WO2013161605A1 - パターン形成方法、パターン形成装置、及び非一時的なコンピュータ読み取り可能な記憶媒体 - Google Patents

パターン形成方法、パターン形成装置、及び非一時的なコンピュータ読み取り可能な記憶媒体 Download PDF

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photoresist pattern
wafer
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村松　誠
北野　高広
忠利 冨田
啓士 田内
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東京エレクトロン株式会社
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    • B81C2201/0147—Film patterning
    • B81C2201/0149—Forming nanoscale microstructures using auto-arranging or self-assembling material

Definitions

  • the present invention relates to a self-organizing (DSA) lithography technique, a pattern forming method using the technique, a pattern forming apparatus, and a computer-readable storage medium storing a computer program for causing the pattern forming apparatus to perform the pattern forming method.
  • DSA self-organizing
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2012-099223 for which it applied to Japan on April 24, 2012, and uses the content here.
  • Such a regular arrangement is realized by the property that A polymers gather together and B polymers gather together by affinity.
  • the A polymer region and the B polymer region may not be stably arranged, and a desired pattern may not be obtained. Therefore, a guide pattern for guiding the A polymer and the B polymer is used to assist or accelerate the arrangement of the A polymer and the B polymer in a desired pattern.
  • a photoresist pattern may be used by a photolithography technique.
  • the irregularities may also be reflected in the block copolymer pattern.
  • the polymer that should not be adsorbed on the side surface of the photoresist pattern of the two polymers is adsorbed on the convex portion, for example, and the A polymer region and the B polymer Alternate arrangements with regions can also be hindered.
  • a photoresist pattern including a hole is formed as a guide pattern.
  • a cylinder-shaped portion along the inner surface of the hole is formed by one polymer, and a pillar-shaped portion that fills the hollow portion of the cylinder-shaped portion by the other polymer. Is formed.
  • a hole shrink is formed by one polymer constituting the cylinder-shaped portion (so-called hole shrink).
  • the present invention provides a pattern forming method, a pattern forming apparatus, and a computer-readable storage medium capable of prompting the different polymers constituting the block copolymer to be arranged in a desired pattern. To do.
  • a step of forming a photoresist film on a substrate, a step of patterning the photoresist film to form a photoresist pattern, and a surface of the photoresist pattern are smoothed Applying a block copolymer containing at least two kinds of polymers to the substrate on which the photoresist pattern is smoothed to form a film of the block copolymer; and the film is formed.
  • a pattern forming method including heating the substrate, irradiating the film with ultraviolet light, and dissolving one of the at least two kinds of polymers.
  • a photoresist is supplied to a substrate, a photoresist film forming part for forming a photoresist film on the substrate, and the exposed photoresist film is developed to form a photoresist pattern.
  • a film forming unit for forming the block copolymer film on the substrate a heating unit for heating the film; an ultraviolet light irradiation unit for irradiating the film heated by the heating unit with ultraviolet light;
  • a pattern forming apparatus comprising: a solvent supply unit configured to supply a solvent to the film irradiated with light and dissolve one of the at least two types of polymers. It is.
  • a pattern forming method a pattern forming apparatus, and a computer-readable storage medium capable of prompting the different polymers constituting the block copolymer to be arranged in a desired pattern.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining the pattern forming method according to the first embodiment of the present invention, following FIG. 1, where (e) shows a state in which the wafer is irradiated with light, and (f) shows a block copolymer on the wafer. (G) shows a state in which the block copolymer is phase-separated, and (h) shows a state in which the wafer is irradiated with ultraviolet rays.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the pattern forming method according to the first embodiment of the present invention, following FIG. 2, wherein (i) shows how an organic solvent is supplied to the block copolymer after phase separation; Shows the state in which the pattern of the polymer region is formed on the wafer.
  • FIG. 7 is a schematic top view showing the photoresist processing apparatus shown in FIG. 6. It is a perspective view which shows the solvent supply nozzle in the photoresist processing apparatus shown in FIG.
  • FIG. 6 It is a schematic side view which shows the liquid processing apparatus which can be used suitably when enforcing the pattern formation method by embodiment of this invention. It is a schematic side view which shows the ultraviolet light irradiation apparatus which can be used suitably when implementing the pattern formation method by embodiment of this invention. It is a schematic perspective view which shows the pattern formation apparatus in which the photoresist processing apparatus shown in FIG. 6, the liquid processing apparatus shown in FIG. 9, and the ultraviolet light irradiation apparatus shown in FIG. 10 are integrated. It is a schematic top view of the pattern formation apparatus shown in FIG. It is a schematic perspective view which shows the processing station of the pattern apparatus shown in FIG.
  • FIG. 1A to FIG. 3J are partial cross-sectional views at each step of a substrate (for example, a semiconductor wafer) processed by this pattern forming method.
  • 1B is a top view corresponding to FIG. 1B, and a cross-sectional view taken along the line II in FIG. 1B corresponds to FIG. Similar relationships exist between FIG. 1D and FIG. 1D and between FIG. 2E and FIG. 2E. *
  • a photoresist is applied to a semiconductor wafer W (hereinafter referred to as wafer W) to form a photoresist film PR.
  • wafer W semiconductor wafer W
  • a photoresist pattern P is obtained as shown in FIG.
  • the photoresist pattern P has a plurality of lines L extending substantially in parallel with a predetermined interval in a predetermined direction.
  • the photoresist pattern P functions as a guide pattern when forming a pattern made of a block copolymer (hereinafter sometimes referred to as BCP) described later.
  • BCP block copolymer
  • a normal spin coater heating device, exposure device, and developing device can be used.
  • the solvent gas SV is supplied to the wafer W on which the photoresist pattern P is formed, and the line L is exposed to the solvent gas SV (FIG. 1C).
  • the solvent gas is taken into the surface (side surface, upper surface) of the line L, and the surface of the line L dissolves and swells as schematically shown in FIG.
  • the solvent gas can be obtained by bubbling a solvent stored in a predetermined container with a carrier gas.
  • the solvent is not limited as long as it has solubility in the photoresist pattern P.
  • it may be acetone, propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), or N-methyl-2-pyrrolidinone (NMP). A mixture of these may also be used.
  • a rare gas such as helium (He) or argon (Ar) or an inert gas such as nitrogen gas can be used.
  • He helium
  • Ar argon
  • an inert gas such as nitrogen gas
  • the solvent evaporates from the swollen surface of the line L, as a result, the surface is contracted to cure.
  • the side surface of the line L has undulations as described above, when the surface of the line L absorbs solvent gas and swells, the surface tension generated in the swollen portion causes the undulations as shown in FIG. Smoothed.
  • the wafer W is heated, the swollen portion is cured while being smoothed, and therefore, the side surface of the line L is smoother than after the formation of the photoresist pattern P as shown in FIG. It has become.
  • DSA pattern forming step After the wafer W on which the photoresist pattern P is formed is cooled to room temperature (for example, about 23 ° C.), for example, a polystyrene (PS) -polymethyl methacrylate (PMMA) block copolymer (hereinafter, referred to as “DSA pattern forming step”).
  • a solution also referred to as a coating solution
  • PS-b-PMMA polystyrene
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • phase separation occurs in the PS-b-PMMA.
  • the hydrophilic PMMA polymer is preferentially adsorbed on the side surface of the line L of the photoresist pattern P, the PMMA polymer region DM made of the PMMA polymer and the PS polymer region made of the PS polymer from the line L. DSs are alternately arranged in this order.
  • the space between the lines L is equal to the sum of the width of the PMMA polymer region DM and the width of the PS polymer region DS, which is an integral multiple of the sum of the width of the PMMA polymer region DM, twice in the example shown in the figure. Is determined in advance. *
  • PS-b on the wafer W is schematically shown in FIG. 2H in an atmosphere of a rare gas such as argon (Ar) or helium (He) or an inert gas such as nitrogen gas.
  • -PMMA film 21 is irradiated with ultraviolet light UV.
  • the ultraviolet light UV is not particularly limited as long as it has a wavelength component belonging to the ultraviolet light region, but preferably has a wavelength component of 200 nm or less, for example. Further, it is more preferable that the ultraviolet light includes a wavelength component of 185 nm or less that can be absorbed by PMMA.
  • an Xe excimer lamp that emits ultraviolet light having a wavelength of 172 nm can be suitably used as the light source LS. *
  • the organic solvent OS is supplied to the PS-b-PMMA film 21.
  • the organic solvent OS for example, isopropyl alcohol (IPA) can be preferably used.
  • IPA isopropyl alcohol
  • the photoresist pattern P that functions as a guide pattern for the pattern DP by PS-b-PMMA is exposed to the solvent gas OS and swells, whereby the photoresist pattern P The undulations (irregularities) on the side surfaces of are smoothed.
  • the side surface of the line L of the photoresist pattern P is undulated, for example, the PS polymer that is difficult to adsorb on the side surface of the line L is adsorbed on the protruding portion, and the PMMA polymer region DM adsorbs on the side surface of the line L May be hindered.
  • the alternating arrangement of the PMMA polymer region DM and the PS polymer region DS may be prevented.
  • the side surface of the photoresist pattern P as the guide pattern is smoothed, so that the PMMA polymer having high affinity with the photoresist pattern P is formed on the side surface of the photoresist pattern P. Therefore, the PMMA polymer region DM and the PS polymer region DS can be alternately arranged more reliably.
  • a pattern forming method according to a second embodiment of the present invention will be described.
  • a photoresist pattern formation step in the pattern formation method according to the first embodiment is performed, and as shown in FIG. Is formed on the wafer W. As described above, the side surface of the line L has undulations.
  • the acidic solution AS is supplied to the wafer W on which the photoresist pattern P is formed.
  • a solution for forming an antireflection film can be given.
  • the line L of the photoresist pattern P is exposed to the acidic solution AS for a predetermined time, and the acidic solution AS is diffused into the line L.
  • a soluble layer is formed on the surface of the line L.
  • the heating of the wafer W here may be performed using a heating device such as a hot plate, or may be performed by light irradiation. *
  • the soluble layer is removed by spraying, for example, an alkaline solvent LS or a gas containing vapor of the alkaline solvent LS onto the photoresist pattern P on the wafer W. .
  • the line L becomes thinner by the soluble layer.
  • the acidic solution AS diffuses on the surface of the line L to form a soluble layer
  • the acidic solution AS can diffuse without reflecting the undulations on the side surface of the line L, so the soluble layer was removed.
  • the undulations are relaxed on the exposed surface of the line L. That is, by slimming, not only the line L becomes thin, but also the side surface of the line L is smoothed.
  • DSA pattern forming step Thereafter, when the same step as the DSA pattern forming step in the pattern forming method according to the first embodiment is performed, a pattern formed by the PS polymer region DS on the wafer W as shown in FIG. DP is formed.
  • a soluble layer is formed on the surface of the line L using an acidic solution, and the soluble layer is removed by spraying with an alkaline solvent, thereby slimming the line L. Since the side surface of the line L is smoothed by slimming, the same effect as the effect described in the first embodiment is exhibited. *
  • the space between the lines L after slimming is an integral multiple of the sum of the width of the PMMA polymer region DM and the width of the PS polymer region DS, twice in the illustrated example, and PMMA. It is determined in advance to be equal to the sum of the width of the polymer region DM.
  • the thickness of the soluble layer can be adjusted by conditions such as the time during which the line L is exposed to the acidic solution and the acidity of the acidic solution, the conditions can be determined by conducting a preliminary experiment or the like. preferable.
  • a solvent gas is supplied to the line L in the first embodiment to swell the surface of the line L and then supply an organic solvent onto the wafer W. It can also be performed by dissolving the swollen portion.
  • a stripping solution or the like can be used as the organic solvent.
  • the stripping solution or the like may be a liquid having solubility in the resist to be used, and specifically, may be a choline aqueous solution (trimethyl-2-hydroxyethylammonium hydroxide aqueous solution) or a KOH solution. Further, a developer may be used instead of the stripper. *
  • Photoresist pattern forming step and photoresist pattern smoothing step First, the photoresist pattern forming step and the photoresist pattern smoothing step in the first embodiment are performed, and as shown in FIG. A photoresist pattern P having lines L is formed on the wafer W. Here, the side surface of the line L is smoothed by the photoresist pattern smoothing step. *
  • DSA pattern forming step Thereafter, when the DSA pattern forming step in the pattern forming method according to the first embodiment is performed, a pattern DP by the PS polymer region DS is formed on the wafer W as shown in FIG.
  • the surface (side surface) of the line L of the photoresist pattern P is essentially hydrophilic, but nevertheless a polymer that is easily adsorbed to a hydrophobic surface, that is, a polymer having a high affinity with hydrophobicity. It may be adsorbed.
  • the surface of the line L can be reliably hydrophilized by the active oxygen generated by the ultraviolet light. Therefore, when the PS-b-PMMA film 21 is heated in the DSA pattern forming step, the PMMA polymer in the film 21 is preferentially adsorbed on the side surface of the line L. That is, the PMMA polymer region is formed in contact with the side surface of the line L, and the PS polymer region is formed adjacent thereto. Therefore, the PMMA polymer regions and the PS polymer regions are more reliably arranged alternately.
  • the hydrophilicity of the photoresist pattern P is obtained by exposing the photoresist pattern P to a silane coupling agent solution (or a gas containing a silane coupling agent vapor) instead of ultraviolet light irradiation in an air atmosphere.
  • silane coupling agents include 1-propanol, 2-butanol, isobutanol, tert-pentanol, ⁇ -methallyl alcohol, 3-methyl-3-pentanol, 1,2-dimethyl-2-propene-1- All or the like can be used.
  • the photo resist pattern P may be hydrophilized by depositing a silicon oxide film on the surface of the line L or applying a PMMA polymer to the surface of the line L. Even if a silicon oxide film is deposited on the upper surface of the line L and the upper surface of the underlying layer of the line L, in this embodiment, the upper surface of the wafer W, the PMMA polymer region is in contact with the side surface of the line L. Therefore, the PMMA polymer region and the PS polymer region are alternately arranged more reliably.
  • the base layer is the wafer W.
  • the photoresist processing apparatus 100 includes a cup 70 provided in a substantially central portion of the housing 100 a, a chuck 60 disposed in the cup 70, and a wafer held by the chuck 60.
  • a dispenser 77 for supplying a stripping solution or the like to the surface of W and a solvent supply nozzle 83 for supplying a solvent gas to the photoresist film on the wafer W are provided.
  • a transfer port 100 b that allows the wafer W to pass by an external transfer device (not shown) for loading and unloading the wafer W, and a shutter that opens and closes the transfer port 100 b. 100c. *
  • the cup 70 has an outer cup 70a, an inner cup 70b, and a base 70c.
  • the outer cup 70 a is supplied onto the wafer W, receives a stripping solution or the like that scatters due to the rotation of the wafer W, and the mist thereof, and discharges it outside the photoresist processing apparatus 100.
  • the inner cup 70b receives a stripping solution that rebounds from the outer cup 70a, a stripping solution that flows down from the wafer W, and the like.
  • the outer cup 70a and the inner cup 70b are disposed substantially concentrically by the base 70c.
  • a drain port 75a and an exhaust port 75b are provided at the bottom of the base 70c.
  • the drain port 75a is connected to a drain pipe (not shown) that discharges the stripping solution and the like, and discharges the stripping solution that flows down from the outer cup 70a and the inner cup 70b to the outside.
  • the end of the exhaust port 75b is connected to an exhaust system (not shown), whereby the inside of the cup 70 is exhausted. *
  • a chuck 60 that holds and rotates the wafer W is provided inside the cup 70.
  • the chuck 60 includes a wafer holding unit 60a that holds the wafer W and a support column 60b that supports the wafer holding unit 60a.
  • the wafer holding unit 60a is supported by the support column 60b so as to be substantially horizontal, has a flat upper surface, and has a diameter substantially the same as the diameter.
  • the wafer holding unit 60a is provided with a plurality of suction ports (not shown) opened on the upper surface, and the wafer W is held on the upper surface of the wafer holding unit 60a by sucking the wafer W through these suction ports.
  • the column 60 b of the chuck 60 is coupled to the drive unit 61.
  • the chuck 60 can be rotated by the driving unit 61 and can be moved up and down. As the chuck 60 moves up and down, the wafer W is transferred to and from a transfer device (not shown). *
  • a house 69 and a reflector 69R disposed above the lamp 69L in the lamp house 69 are provided.
  • a xenon flash lamp can be used as the lamp 69L.
  • the transmission window 69W is preferably made of, for example, quartz glass that transmits light emitted from the xenon flash lamp. *
  • the xenon flash lamp includes a glass tube in which xenon gas is sealed and electrodes are provided at both ends, a discharge capacitor connected in parallel to both electrodes, a trigger circuit provided in parallel with the glass tube and the discharge capacitor, a trigger It has a trigger electrode connected to the circuit via a transformer and provided close to the outer peripheral surface of the glass tube (both not shown).
  • a discharge capacitor When the discharge capacitor is charged and a voltage boosted to several thousand volts by the transformer is applied to the trigger electrode, dielectric breakdown occurs in the glass tube, and electrostatic energy is released from the discharge capacitor, and between the electrodes. Current flows instantaneously.
  • the xenon gas is heated by Joule heat at this time, and light is emitted. Since the electrostatic energy from the discharge capacitor is released in several milliseconds, light is emitted in a very short time, and the wafer W is heated by the light.
  • a rail 80 extending along the Y direction is provided on the ⁇ X direction side of the cup 70.
  • One end of the rail 80 is located on the ⁇ Y direction side of the cup 70, and the other end is located on the + Y direction side of the cup 70.
  • a drive unit 82 including a linear motor is reciprocally disposed, and an arm 81 is attached to the drive unit 82.
  • a solvent supply nozzle 83 as a nozzle for discharging solvent gas to the wafer W is attached to the tip of the arm 81. With such a configuration, the solvent supply nozzle 83 is driven by the drive unit 82 and can move so as to pass over the chuck 60.
  • the movement of the solvent supply nozzle 83 is controlled by a drive control unit 84 that controls the operation of the drive unit 82, and the drive control unit 84 moves the solvent supply nozzle 83 at a predetermined speed in the Y direction. Can do. *
  • the solvent supply nozzle 83 has an elongated shape extending in the X direction, and one end (attachment portion to the arm 81) of the solvent supply nozzle 83 is located on the ⁇ X direction side of the wafer holding portion 60a of the chuck 60, and the like. The end is located on the + X direction side of the wafer holding unit 60a. Further, as shown in FIG. 8, a discharge portion 85 is formed on the lower surface of the solvent supply nozzle 83 from one end to the other end in the longitudinal direction. A plurality of discharge ports 86 that open to the lower surface of the discharge unit 85 are formed in the discharge unit 85 along the longitudinal direction of the solvent supply nozzle 83.
  • These discharge ports 86 communicate with a conduit (not shown) inside the solvent supply nozzle 83, and this conduit communicates with a solvent supply pipe 88 connected to the upper portion of the solvent supply nozzle 83 as shown in FIG. is doing.
  • the solvent supply pipe 88 is connected to a solvent gas supply source 87 as shown in FIG.
  • the solvent supply nozzle 83 can introduce the solvent gas from the solvent gas supply source 87 from the solvent supply pipe 88 and can uniformly discharge the introduced solvent gas downward from the discharge port 86 on the lower surface.
  • the solvent gas supply source 87 includes, for example, a storage tank 90 that is connected to a solvent supply pipe 88 and stores a liquid solvent, and a carrier gas supply pipe 91 that supplies a carrier gas into the storage tank 90. ing.
  • a carrier gas By supplying a carrier gas into the liquid solvent in the storage tank 90 from the carrier gas supply pipe 91 and bubbling, the carrier gas containing the vapor of the solvent (hereinafter referred to as solvent gas) can be pumped into the solvent supply pipe 88. it can.
  • solvent gas is supplied to the solvent supply nozzle 83 through the solvent supply pipe 88.
  • the solvent supply pipe 88 is provided with a flow sensor 92 for detecting the flow rate of the solvent gas and a valve 93 for adjusting the flow rate.
  • the detection result detected by the flow rate sensor 92 is output to the flow rate control unit 94, and the flow rate control unit 94 adjusts the degree of opening and closing of the valve 93 based on the detection result, thereby supplying the solvent to the solvent supply nozzle 83.
  • the gas flow rate can be adjusted.
  • the dispenser 77 supplies a stripping solution or the like (second solvent) to the patterned photoresist film on the wafer W.
  • the dispenser 77 can be rotated by a drive unit (not shown), and can be arranged at a standby position indicated by a dotted line in FIG. 7 and a supply position indicated by a solid line.
  • the dispenser 77 and the drive unit have two internal conduits (not shown) from the lower end of the drive unit to the tip of the dispenser 77, and can discharge a stripping solution or the like through one internal conduit. Cleaning pure water or deionized water can be discharged through another internal conduit. With such a configuration, the dispenser 77 can selectively supply a peeling solution and pure water to the wafer W. *
  • the photoresist pattern smoothing process in the first embodiment can be performed by the following procedure.
  • a wafer W on which a photoresist pattern P is formed is carried into the housing 100 a through the transfer port 100 b and is held by the chuck 60.
  • the solvent supply nozzle 83 starts to move in the ⁇ Y direction as indicated by an arrow A in FIG.
  • the solvent supply nozzle 83 reaches the upper end of one end of the wafer holding unit 60a from the outside of the cup 70, for example, the exhaust of the cup 70 is temporarily stopped, and a solvent gas at a constant flow rate is discharged from the discharge port 86 from the solvent supply nozzle 83.
  • the solvent supply nozzle 83 moves to the other end side ( ⁇ Y direction) of the wafer W at a constant speed while discharging the solvent gas, whereby the photoresist pattern P on the wafer W is exposed to the solvent gas. It is.
  • the solvent supply nozzle 83 moves to above the ⁇ Y direction side end of the wafer holding portion 60a, it turns back and moves from the other end of the wafer W to one end (in the + Y direction).
  • the solvent supply nozzle 83 reciprocates on the wafer W, and the solvent gas is supplied to the surface of the photoresist pattern P on the wafer W as shown in FIG.
  • the solvent supply nozzle 83 finishes reciprocating the supply of the solvent gas is stopped and the exhaust of the cup 70 is resumed. *
  • the photoresist pattern P (line L) swells when exposed to the solvent gas, and is cured because the solvent gas evaporates from the swollen surface heated by the lamp 69L. Since it hardens after swelling, the side surface of the line L of the photoresist pattern P can be smoothed. That is, according to the photoresist processing apparatus 100, the same effect as that exhibited by the pattern forming method according to the first embodiment can be exhibited. *
  • a stripping solution or the like is supplied from the dispenser 77 onto the wafer W to dissolve the swollen portion of the surface of the line L of the photoresist pattern P, thereby forming the line L. Slimming is also possible.
  • the photoresist processing apparatus 100 can be modified such that an acidic solution can be discharged from the dispenser 77 and a gas containing an alkaline solvent can be sprayed from the solvent supply nozzle 83. According to this, an acidic solution can be discharged to the wafer W held on the chuck 60, the wafer W can be heated by the lamp 69L, and a gas containing an alkaline solvent can be sprayed onto the wafer W. That is, the photoresist pattern slimming process in the second embodiment can be performed in the photoresist processing apparatus 100. *
  • BCP block copolymer
  • the BCP film forming apparatus 310 has a housing 310C, and the spin chuck 2 that holds the wafer W rotatably in the housing 310C, and the spin chuck 2 A supply nozzle 5 that is movable along the surface of the held wafer W and that supplies (discharges) the coating solution of the block copolymer to the wafer W and surrounds the outer periphery of the wafer W held by the spin chuck 2. And a cup 6 that receives the coating liquid supplied to the surface of the wafer W from the nozzle 5 and scattered by the rotation of the wafer W.
  • a loading / unloading port (not shown) for the wafer W is provided on one side wall of the housing 310C, and this loading / unloading port can be opened and closed by a shutter (not shown). *
  • the cup 6 is formed in a cylindrical shape whose bottom surface is closed and whose top surface is open.
  • An exhaust port 6 a and a drain port 6 b are provided at the bottom of the cup 6.
  • An exhaust pipe 16 connected to an exhaust device (not shown) such as an exhaust pump is connected to the exhaust port 6a.
  • a drain pipe 170 connected to, for example, a factory drain section (not shown) is connected to the drain port 6b, and the coating liquid recovered by the cup 6 is discharged to the outside of the BCP film forming apparatus 310. . *
  • a servo motor 12 is connected to the spin chuck 2.
  • the servo motor 12 rotates the spin chuck 2 and the wafer W held by the spin chuck 2 at a predetermined rotation speed.
  • FIG. 9 shows two support pins 14.
  • the support pin 14 can be moved up and down through a through hole (not shown) formed in the bottom of the cup 6 by a lifting drive mechanism 15 such as a cylinder.
  • the support pins 14 can be projected to a position higher than the upper surface of the spin chuck 2 by the lift drive mechanism 15, and the wafer W can be transferred to the spin chuck 2.
  • the supply nozzle 5 is supported by a turning / lifting arm 210 that is disposed outside the cup 6 and is connected to a moving mechanism 20 having a horizontal turning and lifting function.
  • the moving mechanism 20 By the moving mechanism 20, the supply nozzle 5 can move between an outer position of the cup 6 (a position indicated by a dotted line) and a position above the center of the wafer W (a position indicated by a solid line).
  • the supply nozzle 5 is connected to a supply source 39 for storing, for example, a PS-b-PMMA solution (coating liquid) via a supply pipe 39L, and supplies the coating liquid from the supply source 39 to the wafer W. can do.
  • a PS-b-PMMA solution coating liquid
  • the coating liquid is supplied from the supply nozzle 5 to the wafer W held on the spin chuck 2, and the wafer W is rotated at a predetermined rotational speed.
  • a PS-b-PMMA film is formed on the wafer W. This film is subjected to heat treatment and ultraviolet light irradiation in an ultraviolet light irradiation apparatus described later.
  • BCP film processing apparatus An organic solvent is supplied to the PS-b-PMMA film that has been subjected to heat treatment and ultraviolet light irradiation, and the PMMA polymer region is dissolved.
  • a BCP film processing apparatus can be used to dissolve the PMMA polymer region.
  • an organic solvent such as IPA is stored in the supply source 39 in the BCP film forming apparatus 310, and the organic solvent can be supplied from the supply nozzle 5 to the wafer W. It has almost the same configuration as 310. For this reason, the overlapping description is omitted. *
  • a rinse liquid discharge nozzle 800 for supplying a rinse liquid toward the wafer W held by the spin chuck 2 may be provided outside the cup 6. Further, the rinsing liquid discharge nozzle 800 can be moved between the upper center of the wafer W and the standby portion 800a by a moving mechanism and a rotation / lifting arm (not shown) similarly to the supply nozzle 5.
  • the rinsing liquid discharge nozzle 800 is connected to a rinsing liquid supply source (not shown) via a rinsing liquid supply pipe (not shown). According to such a configuration, the organic solvent remaining on the wafer W can be rinsed with the rinse liquid supplied from the rinse liquid supply source.
  • the ultraviolet light irradiation apparatus 400 includes a wafer chamber 510 in which the wafer W is accommodated, and a light source chamber 520 that irradiates the wafer W accommodated in the wafer chamber 510 with ultraviolet light. Yes. *
  • the wafer chamber 510 includes a housing 53, a transmission window 54 that is provided on the ceiling of the housing 53 and can transmit ultraviolet light, and a susceptor 57 on which the wafer W is placed.
  • the transmission window 54 is made of, for example, quartz glass.
  • the susceptor 57 has a disk shape and has a heater 62 inside.
  • the heater 62 is connected to the temperature regulator 63, whereby the susceptor 57 is maintained at a predetermined temperature.
  • a plurality of (for example, three) support pins 58 that support the wafer W are provided on the upper surface of the susceptor 57.
  • the susceptor 57 has a diameter equal to or slightly larger than that of the wafer W, and is preferably formed of a thermal conductivity having a high thermal conductivity, such as silicon carbide (SiC) or aluminum.
  • the plurality of support pins 58 have a function of suppressing excessive heating of the wafer W and promoting cooling of the heated wafer W. For this reason, it is desirable that the support pins 58 be formed of a material having a high thermal conductivity of, for example, 100 W / (m ⁇ k) or more, for example, silicon carbide (SiC). In order to promote heat conduction from the wafer W to the susceptor 57, the number of support pins 58 is not limited to three, and a larger number of support pins 58 may be provided. *
  • a cooling water flow channel 55 a is formed inside the base plate 55. Then, cooling water is supplied from the cooling water supply device 610 to the flowing water passage 55a, and the entire base plate 55 is cooled to a predetermined temperature. Moreover, it is preferable that the support
  • the wafer chamber 510 is moved up and down through the base plate 55 and the susceptor 57 to support the wafer W from below when the wafer W is loaded and unloaded, and the lift pins 59 are moved up and down.
  • An elevating mechanism 600 is provided.
  • a loading / unloading port (not shown) for the wafer W is formed on one side wall of the housing 53, and the wafer W is loaded into the wafer chamber 510 through the wafer 53 and unloaded from the wafer chamber 510.
  • a shutter (not shown) is provided at the loading / unloading port, and the loading / unloading port is opened and closed by the shutter. It is preferable that the shutter can close the loading / unloading port in an airtight manner.
  • an inert gas introduction port 51 ⁇ / b> A is provided on the side wall of the housing 53, and an inert gas exhaust port 51 ⁇ / b> B is provided on the bottom of the housing 53.
  • An inert gas supply source 81 in which an inert gas is stored (filled) is connected to the inert gas introduction port 51A, and the inert gas supply source 81 passes through the inert gas introduction port 51A to the inside of the wafer chamber 510. Active gas is supplied.
  • the light source chamber 520 disposed above the wafer chamber 510 includes a light source LS that irradiates the wafer W in the wafer chamber 510 with ultraviolet light, and a power source 72 that supplies power to the light source LS.
  • the light source LS is accommodated in the housing 73.
  • An irradiation window 740 made of, for example, quartz glass is provided at the bottom of the housing 73 in order to transmit the ultraviolet light emitted from the light source LS to the wafer chamber 510.
  • Ultraviolet light from the light source LS is emitted toward the wafer chamber 510 through the irradiation window 740, and the ultraviolet light transmitted through the transmission window 54 of the wafer chamber 510 is irradiated onto the wafer W.
  • the PS-b-PMMA film formed on the wafer W by the BCP film forming apparatus 310 is heated and exposed as follows. That is, the wafer W on which the PS-b-PMMA film is formed is loaded into the wafer chamber 510, received by the lift pins 59, and supported by the support pins 58 on the susceptor 57. After the shutter is closed and the inside of the wafer chamber 510 is isolated from the external environment, when an inert gas such as nitrogen gas is supplied from the inert gas supply source 81 into the wafer chamber 510 for a predetermined time, the wafer chamber 510 remains in the wafer chamber 510. The air to be purged is purged. As a result, the inside of the wafer chamber 510 becomes an inert gas atmosphere.
  • an inert gas such as nitrogen gas
  • the wafer W supported by the support pins 58 is heated to a predetermined temperature by the heater 62 of the susceptor 57.
  • the heat of the wafer W is transmitted to the base plate 55 through the support pins 58 and the susceptor 57, and the wafer W is cooled to, for example, room temperature (about 23 ° C.). . *
  • the wafer W After the wafer W reaches about room temperature, power is supplied from the power source 72 to the light source LS, and ultraviolet light is emitted from the light source LS.
  • the ultraviolet light is irradiated on the surface of the wafer W under an inert gas atmosphere through the irradiation window 740 of the light source chamber 520 and the transmission window 54 of the wafer chamber 510. Since the dose required for exposure of the PS-b-PMMA film is determined by “illuminance ⁇ irradiation time”, it is preferable to determine the irradiation time according to the illuminance of the ultraviolet light through, for example, preliminary experiments. *
  • the wafer W is unloaded from the ultraviolet light irradiation apparatus 400 by a procedure reverse to that for loading the wafer W. Thereafter, the wafer W is transferred to a BCP film processing apparatus, where an organic solvent (for example, IPA) is supplied to the PS-b-PMMA film. As a result, the PMMA polymer region is dissolved, and a pattern DP constituted by the PS polymer region is obtained.
  • a pattern forming apparatus in which the above-described photoresist processing apparatus 100, BCP film forming apparatus 310, BCP film processing apparatus, and ultraviolet light irradiation apparatus 400 are incorporated will be described with reference to FIGS. FIG.
  • FIG. 11 is a schematic perspective view showing the pattern forming apparatus 10 according to the present embodiment
  • FIG. 12 is a schematic top view showing the pattern forming apparatus 10.
  • the pattern forming apparatus 10 has a cassette station S1, a processing station S2, and an interface station S3. *
  • a cassette stage 21 and a transfer arm 22 are provided on the cassette stage 21, a plurality (four in the illustrated example) of cassettes C that can accommodate a plurality of (for example, 25) wafers W are placed.
  • the direction in which the cassettes C are arranged is referred to as the X direction for the sake of convenience, and the direction orthogonal thereto is referred to as the Y direction. Since the transfer arm 22 transfers the wafer W between the cassette C on the cassette stage 21 and the processing station S2, the transfer arm 22 can move up and down, move in the X direction, expand and contract in the Y direction, and rotate around the vertical axis. It is configured. *
  • the processing station S2 is coupled to the cassette station S1 on the + Y direction side.
  • a coating unit 32 for coating a photoresist on the wafer W to form a photoresist film, and a developing unit 320 for developing the photoresist film exposed in the exposure apparatus 200 are provided. Is arranged. Further, the BCP film forming apparatus 310 and the ultraviolet light irradiation apparatus 400 are arranged in this order on the coating unit 32, and the photoresist processing apparatus 100 and the BCP film processing apparatus 311 are arranged on the developing unit 320. (FIG. 11). Referring to FIG.
  • a shelf unit R1 is disposed on the + X direction side with respect to the ultraviolet light irradiation device 400, and a shelf unit R2 is disposed on the + X direction side with respect to the BCP film processing device 311.
  • processing units corresponding to processing performed on the wafer are stacked as will be described later. *
  • a main transport mechanism MA is provided almost at the center of the processing station S ⁇ b> 2, and the main transport mechanism MA has an arm 71.
  • the arm 71 is a wafer for the coating unit 32, the developing unit 320, the BCP film forming apparatus 310, the photoresist processing apparatus 100, the ultraviolet light irradiation apparatus 400, the BCP film processing apparatus 311, and the processing units of the shelf units R1 and R2.
  • it is configured to be movable up and down, movable in the X and Y directions, and rotatable about the vertical axis.
  • the shelf unit R1 includes a heating unit 61 for heating the wafer W, a cooling unit 62 for cooling the wafer W, a hydrophobizing unit 63 for hydrophobizing the wafer surface, and a wafer W temporarily.
  • a pass unit 64 having a stage placed on the substrate and an alignment unit 65 for aligning the wafer W are arranged in the vertical direction.
  • a plurality of CHP units 66 for heating and then cooling the wafer W, a pass unit 67 having a stage on which the wafer W is temporarily placed, and the like are arranged in the vertical direction. Note that the types and arrangement of the units in the shelf units R1 and R2 are not limited to those shown in FIG. 12, and may be variously changed. *
  • the interface station S3 is coupled to the + Y direction side of the processing station S2, and the exposure apparatus 200 is coupled to the + Y direction side of the interface station S3.
  • a transport mechanism 76 (FIG. 12) is disposed at the interface station S3.
  • the transfer mechanism 76 can move up and down, move in the X direction, and expand and contract in the Y direction to load and unload the wafer W between the pass unit 67 (FIG. 13) of the shelf unit R2 in the processing station S2 and the exposure apparatus 200. It is possible to rotate around the vertical axis. *
  • the pattern forming apparatus 10 is provided with a control unit 101 for controlling the operation of the entire apparatus.
  • the control unit 101 includes a processor formed by a CPU (Central Processing Unit), an MPU (Micro Processing Unit), etc., and a process controller 101a that controls each component or member of the pattern forming apparatus 10, a user interface unit 101b, And a storage unit 101c.
  • a CPU Central Processing Unit
  • MPU Micro Processing Unit
  • the user interface unit 101 b includes a keyboard that is used by a process manager to input commands in order to manage the pattern forming apparatus 10, a display that displays an operation status of the pattern forming apparatus 10, and the like.
  • the storage unit 101c stores a recipe that stores a control program (software), processing condition data, and the like for realizing various processes executed by the pattern forming apparatus 10 under the control of the process controller 101a. Then, if necessary, an arbitrary recipe is called from the storage unit 101c according to an instruction from the user interface unit 101b and is executed by the process controller 101a, so that the pattern forming apparatus 10 performs a desired operation under the control of the process controller 101a. The function is executed to perform a desired process. In other words, the program controls the computer to cause the pattern forming apparatus 10 to function as means for executing the pattern forming method according to the above-described embodiment of the present invention, for example.
  • the program (and recipe such as processing condition data) is stored in a computer-readable program recording medium 101d (for example, a hard disk, a compact disk, a magneto-optical disk, a memory card, a flexible disk, etc.). It is installed in the storage unit 101c through an input / output (I / O) device (not shown). Or you may install in the memory
  • I / O input / output
  • the pattern forming methods according to the first to third embodiments are executed under the control of the control unit 101. Therefore, the effect similar to the effect exhibited in each of the first to third embodiments is exhibited by the pattern forming apparatus 10. *
  • the hydrophilic treatment for hydrophilizing the line L of the photoresist pattern P is performed.
  • a hydrophilic treatment may be performed.
  • an antireflection film may be formed on the wafer W before the photoresist film PR as shown in FIG. 1A is formed, and the photoresist film PR may be formed thereon. Good. *
  • the first to third embodiments have been described by taking the photoresist pattern P having the line L as the guide pattern, that is, the line and space pattern as an example, but the photoresist pattern including the hole is used as the guide pattern. Even if it is used, it is clear that the pattern formation by PS-b-PMMA can be promoted because the inner surface of the hole is smoothed and / or made hydrophilic. *
  • the hydrophilization of the surface of the line L of the photoresist pattern P has been described.
  • the surface of the line L may be hydrophobized.
  • Hydrophobization can be performed, for example, by exposing line L to a gas containing a solution of a hydrophobizing agent such as a silylating agent, or a vapor of the solvent.
  • a hydrophobizing agent such as a silylating agent
  • silylating agent for example, trimethylsilyldimethylamine (TMSDMA), dimethylsilyldimethylamine (DMSDMA), trimethylsilyldiethylamine (TMSDEA), hexamethylzinelazan (HMDS), or trimethylzinelazan (TMDS) can be used.
  • a polymer having high affinity with the hydrophobized surface (PS polymer in PS-b-PMMA) is preferentially adsorbed on the line L.
  • PS polymer in PS-b-PMMA a polymer having high affinity with the hydrophobized surface
  • the PS polymer region and the PMMA polymer region are alternately arranged from the side surface of the line L in this order.
  • a photoresist pattern including a hole is used as a guide pattern
  • a cylinder-shaped portion is formed along the inner surface of the hole by the PS polymer, and a pillar-shaped portion that fills the hollow portion of the cylinder-shaped portion is formed by the PMMA polymer. It is formed.
  • the PS polymer (cylinder shape part) is removed with an organic solvent such as IPA, the pillar shape part remains.
  • Such a pillar-shaped portion can be suitably used for forming a three-dimensional memory or a three-dimensional transistor.
  • PS-b-PMMA is exemplified as the block copolymer.
  • the present invention is not limited thereto, and examples thereof include polybutadiene-polydimethylsiloxane, polybutadiene-4-vinylpyridine, and polybutadiene-methyl methacrylate.
  • the organic solvent for dissolving the PMMA polymer region in the PS-b-PMMA film is not limited to IPA, and for example, a mixed solution of IPA and methyl isobutyl ketone (MIBK) or acetic acid may be used.
  • MIBK methyl isobutyl ketone
  • IPA an organic solvent. This is because the photoresist is difficult to dissolve in IPA.
  • the temperature of the organic solvent may be increased according to the organic solvent used.
  • IPA for example, it is preferable to raise the temperature to, for example, 40 ° C. to 60 ° C. By increasing the temperature, the solubility of the PMMA polymer region in the organic solvent can be increased.
  • the PMMA polymer region in the PS-b-PMMA film is not limited to dissolution by an organic solvent, and may be removed by dry etching using, for example, oxygen plasma.
  • the Xe excimer lamp that emits ultraviolet light having a wavelength of 172 nm is exemplified as the ultraviolet light source LS.
  • a low-pressure ultraviolet lamp low-pressure mercury lamp
  • a KrCl excimer lamp that emits single wavelength light having a wavelength of 222 nm may be used.
  • the light source LS may be configured by a lamp having a relatively broad emission spectrum from the far ultraviolet region to the vacuum ultraviolet region and a wavelength cut filter that shields a wavelength longer than, for example, about 230 nm.
  • photoresist processing device 69 lamp house 69L lamp 83 solvent supply nozzle 87 solvent gas supply source 310 BCP film forming device 5 supply nozzle 39 supply source 400 ultraviolet light irradiation device 510 wafer chamber 520 light source chamber 57 susceptor power source 58 L 10 Pattern forming device S1, Cassette station S2, Processing station S3 Interface station 32 Coating unit 320 Development unit 200 Exposure device 101 Control unit 101d Program recording medium

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Abstract

　ブロック共重合体によるパターンの形成に供するフォトレジストパターンを基板上に形成した後、このフォトレジストパターンに対し、酸性溶液を供給し、さらにアルカリ性溶液を供給することにより、フォトレジストパターンをスリミングかつ平滑化する。平滑化されたフォトレジストパターンが形成された基板に対してブロック共重合体溶液を塗布してブロック共重合体の膜を形成し、この膜を加熱する。

Description

[規則26に基づく補充 14.05.2013]　パターン形成方法、パターン形成装置、及び非一時的なコンピュータ読み取り可能な記憶媒体
本発明は、自己組織的（ＤＳＡ）リソグラフィー技術に関し、この技術を利用するパターン形成方法、パターン形成装置、及びパターン形成装置にパターン形成方法を実施させるコンピュータプログラムを格納するコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に関する。
　本願は、２０１２年４月２４日に日本に出願された特願２０１２－０９９２２３号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
ブロック共重合体が自己組織的に配列する性質を利用した自己組織的リソグラフィー技術の実用化が検討されている（例えば特許文献１及び２、並びに非特許文献１）。自己組織的リソグラフィー技術においては、まず、例えばＡポリマー鎖とＢポリマー鎖とを含むブロック共重合体の溶液が基板に塗布され、ブロック共重合体による薄膜が形成される。次に、基板を加熱すると、薄膜中で互いにランダムに固溶していたＡポリマー鎖とＢポリマー鎖とが相分離し、規則的に配列されるＡポリマー領域とＢポリマー領域とが形成される。　
このような規則的な配列は、親和力によってＡポリマーどうしが集まり、Ｂポリマーどうしが集まる性質により実現される。しかしながら、そのような性質に依存するだけでは、Ａポリマー領域とＢポリマー領域とが安定的に配列されず、所望のパターンが得られない場合がある。そこで、Ａポリマー及びＢポリマーが所望のパターンに配列するのを補助又は促進するため、Ａポリマー及びＢポリマーをガイドするガイドパターンが利用される。
特開２００５－２９７７９号公報 特開２００７－１２５６９９号公報
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)
ガイドパターンとして、フォトリソグラフィ技術によりフォトレジストパターンが用いられる場合がある。ここで、フォトレジストパターンの側面に凹凸があると、ブロック共重合体のパターンにも凹凸が反映される場合がある。また、フォトレジストパターンの側面の凹凸があると、例えば２つのポリマーのうちのフォトレジストパターンの側面には吸着し難いはずのポリマーが、例えば凸部に吸着してしまい、Ａポリマー領域とＢポリマー領域との交互配列が妨げられることにもなり得る。　
また、ブロック共重合体によりホールを形成する場合には、まずホールを含むフォトレジストパターンがガイドパターンとして形成される。次に、そのホールをブロック共重合体で埋め込み、加熱すると、一方のポリマーにより、ホールの内面に沿ったシリンダ形状部が形成され、他方のポリマーにより、シリンダ形状部の中空部を埋めるピラー形状部が形成される。ピラー形状部を除去すると、シリンダ形状部を構成する一方のポリマーよるホールが形成される（いわゆるホールシュリンク）。ここで、フォトレジストパターンのホール内面に凹凸があると、ブロック共重合体が相分離せずに、シリンダ形状部とピラー形状部とが形成されない場合がある。　
本発明は、上記の事情に照らし、ブロック共重合体を構成する異なるポリマーが所望のパターンに配列するのを促すことが可能なパターン形成方法、パターン形成装置、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を提供する。
本発明の第１の態様によれば、基板上にフォトレジスト膜を形成するステップと、前記フォトレジスト膜をパターンニングしてフォトレジストパターンを形成するステップと、前記フォトレジストパターンの表面を平滑化するステップと、前記フォトレジストパターンが平滑化された前記基板に、少なくとも２種類のポリマーを含むブロック共重合体を塗布し、ブロック共重合体による膜を形成するステップと、前記膜が形成された前記基板を加熱するステップと、前記膜に対して紫外光を照射するステップと、前記少なくとも２種類のポリマーの一方を溶解させるステップと、を含むパターン形成方法が提供される。　
本発明の第２の態様によれば、基板にフォトレジストを供給し、当該基板上にフォトレジスト膜を形成するフォトレジスト膜形成部と、露光された前記フォトレジスト膜を現像してフォトレジストパターンを形成する現像部と、前記フォトレジストパターンを平滑化するフォトレジスト処理部と、前記フォトレジストパターンが平滑化された前記基板に、少なくとも２種類のポリマーを含むブロック共重合体を供給し、当該基板上に前記ブロック共重合体の膜を形成する膜形成部と、前記膜を加熱する加熱部と、加熱部により加熱された前記膜に対して紫外光を照射する紫外光照射部と、紫外光が照射された前記膜に対して溶剤を供給して、前記少なくとも２種類のポリマーの一方を溶解させる溶剤供給部と、を備えるパターン形成装置が提供される。
　本発明の実施形態によれば、ブロック共重合体を構成する異なるポリマーが所望のパターンに配列するのを促すことが可能なパターン形成方法、パターン形成装置、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体が提供される。
本発明の第１の実施形態によるパターン形成方法を説明する説明図であり、（ａ）はフォトレジスト膜が形成されたウエハの縦断面の状態を、（ｂ）はフォトレジストパターンが形成されたウエハの縦断面の状態を、（ｃ）はフォトレジストパターンが形成されたウエハに溶剤気体を供給した状態を、（ｄ）は、レジストパターンの表面が膨潤した状態の縦断面を、（Ｂ）はフォトレジスト膜が形成されたウエハの上面図を、（Ｄ）はレジストパターンの表面が膨潤した状態の上面図を、それぞれ示したものである。 図１に引き続いて、本発明の第１の実施形態によるパターン形成方法を説明する説明図であり、（ｅ）はウエハに光を照射した状態を、（ｆ）はウエハにブロック共重合体の膜が形成された状態を、（ｇ）はブロック共重合体を相分離させた状態を、（ｈ）はウエハに紫外線を照射する様子を、それぞれ示したものである。 図２に引き続いて、本発明の第１の実施形態によるパターン形成方法を説明する説明図であり、（ｉ）は相分離後のブロック共重合体に有機溶剤を供給する様子を、（ｊ）はウエハ上にポリマー領域によるパターンを形成した状態を、それぞれ示したものである。 本発明の第２の実施形態によるパターン形成方法を説明する説明図であり、（ａ）はフォトレジストパターンが形成されたウエハの縦断面の状態を、（ｂ）はフォトレジストパターンが形成されたウエハに酸性溶液を供給した状態を、（ｃ）はフォトレジストパターンが形成されたウエハにアルカリ性の溶剤を供給した状態を、（ｄ）はウエハ上にポリマー領域によるパターンを形成した状態を、それぞれ示したものである。 本発明の第３の実施形態によるパターン形成方法を説明する説明図であり、（ａ）はフォトレジストパターンが形成されたウエハの縦断面の状態を、（ｂ）はウエハに紫外線を照射する様子を、（ｃ）はウエハ上にポリマー領域によるパターンを形成した状態を、それぞれ示したものである。 本発明の実施形態によるパターン形成方法を実施する際に好適に使用され得るフォトレジスト処理装置を示す概略側面図である。 図６に示すフォトレジスト処理装置を示す概略上面図である。 図６に示すフォトレジスト処理装置における溶剤供給ノズルを示す斜視図である。 本発明の実施形態によるパターン形成方法を実施する際に好適に使用され得る液処理装置を示す概略側面図である。 本発明の実施形態によるパターン形成方法を実施する際に好適に使用され得る紫外光照射装置を示す概略側面図である。 図６に示すフォトレジスト処理装置、図９に示す液処理装置、及び図１０に示す紫外光照射装置が組み込まれるパターン形成装置を示す概略斜視図である。 図１１に示すパターン形成装置の概略上面図である。 図１１に示すパターン装置の処理ステーションを示す概略斜視図である。
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の限定的でない例示の実施形態について説明する。添付の全図面中、同一または対応する部材または部品については、同一または対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。　
（第１の実施形態）　図１を参照しながら、本発明の第１の実施形態によるパターン形成方法を説明する。図１（ａ）から図３（ｊ）は、このパターン形成方法により処理される基板（例えば半導体ウエハ）の各ステップにおける一部断面図である。なお、図１（Ｂ）は、図１（ｂ）に対応する上面図であり、図１（Ｂ）中のＩ－Ｉ線に沿った断面図が図１（ｂ）に相当する。同様の関係は、図１（Ｄ）と図１（ｄ）との間、図２（Ｅ）と図２（ｅ）との間にもある。　
（フォトレジストパターン形成工程）　始めに、図１（ａ）に示すように、半導体ウエハＷ（以下、ウエハＷという）にフォトレジストが塗布され、フォトレジスト膜ＰＲが形成される。次に、所定のパターンを有するフォトマスク（不図示）によりフォトレジスト膜ＰＲが露光され、現像されると、図１（ｂ）に示すように、フォトレジストパターンＰが得られる。フォトレジストパターンＰは、本実施形態においては、所定の方向に所定の間隔をあけてほぼ平行に延びる複数のラインＬを有している。フォトレジストパターンＰは、後述するブロック共重合体（以下、ＢＣＰと記す場合がある）によるパターンを形成する際のガイドパターンとして機能する。なお、ラインＬの側面には、図１（Ｂ）に示すように起伏（凹凸）が生じる場合がある。このような起伏が生じる原因の一つとして、フォトレジスト膜ＰＲを露光する際の露光光の干渉を挙げることができる。　
なお、フォトレジストパターンＰの形成には、通常のスピンコータ、加熱装置、露光装置、及び現像装置を使用できる。　
（フォトレジストパターン平滑化工程）　次に、フォトレジストパターンＰが形成されたウエハＷに対して溶剤気体ＳＶが供給され、ラインＬが溶剤気体ＳＶに晒される（図１（ｃ））。溶剤気体に晒されると、ラインＬの表面（側面、上面）に溶剤気体が取り込まれ、図１（ｄ）に模式的に示すようにラインＬの表面が溶解し膨潤することとなる。なお、溶剤気体は、所定の容器内に貯留される溶剤をキャリアガスによりバブリングすることによって得ることができる。溶剤としては、フォトレジストパターンＰに対して溶解性を有する限りにおいて限定されることはなく、例えばアセトン、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）、Ｎメチル２ピロリジノン（ＮＭＰ）のいずれかであって良く、これらの混合液であっても良い。また、上述のキャリアガスとしては、ヘリウム（Ｈｅ）やアルゴン（Ａｒ）などの希ガスや窒素ガスなどの不活性ガスを用いることができる。　
次に、図２（ｅ）に示すように、例えば光ＸＬの照射によりウエハＷを加熱すると、ラインＬの膨潤した表面から溶剤が蒸発し、その結果、表面が収縮し硬化する。ラインＬの側面には上述のように起伏があるが、ラインＬの表面が溶剤気体を吸収し膨潤すると、膨潤した部分に生じる表面張力により、図１（Ｄ）に示されるように、起伏が平滑化される。その後、ウエハＷが加熱されると、膨潤した部分は平滑化されたまま硬化するため、図２（Ｅ）に示されるように、フォトレジストパターンＰの形成後に比べて、ラインＬの側面は平滑化されている。　
（ＤＳＡパターン形成工程）　フォトレジストパターンＰが形成されたウエハＷが室温（例えば約２３℃）にまで冷却された後、例えばポリスチレン（ＰＳ）－ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）ブロック共重合体（以下、ＰＳ－ｂ－ＰＭＭＡ）を有機溶媒に溶解した溶液（塗布液とも言う）が、例えばスピン塗布法によりウエハＷ上に塗布される。これにより、図２（ｆ）に示すように、ＰＳ－ｂ－ＰＭＭＡの膜２１が形成される。この膜２１においては、ＰＳポリマーとＰＭＭＡポリマーとが互いにランダムに混ざり合っている。　
次いで、図２（ｇ）に示すように、ＰＳ－ｂ－ＰＭＭＡの膜２１が形成されたウエハＷを例えばホットプレートＨＰにより所定の温度に加熱すると、ＰＳ－ｂ－ＰＭＭＡに相分離が生じる。このとき、フォトレジストパターンＰのラインＬの側面には、親水性を有するＰＭＭＡポリマーが優先的に吸着するため、ラインＬから、ＰＭＭＡポリマーからなるＰＭＭＡポリマー領域ＤＭと、ＰＳポリマーからなるＰＳポリマー領域ＤＳとがこの順で交互に配列する。なお、ラインＬ間のスペースは、ＰＭＭＡポリマー領域ＤＭの幅とＰＳポリマー領域ＤＳの幅との合計の整数倍、図示の例では２倍と、ＰＭＭＡポリマー領域ＤＭの幅との和に等しくなるように予め決定されている。　
加熱終了後、アルゴン（Ａｒ）やヘリウム（Ｈｅ）などの希ガスや、窒素ガスなどの不活性ガスの雰囲気下で、図２（ｈ）に模式的に示すようにウエハＷ上のＰＳ－ｂ－ＰＭＭＡの膜２１に対して紫外光ＵＶが照射される。紫外光ＵＶは、紫外光領域に属する波長成分を有していれば、特に限定されることはないが、例えば２００ｎｍ以下の波長成分を有していることが好ましい。また、紫外光が、ＰＭＭＡに吸収され得る１８５ｎｍ以下の波長成分を含んでいることが更に好ましい。波長２００ｎｍ以下の波長成分を有する紫外光を使用する場合、光源ＬＳとして、波長１７２ｎｍの紫外光を発するＸｅエキシマランプを好適に使用することができる。　
ＰＳ－ｂ－ＰＭＭＡの膜２１に紫外光が照射されると、ＰＳポリマーでは架橋反応が生じるため、ＰＳポリマーが有機溶剤へ溶け難くなる一方、ＰＭＭＡポリマーでは主鎖が切断されるため、ＰＭＭＡポリマーが有機溶剤へ溶け易くなると考えられる。　
次に、図３（ｉ）に示すように、ＰＳ－ｂ－ＰＭＭＡの膜２１に対して有機溶剤ＯＳが供給される。有機溶剤ＯＳにより、膜２１中のＰＭＭＡポリマー領域ＤＭが熔解し、ＰＳポリマー領域ＤＳがウエハＷの表面上に残る。換言すれば、ＰＭＭＡポリマーが選択的に除去される。ここで、有機溶剤ＯＳとしては、例えばイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を好適に使用することができる。　
所定の時間が経過した後、ウエハＷの表面を乾燥させると、図３（ｊ）に示すように、ウエハＷ上にＰＳポリマー領域ＤＳによるパターンＤＰが得られる。　
以上のとおり、本実施形態によるパターン形成方法によれば、ＰＳ－ｂ－ＰＭＭＡによるパターンＤＰのガイドパターンとして機能するフォトレジストパターンＰが溶剤気体ＯＳに晒されて膨潤することにより、フォトレジストパターンＰの側面の起伏（凹凸）が平滑化される。フォトレジストパターンＰのラインＬの側面に起伏があると、例えば突出した部分に、ラインＬの側面には吸着し難いＰＳポリマーが吸着してしまい、ＰＭＭＡポリマー領域ＤＭがラインＬの側面に吸着するのが妨げられるおそれがある。この場合には、ＰＭＭＡポリマー領域ＤＭとＰＳポリマー領域ＤＳとの交互配列が妨げられる事態ともなり得る。しかし、本実施形態によるパターン形成方法によれば、ガイドパターンとしてのフォトレジストパターンＰの側面が平滑化されるため、フォトレジストパターンＰとの親和性が高いＰＭＭＡポリマーがフォトレジストパターンＰの側面に一層優先的に吸着することとなり、したがってＰＭＭＡポリマー領域ＤＭとＰＳポリマー領域ＤＳとがより確実に交互に配列され得る。　
（第２の実施形態）　次に、本発明の第２の実施形態によるパターン形成方法ついて説明する。　　（フォトレジストパターン形成工程）　本実施形態のパターン形成方法においては、まず、第１の実施形態によるパターン形成方法におけるフォトレジストパターン形成工程が行われ、図４（ａ）に示すように、ラインＬを有するフォトレジストパターンＰがウエハＷ上に形成される。上述のとおり、ラインＬの側面には起伏がある。　
（フォトレジストパターンスリミング工程）　図４（ｂ）に示すように、フォトレジストパターンＰが形成されたウエハＷに対して、酸性溶液ＡＳが供給される。酸性溶液ＡＳの一例としては、反射防止膜形成用の溶液を挙げることができる。フォトレジストパターンＰのラインＬを所定の時間、酸性溶液ＡＳに晒し、酸性溶液ＡＳをラインＬ内に拡散させる。次に、ウエハＷ上の酸性溶液ＡＳを除去した後、例えば約５０℃から約１２０℃までの範囲の温度でウエハＷを加熱すると、ラインＬの表面には可溶層が形成される。なお、ここでのウエハＷの加熱は、例えばホットプレートなどの加熱装置を用いて行っても良いし、光照射により行っても良い。　
次いで、図４（ｃ）に示すように、ウエハＷ上のフォトレジストパターンＰに対して例えばアルカリ性の溶剤ＬＳ、又はアルカリ性の溶剤ＬＳの蒸気を含む気体を噴霧することによって可溶層を除去する。これにより、ラインＬは可溶層の分だけ細くなる。なお、ラインＬの表面に酸性溶液ＡＳが拡散し可溶層が形成される際、酸性溶液ＡＳは、ラインＬの側面の起伏を反映
することなく拡散し得るため、可溶層が除去されたラインＬの露出面では起伏が緩和されている。すなわち、スリミングによって、ラインＬが細くなるだけでなく、ラインＬの側面が平滑化される。　
（ＤＳＡパターン形成工程）　この後、第１の実施形態によるパターン形成方法におけるＤＳＡパターン形成工程と同様の工程を行うと、図４（ｄ）に示すようにウエハＷ上にＰＳポリマー領域ＤＳによるパターンＤＰが形成される。　
本実施形態によるパターン形成方法によれば、酸性溶液を用いてラインＬの表面に可溶層を形成し、アルカリ性の溶剤の噴霧により可溶層を除去することにより、ラインＬがスリミングされる。スリミングによりラインＬの側面が平滑化されるため、第１の実施形態において説明した効果と同様の効果が発揮される。　
なお、第２の実施形態においては、スリミングの後のラインＬ間のスペースが、ＰＭＭＡポリマー領域ＤＭの幅とＰＳポリマー領域ＤＳの幅との合計の整数倍、図示の例では２倍と、ＰＭＭＡポリマー領域ＤＭの幅との和に等しくなるように予め決定される。　
また、可溶層の厚さは、ラインＬを酸性溶液に晒す時間や、酸性溶液の酸性度などの条件により調整することができるため、予備実験等を行って条件を決定しておくことが好ましい。　
また、フォトレジストパターンＰのラインＬのスリミングは、例えば第１の実施形態においてラインＬに対して溶剤気体を供給して、ラインＬの表面を膨潤させた後に、ウエハＷ上に有機溶剤を供給し、膨潤した部分を溶解させることによっても行うことができる。有機溶剤として剥離液等を使用することができる。剥離液等は、使用するレジストに対して溶解度を有する液体であれば良く、具体的には、コリン水溶液（トリメチル－２－ヒドロキシエチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液）やＫＯＨ溶液などであって良い。また、剥離液の代わりに現像液を用いても良い。　
（第３の実施形態）　次に、本発明の第３の実施形態によるパターン形成方法について説明する。　
（フォトレジストパターン形成工程及びフォトレジストパターン平滑化工程）　まず、第１の実施形態におけるフォトレジストパターン形成工程と、フォトレジストパターン平滑化工程とが行われ、図５（ａ）に示すように、ラインＬを有するフォトレジストパターンＰがウエハＷ上に形成される。ここでは、フォトレジストパターン平滑化工程によりラインＬの側面は平滑化されている。　
（フォトレジストパターンの親水化処理工程）　次に、大気雰囲気下で、フォトレジストパターンＰが形成されたウエハＷに対して紫外光が照射される（図５（ｂ））。これにより、大気中の酸素が紫外光により活性化されて活性酸素が生成され、フォトレジストパターンＰのラインＬの表面が活性酸素により親水化される。　
（ＤＳＡパターン形成工程）　この後、第１の実施形態によるパターン形成方法におけるＤＳＡパターン形成工程を行うと、図５（ｃ）に示すようにウエハＷ上にＰＳポリマー領域ＤＳによるパターンＤＰが形成される。　
フォトレジストパターンＰのラインＬの表面（側面）は、本質的に親水性を有しているが、それでも尚、疎水性の表面に吸着し易いポリマー、即ち疎水性との親和性が高いポリマーが吸着してしまう場合もある。しかし、本実施形態によるパターン形成方法によれば、紫外光により生成された活性酸素により、ラインＬの表面は確実に親水化され得る。このため、ＤＳＡパターン形成工程においてＰＳ－ｂ－ＰＭＭＡの膜２１を加熱する際に、膜２１中のＰＭＭＡポリマーがラインＬの側面に優先的に吸着される。すなわち、ＰＭＭＡポリマー領域がラインＬの側面に接して形成されることとなり、これに隣接してＰＳポリマー領域が形成される。したがって、ＰＭＭＡポリマー領域とＰＳポリマー領域とが、より確実に交互に配列される。　
なお、フォトレジストパターンＰの親水化は、大気雰囲気下での紫外光照射の代わりに、フォトレジストパターンＰをシランカップリング剤の溶液（又はシランカップリング剤の蒸気を含む気体）に晒すことによっても行うことができる。シランカップリング剤としては、１－プロパノール、２－ブタノール、イソブタノール、tert－ペンタノール、β－メタリルアルコール、３－メチル－３－ペンタノール、１，２－ジメチル－２－プロペン－１－オールなどを用いることができる。　
また、フォトレジストパターンＰの親水化は、ラインＬの表面に酸化シリコン膜を堆積するか、ラインＬの表面にＰＭＭＡポリマーを塗布することによって行ってもよい。なお、ラインＬの上面と、ラインＬの下地層の上面、本実施形態においてはウエハＷの上面とに酸化シリコン膜が堆積されていても、ラインＬの側面にＰＭＭＡポリマー領域が接することとなるため、ＰＭＭＡポリマー領域とＰＳポリマー領域とが、より確実に交互に配列される。ただし、ラインＬの上面と、ラインＬの下地層の上面とにおける酸化シリコン膜を例えばＣＦ系ガスプラズマを用いたドライエッチングにより除去し、ラインＬの側面に酸化シリコン膜を残すことが好ましい。なお、本実施形態においては、下地層はウエハＷである。　
次に、第１の実施形態におけるフォトレジストパターン平滑化工程を行うに好適なフォトレジスト処理装置を図６から図８までを参照しながら説明する。図６及び図７に示すように、フォトレジスト処理装置１００は、筐体１００ａ内のほぼ中央部に設けられるカップ７０と、カップ７０内に配置されるチャック６０と、チャック６０に保持されるウエハＷの表面に剥離液等を供給するディスペンサ７７と、当該ウエハＷ上のフォトレジスト膜に溶剤気体を供給する溶剤供給ノズル８３とを有している。また、図７を参照すると、筐体１００ａには、ウエハＷの搬入出のため、外部の搬送装置（不図示）によるウエハＷの通過を許容する搬送口１００ｂと、搬送口１００ｂを開閉するシャッタ１００ｃとが設けられている。　
カップ７０は、図６に示すように、外カップ７０ａ、内カップ７０ｂ、及びベース７０ｃを有している。外カップ７０ａは、ウエハＷ上に供給され、ウエハＷの回転により飛散する剥離液等やそのミストを受けてフォトレジスト処理装置１００の外に排出する。内カップ７０ｂは、外カップ７０ａで跳ね返る剥離液等やウエハＷから流れ落ちる剥離液等を受ける。　
外カップ７０ａと内カップ７０ｂは、ベース７０ｃによってほぼ同心円状に配置される。ベース７０ｃの底部には、ドレインポート７５ａと、排気ポート７５ｂとが設けられている。ドレインポート７５ａは、剥離液等を排出するドレイン管（不図示）に接続され、外カップ７０ａ及び内カップ７０ｂから流れ落ちる剥離液等を外部へ排出する。排気ポート７５ｂ端は排気システム（不図示）に接続されており、これにより、カップ７０内が排気される。　
カップ７０内側には、ウエハＷを保持し回転するチャック６０が設けられている。チャック６０は、ウエハＷを保持するウエハ保持部６０ａと、ウエハ保持部６０ａを支持する支柱６０ｂとを有している。ウエハ保持部６０ａは、ほぼ水平となるように支柱６０ｂにより支持され、平坦な上面を有し、直径とほぼ同じ直径を有している。ウエハ保持部６０ａには上面に開口した複数の吸引口（不図示）が設けられており、これらの吸引口を通してウエハＷを吸引することによりウエハＷがウエハ保持部６０ａの上面に保持される。また、チャック６０の支柱６０ｂは、駆動部６１に結合されている。駆動部６１によりチャック６０は回転することができ、上下に移動可能である。チャック６０の上下動により、搬送装置（不図示）との間でウエハＷが受け渡される。　
図６を参照すると、筐体１００ａの天井部におけるカップ７０上方の位置には、チャック６０に保持されるウエハＷを加熱するランプ６９Ｌと、ランプ６９Ｌを収容し、下面に透過窓６９Ｗを有するランプハウス６９と、ランプハウス６９内においてランプ６９Ｌの上方に配置される反射板６９Ｒとが設けられている。ランプ６９Ｌとしては、例えばキセノンフラッシュランプを用いることができる。また、透過窓６９Ｗは、キセノンフラッシュランプから発せられる光を透過する例えば石英ガラスから作製することが好ましい。　
キセノンフラッシュランプは、キセノンガスが封入され、両端に電極が設けられるガラス管と、両電極に対して並列に接続される放電コンデンサと、ガラス管及び放電コンデンサと並列に設けられるトリガ回路と、トリガ回路とトランスを介して接続され、ガラス管の外周面に近接して設けられるトリガ電極と（いずれも不図示）を有している。放電コンデンサを充電していくとともに、トランスにより数千ボルトに昇圧された電圧がトリガ電極に印加されると、ガラス管内で絶縁破壊が起こり、放電コンデンサから静電エネルギーが放出され、両電極間に瞬時に電流が流れる。このときのジュール熱によりキセノンガスが加熱され光が放出される。放電コンデンサからの静電エネルギーは、数ミリ秒で放出されるため、極めて短い時間に光が放出され、その光によりウエハＷが加熱される。　
図７を参照すると、フォトレジスト処理装置１００内において、カップ７０の－Ｘ方向側には、Ｙ方向に沿って延びるレール８０が設けられている。レール８０の一端はカップ７０の－Ｙ方向側に位置し、他端はカップ７０の＋Ｙ方向側に位置している。レール８０上には、例えばリニアモータを含む駆動部８２が往復可能に配置されており、駆動部８２にはアーム８１が取り付けられている。アーム８１の先端には、ウエハＷに溶剤気体を吐出するノズルとしての溶剤供給ノズル８３が取り付けられている。このような構成により、溶剤供給ノズル８３は、駆動部８２により駆動されて、チャック６０上を通過するように移動できる。また、溶剤供給ノズル８３の移動は、駆動部８２の動作を制御する駆動制御部８４により制御されており、この駆動制御部８４によって、溶剤供給ノズル８３をＹ方向に所定の速度で移動させることができる。　
溶剤供給ノズル８３はＸ方向に延びる細長形状を有しており、溶剤供給ノズル８３の一端（アーム８１との取り付け部）は、チャック６０のウエハ保持部６０ａの－Ｘ方向側に位置し、他端はウエハ保持部６０ａの＋Ｘ方向側に位置している。また、図８に示すように、溶剤供給ノズル８３の下面には、長手方向の一端から他端に亘って吐出部８５が形成されている。吐出部８５には、溶剤供給ノズル８３の長手方向に沿って、吐出部８５の下面に開口する複数の吐出口８６が形成されている。これらの吐出口８６は、溶剤供給ノズル８３の内部の導管（不図示）に連通し、この導管は、図６に示すように、溶剤供給ノズル８３の上部に接続される溶剤供給管８８と連通している。溶剤供給管８８は、図６に示すように溶剤気体供給源８７に接続されている。このような構成により、溶剤供給ノズル８３は、溶剤気体供給源８７からの溶剤気体を溶剤供給管８８から導入し、導入した溶剤気体を下面の吐出口８６から下方に向けて均等に吐出できる。　
図６に示すように、溶剤気体供給源８７は、例えば溶剤供給管８８に接続され液体溶剤が貯留された貯留タンク９０と、貯留タンク９０内にキャリアガスを供給するキャリアガス供給管９１を備えている。キャリアガス供給管９１から貯留タンク９０の液体溶剤内にキャリアガスを供給してバブリングすることにより、溶剤の蒸気を含むキャリアガス（以下、溶剤気体という）を溶剤供給管８８内に圧送することができる。これにより、溶剤気体が溶剤供給管８８を通って溶剤供給ノズル８３に供給される。　
また、溶剤供給管８８には、溶剤気体の流量を検出する流量センサ９２と、流量を調節するバルブ９３が設けられている。流量センサ９２で検出された検出結果は、流量制御部９４に出力され、流量制御部９４は、当該検出結果に基づいてバルブ９３の開閉度を調整することにより、溶剤供給ノズル８３へ供給する溶剤気体の流
量を調整することができる。　
ディスペンサ７７は、ウエハＷ上のパターン化されたフォトレジスト膜に剥離液等（第２の溶剤）を供給する。ディスペンサ７７は、駆動部（不図示）により回動可能であり、図７に点線で示す待機位置と、実線で示す供給位置とに配置され得る。また、ディスペンサ７７及び駆動部は、駆動部の下端からディスペンサ７７の先端に至る２本の内部導管（不図示）を有しており、一の内部導管を通して剥離液等を吐出することができ、他の内部導管を通して洗浄用の純水や脱イオン水を吐出することができる。このような構成により、ディスペンサ７７は、ウエハＷに対して剥離液等と純水等を選択的に供給することができる。　
上記の構成を有するフォトレジスト処理装置１００においては、以下の手順により、第１の実施形態におけるフォトレジストパターン平滑化工程が実施され得る。まず、図１（ｂ）に示すような、フォトレジストパターンＰが形成されたウエハＷが搬送口１００ｂを通して筐体１００ａ内に搬入され、チャック６０に保持される。次に、溶剤供給ノズル８３が図７の矢印Ａに示すように－Ｙ方向に移動し始める。溶剤供給ノズル８３がカップ７０の外方からウエハ保持部６０ａの一端の上方に到達すると、例えばカップ７０の排気が一旦停止され、溶剤供給ノズル８３から一定流量の溶剤気体が吐出口８６から吐出され始める。この後、溶剤供給ノズル８３は、溶剤気体を吐出しながら、一定速度でウエハＷの他端側（－Ｙ方向）に移動し、これにより、ウエハＷ上のフォトレジストパターンＰが溶剤気体に晒される。そして、溶剤供給ノズル８３がウエハ保持部６０ａの－Ｙ方向側の端の上方まで移動すると、折り返してウエハＷの他端から一端に（＋Ｙ方向に）移動する。こうして、溶剤供給ノズル８３がウエハＷ上を往復移動し、図１（ｃ）に示すように、ウエハＷ上のフォトレジストパターンＰの表面に溶剤気体が供給される。溶剤供給ノズル８３が往復移動し終えると、溶剤気体の供給が停止され、カップ７０の排気が再開される。　
溶剤供給ノズル８３がカップ７０の外方に退避した後、ランプ６９ＬによりウエハＷに光を照射すると、ウエハＷ及びフォトレジストパターンＰが加熱される。以上の手順により、フォトレジストパターンＰ（ラインＬ）の表面は、溶剤気体に晒されることにより膨潤し、ランプ６９Ｌで加熱されて膨潤した表面から溶剤気体が蒸発するため硬化することとなる。膨潤した後に硬化するため、フォトレジストパターンＰのラインＬの側面が平滑化され得る。すなわち、フォトレジスト処理装置１００によれば、第１の実施形態によるパターン形成方法により発揮される効果と同様の効果を発揮し得る。　
なお、フォトレジストパターンＰを溶剤気体に晒した後に、ディスペンサ７７からウエハＷ上に剥離液等を供給して、フォトレジストパターンＰのラインＬ表面の膨潤した部分を溶解させることにより、ラインＬをスリミングすることも可能である。　
また、フォトレジスト処理装置１００を、ディスペンサ７７から酸性溶液を吐出でき、溶剤供給ノズル８３からアルカリ性の溶剤を含む気体を噴霧できるように変形することも可能である。これによれば、チャック６０に保持されるウエハＷに対して、酸性溶液を吐出し、ランプ６９ＬによりウエハＷを加熱し、アルカリ性の溶剤を含む気体をウエハＷに噴霧することができる。すなわち、フォトレジスト処理装置１００において、第２の実施形態におけるフォトレジストパターンスリミング工程を行うことができる。　
次に、第１から第３の実施形態におけるＤＳＡパターン形成工程を行うに好適なブロック共重合体（ＢＣＰ）膜形成装置、ＢＣＰ膜処理装置、及び紫外光照射装置を図９及び図１０を参照しながら説明する。　
（ＢＣＰ膜形成装置）　図９を参照すると、ＢＣＰ膜形成装置３１０は、筐体３１０Ｃを有し、この筐体３１０Ｃ内に、ウエハＷを回転可能に保持するスピンチャック２と、スピンチャック２に保持されたウエハＷの表面に沿って移動可能で、ブロック共重合体の塗布液をウエハＷに供給（吐出）する供給ノズル５と、スピンチャック２により保持されるウエハＷの外周を取り囲み、供給ノズル５からウエハＷの表面に供給され、ウエハＷの回転により飛散する塗布液受けるカップ６と、を備えている。なお、筐体３１０Ｃの一側壁にはウエハＷの搬入搬出口（不図示）が設けられており、この搬入搬出口はシャッタ（不図示）によって開閉可能である。　
カップ６は、例えば下面が閉鎖され上面が開口した円筒状に形成されている。カップ６の底部には、排気口６ａと排液口６ｂが設けられている。排気口６ａには排気ポンプ等の排気装置（不図示）に接続される排気管１６が接続される。また、排液口６ｂには例えば工場の排液部（不図示）に接続される排出管１７０が接続されており、カップ６により回収した塗布液がＢＣＰ膜形成装置３１０の外部に排出される。　
スピンチャック２には例えばサーボモータ１２が連結され、サーボモータ１２によりスピンチャック２と、スピンチャック２に保持されるウエハＷとが所定の回転速度で回転される。　
また、スピンチャック２を取り囲むように、ウエハＷを支持して昇降させる例えば３つの支持ピン１４が設けられている。なお、図９には２つの支持ピン１４を図示している。支持ピン１４は、例えばシリンダなどの昇降駆動機構１５により、カップ６の底部に形成された貫通孔（不図示）を通して昇降自在である。支持ピン１４は、昇降駆動機構１５により、スピンチャック２の上面より高い位置まで突出することができ、スピンチャック２に対するウエハＷの受け渡しを行うことができる。　
供給ノズル５は、図９に示すように、カップ６の外側に配置され水平回動及び昇降機能を有する移動機構２０に連結される回動・昇降アーム２１０によって支持されている。移動機構２０により、供給ノズル５は、カップ６の外側位置（点線で示す位置）と、ウエハＷの中央上方の位置（実線で示す位置）との間で移動可能である。また、供給ノズル５は、例えばＰＳ－ｂ－ＰＭＭＡの溶液（塗布液）を貯留する供給源３９に供給管３９Ｌを介して接続されており、供給源３９から塗布液をウエハＷに対して供給することができる。　
以上のように構成されるＢＣＰ膜形成装置３１０によれば、スピンチャック２に保持されるウエハＷに対して供給ノズル５から塗布液が供給され、ウエハＷを所定の回転数で回転させることにより、ウエハＷ上にＰＳ－ｂ－ＰＭＭＡの膜が形成される。この膜に対しては、後述する紫外光照射装置において加熱処理と紫外光の照射とが行われる。　
（ＢＣＰ膜処理装置）　加熱処理と紫外光の照射とが行われたＰＳ－ｂ－ＰＭＭＡの膜に対しては、有機溶剤が供給されてＰＭＭＡポリマー領域が溶解される。ＰＭＭＡポリマー領域の溶解にはＢＣＰ膜処理装置を用いることができる。ＢＣＰ膜処理装置は、ＢＣＰ膜形成装置３１０における供給源３９に例えばＩＰＡなどの有機溶剤が貯留されており、供給ノズル５からウエハＷに対して有機溶剤を供給できる点を除き、ＢＣＰ膜形成装置３１０とほぼ同一の構成を有する。このため、重複する説明は省略する。　
なお、ＢＣＰ膜処理装置においては、図９に示すようにカップ６の外側に、スピンチャック２に保持されたウエハＷに向かってリンス液を供給するリンス液吐出ノズル８００を設けても良い。また、リンス液吐出ノズル８００は、供給ノズル５と同様に移動機構及び回動・昇降アーム（不図示）により、ウエハＷの中央上方と待機部８００ａとの間で移動することができる。また、リンス液吐出ノズル８００は、リンス液供給管（不図示）を介してリンス液供給源（不図示）に接続されている。このような構成によれば、リンス液供給源から供給されたリンス液により、ウエハＷ上に残る有機溶剤をリンスすることができる。　
（紫外光照射装置）　次に、図１０を参照しながら紫外光照射装置４００を説明する。図１０に示すように、紫外光照射装置４００は、ウエハＷが収容されるウエハチャンバ５１０と、ウエハチャンバ５１０内に収容されたウエハＷに対し紫外光を照射する光源チャンバ５２０とを有している。　
ウエハチャンバ５１０は、筐体５３と、筐体５３の天井部に設けられ紫外光が透過可能な透過窓５４と、ウエハＷが置かれるサセプタ５７とを備える。透過窓５４は、例えば石英ガラスにより形成されている。　
サセプタ５７は、円板形状を有し内部にヒータ６２を有している。ヒータ６２は温度調整器６３と接続され、これによりサセプタ５７が所定の温度に維持される。また、サセプタ５７の上面には、ウエハＷを支持する複数の（例えば３個の）支持ピン５８が設けられている。サセプタ５７は、ウエハＷと等しいか又は僅かに大きい直径を有しており、好ましくは、高い熱伝導率を有する熱伝導率、例えば炭化ケイ素（ＳｉＣ）やアルミニウムにより形成される。　
複数の支持ピン５８は、ウエハＷが過度に加熱されるのを抑制し、加熱後のウエハＷの冷却を促進する機能を有している。このため、支持ピン５８は、例えば１００Ｗ／（ｍ・ｋ）以上の高い熱伝導率を有する材料、例えば炭化ケイ素（ＳｉＣ）で形成することが望ましい。なお、ウエハＷからサセプタ５７への熱伝導を促進するため、３個の支持ピン５８に限らず、更に多数の支持ピン５８を設けても良い。　
また、図１０に示すように、ベースプレート５５の内部には、冷却水の流水路５５ａが形成されている。そして、流水路５５ａには冷却水供給装置６１０から冷却水が供給され、ベースプレート５５全体が所定の温度に冷却される。また、ベースプレート５５上に設けられサセプタ５７を支持する支柱５６は、例えばアルミニウムで形成されることが好ましい。　
また、ウエハチャンバ５１０には、ベースプレート５５及びサセプタ５７を貫通して昇降動作することにより、ウエハＷの搬入出の際にウエハＷを下方から支持し昇降させる昇降ピン５９と、昇降ピン５９を昇降させる昇降機構６００とが設けられている。また、筐体５３の一側壁には、ウエハＷの搬入出口（不図示）が形成されており、これを通してウエハＷがウエハチャンバ５１０内へ搬入され、ウエハチャンバ５１０から搬出される。搬入出口にはシャッタ（不図示）が設けられ、シャッタにより搬入出口が開閉される。シャッタは、搬入出口を気密に閉じることができると好ましい。　
さらに、筐体５３の側壁には不活性ガス導入口５１Ａが設けられ、筐体５３の底部には不活性ガス排気口５１Ｂが設けられている。不活性ガス導入口５１Ａには、不活性ガスが貯留（充填）される不活性ガス供給源８１が接続され、不活性ガス供給源８１から不活性ガス導入口５１Ａを通してウエハチャンバ５１０の内部に不活性ガスが供給される。　
一方、ウエハチャンバ５１０の上方に配置される光源チャンバ５２０は、ウエハチャンバ５１０内のウエハＷに対し紫外光を照射する光源ＬＳと、光源ＬＳに電力を供給する電源７２とを備えている。光源ＬＳは筐体７３に収容されている。筐体７３の底部には光源ＬＳから放射される紫外光をウエハチャンバ５１０へ透過させるため、例えば石英ガラスにより形成される照射窓７４０が設けられている。光源ＬＳからの紫外光が、照射窓７４０を介してウエハチャンバ５１０に向けて放射され、ウエハチャンバ５１０の透過窓５４を透過した紫外光がウエハＷに照射される。　
上記のように構成される紫外光照射装置４００においては、ＢＣＰ膜形成装置３１０にてウエハＷ上に形成されたＰＳ－ｂ－ＰＭＭＡの膜が以下のように加熱され、露光される。すなわち、ＰＳ－ｂ－ＰＭＭＡの膜が形成されたウエハＷがウエハチャンバ５１０に搬入され、昇降ピン５９により受け取られ、サセプタ５７上の支持ピン５８に支持される。シャッタが閉じてウエハチャンバ５１０内が外部環境から隔離された後、不活性ガス供給源８１から例えば窒素ガスなどの不活性ガスをウエハ
チャンバ５１０内へ所定の時間供給すると、ウエハチャンバ５１０内に残留する空気がパージされる。これによりウエハチャンバ５１０内が不活性ガス雰囲気になる。　
ウエハチャンバ５１０内を不活性ガスによりパージしている間に、サセプタ５７のヒータ６２により、支持ピン５８に支持されるウエハＷが所定の温度に加熱される。所定の時間経過後、ヒータ６２への電力の供給を停止すると、ウエハＷの熱が、支持ピン５８及びサセプタ５７を通してベースプレート５５へ伝わり、ウエハＷが例えば室温（約２３℃）程度まで冷却される。　
ウエハＷが室温程度になった後、電源７２から光源ＬＳに電力が供給され、光源ＬＳから紫外光が放射される。紫外光は、光源チャンバ５２０の照射窓７４０とウエハチャンバ５１０の透過窓５４とを通して、不活性ガス雰囲気のもとでウエハＷの表面に照射される。ＰＳ－ｂ－ＰＭＭＡの膜の露光に必要なドーズ量は「照度×照射時間」で決まるため、例えば予備実験などを通して紫外光の照度に応じた照射時間を決定することが好ましい。　
所定時間の紫外照射の後、ウエハＷは、ウエハＷの搬入時と逆の手順により、紫外光照射装置４００から搬出される。その後、ウエハＷは、ＢＣＰ膜処理装置へ搬送され、ここでＰＳ－ｂ－ＰＭＭＡの膜に対して有機溶剤（例えばＩＰＡ）が供給される。これにより、ＰＭＭＡポリマー領域が溶解し、ＰＳポリマー領域により構成されるパターンＤＰが得られる。次に、上述のフォトレジスト処理装置１００、ＢＣＰ膜形成装置３１０、ＢＣＰ膜処理装置、及び紫外光照射装置４００が組み込まれるパターン形成装置を図１１から図１３までを参照しながら説明する。図１１は、本実施形態によるパターン形成装置１０を示す概略斜視図であり、図１２は、パターン形成装置１０を示す概略上面図である。図１１及び図１２を参照すると、パターン形成装置１０は、カセットステーションＳ１、処理ステーションＳ２、及びインターフェイスステーションＳ３を有している。　
カセットステーションＳ１には、カセットステージ２１と搬送アーム２２（図１２）とが設けられている。カセットステージ２１には、複数枚（例えば２５枚）のウエハＷを収容可能な複数の（図示の例では４つの）カセットＣが置かれる。以下の説明において、カセットＣが並ぶ方向を、便宜上、Ｘ方向とし、これに直交する方向をＹ方向とする。搬送アーム２２は、カセットステージ２１上のカセットＣと処理ステーションＳ２との間でウエハＷの受け渡しを行なうため、昇降可能、Ｘ方向に移動可能、Ｙ方向に伸縮可能、鉛直軸まわりに回転可能に構成されている。　
処理ステーションＳ２は、カセットステーションＳ１に対して＋Ｙ方向側に結合されている。処理ステーションＳ２には、Ｙ方向に沿って、ウエハＷ上にフォトレジストを塗布してフォトレジスト膜を形成する塗布ユニット３２と、露光装置２００において露光されたフォトレジスト膜を現像する現像ユニット３２０とが配置されている。また、塗布ユニット３２の上にＢＣＰ膜形成装置３１０と紫外光照射装置４００とがこの順に重ねて配置され、現像ユニット３２０の上にフォトレジスト処理装置１００とＢＣＰ膜処理装置３１１とが配置されている（図１１）。また、図１２を参照すると、紫外光照射装置４００に対して＋Ｘ方向側に棚ユニットＲ１が配置され、ＢＣＰ膜処理装置３１１に対して＋Ｘ方向側に棚ユニットＲ２が配置されている。棚ユニットＲ１及びＲ２には、後述するようにウエハに対して行われる処理に対応した処理ユニットが積層されている。　
処理ステーションＳ２のほぼ中央には、図１２に示すように、主搬送機構ＭＡが設けられており、主搬送機構ＭＡはアーム７１を有している。アーム７１は、塗布ユニット３２、現像ユニット３２０、ＢＣＰ膜形成装置３１０、フォトレジスト処理装置１００、紫外光照射装置４００、ＢＣＰ膜処理装置３１１、並びに棚ユニットＲ１及びＲ２の各処理ユニットに対してウエハＷを搬入出するため、昇降可能、Ｘ方向及びＹ方向に移動可能、鉛直軸まわりに回転可能に構成されている。　
図１３に示すように、棚ユニットＲ１には、ウエハＷを加熱する加熱ユニット６１と、ウエハＷを冷却する冷却ユニット６２と、ウエハ表面を疎水化する疎水化ユニット６３と、ウエハＷが一時的に置かれるステージを有するパスユニット６４と、ウエハＷの位置合わせを行うアライメントユニット６５等とが縦方向に配列されている。また、棚ユニットＲ２には、ウエハＷを加熱し、次いで冷却する複数のＣＨＰユニット６６と、ウエハＷが一時的に置かれるステージを有するパスユニット６７等とが縦方向に配列されている。なお、棚ユニットＲ１及びＲ２における各ユニットの種類及び配列は、図１２に示すものに限らず、種々に変更して良い。　
また、図１１及び図１２を参照すると、処理ステーションＳ２の＋Ｙ方向側にはインターフェイスステーションＳ３が結合され、インターフェイスステーションＳ３の＋Ｙ方向側には露光装置２００が結合されている。　
また、インターフェイスステーションＳ３には搬送機構７６（図１２）が配置されている。搬送機構７６は、処理ステーションＳ２内の棚ユニットＲ２のパスユニット６７（図１３）と露光装置２００との間でウエハＷを搬入出するため、昇降可能、Ｘ方向に移動可能、Ｙ方向に伸縮可能、鉛直軸まわりに回転可能に構成されている。　
また、パターン形成装置１０には、図１２に示すように、装置全体の動作の制御するための制御部１０１が設けられている。制御部１０１には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＰＵ（Micro Processing Unit）等で形成されたプロセッサを備えパターン形成装置１０の各部品又は部材を制御するプロセスコントローラ１０１ａと、ユーザインターフェース部１０１ｂと、記憶部１０１ｃとが設けられる。　
ユーザインターフェース部１０１ｂは、工程管理者がパターン形成装置１０を管理するためにコマンドの入力操作を行うキーボードや、パターン形成装置１０の稼働状況を表示するディスプレイ等から構成される。　
記憶部１０１ｃには、パターン形成装置１０で実行される各種処理をプロセスコントローラ１０１ａの制御にて実現するための制御プログラム（ソフトウェア）や処理条件データ等が記憶されたレシピが格納される。そして、必要に応じて、ユーザインターフェース部１０１ｂからの指示等により任意のレシピを記憶部１０１ｃから呼び出してプロセスコントローラ１０１ａに実行させることにより、プロセスコントローラ１０１ａの制御下で、パターン形成装置１０に所望の機能を実行させて所望の処理を行わせる。つまり、プログラムは、例えば前述の本発明の実施形態によるパターン形成方法を実行する手段としてパターン形成装置１０を機能させるようにコンピュータを制御する。また、プログラム（及び処理条件データ等のレシピ）は、コンピュータで読み取り可能なプログラム記録媒体１０１ｄ（例えば、ハードディスク、コンパクトディスク、光磁気ディスク、メモリカード、フレキシブルディスク等）に格納されており、所定の入出力（Ｉ／Ｏ）装置（不図示）を通して記憶部１０１ｃにインストールされる。或いは、例えばサーバ装置などの他の装置から、例えば専用回線を介して記憶部１０１ｃにインストールしても良い。　
以上のように構成されるパターン形成装置１０によれば、第１から第３の実施形態によるパターン形成方法が制御部１０１の制御の下で実行される。したがって、第１から第３の実施形態の各々において発揮される効果と同様の効果が、パターン形成装置１０により発揮される。　
以上、本発明の好ましい実施形態を参照しながら本発明を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されることなく、添付の特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々に変形し、変更することができる。　
例えば、第３の実施形態においては、第１の実施形態におけるフォトレジストパターン平滑化工程を行った後に、フォトレジストパターンＰのラインＬを親水化する親水化処理を行ったが、第２の実施形態におけるフォトレジストパターンスリミング工程に引き続いて親水化処理を行ってもよい。　
また、フォトレジストパターン形成工程において、図１（ａ）に示すようなフォトレジスト膜ＰＲを形成する前にウエハＷ上に反射防止膜を形成し、その上にフォトレジスト膜ＰＲを形成してもよい。　
また、ガイドパターンとして、ラインＬを有するフォトレジストパターンＰ、すなわち、ライン・アンド・スペース・パターンを例にとり第１から第３の実施形態を説明したが、ホールを含むフォトレジストパターンをガイドパターンとして用いる場合であっても、そのホールの内面が平滑化かつ／又は親水化されるので、ＰＳ－ｂ－ＰＭＭＡによるパターン形成が促進され得ることは明らかである。　
また、第３の実施形態において、フォトレジストパターンＰのラインＬの表面の親水化を説明したが、ラインＬの表面を疎水化しても良い。疎水化は、例えばシリル化剤などの疎水化剤の溶液、又はその溶剤の蒸気を含む気体にラインＬを晒すことにより行われ得る。シリル化剤としては、例えばトリメチルシリルジメチルアミン（ＴＭＳＤＭＡ）、ジメチルシリルジメチルアミン（ＤＭＳＤＭＡ）、トリメチルシリルジエチルアミン（ＴＭＳＤＥＡ）、ヘキサメチルジンラザン（ＨＭＤＳ）、トリメチルジンラザン（ＴＭＤＳ）を用いることができる。ラインＬの表面（側面）を疎水化すれば、疎水化面との親和性が高いポリマー（ＰＳ－ｂ－ＰＭＭＡにおいてはＰＳポリマー）が優先的にラインＬに吸着することとなる。このため、ＰＳポリマー領域及びＰＭＭＡポリマー領域は、この順にラインＬの側面から交互に配列される。また、ホールを含むフォトレジストパターンをガイドパターンとして用いる場合には、ＰＳポリマーにより、ホールの内面に沿ってシリンダ形状部が形成され、ＰＭＭＡポリマーにより、シリンダ形状部の中空部を埋めるピラー形状部が形成される。ＩＰＡなどの有機溶剤によりＰＳポリマー（シリンダ形状部）を除去すると、ピラー形状部が残る。このようなピラー形状部は、３次元メモリや３次元トランジスタの形成に好適に利用され得る。　
また、上述の実施形態においては、ブロック共重合体としてＰＳ－ｂ－ＰＭＭＡを例示したが、これに限定されることなく、例えばポリブタジエン－ポリジメチルシロキサン、ポリブタジエン－４－ビニルピリジン、ポリブタジエン－メチルメタクリレート、ポリブタジエン－ポリ－ｔ－ブチルメタクリレート、ポリブタジエン－ｔ－ブチルアクリレート、ポリ－ｔ－ブチルメタクリレート－ポリ－４－ビニルピリジン、ポリエチレン－ポリメチルメタクリレート、ポリ－ｔ－ブチルメタクリレート－ポリ－２－ビニルピリジン、ポリエチレン－ポリ－２－ビニルピリジン、ポリエチレン－ポリ－４－ビニルピリジン、ポリイソプレンーポリー２－ビニルピリジン、ポリメチルメタクリレート－ポリスチレン、ポリ－ｔ－ブチルメタクリレート－ポリスチレン、ポリメチルアクリレート－ポリスチレン、ポリブタジエンーポリスチレン、ポリイソプレン－ポリスチレン、ポリスチレン－ポリ－２－ビニルピリジン、ポリスチレン－ポリ－４－ビニルピリジン、ポリスチレン－ポリジメチルシロキサン、ポリスチレン－ポリ－Ｎ，Ｎ－ジメチルアクリルアミド、ポリブタジエン－ポリアクリル酸ナトリウム、ポリブタジエン－ポリエチレンオキシド、ポリ－ｔ－ブチルメタクリレート－ポリエチレンオキシド、ポリスチレン－ポリアクリル酸、ポリスチレン－ポリメタクリル酸等がある。　
また、ＰＳ－ｂ－ＰＭＭＡの膜中のＰＭＭＡポリマー領域を溶解させる有機溶剤としては、ＩＰＡに限らず、例えばＩＰＡとメチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）との混合液、又は酢酸を用いてもよい。なお、フォトレジストパターンをガイドパターンとして用いる場合には、有機溶剤としてＩＰＡを使
用することが好ましい。フォトレジストがＩＰＡに溶解し難いためである。　
また、ＰＳ－ｂ－ＰＭＭＡの膜中のＰＭＭＡポリマー領域を有機溶剤で溶解させる場合、使用する有機溶剤に応じて有機溶剤を昇温しても良い。ＩＰＡの場合であれば、例えば例えば４０℃から６０℃までの温度に昇温することが好ましい。昇温により、ＰＭＭＡポリマー領域の有機溶剤への溶解度を高くすることができる。　
また、ＰＳ－ｂ－ＰＭＭＡの膜中のＰＭＭＡポリマー領域は、有機溶剤による溶解に限らず、例えば酸素プラズマを用いたドライエッチングにより除去しても良い。　
上述の実施形態において、紫外光の光源ＬＳとして波長１７２ｎｍの紫外光を発するＸｅエキシマランプを例示したが、例えば、波長１８５ｎｍと波長２５４ｎｍに強いピークを有する紫外光を発する低圧紫外ランプ（低圧水銀灯）や、波長２２２ｎｍの単一波長光を発するＫｒＣｌエキシマランプを使用しても良い。また、例えば遠紫外領域から真空紫外領域にかけて比較的ブロードな発光スペクトルを有するランプと、例えば約２３０ｎｍの波長より長い波長を遮蔽する波長カットフィルターとにより光源ＬＳを構成しても構わない。
１００　フォトレジスト処理装置　　６９　　ランプハウス　　６９Ｌ　ランプ　　８３　　溶剤供給ノズル　　８７　　溶剤気体供給源　　３１０　ＢＣＰ膜形成装置　　５　　　供給ノズル　　３９　　供給源　　４００　紫外光照射装置　　５１０　ウエハチャンバ　　５２０　光源チャンバ　　５７　　サセプタ　　５８　　支持ピン　　Ｌ　　　光源　　７２　　電源　　１０　　パターン形成装置　　Ｓ１　　カセットステーション　　Ｓ２　　処理ステーション　　Ｓ３　　インターフェイスステーション　　３２　　塗布ユニット　　３２０　現像ユニット　　２００　露光装置　　１０１　制御部　　１０１ｄ　プログラム記録媒体

Claims (13)

  1. パターン形成方法であって、
    　基板上にフォトレジスト膜を形成するステップと、
    　前記フォトレジスト膜をパターンニングしてフォトレジストパターンを形成するステップと、　前記フォトレジストパターンの表面を平滑化するステップと、　前記フォトレジストパターンが平滑化された前記基板に、少なくとも２種類のポリマーを含むブロック共重合体を塗布し、ブロック共重合体による膜を形成するステップと、　前記膜が形成された前記基板を加熱するステップと、　前記少なくとも２種類のポリマーを選択的に除去するステップと、を有する。
  2. 請求項１に記載のパターン形成方法において、　前記平滑化するステップの後に、前記フォトレジストパターンに対して所定の表面処理を行うステップを更に有する。
  3. 請求項２に記載のパターン形成方法において、　前記表面処理は、前記フォトレジストパターンを親水化する親水化処理である。
  4. 請求項３に記載のパターン形成方法において、　前記親水化処理が、大気雰囲気下において前記フォトレジストパターンに対して紫外光を照射するステップを含む。
  5. 請求項３に記載のパターン形成方法において、　前記親水化処理が、前記フォトレジストパターンに対してシランカップリング剤を供給するステップを含む。
  6. 請求項２に記載のパターン形成方法において、　前記表面処理は、前記フォトレジストパターンを疎水化する疎水化処理である。
  7. 請求項１に記載のパターン形成方法において、　前記平滑化するステップが、　前記フォトレジストパターンに対する溶解性を有する溶剤を供給するステップと、　前記溶剤が供給された前記フォトレジストパターンを加熱するステップと、を含む。
  8. 請求項１に記載のパターン形成方法において、　前記平滑化するステップが、　前記フォトレジストパターンに対して酸性溶液を供給するステップと、　前記酸性溶液が供給された前記フォトレジストパターンを加熱することにより、前記フォトレジストパターンの表面に可溶層を形成するステップと、　前記可溶層を溶解するステップと、を含む。
  9. 請求項１に記載のパターン形成方法において、　前記加熱するステップに引き続いて前記膜に対して紫外光を照射するステップを更に含み、　前記除去するステップにおいて、前記紫外光が照射された前記膜中の前記少なくとも２種類のポリマーが選択的に溶解される。
  10. パターン形成装置であって、　基板にフォトレジストを供給し、当該基板上にフォトレジスト膜を形成するフォトレジスト膜形成部と、　露光された前記フォトレジスト膜を現像してフォトレジストパターンを形成する現像部と、　前記フォトレジストパターンを平滑化するフォトレジスト処理部と、　前記フォトレジストパターンが平滑化された前記基板に、少なくとも２種類のポリマーを含むブロック共重合体を供給し、当該基板上に前記ブロック共重合体の膜を形成する膜形成部と、　前記膜を加熱する加熱部と、　加熱部により加熱された前記膜に対して紫外光を照射する紫外光照射部と、　紫外光が照射された前記膜に対して溶剤を供給して、前記少なくとも２種類のポリマーの一方を溶解させる溶剤供給部と、を有する。
  11. 請求項１０に記載のパターン形成装置において、　前記フォトレジスト処理部により平滑化された前記フォトレジストパターンに対して紫外光を照射する紫外光光源を更に備える。
  12. 請求項１１に記載のパターン形成装置において、　前記紫外光光源が、前記フォトレジスト処理部に設けられる。
  13. パターン形成方法をパターン形成装置によって実行させるために、当該パターン形成装置の制御部のコンピュータ上で動作するプログラムを記憶した非一時的なコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、　前記パターン形成装置は、基板にフォトレジストを供給し、当該基板上にフォトレジスト膜を形成するフォトレジスト膜形成部と、露光された前記フォトレジスト膜を現像してフォトレジストパターンを形成する現像部と、前記フォトレジストパターンを平滑化するフォトレジスト処理部と、前記フォトレジストパターンが平滑化された前記基板に、少なくとも２種類のポリマーを含むブロック共重合体を供給し、当該基板上に前記ブロック共重合体の膜を形成する膜形成部と、前記膜を加熱する加熱部と、加熱部により加熱された前記膜に対して紫外光を照射する紫外光照射部と、紫外光が照射された前記膜に対して溶剤を供給して、前記少なくとも２種類のポリマーの一方を溶解させる溶剤供給部と、を有し、
    　前記パターン形成方法は、
    　基板上にフォトレジスト膜を形成するステップと、
    　前記フォトレジスト膜をパターンニングしてフォトレジストパターンを形成するステップと、　前記フォトレジストパターンの表面を平滑化するステップと、　前記フォトレジストパターンが平滑化された前記基板に、少なくとも２種類のポリマーを含むブロック共重合体を塗布し、ブロック共重合体による膜を形成するステップと、　前記膜が形成された前記基板を加熱するステップと、　前記少なくとも２種類のポリマーを選択的に除去するステップと、を有する。
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