(57)【要約】【課題】物理ガイドのガイドパターンの疎密のばらつきに関わらず、所望の相分離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、被加工膜上の第１領域に第１所定パターンを含み、第２領域に第２所定パターンを含む物理ガイドを形成し、前記物理ガイド内にブロックポリマーを形成し、前記ブロックポリマーをミクロ相分離させ、第１ポリマー部及び第２ポリマー部を有する自己組織化相を形成し、前記第１ポリマー部を残存させつつ前記第２ポリマー部を除去し、前記第２ポリマー部の除去後、前記物理ガイド及び前記第１ポリマー部をマスクとして前記被加工膜を加工する。前記第１所定パターンのパターン高さは、前記第２所定パターンのパターン高さより高い。【選択図】図４
2014041870.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工膜上に第１レジスト膜を形成し、
第１領域において前記第１レジスト膜にホールパターンを形成し、第２領域に所定パターンを形成し、
前記ホールパターンを埋め込むように、前記第１レジスト膜上に第２レジスト膜を形成し、
前記第２領域における前記第２レジスト膜を除去するとともに、前記ホールパターン内の前記第２レジスト膜に所定パターンを形成して物理ガイドを形成し、
前記物理ガイド内にブロックポリマーを形成し、
前記ブロックポリマーをミクロ相分離させ、第１ポリマー部及び第２ポリマー部を有する自己組織化相を形成し、
前記第１ポリマー部を残存させつつ前記第２ポリマー部を除去し、
前記第２ポリマー部の除去後、前記物理ガイド及び前記第１ポリマー部をマスクとして前記被加工膜を加工するパターン形成方法であって、
前記第１レジスト膜の材料と前記第２レジスト膜の材料は異なり、
前記第１領域において前記被加工膜に転写されるパターンのパターン密度は、前記第２領域において前記被加工膜に転写されるパターンのパターン密度より小さいことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項２】
被加工膜上の第１領域に第１所定パターンを含み、第２領域に第２所定パターンを含む物理ガイドを形成し、
前記物理ガイド内にブロックポリマーを形成し、
前記ブロックポリマーをミクロ相分離させ、第１ポリマー部及び第２ポリマー部を有する自己組織化相を形成し、
前記第１ポリマー部を残存させつつ前記第２ポリマー部を除去し、
前記第２ポリマー部の除去後、前記物理ガイド及び前記第１ポリマー部をマスクとして前記被加工膜を加工するパターン形成方法であって、
前記第１所定パターンのパターン高さは、前記第２所定パターンのパターン高さより高いことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項３】
前記被加工膜上に第１レジスト膜を形成し、
前記第１領域において前記第１レジスト膜に前記第１所定パターンに対応するパターンを形成するとともに、前記第２領域において前記第１レジスト膜に前記第２所定パターンを形成し、
前記第１レジスト膜上に第２レジスト膜を形成し、
前記第２領域における前記第２レジスト膜を除去するとともに、前記第１領域において前記第２レジスト膜に前記第１所定パターンに対応するパターンを形成することで、前記物理ガイドを形成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４】
前記第１領域において前記第１レジスト膜にホールパターンを形成し、
前記ホールパターンを埋め込むように前記第２レジスト膜を形成し、
前記ホールパターン内の前記第２レジスト膜に前記第１所定パターンを形成す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】
前記物理ガイドは、
前記第１所定パターンを含む第１レジスト膜と、
前記第２所定パターンを含む第２レジスト膜と、
を有し、
前記第１レジスト膜の膜厚は、前記第２レジスト膜の膜厚より大きい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６】
前記第１レジスト膜の材料と前記第２レジスト膜の材料は異なることを特徴とする請求項３乃至５のいずれかに記載のパターン形成方法。
【請求項７】
インプリント処理により前記物理ガイドを形成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１領域において前記被加工膜に転写されるパターンのパターン密度は、前記第２領域において前記被加工膜に転写されるパターンのパターン密度より小さいことを特徴とする請求項２乃至７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】
物理ガイドを利用する場合、ガイドパターンのパターン密度の高い領域にあわせてブロックポリマーを塗布すると、パターン密度の低い領域においてブロックポリマーがガイドパターンから溢れ出し、所望の相分離パターンを形成することができないという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−２６９３０４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、物理ガイドのガイドパターンの疎密のばらつきに関わらず、所望の相分離パターンを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、被加工膜上の第１領域に第１所定パターンを含み、第２領域に第２所定パターンを含む物理ガイドを形成し、前記物理ガイド内にブロックポリマーを形成し、前記ブロックポリマーをミクロ相分離させ、第１ポリマー部及び第２ポリマー部を有する自己組織化相を形成し、前記第１ポリマー部を残存させつつ前記第２ポリマー部を除去し、前記第２ポリマー部の除去後、前記物理ガイド及び前記第１ポリマー部をマスクとして前記被加工膜を加工する。前記第１所定パターンのパターン高さは、前記第２所定パターンのパターン高さより高い。
【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】レジスト膜の膜厚を決定する方法を説明する図である。
【図８】レジスト膜の膜厚を決定する方法を説明する図である。
【図９】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】第３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１６】図１５に続く工程断面図である。
【図１７】図１６に続く工程断面図である。
【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】第４の実施形態によるテンプレートを示す図である。
【図２２】第４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。
【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）図１〜図６を用いて第１の実施形態に係るパターン形成方法を説明する。
【００１２】
まず、図１（ａ）（ｂ）に示すように、被加工膜１０１上にレジスト膜１０２を回転塗布し、ＡｒＦ液浸エキシマレーザにより露光量２０ｍＪ／ｃｍ２で露光・現像して、レジスト膜１０２に円形のホールパターン１０３ａ、１０３ｂを形成する。被加工膜１０１は、例えば酸化膜である。
【００１３】
ホールパターン１０３ａ、１０３ｂ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の物理ガイド層としての機能を有する。ホールパターン１０３ａは、ホールパターンの数が少ない疎パターン領域Ｒ１に形成され、ホールパターン１０３ｂはホールパターンの数が多い密パターン領域Ｒ２に形成される。
【００１４】
密パターン領域Ｒ２は、疎パターン領域Ｒ１よりもレジスト膜１０２の被覆率が低い領域（開口率が高い領域）ということができる。あるいはまた、被加工膜１０１に転写されるパターンを基準にした場合、密パターン領域Ｒ２は疎パターン領域Ｒ１よりもパターン密度の高い領域ということができる。図１〜図６において（ａ）は疎パターン領域Ｒ１の縦断面を示し、（ｂ）は密パターン領域Ｒ２の縦断面を示している。
【００１５】
レジスト膜１０２を塗布する前に、被加工膜１０１上に反射防止膜等を形成してもよい。
【００１６】
次に、図２（ａ）（ｂ）に示すように、レジスト膜１０２上にレジスト膜１０４を回転塗布する。レジスト膜１０４は、ホールパターン１０３ａ、１０３ｂにも埋め込まれる。
【００１７】
次に、図３（ａ）（ｂ）に示すように、ＡｒＦ液浸エキシマレーザにより露光量２０ｍＪ／ｃｍ２で露光・現像して、レジスト膜１０４に円形のホールパターン１０５ａを形成する。ホールパターン１０５ａはホールパターン１０３ａと同じ位置に同じ大きさで形成される。ホールパターン１０５ａは、ホールパターン１０３ａとの合わせずれを考慮して、ホールパターン１０３ａより少し大きくしてもよい。
【００１８】
また、露光・現像後、密パターン領域Ｒ２のレジスト膜１０４は除去される。すなわち、レジスト膜１０４がポジ型である場合、密パターン領域Ｒ２は全面が露光され、レジスト膜１０４がネガ型である場合、密パターン領域Ｒ２は全面が遮光される。
【００１９】
このことにより、疎パターンＲ１のガイドパターンのパターン高さが、密パターン領域Ｒ２のガイドパターンのパターン高さより高い物理ガイドを形成することができる。レジスト膜１０２上に形成されるレジスト膜１０４の膜厚ｄについては後述する。
【００２０】
次に、図４（ａ）（ｂ）に示すように、ブロックポリマー１０６を塗布する。ポリスチレン（ＰＳ）とポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）のブロック共重合体（ＰＳ−ｂ−ＰＤＭＳ）を準備し、これを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）溶液を回転塗布する。これにより、ブロックポリマー１０６が物理ガイドのホールパターン（ホールパターン１０５ａ、１０３ａ、１０３ｂ）内に埋め込まれる。
【００２１】
疎パターン領域Ｒ１は、密パターン領域Ｒ２よりもホールパターン数が少ないが、パターン高さが高い。そのため、疎パターン領域Ｒ１及び密パターン領域Ｒ２の両方において、物理ガイドのホールパターンに、ブロックポリマー１０６が溢れ出ることなく、ブロックポリマーを好適に埋め込むことができる。
【００２２】
次に、図５（ａ）（ｂ）に示すように、ホットプレート（図示しない）を用いて１１０℃で９０秒間加熱し、更に窒素雰囲気下において２２０℃で３分間加熱する。これにより、ブロックポリマー１０６がミクロ相分離し、第１ポリマーブロック鎖を含む第１ポリマー部１０７ａ、１０７ｂと第２ポリマーブロック鎖を含む第２ポリマー部１０８ａ、１０８ｂとを含む自己組織化相１０９ａ、１０９ｂが形成される。例えば、ＰＤＭＳを含む第１ポリマー部１０７ａ、１０７ｂがホールパターンの側壁部に形成（偏析）され、ＰＳを含む第２ポリマー部１０８ａ、１０８ｂがホールパターンの中心部に形成される。
【００２３】
次に、図６（ａ）（ｂ）に示すように、酸素ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）により、第１ポリマー部１０７ａ、１０７ｂを残存させ、第２ポリマー部１０８ａ、１０８ｂを選択的に除去することで、ホールパターン１１０ａ、１１０ｂを形成する。ホールパターン１１０ａ、１１０ｂは、ホールパターン１０３ａ、１０３ｂを収縮させたものに相当する。
【００２４】
その後、残存させた第１ポリマー部１０７ａ、１０７ｂ及び物理ガイド（レジスト膜１０２、１０４）をマスクにして、被加工膜１０１を加工する。ホールパターン１１０ａ、１１０ｂのパターン形状が、被加工膜１０１に転写される。
【００２５】
次に、レジスト膜１０４の膜厚ｄについて説明する。レジスト膜１０４の膜厚ｄを決めるにあたり、図７（ａ）（ｂ）に示すように、被加工膜１１０１上にレジスト膜１１０２を回転塗布し、ＡｒＦ液浸エキシマレーザにより露光量２０ｍＪ／ｃｍ２で露光・現像して、レジスト膜１１０２に円形のホールパターン１１０３ａ、１１０３ｂを形成する。この工程は、図１（ａ）（ｂ）と同様のものであり、レジスト膜１１０２の膜厚や、ホールパターン１１０３ａ、１１０３ｂのサイズは、レジスト膜１０２の膜厚、ホールパターン１０３ａ、１０３ｂのサイズと同じである。ホールパターン１１０３ａは疎パターン領域Ｒ１に形成され、ホールパターン１１０３ｂは密パターン領域Ｒ２に形成される。
【００２６】
次に、図８（ａ）（ｂ）に示すように、ブロックポリマー１１０６を塗布する。ブロックポリマー１１０６は、ブロックポリマー１０６と同じものを用いる。ここでブロックポリマー１１０６の塗布量は、密パターン領域Ｒ２のホールパターン１１０３ｂがちょうど埋め込まれるような量とする。このとき、ホールパターンの数が少ない疎パターン領域Ｒ１では、ホールパターン１１０３ａからブロックポリマー１１０６が溢れ出す。溢れ出したブロックポリマー１１０６の断面高さをｈとする。
【００２７】
レジスト膜１０４の膜厚ｄは、このようなブロックポリマー１１０６の溢れ出しが防止できるように決定され、例えば、ｄ＝（疎パターン領域Ｒ１の面積）×ｈ／（疎パターン領域Ｒ１に形成されるホールパターン１０３ａ（１１０３ａ）のパターン面積の和）で求められる。
【００２８】
本実施形態では、上述のような方法で決定した膜厚ｄの分だけ、密パターン領域Ｒ２よりも疎パターン領域Ｒ１の物理ガイドの厚みを大きくする（ガイドパターンの高さを高くする）ことにより、密パターン領域Ｒ２のホールパターン１０３ｂがちょうど埋め込まれるような量のブロックポリマーを塗布した場合でも、疎パターン領域Ｒ１でブロックポリマーがガイドパターン（ホールパターン１０３ａ）から溢れ出さずにちょうどよく埋め込まれ、所望の相分離パターンを形成することができる。
【００２９】
このように、本実施形態によれば、物理ガイドのガイドパターンの疎密のばらつきに関わらず、所望の相分離パターンを形成することができる。
【００３０】
上記実施形態では、第１ポリマー部１０７ａ、１０７ｂがホールパターン１０５ａ、１０３ａ、１０３ｂの側壁部に形成されていたが、側壁部及び底部に形成されていてもよい。
【００３１】
また、レジスト膜１０４の塗布によりレジスト膜１０２が溶解することを防止するために、レジスト膜１０２とレジスト膜１０４は異なる材料を用いることが好ましい。
【００３２】
（第２の実施形態）図９〜図１４を用いて第２の実施形態に係るパターン形成方法を説明する。
【００３３】
まず、図９（ａ）（ｂ）に示すように、被加工膜２０１上にレジスト膜２０２を回転塗布し、ＡｒＦ液浸エキシマレーザにより露光量２０ｍＪ／ｃｍ２で露光・現像して、レジスト膜２０２に円形のホールパターン２０３ａ、２０３ｂを形成する。被加工膜２０１は、例えば膜厚３００ｎｍの酸化膜である。
【００３４】
ホールパターン２０３ａは、ホールパターンの数が少ない疎パターン領域Ｒ１に形成され、ホールパターン２０３ｂはホールパターンの数が多い密パターン領域Ｒ２に形成される。ホールパターン２０３ｂ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の物理ガイド層としての機能を有する。
【００３５】
上記第１の実施形態と同様に、被加工膜２０１に転写されるパターンを基準にした場合、密パターン領域Ｒ２は疎パターン領域Ｒ１よりもパターン密度の高い領域である。図９〜図１４において（ａ）は疎パターン領域Ｒ１の縦断面を示し、（ｂ）は密パターン領域Ｒ２の縦断面を示している。
【００３６】
レジスト膜２０２を塗布する前に、被加工膜２０１上に反射防止膜等を形成してもよい。
【００３７】
次に、図１０（ａ）（ｂ）に示すように、レジスト膜２０２上にレジスト膜２０４を回転塗布する。レジスト膜２０４は、ホールパターン２０３ａ、２０３ｂにも埋め込まれる。レジスト膜２０４の膜厚ｄは上記第１の実施形態と同様である。
【００３８】
次に、図１１（ａ）（ｂ）に示すように、ＡｒＦ液浸エキシマレーザにより露光量２０ｍＪ／ｃｍ２で露光・現像して、レジスト膜２０４に円形のホールパターン２０５ａを形成する。ホールパターン２０５ａは、ホールパターン２０３ａよりも小さく、ホールパターン２０３ａ内に形成される。また、露光・現像後、密パターン領域Ｒ２のレジスト膜２０４は除去される。すなわち、レジスト膜２０４がポジ型である場合、密パターン領域Ｒ２は全面が露光され、レジスト膜２０４がネガ型である場合、密パターン領域Ｒ２は全面が遮光される。
【００３９】
ホールパターン２０５ａ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の物理ガイド層としての機能を有する。
【００４０】
このことにより、疎パターン領域Ｒ１のガイドパターンのパターン高さが、密パターン領域Ｒ２のガイドパターンのパターン高さより高い物理ガイドを形成することができる。
【００４１】
次に、図１２（ａ）（ｂ）に示すように、ブロックポリマー２０６を塗布する。ポリスチレン（ＰＳ）とポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）のブロック共重合体（ＰＳ−ｂ−ＰＤＭＳ）を準備し、これを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）溶液を回転塗布する。これにより、ブロックポリマー２０６が物理ガイドのホールパターン（ホールパターン２０５ａ、２０３ｂ）内に埋め込まれる。
【００４２】
疎パターン領域Ｒ１は、密パターン領域Ｒ２よりもホールパターン数が少ないが、パターン高さが高い。そのため、疎パターン領域Ｒ１及び密パターン領域Ｒ２の両方において、物理ガイドのホールパターンに、ブロックポリマー２０６が溢れ出ることなく、ブロックポリマーを好適に埋め込むことができる。
【００４３】
次に、図１３（ａ）（ｂ）に示すように、ホットプレート（図示しない）を用いて１１０℃で９０秒間加熱し、更に窒素雰囲気下において２２０℃で３分間加熱する。これにより、ブロックポリマー２０６がミクロ相分離し、第１ポリマーブロック鎖を含む第１ポリマー部２０７ａ、２０７ｂと第２ポリマーブロック鎖を含む第２ポリマー部２０８ａ、２０８ｂとを含む自己組織化相２０９ａ、２０９ｂが形成される。例えば、ＰＤＭＳを含む第１ポリマー部２０７ａ、２０７ｂがホールパターンの側壁部に形成（偏析）され、ＰＳを含む第２ポリマー部２０８ａ、２０８ｂがホールパターンの中心部に形成される。
【００４４】
次に、図１４（ａ）（ｂ）に示すように、酸素ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）により、第１ポリマー部２０７ａ、２０７ｂを残存させ、第２ポリマー部２０８ａ、２０８ｂを選択的に除去することで、ホールパターン２１０ａ、２１０ｂを形成する。ホールパターン２１０ａ、２１０ｂは、ホールパターン２０５ａ、２０３ｂを収縮させたものに相当する。
【００４５】
その後、残存させた第１ポリマー部２０７ａ、２０７ｂ及び物理ガイド（レジスト膜２０２、２０４）をマスクにして、被加工膜２０１を加工する。ホールパターン２１０ａ、２１０ｂのパターン形状が、被加工膜２０１に転写される。
【００４６】
本実施形態では、密パターン領域Ｒ２よりも疎パターン領域Ｒ１の物理ガイドの厚みを大きくする（ガイドパターンの高さを高くする）ことにより、密パターン領域Ｒ２のホールパターン２０３ｂがちょうど埋め込まれるような量のブロックポリマーを塗布した場合でも、疎パターン領域Ｒ１でブロックポリマーがガイドパターン（ホールパターン２０５ａ）から溢れ出さずに、所望の相分離パターンを形成することができる。
【００４７】
このように、本実施形態によれば、物理ガイドのガイドパターンの疎密のばらつきに関わらず、所望の相分離パターンを形成することができる。
【００４８】
また、上記第１の実施形態では、ホールパターン１０５ａをホールパターン１０３ａと同じ位置に形成する必要があり、高い位置合わせ精度が求められていた。これに対し、本実施形態では、ホールパターン２０５ａをサイズの大きいホールパターン２０３ａ内に形成すればよく、高い位置合わせ精度は不要である。
【００４９】
（第３の実施形態）図１５〜図２０を用いて第３の実施形態に係るパターン形成方法を説明する。
【００５０】
まず、図１５（ａ）（ｂ）に示すように、被加工膜３０１上にレジスト膜３０２を回転塗布し、ＡｒＦ液浸エキシマレーザにより露光量２０ｍＪ／ｃｍ２で露光・現像して、膜厚ｄ１のレジスト膜３０２に円形のホールパターン３０３ｂを形成する。被加工膜３０１は、例えば膜厚３００ｎｍの酸化膜である。
【００５１】
ホールパターン３０３ｂはホールパターンの数が多い密パターン領域Ｒ２に形成される。ホールパターン３０３ｂ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の物理ガイド層としての機能を有する。
【００５２】
また、露光・現像後、疎パターン領域Ｒ１のレジスト膜３０２は除去される。すなわち、レジスト膜３０２がポジ型である場合、疎パターン領域Ｒ１は全面が露光され、レジスト膜３０２がネガ型である場合、疎パターン領域Ｒ１は全面が遮光される。
【００５３】
上記第１の実施形態と同様に、被加工膜３０１に転写されるパターンを基準にした場合、密パターン領域Ｒ２は疎パターン領域Ｒ１よりもパターン密度の高い領域である。図１５〜図２０において（ａ）は疎パターン領域Ｒ１の縦断面を示し、（ｂ）は密パターン領域Ｒ２の縦断面を示している。
【００５４】
レジスト膜３０２を塗布する前に、被加工膜３０１上に反射防止膜等を形成してもよい。
【００５５】
次に、図１６（ａ）（ｂ）に示すように、被加工膜３０１上にレジスト膜３０４を回転塗布する。レジスト膜３０４の膜厚ｄ２はレジスト膜３０２の膜厚ｄ１より大きく、その差分は、上記第１の実施形態における膜厚ｄとなる。すなわち、ｄ２−ｄ１＝ｄとなる。
【００５６】
次に、図１７（ａ）（ｂ）に示すように、ＡｒＦ液浸エキシマレーザにより露光量２０ｍＪ／ｃｍ２で露光・現像して、疎パターン領域Ｒ１において、レジスト膜３０４に円形のホールパターン３０５ａを形成する。また、露光・現像後、密パターン領域Ｒ２のレジスト膜３０４は除去される。すなわち、レジスト膜３０４がポジ型である場合、密パターン領域Ｒ２は全面が露光され、レジスト膜３０４がネガ型である場合、密パターン領域Ｒ２は全面が遮光される。
【００５７】
ホールパターン３０５ａ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の物理ガイド層としての機能を有する。
【００５８】
このことにより、疎パターン領域Ｒ１のガイドパターンのパターン高さが、密パターン領域Ｒ２のガイドパターンのパターン高さより高い物理ガイドを形成することができる。
【００５９】
次に、図１８（ａ）（ｂ）に示すように、ブロックポリマー３０６を塗布する。ポリスチレン（ＰＳ）とポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）のブロック共重合体（ＰＳ−ｂ−ＰＤＭＳ）を準備し、これを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）溶液を回転塗布する。これにより、ブロックポリマー３０６が物理ガイドのホールパターン（ホールパターン３０５ａ、３０３ｂ）内に埋め込まれる。
【００６０】
疎パターン領域Ｒ１は、密パターン領域Ｒ２よりもホールパターン数が少ないが、パターン高さが高い。そのため、疎パターン領域Ｒ１及び密パターン領域Ｒ２の両方において、物理ガイドのホールパターンに、ブロックポリマー３０６が溢れ出ることなく、ブロックポリマーを好適に埋め込むことができる。
【００６１】
次に、図１９（ａ）（ｂ）に示すように、ホットプレート（図示しない）を用いて１１０℃で９０秒間加熱し、更に窒素雰囲気下において２２０℃で３分間加熱する。これにより、ブロックポリマー３０６がミクロ相分離し、第１ポリマーブロック鎖を含む第１ポリマー部３０７ａ、３０７ｂと第２ポリマーブロック鎖を含む第２ポリマー部３０８ａ、３０８ｂとを含む自己組織化相３０９ａ、３０９ｂが形成される。例えば、ＰＤＭＳを含む第１ポリマー部３０７ａ、３０７ｂがホールパターンの側壁部に形成（偏析）され、ＰＳを含む第２ポリマー部３０８ａ、３０８ｂがホールパターンの中心部に形成される。
【００６２】
次に、図２０（ａ）（ｂ）に示すように、酸素ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）により、第１ポリマー部３０７ａ、３０７ｂを残存させ、第２ポリマー部３０８ａ、３０８ｂを選択的に除去することで、ホールパターン３１０ａ、３１０ｂを形成する。ホールパターン３１０ａ、３１０ｂは、ホールパターン３０５ａ、３０３ｂを収縮させたものに相当する。
【００６３】
その後、残存させた第１ポリマー部３０７ａ、３０７ｂ及び物理ガイド（レジスト膜３０２、３０４）をマスクにして、被加工膜３０１を加工する。ホールパターン３１０ａ、３１０ｂのパターン形状が、被加工膜３０１に転写される。
【００６４】
本実施形態では、密パターン領域Ｒ２よりも疎パターン領域Ｒ１の物理ガイドの厚みを大きくする（ガイドパターンの高さを高くする）ことにより、密パターン領域Ｒ２のホールパターン３０３ｂがちょうど埋め込まれるような量のブロックポリマーを塗布した場合でも、疎パターン領域Ｒ１でブロックポリマーがガイドパターン（ホールパターン３０５ａ）から溢れ出さずに、所望の相分離パターンを形成することができる。
【００６５】
このように、本実施形態によれば、物理ガイドのガイドパターンの疎密のばらつきに関わらず、所望の相分離パターンを形成することができる。
【００６６】
上記第３の実施形態では、密パターン領域Ｒ２の物理ガイド（ホールパターン３０３ｂを有するレジスト膜３０２）を形成した後、疎パターン領域Ｒ１の物理ガイド（ホールパターン３０５ａを有するレジスト膜３０４）を形成していたが、順番は逆でもよい。すなわち、疎パターン領域Ｒ１の物理ガイド（ホールパターン３０５ａを有するレジスト膜３０４）を形成した後に、密パターン領域Ｒ２の物理ガイド（ホールパターン３０３ｂを有するレジスト膜３０２）を形成してもよい。
【００６７】
（第４の実施形態）上記第１〜第３の実施形態では、疎パターン領域Ｒ１と密パターン領域Ｒ２とで高さの異なる物理ガイドをリソグラフィ処理により形成していたが、インプリント処理で形成してもよい。
【００６８】
まず、図２１（ａ）（ｂ）に示すように、表面に物理ガイドのガイドパターンに対応した凹凸パターンが形成されたテンプレート４００を準備する。テンプレート４００は、図２１（ａ）に示すように、疎パターン領域のガイドパターンに対応する凸パターン４０１と、図２１（ｂ）に示すように、密パターン領域のガイドパターンに対応する凸パターン４０２とを有する。凸パターン４０１の高さｈ１は、凸パターン４０２の高さｈ２よりも高く、その差は上記第１の実施形態における膜厚ｄと同じである。すなわち、ｈ１−ｈ２＝ｄとなる。
【００６９】
言い換えれば、テンプレート４００の基材部４０３は、疎パターン対応領域が密パターン対応領域より薄くなっており、厚みの差は、上記第１の実施形態における膜厚ｄと同じである。
【００７０】
次に、図２２に示すように、被加工膜４１１の表面にインプリント材料４１２を塗布する。インプリント材料４１２は、例えば、アクリルモノマー等の光硬化性有機材料である。そして、塗布されたインプリント材料４１２に、テンプレート４００の凹凸パターン面を接触させる。液状のインプリント材料４１２は、テンプレート４００の凹凸パターン内に流動して入り込む。
【００７１】
次に、図２３（ａ）（ｂ）に示すように、凹凸パターン内にインプリント材料２２が充填された後、テンプレート４００の裏面側（図中上側）から紫外線を照射する。これにより、インプリント材料４１２が硬化する。
【００７２】
次に、図２４（ａ）（ｂ）に示すように、テンプレート４００を硬化したインプリント材料４１２から離型する。これにより、インプリント材料４１２の疎パターン領域Ｒ１にはホールパターン４１３ａが形成され、密パターン領域Ｒ２にはホールパターン４１３ｂが形成される。また、硬化したインプリント材料４１２は、疎パターン領域Ｒ１における膜厚が密パターン領域Ｒ２における膜厚より大きくなっており、その差分は、上記第１の実施形態における膜厚ｄと同じである。
【００７３】
このことにより、疎パターン領域Ｒ１のガイドパターンのパターン高さが、密パターン領域Ｒ２のガイドパターンのパターン高さより高い物理ガイドを形成することができる。
【００７４】
次に、図２５（ａ）（ｂ）に示すように、ブロックポリマー４１６を塗布する。ポリスチレン（ＰＳ）とポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）のブロック共重合体（ＰＳ−ｂ−ＰＤＭＳ）を準備し、これを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）溶液を回転塗布する。これにより、ブロックポリマー４１６が物理ガイドのホールパターン（ホールパターン４１３ａ、４１３ｂ）内に埋め込まれる。
【００７５】
疎パターン領域Ｒ１は、密パターン領域Ｒ２よりもホールパターン数が少ないが、パターン高さが高い。そのため、疎パターン領域Ｒ１及び密パターン領域Ｒ２の両方において、物理ガイドのホールパターンに、ブロックポリマー４１６が溢れ出ることなく、ブロックポリマーを好適に埋め込むことができる。
【００７６】
次に、図２６（ａ）（ｂ）に示すように、ホットプレート（図示しない）を用いて１１０℃で９０秒間加熱し、更に窒素雰囲気下において２２０℃で３分間加熱する。これにより、ブロックポリマー４１６がミクロ相分離し、第１ポリマーブロック鎖を含む第１ポリマー部４１７ａ、４１７ｂと第２ポリマーブロック鎖を含む第２ポリマー部４１８ａ、４１８ｂとを含む自己組織化相４１９ａ、４１９ｂが形成される。例えば、ＰＤＭＳを含む第１ポリマー部４１７ａ、４１７ｂがホールパターンの側壁部に形成（偏析）され、ＰＳを含む第２ポリマー部４１８ａ、４１８ｂがホールパターンの中心部に形成される。
【００７７】
次に、図２７（ａ）（ｂ）に示すように、酸素ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）により、第１ポリマー部４１７ａ、４１７ｂを残存させ、第２ポリマー部４１８ａ、４１８ｂを選択的に除去することで、ホールパターン４２０ａ、４２０ｂを形成する。ホールパターン４２０ａ、４２０ｂは、ホールパターン４１３ａ、４１３ｂを収縮させたものに相当する。
【００７８】
その後、残存させた第１ポリマー部４１７ａ、４１７ｂ及び物理ガイド（硬化したインプリント材料４１２）をマスクにして、被加工膜４１１を加工する。ホールパターン４２０ａ、４２０ｂのパターン形状が、被加工膜４１１に転写される。
【００７９】
本実施形態では、密パターン領域Ｒ２よりも疎パターン領域Ｒ１の厚みが大きい物理ガイドをインプリント処理により形成する。密パターン領域Ｒ２のホールパターン４１３ｂがちょうど埋め込まれるような量のブロックポリマーを塗布した場合でも、疎パターン領域Ｒ１でブロックポリマーがガイドパターン（ホールパターン４１５ａ）から溢れ出さずに、所望の相分離パターンを形成することができる。
【００８０】
このように、本実施形態によれば、物理ガイドのガイドパターンの疎密のばらつきに関わらず、所望の相分離パターンを形成することができる。
【００８１】
上記第１〜第４の実施形態ではホールパターンを形成する場合について説明したが、ラインパターンを形成してもよい。この場合、物理ガイドの形状は四角形になり、ブロックポリマーには、ラメラ状にミクロ相分離する材料が使用される。
【００８２】
上記実施形態では、ガイドパターンのパターン密度に基づいて疎パターン領域Ｒ１と密パターン領域Ｒ２の２つの領域に分けて、各領域において物理ガイドの厚みを変えていたが、３つ以上の領域に分けてもよい。この場合、パターン密度が低い領域ほど、物理ガイドの厚みを大きくする。
【００８３】
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】
【００８４】
１０１  被加工膜
１０２  レジスト膜
１０３ａ、１０３ｂ  ホールパターン
１０４  レジスト膜
１０５ａ  ホールパターン
１０６  ブロックポリマー
【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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