により、前記レジスト膜に、前記第1の方向に交差する第2の方向に延びるパターンを形成する工程と、
電子線または光露光によりパターン形成したレジスト膜と前記第2の相の成分を含む耐エッチングパターンとをマスクとして前記基板をエッチングする工程と
を具備することを特徴とするパターン形成方法。 Forming on the substrate a composition film comprising a composition containing a diblock copolymer and phase-separating into a first phase and a second phase having higher etching resistance than the first phase;
Phase-separating the composition film containing the diblock copolymer into a cylinder or a lamellar shape in a first direction to form an easy-etch region including a component of the first phase extending in the first direction;
Removing an easy-etching region containing the first phase component from the composition film to form an etching-resistant pattern containing the second phase component extending in the first direction;
Forming a resist film on the etching resistant pattern;
Forming a pattern extending in a second direction intersecting the first direction on the resist film by electron beam drawing or light exposure; and
And a step of etching the substrate using a resist film patterned by electron beam or light exposure and an etching resistant pattern containing the second phase component as a mask.
前記磁性膜上にレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜に対して請求項8に記載の格子状パターンを有するインプリントモールドを用いてインプリントを行い、前記レジスト膜に格子状の凹部を形成することにより、凸部からなるレジストパターンを得る工程と、
前記レジストパターンをマスクとして前記磁性膜をエッチングし、格子状の溝で分離された磁性膜パターンを形成する工程と
を具備することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。 Forming a magnetic film on a medium substrate;
Forming a resist film on the magnetic film;
An imprint mold having the grid pattern according to claim 8 is imprinted on the resist film, and a grid pattern concave portion is formed in the resist film to obtain a resist pattern composed of convex portions. Process,
And a step of etching the magnetic film using the resist pattern as a mask to form a magnetic film pattern separated by lattice-like grooves.
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