(57)【要約】【課題】サイズ、形状またはピッチの異なる相分離後パターンに応じた基板上パターンを、少ない工程数で形成することができるパターン形成方法を提供すること。【解決手段】実施形態のパターン形成方法では、ＤＳＡ材料を誘導型自己組織化させるための第１および第２のガイドパターンを、基板上の被加工膜上に形成する。そして、第１のＤＳＡ条件で、前記第１のガイドパターンに対して規則性のある第１の相分離後パターンを形成し、前記第１の相分離後パターンの下層側にある前記被加工膜を加工して第１の基板上パターンを形成する。その後、第２のＤＳＡ条件で、前記第２のガイドパターンに対して規則性のある第２の相分離後パターンを形成し、前記第２の相分離後パターンの下層側にある前記被加工膜を加工して第２の基板上パターンを形成する。【選択図】図１
2014053494.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＤＳＡ材料を誘導型自己組織化させるための第１のガイドパターンと第２のガイドパターンとを、基板上の被加工膜上に形成するガイドパターン形成ステップと、
前記第１のガイドパターンに対して規則性のある第１の相分離後パターンを形成でき、かつ前記第２のガイドパターンに対して規則性のある相分離後パターンを形成できない第１のＤＳＡ条件で、前記第１のガイドパターンに応じた位置に前記第１の相分離後パターンを形成する第１の相分離後パターン形成ステップと、
前記第１の相分離後パターンを用いて前記第１の相分離後パターンの下層側にある前記被加工膜を加工して第１の基板上パターンを形成する第１の加工ステップと、
前記第２のガイドパターンに対して規則性のある第２の相分離後パターンを形成でき、かつ前記第１のガイドパターンに対して規則性のある相分離後パターンを形成できない第２のＤＳＡ条件で、前記第２のガイドパターンに応じた位置に前記第２の相分離後パターンを形成する第２の相分離後パターン形成ステップと、
前記第２の相分離後パターンを用いて前記第２の相分離後パターンの下層側にある前記被加工膜を加工して第２の基板上パターンを形成する第２の加工ステップと、
を含み、
前記第１の相分離後パターンと前記第２の相分離後パターンとは、パターンのサイズ、形状およびピッチの少なくとも１つが異なり、
前記第１のＤＳＡ条件と前記第２のＤＳＡ条件とは、ＤＳＡ材料の種類、ＤＳＡ材料の分子量、ＤＳＡ材料の組成比、親油性部の種類、親水性部の種類、ＤＳＡ材料のχパラメータ、ＤＳＡ材料の塗布条件、ＤＳＡ材料を塗布する際に用いられる溶媒の種類、ガイド条件、ＤＳＡ材料のアニール条件、ＤＳＡ材料に添加するホモポリマーの種類、ＤＳＡ材料に添加するホモポリマーの分子量、および親油性部と親水性部とのセグメント長の比の少なくとも１つが異なり、
前記ガイド条件は、前記第１のガイドパターンおよび前記第２のガイドパターンの、サイズ、高さおよびテーパー角度の少なくとも１つを含み、
前記ＤＳＡ材料のアニール条件は、前記ＤＳＡ材料が相分離するまでの、アニール時間、アニール温度および雰囲気の少なくとも１つを含み、
前記第１の相分離後パターン形成ステップは、
前記第１および第２のガイドパターン上から前記ＤＳＡ材料を含有する溶液を塗布する塗布ステップと、
前記第１の相分離後パターンを形成する領域に、前記溶液を埋め込む埋め込みステップと、
前記ＤＳＡ材料の相分離を行う相分離ステップと、
相分離された第１の相を残すとともに相分離された第２の相を除去することによって、前記第１の相分離後パターンを形成する現像ステップと、
を有し、
前記第２の相分離後パターン形成ステップは、
前記第１および第２のガイドパターン上から前記ＤＳＡ材料を含有する溶液を塗布する塗布ステップと、
前記第２の相分離後パターンを形成する領域に、前記溶液を埋め込む埋め込みステップと、
前記ＤＳＡ材料の相分離を行う相分離ステップと、
相分離された第１の相を残すとともに相分離された第２の相を除去することによって、前記第１の相分離後パターンを形成する加工ステップと、
を有することを特徴とするパターン形成方法。
【請求項２】
ＤＳＡ材料を誘導型自己組織化させるための第１のガイドパターンと第２のガイドパターンとを、基板上の被加工膜上に形成するガイドパターン形成ステップと、
前記第１のガイドパターンに対して規則性のある第１の相分離後パターンを形成でき、かつ前記第２のガイドパターンに対して規則性のある相分離後パターンを形成できない第１のＤＳＡ条件で、前記第１のガイドパターンに応じた位置に前記第１の相分離後パターンを形成する第１の相分離後パターン形成ステップと、
前記第１の相分離後パターンを用いて前記第１の相分離後パターンの下層側にある前記被加工膜を加工して第１の基板上パターンを形成する第１の加工ステップと、
前記第２のガイドパターンに対して規則性のある第２の相分離後パターンを形成でき、かつ前記第１のガイドパターンに対して規則性のある相分離後パターンを形成できない第２のＤＳＡ条件で、前記第２のガイドパターンに応じた位置に前記第２の相分離後パターンを形成する第２の相分離後パターン形成ステップと、
前記第２の相分離後パターンを用いて前記第２の相分離後パターンの下層側にある前記被加工膜を加工して第２の基板上パターンを形成する第２の加工ステップと、
を含むことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項３】
前記第１の相分離後パターンと前記第２の相分離後パターンとは、パターンのサイズ、形状およびピッチの少なくとも１つが異なることを特徴とする請求項２に記載のパターン形成方法。
【請求項４】
前記第１のＤＳＡ条件と前記第２のＤＳＡ条件とは、ＤＳＡ材料の種類、ＤＳＡ材料の分子量、ＤＳＡ材料の組成比、親油性部の種類、親水性部の種類、ＤＳＡ材料のχパラメータ、ＤＳＡ材料の塗布条件、ＤＳＡ材料を塗布する際に用いられる溶媒の種類、ガイド条件、ＤＳＡ材料のアニール条件、ＤＳＡ材料に添加するホモポリマーの種類、ＤＳＡ材料に添加するホモポリマーの分子量、および親油性部と親水性部とのセグメント長の比の少なくとも１つが異なることを特徴とする請求項２または３に記載のパターン形成方法。
【請求項５】
前記ガイド条件は、前記第１のガイドパターンおよび前記第２のガイドパターンの、サイズ、高さおよびテーパー角度の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項４に記載のパターン形成方法。
【請求項６】
前記ＤＳＡ材料のアニール条件は、前記ＤＳＡ材料が相分離するまでの、アニール時間、アニール温度および雰囲気の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項４に記載のパターン形成方法。
【請求項７】
前記第１の相分離後パターン形成ステップは、
前記第１および第２のガイドパターン上から前記ＤＳＡ材料を含有する溶液を塗布する塗布ステップと、
前記第１の相分離後パターンを形成する領域に、前記溶液を埋め込む埋め込みステップと、
前記ＤＳＡ材料の相分離を行う相分離ステップと、
相分離された第１の相を残すとともに相分離された第２の相を除去することによって、前記第１の相分離後パターンを形成する現像ステップと、
を有することを特徴とする請求項２に記載のパターン形成方法。
【請求項８】
前記第２の相分離後パターン形成ステップは、
前記第１および第２のガイドパターン上から前記ＤＳＡ材料を含有する溶液を塗布する塗布ステップと、
前記第２の相分離後パターンを形成する領域に、前記溶液を埋め込む埋め込みステップと、
前記ＤＳＡ材料の相分離を行う相分離ステップと、
相分離された第１の相を残すとともに相分離された第２の相を除去することによって、前記第１の相分離後パターンを形成する加工ステップと、
を有することを特徴とする請求項２に記載のパターン形成方法。
【請求項９】
ＤＳＡ材料を誘導型自己組織化させるための第１のガイドパターンと第２のガイドパターンとを、基板上の被加工膜上に形成するガイドパターン形成ステップと、
前記第１および第２のガイドパターンに対して規則性のある第１の相分離後パターンを形成できる第１のＤＳＡ条件で、前記第１および第２のガイドパターンに応じた位置に前記第１の相分離後パターンを形成する第１の相分離後パターン形成ステップと、
前記第１の相分離後パターンを用いて前記第１の相分離後パターンの下層側にある前記被加工膜を加工することにより第１の孤立ホールパターンを形成する第１の加工ステップと、
前記第２のガイドパターンに対して規則性があり前記第１の相分離後パターンよりもサイズが大きな第２の相分離後パターンを形成でき、かつ前記第１のガイドパターンに対して規則性のある相分離後パターンを形成できない第２のＤＳＡ条件で、前記第２のガイドパターンに応じた位置に前記第２の相分離後パターンを形成する第２の相分離後パターン形成ステップと、
前記第２の相分離後パターンを用いて前記第２の相分離後パターンの下層側にある前記被加工膜を加工することにより前記第１の孤立ホールパターンよりもサイズが大きな第２の孤立ホールパターンを形成する第２の加工ステップと、
を含むことを特徴とするパターン形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、パターン形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
次世代リソグラフィプロセスの候補として、近年ＤＳＡ（Directed  Self  Assembly）プロセスが注目されてきている。ＤＳＡプロセスは、ＤＳＡ材料を誘導型自己組織化させることによってＤＳＡパターンを形成するプロセスである。
【０００３】
このようなＤＳＡプロセスでは、パターニング対象のサイズ、形状またはピッチが一定でない場合、少ない工程数でパターニングを行うことは困難であった。このため、サイズなどの異なるＤＳＡパターンに応じた基板上パターンを、少ない工程数で形成することが望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１２９８７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、サイズ、形状またはピッチの異なるＤＳＡパターンに応じた基板上パターンを、少ない工程数で形成することができるパターン形成方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態によれば、パターン形成方法が提供される。前記パターン形成方法では、ＤＳＡ材料を誘導型自己組織化させるための第１の寸法を有する第１のガイドパターンと第２の寸法を有する第２のガイドパターンとを、基板上の被加工膜上に形成する。
【０００７】
そして、前記第１のガイドパターンに対して規則性のある第１の相分離後パターンを形成でき、かつ前記第２のガイドパターンに対して規則性のある相分離後パターンを形成できない第１のＤＳＡ条件で、前記第１のガイドパターンに応じた位置に前記第１の相分離後パターンを形成する。さらに、前記第１の相分離後パターンを用いて前記第１の相分離後パターンの下部にある前記被加工膜を加工して第１の基板上パターンを形成する。
【０００８】
その後、前記第２のガイドパターンに対して規則性のある第２の相分離後パターンを形成でき、かつ前記第１のガイドパターンに対して規則性のある相分離後パターンを形成できない第２のＤＳＡ条件で、前記第２のガイドパターンに応じた位置に前記第２の相分離後パターンを形成する。さらに、前記第２の相分離後パターンを用いて前記第２の相分離後パターンの下部にある前記被加工膜を加工して第２の基板上パターンを形成する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、ＤＳＡ材料の構成例を示す図である。
【図２】図２は、ガイド領域がライン形状である場合のＤＳＡプロセスを説明するための図である。
【図３】図３は、ガイド領域がホール形状である場合のＤＳＡプロセスを説明するための図である。
【図４】図４は、ＤＳＡパターンの形成例を示す図である。
【図５】図５は、実施形態に係るＤＳＡプロセスの処理手順を説明するための図である。
【図６】図６は、ＤＳＡ条件として適用可能な条件を説明するための図である。
【図７】図７は、安定領域が重複した場合にＤＳＡ条件として適用可能な条件を説明するための図である。
【図８】図８は、ＤＳＡ条件が３種類の場合にＤＳＡ条件として適用可能な条件を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に添付図面を参照して、実施形態に係るパターン形成方法を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。
【００１１】
（実施形態）
ＤＳＡ（Directed  Self  Assembly）プロセスは、ガイドパターン（誘導パターン）を形成した後、ガイドパターン上またはガイドパターン間（ガイド領域）にＤＳＡ材料を誘導型自己組織化（相分離）させることによってＤＳＡパターン（相分離後パターン）を形成するプロセスである。
【００１２】
以下の説明では、ガイドパターンが物理ガイドであり、ガイドパターンの側壁面で囲われたガイド領域にＤＳＡパターンを形成する場合について説明する。また、ガイド領域やガイドパターンの形状に関しては、ガイド領域やガイドパターンを上面側から見た場合の形状について説明する。なお、ガイドパターンは、化学ガイドであってもよい。また、ガイド領域の上面は、ライン形状であってもよいし、ホール形状であってもよい。
【００１３】
ガイドパターンがライン形状である場合には、ガイド領域がライン形状となる。そして、ガイド領域がライン形状である場合には、ガイド領域内に形成されるＤＳＡパターンがライン形状を有したパターン形状となる。
【００１４】
また、ガイドパターンがリング形状である場合には、ガイド領域がホール形状となる。そして、ガイド領域がホール形状である場合には、ガイド領域内に形成されるＤＳＡパターンがホール形状となる。
【００１５】
本実施の形態では、ＤＳＡパターンの断面形状が凹型のパターン（溝の側壁面および底面で囲まれたパターン）である場合について説明する。なお、ＤＳＡパターンの断面形状は凸型のパターンであってもよい。
【００１６】
図１は、ＤＳＡ材料の構成例を示す図である。図１の（ａ）では、ＤＳＡ材料（ＤＳＡ分子）１の上面図を模式的に示している。また、図１の（ｂ）では、ガイドパターンがライン形状である場合に誘導型自己組織化されたＤＳＡ材料１の構成を模式的に示している。また、図１の（ｃ）では、ガイドパターンがリング形状である場合に誘導型自己組織化されたＤＳＡ材料１の構成を模式的に示している。図１の（ａ）に示すように、ＤＳＡ材料（誘導型自己組織化材料）１は、親水性部３と親油性部（疎水性部）２とを有したポリマー（高分子ブロック共重合体）である。
【００１７】
図１の（ｂ）や（ｃ）に示すように、例えば親水性の材料で形成されたガイドパターン５上からＤＳＡ材料１が塗布されると、親油性部２がガイドパターン５の周辺に集合してくる。また、ＤＳＡ材料１同士は、親水性部３と親油性部２とが交互に繋がるよう結合する。これにより、ガイドパターン５間に親油性部２、親水性部３、親油性部２の順番でＤＳＡ材料１同士が線状に結合する。この線状に結合したパターンのうち親水性部３を除去したパターンがＤＳＡパターンとなる。なお、線状に結合したパターンのうち親油性部２を除去したパターンをＤＳＡパターンとしてもよい。
【００１８】
本実施形態では、複数種類のＤＳＡ材料を用いてサイズ、形状およびピッチの少なくとも１つが異なる複数種類のＤＳＡパターンを形成する。なお、ガイドパターンが親油性の材料で形成された物理ガイドである場合には、親水性部３がガイドパターン５の周辺に集合してくる。
【００１９】
また、ガイドパターンが親水性の材料で形成された化学ガイドである場合には、ガイドパターン上に親油性部２が集合する。また、ガイドパターンが親油性の材料で形成された化学ガイドである場合には、ガイドパターン上に親水性部３が集合する。
【００２０】
図２は、ガイド領域がライン形状である場合のＤＳＡプロセスを説明するための図である。図３は、ガイド領域がホール形状である場合のＤＳＡプロセスを説明するための図である。
【００２１】
図２の（ａ）や図３の（ａ）に示すように、ウエハ（基板）１６上に被加工膜１５を形成し、被加工膜１５上にガイドパターン５を形成しておく。ガイドパターン５は、例えば、ＥＢ（電子線）リソグラフィなどを用いて形成される。具体的には、被加工膜１５上の全面にガイド材料を塗布した後、ガイド材料上の全面にレジストを塗布する。ガイド材料は、中性、親油性、親水性の何れでもよい。ここでは、ガイド材料が親水性である場合について説明する。
【００２２】
レジストを塗布した後、ＥＢ露光によってレジスト上の所定領域を露光し、これによりレジストパターンを形成する。そして、レジストパターン上からガイド材料をエッチングすることにより、ガイド材料にパターニングを行なう。この後、レジストパターンは、ガイドパターン５上から除去される。これにより、ガイド材料にパターニングされたガイドパターン５が形成される。
【００２３】
この後、ガイドパターン５の上面にＤＳＡ材料１が塗布される。これにより、ＤＳＡ材料１のブロック鎖である親油性部２および親水性部３が移動を開始し、図２の（ｂ）や図３の（ｂ）に示すように、ガイドパターン５の近傍に親油性部２が集合する。このように、ＤＳＡ材料１の一方のブロック鎖である親油性部２がガイドパターン５内に偏析することにより、ブロック鎖がミクロ相分離される。この結果、そして、ガイドパターン５間には、親油性部２、親水性部３、親油性部２の順番で線状に結合したＤＳＡ材料１が集合する。なお、親油性部２と親水性部３との結合の繰り返し数は、ガイドパターン５間の距離とＤＳＡ材料１の長さによって決まる。
【００２４】
被加工膜１５の上面にＤＳＡ材料１が塗布されてＤＳＡ材料１が相分離した後、ＤＳＡ材料１の親水性部３がＤＳＡ現像またはエッチングなどの加工によって除去される。これにより、図２の（ｃ）や図３の（ｃ）に示すように、ガイドパターン５間に親油性部２が残る。親水性部３が除去された領域が、ＤＳＡパターン２６となる。換言すると、親油性部２で形成されたスペースパターンがＤＳＡパターン２６である。
【００２５】
さらに、親水性部３（ＤＳＡパターン２６）と、親水性部３の直下にあった親油性部２と、この親油性部２の直下にある被加工膜１５と、がエッチングにより除去される。一方、ウエハ１６を上面側から見た場合に、親水性部３が配置されていない領域は、ＤＳＡ現像などで除去されることなく残される。したがって、残された領域の直下にある被加工膜１５も残される。
【００２６】
これにより、図２の（ｄ）や図３の（ｄ）に示すように、ガイドパターン５とガイドパターン５との間の中央部にＤＳＡパターン２６（親水性部３）に対応する基板上パターン２０が形成される。換言すると、基板上パターン２０は、ガイドパターン５に沿って一定のピッチでパターニングされる。基板上パターン２０が形成された後、ガイドパターン５が除去される。
【００２７】
図４は、ＤＳＡパターンの形成例を示す図である。図４では、ＤＳＡパターンの上面図を示している。図４の（ａ）は、ガイドパターンに対してＤＳＡ材料１が不適切な場合に形成されるＤＳＡパターン２６Ａを示している。また、図４の（ｂ）は、ライン形状のガイドパターン５に対してＤＳＡ材料１が適切な場合に形成されるＤＳＡパターン２６Ｂを示している。また、図４の（ｃ）は、ホール形状のガイドパターン５に対してＤＳＡ材料１が適切な場合に形成されるＤＳＡパターン２６Ｃを示している。
【００２８】
図４の（ａ）に示すように、ＤＳＡ材料１が不適切な場合に形成されるＤＳＡパターン２６Ａは、略一定のパターン幅、略一定のスペース幅を有しているものの、パターン形状はランダムであり、規則性がない。そして、ＤＳＡ材料１の深さ毎にＤＳＡパターン２６Ａの配置が異なっている。なお、ＤＳＡ材料１の上面部近傍にのみ親水性部３が分布し、ＤＳＡ材料１の底面部近傍には親水性部３が分布しない場合もある。このため、ＤＳＡパターン２６Ａ上からエッチングを行っても、ＤＳＡパターン２６Ａが形成されている領域の下部にある被加工膜１５は、エッチングによって除去されない。
【００２９】
一方、図４の（ｂ）に示すように、ＤＳＡ材料１が適切な場合に形成されるＤＳＡパターン２６Ｂは、ライン形状を有している。ＤＳＡパターン２６Ｂは、略一定のスペースパターン幅を有しており、略一定のピッチで形成されている。
【００３０】
また、図４の（ｃ）に示すように、ＤＳＡ材料１が適切な場合に形成されるＤＳＡパターン２６Ｃは、ホール形状を有している。ＤＳＡパターン２６Ｃは、略一定の内径寸法を有している。
【００３１】
また、ＤＳＡパターン２６Ａ〜２６Ｃのサイズは、後述するＤＳＡ条件（ＤＳＡ材料１の種類やガイドパターンの形状など）によって決まるものである。本実施の形態では、ガイドパターンを形成した後、例えば第１のＤＳＡ条件によって第１のＤＳＡパターンを形成するとともに、第２のＤＳＡ条件によって第２のＤＳＡパターンを形成する。
【００３２】
図５は、実施形態に係るＤＳＡプロセスの処理手順を説明するための図である。図５では、ウエハ１６の断面構成を示している。ここでは、ＤＳＡ材料１としてＤＳＡ材料１ＸとＤＳＡ材料１Ｙとを用いて２種類のＤＳＡパターンを形成するダブルパターニング手法について説明する。なお、図５では、ＤＳＡ材料１Ｘを親油性部２Ｘおよび親水性部３Ｘとして図示している。同様に、図５では、ＤＳＡ材料１Ｙを親油性部２Ｙおよび親水性部３Ｙとして図示している。
【００３３】
ウエハ１６上に、図示しないＴＥＯＳ（Tetra  Ethyl  Ortho  Silicate）などが形成された後、ＴＥＯＳ上に、aSi（アモルファスシリコン）などの被加工膜１５が形成される。この被加工膜１５上にガイドパターン５となるガイド材料（ハードマスク材料やレジストなど）が成膜され、さらにガイド材料上にカバーパターン６となるカバー膜が成膜される。
【００３４】
カバー膜は、アモルファスシリコン以外の膜であり、被加工膜１５をエッチングする際に被加工膜１５、親油性部２Ｘおよび親水性部３Ｘよりもエッチングレートの低い部材が用いられる。
【００３５】
カバー膜の上層には、レジスト膜が形成される。そして、リソグラフィ技術などを用いて、レジスト膜にパターンが転写され、レジスト膜を現像することでレジストパターンがカバー膜上に形成される。
【００３６】
このとき、カバー膜上には、少なくとも第１の寸法Ｌｘを有したスペースパターン（第１のレジストスペースパターン）と、第２の寸法Ｌｙを有したスペースパターン（第２のレジストスペースパターン）と、が形成される。第１のレジストスペースパターンの形状が、第１のガイド領域であるガイド領域１０Ｘの形状に対応している。また、第２のレジストスペースパターンの形状が、第２のガイド領域であるガイド領域１０Ｙの形状に対応している。換言すると、現像によって得られたレジストパターンの形状がガイドパターン５の形状に対応している。ここでは、ガイド領域１０Ｘの幅が第１の寸法Ｌｘであり、ガイド領域１０Ｙの幅が第２の寸法Ｌｙである場合について説明する。
【００３７】
ガイド領域１０Ｘは、第１のＤＳＡパターンおよび第１の基板上パターン（後述する第１の基板上パターン２０Ｘ）を形成する領域であり、ガイド領域１０Ｙは、第２のＤＳＡパターンおよび第２の基板上パターン（後述する第２の基板上パターン２０Ｙ）を形成する領域である。
【００３８】
本実施形態では、第１のＤＳＡ条件を用いてガイド領域１０Ｘ内に第１のＤＳＡパターンを形成し、第１のＤＳＡパターンの下層側に第１の基板上パターン２０Ｘを形成する。また、第２のＤＳＡ条件を用いてガイド領域１０Ｙ内に第２のＤＳＡパターンを形成し、第２のＤＳＡパターンの下層側に第２の基板上パターン２０Ｙを形成する。
【００３９】
ＤＳＡ条件は、例えば、以下の条件（１）〜（１３）の少なくとも１つを含んでいる。
（１）ＤＳＡ材料１の種類
（２）ＤＳＡ材料１の分子量
（３）ＤＳＡ材料１の組成比
（４）親油性部２の種類
（５）親水性部３の種類
（６）ＤＳＡ材料１のχパラメータ
（７）ＤＳＡ材料１の塗布条件
（８）ＤＳＡ材料１を塗布する際に用いられる溶媒の種類（分子量など）
（９）ガイド条件（ガイドパターンのサイズ、高さまたはテーパー角度）
（１０）ＤＳＡ材料１のアニール条件（相分離までの時間、温度または雰囲気）
（１１）ＤＳＡ材料１に添加するホモポリマーの種類
（１２）ＤＳＡ材料１に添加するホモポリマーの分子量
（１３）親油性部２と親水性部３とのセグメント長の比
【００４０】
ＤＳＡ材料１の種類は、ポリマーなどの種類であり、ＤＳＡ材料１としては、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル樹脂）やＰＳ（ポリスチレン）などが用いられる。また、ＤＳＡ材料１の組成比は、第１セグメントである親油性部２と第２セグメントである親水性部３との組成比である。
【００４１】
現像によって得られたレジストパターン上からカバー膜およびガイド材料がエッチングされることにより、カバー膜がカバーパターン６となり、ガイド材料がガイドパターン５となる。これにより、被加工膜１５上にガイドパターンとガイド領域１０Ｘ，１０Ｙが形成される。
【００４２】
この後、ガイド領域１０Ｘに対して適切なＤＳＡ条件である第１のＤＳＡ条件によって第１のＤＳＡパターンが形成される。さらに、ガイド領域１０Ｙに対して適切な条件である第２のＤＳＡ条件によって第２のＤＳＡパターンが形成される。第１のＤＳＡ条件と第２のＤＳＡ条件とは、上述した条件（１）〜（１３）の少なくとも１つが異なっている。
【００４３】
この場合において、第１のＤＳＡ条件は、ガイド領域１０Ｘに対して適切な条件であって且つガイド領域１０Ｙに対して不適切な条件としておく。同様に、第２のＤＳＡ条件は、ガイド領域１０Ｙに対して適切な条件であって且つガイド領域１０Ｘに対して不適切な条件としておく。換言すると、第１のＤＳＡ条件は、ガイド領域１０Ｘの下層側に第１の基板上パターン２０Ｘを形成することができる条件であって且つガイド領域１０Ｙの下層側に基板上パターンを形成することができない条件である。同様に、第２のＤＳＡ条件は、ガイド領域１０Ｙの下層側に第２の基板上パターン２０Ｙを形成することができる条件であって且つガイド領域１０Ｘの下層側に基板上パターンを形成することができない条件である。
【００４４】
第１のＤＳＡパターンを形成する際には、ＤＳＡ材料１Ｘとしての親油性部２Ｘおよび親水性部３Ｘがウエハ１６上に塗布される。これにより、ガイド領域１０Ｘ，１０Ｙ内に親油性部２Ｘおよび親水性部３Ｘが埋め込まれる。
【００４５】
ＤＳＡ材料１Ｘは、第１のＤＳＡ条件を満たしているものとする。換言すると、ＤＳＡ材料１Ｘは、ガイド領域１０Ｘに対して適切な材料であり、ガイド領域１０Ｙに対して不適切な材料であるとする。この場合、ウエハ１６がアニーリングされることによって、ガイド領域１０ＸのＤＳＡ材料１Ｘは、適切な相分離をする。これにより、ＤＳＡ材料１Ｘは、ガイド領域１０Ｘに対しては転写可能な相分離となり、ガイド領域１０Ｙに対しては転写不可能な不安定な状態となる（図５の（ａ））。
【００４６】
ＤＳＡ材料１Ｘが適切な相分離をした後、ウエハ１６がＤＳＡ現像されることによって、ガイド領域１０Ｘ内の親水性部３Ｘが除去される。これにより、ガイド領域１０Ｘ内に第１のＤＳＡパターンが形成される。例えば、ＤＳＡ材料１ＸがＰＳとＰＭＭＡとを用いて構成されている場合、ＰＭＭＡがガイド領域１０Ｘ内から除去される。この場合、ガイド領域１０Ｘ内にはＰＳが残り、ＰＳによって第１のＤＳＡパターンが形成される。一方、ガイド領域１０Ｙ内は、ＰＳとＰＭＭＡが混在したままである。
【００４７】
第１のＤＳＡパターンが形成された後、ガイド領域１０Ｘの下層側にある被加工膜１５がエッチングされ、被加工膜１５に第１の基板上パターン２０Ｘが形成される。一方、ガイド領域１０Ｙ内は、親油性部２Ｙおよび親水性部３Ｙが混在したままなので、ガイド領域１０Ｙよりも下層側は、エッチングによって加工されない（図５の（ｂ））。第１の基板上パターン２０Ｘが形成された後、親油性部２Ｘが除去される。
【００４８】
この後、第２のＤＳＡパターンを形成する際には、ＤＳＡ材料１Ｙとしての親油性部２Ｙおよび親水性部３Ｙがウエハ１６上に塗布される。これにより、ガイド領域１０Ｘ，１０Ｙ内に親油性部２Ｙおよび親水性部３Ｙが埋め込まれる。
【００４９】
ＤＳＡ材料１Ｙは、第２のＤＳＡ条件を満たしているものとする。換言すると、ＤＳＡ材料１Ｙは、ガイド領域１０Ｙに対して適切な材料であり、ガイド領域１０Ｘに対して不適切な材料であるとする。この場合、ウエハ１６がアニーリングされることによって、ガイド領域１０ＹのＤＳＡ材料１Ｙは、適切な相分離をする。これにより、ＤＳＡ材料１Ｙは、ガイド領域１０Ｙに対しては転写可能な相分離となり、ガイド領域１０Ｘに対しては転写不可能な不安定な状態となる（図５の（ｃ））。
【００５０】
ＤＳＡ材料１Ｙが適切な相分離をした後、ウエハ１６がＤＳＡ現像されることによって、ガイド領域１０Ｙ内の親水性部３Ｙが除去される。これにより、ガイド領域１０Ｙ内に第２のＤＳＡパターンが形成される。
【００５１】
第２のＤＳＡパターンが形成された後、ガイド領域１０Ｙの下層側にある被加工膜１５がエッチングされ、被加工膜１５に第２の基板上パターン２０Ｙが形成される。一方、ガイド領域１０Ｘ内は、親油性部２Ｙおよび親水性部３Ｙが混在したままなので、ガイド領域１０Ｘよりも下層側は、エッチングによって加工されない（図５の（ｄ））。第２の基板上パターン２０Ｙが形成された後、親油性部２Ｙが除去される。
【００５２】
このように、２種類のＤＳＡ条件で第１の基板上パターン２０Ｘと第２の基板上パターン２０Ｙを形成するので、サイズ、形状またはピッチの異なる２種類の基板上パターン２０Ｘ，２０Ｙを形成することが可能となる。
【００５３】
ここで、ＤＳＡ条件として適用可能な条件について説明する。図６は、ＤＳＡ条件として適用可能な条件を説明するための図である。図６の横軸はガイドサイズ（ガイド形状またはガイドピッチなど）であり、縦軸はTargetサイズ（Targetピッチなど）である。ここでのガイドサイズは、ガイドパターン５間の寸法である。また、ここでのTargetサイズは、形成したい基板上パターンのサイズである。Targetサイズとガイドサイズには、対応関係がある。
【００５４】
図６では、ＤＳＡ材料１Ｘの特性が特性３０Ｘであり、ＤＳＡ材料１Ｙの特性が特性３０Ｙである場合を示している。特性３０Ｘ，３０Ｙは、それぞれガイド領域１０Ｘ，１０Ｙに対して安定してＤＳＡパターンを形成することができるか否かを示すものである。また、図６では、親油性部２および親水性部３を上面方向から見た場合の分布をパターン分布５１〜５３で示し、親油性部２および親水性部３を断面方向から見た場合の分布をパターン分布６１〜６３で示している。
【００５５】
ＤＳＡ材料１Ｘを用いる場合、ガイドサイズが所定値（第１のサイズ）よりも小さいと、特性３０Ｘは、規則性のあるＤＳＡパターンを形成することができない不安定領域３１Ｘとなる。不安定領域３１Ｘでの親油性部２Ｘおよび親水性部３Ｘの分布が分布５１，６１である。分布５１，６１に示すように、ガイドパターン５の内側に分布する親油性部２Ｘおよび親水性部３Ｘは、分布に規則性がない。
【００５６】
また、ガイドサイズが所定値（第２のサイズ）よりも大きいと、特性３０Ｘは、規則性のあるＤＳＡパターンを形成することができない不安定領域３３Ｘとなる。不安定領域３３Ｘでの親油性部２Ｘおよび親水性部３Ｘの分布が分布５３，６３である。分布５３，６３に示すように、ガイドパターン５の内側に分布する親油性部２Ｘおよび親水性部３Ｘは、分布に規則性がない。
【００５７】
一方、ガイドサイズが所定範囲（第１のサイズ以上かつ第２のサイズ以下）であれば、特性３０Ｘは、ＤＳＡパターンを安定して形成することができる安定領域３２Ｘとなる。安定領域３２Ｘでの親油性部２Ｘおよび親水性部３Ｘの分布が分布５２，６２である。分布５２，６２に示すように、ガイドパターン５の内側に分布する親油性部２Ｘおよび親水性部３Ｘは、相分離しており、ＤＳＡパターンとなる親油性部２Ｘが底部まで配置されている。
【００５８】
したがって、ＤＳＡ材料１Ｘが安定領域３２Ｘで用いられることにより、規則性のあるＤＳＡパターンを安定して形成できる。そして、規則性のあるＤＳＡパターン上からエッチングすることにより、第１の基板上パターン２０Ｘを形成できる。また、ＤＳＡ材料１Ｘが不安定領域３１Ｘ，３３Ｘで用いられることにより、規則性のあるＤＳＡパターンは形成されない。そして、規則性のないＤＳＡパターン上からエッチングしても被加工膜１５はエッチングされない。このため、ガイド領域１０Ｘが安定領域３２Ｘ内であれば、ＤＳＡ材料１Ｘは、ガイド領域１０Ｘに適切なＤＳＡ材料となる。
【００５９】
同様に、ＤＳＡ材料１Ｙを用いる場合、ガイドサイズが所定値（第３のサイズ）よりも小さいと、特性３０Ｙは、規則性のあるＤＳＡパターンを形成することができない不安定領域３１Ｙとなる。不安定領域３１Ｙでの親油性部２Ｙおよび親水性部３Ｙの分布は、図示省略しているが、分布５１，６１と同様に規則性がない。
【００６０】
また、ガイドサイズが所定値（第４のサイズ）よりも大きいと、特性３０Ｙは、規則性のあるＤＳＡパターンを形成することができない不安定領域３３Ｙとなる。不安定領域３３Ｙでの親油性部２Ｙおよび親水性部３Ｙの分布は、図示省略しているが、分布５３，６３と同様に規則性がない。
【００６１】
一方、ガイドサイズが所定範囲（第３のサイズ以上かつ第４のサイズ以下）であれば、特性３０Ｙは、ＤＳＡパターンを安定して形成することができる安定領域３２Ｙとなる。ガイドパターン５の内側に分布する安定領域３２Ｙでの親油性部２Ｙおよび親水性部３Ｙは、図示省略しているが、分布５２，６２と同様に相分離しており、ＤＳＡパターンとなる親油性部２Ｙが底部まで配置されている。
【００６２】
したがって、ＤＳＡ材料１Ｙが安定領域３２Ｙで用いられることにより、規則性のあるＤＳＡパターンを安定して形成できる。そして、規則性のあるＤＳＡパターン上からエッチングすることにより、第２の基板上パターン２０Ｙを形成できる。また、ＤＳＡ材料１Ｙが不安定領域３１Ｙ，３３Ｙで用いられることにより、規則性のあるＤＳＡパターンは形成されない。そして、規則性のないＤＳＡパターン上からエッチングしても被加工膜１５はエッチングされない。このため、ガイド領域１０Ｙが安定領域３２Ｙ内であれば、ＤＳＡ材料１Ｙは、ガイド領域１０Ｙに適切なＤＳＡ材料となる。
【００６３】
ＤＳＡ材料１Ｘの安定領域３２ＸがＤＳＡ材料１Ｙの安定領域３２Ｙと重なっていなければ、ＤＳＡ材料１Ｘを安定領域３２Ｘ内の何れの領域で使用してもよいし、ＤＳＡ材料１Ｙを安定領域３２Ｙ内の何れの領域で使用してもよい。
【００６４】
なお、図６では、第１の基板上パターン２０Ｘを先に形成し、第２の基板上パターン２０Ｙを後から形成する場合について説明したが、第２の基板上パターン２０Ｙを先に形成し、第１の基板上パターン２０Ｘを後から形成してもよい。
【００６５】
つぎに、安定領域が重複した場合にＤＳＡ条件として適用可能な条件について説明する。図７は、安定領域が重複した場合にＤＳＡ条件として適用可能な条件を説明するための図である。図７の横軸はガイドサイズであり、縦軸はTargetサイズである。
【００６６】
図７では、ＤＳＡ材料１Ｐ（図示せず）の特性が特性４０Ｘであり、ＤＳＡ材料１Ｑ（図示せず）の特性が特性４０Ｙである場合を示している。特性４０Ｘ，４０Ｙは、ガイドサイズに対して安定してＤＳＡパターンを形成することができるか否かを示すものである。
【００６７】
ＤＳＡ材料１Ｐを用いる場合、ガイドサイズが所定値（第５のサイズ）よりも小さいと、特性４０Ｘは、ＤＳＡパターンを安定して形成することができない不安定領域４１Ｘとなる。また、ガイドサイズが所定値（第６のサイズ）よりも大きいと、特性４０Ｘは、ＤＳＡパターンを安定して形成することができない不安定領域４３Ｘとなる。
【００６８】
一方、ガイドサイズが所定範囲（第５のサイズ以上かつ第６のサイズ以下）であれば、特性４０Ｘは、規則性のあるＤＳＡパターンを安定して形成することができる安定領域４２Ｘとなる。
【００６９】
同様に、ＤＳＡ材料１Ｑを用いる場合、ガイドサイズが所定値（第７のサイズ）よりも小さいと、特性４０Ｙは、規則性のあるＤＳＡパターンを形成することができない不安定領域４１Ｙとなる。また、ガイドサイズが所定値（第８のサイズ）よりも大きいと、特性４０Ｙは、規則性のあるＤＳＡパターンを形成することができない不安定領域４３Ｙとなる。
【００７０】
一方、ガイドサイズが所定範囲（第７のサイズ以上かつ第８のサイズ以下）であれば、特性４０Ｙは、ＤＳＡパターンを安定して形成することができる安定領域４２Ｙとなる。
【００７１】
ところが、図７に示すように、ＤＳＡ材料１Ｐの安定領域４２ＸとＤＳＡ材料１Ｑの安定領域４２Ｙとが一部の領域（重複領域４５）で重なっている。このため、安定領域４２Ｘ，４２Ｙの重複領域４５でＤＳＡ材料１Ｐを用いると、ガイド領域１１Ｘ，１１Ｙの両方にＤＳＡパターンが形成されてしまう。同様に、安定領域４２Ｘ，４２Ｙの重複領域４５でＤＳＡ材料１Ｑを用いると、ガイド領域１１Ｘ，１１Ｙの両方にＤＳＡパターンが形成されてしまう。
【００７２】
このため、本実施形態では、ＤＳＡ材料１Ｐ，１Ｑを重複領域４５で用いないこととする。これにより、安定領域４２Ｘから重複領域４５を除いた領域でＤＳＡ材料１Ｐを用いてＤＳＡパターンが形成される。同様に、安定領域４２Ｙから重複領域４５を除いた領域でＤＳＡ材料１Ｑを用いてＤＳＡパターンが形成される。
【００７３】
なお、ＤＳＡパターンとして孤立のホールターンを形成する場合には、重複領域４５を用いてもよい。例えば、ガイド領域のうちサイズが小さい方のガイド領域１１Ｙにサイズが小さい方の基板上パターンを形成する際に、重複領域４５を用いて基板上パターンを形成してもよい。この場合であっても、ガイド領域のうちサイズが大きい方のガイド領域１１Ｘに大きい方の基板上パターンを形成する際には、重複領域４５を用いない。
【００７４】
例えば、小さいほうのガイド領域１１Ｙから先に規則性のあるＤＳＡパターンが形成される。この場合に、重複領域４５が用いられると、ガイド領域１１Ｙとガイド領域１１Ｘの両方に、小さいほうの基板上パターンが形成される。その後、大きい方のガイド領域１１Ｘに規則性のあるＤＳＡパターンと大きいほうの基板上パターンが形成される。このように、小さい方の基板上パターンから先に形成するので、安定領域４２Ｙを用いた場合であっても大きい方の基板上パターンのサイズには影響を与えない。
【００７５】
なお、本実施形態では、２種類のＤＳＡ条件を用いて２種類のＤＳＡパターンを形成する場合について説明したが、Ｎ種類（Ｎは３以上の自然数）のＤＳＡ条件を用いてＮ種類のＤＳＡパターンを形成してもよい。例えば、３種類のＤＳＡ材料を用いて３種類のＤＳＡパターンを形成する場合、各ＤＳＡ材料の安定領域が互いに重複しないようにする。
【００７６】
図８は、ＤＳＡ条件が３種類の場合にＤＳＡ条件として適用可能な条件を説明するための図である。図８の横軸はガイドサイズであり、縦軸はTargetサイズである。図８では、ＤＳＡ材料１Ｘ〜１Ｚの特性がそれぞれ特性３０Ｘ〜３０Ｚである場合を示している。特性３０Ｘ，３０Ｙは、図６に示した特性３０Ｘ，３０Ｙと同じ特性である。また、特性３０Ｚは、ガイド領域１０Ｚ（図示せず）に対して安定してＤＳＡパターンを形成することができるか否かを示すものである。
【００７７】
ＤＳＡ材料１Ｚ（図示せず）を用いる場合、ガイドサイズが所定値（第９のサイズ）よりも小さいと、特性３０Ｚは、規則性のあるＤＳＡパターンを形成することができない不安定領域３１Ｚとなる。また、ガイドサイズが所定値（第１０のサイズ）よりも大きいと、特性３０Ｚは、規則性のあるＤＳＡパターンを形成することができない不安定領域３３Ｚとなる。
【００７８】
一方、ガイドサイズが所定範囲（第９のサイズ以上かつ第１０のサイズ以下）であれば、特性３０Ｚは、ＤＳＡパターンを安定して形成することができる安定領域３２Ｚとなる。
【００７９】
したがって、ＤＳＡ材料１Ｚが安定領域３２Ｚで用いられることにより、規則性のあるＤＳＡパターンを安定して形成できる。そして、規則性のあるＤＳＡパターン上からエッチングすることにより、第３の基板上パターン２０Ｚ（図示せず）を形成できる。また、ＤＳＡ材料１Ｚが不安定領域３１Ｚ，３３Ｚで用いられることにより、規則性のあるＤＳＡパターンは形成されない。そして、規則性のないＤＳＡパターン上からエッチングしても被加工膜１５はエッチングされない。このため、ガイド領域１０Ｚが安定領域３２Ｚ内であれば、ＤＳＡ材料１Ｚは、ガイド領域１０Ｚに適切なＤＳＡ材料となる。
【００８０】
ＤＳＡ材料１Ｘの安定領域３２ＸがＤＳＡ材料１Ｙ，１Ｚの安定領域３２Ｙ，３２Ｚの何れとも重なっていなければ、ＤＳＡ材料１Ｘを安定領域３２Ｘ内の何れの領域で使用してもよい。
【００８１】
同様に、ＤＳＡ材料１Ｙの安定領域３２ＹがＤＳＡ材料１Ｘ，１Ｚの安定領域３２Ｘ，３２Ｚの何れとも重なっていなければ、ＤＳＡ材料１Ｙを安定領域３２Ｙ内の何れの領域で使用してもよい。
【００８２】
同様に、ＤＳＡ材料１Ｚの安定領域３２ＺがＤＳＡ材料１Ｘ，１Ｙの安定領域３２Ｘ，３２Ｙの何れとも重なっていなければ、ＤＳＡ材料１Ｚを安定領域３２Ｚ内の何れの領域で使用してもよい。
【００８３】
なお、ＤＳＡパターンとして孤立のホールターンを形成する場合には、Ｎ種類のＤＳＡ条件を用いてＮ種類のＤＳＡパターンを形成する場合であっても、安定領域同士の重複領域を用いてもよい。この場合も、小さいほうのガイド領域から先に基板上パターンを形成し、その後、大きい方のガイド領域に基板上パターンを形成する。
【００８４】
複数種類の基板上パターンが形成されてガイドパターン５が除去された後、例えば、基板上パターンの上層に新たな被加工膜が成膜される。そして、新たな被加工膜に基板上パターンが形成される。
【００８５】
半導体装置（半導体集積回路）を製造する際には、サイズ、形状またはピッチの異なるＤＳＡパターンに対応する基板上パターンの形成やリソグラフィを用いた基板上パターンの形成などがウエハプロセスのレイヤ毎に繰り返される。例えば、リソグラフィを用いて基板上パターンを形成する際には、レジストの塗布されたウエハ１６にマスクを用いて露光を行ない、その後ウエハ１６を現像してウエハ１６上にレジストパターンを形成する。そして、レジストパターンをマスクとしてレジストパターンの下層側をエッチングする。これにより、レジストパターンに対応する基板上パターンがウエハ１６上に形成される。
【００８６】
なお、本実施の形態では、ガイド領域がライン形状やホール形状である場合について説明したが、ガイド領域は何れの形状であってもよい。
【００８７】
このように実施形態によれば、サイズ、形状またはピッチの異なるＤＳＡパターンに対応する基板上パターンを、少ない工程数で形成することが可能となる。
【００８８】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００８９】
１…ＤＳＡ材料、２，２Ｘ，２Ｙ…親油性部、３，３Ｘ，３Ｙ…親水性部、５…ガイドパターン、１０Ｘ〜１０Ｚ…ガイド領域、１１Ｘ，１１Ｙ…ガイド領域、１５…被加工膜、１６…ウエハ、２０，２０Ｘ，２０Ｙ…基板上パターン、２６，２６Ａ〜２６Ｃ…ＤＳＡパターン。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2014053494.tif 000007
【図６】
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【図７】
2014053494.tif 000009
【図８】
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