JP2013187387A - パターン形成方法 - Google Patents
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Abstract
【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
Description
本発明の実施形態は、パターン形成方法に関する。
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。
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。
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。
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).
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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
Claims (8)
- 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。 - 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。 - 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。
- 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。
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