JP2010152013A - パターン形成方法、インプリントモールド、および磁気記録媒体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】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パターン形成方法を提供する。
【解決手段】基板上に、ジブロックコポリマーを含有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パターン形成方法。
【選択図】 なし

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。

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。

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。
K. Naito et al., IEEE Trans. Magn., vol. 38, p. 1949 特開２００４−３４２２２６号公報 特開２００４−２６５４７４号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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、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。

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。

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、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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

（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。

（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）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。

（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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

（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）
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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

本発明の一実施形態に係る磁気記録媒体の平面図。 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。 本発明の一実施形態に係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３に続く工程を表わす斜視図。 他の実施形態に係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５に続く工程を表わす斜視図。 図６に続く工程を表わす斜視図。 図４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係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。 本発明の他の実施形態に係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１７に続く工程を表わす斜視図。 本発明の他の実施形態に係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。 本発明の一実施形態に係る磁気記録媒体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。 図２５に続く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。

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。

Claims (9)

1. 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パターン形成方法。
2. 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パターン形成方法。
3. 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膜を形成する前に、前記基板上にガイドを形成する工程をさらに具備し、前記ジブロックコポリマーを含有する組成物膜を相分離させて、前記ガイドに沿った第１の方向に延びるシリンダー状またはラメラ状の第１の相の成分を含む易エッチング領域を形成す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。
4. 前記ジブロックコポリマーは、ポリスチレン、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、ポリジメチルシロキサンからなる群より選択される２つのブロックを有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のパターン形成方法。
5. 前記ジブロックコポリマーを含有する組成物膜が相分離した前記第２の相に、さらにケイ素化合物が含有されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のパターン形成方法。
6. 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より選択されることを特徴とする請求項５に記載のパターン形成方法。
7. 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ないし６のいずれか１項に記載のパターン形成方法。
8. 請求項１ないし７のいずれか１項に記載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インプリントモールド。
9. 媒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磁気記録媒体の製造方法。

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