(57)【要約】【課題】ナノメートルスケールの自己組織化膜上に支持メンブランを提供する。【解決手段】一実施形態では、構造は、基板から上方に延出する複数のナノ構造と、複数のナノ構造の上端にわたって延在する多孔質メンブランとを含む。方法は、基板上にブロックコポリマー層を形成するステップと、ブロックコポリマー層の自己組織化を誘発するステップと、ブロックコポリマー層からブロックポリマーを選択的に分解させるステップと、ブロックコポリマー層の上に多孔質メンブランを形成するステップと、ブロックコポリマー層の上に多孔質メンブランを形成後、基板から上方に延出する複数のナノ構造を画成するためにブロックコポリマー層の一部分を除去するステップとを含む。【選択図】図２
2011126000.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板から上方に延出する複数のナノ構造と、
前記複数のナノ構造の上端にわたって延在する多孔質メンブランとを含む支持メンブラン。
【請求項２】
前記ナノ構造の向きが非ランダムパターンにされている請求項１に記載の支持メンブラン。
【請求項３】
前記多孔質メンブランの上方に形成された複数の第２のナノ構造と、
前記複数の第２のナノ構造の上端にわたって延在する第２の多孔質メンブランとを含む請求項１に記載の支持メンブラン。
【請求項４】
前記第２の多孔質メンブランの上方に形成された複数の第３のナノ構造と、
前記複数の第３のナノ構造の上端にわたって延在する第３の多孔質メンブランとを含む請求項３に記載の支持メンブラン。
【請求項５】
前記ナノ構造の平均幅が、その限界寸法において約５０ｎｍ未満であり、
前記複数のナノ構造の平均ピッチが、前記限界寸法の前記平均幅の約１．５〜約３倍以内である請求項１に記載の支持メンブラン。
【請求項６】
前記ナノ構造の、限界寸法における厚さ対幅のアスペクト比が約０．５：１〜約５：１である請求項１に記載の支持メンブラン。
【請求項７】
前記ナノ構造がブロックポリマー膜からなる請求項１に記載の支持メンブラン。
【請求項８】
支持メンブランの製造方法であって、
基板上にブロックコポリマー層を形成するステップと、
前記ブロックコポリマー層の自己組織化を誘発するステップと、
前記ブロックコポリマー層からブロックポリマーを選択的に分解させるステップと、
前記ブロックコポリマー層の上に多孔質メンブランを形成するステップと、
前記ブロックコポリマー層の上に前記多孔質メンブランを形成後、前記基板から上方に延出する複数のナノ構造を画成するために前記ブロックコポリマー層の一部分を除去するステップとを含む方法。
【請求項９】
前記基板が、前記複数のナノ構造のパターンを画成する表面改質層を含む請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記多孔質メンブランを除去するステップを含む請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記複数のナノ構造の上方に複数の第２のナノ構造を形成するステップを含む請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記複数のナノ構造の上方に非多孔質メンブランを形成するステップを含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記非多孔質メンブランが前記多孔質メンブランの上方に形成される請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記複数の第２のナノ構造の上方に第２の多孔質メンブランが形成され、
前記第２の多孔質メンブランの上方に複数の第３のナノ構造を形成するステップを含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記複数のナノ構造および前記複数の第２のナノ構造によって保護されていない前記基板の部分を除去するステップを含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記複数のナノ構造および前記基板の上にマスキング材料を堆積させるステップと、
前記マスキング材料のパターン化されたマスクを形成するために前記複数のナノ構造を除去するステップと、
前記複数の第２のナノ構造、前記パターン化されたマスク、および前記基板の上に第２のマスキング材料を堆積させるステップと、
前記第２のマスキング材料の第２のパターン化されたマスクを形成するために前記複数の第２のナノ構造を除去するステップと、を含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１および第２のマスクによって保護されていない前記基板の部分を除去するステップを含む請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記複数のナノ構造の平均幅がその限界寸法において約５０ｎｍ未満であり、前記複数のナノ構造の平均ピッチが、前記限界寸法における前記平均幅の約１．５〜約３倍以内である請求項８に記載の方法。
【請求項１９】
前記複数のナノ構造の、限界寸法における厚さ対幅のアスペクト比が約０．５：１〜約５：１である請求項８に記載の方法。
【請求項２０】
支持メンブランの製造方法であって、
第１の表面改質層上に第１のブロックコポリマー層を形成するステップであって、前記第１の表面改質層によって、前記ブロックコポリマー層を第１の規定の向きにするステップと、
前記第１のブロックコポリマー層から第１のブロックポリマーを選択的に分解させるステップと、
前記第１のブロックコポリマー層の上に第１の多孔質メンブランを形成するステップと、
前記第１のブロックコポリマー層上に前記第１の多孔質メンブランを形成後、前記第１の表面改質層から上方に延出する複数の第１のナノ構造を画成するために、前記第１のブロックコポリマー層の一部分を除去するステップと、
前記第１の多孔質メンブランを除去するステップと、
前記複数の第１のナノ構造および前記第１の表面改質層の上に第１のマスキング材料を堆積させるステップと、
前記第１のマスキング材料の第１のパターン化されたマスクを形成するために前記複数の第１のナノ構造を除去するステップと、
前記パターン化されたマスクの上方に第２の表面改質層を形成するステップと、
前記第２の表面改質層上に第２のブロックコポリマー層を形成するステップであって、前記第２の表面改質層によって、前記第２のブロックコポリマー層を、前記第１の表面改質層に関連した前記第１の規定の向きとは異なる第２の規定の向きにするステップと、
前記第２のブロックコポリマー層の上に第２の多孔質メンブランを形成するステップと、
前記第２のブロックコポリマー層の上に前記第２の多孔質メンブランを形成後、複数の第２のナノ構造を画成するために、前記第２のブロックコポリマー層の一部分を除去するステップと、
前記第２の多孔質メンブランを除去するステップと、を含む方法。
【請求項２１】
前記複数の第２のナノ構造および前記第２の表面改質層の上に第２のマスキング材料を堆積させるステップと、
前記第２のマスキング材料の上に第２のパターン化されたマスクを形成するために前記複数の第２のナノ構造を除去するステップと、を含む請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記第１のパターン化されたマスクおよび前記第２のパターン化されたマスクによって保護されていない前記第１の表面改質層の部分を除去するステップを含む請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記第１のパターン化されたマスクおよび前記複数の第２のナノ構造によって保護されていない前記第１の表面改質層の部分を除去するステップを含む請求項２０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナノメートルスケールの自己組織化構造に関し、より具体的には、本発明は、少なくとも製造中に、上部に支持メンブラン（membrane:膜、材料の薄い柔軟な板）を有するナノメートルスケールの自己組織化膜に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のリソグラフィ技術の限界付近またはそれを超えた解像度で大面積・高密度パターンを達成するための代替的なリソグラフィ方法として、ブロックコポリマーリソグラフィが出現した。ブロックコポリマーは、同じ鎖内で２つ以上の非相溶性ポリマーブロックで形成されたポリマー鎖である。自由エネルギーの最小化により、非相溶性であるが結合したブロックのミクロ相分離が誘発され、周期的および規則的な自己組織化パターンを生じる。ブロックコポリマーの薄膜は、基板上に規則的で周期的なパターンの２次元配列を形成し得る。組織化したブロックコポリマーの薄膜からブロック材料の１つを選択的に除去すると、膜の残りの部分はリソグラフィマスクの機能を果たす。リソグラフィ応用に最も一般的に用いられるブロックコポリマー構造は、基板の表面に対して垂直に向けられたシリンダー状パターンおよびラメラ（lamellar:平板状、薄板状）パターンを備える球形ドメイン、シリンダー状ドメインまたはラメラドメインの薄膜である。  
【０００３】
構成要素のブロックの１つを選択的に除去することは、通常、１つのブロックを選択的に分解させ、次いでサンプルを、分解したブロックのみを溶解する選択的な溶媒に浸し、他のブロックは不変なままにする湿式現像法によって達成される。乾燥すると、溶解しなかったブロックが基板上に残って、リソグラフィに好適なマスクを形成する。しかしながら、乾燥工程中、限界寸法が約３０ｎｍ未満の場合にパターン崩壊の問題が発生することが多い。ラメラ相ブロックコポリマーにおいてパターン崩壊を解決し得る方法は、乾式現像工程を行うことによってこれまでに達成されている。乾式現像では、酸素プラズマを使用して、２つのブロックのうちの一方をエッチングして取り除く。しかしながら、エッチング選択性が低く、除去されるべき材料がエッチングで取り除かれるため、残されるべき部分のブロックもエッチングによる影響を受けて、薄くて丸みを帯びたマスクとなる。これは、高忠実度のリソグラフィには適切ではない。パターン崩壊を回避できる場合には、不溶解性材の構造全体を保存する湿式現像法が好ましい。  
【０００４】
（例えば、３次元積層体から１つの材料を選択的に除去することによって）リソグラフィに好適な３次元構造を達成することも自己組織化の課題である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国公開２００９／０３０８８３７号公報
【特許文献２】米国公開２０１０／０１６５５１２号公報
【特許文献３】米国公開２００９／０３１１３６３号公報
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施形態では、構造は、基板から上方に延出する複数のナノ構造と、複数のナノ構造の上端にわたって延在する多孔質メンブランとを含む。
【０００７】
方法は、別の実施形態によれば、基板上にブロックコポリマー層を形成するステップと、ブロックコポリマー層の自己組織化を誘発するステップと、ブロックコポリマー層からブロックポリマーを選択的に分解させるステップと、ブロックコポリマー層の上に多孔質メンブランを形成するステップと、ブロックコポリマー層の上に多孔質メンブランを形成後、基板から上方に延出する複数のナノ構造を画成するために、ブロックコポリマー層の一部分を除去するステップとを含む。  
【０００８】
別の実施形態では、方法は、第１の表面改質層上に第１のブロックコポリマー層を形成するステップであって、第１の表面改質層によって、ブロックコポリマー層を第１の規定の向きにするステップと、第１のブロックコポリマー層から第１のブロックポリマーを選択的に分解させるステップと、第１のブロックコポリマー層の上に第１の多孔質メンブランを形成するステップと、第１のブロックコポリマー層の上に第１の多孔質メンブランを形成後、第１の表面改質層から上方に延出する複数の第１のナノ構造を画成するために、第１のブロックコポリマー層の一部分を除去するステップと、第１の多孔質メンブランを除去するステップと、複数の第１のナノ構造および第１の表面改質層の上に第１のマスキング材料を堆積させるステップと、第１のマスキング材料の第１のパターン化されたマスクを形成するために複数の第１のナノ構造を除去するステップと、パターン化されたマスクの上方に第２の表面改質層を形成するステップと、第２の表面改質層の上に第２のブロックコポリマー層を形成するステップであって、第２の表面改質層によって、第２のブロックコポリマー層を、第１の表面改質層に関連する第１の規定の向きとは異なる第２の規定の向きにするステップと、第２のブロックコポリマー層の上に第２の多孔質メンブランを形成するステップと、第２のブロックコポリマー層の上に第２の多孔質メンブランを形成後、複数の第２のナノ構造を画成するために、第２のブロックコポリマー層の一部分を除去するステップと、第２の多孔質メンブランを除去するステップとを含む。
【０００９】
これらの実施形態のいずれも、磁気ヘッド、磁気媒体（例えば、ハードディスク）を磁気ヘッド上に通過させる駆動機構、および磁気ヘッドに電気的に結合されるコントローラを含み得るディスクドライブシステムなどの磁気データ記憶システムにおいて実施され得る。加えて、実施形態を半導体材料のリソグラフィ、３次元素子の集積、光学素子、光電池、マイクロ流体応用のためのメンブランなどに使用し得る。  
【００１０】
本発明の他の態様および利点は、図面と併せて本発明の原理を例示する以下の詳細な説明から明らかとなる。  
【００１１】
本発明の本質および利点、ならびに好ましい使用方法を完全に理解するために、添付の図面と併せて読まれる以下の詳細な説明を参照されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】磁気記録ディスクドライブシステムの概略図である。
【図２】いくつかの実施形態による共通のブロックコポリマー形態の概略図である。
【図３】化学的プレパターンがある場合およびない場合のブロックコポリマーを示す２つの高倍率の像である。
【図４】一実施形態による、１つのブロックコポリマーを選択的に除去した後のラメラ形成ブロックコポリマー膜の形成を段階的に示す概略図である。
【図５Ａ】一実施形態による、支持メンブランのない１つのブロックコポリマーを選択的に除去した後の、整列したラメラブロックコポリマーの薄膜を示す高倍率の像である。
【図５Ｂ】一実施形態による、支持メンブランのある１つのブロックコポリマーを選択的に除去した後の、整列したラメラブロックコポリマーの薄膜を示す高倍率の像である。
【図６−１】一実施形態による３次元多層積層体の作製の概略図である。
【図６−２】一実施形態による３次元多層積層体の作製の概略図である。
【図７】稠密な非多孔質メンブランによって分離された、ラメラ薄膜の３次元二層積層体を示す高倍率の像である。
【図８】一実施形態による、リソグラフィマスクを生成するための、二層積層体に取り付けられているメンブランの除去の概略図を示す。
【図９Ａ】一実施形態による、ホールタイプのテンプレートを作製するための（おそらくビットパターン化された媒体を作製するための）方法を図９Ａの１〜図９Ｂの１８で段階的に示す。
【図９Ｂ】一実施形態による、ホールタイプのテンプレートを作製するための（おそらくビットパターン化された媒体を作製するための）方法を図９Ａの１〜図９Ｂの１８で段階的に示す。
【図１０】一部の実施形態による、ホールタイプおよび円柱タイプのテンプレートを作製するために二重層積層体を使用するパターン転写の概略図を示す。
【図１１】一実施形態による方法を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下の説明は、本発明の一般的原理を説明するためになされ、本願明細書で特許請求される発明の概念を限定するものではない。さらに、本願明細書で説明する特定の特徴は、可能な様々な組み合わせおよび置き換えのそれぞれにおいて、説明された他の特徴と併せて使用することができる。
【００１４】
本願明細書で特に規定しない限り、用語は全て、本願明細書に含まれる意味だけでなく、当業者が理解するおよび／または辞書、論文などで定義されている意味も含めて、最も広義に解釈されるものとする。
【００１５】
本願明細書および添付の特許請求の範囲で使用される単数形「ａ」「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、特に規定しない限り、複数形も含むことに留意されたい。
【００１６】
ブロックコポリマー自己組織化によって画成されたナノメートルスケールの構造上への支持メンブランの作製は、技術革新の機が熟している分野である。これらのタイプのメンブランは多くの目的に役立ち得る。そのような目的の１つは、ナノメートルスケールの自己組織化構造に機械的安定性を与えてパターン崩壊を回避することとし得る。別のそのような目的は、メンブラン自体に支持構造の機能を果たさせて、その後３次元の多層構造を構築することとし得る。どちらの場合も、これらの構造によって、ビットパターン化された媒体のテンプレート作製を含む広範囲な応用を有するナノメートルスケールのリソグラフィに新たな可能性が開かれる。  
【００１７】
一般的な一実施形態では、構造は、基板から上方へ延出する複数のナノ構造と、複数のナノ構造の上端にわたって延在する多孔質メンブランとを含む。
【００１８】
別の一般的な実施形態では、方法は、基板上にブロックコポリマー層を形成するステップと、ブロックコポリマー層の自己組織化を誘発するステップと、ブロックコポリマー層からブロックポリマーを選択的に分解させるステップと、ブロックコポリマー層の上に多孔質メンブランを形成するステップと、ブロックコポリマー層の上に多孔質メンブランを形成後、基板から上方に延出する複数のナノ構造を画成するためにブロックコポリマー層の一部分を除去するステップとを含む。  
【００１９】
さらに別の一般的な実施形態では、方法は、第１のブロックコポリマー層を第１の表面改質層上に形成するステップであって、第１の表面改質層によって、ブロックコポリマー層を第１の規定の向きにするステップと、第１のブロックコポリマー層から第１のブロックポリマーを選択的に分解させるステップと、第１のブロックコポリマー層の上に第１の多孔質メンブランを形成するステップと、第１のブロックコポリマー層の上に第１の多孔質メンブランを形成後、第１の表面改質層から上方に延出する複数の第１のナノ構造を画成するために第１のブロックコポリマー層の一部分を除去するステップと、第１の多孔質メンブランを除去するステップと、複数の第１のナノ構造および第１の表面改質層の上に第１のマスキング材料を堆積させるステップと、第１のマスキング材料の第１のパターン化されたマスクを形成後するために複数の第１のナノ構造を除去するステップと、パターン化されたマスクの上方に第２の表面改質層を形成するステップと、第２の表面改質層上に第２のブロックコポリマー層を形成するステップであって、第２の表面改質層によって、第２のブロックコポリマー層を、第１の表面改質層に関連する第１の規定の向きとは異なる第２の規定の向きにするステップと、第２のブロックコポリマー層の上に第２の多孔質メンブランを形成するステップと、第２のブロックコポリマー層の上に第２の多孔質メンブランを形成後、複数の第２のナノ構造を画成するために第２のブロックコポリマー層の一部分を除去するステップと、第２の多孔質メンブランを除去するステップとを含む。
【００２０】
ここで図１を参照すると、本発明の一実施形態によるディスクドライブ１００が示されている。図１に示すように、少なくとも１つの回転可能な磁気ディスク１１２がスピンドル１１４上に支持され、かつディスクドライブモータ１１８によって回転される。各ディスク上の磁気記録は、一般にディスク１１２上の同心データトラック（図示せず）の環状パターンの形態にある。
【００２１】
ディスク１１２付近に少なくとも１つのスライダ１１３を位置決めし、各スライダ１１３は、１つ以上の磁気読み取り／書き込みヘッド１２１を支持する。ディスクが回転するにつれ、スライダ１１３は、ディスク表面１２２上を半径方向に内側および外側へ移動して、ヘッド１２１がディスクの、所望のデータが記録されているおよび／またはそれを書き込む、異なるトラックにアクセスできるようにする。各スライダ１１３は、サスペンション１１５によってアクチュエータアーム１１９に取り付けられる。サスペンション１１５は、スライダ１１３をディスク表面１２２に抗して付勢するわずかな弾力をもたらす。各アクチュエータアーム１１９をアクチュエータ１２７に取り付ける。図１に示すアクチュエータ１２７をボイスコイルモータ（ＶＣＭ）とし得る。ＶＣＭは、固定磁界内を移動可能なコイルを含み、コイルの移動方向および移動速度は、コントローラ１２９によって供給されたモータ電流信号によって制御されている。
【００２２】
ディスク記憶システムの動作中、ディスク１１２が回転することにより、スライダ１１３とディスク表面１２２との間に空気軸受が生じ、それが、スライダに対して押し上げ力を加える、すなわちスライダを上昇させる。それゆえ、空気軸受は、サスペンション１１５のわずかな弾力に抗して釣り合わせ、かつ通常動作中、スライダ１１３をディスク表面から少量、実質的に一定の間隔だけ離してわずかに上方に支持する。一部の実施形態では、スライダ１１３はディスク表面１２２に沿って滑動することに留意されたい。  
【００２３】
ディスク記憶システムの様々な構成要素は、動作中、制御装置１２９によって発生された制御信号、例えばアクセス制御信号および内部クロック信号などによって制御される。一般に、制御装置１２９は、ロジック制御回路、記憶装置（例えばメモリ）、およびマイクロプロセッサを含む。制御装置１２９は、様々なシステムオペレーションを制御するために、ライン１２３上のドライブモータ制御信号およびライン１２８上のヘッド位置・シーク制御信号などの制御信号を発生する。ライン１２８上の制御信号は、所望の電流プロファイルをもたらして、ディスク１１２上の所望のデータトラックにスライダ１１３を最適に移動させ、かつ位置決めする。読み取り信号および書き込み信号は、記録チャネル１２５によって読み取り／書き込みヘッド１２１と通信される。  
【００２４】
典型的な磁気ディスク記憶システム、および添付の図１の上述の説明は例示を目的としたものにすぎない。ディスク記憶システムが多数のディスクおよびアクチュエータを含み、各アクチュエータが多数のスライダを支持し得ることは明白である。
【００２５】
全て当業者が理解するように、データを送受信するためにディスクドライブとホスト（一体式または外部）との間で通信を行うために、ならびに、ディスクドライブの動作を制御し、かつディスクドライブのステータスをホストへ通信するために、インターフェースが設けられてもよい。  
【００２６】
典型的なヘッドでは、誘導書き込みヘッドは、１つ以上の絶縁層（絶縁積層体）に埋め込まれたコイル層を含み、絶縁積層体は、第１の磁極片層と第２の磁極片層との間に配置されている。第１の磁極片層と第２の磁極片層との間に、書き込みヘッドの浮上面（ＡＢＳ）におけるギャップ層だけギャップが形成される。磁極片層を、バックギャップにおいて接続し得る。コイル層を通して電流を流し、磁極片に磁界を発生させる。磁界は、回転磁気ディスク上の円形トラックなどの動いている媒体上のトラックに磁界情報のビットを書き込むために、ＡＢＳにおいてギャップに生じる。
【００２７】
第２の磁極片層は、ＡＢＳからフレア点まで延在する磁極先端部と、フレア点からバックギャップまで延在するヨーク部とを含む。フレア点は、ヨークを形成するために第２の磁極片が広がり始める（フレア）個所である。フレア点の配置は、記録媒体上に情報を書き込むためにもたらされた磁界の大きさに直接影響を及ぼす。
【００２８】
媒体への書き込みにどのタイプのヘッドが使用されるかに依存して、記録媒体は異なってもよい。本願明細書で説明する支持メンブラン構造は、いくつかの実施形態および手法に従って、自己組織化によって画成された構造におけるパターン崩壊を回避する方法、および記録媒体の製造に使用され得る３次元の自己組織化構造の多層積層体の構築を支持する方法を提供し得る。それらの方法は、一部の実施形態によればビットパターン化された媒体のテンプレートの作製に手軽に使用することができる。この分野における先行の関連研究としては、米国公開２００９／０３０８８３７号公報（特許文献１）、米国公開２０１０／０１６５５１２号公報（特許文献２）、および米国公開２００９／０３１１３６３号公報（特許文献３）が挙げられ、これらは参照することにより本願明細書に援用される。
【００２９】
従来の粒状媒体は、超常磁性の限界によって約１Ｔｂ／ｉｎ２程度の密度に制限され得る。熱的に安定な書き込み可能媒体を達成するための１つの代替的な方法は、リソグラフィによるパターン化された媒体によるものである。パターン化された媒体には２種類ある：１つは、周方向の個々のトラックがパターン化され、溝で分離されているディスクリートトラック媒体（ＤＴＭ）である。２つ目の形式は、個々のビットがパターン化されて、互いに分離されているビットパターン化された媒体（ＢＰＭ）である。パターン化された媒体（ＤＴＭおよびＢＰＭ）の製造レベルにおけるリソグラフィはナノインプリントリソグラフィによって達成できる。ナノインプリントリソグラフィでは、１つのマスターモールドを使用して、各ディスク上にモールドパターンをインプリントすることによってリソグラフィマスクを複製する。本出願は、ナノインプリントリソグラフィ用のオリジナルのマスターモールドの作製方法を含む。  
【００３０】
一部の実施形態によれば、本願明細書に説明する方法に従って作製されたナノ構造を、ＢＰＭおよび／またはＤＴＭを形成するためのリソグラフィツールとして使用し得る。  
【００３１】
約５０ｎｍ未満（特に約３０ｎｍ未満）の限界寸法では、観察された現象によれば、多くの湿式現像法の際の毛細管力によって、不溶解性材によって形成されたパターンが崩壊することとなる。パターン崩壊を回避することは、ラメラ相ブロックコポリマーではとりわけ難しい。湿式現像前にブロックコポリマー膜の上部に堆積された支持多孔質メンブランは、湿式現像法の際に、構造に機械的安定性を与え、それにより、依然として１つのブロックを選択的に除去できるにも関わらず、パターン崩壊を回避または減少させる。  
【００３２】
上述のパターン崩壊とは別の課題は、リソグラフィのために使用され得る自己組織化材料による３次元構造の構築が困難であることである（例えば、構成要素ブロックの１つが選択的に除去され得る３Ｄ構造）。先行する研究では多層ブロックコポリマー膜の実証例がある。しかしながら、多層構造は互いに独立しておらず、３次元のリソグラフィの特徴部の構築は特に困難であった。自己組織化膜の上部の薄い支持メンブランは第１の層の構造を機械的支持し、かつ第２の自己組織化膜の構築を支持し、ここでは、第２のパターンは、制御されて第１の層のパターンから独立していてもいなくてもよい。このプロセスは多層の３次元構造では繰り返すことができる。  
【００３３】
本願明細書で記載した支持メンブランには多くの使用法がある。これらの使用法のいくつかとしては：１）自己組織化によって作製されたナノメートル構造のパターン崩壊を回避するための支持メンブラン；２）自己組織化構造の３次元の多層積層体を支持するための支持メンブラン；および３）ビットパターン化された媒体のテンプレート作製のための、支持メンブランを備える自己組織化膜の使用、が挙げられる。これらの使用法の各々を個別に説明する。
【００３４】
自己組織化によって作製されたナノメートル構造のパターン崩壊を回避するための支持メンブラン
ブロックコポリマーは、同じ鎖内で２つ以上の非相溶性ポリマーブロックで形成されたポリマー鎖である。自由エネルギーの最小化により、非相溶性であるが結合したブロックのミクロ相分離が誘発され、周期的および規則的な自己組織化パターンを生じる。ブロックコポリマーの薄膜は、基板上に規則的で周期的なパターンの２次元配列を形成し得る。ブロックコポリマー鎖は、２つ以上の異なるブロック材料によって形成することができ、かつ多種多様な相形態を形成することができる。リソグラフィのために最も一般的に用いられる構造は、一部の手法によれば、ジブロックコポリマー（２つのブロックのみからなるブロックコポリマー）によって形成された球形ドメイン、シリンダー状ドメイン、またはラメラドメインの薄膜である。図２に示すように、リソグラフィ応用では、一部の手法によれば、基板に対して垂直に向けられたシリンダー状ドメインまたはラメラドメインを使用することが望ましいことが多い。  
【００３５】
図２に、いくつかの例による、例えば、溶液から膜を基板上にスピンコーティングまたはディップキャストすることによって作製されたブロックコポリマーの薄膜を示す。ブロックコポリマー材料の例としては、ポリスチレン−ブロック−ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＳ−ｂ−ＰＭＭＡ）、ポリイソプレン−ブロックポリ（エチレンオキシド）（ＰＩ−ｂ−ＰＥＯ）、ポリブタジエン−ブロック−ポリ（エチレンオキシド）（ＰＢＤ−ｂ−ＰＥＯ）、ポリスチレン−ブロック−ポリ（エチレンオキシド）（ＰＳ−ｂ−ＰＥＯ）、ポリ（メチルメタクリレート）−ブロック−ポリ（エチレンオキシド）（ＰＭＭＡ−ｂｌｏｃｋ−ＰＥＯ）、ポリ（エチレンオキシド）−ブロック−ポリエチルエチレン（ＰＥＯ−ｂ−ＰＥＥ）、ポリスチレン−ブロック−ポリ（ビニルピリジン）（ＰＳ−ｂ−ＰＶＰ）、ポリスチレン−ブロック−ポリイソプレン（ＰＳ−ｂ−ＰＩ）、ポリスチレン−ブロック−ポリブタジエン（ＰＳ−ｂ−ＰＢＤ）、ポリスチレン−ブロック−ポリ（フェロセニルジメチルシラン）（ＰＳ−ｂ−ＰＦＳ）、ポリブタジエン−ブロック−ポリ（ビニルピリジン）（ＰＢＤ−ｂ−ＰＶＰ）、およびポリイソプレン−ブロック−ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＩ−ｂ−ＰＭＭＡ）が挙げられるが、これらに限定はしない。常にではないが多くの場合、基板は、ドメインの垂直方向の向きを促進するためまたは方向づけられたアセンブリを化学的プレパターニングするために表面改質層で予め処理される。次いで膜を熱的アニールまたは溶媒アニールしてミクロ相分離を誘発する。
【００３６】
図３に、左側に化学的プレパターニングなし、および右側に化学的プレパターニングありのラメラのポリスチレン−ブロック−ポリ（メチルメタクリレート）ジブロックコポリマーによって形成された垂直ラメラパターンの例を示す。  
【００３７】
図４Ａを参照すると、異なるナノ構造４０２、４０４のパターンが、エッチングストップ層４０６があったりなかったりする基板４０８上に形成され得る。図４Ａに示すように複数のナノ構造の形成後、図４Ｂに示すように、膜を放射線に露光させて、構成要素であるブロック材料の１つに鎖の切断を誘発させるか、または劈開可能な接合部を有するブロックコポリマーの場合にはブロック接合部を劈開する。図４Ｃに示すように、厚さが約０．５ｎｍ〜約５ｎｍの範囲の多孔質薄膜を、当該技術分野で公知のいずれかの堆積法（例えばＲＦまたはＤＣマグネトロンスパッタリング、熱蒸着、電子ビーム蒸着、イオンビーム堆積など）によって複数のナノ構造の上端にわたって堆積させて、多孔質メンブラン４１０の機能を果たすようにし得る。多孔質メンブラン４１０の材料を、Ｓｉ、ＳｉｘＮｙ、ＳｉｘＯｙ、Ｃ、ＣｘＮｙ、Ｔａ、ＴａｘＯｙ、Ｃｒ、Ａｌ、ＡｌｘＯｙ、Ｗ、Ｍｏ、Ｇｅ、ＧｅｘＯｙなどとし得るが、これらに限定するものではない。
【００３８】
次いで、図４Ｄに示すように、上部に多孔質メンブラン４１０を備えるブロックコポリマー膜は、切断されたブロック（または、劈開可能なブロックコポリマーの場合には劈開したブロックの１つ）を選択的に溶解させる好適な溶媒４１２に浸漬され得る。溶媒４１２は多孔質膜に浸透して可溶性材料４０４を選択的に除去する。乾燥させると、図４Ｅに示すように、多孔質メンブラン４１０は不溶解性材４０２の上部に残存したままであり、パターン崩壊に対する機械的安定性を与える。  
【００３９】
一部の実施形態では、構造は、１層以上の材料層、回路などを含み得る基板４０８から上方に延出する複数のナノ構造４０２と、複数のナノ構造４０２の上端にわたって延在する多孔質メンブラン４１０とを含む。
【００４０】
一部の手法によれば、ナノ構造４０２は、基板４０８にわたって秩序的なストライプパターンでナノ構造が配置されている上述の説明のように、例えば、方向付けの原因となる表面改質層などによる基板４０８上に化学的プレパターニングの結果の非ランダムなパターンで方向付けられ得る。基板の平面に対して平行で互いに平行なライン、基板の平面に対して垂直で互いに平行なラインなどを含め、多くの異なる向きのパターンを形成することが可能である。  
【００４１】
別の手法では、図６Ｈに示すように、構造はさらに、多孔質メンブランの上方に形成された複数の第２のナノ構造と、複数の第２のナノ構造の上端にわたって延在する第２の多孔質メンブランとを含み得る（以下詳細に説明する）。この構造では、例えば、一部の手法において第２の多孔質メンブランの上方に形成された複数の第３のナノ構造、および複数の第３のナノ構造の上端にわたって延在する第３の多孔質メンブランを加えるなど、さらなる処理を行うことも可能であることに留意されたい。一部の実施形態では４つ以上のナノ構造および／またはメンブランが存在し得る。  
【００４２】
別の実施形態によれば、ナノ構造の平均幅は、その限界寸法を約５０ｎｍ未満とし得る（例えば、円柱形のナノ構造）。限界寸法はその側壁間の最も短い横断面幅であり、複数のナノ構造の平均ピッチ（中心間距離）は限界寸法の平均幅の約１．５〜約３倍以内である。  
【００４３】
一部の手法では、ナノ構造の（堆積）厚さ対限界寸法の幅のアスペクト比を約０．５：１〜約５：１とし得る。  
【００４４】
また、一部の実施形態では、ナノ構造をブロックポリマー膜で構成し得る。  
【００４５】
図５Ａに、ＰＭＭＡを選択的に除去した後（紫外放射線による切断後）の、支持メンブランのないラメラ形成ＰＳ−ｂ−ＰＭＭＡブロックコポリマー膜の例を示す。図５Ｂに、ＰＭＭＡを選択的に除去した後（紫外放射線による切断後）の、パターン崩壊を回避するために支持メンブランのあるラメラ形成ＰＳ−ｂ−ＰＭＭＡブロックコポリマー膜の例を示す。支持メンブラン下のポリマー構造をリソグラフィマスクとして使用する場合、例えば、反応性イオンエッチングなどの乾式エッチング法によってか、または放射線での露光によってメンブランの取り付け部を除去し得る。残りの構造は、アディティブ法またはサブトラクティブ法のためのリソグラフィマスクとして機能し得る。  
【００４６】
自己組織化構造の３次元の多層積層体を支持するための支持メンブラン
図４Ｅの取り付けられたメンブラン４１０を使用して、３次元のナノ構造を作製するための自己組織化膜の多層を支持することもできる。図６Ａに示すように、一部の手法によれば、３次元積層体の作製を、出発点として図４Ｅの取り付けられたメンブランおよび下部構造に使用し得る。図６Ｃに示すように、多孔質メンブランの上部に稠密な非多孔質膜６０８を堆積させて多孔質メンブランを封止し、第１の（底部）層にさらなる材料が浸透しないようにする。稠密な膜の材料をＳｉ、ＳｉｘＮｙ、ＳｉｘＯｙ、Ｃ、ＣｘＮｙ、Ｔａ、ＴａｘＯｙ、Ｃｒ、Ａｌ、ＡｌｘＯｙ、Ｗ、Ｍｏ、Ｇｅ、ＧｅｘＯｙなどとし（これらに限定はしない）、かつ多孔質メンブランと同じ材料とし得る。この稠密な膜は新しい基板表面となり、この表面に対して、上に第２の自己組織化層を構築するためにプロセス全体を繰り返すことができる。  
【００４７】
図６Ｄに示すように、必要に応じて、表面改質層６０６を稠密なメンブランに適用し、その後第２のブロックコポリマー膜６０２、６０４を上部に堆積させてアニールして（例えば、熱的アニールまたは溶媒アニール法によって）、第２の膜にミクロ相分離を誘発し得る。このアニーリングステップ中に第１の（底部）ラメラ層が動かないようにするために、図６Ｂに示すように、紫外線照射によって第１のラメラ層をさらに架橋して、図６Ｃに示すように、そこに稠密な非多孔質メンブランを堆積する前に、より堅固にすることを可能にする。  
【００４８】
図６Ｅに示すように、二層の膜を放射線に露光させて、構成要素ブロック材料の一方の鎖の切断を誘発するか、または第２の膜の層に劈開可能な接合部を備えるブロックコポリマーの場合、ブロック接合部を劈開させ得る。図６Ｆに示すように、第２の多孔質メンブラン６１０を堆積させ、その後、図６Ｇに示すように、例えば溶媒６１２を使用して、第２の膜の構成要素ブロックの一方を選択的に除去し、図６Ｈに示すように、基板上に二層のＰＳ壁を形成する。図７にこの二層のＰＳパターンを示す。
【００４９】
図７では、第２の構造のメンブラン７０２は第１の構造７００の上方に形成され、各構造７００、７０２は、剛性を維持しつつパターン崩壊を回避するために、多孔質メンブランを含む。多層の自己組織化膜を形成するためにプロセスを繰り返すことができ、各層から１つ以上の構成要素ブロックを選択的に除去し得ることによって３次元のリソグラフィ構造の新たな可能性を開く。  
【００５０】
ブロックコポリマーの整列を、ブロックコポリマーの適用前に化学的なプレパターニング面によって制御し得る（化学エピタキシーと称すことが多い）。第１の層を、スチレン基質およびメチルメタクリレート基質を含むランダムコポリマー（これは相互作用を中和させる）により基板を前処理することによって、垂直ラメラのフィンガープリントパターンに組み立てることが可能である。あるいは、基板上のポリスチレンブラシを化学的にプレパターニングすることによって、ラメラをストライプに整列させることができる。同様に、ランダムコポリマーブラシを図６Ｃで形成された厚いメンブラン層に適用することによって、下にある整列した基板とは無関係に、第２のＰＳ−ｂ−ＰＭＭＡ層もフィンガープリントパターンを形成することができ、または、厚いメンブラン層に適用されたＰＳブラシをパターニングすることによって任意のパターンに整列させることもできる。  
【００５１】
ビットパターン化された媒体のテンプレート作製への、支持メンブランを備える自己組織化膜の使用
支持メンブランを備える自己組織化膜には、ナノメートルスケールにおいてリソグラフィプロセスが使用される場合には常に複数の応用があり得る。磁気記憶のためのビットパターン化された媒体（ＢＰＭ）のテンプレートは、自己組織化膜上の支持メンブランの利点から容易に恩恵を受け得る。  
【００５２】
１つの手法では、支持メンブランを備える単層の自己組織化膜をＢＰＭテンプレートに使用し得る。図４Ｅの一実施形態による上述の図示の構造を使用して、全ピッチが約５０ｎｍ未満のパターンを形成するラメラ相ブロックコポリマーのパターン崩壊を回避し得る。既に説明した方法を使用して、上述したような先行研究に詳述されるＢＰＭの作製プロセスを実施して、パターン崩壊を回避し得る。図９に一実施形態によるプロセスを示す。  
【００５３】
図９では、プロセスは、支持メンブランを備えるほぼ半径方向のポリマーラインから始める。これらのほぼ半径方向ラインは、図４Ｅに示す上述のようなブロックコポリマーによって画成される。図９に示す方法は、一手法によれば、マスターテンプレートを得るために、以下の１８のステップを含む。
【００５４】
以下の説明は、図９を参照する特定の一実施形態であり、丸で囲んだ数字は図９の副図を示す。各副図の左側は側面図を示し、各副図の右側は上面図を示す。この特定の実施形態に加え、ビットパターン媒体のテンプレートなどの構造のパターニング方法のより一般的な説明を提供する。  
【００５５】
一般的に、ブロックコポリマーの層を、基板の第１の表面改質層上に形成し、第１の表面改質層は、ブロックコポリマーのブロックを規定の方向に向けさせる。次いで、１つのブロックを、例えば放射線に露光させることにより選択的に分解される。その後、パターン化された層の上に多孔質メンブランを形成する。ブロックコポリマーを便宜的にブロックＡおよびブロックＢと称す。  
【００５６】
図９の副図９Ａの１では、ラジアル方向ラインにある構成要素ブロックＢが選択的に除去され、かつほぼラジアル方向ラインにあるブロックＡが、上部に支持メンブランを有して残される。
【００５７】
一般的に、パターン化された層の上に多孔質メンブランを形成後、基板から上方に延出するナノ構造を画成するために、例えば現像剤を使用して、パターン化された層の一部分を除去する。  
【００５８】
副図９Ａの２では、取り付けられたメンブランが、反応性イオンエッチングによってエッチングされる。基板材料を露出させるために表面改質層（ＳＭＬ）をエッチングするための追加的なエッチングステップを使用してもしなくてもよい。  
【００５９】
全体的に、多孔質メンブランを除去する。  
【００６０】
副図９Ａの３では、例えばＣｒなどのエッチングマスク材料の薄層を堆積させる。一部の手法では、エッチングマスク材料を厚さ約１ｎｍ〜約１５ｎｍで堆積し得る。  
【００６１】
一般的に、当該技術分野で公知のいずれかの技術を使用してマスキング材料をナノ構造および基板上に堆積し得る。  
【００６２】
副図９Ａの４では、ポリマー膜（ブロックＡ）を除去する。この除去は、酸素プラズマ、選択的な溶媒、酸または当該技術分野で公知の他のいずれかの方法を使用して達成し得る。ポリスチレンを除去するために、例えば、硫酸および過酸化水素を好ましくは使用し得る。  
【００６３】
一般的に、当該技術分野で公知のいずれかの技術を使用してマスキング材料のパターン化されたマスクを形成するためにナノ構造を除去する。  
【００６４】
副図９Ａの５では、表面改質層の単分子膜を堆積させる（例えば、ヒドロキシル末端ポリスチレン。スピンコーティング、アニーリングおよび過剰分のリンスによって）。  
【００６５】
一般的に、当該技術分野で公知のいずれかの技術を用いてマスキング材料の上に第２の表面改質層を堆積させる。  
【００６６】
副図９Ａの６では、ｅ−ビームレジスト（ＰＭＭＡ、ＺＥＰなど）をスピンコートし、ピッチ（Ｌｓ〜ｎ＊Ｌｏ＿Ｃｉｒ、ｎは１以上の整数であり、Ｌｏ＿Ｃｉｒは、周方向ラインを規定するために選択されたブロックコポリマーによって形成された自然ピッチ長であり、周方向ラインは、ピッチＬｏ＿Ｒａｄを有するほぼラジアル方向ラインを規定するために使用されたものと同じピッチでも同じポリマーでもある必要がない）においてプレパターンラインを露出させる。図９では、ほぼラジアル方向ラインおよび周方向ラインを、Ｌｏ＿Ｃｉｒ＝２＊Ｌｏ＿Ｒａｄとなるように選択し、それによりビットセルのアスペクト比が２となる。  
【００６７】
副図９Ａの７では、ｅ−ビームレジストを現像する。図示のように、ｅ−ビームプレパターンのピッチを、Ｌｓ〜２＊Ｌｏ＿Ｃｉｒとなるように選択した。
【００６８】
副図９Ａの８では、表面改質層の露出部分が化学的に変化するかまたは反応性イオンエッチングによって除去される。  
【００６９】
副図９Ａの９では、選択的な溶媒を使用してｅ−ビームレジストを除去する。  
【００７０】
副図９Ａの１０では、ブロックコポリマー膜を堆積させて、（熱的アニーリングまたは溶媒アニーリングによって）自己組織化させる。ブロックコポリマーを、下にある化学的なコントラストパターンによって方向づけ、かつＬｏ＿Ｃｉｒの周期的なピッチでほぼ周方向ラインを備えるパターンを形成する。  
【００７１】
一般的に、ブロックコポリマーの第２の層を第２の表面改質層上に形成し、第２の表面改質層によって、その第２の層にあるブロックコポリマーのブロックを、第１の表面改質層で規定された向きとは異なる第２の規定の向きにする。  
【００７２】
副図９Ｂの１１では、ブロックＢは放射線（またはブロックＢの性質に依存して他のいずれかの好適な処理によって）によって切断される。ＰＭＭＡで作製されたブロックＢの場合、例えば、サンプルを紫外放射線に露光させて切断を生じ得る。  
【００７３】
一般的に、例えば放射線に露光させることによって、第２の層の１つのブロックを選択的に分解させる。  
【００７４】
副図９Ｂの１２では、第２の多孔質支持メンブランを、スパッタリング、熱蒸着、ｅ−ビーム蒸着、イオンビーム堆積、または当業者に公知のいずれかの薄膜堆積法によって堆積させる。多孔質メンブラン材料を、Ｓｉ、ＳｉｘＮｙ、ＳｉｘＯｙ、Ｃ、ＣｘＮｙ、Ｔａ、ＴａｘＯｙ、Ｃｒ、Ａｌ、ＡｌｘＯｙ、Ｗ、Ｍｏ、Ｇｅ、ＧｅｘＯｙなどとし得るが、これらに限定はしない。  
【００７５】
一般的に、当該技術分野で公知のいずれかの技術を用いて第２の多孔質メンブランを第２のパターン化された層の上に形成する。  
【００７６】
副図９Ｂの１３では、選択的な溶媒によってブロックＢを選択的に除去する。例えば、ブロックＢがＰＭＭＡである場合、ＰＭＭＡを酢酸によって選択的に除去し得る。  
【００７７】
一般的に、第２のパターン化された層の上に第２の多孔質メンブランを形成後、第２のナノ構造を画成するために、例えば現像剤を使用することによって、第２のパターン化された層の一部分を除去する。  
【００７８】
副図９Ｂの１４では、第２の取り付けられたメンブランを、反応性イオンエッチングによってエッチングする。基板材料および下にあるラジアルなＣｒラインを露出させるために表面改質層（ＳＭＬ）をエッチングするために、追加的なエッチングステップを使用してもしなくてもよい。  
【００７９】
一般的に、反応性イオンエッチング、イオンミリング、スパッタリングなどの当該技術分野で公知のいずれかの技術を用いて第２の多孔質メンブランを除去する。  
【００８０】
現段階では、マスキング材料および第２のナノ構造によってマスクが画成されている。しかしながら、好ましくは、上述のように第２のマスクを形成する。副図９．１５では、エッチングマスク材料の薄層を堆積させる。一部の手法では、層の厚さを約１ｎｍ〜約１５ｎｍとし得る。エッチングマスク材料の例はＣｒであるが、他の材料を使用することもできる。  
【００８１】
副図９Ｂの１６では、ポリマー膜（ブロックＡ）を除去する。この除去は、酸素プラズマ、選択的な溶媒、酸、または当業者に公知の他のいずれかの除去技術を使用することによって達成し得る。ポリスチレンを除去するために、例えば、硫酸および過酸化水素を使用し得る。  
【００８２】
副図９Ｂの１７では、基板を反応性イオンエッチング、イオンミリングなどによってエッチングする。  
【００８３】
副図９Ｂの１８では、適切なエッチング液（例えばＣｒエッチング液など）、反応性イオンエッチングなどによってエッチングマスク材料（例えばＣｒなど）を除去する。  
【００８４】
一部の手法によれば、例えばイオンミリング、イオンエッチングなどによって、第１および第２のマスクによって保護されていない基板の部分を除去してもよい。別の手法では、第１のマスクおよび第２のナノ構造で保護されていない基板の部分を、当該技術分野で公知のいずれかの技術を使用して除去してもよい。
【００８５】
基板を石英、Ｓｉ、磁気媒体、またはパターン複写またはナノインプリントリソグラフィに好適な任意の他の材料とし得る。基板は、エッチングストップ層（ＥＳＬ）を含んでも含まなくてもよい。  
【００８６】
さらに別の実施形態によれば、上述の多層構造を使用して、「ホールタイプ」または「円柱タイプ」のマスターテンプレートを作製し得る。図６Ｈの多層構造をリソグラフィマスクとして使用するために、図８Ａ〜図８Ｄに示すように取り付けられているメンブランをエッチングして除去する必要がある。図８Ａに示す上部多孔質メンブラン８０２を、図８Ｂに示すようにまず反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）またはイオンミリングによってエッチングし、および図８Ｃに示すように、連続的な反応性イオンエッチングまたはミリングによって下部メンブラン８０４を除去する。上述のようにメンブラン層８０２、８０４を除去することにより、下部二重層のポリマーモノリス８０６がパターニング用のマスクとしてふるまうことができる。ここで、２つのパターンのストライプを、直交して整列させて示す。基板は、エッチングストップ層（ＥＳＬ）を有しても有しなくてもよい。メンブランの除去後、パターン転写をサブトラクティブ法またはアディティブ法のいずれかによって達成し得る。図８Ｄに、上部メンブラン８０２および下部メンブラン８０４の除去後の構造の平面図を示す。
【００８７】
図１０Ａでは、層が直交して整列された二重層のポリマーモノリスが、上面図では格子のように見え、断面図では、明確にするために層を互いにオフセットして示す。図１０Ｂでは、得られた膜のエッチングレジストとしての使用が膜にホールを形成することを示す（図１０Ｃの上面図の暗い領域に示すように）。
【００８８】
あるいは、図１０Ｄでは、別の薄膜（例えばＣｒであるがこれに限定されない）の堆積およびそれに続くポリマーのリフトオフによって、以前はボイドであった複数の領域にＣｒをもたらす。図１０Ｅ〜図１０Ｇに示すように、反応性イオンエッチングを行うと、Ｃｒのない領域がエッチングされ、それに続くＣｒ除去により、ポリスチレンモノリスにおいて以前はボイドであったところに隆起領域を有する基板を残す。
【００８９】
ここで図１１を参照して、一実施形態による方法１１００を説明する。方法１１００は、図２〜図１０で説明したような環境を含む、任意の所望の環境で実施し得る。加えて、上述の実施形態のいずれも、本願明細書で記載した方法１１００と併せて実施し得る。  
【００９０】
動作１１０２では、ブロックコポリマー層を基板上に形成する。一部の実施形態によれば、基板は、ナノ構造のパターンを画成する表面改質層を含む。別の実施形態では、基板はエッチングストップ層を含み得る。  
【００９１】
動作１１０４では、ブロックコポリマー層の方向付けを引き起こす、プレパターン化された基板または表面改質層を露光することなどによって、ブロックコポリマー層の自己組織化が誘発される。
【００９２】
動作１１０６では、例えば放射線での露光によって、ブロックコポリマー層からブロックポリマーを選択的に分解する。  
【００９３】
動作１１０８では、当該技術分野で公知のいずれかの技術、例えばＲＦまたはＤＣマグネトロンスパッタリング、熱蒸着、電子ビーム蒸着、イオンビーム堆積などを使用して、ブロックコポリマー層の上に多孔質メンブランを形成する。  
【００９４】
動作１１１０では、ブロックコポリマー層の上に多孔質メンブランを形成後、基板から上方に延出する複数のナノ構造を画成するために、例えば現像剤を使用してブロックコポリマー層の一部分を除去する。  
【００９５】
一部の実施形態では、複数のナノ構造の平均幅はその限界寸法を、例えば円柱形ナノ構造において約５０ｎｍ未満とする。限界寸法は、その側壁間の最も短い横断面幅であり、複数のナノ構造の平均ピッチ（中心間距離）は、限界寸法の平均幅の約１．５〜約３倍以内である。  
【００９６】
さらなる一部の手法によれば、複数のナノ構造の限界寸法における（堆積）厚さ対幅のアスペクト比は約０．５：１〜約５：１である。  
【００９７】
一部の実施形態では、方法１１０２はさらに、ナノ構造のパターンを露出させるために、例えば反応性イオンエッチング、選択的な溶媒などのエッチングを使用して、多孔質メンブランを除去することを含み得る。  
【００９８】
いくつかの追加的な実施形態によれば、複数の第２のナノ構造を、予め形成してある複数のナノ構造の上方に形成し得る。これらの実施形態の一部によれば、方法１１００はさらに、複数のナノ構造の上方に非多孔質メンブランを形成することを含み得る。当然ながら、非多孔質メンブランを、多孔質メンブランの上方に形成し得る。加えて、第２の多孔質メンブランを第２の複数のナノ構造の上方に形成することができ、方法１１００はさらに、一部の手法では、第２の多孔質メンブランの上方に複数の第３のナノ構造を形成することを含み得る。この手法または他のいずれかの手法では、第１および／または第２の複数のナノ構造によって保護されていない基板の部分を除去し得る。  
【００９９】
一部の実施形態では、マスキング材料を、複数のナノ構造および基板の上に堆積することができ、マスキング材料のパターン化されたマスクを形成するために複数のナノ構造を除去することができ、第２のマスキング材料を、第２の複数のナノ構造、マスク、および基板の上に堆積することができ、および第２のマスキング材料の第２のパターン化されたマスクを形成するために、第２の複数のナノ構造を除去することができる。  
【０１００】
これらの実施形態では、方法はさらに、例えばイオンミリング、イオンエッチングなどによって第１および第２のパターン化されたマスクで保護されていない基板の部分を除去することを含む。  
【０１０１】
別の特定の実施形態では、方法は、第１の表面改質層上に第１のブロックコポリマー層を形成するステップであって、第１の表面改質層によってブロックコポリマー層を第１の規定の向きにするステップと、第１のブロックコポリマー層から第１のブロックポリマーを選択的に分解させるステップとを含む。紫外放射線への露光などによってブロックコポリマーを分解した後、当該技術分野で公知のいずれかの方法によって第１のブロックコポリマー層の上に第１の多孔質メンブランを形成する。第１のブロックコポリマー層の上に第１の多孔質メンブランを形成後、第１の表面改質層から上方に延出する複数の第１のナノ構造を画成するために第１のブロックコポリマー層の一部分を除去し、第１の多孔質メンブランを除去する。  
【０１０２】
方法はまた、複数の第１のナノ構造および第１の表面改質層の上に第１のマスキング材料を堆積させるステップと、第１のマスキング材料の第１のパターン化されたマスクを形成するために複数の第１のナノ構造を除去するステップと、パターン化されたマスクの上方に第２の表面改質層を形成するステップと、第２の表面改質層上に第２のブロックコポリマー層を形成するステップであって、第２の表面改質層によって、第２のブロックコポリマー層を、第１の表面改質層に関連する第１の規定の向きとは異なる第２の規定の向きにするステップとを含む。加えて、第２のブロックコポリマー層の上に第２の多孔質メンブランを形成し、第２のブロックコポリマー層の上に第２の多孔質メンブランを形成後、複数の第２のナノ構造を画成するために第２のブロックコポリマー層の一部を除去し、第２の多孔質メンブランを除去する。  
【０１０３】
上述の実施形態のいずれも、任意の方法で使用し得る。一部の特定の使用法は、ディスクドライブシステムなどの磁気データ記憶システムに使用するためのＢＰＭおよびＤＴＭを作製するためにナノ構造を実装することを含む。加えて、実施形態を、半導体材料のリソグラフィ、３次元素子の集積、光学素子、光電池、マイクロ流体応用のためのメンブランなどのために使用し得る。  
【０１０４】
上記で様々な実施形態を説明したが、それらは、限定ではなく、例示を目的として提示したものにすぎないことを理解されたい。それゆえ、本発明の実施形態の広さおよび範囲は上述の例示的な実施形態のいずれによっても限定されず、以下の特許請求の範囲およびそれらの等価物によってのみ規定される。
【符号の説明】
【０１０５】
４０２、４０４  ナノ構造
４０６  エッチングストップ層
４０８  基板
４１０  多孔質メンブラン
４１２  溶媒
６０２、６０４  第２のブロックコポリマー膜
６０６  表面改質層
６０８  非多孔質膜
６１０  第２の多孔質メンブラン
６１２  溶媒
７００  第１の構造
７０２  第２の構造のメンブラン
８０２  上部多孔質メンブラン
８０４  下部メンブラン
８０６  ポリマーモノリス。
【図１】
2011126000.tif 000003
【図２】
2011126000.tif 000004
【図３】
2011126000.tif 000005
【図４】
2011126000.tif 000006
【図５Ａ】
2011126000.tif 000007
【図５Ｂ】
2011126000.tif 000008
【図６−１】
2011126000.tif 000009
【図６−２】
2011126000.tif 000010
【図７】
2011126000.tif 000011
【図８】
2011126000.tif 000012
【図９Ａ】
2011126000.tif 000013
【図９Ｂ】
2011126000.tif 000014
【図１０】
2011126000.tif 000015
【図１１】
2011126000.tif 000016