(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下地上に、少なくとも第１の領域と第２の領域とを含む複数の領域を形成する工程と、
前記第１の領域に第１のブロック共重合体を供給し、前記第２の領域に前記第１のブロック共重合体とは異なる分子量の第２のブロック共重合体を供給する工程と、
前記各領域の前記ブロック共重合体を相分離させる工程と、
前記相分離した各ブロック共重合体における特定の相を選択的に除去し、前記第１の領域に前記第１のブロック共重合体のパターンを形成し、前記第２の領域に前記第１のブロック共重合体のパターンとは異なるパターンサイズの前記第２のブロック共重合体のパターンを形成する工程と、
を備え、
前記第１の領域及び第２の領域のそれぞれは第１の方向に並んだ凹部を有し、前記第１の方向に対して直交する第２の方向の一端部で前記凹部とつながり前記凹部よりも広い凹状の溶液供給領域に、前記ブロック共重合体を溶媒に溶解させた溶液をノズルを用いたインクジェット法により供給して前記凹部へと流動させ、前記凹部のそれぞれは１つの前記溶液供給領域につながり、前記溶液は１つの前記溶液供給領域からこの溶液供給領域につながった１つの前記凹部に向けて一方向に流れることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項２】
前記第１のブロック共重合体及び前記第２のブロック共重合体は、Ａポリマー鎖と、前記Ａポリマー鎖とは異種のＢポリマー鎖とを有し、
前記第１のブロック共重合体と前記第２のブロック共重合体との間で、前記Ａポリマー鎖の分子量が異なり、前記Ｂポリマー鎖の分子量が異なることを特徴とする請求項１記載のパターン形成方法。
【請求項３】
熱処理を行って前記ブロック共重合体を相分離させ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。
【請求項４】
下地上に、少なくとも第１の領域と第２の領域とを含む複数の領域を形成する工程と、
前記第１の領域に第１のブロック共重合体を供給し、前記第２の領域に前記第１のブロック共重合体とは異なる分子量の第２のブロック共重合体を供給する工程と、
前記各領域の前記ブロック共重合体を相分離させる工程と、
前記相分離した各ブロック共重合体における特定の相を選択的に除去し、前記第１の領域に前記第１のブロック共重合体のパターンを形成し、前記第２の領域に前記第１のブロック共重合体のパターンとは異なるパターンサイズの前記第２のブロック共重合体のパターンを形成する工程と、
それぞれの前記ブロック共重合体における前記下地上に残された相をマスクにして、前記下地を加工する工程と、
を備え、
前記第１の領域及び第２の領域のそれぞれは第１の方向に並んだ凹部を有し、前記第１の方向に対して直交する第２の方向の一端部で前記凹部とつながり前記凹部よりも広い凹状の溶液供給領域に、前記ブロック共重合体を溶媒に溶解させた溶液をノズルを用いたインクジェット法により供給して前記凹部へと流動させ、前記凹部のそれぞれは１つの前記溶液供給領域につながり、前記溶液は１つの前記溶液供給領域からこの溶液供給領域につながった１つの前記凹部に向けて一方向に流れることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パターン形成方法及び半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
微細パターンの形成方法として、材料が自己組織的に相分離して特定の規則配列パターンを形成する現象を利用する方法が注目を集めている。例えば、特許文献１には、自己組織化材料としてブロック共重合体（block copolymer）を溶媒に溶解させ、その溶液を基板表面にスピンコート法、ディップコート法等により塗布することが開示されている。
【０００３】
特許文献１では、ある１種類のブロック共重合体膜のみが基板に形成される。この場合、ブロック共重合体の相分離によって得られるパターンサイズは１種類だけである。しかしながら、半導体デバイスの回路パターンの形成においては、基板上に形成する回路幅が１種類だけという単調なパターンであることは少なく、複数の線幅のパターンを同一基板上に同時に形成することが求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１２５６９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、異なるサイズの複数の微細パターンを同時に形成可能なパターン形成方法及び半導体装置の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、下地上に、少なくとも第１の領域と第２の領域とを含む複数の領域を形成する工程と、前記第１の領域に第１のブロック共重合体を供給し、前記第２の領域に前記第１のブロック共重合体とは異なる分子量の第２のブロック共重合体を供給する工程と、前記各領域の前記ブロック共重合体を相分離させる工程と、前記相分離した各ブロック共重合体における特定の相を選択的に除去し、前記第１の領域に前記第１のブロック共重合体のパターンを形成し、前記第２の領域に前記第１のブロック共重合体のパターンとは異なるパターンサイズの前記第２のブロック共重合体のパターンを形成する工程と、を備え、前記第１の領域及び第２の領域のそれぞれは第１の方向に並んだ凹部を有し、前記第１の方向に対して直交する第２の方向の一端部で前記凹部とつながり前記凹部よりも広い凹状の溶液供給領域に、前記ブロック共重合体を溶媒に溶解させた溶液をノズルを用いたインクジェット法により供給して前記凹部へと流動させ、前記凹部のそれぞれは１つの前記溶液供給領域につながり、前記溶液は１つの前記溶液供給領域からこの溶液供給領域につながった１つの前記凹部に向けて一方向に流れることを特徴とするパターン形成方法が提供される。
また、本発明の他の一態様によれば、下地上に、少なくとも第１の領域と第２の領域とを含む複数の領域を形成する工程と、前記第１の領域に第１のブロック共重合体を供給し、前記第２の領域に前記第１のブロック共重合体とは異なる分子量の第２のブロック共重合体を供給する工程と、前記各領域の前記ブロック共重合体を相分離させる工程と、前記相分離した各ブロック共重合体における特定の相を選択的に除去し、前記第１の領域に前記第１のブロック共重合体のパターンを形成し、前記第２の領域に前記第１のブロック共重合体のパターンとは異なるパターンサイズの前記第２のブロック共重合体のパターンを形成する工程と、それぞれの前記ブロック共重合体における前記下地上に残された相をマスクにして、前記下地を加工する工程と、を備え、前記第１の領域及び第２の領域のそれぞれは第１の方向に並んだ凹部を有し、前記第１の方向に対して直交する第２の方向の一端部で前記凹部とつながり前記凹部よりも広い凹状の溶液供給領域に、前記ブロック共重合体を溶媒に溶解させた溶液をノズルを用いたインクジェット法により供給して前記凹部へと流動させ、前記凹部のそれぞれは１つの前記溶液供給領域につながり、前記溶液は１つの前記溶液供給領域からこの溶液供給領域につながった１つの前記凹部に向けて一方向に流れることを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、異なるサイズの複数の微細パターンを同時に形成可能なパターン形成方法及び半導体装置の製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係るパターン形成方法の概念を示す模式図。
【図２】本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す模式図。
【図３】図２に続く工程を示す模式図。
【図４】ブロック共重合体溶液の供給部分の模式図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本実施形態に係るパターン形成方法は、同じ基板の同じ主面上にパターンサイズの違いに応じた複数の領域を形成する工程と、各領域にブロック共重合体（block copolymer）を供給する工程とを有する。
【００１０】
図１（ａ）は第１の領域１を、図１（ｂ）は第２の領域２を示す。第１の領域１及び第２の領域２には下地膜１４が形成され、第１の領域１の下地膜１４には凹部１５が形成され、第２の領域２の下地膜１４には凹部１６が形成される。
【００１１】
凹部１５には、分子量（数平均分子量）Ｘの第１のブロック共重合体を所望の溶媒に溶解させた第１の溶液２０がノズル２１から供給される。凹部１６には、凹部１５に供給される第１のブロック共重合体とは異なる分子量（数平均分子量）Ｙの第２のブロック共重合体を所望の溶媒に溶解させた第２の溶液３０がノズル３１から供給される。
【００１２】
ブロック共重合体は、複数種のポリマー鎖が結合した構造を有する。各ポリマー鎖は、１種類のモノマーの連鎖構造を有する。このブロック共重合体を適切な濃度で適切な溶媒中に溶解させると、同じ種類のポリマー鎖どうしが凝集し同種のポリマー鎖からなるブロック（相）を形成する。このとき、異種の相は互いに十分混ざり合うことなく、異種の相が周期的に交互に繰り返された相分離構造を発現する。
【００１３】
図１（ａ）に示す第１の領域１においては、Ａポリマー鎖２２ａが凝集したＡ相２２と、Ｂポリマー鎖２３ａが凝集したＢ相２３との相分離構造が得られる。図１（ｂ）に示す第２の領域２においては、Ａポリマー鎖３２ａが凝集したＡ相３２と、Ｂポリマー鎖３３ａが凝集したＢ相３３との相分離構造が得られる。
【００１４】
なお、ブロック共重合体は、２種類のポリマー鎖が結合した構造に限らず、３種類以上のポリマー鎖が結合した構造であってもよい。
【００１５】
次に、図２、３を参照して、本実施形態に係るパターン形成方法を利用した半導体装置の製造方法について説明する。
【００１６】
図２（ａ）は下地の構成を示す。パターン形成対象物は半導体ウェーハ１１である。その半導体ウェーハ１１上にアモルファスカーボン膜１２が形成され、アモルファスカーボン膜１２上にＳｉＯＮ膜１３が形成され、ＳｉＯＮ膜１３上に下地膜１４が形成される。
【００１７】
半導体ウェーハ１１は、例えばシリコン基板上に、半導体層、絶縁層、導電層などが形成された構造を有する。例えば、アモルファスカーボン膜１２の膜厚は２００ｎｍ、ＳｉＯＮ膜１３の膜厚は３０ｎｍ、下地膜１４の膜厚は５０ｎｍである。
【００１８】
下地膜１４は、例えば熱硬化もしくは光硬化型の樹脂系インプリント材であり、テンプレートを用いたインプリント法により、下地膜１４に図２（ｂ）に示すように凹凸が形成される。第１の領域１には凹部１５が形成され、第２の領域２には凹部１６が形成される。凹部１５と凹部１６との間には溝１７ａが形成される。
【００１９】
次に、例えばインクジェット法により、凹部１５、１６のそれぞれにブロック共重合体を供給する。図２（ｃ）に示すように、凹部１５には、第１のブロック共重合体を所望の溶媒に溶解させた第１の溶液２０がノズル２１から供給される。凹部１６には、第２のブロック共重合体を所望の溶媒に溶解させた第２の溶液３０がノズル３１から供給される。
【００２０】
溶液２０、３０をそれぞれ凹部１５、１６に供給後、溶媒を揮発させることで、凹部１５には第１のブロック共重合体膜が形成され、凹部１６には第２のブロック共重合体膜が形成される。これら膜の膜厚は、下地膜１４の膜厚もしくは凹部１５、１６の深さとほぼ同じとされる。
【００２１】
第１のブロック共重合体は、ポリマー鎖として、例えばポリスチレン（polystyrene）とポリメチルメタクリル酸（polymethylmethacrylate）を含む。例えば、第１のブロック共重合体におけるポリスチレンの数平均分子量は１００００であり、ポリメチルメタクリル酸の数平均分子量は３３０００である。
【００２２】
第２のブロック共重合体は、ポリマー鎖として、例えばポリスチレンとポリメチルメタクリル酸を含む。例えば、第２のブロック共重合体におけるポリスチレンの数平均分子量は１７００００であり、ポリメチルメタクリル酸の数平均分子量は４００００である。
【００２３】
すなわち、第１のブロック共重合体と第２のブロック共重合体は、含まれるポリマー鎖は同じであるが、その分子量が異なる。したがって、分子量の異なる第１のブロック共重合体と第２のブロック共重合体とが、それぞれ、同じ下地上の領域１、２に偏在することになる。
【００２４】
各ブロック共重合体に含まれるポリマー鎖としては、ポリスチレンとポリメチルメタクリル酸との組み合わせに限らず、自己組織的な相分離により異なる相の規則的な配列構造を形成可能なものであればよい。例えば、ポリスチレンとポリブタジエンとの組み合わせ、ポリスチレンとポリイソプレンとの組み合わせなどであってもよい。また、各ブロック共重合体は３種類以上のポリマー鎖を含んでいてもよい。
【００２５】
ブロック共重合体は通常そのままの状態では相分離が十分に進行せず、規則性の低い相分離構造である場合が多い。そのため、相分離を十分に進行させ規則性のより高い構造にするため、本実施形態では例えば熱処理を行う。
【００２６】
例えば、酸化を防止するため水素還元雰囲気中にて、各ポリマー鎖のガラス転移温度以上の２１０℃で３０時間熱処理する。これにより、図２（ｄ）に示すように、各領域１、２のブロック共重合体は、含まれるポリマー鎖の分子量に応じたサイズのブロック単位で相分離する。
【００２７】
凹部１５では、第１のブロック重合体は、Ａポリマー鎖のブロックからなるＡ相２２と、Ｂポリマー鎖のブロックからなるＢ相２３とに相分離する。凹部１６では、第２のブロック重合体は、Ａポリマー鎖のブロックからなるＡ相３２と、Ｂポリマー鎖のブロックからなるＢ相３３とに相分離する。前述の例では、ポリスチレンとポリメチルメタクリル酸のうち一方がＡポリマー鎖であり、他方がＢポリマー鎖である。
【００２８】
第１のブロック共重合体に含まれるＡポリマー鎖の分子量と、第２のブロック共重合体に含まれるＡポリマー鎖の分子量とは異なる。例えば、第２のブロック共重合体に含まれるＡポリマー鎖の方が第１のブロック共重合体に含まれるＡポリマー鎖よりも分子量が大きい。このため、相分離すると、第１のブロック共重合体におけるＡ相２２よりも、第２のブロック共重合体におけるＡ相３２の方が幅（周期配列方向の幅）が長くなる。また、第１のブロック共重合体に含まれるＢポリマー鎖の分子量と、第２のブロック共重合体に含まれるＢポリマー鎖の分子量とは異なる。例えば、第２のブロック共重合体に含まれるＢポリマー鎖の方が第１のブロック共重合体に含まれるＢポリマー鎖よりも分子量が大きい。このため、相分離すると、第１のブロック共重合体におけるＢ相２３よりも、第２のブロック共重合体におけるＢ相３３の方が幅（周期配列方向の幅）が長くなる。
【００２９】
次に、相分離した各ブロック共重合体における特定の相を選択的に除去する。例えば、Ａ相２２、３２がポリスチレン、Ｂ相２３、３３がポリメチルメタクリル酸である場合、ポリスチレンの方がポリメチルメタクリル酸よりも酸素やＣＦ４ガスをエッチャントとして用いるＲＩＥ（Reactive Ion Etching）に対するエッチング耐性が高いことによる両相間でのエッチングレートの差を利用できる。
【００３０】
例えば、処理室内に流量３００ｓｃｃｍで酸素を導入し、処理室内全圧を２００ミリＴｏｒｒに維持し、３００Ｗの高周波電力を投入して、２０秒間、ＲＩＥを行うことで、Ｂ相２３、３３であるポリメチルメタクリル酸を選択的に除去することができる。
【００３１】
相分離した構造における特定の相を選択的に除去するにあたっては、ＲＩＥに限らず、２つの相間でのエッチング液に対する溶解性の差、エネルギー線に対する分解性の差、熱分解性の差なども利用できる。
【００３２】
例えば、ポリスチレンとポリブタジエンを含むブロック共重合体の場合、オゾン処理により、ポリブタジエンの相を選択的に除去して、ポリスチレンの相のみを残すことが可能である。
【００３３】
また、ポリスチレンとポリメチルメタクリル酸とを含むブロック共重合体に電子線を照射すると、ポリメチルメタクリル酸の主鎖が切断され、ポリメチルメタクリル酸の相のみを、メチルイソブチルケトン、乳酸エチル、アセトンなどのエッチング液に溶解させることができる。
【００３４】
また、加熱によって主鎖が切断される熱分解性ポリマー鎖と、ガラス転移温度が熱分解性ポリマー鎖の熱分解温度以上である耐熱性ポリマー鎖とを含むブロック共重合体を用いて、熱分解性ポリマー鎖のみを選択的に除去してもよい。
【００３５】
相分離した構造における特定の相の選択的除去により、図３（ａ）に示すように、各領域１、２ごとにパターンサイズの異なるブロック共重合体のパターンが形成される。第１の領域１においてＡ相２２は例えばライン状に残され、Ｂ相２３が除去されたことで隣り合うＡ相２２間には溝（凹部）が形成される。すなわち、第１の領域１には第１のブロック共重合体によるラインアンドスペースパターンが形成される。第２の領域２においてＡ相３２は例えばライン状に残され、Ｂ相３３が除去されたことで隣り合うＡ相３２間には溝（凹部）が形成される。すなわち、第２の領域２には第２のブロック共重合体によるラインアンドスペースパターンが形成される。
【００３６】
ここで、第１のブロック共重合体と第２のブロック共重合体との間でＡポリマー鎖どうしの分子量が異なり、Ｂポリマー鎖どうしの分子量も異なる。さらに、第１のブロック共重合体全体の分子量（Ａポリマー鎖の分子量とＢポリマー鎖の分子量との和）と、第２のブロック共重合体全体の分子量（Ａポリマー鎖の分子量とＢポリマー鎖の分子量との和）も異なる。
【００３７】
したがって、第１の領域１に形成された第１のブロック共重合体パターンのライン幅と、第２の領域２に形成された第２のブロック共重合体パターンのライン幅とが異なる。また、第１のブロック共重合体パターンの溝幅と、第２のブロック共重合体パターンの溝幅とが異なる。さらに、第１のブロック共重合体パターンの周期と、第２のブロック共重合体パターンの周期も異なる。図３（ａ）に示す例では、第１の領域１には、第２の領域２よりも微細なライン幅、溝幅および周期のパターンが形成される。
【００３８】
本発明者等が、図３（ａ）までの工程によって得られた構造の表面を原子間力顕微鏡により観察したところ、第１の領域１では、幅２０ｎｍ、深さ５０ｎｍ、周期４０ｎｍの溝（凹部）が等間隔で並んでいることが確認され、第２の領域２では、幅３０ｎｍ、深さ５０ｎｍ、周期６０ｎｍの溝（凹部）が等間隔で並んでいることが確認された。
【００３９】
次に、ブロック共重合体のパターンをマスクにして下地を加工する。ここで、目的とする加工対象物は半導体ウェーハ１１である。しかし、本実施形態では、半導体ウェーハ１１とブロック共重合体膜との間に、アモルファスカーボン膜１２とＳｉＯＮ膜１３を介在させている。半導体ウェーハ１１上に形成されるアモルファスカーボン膜１２は、例えばシリコン、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜に対して高いエッチング選択比を有する。アモルファスカーボン膜１２上に形成されるＳｉＯＮ膜１３は、アモルファスカーボン膜１２に対して高いエッチング選択比を有する。ＳｉＯＮ膜１３は、下地膜１４及びその凹部に残されたブロック共重合体のＡ相２２、３２に対して高いエッチング選択比を有する。
【００４０】
一般にブロック共重合体の相分離構造における膜厚方向のサイズは、２次元方向に形成される相分離構造の周期と同じ程度かそれ以下しかないため、マスクとして残される部分のエッチング耐性を十分に確保することが難しい。したがって、そのようなブロック共重合体の相分離構造をそのままエッチングマスクとして利用して加工対象物をエッチングする場合、アスペクト比の高い凹部を得ることが困難である。
【００４１】
そこで、本実施形態では、ブロック共重合体膜と加工対象物との間に設けたＳｉＯＮ膜１３、アモルファスカーボン膜１２などのパターン転写膜にブロック共重合体のパターンを一旦転写し、そのパターニングされたパターン転写膜をマスクとしてさらに下の比較的厚い構造体をエッチングする。これにより、加工対象物に高アスペクト比のパターンを形成することができる。
【００４２】
まず、下地上に残されたブロック共重合体のＡ相２２、３２及び下地膜１４をマスクにしたＲＩＥを行う。これにより、図３（ｂ）に示すように、ＳｉＯＮ膜１３がパターニングされる。また、第１の領域１と第２の領域２との間に形成された下地膜１４の溝１７ａに対応する部分には溝１７ｂが形成される。
【００４３】
次に、パターニングされたＳｉＯＮ膜１３をマスクにしたＲＩＥを行う。これにより、図３（ｃ）に示すように、アモルファスカーボン膜１２がパターニングされる。また、ＳｉＯＮ膜１３に形成された溝１７ｂに対応する部分には溝１７ｃが形成される。
【００４４】
次に、パターニングされたアモルファスカーボン膜１２をマスクにしたＲＩＥを行う。これにより、図３（ｄ）に示すように、半導体ウェーハ１１の表層部がパターニングされる。すなわち、半導体ウェーハ１１における第１の領域１及び第２の領域２に、それぞれラインアンドスペースパターンが形成される。また、アモルファスカーボン膜１２に形成された溝１７ｃに対応する部分には溝１７ｄが形成される。溝１７ｄ内には絶縁物が充填され、この溝１７ｄにより第１の領域１と第２の領域２とが絶縁分離される。
【００４５】
第１の領域１に形成されたラインアンドスペースパターンと、第２の領域２に形成されたラインアンドスペースパターンとでは、それぞれの領域１、２に供給されるブロック共重合体の分子量の違い、および含まれる同種のポリマー鎖どうしの分子量の違いによって、パターンサイズ（ライン幅、溝幅、ピッチ）が異なる。すなわち、本実施形態では、パターンサイズの異なる複数の微細パターンを、ブロック共重合体の相分離を利用して、同じ半導体ウェーハ１１に同時に形成することができる。ブロック共重合の相分離を利用することで、リソグラフィの解像限界以下の微細パターンの形成を、安価で高いスループットで実現できる。
【００４６】
第１のブロック共重合体と第２のブロック共重合体間で、Ａポリマー鎖どうしの分子量が異なれば、第１の領域１に形成されるＡ相の幅と第２の領域２に形成されるＡ相の幅が異なる。第１のブロック共重合体と第２のブロック共重合体間で、Ｂポリマー鎖どうしの分子量が異なれば第１の領域１に形成されるＢ相の幅と第２の領域２に形成されるＢ相の幅が異なる。したがって、第１のブロック共重合体と第２のブロック共重合体間で、含まれる同種ポリマー鎖の分子量を異ならせることで、異なるパターンサイズのパターンを半導体ウェーハ１１上に形成することができる。
【００４７】
パターン種はラインアンドスペースパターンに限らず、ホールパターン、島状パターンであってもよい。ホールパターンの場合、ホール径、ホール間隔に応じた複数の異なる分子量のブロック共重合体を用意し、各ブロック共重合体を半導体ウェーハ上の対応する各領域に供給して相分離させることで、同じ半導体ウェーハに複数の異なるサイズのホールパターンを同時に形成することができる。島状パターンの場合も同様に、島の大きさ、間隔に応じた複数の異なる分子量のブロック共重合体を用意し、各ブロック共重合体を半導体ウェーハ上の対応する各領域に供給して相分離させることで、同じ半導体ウェーハに複数の異なるサイズの島状パターンを同時に形成することができる。
【００４８】
また、ラインアンドスペースパターン、ホールパターン、島状パターンが同一半導体ウェーハに混在している場合でも、各パターンのサイズに応じた複数の異なる分子量のブロック共重合体を用意し、各ブロック共重合体を半導体ウェーハ上の対応する各領域に供給して相分離させることで、同じ半導体ウェーハに種類の異なる複数のパターンを同時に形成することができる。
【００４９】
ブロック共重合体は熱や溶媒蒸気によって流動性を与えると、Ａポリマー鎖とＢポリマー鎖間の斥力的相互作用によって自己組織的にミクロスコピックな相分離を起こし、シングルナノメートルから数十ナノメートルの周期をもった相分離構造を熱力学的な安定相として形成する。その形状は、Ａポリマー鎖とＢポリマー鎖の体積分率によって球（sphere）、柱（cylinder）、層（lamella）状と変化する。Ａポリマー鎖とＢポリマー鎖間で体積分率を近くすると、層状の相分離構造を形成することができ、この場合ラインアンドスペースパターンを形成することが可能である。Ａポリマー鎖とＢポリマー鎖間で体積分率を大きく異ならせると、球や柱状の相分離構造を形成することができ、この場合ホールパターンや島状パターンの形成が可能となる。
【００５０】
前述した実施形態では、インプリント法によりインプリント材に、ブロック共重合体の供給部である凹部１５、１６を含む凹凸を形成したが、フォトリソグラフィ、電子線による直描などで、レジストにパターン潜像を転写した後、レジストの選択的エッチングを行い、凹部１５、１６を形成するようにしてもよい。
【００５１】
また、各領域１、２にブロック共重合体を供給する方法としては、所望の位置に位置精度良く局所的に供給でき、且つ供給量の制御性にも優れる方法が望ましい。このような方法として、前述したノズルを用いてブロック共重合体溶液を滴下するインクジェット法、微細管を通してブロック共重合体溶液を滴下する方法、微小針先に液滴をつけて滴下する方法などを挙げることができる。
【００５２】
また、凹部１５、１６が非常に微小な領域であり、凹部１５、１６内のみに局所的に溶液を供給することが困難な場合は、図４に示すように、凹部１５、１６よりも広い溶液供給領域１８、１９を設けることが有効である。溶液供給領域１８は凹部１５とつながっており、溶液供給領域１９は凹部１６とつながっている。溶液供給領域１８に滴下された溶液は凹部１５に流動して凹部１５に充填され、溶液供給領域１９に滴下された溶液は凹部１６に流動して凹部１６に充填される。
【００５３】
各溶液供給領域１８、１９は、凹部１５、１６と同様、周囲が下地膜１４の側壁で囲まれた凹状に形成されているため、各ブロック共重合体が混ざり合うことなく、所望の領域のみに所望の分子量に調整されたポリマー鎖を含むブロック共重合体を供給することが可能となる。その後、溶液供給領域１８、１９を除去すれば、その領域に他のパターンを形成することも可能になる、あるいは、溶液供給領域１８、１９に絶縁物を埋め込むことで、その絶縁物上に他のパターンを形成することができる。
【００５４】
前述した実施形態では、各領域１、２ごとに凹部１５、１６を形成し、その凹部１５、１６にブロック共重合体を供給するため、凹部１５、１６の側壁によってブロック共重合体が凹部１５、１６内に拘束される。このため、所望の回路形成領域に、所望のブロック共重合体を、他のブロック共重合体から確実に分離させて偏在させることができる。したがって、各領域ごとに目的とするサイズのパターンのみを形成することができる。
【００５５】
なお、凹部を形成することに限らず、例えば特定の分子だけが凝集しやすいように、ブロック共重合体の相分離構造を形成する部分に選択的なエネルギー線照射または各領域間でエネルギー線の照射量に差をつける、あるいは物質の選択的な蒸着などの表面処理を行うことで、各領域に所望のブロック共重合体を他のブロック共重合体と分離した状態で偏在させることも可能である。
【００５６】
また、ブロック共重合体の相分離を促進させるにあたっては、熱処理に限らず、エネルギー線を照射してもよい。あるいは、薬剤を添加してもよい。また、第１の領域１に供給する第１のブロック共重合体と、第２の領域２に供給する第２のブロック共重合体とは同じ材料に限らず、異なる材料であってもよい。各領域に形成するパターンサイズに応じた周期の相分離構造が得られるよう、各ブロック共重合体に含まれるポリマー鎖の分子量が調整されることが重要である。
【００５７】
本発明のパターン形成方法は、半導体デバイスのパターン形成に限らず、磁気記録媒体、光記録媒体などにおける微細凹凸パターンの形成にも適用可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１…第１の領域、２…第２の領域、１５，１６…凹部、２０…第１の溶液、３０…第２の溶液、２２，３２…Ａ相、２３，３３…Ｂ相、２２ａ，３２ａ…Ａポリマー鎖、２３ａ，３３ａ…Ｂポリマー鎖
【図１】
0005484817.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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