(57)【要約】 【課題】本実施形態は、自己組織化材料からなるパターンの位置を一意的に定めて、その位置ずれを抑えることができるパターン形成方法を提供する。【解決手段】実施形態にかかるパターン形成方法は、被処理基板上にケミカルガイドを形成し、誘導型自己組織化材料を塗布することにより、それぞれ第１の方向に沿って伸びる、第１の高分子成分からなる帯と、第２の高分子成分からなる帯とが、第１の方向と垂直な第２の方向に沿って交互に並ぶような周期パターンを形成する。このパターン形成方法においては、ケミカルガイドは、被処理基板上に所定の間隔を持って整列した複数の領域から構成され、各領域は、第１の方向に沿った第１の対角線と、第１の対角線よりも短い第２の対角線を有するひし形形状であり、第１の方向に沿って隣り合う各領域の間隔は、各領域の第１の対角線の長さに比べて短い又は等しい。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理基板上に、第１の高分子成分と親和性を有するケミカルガイドを形成し、前記被処理基板上に、前記第１の高分子成分と第２の高分子成分とを備える誘導型自己組織化材料を塗布することにより、それぞれ第１の方向に沿って伸びる、前記第１の高分子成分からなる帯と、前記第２の高分子成分からなる帯とが、前記第１の方向と垂直な第２の方向に沿って交互に並ぶような周期パターンを形成する、パターン形成方法であって、
前記ケミカルガイドは、前記被処理基板上に所定の間隔を持って整列した複数の領域から構成され、前記各領域は、前記第１の方向に沿った第１の対角線と、前記第１の対角線よりも短い第２の対角線を有するひし形形状であり、
前記第１の方向に沿って隣り合う前記各領域の間隔は、前記各領域の第１の対角線の長さに比べて短い、又は、等しい、
ことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項２】
被処理基板上に、第１の高分子成分と親和性を有するケミカルガイドを形成し、前記被処理基板上に、前記第１の高分子成分と第２の高分子成分とを備える誘導型自己組織化材料を塗布することにより、それぞれ第１の方向に沿って伸びる、前記第１の高分子成分からなる帯と、前記第２の高分子成分からなる帯とが、前記第１の方向と垂直な第２の方向に沿って交互に並ぶような周期パターンを形成する、パターン形成方法であって、
前記ケミカルガイドは、前記被処理基板上に所定の間隔を持ってマトリックス状に整列した複数の領域から構成され、前記各領域は、前記第１の方向に沿った中心線に対して対称な形状を有し、前記各領域の前記第１の方向に沿った幅は、前記中心線から前記領域の端部向かって狭くなっている、
ことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項３】
前記第１の方向に沿って隣り合う前記各領域の間隔は、前記各領域の中心線の長さに比べて短い、又は、等しい、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４】
前記各領域は、前記第１の方向に沿った第１の対角線と、前記第１の対角線よりも短い第２の対角線を有するひし形形状である、ことを特徴とする請求項２又は３に記載のパターン形成方法。
【請求項５】
前記各領域は、前記第１の方向に沿った長軸と、前記第２の方向に沿った短軸とを有する楕円形状である、ことを特徴とする請求項２又は３に記載のパターン形成方法。
【請求項６】
被処理基板上に、第１の高分子成分と親和性を有するケミカルガイドを形成し、前記被処理基板上に、前記第１の高分子成分と第２の高分子成分とを備える誘導型自己組織化材料を塗布することにより、それぞれ第１の方向に沿って伸びる、前記第１の高分子成分からなる帯と、前記第２の高分子成分からなる帯とが、前記第１の方向と垂直な第２の方向に沿って交互に並ぶような周期パターンを形成する、パターン形成方法であって、
前記ケミカルガイドは、前記被処理基板上に形成されたグラデーション状のパターンからなり、前記グラデーション状のパターンは、前記第１の方向に沿った中心線に対して対称であって、前記中心線に向かって段階的に濃くなるような形状である、
ことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項７】
前記ケミカルガイドは、前記被処理基板上に形成された中性膜をエッチングして、前記第１の高分子成分と親和性を有する前記被処理基板の表面を露出させることにより形成する、ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載のパターン形成方法。
【請求項８】
前記ケミカルガイドは、前記被処理基板上に形成された有機材料膜の表面を、前記第１の高分子成分と親和性を有するように表面処理することにより形成する、ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１つ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】
従来、ＬＳＩをはじめとする半導体装置等の製造プロセスでは、フォトレジストと呼ばれる感光性材料を、露光装置を用いて感光させて、微細なパターンを転写するような、リソグラフィー法により微細加工技術が用いられている。従って、さらに微細なパターンを得ようとする場合には、露光装置の短波長化やレジストの高性能化等が必要である。しかしながら、それにも限界があると考えられている。
【０００３】
そこで、さらなる微細なパターンを形成する方法として、ブロックコポリマー等の高分子材料の有する自己誘導型組織化現象を利用して、自発的に微細、且つ、規則的なパターンを形成するような、自己組織化リソグラフィー法が提案されている。
【０００４】
例えば、その一例としては、基板表面上に誘導型自己組織化（Directed Self Assembly :  ＤＳＡ）材料からなるパターンを形成する場合、自己組織化材料を構成する複数の高分子成分のうちの１つと化学的親和性を有する領域（ケミカルガイド）を直線状あるいは点線状に基板表面上に形成し、このケミカルガイドにより自己組織化材料からなるパターンの配向性を定めることが提案されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Joy Y. Cheng et al., “Dense self-assembly on sparse chemical patterns: rectifying and multiplying lithographic patterns using  block copolymers”, Advanced Materials, 20, 3155-3158 (2008).
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、自己組織化材料からなるパターンの位置を一意的に定めて、その位置ずれを抑えることができるパターン形成方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の実施形態によれば、パターン形成方法は、被処理基板上に、第１の高分子成分と親和性を有するケミカルガイドを形成し、前記被処理基板上に、前記第１の高分子成分と第２の高分子成分とを備える誘導型自己組織化材料を塗布することにより、それぞれ第１の方向に沿って伸びる、前記第１の高分子成分からなる帯と、前記第２の高分子成分からなる帯とが、前記第１の方向と垂直な第２の方向に沿って交互に並ぶような周期パターンを形成する。この形成方法においては、前記ケミカルガイドは、前記被処理基板上に所定の間隔を持って整列した複数の領域から構成され、前記各領域は、前記第１の方向に沿った第１の対角線と、前記第１の対角線よりも短い第２の対角線を有するひし形形状であり、前記第１の方向に沿って隣り合う前記各領域の間隔は、前記各領域の第１の対角線の長さに比べて短い、又は、等しい。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、第１の実施形態にかかるパターン形成方法を説明するための図（その１）である。
【図２】図２は、第１の実施形態にかかるパターン形成方法を説明するための図（その２）である。
【図３】図３は、第１の実施形態にかかるパターン形成方法を説明するための図（その３）である。
【図４】図４は、比較例のパターン形成方法を説明するための図（その１）である。
【図５】図５は、比較例のパターン形成方法を説明するための図（その２）である。
【図６】図６は、第１の実施形態にかかるパターン形成方法を説明するための図（その４）である。
【図７】図７は、第２の実施形態にかかるパターン形成方法を説明するための図（その１）である。
【図８】図８は、第２の実施形態にかかるパターン形成方法を説明するための図（その２）である。
【図９】図９は、第２の実施形態にかかるパターン形成方法を説明するための図（その３）である。
【図１０】図１０は、第２の実施形態にかかるパターン形成方法を説明するための図（その４）である。
【図１１】図１１は、第３の実施形態にかかるパターン形成方法を説明するための図である。
【図１２】図１２は、第４の実施形態にかかるパターン形成方法を説明するための図である。
【図１３】図１３は、第５の実施形態にかかるパターン形成方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、実施形態を説明する。ただし、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。なお、全図面にわたり共通する部分には、共通する符号を付すものとし、重複する説明は省略する。また、図面は発明の説明とその理解を促すための模式図であり、その形状や寸法、比などは実際の装置とは異なる個所もあるが、これらは以下の説明と公知の技術を参酌して適宜、設計変更することができる。以下に説明する実施の形態では、自己組織化材料として例えばＰＳ−ｂ−ＰＭＭＡ（ポリスチレン−ｂ−ポリメチルメタクリレート）を用いた場合を述べる。
【００１０】
（第１の実施形態）
図１を用いて本実施形態のパターン形成方法を説明する。図１は、本実施形態における各工程を示す断面図である。ここでは、被処理基板上にケミカルガイドを形成し、その上に自己組織化材料からなるパターンを形成する工程を例に説明するが、本発明は、この実施形態に限られるものではない。
【００１１】
図１（ａ）に示されるように、被処理基板１の表面上に中性膜２を、例えばスピンコート等を用いて塗布する。被処理基板１の表面は、自己組織化材料を構成する複数の高分子成分のうちの１つ（以下の説明においては第１の高分子成分とする）と化学的親和性を有するものである。そして、中性膜２は、自己組織化材料を構成する各高分子成分に対して同じ程度の化学的親和性を有する膜である。なお、以下の説明においては、自己組織化材料は２種類の高分子成分、第１及び第２の高分子成分４１、４２を含むものとして説明する。この第１及び第２の高分子成分４１、４２としては、ポリスチレン（ＰＳ）とポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等を挙げることができる。
【００１２】
次に、図１（ｂ）に示されるように、中性膜２上にフォトレジスト３を塗布し、露光・現像を行い、フォトレジスト３を以下に説明するような形状にパターニングする。
【００１３】
フォトレジスト３に形成されるパターンとしては、例えば、図２に示すような、縦長のひし形の開口部１１を複数形成する。フォトレジスト３の平面図である図２に示されるように、各開口部１１の長対角線ｈ（図２中では、各ひし形の開口部１１の上下端の距離）（第１の対角線）が所定の方向（図２中においてはＹ方向）（第１の方向）に沿うように、複数のひし形の開口部１１が所定の間隔を持って配置されている。各開口部１１においては、長対角線ｈが短対角線Ｗ（図２中では、各ひし形の開口部１１の左右端の距離）（第２の対角線）よりも長く、長対角線ｈ方向に沿った先端（図２中では上下の先端）が鋭角であればあるほど好ましく、例えば、長対角線ｈと短対角線Ｗとの長さの関係が２Ｗ＜ｈ＜６Ｗとなっていることが好ましい。また、Ｙ方向に沿って隣り合う各開口部１１の間の距離ｄ（図２中では上下に隣り合う開口部１１の上下端の距離）は、長対角線ｈの長さと等しい、又は、長対角線ｈの長さよりも小さいことが好ましい。さらに、Ｘ方向に沿って隣り合う各開口部１１の中心間の距離ｇ（図２中では左右に隣り合う開口部１１の中心線の距離）は、形成しようとする自己組織化材料のパターンの１周期分の幅の整数倍となるように、パターンを形成する。
【００１４】
また、フォトレジスト３に形成される他のパターンとしては、フォトレジスト３の平面図である図３（ａ）に示すような、Ｙ方向に隣り合うひし形形状の開口部１１がその上下端においてつながっているものでも良い。ただし、このような場合、つながっている個所の開口部１１の短対角線Ｗ（図３（ａ）中では、各ひし形の開口部１１の左右端の距離）に沿った幅Ｖは、短対角線Ｗの長さよりも小さいことが好ましい。
【００１５】
さらに、フォトレジスト３に形成される他のパターンとしては、フォトレジスト３の平面図である図３（ｂ）に示すような、開口部１１が楕円形状であっても良い。このような場合、楕円形の各開口部１１の長軸ａが所定の方向（図３（ｂ）中においてはＹ方向）に沿うように、複数の開口部１１が配置されている。従って、長軸ａよりも短い開口部１１の短軸ｂは、所定の方向と垂直である方向（図３（ｂ）中においてはＸ方向）（第２の方向）に沿うこととなる。
【００１６】
すなわち、フォトレジスト３の開口部１１は、所定の間隔を持ってマトリックス状に整列していれば良く、さらに、その形状は、以下のようなものであれば特に限定されるものではない。すなわち、各開口部の１１は、所定の方向（Ｙ方向）に沿った中心線に対して対称な形状を有し、各開口部１１の所定の方向に沿った幅は、中心線から各開口部１１の端部に向かって狭くなっているようであれば良い。この理由は後で説明する。また、開口部１１の輪郭としてのななめの線や曲線は、フォトリソグラフィの精度に起因して、微細な階段状になっていても良い。なお、以下においては、開口部１１の形状はひし形形状であるとして説明する。
【００１７】
次に、上記のようにパターニングされたフォトレジスト３をマスクとして用いて、ドライエッチング又はウェットエッチングにより、中性膜２をエッチングし、中性膜２にフォトレジスト３のパターンに応じた開口部１１を形成する。次いで、フォトレジスト３を除去する。これにより、図１（ｃ）に示されるような、中性膜２の開口部１１から被処理基板１の表面が露出している状態となる。この開口部１１から露出している被処理基板１の表面は、自己組織化材料を構成する複数の高分子成分のうちの１つ（ここでは第１の高分子成分）と親和性を有することから、その高分子成分に対して作用するケミカルガイドとなる。
【００１８】
そして、図１（ｄ）に示すように、被処理基板１上に自己組織化材料４を塗布することにより、開口部１１から露出している被処理基板１の表面からなるケミカルガイドにより定められた配向性を有する周期パターンが形成される。詳細には、例えば自己組織化材料４が第１の高分子成分４１と第２の高分子成分４２とを含む場合には、形成されるパターンは、それぞれ所定の方向（Ｙ方向）に沿って伸び、且つ、それぞれ所望の幅を有する第１の高分子成分４１からなる帯と、第２の高分子成分４２からなる帯とが、所定の方向と垂直な方向（Ｘ方向）に沿って交互に並ぶような周期パターンとなる。先に説明したように、Ｘ方向に沿って隣り合うケミカルガイドの中心間の距離ｇは、形成しようとする自己組織化材料のパターンの１周期分の幅ｃの整数倍となっている。
【００１９】
このように、本実施形態によれば、ケミカルガイドを帯状の長方形ではなく、ひし形等の形状にすることにより、自己組織化材料からなるパターンの位置を一意的に定め、パターンの位置ずれを抑えることができる。その詳細を以下に説明する。
【００２０】
まず、本実施形態について説明する前に、比較例として、これまで本発明者が行っていたパターン形成方法の一例を、図４及び図５を用いて説明する。図４は、比較例のパターン形成方法により形成されたパターンを示し、詳細には、図４（ａ）はパターンの上面図であり、図４（ｂ）はパターンの断面図である。この比較例においては、図４に示されるように、被処理基板１０１の上に、帯状のパターンを有するケミカルガイド層２００を形成する。このケミカルガイド層２００は、自己組織化材料４に含まれる第１の高分子成分４１と親和性を有し、且つ、Ｙ方向に沿った帯状の長方形であるケミカルガイド２０２を有する。この際、Ｘ方向に沿って隣り合う各ケミカルガイド２０２の中心間の距離ｇを、形成しようとする自己組織化材料パターンの１周期分の幅Ｐ（第１の高分子成分４１からなる帯の幅Ｌと第２の高分子成分４２からなる帯の幅Ｓの和）の整数倍となるように、ケミカルガイド２０２を形成する。このようにすることで、ケミカルガイド層２００上に、第１の高分子成分４１と第２の高分子成分４２とを含む自己組織化材料４を塗布した場合には、Ｙ方向に沿って伸びる第１の高分子成分４１からなる帯と、第２の高分子成分４２からなる帯との規則正しい周期的なパターンを得ることができる。この時、１つのケミカルガイド２０２上に２本以上の第１の高分子成分４１からなる帯が存在しないように、ケミカルガイド２０２の幅ｄがｄ＜２Ｓ＋Ｌという関係を満たすように、ケミカルガイド２０２を形成する。
【００２１】
しかしながら、ケミカルガイド２０２は、通常フォトリソグラフィを用いてパターニングを行っているため、ある程度の幅を有することとなる。従って、比較例のパターン形成方法により形成されたパターンの断面図である図５に示すような、様々なパターンが形成されてしまう。すなわち、第１の高分子成分４１からなる１つの帯が１つのケミカルガイド２０２の中央に位置するようなパターン（図５（ａ）参照）が形成されることが好ましいが、実際には、第１の高分子成分４１からなる帯がケミカルガイド２０２の中央からずれて位置することがある（図５（ｂ）及び（ｃ）参照）。すなわち、得られる自己組織化材料４からなるパターンは、ケミカルガイド２０２の幅ｄの分だけ任意にずれるため、パターンの位置は一意的に決まらないこととなる。このような状況は、本発明者のように、特に微細なパターンを精度良く形成しようとする場合には、歩留まりの悪化の原因となるため、問題である。
【００２２】
ところで、自己組織化材料に含まれる第１の高分子成分４１と親和性を有するケミカルガイド２１上に自己組織化材料４を塗布した際には、第１の高分子成分４１は、ポテンシャルエネルギーが低くなるように、ケミカルガイド２１と重なる面積が最大になるような方向に自律的に移動する。従って、本実施形態においては、面積が一定方向に向かって増大するような形状にケミカルガイド２１が形成されているため、言い換えると、先に説明したようなひし形形状や楕円形状等に形成されているため、図６（ａ）に示されるように、第１の高分子成分４１は、ケミカルガイド２１の表面と重なる面積が最大となるように自律的に移動する。言い換えると、図６（ｂ）に示されるように、ポテンシャルエネルギーが低くなるように、第１の高分子成分４１は自律的に移動する。そのため、本実施形態においては、第１の高分子成分４１の位置を一意的に決定し、その位置ずれを抑えることができる。
【００２３】
また、本実施形態においては、例えばケミカルガイド２１をひし形形状にした場合には、先に説明したように、ひし形形状の長対角線ｈが短対角線Ｗよりも長く、長対角線ｈ方向に沿った先端をなるべく鋭角にすることが好ましく、従って、長対角線ｈと短対角線Ｗとの長さの関係が２Ｗ＜ｈ＜６Ｗとなっていることが好ましい。このように、長対角線ｈに沿った幅が極端に変化するような形状にすることにより、第１の高分子成分４１の位置ずれをより少なくすることができる。
【００２４】
そして、本実施形態においては、例えばケミカルガイド２１をひし形形状にした場合には、ひし形形状の長対角線ｈが、形成しようとする第１の高分子成分からなる帯の伸びる方向（Ｙ方向）に沿うように、ケミカルガイド２１を配置する。さらに、Ｙ方向に沿って隣り合うケミカルガイド２１の間の距離ｄは、長対角線ｈの長さと等しい、又は、長対角線ｈの長さよりも小さいことが好ましい。このようにすることにより、第１の高分子からなる帯の伸びる方向がずれてしまうことを避けることができる。
【００２５】
すなわち、本実施形態のパターン形成方法によれば、自己整合的に形成される自己組織化材料からなるパターンの位置を自律的に一意的に定め、その位置ずれを抑えることができる。
【００２６】
（第２の実施形態）
本実施形態は、グレースケールマスク（グラデーション状に濃淡の付いたパターンを含むフォトマスク）を用いて、グラデーション状のパターンを有するケミカルガイドを形成する点で、第１の実施形態と異なる。このようにすることで、容易に所望の形状のケミカルガイドを形成することができる。
【００２７】
第２の実施形態にかかる半導体装置の製造方法を、図７及び図８を用いて説明する。ここでは、第１の実施形態と共通する部分については詳細な説明を省略する。以下、被処理基板上にケミカルガイドを形成し、その上に自己組織化材料からなるパターンを形成する工程を例に説明するが、第１の実施形態と同様に、本発明は、この実施形態に限られるものではない。
【００２８】
第１の実施形態と同様に、図７（ａ）に示されるように、被処理基板１の表面上に中性膜２を塗布する。被処理基板１の表面は、自己組織化材料に含まれる第１の高分子成分と親和性を有するものである。また、この中性膜２は、自己組織化材料を構成する各高分子成分に対して同じ程度の親和性を有する膜である。
【００２９】
次に、図７（ｂ）に示されるように、中性膜２上にフォトレジスト３を塗布し、グレースケールマスク（不図示）を用いて露光・現像を行い、フォトレジスト３にグラデーション状のパターンを形成する。
【００３０】
用いられるグレースケールマスク６０は、図８の上面図に示されるように、グラデーション状に濃淡があるものであり、詳細には、そのグラデーションは、所望の方向（図８中ではＹ方向）に沿った仮想的な中心線６１に対して対称であり、且つ、中心線６１から離れるに従って薄くなっている。また、所望の方向と垂直な方向（図８中ではＸ方向）に沿って隣り合う中心線６１の間の距離ｇは、形成しようとする自己組織化材料のパターンの１周期分の幅の整数倍である。このようなグラデーション状の濃淡を持つグレースケールマスク６０により、露光の際の光の透過量を制御することができ、詳細には、透過量の多い部分はフォトレジスト３を深く露光し、透過量の少ない部分はフォトレジスト３を浅く露光することにより、フォトレジスト３を三次元的に形成することができる。さらに詳細には、露光、現像されたフォトレジスト３において、多くの光を受けた部分は開口部となり、開口部の両サイドの部分が、開口部から遠ざかるにつれて段階的に厚くなっており、中性膜２を覆っている。
【００３１】
そして、このようなフォトレジスト３をマスクとして用いて、第１の実施形態と同様に、中性膜２をエッチングし、中性膜２にフォトレジスト３のパターンに応じたグラデーション状のパターンを形成する。次いで、フォトレジスト３を除去する。これにより、図７（ｃ）に示されるような状態となる。
【００３２】
詳細には、図９の中性膜２の上面図に示されるように、中性膜２の仮想的な中心線６１の部分は、広い面積を持って被処理基板１の表面が露出されている（図９においては白くなっている部分）。また、中性膜２には複数のピンホールが形成されており、このピンホールは、中心線６１に対して対称に分布し、その分布は、中心線６１の周辺には多く密集し、中心線６１から遠ざかるほど薄くなる。さらに、このピンホールからも、第１の高分子成分と親和性を有する被処理基板１の表面が露出される。従って、露出された被処理基板１の表面がケミカルガイドとなることから、第１の高分子成分に対して作用する表面の面積がグラデーション状に変化する、言い換えると、中心線に向かって段階的に濃くなるようなケミカルガイドを得ることができる。なお、図９に示すように、ケミカルガイドにおける、所望の方向と垂直な方向（図９中ではＸ方向）に沿って隣り合う中心線６１の間の距離ｇは、先に説明したように、形成しようとする自己組織化材料のパターンの１周期分の幅の整数倍となっている。
【００３３】
そして、第１の実施形態と同様に、被処理基板１上に、自己組織化材料４を塗布することにより、開口部１１から露出している被処理基板１の表面からなるケミカルガイドにより定められた配向性を有する周期パターンが形成されるが、第１の実施形態と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【００３４】
このように、本実施形態によれば、ケミカルガイドをグラデーション状のパターンにすることにより、自己組織化材料からなるパターンの位置が一意的に定まり、パターンの位置ずれを抑えることができる。
【００３５】
詳細には、先に説明したように、自己組織化材料に含まれる第１の高分子成分４１は、ポテンシャルエネルギーが低くなるように、ケミカルガイド２１と重なる面積が最大になるように自律的に移動する。従って、本実施形態においては、高分子成分に対して作用するケミカルガイドの面積がグラデーション状に変化していることから、図１０に示されるように、第１の高分子成分４１は、それと親和性を持つケミカルガイド２１の表面と重なる面積が最大となるように自律的に移動する。そのため、第１の高分子成分４１の位置を一意的に決定し、その位置ずれを抑えることができる。なお、本実施形態においては、ケミカルガイドにおいて、広い面積を持って被処理基板１の表面が露出されている領域の幅が狭くなるほど好ましく、このようにすることにより、精度良く、第１の高分子成分４１の位置を一意的に決定し、その位置ずれを抑えることができる。
【００３６】
（第３の実施形態）
本実施形態は、中性膜２の代わりに、有機材料膜５を形成し、その表面を処理することによりケミカルガイドを形成する点で、第１及び第２の実施形態と異なる。このようにすることにより、被処理基板の表面の特性にかかわらず、所望のケミカルガイドを得ることができる。
【００３７】
第３の実施形態にかかる半導体装置の製造方法を、図１１を用いて説明する。ここでは、第１及び第２の実施形態と共通する部分については、詳細な説明を省略する。以下、被処理基板上にケミカルガイドを形成し、その上に自己組織化材料からなるパターンを形成する工程を例に説明するが、第１及び第２の実施形態と同様に、本発明は、この実施形態に限られるものではない。
【００３８】
図１１（ａ）に示すように、被処理基板１上に有機材料膜５を形成する。この有機材料膜５は、例えばＰＳからなるものである。なお、本実施形態においては、被処理基板１は、自己組織化材料に含まれる第１の高分子成分と親和性を有するものに限定されない。
【００３９】
次に、図１１（ｂ）に示すように、有機材料膜５上にフォトレジスト３を塗布し、露光・現像を行い、フォトレジスト３を、例えばひし形形状といった、第１の実施形態と同様の形状にパターニングする。なお、このフォトレジスト３の形状は、第１の実施形態と同様に、ひし形形状に限定されるものではなく、所定の方向（Ｙ方向）に沿った中心線に対して対称な形状を有し、所定の方向に沿った幅は、中心線から各端部に向かって狭くなっているようであれば良い。
【００４０】
さらに、図１１（ｃ）に示すように、パターニングされたフォトレジスト３をマスクとして用いて、有機材料膜５の表面に対して表面処理を行い、フォトレジスト３のパターンに対応する形状の表面処理領域５１を形成する。例えば、フォトレジスト３の開口部１１から露出した有機材料膜５の表面を、酸素プラズマに暴露することにより酸化させる。このように酸化されたＰＳからなる表面処理領域５１は、自己組織化材料が含む２種類の高分子成分のうちのＰＭＭＡと親和性を有することから、ケミカルガイドとしての役割を果たすことができる。そして、フォトレジスト３を除去することにより、図１１（ｄ）が得られる。
【００４１】
さらに、第１の実施形態と同様に、被処理基板１上に、自己組織化材料４を塗布することにより、表面処理領域５１からなるケミカルガイドにより定められた配向性を有する周期パターンが形成されるが、第１の実施形態と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【００４２】
このように、本実施形態のパターン形成方法によれば、被処理基板の表面の特性にかかわらず、自己整合的に形成される自己組織化材料からなるパターンの位置を自律的に一意的に定めて、その位置ずれを抑えることができる。
【００４３】
なお、本実施形態においては、プラズマによる酸化処理に限定するものではなく、有機材料膜５の表面を、自己組織化材料を構成する複数の高分子成分のうちの１つと親和性を有するようにすることができる他の表面処理を用いることができる。
【００４４】
（第４の実施形態）
本実施形態は、中性膜２の代わりに有機材料膜５を形成し、さらにグレースケールマスクを用いて形成したフォトレジストを用いて、表面処理を行うことにより、グラデーション状のパターンを有するケミカルガイドを形成する点で、第１から第３の実施形態と異なる。このようにすることにより、被処理基板の表面の特性にかかわらず、容易に所望の形状のケミカルガイドを得ることができる。
【００４５】
第４の実施形態にかかる半導体装置の製造方法を、図１２を用いて説明する。ここでは、第１から第３の実施形態と共通する部分については、詳細な説明を省略する。以下、被処理基板上にケミカルガイドを形成し、その上に自己組織化材料からなるパターンを形成する工程を例に説明するが、第１から第３の実施形態と同様に、本発明は、この実施形態に限られるものではない。
【００４６】
図１２（ａ）に示すように、第３の実施形態と同様に、被処理基板１上に有機材料膜５を形成する。この有機材料膜５は、例えばＰＳからなるものである。なお、本実施形態においては、被処理基板１の表面は、自己組織化材料に含まれる第１の高分子成分と親和性を有するものに限定されない。
【００４７】
次に、第２の実施形態と同様に、図１２（ｂ）に示すように、有機材料膜５上にフォトレジスト３を塗布し、次に、グレースケールマスク（不図示）を用いて、フォトレジスト３にグラデーション状のパターンを形成する。
【００４８】
さらに、第３の実施形態と同様に、図１２（ｃ）に示すように、パターニングされたフォトレジスト３をマスクとして用いて、有機材料膜５の表面に対して表面処理を行い、グラデーション状の表面処理領域５１を形成する。例えば、グラデーション状のパターンを有するフォトレジスト３から露出した有機材料膜５の表面を、酸素プラズマに暴露することにより、酸化させる。このように酸化されたＰＳからなる表面処理領域５１は、自己組織化材料が含む２種類の高分子成分のうちのＰＭＭＡと親和性を有することから、ケミカルガイドとしての役割を果たすことができる。そして、フォトレジスト３を除去することにより、図１２（ｄ）が得られる。
【００４９】
さらに、第１の実施形態と同様に、被処理基板１上に、自己組織化材料４を塗布することにより、表面処理領域５１からなるケミカルガイドにより定められた配向性を有する周期パターンが形成されるが、第１の実施形態と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【００５０】
このように、本実施形態のパターン形成方法によれば、被処理基板の表面の特性にかかわらず、自己整合的に形成される自己組織化材料からなるパターンの位置を自律的に一意的に定めて、その位置ずれを抑えることができる。
【００５１】
なお、本実施形態においては、第３の実施形態と同様に、プラズマによる酸化処理に限定するものではなく、有機材料膜５の表面を、自己組織化材料を構成する複数の高分子成分のうちの１つと親和性を有するようにすることができる他の表面処理を用いることができる。
【００５２】
（第５の実施形態）
本実施形態は、塗布等の方法により、被処理基板上に所望の形状のケミカルガイドを直接形成する点で、第１から第４の実施形態と異なる。このようにすることにより、少ない工程により、容易にケミカルガイドを得ることができる。
【００５３】
第５の実施形態にかかる半導体装置の製造方法を、図１３を用いて説明する。ここでは、第１から第４の実施形態と共通する部分については、詳細な説明を省略する。以下、被処理基板上にケミカルガイドを形成し、その上に自己組織化材料からなるパターンを形成する工程を例に説明するが、第１から第４の実施形態と同様に、本発明は、この実施形態に限られるものではない。
【００５４】
図１３（ａ）に示すように、被処理基板１を準備する。この被処理基板１の表面は、自己組織化材料を構成する各高分子成分に対して同じ程度の親和性を有する膜である。
【００５５】
次に、図１３（ｂ）に示すように、自己組織化材料を構成する複数の高分子成分のうちの１つと親和性を有する材料７０を塗布する。塗布する方法としては、インクジェットやスクリーン印刷、ソフトリソグラフィ（マイクロコンタクトプリンティング）、リフトオフ法等、様々な方法を用いることができる。さらに詳細には、この親和性を有する材料７０を、例えばひし形形状といった、第１の実施形態と同様の形状を持つように塗布する。もしくは、第２の実施形態と同様にグラデーション状のパターンとなるように、例えば、微細なドットを、濃淡をつけるように分布させるように塗布する。このようにして、被処理基板１上に親和性を有する材料７０からなるケミカルガイドを直接形成する。
【００５６】
さらに、第１の実施形態と同様に、被処理基板１上に、自己組織化材料４を塗布することにより、表面処理領域５１からなるケミカルガイドにより定められた配向性を有する周期パターンが形成されるが、第１の実施形態と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【００５７】
なお、親和性を有する材料７０としては、例えば、ＳＯＧ（Spin On Glass）(ＰＭＭＡに親和性を有する)、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＥＦ）等のフッ素を含有する疎水性材料（ＰＳに親和性を有する）、ＰＭＭＡをプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）等の有機溶剤に溶解したもの（ＰＭＭＡに親和性を有する）、ＰＳをＰＧＭＥＡ等の有機溶剤に溶解したもの（ＰＳに親和性を有する）を用いることができる。
【００５８】
このように、本実施形態のパターン形成方法によれば、被処理基板の表面の特性にかかわらず、自己整合的に形成される自己組織化材料からなるパターンの位置を自律的に一意的に定め、その位置ずれを抑えることができる。さらに、本実施形態によれば、少ない工程により、容易にケミカルガイドを得ることができる。
【００５９】
本発明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】
【００６０】
１、１０１    被処理基板
２            中性膜
３            フォトレジスト
４            自己組織化材料
５            有機材料膜
１１          開口部
２１、２０２  ケミカルガイド
４１          第１の高分子成分
４２          第２の高分子成分
５１          表面処理領域
６０          グレースケールマスク
６１          中心線
７０          親和性の有する材料
２００        ケミカルガイド層
【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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