JP2012064878A - パターン形成方法およびインプリント用モールドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】自己組織化材料を用いて製造されるパターンの高精度化を図ったパターンの形成方法，およびインプリント用モールドの製造方法を提供する。
【解決手段】実施形態のパターンの形成方法では，基板上に，第１の層，感光層を順に形成し，前記感光層の第１，第２の領域それぞれを第１，第２の露光量で露光し，第１の溶媒によって，第１の領域を溶解し，露出した第１の層をエッチングし，第２の溶媒によって，感光層の未露光の第３の領域を溶解し，自己組織化材料を第３の開口内に形成する。
【選択図】図６

Description

本発明の実施形態は，パターンの形成方法，およびインプリント用モールドの製造方法に関する。

電子部品製造における微細加工技術は高集積化のキーテクノロジーとして重要であり，近年ナノメートルサイズの加工が要求されてきている。半導体装置として，メモリーデバイス，ロジックデバイスとも，次世代素子においては20nm以下の加工が要求されている。しかし，従来半導体生産に用いられているフォトリソグラフィーの限界解像性は，光源の波長に依存するため，微細加工技術のブレイクスルーが求められている。

また，大容量記録媒体として用いられている磁気記録装置（HDD）の記録密度は年々増加し続けている。そして，テラビット級の高密度化を達成するために，パターンドメディアと呼ばれる，磁性膜を加工することにより信号品質の高い高記録密度媒体を作成する技術が検討されている。

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。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１０〜２０ｎｍ以下と，要求される加工サイズは半導体のトレンドの半分以下である。このような微細加工は，電子線での微細パターンの描画により実現可能である。しかし，これは加工に長時間を要し，加工された媒体は非常に高価なものとなる。１０ｎｍレベルのパターンで廉価な加工プロセスを確立することはバターンドメディアの開発において必須要件となる。

ここで，自己組織化材料，例えば，ブロックコポリマーの相分離を利用して，微細パターンを形成できる。

しかし，パターンドメディアを搭載した磁気記録装置において，データを書き込むための磁性ドットは，記録再生ヘッドによるデータの書き込みと読み取りを行うために，その位置が高精度で整列している必要がある。また記録再生ヘッドの位置決めに用いるサーボパターンも同一媒体面に作成する必要がある。
このように，ドットの配置の高精度化の要求を考慮すると，自己組織化材料を用いて製造されるパターンの精度は必ずしも十分なものとは言えない。

特開２００４−３４２２２６号公報 特開２００７−３１３５６８号公報

K. Naito et al., IEEE Trans. Magn., vol. 38, p. 1949

本発明の実施形態は，自己組織化材料を用いて製造されるパターンの高精度化を図ったパターンの形成方法，およびインプリント用モールドの製造方法を提供することを目的とする。

実施形態のパターンの形成方法では，第１及び第２の成分を含む自己組織化材料の前記第１の成分より前記第２の成分に大きな親和性を有する基板上に，前記第２の成分より前記第１の成分に大きな親和性を有する第１の層を形成する工程と，前記第1の層上に感光層を形成する工程と，前記感光層を第１の露光量で露光して形成された第１の領域と，前記第１の領域とは異なる領域に前記第１の露光量よりも大きな第２の露光量で露光された第２の領域と，前記第１の領域を囲み，かつ露光されていない第３の領域と，を形成する工程と，第１の溶媒によって，前記感光層の前記第１の領域を溶解して，前記第１の層の表面を露出する第１の開口を形成する工程と，前記第１の開口から露出した前記第１の層をエッチングして，前記基板の表面を露出し，かつ前記第１の開口と連通する第２の開口を形成する工程と，第２の溶媒によって，前記感光層の前記第３の領域を溶解して，前記第１の層の表面を露出し，第３の開口を形成する工程と，前記自己組織化材料を前記第３の開口内に充填することで，前記第１の成分に対応する第１の相と，前記第２の成分に対応し，前記第１の相に囲まれ，かつ少なくとも前記第２の開口に対応して配置される第２の相と，からなるパターンを前記第３の開口内に形成する工程と，前記パターンをマスクとして前記第１の層及び前記感光層，又は前記第１の相及び前記第２の相の何れか一方をエッチングすることで前記基板にパターンを転写する工程と，有する。

実施形態のパターン生成方法により製造されるパターンの一例を表す平面図である。 ビットパターンドメディアを用いた磁気記録再生装置の概略構成を例示する要部斜視図である。 アクチュエータアーム１５５および軸受部１５７の詳細を例示する斜視図である。 実施形態のパターン生成方法において用いられる露光用のパターンの一例を表す平面図である。 実施形態のパターン生成方法により製造される途中のパターンの一例を表す平面図である。 露光量と現像液の残膜率の関係を示すグラフである。 露光量と現像液の残膜率の関係を示すグラフである。 実施形態に係るパターン形成方法の手順の一例を表すフロー図である。 実施形態に係るパターン形成方法で形成中のパターンを表す平面図および断面図である。 実施形態に係るパターン形成方法で形成中のパターンを表す平面図および断面図である。 実施形態に係るパターン形成方法で形成中のパターンを表す平面図および断面図である。 実施形態に係るパターン形成方法で形成中のパターンを表す平面図および断面図である。 実施形態に係るパターン形成方法で形成中のパターンを表す平面図および断面図である。 実施形態に係るパターン形成方法で形成中のパターンを表す平面図および断面図である。 実施形態に係るパターン形成方法で形成中のパターンを表す平面図および断面図である。 実施形態に係るパターン形成方法で形成中のパターンを表す平面図および断面図である。 実施形態に係るパターン形成方法で形成中のパターンを表す平面図および断面図である。 実施形態に係るインプリントモールドを表す平面図および断面図である。 比較例に係るパターン形成方法の手順の一例を表すフロー図である。 比較例に係るパターン形成方法で形成中のパターンを表す平面図および断面図である。 比較例に係るパターン形成方法で形成中のパターンを表す平面図および断面図である。 比較例に係るパターン形成方法で形成中のパターンを表す平面図および断面図である。 比較例に係るパターン形成方法で形成中のパターンを表す平面図および断面図である。 比較例に係るパターン形成方法で形成中のパターンを表す平面図および断面図である。 比較例に係るパターン形成方法で形成中のパターンを表す平面図および断面図である。 比較例に係るパターン形成方法で形成中のパターンを表す平面図および断面図である。 比較例に係るパターン形成方法で形成中のパターンを表す平面図および断面図である。 比較例に係るパターン形成方法で形成中のパターンを表す平面図および断面図である。 実施形態に係る配線構造を表す斜視図である。 実施形態に係る配線構造を表す平面図である。 実施形態に係る配線構造の製造方法の手順の一例を表すフロー図である。 実施形態に係る配線構造の製造方法で形成中のパターンを表す平面図および断面図である。 実施形態に係る配線構造の製造方法で形成中のパターンを表す平面図および断面図である。 実施形態に係る配線構造の製造方法で形成中のパターンを表す平面図および断面図である。 実施形態に係る配線構造の製造方法で形成中のパターンを表す平面図および断面図である。 実施形態に係る配線構造の製造方法で形成中のパターンを表す平面図および断面図である。 実施形態に係る配線構造の製造方法で形成中のパターンを表す平面図および断面図である。 実施形態に係る配線構造の製造方法で形成中のパターンを表す平面図および断面図である。 実施形態に係る配線構造の製造方法で形成中のパターンを表す平面図および断面図である。 実施形態に係る配線構造の製造方法で形成中のパターンを表す平面図および断面図である。 実施形態に係る配線構造の製造方法で形成中のパターンを表す平面図および断面図である。 実施形態に係る配線構造の製造方法で形成中のパターンを表す平面図および断面図である。 実施形態に係る配線構造の製造方法で形成中のパターンを表す平面図および断面図である。

以下，図面を参照して実施形態を説明する。
図１は，本実施形態のパターン生成方法により製造されるパターンの一例を表す平面図である。図示しない基板上にドット１が配置されている。この例は，ビットパターンドメディアの磁性ドット作成のためのエッチングマスク用テンプレートである。サーボ領域２とデータ領域３にそれぞれ対応する領域Ａ１，Ａ２にドット１が配置される。後述のように，このテンプレートからビットパターンドメディアの磁性ドット作成用のエッチングマスクを作成できる。

図２Aは，ビットパターンドメディアを用いた磁気記録再生装置１５０を示す図である。

図２Aに示すように，磁気記録再生装置１５０は，ロータリーアクチュエータを用いた形式の装置である。同図において，記録用媒体ディスク１８０は，スピンドルモータ４に装着され，駆動装置制御部（図示せず）からの制御信号に応答するモータ（図示せず）により矢印Ａの方向に回転する。本実施形態に係る磁気記録再生装置１５０は，複数の記録用媒体ディスク１８０を備えたものとしても良い。

記録用媒体ディスク１８０が回転すると，サスペンション１５４による押付け圧力とヘッドスライダーの媒体対向面（ＡＢＳともいう）で発生する圧力とがつりあい，ヘッドスライダーの媒体対向面は，記録用媒体ディスク１８０の表面から所定の浮上量をもって保持される。

サスペンション１５４は，駆動コイル（図示せず）を保持するボビン部などを有するアクチュエータアーム１５５の一端に接続されている。アクチュエータアーム１５５の他端には，リニアモータの一種であるボイスコイルモータ１５６が設けられている。ボイスコイルモータ１５６は，アクチュエータアーム１５５のボビン部に巻き上げられた駆動コイル（図示せず）と，このコイルを挟み込むように対向して配置された永久磁石及び対向ヨークからなる磁気回路とから構成することができる。

アクチュエータアーム１５５は，軸受部１５７の上下２箇所に設けられたボールベアリング（図示せず）によって保持され，ボイスコイルモータ１５６により回転摺動が自在にできるようになっている。その結果，磁気記録ヘッドを記録用媒体ディスク１８０の任意の位置に移動できる。

ドットパターンは，図３に示す自己組織化材料配列用のパターンを用いて，図４のように自己組織化材料（例えば，ジブロックコポリマー）を配置することで形成できる。即ち，図３に示すように，基板上にガイドパターン４およびプレパターン５を形成する。

ガイドパターン４は，自己組織化材料が配置される領域Ａ１，Ａ２を設定するためのものである。ガイドパターン４は，領域Ａ１，Ａ２に対応する開口を有し，この開口内にプレパターン５が配置される。
プレパターン５は，自己組織化材料中のドット６（例えば，ジブロックコポリマーの第２相成分）の配置の基準となり，このドット６の構成成分と親和性を有する。
図４において，自己組織化材料中のドット６以外（例えば，ジブロックコポリマーの第１相成分）を除去することで，図１に示すドット１のパターンが形成される。

（パターンの形成に用いられる材料）
パターンの形成方法自体を説明する前に，パターンの形成に用いられる材料を説明する。

自己組織化材料は，第１，第２の相（成分）に分離し，これら第１，第２の相の配列パターンが，組成，温度等の条件により定まる材料である。自己組織化材料の一例として，ブロックコポリマー（ジブロックコポリマー等）を含む組成物を挙げることができる。この実施形態において，この組成物が，エッチング耐性の異なる２種類の相に分離する（例えば，相分離した第１の相の成分が，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，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），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。
なお，用語「ａｌｔ」は，交互に繰り返し単位を有するポリマーを意味する。即ち，ポリ（エチレン−ａｌｔ−プロピレン）は，その主鎖にエチレン単位とプロピレン単位とを交互に有するポリマーを意味するものとして理解される。

シリンダー配向性の高いブロックコポリマーとして，（１）液晶性メソゲン基が置換されたポリアクリレートと，（２）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ブロックコポリマーが挙げられる。

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（第１相または第２相の成分同士の間隔）を制御できる。

エッチング耐性の高い，一方のポリマー組成（例えば，第２の相成分）として，金属元素，例えばシリコンや鉄などを含むジブロックコポリマーを利用できる。例えば，シリコン化合物と有機組成ポリマーの共重合体（例えば，ポリスチレンとポリジメチルシロキサンとの共重合体，またはポリメチルメタクリレートとポリメタクリル酸のＰＯＳＳ（Polyhedral Oligomeric Silsesquioxane）エステル）などがジブロックコポリマーとして望ましい。

基板１１は，自己組織化材料の第１の相成分より第２の相成分に大きな親和性を有する材料を少なくともその表面に有する。基板１１は，例えば各種メタル基板，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。また基板１１として各種メタル基板，ガラス基板，およびシリコン基板などの上に，磁性体，半導体，絶縁膜，導電膜などからなる薄膜を形成した基板を用いてもよい。すなわち，基板材料を直接加工して，基板１１を形成できる。あるいは，基板に薄膜を形成して，基板１１とすることもできる。
後述のように，基板材料と機能性材料は，自己組織化材料の第１，第２の相成分との親和性を考慮して，適宜に組み合わせて用いられる。

機能性材料は，自己組織化材料（例えば，ジブロックコポリマー等のブロックコポリマー）の第２の相成分より第１の相成分に大きな親和性を有する材料である。機能性材料として，例えば，自己組織化材料中のジブロックコポリマーの２つの成分の一方からなるホモポリマーが挙げられる。

また，自己組織化材料に含まれるジブロックコポリマーの第１の相の成分が，親水性の比較的高いポリマー成分（たとえば，ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ），ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）など）である場合，広く親水性材料一般（Ｓｉや，ＳＯＧ（Spin on Glass），フェノール系レジスト材料など）を機能性材料として利用できる。この場合，基板材料として例えばＳｉＮを選択し，Ｓｉや，ＳＯＧ，フェノール系レジスト材料などの機能性材料を機能性膜として成膜して，利用できる。

既述のように，ドット１は，基板全面には配置されず，特定の領域（例えば，領域Ａ１，Ａ２）内にのみ配置されている。このパターンの精度を確保するには，（１）特定の領域の位置精度，（２）特定の領域に対するドット１の相対的な位置精度の双方が求められる。後述のように，本実施形態では，この精度を確保するために，後述のように，レジストを２段階に露光する。

図５Ａおよび図５Ｂは，レジストのＥＢ露光量と現像後のレジストの残膜率の関係の一例を示すグラフである。
露光量１で露光されたレジストは，主鎖が切断されることで分子量が低下し，現像液（溶媒）による除去（溶解）が容易となる（ポジレジスト）。一方，露光量１より大きな露光量２で露光されたレジストは，クロスリンクにより架橋され，現像液による除去が困難となる（ネガレジスト）。即ち，このレジストは，露光量によりポジ・ネガ両方の特性を具現できる。

図５Ａに示すように，現像液Ａは，露光量１の範囲でのみ，レジストを溶解する（未露光および露光量２の範囲において，レジストを溶解しない）。図５Ｂに示すように，現像液Ｂは，未露光および露光量１の範囲でレジストを溶解する（露光量２の範囲において，レジストを溶解しない）。即ち，露光量２の範囲では，現像液Ａはもとより，現像液Ｂもレジストを溶解しない。

レジストが，露光量１，２（第１，第２の露光量）で２段階に露光されることで，レジスト上に第１，第２の露光量で露光された第１，第２の領域，未露光の第３の領域が生じる。
２段階に露光後に，レジストを現像液Ａで現像することで，第１の領域が除去される。
その後に，レジストを現像液Ｂで現像することで，第３の領域が除去される。即ち，第２の領域はレジストの分子が架橋しているため，溶解せず，現像液Ｂにより未露光部（第３の領域）のみが溶解，除去される。現像液Ｂとして，レジスト塗布に使用されるレジスト溶媒を利用できる。

このような関係にあるレジスト，現像液Ａ，Ｂの組み合わせとして，ＰＭＭＡ（polymenthyl methacrylate）レジスト，ＩＰＡ（isopropyl alcohol）（現像液Ａ），ＭＩＢＫ(methyl isobutyl ketone) （現像液Ｂ）が挙げられる。

（パターン形成方法）
図６および図７Ａ〜図７Ｉを参照して，実施形態に係るパターンの形成方法を説明する。
なお，図７Ａ〜図７Ｉの（ａ），（ｂ）はそれぞれ平面図および断面図である。断面図は，平面図のＸ−Ｘで切断した状態を表す。これは，後述の図１０Ａ〜図１０Ｉ，図１４Ａ〜図１４Ｌおいても同様である。

（１）基板１１上への機能性層１２の形成（ステップＳ１１および図７Ａ）
基板１１上にブロックコポリマーの配向を制御する機能性層１２を形成する。

（２）機能性層１２上へのレジスト層１３の形成（ステップＳ１２および図７Ｂ）
露光量によりポジ・ネガ両方の特性を具現できるレジスト層１３を機能性層１２上に塗布，乾燥する。

（３）レジスト層１３の露光（ステップＳ１３，Ｓ１４および図７Ｃ，図７Ｄ）
次のように，レジスト層１３を２段階に露光する。
・レジスト層１３に露光量１でドットパターン１４（第１の領域）を描画する（ステップＳ１３および図７Ｃ参照）。このときのパターンのピッチは後に用いる自己組織化材料の相分離ピッチ（第２の相同士の間隔）の整数倍であることが望ましい。相分離ピッチの安定性を保持するためである。後述のステップＳ１５，Ｓ１６によって，このドットパターン１４に対応して，自己組織化材料の第２の相との親和性が確保されることによる。

・次に，レジスト層１３がネガ化する露光量２でガイドパターン１５（第２の領域）を描画する（ステップＳ１４および図７Ｄ参照）。ドットパターン１４（第１の領域）およびガイドパターン１５（第２の領域）以外の領域（第３の領域）は未露光の状態で保持される。この第３の領域は，ドットパターン１４を囲み，後述のように，自己組織化パターン１９が形成される。

（４）レジスト層１３の第１の領域の除去（ステップＳ１５および図７Ｅ）
描画装置より取り出した基板１１を現像液Ａで現像することにより，露光量１で描画したパターン１４（第１の領域）を現像し，ビット整列のためのホールパターン１６を形成する。

（５）機能性層１２のエッチング（ステップＳ１６および図７Ｆ）
レジスト層１３をマスクとして，ホールパターン１６の底部にある機能性層１２をエッチングし，基板１１の表面が露出され，自己組織化材料の第２の相と親和性のあるパターン１７を形成する。

（６）レジスト層１３の第３の領域の除去（ステップＳ１７および図７Ｇ）
さらに，現像液Ｂにより未露光部（第３の領域）を現像することで，基板１１が露出した微細ドットパターンを囲む，凹部１８（第３の領域）を形成する。

（７）自己組織化パターン１９の形成（ステップＳ１８および図７Ｈ）
凹部１８内に自己組織化材料を塗布するなどにより充填することで，自己組織化パターン１９を得ることができる。自己組織化パターン１９は，第1相１９ａおよび第1相１９ａ中に相分離して配置される第２相１９ｂを有する。

第２相１９ｂは，基板１１との親和性の関係で，パターン１７に対応して形成される。また，第２相１９ｂ自身の配列パターンに起因して，パターン１７と直接には対応しない第２相１９ｂも形成される。即ち，パターン１７上およびパターン１７間それぞれに第２相１９ｂが配置される。

なお，図７Ｈにおいて，第２相１９ｂの一部を破線で表している。これは，第２相１９ｂの一部が線Ｘ−Ｘの断面上には配置されていないことを表す。後述の図７Ｉ，図８，図１０Ｈ，図１０Ｉも同様に，破線で表された対象物は線Ｘ−Ｘの断面上には配置されていない。

（８）自己組織化パターン１９の第１相１９ａの除去（ステップＳ１９および図７Ｉ）
レジスト層１３が有機物で構成され，自己組織化パターン１９のドット構造（第２相１９ｂ）がＳｉなどの金属元素を含有すると，異方性酸素エッチングにより，第１相１９ａおよびレジスト層１３の第２の領域を除去し，ドットマスクパターン（第２相１９ｂ）のみを基板１１に保持できる。

第２相１９ｂが，第１相１９ａより酸素エッチングされ難いことで，酸素エッチング後に，第２相１９ｂが残存する。また，第２相１９ｂがマスクとして機能することで，第２相１９ｂの直下の領域において，第１相１９ａおよび機能性層１２が残存する。

図８に図７Ｉに示す自己組織化ドットから作成されたインプリントモールドを示す。インプリントモールドは，例えば，次のようにして作成できる。
（１）図７Ｉの自己組織化ドットをマスクとして基板を加工（例えば，Ｓｉ基板をエッチング）し，インプリントモールドを作成できる。即ち，加工した基板自体をインプリントモールドとして利用できる。

ここで，基板１１と機能層１２の間にエッチングマスク形成層を付加した基板を用いてＳ１１からＳ１９のステップを行い，得られた自己組織化ドットをエッチングマスク層に転写して基板を加工しても良い。マスク形成層に基板とのエッチング選択比の大きな材料を用いることで，アスペクト比の大きなインプリントモールドを作成できる。この場合，

（２）加工した基板への電鋳（電気めっき）によって，基板にＮｉ等の金属層を形成し，インプリントモールドとしても良い。加工された基板をそのままインプリントモールドとする場合に比べて，耐久性が向上し，複製により量産への対応が可能など工業的価値が高くなる。

（３）また，自己組織化ドットの形状を樹脂等に転写してインプリントモールドを作成してもよい。例えば，光硬化性組成物に自己組織化ドットを押しつけた状態で，光を照射して光硬化性組成物を硬化させる。この結果，光硬化性組成物は，自己組織化ドットと対応する凹部を有する。そして，光硬化性組成物を電鋳することで，この凹部に対応する突起を有する金属層が形成される。その後に，金属層を保持する保持層を付加し，光硬化性組成物を溶媒等で溶解することで，自己組織化ドットに対応する形状の金属層／保持層がインプリントモールドとして形成される。

（比較例）
本実施形態の比較例につき説明する。
図９および図１０Ａ〜図１０Ｉを参照して，比較例に係るパターン形成方法を説明する。
（１）基板１１上への機能性層１２の形成（ステップＳ１１ｘおよび図１０Ａ）

（２）機能性層１２上への第１のレジスト層１３ｘの形成（ステップＳ１２ｘおよび図１０Ｂ）
ポジの第１のレジスト層１３ｘを機能性層１２の上に塗布，乾燥する。

（３）第１のレジスト層１３ｘの第１の領域の露光（ステップＳ１３ｘおよび図１０Ｃ）による露光領域１４の形成

（４）第１のレジスト層１３ｘの第１の領域の除去（ステップＳ１５ｘおよび図１０Ｄ）によるホールパターン１６の形成

（５）ホールパターン１６底部の機能性層１２のエッチング（ステップＳ１６ｘおよび図１０Ｅ）

（６）第１のレジスト層１３ｘの除去および機能性層１２上への第２のレジスト層１３ｙの形成（ステップＳ１６１，Ｓ１６２および図１０Ｆ）
第１のレジスト層１３ｘを除去し，ネガの第２のレジスト層１３ｙを機能性層１２の上に塗布，乾燥する。

（７）第２のレジスト層１３ｙの第２の領域の露光および第３の領域の除去（ステップＳ１４ｘ，Ｓ１７ｘおよび図１０Ｇ）による溝部１８の形成

（８）溝部１８への自己組織化パターン１９の形成（ステップＳ１８ｘおよび図１０Ｈ）

（９）自己組織化パターン１９の第１相１９ａの除去（ステップＳ１９ｘおよび図１０Ｉ）

この比較例では，第１，第２のレジスト層１３ｘ，１３ｙを用い，これらそれぞれに対して，１回のみ露光している。この結果，第１，第２のレジスト層１３ｘ，１３ｙそれぞれで露光した第１，第２の領域にずれが生じやすくなる（アライメントのずれ）。なお，この詳細は，比較例１で説明する。

以上のように，本実施形態によれば，データ部に整列した磁性ドットに対し，より正確にリードライトができるビットパターンドメディア（ＢＰＭ）を作製できる。

（１）自己組織化材料による作製において，ビット位置制御用パターンとサーボガイド用非磁性領域作成のプレパターンをＥＢ（電子ビーム）により同時に作製することにより，データ部とサーボ部の位置精度が高いビットパターンドメディア（ＢＰＭ）のテンプレートを作成できる。

（２）テンプレートを基板に転写して，データ部とサーボ部の位置精度が高いナノインプリント用モールドを作成できる。このモールドを用いて，ビットパターンドメディアの磁性パターン形成マスクのデータ部とサーボ部を一度のインプリントで，高精度に作成できる。

（配線パターン形成方法）
また，図１１，図１２に示す配線構造を作成するプロセスを図１３，図１４Ａ〜図１４Ｌに示す。この配線構造は，下層配線２２，上層配線３１がコンタクト３２で接続されている。
本実施形態によれば，下層配線２２に対し上部配線３１と精度の高い微細なコンタクト３２が作成可能である。

（１）基板２１への下層配線２２の形成（ステップＳ２１，および図１４Ａ）
基板２１上に下層配線２２を形成する。例えば，基板２１にスパッタリング等で金属層を形成し，レジスト等をマスクとして，この金属層をエッチングすることで，下層配線２２を形成できる。

（２）機能性層２３およびレジスト層２４の形成（ステップＳ２２，および図１４Ｂ）
下層配線２２を作成した基板に機能性層２３と露光量によりポジ・ネガ両方の特性を具現できるレジスト層２４を形成する。

（３）レジスト層２４の露光（ステップＳ２３，Ｓ２４および図１４Ｃ，図１４Ｄ）
次のように，レジスト層２４を２段階に露光する。
・プレパターン２４ａ（レジスト層２４の第１の領域）の第１の光量での露光（ステップＳ２３および図１４Ｃ参照）
レジスト層２４のコンタクトホール位置に，自己組織化整列用のプレパターン２４ａを露光量１で描画する。

・ガイドパターン２４ｂ（レジスト層の第２の領域）の第２の光量での露光（ステップＳ２４，および図１４Ｄ）
レジスト層２３がネガ化する露光量２で，上層配線３１を形成するためのガイドパターン２４ｂを描画する。プレパターン２４ａ（第１の領域）およびガイドパターン２４ｂ（第２の領域）以外の領域（第３の領域）２４ｃは未露光の状態で保持される。

（４）ホールパターン２５の形成（レジスト層２３の第１の領域の除去）（ステップＳ２５，および図１４Ｅ）
現像液Ａによりプレパターン２４ａを現像し，コンタクトホール位置決めのホールパターン２５を作成する。

（５）親和性パターンの形成（機能性層のエッチング）（ステップＳ２６，および図１４Ｆ）
エッチングにより機能性膜２２の一部を除去し，ジブロックの一方の組成に親和性のあるパターンを作成する。

（６）上部配線パターン２７の形成（レジスト層２３の第３の領域の除去）（ステップＳ２７，および図１４Ｇ）
現像液Ｂで未露光部分を除去し，上部配線用パターン２７を作成する。

（７）自己組織化パターン２８の形成（ステップＳ２８，および図１４Ｈ）
自己組織化材料を塗布し，自己組織化パターン２８を形成する。自己組織化パターン２８は，第1相２８ａおよび第1相２８ａ中にシリンダーに相分離して配置される第２相２８ｂを有する。

（８）コンタクトホールパターン２９の形成（第２相２８ｂの除去）（ステップＳ２９，および図１４Ｉ）
エッチングにより第２相２８ｂを除去し，コンタクトホールパターン２９を作成する。

（９）自己組織化材料の除去（ステップＳ３０，および図１４Ｊ）
適当な溶媒により残った自己組織化材料を除去し，上部配線パターンライン溝３０とコンタクトホールパターンを作成する。

（１０）配線の形成（ステップＳ３１，Ｓ３２，および図１４Ｋ，図１４Ｌ）
上部配線・コンタクトホールへメタルを埋め込み，レジスト層２３を剥離することで，上配線３１，コンタクト３２を形成する。等間隔で配列された下層配線２２，上層配線３１の交差部でコンタクト３２接合された回路構造を作成できる。

なお，たとえば，上記構造でコンタクト３２に導電性メタルの代わりに電子励起発光素子材料を用いると，パッシブマトリクスディスプレイとすることができる。

以下，実施例を示す。既述のように，上記実施形態に係るパターンの形成方法は，ビットパターンドメディアおよび半導体素子の作成を含む微細加工技術一般に適用可能である。

（実施例１）
（１）末端が水酸基のポリスチレンをシリコン基板に塗布し，１４０℃で３０時間加熱後，トルエンで洗浄し余剰のポリスチレンを除去することでシリコン基板上にポリスチレンの薄膜を形成した（基板１１への機能性層１２の形成）。

（２）シリコン基板のポリスチレンの薄膜上にＰＭＭＡレジストをスピンコートで塗布した（レジスト層１３の形成）。

（３）ＰＭＭＡレジストの膜を形成したシリコン基板を加速電圧３０ｋｅＶのＥＢ（電子ビーム）露光装置にセットし，電子線で描画，露光した。３４ｎｍピッチの正三角形のドットパターンを１辺２５μｍのエリアに露光量１ｍＣ／ｃｍ^２（露光量１）で描画後，幅５０ｎｍ，長さ２５μｍのガイドパターンを露光量２Ｃ／ｃｍ^２（露光量２）にて描画した（レジスト層１３の露光）。

（４）ＥＢ露光装置から基板を取り出し，イソプロピルアルコール（現像液Ａ）で現像し，ポジのドットパターンを得た（第１の領域の除去）。

（５）酸素エッチングで，先に生成したポリスチレン薄膜を除去し，Ｓｉ基板表面がドット上に露出したポリスチレン薄膜のパターンを得た（機能性層１２のエッチング）。

（６）次に，ＭＩＢＫ(methyl isobutyl ketone)で現像し，未露光部を除去した（レジスト層１３の第３の領域の除去）。露光量２で描画した領域はネガ化しておりネガパターンで構成されたガイド溝を作成した。

（７）次に自己組織化材料であるＰＳ−ＰＤＭＳ(poly styrene-polydimethylsiloxane)をガイド内に塗布し，アニール処理を施すことによりガイド内のみにＰＳ−ＰＤＭＳのドットパターンを得ることが出来た（自己組織化パターンの形成）。このとき用いたＰＳ−ＰＤＭＳの分子量は，ＰＳ＝１１．７ｋ，ＰＤＭＳ＝２．９ｋであった。

（８）続いて，酸素プラズマでエッチングすることにより，ネガ化したＰＭＭＡガイドとＰＳ−ＰＤＭＳのＰＳマトリクスとを除いた（自己組織化パターンの第１相の除去）。その結果，１７ｎｍピッチのＰＤＭＳドットパターンのみをガイド溝パターン領域に作成することができた。

（実施例２）
実施例１で作成したＰＳ−ＰＤＭＳのパターンをマスクとして，ＳＦ_６と酸素の１：１混合ガスで，シリコン基板をプラズマエッチングした。所望位置・領域のみにドットのあるシリコンモールドが作成された。

（実施例３）
図１１，図１２に示す配線構造を作成した。
（１）基板上に，ライン幅６０ｎｍ，１８０ｎｍピッチで平行に配置されるメタル配線を形成した（基板２１への下層配線の形成）。

（２）メタル配線が形成される基板上に，末端が水酸基のポリスチレンを塗布し，１４０℃で３０時間過熱後，トルエンで洗浄し余剰のポリスチレンを除去することで基板上にポリスチレンの薄膜を形成した。さらに，その上にＰＭＭＡレジストをスピンコート塗布した（基板２１への機能性層２２およびレジスト層２３の形成）。

（３）ＰＭＭＡレジストの膜を形成したシリコン基板を加速電圧３０ｋｅＶのＥＢ（電子ビーム）露光装置にセットし，電子線で描画，露光した（レジスト層２３の露光）。Ｘ方向，Ｙ方向それぞれの間隔Ｌ１，Ｌ２（図１４Ｅ参照）がそれぞれ２６０ｎｍ，１８０ｎｍで直径３０ｎｍのドットのパターンを露光量１ｍＣ／ｃｍ^２（露光量１）で描画した。その後，幅Ｗ（図１４Ｅ参照）が２００ｎｍのガイドパターンを露光量２Ｃ／ｃｍ^２（露光量２）にて描画した。

（４）基板を取り出し，イソプロピルアルコールで現像し，ポジのドットパターンを得た（ホールパターン２５の形成）。

（５）酸素エッチングで，先に生成したポリスチレン薄膜を除去し，Ｓｉ基板表面がドット上に露出したポリスチレン薄膜のパターンを得た（親和性パターンの形成）。

（６）次に，ＭＩＢＫで現像し，未露光部を除去した。露光量２で描画した領域はネガ化しておりネガパターンで構成されたガイド溝を作成した（上部配線パターン２７の形成）。

（７）次に自己組織化材料であるＰＳ−ＰＭＭＡをガイド内に塗布し，１８０℃で３０時間アニール処理を施すことによりガイド内のみにＰＭＭＡシリンダーが基板に垂直配向したパターンを得ることが出来た（自己組織化パターン２８の形成）。このとき用いたＰＳ−ＰＤＭＳの分子量は，ＰＳ＝１６６．２ｋ，ＰＤＭＳ＝４２ｋであった。

（８）続いて酸素プラズマでエッチングすることにより，自己組織化ＰＭＭＡ相をエッチングにより除去し，露出した下層配線へのコンタクトホールを作成した（コンタクトホールパターン２９の形成）。

（９）さらに基板をトルエン溶媒で洗浄することによりＰＳ−ＰＭＭＡのＰＳマトリクスを除いた（自己組織化材料の除去）。

（１０）ライン溝とコンタクトホールへスパッタによりＮｉを埋め込み，図１２に示すコンタクトホールで接続されたマトリクス回路を得た（配線の形成）。

（比較例１）
比較例１は，既述の図１３の手順でドットパターンを形成する。
実施例1において，ドットパターンを露光量１で描画後，基板を取り出し，イソプロピルアルコールで現像しポジのドットパターンを得た。

酸素エッチングで，先に生成したポリスチレン薄膜を除去し，Ｓｉ基板表面がドット上に露出したポリスチレン薄膜のパターンを得た。

次に，ネガ型有機レジストを塗布し，再度ＥＢ描画によりガイドパターンを描画した。

現像液Ｃで現像後ガイドパターンと先に描画したドットパターンの位置をＡＦＭ（Atomic Force Microscope）で観察すると，先に描画したドットパターンの位置とガイドの位置が設計に比較し10ｎｍずれていることがわかった。

このように，第１，第２のレジスト層それぞれを形成し，露光すると，それぞれの露光のパターンがずれ，精度の低下を招くことになる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが，これらの実施形態は，例として提示したものであり，発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は，その他の様々な形態で実施されることが可能であり，発明の要旨を逸脱しない範囲で，種々の省略，置き換え，変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は，発明の範囲や要旨に含まれるとともに，特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…ドット，２…サーボ領域，３…データ領域，４…ガイドパターン，５…プレパターン，６…ドット，１１…基板，１２…機能性層，１３…レジスト層，１４…ドットパターン，１５…ガイドパターン，１６…ホールパターン，１７…パターン，１８…領域，１９…自己組織化パターン，１９ａ 第１の相，１９ｂ 第２の相，２１…基板，２２…下層配線，２３…プレパターン，２４…ガイドパターン，２５…ホールパターン，２７…上部配線パターン，２８…自己組織化パターン，２９…コンタクトホールパターン，３０…上部配線パターンライン溝，３１…上部配線，３２…コンタクト

Claims (5)

1. 第１及び第２の成分を含む自己組織化材料の前記第１の成分より前記第２の成分に大きな親和性を有する基板上に，前記第２の成分より前記第１の成分に大きな親和性を有する第１の層を形成する工程と，
   前記第1の層上に感光層を形成する工程と，
   前記感光層を第１の露光量で露光して形成された第１の領域と，前記第１の領域とは異なる領域に前記第１の露光量よりも大きな第２の露光量で露光された第２の領域と，前記第１の領域を囲み，かつ露光されていない第３の領域と，を形成する工程と，
   第１の溶媒によって，前記感光層の前記第１の領域を溶解して，前記第１の層の表面を露出する第１の開口を形成する工程と，
   前記第１の開口から露出した前記第１の層をエッチングして，前記基板の表面を露出し，かつ前記第１の開口と連通する第２の開口を形成する工程と，
   第２の溶媒によって，前記感光層の前記第３の領域を溶解して，前記第１の層の表面を露出し，第３の開口を形成する工程と，
   前記自己組織化材料を前記第３の開口内に充填することで，前記第１の成分に対応する第１の相と，前記第２の成分に対応し，前記第１の相に囲まれ，かつ少なくとも前記第２の開口に対応して配置される第２の相と，からなるパターンを前記第３の開口内に形成する工程と，
   前記パターンをマスクとして前記第１の層及び前記感光層，又は前記第１の相及び前記第２の相の何れか一方をエッチングすることで前記基板にパターンを転写する工程と，
   を有することを特徴とするパターンの形成方法。
2. 前記感光層がＰＭＭＡを含む
   ことを特徴とする請求項１記載のパターンの形成方法。
3. 前記第１，第２の成分が，互いに異なるポリマー成分であり，
   前記自己組織化材料が，前記第１，第２の成分が結合されたブロックコポリマーである
   ことを特徴とする請求項１記載のパターンの形成方法。
4. 前記第２の成分が，シリコンを含有するポリマー成分である
   ことを特徴とする請求項１記載のパターンの形成方法。
5. 第１及び第２の成分を含む自己組織化材料の前記第１の成分より前記第２の成分に大きな親和性を有する基板上に，前記第２の成分より前記第１の成分に大きな親和性を有する第１の層を形成する工程と，
   前記第1の層上に感光層を形成する工程と，
   前記感光層を第１の露光量で露光して形成された第１の領域と，前記第１の領域とは異なる領域に前記第１の露光量よりも大きな第２の露光量で露光された第２の領域と，前記第１の領域を囲み，かつ露光されていない第３の領域と，を形成する工程と，
   第１の溶媒によって，前記感光層の前記第１の領域を溶解して，前記第１の層の表面を露出する第１の開口を形成する工程と，
   前記第１の開口から露出した前記第１の層をエッチングして，前記基板の表面を露出し，かつ前記第１の開口と連通する第２の開口を形成する工程と，
   第２の溶媒によって，前記感光層の前記第３の領域を溶解して，前記第１の層の表面を露出し，第３の開口を形成する工程と，
   前記自己組織化材料を前記第３の開口内に充填することで，前記第１の成分に対応する第１の相と，前記第２の成分に対応し，前記第１の相に囲まれ，かつ少なくとも前記第２の開口に対応して配置される第２の相と，からなるパターンを前記第３の開口内に形成する工程と，
   前記パターンをマスクとして前記第１の層及び前記感光層，又は前記第１の相及び前記第２の相の何れか一方をエッチングすることで前記基板にパターンを転写する工程と，
   前記パターンが転写された基板を型としてインプリント用モールドを形成する工程と，
   を有することを特徴とするインプリントモールドの製造方法。

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