JP6267143B2 - 基板処理方法、プログラム、コンピュータ記憶媒体及び基板処理システム - Google Patents

基板処理方法、プログラム、コンピュータ記憶媒体及び基板処理システム Download PDF

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Description

本発明は、親水性（極性）を有する親水性（有極性）ポリマーと疎水性を有する（極性を有さない）疎水性（無極性）ポリマーとを含むブロック共重合体を用いた基板処理方法、プログラム、コンピュータ記憶媒体及び基板処理システムに関する。
例えば半導体デバイスの製造工程では、例えば基板としての半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という。）上にレジスト液を塗布してレジスト膜を形成するレジスト塗布処理、当該レジスト膜に所定のパターンを露光する露光処理、露光されたレジスト膜を現像する現像処理などを順次行うフォトリソグラフィー処理が行われ、ウェハ上に所定のレジストパターンが形成される。そして、このレジストパターンをマスクとして、ウェハ上の被処理膜のエッチング処理が行われ、その後レジスト膜の除去処理などが行われて、被処理膜に所定のパターンが形成される。
ところで、ＤＲＡＭなどの高容量化のために、ＤＲＡＭ内のキャパシタを構成するホールパターンの高密度化が求められている。このため、レジストパターンの微細化が進められており、例えばフォトリソグラフィー処理における露光処理の光を短波長化することが進められている。しかしながら、露光光源の短波長化には技術的、コスト的な限界があり、光の短波長化を進める方法のみでは、例えば数ナノメートルオーダーの微細なレジストパターンを形成するのが困難な状況にある。
そこで、親水性を有するポリマー（親水性ポリマー）と疎水性を有するポリマー（疎水性ポリマー）から構成されたブロック共重合体を用いたウェハ処理方法が提案されている（特許文献１）。かかる方法では、ウェハ上に、例えば平面視において六方最密構造に対応する位置にホールパターンが形成される。具体的には、ウェハ上に、六方最密構造に対応する位置の一部に親水性を有する膜により円形のパターンを下地として形成し、パターン形成後のウェハ上にブロック共重合体を塗布する。そして、ブロック共重合体を親水性ポリマーと疎水性ポリマーに相分離させると、下地として形成していた親水性を有する円形のパターンがガイドとして機能し、当該パターンの上面に接するように円柱状の親水性ポリマーが配列する。それと共に、この円柱状の親水性ポリマーを起点として、六方最密構造に対応する位置に親水性ポリマーが自律的且つ規則的に順次配列する。
その後、例えば親水性ポリマーを除去することで、ウェハ上に疎水性ポリマーにより微細なホールパターンが形成される。そして、疎水性ポリマーのパターンをマスクとして被処理膜のエッチング処理が行われ、被処理膜に所定のパターンが形成される。
特開２００７−３１３５６８
しかしながら、例えば親水性を有する膜により形成された円形のパターンをガイドとして用いる場合、ガイドの直径が所望の値から数ｎｍずれると、円柱状の親水性ポリマーが六方最密構造に対応する位置に適切に配列しなくなってしまう。そのため、特許文献１の方法ではガイドの直径を数ｎｍの精度で制御する必要があり、プロセスマージンが非常に小さいという問題がある。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、親水性ポリマーと疎水性ポリマーとを含むブロック共重合体を用いた基板処理において、基板上に所定のパターンを適切に形成することを目的としている。
前記の目的を達成するため、本発明は、親水性ポリマーと疎水性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、前記基板上に中性層を形成する中性層形成工程と、前記中性層形成工程後の基板上の所定の位置に、疎水性の塗布膜により円形状のパターンを複数形成する塗布膜パターン形成工程と、前記塗布膜のパターンが形成された基板上に前記ブロック共重合体を塗布するブロック共重合体塗布工程と、前記のブロック共重合体を前記親水性ポリマーと前記疎水性ポリマーに相分離させるポリマー分離工程と、前記相分離したブロック共重合体から、前記親水性ポリマーを選択的に除去するポリマー除去工程を有し、前記ブロック共重合体における前記親水性ポリマーの分子量の比率は、前記ポリマー分離工程後に前記親水性ポリマーが平面視において六方最密構造に対応する位置に配列するように２０％〜４０％に調整され、前記ポリマー分離工程において、前記疎水性の塗布膜による円形状の各パターン上に円柱状の第１の親水性ポリマーをそれぞれ相分離させると共に、当該各第１の親水性ポリマーの間に、円柱状の第２の親水性ポリマーを相分離させて、前記第１の親水性ポリマーと前記第２の親水性ポリマーが平面視において六方最密構造に対応する位置に配列するように、前記疎水性の塗布膜による円形状のパターンの直径は、２（Ｌ０−Ｒ）以下に設定され、
Ｌ０：隣り合う前記第１の親水性ポリマーと前記第２の親水性ポリマー間のピッチ
Ｒ：前記第２の親水性ポリマーの半径
前記ブロック共重合体における前記親水性ポリマーの分子量の比率は、３２％〜３４％であることを特徴としている。
ブロック共重合体を用いたパターン形成においては、一般に、親水性ポリマー及び疎水性ポリマーのうち、配置を制御したいポリマーとのエネルギー差が小さい膜によって下地にガイドを形成し、その上に塗布したブロック共重合体を相分離さることで、ガイドに対応する位置に自律的にポリマーを配列させる。その一方で本発明者らは、配置させたいポリマーとはエネルギー差が大きい膜によりガイドを形成することによっても、当該ポリマーの配置を制御できるとの知見を得た。具体的には、例えば円柱状の親水性ポリマーの配置を制御する場合、配置させたいポリマーである親水性ポリマーとはエネルギー差が大きい膜、即ち疎水性の膜により円形状のガイドを形成した場合、当該ガイド上には疎水性ポリマーが引き寄せられるが、ブロック共重合体中には一定の割合で親水性ポリマーが存在するため、疎水性ポリマーが引き寄せられた領域の中心部に自律的に親水性ポリマーが配列することがわかった。
本発明はこのような知見に基づくものであり、基板上の所定の位置に疎水性の塗布膜による円形状のパターンを形成し、その上に、親水性ポリマーの分子量が所定の比率に調整されたブロック共重合体を塗布して、その後当該ブロック共重合体を相分離させる。その結果、疎水性の塗布膜による円形状のパターンの中心に対応する位置に円柱状の親水性ポリマーが自律的に配列する。そして、かかる方法においては、疎水性の塗布膜による円形状のパターンの直径を所定の値以下とすることで、平面視において六方最密構造に対応する位置に第２の親水性ポリマーを配列させることができるようになる。そのため、疎水性の塗布膜による円形状のパターンを適切な位置に形成することで、所望のパターン、即ち六方最密構造に対応する位置に第１の親水性ポリマーと第２の親水性ポリマーが配列したパターンを形成することができる。そして本発明においては、疎水性の塗布膜による円形状のパターンの直径は、隣り合う第１の親水性ポリマーと第２の親水性ポリマー間のピッチをＬ０、第２の親水性ポリマーの半径をＲとすると、２（Ｌ０−Ｒ）以下であればよく、特許文献１のように、円柱状の親水性ポリマーの配置を制御するために親水性の膜を用いる場合と比較して、非常に大きなプロセスマージンを確保することができる。したがって本発明によれば、親水性ポリマーと疎水性ポリマーとを含むブロック共重合体を用いた基板処理において、基板上に所定のパターンを適切に形成することができる。
別の観点による本発明は、親水性ポリマーと疎水性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、前記基板上に中性層を形成する中性層形成工程と、前記中性層形成工程後の基板上の所定の位置に、疎水性の塗布膜により円形状のパターンを複数形成する塗布膜パターン形成工程と、前記塗布膜のパターンが形成された基板上に前記ブロック共重合体を塗布するブロック共重合体塗布工程と、前記のブロック共重合体を前記親水性ポリマーと前記疎水性ポリマーに相分離させるポリマー分離工程と、前記相分離したブロック共重合体から、前記親水性ポリマーを選択的に除去するポリマー除去工程を有し、前記ブロック共重合体における前記親水性ポリマーの分子量の比率は、前記ポリマー分離工程後に前記親水性ポリマーが平面視において六方最密構造に対応する位置に配列するように２０％〜４０％に調整され、前記塗布膜パターン形成工程において形成される円形状のパターンは、以下の（１）〜（３）基づいて定められ、
（１）前記円形状のパターンの直径は、前記ポリマー分離工程後に配列する親水性ポリマー間の所望のピッチの０．８〜１．５倍である
（２）隣り合う最も近い前記円形状のパターン間の距離は、前記所望のピッチの２倍である
（３）前記円形状のパターンを中心とした、半径が前記所望のピッチの２√３倍の円周上に、少なくとも１つの前記円形状のパターンが配置され、
前記ブロック共重合体における前記親水性ポリマーの分子量の比率は、３２％〜３４％であることを特徴としている。
さらに別の観点による本発明は、親水性ポリマーと疎水性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、前記基板上に中性層を形成する中性層形成工程と、前記中性層形成工程後の基板上の所定の位置に、疎水性の塗布膜により円形状のパターンを複数形成する塗布膜パターン形成工程と、前記塗布膜のパターンが形成された基板上に前記ブロック共重合体を塗布するブロック共重合体塗布工程と、前記のブロック共重合体を前記親水性ポリマーと前記疎水性ポリマーに相分離させるポリマー分離工程と、前記相分離したブロック共重合体から、前記親水性ポリマーを選択的に除去するポリマー除去工程を有し、前記ブロック共重合体における前記親水性ポリマーの分子量の比率は、前記ポリマー分離工程後に前記親水性ポリマーが平面視において六方最密構造に対応する位置に配列するように２０％〜４０％に調整され、前記塗布膜パターン形成工程において形成される円形状のパターンは、前記ポリマー分離工程後に配列する親水性ポリマー間の所望のピッチの２倍のピッチを有する正三角形状に配置され、前記ブロック共重合体における前記親水性ポリマーの分子量の比率は、３２％〜３４％であることを特徴としている。
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ってもよい。
前記塗布膜は、ポリスチレン膜であってもよい。
別な観点による本発明によれば、前記基板処理方法を基板処理システムによって実行させるように、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が提供される。
また別な観点による本発明によれば、前記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が提供される。
さらに別な観点による本発明は、親水性ポリマーと疎水性ポリマーとを含むブロック共重合体を用いて、基板を処理する基板処理システムであって、基板上にレジスト膜を塗布するレジスト塗布装置と、円形状のパターンの直径を設定して当該円形状のパターンを露光する露光処理後の、基板上のレジスト膜を現像してレジストパターンを形成する現像処理装置と、前記レジストパターン形成後の基板に対して疎水性の塗布膜を形成する塗布膜形成装置と、前記塗布膜形成後の基板から前記レジストパターンを除去するレジスト除去装置と、前記レジストパターン除去後の基板に対してブロック共重合体を塗布するブロック共重合体塗布装置と、前記のブロック共重合体を前記親水性ポリマーと前記疎水性ポリマーに相分離させるポリマー分離装置と、前記相分離したブロック共重合体から、前記親水性ポリマーを選択的に除去するポリマー除去装置を有し、前記ブロック共重合体塗布装置で塗布される前記ブロック共重合体における前記親水性ポリマーの分子量の比率は、前記ポリマー分離装置での相分離後に前記親水性ポリマーが平面視において六方最密構造に対応する位置に配列するように調整され、前記塗布膜により形成されるパターンは円形状のパターンであり、当該円形状のパターンは、以下の（１）〜（３）基づいて定められ、
（１）前記円形状のパターンの直径は、前記ポリマー分離装置での相分離後に配列する親水性ポリマー間の所望のピッチの０．８〜１．５倍である
（２）隣り合う最も近い前記円形状のパターン間の距離は、前記所望のピッチの２倍である
（３）前記円形状のパターンを中心とした、半径が前記所望のピッチの２√３倍の円周上に、少なくとも１つの前記円形状のパターンが配置される
前記ブロック共重合体における前記親水性ポリマーの分子量の比率は、３２％〜３４％であることを特徴としている。
本発明によれば、親水性ポリマーと疎水性ポリマーとを含むブロック共重合体を用いた基板処理において、基板上に所定のパターンを適切に形成することができる。
本実施の形態にかかる基板処理システムの構成の概略を示す平面図である。 本実施の形態にかかる基板処理システムの構成の概略を示す正面図である。 本実施の形態にかかる基板処理システムの構成の概略を示す背面図である。 ウェハ処理の主な工程を説明したフローチャートである。 ウェハ上に反射防止膜、中性層及びレジスト膜が形成された様子を示す縦断面の説明図である。 中性層上にレジストパターンが形成された様子を示す平面視の説明図である。 中性層上にレジストパターンが形成された様子を示す縦断面の説明図である。 レジストパターン上にポリスチレン膜が形成された様子を示す縦断面の説明図である。 中性層上にポリスチレン膜によるパターンが形成された様子を示す縦断面の説明図である。 ウェハ上にブロック共重合体が塗布された様子を示す縦断面の説明図である。 ブロック共重合体を親水性ポリマーと疎水性ポリマーに相分離させた様子を示す平面の説明図である。 ブロック共重合体を親水性ポリマーと疎水性ポリマーに相分離させた様子を示す縦断面の説明図である。 ポリスチレン膜のパターンの直径と親水性ポリマーの配置との関係を示す平面の説明図である。 従来の方法により円柱状の親水性ポリマーを配列させた様子を示す縦断面の説明図である。 相分離後のブロック共重合体から親水性ポリマーを選択的に除去した様子を示す縦断面の説明図である。 被処理膜がエッチング処理された様子を示す縦断面の説明図である。 中性層上に他の実施の形態にかかるレジストパターンが形成された様子を示す平面視の説明図である。 中性層上に他の実施の形態にかかるレジストパターンが形成された様子を示す平面視の説明図である。
以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態にかかる基板処理方法を実施する基板処理システム１の構成の概略を示す説明図である。図２及び図３は、各々基板処理システム１の内部構成の概略を模式的に示す、正面図と背面図である。本実施の形態における基板処理システム１は、例えば塗布現像処理システムであり、本実施の形態では、ウェハＷの上面に形成された被処理膜に所定のパターンを形成する場合を例にして説明する。
基板処理システム１は、図１に示すように複数枚のウェハＷを収容したカセットＣが搬入出されるカセットステーション１０と、ウェハＷに所定の処理を施す複数の各種処理装置を備えた処理ステーション１１と、処理ステーション１１に隣接する露光装置１２との間でウェハＷの受け渡しを行うインターフェイスステーション１３とを一体に接続した構成を有している。
カセットステーション１０には、カセット載置台２０が設けられている。カセット載置台２０には、基板処理システム１の外部に対してカセットＣを搬入出する際に、カセットＣを載置するカセット載置板２１が複数設けられている。
カセットステーション１０には、図１に示すようにＸ方向に延びる搬送路２２上を移動自在なウェハ搬送装置２３が設けられている。ウェハ搬送装置２３は、上下方向及び鉛直軸周り（θ方向）にも移動自在であり、各カセット載置板２１上のカセットＣと、後述する処理ステーション１１の第３のブロックＧ３の受け渡し装置との間でウェハＷを搬送できる。
処理ステーション１１には、各種装置を備えた複数例えば４つのブロックＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４が設けられている。例えば処理ステーション１１の正面側（図１のＸ方向負方向側）には、第１のブロックＧ１が設けられ、処理ステーション１１の背面側（図１のＸ方向正方向側）には、第２のブロックＧ２が設けられている。また、処理ステーション１１のカセットステーション１０側（図１のＹ方向負方向側）には、第３のブロックＧ３が設けられ、処理ステーション１１のインターフェイスステーション１３側（図１のＹ方向正方向側）には、第４のブロックＧ４が設けられている。
例えば第１のブロックＧ１には、図２に示すように複数の液処理装置、例えばウェハＷを現像処理する現像装置３０、ウェハＷ上に有機溶剤を供給する、ポリマー除去装置としての有機溶剤供給装置３１、ウェハＷ上に反射防止膜を形成する反射防止膜形成装置３２、ウェハＷ上に中性剤を塗布して中性層を形成する中性層形成装置３３、ウェハＷ上にレジスト液を塗布してレジスト膜を形成するレジスト塗布装置３４、ウェハＷ上に疎水性の塗布液を塗布して疎水性の塗布膜を形成する塗布膜形成装置３５、ウェハＷ上にレジスト膜の除去液を供給してレジスト膜を除去するレジスト除去装置３６、ウェハＷ上にブロック共重合体を塗布するブロック共重合体塗布装置３７が下から順に重ねられている。
例えば現像装置３０、有機溶剤供給装置３１、反射防止膜形成装置３２、中性層形成装置３３、レジスト塗布装置３４、塗布膜形成装置３５、レジスト除去装置３６、ブロック共重合体塗布装置３７は、それぞれ水平方向に３つ並べて配置されている。なお、これら液処理装置の数や配置は、任意に選択できる。
また、これら液処理装置では、例えばウェハＷ上に所定の塗布液を塗布するスピンコーティングが行われる。スピンコーティングでは、例えば塗布ノズルからウェハＷ上に塗布液を吐出すると共に、ウェハＷを回転させて、塗布液をウェハＷの表面に拡散させる。
なお、ブロック共重合体塗布装置３７でウェハＷ上に塗布されるブロック共重合体は第１のモノマーと第２のモノマーが直鎖状に重合した、第１のポリマー（第１のモノマーの重合体）と第２のポリマー（第２のモノマーの重合体）とを有する高分子（共重合体）である。第１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、第２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約２０％〜４０％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約８０％〜６０％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の共重合体を溶剤により溶液状としたものである。
また、中性層形成装置３３でウェハＷ上に形成される中性層は、親水性ポリマーと疎水性ポリマーに対して中間の親和性を有する。本実施の形態では、中性剤として例えばポリメタクリル酸メチルとポリスチレンとのランダム共重合体や交互共重合体が用いられる。以下において、「中性」という場合は、このように親水性ポリマーと疎水性ポリマーに対して中間の親和性を有することを意味する。
例えば第２のブロックＧ２には、図３に示すようにウェハＷの熱処理を行う熱処理装置４０、ウェハＷに対して紫外線を照射する紫外線照射装置４１、ウェハＷを疎水化処理するアドヒージョン装置４２、ウェハＷの外周部を露光する周辺露光装置４３、ブロック共重合体塗布装置３７でウェハＷ上に塗布されたブロック共重合体を親水性ポリマーと疎水性ポリマーに相分離させるポリマー分離装置４４が上下方向と水平方向に並べて設けられている。熱処理装置４０は、ウェハＷを載置して加熱する熱板と、ウェハＷを載置して冷却する冷却板を有し、加熱処理と冷却処理の両方を行うことができる。なお、ポリマー分離装置４４もウェハＷに対して熱処理を施す装置であり、その構成は熱処理装置４０と同様である。紫外線照射装置４１は、ウェハＷを載置する載置台と、載置台上のウェハＷに対して、例えば波長が１７２ｎｍの紫外線を照射する紫外線照射部を有している。熱処理装置４０、紫外線照射装置４１、アドヒージョン装置４２、周辺露光装置４３、ポリマー分離装置４４の数や配置は、任意に選択できる。
例えば第３のブロックＧ３には、複数の受け渡し装置５０、５１、５２、５３、５４、５５、５６が下から順に設けられている。また、第４のブロックＧ４には、複数の受け渡し装置６０、６１、６２が下から順に設けられている。
図１に示すように第１のブロックＧ１〜第４のブロックＧ４に囲まれた領域には、ウェハ搬送領域Ｄが形成されている。ウェハ搬送領域Ｄには、例えばＹ方向、Ｘ方向、θ方向及び上下方向に移動自在な搬送アームを有する、ウェハ搬送装置７０が複数配置されている。ウェハ搬送装置７０は、ウェハ搬送領域Ｄ内を移動し、周囲の第１のブロックＧ１、第２のブロックＧ２、第３のブロックＧ３及び第４のブロックＧ４内の所定の装置にウェハＷを搬送できる。
また、ウェハ搬送領域Ｄには、第３のブロックＧ３と第４のブロックＧ４との間で直線的にウェハＷを搬送するシャトル搬送装置８０が設けられている。
シャトル搬送装置８０は、例えばＹ方向に直線的に移動自在になっている。シャトル搬送装置８０は、ウェハＷを支持した状態でＹ方向に移動し、第３のブロックＧ３の受け渡し装置５２と第４のブロックＧ４の受け渡し装置６２との間でウェハＷを搬送できる。
図１に示すように第３のブロックＧ３のＸ方向正方向側の隣には、ウェハ搬送装置１００が設けられている。ウェハ搬送装置１００は、例えばＸ方向、θ方向及び上下方向に移動自在な搬送アームを有している。ウェハ搬送装置１００は、ウェハＷを支持した状態で上下に移動して、第３のブロックＧ３内の各受け渡し装置にウェハＷを搬送できる。
インターフェイスステーション１３には、ウェハ搬送装置１１０と受け渡し装置１１１が設けられている。ウェハ搬送装置１１０は、例えばＹ方向、θ方向及び上下方向に移動自在な搬送アームを有している。ウェハ搬送装置１１０は、例えば搬送アームにウェハＷを支持して、第４のブロックＧ４内の各受け渡し装置、受け渡し装置１１１及び露光装置１２との間でウェハＷを搬送できる。
以上の基板処理システム１には、図１に示すように制御部３００が設けられている。制御部３００は、例えばコンピュータであり、プログラム格納部（図示せず）を有している。プログラム格納部には、基板処理システム１におけるウェハＷの処理を制御するプログラムが格納されている。また、プログラム格納部には、上述の各種処理装置や搬送装置などの駆動系の動作を制御して、基板処理システム１におけるウェハ処理を実現させるためのプログラムも格納されている。なお、前記プログラムは、例えばコンピュータ読み取り可能なハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルデスク（ＭＯ）、メモリーカードなどのコンピュータに読み取り可能な記憶媒体Ｈに記録されていたものであって、その記憶媒体から制御部３００にインストールされたものであってもよい。
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４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。
先ず、複数のウェハＷを収納したカセットＣが、基板処理システム１のカセットステーション１０に搬入され、ウェハ搬送装置２３によりカセットＣ内の各ウェハＷが順次処理ステーション１１の受け渡し装置５３に搬送される。
次にウェハＷは、熱処理装置４０に搬送されて温度調節された後、反射防止膜形成装置３２に搬送され、図５に示すようにウェハＷ上に反射防止膜４００が形成される（図４の工程Ｓ１）。なお、本実施の形態におけるウェハＷには、既述の通り予め被処理膜ＥがウェハＷの上面に形成されており、反射防止膜４００はこの被処理膜Ｅの上面に形成される。その後ウェハＷは、熱処理装置４０に搬送され、加熱され、温度調節される。
次にウェハＷは、中性層形成装置３３に搬送され、ウェハＷの反射防止膜４００上に中性剤が塗布されて、図５に示すように中性層４０１が形成される（中性層形成工程。図４の工程Ｓ２）。その後ウェハＷは、熱処理装置４０に搬送され、加熱され、温度調節される。
次にウェハＷは、アドヒージョン装置４２に搬送され、アドヒージョン処理される。その後ウェハＷは、レジスト塗布装置３４に搬送され、ウェハＷの中性層４０１上にレジスト液が塗布されて、図５に示すようにレジスト膜４０２が形成される。その後ウェハＷは、熱処理装置４０に搬送されて、プリベーク処理される。その後ウェハＷは、周辺露光装置４３に搬送され、周辺露光処理される。
次にウェハＷは、インターフェイスステーション１３のウェハ搬送装置１１０によって露光装置１２に搬送され、露光処理される。その後ウェハＷは、熱処理装置４０に搬送され、露光後ベーク処理される。その後ウェハＷは、現像装置３０に搬送され、現像処理される。現像終了後、ウェハＷは、熱処理装置４０に搬送され、ポストベーク処理される。こうして、図６、図７に示すようにウェハＷの中性層４０１上にレジスト膜４０２による所定のレジストパターン４０３が形成される（図４の工程Ｓ３）。本実施の形態におけるレジストパターン４０３は、直径Ｑの円形状のホール部４０３ａが、平面視において六方最密構造に対応する位置に並んだパターンである。即ち、各ホール部４０３ａの中心間の距離（図６のピッチＰ）は同一であり、隣り合う３つのホール部４０３ａは正三角形状に配置されている。本実施の形態におけるピッチＰは、例えば約８０ｎｍである。なお、ホール部４０３ａの直径ＱはピッチＰの概ね０．４倍〜０．７５倍程度に設定されており、本実施の形態では、概ねピッチＰの０．７５倍の６０ｎｍである。このホール部４０３ａの直径Ｑの設定根拠については後述する。
次にウェハＷは、塗布膜形成装置３５に搬送される。塗布膜形成装置３５では、レジストパターン４０３が形成されたウェハＷ上に塗布液が供給される。塗布液としては、疎水性を有する、換言すれば、ブロック共重合体中の親水性ポリマーと疎水性ポリマーのうち、疎水性ポリマーとのエネルギー差が小さなものが用いられる。なお、本実施の形態において、塗布膜形成装置３５で塗布される塗布液は、例えばポリスチレンを溶媒により溶液状としたものである。これにより、図８に示すように、レジストパターン４０３上に疎水性の塗布膜として、ポリスチレン膜４０４が形成される（図４の工程Ｓ４）。なお、図８では、図７に示す５箇所のホール部４０３ａのうち、２箇所のホール部４０３ａを拡大して描図している。
次にウェハＷは、レジスト除去装置３６に搬送される。レジスト除去装置３６では、レジストの除去液がウェハＷ上に供給され、レジスト膜４０２によるレジストパターン４０３が除去される。レジストの除去液としては、例えば有機アミンと極性溶剤の混合溶液が用いられる。レジストパターン４０３が除去されると、レジストパターン４０３のホール部４０３ａに形成されていたポリスチレン膜４０４が中性層４０１上に残る。その結果、図９に示すように、ウェハＷの中性層４０１上にポリスチレン膜４０４により、レジストパターン４０３のホール部４０３ａと同じ直径Ｑ、ピッチＰで円形状のパターンが形成される（塗布膜パターン形成工程。図４の工程Ｓ５）。したがって、ポリスチレン膜４０４による円形状のパターンは、レジストパターン４０３のホール部４０３ａと同様に、隣り合うポリスチレン膜４０４間のピッチＰが均一な三角形状に配列した状態となる。
次にウェハＷは、ブロック共重合体塗布装置３７に搬送される。ブロック共重合体塗布装置３７では、図１０に示すように、ウェハＷ上にブロック共重合体４１０が塗布される（ブロック共重合体塗布工程。図４の工程Ｓ６）。
次にウェハＷは、ポリマー分離装置４４に搬送され、所定の温度で熱処理が行われる。これにより、ウェハＷ上のブロック共重合体４１０が、親水性ポリマーと疎水性ポリマーに相分離される（ポリマー分離工程。図４の工程Ｓ７）。ここで、上述したように、ブロック共重合体４１０において親水性ポリマーの分子量の比率は２０％〜４０％であり、疎水性ポリマーの分子量の比率は８０％〜６０％である。そうすると、図１１に示すように、円柱形状の親水性ポリマー４１１が等間隔に配列し、親水性ポリマー４１１の周りを疎水性ポリマー４１２が取り囲むように相分離する。この際、中性層４０１上にポリスチレン膜４０４が形成されているので、相分離後の疎水性ポリマー４１２は、図１２に示すように、中性層４０１よりもエネルギー差の小さなポリスチレン膜４０４上に引き寄せられ、当該ポリスチレン膜４０４と接するように配列する。その一方で、ブロック共重合体４１０には２０％〜４０％の比率で親水性ポリマー４１１が存在するので、親水性ポリマー４１１は、エネルギー的により安定した位置に配列する。その結果、図１２に示すように、親水性ポリマー４１１は、円形状のポリスチレン膜４０４の中心と対応する位置に配列する。この際、親水性ポリマー４１１はポリスチレン膜４０４とのエネルギー差が大きいため、親水性ポリマー４１１とポリスチレン膜４０４との間には隙間Ｚが形成される場合がある。なお、図１１、図１２では、便宜上、円形状のポリスチレン膜４０４の中心と対応する位置に配列する親水性ポリマーの符号を「４１１ａ」、それ以外の親水性ポリマーの符号を「４１１ｂ」としている。また、以下では、符号「４１１ａ」の親水性ポリマーを第１の親水性ポリマーと、符号「４１１ｂ」の親水性ポリマーを第２の親水性ポリマーという。
また、円形状のポリスチレン膜４０４以外の領域においても第２の親水性ポリマー４１１ｂが配列するが、この場合もエネルギー的に安定した位置に配列するため、結果として、図１１、図１２に示すように、隣り合う円形状のポリスチレン膜４０４の中間の位置に配列する。換言すれば、円形状のポリスチレン膜４０４上の各第１の親水性ポリマー４１１ａの間の位置に配列する。この際、隣り合う第１の親水性ポリマー４１１ａと第２の親水性ポリマー４１１ｂの間のピッチＬ０は、ポリスチレン膜４０４間のピッチＰの半分となる。その結果、平面視において六方最密構造に対応する位置に、ポリスチレン膜４０４パターンのピッチＰの半分のピッチＬ０で、第１の親水性ポリマー４１１ａ及び第２の親水性ポリマー４１１ｂのパターンが配列する。
なお、ピッチＬ０や第１の親水性ポリマー４１１ａ及び第２の親水性ポリマー４１１ｂの直径は、ブロック共重合体４１０を構成する親水性ポリマー４１１と疎水性ポリマー４１２との間の相互作用パラメータであるχ（カイ）パラメータや、各ポリマーの分子量により定まる。したがって、ポリスチレン膜４０４パターンのピッチＰ、即ち、レジストパターン４０３のホール部４０３ａのピッチＰについては、予め行われる試験により求められるピッチＬ０に基づいて定められる。換言すれば、所望のピッチＬ０が得られるようにブロック共重合体４１０における親水性ポリマー４１１と疎水性ポリマー４１２の比率を決定し、その上で、この所望のピッチＬ０に基づいてピッチＰを決定する。
次に、レジストパターン４０３のホール部４０３ａの直径Ｑ、即ちポリスチレン膜４０４による円形状のパターンの直径Ｑの設定について説明する。既述の通り、ブロック共重合体４１０を相分離させると、ポリスチレン膜４０４の上面にはエネルギー差の小さな疎水性ポリマー４１２が配列し、エネルギー差の大きな親水性ポリマー４１１は、極力ポリスチレン膜４０４と接しない位置に配列する。そのため、直径Ｑを過大に設定すると、主に第２の親水性ポリマー４１１ｂの配置に影響が生じる。第２の親水性ポリマー４１１ｂの配置への影響について、図１３を用いて具体的に説明する。
既述の通り、第２の親水性ポリマー４１１ｂは、ポリスチレン膜４０４の中心上に位置する各第１の親水性ポリマー４１１ａの中間の位置に配列する。かかる場合、隣り合う各第１の親水性ポリマー４１１ａと距離が等しくなる位置としては、その範囲を３つの第１の親水性ポリマー４１１ａに限定すると、図１３に示すように、各第１の親水性ポリマー４１１ａを結んだ直線の中点Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３の他に、３つの第１の親水性ポリマー４１１ａの重心Ｂの位置があげられる。そして通常は、エネルギー的に安定した中点Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３の位置に第２の親水性ポリマー４１１ｂが配列する。しかしながら、例えば図１３に破線の円で示すように、ポリスチレン膜４０４のパターンの直径Ｑが、平面視において中点Ｋ１、Ｋ３に位置する第２の親水性ポリマー４１１ｂと重複するように設定されていると、第２の親水性ポリマー４１１ｂにとっては中点Ｋ１、Ｋ３はエネルギー的に安定した位置ではなくなる。そうすると、第２の親水性ポリマー４１１ｂは、エネルギー差を小さくするために、中点Ｋ１、Ｋ３に配列するのではなく重心Ｂの位置に配列する。その結果、親水性ポリマー４１１は、例えば各中点Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３に第２の親水性ポリマー４１１ｂが配列した図１１に示す場合と比較して、任意の方向に３０度回転し、且つ、各親水性ポリマー４１１のピッチＬ０が２√３／３倍となる位置に配列する。
したがって、第２の親水性ポリマー４１１ｂの半径がＲである場合、ポリスチレン膜４０４のパターンの直径Ｑを２（Ｌ０−Ｒ）以下とすることで、各中点Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３に第２の親水性ポリマー４１１ｂを配列させ、それにより配列後の各親水性ポリマー４１１のピッチをＬ０とすることができる。その一方で、配列後の各親水性ポリマー４１１のピッチをＬ０の２√３／３倍としたい場合は、このＬ０の２√３／３倍のピッチをＬ１とすると、ポリスチレン膜４０４のパターンの直径Ｑを２（Ｌ０−Ｒ）より大きく２（Ｌ１−Ｒ）以下とすればよい。つまり、直径Ｑの設定値により、各親水性ポリマー４１１を六方最密構造に対応する位置に配列させつつ、そのピッチをピッチＬ０とピッチＬ１の間で変化させることができる。
なお、各親水性ポリマー４１１間の所望のピッチがＬ０である場合、上述の通りポリスチレン膜４０４のパターンの直径Ｑは、２（Ｌ０−Ｒ）以下とすることが好ましいが、本発明者らが鋭意調査した結果、ブロック共重合体４１０における親水性ポリマー４１１の分子量の比率は約２０％〜４０％である場合、安定的にピッチＬ０で各親水性ポリマー４１１を配列させるためには、ポリスチレン膜４０４のパターンの直径Ｑは、所望のピッチＬ０の１．５倍以下、ポリスチレン膜４０４のパターンのピッチＰを基準とすると、ピッチＰの０．７５倍以下とすることがより好ましいことが確認された。したがって、本実施の形態における直径Ｑは、では、ピッチＰの０．７５倍の６０ｎｍに設定されている。
なお、所望のピッチＬ０で親水性ポリマー４１１を配列させるという観点からは、ポリスチレン膜４０４のパターンの直径Ｑについては特に下限値を設ける必要はないが、本発明者らによれば、ポリスチレン膜４０４による円形状のパターンの直径Ｑを小さくするほど、図１２に示す、第１の親水性ポリマー４１１ａとポリスチレン膜４０４との間に形成される隙間Ｚの値が大きくなることが確認されている。そのため、疎水性ポリマー４１２をエッチングのマスクとして用いる観点からは、この隙間Ｚは極力小さいことが好ましい。そして本発明者らによれば、この隙間Ｚを所望の値以下とするには、直径Ｑを所望のピッチＬ０の概ね０．８倍以上、ポリスチレン膜４０４のパターンのピッチＰを基準とすると、ピッチＰの０．４倍以上とすることが好ましいことが確認されている。この結果から、ホールパターンを形成するためのエッチングマスクを疎水性ポリマー４１２により形成する場合には、直径Ｑは、親水性ポリマー４１１による円柱状のパターンの所望のピッチＬ０の概ね０．８倍〜１．５倍、またはピッチＰの０．４倍〜０．７５倍に設定することが好ましいといえる。したがって、本実施の形態のように、所望のピッチＬ０が４０ｎｍである場合、直径Ｑは概ね３２ｎｍ〜６０ｎｍ程度であればよく、概ね３０ｎｍ程度のプロセスマージンを有している。
その一方、特許文献１に開示されるように、親水性ポリマー４１１を配列させるためのガイドとして親水性の塗布膜による円形状のパターンを用いた場合、既述のようにパターンの直径Ｑに対するプロセスマージンが非常に小さい。具体的には、図１４に示すように、親水性の塗布膜４２０によりガイドを形成した場合、相分離後の第１の親水性ポリマー４１１ａはエネルギー差の小さな塗布膜４２０と接するように配列するため、直径Ｑが所望の親水性ポリマー４１１の直径よりも大きな場合は、下に向かって直径が広がる円錐台形状となってしまう。そして、直径Ｑが過大である場合、第１の親水性ポリマー４１１ａが疎水性ポリマー４１２の上面に露出しない、略円錐台形状となってしまう。かかる場合、疎水性ポリマー４１２をマスクとしたエッチングにおいて、所望の寸法で被処理膜Ｅを加工することができない。したがって、直径Ｑは相分離後の円柱状の親水性ポリマー４１１の直径と概ね同じかそれ以下とする必要がある。しかしながら、一般に、レジストパターン４０３の寸法（ＣＤ：Ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）には５ｎｍ程度の避けがたい誤差が存在するが、親水性ポリマー４１１の直径は概ね２０ｎｍ〜３０ｎｍ程度であるため、親水性ポリマー４１１の直径に対しては、この誤差が無視できないほど大きい。そのため、塗布膜４２０を形成する際、直径Ｑに対するプロセスマージンがほとんど無く、親水性ポリマー４１１の直径に合せて塗布膜４２０の直径Ｑを制御することは極めて困難となる。このプロセスマージンの差が、本実施の形態において、第１の親水性ポリマー４１１ａを配列させるためのガイドとして、ポリスチレン膜４０４を用いる理由である。
ポリマー分離装置４４でブロック共重合体４１０を相分離させた後、ウェハＷは、紫外線照射装置４１に搬送される。紫外線照射装置４１では、ウェハＷに紫外線を照射することで、親水性ポリマー４１１であるポリメタクリル酸メチルの結合鎖を切断すると共に、疎水性ポリマー４１２であるポリスチレンを架橋反応させる（図４の工程Ｓ８）。
次にウェハＷは、有機溶剤供給装置３１に搬送される。有機溶剤供給装置３１では、ウェハＷに極性を有する有機溶剤（極性有機溶剤）が供給される。極性有機溶剤としては、例えばＩＰＡ（イソプロピルアルコール）などが用いられる。これにより、紫外線照射で結合鎖が切断された親水性ポリマー４１１が有機溶剤により溶解され、ウェハＷから親水性ポリマー４１１が選択的に除去される（ポリマー除去工程。図４の工程Ｓ９）。その結果、図１５に示すように、疎水性ポリマー４１２によりホールパターン４３０が形成される。
その後ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって受け渡し装置５０に搬送され、
その後カセットステーション１０のウェハ搬送装置２３によって所定のカセット載置板２１のカセットＣに搬送される。
その後、カセットＣは基板処理システム１の外部に設けられたエッチング処理装置（図示せず）に搬送され、疎水性ポリマー４１２をマスクとして、中性層４０１、反射防止膜４００及び被処理膜Ｅがエッチング処理される。これにより、図１６に示すように、被処理膜Ｅにホールパターン４３０が転写される（図４の工程Ｓ１０）。なおエッチングの際、第１の親水性ポリマー４１１ａにより形成されたホールパターン４３０内には、疎水性ポリマー４１２及びポリスチレン膜４０４が残っているが、隙間Ｚやポリスチレン膜４０４の厚みを適切に調整することで、第２の親水性ポリマー４１１ｂに対応するホールパターン４３０と差のない加工を行うことができる。エッチング処理装置としては、例えばＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｃｈｉｎｇ）装置が用いられる。すなわち、エッチング処理装置では、反応性の気体（エッチングガス）やイオン、ラジカルによって、親水性ポリマーや反射防止膜といった被処理膜をエッチングするドライエッチングが行われる。
その後、ウェハＷが再度エッチング処理され、ウェハＷ上の疎水性ポリマー４１２や中性層４０１及び反射防止膜４００が除去される。その後、ウェハＷがエッチング処理装置から搬出されて一連のウェハ処理が終了する。
以上の実施の形態によれば、ウェハＷ上に、疎水性の膜であるポリスチレン膜４０４による円形状のパターンを形成し、次いでブロック共重合体４１０を塗布して、その後当該ブロック共重合体４１０を相分離させるので、ポリスチレン膜４０４による円形状のパターンの中心に対応する位置に、円柱状の第１の親水性ポリマー４１１ａが自律的に配列する。この際、ポリスチレン膜４０４のパターンの直径Ｑを２（Ｌ０−Ｒ）以下に設定することで、各第１の親水性ポリマー４１１ａの中間の位置には、第２の親水性ポリマー４１１ｂが自律的に配列する。その結果、親水性ポリマー４１１が、ウェハＷ上に形成した各ポリスチレン膜４０４のピッチＰの半分のピッチＬ０で、平面視において六方最密構造に対応する位置に配列する。したがって、円柱状の親水性ポリマー４１１の配置を制御するために親水性の膜を用いる場合と比較して、直径Ｑの寸法に非常に大きなプロセスマージンを確保しつつ、ウェハＷ上に所定のパターンを適切に形成することができる。
また、かかる方法によれば、ポリスチレン膜４０４による円形状のパターンの直径Ｑは、ブロック共重合体４１０の相分離後の親水性ポリマー４１１間の所望のピッチＬ０の０．８〜１．５倍としてもよい。
また、ポリスチレン膜４０４を第１の親水性ポリマー４１１ａのガイドとする場合、ポリスチレン膜４０４のパターンの直径Ｑの設定により、各第１の親水性ポリマー４１１ａの間に配列する第２の親水性ポリマー４１１ｂの配置を限定できるので、工程Ｓ７においてブロック共重合体４１０を相分離させる際に、速やかに第２の親水性ポリマー４１１ｂの配列が決定する。つまり、特許文献１のように、親水性の塗布膜４２０をガイドとして親水性ポリマー４１１を配列させる場合、先ず塗布膜４２０上に第１の親水性ポリマー４１１ａが配列した後、第１の親水性ポリマー４１１ａの間を埋めるように、第２の親水性ポリマー４１１ｂが配列する。これは、ブロック共重合体４１０と接するウェハＷ面に形成されている膜が、親水性の塗布膜４２０と中性層４０１である場合、エネルギー的な観点から、中性層４０１のいかなる位置にも第２の親水性ポリマー４１１ｂが配列することが可能なためである。したがって、第２の親水性ポリマー４１１ｂの配列が決定するには、先ず塗布膜４２０上に円柱状の第１の親水性ポリマー４１１ａが形成される必要がある。そのため、相分離のための熱処理に要する時間も長くなって、結果としてウェハ処理のスループットが低下してしまう。
それに対して、本実施の形態では、例えば図１３に示す、直径Ｑのポリスチレン膜４０４による円形状のパターンの内側には、エネルギー差の大きな第２の親水性ポリマー４１１ｂは配列しない。即ち、第２の親水性ポリマー４１１ｂは、自ずと各中点Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３または重心Ｂのいずれかの位置に配列する。そして、上述のとおり、直径Ｑを適切に設定することで、第２の親水性ポリマー４１１ｂの配置を中点Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３に誘導することが可能である。その結果、第２の親水性ポリマー４１１ｂの配列が速やかに決定され、それにより、相分離のための熱処理に要する時間を短縮し、結果としてウェハ処理のスループットを向上させることができる。
なお、以上の実施の形態では、親水性ポリマーの分子量の比率は約２０％〜４０％であったが、本発明者らによれば、第１の親水性ポリマー４１１ａとポリスチレン膜４０４との間に形成される隙間Ｚの値を所望の値とするという観点からは、ブロック共重合体４１０における親水性ポリマー４１１の分子量の比率を３２％〜３４％とし、疎水性ポリマー４１２の分子量の比率を６８％〜６６％とすることがより好ましいことが確認されている。具体的に説明すると、ポリスチレン膜４０４による円形状のパターンをガイドとする場合、相分離のためにブロック共重合体４１０を熱処理すると、親水性ポリマー４１１はポリスチレン膜４０４と接触せず且つエネルギー的に安定な位置である、ポリスチレン膜４０４の中心部上方に先ず移動する。即ち、図１２に示すように、疎水性ポリマー４１２の海の中に、第１の親水性ポリマー４１１ａの島が浮かんだような状態となる。その一方、中点Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３に第２の親水性ポリマー４１１ｂが配列すると、ポリスチレン膜４０４の中心部上方の第１の親水性ポリマー４１１ａは、隣り合う第２の親水性ポリマー４１１ｂとの間の距離が一定になるように（エネルギー的に安定するように）、第１の親水性ポリマー４１１ａの上面の直径は縮小し、全体として、略円柱形状に変化する。そして、第１の親水性ポリマー４１１ａの上面の直径が縮小しても、第１の親水性ポリマー４１１ａの島の体積は変化しないので、上面の直径が縮小した分はウェハＷの厚み方向の下向きに移動する。つまり、第１の親水性ポリマー４１１ａにおけるウェハＷの厚み方向の下向きへの移動の程度により、隙間Ｚの値が定まる。そして、第１の親水性ポリマー４１１ａの島の体積は、第１の親水性ポリマー４１１ａがウェハＷの厚み方向の下向きにどの程度移動するかを決定する要因の一つであり、また、この第１の親水性ポリマー４１１ａの島の体積は、ブロック共重合体４１０における親水性ポリマーの分子量の比率に依存する。したがって、ブロック共重合体４１０における親水性ポリマーの分子量の比率を調整することで隙間Ｚの値を調整することができ、本発明者らによれば、上述のとおり、３２％〜３４％とすることが好ましい。
また、隙間Ｚを決定する要因としては、ブロック共重合体４１０における親水性ポリマーの分子量の比率の他に、工程Ｓ６で形成されるブロック共重合体４１０の膜厚があげられるが、本発明者らによればこの膜厚は、親水性ポリマー４１１間の所望のピッチＬ０の概ね０．４〜０．６倍程度とすることが好ましいことが確認されている。
以上の実施の形態では、ガイドとして機能する円形状のポリスチレン膜４０４を正三角形状に配置したが、親水性ポリマー４１１を平面視において六方最密構造に対応する位置に配列させるにあたって、ポリスチレン膜４０４の配置は本実施の形態の内容に限定されない。例えば図１７に示すように、六方最密構造を構成する隣り合う７つの座標Ｕ１〜Ｕ７のうち、例えばその中心に位置するＵ７の座標のホール部４０３ａを欠損させることにより、座標Ｕ７にポリスチレン膜４０４が形成されない場合であっても、工程Ｓ７においてブロック共重合体４１０を相分離させると、図１１に示す場合と同様に、六方最密構造に対応する位置に所望のピッチＬ０で親水性ポリマー４１１が配列する。これは、ブロック共重合体４１０における親水性ポリマー４１１の分子量の比率を約２０％〜４０％とすることで、互いに隣り合う親水性ポリマー４１１は、等間隔の位置、即ちエネルギー的に安定した位置に自律的に相分離して配列するためである。
同様に、例えば図１７の座標Ｕ７が属する、Ｘ方向に並ぶホール部４０３ａの全部を欠損させて、例えば図１８に示すように、Ｙ方向に隣り合うホール部４０３ａ間のピッチを、Ｘ方向に隣り合うホール部４０３ａのピッチＰの√３倍に設定した矩形状のパターンに従ってポリスチレン膜４０４を形成しても、図１１に示す場合と同様に親水性ポリマー４１１が六方最密構造状に配列する。したがって、六方最密構造に対応する位置に所望のピッチＬ０で親水性ポリマー４１１を配列させるにあたっては、隣り合う最も近いホール部４０３ａとの間のピッチＰを、親水性ポリマー４１１の所望のピッチＬ０の２倍に設定し、且つ任意のホール部４０３ａを中心とした、半径がピッチＬ０の２√３倍の円周上に、少なくとも１つのホール部４０３ａが配置されるようにすればよい。
以上の実施の形態では、ホール部４０３ａを有するレジストパターン４０３を形成した後、レジストパターン４０３上にポリスチレン膜４０４を塗布し、その後レジストパターン４０３を除去することで中性層４０１上にポリスチレン膜４０４による円形状のパターンを形成したが、ポリスチレン膜４０４による円形状のパターンの形成方法は本実施の形態の内容に限定されるものではない。例えば、中性層４０１上にポリスチレン膜４０４を塗布し、次いでポリスチレン膜４０４上にレジストパターン４０３を形成し、このレジストパターン４０３をマスクとしてポリスチレン膜４０４をエッチングすることで、中性層４０１上にポリスチレン膜４０４によるパターンを形成してもよい。
以上の実施の形態では、ウェハＷ上の被処理膜Ｅに対してレジストパターン４０３を転写する場合を例に説明したが、例えばウェハＷに対してエッチングを施し、ウェハＷ上にボール状のパターンを転写する場合にも適用できる。
以上の実施の形態では、工程Ｓ５におけるレジストパターン４０３の除去、及び工程Ｓ９における親水性ポリマー４１１の除去は、いわゆるウェット処理により行ったが、レジストパターン４０３や親水性ポリマー４１１を除去する手法は本実施の形態に限定されるものではなく、例えば上述のドライエッチングなどを用いてもよい。即ち、レジスト除去装置３６やポリマー除去装置としての有機溶剤供給装置３１に代えて、ドライエッチングの装置を用いてもよい。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。本発明はこの例に限らず種々の態様を採りうるものである。本発明は、基板がウェハ以外のＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）、フォトマスク用のマスクレチクルなどの他の基板である場合にも適用できる。
本発明は、例えば親水性を有する親水性ポリマーと疎水性を有する疎水性ポリマーとを含むブロック共重合体を用いて、基板を処理する際に有用である。
１ 基板処理システム
３０ 現像装置
３１ 有機溶剤供給装置
３２ 反射防止膜形成装置
３３ 中性層形成装置
３４ レジスト塗布装置
３５ 塗布膜形成装置
３６ レジスト除去装置
３７ ブロック共重合体塗布装置
４０ 熱処理装置
４１ 紫外線照射装置
４２ アドヒージョン装置
４３ 周辺露光装置
４４ ポリマー分離装置
３００ 制御部
４００ 反射防止膜
４０１ 中性層
４０２ レジスト膜
４０３ レジストパターン
４０４ ポリスチレン膜
４１０ ブロック共重合体
４１１ 親水性ポリマー
４１２ 疎水性ポリマー
Ｗ ウェハ

Claims (8)

  1. 親水性ポリマーと疎水性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、
    前記基板上に中性層を形成する中性層形成工程と、
    前記中性層形成工程後の基板上の所定の位置に、疎水性の塗布膜により円形状のパターンを複数形成する塗布膜パターン形成工程と、
    前記塗布膜のパターンが形成された基板上に前記ブロック共重合体を塗布するブロック共重合体塗布工程と、
    前記のブロック共重合体を前記親水性ポリマーと前記疎水性ポリマーに相分離させるポリマー分離工程と、
    前記相分離したブロック共重合体から、前記親水性ポリマーを選択的に除去するポリマー除去工程を有し、
    前記ブロック共重合体における前記親水性ポリマーの分子量の比率は、前記ポリマー分離工程後に前記親水性ポリマーが平面視において六方最密構造に対応する位置に配列するように２０％〜４０％に調整され、
    前記ポリマー分離工程において、前記疎水性の塗布膜による円形状の各パターン上に円柱状の第１の親水性ポリマーをそれぞれ相分離させると共に、当該各第１の親水性ポリマーの間に、円柱状の第２の親水性ポリマーを相分離させて、前記第１の親水性ポリマーと前記第２の親水性ポリマーが平面視において六方最密構造に対応する位置に配列するように、前記疎水性の塗布膜による円形状のパターンの直径は、２（Ｌ０−Ｒ）以下に設定され、
    Ｌ０：隣り合う前記第１の親水性ポリマーと前記第２の親水性ポリマー間のピッチ
    Ｒ：前記第２の親水性ポリマーの半径
    前記ブロック共重合体における前記親水性ポリマーの分子量の比率は、３２％〜３４％であることを特徴とする、基板処理方法。
  2. 親水性ポリマーと疎水性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、
    前記基板上に中性層を形成する中性層形成工程と、
    前記中性層形成工程後の基板上の所定の位置に、疎水性の塗布膜により円形状のパターンを複数形成する塗布膜パターン形成工程と、
    前記塗布膜のパターンが形成された基板上に前記ブロック共重合体を塗布するブロック共重合体塗布工程と、
    前記のブロック共重合体を前記親水性ポリマーと前記疎水性ポリマーに相分離させるポリマー分離工程と、
    前記相分離したブロック共重合体から、前記親水性ポリマーを選択的に除去するポリマー除去工程を有し、
    前記ブロック共重合体における前記親水性ポリマーの分子量の比率は、前記ポリマー分離工程後に前記親水性ポリマーが平面視において六方最密構造に対応する位置に配列するように２０％〜４０％に調整され、
    前記塗布膜パターン形成工程において形成される円形状のパターンは、以下の（１）〜（３）基づいて定められ、
    （１）前記円形状のパターンの直径は、前記ポリマー分離工程後に配列する親水性ポリマー間の所望のピッチの０．８〜１．５倍である
    （２）隣り合う最も近い前記円形状のパターン間の距離は、前記所望のピッチの２倍である
    （３）前記円形状のパターンを中心とした、半径が前記所望のピッチの２√３倍の円周上に、少なくとも１つの前記円形状のパターンが配置される
    前記ブロック共重合体における前記親水性ポリマーの分子量の比率は、３２％〜３４％であることを特徴とする、基板処理方法。
  3. 親水性ポリマーと疎水性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、
    前記基板上に中性層を形成する中性層形成工程と、
    前記中性層形成工程後の基板上の所定の位置に、疎水性の塗布膜により円形状のパターンを複数形成する塗布膜パターン形成工程と、
    前記塗布膜のパターンが形成された基板上に前記ブロック共重合体を塗布するブロック共重合体塗布工程と、
    前記のブロック共重合体を前記親水性ポリマーと前記疎水性ポリマーに相分離させるポリマー分離工程と、
    前記相分離したブロック共重合体から、前記親水性ポリマーを選択的に除去するポリマー除去工程を有し、
    前記ブロック共重合体における前記親水性ポリマーの分子量の比率は、前記ポリマー分離工程後に前記親水性ポリマーが平面視において六方最密構造に対応する位置に配列するように２０％〜４０％に調整され、
    前記塗布膜パターン形成工程において形成される円形状のパターンは、前記ポリマー分離工程後に配列する親水性ポリマー間の所望のピッチの２倍のピッチを有する正三角形状に配置され、
    前記ブロック共重合体における前記親水性ポリマーの分子量の比率は、３２％〜３４％であることを特徴とする、基板処理方法。
  4. 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１〜３のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  5. 前記疎水性の塗布膜は、ポリスチレン膜であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  6. 請求項１〜５のいずれか一項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ように、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。
  7. 請求項６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。
  8. 親水性ポリマーと疎水性ポリマーとを含むブロック共重合体を用いて、基板を処理する基板処理システムであって、
    基板上にレジスト膜を塗布するレジスト塗布装置と、
    円形状のパターンの直径を設定して当該円形状のパターンを露光する露光処理後の、基板上のレジスト膜を現像してレジストパターンを形成する現像処理装置と、
    前記レジストパターン形成後の基板に対して疎水性の塗布膜を形成する塗布膜形成装置と、
    前記塗布膜形成後の基板から前記レジストパターンを除去するレジスト除去装置と、
    前記レジストパターン除去後の基板に対してブロック共重合体を塗布するブロック共重合体塗布装置と、
    前記のブロック共重合体を前記親水性ポリマーと前記疎水性ポリマーに相分離させるポリマー分離装置と、
    前記相分離したブロック共重合体から、前記親水性ポリマーを選択的に除去するポリマー除去装置を有し、
    前記ブロック共重合体における前記親水性ポリマーの分子量の比率は、前記ポリマー分離装置での相分離後に前記親水性ポリマーが平面視において六方最密構造に対応する位置に配列するように２０％〜４０％に調整され、
    前記ポリマー分離装置において、前記疎水性の塗布膜による円形状の各パターン上に円柱状の第１の親水性ポリマーをそれぞれ相分離させると共に、当該各第１の親水性ポリマーの間に、円柱状の第２の親水性ポリマーを相分離させて、前記第１の親水性ポリマーと前記第２の親水性ポリマーが平面視において六方最密構造に対応する位置に配列するように、前記疎水性の塗布膜による円形状のパターンの直径は、２（Ｌ０−Ｒ）以下に設定され、
    Ｌ０：隣り合う前記第１の親水性ポリマーと前記第２の親水性ポリマー間のピッチ
    Ｒ：前記第２の親水性ポリマーの半径
    前記ブロック共重合体における前記親水性ポリマーの分子量の比率は、３２％〜３４％であることを特徴とする、基板処理システム。
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