JP2015032815A - パターン形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製造コストの増大を抑制する。【解決手段】実施形態のパターン形成方法は、下地層の表面を表出させる複数の開口を有し、前記複数の開口のそれぞれが第１方向に配列された第１ガイド層を、前記下地層の上に形成する工程と、前記第１方向に延びる第２ガイド層であり、前記複数の開口のそれぞれを第１開口部と第２開口部とに分けつつ前記第１開口部と前記第２開口部とによって挟まれた前記第２ガイド層を、前記下地層の上および前記第１ガイド層の上に形成する工程と、前記第１開口部と前記第２開口部のそれぞれに、ブロック共重合体層を形成する工程と、前記ブロック共重合体層を相分離することにより、前記第１開口部と前記第２開口部のそれぞれに、第１層と前記第１層によって囲まれた第２層とを形成する工程と、前記第２層を除去する工程と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、パターン形成方法に関する。

フォトリソグラフィ工程では、解像限界以下の開口を縦横に（二次元状に）マスク層に配列する場合がある。このような場合、露光で使用されるラインアンドスペースパターンを２回に分けて形成し、それぞれの回ごとでフォトリソグラフィを行う所謂クロスポイント法が採択されている。ここで、１回目の露光で使用されるラインアンドスペースパターンと、２回目の露光で使用されるラインアンドスペースパターンとを交差させる。

この手法は、縦横方向において、開口位置の周期の位相が揃った所謂、碁盤目状の開口パターンを形成することには最適である。しかし、縦横方向における位相がずれた千鳥状の開口パターンを形成するには３回以上のラインアンドスペースパターン形成工程が必要になり、プロセスが煩雑になってしまう。このため、製造コストが増大してしまう。

特開２０１２−１０８３６９号公報

本発明が解決しようとする課題は、製造コストの増大を抑制することが可能なパターン形成方法を提供することである。

実施形態のパターン形成方法は、下地層の表面を表出させる複数の開口を有し、前記複数の開口のそれぞれが第１方向に配列された第１ガイド層を、前記下地層の上に形成する工程と、前記第１方向に延びる第２ガイド層であり、前記複数の開口のそれぞれを第１開口部と第２開口部とに分けつつ前記第１開口部と前記第２開口部とによって挟まれた前記第２ガイド層を、前記下地層の上および前記第１ガイド層の上に形成する工程と、前記第１開口部と前記第２開口部のそれぞれに、ブロック共重合体層を形成する工程と、前記ブロック共重合体層を相分離することにより、前記第１開口部と前記第２開口部のそれぞれに、第１層と前記第１層によって囲まれた第２層とを形成する工程と、前記第２層を除去する工程と、を備える。

図１は、第１実施形態に係るパターン形成方法を表すフロー図である。 図２（ａ）は、第１実施形態に係るパターン形成方法を表す模式的平面図であり、図２（ｂ）は、第１実施形態に係るパターン形成方法を表す模式的断面図である。 図３（ａ）は、第１実施形態に係るパターン形成方法を表す模式的平面図であり、図３（ｂ）は、第１実施形態に係るパターン形成方法を表す模式的断面図である。 図４（ａ）は、第１実施形態に係るパターン形成方法を表す模式的平面図であり、図４（ｂ）は、第１実施形態に係るパターン形成方法を表す模式的断面図である。 図５（ａ）は、第１実施形態に係るパターン形成方法を表す模式的平面図であり、図５（ｂ）は、第１実施形態に係るパターン形成方法を表す模式的断面図である。 図６（ａ）は、第１実施形態に係るパターン形成方法を表す模式的平面図であり、図６（ｂ）は、第１実施形態に係るパターン形成方法を表す模式的断面図である。 図７（ａ）は、第１実施形態に係るパターン形成方法を表す模式的平面図であり、図７（ｂ）は、第１実施形態に係るパターン形成方法を表す模式的断面図である。 図８（ａ）〜図８（ｆ）は、参考例に係るパターン形成方法を表す模式的平面図である。 図９（ａ）は、第２実施形態に係るパターン形成方法を表す模式的平面図であり、図９（ｂ）は、第２実施形態に係るパターン形成方法を表す模式的断面図である。 図１０（ａ）は、第２実施形態に係るパターン形成方法を表す模式的平面図であり、図１０（ｂ）は、第２実施形態に係るパターン形成方法を表す模式的断面図である。 図１１（ａ）は、第２実施形態に係るパターン形成方法を表す模式的平面図であり、図１１（ｂ）は、第２実施形態に係るパターン形成方法を表す模式的断面図である。 図１２（ａ）および図１２（ｂ）は、第３実施形態に係るパターン形成方法を表す模式的平面図である。

以下、図面を参照しつつ、実施形態について説明する。以下の説明では、同一の部材には同一の符号を付し、一度説明した部材については適宜その説明を省略する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係るパターン形成方法を表すフロー図である。

図２（ａ）〜図７（ｂ）は、第１実施形態に係るパターン形成方法を表す模式的平面図または模式的断面図である。

図２（ａ）〜図７（ｂ）は、図１に表すフローを具体的に図示したものである。図２（ａ）〜図７（ｂ）の中で、各図（ａ）は、模式的平面図であり、各図（ｂ）は模式的断面図である。また、各図（ｂ）には、各図（ａ）のＡ−Ｂ線における断面が表されている。

まず、図２（ａ）および図２（ｂ）に表すように、下地層１０Ａの上にガイド層２０（第１ガイド層）を、フォトリソグラフィおよびドライエッチングにより形成する（ステップＳ１０（図１））。

ガイド層２０は、下地層１０Ａの表面１０ｓを表出させる複数の開口２１を有している。複数の開口２１のそれぞれは、Ｙ方向（第１方向）に配列されている。Ｘ−Ｙ平面において、開口２１は、例えば、長円状である。複数の開口２１のそれぞれにおいて、Ｙ方向の幅ｄ１は、Ｙ方向に交差するＸ方向（第２方向）の幅ｄ２よりも短くなっている。

複数の開口２１のそれぞれは、Ｙ方向に並ぶ第１群１Ｇと、Ｙ方向に並ぶ第２群２Ｇと、を有している。Ｙ方向において、第１群１Ｇの複数の開口２１のそれぞれの位置の周期と、第２群２Ｇの複数の開口２１のそれぞれの位置の周期とについては、それぞれの位相がずれている。第１群１Ｇと第２群２Ｇとは、Ｘ方向に交互に配列されている。

なお、開口２１の数は、例示された数に限らない。開口２１は、Ｘ方向およびＹ方向において、図示された数よりも多く配列されてもよい。また、Ｙ方向において、第１群１Ｇの複数の開口２１のピッチと、第２群２Ｇの複数の開口２１のピッチとについては、必ずしも一致させる必要はなく、それぞれのピッチが異なってもよい。

下地層１０Ａは、基板１１と、基板１１の上に設けられた第１ハードマスク層１２と、第１ハードマスク層１２の上に設けられた第２ハードマスク層１３と、第２ハードマスク層１３の上に設けられた反射防止膜１４と、を有している。

例えば、ガイド層２０は、ポジ型レジスト層もしくはネガ型レジスト層を有している。ガイド層２０の厚さは、例えば、１２０ｎｍ（ナノメートル）である。ガイド層２０をパターニングする際には、ＡｒＦ光（例えば、ＡｒＦエキシマレーザ光）を用いている。また、ガイド層２０をパターニングする際には、液浸露光技術を用いている。露光後の現像では、ＴＭＡＨ（TetraMethyl Ammonium Hydroxide)等のアルカリ溶液を用いる。また、必要に応じてガイド層２０には、その硬化のためアニール処理（例えば、２５０℃、１２０秒）を施している。

基板１１は、例えば、シリコン等の半導体基板である。基板１１は、層間絶縁膜等の絶縁層、あるいは導電層であってもよい。第１ハードマスク層１２は、例えば、カーボン膜を有している。第１ハードマスク層１２の厚さは、例えば、２５０ｎｍである。第２ハードマスク層１３は、例えば、シリコン酸化膜を有している。第２ハードマスク層１３の厚さは、例えば、５０ｎｍである。第１ハードマスク層１２および第２ハードマスク層１３は、例えば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）により形成される。

反射防止膜１４は、シリコン酸化膜、カーボン膜、シリコン酸化膜／カーボン膜の積層膜、有機膜、および金属膜のいずれかを有している。反射防止膜１４の厚さは、例えば、３５ｎｍである。反射防止膜１４は、例えば、塗布法もしくはＣＶＤにより形成される。反射防止膜１４については、必要に応じて除去してもよい。

なお、上述した下地層１０Ａの積層構造は、一例であり、他の積層構造であってもよい。

次に、図３（ａ）および図３（ｂ）に表すように、ガイド層３０（第２ガイド層）を、下地層１０Ａの上およびガイド層２０の上に形成する（ステップＳ２０（図１））。ガイド層３０は、フォトリソグラフィおよびドライエッチングにより形成される。この段階でのフォトリソグラフィおよびドライエッチングは、図２（ａ）〜図７（ｂ）に表されたフローの中で、２回目のフォトリソグラフィおよびドライエッチングに相当している。

また、ガイド層３０は、例えば、ポジ型レジスト層を有している。ガイド層３０の材料は、例えば、ガイド層２０の材料と同じである。第１実施形態では、一例としてガイド層２０、３０がともにポジ型レジスト層である場合を例示する。

ガイド層３０は、Ｙ方向に延びている。ガイド層３０によって、複数の開口２１のそれぞれが開口部２１ａ（第１開口部）と開口部２１ｂ（第２開口部）とに分けられている。ガイド層３０は、開口部２１ａと開口部２１ｂとによって挟まれている。

この段階において、開口２１よりもさらに微細な開口部２１ａおよび開口部２１ｂが形成される。開口部２１ａおよび開口部２１ｂのそれぞれは、Ｘ−Ｙ平面において、ガイド層２０とガイド層３０とによって囲まれている（図３（ａ））。開口部２１ａおよび開口部２１ｂのそれぞれからは下地層１０Ａが表出している。複数の開口部のそれぞれは、Ｙ方向に並ぶ第１群１ｇと、第１群１ｇとはその位置の位相がずれた第２群２ｇと、を有している。例えば、Ｙ方向において、第１群１ｇの複数の開口部２１ａのそれぞれの位置の周期と、第２群２ｇの複数の開口部２１ｂのそれぞれの位置の周期とについてはそれぞれの位相がずれている。

次に、図４（ａ）および図４（ｂ）に表すように、開口部２１ａと開口部２１ｂのそれぞれに、ブロック共重合体層４０を形成する（ステップＳ３０（図１））。
ブロック共重合体層４０は、例えば、ポリスチレン誘導体と、ポリメチルメタクリレート（アクリル）と、これらの高分子材を溶解することが可能な有機溶媒と、を含んでいる。ブロック共重合体層４０は、例えば、スピンコート法によって開口部２１ａと開口部２１ｂとに形成される。ブロック共重合体層４０の高さは、ガイド層２０の高さと同じ高さに調整する。

次に、図５（ａ）および図５（ｂ）に表すように、ブロック共重合体層４０を加熱することによりミクロ相分離させる。加熱処理は、例えば、２５０℃、６０秒である。これにより、開口部２１ａと開口部２１ｂのそれぞれに、第１層４１と、第１層４１によって囲まれた第２層４２とが形成される（ステップＳ４０（図１））。すなわち、開口部２１ａおよび開口部２１ｂのそれぞれに、第１層４１と第２層４２とを有する自己組織化層４３が形成される。なお、ブロック共重合体層４０に含まれていた有機溶媒は、加熱により蒸発する。

ここで、第１層４１は、ポリスチレン誘導体を含む層であり、第２層４２は、ポリメチルメタクリレートを含む層である。

自己組織化層４３は、ブロック共重合体を加熱によってミクロ相分離させて形成した層である。例えば、ブロック共重合体が２種のポリマーＡ、Ｂを含む場合を想定する。ポリマーＡのガイド層２０、３０に対する親和性がポリマーＢのガイド層２０、３０に対する親和性よりも強い場合、ミクロ相分離後においてはポリマーＡがポリマーＢよりもガイド層２０、３０の側壁に集まり易くなる。続いて、ポリマーＡの側壁にはポリマーＢが集まる。これにより、Ｘ−Ｙ平面において、ＡＢが自己配列し、ガイド層２０、３０の側壁からＡＢの順にポリマーが規則正しく配列する。つまり、シリンダ構造の第１層４１と、第１層４１に囲まれた第２層４２が形成される。

例えば、ブロック共重合体がポリスチレン（ＰＳ）−ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を含む場合、ポリスチレン誘導体のガイド層２０、３０に対する親和性は、ポリメチルメタクリレートのガイド層２０、３０に対する親和性よりも強い。従って、上記のポリマーＡ、Ｂでは、ポリマーＡがポリスチレン（ＰＳ）に対応し、ポリマーＢがポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）に対応している。

次に、図６（ａ）および図６（ｂ）に表すように、第２層４２を除去する（ステップＳ５０（図１））。例えば、第１層４１よりも、ドライエッチング耐性が弱い第２層４２をドライエッチングにより除去する。ドライエッチング後、ガイド層２０、３０に接する第１層４１が残存する。

続いて、ガイド層２０、３０および第１層４１をマスク層５０として、マスク層５０から表出された反射防止膜１４と、この反射防止膜１４の直下の第２ハードマスク層１３と、この第２ハードマスク層１３の直下の第１ハードマスク層１２とにドライエッチング加工を施す。つまり、マスク層５０のパターンを、反射防止膜１４、第２ハードマスク層１３、および第１ハードマスク層１２に転写する。この状態を、図７（ａ）および図７（ｂ）に表す。

図７（ａ）および図７（ｂ）に表すように、基板１１の上には、マスク層５０のパターンが転写された第１ハードマスク層１２および第２ハードマスク層１３が形成されている。第１ハードマスク層１２および第２ハードマスク層１３を含むハードマスク層１５は、複数の開口１６を有している。複数の開口１６は、Ｘ−Ｙ平面において千鳥状に配列されている。

ここで、千鳥状に配列された開口とは、Ｘ−Ｙ平面において、例えば、Ｘ方向に並ぶ２列の開口の群を任意に選択した場合、この２列の群における開口の位置の周期の位相が互いにずれている状態の開口をいう。なお、２列の群における開口の位置の周期の位相がＸ方向において互いに一致している場合は、格子状（もしくは、碁盤目状）に配列された開口と呼ぶ。

複数の開口１６のそれぞれにおいて、Ｙ方向の幅ｄ３は、開口２１のＹ方向の幅ｄ１よりも狭い。また、複数の開口１６のそれぞれにおいて、Ｘ方向の幅ｄ４は、開口２１のＸ方向の幅ｄ２よりも狭い。これは、ミクロ相分離によって形成した第１層４１と第２層４２の中、第１層４１を残存させて第１ハードマスク層１２および第２ハードマスク層１３をドライエッチング加工したためである。すなわち、第１実施形態によれば、より微細な開口パターンを形成することができる。

この後は、複数の開口１６を有するハードマスク層１５を用いて、基板１１のドライエッチング加工を行うことができる。つまり、ハードマスク層１５のパターンを基板１１に転写することができる。

なお、ガイド層２０、３０をネガ型レジスト層で形成する例も実施形態に含まれる。このような選択をしても、実施形態の効果は変わらない。また、ガイド層２０、３０をネガ型レジスト層で形成する場合は、現像液として、酢酸ブチル溶液を用いる。

ブロック共重合体層４０を用いることなく、千鳥状に配列された開口を有するマスク層を形成する過程を以下に説明する。

図８（ａ）〜図８（ｆ）は、参考例に係るパターン形成方法を表す模式的平面図である。

図８（ａ）〜図８（ｆ）には、千鳥状の開口パターンを形成する参考例が表されている。

まず、図８（ａ）に表すように、下地層１０Ａの上に、１回目のフォトリソグラフィおよびドライエッチングにより、複数のマスク層１００を形成する。複数のマスク層１００のそれぞれは、Ｘ方向に延び、Ｙ方向に配列されている。

次に、図８（ｂ）に表すように、下地層１０Ａの上に、２回目のフォトリソグラフィおよびドライエッチングにより、複数のマスク層１０１を形成する。複数のマスク層１００のそれぞれは、Ｙ方向に延び、Ｘ方向に配列されている。つまり、マスク層１０１をマスク層１００に交差させる。

次に、図８（ｃ）に表すように、マスク層１００、１０１から表出された下地層１０Ａにドライエッチング加工を施す。この後、マスク層１００、１０１を除去する。これにより、Ｘ方向およびＹ方向に開口１６が配列されたハードマスク層１５が形成される。この段階では、開口１６は、格子状に配列されている。

次に、図８（ｄ）に表すように、ハードマスク層１５の上に、３回目のフォトリソグラフィおよびドライエッチングにより、複数のマスク層１０２を形成する。複数のマスク層１０２のそれぞれは、Ｘ方向に延び、Ｙ方向に配列されている。また、複数のマスク層１０２のそれぞれは、開口１６を塞いでいる。

次に、図８（ｅ）に表すように、ハードマスク層１５の上に、４回目のフォトリソグラフィおよびドライエッチングにより、複数のマスク層１０３を形成する。複数のマスク層１０３のそれぞれは、Ｙ方向に延び、Ｘ方向に配列されている。また、複数のマスク層１０３のそれぞれは、開口１６を塞いでいる。また、マスク層１０３をマスク層１０２に交差させる。つまり、マスク層１０２、１０３によって、開口１６が形成されていないハードマスク層１５の表面が露出される。

次に、図８（ｆ）に表すように、マスク層１０２、１０３から表出されたハードマスク層１５にドライエッチング加工を施す。この後、マスク層１０２、１０３を除去する。これにより、新たな開口１６がＸ方向およびＹ方向に配列されたハードマスク層１５が形成される。

ここで、図８（ｆ）には、図８（ｃ）に表す開口パターンと、図８（ｆ）のドライエッチング加工で形成された開口パターンと、を足し合わせた状態が表されていることが分かる。参考例に係るパターン形成方法においても、千鳥状に配列された開口パターンが形成される。

しかし、参考例に係るパターン形成方法では、マスク層を形成する際のフォトリソグラフィ工程およびドライエッチング工程が計４回に及んでいる（図８（ａ）、図８（ｂ）、図８（ｄ）、および図８（ｅ））。従って、参考例では、第１実施形態よりも製造工程数が増加し、製造コストが上昇してしまう。

これに対して、第１実施形態では、マスク層を形成する際のフォトリソグラフィ工程およびドライエッチング工程がガイド層２０を形成する際のフォトリソグラフィおよびドライエッチング、ガイド層３０を形成する際のフォトリソグラフィおよびドライエッチングの計２回で済んでいる（図２および図３）。従って、参考例に比べて製造工程数が減少し、製造コストを下げることができる。

また、第１実施形態では、ブロック共重合体をミクロ相分離させる技術を用いて開口を形成している。従って、マスク層に微細な開口を形成することができる。

また、第１実施形態では、ガイド層２０を形成する段階で、Ｙ方向における第１群１Ｇの複数の開口２１のピッチとＹ方向における第２群２Ｇの複数の開口２１のピッチとが異なった開口パターンを準備することができる。このような開口パターンを予め準備すれば、さらに微細に加工した開口部２１ａ、２１ｂについても、Ｙ方向における第１群１ｇの複数の開口部２１ａのピッチと、第２群２ｇの複数の開口部２１ｂのピッチとを変えることができる。

（第２実施形態）
ガイド層はレジスト含有層である必要はなく、シリコン含有層であってもよい。

図９（ａ）〜図１１（ｂ）は、第２実施形態に係るパターン形成方法を表す模式的平面図または模式的断面図である。

図９（ａ）〜図１１（ｂ）の中で、各図（ａ）は、模式的平面図であり、各図（ｂ）は模式的断面図である。また、各図（ｂ）には、各図（ａ）のＡ−Ｂ線における断面が表されている。

まず、図９（ａ）および図９（ｂ）に表すように、下地層１０Ｂの上にカーボン含有層１７を形成し、カーボン含有層１７の上にシリコン含有層１８を形成する。カーボン含有層１７は、例えば、ＳＯＣ（Spin On Carbon）層である。シリコン含有層１８は、例えば、ＳＯＧ（Spin On Glass）層である。続いて、シリコン含有層１８の上にマスク層６０を、フォトリソグラフィおよびドライエッチングにより形成する。

カーボン含有層１７の厚さは、例えば、１２０ｎｍである。シリコン含有層１８の厚さは、３０ｎｍである。カーボン含有層１７とのシリコン含有層１８の積層膜は、ＡｒＦ光に対しての反射防止膜となるように、それぞれの膜の光学定数、膜厚が調整されている。

マスク層６０は、シリコン含有層１８の表面１８ｓを表出させる複数の開口６１を有している。マスク層６０は、ポジ型レジスト層を有している。マスク層６０の厚さは、８０ｎｍである。複数の開口６１のそれぞれは、Ｙ方向に配列されている。Ｘ−Ｙ平面において、開口６１の形状は、開口２１と同じである。

複数の開口６１のそれぞれは、Ｙ方向に並ぶ第１群１Ｇと、Ｙ方向に並ぶ第２群２Ｇと、を有している。Ｙ方向において、第１群１Ｇの複数の開口６１のそれぞれの位置の周期と、第２群２Ｇの複数の開口６１のそれぞれの位置の周期とについては、それぞれの位相がずれている。第１群１Ｇと第２群２Ｇとは、Ｘ方向に交互に配列されている。

なお、開口６１の数は、例示された数に限らない。また、Ｙ方向において、第１群１Ｇの複数の開口６１のピッチと、第２群２Ｇの複数の開口６１のピッチとについては、必ずしも一致させる必要はなく、それぞれのピッチが異なってもよい。

下地層１０Ｂは、基板１１と、基板１１の上に設けられた第１ハードマスク層１２と、第１ハードマスク層１２の上に設けられた第２ハードマスク層１３と、を有している。第１ハードマスク層１２の厚さは、例えば、４００ｎｍである。第２ハードマスク層１３の厚さは、例えば、１００ｎｍである。

第１ハードマスク層１２と第２ハードマスク層１３との積層膜は、ＡｒＦ光に対しての反射防止膜となるように、それぞれの膜の光学定数、膜厚が調整されている。

続いて、マスク層６０から表出されたシリコン含有層１８と、このシリコン含有層１８の直下のカーボン含有層１７にドライエッチング加工を施す。この後、マスク層６０を除去する。この状態を、図１０（ａ）および図１０（ｂ）に表す。

図１０（ａ）および図１０（ｂ）に表すように、カーボン含有層１７は、下地層１０Ｂの表面１０ｓを表出させる複数の開口１９を有している。複数の開口１９のそれぞれは、Ｙ方向に配列されている。Ｘ−Ｙ平面において、開口１９の形状は、開口６１と同じである。

複数の開口１９のそれぞれは、Ｙ方向に並ぶ第１群１Ｇと、Ｙ方向に並ぶ第２群２Ｇと、を有している。Ｙ方向において、第１群１Ｇの複数の開口１９のそれぞれの位置の周期と、第２群２Ｇの複数の開口１９のそれぞれの位置の周期とについては、それぞれの位相がずれている。第１群１Ｇと第２群２Ｇとは、Ｘ方向に交互に配列されている。この後、シリコン含有層１８を除去する。

次に、図１１（ａ）および図１１（ｂ）に表すように、ガイド層３０を、下地層１０Ｂの上およびカーボン含有層１７の上に形成する。ガイド層３０は、フォトリソグラフィおよびドライエッチングにより形成される。また、ガイド層３０は、例えば、ポジ型レジスト層を有している。

ガイド層３０は、Ｙ方向に延びている。ガイド層３０によって、複数の開口１９のそれぞれが開口部１９ａと開口部１９ｂとに分けられている。ガイド層３０は、開口部１９ａと開口部１９ｂとによって挟まれている。

この段階において、開口１９よりもさらに開口が小さい開口部１９ａおよび開口部１９ｂが形成される。第２実施形態では、カーボン含有層１７がガイド層として機能する。つまり、開口部１９ａおよび開口部１９ｂのそれぞれは、Ｘ−Ｙ平面において、ガイド層であるカーボン含有層１７と、ガイド層３０とによって囲まれている（図１１（ａ））。開口部１９ａおよび開口部１９ｂのそれぞれからは下地層１０Ｂが表出している。複数の開口部のそれぞれは、Ｙ方向に並ぶ第１群１ｇと、第１群１ｇとはその位置の位相がずれた第２群２ｇと、を有している。例えば、Ｙ方向において、第１群１ｇの複数の開口部１９ａのそれぞれの位置の周期と、第２群２ｇの複数の開口部１９ｂのそれぞれの位置の周期と、についてはそれぞれの位相がずれている。

この後は、第１実施形態と同様に、開口部１９ａ、１９ｂのそれぞれにブロック共重合体層４０を形成する。そして、ブロック共重合体層４０をミクロ相分離させる。さらに、この後は、第１実施形態と同様に、開口部１９ａ、１９ｂのパターンを第１ハードマスク層１２および第２ハードマスク層１３に転写する。第２実施形態においても第１実施形態と同様の効果が得られる。

（第３実施形態）
ガイド層２０に開口２１を形成する際には、開口２１のパターンに対応したパターンを有するレチクルを用いて１ショットで開口２１のパターンをガイド層２０に転写してもよい。さらに、以下のプロセスでガイド層２０に開口２１を形成してもよい。

図１２（ａ）および図１２（ｂ）は、第３実施形態に係るパターン形成方法を表す模式的平面図である。

図１２（ａ）に表すように、複数の開口２１Ｌをフォトリソグラフィおよびドライエッチングによってガイド層２０に形成する。複数の開口２１Ｌのそれぞれは、溝状の開口である。複数の開口２１Ｌのそれぞれは、Ｘ方向に延び、Ｙ方向に並んでいる。

但し、Ｘ方向に延びる開口２１Ｌは、Ｘ方向において直線状に延びるのでなく、Ｘ−Ｙ平面において波状になっている。例えば、開口２１Ｌは、開口２１Ｌのα部分と、α部分よりも−Ｙ方向にずれた開口２１Ｌのβ部分とによって１波長となる波を構成している。

次に、図１２（ｂ）に表すように、Ｙ方向に延びるガイド層３１を下地層１０Ａの上およびガイド層２０の上に形成する。このガイド層３１によって、開口２１Ｌのα部分と開口２１Ｌのβ部分とが分離される。

すなわち、開口２１Ｌのα部分と開口２１Ｌのβ部分とを分離したことにより、ガイド層２０は、下地層１０Ａを表出させる複数の開口２１を有する。複数の開口２１のそれぞれは、Ｙ方向に配列されている。複数の開口２１のそれぞれにおいて、Ｙ方向の幅ｄ１は、Ｘ方向の幅ｄ２よりも短くなっている。

また、複数の開口２１のそれぞれは、Ｙ方向に並ぶ第１群１Ｇと、Ｙ方向に並ぶ第２群２Ｇと、を有している。Ｙ方向において、第１群１Ｇの複数の開口２１のそれぞれの位置の周期と、第２群２Ｇの複数の開口２１のそれぞれの位置の周期とについては、それぞれの位相がずれている。第１群１Ｇと第２群２Ｇとは、Ｘ方向に交互に配列されている。このようなプロセスによっても複数の開口２１をガイド層２０に形成することができる。

上記の実施形態では、「部位Ａは部位Ｂの上に設けられている」と表現された場合の「の上に」とは、部位Ａが部位Ｂに接触して、部位Ａが部位Ｂの上に設けられている場合の他に、部位Ａが部位Ｂに接触せず、部位Ａが部位Ｂの上方に設けられている場合との意味で用いられる場合がある。また、「部位Ａは部位Ｂの上に設けられている」は、部位Ａと部位Ｂとを反転させて部位Ａが部位Ｂの下に位置した場合や、部位Ａと部位Ｂとが横に並んだ場合にも適用される場合がある。これは、実施形態に係る半導体装置を回転しても、回転前後において半導体装置の構造は変わらないからである。

以上、具体例を参照しつつ実施形態について説明した。しかし、実施形態はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、実施形態の特徴を備えている限り、実施形態の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。

また、前述した各実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて複合させることができ、これらを組み合わせたものも実施形態の特徴を含む限り実施形態の範囲に包含される。その他、実施形態の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例および修正例に想到し得るものであり、それら変更例および修正例についても実施形態の範囲に属するものと了解される。

本発明のいくつか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。

１Ｇ、１ｇ 第１群、 ２Ｇ、２ｇ 第２群、 １０Ａ、１０Ｂ 下地層、 １０ｓ 表面、 １１ 基板、 １２ 第１ハードマスク層、 １３ 第２ハードマスク層、 １４ 反射防止膜、 １５ ハードマスク層、 １６、１９、２１、２１Ｌ、６１ 開口、 １７ カーボン含有層、 １８ シリコン含有層、 １８ｓ 表面、 １９ａ、１９ｂ、６１ａ、６１ｂ 開口部、 ２０ ガイド層（第１ガイド層）、 ２１ａ 開口部（第１開口部）、 ２１ｂ 開口部（第２開口部）、 ３０ ガイド層（第２ガイド層）、 ３１ ガイド層、 ４０ ブロック共重合体層、 ４１ 第１層、 ４２ 第２層、 ４３ 自己組織化層、 ５０、６０、１００、１０１、１０２、１０３ マスク層、 ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４ 幅

Claims (5)

1. 下地層の表面を表出させる複数の開口を有し、前記複数の開口のそれぞれが第１方向に配列され、前記複数の開口のそれぞれの前記第１方向の幅が前記第１方向に交差する第２方向の幅よりも短い第１ガイド層を、前記下地層の上に形成する工程と、
   前記第１方向に延びる第２ガイド層であり、前記複数の開口のそれぞれを第１開口部と第２開口部とに分けつつ前記第１開口部と前記第２開口部とによって挟まれた前記第２ガイド層を、前記下地層の上および前記第１ガイド層の上に形成する工程と、
   前記第１開口部と前記第２開口部のそれぞれに、ブロック共重合体層を形成する工程と、
   前記ブロック共重合体層を相分離することにより、前記第１開口部と前記第２開口部のそれぞれに、第１層と前記第１層によって囲まれた第２層とを形成する工程と、
   前記第２層を除去する工程と、
   を備えたパターン形成方法。
2. 下地層の表面を表出させる複数の開口を有し、前記複数の開口のそれぞれが第１方向に配列された第１ガイド層を、前記下地層の上に形成する工程と、
   前記第１方向に延びる第２ガイド層であり、前記複数の開口のそれぞれを第１開口部と第２開口部とに分けつつ前記第１開口部と前記第２開口部とによって挟まれた前記第２ガイド層を、前記下地層の上および前記第１ガイド層の上に形成する工程と、
   前記第１開口部と前記第２開口部のそれぞれに、ブロック共重合体層を形成する工程と、
   前記ブロック共重合体層を相分離することにより、前記第１開口部と前記第２開口部のそれぞれに、第１層と前記第１層によって囲まれた第２層とを形成する工程と、
   前記第２層を除去する工程と、
   を備えたパターン形成方法。
3. 前記複数の開口のそれぞれは、前記第１方向に並ぶ第１群と、前記第１方向に並ぶ第２群と、を有し、
   前記第１群の前記複数の開口のそれぞれの位置の周期と、前記第２群の前記複数の開口のそれぞれの位置の周期と、はそれぞれの位相が互いにずれ、
   前記第１群と前記第２群とは、前記第１方向に交差する前記第２方向に交互に配列されている請求項１または２に記載のパターン形成方法。
4. 前記第１ガイド層として、レジスト含有層およびカーボン含有層のいずれかを用いる請求項１〜３のいずれか１つに記載のパターン形成方法。
5. 前記第２ガイド層として、レジスト含有層を用いる請求項１〜４のいずれか１つに記載のパターン形成方法。

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