專利名稱：制造用于納米壓印圖案化磁記錄盤的母模的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總地涉及圖案化介質(zhì)磁i;錄盤，其中每個數(shù)據(jù)位存儲于盤上的磁 隔離的數(shù)據(jù)島中，更特別地，涉及制造母模(mastermold)的方法，該母模 用于納米壓印所述圖案化介質(zhì)盤。
背景技術(shù)：
已經(jīng)提出了具有圖案化磁記錄介質(zhì)的磁記錄石1^驅(qū)動器來增大數(shù)據(jù)密 度。在圖案化介質(zhì)中，盤上的磁記錄層被圖案化成布置于同心數(shù)據(jù)道中的小 的隔離的數(shù)據(jù)島。為了產(chǎn)生圖案化數(shù)據(jù)島所需的》茲隔離，島之間的間隙的》茲 矩必須被破壞或者充分減小從而使這些間隙基本為非磁的。在一類圖案化介 質(zhì)中，數(shù)據(jù)島是升高的區(qū)域或者是柱，其延伸到"溝槽(trench)"之上且》茲 材料覆蓋柱和溝槽，溝槽中的磁材料通常通過用材料例如硅(Si)來污染以 使其成為非磁的。圖案化介質(zhì)盤可以是縱向磁記錄盤，其中磁化方向平行于 記錄層或在記錄層平面內(nèi)，或者是垂直^f茲記錄盤，其中^茲化方向垂直于記錄 層或者離開記錄層的平面。
一種提出的制造圖案化介質(zhì)盤的方法是用具有形貌表面圖案的模板或 者模具(有時也稱為壓模(stamper))進(jìn)行納米壓印(nanoimprinting )。在 該方法中，在其表面上具有聚合物膜的磁記錄盤村底被壓在模具上。聚合物 膜接收模具圖案的相反圖像且然后成為掩模，用于后面蝕刻盤襯底從而在盤 上形成柱。然后，磁記錄盤所需的磁層和其他層沉積到被蝕刻的盤襯底上和 柱的頂部以形成圖案化介質(zhì)盤。模具可以是用于直接壓印盤的母模。然而， 更可能的途徑是制造具有與盤所期望的柱圖案對應(yīng)的柱圖案的母模，且使用 該母模來制造復(fù)制模(replica mold)。因此復(fù)制模將具有與母模上的柱圖案 對應(yīng)的孔圖案。然后復(fù)制模用于直接壓印所述盤。Bandic等人在"Patterned magnetic media: impact of nanoscale patterning on hard disk drives" ， *So//<i 5tote rec/wo/ogy 57+ Sw/ p/. & 5S尸中且Terris等人在"TOPICAL REVIEW: Nanofabricated and self-assembled magnetic structures as data storage media" , /￡>,38 ( 2005 ) R199-R222中描述了圖案化介質(zhì)的納米壓印。
在圖案化介質(zhì)中，有與布置于同心道中的離散數(shù)據(jù)島的圖案或陣列的位 縱橫比(BAR)相關(guān)的兩個相反要求。BAR是徑向或3夸道方向的道間距或 節(jié)距(pitch)對圓周或沿道方向的島間距或節(jié)距的比，其與在沿道方向上以 每英寸位數(shù)(BPI)計的島線密度對在跨道方向上以每英寸道數(shù)(TPI)計的 道密度的比相同。BAR還等于位單元的徑向尺寸對位單元的圓周向尺寸的 比，其中數(shù)據(jù)島位于位單元內(nèi)。位單元不僅包括磁數(shù)據(jù)島，還包括該數(shù)據(jù)島 與其直接相鄰的數(shù)據(jù)島之間的非磁間距的一半。數(shù)據(jù)島具有島縱橫比(IAR) 或徑向長度對圓周向長度的比，其基本上接近BAR。第一個要求是，為了 最小化制造島所需的分辨率要求，優(yōu)選地島的陣列具有低的BAR(約為1)。 第二個要求是，為了允許較寬的寫頭極(這對于實現(xiàn)高寫場從而允許為了熱 穩(wěn)定性而使用高矯頑力介質(zhì)而言是必要的)，優(yōu)選地島陣列具有較高的BAR (約2或更大)。此外，從具有常規(guī)連續(xù)介質(zhì)的盤驅(qū)動器轉(zhuǎn)變到具有圖案化 介質(zhì)的盤驅(qū)動器能得到簡化，如果BAR高的話，因為在常規(guī)盤驅(qū)動器中BAR 為約5至10之間。較高BAR的其他優(yōu)點(diǎn)包括較低的道密度，這簡化了頭定 位伺服要求，以及較高的數(shù)據(jù)速率。
母模板或母模的制造是困難且挑戰(zhàn)性的過程。使用利用高斯束旋轉(zhuǎn)臺電 子束寫入器的電子束(e-beam)光刻被視為制造能納米壓印BAR約為1、道 節(jié)距(徑向或跨道方向上的島-島間距)約為35nm、島節(jié)距(圓周方向或沿 道方向上的島-島間距)約為35nm的圖案化介質(zhì)盤的母;jt的可行方法。如果 數(shù)據(jù)島的徑向長度和圓周向?qū)挾染鶠榧s20nm以用于為1的IAR，則這些尺 寸大致上將圖案化介質(zhì)盤的位面密度限制到約500Gb/in2。為了實現(xiàn)具有超 高位面密度(約1Tb/in2)和較高BAR的圖案化介質(zhì)盤，將需要50nm的道 節(jié)距和約12.5nm的島節(jié)距，這將導(dǎo)致4的BAR。然而，不能用電子束光刻 的分辨率實現(xiàn)能納米壓印具有12.5nm島節(jié)距的圖案化介質(zhì)盤的母模。
需要一種母模及其制造方法，能得到具有所需的高的位面密度和較高的 BAR (約2或更大)的圖案化介質(zhì)磁記錄盤。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是一種制造母模的方法，該母模用于納米壓印具有大于1,優(yōu)選約2或更大的BAR的圖案化介質(zhì)磁記錄盤。該方法使用常規(guī)光學(xué)或電子束 光刻在襯底上形成基本徑向的條的圖案，所述條分組為環(huán)形區(qū)或帶。嵌段共 聚物材料沉積在所述圖案上，導(dǎo)致嵌段共聚物被導(dǎo)引地自組裝成其組分，從 而將所述基本徑向的條倍增為交替的嵌段共聚物組分的基本徑向的線。 一種 組分的徑向線被去除且留下的組分的徑向線用作蝕刻掩模來蝕刻襯底。常規(guī) 光刻用于在基本徑向的線上形成同心環(huán)。在蝕刻及去除抗蝕劑之后，母模具 有布置成圓環(huán)的柱，圓環(huán)分組成環(huán)形帶。選擇同心環(huán)的間距，使得在蝕刻工 藝之后母模具有柱的陣列，所述陣列具有所需的BAR，其大于l，優(yōu)選約2 或者更大。母模可用于直接納米壓印盤，但是更可能用作制造復(fù)制模，復(fù)制 模然后用于直接納米壓印盤。
嵌段共聚物可以是具有結(jié)構(gòu)(A-b-B)的A和B組分的雙嵌段共聚物， 例如聚苯乙烯-聚曱基丙烯酸曱酯嵌段共聚物(PS-b-PMMA)。選擇A組分 的分子量與B組分的分子量的比，使得A組分的徑向線形成為B組分的基 質(zhì)中的圓柱(cylinder)或者形成為由交替的B組分的片層分隔開的交替的 片層(lamellae )。兩種或更多不融合的聚合嵌段組分微相分開成為納米級的 兩種或更多不同的微域(microdomain )，從而形成離析的納米尺寸結(jié)構(gòu)單元 的有序圖案，所述有序圖案具有重復(fù)的A-B域單元的周期性或塊周期(L0)。 選擇嵌段共聚物具有約8nm和25nm之間范圍內(nèi)的U，這對應(yīng)于將用作蝕刻 掩模的A組分徑向線的圓周向間距。然而，用于引導(dǎo)嵌段共聚物自組裝成其 A和B組分的基本徑向的條具有大約nLo的圓周向間距，其中n是等于或大 于2的整數(shù)。
為了更全面地理解本發(fā)明的本質(zhì)和優(yōu)點(diǎn)，請結(jié)合附圖參照下面的詳細(xì)說明。


圖1是已有技術(shù)描述的具有圖案化介質(zhì)型磁記錄盤的盤驅(qū)動器的俯視
圖2是圖案化介質(zhì)型磁記錄盤的放大部分的俯視圖，示出盤襯底表面上 的帶(band)之一中的數(shù)據(jù)島的詳細(xì)布置；
圖3是一類圖案化介質(zhì)盤的側(cè)剖視圖，示出如升高的、間隔開的柱的數(shù) 據(jù)島，其延伸到盤襯底表面之上，柱之間具有溝槽；圖4是圖案化介質(zhì)盤的示意圖，示出三個環(huán)形帶中的徑向線的圖案，每
條徑向線意圖代表來自帶中所有同心道的數(shù)據(jù)島；
圖5A、 5B和5C是在根據(jù)本發(fā)明的制造母模的方法的連續(xù)階段中，母
模的一個環(huán)形帶的小部分的視圖6A、 6B和6C是通過基本垂直于徑向方向的平面截取的在制造母模
的方法的 一個實施例的各階段的側(cè)剖視圖6D是制造母模的方法的一個實施例的一個階段的俯視圖6E、 6F和6G是通過基本垂直于徑向方向的平面截取的在制造母模
的方法的 一個實施例的各階段的側(cè)剖視圖6H是制造母模的方法的 一個實施例的 一個階段的俯視圖61是通過基本垂直于徑向方向的平面截取的制造母模的方法的一個
實施例的一個階^I殳的側(cè)剖^L圖6J、 6K和6L是制造母模的方法的一個實施例的各階段的俯視圖； 圖6M、 6N、 60、 6P和6Q是通過基本垂直于徑向方向的平面截取的在
圖6C-6D所示的方法的替代實施例的各階段的側(cè)剖視圖7A是通過基本垂直于徑向方向的平面截取的圖6A-6I所示的方法的
變型的一個階,殳的側(cè)剖一見圖7B、 7C、 7D和7E是圖6A-6L所示的方法的變型的各階段的俯視圖； 圖8A、 8B和8C是通過基本垂直于徑向方向的平面截取的在制造母模
的方法的另 一 實施例的各階段的側(cè)剖視圖。
具體實施例方式
圖1是已有技術(shù)描述的具有圖案化磁記錄盤10的盤驅(qū)動器100的俯視 圖。驅(qū)動器100具有外殼或基座112，其支承致動器130和驅(qū)動馬達(dá)，驅(qū)動 馬達(dá)用于使磁記錄盤10繞其中心13旋轉(zhuǎn)。致動器130可以是音圏馬達(dá) (VCM)旋轉(zhuǎn)致動器，其具有剛性臂134且繞樞軸132轉(zhuǎn)動，如箭頭124 所示。頭懸臂組件包括懸臂121和頭載具122例如氣墊滑塊，懸臂121的一 端連接到致動器臂134的端部，頭載具122連接到懸臂121的另一端。懸臂 121允許頭載具122維持為非常接近盤10的表面。磁致電阻讀頭(未示出) 和感應(yīng)寫頭(未示出) 一般形成為集成的讀/寫頭，其構(gòu)圖于在頭載具122 的拖尾表面上，如本領(lǐng)域公知的那樣。圖案化磁記錄盤10包括盤襯底11和襯底11上的可磁化材料的離散數(shù) 據(jù)島30。數(shù)據(jù)島30用作用于存儲數(shù)據(jù)的離散i茲位且以徑向間隔開的環(huán)形道 (track) 118布置，道118 ^皮分組為環(huán)形帶119a、 119b、 119c。將tt據(jù)道分 組成環(huán)形帶允許分帶記錄，在各帶中數(shù)據(jù)島的角間隔不同，且因此數(shù)據(jù)速率 不同。在圖l中，僅一些島30和代表性的道118示于內(nèi)帶119a和外帶119c 中。當(dāng)盤10沿箭頭20的方向繞其中心13旋轉(zhuǎn)時，致動器130的移動允許 頭載具122的拖尾端上的讀/寫頭訪問盤IO上的不同數(shù)據(jù)道118。致動器130 繞樞軸132轉(zhuǎn)動以使得頭載具122的拖尾端上的讀/寫頭從靠近盤內(nèi)徑(ID) 移動到靠近盤外徑(OD),這將導(dǎo)致讀/寫頭以弓形路徑橫越盤10。
圖2是盤10的放大部分的俯視圖，示出根據(jù)已有技術(shù)在盤襯底11的表 面上的帶之一中的數(shù)據(jù)島30的詳細(xì)布置。島30示為圓形且因此具有為l的 BAR。島30包含可磁化記錄材料且布置在徑向或跨道方向間隔開的道中， 如道118a-118e所示。道通常間隔開幾乎固定的道節(jié)距或間距TS。在各個道 118a-118e中，島30大致相等地間隔開幾乎固定的沿道島節(jié)距或間距IS,如 一般的島30a、 30b所示，其中IS是道中兩個相鄰島的中心之間的間距。島 30還布置成基本徑向的線，如徑向線129a、 129b和129c所示，其從盤中心 13 (圖1 )延伸。因為圖2僅示出盤襯底11的僅有一些數(shù)據(jù)島的非常小的部 分，所以島30的圖案顯示為兩組垂直線。然而，道118a-118e是以盤10的 中心13為中心的同心環(huán)，線129a、 129b、 129c不是平行線，而是從盤l'0 的中心13延伸的徑向線。因此，對于徑向內(nèi)道(如道118e)中的線129a和 129b中的相鄰島，從盤的中心13測量的相鄰島之間的角間隔與徑向外道(如 道118a)中的線129a和129b中的相鄰島的角間隔相同。
所述基本徑向的線(如線129a、 129b和129c)可以是才及佳的徑向直線， 但是優(yōu)選為弧形或者弓形徑向線，其復(fù)制旋轉(zhuǎn)的致動器上的讀/寫頭的弓形路 徑。當(dāng)頭橫跨數(shù)據(jù)道掃動時，這樣的弓形徑向線提供數(shù)據(jù)島的恒定相位置。 讀頭和寫頭之間有非常小的徑向偏移，因此用于對道寫入的同步場實際上讀 取自不同的道。如果兩個道之間的島同相(這是徑向線為弓形時的情況)， 則大大簡化了寫入。
如圖2所示的圖案化介質(zhì)盤可以是縱向磁記錄盤，其中可磁化記錄材料 中的;茲化方向平行于島中的記錄層或在記錄層面內(nèi)，或者可以是垂直^茲記錄 盤，其中》茲化方向垂直于島中的記錄層或離開記錄層的平面。為了產(chǎn)生圖案化數(shù)據(jù)島的所需磁隔離，島之間的區(qū)域的磁矩必須被破壞或者基本減小到使 這些間隔實質(zhì)上是非磁的。圖案化介質(zhì)可以通過若干已知技術(shù)的任一種制 造。在一類圖案化介質(zhì)中，數(shù)據(jù)島是升高的間隔開的柱，其延伸到盤襯底表 面之上從而定義柱之間的襯底表面上的谷或溝槽。此類圖案化介質(zhì)示于圖3 的剖視圖中。在此類圖案化介質(zhì)中，可以使用母模板或母模以較低成本和較
高產(chǎn)量的納米壓印工藝制造具有柱31和柱之間的溝槽或區(qū)域的預(yù)蝕刻圖案
的襯底11。然后磁記錄層材料沉積于預(yù)蝕刻襯底的整個表面上從而覆蓋柱
31的端部和柱31之間的溝槽，得到》茲記錄層材料的數(shù)據(jù)島30和》茲記錄層材 料的溝槽32。記錄層材料的溝槽32可以與讀/寫頭間隔開足夠遠(yuǎn)從而不負(fù)面 影響對島30中的記錄層材料的讀或?qū)?，或者溝槽可以通過用材料例如Si"污 染"而成為非磁的。此類圖案化介質(zhì)描述于Moritz等人的"Patterned Media Made From Pre-Etched Wafers: A Promising Route Toward Ultrahigh-Density Magnetic Recording", 7ES五7 awsac&o"s o" Afa^erics, Vol. 38, No. 4， July 2002, pp. 1731-1736中。
圖4是圖案化介質(zhì)盤10的示意圖，示出三個環(huán)形帶119a-119c中的徑向 線的圖案。每條徑向線意圖代表來自帶中所有同心道的數(shù)據(jù)島。徑向線的圓 周密度在所有三個帶中類似，在帶中，線的角間隔被調(diào)整，使得沿盤內(nèi)徑(ID ) 到外徑(OD)的方向具有更小的角間隔，從而徑向線的圓周密度以及因而 數(shù)據(jù)島的"線性"或沿道密度在盤上的所有帶上保持相對恒定。實際上，通 常的盤分成約20個環(huán)形帶，這允許跨所有帶線密度在幾個百分比之內(nèi)保持 恒定。在每個帶內(nèi)，徑向線再分(未示出)成布置成同心環(huán)的非常短的徑向 段或節(jié)，每個環(huán)是數(shù)據(jù)道，且每個徑向段或節(jié)是離散的數(shù)據(jù)島。每個環(huán)形帶 例如帶119c具有帶ID和帶OD。另外，實際上基本徑向的線更常見地是基 本上弓形的線，其復(fù)制安裝在旋轉(zhuǎn)的致動器的端部上的讀/寫頭的路徑。
制造母模板或母模以實現(xiàn)超高密度圖案化介質(zhì)盤是困難和挑戰(zhàn)性的過
程。使用利用高斯束旋轉(zhuǎn)臺電子束寫入器的電子束光刻被視為制造母模的可 行方法。然而，為了實現(xiàn)具有較高的位面密度(約1Tb/in2)和較高BAR兩 者的圖案化介質(zhì)盤，需要50nm的道節(jié)距和約12.5nm的島節(jié)距，這將導(dǎo)致 BAR為4。由于電子束光刻的分辨率限制，難以制造能納米壓印具有12.5nm 島節(jié)距的圖案化介質(zhì)盤的母模。
本發(fā)明涉及制造母模的方法，所述母模用于納米壓印工藝，以制造具有利用電子束光刻的分辨率難以實現(xiàn)的島節(jié)距的圖案化介質(zhì)盤，從而能夠?qū)崿F(xiàn)
更高的位面密度(1Tb/ii^和更高)和高BAR (大于1 )。母?？梢杂糜谥苯?納米壓印盤，但是更可能用于制造復(fù)制模，然后復(fù)制模用于直接納米壓印盤。 該方法使用常規(guī)或電子束光刻來在襯底上形成基本徑向的條的圖案，條分組 成為環(huán)形區(qū)或帶。嵌段共聚物(block copolymer)材料沉積在圖案上，嵌段 共聚物被引導(dǎo)地自組裝(guided self-assembly)成為其組分(component), 從而將基本徑向的條增殖成基本徑向的線。徑向線比徑向條更適宜具有更高 的圓周密度。然后使用常規(guī)光刻來在基本徑向的線上形成同心環(huán)。在蝕刻和 抗蝕劑去除之后，母模具有布置成圓環(huán)的柱，圓環(huán)分組為環(huán)形帶。選擇同心 環(huán)的間距，使得蝕刻工藝之后，母模具有柱的陣列，其具有所需的BAR, 該BAR大于1,優(yōu)選為約2或更大。由于本發(fā)明允許母模的柱的圓周密度 從僅利用電子束光刻可以達(dá)到的密度至少加倍，所以后來納米壓印的圖案化 介質(zhì)盤可具有高BAR (大于l且優(yōu)選為約2或更大)和超高面密度。
圖5A-5C示出本發(fā)明方法的概略表示，顯示了母^f莫的一個環(huán)形帶的小部 分，徑向或跨道方向為豎直的，圓周或沿道方向為水平的。在圖5A中，第 一步驟是以常規(guī)電子束或其他光刻能實現(xiàn)的密度在襯底200上產(chǎn)生基本徑向 的條204的圖案。接著，在圖5B中，由于嵌段共聚物被引導(dǎo)地自組裝成為 其組分(component),徑向條204的圓周密度加倍，得到代表嵌段共聚物組 分之一的基本徑向的線212。徑向線212用作蝕刻掩模來在襯底中蝕刻徑向 線，并進(jìn)行第二常規(guī)電子束或其他光刻步驟來將襯底材料的徑向線切割成柱 228構(gòu)成的圓周向的段(segment) 213。柱228對應(yīng)于將要被納米壓印的盤 上的數(shù)據(jù)島且段213對應(yīng)于數(shù)據(jù)道。柱228具有利用電子束光刻的分辨率難 以實現(xiàn)的圓周向節(jié)距。柱228的陣列具有大于1的BAR，優(yōu)選約2或更大。 已經(jīng)提出了自組裝嵌段共聚物以用于產(chǎn)生周期性納米(nm)級的特征。 自組裝嵌段共聚物通常含有彼此不融合(immiscible)的兩種或更多不同的 聚合嵌段組分，例如組分A和B。在適當(dāng)?shù)臈l件下，所述兩種或更多不融合 的聚合嵌段組分分開成為納米級的兩種或更多不同相或微域 (microdomain),從而形成離析的納米尺寸結(jié)構(gòu)單元的有序圖案。有很多類 型的嵌段共聚物可用于形成自組裝周期性圖案。如果組分A或B中的一種 可選擇性地去除而不必去除另一種，那么可以形成未去除組分的有序排列的 結(jié)構(gòu)單元。有很多文獻(xiàn)描述了自組裝嵌段共聚物，包括US 7347953B2， Kim等人的"Rapid Directed Self-Assembly of Lamellar Microdomains from a Block Copolymer Containing Hybrid",尸rac. Vol. 6921, 692129， ( 2008 );
Kim等人的"Device-Oriented Directed Self-Assembly of Lamella Microdomains from a Block Copolymer Containing Hybrid"，尸亂o/\SP/￡ Vol. 6921 ， 69212B，
(2008 );以及Kim等人的"Self-Aligned, Self-Assembled Organosilicate Line Patterns of ~20nm Half-Pitch from Block Copolymer Mediated Self-Assembly"， 尸rac. Vol, 6519， 65191H, (2007 )。
可用于形成自組裝周期性圖案的合適的嵌段共聚物的具體例子包括但 不限于聚苯乙烯-聚曱基丙烯酸曱酯嵌段共聚物(poly(styrene-block-methyl methacrylate) , PS-b-PMMA )，聚環(huán)氧乙烷-聚異戊二烯嵌段共聚物
(poly(ethylene oxide-block-isoprene)， PEO-b-PI)，聚環(huán)氧乙烷-聚丁二烯嵌 段共聚物(poly(ethylene oxide-block-butadiene, PEO-b-PBD)，聚環(huán)氧乙烷-聚苯乙烯嵌段共聚物(poly(ethyleneoxide-block-styrene), PEO-b-PS )，聚環(huán) 氧乙烷-聚曱基丙烯酸曱酯嵌段共聚物(poly(ethylene oxide-block-methyl methacrylate), PEO-b-PMMA )，聚環(huán)氧乙烷-聚乙基乙烯嵌段共聚物
(poly(ethylene oxide-block-ethylethylene) ， PEO-b-PEE ),聚苯乙烯-聚乙烯 吡咯烷酮嵌段共聚物(poly(styrene-block-vinylpyridine), PS-b-PVP),聚苯 乙烯-聚異戊二烯嵌段共聚物(poly(styrene-block-isoprene), PS-b-PI),聚苯 乙烯-聚丁二烯嵌段共聚物(poly(styrene-block-butadiene), PS-b-PBD),聚 苯乙烯-聚二茂4失基二曱基石圭烷(poly(styrene-block-ferrocenyldimethylsilane), PS-b-PFS )， 聚丁 二烯-聚乙烯吡咯烷酮嵌段共聚物
(poly(butadiene-block-vinylpyridine) ， PBD-b-PVP ), 聚異戊二烯-聚曱基丙 烯酸曱酯嵌段共聚物(poly(isoprene-block-methyl methacrylate), PI-b國PMMA), 以及聚苯乙烯-聚二曱基硅氧烷嵌段共聚物
(poly(styrene—block-dymethylsiloxanG), PS曙b國PDMS )。
通過嵌段共聚物形成的具體的自組裝周期圖案由第 一和第二聚合嵌段 組分A和B之間的分子體積之比決定。當(dāng)?shù)诙酆锨抖谓M分B的分子體積 與第一聚合嵌段組分A的分子體積之比小于約80:20但大于約60:40時，嵌 段共聚物將形成在由第二聚合嵌段組分B構(gòu)成的基質(zhì)(matrix)中的第一聚 合嵌段組分A構(gòu)成的有序圓柱體陣列。當(dāng)?shù)谝痪酆锨抖谓M分A的分子體積 與第二聚合嵌段組分B的分子體積之比小于約60:40但大于約40:60時，嵌段共聚物將形成由第一和第二聚合嵌段組分A和B構(gòu)成的交替片層 (lamellae )。在本發(fā)明中，未去除的組分用作用于形成基本徑向的線的蝕刻 掩模，如圖5B所示，因而交替片層的有序陣列和交替的圓柱體的有序陣列 是人們所感興趣的。
周期性圖案中重復(fù)結(jié)構(gòu)單元的周期性或塊周期(bulkperiod) (L0)由本 征聚合特性例如聚合度N和Flory-Huggins相互作用參數(shù)x決定。U與聚合 度N成比例，聚合度N又與分子量M相關(guān)。因此，通過調(diào)整本發(fā)明的嵌段 共聚物的總分子量，可以選擇重復(fù)結(jié)構(gòu)單元的塊周期(L0)。
為了形成自組裝周期性圖案，嵌段共聚物首先溶解在合適的溶劑體系中 以形成嵌段共聚物溶液，然后該溶液施加到襯底表面上從而形成嵌段共聚物 薄層，接著進(jìn)行嵌段共聚物薄層的退火，這引起嵌段共聚物中含有的不同聚 合嵌段組分之間的相分離。用于溶解嵌段共聚物和形成嵌段共聚物溶液的溶 劑體系可包括任何適合的溶劑，包括但不限于曱苯(toluene)，丙二醇曱 醚醋酸西旨(propylene glycol monomethyl ether acetate, PGMEA )， 丙二醇曱 酸(propylene glycol monomethyl ether, PGME )，和丙酉同(acetone )。 嵌革殳 共聚物溶液可以通過任何合適的技術(shù)施加到襯底表面，包括但不限于旋鑄 (spin casting )、 涂覆(coating )、 噴涂(spraying )、 墨涂(ink coating )、 浸 涂(dip coating)等。優(yōu)選地，嵌段共聚物溶液旋鑄到襯底表面上以形成嵌 段共聚物薄層。嵌段共聚物薄層應(yīng)用到襯底表面上之后，整個襯底被退火來 實現(xiàn)嵌段共聚物中包含的不同嵌段組分的纟鼓相(microphase )偏析 (segregation )，從而形成具有重復(fù)結(jié)構(gòu)單元的周期性圖案。
上述技術(shù)中的嵌段共聚物膜自組裝而沒有任何定向或?qū)б?。該非定向?自組裝導(dǎo)致有缺陷的圖案，因而其對于要求長程有序的應(yīng)用(例如用于在用 于納米壓印圖案化介質(zhì)盤的母模上制造徑向線的環(huán)形帶)是不實用的，
已經(jīng)提出了光刻構(gòu)圖的表面來引導(dǎo)或定向嵌段共聚物域(domain)的自 組裝。 一種方法使用干涉光刻實現(xiàn)域的有序，下面的化學(xué)對比圖案(chemical contrast pattern )配準(zhǔn)在襯底上。通過該技術(shù)片層域和圓柱域可形成在襯底上， 如文獻(xiàn)US 6746825中所描述的。然而，干涉光刻不能用來制造徑向線的環(huán) 形帶。文獻(xiàn)US2006/0134556A1描述了用于生成化學(xué)對比圖案的技術(shù)，該化 學(xué)對比圖案引導(dǎo)嵌段共聚物的自組裝以形成非周期圖案。另外，在這兩種在 襯底上生成化學(xué)對比圖案以引導(dǎo)嵌段共聚物的自組裝的方法中，下面的化學(xué)對比圖案的周期性匹配嵌段共聚物的塊周期Lo。例如，在文獻(xiàn)US
2006/0134556A1中，Lo為大約40nm,因而用于引導(dǎo)自組裝的光刻構(gòu)圖的襯 底也具有約40nm的周期，這可以通過常規(guī)或電子束光刻實現(xiàn)。然而，難以 用常規(guī)或電子束光刻生成用于具有8nm和25nm之間的Lo的嵌段共聚物的 化學(xué)對比圖案。
現(xiàn)在將參照附圖6A-6L說明用于制造母模的本發(fā)明的方法的第一實施 例。圖6A-6C、 6E-6G和6I是在該制造方法的各個階段通過基本垂直于徑向 方向的平面截取的側(cè)剖視圖，圖6D、 6H和6J-6L在該方法的各階段的俯視 圖。
在該方法的第一實施例中，如圖6A所示，母^t襯底包括可由Si或Si02 形成的基底200、優(yōu)選地為約10nm厚的非晶碳層的第一襯底層202、優(yōu)選地 為約5nm厚的鍺層(Ge)的第二襯底層204?？梢允褂闷渌牧辖M合，只要 可以選擇材料和蝕刻劑以允許接續(xù)的所述工藝所需的材料的選擇性去除(而 不干擾其他)。用于第一層202的材料的例子包括A1、碳、Cr、 SisN4和能夠 承受用于蝕刻石英襯底的反應(yīng)離子蝕刻(RIE)工藝的各種其他材料。如果 使用不同的襯底材料，則用于層202的材料的選擇更寬泛。對于第二層204， 可以使用下面的材料之一 (但不同于第一層202的材料)Cr、 Al、 Si02、 Si、 Ge、碳、Si3N4、 W或各種其他材料，只要它們能承受用于蝕刻第一層 的RIE。
Ge層204在其表面將具有原生Ge氧化物膜。中性層205沉積到Ge層 204上，中性層205的材料對聚合物嵌段的一個不表現(xiàn)出比對另 一個強(qiáng)的潤 濕親合性。中性層可以是但不限于官能化聚合物刷(polymer brush)、可交 聯(lián)聚合物、官能化聚合物"A"或"B"或者官能化無規(guī)共聚物"A-r-B"或 者"A"和"B"的混合，其中"A"和"B"是嵌段共聚物的組成嵌段材料。 官能團(tuán)可以是例如羥基。在本實例中，中性層205是比所用的嵌段共聚物更 低分子量的端羥基聚苯乙烯刷。所述刷材料旋涂在Ge層204上至大約 1-lOnm的厚度(6nm以下是優(yōu)選的)。中性層的目的是充分調(diào)節(jié)表面能從而 促進(jìn)所需的域取向(垂直片層或平行圓柱)以及提供用于密度倍增的足夠潤 濕條件。
在圖6B中，抗蝕劑層已經(jīng)沉積在刷層205上并構(gòu)圖為基本徑向的抗蝕 劑棒(bar) 210?？刮g劑層通過電子束被構(gòu)圖并被顯影從而形成通過徑向間隙211分隔開的徑向棒210的圖案，徑向間隙211暴露部分刷層205。電子 束設(shè)備構(gòu)圖抗蝕劑層，使得徑向間隙211具有近似為Lo的整數(shù)倍(即，nL0) 的圓周間距，Lo是后續(xù)將沉積的選定嵌段共聚物的已知塊周期。在圖6B中， n為2。每個徑向間隙211的圓周向?qū)挾冗x擇為大約0.5L0。
在圖6C中，通過氧等離子體反應(yīng)離子蝕刻(02RIE)，所述結(jié)構(gòu)被蝕刻 從而去除刷層205的在徑向間隙211中的部分，這暴露作為基本徑向的條204 的部分Ge層。供選地，徑向間隙211中的刷層205的暴露部分的化學(xué)結(jié)構(gòu) 可被改變，使得對于共聚物之一其具有優(yōu)選親合性。在圖6D的俯視圖中， 抗蝕劑210被去除，在襯底上留下通過基本徑向的Ge條204分開的聚合物 刷材料的基本徑向的棒205的圖案。在該圖案中，基本徑向的條204具有 0.5Lo的圓周向?qū)挾群?Lo的圓周向節(jié)距。圖6D中的具有基本徑向的條204 的結(jié)構(gòu)基本對應(yīng)于圖5A中所示的步驟。由于圖6D僅是母模的非常小的部 分，所以條204呈現(xiàn)為平行的條。然而，條204基本徑向布置，如圖4所示。 條204可以是極佳的徑向直條，但是優(yōu)選為弧形或者弓形徑向條，其復(fù)制旋 轉(zhuǎn)致動器上的讀/寫頭的弓形路徑。
然后，在圖6E中，嵌段共聚物材料層220沉積在刷材料的徑向棒205 和徑向間隙211中的Ge層的徑向條204 (或化學(xué)改變的刷)之上。優(yōu)選的 嵌段共聚物材料是U在約8nm和25nm之間的雙嵌段共聚物聚苯乙烯-聚曱 基丙烯酸甲酯嵌段共聚物(PS-b-PMMA)，且通過旋涂沉積至約0.5Lo至3L0 的厚度。
在圖6F中，嵌段共聚物層已被退火，這導(dǎo)致嵌段共聚物中含有的不同 組分之間的相分離。在該示例中，B組分(PMMA)對于Ge條的氧化物表 面或者對于化學(xué)改變的刷204的極性基團(tuán)具有親合性，因而在徑向Ge條204 的頂上形成為基本徑向的線215 。因為Ge條204的圓周向?qū)挾葹榇蠹s0.5L0， 所以A組分(PS)在聚合物刷材料的徑向棒205上形成為相鄰的徑向線212。 由于A和B組分的自組裝，這導(dǎo)致B組分還在聚合物刷材料的每個徑向棒 205的中心上形成為基本徑向的線215?；緩较虻腉e條204 (或化學(xué)改變 的刷)因而引導(dǎo)PS和PMMA組分的自組裝，從而形成結(jié)構(gòu)中交替的徑向線 212、 215,如圖6F所示。盡管A和B組分傾向以具有Lo周期的平行線自組 裝，但是徑向條204的襯底圖案引導(dǎo)交替的線212、 215以形成為徑向線， 這意味著U在整個徑向長度上不能是恒定的。然而，如果從Lo的變化不超過大約10%,則可以實現(xiàn)交替徑向線212、 215的圖案而沒有任何嚴(yán)重缺陷。 因此，為了實現(xiàn)這點(diǎn)，徑向條240的圓周間距在帶ID處應(yīng)該不小于大約 0.9nLo，且徑向條240的圓周間距在帶OD處應(yīng)該不大于大約l.lnL0。
然后，在圖6G中，B組分(PMMA)通過濕法蝕刻(乙酸、IPA或其 他選擇性溶劑)或干法蝕刻工藝(02RIE)選擇性去除，留下A組分(PS) 的基本徑向的線212。圖6H是圖6G的俯視圖，示出了具有圓周間距Lo的 基本徑向的A組分線212。圖6H基本對應(yīng)于圖5B中所示的步驟，其中徑 向線212的圓周密度已經(jīng)從圖5A中的徑向條204的圓周密度加倍。
在圖61中，Ge層204已經(jīng)利用PS徑向線212作為蝕刻掩模通過氟基 反應(yīng)離子蝕刻(RIE)工藝進(jìn)行蝕刻。徑向線212中的PS材料和下面的聚合 物刷層205已經(jīng)通過干法蝕刻工藝(02RIE)去除。這留下碳層202上的基 本徑向的Ge線208。 Ge線208與圖6H中的PS材料的徑向線212具有相同 的圓周間3巨L0。
然后，進(jìn)行第二常規(guī)電子束或其他光刻步驟以將徑向線208切割成將與 將通過母模被納米壓印的圖案化介質(zhì)盤上的道對應(yīng)的段。在作為俯視圖的圖 6J中，圖6I的結(jié)構(gòu)被涂覆以電子束抗蝕劑層217。然后抗蝕劑217在旋轉(zhuǎn)臺 電子束設(shè)備中曝光從而暴露窄的同心邊界區(qū)207，其對應(yīng)于將被納米壓印的 圖案化介質(zhì)盤的道之間的邊界?？刮g劑217可以是正電子束抗蝕劑，如來自 ZeonChemicals, L.P的聚甲基丙烯酸曱酯(PMMA)或ZEP520。顯影之后， 這將留下覆蓋有抗蝕劑217的圓周向的段213，其對應(yīng)于將被納米壓印的圖 案化介質(zhì)盤上的道，道之間的邊界區(qū)域207未被抗蝕劑覆蓋。通過調(diào)節(jié)曝光 和顯影條件，可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)未被覆蓋的邊界區(qū)域的寬度。
在圖6K中，氟基RIE用來蝕刻邊界區(qū)域207中暴露的Ge。然后抗蝕劑 217在濕蝕刻工藝比如熱的N-甲基吡咯烷酮(NMP)或者干蝕刻工藝比如氧 RIE中被去除。這留下了碳層202上的Ge柱226。
然后，在圖6L中，使用Ge柱226作為蝕刻掩模，氧RIE用來從Ge柱 226之間的區(qū)域中的襯底200蝕刻碳層202。然后Ge柱226通過氟基RIE 工藝被去除，在襯底基底200上留下碳柱228。這留下圖6L所示的結(jié)構(gòu)， 碳柱228布置成圓周向的段213,段213對應(yīng)于將被納米壓印的圖案化介質(zhì) 盤的同心道。圖6M中的所得結(jié)構(gòu)基本對應(yīng)于圖5C所示的步驟。碳柱228 具有大于1的IAR，優(yōu)選地為大約2或更大。圖6L的結(jié)構(gòu)開始于具有碳層202和Ge層204的襯底基底200，現(xiàn)在已經(jīng)被蝕刻從而部分襯底保留為碳柱 228形式的形貌圖案。圖6L的結(jié)構(gòu)能用作母才莫，碳柱228用作用于納米壓 印復(fù)制模的形貌圖案。作為替代方案，圖6L中的碳柱228能用作蝕刻掩模， 用于利用氟RIE工藝蝕刻下面的襯底基底200的額外蝕刻步驟。在該替代方 案中，在蝕刻和去除碳柱228之后，得到的將是這樣的母模，其中柱由與襯 底基底200相同的材料形成。
在圖6L中，柱228具有大約15nm的圓周向節(jié)距和大約8nm的圓周向 寬度以及大約25nm的徑向長度且徑向節(jié)距為大約30nm，得到大于約2的 BAR。沿圓周方向的15nm的柱間距或節(jié)距大致對應(yīng)于Lo且是定義圖6D中 的徑向條204的電子束光刻步驟中使用的節(jié)距的一半。該陣列可以用作用于 納米壓印密度為大約1.4Gb/in2的圖案化介質(zhì)盤的母模。
圖6C-6F所示的步驟的替代步驟也將在襯底上產(chǎn)生必要圖案。這示于圖 6M-6Q中。圖6B中的結(jié)構(gòu)作為起點(diǎn)。在圖6M中，對兩種聚合物嵌段中的 一種具有潤濕親合性的材料250例如Si02沉積在徑向間隙211中至約lnm 的厚度。在圖6N中，抗蝕劑徑向棒210被去除，在襯底上留下通過聚合物 刷材料的基本徑向的間隔205分開的基本徑向的Si02條250的圖案。在該 圖案中，基本徑向的條250具有0.5Lo的圓周向?qū)挾群?Lo的圓周向節(jié)距。 由于圖6N僅是母模的非常小的部分，所以條250表現(xiàn)為平行的條。然而， 條250基本徑向布置，如圖4所示。條250可以是極佳的徑向直條，但是優(yōu) 選為弧形或者弓形徑向條,其復(fù)制旋轉(zhuǎn)致動器上的讀/寫頭的弓形路徑。然后， 在圖60中，嵌段共聚物材料層沉積在Si02徑向條250和聚合物刷材料徑 向間隔205之上。優(yōu)選的嵌段共聚物材料是Lo在約8nm和25nm之間的雙 嵌段共聚物聚苯乙烯-聚曱基丙烯酸曱酯嵌段共聚物(PS-b-PMMA),且通 過旋涂沉積至約0.5Lo至3Lo的厚度。在圖60中，嵌段共聚物層已經(jīng)退火， 導(dǎo)致嵌段共聚物中含有的不同組分之間的相分離。在該示例中，B組分 (PMMA)對徑向Si02條250的氧化物表面具有親合性，因而在徑向Si02 條250的頂上形成為基本徑向的線215。因為徑向Si02條250的圓周向?qū)?度為大約0.5Lo，所以A組分(PS)在聚合物刷材料的徑向間隔205中形成 為相鄰的徑向線212。由于A和B組分的自組裝，這導(dǎo)致B組分還在聚合 物刷材料的每個徑向間隔205的中心中形成為基本徑向的線215?；緩较?的Si02條250因而引導(dǎo)PS和PMMA組分的自組裝，從而形成結(jié)構(gòu)中交替的徑向線212、 215，如圖60所示。然后，在圖6P中，B組分(PMMA) 通過濕法蝕刻(乙酸、異丙醇(IPA)或其他選擇性溶劑)或干法蝕刻工藝 (02 RIE)選擇性去除，留下A組分(PS )的基本徑向的線212和基本徑向 的Si02條250。在圖6Q中徑向Si02條250已經(jīng)通過選擇性濕法或干法蝕 刻去除。對于Si02,這可以是用于濕法蝕刻的氫氟酸或者用于干法蝕刻的 CHF4等離子體。然后徑向線212之間的間隙中留下的暴露的刷層205通過 02 RIE去除，留下A組分(PS )的基本徑向的線212和Ge的基本徑向的線 204。這時該結(jié)構(gòu)與圖6G所示的結(jié)構(gòu)相同，且工藝可以如上所述地繼續(xù)進(jìn)行。 圖6A-6Q所示方法的實施例的變型示于圖7A-7E中，其中圖7A是通過 基本垂直于徑向方向的平面截取的側(cè)剖視圖，圖7B-7E是該方法的各階段的 俯視圖。在該變型中，如圖7A所示，母模襯底是基底200，其是具有原生 氧化物層的Si襯底。圖7A對應(yīng)于圖6G所示的方法的階段。B組分(PMMA) 已經(jīng)通過濕法蝕刻或干法蝕刻工藝消除，留下A組分(PS)的基本徑向的 線212。圖7B是圖7A的俯視圖，示出了具有圓周向間距Lo的基本徑向的 線212。圖7A基本對應(yīng)于圖5B所示的步驟，其中徑向線212的圓周密度已 經(jīng)從圖5A中的徑向條204的圓周密度加倍。
然后，進(jìn)行第二常規(guī)電子束或其他光刻步驟以將徑向線212切割成將與 將被母模納米壓印的圖案化介質(zhì)盤上的道對應(yīng)的段。在作為俯視圖的圖7C 中，圖7A-7B的結(jié)構(gòu)被涂覆以電子束抗蝕劑層217。然后抗蝕劑217在旋轉(zhuǎn) 臺電子束設(shè)備中曝光從而暴露窄的同心邊界區(qū)207，其對應(yīng)于將被納米壓印 的圖案化介質(zhì)盤的道之間的邊界?？刮g劑217可以是正電子束抗蝕劑，如 PMMA或ZEP520。顯影之后，這將留下覆蓋有抗蝕劑217的圓周向的段213， 其對應(yīng)于將被納米壓印的圖案化介質(zhì)盤上的道，道之間的邊界區(qū)域207未被 抗蝕劑覆蓋。通過調(diào)節(jié)曝光和顯影條件，可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)未被覆蓋的邊界 區(qū)域的寬度。
然后，在圖7D中，徑向線212的在邊界區(qū)域207中的暴露部分中的PS (嵌段共聚物組分A)通過02 RIE工藝被去除。然后，抗蝕劑217在濕蝕 刻工藝比如熱NMP中^皮去除。這留下了襯底200上的PS柱226，。
然后，在圖7E中，使用PS柱226，作為蝕刻掩模，使用干法蝕刻工藝 來蝕刻在PS柱226，之間的區(qū)域中的襯底200。然后PS柱226，通過02 RIE 工藝去除，在襯底200上留下襯底材料的柱228'。這留下圖7E所示的結(jié)構(gòu)，柱228，布置成圓周向的段213,段213對應(yīng)于將^&納米壓印的圖案化介質(zhì)盤 的同心道。圖7E的所得結(jié)構(gòu)基本對應(yīng)于圖5C所示的步驟。圖7E的結(jié)構(gòu)開 始于基底200構(gòu)成的襯底，現(xiàn)在已經(jīng)被蝕刻從而部分襯底保留為柱228，形式 的形貌圖案。圖7E的結(jié)構(gòu)能用作這樣母模，其中柱228，用作用于納米壓印 復(fù)制模的形貌圖案。
用于制造母模的方法的另一實施例示于圖8A-8C中。圖8A是通過基本 垂直于徑向方向的平面截取的側(cè)剖視圖，圖8A所示的結(jié)構(gòu)通過從襯底300 開始而進(jìn)行制造，襯底300可以由Si或Si02形成。然后，中性聚合物刷材 料的層305沉積在襯底300的整個表面上。然后抗蝕劑層沉積在刷層305上 并利用常規(guī)光學(xué)或電子束光刻被構(gòu)圖。曝光和顯影之后形成了暴露下面的刷 層305的基本徑向的條的圖案。刷材料通過02 RIE工藝從這些區(qū)域去除且 然后如Ge或非晶Si的材料沉積在構(gòu)圖的抗蝕劑之上，進(jìn)入徑向條的區(qū)域中。 然后去除抗蝕劑，留下圖8A所示的具有基本徑向的條304的結(jié)構(gòu)，徑向條 304限定具有nL。的圓周向?qū)挾鹊臏喜?，其中n是大于或等于2的整數(shù)(在 圖8A的例子中n=9 )。溝槽的底部由中性刷層305形成且徑向條304的壁304a 具有原生氧化物表面。
然后，在圖8B中，嵌段共聚物材料層已經(jīng)沉積在徑向條304之間且在 中性刷層305上。優(yōu)選的嵌段共聚物材料是Lo在約8nm和25nm之間的雙 嵌段共聚物聚苯乙烯-聚甲基丙烯酸曱酯嵌段共聚物(PS-b-PMMA),且通 過旋涂沉積至約0.5Lo至3Lo的厚度。嵌段共聚物然后被退火，導(dǎo)致嵌段共 聚物中含有的不同組分之間的相分離。在該示例中，B組分(PMMA)對徑 向條304的壁304a的氧化物表面具有親合性。由于B組分在徑向條304的 壁304a上形成為徑向線215a，且由于徑向條304的壁304a之間的圓周向?qū)?度為Lo的整數(shù)倍(在圖8B的例子中是9Lo)，所以迫使B組分徑向線215a 之間的A和B組分自組裝成交替的徑向線212、 215，每條線具有大約0.5Lo 的圓周向?qū)挾取Ｈ欢?，B組分徑向線215a的圓周向?qū)挾葹榇蠹s0.25Lo。于是， 基本徑向的條304 (其分隔開以限定具有大約nLo的圓周向?qū)挾鹊臏喜?引 導(dǎo)PS和PMMA組分的自組裝，從而形成結(jié)構(gòu)中交替的徑向線212、 215， 如圖8B所示。盡管A和B組分傾向以具有Lo周期的平行線自組裝，但是 襯底300上的徑向條304的圖案引導(dǎo)交替的線212、 215形成為徑向線，這 意味著L。在帶的整個徑向長度上不能是恒定的。然而，如果從Lo的變化不超過大約10%,可以實現(xiàn)交替徑向線212、 215的圖案而沒有任何嚴(yán)重缺陷。 因此，溝槽在帶ID處的圓周向?qū)挾葢?yīng)該不小于大約0.9nLo，且溝槽在帶OD 處的圓周向?qū)挾葢?yīng)該不大于大約l.lnL0。
然后，在圖8C中，形成圖8B中的徑向線215a和215的B組分(PMMA) 通過濕法蝕刻工藝(乙酸、IPA或其他選擇性溶劑)或通過干法蝕刻工藝(02 RIE)被消除，留下A組分(PS)的基本徑向的線212。圖8C的結(jié)構(gòu)因而 處在與第一實施例的圖7A所示的階段對應(yīng)的階段。因此，在圖8C的階段 之后，接著進(jìn)行與上面參照圖7B-7E所述的步驟相同的步驟，從而得到與圖 7E所示的母?；鞠嗤哪改！Ｈ欢?，由于界定圓周向溝槽所需的徑向條 304，由通過圖8A-8C所示的方法制造的母模納米壓印的圖案化介質(zhì)盤將在 每個道中在可預(yù)見的角間隔處將有丟失的位。在圖案化介質(zhì)盤中，期望相對 恒定的位間距以用于精確的寫同步和讀回檢測，因為如果位之間的間距不恒 定，則會產(chǎn)生相誤差。如果由于丟失的位導(dǎo)致的相誤差變得大于位間距的若 干百分比，則誤差會是不可接受的。對圖8A-8C的方法的修改將避免由于徑 向條304導(dǎo)致的任何相誤差。這可以通過設(shè)置條304使得壁304a間隔開 (n+l/2) U的寬度(例如在圖8A中為9.5L0)來實現(xiàn)。徑向條304的圓周 向?qū)挾冗x擇為0.5Lo。每個壁表面304a然后涂覆以約0.25L。厚的PMMA刷， 使得被涂覆的壁之間的間距為9Lo。然后施加嵌段共聚物且工藝與上面所述 相同。徑向條304代替一個PS條，同時引導(dǎo)嵌段共聚物的自組裝。壁304a 上的PMMA刷補(bǔ)償丟失的材料。
在參照圖6A-6L所述的方法的實施例(以及參照圖7A-7E所述的變型) 中和在參照圖8A-8C所述的方法的實施例中，兩種嵌段共聚物組分示出為自 組裝成交替的片層，例如如圖6F中交替的徑向線212、 215所示。為使A和 B組分(PS和PMMA)形成為交替的片層，A與B組分的分子量的比應(yīng)該 在大約40:60和60:40之間，優(yōu)選地4妾近50:50。然而，對于A組分(PS ) 形成為B組分(PMMA)基質(zhì)內(nèi)的徑向排列的圓柱(cylinder),其也在本發(fā) 明的范圍內(nèi)。為實現(xiàn)A組分的圓柱在B組分材料的交替的徑向線215中形 成徑向線212的此類結(jié)構(gòu)，組分B與組分A的分子量之比應(yīng)該小于大約80:20 但大于大約60:40，優(yōu)選地接近70:30。
圖6L和7E所示的母模是柱形母模，可用于制造復(fù)制模。復(fù)制模因此將 具有與母模的柱圖案對應(yīng)的孔圖案。當(dāng)復(fù)制才莫用于制造盤時，則所得盤將具有柱圖案，柱對應(yīng)于數(shù)據(jù)島。然而，替代地母?？梢允强仔湍改?，其能用于 直接納米壓印盤。
雖然已經(jīng)參照優(yōu)選實施例特別顯示和描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人 員將理解，可以進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)上的各種變化而不偏離本發(fā)明的思想和范 圍。因此，所公開的發(fā)明僅是示范性的，本發(fā)明的范圍僅由所附權(quán)利要求定 義。
權(quán)利要求
1.一種制造母模的方法，所述母模用于壓印磁記錄盤，該方法包括使用具有塊周期L0的嵌段共聚物，且該方法包括在具有中心的襯底上形成布置成環(huán)形帶的徑向的條的圖案，所述條具有大約nL0的圓周向間距，其中n是等于或大于2的整數(shù)；以及在所述圖案化的襯底上沉積包括具有塊周期L0的嵌段共聚物材料層，由此所述共聚物材料被所述條引導(dǎo)從而自組裝成交替的第一和第二共聚物組分的徑向的線，每種組分的所述徑向的線具有大約L0的圓周向間距。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述共聚物材料是雙嵌段共聚物材料。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述雙嵌段共聚物材料是聚苯乙烯和 聚曱基丙烯酸曱酯的共聚物。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中Lo在8nm和25nm之間。
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述徑向的條的在所述環(huán)形帶的內(nèi)徑 處的所述圓周向間距不小于0.9nLQ且所述徑向的條的在所述環(huán)形帶的外徑 處的所述圓周向間距不大于l.lnL0。
6. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述徑向的條具有弓形形狀。
7. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中在所述襯底上形成布置成環(huán)形帶的徑 向的條的圖案包括將所述條形成為多個徑向間隔開的環(huán)形帶。
8. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述襯底的表面包括氧化物，且其中 在所述襯底上形成所述圖案包括在所述襯底上沉積中性聚合物刷材料層，所述中性聚合物刷材料對于任 何共聚物組分沒有強(qiáng)親合性；在所述聚合物刷材料層上形成徑向棒抗蝕劑圖案；蝕刻所述聚合物刷材料的未被所述抗蝕劑保護(hù)的部分從而暴露徑向的 氧化物條，所述氧化物條具有大約nLo的所述圓周向間距；以及去除所述抗蝕劑。
9. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中在所述襯底上形成所述圖案包括 在所述村底上沉積中性聚合物刷材料層，所述中性聚合物刷材料對于任何共聚物組分沒有強(qiáng)親合性；在所述聚合物刷材料層上形成抗蝕劑徑向棒圖案； 在所述徑向棒之間的徑向間隙中形成一材料，該材料對共聚物組分之一 具有優(yōu)選親合性；去除所述抗蝕劑徑向棒從而暴露對共聚物組分之一具有優(yōu)選親合性的 所述材料的徑向條，所述徑向條具有大約nL。的所述圓周向間距。
10. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中在所述襯底上形成所述圖案包括形 成徑向脊，所述脊限定具有大約nL。的圓周向?qū)挾鹊臏喜?，且還包括在沉積 所述嵌段共聚物材料層之前，在所述徑向脊之間的所述溝槽中的所述襯底上 沉積中性聚合物刷材料層，所述中性聚合物刷材料對于任何共聚物組分沒有 優(yōu)選親合性。
11. 如權(quán)利要求IO所述的方法，其中所述脊具有壁，圓周向相鄰的脊的 所述壁分開(n+0.5) Lo的寬度，所述壁涂覆有0.25L。厚的聚合物刷材料。
12. 如權(quán)利要求1所述的方法，還包括去除所述第一共聚物組分的所述徑向的線，留下所述第二共聚物組分的 所述徑向的線；在所述第二共聚物組分的所述徑向的線之上形成同心環(huán)的抗蝕劑圖案； 蝕刻所述第二共聚物組分的所述徑向的線的未被所述抗蝕劑保護(hù)的部分；去除所述抗蝕劑，留下所述第二共聚物組分的柱的圖案； 利用所述第二共聚物組分的所述柱作為蝕刻掩模，蝕刻所述村底；以及 去除所述第二共聚物組分的所述柱，留下具有襯底材料構(gòu)成的柱的圖案 的襯底。
13. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述襯底包括村底基底，所述襯 底具有形成在所述基底上的襯底層，其中蝕刻所述襯底包括蝕刻所述襯底 層，且其中在去除所述第二共聚物組分的所述柱之后，襯底層材料構(gòu)成的柱 的圖案留在所述基底上。
14. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述襯底材料構(gòu)成的柱的同心環(huán)的 徑向間距與所述襯底材料構(gòu)成的柱的圓周向間距之比大于1 。
15. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述襯底包括襯底基底，所述襯底 具有形成在所述基底上的村底層，該方法還包括去除所述第一共聚物組分的所述徑向的線，留下所述第二共聚物組分的所述徑向的線之間的暴露的襯底層材料的徑向線；利用所述第二共聚物組分的所述徑向的線作為蝕刻掩才莫，蝕刻所述暴露 的襯底層材料的徑向線；去除所述第二共聚物組分的所述徑向的線，留下下面的襯底層材料的徑 向線；在所述襯底層材料的徑向線之上形成抗蝕劑的同心環(huán)圖案； 蝕刻所述村底層材料的徑向線的未被所述抗蝕劑保護(hù)的部分；以及 去除所述抗蝕劑，在所述襯底基底上留下所述襯底層材料的柱的圖案。
16. 如權(quán)利要求15所述的方法，還包括利用所述襯底層材料的柱作為蝕 刻掩模，蝕刻所述襯底基底。
17. 如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述襯底層包括鍺。
18. 如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述襯底層材料的柱的同心環(huán)的徑 向間距與所述襯底層材料的柱的圓周向間距之比大于1。
19. 一種制造母模的方法，所述母模用于壓印磁記錄盤，該方法包括使 用具有A和B組分和塊周期Lo的嵌段共聚物，且該方法包括提供具有氧化物表面的村底；在所述襯底的所述氧化物表面上沉積中性聚合物刷材料層，所述中性聚 合物刷材料對于任何共聚物組分沒有優(yōu)選親合性；在所述聚合物刷材料層上形成徑向棒抗蝕劑圖案，所述徑向棒具有大約 nLo的圓周向間距，其中n是等于或大于2的整數(shù)；蝕刻所述聚合物刷材料的未被所述抗蝕劑保護(hù)的部分從而暴露徑向的 氧化物條，所述徑向的氧化物條具有大約nLo的所述圓周向間距；去除所述抗蝕劑，留下聚合物刷材料的徑向棒；在所述徑向的氧化物條和所述聚合物刷材料的徑向棒上沉積具有A和B 組分和塊周期LQ的嵌段共聚物材料層，由此所述共聚物材料;敗所述徑向的 氧化物條引導(dǎo)從而自組裝成交替的A和B組分的徑向的線，每種組分的所 述徑向的線具有大約Lo的圓周向間距。
20. 如權(quán)利要求19所述的方法，其中所述共聚物材料是聚苯乙烯A組 分和聚曱基丙烯酸曱酯B組分的雙嵌段共聚物材料。
21. 如權(quán)利要求19所述的方法，其中L0在8nm和25nm之間。
22. 如權(quán)利要求19所述的方法，其中所述徑向的氧化物條具有弓形形狀。
23. 如權(quán)利要求19所述的方法，其中形成徑向棒抗蝕劑圖案包括將所述 徑向棒形成為多個徑向間隔開的環(huán)形帶，由此所述徑向的氧化物條布置成多 個徑向間隔開的環(huán)形帶。
24. 如權(quán)利要求23所述的方法，其中所述徑向的氧化物條的在每個環(huán)形 帶的內(nèi)徑處的所述圓周向間距不小于0.9nL。且所述徑向的氧化物條的在每 個環(huán)形帶的外徑處的所述圓周向間距不大于1. lnLo。
25. 如權(quán)利要求19所述的方法，其中所述襯底包括襯底基底，所述村底 具有形成在所述基底上的襯底層，所述襯底層具有氧化物表面，該方法還包 括去除所述B組分的徑向的線，留下所述A組分的徑向的線之間的暴露 的襯底層材料的徑向線；利用所述A組分的徑向的線作為蝕刻掩模，蝕刻所述暴露的襯底層材料 的徑向線；去除所述A組分的徑向的線，留下下面的襯底層材料的徑向線； 在所述襯底層材料的徑向線之上形成同心環(huán)的抗蝕劑圖案； 蝕刻所述襯底層材料的徑向線的未被所述抗蝕劑保護(hù)的部分；以及 去除所述抗蝕劑，在所述襯底基底上留下所述襯底層材料的柱的圖案。
26. 如權(quán)利要求25所述的方法，還包括利用所述襯底層材料的柱作為蝕 刻掩模，蝕刻所述襯底基底。
27. 如權(quán)利要求25所述的方法，其中所述襯底層包括鍺，其中所述襯底 還包括所述襯底基底和所述鍺層之間的碳層，該方法還包括利用鍺柱作為蝕刻掩模來蝕刻所述碳層，且然后去除所述鍺柱，在襯底 基底上留下碳柱；以及利用所述碳柱作為蝕刻掩模，蝕刻所述襯底基底。
28. 如權(quán)利要求25所述的方法，其中所述襯底層材料的柱的同心環(huán)的徑 向間距與所述襯底層材料的柱的圓周向間距之比大于1 。
全文摘要
本發(fā)明涉及制造母模的方法，該母模用于納米壓印圖案化介質(zhì)磁記錄盤。該方法使用常規(guī)光學(xué)或電子束光刻在襯底上形成基本徑向的條的圖案，所述條分組為環(huán)形區(qū)或帶。嵌段聚合物材料沉積在所述圖案上，導(dǎo)致嵌段聚合物被導(dǎo)引從而自組裝成其組分，以使所述基本徑向的條倍增為交替的嵌段聚合物組分的基本徑向的線。一種組分的徑向線被去除且留下的組分的徑向線用作蝕刻掩模來蝕刻襯底。在蝕刻及去除抗蝕劑之后，母模具有布置成圓環(huán)的柱，圓環(huán)分組成環(huán)形帶。
文檔編號G03F7/00GK101609691SQ20091014588
公開日2009年12月23日 申請日期2009年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月17日
發(fā)明者托馬斯·R·阿爾布雷克特, 里卡多·魯伊斯 申請人:日立環(huán)球儲存科技荷蘭有限公司