JP5904981B2 - パターン形成方法、磁気記録媒体の製造方法、及び磁気記録媒体 - Google Patents
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Description
島状ポリマー相を取り囲む連続した第1の海状ポリマー相とを含む第1の海島相を形成し
、
該第1の島状ポリマー相をマスクとして該第1の海状ポリマー相のエッチングを行い、
該被加工層に第1の凸パターンを形成する工程、
該第1の凸パターン、及び該第1の凸パターン上に設けられた第1の島状ポリマー相を
有する被加工層上に、第2のジブロックコポリマー層を形成し、
該第2のジブロックコポリマー層を相分離させて、該第1の島状ポリマー相とは異なる
位置に配置された第2の島状ポリマー相と該第2の島状ポリマー相を取り囲む連続した第
2の海状ポリマー相とを含む第2の海島相を形成し、
該第2の島状ポリマー相をマスクとして該第2の海状ポリマー相のエッチングを行い、
該第1の凸パターンが形成された被加工層に第2の凸パターンをさらに形成し、該第1の
凸パターン密度より高い密度を有する高密度パターンを形成する工程、及び
前記第1の凸パターン、及び前記第2の凸パターン有する被加工層上に、第3のジブロ
ックコポリマー層を形成し、該第3のジブロックコポリマー層を相分離せしめ、該第1の
凸パターン及び該第2の凸パターンとは異なる位置に配置された第3の島状ポリマー相と
該第3の島状ポリマー相を取り囲む連続した第3の海状ポリマー相とを含む第3の海島相
を形成し、
該第3の島状ポリマー相をマスクとして該第3の海状ポリマー相のエッチングを行い、
該第1の凸パターン及び該第2の凸パターンが形成された被加工層上に第3の凸パターン
を形成し、前記高密度パターンの密度をさらに高くする工程を具備することを特
徴とするパターン形成方法が提供される。
相分離形状を発現させるアニール工程について説明する。
(kB:Boltzmann定数、T:絶対温度、M:分子量、ν:定数)
拡散係数は、温度つまりプロセス温度に比例し、分子量に反比例する性質がある。そのため、分子量の大きな高分子の場合、拡散係数が低下し、相分離に必要な時間が長くなる問題がある。そのため、高分子の分子量が大きい材料に対しては、プロセス温度を上げることで、拡散係数を増加させることができ、相分離工程の長時間化の問題を解決することができる。
選択するジブロックコポリマーとしては、エッチング後のドット直径がピッチの1/√3未満にすることができる。
図1を参照して、第1の実施形態に係るパターン形成方法を説明する。
予め、基板1は、実験に供する前にUV洗浄機で10分間洗浄を行った後、末端にヒドロキシル基を有するPSを滴下し、スピンコートにより塗布膜を形成した。その後、真空雰囲気下で170℃20時間熱処理を行い、基板1上にPSの化学吸着層を形成した。その後、基板にPGMEAを滴下し、化学吸着に使用されなかった余剰なPSを溶解させるとともに、基板の洗浄を行った。その後、溶媒を振り切り回転により揮発させ、図1(a)に示すように、表面にPSの化学吸着層2を有する基板1を得た。化学吸着層2の膜厚は、PSの分子量で制御することができ、本実施例ではPSの分子量5,000のものを使用し、膜厚3.5nmの化学吸着層2を形成した。
次に、導結合プラズマ(ICP)RIE装置をもちいてミクロ相分離で発現したパターンのガイド化を行った。まず、プロセスガスとしてCF4を用い、第1のジブロックコポリマー層3表面に形成される最表面相17のエッチングを行った。チャンバー圧を0.1Paとし、コイルRFパワーおよびプラテンRFパワーをそれぞれ100Wおよび2Wとし、エッチング時間を10秒とした。続いて、PSで構成される連続した海状ポリマー相5aをプロセスガスとして酸素を用い、エッチングを行った。チャンバー圧を0.1Paとし、コイルRFパワーおよびプラテンRFパワーをそれぞれ50Wおよび15Wとし、エッチング時間を100秒としエッチングをした。これにより、図1(c)に示すように、エッチングにより変質した第1のジブロックコポリマーの島状ポリマー相4bと連続した海状ポリマー相5bを有する複数の第1の凸パターン6を含む第1のジブロックコポリマーガイド90を形成した。
図1(d)に示すように、第1の凸パターン6を有する基板1上に第1のジブロックコポリマー層形成工程で作製した第1のジブロックコポリマー塗布液と同様に塗布液を用い、第2のジブロックコポリマー層7を形成した。膜厚は20nmとし、真空雰囲気下で170℃20時間の熱処理を施すことでPDMSが島状ポリマー相8a、PSが連続した海状ポリマー相9aとなるミクロ相分離構造を発現させた。さらに表面に表面エネルギーの小さいPDMS層17が形成される。
第1および第2の凸パターン6,11を有する基板1上に、第1のジブロックコポリマー層形成工程で作製した第1のジブロックコポリマー層塗布液と同様の第3のジブロックコポリマー層塗布液を用い、第3のジブロックコポリマー層13を形成した。膜厚は20nmとし、真空雰囲気下で170℃20時間熱処理を施し、図1(f)に示すように、PDMSが島ポリマー相14a、PSが連続した海状ポリマー相15aとなるミクロ相分離構造を発現させた。さらに表面にPDMS層17が形成される。
実施例1と同じ基板1および第1のジブロックコポリマー塗布液を用いた。表面処理を施した基板上に、膜厚が38nmおよび55nmとなるように第1のジブロックコポリマー層を形成した。その後、170℃20時間の熱処理を施すことで、PDMSが島状ポリマー相、PSが連続した海状ポリマー相となるミクロ相分離構造を発現させた。
図6に、実施形態に係るパターン形成方法の他の例を説明するための模式図を示す。
複合基板40として、シリコン基板1上にカーボン層とシリコン層を三回積層し、カーfボン層18−1、シリコン層19−1,カーボン層18−2、シリコン層19−2,カーボン層18−3、及びシリコン層19−3を積層したハードマスクを形成したものを用意した。製膜にはDCマグネトロンスパッタ装置(キヤノンアネルバ社製C−3010)を使用し、カーボン層18−1、シリコン層19−1,カーボン層18−2、シリコン層19−2,カーボン層18−3、及びシリコン層19−3の膜厚をそれぞれ10nm、5nmとした。ハードマスクの各層の膜厚は使用するジブロックコポリマーのピッチの半分程度にするのが好ましいが、基板表面に形成する化学吸着層の膜厚や材料により適宜最適な膜厚を選択してもよい。
次に、導結合プラズマ(ICP)RIE装置をもちいてミクロ相分離で発現したパターンのガイド化を行った。まず、プロセスガスとしてCF4を用い、第1のジブロックコポリマー層3表面に形成されるPDMS層17のエッチングを行った。チャンバー圧を0.1Paとし、コイルRFパワーおよびプラテンRFパワーをそれぞれ100Wおよび2Wとし、エッチング時間を10秒とした。
第1のガイドパターンを有する基板40上に、末端にヒドロキシル基を有するPSを滴下し、スピンコートにより塗布膜を形成した。その後、真空雰囲気下で170℃20時間熱処理を行い、基板40上にPSの化学吸着層2を形成した。その後、基板にPGMEAを滴下し、化学吸着に使用されなかった余剰なPSを溶解させるとともに、基板の洗浄を行った。その後、溶媒を振り切り回転により揮発させ、表面にPSの化学吸着層2を有する基板40を得た。PSの化学吸着層を形成しない場合、相分離後の形状として、基板とジブロックコポリマー層にPDMSからなる相分離層が形成されるため、基板上に形成する第2のジブロックコポリマー層の膜厚を厚くする必要がある。
第1および第2のハードマスクパターン24−2,25−2を有する基板40上に、末端にヒドロキシル基を有するPSを滴下し、スピンコートにより塗布膜を形成した。その後、真空雰囲気下で170℃20時間熱処理を行い、基板上にPSの化学吸着層2を形成した。その後、基板にPGMEAを滴下し、化学吸着に使用されなかった余剰なPSを溶解させるとともに、基板の洗浄を行った。その後、溶媒を振り切り回転により揮発させ、表面にPSの化学吸着層を有する基板を得た。
実施例3では、実施例2と同様のポリマーを使用し、作製した相分離パターンを磁気記録媒体へ転写するプロセスを示す。
その後の工程は実施例2と同様にして、図7(a)に示すように、剥離層43上にパターン密度が3倍となるハードマスクパターン102を形成した。なお、図6(g)に示した密度が3倍のハードマスクパターンを形成するエッチング時間は35秒とした。
Claims (9)
- 被加工層上に、互いに相溶しない2種類のポリマー鎖を有する第1のジブロックコポリ
マー層を形成し、
該第1のジブロックコポリマー層を相分離させて、第1の島状ポリマー相と、該第1の
島状ポリマー相を取り囲む連続した第1の海状ポリマー相とを含む第1の海島相を形成し
、
該第1の島状ポリマー相をマスクとして該第1の海状ポリマー相のエッチングを行い、
該被加工層に第1の凸パターンを形成する工程、
該第1の凸パターンを有する被加工層上に、第2のジブロックコポリマー層を形成し、
該第2のジブロックコポリマー層を相分離させて、該第1の凸パターンとは異なる位置
に配置された第2の島状ポリマー相と該第2の島状ポリマー相を取り囲む連続した第2の
海状ポリマー相とを含む第2の海島相を形成し、
該第2の島状ポリマー相をマスクとして該第2の海状ポリマー相のエッチングを行い、
該第1の凸パターンが形成された被加工層に第2の凸パターンをさらに形成し、該第1の
凸パターン密度より高い密度を有する高密度パターンを形成する工程、及び
前記第1の凸パターン、及び前記第2の凸パターン有する被加工層上に、第3のジブロ
ックコポリマー層を形成し、該第3のジブロックコポリマー層を相分離せしめ、該第1の
凸パターン及び該第2の凸パターンとは異なる位置に配置された第3の島状ポリマー相と
該第3の島状ポリマー相を取り囲む連続した第3の海状ポリマー相とを含む第3の海島相
を形成し、
該第3の島状ポリマー相をマスクとして該第3の海状ポリマー相のエッチングを行い、
該第1の凸パターン及び該第2の凸パターンが形成された被加工層上に第3の凸パターン
を形成し、前記高密度パターンの密度をさらに高くする工程
を具備することを特徴とするパターン形成方法。 - 前記第1の凸パターンを形成する工程の前に、前記被加工層上にカーボンとシリコンと
の積層からなるハードマスク層を形成する工程、及び該第1の島状ポリマー相をマスクと
して該第1の海状ポリマー相のエッチングを行なった後、前記ハードマスクをエッチング
する工程、及び該第2の島状ポリマー相をマスクとして、該第2の海状ポリマー相のエッ
チングを行なった後前記ハードマスクをエッチングする工程をさらに具備する請求項1に
記載のパターン形成方法。 - 前記第1の凸パターンを形成する工程の前に、前記被加工層上にカーボンとシリコンと
の積層からなるハードマスク層を形成する工程、及び該第1の島状ポリマー相をマスクと
して該第1の海状ポリマー相のエッチングを行なった後、前記ハードマスクをエッチング
する工程、及び該第2の島状ポリマー相をマスクとして、該第2の海状ポリマー相のエッ
チングを行なった後前記ハードマスクのエッチングを行ない、該第3の島状ポリマー相を
マスクとして、該第3の海状ポリマー相のエッチングを行なった後前記ハードマスクをエ
ッチングする工程をさらに具備する請求項1に記載のパターン形成方法。 - 前記第1のジブロックコポリマー層、前記第2のジブロックコポリマー層に使用するポ
リマーが同一である請求項1または2に記載のパターン形成方法。 - 前記第1のジブロックコポリマー層、前記第2のジブロックコポリマー層、及び前記第
3のジブロックコポリマー層に使用するポリマーが同一である請求項1または3に記載の
パターン形成方法。 - 前記凸パターンの直径がジブロックコポリマー層の島状相のピッチの1/√3以下であ
る請求項1ないし5のいずれか1項に記載のパターン形成方法。 - 前記ジブロックコポリマーは、ポリスチレン−ポリジメチルシロキサン(PS−PDM
S)である請求項1ないし6のいずれか1項に記載のパターン形成方法。 - 前記被加工層として磁気記録層を使用し、請求項1ないし7のいずれか1項のパターン
形成方法を用いて磁気記録層上に該高密度パターンを形成する工程、該高密度パターンを
マスクとして該磁気記録層をエッチングし、該磁気記録層に凸パターンを転写する工程を
具備する磁気記録媒体の製造方法。 - 基板、及び
該基板上に形成され、第1の平均直径を有する複数の第1の凸部からなる第1の凸パターン、該第1の平均直径よりも大きい第2の平均直径を有する複数の第2の凸部からなる第2の凸パターン、及び該第2の平均直径よりも大きい第3の平均直径を有する複数の第3の凸部からなる第3の凸パターンを有する磁気記録層を具備し、
それぞれの第1の凸部、第2の凸部、及び第3の凸部は、1つずつ互いに隣接して配列され、
前記第1のパターン、第2のパターン、及び第3のパターンは、各々、互いに重なり合わさない最密充填構造を有することを特徴とする磁気記録媒体。
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