JP4445538B2

JP4445538B2 - パターン形成方法

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Publication number: JP4445538B2
Application number: JP2007250180A
Authority: JP
Inventors: 尚子木原; 泰之稗田; 芳幸鎌田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2007-09-26
Filing date: 2007-09-26
Publication date: 2010-04-07
Anticipated expiration: 2027-09-26
Also published as: US8105952B2; CN101399050A; KR100963364B1; CN101399050B; KR20090031978A; US20090078673A1; JP2009080905A

Description

本発明は、パターン形成方法に関する。

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。

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。

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レン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細密充填の配置をとって形成される。

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）。しかしながら、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。
K.Naito et. al、 IEEE Trans. Magn.vol.38、pp.1949. 特開２００４−３４２２２６号公報特開２００４−２６５４７４号広報

本発明は、記録ヘッド等の形状に応じて、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。

本発明の一態様にかかるパターン形成方法は、少なくとも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層を基板上に形成する工程、
前記ジブロックコポリマーを含有する組成物層を相分離させて、第１の方向に長手を有するシリンダー状またはラメラ状の第１の相の成分からなる易エッチング領域を形成する工程、
前記相分離したジブロックコポリマー組成物層の上に、インプリント用レジスト層を形成する工程、
マスクパターンを用いて前記インプリント用レジスト層にインプリントを施して、前記第１の方向に交差する第２の方向に長手を有する凸部と凹部とからなる凹凸パターンを前記インプリント用レジスト層に形成する工程、
前記インプリント用レジスト層から前記凹凸パターンの前記凹部の底部残渣レジストを除去して前記凸部のみを残置するとともに、前記凹部の下層の前記相分離したジブロックコポリマー組成物層から前記第１の相の成分を除去して、第２の相の成分を含む耐エッチングパターンを得る工程、および
前記インプリント用レジスト膜の凸部と前記第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
を具備することを特徴とする。

本発明の他の態様にかかるパターン形成方法は、少なくとも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層を基板上に形成する工程、
前記ジブロックコポリマーを含有する組成物層を相分離させて、第１の方向に長手を有するシリンダー状またはラメラ状の第１の相の成分からなる易エッチング領域を形成する工程、
前記相分離したジブロックコポリマー組成物層から前記第１の相の成分を除去して、前記第１の方向に長手を有し、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、
前記耐エッチングパターンの上にインプリント用レジスト層を形成する工程、
マスクパターンを用いて前記インプリント用レジスト層にインプリントを施して、前記第１の方向に交差する第２の方向に長手を有する凸部と凹部とからなる凹凸パターンを前記インプリント用レジスト層に形成する工程
前記インプリント用レジスト層から前記凹凸パターンの凹部の底部残渣レジストを除去して凸部のみを残置する工程、および
前記第２の相の成分を含む耐エッチングパターンおよび前記インプリント用レジスト層の凸部をマスクとして前記基板をエッチングする工程
を具備することを特徴とする。

本発明によれば、記録ヘッド等の形状に応じて、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。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

図１（ａ）は、本発明の一実施形態にかか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内には、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を示している。本発明の一実施形態にかかるインプリントモールドは、こうした磁気記録媒体の製造に好適に用いられ、本発明の一実施形態にかかるパターン形成方法によって、このためのインプリントモールドを作製することができる。

図２乃至図１２を参照して、本発明の一実施形態にかかるパターン形成方法を説明する。まず、図２に示すように、基板１１上にジブロックコポリマー含有の層１２を形成する。基板１１としては特に限定されず、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上には、磁性体や半導体、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かか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かかる方法によって、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可能である。

ジブロックコポリマー含有組成層１２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、組成成分や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。

また、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。

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。

また、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は、有効に用いられる（例えば、ＮａｎｏＬｅｔｔｅｒｓ（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が好ましい。さらには、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適用することができる。

ジブロックコポリマー組成物層１２は、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３に示すように相分離したジブロックコポリマー組成物層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の長手方向を、第１の方向とする。

相分離したジブロックコポリマー組成物層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４に示すように、ガイド４２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４２の間に、図５に示すようにジブロックコポリマー組成物層１２を形成して、図６に示すような相分離したジブロックコポリマー組成物層１３を得ることができる（例えば、Ｔ．Ｙａｍａｇｕｃｈｉ，ｅｔａｌ．，Ｊ．Ｐｈｏｔｏｐｏｌｙｍ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．，１８（２００５）ｐｐ．４２１）。

あるいは、ジブロックコポリマー組成物層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組成物層１３を得ることもできる（Ｄ．Ｅ．Ａｎｇｅｌｅｓｃｕ，ｅｔａｌ．，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。

次に、第１の相の成分からなる易エッチング領域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。

さらに、図８に示すように、凹凸パターンをインプリントするためのレジスト層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、インプリント用レジスト層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インプリント用レジストを用いてもよい。

インプリント用レジスト層１６の上には、図９に示すように、マスクパターン１７を配置する。このマスクパターン１７には、前述の第１の方向に交差する第２の方向に長手を有する凹凸パターンが設けられている。マスクパターン１７における凹凸パターンは、例えば電子線リソグラフィーにより形成することができる。所定の凹凸パターンを有するマスクパターン１７を用いて、インプリント用レジスト層１６にインプリントを施す。

インプリント用レジスト層１６には、図９に示すように凸部１９と凹部１８とからなる凹凸パターンが形成される。凹凸パターンは、前述の第１の方向に交わる第２の方向に長手を有する。第１の方向と第２の方向との交わる角度は、その目的に応じて調製することができる。

インプリントレジスト層１６における凹凸パターンの凹部１８は、インプリントレジストにより選択されるプラズマエッチング等により除去して、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の方向に長手を有する耐エッチングパターン１５の上には、第２の方向に長手を有するインプリント用レジスト層１６の凹凸パターンの凸部１９が交差して残置される。

次いで、第２の相の成分を含む耐エッチングパターン１５とインプリント用レジスト層１６の凸部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。最後に、第２の相の成分を含む耐エッチングパターン１５およびインプリント用レジスト層１６の凸部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。

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。

基板１１としてのシリコン基板の上に、図２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組成物層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。

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組成物層を得る。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３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組成物層１３が得られる。易エッチング領域１４の長手方向を、第１の方向とする。

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。

耐エッチングパターン１５上には、図８に示すようにインプリント用レジスト層１６を形成する。所定の凹凸パターンを有するマスクパターン１７を用意し、図９に示すようにインプリント用レジスト層１６に配置する。プレス装置により圧力を加えてインプリントを行なって、インプリント用レジスト層１６には、凸部１９と凹部１８とからなる凹凸パターンが形成される。

インプリント用レジスト層１６に形成されるパターンは、前述の第１の方向に交差する第２の方向に長手を有する。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。

続いて、酸素エッチングを行なってインプリント用レジスト層１６の凹凸パターンの凹部１８を除去し、凸部１９を残置する。その結果、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、インプリント用レジスト層の凸部１９とによって、格子状のエッチングマスクが形成される。

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。

基板１１のエッチング後には、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を剥離して、図１２に示されるような矩形の凹パターンを有するシリコン基板が得られる。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予め用意されたインプリントモールドの溝パターン幅に既定されることから、ジブロックコポリマー組成の選択、および図９に示すマスクパターン１７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。

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相分離をした状態であり、特に、第１の相の成分と第２の相の成分とが基板に対して垂直方向に相分離していることが好ましい。

図１３乃至１８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組成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可能である。

まず、図２に示したように、基板１１上にジブロックコポリマー組成物層１２を形成する。ジブロックコポリマー組成物層１２の形成に先立って、所定のランダムコポリマー組成薄膜を基板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。

ジブロックコポリマー組成物層１２は、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組成物層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の長手方向を第１の方向とする。

第１の相の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、この上には、図１５に示すようにインプリント用のレジスト層１６を形成する。図１６に示すようにマスクパターン１７を用いてインプリント用レジスト層１６にインプリントを行ない、図１７に示すように凸部１９と凹部１８とからなる凹凸パターンをインプリント用レジスト層１６に形成する。

インプリントレジスト層１６における凹凸パターンの凹部１８をエッチングにより除去して、図１８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。

第２の相の成分を含む耐エッチングパターン１５とインプリント用レジスト層１６の凸部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が形成される。

相分離により生じた易エッチング領域１４は、必ずしもインプリント用レジスト層１６を形成する前に、相分離したジブロックコポリマー層１３から除去する必要はない。

図１９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物層１３の上に、インプラント用レジスト層１６を設けることもできる。図２０に示すようにマスクパターン１７を用いて、インプリント用レジスト層１６に、凸部１９と凹部１８とからなる凹凸パターンを形成する。

インプリントレジスト層１６における凹凸パターンの凹部の底部残渣レジスト１８を除去し、さらに、この凹部の下層にある第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の上にはインプリント用レジスト層の凸部１９が残置される。

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組成物層１３の上に、図２１に示すようにインプリント用レジスト層１６を設けることもできる。図２２に示すようにマスクパターン１７を用いて、図２３に示すようにインプリント用レジスト層１６に、凸部１９と凹部１８とからなる凹凸パターンを形成する。

インプリントレジスト層１６における凹凸パターンの凹部１８を除去し、さらに、この凹部の下層にある第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の上にはインプリント用レジスト層の凸部１９が残置される。

本発明の実施形態にかか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。

図２４乃至図２９を参照して、本発明の実施形態にかかる磁気記録媒体の製造方法を説明する。

図２４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層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層３３は、例えば塗布用により形成することができる。

プレスなどでインプリントモールド３０を図２５に示すように加圧して、図２６に示すようにインプリント用レジスト層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。

凹部のレジスト残渣を除去して、図２７に示すように磁性膜３２を露出し、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２８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２９のように剥離してもよい。

形成された磁性ドットからなる記録セルは、例えば図２９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。

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。

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。

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。

（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ＯＣＤＴ−７）とを用いて、塗布溶液を調製した。ＯＣＤＴ−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。

（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ＯＣＤＴ−７）とを用いて、塗布溶液を調製した。ＯＣＤＴ−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。

（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ＯＣＤＴ−７）とを用いて、塗布溶液を調製した。ＯＣＤＴ−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。

（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ＯＣＤＴ−７）とを用いて、塗布溶液調製した。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。

（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４に示したような基板１１を準備した。

ガイド２０が形成された基板１１の上には、前述の塗布溶液Ａをスピンコートして、図５に示したようなジブロックコポリマー層１２を形成した。２００℃で３時間アニールすることにより図６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、相分離したジブロックコポリマー層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。

相分離したジブロックコポリマー層１３の上には、図１９に示すようにインプリント用レジスト膜１６としてのノボラック系のｉ線レジスト層を形成した。膜幅６０ｎｍ、高さ５０ｎｍの凸ラインが１５０ｎｍピッチで形成されたニッケル製のマスクパターン１７を用意し、図２０に示したようにインプリント用レジスト層１６の上に配置した。マスクパターン１７のラインは、易エッチング領域１４の長手方向に対して９０°の角度をなすように、プレス装置にセットした。

マスクパターン１７を、２０００ｂａｒの圧力で６０秒押し付けてインプリントを行なうことにより、図２０に示されるように、凹部１８と凸部１９とからなるパターンがインプリント用レジスト層１６に形成された。

酸素ドライエッチングにより、インプリント用レジスト層の凹部１８を除去するとともに、この凹部の下層にある易エッチング領域１４を除去した。その結果、図１０に示したように、インプリント用レジスト層の凸部１９と、耐エッチングパターン１５とからなる格子状パターンが得られた。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には溝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を除去した。シリコン基板１１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。

（実施例２）
前述の（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５に示したようなジブロックコポリマー層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６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、相分離したジブロックコポリマー層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。

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層１３からＰＳからなる易エッチング領域１４を除去し、図７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。

耐エッチングパターン１５の上には、図８に示すようにインプリント用レジスト膜１６としてのノボラック系のｉ線レジスト層を形成した。膜幅６０ｎｍ、高さ５０ｎｍの凸ラインが１５０ｎｍピッチで形成されたニッケル製のマスクパターン１７を用意し、図８に示したようにインプリント用レジスト層１６の上に配置した。マスクパターン１７のラインは、易エッチング領域１４の長手方向に対して９０°の角度をなすように、プレス装置にセットした。

マスクパターン１７を、２０００ｂａｒの圧力で６０秒押し付けてインプリントを行なうことにより、図９に示したように凹部１８と凸部１９とからなるパターンがインプリント用レジスト層１６に形成された。

酸素ドライエッチングによりインプリント用レジスト層の凹部１８を除去して、図１０に示したような、インプリント用レジスト層の凸部１９と、耐エッチングパターン１５とからなる格子状パターンが得られた。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には溝２１が形成された。

（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。

（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。

（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。

（実施例６）
実施例１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。

まず、図２４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の上には、ノボラック系レジストをスピンコートして、厚さ３０ｎｍのレジスト層３３を形成した。

実施例１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、レジスト層３３上に配置し、プレス装置により２０００ｂａｒの圧力を印加して、図２５に示すようにかけて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表面に施しておいた。

インプリントのレジスト層３３には、格子状の溝が形成されて。図２６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層の部分を酸素プラズマにより除去して、図２７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２８に示すように磁性膜パターン３５を得た。

最後に、レジストパターン３４を剥離して、図２９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が製造された。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。

本発明の一実施形態にかかる磁気記録媒体の平面図。本発明の一実施形態にかかるインプラントモールドの製造方法の一工程を表わす斜視図。図２に続く工程を表わす斜視図。他の実施形態にかかるインプラントモールドの製造方法の一工程を表わす斜視図。図４に続く工程を表わす斜視図。図５に続く工程を表わす斜視図。図３に続く工程を表わす斜視図。図７に続く工程を表わす斜視図。図８に続く工程を表わす斜視図。図９に続く工程を表わす斜視図。図１０に続く工程を表わす斜視図。図１１に続く工程を表わす斜視図。本発明の他の実施形態にかかるインプラントモールドの製造方法の一工程を表わす斜視図。図１３に続く工程を表わす斜視図。図１４に続く工程を表わす斜視図。図１５に続く工程を表わす斜視図。図１６に続く工程を表わす斜視図。図１７に続く工程を表わす斜視図。本発明の他の実施形態にかかるインプラントモールドの製造方法の一工程を表わす斜視図。図１９に続く工程を表わす斜視図。本発明の他の実施形態にかかるインプラントモールドの製造方法の一工程を表わす斜視図。図２１に続く工程を表わす斜視図図２２に続く工程を表わす斜視図。本発明の一実施形態にかかる磁気記録媒体の製造方法の一工程を表わす斜視図。図２４に続く工程を表わす斜視図。図２５に続く工程を表わす斜視図。図２６に続く工程を表わす斜視図。図２７に続く工程を表わす斜視図。図２８に続く工程を表わす斜視図。

符号の説明

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層
１４…第１のポリマー成分からなる易エッチング領域
１５…第２のポリマー成分からなる耐エッチングパターン
１６…インプリント用レジスト層；１７…マスクパターン；１８…凹パターン
１９…凸パターン；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…レジスト層；３４…レジストパターン
３５…磁性膜パターン。

Claims

少なくとも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層を基板上に形成する工程、
前記ジブロックコポリマーを含有する組成物層を相分離させて、第１の方向に長手を有するシリンダー状またはラメラ状の第１の相の成分からなる易エッチング領域を形成する工程、
前記相分離したジブロックコポリマー組成物層の上に、インプリント用レジスト層を形成する工程、
マスクパターンを用いて前記インプリント用レジスト層にインプリントを施して、前記第１の方向に交差する第２の方向に長手を有する凸部と凹部とからなる凹凸パターンを前記インプリント用レジスト層に形成する工程、
前記インプリント用レジスト層から前記凹凸パターンの前記凹部の底部残渣レジストを除去して前記凸部のみを残置するとともに、前記凹部の下層の前記相分離したジブロックコポリマー組成物層から前記第１の相の成分を除去して、第２の相の成分を含む耐エッチングパターンを得る工程、および
前記インプリント用レジスト膜の凸部と前記第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
を具備することを特徴とするパターン形成方法。
少なくとも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層を基板上に形成する工程、
前記ジブロックコポリマーを含有する組成物層を相分離させて、第１の方向に長手を有するシリンダー状またはラメラ状の第１の相の成分からなる易エッチング領域を形成する工程、
前記相分離したジブロックコポリマー組成物層から前記第１の相の成分を除去して、前記第１の方向に長手を有し、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、
前記耐エッチングパターンの上にインプリント用レジスト層を形成する工程、
マスクパターンを用いて前記インプリント用レジスト層にインプリントを施して、前記第１の方向に交差する第２の方向に長手を有する凸部と凹部とからなる凹凸パターンを前記インプリント用レジスト層に形成する工程
前記インプリント用レジスト層から前記凹凸パターンの凹部の底部残渣レジストを除去して凸部のみを残置する工程、および
前記第２の相の成分を含む耐エッチングパターンおよび前記インプリント用レジスト層の凸部をマスクとして前記基板をエッチングする工程
を具備することを特徴とするパターン形成方法。
前記基板上に前記ジブロックコポリマーを含有する組成物層を形成する前に、前記基板上にガイドを形成する工程をさらに具備し、
前記第１の方向は、前記ガイドの長さに沿った方向であることを特徴とする請求項１または２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、ポリスチレンおよびポリアクリレートからなる群から選択されることを特徴とする請求項１乃至３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、ポリメチルメタクリレート、ポリ（エチレン−ａｌｔ−プロピレン）、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリビニルメチルエーテル、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、およびポリブチレンオキサイドからなる群から選択されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のパターン形成方法。
ジブロックコポリマーを含有する組成物が相分離した前記第２の相の成分として、ケイ素化合物を含有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のパターン形成方法。
前記ケイ素化合物は、シリケート類、ハイドロジェンシロキサン、メチルシロキサン、メチルシロキサン、ハイドロジェンシルセスキオキサン、およびメチルシルセスキオキサンからなる群から選択されることを特徴とする請求項６に記載のパターン形成方法。
前記耐エッチングパターンを、前記基板から除去する工程をさらに具備することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のパターン形成方法。
前記インプリント用レジスト層の前記凹部の除去は、酸素ドライエッチングにより行なわれることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のパターン形成方法。