纳米图案化方法及制造母板和离散轨道磁记录介质的方法技术

本发明专利技术提供了一种纳米图案化的方法和一种制造纳米压印母板和离散轨道磁记录介质的方法。该纳米图案化的方法包括以下步骤：(a)在基底上顺序地形成蚀刻目标材料层、光致抗蚀剂层和被图案化成第一图案的金属层，第一图案具有图案以预定间隔被重复布置的结构；(b)将光照射到金属层的表面上，以激发表面等离子体激元，使得表面等离子体激元传递的光能的分布使光致抗蚀剂层的位于金属层的图案之间的中部以及光致抗蚀剂层的位于金属层的图案的中部下方的部分被曝光，以使光致抗蚀剂层被曝光成第二图案；(c)去除被图案化的金属层并对光致抗蚀剂层进行显影；(d)利用被图案化成第二图案的光致抗蚀剂层作为掩模对蚀刻目标材料层进行蚀刻。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种利用表面等离子体激元效应(plasmon effect)来实现高图案密度的纳米图案化的方法和利用该纳米图案化方法制造可复制纳米图案的纳米压印母板和用于高密度磁记录的离散轨道磁记录介质的方法。
技术介绍
近来，可实现微细线宽度的纳米图案化的方法已经受到很大关注。例如，在半导体设备中，为了获得高的集成密度，需要进一步增大每单位面积的装置的数目，为此，需要开发用于形成高密度微细图案的工艺。此外，磁记录领域中需要高记录密度的硬盘驱动器，为了满足该需求，已经开发出了被图案化的介质(例如离散轨道介质或位图介质)作为记录介质。被图案化的介质包括离散轨道介质和位图介质，在离散轨道介质中，轨道单元将记录区域分开；在位图介质中，位单元将记录区域分开。为了制造这些介质，采用形成微细图案的工艺。现有技术的光刻法在制造微细图案方面的能力有限，因此，对于在制造微细图案的过程中使用电子束光刻法和纳米压印法，已经进行了许多研究。图IA至图ID是示出了利用电子束光刻法进行纳米图案化的现有技术方法的剖视图。参照图1A，在基底10上形成蚀刻目标材料层20 (将要被蚀刻的材料层)和电子束抗蚀剂层30。如图IB中所示，通过利用电子束沿着将要被制造的图案形状进行辐射来执行曝光工艺。然后，如图IC中所示，对图IB中的所得产品进行显影，从而在电子束抗蚀剂层30中形成图案。接着，利用电子束抗蚀剂层30作为掩模对蚀刻目标材料层20进行蚀刻，然后形成纳米图案并去除电子束抗蚀剂层30，得到图ID中示出的所得产品。为了在蚀刻目标材料层20中稳定地实现具有甚至更深的结构的图案，能够通过在蚀刻目标材料层20和电子束抗蚀剂层30之间形成由诸如SiO2的材料形成的硬掩模层，并将电子束抗蚀剂层30的图案转印到硬掩模层，可通过将蚀刻目标材料层20图案化来形成微细图案。虽然上述利用电子束光刻来制造微细图案的方法的优点在于与传统的光刻工艺相比可以更精确地控制微细线宽度，但是存在以下缺点随着图案密度增大，需要不断增大的更高的光刻分辨率和不断延长的更长的曝光时间。因此，工艺成本增大并且缺陷增多的可能性增大。
技术实现思路
为了解决以上和/或其它问题，本专利技术的示例性实施例提供了一种可利用表面等离子体激元效应来实现微细线宽度和高图案密度的纳米图案化方法和一种利用该纳米图案化方法来制造纳米图案化母板和离散轨道磁记录介质的方法。根据本专利技术的一方面，提供了一种纳米图案化的方法，该方法包括以下步骤(a)在基底上顺序地形成蚀刻目标材料层、光致抗蚀剂层和被图案化成第一图案的金属层，第一图案具有图案以预定间隔被重复布置的结构；(b)将光照射到金属层的表面上，以激发表面等离子体激元，使得光致抗蚀剂层通过表面等离子体激元被曝光成第二图案；(C)去除被图案化的金属层并对光致抗蚀剂层进行显影；(d)利用被图案化成第二图案的光致抗蚀剂层作为掩模对蚀刻目标材料层进行蚀刻。根据本专利技术的另一方面，提供了一种制造母板的方法，该方法包括以下步骤(a)在基底上顺序地形成光致抗蚀剂层和被图案化成第一图案的金属层，第一图案具有图案被重复布置并以预定间隔分开的结构；(b)将光照射到金属层的表面上，以激发表面等离子体激元，使得光致抗蚀剂层通过表面等离子体激元被曝光成第二图案；(c)去除被图案化的金属层并对光致抗蚀剂层进行显影；(d)利用被图案化成第二图案的光致抗蚀剂层作为掩模来蚀刻基底。 根据本专利技术的又一方面，提供了一种制造离散轨道磁记录介质的方法，该方法包括以下步骤(a)在基底上顺序地形成下层、记录层、光致抗蚀剂层和被图案化成第一图案的金属层，第一图案具有形成同心圆的线图案以预定间隔被重复布置的结构；(b)将光照射到金属层的表面上，以激发表面等离子体激元，使得光致抗蚀剂层通过表面等离子体激元被曝光成第二图案；(C)去除被图案化的金属层并对光致抗蚀剂层进行显影；(d)利用被图案化成第二图案的光致抗蚀剂层作为掩模来蚀刻记录层。附图说明通过参照附图详细描述本专利技术的示例性实施例，本专利技术的以上和其它特点及方面将变得更加清楚，在附图中图IA至图ID是用于解释形成微细图案的现有技术方法的剖视图；图2A至图2K是用于解释根据本专利技术示例性实施例的纳米图案化的方法的剖视图；图3A至图3J是用于解释根据本专利技术示例性实施例的纳米图案化母板的制造方法的剖视图；图4是在本专利技术的示例性实施例中将被制造的离散轨道磁记录介质的示意图；图5A至图5L是用于解释根据本专利技术示例性实施例的离散轨道磁记录介质的制造方法的剖视图。具体实施例方式现在将参照附图更充分地描述本专利技术，在附图中示出了本专利技术的示例性实施例。在附图中，为了清晰起见，夸大了层和区域的厚度，并且相同的标号表示相同的元件。图2A至图2K是用于解释根据本专利技术示例性实施例的纳米图案化的方法的剖视图。参照图2A，在基底110上形成蚀刻目标材料层120、光致抗蚀剂层140、金属层150和聚合物层160。还可以在蚀刻目标材料层120和光致抗蚀剂层140之间形成诸如底部抗反射涂层(BARC)的抗反射膜130，抗反射膜130用于防止当在曝光工艺过程中辐射光时光致抗蚀剂层140被基底110反射的光再次曝光。形成金属层150，以在后续的工艺中通过激发表面等离子体激元来对光致抗蚀剂层140进行曝光，可由从例如Au、Al、Ag、Cr、Ni、Ti、Ta或W中的一种或多种中选择的材料来形成金属层150。可利用诸如溅射、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)、低压化学气相沉积(LPCVD)或原子层沉积(ALD)的工艺来形成金属层150。形成聚合物层160，使得聚合物层160在被图案化成预定图案之后用于蚀刻金属层150的掩模，并且根据图案化聚合物层160的方法由适当的材料形成聚合物层160。例如，可以通过由紫外(UV)射线可固化聚合物或热可固化聚合物形成的纳米压印树脂来形成聚合物层160。更具体地讲，可以由包含光引发剂的丙烯酸酯类有机聚合物或有机-无机杂混聚合物或者用于光学装置的UV可固化负性光致抗蚀剂来形成聚合物层160。此外，可以由热压印树脂(例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA))或无机旋涂玻璃聚合物(例如含氢硅酸盐类(hydrogen silsesquioxane,HSQ))来形成聚合物层 160。可以利用分配(dispensing)、旋涂、喷涂、浸溃涂覆、喷墨涂覆或真空沉积来形成聚合物层160。如果利用电子束光刻来图案化聚合物层160，则可由电子束抗蚀剂材料来形成聚合物层160。参照图2B，制备具有预定图案的纳米压印母板(master) 190。例如，由诸如Si、石 英或Ni的材料形成纳米压印母板190。在纳米压印母板190上形成将形成在聚合物层160中的被雕刻的第一图案。第一图案被形成为具有周期性重复的预定图案形状，且第一图案的图案密度低于将形成在蚀刻目标材料层120中的第二图案的图案密度。例如，第一图案的线宽度可大于第二图案的线宽度，且第一图案的重复图案线之间的间隔可以是第二图案的重复图案线之间的间隔的几倍大。参照图2C，通过将纳米压印母板190置于聚合物层160上并将UV射线照射到纳米压印母板190上来执行压印。此时，根据聚合物层160的材料，可以将热施加到纳米压印母板190上，而不照射UV射线。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米图案化的方法，包括以下步骤：(a)在基底上顺序地形成蚀刻目标材料层、光致抗蚀剂层和被图案化成第一图案的金属层，第一图案具有图案以预定间隔被重复布置的结构；(b)将光照射到金属层的表面上，以激发表面等离子体激元，使得表面等离子体激元传递的光能的分布使光致抗蚀剂层的位于金属层的图案之间的中部以及光致抗蚀剂层的位于金属层的图案的中部下方的部分被曝光，以使光致抗蚀剂层被曝光成第二图案；(c)去除被图案化的金属层并对光致抗蚀剂层进行显影；(d)利用被图案化成第二图案的光致抗蚀剂层作为掩模对蚀刻目标材料层进行蚀刻。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：金海成，李明馥，孙镇昇，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：