【手続補正書】
【提出日】平成26年9月29日(2014.9.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のポリマーと第２のポリマーとを含むブロック共重合体を用いて、基板を処理する方法であって、
前記第１のポリマーと前記第２のポリマーに対して中間の親和性を有する中性層を基板上に形成する中性層形成工程と、
前記中性層上にレジストパターンが形成された基板に対して、前記レジストパターンから露出した前記中性層の露出面を表面処理する中性層処理工程と、
前記中性層処理工程後に前記レジストパターンが除去された基板に対して、前記ブロック共重合体を前記中性層上に塗布するブロック共重合体塗布工程と、
前記中性層上の前記ブロック共重合体を前記第１のポリマーと前記第２のポリマーに相分離させるポリマー分離工程と、
を有することを特徴とする、基板処理方法。
【請求項２】
前記中性層処理工程における表面処理は、前記中性層の露出面の疎水化処理又は親水化処理のいずれかであることを特徴とする、請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項３】
前記中性層上に形成されたレジストパターンは、リフローにより線幅を広げたものであることを特徴とする、請求項２に記載の基板処理方法。
【請求項４】
前記レジストパターンのスペース部は、前記ポリマー分離工程において相分離する第１のポリマー又は第２のポリマーのいずれかの１層以上２層未満の幅を有することを特徴とする、請求項３に記載の基板処理方法。
【請求項５】
前記中性層処理工程の表面処理において、前記中性層の露出面に紫外線を照射して、当該露出面を親水化することを特徴とする、請求項２〜４のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項６】
前記紫外線の波長は１７２ｎｍであることを特徴とする、請求項５に記載の基板処理方法。
【請求項７】
前記中性層処理工程において、前記中性層の露出面と前記レジストパターン上に親水性を有する親水膜を形成して、当該露出面を親水化し、
前記ブロック共重合体塗布工程において処理される基板には、前記レジストパターンと共に、当該レジストパターン上の前記親水膜が除去され、前記中性層の露出面のみに前記親水膜が残っていることを特徴とする、請求項２〜４のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項８】
前記中性層処理工程において、前記中性層の露出面と前記レジストパターン上に疎水性を有する疎水膜を形成して、当該露出面を疎水化し、
前記ブロック共重合体塗布工程において処理される基板には、前記レジストパターンと共に、当該レジストパターン上の前記疎水膜が除去され、前記中性層の露出面のみに前記疎水膜が残っていることを特徴とする、請求項２〜４のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項９】
前記相分離したブロック共重合体から、前記第１のポリマー又は前記第２のポリマーのいずれかを選択的に除去するポリマー除去工程を有していることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項１０】
前記レジストパターンは、平面視において直線状のライン部と直線状のスペース部を有するパターンであり、
前記ブロック共重合体における前記第１のポリマーの分子量の比率は、４０％〜６０％であることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項１１】
前記ポリマー分離工程において、前記スペース部に前記第１のポリマーと前記第２のポリマーが交互に奇数層に相分離されることを特徴とする、請求項１０に記載の基板処理方法。
【請求項１２】
前記レジストパターンは、平面視において円形状のスペース部を有するパターンであり、
前記ブロック共重合体における前記第１のポリマーの分子量の比率は、２０％〜４０％であることを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載の基板処理方法。
【請求項１３】
前記第１のポリマーは親水性を有する親水性ポリマーであり、前記第２のポリマーは、疎水性を有する疎水性ポリマーであることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項１４】
前記親水性ポリマーはポリメタクリル酸メチルであり、
前記疎水性ポリマーはポリスチレンであることを特徴とする、請求項１３に記載の基板処理方法。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれかに記載の基板処理方法を基板処理システムによって実行させるために、当該基板処理システムを制御する制御部のコンピュータ上で動作するプログラム。
【請求項１６】
請求項１５に記載のプログラムを格納した読み取り可能なコンピュータ記憶媒体。
【請求項１７】
第１のポリマーと第２のポリマーとを含むブロック共重合体を用いて、基板を処理するシステムであって、
前記第１のポリマーと前記第２のポリマーに対して中間の親和性を有する中性層を基板上に形成する中性層形成装置と、
前記中性層上にレジストパターンが形成された基板に対して、前記レジストパターンから露出した前記中性層の露出面を表面処理する中性層処理装置と、
前記中性層処理装置で前記露出面が表面処理された後に前記レジストパターンが除去された基板に対して、前記ブロック共重合体を前記中性層上に塗布するブロック共重合体塗布装置と、
前記中性層上の前記ブロック共重合体を前記第１のポリマーと前記第２のポリマーに相分離させるポリマー分離装置と、
を有することを特徴とする、基板処理システム。
【請求項１８】
前記中性層処理装置における表面処理は、前記中性層の露出面の疎水化処理又は親水化処理のいずれかであることを特徴とする、請求項１７に記載の基板処理システム。
【請求項１９】
前記中性層上に形成されたレジストパターンの線幅をリフローにより広げるリフロー装置を有することを特徴とする、請求項１８に記載の基板処理システム。
【請求項２０】
前記リフロー装置によるリフロー後のレジストパターンのスペース部は、前記ポリマー分離装置において相分離する第１のポリマー又は第２のポリマーのいずれかの１層以上２層未満の幅を有することを特徴とする、請求項１９に記載の基板処理システム。
【請求項２１】
前記中性層処理装置の表面処理において、前記中性層の露出面に紫外線を照射して、当該露出面を親水化することを特徴とする、請求項１８〜２０のいずれか一項に記載の基板処理システム。
【請求項２２】
前記紫外線の波長は１７２ｎｍであることを特徴とする、請求項２１に記載の基板処理システム。
【請求項２３】
前記中性層処理装置は、前記中性層の露出面と前記レジストパターン上に親水性を有する親水膜を形成して、当該露出面を親水化し、
前記ブロック共重合体塗布装置において処理される基板には、前記レジストパターンと共に、当該レジストパターン上の前記親水膜が除去され、前記中性層の露出面のみに前記親水膜が残っていることを特徴とする、請求項１８〜２０のいずれか一項に記載の基板処理システム。
【請求項２４】
前記中性層処理装置は、前記中性層の露出面と前記レジストパターン上に疎水性を有する疎水膜を形成して、当該露出面を疎水化し、
前記ブロック共重合体塗布装置において処理される基板には、前記レジストパターンと共に、当該レジストパターン上の前記疎水膜が除去され、前記中性層の露出面のみに前記疎水膜が残っていることを特徴とする、請求項１８〜２０のいずれか一項に記載の基板処理システム。
【請求項２５】
前記相分離したブロック共重合体から、前記第１のポリマー又は前記第２のポリマーのいずれかを選択的に除去するポリマー除去装置を有していることを溶特徴とする、請求項１７〜２４のいずれか一項に記載の基板処理システム。
【請求項２６】
前記レジストパターンは、平面視において直線状のライン部と直線状のスペース部を有するパターンであり、
前記ブロック共重合体における前記第１のポリマーの分子量の比率は、４０％〜６０％であることを特徴とする、請求項１７〜２５のいずれか一項に記載の基板処理システム。
【請求項２７】
前記ポリマー分離装置は、前記スペース部に前記第１のポリマーと前記第２のポリマーを交互に奇数層に相分離することを特徴とする、請求項２６に記載の基板処理システム。
【請求項２８】
前記レジストパターンは、平面視において円形状のスペース部を有するパターンであり、
前記ブロック共重合体における前記第１のポリマーの分子量の比率は、２０％〜４０％であることを特徴とする、請求項１７〜２５のいずれか一項に記載の基板処理システム。
【請求項２９】
前記第１のポリマーは親水性を有する親水性ポリマーであり、前記第２のポリマーは、疎水性を有する疎水性ポリマーであることを特徴とする、請求項１７〜２８のいずれか一項に記載の基板処理システム。
【請求項３０】
前記親水性ポリマーはポリメタクリル酸メチルであり、
前記疎水性ポリマーはポリスチレンであることを特徴とする、請求項２９に記載の基板処理システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
前記リフロー装置によるリフロー後のレジストパターンのスペース部は、前記ポリマー分離装置において相分離する第１のポリマー又は第２のポリマーのいずれかの１層以上２層未満の幅を有していてもよい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
なお、ブロック共重合体塗布装置３５でウェハＷ上に塗布されるブロック共重合体は、第１のポリマーと第２のポリマーとを有する。第１のポリマーとしては、疎水性（非極性）を有する疎水性ポリマーが用いられ、第２のポリマーとしては、親水性（極性）を有する親水性ポリマーが用いられる。本実施の形態では、親水性ポリマーとして例えばポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）が用いられ、疎水性ポリマーとしては例えばポリスチレン（ＰＳ）が用いられる。また、ブロック共重合体における親水性ポリマーの分子量の比率は４０％〜６０％であり、ブロック共重合体における疎水性ポリマーの分子量の比率は６０％〜４０％である。そして、ブロック共重合体は、これら親水性ポリマーと疎水性ポリマーが、直線的に化合した高分子である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６６】
次に、以上のように構成された基板処理システム１を用いて行われるウェハ処理について説明する。図６は、かかるウェハ処理の主な工程の例を示すフローチャートである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８０】
ここで、上述したようにブロック共重合体４０４において、親水性ポリマー４０５の分子量の比率は４０％〜６０％であり、疎水性ポリマー４０６の分子量の比率は６０％〜４０％である。そうすると、工程Ｓ６において、図１２及び図１３に示すように親水性ポリマー４０５と疎水性ポリマー４０６はラメラ構造に相分離される。また、上述した工程Ｓ３においてレジストパターン４０２のスペース部４０２ｂの幅が所定の幅に形成されているので、中性層４０１の親水性領域４０３上には、親水性ポリマー４０５と疎水性ポリマー４０６が交互に奇数層、例えば３層に配置される。具体的には、親水性領域４０３の表面は親水性を有するので、当該親水性領域４０３上の真中に親水性ポリマー４０５が配置され、その両側に疎水性ポリマー４０６、４０６が配置される。そして、中性層４０１のその他の領域上にも、親水性ポリマー４０５と疎水性ポリマー４０６が交互に配置される。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９１】
また、工程Ｓ３で形成されるレジストパターン４０２はラインアンドスペースのレジストパターンであり、ブロック共重合体４０４において親水性ポリマー４０５の分子量の比率は４０％〜６０％であり、疎水性ポリマー４０６の分子量の比率は６０％〜４０％であるので、工程Ｓ７において、ブロック共重合体４０４を親水性ポリマー４０５と疎水性ポリマー４０６にラメラ構造に相分離できる。しかも、上述した工程Ｓ３においてレジストパターン４０２のスペース部４０２ｂの幅が所定の幅に形成されているので、中性層４０１の親水性領域４０３上には、親水性ポリマー４０５と疎水性ポリマー４０６が交互に奇数層、例えば３層に配置される。そうすると、ウェハＷ上に親水性ポリマー４０５と疎水性ポリマー４０６を適切なラメラ構造で形成することができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９５】
その後、工程Ｓ５において、洗浄装置３１でウェハＷ上に有機溶剤が供給され、図１７に示すようにウェハＷ上のレジストパターン４０２と共に、当該レジストパターン４０２上の親水膜５１０も除去される。また、中性層４０１の露出面上の親水膜５１０の上部も併せて除去される。こうして、中性層４０１の露出面のみに、例えば膜厚が５ｎｍの薄い親水膜５１０が形成される。なお、図示の例では親水膜５１０は視認できるが、実際には中性層４０１の膜厚に対して親水膜５１０の膜厚は無視できるほど小さく、中性層４０１の表面は平坦に維持されている。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０４】
ところで、本発明者らによれば、上述のようにレジストパターン４０２から露出した露出面を表面処理により親水化または疎水化した、平坦な中性層４０１上にブロック共重合体４０４を塗布した場合、所望のパターンでラメラ構造に相分離できない場合があることが確認された。具体的には、所望のラメラ構造は例えば図１３に示すように、中性層４０１に表面処理をすることにより形成した親水性領域４０３の長手方向に沿ったものである。しかしながら、平坦な中性層４０１上にブロック共重合体４０４を塗布してラメラ構造に相分離した場合、例えば図２０に示すように、親水性領域４０３の長手方向に直交してラメラ構造が配列してしまうことがある。なお、図２０においては、表面処理していない中性層４０１におけるブロック共重合体４０４によるパターンについては描図を省略している。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０５】
これは、親水性領域４０３の幅が、親水性ポリマー４０５と疎水性ポリマー４０６が交互に奇数層、例えば３層に配置されるようになっているため、親水性領域４０３の長手方向に直交してポリマー４０５、４０６が延伸できることが原因であると考えられる。そこで、本発明者らは、親水性領域４０３の長手方向に直交してラメラ構造が配列しないように、レジストパターン４０２のスペース部４０２ｂの幅を、親水性ポリマー４０５、疎水性ポリマー４０６のいずれかの１層以上２層未満とすることに着想した。しかしながら、スペース部４０２ｂの幅は、親水性ポリマー４０５と疎水性ポリマー４０６が交互に３層に配置される場合であってもレジストによるパターニングとしては十分に微細であり、１層分のスペース部４０２ｂをレジストにより形成することはできない。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１２】
本実施の形態によれば、リフローによりライン部４０２ａの幅を広げることで、スペース部４０２ｂの幅を、例えば親水性ポリマー４０５、疎水性ポリマー４０６のいずれかの１層以上２層未満の幅に調整した。そのため、平坦な中性層４０１上にブロック共重合体４０４を塗布してラメラ構造に相分離した場合、親水性領域４０３の長手方向に直交してラメラ構造が配列してしまうことを防止できる。したがって本実施の形態では、親水性領域４０３の長手方向沿って確実にラメラ構造を配置することができる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１９】
本実施の形態で用いられるブロック共重合体４０４は、親水性ポリマー４０５の分子量の比率が２０％〜４０％であり、ブロック共重合体４０４における疎水性ポリマー４０６の分子量の比率が８０％〜６０％である。なお、本実施の形態でも、上記実施の形態と同様の構造を有する基板処理システム１が用いられる。