CN107768277B - 热处理装置、基板处理装置、热处理方法及基板处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开热处理装置、基板处理装置、热处理方法及基板处理方法。在该处理装置的室内容纳有加热板。在该室内存在含溶剂气体的状态下，在加热板的上方位置保持形成有DSA膜的基板。由此，以不产生微相分离的温度对环境气体进行中性化。然后，在该室内存在含溶剂气体的状态下，在加热板的上表面上保持基板。由此，对基板上的DSA膜进行热处理。

Description

热处理装置、基板处理装置、热处理方法及基板处理方法
技术领域
本发明涉及对基板进行热处理的热处理装置、具有该热处理装置的基板处理装置、对基板进行热处理的热处理方法以及包括该热处理方法的基板处理方法。
背景技术
为了对半导体基板、液晶显示装置用基板、等离子体显示器用基板、光盘用基板、磁盘用基板、光磁盘用基板、光掩模用基板等各种基板进行各种各样的处理，使用基板处理装置。
近年来，为了实现基板上的图案的更微细化，提出了利用嵌段共聚物的微相分离的DSA(Directed Self Assembly：定向自组装)技术。
例如，在专利第5918122号公报记载的图案形成方法中，在基板上形成有聚苯乙烯-聚甲基丙烯酸甲酯嵌段共聚物的膜，对嵌段共聚物的膜进行加热。在非活性气体的环境气体下，由Xe准分子灯对被加热的嵌段共聚物的膜照射紫外光，向照射了紫外光的嵌段共聚物的膜供给有机溶剂。
在日本特开2014-22570号公报记载的基板处理方法中，以覆盖基板上表面的方式形成有基底层，在基底层上形成有导向图案。在没有形成导向图案的基底层上的区域形成有由两种聚合物构成的DSA膜。通过对基板上的DSA膜进行溶剂热处理，产生DSA膜的微相分离。然后，依次进行曝光处理和显影处理，从而形成图案。
发明内容
本发明的发明者们进行了各种实验，其结果，在使用了上述以往DSA技术的图案形成方法中，出现了DSA材料没有合适地进行微相分离的情况。在该情况下，不能得到所期望的图案。
本发明的目的在于，提供能够使定向自组装材料产生合适的微相分离的热处理装置、具有该热处理装置的基板处理装置、热处理方法以及包括该热处理方法的基板处理方法。
(1)本发明的一个技术方案的热处理装置，其对形成有由定向自组装材料构成的处理膜的基板进行热处理，其中，
该热处理装置具有：
加热部，以预先设定的热处理温度对基板进行热处理，
室，容纳加热部，
气体供给部，向室内供给含有有机溶剂的含溶剂气体，
基板移动部，在室内，使基板在加热部不对基板进行热处理的第一位置和加热部对基板进行热处理的第二位置之间移动，
移动控制部，对基板移动部进行控制，以使基板在室内存在由气体供给部供给的含溶剂气体的状态下保持在第一位置，然后，对基板移动部进行控制，以使基板在室内存在含溶剂气体的状态下保持在第二位置。
在该热处理装置中，在室内存在含溶剂气体的状态下，在不进行热处理的情况下在第一位置保持基板。由此，基板上的处理膜与含溶剂气体接触。有机溶剂对于构成定向自组装材料的多个聚合物的亲和性彼此接近。即，与处理膜接触的环境气体被中性化。然后，在第二位置对基板进行热处理。由此，在处理膜中产生微相分离。在该情况下，由于在热处理前与处理膜接触的环境气体被中性化，因此，能够防止形成仅构成定向自组装材料的一种聚合物与环境气体接触的层。其结果，能够使定向自组装材料产生合适的微相分离。
(2)加热部也可以包括具有加热面的加热板，
第一位置是加热板的加热面的上方位置，第二位置是与加热面接近而利用加热板进行热处理的位置，
基板移动部也可以包括支撑构件，该支撑构件支撑基板，并且使基板在室内在加热面的上方位置和与加热面接近的位置之间移动。
在该情况下，通过使基板上下移动，能够以简单的结构进行环境气体的中性化以及基板的热处理。
(3)基板处于第一位置时的基板温度也可以为，在处理膜中不产生微相分离的温度。在该情况下，能够防止在对环境气体进行中性化时在处理膜中产生微相分离。
(4)热处理装置还可以具有排气部，在基板移动部将基板保持在第一位置的状态下，该排气部排出室内的空气，从而对室内减压，
气体供给部也可以向被排气部减压的室内供给含溶剂气体。
在该情况下，能够高效地将空气置换为含溶剂气体。由此，由微相分离所形成的图案难以产生缺陷。
(5)热处理装置还可以具有溶剂浓度检测部，该溶剂浓度检测部检测室内的溶剂浓度，
排气部和气体供给部也可以对室内进行排气的同时供给含溶剂气体，以使得被溶剂浓度检测部检测的溶剂浓度达到预先设定的容许值以上。
在该情况下，由于含溶剂气体中的溶剂浓度达到容许值以上，因此，能够防止由微相分离所形成的图案产生缺陷。
(6)加热部对基板进行热处理后，移动控制部对基板移动部进行控制，以使基板保持在第一位置直至基板的温度降低至处理膜不产生微相分离的温度为止，
热处理装置还可以具有置换部，在热处理后利用基板移动部保持基板之后，该置换部用空气置换室内的含溶剂气体。
在该情况下，在用空气置换室内的含溶剂气体时，在基板上的处理膜中不产生微相分离。因此，能够防止在空气中产生微相分离。
(7)含溶剂气体也可以含有非活性气体。
(8)本发明的另一技术方案的基板处理装置，具有：
涂敷装置，通过在基板上涂敷定向自组装材料，在基板上形成处理膜，
上述热处理装置，对利用涂敷装置在基板上形成的处理膜进行热处理。
根据该基板处理装置，能够在基板上形成由定向自组装材料构成的处理膜，并且能够使处理膜中的定向自组装材料产生合适的微相分离。
(9)基板处理装置还具有：
曝光装置，对利用热处理装置热处理后的处理膜进行曝光处理，
显影装置，对利用曝光装置曝光处理后的处理膜进行显影处理。
在该情况下，能够在定向自组装材料产生了合适的微相分离的处理膜中形成图案。
(10)本发明的又一技术方案的热处理方法，其对形成有由定向自组装材料构成的处理膜的基板进行热处理，其中，
该热处理方法包括：
在容纳有加热部的室内存在含有有机溶剂的含有机溶剂气体的状态下，在加热部不进行热处理的第一位置保持基板的工序，
在第一位置保持基板后，在室内加热部进行热处理的第二位置保持基板的工序。
在该热处理方法中，由于与处理膜接触的环境气体被中性化，因此，能够防止形成仅构成定向自组装材料的一种聚合物与环境气体接触的层。其结果，能够使定向自组装材料产生合适的微相分离。
(11)本发明的又一技术方案的基板处理方法，包括：
在涂敷装置中，在基板上形成由定向自组装材料构成的处理膜的工序，
利用上述的热处理方法，对形成有处理膜的基板进行热处理的工序。
根据该基板处理方法，能够在基板上形成由定向自组装材料构成的处理膜，并且能够使处理膜中的定向自组装材料产生合适的微相分离。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式的热处理装置的结构的示意性的剖视图。
图2是表示图1的热处理装置的控制系统的结构的框图。
图3A～图3E是表示使用了图1的热处理装置的基板处理方法的一例的示意性的剖视图。
图4A～图4C是用于说明基于热处理前有无环境气体的中性化的微相分离后的图案的区别的示意图。
图5是表示图1的热处理装置的动作的流程图。
图6是具有图1的热处理装置的基板处理装置的示意性的俯视图。
图7是图6的涂敷显影处理部的概略侧视图。
图8是图6的热处理部的概略侧视图。
图9是图6的搬运部的示意性的侧视图。
具体实施方式
[优选实施例的说明]
下面，使用附图对本发明的实施方式的热处理装置、具有该热处理装置的基板处理装置、热处理方法以及包括该热处理方法的基板处理方法进行说明。需要说明的是，在下面的说明中，基板是指半导体基板、液晶显示装置用基板、等离子体显示器用基板、光掩模用玻璃基板、光盘用基板、磁盘用基板、光磁盘用基板以及光掩模用基板等。
(1)热处理装置
图1是表示本发明的一实施方式的热处理装置的结构的示意性的剖视图。如图1所示，热处理装置300具有室310。室310由底板311、周壁312和盖313构成。底板311设置为堵塞周壁312的下部开口。底板311和周壁312由密封构件Se1密封。在周壁312的内侧，在底板311上设有加热板320。在加热板320内设有发热体(加热器)。
在盖313的中心部形成有供给口314。在盖313的下侧安装有具有多个孔的扩散板315。盖313设置为堵塞周壁312的上部开口。盖313和周壁312由密封构件Se2密封。
盖313与盖升降装置330连接。盖升降装置330使盖313在上方位置与下方位置之间升降。在盖313处于上方位置的情况下，周壁312的上部开口开放。在盖313处于下方位置的情况下，堵塞周壁312的上部开口。在该情况下，盖313的下表面紧贴密封构件Se2，从而在室310的内部形成气密性的处理空间。
在加热板320的上表面设有多个(例如3个)接近球321。加热板320的上表面为加热面。基板W载置在多个接近球321上，以使该基板W距加热板320的上表面仅隔开规定距离(例如0.1mm)。以沿上下方向贯穿加热板320的方式设置有多个(例如3个)通孔322。在底板311的下表面隔着密封构件Se3配置有辅助板340。密封构件Se1、Se2、Se3例如由O型环构成。在辅助板340上形成有与底板311的多个通孔322相对应的多个通孔。在底板311的下表面安装有多个圆筒构件341，以包围底板311的多个通孔。
将多个(例如3个)支撑销350分别插入多个圆筒构件341的内部、底板311的多个通孔以及加热板320的多个通孔322。基板W被支撑在多个支撑销350的上端上。在各支撑销350与圆筒构件341之间设有密封构件Se4。密封构件Se4例如为金属密封件。
在辅助板340的下方配置有连接构件351。多个支撑销350以沿上下方向延伸的方式安装在连接构件351上。连接构件351与支撑销升降装置352连接。支撑销升降装置352例如由气缸构成。支撑销升降装置352使多个支撑销350在上方位置与下方位置之间一体升降。利用密封构件Se1～Se4在室310的内部形成气密性的处理空间。
共用供给管PC的一端与盖313的供给口314连接。共用供给管PC的另一端与气体供给管PG的一端以及多个溶剂供给管PS的一端连接。在气体供给管PG上安装有气体供给阀V1，在多个溶剂供给管PS上分别安装有溶剂供给阀V2。气体供给管PG的另一端与气体供给源GS连接。多个溶剂供给管PS的另一端分别与溶剂供给源SS连接。气体供给源GS供给氮气等非活性气体。多个溶剂供给源SS分别在使不同种类的有机溶剂(下面，简称为溶剂)气化的状态下供给所述溶剂。例如，作为溶剂，使用甲苯、庚烷、丙酮、丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)、丙二醇单甲醚(PGME)、环己酮、异丙醇(IPA)、二硫化碳或四氢呋喃等。
通过打开气体供给阀V1，从气体供给源GS经由气体供给管PG、共用供给管PC以及供给口314向室310内供给非活性气体。通过有选择地打开一个或多个溶剂供给阀V2，从与该溶剂供给阀V2相对应的溶剂供给源SS经由溶剂供给管PS、共用供给管PC以及盖313的供给口314向室310内供给气化的溶剂。由此，向基板W供给从多种溶剂中选出的一种溶剂或混合的多种溶剂。通过打开气体供给阀V1并打开一个或多个溶剂供给阀V2，将非活性气体与选出的一种或多种溶剂混合并向室310内供给。
在周壁312形成有检测孔316。检测孔316经由检测管Pd与溶剂浓度传感器380连接。在检测管Pd上安装有检测阀V3。溶剂浓度传感器380用于检测室310内的溶剂浓度。
在周壁312的下部沿外周面设有多个排气口318。排气口318经由排气管Pe1、Pe2与外部排气部EX连接。在排气管Pe2上安装有排气阀V4和排气泵PM。当排气泵PM工作且打开排气阀V4时，室310内的环境气体经由排气管Pe1、Pe2被引导至外部排气部EX。由此，室310内被减压。
热处理装置300具有热处理控制器390。热处理控制器390包括CPU(中央运算处理装置、ROM(只读存储器)和RAM(随机存取存储器)等。在ROM中存储控制程序。CPU使用RAM执行存储在ROM中的控制程序，从而对热处理装置300的各部的动作进行控制。
(2)热处理装置的控制系统
图2是表示图1的热处理装置300的控制系统的结构的框图。图2示出了热处理控制器390的功能性结构。热处理控制器390包括热处理温度控制部391、盖开闭控制部392、支撑销升降控制部393、排气控制部394、气体供给控制部395、溶剂供给控制部396、溶剂浓度获取部397以及时间测量部398。图2的热处理控制器390的各部的功能通过CPU执行控制程序来实现。
热处理温度控制部391对加热板320的温度进行控制，盖开闭控制部392对盖升降装置330的动作进行控制，支撑销升降控制部393对支撑销升降装置352的动作进行控制。排气控制部394对排气阀V4的开闭进行控制，气体供给控制部395对气体供给阀V1的开闭进行控制，溶剂供给控制部396对溶剂供给阀V2的开闭进行控制。溶剂浓度获取部397从溶剂浓度传感器380获取溶剂浓度，并将获取的溶剂浓度发送至排气控制部394、气体供给控制部395和溶剂供给控制部396。时间测量部398测量时间经过。各控制部391～396的动作时机基于由时间测量部398测量的时间经过来决定。
(3)基板处理方法的一例
图3A～图3E是使用了图1的热处理装置300的基板处理方法的一例的示意性的剖视图。图3A～图3E的工序中的图3C、图3D的工序由图1的热处理装置300进行。在本例中，示出了形成微小的孔图案的方法。
首先，如图3A所示，以覆盖基板W的上表面的方式形成基底层L1，在基底层L1上形成有例如由光致抗蚀剂构成的导向图案L2。在本例中，导向图案L2具有圆形的孔部H。接着，如图3B所示，在导向图案L2的孔部H内的基底层L1上的区域，由DSA(Directed SelfAssembly：定向自组装)材料形成DSA膜L3。DSA材料是由多种聚合物构成的嵌段共聚物。优选构成嵌段共聚物的多种聚合物互不相溶。
在本实施方式中，使用由两种聚合物构成的DSA材料。作为两种聚合物的组合，例如，可举出聚苯乙烯-聚甲基丙烯酸甲酯(PS-PMMA)、聚苯乙烯-聚二甲基硅氧烷(PS-PDMS)、聚乙烯-聚二茂铁二甲基硅烷(PS-PFS)、聚苯乙烯-聚环氧乙烷(PS-PEO)、聚苯乙烯-聚乙烯吡啶(PS-PVP)、聚乙烯-聚羟基苯乙烯(PS-PHOST)以及聚甲基丙烯酸甲酯-聚甲基丙烯酸酯多面体低聚倍半硅氧烷(PMMA-PMAPOSS)等。
接着，如图3C所示，将基板W搬入图1的热处理装置300的室310内。加热板320的上表面(加热面)的温度预先设定为热处理温度。在此，热处理温度是指DSA材料产生微相分离的温度。热处理温度为200℃以上，例如为250℃～300℃。热处理温度并不限于本例，也可以根据DSA膜的材料来决定，以在DSA膜中产生微相分离。
基板W以从加热板320的上表面向上方离开的状态下被支撑在支撑销350上。在该状态下，用溶剂和非活性气体(在本实施方式中为氮气)的混合气体(下面，称为含溶剂气体)置换室310内的环境气体(空气)。由此，进行后述的环境气体的中性化。含溶剂气体中的溶剂的浓度例如为200ppm～800ppm。溶剂的浓度并不限于本例，也可以根据DSA膜的材料来决定。此时，由于基板W从加热板320离开，因此，基板W的温度被保持为比DSA膜L3中产生微相分离的温度低的温度(不产生微相分离的温度)。因此，在DSA膜L3中不产生微相分离。例如，基板W的温度被保持为比200℃低的温度。
在此，溶剂对于构成DSA膜L3的一种聚合物的亲和性与溶剂对于构成DSA膜L3的另一种聚合物的亲和性大致相等。或者，选出一种或多种溶剂以使其对于构成DSA膜L3的两种聚合物的亲和性大致相等。例如，作为溶剂，使用环己酮与PGMEA的混合溶剂或PGMEA与PGME的混合溶剂。用溶剂对与DSA膜L3接触的环境气体进行中性化。在此，环境气体的中性化是指使溶剂对于构成DSA膜的一种聚合物的亲和性与溶剂对于构成DSA膜的另一种聚合物的亲和性大致相等。这样，将基板W保持为比热处理温度低的温度(不产生微相分离的温度)，并且在含溶剂气体中保持规定时间。在此，规定时间例如为1秒～5秒，但并不限定于此，也可以根据DSA膜的材料和应形成的图案等预先设定。
接着，如图3D所示，通过使多个支撑销350下降，基板W被支撑在加热板320的上表面(加热面)上(与加热板320的上表面接近的位置)。由于将加热板320的上表面的温度预先设定为热处理温度，因此，在基板W上的DSA膜L3中产生微相分离。其结果，形成由一种聚合物构成的图案P1以及由另一种聚合物构成的图案P2。在本例中，以沿导向图案L2的圆形孔部H的内周面的方式形成有圆环状的图案P1，并且，在图案P1的内侧形成有圆形图案P2。在该情况下，由于溶剂能够使DSA膜L3溶胀，因此，能够促进DSA材料的微相分离。
接着，通过对微相分离后的整个DSA膜L3进行曝光处理，切断一种聚合物与另一种聚合物之间的结合，分离成图案P1和图案P2。接着，如图3E所示，通过对基板W上的DSA膜L3进行显影处理，除去图案P2。最终在基板W上残留有具有圆形孔部h的图案P1(孔图案)。
图4A～图4C是用于说明基于热处理前有无环境气体的中性化的微相分离后的图案的区别的示意图。图4A、图4B示出了在利用加热板320对基板W进行热处理前没有对环境气体进行中性化的情况下所形成的图案的例子，图4C示出了在利用加热板320对基板W进行热处理前对环境气体进行了中性化的情况下所形成的图案的例子。
在此，构成DSA膜L3的一种聚合物与另一种聚合物相比，对于空气具有高的亲和性。下面，将构成DSA膜L3的两种聚合物中对于空气的亲和性高的聚合物称为第一聚合物，将对于空气的亲和性低的聚合物称为第二聚合物。
在热处理前没有对环境气体进行中性化的情况下，在热处理时第一聚合物与环境气体接触，从而容易进行微相分离。在图4A的例子中，第一聚合物的图案P10a、第二聚合物的图案P20以及第一聚合物的图案P10b形成为层状。在图4B的例子中，第一聚合物的图案P11a形成为环状，并且，在图案P11a的内侧形成有第二聚合物的圆形图案P21，第一聚合物的图案P11b以覆盖图案P11a、P21的方式形成为层状。在这些情况下，利用曝光处理和显影处理不能形成所期望的孔图案。
相对于此，在热处理前对环境气体进行了中性化的情况下，第一聚合物对于含溶剂气体的亲和性与第二聚合物对于含溶剂气体的亲和性大致相等。由此，如图4C所示，第一聚合物的图案P1形成为环状，并且，在图案P1的内侧形成有第二聚合物的圆形图案P2。没有形成覆盖图案P1、P2的上表面的图案。因此，通过利用曝光处理和显影处理除去图案P2，能够形成所期望的孔图案。
(4)热处理装置300的动作
图5是表示图1的热处理装置300的动作的流程图。下面，参照图1、图2和图5说明图1的热处理装置300的动作。
图2的热处理温度控制部391预先将加热板320的温度设定为热处理温度(步骤S1)。接着，盖开闭控制部392对盖升降装置330进行控制，以使盖313变为打开状态(步骤S2)。支撑销升降控制部393对支撑销升降装置352进行控制，以使多个支撑销350上升。由此，多个支撑销350接受基板W(步骤S3)。然后，支撑销升降控制部393对支撑销升降装置352进行控制，以使多个支撑销350下降至室310内。由此，多个支撑销350将基板W支撑在室310内的加热板320的上方位置(步骤S4)。然后，盖开闭控制部392对盖升降装置330进行控制，以使盖313变为关闭状态(步骤S5)。
接着，排气控制部394通过打开排气阀V4排出室310内的气体(步骤S6)。另外，气体供给控制部395通过打开气体供给阀V1向室310内供给非活性气体(步骤S7)。而且，溶剂供给控制部396通过打开一个或多个溶剂供给阀V2向室310内供给一种或多种溶剂(步骤S8)。由此，用含溶剂气体置换室310内的空气。需要说明的是，步骤S6、S7、S8的顺序不限于图5的顺序，步骤S6、S7、S8既可以按另一顺序进行，也可以同时进行。另外，在本例中，排气泵PM预先开始动作，但排气泵PM也可以在步骤S6的时间点进行动作。
溶剂浓度获取部397从溶剂浓度传感器380获取溶剂浓度，并判定获取的溶剂浓度是否在预先设定的容许值以上(步骤S9)。溶剂浓度的容许值例如为100ppm，但并不限定于此，也可以根据DSA膜L3的材料或应形成的图案等预先设定。
在溶剂浓度比容许值低的情况下，溶剂浓度获取部397返回到步骤S6。当溶剂浓度在容许值以上时，排气控制部394、气体供给控制部395和溶剂供给控制部396关闭排气阀V4、气体供给阀V1和溶剂供给阀V2，从而停止排气、非活性气体的供给以及溶剂的供给(步骤S10)。由此，基板W以从加热板320离开的状态在含溶剂气体中被支撑。在该情况下，基板W的温度被保持为在DSA膜中不产生微相分离的温度。
在该状态下，时间测量部398判定是否经过了预先设定的中性化处理时间(步骤S11)。直至经过中性化处理时间为止，基板W以从加热板320离开的状态在含溶剂气体中被支撑。中性化处理时间根据DSA膜的材料和应形成的图案等预先设定。
若经过中性化处理时间，则支撑销升降控制部393对支撑销升降装置352进行控制，以使多个支撑销350下降至下方位置，从而使基板W下降至加热板320的上表面(步骤S12)。由此，基板W的温度上升至热处理温度。
接着，时间测量部398判定是否经过了预先设定的热处理时间(步骤S13)。直至经过热处理时间为止，对基板W进行热处理。由此，在DSA膜中产生微相分离。
若经过热处理时间，则支撑销升降控制部393对支撑销升降装置352进行控制，以使多个支撑销350在室310内上升。由此，多个支撑销350将基板W支撑在室310内的加热板320的上方位置(步骤S14)。
在该状态下，时间测量部398判定是否经过了预先设定的温度降低时间(步骤S15)。温度降低时间被设定为，基板W的温度降低至不产生微相分离的温度所需要的时间。直至经过温度降低时间为止，基板W以从加热板320离开的状态在含溶剂气体中被支撑。由此，基板W的温度降低。
若经过温度降低时间，则排气控制部394通过打开排气阀V4排出室310内的气体(步骤S16)，盖开闭控制部392对盖升降装置330进行控制，以使盖313变为打开状态(步骤S17)。由此，用空气置换室310内的含溶剂气体。然后，支撑销升降控制部393对支撑销升降装置352进行控制，以使多个支撑销350上升(步骤S18)。由此，能够从室310搬出基板W。
(5)基板处理装置的结构
图6是具有图1的热处理装置300的基板处理装置的示意性的俯视图。在图6以及图7以后的规定的图中，为了明确位置关系，标注表示相互正交的X方向、Y方向以及Z方向的箭头。X方向和Y方向在水平面内相互正交，Z方向相当于铅垂方向。
如图6所示，基板处理装置100具有分度器区11和处理区12。分度器区11包括多个收纳架载置部40和搬运部112。在各收纳架载置部40分别载置有将多个基板W呈多层容纳的收纳架C。
在搬运部112设有主控制部114和搬运机构(搬运机械手)115。主控制部114对基板处理装置100的各种结构构件进行控制。搬运机构115具有用于保持基板W的手部116。搬运机构115一边利用手部116保持基板W一边搬运该基板W。如后述的图9所示，在搬运部112形成有用于在收纳架C与搬运机构115之间交接基板W的开口部117。
在搬运部112的侧面设置有主面板PN。用户能够利用主面板PN来确认基板处理装置100中的基板W的处理状况等。另外，在主面板PN的附近，设有例如由键盘构成的操作部(未图示)。用户能够通过操作操作部进行基板处理装置100的动作设定等。
处理区12包括涂敷显影处理部121、搬运部122以及热处理部123。涂敷显影处理部121和热处理部123隔着搬运部122相向设置。在搬运部122与分度器区11之间，设有载置基板W的基板载置部PASS1和后述的基板载置部PASS2～PASS4(图9)。在搬运部122设有搬运基板W的搬运机构(搬运机械手)127和后述的搬运机构(搬运机械手)128(图9)。
图7是图6的涂敷显影处理部121的概略侧视图。如图7所示，在涂敷显影处理部121分层地设有显影处理室21、23和涂敷处理室22、24。在各显影处理室21、23设有显影装置(显影机)129。在各涂敷处理室22、24设置有涂敷装置(涂敷机)139。
各显影装置129具有保持基板W的旋转卡盘25和以覆盖旋转卡盘25的周围的方式设置的杯27。在本实施方式中，在各显影装置129设有两组旋转卡盘25和杯27。各旋转卡盘25由未图示的驱动装置(例如电动马达)驱动旋转。另外，各显影装置129具有用于向被旋转卡盘25保持的基板W供给显影液的喷嘴28。在本例中，以分别与多个旋转卡盘25相对应的方式设置多个喷嘴28，但对于多个旋转卡盘25也可以使用共用的喷嘴28。
各涂敷装置139具有保持基板W的旋转卡盘35和以覆盖旋转卡盘35的周围的方式设置的杯37。在本实施方式中，在各涂敷装置139设有两组旋转卡盘35和杯37。各旋转卡盘35由未图示的驱动装置(例如电动马达)驱动旋转。另外，各涂敷装置139具有用于向被旋转卡盘35保持的基板W供给处理液的喷嘴38。在本例中，以分别与多个旋转卡盘35相对应的方式设置多个喷嘴38，但对于多个旋转卡盘35也可以使用共用的喷嘴38。
在涂敷处理室22、24的涂敷装置139中，将由DSA材料构成的处理液涂敷到基板W上。由此，在基板W上形成DSA膜。在显影处理室21、23的显影装置129中，对形成有DSA膜的基板W进行显影处理。具体而言，通过向形成有DSA膜的基板W供给显影液，除去DSA膜的不需要的部分。作为显影液，例如使用甲苯、庚烷、丙酮、丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)、丙二醇单甲醚(PGME)、环己酮、乙酸或四氢呋喃、异丙醇(IPA)等。
如图6和图7所示，在涂敷显影处理部121的一端设有流体箱部50。在流体箱部50内容纳有与向显影装置129和涂敷装置139供给处理液及显影液和来自显影装置129和涂敷装置139的废液及排气等相关的导管、接头、阀、流量计、调节器、泵、温度调节器等流体相关设备。
图8是图6的热处理部123的概略侧视图。如图8所示，热处理部123具有设置在上方的上层热处理部301和设置在下方的下层热处理部302。在各上层热处理部301和下层热处理部302均设有多个热处理装置300、多个曝光装置250以及多个冷却装置(冷却板)CP。
如上所述，在热处理装置300中，在对环境气体进行中性化后，使用溶剂对形成DSA膜后的基板W进行热处理。在曝光装置250中，对溶剂热处理后的基板W进行曝光处理。在冷却装置CP中，对形成DSA膜前的基板W和热处理后的基板W进行冷却处理。
图9是搬运部112、122的示意性的侧视图。如图9所示，搬运部122具有上层搬运室125以及下层搬运室126。在上层搬运室125设有搬运机构127，在下层搬运室126设有搬运机构128。
在搬运部112与上层搬运室125之间，设有基板载置部PASS1、PASS2，在搬运部112与下层搬运室126之间，设有基板载置部PASS3、PASS4。
将从分度器区11向处理区12搬运的基板W载置在基板载置部PASS1、PASS3。将从处理区12向分度器区11搬运的基板W载置在基板载置部PASS2、PASS4。
各搬运机构127、128具有导轨131、132、133、移动构件134、旋转构件135以及手部H1、H2。导轨131、132均设置为沿上下方向延伸。导轨133设置为在导轨131与导轨132之间沿水平方向(X方向)延伸，且能够上下移动地安装在导轨131、132上。移动构件134能够沿水平方向(X方向)移动地安装在导轨133上。
在移动构件134的上表面，旋转构件135能够旋转地设置。在旋转构件135安装有用于保持基板W的手部H1和手部H2。手部H1、H2构成为，能够以旋转构件135为基准进行进退。
根据这种构成，各搬运机构127、128能够使用手部H1、H2保持基板W并沿X方向和Z方向移动来搬运基板W。搬运机构127在基板载置部PASS1、PASS2、显影处理室21(图7)、涂敷处理室22(图7)以及上层热处理部301(图8)之间搬运基板W。搬运机构128在基板载置部PASS3、PASS4、显影处理室23(图7)、涂敷处理室24(图7)以及下层热处理部302(图8)之间搬运基板W。
(6)基板处理装置100的动作
对基板处理装置100的动作进行说明。首先，将容纳有初始状态(图3A)的基板W的收纳架C载置在分度器区11的收纳架载置部40(图6)。搬运机构115交替地从收纳架C向基板载置部PASS1和基板载置部PASS3(图9)搬运初始状态的基板W。
载置于基板载置部PASS1的基板W被搬运机构127(图9)的手部H1取出。接着，搬运机构127(图9)利用手部H2从上层热处理部301(图8)的规定的冷却装置CP中取出冷却处理后的基板W，并将保持在手部H1的基板W搬入上述冷却装置CP。在该情况下，在冷却装置CP中，将基板W的温度调整为适于形成DSA膜L3的温度。
接着，搬运机构127(图9)利用手部H1从涂敷处理室22(图7)的旋转卡盘35上取出形成DSA膜L3后的基板W(图3B)，并将保持在手部H2的冷却处理后的基板W载置在上述旋转卡盘35上。在涂敷处理室22中，利用涂敷装置139(图7)在基板W上形成DSA膜L3(图3B)。
接着，搬运机构127(图9)利用手部H2从上层热处理部301(图8)的规定的热处理装置300中取出热处理后的基板W(图3D)，并将保持在手部H1的形成DSA膜L3后的基板W搬入上述热处理装置300。在热处理装置300中，进行基板W的热处理(图3C、图3D)。
接着，搬运机构127(图9)利用手部H1从上层热处理部301(图8)的规定的冷却装置CP中取出冷却处理后的基板W，并将保持在手部H2的热处理后的基板W搬入上述冷却装置CP。在该情况下，在冷却装置CP中，将基板W的温度调整为适于曝光处理的温度。
接着，搬运机构127(图9)利用手部H2从上层热处理部301(图8)的规定的曝光装置250中取出曝光处理后的基板W，并将保持在手部H1的冷却处理后的基板W搬入上述曝光装置250。在曝光装置250中，对热处理后的基板W进行曝光处理。
接着，搬运机构127(图9)利用手部H1从显影处理室21(图7)的旋转卡盘25上取出显影处理后的基板W(图3E)，并将保持在手部H2的曝光处理后的基板W载置在上述旋转卡盘35上。在显影处理室21中，利用显影装置129对曝光处理后的基板W进行显影处理(图3E)。然后，搬运机构127将保持在手部H1的显影处理后的基板W载置于基板载置部PASS2(图9)。
通过搬运机构127反复进行上述处理，在处理区12内连续地对多个基板W进行规定的处理。
搬运机构128利用与搬运机构127相同的动作对基板载置部PASS3、PASS4、显影处理室23、涂敷处理室24以及下层热处理部302进行基板W的搬入和搬出。在显影处理室23、涂敷处理室24和下层热处理部302中，进行与显影处理室21、涂敷处理室22和上层热处理部301同样的处理。
这样，在本实施方式中，由搬运机构127搬运的基板W在显影处理室21、涂敷处理室22以及上层热处理部301中被处理，由搬运机构128搬运的基板W在显影处理室23、涂敷处理室24以及下层热处理部302中被处理。在该情况下，在上层的处理部(显影处理室21、涂敷处理室22和上层热处理部301)和下层的处理部(显影处理室23、涂敷处理室24和下层热处理部302)中，能够同时进行基板W的处理。
(7)效果
在本实施方式的基板处理装置100中，利用涂敷装置139在基板W上形成DSA膜L3。接着，在热处理装置300的室310内，将基板W以从加热板320离开的状态在含溶剂气体中保持规定的时间。由此，在热处理装置300的室310内，在热处理前对环境气体进行中性化。然后，对基板W上的DSA膜L3进行热处理。在该情况下，由于在热处理前对与DSA膜L3接触的环境气体进行了中性化，因此，能够合适地产生微相分离。其结果，能够在基板W上高精度地形成微细的图案。
另外，在对环境气体进行中性化时，在加热板320的上方位置保持基板W，在进行热处理时，将基板W保持在加热板320上。由此，在预先不使加热板320的温度变化的情况下，在对环境气体进行中性化时，能够将基板W的温度保持为不产生微相分离的温度。因此，生产能力不会降低。
而且，在向室310内供给含溶剂气体时室310内被减压，因此，能够高效地将室310内的空气置换为含溶剂气体。由此，能够防止由微相分离所形成的图案产生缺陷。
另外，在对基板W进行热处理后，在加热板320的上方位置保持基板W直至基板W的温度降低，接着用空气置换室310内的含溶剂气体。由此，在用空气置换室310内的含溶剂气体时，在基板W上的DSA膜中不产生微相分离。因此，能够防止在空气中由微相分离所形成的图案产生缺陷。
(8)其他实施方式
在上述实施方式中，在热处理前对环境气体进行中性化时，使基板W从加热板320的上表面向上方离开，但本发明并不限定于此。在热处理前对环境气体进行中性化时，也可以使基板W向加热板320一侧离开。
在上述实施方式中，基板处理装置100具有曝光装置250和显影装置129，但也可以将曝光装置250和显影装置129中的至少一个作为基板处理装置100的外部装置设置。
(9)技术方案的各结构构件与实施方式的各构件的对应
下面，对技术方案的各结构构件与实施方式的各构件的对应的例子进行说明，但本发明并不限定于下述例子。
在上述实施方式中，加热板320是加热部的例子，气体供给管PG、气体供给阀V1、溶剂供给管PS和溶剂供给阀V2是气体供给部的例子，支撑销350、连接构件351和支撑销升降装置352是基板移动部的例子，热处理控制器390和支撑销升降控制部393是移动控制部的例子，支撑销350是支撑构件的例子。加热板320的上方位置是第一位置的例子，与加热板320接近的位置是第二位置的例子，排气管Pe1、Pe2、排气阀V4和排气泵PM是排气部或置换部的例子。
作为技术方案的各结构构件，也能使用具有技术方案所述的结构或功能的其他各种构件。
产业上的可利用性
本发明能够利用于各种基板的处理。

Claims (10)

1.一种热处理装置，其对形成有由定向自组装材料构成的处理膜的基板进行热处理，其中，
该热处理装置具有：
加热部，以预先设定的热处理温度对所述基板进行热处理，
室，容纳所述加热部，
气体供给部，向所述室内供给含有有机溶剂的含溶剂气体，
基板移动部，在所述室内，使所述基板在所述加热部不对所述基板进行热处理的第一位置和所述加热部对所述基板进行所述热处理的第二位置之间移动，
移动控制部，对所述基板移动部进行控制，以使所述基板在所述室内存在由所述气体供给部供给的含溶剂气体的状态下保持在所述第一位置，然后，对所述基板移动部进行控制，以使所述基板在所述室内存在含溶剂气体的状态下保持在所述第二位置，
所述第一位置被设定为如下位置：在存在含溶剂气体的状态下，在所述加热部的温度为所述热处理温度的情况下，在所述处理膜中不进行微相分离，
所述第二位置被设定为如下位置：在存在含溶剂气体的状态下，在所述加热部的温度为所述热处理温度的情况下，在所述处理膜中进行微相分离。
2.如权利要求1所述的热处理装置，其中，
所述加热部包括具有加热面的加热板，
所述第一位置是所述加热板的所述加热面的上方位置，所述第二位置是与所述加热面接近而利用所述加热板进行所述热处理的位置，
所述基板移动部包括支撑构件，该支撑构件支撑所述基板，并且使所述基板在所述室内在所述加热面的上方位置和与所述加热面接近的位置之间移动。
3.如权利要求1或2所述的热处理装置，其中，
该热处理装置还具有排气部，在所述基板移动部将所述基板保持在所述第一位置的状态下，该排气部排出所述室内的空气，从而对所述室内减压，
所述气体供给部向被所述排气部减压的所述室内供给所述含溶剂气体。
4.如权利要求3所述的热处理装置，其中，
该热处理装置还具有溶剂浓度检测部，该溶剂浓度检测部检测所述室内的溶剂浓度，
所述排气部和所述气体供给部对所述室内进行排气的同时供给所述含溶剂气体，以使得被所述溶剂浓度检测部检测的溶剂浓度达到预先设定的容许值以上。
5.如权利要求1或2所述的热处理装置，其中，
所述加热部对所述基板进行所述热处理后，所述移动控制部对所述基板移动部进行控制，以使所述基板保持在所述第一位置直至所述基板的温度降低至所述处理膜不产生微相分离的温度为止，
所述热处理装置还具有置换部，在所述热处理后利用所述基板移动部保持所述基板之后，该置换部用空气置换所述室内的含溶剂气体。
6.如权利要求1或2所述的热处理装置，其中，
所述含溶剂气体含有非活性气体。
7.一种基板处理装置，其中，
该基板处理装置具有：
涂敷装置，通过在所述基板上涂敷定向自组装材料，在所述基板上形成处理膜，
权利要求1或2所述的热处理装置，对利用所述涂敷装置在所述基板上形成的处理膜进行热处理。
8.如权利要求7所述的基板处理装置，其中，
该基板处理装置还具有：
曝光装置，对利用所述热处理装置热处理后的处理膜进行曝光处理，
显影装置，对利用所述曝光装置曝光处理后的处理膜进行显影处理。
9.一种热处理方法，其对形成有由定向自组装材料构成的处理膜的基板进行热处理，其中，
该热处理方法包括：
在容纳有加热部的室内存在含有有机溶剂的含有机溶剂气体的状态下，在所述加热部不进行热处理的第一位置保持所述基板的工序，
在所述第一位置保持所述基板保持后，在所述室内所述加热部进行所述热处理的第二位置保持所述基板的工序，
所述第一位置被设定为如下位置：在存在含溶剂气体的状态下，在所述加热部的温度为预先设定的热处理温度的情况下，在所述处理膜中不进行微相分离，
所述第二位置被设定为如下位置：在存在含溶剂气体的状态下，在所述加热部的温度为所述热处理温度的情况下，在所述处理膜中进行微相分离。
10.一种基板处理方法，其中，
该基板处理方法包括：
在涂敷装置中，在基板上形成由定向自组装材料构成的处理膜的工序，
利用权利要求9所述的热处理方法，对形成有所述处理膜的所述基板进行热处理的工序。
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