專利名稱：使用自組裝材料以指引可尋址陣列的化學(xué)釘扎的制作方法
使用自組裝材料以指引可尋址陣列的化學(xué)釘扎
背景技術(shù)：
具有納米量級(jí)的尺寸的部件的結(jié)構(gòu)被考慮應(yīng)用在光學(xué)、電子學(xué)、機(jī)械學(xué)、磁學(xué)等等 領(lǐng)域中。納米結(jié)構(gòu)包括例如稱為納米顆粒、納米管或量子點(diǎn)的多種結(jié)構(gòu)，并且可能用作有序 及復(fù)合材料的構(gòu)建嵌段。對(duì)于包括位元圖案化(bit patterned)介質(zhì)(BPM)和離散磁軌介質(zhì)(DTM)的數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)介質(zhì)，對(duì)超高密度的點(diǎn)陣列或線陣列的小至25nm或更小周期的圖案化是合乎需要的。 然而，由于光刻受到衍射極限的限制，常規(guī)光刻的分辨率通常被限制為約50nm半間距。因 此常規(guī)光刻可能不適合于制造用于位元圖案化磁存儲(chǔ)介質(zhì)的這種納米結(jié)構(gòu)。期望得到一種用于在襯底上形成納米結(jié)構(gòu)的高產(chǎn)量圖案化方法。自組裝技術(shù)有可 能提供超高密度圖案化和高產(chǎn)量。

發(fā)明內(nèi)容
一方面，本發(fā)明提供一種方法，該方法包括提供具有多個(gè)化學(xué)反差(chemically contrasted)對(duì)準(zhǔn)部件的襯底，以及在所述襯底的至少一部分上沉積自組裝材料，其中該自 組裝材料的大致球狀域的位置和/或取向由對(duì)準(zhǔn)部件指引，從而形成納米結(jié)構(gòu)圖案，并且 其中對(duì)準(zhǔn)部件的周期在所述球狀域的周期的約2倍至約10倍之間。另一方面，本發(fā)明提供一種裝置，該裝置包括具有多個(gè)化學(xué)反差對(duì)準(zhǔn)部件的襯底 和在該襯底的至少一部分上的自組裝材料，其中該自組裝材料的大致球狀域的位置和/或 取向由對(duì)準(zhǔn)部件指引，以形成納米結(jié)構(gòu)圖案，并且其中對(duì)準(zhǔn)部件的平均間距在球狀域的周 期的約2倍至約10倍之間。另一方面，本發(fā)明提供一種方法，該方法包括提供具有多個(gè)分立的化學(xué)反差對(duì)準(zhǔn) 部件的襯底，以及在多個(gè)化學(xué)反差對(duì)準(zhǔn)部件的至少一部分上沉積自組裝材料，其中該自組 裝材料的大致圓柱狀域的位置和/或取向由對(duì)準(zhǔn)部件指引，從而形成層狀圖案，并且其中 對(duì)準(zhǔn)部件的周期在圓柱狀域的周期的約2倍至約10倍之間。另一方面，本發(fā)明提供一種裝置，該裝置包括具有多個(gè)分立的化學(xué)反差對(duì)準(zhǔn)離散 部件的襯底和在多個(gè)化學(xué)反差對(duì)準(zhǔn)部件的至少一部分上的自組裝材料，其中該自組裝材料 的大致圓柱狀域的位置和/或取向由對(duì)準(zhǔn)部件指引，以形成層狀圖案，并且其中對(duì)準(zhǔn)部件 的平均間距在圓柱狀域的周期的約2倍至約10倍之間。另一方面，本發(fā)明提供一種方法，該方法包括在襯底的伺服區(qū)中形成第一多個(gè)隔 開的點(diǎn)；使用光刻工藝在襯底的位區(qū)中形成第二多個(gè)隔開的點(diǎn)；以及在位區(qū)的至少一部分 上沉積自組裝材料，其中該自組裝材料的域的位置和/或取向由第二多個(gè)隔開的點(diǎn)指引， 從而在該位區(qū)中形成納米結(jié)構(gòu)圖案。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的制造工藝的示意圖。圖2是嵌段共聚物的示意圖。
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圖3是襯底的橫截面圖。圖4是襯底的橫截面圖。圖5、6和7是點(diǎn)圖案的示意圖。圖8、9、10和11是根據(jù)本發(fā)明一方面而構(gòu)建的圖案化介質(zhì)的某些部分的示意圖。圖12是根據(jù)本發(fā)明一方面的圖案化介質(zhì)的一部分的顯微照片。圖13是根據(jù)本發(fā)明一方面構(gòu)建的另一圖案化介質(zhì)的一部分的橫截面示意圖。圖14是根據(jù)本發(fā)明一方面構(gòu)建的另一圖案化介質(zhì)的一部分的橫截面示意圖。圖15是根據(jù)本發(fā)明一方面的另一圖案化介質(zhì)的一部分的顯微照片。圖16是可用于制造圖15所示的圖案化介質(zhì)的圖案化表面的平面圖。圖17、18和19是根據(jù)本發(fā)明一方面構(gòu)建的另一圖案化介質(zhì)的橫截面的示意圖。圖20是根據(jù)本發(fā)明一方面的一數(shù)據(jù)存儲(chǔ)圓盤模板的示意圖。圖21是示出本發(fā)明一方面的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明涉及制造納米結(jié)構(gòu)器件的方法和使用這種方法制造的器件。在一個(gè)方面 中，本發(fā)明提供一種在自然自組裝納米結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)長程有序和精確位置控制的方法。本發(fā)明可用于制造數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)一般包括伺服區(qū)和位區(qū)。該伺服 區(qū)包括用于控制記錄磁頭的位置和讀寫操作的時(shí)序的信息。該位區(qū)用于存儲(chǔ)寫入該介質(zhì)或 從該介質(zhì)讀出的信息。在一個(gè)方面中，對(duì)于具有高密度周期性的點(diǎn)圖案的位區(qū)和具有中至 高密度周期性/非周期性點(diǎn)/線圖案的伺服區(qū)，本發(fā)明允許將自組裝工藝整合到BPM的納 米壓印模板制造中。在另一方面中，本發(fā)明使用具有化學(xué)反差表面圖案的襯底結(jié)構(gòu)，該化學(xué)反差表面 圖案可用于指引納米結(jié)構(gòu)陣列的自組裝或自組織。如本說明書中所使用的，化學(xué)反差襯底 指的是具有對(duì)于嵌段共聚物的不同組分存在不同化學(xué)選擇性或親合性的區(qū)域或材料的襯 底。這些區(qū)域或材料幾乎沒有形貌差異。這些區(qū)域或材料用作指引納米結(jié)構(gòu)的自組裝的對(duì) 準(zhǔn)部件。自組裝的意思是諸如嵌段共聚物及納米顆粒之類的自組裝材料的周期性納米結(jié)構(gòu) 的形成。根據(jù)熱力學(xué)特性，該周期性納米結(jié)構(gòu)可在較大區(qū)域中自發(fā)地形成。具有化學(xué)反差的襯底可用于指引嵌段共聚物球狀或圓柱狀納米域的定位，其中納 米域具有25nm或更小的域周期，對(duì)應(yīng)于位元圖案化介質(zhì)(BPM)的模板制備所需的大于等于 1太點(diǎn)/平方英寸(》lTdot/in2)的面密度。參照附圖，圖1用示意圖示出了根據(jù)本發(fā)明 的一個(gè)方面的制造工藝。在圖1中，圓盤10包括襯底12并具有在該襯底上形成的表面圖案14。該表面圖 案包括具有位于表面18之內(nèi)或之上的多個(gè)區(qū)域16的化學(xué)反差表面圖案。該區(qū)域16作為 隨后所沉積的納米結(jié)構(gòu)的對(duì)準(zhǔn)部件。盡管為了清楚起見在圖1中僅示出了少許區(qū)域16，但 應(yīng)當(dāng)理解可在實(shí)際器件中可以使用更多的區(qū)域16。這些區(qū)域和表面對(duì)于隨后將沉積在該襯 底上的材料具有不同的親和性，并用于指引納米結(jié)構(gòu)的位置和/或取向。這些區(qū)域16可通 過常規(guī)光刻產(chǎn)生，諸如電子束光刻、納米壓印、深紫外(EUV)光刻、193nm光刻、248nm光刻、 X射線光刻等等。表面圖案14的半間距可以是例如數(shù)十至數(shù)百納米。在該實(shí)施例中，區(qū)域16在表
5面18的平面上具有大體上圓形的形狀。該區(qū)域16也可被稱為點(diǎn)。自組裝材料用來制備圖案20，其長程有序性和位置精確度由表面圖案14指引。在 一個(gè)實(shí)施例中，使用嵌段共聚物制造自組裝圖案。該嵌段共聚物的組分將它們自身在襯底 表面上定位成襯底的化學(xué)反差圖案所指引的圖案。可去除嵌段共聚物的一個(gè)域以在圖案20 中留下域22。在一個(gè)實(shí)施例中，余下的域22具有大體上球狀的形狀。襯底圖案與嵌段共聚物圖案之間的周期比可以在1 1到10 1的范圍內(nèi)變化。 另外，襯底化學(xué)反差圖案中的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)不一定與嵌段共聚物圖案中的結(jié)構(gòu)相同。此外，化學(xué) 反差圖案不一定是周期性的。在一個(gè)實(shí)施例中，在橫向測量時(shí)，對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)16的尺寸比嵌段共聚物域22的尺寸小， 并且對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)的體積比嵌段共聚物域的體積小得多。圖2是嵌段共聚物30的示意圖。該嵌段共聚物包括主組分32和次組分34。圖3是化學(xué)圖案化襯底40的一部分的橫截面圖。聚合物刷層42形成在襯底的表 面44上。在這個(gè)實(shí)施例中，開口 46、48形成在該聚合物刷層中。襯底由對(duì)嵌段共聚物的第 一組分具有親和力的材料形成，并且該聚合物刷層42由對(duì)嵌段共聚物的第二組分具有親 和力的材料形成。當(dāng)該嵌段共聚物被隨后涂敷于該襯底上時(shí)，該嵌段共聚物的域的位置將 由嵌段共聚物組分與襯底及與聚合物刷層的親和性控制。圖3的實(shí)施例包括凹陷的襯底圖 案。圖4是化學(xué)圖案化襯底50的一部分的橫截面圖。聚合物刷層52形成在襯底的表 面54上。在這個(gè)實(shí)施例中，納米柱56、58形成在該聚合物刷層上。該聚合物刷層由對(duì)嵌段 共聚物的第一組分具有親和力的材料形成，并且這些納米柱由對(duì)嵌段共聚物的第二組分具 有親和力的材料形成。當(dāng)嵌段共聚物被隨后涂敷在該襯底上時(shí)，嵌段共聚物的域的位置將 由嵌段共聚物組分與聚合物刷層以及與納米柱的親和性所控制。圖4的實(shí)施例包括凸起的 襯底圖案。在本文所描述的實(shí)施例中，聚合物刷層可由聚苯乙烯(對(duì)于以聚苯乙烯作為主要 嵌段的共聚物)構(gòu)成。在圖4的實(shí)施例中，所述納米柱可以包括SiOx或者各種金屬，諸如 鉭、鉻、鈦等等。為形成所述圖案，通過甲苯之類的一般溶劑中的稀釋溶液的旋涂可將嵌段共聚物 沉積在圖案化的表面上，從而形成了單層球(對(duì)于球狀嵌段共聚物)或平放圓柱(對(duì)于圓 柱狀嵌段共聚物)，并且使用若干種已知工藝之一可將嵌段共聚物的一個(gè)域移除，從而留下 點(diǎn)(或孔)或線(或溝槽)形態(tài)的多種納米結(jié)構(gòu)。嵌段共聚物納米結(jié)構(gòu)可用于形成具有約5nm到50nm量級(jí)的半間距域尺寸的結(jié)構(gòu)。 然而，這些嵌段共聚物納米結(jié)構(gòu)通常缺乏長程有序性。在一個(gè)方面中，本發(fā)明通過使用具有 化學(xué)反差的表面圖案的襯底來解決糟糕的長程有序問題從而提升嵌段共聚物納米結(jié)構(gòu)中 的長程有序性。嵌段共聚物可包括兩種有機(jī)嵌段(例如聚苯乙烯-嵌段-聚甲基丙烯酸甲酯)或 者一種有機(jī)嵌段和一種無機(jī)嵌段(例如聚苯乙烯-嵌段-聚二甲基硅氧烷)。通過濕漂洗 之后的UV降解可去除所述域中的一個(gè)。例如，通過UV曝光，聚甲基丙烯酸甲酯被降解而聚 苯乙烯則被交聯(lián)。在另一實(shí)施例中，可使用氧等離子體來去除有機(jī)組分。聚二甲基硅氧烷 對(duì)氧等離子體具有好的耐受性。
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具有化學(xué)反差的襯底圖案和定制圖案布局可用于指引自組裝納米域的25nm或更 小的(大于等于1太點(diǎn)/平方英寸)域周期的定位。這種襯底化學(xué)圖案可通過諸如電子 束、納米壓印、EUV、193nm、248nm、X射線等等之類各種先進(jìn)的光刻技術(shù)產(chǎn)生。盡管嵌段共聚 物在此處作為示例，但自組裝材料并不限于嵌段共聚物，并且它可以是具有至少兩種不同 化學(xué)組分的自組裝材料，例如化學(xué)官能納米顆粒和納米管。在化學(xué)官能納米顆粒中，除有機(jī) 納米顆粒內(nèi)核之外，還存在由與所述內(nèi)核相比具有不同化學(xué)性質(zhì)的有機(jī)聚合物鏈組成的外 殼。化學(xué)官能納米顆粒的一個(gè)示例是3_丙氨基-(3-含氧丁酸)官能二氧化硅納米顆粒。圖5、6和7是具有不同周期性點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的襯底點(diǎn)圖案的示意圖，其中Ls是襯底圖 案的周期(即對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)之間的間距)，Lsx是笛卡爾坐標(biāo)系的X方向的周期，而Lsy是笛卡爾 坐標(biāo)系的Y方向的周期。圖5示出定位成使Lsy = 0. 866Lsx的對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)的六邊形圖案。圖6示出定位成使 Lsy = Lsx的對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)的交錯(cuò)圖案。圖7示出定位成使Lsy = Lsx的對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)的正方形圖案。自然嵌段共聚物圖案中，襯底圖案的周期不一定等于域周期(IX)，這有助于緩解 產(chǎn)生襯底圖案所使用的常規(guī)光刻技術(shù)的壓力，例如通過電子束光刻或光學(xué)光刻。自組裝材 料的自然圖案指的是不經(jīng)外部場的引導(dǎo)而形成的自組裝納米結(jié)構(gòu)，諸如襯底形貌圖案或化 學(xué)反差圖案。通過此處所述的方法，僅稀疏的襯底圖案(例如化學(xué)反差)需要通過常規(guī)光 刻產(chǎn)生，常規(guī)光刻將用于指引密集自組裝圖案。因此自組裝緩解了常規(guī)光刻的分辨率壓力。圖案倍增(即襯底圖案周期與嵌段共聚物圖案周期的比率)的范圍為約1到10。 例如，如果不經(jīng)任何表面引導(dǎo)可在自然嵌段共聚物納米圖案中典型地形成IOX10嵌段共 聚物域的單個(gè)顆粒從而成為多顆粒結(jié)構(gòu)的形式，則可使用比率10。這種圖案倍增對(duì)于面點(diǎn)密度為1-2太點(diǎn)/平方英寸及更大的圖案化介質(zhì)制造來說 是有益的。這種方法的圖案化分辨率僅受可用自組裝材料的性質(zhì)限制，對(duì)應(yīng)于1-50太點(diǎn)/ 平方英寸的面密度，該材料的半間距尺寸對(duì)于嵌段共聚物為約4nm到大50nm、對(duì)于納米顆 粒為約3nm到約IOnm以及對(duì)于納米管為約Inm到約5nm。圖8、9和10是由具有相同或不同點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的周期性襯底圖案所指引的嵌段共聚 物圖案的示意圖。圖8示出了在具有對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)的襯底上形成的納米結(jié)構(gòu)的圖案，其中對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)位于附圖 標(biāo)記60所示的位置處。所述對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)定位成使Lsy = 0.866Lsx。圖8示出了具有3倍(3X)
倍增的對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)六邊形圖案，其中Ls = nLo (士 10% )，其中η = 1、2.....10，并且其中Lo是
一自然(即未受指引的)嵌段共聚物圖案中的周期。然而，圖8中的對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)圖案不限于3Χ 的倍增。圖9示出了在具有對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)的襯底上所形成的納米結(jié)構(gòu)的圖案，其中對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)位于附 圖標(biāo)記62所示的位置處。所述對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)定位成使Lsy = Lsx處。圖9示出了具有3Χ倍增的
對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)的交錯(cuò)圖案，其中Ls = nLo(士 10% )，其中η = 1、2.....10。然而，圖9中的對(duì)準(zhǔn)
點(diǎn)圖案不限于3Χ的倍增。圖8示出了在具有對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)的襯底上所形成的納米結(jié)構(gòu)的圖案，其中對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)位于附 圖標(biāo)記64所示的位置處。所述對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)定位成使Lsy = Lsx0圖10示出了具有4倍(4Χ)倍增的對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)正方形圖案，其中Ls = 2nLo (士 10% )， 其中η = 1、2.....5。然而，圖10中的對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)圖案不限于3Χ的倍增。
在圖8、9和10的結(jié)構(gòu)中，設(shè)想不經(jīng)由任何襯底導(dǎo)引而可在嵌段共聚物圖案中獲得 10X10的自然點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)。襯底圖案的所述點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)也可以與自然自組裝結(jié)構(gòu)的不同。例如具有六邊形、交 錯(cuò)或正方形陣列的襯底圖案均能對(duì)準(zhǔn)具有自然六邊形點(diǎn)陣的嵌段共聚物球狀/圓柱狀域。 此外，襯底圖案不一定是周期性的，只要它可以通過在一些點(diǎn)處將一些嵌段共聚物納米域 釘扎到下層襯底從而指引嵌段共聚物域結(jié)構(gòu)的長程有序即可。圖11是由具有對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)的非周期性襯底圖案所指引的一嵌段共聚物圖案的示意 圖，其中所述對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)位于附圖標(biāo)記66所示的位置處。在這個(gè)實(shí)施例中，Ls的的平均尺寸是 <Ls>,并且<Ls>在約2Lo到約IOLo的范圍內(nèi)。襯底圖案可通過光學(xué)光刻制造。具有化學(xué)反差表面的襯底可包括交互的疏水/ 親水區(qū)域，或包括對(duì)于共聚物中的不同嵌段而言具有不同親和力的交替的極性/非極性區(qū) 域?？赏ㄟ^襯底化學(xué)圖案指引自組裝納米點(diǎn)陣列，其中該襯底化學(xué)圖案具有的圖 案間距比納米點(diǎn)陣列的間距大的多。通過使用精心設(shè)計(jì)的自組裝系統(tǒng)，已經(jīng)制造了在 具有低形貌化學(xué)反差的襯底六邊形點(diǎn)圖案上自組裝的球狀嵌段共聚物，具有通過具有 24nm/48nm/72nm/96nm的周期的襯底點(diǎn)陣列指引的24nm間距(1. 3太點(diǎn)/平方英寸)的高 可尋址嵌段共聚物點(diǎn)陣列。此外，還成功證實(shí)了被指引的大于2太點(diǎn)/平方英寸的點(diǎn)陣列。 在這個(gè)示例中，所述點(diǎn)以圖5的陣列形式排列。雖然其他人已經(jīng)研究過垂直取向的圓柱狀嵌段共聚物，在圓柱狀嵌段共聚物情況 下，為實(shí)現(xiàn)域取向垂直于襯底/共聚物界面和共聚物/空氣界面這兩者，需要一中性表面潤 濕狀態(tài)。在一個(gè)方面中，本發(fā)明包括不涉及中立表面潤濕來形成可尋址點(diǎn)陣列的球狀嵌段 共聚物，其處于熱力學(xué)均衡狀態(tài)并因此固有地具有一低缺陷密度和長期穩(wěn)定性。圖12是根據(jù)本發(fā)明的一方面的圖案化介質(zhì)的一部分的顯微照片。圖12示出通過 具有3X周期的六邊形襯底圖案所指引的1. 3太點(diǎn)/平方英寸的球狀PSPDMS嵌段共聚物圖 案。圖13是與圖12所示的相似的圖案化介質(zhì)的一部分的橫截面示意圖。在圖13的示 例中，具有化學(xué)反差表面72的襯底70包括聚合物刷層74和在該聚合物刷層中的開口 76、 78。嵌段共聚物80沉積在化學(xué)反差表面上。該嵌段共聚物在第二組分90中包括多個(gè)第一 組分的大致球狀的域82、84、86和88。域82和88對(duì)于襯底具有親和性并且因此形成在聚 合物刷層中的開口位置處。圖14是圖13的圖案化介質(zhì)所述部分在第二組分已基本上被去除之后的橫截面示 意圖。在本發(fā)明的另一方面中，通過將襯底化學(xué)圖案與圓柱狀嵌段共聚物結(jié)合，可制造 出高度有序的密集線圖案。圖15是由襯底點(diǎn)圖案指引的柱狀聚(苯乙烯-二甲基硅氧烷) (PS-PDMS)嵌段共聚物圖案的顯微照片。圖15示出了圖案化部分92和未圖案化部分94而 未示出下層襯底圖案。在未圖案化區(qū)域不存在明顯的域取向。如圖16所示，襯底上的化學(xué)反差圖案包括多個(gè)點(diǎn)96。在圖16的圖案中，
Ls=nV3Lo (±10%)，其中η = 1、2.....5，而其中Lo是自然(即未經(jīng)指引的)嵌段共聚
物圖案的周期。當(dāng)將圓柱狀嵌段共聚物沉積到圖案化表面上時(shí)，所述圓柱體附著到所述圖案化點(diǎn)上并在基本上平行于圖案化表面的方向平放。圖17、18和19是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面由圓柱狀嵌段共聚物構(gòu)建的圖案化介質(zhì) 的橫截面的示意圖。圖17示出了交叉磁軌方向上的橫截面示意圖。在圖17的示例中，具有化學(xué)反差 表面102的襯底100包括聚合物刷層104和位于聚合物刷層中的開口 106。在化學(xué)反差表 面上沉積了圓柱狀嵌段共聚物108。該嵌段共聚物在第二組分116中包括第一組分的大致 圓柱狀的多個(gè)域110、112和114。域110和114對(duì)于襯底具有親和性并因而形成在所述聚 合物刷層中的開口位置處。圖18是圖17的圖案化介質(zhì)的部分在所述第二組分已被基本去除之后的橫截面示 意圖。圖19是圖18的所述結(jié)構(gòu)在下磁軌方向上的橫截面示意圖。所述嵌段共聚物材料可以是具有兩種(或更多)高度不融合嵌段/組分A和B(或 更多)的任何球狀(對(duì)于納米結(jié)構(gòu)的點(diǎn)陣列而言)或圓柱狀(對(duì)于納米結(jié)構(gòu)的點(diǎn)或線陣列 而言)的嵌段共聚物，其可以形成域間距為25nm或更小的納米結(jié)構(gòu)，諸如聚苯乙烯-聚甲 基丙烯酸甲酯(PS-PMMA)(小至 20-25nm)、聚(苯乙烯-二甲基硅氧烷)(PS-PDMS)(小 至 IOnm)、聚苯乙烯-聚(氧化乙烯)(PS-PEO)(小至 15nm)、PS_P2VP(小至 12nm)、 聚苯乙烯-嵌段-聚(4-乙烯基吡啶)(PS-P4VP)(小至 15nm)等等。在一個(gè)示例中，如果一個(gè)組分/嵌段包括諸如鈷、鐵之類的磁性元素，則該嵌段共 聚物納米結(jié)構(gòu)可以被直接用作記錄介質(zhì)。如圖20所示，所述自組裝納米域可被集成到包括規(guī)則位元圖案和不規(guī)則伺服圖 案的BPM納米壓印模板制造中。圖20是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)圓盤模板120的示意圖。該圓盤模板 包括多個(gè)磁軌122，僅示出了所述磁軌的其中一個(gè)。各個(gè)磁軌包括多個(gè)數(shù)據(jù)位區(qū)124和多個(gè) 伺服區(qū)126。使用在這里所描述的工藝可制造這些數(shù)據(jù)位區(qū)。使用諸如電子束寫入之類的 光刻工藝可制備這些伺服區(qū)。圖21是示出在BPM模板制備中使用受指引的自組裝嵌段共聚物納米結(jié)構(gòu)的方法 的流程圖，其中BPM模板制備包括位圖案和伺服圖案。照這種方法，電子束寫入(EBW)用于 在所述伺服區(qū)中產(chǎn)生伺服圖案，而自組裝材料/工藝用于在該位區(qū)中制備高密度點(diǎn)陣列。 塊130示出該方法通過用薄聚合物刷層涂覆襯底開始。在一個(gè)示例中，該薄聚合物刷層可 具有約Inm到約IOnm的厚度。然后利用具有例如約20nm到約50nm厚度的光刻膠層覆蓋該薄聚合物刷層?？墒?用已知工藝將光刻膠圖案化為包括規(guī)則點(diǎn)圖案(在位區(qū))和不規(guī)則伺服圖案(在伺服區(qū))。 利用例如電子束光刻、光學(xué)光刻等可將光刻膠圖案化(塊132)。接著，可使用第一蒸鍍和剝離工藝在位區(qū)和伺服區(qū)形成第一硬掩模圖案(使用例 如鉻、鉭等)。位區(qū)中的規(guī)則點(diǎn)圖案將被用作用于引導(dǎo)隨后涂敷的嵌段共聚物圖案，而伺服區(qū)中 的不規(guī)則伺服圖案將被用作最終的伺服圖案(塊134)。塊136示出涂敷嵌段共聚物并進(jìn)行退火(例如通過熱工藝/溶解工藝)，以在位區(qū) 形成被之前所形成的所述硬掩模點(diǎn)圖案指引的高度有序的嵌段共聚物圖案。
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塊138示出可使用第二蒸鍍和剝離工藝在位區(qū)中形成第二硬掩模圖案，該第二硬 掩模圖案可在某些些區(qū)域與第一硬掩模圖案部分重疊。接著，如塊140所示，通過蝕刻(或其它方法)將包括位圖案(來自于第二硬掩模 圖案)和伺服圖案(來自于第一硬掩模圖案)的最終硬掩模圖案轉(zhuǎn)移到襯底(對(duì)于紫外線 (UV)壓印而言其可以是石英)中，并通過濕法蝕刻可去除所有的硬掩模圖案?？蓪D21所示的方法集成到包括位圖案(具有規(guī)則周期、高圖案密度、單一形狀、 精確尺寸/位置σ)和伺服圖案(其可以是非周期性的或周期性的、具有中至高等的圖案 密度、可變的形狀等等)的BPM納米壓印主模板的制造中。受指引的自組裝圖案可用于位 區(qū)，而通過電子束定義的圖案可用于伺服區(qū)。該嵌段共聚物可包括兩種有機(jī)嵌段(例如聚苯乙烯_嵌段-聚甲基丙烯酸甲酯) 或者一種有機(jī)嵌段、一種無機(jī)嵌段(例如聚苯乙烯_嵌段-聚二甲基硅氧烷)。通過濕漂 洗之后的UV降解可去除所述域中的一個(gè)。例如，通過UV曝光，聚甲基丙烯酸甲酯被降解而 聚苯乙烯則被交聯(lián)。在另一實(shí)施例中，可以使用氧等離子體來去除有機(jī)-無機(jī)混合嵌段共 聚物中的有機(jī)組分。該無機(jī)嵌段(即聚二甲基硅氧烷)對(duì)于氧等離子體具有好的耐受性。在一個(gè)示例中，具有定制點(diǎn)圖案布局的化學(xué)反差襯底圖案可指引球狀嵌段共聚 物，以產(chǎn)生具有超高圖案密度的高度有序性密集點(diǎn)陣列。在另一示例中，具有定制點(diǎn)圖案布局的化學(xué)反差襯底圖案可指引圓柱狀嵌段共聚 物，以產(chǎn)生具有高圖案密度的高度有序性線陣列。在一個(gè)方面中，通過使用以上所描述的受指引的自組裝方法而制備的高度有序的 點(diǎn)陣列可與電子束光刻工藝集成，以制造包括伺服圖案和位圖案的完整圓盤BPM模板。在另一方面中，本發(fā)明提供使用上述方法之一制造的裝置。盡管根據(jù)若干示例描述了本發(fā)明，但對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的是，可 對(duì)所公開的示例作出多種改變，而不背離所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的范圍。上述實(shí)現(xiàn) 和其它實(shí)現(xiàn)均在所述權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
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權(quán)利要求
一種方法，包括提供具有多個(gè)化學(xué)反差對(duì)準(zhǔn)部件的襯底；以及在所述襯底的至少一部分上沉積自組裝材料，其中所述自組裝材料的大致球狀域的位置和/或取向由所述對(duì)準(zhǔn)部件指引以形成納米結(jié)構(gòu)圖案，并且其中所述對(duì)準(zhǔn)部件的周期在所述球狀域的周期的約2倍至約10倍之間。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述對(duì)準(zhǔn)部件小于所述球狀域。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述對(duì)準(zhǔn)部件以周期Ls定位，而所述自組裝 材料具有自然周期Lo，并且Ls = nLo (士 10% )，其中η = 1、2.....10。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述對(duì)準(zhǔn)部件以周期Ls定位，而所述自組裝 材料具有自然周期Lo，并且Ls=nWLo(±10%)，其中η = 1、2.....5。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述對(duì)準(zhǔn)部件以平均周期<Ls>定位，而所述 自組裝材料具有自然周期Lo，并且<Ls>在約2Lo到約IOLo的范圍內(nèi)。
6.一種裝置，包括具有多個(gè)化學(xué)反差對(duì)準(zhǔn)部件的襯底；以及在所述襯底的至少一部分上的自組裝材料，其中所述自組裝材料的大致球狀域的位置 和/或取向由所述對(duì)準(zhǔn)部件指引以形成納米結(jié)構(gòu)圖案，并且其中所述對(duì)準(zhǔn)部件的平均間距 在所述球狀域的周期的約2倍至約10倍之間。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述對(duì)準(zhǔn)部件小于所述球狀域。
8.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述對(duì)準(zhǔn)部件以周期Ls定位，而所述自組裝 材料具有自然周期Lo，并且Ls = nLo (士 10% )，其中η = 1、2.....10。
9.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述對(duì)準(zhǔn)部件以周期Ls定位，而所述自組裝 材料具有自然周期Lo，并且Ls二nWLo(土 10%)，其中η = 1、2.....5。
10.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述對(duì)準(zhǔn)部件以平均周期<Ls>定位，而所 述自組裝材料具有自然周期Lo，并且<Ls>在約2Lo到約IOLo的范圍內(nèi)。
11.一種方法，包括提供具有多個(gè)分立的化學(xué)反差對(duì)準(zhǔn)部件的襯底；以及在所述多個(gè)化學(xué)反差對(duì)準(zhǔn)部件的至少一部分上沉積自組裝材料，其中所述自組裝材料 的大致圓柱狀域的位置和/或取向由所述對(duì)準(zhǔn)部件指引以形成層狀圖案，并且其中所述對(duì) 準(zhǔn)部件的周期在所述圓柱狀域的周期的約2倍至約10倍之間。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述對(duì)準(zhǔn)部件在至少一個(gè)方向上小于所 述圓柱狀域。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述對(duì)準(zhǔn)部件以周期Ls定位，而所述自組 裝材料具有自然周期Lo，并且Ls=nV^Lo (±10%)，其中η = 1、2.....5。
14.一種裝置，包括具有多個(gè)分立的化學(xué)反差對(duì)準(zhǔn)部件的襯底；以及在所述多個(gè)化學(xué)反差對(duì)準(zhǔn)部件的至少一部分上的自組裝材料，其中所述自組裝材料的 大致圓柱狀域的位置和/或取向由所述對(duì)準(zhǔn)部件指引以形成層狀圖案，并且其中所述對(duì)準(zhǔn) 部件的平均間距在所述圓柱狀域的周期的約2倍至約10倍之間。
15.如權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，所述對(duì)準(zhǔn)部件在至少一個(gè)方向上小于所 述圓柱狀域。
16.如權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，所述對(duì)準(zhǔn)部件以周期Ls定位，而所述自組 裝材料具有自然周期Lo，并且Ls=n々Lo (±10%)，其中η = 1、2.....5。
17.一種方法，包括在襯底的伺服區(qū)中形成第一多個(gè)隔開的點(diǎn)；使用光刻工藝在襯底的位區(qū)中形成第二多個(gè)隔開的點(diǎn)；以及在所述位區(qū)的至少一部分上沉積自組裝材料，其中所述自組裝材料的域的所述位置和 /或取向由所述第二多個(gè)隔開的點(diǎn)指引以在所述位區(qū)中形成納米結(jié)構(gòu)圖案。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，通過利用聚合物刷層覆蓋襯底并通過圖 形化所述聚合物刷層來實(shí)現(xiàn)利用光刻工藝在襯底的位區(qū)中形成第二多個(gè)隔開的點(diǎn)的步驟。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述自組裝材料的域包括球狀域。
20.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述自組裝材料的域包括圓柱狀域，而所 述納米結(jié)構(gòu)圖案包括層狀圖案。
全文摘要
一種方法包括提供具有多個(gè)化學(xué)反差對(duì)準(zhǔn)部件的襯底，以及在該襯底的至少一部分上沉積自組裝材料，其中該自組裝材料的大致球狀或圓柱狀域的位置和/或取向由該對(duì)準(zhǔn)部件指引，以形成納米結(jié)構(gòu)圖案，而且其中該對(duì)準(zhǔn)部件的周期在該球狀或圓柱狀域的周期的約2倍至約10倍之間。還提供了根據(jù)該方法制造的裝置。
文檔編號(hào)B82B3/00GK101913554SQ20091100014
公開日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2009年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月19日
發(fā)明者X·楊, 肖帥剛 申請(qǐng)人:希捷科技有限公司