JP5542766B2 - パターン形成方法 - Google Patents
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Description
まず、従来のケミカルガイドを使ったパターン形成方法について図1および図2を用いて説明する。従来のケミカルガイドにおけるパターン形成方法は、ピニング層および中性化膜で構成されるガイドパターンに基づいてブロックコポリマーのミクロ相分離パターンを形成するものである。
まず、本発明のケミカルガイドを使ったパターン形成方法について図4および図5を用いて説明する。
図5は本発明のケミカルガイドの平面図である。
L2≒(2m+1)×(BCPの周期/2)
上記式において、nおよびmは1以上の整数である。
従って、ガイドパターンの周期(L1+L2)は以下の式で表すことができる。
上記式において、kは3以上の整数である。
図8は、実施例1に係るパターン形成方法を示す断面図である。ここで使用したブロックコポリマーは、ポリスチレン(以下、PSとも称する)ブロック鎖とポリメタクリレート(以下、PMMAとも称する)ブロック鎖からなるブロックコポリマーである。
従来例として、ピニング層がBCPの半周期と略同一の幅を持ち、中性化膜の幅はBCP半周期の奇数倍である場合を述べた。次に、上記実施例と同様、ピニング層がBCPの半周期の奇数倍、中性化膜の幅がBCP半周期の奇数倍である従来例(従来例の変形例、以下では比較例と呼ぶ)について述べる。
この変形例と、本発明の違いは、ピニング層、中性化膜の表面エネルギーと、第1の表面エネルギー調整層、第2の表面エネルギー調整層の表面エネルギーが異なることである。
θ:接触角
γL:液体の表面張力
WSL:固体と液体が付着することにより減少する付着仕事
一方、液体の表面張力成分は予め分かっているため、付着仕事量をモデル化して表面張力成分を算出することにより、対象の固体の表面張力成分を求めることができる。表面張力は、複数の表面張力成分により規定される。対象の固体について不明な表面張力成分が複数ある場合、不明な表面張力成分の数と同じだけの種類の液体の接触角を同様に測定することにより、各表面張力成分を求めることができる。そのように得られた複数の表面張力成分から、対象の固体の表面張力が得られる。
γLW: Lifshitz-van der Waals成分
γAB:極性相互作用(または水素結合成分)
γAB=2(γ+γ−)1/2
γ-:電子受容成分
γ+:電子供与成分
付着仕事WSLは、2{(γS LWγL LW)1/2+(γS +γL -)1/2+(γS -γL +)1/2}と表すことができるので、
(1+cosθ)γL=2{(γS LWγL LW)1/2+(γS +γL -)1/2+(γS -γL +)1/2}
となる。
γd:分散力、γP:極性力、γH:水素結合力
FOCG表面張力モデル同様、液体の表面張力成分はあらかじめわかっているので、3種類の液体について対象の固体との接触角を測定することにより、固体の表面張力成分を求める。
γSL:固体−液体間の界面エネルギー
γS:固体の表面エネルギー
γL:液体の表面エネルギー
この式から、付着仕事とは、液体と固体が付着することによって低下したエネルギーである。付着仕事が大きいほど固体−液体間の界面エネギーは低下し、安定な状態であること、すなわち液体と固体の親和性が高いことを意味する。このように接触角は固体−液体間の界面エネルギーを反映しているため、異なる固体について同一の液体で接触角を測定すれば、固体間の親和性を比較できる。
図10は、変形例1に係るパターン形成方法を説明する断面図である。
図11は、変形例2に係るパターン形成方法を説明する断面図である。
図12は、変形例3に係るパターン形成方法を説明する断面図である。
図13は、変形例4に係るパターン形成方法を説明する断面図である。
図14は、変形例5に係るパターン形成方法を説明する断面図である。
図15は、変形例6に係るパターン形成方法を説明する断面図である。ここで使用した材料は、実施例1と同様である。
Claims (7)
- 被加工膜上に、表面エネルギーの異なる第1の表面エネルギー調整層および第2の表面エネルギー調整層が交互に平行に並んだガイドパターンを形成し、
前記ガイドパターン上に、第1および第2のブロック鎖を含むブロックコポリマー層を形成し、
前記ブロックコポリマーをミクロ相分離させ、前記ガイドパターンに基づいて前記ブロックコポリマーを配向させることにより、前記第1のブロック鎖の層と前記第2のブロック鎖の層が前記ガイドパターンと平行に交互に並び、前記第1のブロック鎖の層と前記第2のブロック鎖の層の界面が前記被加工膜の表面に対して垂直であるラメラ相を形成する
ことを含むパターン形成方法であって、
前記第1の表面エネルギー調整層は、前記第1のブロック鎖と略同一の表面エネルギーを有し、
前記第2の表面エネルギー調整層は、前記第2のブロック鎖と略同一の表面エネルギーを有し、
前記ガイドパターンの周期は、前記ブロックコポリマーの周期の3以上の整数倍であり、
前記第1の表面エネルギー調整層および前記第2の表面エネルギー調整層の各々の幅は、前記ブロックコポリマーの半周期の3以上の奇数倍である
ことを特徴とするパターン形成方法。 - 前記第1の表面エネルギー調整層および前記第2の表面エネルギー調整層の幅は、相互に略同一であることを特徴とする請求項1に記載のパターン形成方法。
- 前記ガイドパターンの形成は、
前記被加工膜上に前記第1の表面エネルギー調整層を形成し、
前記第1の表面エネルギー調整層上にフォトレジストを塗布し、
前記フォトレジストをエネルギー線で選択的に露光し、現像することによりレジストパターンを形成し、
前記レジストパターンをマスクあるいは鋳型として前記第2の表面エネルギー調整層を形成する
ことにより行うことを特徴とする請求項1に記載のパターン形成方法。 - 前記ガイドパターンの形成は、
被加工膜上に感光性の膜を形成し、
前記感光性の膜をエネルギー線で選択的に露光し、
露光部を前記第1の表面エネルギー調整層とし、未露光部を前記第2の表面エネルギー調整層とする
ことにより行うことを特徴とする請求項1に記載のパターン形成方法。 - 前記エネルギー線は、KrF光、ArF光、X線、EUV光および紫外光からなる群より選択されることを特徴とする請求項3または4に記載のパターン形成方法。
- 前記エネルギー線による露光は、二光束干渉を利用して行うことを特徴とする請求項3または4に記載のパターン形成方法。
- 前記第1または第2のブロック鎖のパターンの一方を選択的に除去し、残存した前記第2または第1のブロック鎖のパターンをエッチングマスクとして用いることを特徴とする請求項1に記載のパターン形成方法。
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