特許 5758846 パターン形成方法、パターン形成装置、及びコンピュータ可読記憶媒体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5758846

(24)【登録日】2015年6月12日

(45)【発行日】2015年8月5日

(54)【発明の名称】パターン形成方法、パターン形成装置、及びコンピュータ可読記憶媒体

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/027 20060101AFI20150716BHJP

   H01L 21/3205 20060101ALI20150716BHJP

   H01L 21/768 20060101ALI20150716BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/30 570

   H01L21/88 B

【請求項の数】13

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2012-117949(P2012-117949)

(22)【出願日】2012年5月23日

(65)【公開番号】特開2013-247159(P2013-247159A)

(43)【公開日】2013年12月9日

【審査請求日】2014年6月12日

(73)【特許権者】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100096389

【弁理士】

【氏名又は名称】金本 哲男

(74)【代理人】

【識別番号】100095957

【弁理士】

【氏名又は名称】亀谷 美明

(74)【代理人】

【識別番号】100101557

【弁理士】

【氏名又は名称】萩原 康司

(74)【代理人】

【識別番号】100167634

【弁理士】

【氏名又は名称】扇田 尚紀

(72)【発明者】

【氏名】村松 誠

(72)【発明者】

【氏名】北野 高広

(72)【発明者】

【氏名】冨田 忠利

(72)【発明者】

【氏名】田内 啓士

【審査官】 佐野 浩樹

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−０３３５３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１２９８７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０６１５３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−３４７４２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１２５６９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０３００９６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０３Ｆ １／００ − １／８６ 、 ７／２０ − ７／２４ 、

９／００ − ９／０２ 、

Ｈ０１Ｌ２１／０２７、２１／３０ 、

２１／３２０５−２１／３２１３、２１／４６ 、

２１／７６８、２３／５２２、２３／５３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも２種類のポリマーを含むブロック共重合体の膜を基板に形成するステップと、
前記ブロック共重合体の膜を加熱し、前記少なくとも２種類のポリマーを相分離させるステップと、
前記少なくとも２種類のポリマーが相分離した前記ブロック共重合体の膜の表面の画像を取得するステップと、
前記画像に基づいて、前記少なくとも２種類のポリマーが適切に相分離したか否かを判定するステップと、
前記判定するステップにおいて否定的な判定がなされた場合に、前記ブロック共重合体の膜を溶剤蒸気雰囲気に晒すステップと、を含むパターン形成方法。

【請求項2】

前記晒すステップにおいて、前記ブロック共重合体の膜が形成された基板が加熱される、請求項１に記載のパターン形成方法。

【請求項3】

前記晒すステップにおいて、前記溶剤蒸気雰囲気中の溶剤蒸気の濃度が前記判定するステップでの判定結果に基づいて決められる、請求項１又は２に記載のパターン形成方法。

【請求項4】

前記晒すステップにて溶剤蒸気雰囲気に晒された前記ブロック共重合体の膜の表面の画像を再取得するステップと、
前記再取得するステップにおいて再取得された前記画像に基づいて、前記少なくとも２種類のポリマーが適切に相分離したか否かを再判定するステップと
を更に含む、請求項１から３のいずれか一項に記載のパターン形成方法。

【請求項5】

前記再判定するステップにおいて肯定的な判定がなされた場合に、前記ブロック共重合体の膜中の前記少なくとも２種類のポリマーのいずれかを除去するステップを更に含む、請求項４に記載のパターン形成方法。

【請求項6】

前記除去するステップが、
前記ブロック共重合体の膜に紫外光を照射するステップと、
紫外光が照射された前記ブロック共重合体の膜に溶剤を供給して前記少なくとも２種類のポリマーのいずれかが溶剤により溶解するステップと、を含む、請求項５に記載のパターン形成方法。

【請求項7】

少なくとも２種類のポリマーを含むブロック共重合体の膜を基板に形成するブロック共重合体膜形成部と、
前記ブロック共重合体の膜を加熱し、前記少なくとも２種類のポリマーを相分離させる加熱部と、
前記少なくとも２種類のポリマーが相分離した前記ブロック共重合体の膜の表面の画像を取得する表面観察部と、
前記画像に基づいて、前記少なくとも２種類のポリマーが適切に相分離したか否かを判定する判定部と、
前記判定部により否定的な判定がなされた前記ブロック共重合体の膜を溶剤蒸気雰囲気に晒す処理部と、を備えるパターン形成装置。

【請求項8】

前記処理部が、前記ブロック共重合体の膜が形成された基板を加熱する加熱部を含む、請求項７に記載のパターン形成装置。

【請求項9】

前記処理部における前記溶剤蒸気雰囲気中の溶剤蒸気の濃度が前記判定部での判定結果に基づいて決められる、請求項７又は８に記載のパターン形成装置。

【請求項10】

前記処理部にて溶剤蒸気雰囲気に晒された前記ブロック共重合体の膜の表面の画像が前記表面観察部により再取得され、
前記表面観察部により再取得された前記画像に基づいて、前記判定部により、少なくとも２種類のポリマーが適切に相分離したか否かが再判定される、請求項７から９のいずれか一項に記載のパターン形成装置。

【請求項11】

前記判定部による再判定が肯定的である場合に、前記ブロック共重合体の膜中の前記少なくとも２種類のポリマーのいずれかを除去する除去部を更に備える、請求項７から１０のいずれか一項に記載のパターン形成装置。

【請求項12】

前記除去部が、
前記ブロック共重合体の膜に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ブロック共重合体の膜に溶剤を供給して前記少なくとも２種類のポリマーのいずれかが溶剤により溶解する溶解部と
を含む、請求項１１に記載のパターン形成装置。

【請求項13】

請求項１から６のいずれか一項に記載のパターン形成方法を請求項７から１２のいずれか一項に記載のパターン形成装置に実行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可読記憶媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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可読記憶媒体に関する。

【背景技術】

【0002】

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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００５−２９７７９号公報

【特許文献2】特開２００７−１２５６９９号公報

【非特許文献】

【0004】

【非特許文献1】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)

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上述の規則的な配列は、ブロック共重合体の膜を加熱すると、膜中のＡポリマー及びＢポリマーが流動化し、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、そのような性質がブロック共重合体に備わっているとしても、所望のパターンが常に得られるわけではなく、不良パターンが発生する場合もある。不良パターンが発生すると、基板上に形成されたパターンを除去してやり直す、いわゆるリワークを行わなければならず、余分な工程に伴う製造コストの増加やスループットの低下という問題が生じ得る。

【0006】

一方、不良パターンのなかには軽微な不良に留まるパターンもある。このようなパターンにおいてリワークによらずに不良を修復することができれば、リワークの必要性を低減でき、製造コストの増加やスループットの低下を避けることも可能となる。

【0007】

本発明は、上記の事情に照らし、ブロック共重合体によりパターンを形成する際の製造コストの増加やスループットの低下を避けることが可能なパターン形成方法、パターン形成装置、及びコンピュータ可読記憶媒体を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の第１の態様によれば、少なくとも２種類のポリマーを含むブロック共重合体の膜を基板に形成するステップと、前記ブロック共重合体の膜を加熱し、前記少なくとも２種類のポリマーを相分離させるステップと、前記少なくとも２種類のポリマーが相分離した前記ブロック共重合体の膜の表面の画像を取得するステップと、前記画像に基づいて、前記少なくとも２種類のポリマーが適切に相分離したか否かを判定するステップと、前記判定するステップにおいて否定的な判定がなされた場合に、前記ブロック共重合体の膜を溶剤蒸気雰囲気に晒すステップと、を含むパターン形成方法が提供される。

【0009】

本発明の第２の態様によれば、少なくとも２種類のポリマーを含むブロック共重合体の膜を基板に形成するブロック共重合体膜形成部と、前記ブロック共重合体の膜を加熱し、前記少なくとも２種類のポリマーを相分離させる加熱部と、前記少なくとも２種類のポリマーが相分離した前記ブロック共重合体の膜の表面の画像を取得する表面観察部と、前記画像に基づいて、前記少なくとも２種類のポリマーが適切に相分離したか否かを判定する判定部と、前記判定部により否定的な判定がなされた前記ブロック共重合体の膜を溶剤蒸気雰囲気に晒す処理部と、を備えるパターン形成装置が提供される。

【0010】

本発明の第３の態様によれば、第１の態様のパターン形成方法を第２の態様のパターン形成装置に実行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可読記憶媒体が提供される。

【発明の効果】

【0011】

本発明の実施形態によれば、ブロック共重合体によりパターンを形成する際の製造コストの増加やスループットの低下を避けることが可能なパターン形成方法、パターン形成装置、及びコンピュータ可読記憶媒体が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の実施形態によるパターン形成方法を示すフローチャートである。

【図2】本発明の実施形態によるパターン形成方法の主要ステップ後における基板の断面を示す図である。

【図3A】図２に引き続いて、本発明の実施形態によるパターン形成方法の主要ステップ後における基板の断面を示す図である。

【図3B】ブロック共重合体によるパターンの欠陥の例を示す表面像である。

【図4】本発明の実施形態によるパターン形成装置を示す概略断面図である。

【図5】図４のパターン形成装置の表面観察部を示す概略構成図である。

【図6】図４のパターン形成装置のブロック共重合体膜形成部を示す概略構成図である。

【図7】図４のパターン形成装置の紫外光照射部を示す概略構成図である。

【図8】図４のパターン形成装置の溶剤蒸気供給部を示す概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

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。

【0014】

図１は、本発明の実施形態によるパターン形成方法を示すフローチャートであり、図２は、本発明の実施形態による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断面を示す一部断面図である。

【0015】

ステップＳ１（図１）において、図２（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、ステップＳ２（図１）において、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２（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、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。

【0016】

次に、ステップＳ３（図１）において、フォトレジストパターンＰが形成されたウエハＷの上に、例えばスピン塗布法により、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（以下、塗布液とも言う）が塗布される。これにより、図２（ｃ）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。

【0017】

次いで、ステップＳ４（図１）において、図２（ｄ）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した、ポリマーパターンＰＰが形成される。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。

【0018】

次に、ステップＳ５（図１）において、ＰＭＭＡポリマー領域ＤＭとＰＳポリマー領域ＤＳとからなるポリマーパターンＰＰの表面が観察される。この観察には、例えば、レーザ光、電子線、Ｘ線、紫外線、又は赤外線などのエネルギー線を用いることができる。ポリマーパターンＰＰの表面にエネルギー線を照射すると、ＰＭＭＡポリマー領域ＤＭ及びＰＳポリマー領域ＤＳに吸収される（又は反射される）エネルギー線の線量の相違により、ＰＭＭＡポリマー領域ＤＭとＰＳポリマー領域ＤＳとの間にコントラストが生じ、これにより、ポリマーパターンＰＰを観察することが可能となる。
次いで、ステップＳ６（図１）において、上記のようにして撮像した画像に基づいて、ポリマーパターンＰＰが所望のパターンとなっているか（又は適切に相分離しているか）が判定される。所望のパターンとは、本実施形態においては、ガイドパターンのラインＬの間において、ＰＭＭＡポリマー領域ＤＭとＰＳポリマー領域ＤＳとが交互に配列しているライン・アンド・スペース・パターンである。また、判定は、ポリマーパターンＰＰについて予め取得しておいた基準データと、エネルギー線のウエハＷからの反射線に基づくデータとを比較することにより行うことができる。本実施形態においては、欠陥箇所（又は適切に相分離していない箇所）の数が累計され、欠陥箇所の数が所定の閾値を超えた場合には、ウエハＷ上のポリマーパターンＰＰに不良が発生した（又は適切に相分離しなかった）と判定される（図１のステップＳ６：ＮＯ）。閾値は、例えば１以上の整数であってよい。すなわち、欠陥箇所が１つでもあれば、不良と判定してよい。

【0019】

次に、不良が発生したと判定された場合には、ステップＳ７（図１）に進み、図３Ａ（ｅ）に示すように、ＰＳ−ｂ−ＰＭＭＡの膜２１が形成されたウエハＷが加熱装置Ｆ内へ搬入され、ホットプレートＨＰ上に載置される。溶剤蒸気雰囲気の下でホットプレートＨＰにより所定の温度にウエハＷを加熱する。このとき、溶剤の蒸気がウエハＷ上の膜２１に吸収され、ＰＳポリマーとＰＭＭＡポリマーとが再び流動性を有することとなる。このため、特に不良が発生した箇所において、ＰＳポリマーかつ／又はＰＭＭＡポリマーが所望のパターンへと再配列され得る。

【0020】

なお、ここで使用する溶剤としては、ＰＳポリマーとＰＭＭＡポリマーとが溶解可能なものであれば、特に限定されることなく、例えばトルエン、アセトン、エタノール、メタノール、及びシクロヘキサノンなどを用いることができる。また、例えばアトマイザーを用いて溶剤を噴霧化し、溶剤の噴霧を不活性ガスで加熱装置Ｆ内に輸送することにより、加熱装置Ｆ内に溶剤蒸気雰囲気を生成できる。

【0021】

また、加熱中の膜２１の温度は、ＰＳ−ｂ−ＰＭＭＡのガラス転移温度より高いことが好ましく、例えば約１５０℃から約３５０℃までの範囲の温度であってよい。

【0022】

所定の時間経過後、加熱装置Ｆ内への溶剤蒸気の供給を停止し、膜２１を乾燥させるため、不活性ガス（窒素ガス、アルゴンガスやヘリウムガスなどの希ガス）の雰囲気の下で、ＰＳ−ｂ−ＰＭＭＡの膜２１を更に加熱する。これにより、膜２１中の溶剤（及び溶媒）が蒸発する。なお、乾燥時の膜２１の温度は、乾燥時にＰＳポリマー及びＰＭＭＡポリマーが流動しないように、ガラス転移温度よりも低いと好ましい。

【0023】

続けて、ステップＳ５が行われ、ステップＳ６において不良が発生していない（不良箇所の数が所定の閾値以下である）と判定されると（ステップＳ６：ＹＥＳ）、ステップＳ８へ進む。ステップＳ８では、図３Ａ（ｆ）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、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紫外光ＵＶが照射される。紫外光は、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。

【0024】

ＰＳ−ｂ−ＰＭＭＡの膜２１に紫外光が照射されると、ＰＳにおいては架橋反応が生じるため、ＰＳが有機溶剤へ溶け難くなる一方、ＰＭＭＡにおいては主鎖が切断されるため、ＰＭＭＡが有機溶剤へ溶け易くなると考えられる。なお、波長１７２ｎｍの紫外光を用いる場合、その照射強度（ドーズ量）は約１８０ｍＪ以下であることが好ましい。１８０ｍＪより大きいドーズ量で波長１７２ｎｍの紫外光をＰＳ−ｂ−ＰＭＭＡの膜２１に照射すると、ＰＳ−ｂ−ＰＭＭＡの膜２１に対して後に有機溶剤を供給する際に有機溶剤がＰＳポリマー領域ＤＳに浸透し易くなり、その結果、ＰＳポリマー領域ＤＳが膨潤し、ＰＭＭＡポリマー領域ＤＭが除去され難くなるためである。さらに、紫外光のドーズ量が１８０ｍＪより大きい場合、ＰＭＭＡポリマー領域ＤＭが、変質し凝固するおそれがあり、有機溶剤に溶解し難くなるおそれがある。

【0025】

なお、不活性ガスによりウエハＷ周囲の雰囲気中の酸素濃度は低下されるが、具体的には、不活性ガス雰囲気中の酸素濃度は例えば４００ｐｐｍ以下であれば十分である。

【0026】

次に、ステップＳ９（図１）において、図３Ａ（ｇ）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が溶け、ＰＳポリマー領域ＤＳがウエハＷの表面上に残る。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。

【0027】

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３Ａ（ｈ）に示すように、ウエハＷの表面上にＰＳポリマー領域ＤＳによるパターンが得られる。

【0028】

上述した本実施形態によるパターン形成方法によれば、相分離のための加熱の後、ＰＳ−ｂ−ＰＭＭＡの膜２１の表面が観察され、不良の発生の有無が判定される。不良が発生した場合には、ＰＳ−ｂ−ＰＭＭＡの膜２１が溶剤蒸気雰囲気の下で加熱されるため、ＰＳ−ｂ−ＰＭＭＡの膜２１のＰＳポリマー及びＰＭＭＡポリマーがそれぞれ流動化し、再配列されるため、不良が修復され得る。したがって、リワークをする必要がなくなり、リワークに伴う工程の増加による製造コストの増加や、スループットの低下を避けることが可能となる。リワークを行う場合には、ガイドパターン（ラインＬ）を完全に残しつつＰＳ−ｂ−ＰＭＭＡの膜２１を除去することが難しいため、ガイドパターンの形成（ステップＳ１）から始める必要がある。このため、かなりの工程数が必要となる。本発明の実施形態によるパターン形成方法は、そのような工程数の増加を避けることが可能となるため、製造コストの増加や、スループットの低下の回避に大きな効果をもたらす。

【0029】

ここで、欠陥箇所の例について説明する。図３Ｂは、ポリマーパターンＰＰ中のＰＭＭＡポリマー領域ＤＭを除去した後のＰＳポリマー領域ＤＳによるパターンを示す表面像である。図３Ｂ（ａ）及び（ｂ）を参照すると、丸印で示す部分において隣接するラインＬどうしが繋がっており、ライン・アンド・スペース・パターンに乱れが生じている。この程度の乱れの場合には、ポリマーパターンＰＰを溶剤雰囲気の下で加熱することにより、ＰＳポリマーかつ／又はＰＭＭＡポリマーを再配列させることが可能と考えられる。一方、図３Ｂ（ｃ）及び（ｄ）に示すように指紋状のパターンとなっている場合には、溶剤雰囲気の下での加熱によっても再配列は難しいと考えられる。したがって、表面観察に基づく判定において、画像パターン認識を用いて、ライン・アンド・スペース・パターンからの偏差の程度を判定し、その判定結果に応じて欠陥と判断する閾値を決定することが更に好ましい。

【0030】

なお、溶剤雰囲気中の溶剤の濃度を不良箇所の数に応じて変更しても良い。すなわち、不良箇所の数が第１の閾値以上である場合にポリマーパターンＰＰを加熱して再配列（ステップＳ７）させることとし、不良箇所の数が第１の閾値より大きく所定の第２の閾値より小さいときは（不良箇所の数が比較的小さいときは）、雰囲気中の溶剤濃度を第１の濃度とし、第２の閾値より大きいときは（不良箇所の数が比較的大きいときは）、第１の濃度より高い第２の濃度としても良い。これによれば、不良箇所の数が比較的大きい場合であっても、不良箇所の修復に要する時間を短縮することが可能となる。

【0031】

次に、本発明の実施形態によるパターン形成方法を実施するに好適な、本発明の実施形態によるパターン形成装置について説明する。図４は、本実施形態によるパターン形成装置を示す概略図である。図４に示すように、パターン形成装置５０は、パターン形成装置５０により処理されるウエハＷが収容されるウエハキャリア（不図示）が載置されるキャリアステーションＳＴ１と、ウエハＷ上にパターンＤＰ（図３Ａ（ｈ））を形成する処理ステーションＳＴ２とを備える。また、処理ステーションＳＴ２には露光装置Ｓ３が接続されている。

【0032】

処理ステーションＳＴ２は、ウエハＷ上にフォトレジスト膜ＰＲ（図２（ａ））を形成するフォトレジスト塗布ユニット５１と、フォトレジスト膜ＰＲが形成されたウエハＷを加熱する加熱ユニット（不図示）や加熱されたウエハＷを室温（約２３℃）に冷却する冷却ユニット（不図示）などが上下方向に重ねられるユニット群５２と、露光装置Ｓ３にて露光されたウエハＷを現像して、フォトレジストパターンＰ（図２（ｂ））を形成する現像ユニット５３と、フォトレジストパターンＰが形成されたウエハＷを加熱する加熱ユニット（不図示）や加熱されたウエハＷを室温（約２３℃）に冷却する冷却ユニット（不図示）などが上下方向に重ねられるユニット群５４と、を有している。

【0033】

また、処理ステーションＳＴ２には、フォトレジストパターンＰが形成されたウエハＷ上にＰＳ−ｂ−ＰＭＭＡの膜２１（図２（ｃ））を形成するブロック共重合体膜形成部３１０（以下、ＢＣＰ膜形成部３１０という）と、ＰＳ−ｂ−ＰＭＭＡの膜２１を加熱してポリマーパターンＰＰ（図２（ｄ））を形成する加熱部１０と、ポリマーパターンＰＰを観察する表面観察部１１０と、ポリマーパターンＰＰへ紫外光を照射し、パターンＤＰ（図３Ａ（ｈ））を形成する紫外光照射部４００とが設けられている。また、処理ステーションＳＴ２には、その略中央部に長手方向に沿って延びるレール５５Ｒと、レール５５Ｒに沿って移動可能な搬送ロボット５５とが配置されている。搬送ロボット５５は、例えば多関節型のロボットであってよく、キャリアステーションＳＴ１、処理ステーションＳＴ２、及び露光装置Ｓ３の間でウエハＷを搬送することができる。また、搬送ロボット５５は、処理ステーションＳＴ２において、フォトレジスト塗布ユニット５１、ユニット群５２、露光装置Ｓ３、現像ユニット５３、ユニット群５４、ＢＣＰ膜形成部３１０、加熱部１０、表面観察部１１０、及び紫外光照射部４００の間でウエハＷを搬送することができる。

【0034】

また、パターン形成装置５０は、フォトレジスト塗布ユニット５１を始めとする各ユニットや各部、及び搬送ロボット５５を制御する制御部５６を有している。制御部５６は、マイクロプロセッサなどの演算素子や記憶素子などを有するコンピュータであってよく、各ユニットや各部、及び搬送ロボット５５を制御して例えば上述のパターン形成方法をパターン形成装置５０に実施させるコンピュータプログラムに基づき、パターン形成装置５０を動作させる。また、制御部５６は、各ユニットや各部などを制御するだけでなく、コンピュータプログラムに基づいて、ポリマーパターンＰＰの表面観察に基づく判定を行う（ステップＳ６（図１））。コンピュータプログラムは、コンピュータ可読記憶媒体５７に格納され、制御部５６の記憶素子にインストールされる。コンピュータ可読記憶媒体５７は、例えばフレキシブルディスク、ＣＤ（Compact Disk）、ＣＤ−ＲＯＭ（Read Only Memory）、ハードディスク、フラッシュメモリ、又はＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等であってよい。

【0035】

次に、図５を参照しながら、ポリマーパターンＰＰの観察（ステップＳ５（図１））に好適な表面観察部１１０を説明する。図５を参照すると、表面観察部１１０は、載置されたウエハＷをＸ方向及びＹ方向へ移動可能なＸＹテーブル１１２と、レーザ装置１１３からのレーザ光を平行光にするコリメータ１１６と、コリメータ１１６により平行化されたレーザ光の光路を反射ミラー１２２に向かう光路とウエハＷに向かう光路とに分割するビームスプリッタ１１７と、ウエハＷに向かう光路上においてビームスプリッタ１１７とウエハＷとの間に配置され、ウエハＷ上の微小位置に平行レーザ光を集光する対物レンズ１２０と、有している。なお、ビームスプリッタ１１７は、２つの出射面にそれぞれ対向して配置される１／４波長板１１７Ｐを有している。
また、表面観察部１１０において、ビームスプリッタ１１７と反射ミラー１２２との間にハーフミラー１１９ａが配置されている。ハーフミラー１１９ａは、ビームスプリッタ１１７から出射した平行レーザ光の光路を反射ミラー１２２へ直進する光路と光電子増倍管１１５ａに向かう光路とに分割する。ハーフミラー１１９ａと光電子増倍管１１５ａとの間には、ハーフミラー１１９ａからの光を光電子増倍管１１５ａに集光するレンズ１２１ｂが配置されている。
また、対物レンズ１２０とビームスプリッタ１１７との間には、ハーフミラー１１９ｂが配置されている。ハーフミラー１１９ｂは、対物レンズ１２０を透過してウエハＷに照射されてウエハＷで反射し、対物レンズ１２０を透過した光の光路を、ビームスプリッタ１１７へ向かう光路と光電子増倍管１１５ｂに向かう光路とに分割する。ハーフミラー１１９ｂと光電子増倍管１１５ｂとの間には、ハーフミラー１１９ｂからの光を光電子増倍管１１５ｂに集光するレンズ１２１ｃが配置されている。
さらに、表面観察部１１０には、ウエハＷで反射し、対物レンズ１２０、ハーフミラー１１９ｂ、及びビームスプリッタ１１７を透過したレーザ光が入射する光電子増倍管１１４が配置されている。また、ビームスプリッタ１１７と光電子増倍管１１４との間には、ビームスプリッタ１１７からの反射光を光電子増倍管１１４に集光するレンズ１２１ａが配置されている。

【0036】

以上の構成によれば、レーザ装置１１３からのレーザ光は、コリメータ１１６により平行化され、ビームスプリッタ１１７によって反射ミラー１２２へ向かう参照レーザ光と、対物レンズ１２０へ向かう検査レーザ光とに分割される。参照レーザ光及び検査レーザ光は、それぞれ１／４波長板８により偏光面が反転される。

【0037】

検査レーザ光は、対物レンズ１２０によりウエハＷ上の微小な検査点に集光され、その検査点で反射される。反射した検査レーザ光の一部は、ハーフミラー１１９ｂにより反射され、レンズ１２１ｃを透過して光電子増倍管１１５ｂに入射し、その強度が測定される。
ハーフミラー１１９ｂを透過した検査レーザ光は、ビームスプリッタ１１７に入射される。ここで、ビームスプリッタ１１７に入射した検査レーザ光の一部は、ビームスプリッタ１１７により反射されて、ハーフミラー１１９ａに入射する。ハーフミラー１１９ａを透過して反射ミラー１２２へ至る検査レーザ光は、レーザ装置１１３からコリメータ１１６、ビームスプリッタ１１７、及びハーフミラー１１９ａを透過して反射ミラー１２２に至る参照ビーム光と重ね合わされて干渉を生じる。この干渉光は、ビームスプリッタ１１７により反射されてレンズ１２１ａを透過して光電子増倍管１１４に入射し、干渉光強度が測定される。また、反射ミラー１２２で反射した参照レーザ光の一部は、ハーフミラー１１９ａで反射され、レンズ１２１ｂを透過して光電子増倍管１１５ａに入射し、ここで参照レーザ光の強度が測定される。

【0038】

ここで、反射ミラー１２２は、データ記憶部１２４に格納される所望のパターンに関する基準表面形状情報（基準データ）に従って振動子１２３により振動している。ここで、干渉光の強度をＩ、光の波長をλ、検査レーザ光の強度をＩ_１、参照レーザ光の強度をＩ_２、ウエハＷの表面（検査面）及び反射ミラー１２２の反射面（参照面）からのビームスプリッタ１１７との光路差をＸとすると、以下の関係が成り立つ。
Ｉ＝Ｉ_１＋Ｉ_２＋２×（Ｉ_１×Ｉ_２）^１／２×ｃｏｓ（４πＸ／λ）。

【0039】

ここで、反射ミラー１２２（参照面）は、基準表面形状情報に従って振動子１２３により振動しているため、ウエハＷ上の検査面の形状が基準表面形状と等しい場合には、干渉光の強度Ｉは変化しない。一方、強度Ｉが変化した場合は、ウエハＷ上の検査面の形状が基準表面形状と異なることとなり、これにより欠陥を検出できる。ＸＹステージ１１２を駆動機構（不図示）によりＸ方向及びＹ方向に移動させ、対物レンズ１２０からの検査レーザ光をウエハＷ上でスキャンすることにより、ウエハＷの表面に形成されるポリマーパターンＰＰ（図２（ｄ））の表面観察を行うことができる。

【0040】

次に、図６を参照しながら、ＰＳ−ｂ−ＰＭＭＡの膜の形成（ステップＳ４（図１））に好適なＢＣＰ膜形成部３１０を説明する。図６を参照すると、ＢＣＰ膜形成部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、スピンチャック２に保持されるウエハＷにブロック共重合体の塗布液を供給（吐出）する供給ノズル５と、スピンチャック２に保持されるウエハＷに有機溶剤（例えばＩＰＡ）を供給（吐出）する供給ノズル５Ｓ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（又は５Ｓ）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（又は有機溶剤）を受けるカップ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。

【0041】

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膜形成部３１０の外部に排出される。

【0042】

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。

【0043】

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（図６には２つの支持ピン１４を図示する）。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。

【0044】

供給ノズル５は、図６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。

【0045】

供給ノズル５は、図６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。

【0046】

また、供給ノズル５Ｓは、供給源に有機溶剤（例えばＩＰＡ）が貯留される点を除いて、供給ノズル５と同様に構成されている。これにより、ウエハＷに対して有機溶剤を供給することができる。

【0047】

以上のように構成されるＢＣＰ膜形成部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２１（図２（ｃ））が形成される。

【0048】

また、ＢＣＰ膜形成部３１０では、紫外光が照射されたポリマーパターンＰＰ（ステップＳ８（図１））に対して、供給ノズル５Ｓから有機溶剤（例えばＩＰＡ）を供給することにより、ポリマーパターンＰＰ中のＰＭＭＡパリマー領域ＤＭを溶解させ、ポリマーパターンＰＰをパターニングすることができる（ステップＳ９（図１））。

【0049】

次に、図７を参照しながら、ポリマーパターンＰＰへの紫外光の照射（ステップＳ８（図１））に好適な紫外光照射部４００を説明する。図７に示すように、紫外光照射部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。

【0050】

ウエハチャンバ５１０は、筐体５３０と、筐体５３０の天井部に設けられ紫外光が透過可能な透過窓５４０と、ウエハＷが置かれるサセプタ５７とを備える。透過窓５４０は、例えば石英ガラスにより形成されている。

【0051】

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。

【0052】

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を設けてもよい。

【0053】

また、図７に示すように、ベースプレート５５０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５５０全体が所定の温度に冷却される。また、ベースプレート５５０上に設けられサセプタ５７を支持する支柱５６０は、例えばアルミニウムで形成されることが好ましい。

【0054】

また、ウエハチャンバ５１０には、ベースプレート５５０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５３０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。

【0055】

さらに、筐体５３０の側壁には不活性ガス導入口５１Ａが設けられ、筐体５３０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。

【0056】

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７３０に収容されている。筐体７３０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５４０を透過した紫外光がウエハＷに照射される。

【0057】

上記のように構成される紫外光照射部４００においては、ＢＣＰ膜形成部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。

【0058】

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５５０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。

【0059】

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５４０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。

【0060】

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、紫外光照射部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（図３Ａ（ｈ））が得られる。
次に、図９を参照しながら、ポリマーパターンＰＰの再配列（ステップＳ７（図１））を行うに好適な加熱部１０を説明する。図９を参照すると、加熱部１０は、上端が開口した有底の円筒形状を有する容器本体２０２と、この容器本体２０２の上端開口を覆う蓋体２０３とを備えている。容器本体２０２は、円環形状を有する枠体２２１と、枠体２２１の底部から内側に延びる鍔状の底部２２２と、底部２２２に支持されるウエハ載置台２０４とを備えている。ウエハ載置台２０４の内部には加熱部２０４ｈが設けられ、加熱部２０４ｈには、電源２０４Ｐが接続されている。これによりウエハ載置台２０４上に載置されるウエハＷが加熱される。加熱部２０４ｈ、電源２０４Ｐ、及び温調器（不図示）により、ウエハ載置台２０４が加熱され、ウエハ載置台２０４に載置されるウエハＷが加熱される。

【0061】

ウエハ載置台２０４には、外部の搬送手段（不図示）との間でウエハＷの受け渡しを行なうための複数本の昇降ピン２４１が設けられており、この昇降ピン２４１は昇降機構２４２により昇降自在に構成されている。図中の参照符号２４３は、ウエハ載置台２０４の裏面に設けられた、この昇降機構２４２の周囲を囲むカバー体である。容器本体２０２と蓋体２０３は、互いに相対的に昇降自在に構成されている。この例では、昇降機構（不図示）により蓋体２０３が、容器本体２０２と接続される処理位置と、容器本体２０２の上方側に位置する基板搬出入位置との間で昇降自在である。

【0062】

一方、蓋体２０３は、容器本体２０２の枠体２２１の上面に蓋体２０３の周縁部２３１がＯリングなどのシール部材２０２Ｓを介して載置されている。これにより、容器本体２０２の上端開口が蓋体２０３により閉じられる。そして、容器本体２０２と蓋体２０３との間に処理室２２０が区画されている。

【0063】

蓋体２０３の中央部には、ウエハ載置台２０４上に載置されるウエハＷに対して溶剤蒸気を含む気体（以下、単に溶剤蒸気という）を供給するためのガス供給路２３３が貫通している。ガス供給路２３３には、後述する溶剤蒸気供給機構２７０と接続される配管２６１が接続されている。また、配管２６１には、処理室２２０をパージする窒素ガス供給源（不図示）が接続され、パージガスとしての窒素ガスを処理室２２０へ供給することができる。

【0064】

ガス供給路２３３の下端部の下方に整流板２３４が配置されている。整流板２３４には、複数のスリット（又は開口）２３４Ｓが形成されている。複数のスリット２３４Ｓは、ガス供給路２３３から流出する溶剤蒸気がウエハ載置台２０４へ向かって流れるのを許容すると共に、整流板２３４の上側（ガス供給路２３３側）の空間と下側（ウエハ載置台２０４側）の空間との間に大きな圧力損失が生じるように形成されている。このため、ガス供給路２３３を通して処理室２２０へ供給された溶剤蒸気は、整流板２３４の上側で横方向に（蓋体２０３の外周に向かって）広がると共に、スリット２３４Ｓを通してウエハＷに向かって流れる。したがって、溶剤蒸気はほぼ均一な濃度でウエハＷに対して供給され得る。

【0065】

また、蓋体２０３の上壁部２３２の内部には、ガス供給路２３３が形成された中央領域以外の領域に面状に伸び、例えばリング状の平面形状を有する扁平な空洞部２８２が形成されている。この空洞部２８２には、蓋体２０３の外周側であってウエハ載置台２０４上のウエハＷよりも外側において上下方向に延び、処理室２２０に開口する排気路２８１が連結されている。また、空洞部２８２には、例えば蓋体２０３の中央近傍領域にて、複数本の（例えば６本の）排気管２８３が接続されている。排気管２８３はエジェクタ２７５に接続され、エジェクタ２７５はトラップタンク２７６に接続されている。

【0066】

なお、図９中の参照符号２３５はヒータを示し、このヒータ２３５により蓋体２０３が所定の温度に加熱される。これにより蓋体２０３への溶剤蒸気の凝結が抑制される。

【0067】

溶剤蒸気供給機構２７０は、溶剤タンク２７１、流量制御器２７２、及び気化器２７３を有している。溶剤タンク２７１の内部には溶剤が貯留され、窒素ガス供給源（不図示）から窒素ガスで内部を加圧することにより、溶剤が配管２７４へ流出し、流量制御器２７２によって流量制御されて気化器２７３へ供給される。気化器２７３では溶剤が噴霧化され、窒素ガス供給源から供給される窒素ガスとともに配管２７４を通して配管２６１へ供給される。なお、気化器２７３へ供給される窒素ガスの流量により、処理室２２０内の雰囲気中の溶剤濃度を制御することができる。

【0068】

以上の構成により、溶剤蒸気供給機構２７０により生成される溶剤蒸気は配管２６１及びガス供給路２３３を通して処理室２２０へ供給され、整流板２３４により均一に、加熱部２０４ｈにより加熱されるウエハＷに供給される。その後、溶剤蒸気は、排気路２８１、空洞部２８２、及び排気管２８３を通して、エジェクタ２７５により排気される。エジェクタ２７５により排気された気体はトラップタンク２７６に至り、ここで気体中の溶剤成分が取り除かれ、外部へと排気される。なお、処理室２２０内の圧力は、供給する溶剤蒸気の供給量とエジェクタ２７５とにより制御することができ、例えば常圧又は常圧に対して０Ｐａから３０ｋＰａの圧力（弱陽圧）に維持することが好ましい。

【0069】

上述の加熱部１０によれば、溶剤蒸気雰囲気の下でウエハＷを加熱することができるため、ＰＳ−ｂ−ＰＭＭＡの膜２１を加熱して相分離を生じさせてポリマーパターンＰＰを形成した後であっても、ポリマーパターンＰＰに溶剤を吸収させ、ポリマーパターンＰＰ内のＰＳポリマー及びＰＭＭＡポリマーを流動化させることができる。このため、ＰＳポリマー領域ＤＳ及びＰＭＭＡポリマー領域ＤＳの再配列を促進することが可能となる。

【0070】

なお、加熱部１０は、ＰＳ−ｂ−ＰＭＭＡの膜２１を加熱して相分離を生じさせる際に用いてもよい。この場合には、溶剤蒸気を供給する必要はないが、溶剤蒸気を供給すれば、相分離を促進することも可能となる。

【0071】

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。

【0072】

例えば、ステップＳ９において、ＰＭＭＡポリマー領域ＤＭを有機溶剤により除去したが、例えば酸素プラズマによるドライエッチングによりＰＭＭＡポリマー領域ＤＭを除去してもよい。この場合、ポリマーパターンＰＰに対する紫外光の照射（ステップＳ８（図１））は行わなくてよい。

【0073】

また、ステップＳ４においては、ステップＳ７と同様に溶剤蒸気雰囲気の下で、ＰＳ−ｂ−ＰＭＭＡの膜２１が形成されたウエハＷを加熱してもよい。

【0074】

また、パターン形成装置５０は、ＢＣＰ膜形成部３１０、加熱部１０、表面観察部１１０、紫外光照射部４００、及び搬送ロボット５５を所定の筐体に配置することにより構成されてもよい。この場合、既存のフォトレジスト塗布現像装置に対し所定のインターフェイス部を介してパターン形成装置５０を結合することが好ましい。

【0075】

また、ポリマーパターンＰＰの表面の観察には、レーザ光、電子線、Ｘ線、紫外線、又は赤外線などのエネルギー線を用いた観察装置だけでなく、例えば高感度ＣＣＤ（charge-coupled device）カメラを用いても良い。なお、電子線を用いる場合には、走査型電子顕微鏡を用いることが好ましい。

【0076】

また、所望のパターン（形成されるべきパターン）としてライン・アンド・スペース・パターンを例示したが、これに限らず例えば、ホールが所定の間隔で配列されるパターンを形成する場合にも本発明の実施形態を適用することができる。

【0077】

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。

【符号の説明】

【0078】

５０・・・パターン形成装置、３１０・・・ブロック共重合体膜形成部、１０・・・加熱部、１１０・・・表面観察部、４００・・・紫外光照射部、５６・・・制御部、５７・・・コンピュータ可読記憶媒体、Ｗ・・・ウエハ。

【図1】

【図2】

【図3A】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図3B】