(57)【要約】【課題】基板面を有効的に使用しながら、物理ガイドを使用して自己組織化材料をミクロ相分離させたパターンを形成する。【解決手段】本実施形態によれば、パターン形成方法は、基板上に凹凸を有する物理ガイドを形成する工程と、前記物理ガイドの凹部に、少なくとも第１セグメント及び第２セグメントを含む第１自己組織化材料層を形成する工程と、前記第１自己組織化材料層を相分離させ、前記第１セグメントを含む第１領域と前記第２セグメントを含む第２領域とを有する第１自己組織化パターンを形成する工程と、前記物理ガイドの凸部上及び前記第１自己組織化パターン上に、第３セグメント及び第４セグメントを含む第２自己組織化材料層を形成する工程と、前記第２自己組織化材料層を相分離させ、前記第３セグメントを含む第３領域と前記第４セグメントを含む第４領域とを有する第２自己組織化パターンを形成する工程と、を備える。【選択図】図５
2014053476.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に凹凸を有する物理ガイドを形成する工程と、
前記物理ガイドの凹部に、少なくとも第１セグメント及び第２セグメントを含む第１自己組織化材料層を形成する工程と、
前記第１自己組織化材料層を相分離させ、前記第１セグメントを含む第１領域と前記第２セグメントを含む第２領域とを有する第１自己組織化パターンを形成する工程と、
前記物理ガイドの凸部上及び前記第１自己組織化パターン上に、第３セグメント及び第４セグメントを含む第２自己組織化材料層を形成する工程と、
前記第２自己組織化材料層を相分離させ、前記第３セグメントを含む第３領域と前記第４セグメントを含む第４領域とを有する第２自己組織化パターンを形成する工程と、
を備え、
前記第１セグメントは前記第３セグメントと同一のポリマーであり、
前記第２セグメントは前記第４セグメントと同一のポリマーであり、
前記物理ガイドの凸部表面及び凹部表面は、前記第１セグメントとの界面張力が、第２セグメントとの界面張力と同じであり、
前記第１自己組織化パターンのピッチは、前記第２自己組織化パターンのピッチのｎ倍（ｎは自然数）であり、
前記第１自己組織化材料層の形成に用いられる溶液の溶媒と、前記第２自己組織化材料層の形成に用いられる溶液の溶媒とは異なることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項２】
基板上に凹凸を有する物理ガイドを形成する工程と、
前記物理ガイドの凹部に、少なくとも第１セグメント及び第２セグメントを含む第１自己組織化材料層を形成する工程と、
前記第１自己組織化材料層を相分離させ、前記第１セグメントを含む第１領域と前記第２セグメントを含む第２領域とを有する第１自己組織化パターンを形成する工程と、
前記物理ガイドの凸部上及び前記第１自己組織化パターン上に、第３セグメント及び第４セグメントを含む第２自己組織化材料層を形成する工程と、
前記第２自己組織化材料層を相分離させ、前記第３セグメントを含む第３領域と前記第４セグメントを含む第４領域とを有する第２自己組織化パターンを形成する工程と、
を備えるパターン形成方法。
【請求項３】
前記第１セグメントは前記第３セグメントと同一のポリマーであ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２セグメントは前記第４セグメントと同一のポリマーであることを特徴とする請求項３に記載のパターン形成方法。
【請求項５】
前記物理ガイドの凸部表面及び凹部表面は、前記第１セグメントとの界面張力が、第２セグメントとの界面張力と同じであることを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれかにに記載のパターン形成方法。
【請求項６】
前記第１自己組織化パターンのピッチは、前記第２自己組織化パターンのピッチのｎ倍（ｎは自然数）であることを特徴とする請求項２乃至５のいずれかに記載のパターン形成方法。
【請求項７】
前記第１自己組織化材料層の形成に用いられる溶液の溶媒と、前記第２自己組織化材料層の形成に用いられる溶液の溶媒とは異なることを特徴とする請求項２乃至６のいずれかに記載のパターン形成方法。
【請求項８】
前記第１自己組織化材料層の形成に用いられる溶液は熱架橋剤を含むことを特徴とする請求項２乃至６のいずれかに記載のパターン形成方法。
【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】
半導体素子の製造工程中のリソグラフィ技術として、ＡｒＦ液浸露光によるダブルパターニング技術、ＥＵＶリソグラフィ、ナノインプリント等が知られている。従来のリソグラフィ技術は、パターンの微細化に伴い、コストの増加、スループットの低下など、様々な問題を含んでいた。
【０００３】
このような状況下で、リソグラフィ技術への自己組織化（DSA: Directed Self-assembly）の適用が期待されている。自己組織化は、エネルギー安定という自発的な挙動によって発生することから、寸法精度の高いパターンを形成できる。特に、高分子ブロック共重合体のミクロ相分離を利用する技術は、簡便な塗布とアニールプロセスで、数〜数百ｎｍの種々の形状の周期構造を形成できる。高分子ブロック共重合体のブロックの組成比によって球状（スフィア）、柱状（シリンダー）、層状（ラメラ）等に形態を変え、分子量によってサイズを変えることにより、様々な寸法のドットパターン、ホール又はピラーパターン、ラインパターン等を形成することができる。
【０００４】
ＤＳＡを用いて所望のパターンを広範囲に形成するためには、自己組織化により形成されるポリマー相の発生位置を制御するガイドを設ける必要がある。ガイドとしては、凹凸構造を有し、凹部にミクロ相分離パターンを形成する物理ガイド（grapho-epitaxy）と、ＤＳＡ材料の下層に形成され、その表面エネルギーの違いに基づいてミクロ相分離パターンの形成位置を制御する化学ガイド（chemical-epitaxy）とが知られている。
【０００５】
化学ガイドを用いた場合、基板（ウェーハ）全面にミクロ相分離パターンを形成することができる。一方、物理ガイドを用いた場合、物理ガイドの凸部上にはミクロ相分離パターンを形成できず、基板面を有効的に使用することができなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−５９３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、基板面を有効的に使用しながら、物理ガイドを使用して自己組織化材料をミクロ相分離させたパターンを形成するパターン形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本実施形態によれば、パターン形成方法は、本実施形態によれば、パターン形成方法は、基板上に凹凸を有する物理ガイドを形成する工程と、前記物理ガイドの凹部に、少なくとも第１セグメント及び第２セグメントを含む第１自己組織化材料層を形成する工程と、前記第１自己組織化材料層を相分離させ、前記第１セグメントを含む第１領域と前記第２セグメントを含む第２領域とを有する第１自己組織化パターンを形成する工程と、前記物理ガイドの凸部上及び前記第１自己組織化パターン上に、第３セグメント及び第４セグメントを含む第２自己組織化材料層を形成する工程と、前記第２自己組織化材料層を相分離させ、前記第３セグメントを含む第３領域と前記第４セグメントを含む第４領域とを有する第２自己組織化パターンを形成する工程と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態によるパターン形成方法を説明する工程断面図である。
【図２】図１に続く工程断面図である。
【図３】図２に続く工程断面図である。
【図４】図３に続く工程断面図である。
【図５】図４に続く工程断面図である。
【図６】図５に続く工程断面図である。
【図７】図６に続く工程断面図である。
【図８】第２の実施形態によるパターン形成方法を説明する工程断面図である。
【図９】図８に続く工程断面図である。
【図１０】図９に続く工程断面図である。
【図１１】図１０に続く工程断面図である。
【図１２】図１１に続く工程断面図である。
【図１３】図１２に続く工程断面図である。
【図１４】図１３に続く工程断面図である。
【図１５】図１４に続く工程断面図である。
【図１６】図１５に続く工程断面図である。
【図１７】第２の実施形態によるパターン形成方法を説明する工程断面図である。
【図１８】図１７に続く工程断面図である。
【図１９】図１８に続く工程断面図である。
【図２０】図１９に続く工程断面図である。
【図２１】図２０に続く工程断面図である。
【図２２】図２１に続く工程断面図である。
【図２３】図２２に続く工程断面図である。
【図２４】図２３に続く工程断面図である。
【図２５】図２４に続く工程断面図である。
【図２６】図２５に続く工程断面図である。
【図２７】図２６に続く工程断面図である。
【図２８】変形例によるパターン形成方法を説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１１】
（第１の実施形態）第１の実施形態によるパターン形成方法を図１〜図７を用いて説明する。
【００１２】
まず、図１に示すように、基板１０１上に、例えば膜厚１００ｎｍのＳｉＯ２膜をＣＶＤにより成膜し、被加工膜１０２を形成する。そして、膜厚１００ｎｍのレジスト１０３を回転塗布し、ＡｒＦエキシマーレーザにより露光・現像して、ハーフピッチ７５ｎｍのライン・アンド・スペースパターンに加工する。このとき、図示はしていないがレジスト１０３と被加工膜１０２との層間に反射防止膜を形成することも可能である。図１は、ライン・アンド・スペースパターンの一部を示している。このライン・アンド・スペースパターンは、後の工程で形成されるブロックポリマーがミクロ相分離する際に、ミクロ相分離パターンの形成位置を制御する物理ガイドとしての機能を有する。
【００１３】
次に、図２に示すように、レジストパターン１０３の凹部を埋め込むようにブロックポリマー層１０４を形成する。例えば、ポリスチレン（ＰＳ）とポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）のブロック共重合体（ＰＳ−ｂ−ＰＭＭＡ）を２．０ｗｔ％の濃度で含有するポリエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）溶液（第１溶液）を回転数１５００ｒｐｍで回転塗布することで、ブロックポリマー層１０４を形成する。
【００１４】
次に、図３に示すように、基板１０１をホットプレート上において１１０℃で９０秒間加熱し、さらに窒素雰囲気において２２０℃で３分間加熱する。これにより、ブロックポリマー層１０４は、第１ポリマーブロック鎖を含む薄板状の第１ポリマー部１０５ａと第２ポリマーブロック鎖を含む薄板状の第２ポリマー部１０５ｂとが交互に配置されたラメラ状の自己組織化相１０５を形成する。例えば、ハーフピッチ１５ｎｍのラメラ状の自己組織化パターン１０５が形成される。
【００１５】
次に、図４に示すように、レジストパターン１０３の凸部及び自己組織化パターン１０５の上にブロックポリマー層１０６を形成する。例えば、ブロックポリマー層１０４と同様に、ポリスチレン（ＰＳ）とポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）のブロック共重合体（ＰＳ−ｂ−ＰＭＭＡ）を２．０ｗｔ％の濃度で含有するポリエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）溶液（第２溶液）を回転数１５００ｒｐｍで回転塗布することで、膜厚１００ｎｍのブロックポリマー層１０６を形成する。
【００１６】
次に、図５に示すように、基板１０１をホットプレート上において１１０℃で９０秒間加熱し、さらに窒素雰囲気において２２０℃で３分間加熱する。これにより、ブロックポリマー層１０６は、第１ポリマーブロック鎖を含む薄板状の第１ポリマー部１０７ａと第２ポリマーブロック鎖を含む薄板状の第２ポリマー部１０７ｂとが交互に配置されたラメラ状の自己組織化相１０７を形成する。ブロックポリマー層１０６は、下層の自己組織化パターン１０５を化学ガイドとして、自己組織化パターン１０７を形成する。例えば、自己組織化パターン１０５と同様に、ハーフピッチ１５ｎｍのラメラ状の自己組織化パターン１０７が形成される。
【００１７】
なお、自己組織化パターン１０５上にブロックコポリマーのＰＧＭＥＡ溶液を塗布する際に、溶媒（上述の例ではＰＧＭＥＡ）によって自己組織化パターン１０５の相分離パターンが溶解し得る。図２に示す工程で塗布される第１溶液と、図４に示す工程で塗布される第２溶液とで異なる溶媒種を用いることにより、このような問題が生じることを防ぐことができる。あるいはまた、第１溶液に架橋剤（熱架橋剤）を加え、自己組織化パターン１０５の相分離パターンを形成後に架橋し、その後、第２溶液を塗布することでも、上述のような問題が生じることを防止できる。溶媒種を変えることや、溶液に架橋剤を加えることは、第１溶液及び第２溶液に限定されず、その後の工程においてブロックコポリマーの溶液を繰り返し塗布する際にも、必要に応じて適用できる。
【００１８】
自己組織化パターン１０７は、自己組織化パターン１０５と同じパターンを有しており、第１ポリマー部１０５ａ上には第１ポリマー部１０７ａが位置し、第２ポリマー部１０５ｂ上には第２ポリマー部１０７ｂが位置する。また、レジストパターン１０３の凸部上にも自己組織化相１０７は形成される。
【００１９】
次に、図６に示すように、現像処理により自己組織化パターン１０５、１０７における第１ポリマー部１０５ａ、１０７ａ（例えばＰＭＭＡからなる第１ポリマー部１０５ａ、１０７ａ）を選択的に除去することで、アスペクト比の高いライン・アンド・スペースパターンが得られる。
【００２０】
次に、図７に示すように、自己組織化パターン１０７の第２ポリマー部１０７ｂ及びレジストパターン１０３をエッチバックする。このとき、自己組織化相１０７の第２ポリマー部１０７ｂとレジストパターン１０３の選択比が同等となるようにエッチングを行う。言い換えれば、第２ポリマー部１０７ｂをマスクにレジスト１０３を加工する。これにより、レジスト１０３に、自己組織化パターン１０７の第２ポリマー部１０７ｂのパターン形状が転写される。
【００２１】
その後、自己組織化パターン１０５の第２ポリマー部１０５ｂ及びレジスト１０３をマスクに被加工膜１０２を加工する。
【００２２】
このように、本実施形態では、物理ガイド（レジストパターン１０３）内に第１ミクロ相分離パターン（自己組織化パターン１０５）を形成し、物理ガイド上及び第１ミクロ相分離パターン上に、これらを化学ガイドとして利用して、第２ミクロ相分離パターン（自己組織化相１０７）を形成し、第２ミクロ相分離パターンのパターン形状を物理ガイドに転写する。第２ミクロ相分離パターンのパターン形状が転写された物理ガイドは、第１ミクロ相分離パターンと同様に、被加工膜の加工マスクとして利用することができる。そのため、物理ガイドが形成された領域が無駄にならず、基板面を有効的に使用することができる。
【００２３】
上記第１の実施形態では、ＡｒＦエキシマーレーザにより露光・現像により物理ガイドとなるレジストパターンを形成しているが、ＡｒＦ液浸露光やＥＵＶなどの光リソグラフィ、ナノインプリント等により物理ガイドを形成してもよい。また、必要に応じて、物理ガイドに対して表面処理を施してもよい。例えば、自己組織化パターン１０５及び１０７の下地になる物理ガイドの凹部及び凸部に光照射を行い、表面の接触角を制御してもよい。
【００２４】
（第２の実施形態）図８〜図１６は第２の実施形態に係るパターン形成方法を説明する工程断面図である。本実施形態は、図１〜図７に示す第１の実施形態と比較して、被加工膜１０２上に中性化膜１１０を介して物理ガイドを形成する点が異なる。図８〜図１６において、図１〜図７に示す第１の実施形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００２５】
まず、図８に示すように、基板１０１上に、被加工膜１０２を形成する。
【００２６】
次に、図９に示すように、被加工膜１０２上に中性化膜１１０を形成する。例えば、被加工膜１０２上に、ポリスチレン（ＰＳ）とポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）のランダム共重合体（ＰＳ−ｒ−ＰＭＭＡ）を１．０ｗｔ％の濃度で含有するポリエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）溶液を回転数１５００ｒｐｍで回転塗布し、ホットプレート上において１１０℃で９０秒間、２４０℃で３分間ベークして、中性化膜１１０を形成する。
【００２７】
次に、図１０に示すように、レジスト１０３を回転塗布し、ＡｒＦエキシマーレーザにより露光・現像して、ハーフピッチ７５ｎｍのライン・アンド・スペースパターンに加工する。このとき、図示はしていないがレジスト１０３と被加工膜１０２との層間に反射防止膜を形成することも可能である。
【００２８】
次に、図１１に示すように、レジストパターン１０３の凹部に、ポリスチレン（ＰＳ）とポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）のブロック共重合体（ＰＳ−ｂ−ＰＭＭＡ）を２．０ｗｔ％の濃度で含有するポリエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）溶液（第１溶液）を塗布しブロックポリマー層１０４を形成する。
【００２９】
次に、図１２に示すように、基板１０１を加熱し、ブロックポリマー層１０４をミクロ相分離させて、ラメラ状の自己組織化パターン１０５を形成する。例えば、ハーフピッチ１５ｎｍのラメラ状の自己組織化パターン１０５が形成される。ブロックポリマー層１０４の下には中性化膜１１０が形成されているため、上記第１の実施形態と比較して、ブロックポリマー層１０４は容易にミクロ相分離する。
【００３０】
次に、図１３に示すように、レジストパターン１０３の凸部及び自己組織化パターン１０５の上に、ポリスチレン（ＰＳ）とポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）のブロック共重合体（ＰＳ−ｂ−ＰＭＭＡ）を２．０ｗｔ％の濃度で含有するポリエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）溶液（第２溶液）を塗布し、ブロックポリマー層１０６を形成する。
【００３１】
次に、図１４に示すように、基板１０１を加熱し、ブロックポリマー層１０６をミクロ相分離させ、自己組織化パターン１０７を形成する。ブロックポリマー層１０６は、下層の自己組織化パターン１０５を化学ガイドとして、自己組織化パターン１０７を形成する。例えば、自己組織化パターン１０５と同様に、ハーフピッチ１５ｎｍのラメラ状の自己組織化パターン１０７が形成される。
【００３２】
なお、自己組織化パターン１０５上にブロックコポリマーのＰＧＭＥＡ溶液を塗布する際に、溶媒（例えばこの場合ＰＧＭＥＡ）によって自己組織化パターン１０５の相分離パターンが溶解し得る。図１１に示す工程で塗布される第１溶液と、図１３に示す工程で塗布される第２溶液とで異なる溶媒種を用いることにより、このような問題が生じることを防ぐことができる。あるいはまた、第１溶液に架橋剤（熱架橋剤）を加え、自己組織化パターン１０５の相分離パターンを形成後に架橋し、その後、第２溶液を塗布することでも、上述のような問題が生じることを防止できる。溶媒種を変えることや、溶液に架橋剤を加えることは、第１溶液及び第２溶液に限定されず、その後の工程においてブロックコポリマーの溶液を繰り返し塗布する際にも、必要に応じて適用できる。
【００３３】
次に、図１５に示すように、現像処理により自己組織化パターン１０５、１０７における第１ポリマー部１０５ａ、１０７ａ（例えばＰＭＭＡからなる第１ポリマー部１０５ａ、１０７ａ）を選択的に除去する。
【００３４】
次に、図１６に示すように、自己組織化パターン１０７の第２ポリマー部１０７ｂをマスクにレジストパターン１０３を加工する。
【００３５】
その後、自己組織化パターン１０５の第２ポリマー部１０５ｂ及びレジスト１０３をマスクに中性化膜１１０及び被加工膜１０２を加工する。
【００３６】
上記第１の実施形態と同様に、本実施形態では、物理ガイド内に第１ミクロ相分離パターンを形成し、物理ガイド上及び第１ミクロ相分離パターン上に、これらを化学ガイドとして利用して、第２ミクロ相分離パターンを形成し、第２ミクロ相分離パターンのパターン形状を物理ガイドに転写する。この物理ガイドは、第１ミクロ相分離パターンと同様に、被加工膜の加工マスクとして利用することができる。そのため、物理ガイドが形成された領域が無駄にならず、基板面を有効的に使用することができる。また、本実施形態では、物理ガイドの下に中性化膜が設けられているため、第１ミクロ相分離パターンを容易に形成することができる。
【００３７】
（第３の実施形態）第３の実施形態によるパターン形成方法を図１７〜図２７を用いて説明する。
【００３８】
まず、図１７に示すように、基板２０１上に、中性化膜２１０を形成する。例えば、基板２０１上に、ポリスチレン（ＰＳ）とポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）のランダム共重合体（ＰＳ−ｒ−ＰＭＭＡ）を１．０ｗｔ％の濃度で含有するポリエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）溶液を回転数１５００ｒｐｍで回転塗布し、ホットプレート上において１１０℃で９０秒間、２４０℃で３分間ベークして、中性化膜２１０を形成する。
【００３９】
そして、中性化膜２１０上に、例えば膜厚１００ｎｍのＳｉＯ２膜をＣＶＤにより製膜し、被加工膜２０２を形成する。
【００４０】
次に、図１８に示すように、被加工膜２０２上に中性化膜２１１を形成する。中性化膜２１１は中性化膜２１０と同様の方法で形成できる。
【００４１】
次に、図１９に示すように、膜厚１２０ｎｍのレジスト２０３を回転塗布し、ＡｒＦエキシマーレーザにより露光・現像して、ハーフピッチ７５ｎｍのライン・アンド・スペースパターンに加工する。図１９は、ライン・アンド・スペースパターンの一部を示している。
【００４２】
次に、図２０に示すように、レジスト２０３をマスクとして中性化膜２１１及び被加工膜２０２を加工する。
【００４３】
次に、図２１に示すように、レジスト２０３を剥離する。これにより、被加工膜２０２を用いた物理ガイドが得られる。この物理ガイドは、後の工程で形成されるブロックポリマーがミクロ相分離する際に、ミクロ相分離パターンの形成位置を制御する機能を有する。このとき、被加工膜２０２上の中性化膜２１１は残存している。
【００４４】
次に、図２２に示すように、物理ガイドの凹部（中性化膜２１０が露出された部分）を埋め込むようにブロックポリマー層２０４を形成する。例えば、ポリスチレン（ＰＳ）とポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）のブロック共重合体（ＰＳ−ｂ−ＰＭＭＡ）を１．０ｗｔ％の濃度で含有するポリエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）溶液（第１溶液）を回転数１５００ｒｐｍで回転塗布することで、ブロックポリマー層２０４を形成する。
【００４５】
次に、図２３に示すように、基板２０１をホットプレート上において１１０℃で９０秒間加熱し、さらに窒素雰囲気において２２０℃で３分間加熱する。これにより、ブロックポリマー層２０４は、第１ポリマーブロック鎖を含む薄板状の第１ポリマー部２０５ａと第２ポリマーブロック鎖を含む薄板状の第２ポリマー部２０５ｂとが交互に配置されたラメラ状の自己組織化パターン２０５を形成する。例えば、ハーフピッチ１５ｎｍのラメラ状の自己組織化パターン２０５が形成される。ブロックポリマー層２０４の下には中性化膜２１０が形成されているため、ブロックポリマー層２０４は容易にミクロ相分離することができる。
【００４６】
次に、図２４に示すように、被加工膜２０２（中性化膜２１１）上及び自己組織化パターン２０５の上にブロックポリマー層２０６を形成する。例えば、ブロックポリマー層２０４と同様に、ポリスチレン（ＰＳ）とポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）のランダム共重合体（ＰＳ−ｂ−ＰＭＭＡ）を１．０ｗｔ％の濃度で含有するポリエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）（第２溶液）溶液を回転数１５００ｒｐｍで回転塗布することで、膜厚１００ｎｍのブロックポリマー層２０６を形成する。
【００４７】
次に、図２５に示すように、基板２０１をホットプレート上において１１０℃で９０秒間加熱し、さらに窒素雰囲気において２２０℃で３分間加熱する。これにより、ブロックポリマー層２０６は、第１ポリマーブロック鎖を含む薄板状の第１ポリマー部２０７ａと第２ポリマーブロック鎖を含む薄板状の第２ポリマー部２０７ｂとが交互に配置されたラメラ状の自己組織化相２０７を形成する。ブロックポリマー層２０６は、下層の自己組織化パターン２０５を化学ガイドとして、自己組織化パターン２０７を形成する。例えば、自己組織化パターン２０５と同様に、ハーフピッチ１５ｎｍのラメラ状の自己組織化パターン２０７が形成される。
【００４８】
自己組織化パターン２０７は、自己組織化パターン２０５と同じパターンを有しており、第１ポリマー部２０５ａ上には第１ポリマー部２０７ａが位置し、第２ポリマー部２０５ｂ上には第２ポリマー部２０７ｂが位置する。また、被加工膜２０２上にも、中性化膜２１１を介して自己組織化パターン２０７が形成される。
【００４９】
被加工膜２０２上には中性化膜２１１が形成されているため、被加工膜２０２の幅（図中左右方向の幅）が大きくても、被加工膜２０２の上方において、ブロックポリマー層２０６は規則的に相分離し、自己組織化パターン２０７が得られる。
【００５０】
なお、自己組織化パターン１０５上にブロックコポリマーのＰＧＭＥＡ溶液を塗布する際に、溶媒（例えばこの場合ＰＧＭＥＡ）によって自己組織化パターン１０５の相分離パターンが溶解し得る。図２２に示す工程で塗布される第１溶液と、図２４に示す工程で塗布される第２溶液とで異なる溶媒種を用いることにより、このような問題が生じることを防ぐことができる。あるいはまた、第１溶液に架橋剤（熱架橋剤）を加え、自己組織化パターン１０５の相分離パターンを形成後に架橋し、その後、第２溶液を塗布することでも、上述のような問題が生じることを防止できる。溶媒種を変えることや、溶液に架橋剤を加えることは、第１溶液及び第２溶液に限定されず、その後の工程においてブロックコポリマーの溶液を繰り返し塗布する際にも、必要に応じて適用できる。
【００５１】
次に、図２６に示すように、現像処理により自己組織化パターン２０５、２０７における第１ポリマー部２０５ａ、２０７ａ（例えばＰＭＭＡからなる第１ポリマー部２０５ａ、２０７ａ）を選択的に除去することで、アスペクト比の高いライン・アンド・スペースパターンが得られる。
【００５２】
次に、図２７に示すように、自己組織化相２０７の第２ポリマー部２０７ｂ及び被加工膜２０２をエッチバックする。このとき、自己組織化パターン２０７の第２ポリマー部２０７ｂと被加工膜２０２の選択比が同等となるようにエッチングを行う。言い換えれば、第２ポリマー部２０７ｂをマスクに被加工膜２０２を加工する。これにより、被加工膜２０２に、自己組織化パターン２０７の第２ポリマー部２０７ｂのパターン形状が転写される。
【００５３】
その後、自己組織化パターン２０５の第２ポリマー部２０５ｂ及び被加工膜２０２をマスクに下層の基板２０１を加工してもよい。
【００５４】
このように、本実施形態では、物理ガイド内に第１ミクロ相分離パターンを形成し、物理ガイド上及び第１ミクロ相分離パターン上に、これらを化学ガイドとして利用して、第２ミクロ相分離パターンを形成し、第２ミクロ相分離パターンのパターン形状を物理ガイドに転写する。そのため、物理ガイドが形成された領域が無駄にならず、基板面を有効的に使用することができる。また、物理ガイドの上面及び下面に中性化膜が設けられているため、第１ミクロ相分離パターン及び第２ミクロ相分離パターンを容易に形成することができる。
【００５５】
上記第１〜第３の実施形態において、ブロックポリマー層１０４、１０６、２０４、２０６の材料を調整して、自己組織化パターン１０７、２０７が、下層の自己組織化パターン１０５、２０５よりもピッチの狭いものとなるようにしてもよい。例えば、図２８に示すように、上記第１の実施形態において、自己組織化パターン１０５Ａよりもピッチの狭い自己組織化パターン１０７Ａを形成することができる。自己組織化パターン１０５Ａのピッチは、自己組織化パターン１０７Ａのピッチのｍ倍（ｍは２以上の整数）となる。レジスト１０３には、ピッチの狭い自己組織化パターン１０７Ａに基づくパターンが転写される。
【００５６】
上記第１〜第３の実施形態では、ブロックポリマー層をミクロ相分離させてラメラ状の自己組織化パターンを形成していたが、（物理ガイド凹部底面に対して垂直または水平な）シリンダー状など、他の形状の自己組織化パターンを形成してもよい。
【００５７】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００５８】
１０１、２０１  基板
１０２、２０２  被加工膜
１０３、２０３  レジスト
１０４、１０６、２０４、２０６  ブロックポリマー層
１０５、１０７、２０５、２０７  自己組織化パターン
１１０、２１０、２１１  中性化膜
【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】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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