KR20160088961A - 패턴 형성 방법 및 가열 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 상에 패턴을 형성하는데 있어서, 적어도 2개의 중합체를 포함하는 블록 공중합체의 막을 기판에 형성하고, 당해 블록 공중합체의 막을 용제 증기 분위기 하에서 가열하여, 블록 공중합체를 상분리시키고, 상분리된 블록 공중합체의 막 중 하나의 중합체를 제거하도록 했으므로, 블록 공중합체의 중합체 유동화를 촉진해서 상분리를 촉진시킬 수 있다.

Description

패턴 형성 방법 및 가열 장치{PATTERN FORMING METHOD AND HEATING APPARATUS}
본 발명은 자기 조직적(DSA) 리소그래피 기술에 관한 것으로, 이 기술을 이용하는 패턴 형성 방법 및 가열 장치에 관한 것이다.
블록 공중합체가 자기 조직적으로 배열하는 성질을 이용한 자기 조직적 리소그래피 기술의 실용화가 검토되고 있다(예를 들어, 특허문헌 1 및 2, 및 비특허문헌 1). 자기 조직적 리소그래피 기술에 있어서는, 먼저, 예를 들어 A 중합체쇄와 B 중합체쇄를 포함하는 블록 공중합체의 용액이 기판에 도포되고, 블록 공중합체에 의한 박막이 형성된다.
이어서, 기판을 가열하면, 박막 중에서 서로 랜덤하게 고용되어 있던 A 중합체쇄와 B 중합체쇄가 상분리되어, 규칙적으로 배열되는 A 중합체 영역과 B 중합체 영역이 형성된다.
블록 공중합체의 상분리는, 가열에 의해 A 중합체 및 B 중합체가 유동화하여, A 중합체끼리가 모이고, B 중합체끼리가 모이는 것에 의해 실현된다.
일본 특허 공개 제2005-29779호 공보 일본 특허 공개 제2007-125699호 공보
K. W. Guarini, et al., "Optimization of Diblock Copolymer Thin Film Self Assembly", Advanced Materials, 2002, 14, No. 18, September 16, pp. 1290-1294. (p.1290, ll.31-51)
블록 공중합체의 박막이 형성된 기판을 가열하여, 블록 공중합체를 상분리시켜서 A 중합체 영역과 B 중합체 영역을 형성할 때, 일반적으로 가열 온도가 높을수록, 또한 가열 시간이 길수록, 확실하게 상분리가 발생한다. 그러나, 가열 온도가 너무 높을 경우에는 A 중합체 및 B 중합체의 용매가 증발하여, 각각이 유동화하기 어려워지거나, A 중합체 및/또는 B 중합체가 증발해버린다는 문제가 있다. 또한, 가열 시간을 길게 하면, 제조 스루풋이 저하한다는 문제도 발생한다.
본 발명은 상기의 사정을 감안하여, 블록 공중합체의 중합체 유동화를 촉진함으로써, 상분리의 촉진을 가능하게 하는 패턴 형성 방법 및 가열 장치를 제공한다.
본 발명의 제1 형태에 의하면, 본 발명은 기판 상에 패턴을 형성하는 패턴 형성 방법으로서, 적어도 2개의 중합체를 포함하는 블록 공중합체의 막을 기판에 형성하는 스텝과, 상기 블록 공중합체의 막을 용제 증기 분위기 하에서 가열하여, 상기 블록 공중합체를 상분리시키는 스텝과, 상분리된 상기 블록 공중합체의 막 중 하나의 중합체를 제거하는 스텝을 포함한다.
본 발명의 제2 형태에 의하면, 본 발명은 기판을 가열하는 가열 장치로서, 용기 내에 배치되고, 블록 공중합체의 막이 형성되는 기판이 적재되는 적재대와, 상기 적재대에 내장되고, 당해 적재대에 적재되는 상기 기판을 가열하는 가열부와, 상기 용기 내에, 용제의 증기를 포함하는 기체를 공급하는 용제 증기 공급부와, 상기 용기 내의 상기 기체를 배기하는 배기부를 포함한다.
본 발명에 따르면, 블록 공중합체의 중합체의 유동화를 촉진함으로써, 상분리의 촉진을 가능하게 하는 패턴 형성 방법 및 가열 장치가 제공된다.
도 1의 (a) 내지 도 1의 (e)는 본 발명의 실시 형태에 의한 패턴 형성 방법을 공정마다 설명하는 설명도이다.
도 2의 (a) 내지 도 2의 (c)는 각각 본 발명의 실시 형태에 의한 패턴 형성 방법을 따라서 형성한 패턴의 표면상이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태에 의한 가열 장치의 개략 구성도이다.
이하, 첨부의 도면을 참조하면서, 본 발명의 한정적이지 않은 예시의 실시 형태에 대해서 설명한다. 첨부의 전체 도면 중, 동일 또는, 대응하는 부재 또는 부품에 대해서는, 동일 또는 대응하는 참조 부호를 붙이고, 중복하는 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 의한 패턴 형성 방법에 의해 처리되는 기판(예를 들어 반도체 웨이퍼)의 각 스텝에 있어서의 일부 단면을 도시한다.
먼저, 예를 들어 스핀 도포법에 의해, 기판으로서의 반도체 웨이퍼(이하, 간단히 웨이퍼)(W) 상에 폴리스티렌(PS)-폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 블록 공중합체(이하, PS-b-PMMA)를 유기 용매에 용해한 용액(이하, 도포액이라고도 함)을 도포하면, 도 1의 (a)에 도시한 바와 같이, PS-b-PMMA의 막(21)이 형성된다. 이 막(21)에 있어서는, PS 중합체와 PMMA 중합체가 서로 랜덤하게 혼합되어 있다.
계속해서, 도 1의 (b)에 도시한 바와 같이, PS-b-PMMA의 막(21)이 형성된 웨이퍼(W)를 가열 장치(F) 내에 반입하고, 핫 플레이트(HP) 상에 적재한다. 핫 플레이트(HP)에 의해, 용제 증기 분위기 하에서 소정의 온도로 웨이퍼(W)를 가열하면, 웨이퍼(W) 상의 막(21) 내에서 PS-b-PMMA로 상분리가 발생한다. 상분리에 의해 PS 중합체 영역(DS)과 PMMA 중합체 영역(DM)이 교대로 배열하게 된다. 또한, PS-b-PMMA의 PS 중합체 영역(DS)과 PMMA 중합체 영역(DM)을 소정의 패턴으로 배열시키기 위해서, 웨이퍼(W)의 표면에 가이드 패턴을 형성하는 것이 바람직하다.
여기서, 용제로는 PS 중합체와 PMMA 중합체가 용해 가능한 것이라면, 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 톨루엔, 아세톤, 에탄올, 메탄올 및 시클로헥사논 등을 사용할 수 있다. 또한, 예를 들어 아토마이저를 사용해서 용제를 분무화하고, 용제의 분무를 불활성 가스로 가열 장치(F) 내에 수송함으로써, 가열 장치(F) 내에 용제 증기 분위기를 생성할 수 있다. 또한, 가열중인 막(21)의 온도는, PS-b-PMMA의 유리 전이 온도보다 높은 것이 바람직하고, 예를 들어 약 150℃ 내지 약 350℃까지의 범위의 온도여도 좋다.
소정 시간 경과 후, 가열 장치(F) 내로의 용제 증기의 공급을 정지하고, 막(21)을 건조시키기 위해서, 불활성 가스(질소 가스, 아르곤 가스나 헬륨 가스 등의 희가스)의 분위기 하에서, PS-b-PMMA의 막(21)을 더욱 가열한다. 이에 의해, 막(21) 중의 용제(및 용매)가 증발한다. 또한, 건조 시의 막(21)의 온도는, 건조시에 PS 중합체 및 PMMA 중합체가 유동하지 않도록, 유리 전이 온도보다도 낮으면 바람직하다.
가열 종료 후, 도 1의 (c)에 모식적으로 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W) 상의 PS-b-PMMA의 막(21)에 대하여 아르곤(Ar)이나 헬륨(He) 등의 희가스나, 질소 가스 등의 불활성 가스의 분위기 하에서 자외광이 조사된다. 자외광은, 자외광 영역에 속하는 파장 성분을 갖고 있으면, 특별히 한정되지는 않지만, 예를 들어 200㎚ 이하의 파장 성분을 갖고 있는 것이 바람직하다. 또한, 자외광이 PMMA에 흡수될 수 있는 185㎚ 이하의 파장 성분을 포함하고 있는 것이 더욱 바람직하다. 파장 200㎚ 이하의 파장 성분을 갖는 자외광을 사용하는 경우, 광원(L)으로서, 파장 172㎚의 자외광을 발하는 Xe 엑시머 램프를 적절하게 사용할 수 있다.
PS-b-PMMA의 막(21)에 자외광이 조사되면, PS에 있어서는 가교 반응이 발생하기 때문에, PS가 유기 용제에 녹기 어려워지는 한편, PMMA에 있어서는 주쇄가 절단되기 때문에, PMMA가 유기 용제에 녹기 쉬워진다고 생각된다. 또한, 파장 172㎚의 자외광을 사용하는 경우, 그 조사 강도(도우즈량)는 약 180mJ 이하인 것이 바람직하다. 180mJ보다 큰 도우즈량으로 파장 172㎚의 자외광을 PS-b-PMMA의 막(21)에 조사하면, PS-b-PMMA의 막(21)에 대하여 후에 유기 용제를 공급할 때에 유기 용제가 PS 중합체 영역(DS)에 침투하기 쉬워지고, 그 결과, PS 중합체 영역(DS)이 팽윤하여, PMMA 중합체 영역(DM)이 제거되기 어려워지기 때문이다. 또한, 자외광의 도우즈량이 180mJ보다 큰 경우, PMMA 중합체 영역(DM)이 변질되어 응고될 우려가 있어, 유기 용제에 용해되기 어려워질 우려가 있다.
또한, 불활성 가스에 의해 웨이퍼(W) 주위의 분위기 중의 산소 농도는 저하되지만, 구체적으로는, 불활성 가스 분위기 중의 산소 농도는, 예를 들어 400ppm 이하이면 충분하다.
이어서, 도 1의 (d)에 도시한 바와 같이, PS-b-PMMA의 막(21)에 대하여 유기 용제(OS)가 공급된다. 유기 용제(OS)에 의해, 막(21) 중의 PMMA 중합체 영역(DM)이 녹고, PS 중합체 영역(DS)이 웨이퍼(W)의 표면 상에 남는다. 여기서, 유기 용제(OS)로는, 예를 들어 이소프로필알코올(I㎩)을 적절하게 사용할 수 있다.
소정 시간이 경과한 후, 웨이퍼(W)의 표면을 건조시키면, 도 1의 (e)에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(W)의 표면 상에 PS 중합체 영역(DS)에 의한 패턴이 얻어진다.
상술한 본 실시 형태에 의한 패턴 형성 방법에 의하면, PS-b-PMMA의 막(21)의 가열이 용제 증기 분위기 하에서 행해지기 때문에, 가열중인 막(21)에 용제가 흡수될 수 있다. 이로 인해, 막(21)에 잔존하는 용매가 가열중에 증발해도, 흡수된 용제에 의해 막(21) 중의 PS 중합체 및 PMMA 중합체의 (용매 및 용제에 대한) 농도가 저하되는 것이 억제된다. 따라서, PS 중합체 및 PMMA 중합체의 유동성이 유지되어, 상분리가 용이화될 수 있다. 따라서, PS-b-PMMA의 유동화를 촉진함으로써, 상분리를 촉진하는 것이 가능하게 된다.
또한, 예를 들어 대기 분위기 하에서 막(21)을 가열하는 경우에는, 막(21)에 잔존하는 용매가 증발하여, PS 중합체 및 PMMA 중합체의 유동성이 상실되어버릴 우려가 있기 때문에, 가열 온도는, 예를 들어 약 150℃ 정도 이하로 할 수밖에 없다. 이 정도로 낮은 온도에서는 상분리에 시간이 걸리고, 스루풋이 저하되어버린다. 이에 반해, 본 실시 형태의 패턴 형성 방법에 의하면, 용제 증기 분위기 하에서 막(21)을 가열하기 때문에, 가열 온도를 높게 할 수 있다. 이에 의해, 상분리를 더욱 촉진하는 것이 가능하게 된다.
이어서, 상술한 패턴 형성 방법에 따라서 형성한 PS 중합체 영역(DS)에 의한 패턴을 형성한 결과에 대해서 도 2를 참조하면서 설명한다.
도 2의 (a) 및 도 2의 (b)는 PS-b-PMMA를 사용해서 형성한 패턴의 상면을 촬상한 주사형 전자 현미경(SEM)상이다. 구체적으로는, 도 1의 (e)에 도시하는 PS 중합체 영역(DS)을 포함하는 패턴의 상면을 나타내고 있다. 또한, 이 패턴을 형성했을 때에는, 가이드 패턴을 사용하지 않았기 때문에, 지문 형상의 패턴으로 되어 있다.
또한, 도 2의 (a)에 도시하는 패턴은, PS-b-PMMA의 막(21)을 가열할 때에[도 1의 (b)], 웨이퍼(W) 주위의 분위기는 톨루엔 증기 분위기로 하였다. 이때의 톨루엔 분압은 약 15Torr로 했다(이 분압의 톨루엔과 질소 가스에 의해 상압). 또한, 도 2의 (b)에 도시하는 패턴에 있어서도, PS-b-PMMA의 막(21)을 가열할 때에 웨이퍼(W)의 주위 분위기는 톨루엔 증기 분위기로 하였다. 이때의 톨루엔 분압은 약 30Torr로 하였다. 또한, 도 2의 (c)는 비교를 위하여, 공기 중에서 대기압에서 웨이퍼(W)를 가열해서 형성한 패턴[PS 중합체 영역(DS)]을 도시하고 있다. 이들 SEM상을 비교하면, 톨루엔 증기의 분위기 하에서 웨이퍼(W)[및 막(21)]를 가열했을 경우에는, 단시간에 보다 명확한 패턴이 얻어지는 것을 알 수 있다. 이것은 PS-b-PMMA의 막(21) 중의 PS 중합체 및 PMMA 중합체의 유동성이, 공기만인 경우에 비해, 톨루엔 증기에 의해 향상했기 때문으로 생각된다.
이어서, 본 발명의 실시 형태에 의한 패턴 형성 방법을 실시하기에 적합한, 본 발명의 실시 형태에 의한 가열 장치에 대해서 설명한다. 도 3은 가열 장치의 개략 구성도이다.
도 3을 참조하면, 가열 장치(10)는 상단부 개구 및 저부를 갖는 원통 형상의 용기 본체(202)와, 이 용기 본체(202)의 상단부 개구를 덮는 덮개(203)를 구비하고 있다. 용기 본체(202)는 원환 형상을 갖는 프레임체(221)와, 프레임체(221)의 저부로부터 내측으로 연장되는 플렌지 형상의 저부(222)와, 저부(222)에 지지되는 웨이퍼 적재대(204)를 구비하고 있다. 웨이퍼 적재대(204)의 내부에는 가열부(204h)가 설치되고, 가열부(204h)에는 전원(204P)이 접속되어 있다. 이에 의해 웨이퍼 적재대(204) 상에 적재되는 웨이퍼(W)가 가열된다. 가열부(204h), 전원(204P) 및 온도조절기(도시하지 않음)에 의해, 웨이퍼 적재대(204)가 가열되고, 웨이퍼 적재대(204)에 적재되는 웨이퍼(W)가 가열된다.
웨이퍼 적재대(204)에는, 외부의 반송 수단(도시하지 않음)과의 사이에서 웨이퍼(W)의 전달을 행하기 위한 복수 개의 승강 핀(241)이 설치되어 있고, 이 승강 핀(241)은 승강 기구(242)에 의해 승강 가능하게 구성되어 있다. 도면 중의 참조 부호 243은 웨이퍼 적재대(204)의 이면에 설치된, 이 승강 기구(242)의 주위를 둘러싸는 커버체이다. 용기 본체(202)와 덮개(203)는 서로 상대적으로 승강 가능하게 구성되어 있다. 이 예에서는, 승강 기구(도시하지 않음)에 의해 덮개(203)가 용기 본체(202)와 접속되는 처리 위치와, 용기 본체(202)의 상방측에 위치하는 기판 반출입 위치 사이에서 승강 가능하다.
한편, 덮개(203)는 용기 본체(202)의 프레임체(221)의 상면에 덮개(203)의 주연부(231)가 O링 등의 시일 부재(202S)를 개재해서 적재되어 있다. 이에 의해, 용기 본체(202)의 상단부 개구가 덮개(203)에 의해 폐쇄된다. 그리고, 용기 본체(202)와 덮개(203)와의 사이에 처리실(220)이 구획되어 있다.
덮개(203)의 중앙부에는, 웨이퍼 적재대(204) 상에 적재되는 웨이퍼(W)에 대하여 용제 증기를 포함하는 기체(이하, 간단히 용제 증기라고 함)를 공급하기 위한 가스 공급로(233)가 관통되어 있다. 가스 공급로(233)에는, 후술하는 용제 증기 공급 기구(270)와 접속되는 배관(261)이 접속되어 있다. 또한, 배관(261)에는, 처리실(220)을 퍼지하는 질소 가스 공급원(도시하지 않음)이 접속되고, 퍼지 가스로서의 질소 가스를 처리실(220)에 공급할 수 있다.
가스 공급로(233)의 하단부의 하방에 정류판(234)이 배치되어 있다. 정류판(234)에는, 복수의 슬릿(또는 개구)(234S)이 형성되어 있다. 복수의 슬릿(234S)은, 가스 공급로(233)로부터 유출되는 용제 증기가 웨이퍼 적재대(204)를 향해서 흐르는 것을 허용하는 동시에, 정류판(234)의 상측[가스 공급로(233)측]의 공간과 하측[웨이퍼 적재대(204)측]의 공간 사이에 큰 압력차가 발생하도록 형성되어 있다. 이로 인해, 가스 공급로(233)를 통해서 처리실(220)에 공급된 용제 증기는, 정류판(234)의 상측에서 가로 방향으로, 즉 덮개(203)의 외주를 향하여 넓어지는 동시에, 슬릿(234S)을 통해서 웨이퍼(W)를 향해 흐른다. 따라서, 용제 증기는 거의 균일한 농도로 웨이퍼(W)에 대하여 공급될 수 있다.
또한, 덮개(203)의 상벽부(232)의 내부에는, 가스 공급로(233)가 형성된 중앙 영역 이외의 영역에 면 형상으로 연장되고, 예를 들어 링 형상의 평면 형상을 갖는 편평한 공동부(282)가 형성되어 있다. 이 공동부(282)에는, 덮개(203)의 외주측으로서, 웨이퍼 적재대(204) 상의 웨이퍼(W)보다도 외측에 있어서 상하 방향으로 연장되고, 처리실(220)에 개구되는 배기로(281)가 연결되어 있다. 또한, 공동부(282)에는, 예를 들어 덮개(203)의 중앙 근방 영역에서, 복수 개의(예를 들어 6개의) 배기관(283)이 접속되어 있다. 배기관(283)은 이젝터(275)에 접속되고, 이젝터(275)는 트랩 탱크(276)에 접속되어 있다. 또한, 도 3 중의 참조 부호(235)는 히터를 나타내고, 이 히터(235)에 의해 덮개(203)가 소정의 온도로 가열된다. 이에 의해 덮개(203)로의 용제 증기의 응결이 억제된다.
용제 증기 공급 기구(270)는 용제 탱크(271), 유량 제어기(272) 및 기화기(273)를 갖고 있다. 용제 탱크(271)의 내부에는 용제가 저류되고, 질소 가스 공급원(도시하지 않음)으로부터 질소 가스로 내부를 가압함으로써, 용제가 배관(274)으로 유출되고, 유량 제어기(272)에 의해 유량 제어 되어서 기화기(273)에 공급된다. 기화기(273)에서는 용제가 분무화되고, 질소 가스 공급원으로부터 공급되는 질소 가스와 함께 배관(274)을 통해서 배관(261)에 공급된다.
또한, 가열 장치(10)에는, 도 3에 도시한 바와 같이, 전원(204P), 용제 증기 공급 기구(270), 이젝터(275) 등의 가열 장치(10)를 구성하는 부품 또는 부재와, 도면 중의 일점쇄선으로 모식적으로 도시된 바와 같이 전기적으로 접속되는 제어부(300)가 설치되어 있다. 제어부(300)는, 예를 들어 컴퓨터를 포함하고, 도시하지 않은 프로그램 저장부를 갖고 있다. 이 프로그램 저장부에는, 블록 공중합체의 막이 형성된 웨이퍼를 용제 증기 분위기 하에서 가열하는 가열 공정[도 1의 (b) 참조]을 가열 장치(10)에 실행시키도록 명령이 짜여진 프로그램이 저장되어 있다. 제어부(300)는 이 프로그램에 기초하여, 전원(204P), 용제 증기 공급 기구(270), 이젝터(275) 등의 부품 또는 부재에 지령 신호를 출력하고, 전원(204P)으로부터 가열부(204h)에 공급되는 전력, 용제 증기 공급 기구(270)의 유량 제어기(272)나 기화기(273)에 의해 공급되는 용제 증기의 유량이나 농도, 및 처리실(220)로부터 이젝터(275)에 의해 배기되는 용제 증기를 포함하는 기체의 배기량 등을 제어한다. 프로그램은, 예를 들어 하드 디스크, 콤팩트 디스크, 마그네트 옵티컬 디스크 또는 메모리 카드 등의 기억 매체에 수납된 상태에서 프로그램 저장부에 저장된다.
이상의 구성에 의해, 용제 증기 공급 기구(270)에 의해 생성되는 용제 증기는 배관(261) 및 가스 공급로(233)를 통해서 처리실(220)에 공급되고, 정류판(234)에 의해 균일하게, 가열부(204h)에 의해 가열되는 웨이퍼(W)에 공급된다. 그 후, 용제 증기는 배기로(281), 공동부(282) 및 배기관(283)을 통해서, 이젝터(275)에 의해 배기된다. 이젝터(275)에 의해 배기된 기체는 트랩 탱크(276)에 이르고, 여기에서 기체 중의 용제 성분이 제거되어, 외부로 배기된다. 또한, 처리실(220) 내의 압력은, 공급하는 용제 증기의 공급량과 이젝터(275)에 의해 제어할 수 있고, 예를 들어 상압 또는 상압에 대하여 0㎩ 내지 30㎪의 압력(약정압)으로 유지하는 것이 바람직하다.
상술한 구성을 갖는 가열 장치(10)에 의하면, 용제 증기 분위기 하에서 웨이퍼(W)를 가열할 수 있다. 따라서, 블록 공중합체의 중합체 유동화를 촉진함으로써, 상분리를 촉진하는 것이 가능하게 된다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시 형태를 참조하면서 본 발명을 설명했지만, 본 발명은 상술한 실시 형태에 한정되지 않고, 특허 청구의 범위 내에 기재된 본 발명의 요지의 범위 내에 있어서, 여러 가지로 변형하고, 변경할 수 있다.
예를 들어, 블록 공중합체의 막을 용제 증기 분위기 하에서 가열할 때, 웨이퍼(W) 주위의 분위기 중 용제 증기(하기의 혼합 용제의 증기를 포함)의 농도를 점차 저하시켜도 좋다. 또한, 예를 들어 톨루엔, 아세톤, 에탄올, 메탄올 및 시클로헥사논 등 중 적어도 2개를 혼합한 혼합 용제에 의해, 용제 증기 분위기를 형성해도 좋다. 또한, 가열중에 PS-b-PMMA 블록 공중합체에 대한 용해도가 큰 톨루엔을 사용하고, 계속해서 용해도가 작은 아세톤을 사용해도 좋다. 이것에 의하면, 초기 단계에 있어서, PS 중합체 및 PMMA 중합체의 유동성을 크게 해서 조기에 상분리시키고, PS 중합체 및 PMMA 중합체가 각각 어느 정도까지 모인 후에 유동성을 낮게 함으로써, 원하는 패턴으로 배열하기 쉽게 하는 것이 가능하게 된다. 또한, 이것과 마찬가지의 효과는, 가열중의 온도를 저하시킴으로써도 얻을 수 있다. 예를 들어, 가열중의 온도를 약 300℃에서 약 100℃까지 스텝 형상으로 또는 점차적으로 저하시켜도 좋다.
또한, 가열 기간을, 용제의 종류에 따라 제1 내지 제3 기간으로 나누어도 좋다. 예를 들어 제1 기간은, 톨루엔만의 증기 분위기 하에서 블록 공중합체의 막을 가열하고, 제2 기간은, 톨루엔과 아세톤의 혼합 용제의 증기 분위기 하에서 블록 공중합체의 막을 가열하고, 제3 기간은, 아세톤만의 증기 분위기 하에서 블록 공중합체의 막을 가열해도 좋다. 또한, 제2 기간에 있어서는, 톨루엔과 아세톤의 혼합 용제 중의 톨루엔의 농도를 50%(아세톤의 농도도 50%)로 해도 좋다. 또한, 제2 기간에 있어서, 톨루엔의 농도를 100%에서 0%까지 변화시키는 동시에, 아세톤의 농도를 0%에서 100%까지 변화시켜도 좋다.
또한, 2 이상의 종류의 용제를 사용하는 경우에는, 그것들을 혼합한 혼합 용제를 용제 탱크(271)에 저류하는 대신, 용제에 대응하는 복수의 용제 증기 공급 기구(270)를 설치해도 좋다. 이 경우, 복수의 용제 증기 공급 기구(270)는 제어부(300)에 의해 제어될 수 있다. 이것에 의하면, 제어부(300)에 의해, 각 용제 증기 공급 기구(270)가 제어되고, 사용하는 용제의 변경이나, 용제 농도의 변경 등을 용이하게 행하는 것이 가능하게 된다.
또한, 상술한 실시 형태에 있어서는, 웨이퍼(W) 주위의 분위기는 톨루엔 증기와 질소 가스와의 혼합 기체 분위기였지만, 질소 가스 대신에 아르곤 가스나 헬륨 가스 등의 희가스나, 청정 공기를 사용해도 좋다.
또한, 상술한 실시 형태에 있어서는, 블록 공중합체로서 PS-b-PMMA를 예시했지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 폴리부타디엔-폴리디메틸실록산, 폴리부타디엔-4-비닐피리딘, 폴리부타디엔-메틸메타크릴레이트, 폴리부타디엔-폴리-t-부틸 메타크릴레이트, 폴리부타디엔-t-부틸아크릴레이트, 폴리-t-부틸메타크릴레이트-폴리-4-비닐피리딘, 폴리에틸렌-폴리메틸메타크릴레이트, 폴리-t-부틸메타크릴레이트-폴리-2-비닐피리딘, 폴리에틸렌-폴리-2-비닐피리딘, 폴리에틸렌-폴리-4-비닐피리딘, 폴리이소프렌-폴리-2-비닐피리딘, 폴리메틸메타크릴레이트-폴리스티렌, 폴리-t-부틸메타크릴레이트-폴리스티렌, 폴리메틸아크릴레이트-폴리스티렌, 폴리부타디엔-폴리스티렌, 폴리이소프렌-폴리스티렌, 폴리스티렌-폴리-2-비닐피리딘, 폴리스티렌-폴리-4-비닐피리딘, 폴리스티렌-폴리디메틸실록산, 폴리스티렌-폴리-N,N-디메틸아크릴아미드, 폴리부타디엔-폴리아크릴산 나트륨, 폴리부타디엔-폴리에틸렌옥시드, 폴리-t-부틸메타크릴레이트-폴리에틸렌옥시드, 폴리스티렌-폴리아크릴산, 폴리스티렌-폴리메타크릴산 등이 있다.
특히 폴리스티렌-폴리디메틸실록산(PS-b-PDMS)과 같이 유기 중합체와 무기 중합체에 의해 구성되는 블록 공중합체에 있어서는, 유동성이 낮기 때문에, 이러한 블록 공중합체를 사용하는 경우에는, 본 발명의 실시 형태를 적절하게 적용할 수 있다.
또한, 상술한 용제 증기 공급 기구(270)는 용제 탱크(271), 유량 제어기(272) 및 기화기(273) 대신에, 저류되는 용제를 캐리어 가스로 버블링함으로써 용제 증기를 생성하는 버블러 탱크와, 용제 증기를 포함하는 캐리어 가스의 유량을 제어하는 제어기를 가져도 좋다.
또한, 상술한 패턴 형성 방법에 있어서, 웨이퍼(W)를 가열하는 온도나, 가열 시간 등을 예시했지만, 이들에 한하지 않고, 예비 실험 등을 통해서 가열 온도나 가열 시간 등을 설정해도 좋은 것은 물론이다.
10: 가열 장치
204: 웨이퍼 적재대
204h: 가열부
234: 정류판
261: 배관
233: 가스 공급로
220: 처리실
234: 정류판
281: 배기로
282: 공동부
283: 배기관
270: 용제 증기 공급 기구
271: 용제 탱크
272: 유량 제어기
273: 기화기
275: 이젝터
276: 트랩 탱크
W: 웨이퍼

Claims (16)

  1. 기판 상에 패턴을 형성하는 패턴 형성 방법으로서,
    적어도 2개의 중합체를 포함하는 블록 공중합체의 막을 기판에 형성하는 스텝과,
    상기 블록 공중합체의 막을 용제 증기 분위기 하에서 가열하여, 상기 블록 공중합체를 상분리시키는 스텝과,
    상분리된 상기 블록 공중합체의 막 중 하나의 중합체를 제거하는 스텝을 갖는, 패턴 형성 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상분리시키는 스텝에 있어서, 상기 용제 증기 분위기 중의 용제 증기의 분압을 연속적으로 또는 단계적으로 저하시키는, 패턴 형성 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 상분리시키는 스텝에 있어서, 상기 용제 증기 분위기에 제1 용제의 증기와 제2 용제의 증기가 포함되는, 패턴 형성 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 용제의 증기의 분압과, 상기 제2 용제의 증기의 분압과의 비를 경시적으로 변화시키는, 패턴 형성 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 상분리시키는 스텝에 있어서, 상기 용제 증기 분위기 중의 용제 증기를 제3 용제의 증기로부터 제4 용제의 증기로 변경하는, 패턴 형성 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 상분리시키는 스텝에 있어서, 상기 블록 공중합체의 막을 가열하는 온도를 저하시키는, 패턴 형성 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 상분리시키는 스텝 후에, 상기 블록 공중합체의 막을 불활성 가스 분위기 하에서 가열하고, 상기 막을 건조시키는 스텝을 더 갖는, 패턴 형성 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 건조시키는 스텝에 있어서의 온도가 상기 상분리시키는 스텝에 있어서의 온도보다도 높은, 패턴 형성 방법.
  9. 기판을 가열하는 가열 장치로서,
    용기 내에 배치되고, 블록 공중합체의 막이 형성되는 기판이 적재되는 적재대와,
    상기 적재대에 내장되고, 당해 적재대에 적재되는 상기 기판을 가열하는 가열부와,
    용제의 증기를 포함하는 기체를 상기 용기 내에 공급하는 용제 증기 공급부와,
    상기 용기 내의 상기 기체를 배기하는 배기부를 갖는, 가열 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 용제 증기 공급부를 제어하고, 상기 용제의 증기를 포함하는 기체 중의 상기 용제의 증기의 분압을 연속적으로 또는 단계적으로 저하시키는 제어부를 더 갖는, 가열 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 용제의 증기가, 제1 용제의 증기와 제2 용제의 증기를 포함하는, 가열 장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 용제 증기 공급부가 제1 용제의 증기를 포함하는 기체를 상기 용기 내에 공급하고,
    제2 용제의 증기를 포함하는 기체를 상기 용기 내에 공급하는 추가의 용제 증기 공급부와,
    상기 용제 증기 공급부 및 상기 추가의 용제 증기 공급부를 제어하고, 상기 제1 용제의 증기의 분압과, 상기 제2 용제의 증기의 분압의 비를 경시적으로 변화시키는 제어부를 더 갖는, 가열 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제어부가, 상기 용제 증기 공급부 및 상기 추가의 용제 증기 공급부를 제어하고, 상기 용기 내에 공급되는 상기 용제의 증기를 포함하는 기체 중의 상기 용제의 증기를 제1 용제의 증기로부터 제2 용제의 증기로 변경하는, 가열 장치.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 가열부를 제어하고, 상기 블록 공중합체의 막을 가열하는 온도를 저하시키는 제어부를 더 갖는, 가열 장치.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 가열부는, 상기 기판 상의 상기 블록 공중합체의 막을 불활성 가스 분위기 하에서 가열하는, 가열 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 블록 공중합체의 막을 건조시킬 때의 온도가 상기 블록 공중합체의 막을 가열할 때의 온도보다도 높은, 가열 장치.
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