JP2018133409A - 基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】自己組織化材料を適切に相分離させることができる基板処理方法を提供する。
【解決手段】自己組織化材料が塗布された基板を処理する基板処理方法であって、加熱工程と冷却工程を備える。加熱工程は、処理容器３内を非酸化性ガス雰囲気に保ち、且つ、加熱位置に基板Ｗを位置させることによって、基板Ｗを加熱して自己組織化材料を相分離させる。冷却工程は、処理容器３内を非酸化性ガス雰囲気に保ち、加熱位置に比べて加熱部１１から遠い処理容器３内の冷却位置に基板Ｗを位置させ、処理容器３内に非酸化性ガスを供給し、且つ、処理容器３内の気体を排出することによって、基板Ｗを冷却する。
【選択図】図９

Description

本発明は、自己組織化材料が塗布された基板を処理する基板処理方法に関する。基板は、半導体ウエハ、フォトマスク用基板、液晶表示用基板、プラズマディスプレイ用基板、有機ＥＬ用基板、ＦＥＤ(Field Emission Display)用基板、光ディスプレイ用基板、磁気ディスク用基板、光ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、太陽電池用基板などである。

特許文献１は、自己組織化（ＤＳＡ：Directed Self Assembly）技術によって基板上にパターンを形成する基板処理方法を開示する。この基板処理方法は、塗布工程と加熱工程と現像工程を含む。塗布工程は基板に自己組織化材料を塗布する。自己組織化材料は、例えば２種類の重合体を含む。加熱工程は、溶剤を基板に供給しながら基板を加熱する（以下、「溶剤熱処理」と適宜に呼ぶ）。溶剤熱処理により、自己組織化材料が相分離する。相分離された自己組織化材料は、２種の重合体が規則的に配列された構造を有する。現像工程は、一方の重合体を基板上に残存させつつ、他方の重合体を基板上から除去する。これにより、一方の重合体からなるパターンが基板上に形成される。

加熱工程は、熱処理ユニットにおいて実行される。熱処理ユニットはチャンバとプレートと導入孔と排気孔を備える。チャンバは密閉可能である。プレートはチャンバ内に配置される。プレートは基板を加熱する。導入孔はチャンバに溶剤を導入する。排気孔はチャンバ内の気体を排出する。

加熱工程の手順は、以下の通りである。まず、基板をプレート上に載置し、チャンバを密閉する。続いて、溶剤熱処理を基板に行う。具体的には、導入孔を通じてチャンバ内に溶剤を供給し、排気孔を通じてチャンバ内の気体を排出し、プレートによって基板を加熱する。基板を加熱する温度は、常温以上で２５０度以下の範囲で調整される。所定時間が経過した後、チャンバ内の溶剤を不活性ガスに置換する。具体的には、チャンバへの溶剤の供給を停止し、チャンバ内に不活性ガスを供給する。続いて、チャンバ内の気体の排出を停止する。その後、チャンバを開放し、基板をチャンバから搬出する。

特開２０１４−２２５７０号公報

従来例によって基板を処理しても、基板処理の品質が低下したり、ばらつく場合がある。例えば、従来例によって基板を処理しても、基板に適切なパターンを形成できない場合がある。この原因は、自己組織化材料が適切に相分離しなかったことによると推測される。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、自己組織化材料を適切に相分離させることができる基板処理方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、加熱工程における処理の変更を試みた。具体的には、本発明者らは、溶剤加熱処理に代えて、溶剤を基板に供給せずに基板を加熱すること（以下、「単純加熱処理」と適宜に呼ぶ）を試みた。その結果、本発明者らは、以下の知見を得た。単純加熱処理であっても、処理品質の低下やばらつきが生じた。さらに、単純加熱処理において基板を一層高い温度（例えば、３００度以上）で加熱するとき、処理品質の低下やばらつきが大きくなった。

本発明者らは、これらの知見に基づいて、自己組織化材料が塗布された基板を高温で加熱する場合であっても、自己組織化材料を適切に相分離させることができる基板処理方法をさらに検討した。

本発明は、このような試行、知見および検討によって得られたものであり、次のような構成をとる。すなわち、本発明は、自己組織化材料が塗布された基板を処理する基板処理方法であって、処理容器内を非酸化性ガス雰囲気に保ち、且つ、前記処理容器内の加熱部に接触または近接する加熱位置に基板を位置させることによって、基板を加熱して自己組織化材料を相分離させる加熱工程と、前記処理容器内を非酸化性ガス雰囲気に保ち、前記加熱位置に比べて前記加熱部から遠い冷却位置に基板を位置させ、前記処理容器内に非酸化性ガスを供給し、且つ、前記処理容器内の気体を排出することによって、基板を冷却する冷却工程と、を備える基板処理方法である。

加熱工程は、処理容器内を非酸化性ガス雰囲気に保ち、且つ、基板を加熱位置に位置させる。これにより、加熱工程は非酸化性ガス雰囲気で基板を加熱する。このため、加熱工程は、基板上の自己組織化材料が酸化することを防止しつつ、自己組織化材料を適切に相分離させることができる。

冷却工程は、処理容器内を非酸化性ガス雰囲気に保ち、基板を冷却位置に位置させる。これにより、冷却工程は非酸化性ガス雰囲気で基板を冷却する。このため、冷却工程は、相分離した自己組織化材料の構造を好適に維持できる。具体的には、相分離した自己組織化材料の構造が劣化することや崩壊することを好適に防止できる。基板処理方法はこのような冷却工程を含むので、加熱工程が基板を高温で加熱する場合であっても、相分離した自己組織化材料の構造を好適に保護できる。

以上のとおり、基板処理方法は加熱工程と冷却工程を含むので、自己組織化材料が塗布された基板を高温で加熱する場合であっても、自己組織化材料を適切に相分離させることができる。

さらに、冷却工程は、処理容器内に非酸化性ガスを供給し、且つ、処理容器内の気体を排出する。このため、冷却工程は基板を短時間で冷却できる。

上述の基板処理方法において、前記冷却工程は、前記自己組織化材料のガラス転移点と同じ温度以下まで基板を冷却することが好ましい。冷却工程は、基板の温度が自己組織化材料のガラス転移点と同じ温度以下に低下するまで、非酸化性ガス雰囲気で基板を冷却する。このため、冷却工程の実行中は勿論のこと、冷却工程の終了後においても、相分離した自己組織化材料の構造を好適に維持できる。

上述した基板処理方法において、前記自己組織化材料は、第１の重合体と第２の重合体を含み、前記加熱工程は、前記第１の重合体と前記第２の重合体を互いに相分離させ、前記冷却工程は、前記第１の重合体のガラス転移点および前記第２の重合体のガラス転移点の少なくともいずれかと同じ温度以下まで基板を冷却することが好ましい。加熱工程は、第１の重合体と第２の重合体を互いに相分離させる。これにより、自己組織化材料は、第１の重合体と第２の重合体が規則的に配列された構造を有する。冷却工程は、基板の温度が第１の重合体のガラス転移点および第２の重合体のガラス転移点の少なくともいずれかと同じ温度以下に低下するまで、非酸化性ガス雰囲気で基板を冷却する。このため、冷却工程の実行中は勿論のこと、冷却工程の終了後においても、第１の重合体と第２の重合体が規則的に配列された構造を好適に維持できる。

上述した基板処理方法において、前記加熱工程は、基板を３００度以上に加熱することが好ましい。加熱工程が基板を３００度以上に加熱する場合であっても、本基板処理方法によれば、相分離した自己組織化材料の構造を好適に保護できる。このように、加熱工程が基板を高温で加熱する場合には、本基板処理方法は特に高い有用性を発揮する。

上述した基板処理方法において、前記冷却工程は前記処理容器内の酸素濃度を１００００ｐｐｍ以下に保つことが好ましい。これによれば、冷却工程は、相分離した自己組織化材料の構造を一層好適に保護できる。

上述した基板処理方法において、前記非酸化性ガスは不活性ガスであることが好ましい。加熱工程は不活性ガス雰囲気で基板を加熱するので、加熱工程は基板上の自己組織化材料が酸化することを好適に防止できる。冷却工程は不活性ガス雰囲気で基板を冷却するので、冷却工程は相分離した自己組織化材料の構造を好適に保護できる。

上述した基板処理方法において、前記冷却工程における非酸化性ガスの供給量は、前記加熱工程における非酸化性ガスの供給量よりも大きいことが好ましい。これによれば、冷却工程は基板を一層短時間で冷却できる。

上述した基板処理方法において、前記冷却工程における前記処理容器内の気体の排出量は、前記加熱工程における前記処理容器内の気体の排出量よりも大きいことが好ましい。これによれば、冷却工程は基板を一層短時間で冷却できる。

上述した基板処理方法において、前記冷却工程における前記処理容器内の圧力は、負圧であることが好ましい。冷却工程では処理容器内の圧力が負圧であるので、処理容器の接合部が一層気密に密着し、処理容器の気密性が一層高くなる。よって、冷却工程は、処理容器内を非酸化性ガス雰囲気に一層容易に保つことができる。

上述した基板処理方法において、前記加熱位置は、前記加熱部の上面と接触する位置、または、前記加熱部の上面に近い位置であり、前記冷却位置は、前記加熱位置の上方の位置であることが好ましい。加熱位置は加熱部の上面と接触する位置または加熱部の上面に近い位置であるので、基板が加熱位置にあるとき、加熱部は基板を好適に加熱できる。冷却位置は加熱位置の上方の位置であるので、冷却位置は加熱位置に比べて加熱部から遠い。よって、基板が冷却位置にあるとき、基板を好適に冷却できる。

上述した基板処理方法において、前記冷却工程は、前記冷却位置にある基板の上方に配置される上部供給口から、前記非酸化性ガスを吹き出すことが好ましい。上部供給口は冷却位置の上方に配置されるので、上部吹出口は冷却位置にある基板に向けて非酸化性ガスを好適に吹き出すことができる。よって、冷却工程は、冷却位置にある基板を効率良く冷却できる。

上述した基板処理方法において、前記冷却工程は、前記加熱部の上面に形成される加熱部供給口から、前記非酸化性ガスを吹き出すことが好ましい。加熱部供給口は加熱部の上面に配置されるので、加熱部供給口は加熱部の上方に向けて非酸化性ガスを好適に吹き出すことができる。これにより、気体が加熱部の上方に滞留することを効果的に抑制できる。よって、冷却工程は基板を一層効率良く冷却できる。

上述した基板処理方法において、前記冷却工程は、前記冷却位置にある基板の側方に配置される側部排出口を通じて、前記処理容器内の気体を排出することが好ましい。側部排出口は冷却位置の側方に配置されるので、側部排出口は基板の周囲の気体を円滑に排出できる。よって、冷却工程は基板を一層効率良く冷却できる。

上述した基板処理方法において、前記側部排出口の幅は基板の幅よりも大きいことが好ましい。側部排出口は、基板の周囲の気体を一層円滑に排出できる。よって、冷却工程は基板を一層効率良く冷却できる。

上述した基板処理方法において、前記冷却工程は、前記加熱部の上面に形成される加熱部排出口を通じて、前記処理容器内の気体を排出することが好ましい。加熱部排出口は加熱部の上面に配置されるので、加熱部排出口は加熱部の上方の気体を排出できる。これにより、気体が加熱部の上方に滞留することを効果的に抑制できる。よって、冷却工程は、基板を一層効率良く冷却できる。

上述した基板処理方法において、前記処理容器は、基板が通過する搬送口を有する筐体と、前記筐体に着脱して、前記搬送口を開閉するシャッターと、を備え、前記基板処理方法は、前記搬送口を通じて、基板を前記処理容器内に搬入する搬入工程と、前記シャッターによって前記搬送口を密閉する密閉工程と、前記処理容器内の気体を非酸化性ガスに置換する置換工程と、を備え、前記置換工程の後、前記搬送口が密閉された状態で前記加熱工程および前記冷却工程を実行することが好ましい。処理容器はシャッターを備えるので、搬送口を好適に密閉できる。本基板処理方法は、密閉工程を実行した後（すなわち、搬送口を密閉した後）に置換工程を行う。このため、置換工程は処理容器内の気体を非酸化性ガスに容易に置換できる。本基板処理方法は、搬送口が密閉された状態で加熱工程を実行する。このため、加熱工程は、処理容器内を非酸化性ガス雰囲気に容易に保つことができる。本基板処理方法は搬送口が密閉された状態で冷却工程を実行する。このため、冷却工程は処理容器内を非酸化性ガス雰囲気に容易に保つことができる。

上述した基板処理方法において、前記搬送口を開放する開放工程と、前記搬送口を通じて、前記処理容器から基板を搬出する搬出工程と、を備え、前記冷却工程の後、前記開放工程を実行することが好ましい。本基板処理方法は、冷却工程が終了するまで、開放工程を実行しない。すなわち、本基板処理方法は、搬送口が密閉された状態で冷却工程を実行する。このため、冷却工程は、処理容器内を非酸化性ガス雰囲気に容易に保つことができる。

なお、本明細書は、次のような基板処理方法に係る発明も開示する。

（１）上述の基板処理方法において、前記冷却工程は、基板が大気と同程度の酸素濃度を有する気体と接触しても、相分離自己組織化材料の構造が実質的に劣化または崩壊しない温度以下まで基板を冷却する基板処理方法。

基板の温度が所定値以下であれば、基板が大気と同程度の酸素濃度を有する気体と接触しても、相分離した自己組織化材料の構造が実質的に劣化または崩壊しない。前記（１）に記載の基板処理方法によれば、冷却工程は、基板の温度が所定値以下に低下するまで、非酸化性ガス雰囲気で基板を冷却する。このため、冷却工程の実行中は勿論のこと、冷却工程の終了後においても、相分離した自己組織化材料の構造を好適に維持できる。

（２）上述した基板処理方法において、前記加熱工程は、基板上の自己組織化材料のガラス転移点よりも高い温度で基板を加熱する基板処理方法。

前記（２）に記載の基板処理方法によれば、加熱工程が自己組織化材料のガラス転移点よりも高い温度で基板を加熱する場合であっても、相分離した自己組織化材料の構造を好適に保護できる。このように、加熱工程が基板を高温で加熱する場合には、本基板処理方法は特に高い有用性を発揮する。

（３）上述した基板処理方法において、前記冷却工程は前記処理容器内の酸素濃度を１０００ｐｐｍ以下に保つ基板処理方法。

前記（３）に記載の基板処理方法によれば、冷却工程は、相分離した自己組織化材料の構造を好適に保護できる。

（４）上述した基板処理方法において、前記冷却工程は前記処理容器内の酸素濃度を１００ｐｐｍ以下に保つ基板処理方法。

前記（４）に記載の基板処理方法によれば、冷却工程は、相分離した自己組織化材料の構造を一層好適に保護できる。

本発明に係る基板処理方法によれば、自己組織化材料を適切に相分離させることができる。

熱処理装置の概略構成を示す図である。 処理容器の一部の分解斜視図である。 処理容器の一部の分解斜視図である。 背面視における側部排出口と冷却位置の基板との位置関係を示す図である。 集合部の斜視図である。 基板処理方法の手順を示すフローチャートである。 置換工程と加熱工程と冷却工程の手順を例示するタイミングチャートである。 基板の温度および処理容器内の酸素濃度の時間的変化を示すグラフである。 冷却工程における熱処理装置を模式的に示す図である。

以下、図面を参照してこの発明の実施例を説明する。
本実施例に係る基板処理方法は、自己組織化材料が塗布された基板（例えば、半導体ウエハ）Ｗを加熱し、且つ、冷却する。基板Ｗを加熱することによって、自己組織化材料を相分離させる。相分離した自己組織化材料は規則性の高い構造を有する。その後、基板Ｗを冷却することによって、相分離した自己組織化材料の構造を劣化や崩壊から保護する。

１．自己組織化材料
自己組織化材料は２種の重合体を含む。基板Ｗを加熱することによって、２種の重合体は相分離する。相分離によって、２種の重合体は規則的に配列される。

自己組織化材料は、例えば、２種の重合体が化合した化合物（すなわち、ブロック共重合体）でもよい。ブロック共重合体は、ジブロック共重合体でもよいし、トリブロック共重合体でもよい。あるいは、自己組織化材料は、２種の重合体が混合した混合物でもよい。

２種の重合体の組み合わせは、例えば、ポリスチレン−ポリメチルメタクリレート（ＰＳ−ＰＭＭＡ）、ポリスチレン−ポリジメチルシロキサン（ＰＳ−ＰＤＭＳ）、ポリエチレン−ポリフェロセニルジメチルシラン（ＰＳ−ＰＦＳ）、ポリスチレン−ポリエチレンオキシド（ＰＳ−ＰＥＯ）、ポリスチレン−ポリビニルピリジン（ＰＳ−ＰＶＰ）、ポリエチレン−ポリヒドロキシスチレン（ＰＳ−ＰＨＯＳＴ）、およびポリメチルメタクリレート−ポリメタクリレートポリヘドラルオリゴメリックシルスセスキオキサン（ＰＭＭＡ−ＰＭＡＰＯＳＳ）である。

上述した２種の重合体の一方が、本発明における第１の重合体の例である。上述した２種の重合体の他方が、本発明における第２の重合体の例である。

自己組織化材料は３種の重合体を含んでもよい。自己組織化材料は、例えば、３種の重合体が化合したブロック共重合体でもよい。あるいは、自己組織化材料は、３種の重合体が混合した混合物でもよい。

上述した３種の重合体の１つが、本発明における第１の重合体の例である。上述した３種の重合体の他の１つが、本発明における第２の重合体の例である。

２．熱処理装置の構成
図１は、熱処理装置の概略構成を示す図である。熱処理装置１は、本実施例に係る基板処理方法を実行可能である。

２−１．処理容器３と加熱部１１
熱処理装置１は密閉可能な処理容器３を備える。基板Ｗは処理容器３内において加熱され、且つ、冷却される。

図１−図３を参照する。図２は、処理容器３の一部の分解斜視図である。図３は、処理容器３の一部の分解斜視図である。なお、図２は、上方から見た斜視図である。図３は下方から見た斜視図である。

処理容器３は筐体４を備える。筐体４は偏平な略箱形状を有する。筐体４はその前面に搬送口Ａを有する（図２参照）。搬送口Ａは、処理容器３内に基板Ｗを搬入し、且つ、処理容器３内から基板Ｗを搬出するための開口である。搬送口Ａは横方向に長い形状を有する。

処理容器３はシャッター５を備える。シャッター５は搬送口Ａを開閉する。シャッター５は筐体４の前部に着脱可能に設けられる。シャッター５はシール部材９を介して筐体４と密着可能である。シール部材９は搬送口Ａの周囲に配置される。シール部材９は例えば合成樹脂製である。シール部材９は例えばＯリングである。シャッター５が筐体４と密着することによって、搬送口Ａは密閉される。シャッター５が筐体４から離脱することによって、搬送口Ａは開放される。

筐体４は、その上面に開口Ｂを有する（図２参照）。開口Ｂは例えば略円形状を有する。

処理容器３は蓋部６を備える。蓋部６は開口Ｂを開閉する。蓋部６は筐体４の上部に着脱可能に設けられる。蓋部６はシール部材９を介して筐体４と密着可能である。シール部材９は、開口Ｂの周囲に配置される。蓋部６が筐体４に密着することによって、開口Ｂは密閉される。蓋部６が筐体４から離脱することによって、開口Ｂは開放される。

処理容器３は収容部７と底板８を備える。収容部７は筐体４の下面に接続される。収容部７は例えば略円筒形状を有する。収容部７の内部は、筐体４の内部に開放されている。すなわち、収容部７の内部は筐体４の内部と連通している。収容部７は筐体４の下面から下方に延びる。収容部７の下端は開放されている。底板８は収容部７の下端に取り付けられる。底板８は、シール部材９を介して収容部７の下端と密着する。底板８が収容部７に密着することによって、収容部７の下端は密閉される。

熱処理装置１は加熱部１１を備える。加熱部１１は基板Ｗを加熱する。加熱部１１は基板Ｗを比較的に高い温度で加熱可能である。加熱部１１は、例えば、３００度以上で基板Ｗを加熱可能である。加熱部１１は、例えば、自己組織化材料のガラス転移点よりも高い温度で基板Ｗを加熱可能である。さらに、加熱部１１は基板Ｗを加熱する温度を調整する。

加熱部１１は処理容器３内に配置される。加熱部１１は底部８上に載置される。加熱部１１は収容部７の内部に配置される。加熱部１１は略円盤形状を有する。加熱部１１の外径は収容部７の内径よりも僅かに小さい。よって、収容部７と加熱部１１の隙間は十分に小さい。

加熱部１１は略平坦な上面１１ａを有する。加熱部１１の上面１１ａは、筐体４の内部の底面４ｂと略同じ高さ位置に位置する（図１参照）。

加熱部１１は、例えば、温調部とプレート（いずれも不図示）を備えている。温調部は熱を発生する。さらに、温調部は基板Ｗを加熱する温度を調整する。温調部は例えばヒータである。温調部はプレートに取り付けられる。温調部は、例えば、プレートの上部またはプレートの内部に配置される。プレートは基板Ｗを載置する。プレートは、温調部が発した熱をプレート上の基板Ｗに伝達する。プレートは例えば金属製である。

基板Ｗは、処理容器３内において加熱位置ＰＨと冷却位置ＰＣに位置する。図１は、加熱位置ＰＨにある基板Ｗを実線で示す。図１は、冷却位置ＰＣにある基板Ｗを点線で示す。加熱位置ＰＨは加熱部１１に接触する基板Ｗの位置である。具体的には、加熱位置ＰＨは、加熱部１１の上面１１ａと接触する基板Ｗの位置である。冷却位置ＰＣは加熱位置ＰＨに比べて加熱部１１から遠い基板Ｗの位置である。具体的には、冷却位置ＰＣは加熱位置ＰＨの上方の位置である。基板Ｗが冷却位置ＰＣにあるとき、基板Ｗは加熱部１１と接触しない。なお、加熱位置ＰＨおよび冷却位置ＰＣはいずれも、処理容器３内における基板Ｗの位置である。

筐体４はその背面に側部排出口Ｄを有する（図３参照）。側部排出口Ｄは処理容器３内の気体を排出するための開口である。側部排出口Ｄは冷却位置ＰＣの側方に配置される。

図４は、背面視における側部排出口Ｄと冷却位置ＰＣの基板Ｗとの位置関係を示す図である。背面視において、側部排出口Ｄは冷却位置ＰＣにある基板Ｗの全部と重なる。背面視において、冷却位置ＰＣにある基板Ｗの全部は、側部排出口Ｄを通して、視認可能である。側部排出口Ｄは冷却位置ＰＣにある基板Ｗと略同じ高さに配置される。側部排出口Ｄの幅Ｗｄは基板Ｗの幅Ｗｗよりも大きい。基板Ｗの幅Ｗｗは基板Ｗの直径に相当する。

側部排出口Ｄは筐体４の内部と略同じ大きさを有する。具体的には、側部排出口Ｄの幅Ｗｄは筐体４の内部の幅と略同じである。側部排出口Ｄの高さＨｄは筐体４の内部の高さと略同じである。

側部排出口Ｄは横方向に長い形状を有する。側部排出口Ｄの幅Ｗｄは側部排出口Ｄの高さＨｄより長い。幅Ｗｄは高さＨｄの１０倍以上の長さを有する。

２−２．シャッター駆動機構２１
図１を参照する。熱処理装置１はシャッター駆動機構２１を備える。シャッター駆動機構２１は、シャッター５を移動させることによって、シャッター５を筐体４に着脱させる。シャッター駆動機構２１は処理容器３の外部に配置される。シャッター駆動機構２１は例えばエアシリンダを含む。

２−３．基板移動機構２３および封止機構２６
熱処理装置１は基板移動機構２３を備える。基板移動機構２３は、加熱位置ＰＨと冷却位置ＰＣとにわたって基板Ｗを移動させる。

基板移動機構２３は複数（例えば３つ）の支持ピン２４を備える。支持ピン２４は基板Ｗを支持する。支持ピン２４は処理容器３の内部と外部にわたって配置される。支持ピン２４は底板８に形成される開口８ａを通じて、底板８を貫通する。支持ピン２４の下部は処理容器３の外部（下方）に位置する。支持ピン２４の上部は処理容器３の内部に位置する。支持ピン２４の上部は支持ピン孔１２に配置される。支持ピン孔１２は加熱部１１の内部に形成された貫通孔である。支持ピン孔１２は加熱部１１の上方に開放される。支持ピン孔１２の上端は、加熱部１１の上面１１ａに形成された開口１２ａ（図２参照）に相当する。開口１２ａは、本発明における加熱部排出口の例である。

基板移動機構２３は支持ピン駆動機構２５を備える。支持ピン駆動機構２５は支持ピン２４を昇降させる。支持ピン駆動機構２５は処理容器３の外部に配置される。支持ピン駆動機構２５は支持ピン２４の下部と接続する。支持ピン２４の昇降によって、基板Ｗは加熱位置ＰＨと冷却位置ＰＣとの間で移動する。支持ピン駆動機構２５は例えばエアシリンダを含む。

熱処理装置１は封止機構２６を備える。封止機構２６は底板８の開口８ａを封止する。封止機構２６は処理容器３の外部に配置される。

封止機構２６は１つの集合部２７を備える。集合部２７はその内部に１つの空間Ｅを有する。

図１、図５を参照する。図５は、集合部２７の斜視図である。集合部３は略三角環形状を有する。集合部２７はその上面に複数（例えば３つ）の開口２７ａを有する。

図１を参照する。集合部２７はその下面に複数（例えば３つ）の開口２７ｂを有する。各開口２７ａおよび各開口２７ｂはそれぞれ、空間Ｅに連通している。底板８は、複数のシール部材９を介して集合部２７の上面と密着する。各開口８ａは各開口２７ａと向かい合う。各シール部材９は、向かい合う１つの開口８ａおよび１つの開口２７ａの周囲に配置される。各開口８ａは各開口２７ａと気密に連通する。各開口８ａは１つの空間Ｅと気密に連通する。支持ピン２１は、開口２７ａ、２７ｂを通じて、集合部２８を貫通する。

封止機構２６は複数（例えば３つ）の軸封部２８を備える。軸封部２８は外筒２８ａとシール部材２８ｂを有する。外筒２８ａは円筒形状を有する。シール部材２８ｂは外筒２８ａの内部に配置される。シール部材２８ｂは円環形状を有する。シール部材２８ｂは金属製である。

外筒２８ａの上端は集合部２７の下面と密着する。開口２７ｂは外筒２８ａの内部と気密に連通する。

支持ピン２４は、外筒２８ａの内部を通じて、外筒２８ａを貫通する。シール部材２８ｂは、支持ピン２４の外周面に密着した状態で、支持ピン２４と摺動可能である。シール部材２８ｂは、外筒２８ａの内部を２つの空間Ｆ１、Ｆ２に仕切る。空間Ｆ１はシール部材２８ｂの上方の空間である。空間Ｆ２はシール部材２８ｂの下方の空間である。空間Ｆ１と空間Ｆ２は互いに遮られている。各空間Ｆ１は各開口２７ｂと気密に連通する。複数の空間Ｆ１は１つの空間Ｅと気密に連通する。１つの空間Ｅと複数の空間Ｆ１は、複数の開口８ａと連通する。１つの空間Ｅと複数の空間Ｆ１は、複数の開口８ａと連通する以外、底板８と集合部２７と軸封部２８とによって密閉される。

以上の通り、封止機構２６が底板８に密着することによって、各開口８ａは密閉される。

２−４．上部供給部３１
熱処理装置１は上部供給部３１を備える。上部供給部３１は処理容器３内に非酸化性ガスを供給する。上部供給部３１は冷却位置ＰＣよりも高い位置から非酸化性ガスを吹き出す。非酸化性ガスは例えば不活性ガスである。不活性ガスは例えば窒素ガスやアルゴンガスである。

上部供給部３１は、配管３２と供給ポート３３と開閉弁３４と流量調整部３５を備える。配管３２の一端は非酸化性ガス供給源４９に接続される。非酸化性ガス供給源４９は非酸化性ガスを供給する。配管３２の他端は供給ポート３３に接続される。供給ポート３３は蓋部６に取り付けられている。供給ポート３３は処理容器３の内部と連通する。開閉弁３４と流量調整部３５はそれぞれ配管３２上に設けられる。開閉弁３４は配管３２内の流路を開閉する。流量調整部３５は配管３２を流れる非酸化性ガスの流量を調整する。流量調整部３５は、例えば、ニードル弁またはマスフローメータの少なくともいずれかを含む。

上部供給部３１は整流板３６を備える。整流板３６は処理容器３内に配置される。整流板３６は開口Ｂに配置される。整流板３６は蓋部６の下方に配置される。整流板３６は冷却位置ＰＣの上方に配置される。整流板３６は略水平な板形状を有する。整流板３６は複数の小孔３６ａを有する。小孔３６ａは整流板３６を鉛直方向に貫通する。小孔３６ａは本発明における上部供給口の例である。

ここで、蓋部６と整流板３６によって区画される空間を「導入室Ｓ１」と呼ぶ。筐体４とシャッター５と整流板３６と加熱部１１とによって区画される空間を「処理室Ｓ２」と呼ぶ。導入室Ｓ１は、整流板３６の上方に位置する。処理室Ｓ２は、整流板３６の下方に位置する。導入室Ｓ１と処理室Ｓ２は小孔３６ａを通じて互いに連通している。なお、導入室Ｓ１および処理室Ｓ２はいずれも、処理容器３内の空間である。

処理室Ｓ２は偏平な略直方体形状を有する。処理室Ｓ２の背面の全体が、側部排出口Ｄに相当する。

開閉弁３４が開くことによって、非酸化性ガスは非酸化性ガス供給源４９から配管３２および供給ポート３３を通じて導入室Ｓ１に流入する。さらに、非酸化性ガスは、導入室Ｓ１から整流板３６の小孔３６ａを通じて処理室Ｓ２に流れる。小孔３６ａは、非酸化性ガスを下方に吹き出す。流量調整部３５は、上部供給部３１が処理容器３に供給する非酸化性ガスの供給量を調整する。開閉弁３４が閉じることによって、上部供給部３１は非酸化性ガスの供給を停止する。開閉弁３４が閉じることによって、供給ポート３３は密閉される。

２−５．下部供給部４１
熱処理装置１は下部供給部４１を備える。下部供給部４１は処理容器３内に非酸化性ガスを供給する。下部供給部４１は冷却位置ＰＣよりも低い位置から非酸化性ガスを吹き出す。

下部供給部４１は配管４２とポート４３と開閉弁４４と流量調整部４５を備える。配管４２の一端は非酸化性ガス供給源４９に接続される。配管４２の他端はポート４３に接続される。ポート４３は底板８に取り付けられている。ポート４３は処理容器３の内部と連通する。開閉弁４４と流量調整部４５はそれぞれ配管４２上に設けられる。開閉弁４４は配管４２内の流路を開閉する。流量調整部４５は配管４２を流れる非酸化性ガスの流量を調整する。流量調整部４５は、例えば、ニードル弁またはマスフローメータの少なくともいずれかを含む。

ポート４３はガス流通孔１４に連通接続される。ガス流通孔１４は加熱部１１の内部に形成された貫通孔である。ガス流通孔１４は加熱部１１の上面に開放される。ガス流通孔１４の上端は、加熱部１１の上面１１ａに形成された開口１４ａ（図２参照）に相当する。開口１４ａは、本発明における加熱部供給口の例である。

開閉弁４４が開くことによって、非酸化性ガスは非酸化性ガス供給源４９から配管４２およびポート４３を通じて処理容器３内に流入する。さらに、非酸化性ガスはガス流通孔１４を通じて処理室Ｓ２に流れる。加熱部１１の上面１１ａに形成された開口１４ａは、非酸化性ガスを上方に吹き出す。流量調整部４５は下部供給部４１が処理容器３に供給する非酸化性ガスの供給量を調整する。開閉弁４４が閉じることによって、下部供給部４１は非酸化性ガスの供給を停止する。開閉弁４４が閉じることによって、ポート４３は密閉される。

２−６．側部排出部５１
熱処理装置１は側部排出部５１を備える。側部排出部５１は処理容器３内の気体を処理容器３の外部に排出する。側部排出部５１は冷却位置ＰＣの側方の位置を通じて気体を排出する。

側部排出部５１は、排気ダクト５２と排気管５３と開閉弁５４と排気機構５５を備える。排気ダクト５２の一端は側部排出口Ｄに気密に連通接続される。具体的には、排気ダクト５２は筐体４の後部にシール部材９を介して密着する。シール部材９は側部排出口Ｄの周囲に配置される。排気ダクト５２の他端は排気管５３に連通接続される。開閉弁５４は排気管５３上に設けられる。排気機構５５は排気管５３に連通接続される。排気機構５５は、気体を吸引し、排出する。排気機構５５は、気体の排出量を調整可能である。より具体的には、排気機構５５は、気体の流量または気体の吸引圧を調整することによって、気体の排出量を調整可能である。排気機構５５は、例えば真空ポンプ、排気ブロアまたはエジェクタである。

開閉弁５４が開放し、且つ、排気機構５５が駆動することによって、処理容器３内の気体は側部排出口Ｄを通じて処理容器３の外部に排出される。これにより、処理室Ｓ２の気体が円滑に排出される。さらに、排気機構５５は、側部排出部５１が排出する気体の排出量を調整する。排気機構５５の駆動が停止することによって、側部排出部５１は気体の排出を停止する。開閉弁５４が閉じることによって、側部排出口Ｄは密閉される。

２−７．下部排出部６１
熱処理装置１は下部排出部６１を備える。下部排出部６１は処理容器３内の気体を処理容器３の外部に排出する。下部排出部６１は冷却位置ＰＣよりも低い位置を通じて気体を排出する。

下部排出部６１は、配管６２と排気ポート６３と開閉弁６４と排気機構６５を備える。配管６２の一端は排気ポート６３に接続される。排気ポート６３は集合部２７に取り付けられている。排気ポート６３は集合管２７内の空間Ｅと連通する。開閉弁６４は配管６２上に設けられる。開閉弁６４は配管６２内の流路を開閉する。排気機構６５は配管６２の他端と連通接続される。排気機構６５は気体を吸引し、排出する。排気機構６５は気体の排出量を調整可能である。より具体的には、排気機構６５は、気体の流量または気体の吸引圧を調整することによって、気体の排出量を調整可能である。排気機構６５は、例えば真空ポンプ、排気ブロアまたはエジェクタである。

開閉弁６４が開放し、且つ、排気機構６５が駆動することによって、処理容器３内の気体は、加熱部１の上面１１ａに形成された開口１２ａを通じて処理容器３の外部に排出される。具体的は、処理容器３内の気体は、支持ピン孔１２と開口８ａと空間Ｅと排気ポート６３と配管６２にこの順に流れる。これにより、処理室Ｓ２の気体（特に加熱部１１の上方の気体）は、円滑に処理容器３の外部に排出される。さらに、仮に支持ピン２４と軸封部２８との摺動によって塵埃が空間Ｆ１で発生したとしても、塵埃は、空間Ｆ１と空間Ｅと排気ポート６３と配管６２にこの順に流れる。このように、下部排出部６１は、塵埃が処理容器３内に進入することを的確に防止できる。排気機構６５は、下部排出部６１が排出する気体の排出量を調整する。排気機構６５の駆動が停止すると、下部排出部６１は気体の排出を停止する。開閉弁６４が閉じると、排気ポート６３は密閉される。

２−８．センサ７１、７３
熱処理装置１は圧力センサ７１と酸素濃度センサ７３を備える。圧力センサ７１は処理容器３内の気体の圧力を検出する。酸素濃度センサ７３は処理容器３内の酸素濃度を検出する。酸素濃度センサ７３は、例えば、ガルバニ電池式酸素センサまたはジルコニア式酸素センサである。

２−９．制御部７５
熱処理装置１は制御部７５を備える。制御部７５は、加熱部１１とシャッター駆動機構２１と支持ピン駆動機構２５と開閉弁３４、４４、５４、６４と流量調整部３５、４５と排気機構５５、６５と圧力センサ７１と酸素濃度センサ７３と通信可能に接続されている。制御部７５は、圧力センサ７１の検出結果と酸素濃度センサ７３の検出結果を受信する。制御部７５は、加熱部１１とシャッター駆動機構２１と支持ピン駆動機構２５と開閉弁３４、４４、５４、６４と流量調整部３５、４５と排気機構５５、６５を制御する。制御部７５は、各種処理を実行する中央演算処理装置（ＣＰＵ）、演算処理の作業領域となるＲＡＭ（Random-Access Memory）、固定ディスク等の記憶媒体等によって実現されている。記憶媒体には、基板Ｗを処理するための処理レシピ（処理プログラム）や、酸素濃度の基準値など各種情報を記憶されている。

３．基板処理方法
次に、実施例に係る基板処理方法について説明する。図６は、基板処理方法の手順を示すフローチャートである。基板処理方法は、搬入工程（ステップＳ１）と密閉工程（ステップＳ２）と置換工程（ステップＳ３）と加熱工程（ステップＳ４）と冷却工程（ステップＳ５）と開放工程（ステップＳ６）と搬出工程（ステップＳ７）を含む。以下、各工程を説明する。以下の動作例において、各部材は、制御部７５による制御に従って動作する。

＜ステップＳ１＞ 搬入工程
シャッター駆動機構２１がシャッター５を筐体４から離脱させる。これにより、搬送口Ａが開放される。不図示の基板搬送機構が基板Ｗを処理容器３内に搬入する。具体的は、基板搬送機構が基板Ｗを水平姿勢で保持し、搬送口Ａを通じて処理容器３の内部に進入する。これにより、基板Ｗが搬送口Ａを通じて処理容器３内に搬入される。基板Ｗ上には自己組織化材料が既に塗布されている。支持ピン駆動機構２５が支持ピン２１を上昇させる。支持ピン２１が基板搬送機構から基板Ｗを受け取る。支持ピン２１が基板Ｗを受け取る位置（以下、「受け渡し位置」と呼ぶ）は、加熱部１１の上方の位置である。受け渡し位置は冷却位置ＰＣと同じでもよい。支持ピン２４が基板Ｗを受け取った後、基板移動機構が処理容器３の外部に退出する。

＜ステップＳ２＞ 密閉工程
シャッター駆動機構２１はシャッター５を筐体４に密着させる。これにより、搬送口Ａは密閉される。処理容器３は略密閉される。

＜ステップＳ３＞ 置換工程
置換工程は処理容器３内の気体を非酸化性ガスに置換する。具体的には、基板Ｗは受け渡し位置で待機させ、非酸化性ガスを処理容器３内に供給し、且つ、処理容器３内の気体を排出する。置換工程では、時間の経過に伴って処理容器３内の酸素濃度が低下する。

図７は、置換工程と加熱工程と冷却工程の手順を例示するタイミングチャートである。図７に示すように、置換工程は、時刻ｔ０から時刻ｔ３までの期間に実行される。置換工程は第１工程と第２工程と第３工程を含む。第１工程は、時刻ｔ０から時刻ｔ１までの期間に実行される。第２工程は、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間に実行される。第３工程は、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間に実行される。

第１工程は、処理容器３内を真空引きする。具体的には、第１工程では、上部供給部３１および下部供給部４１が処理容器３内に非酸化性ガスを供給せず、側部排出部５１および下部排出部６１が処理容器３内の気体を排出する。側部排出部５１は比較的に大きな排出量ＱＥＨで気体を排出する。第１工程では、処理容器３内の圧力は急速に低下する。時刻ｔ１における処理容器３内の気体の圧力ｐ１は、例えば−３０［ｋＰａ］である。なお、本明細書では、圧力を、大気圧を基準としたゲージ圧で表記する。

第２工程では、上部供給部３１が処理容器３内に非酸化性ガスを供給し、下部供給部４１が処理容器３内に非酸化性ガスを供給せず、側部排出部５１および下部排出部６１が処理容器３の内部から気体を排出する。上部供給部３１は比較的に大きな供給量ＱＳＨで非酸化性ガスを供給する。側部排出部５１は排出量ＱＥＨで気体を排出する。第２工程では、処理容器３内の圧力は圧力ｐ１より高い。ただし、第２工程では、処理容器３内の圧力は依然として負圧である（すなわち、大気圧よりも低い）。時刻ｔ２における処理容器３内の圧力ｐ２は、例えば−１０［ｋＰａ］である。

第３工程では、上部供給部３１が処理容器３内に非酸化性ガスを供給し、下部供給部４１が処理容器３内に非酸化性ガスを供給せず、側部排出部５１が処理容器３内の気体を排出せず、下部排出部６１が処理容器３内の気体を排出する。上部供給部３１は供給量ＱＳＨで非酸化性ガスを供給する。第３工程では、処理容器３内の圧力は圧力ｐ２より高い。第３工程では、処理容器３内の圧力は正圧である（すなわち、大気圧よりも高い）。

図８は、基板Ｗの温度および処理容器３内の酸素濃度の時間的変化を示すグラフである。図示するように、置換工程の終了時（すなわち時刻ｔ３）では、処理容器３内の酸素濃度が基準値Ｒ以下に低下する。本明細書では、処理容器３内の酸素濃度が基準値Ｒ以下であることは、処理容器３内が非酸化性ガス雰囲気であることと同義である。

ここで、基準値Ｒは１００００ｐｐｍであることが好ましい。基準値Ｒは１０００ｐｐｍであることが一層好ましい。基準値Ｒは１００ｐｐｍであることがさらに好ましい。なお、処理容器３内の酸素濃度とは、処理容器３内の気体の体積と、処理容器３内の酸素ガスの体積の比である。

＜ステップＳ４＞ 加熱工程
図７を参照する。加熱工程は時刻ｔ３から時刻ｔ４までの期間に実行される。加熱工程は処理容器３内を非酸化性ガス雰囲気に保つ。さらに、加熱工程では、上部供給部３１が非酸化性ガスを処理容器３内に供給し、側部排出部５１および下部排出部６１が処理容器３の内部から気体を排出する。上部供給部３１は供給量ＱＳＨよりも低い供給量ＱＳＬで非酸化性ガスを供給する。側部排出部５１は排出量ＱＥＨよりも低い排出量ＱＥＬで気体を排出する。加熱工程では処理容器３内の圧力は正圧である。

加熱工程は基板Ｗを加熱位置ＰＨに位置させる。具体的には、加熱工程が始まる時（時刻ｔ３）、支持ピン駆動機構２５が支持ピン２１を下降させる。これにより、基板Ｗは冷却位置ＰＣから加熱位置ＰＨに下降する。基板Ｗは加熱部１１の上面１１ａに載置される。基板Ｗが冷却位置ＰＣから加熱位置ＰＨに移動する期間のみ、下部供給部４１が処理容器３内に非酸化性ガスを供給し、加熱部１１の上面１１ａに形成される開口１４ａが上方に非酸化性ガスを吹き出す。これにより、基板Ｗと加熱部１１との隙間に酸素が滞留することを確実に防止する。

基板Ｗが加熱位置ＰＨに到達した後、加熱工程が終了するまで、基板Ｗは加熱位置ＰＨで静止する。加熱部１１は加熱位置ＰＨにある基板Ｗを加熱する。基板Ｗの加熱により、基板Ｗ上の自己組織化材料を相分離させる。

図８を参照する。加熱工程では、処理容器３内の酸素濃度が基準値Ｒ以下に保たれている。すなわち、加熱工程は処理容器３内を非酸化性ガス雰囲気に保つ。加熱工程は非酸化性ガス雰囲気で基板Ｗを加熱する。加熱工程は基板Ｗを温度Ｔ１で加熱する。温度Ｔ１は比較的に高い。温度Ｔ１は例えば３００度以上である。温度Ｔ１は例えば自己組織化材料のガラス転移点以上である。本実施例では、温度Ｔ１は例えば３４０度から３６０度の範囲内の値である。

＜ステップＳ５＞ 冷却工程
図７を参照する。冷却工程は時刻ｔ４から時刻ｔ５までの期間に実行される。冷却工程も処理容器３内を非酸化性ガス雰囲気に保つ。

冷却工程は、加熱工程よりも高い供給量で非酸化性ガスを処理容器３内に供給する。具体的には、上部供給部３１および下部供給部４１が非酸化性ガスを処理容器３内に供給する。上部供給部３１は供給量ＱＳＨで非酸化性ガスを供給する。

冷却工程は、加熱工程よりも高い排出量で処理容器３内の気体を排出する。具体的には、側部排出部５１および下部排出部６１が処理容器３内の気体を排出する。側部排出部５１は排出量ＱＥＨで気体を排出する。

冷却工程では、処理容器３内の圧力は負圧である。

冷却工程は基板Ｗを冷却位置ＰＣに位置させる。具体的には、冷却工程が始まる時（すなわち、時刻ｔ４）、支持ピン駆動機構２５が支持ピン２１を上昇させる。これにより、基板Ｗは加熱位置ＰＨから冷却位置ＰＣに上昇する。基板Ｗが冷却位置ＰＣに到達した後、冷却工程が終了するまで、基板Ｗは冷却位置ＰＣに静止する。

図９は、冷却工程における熱処理装置を模式的に示す図である。図９では、処理容器３内に供給される非酸化性ガスの流れと、排出される処理容器３内の気体の流れを一点鎖線で模式的に示す。

上部供給部３１は、冷却位置ＰＣの上方に位置する小孔３６ａから、非酸化性ガスを吹き出す。小孔３６ａは、下方に非酸化性ガスを吹き出す。すなわち、小孔３６ａは、冷却位置ＰＣにある基板Ｗに向けて非酸化性ガスを吹き出す。複数の小孔３６ａは、基板Ｗの上面の全体に向けて非酸化性ガスを吹き出す。

下部供給部４１は、加熱部１１の上面１１ａに形成された開口１４ａから、非酸化性ガスを吹き出す。すなわち、開口１４ａは、冷却位置ＰＣの下方の位置から非酸化性ガスを吹き出す。開口１４ａは上方に非酸化性ガスを吹き出す。すなわち、開口１４ａは冷却位置ＰＣにある基板Ｗに向けて非酸化性ガスを吹き出す。開口１４ａは冷却位置ＰＣにある基板Ｗの下面に向けて非酸化性ガスを吹き出す。

側部排出部５１は、冷却位置ＰＣの側方に位置する側部排出口Ｄを通じて、処理容器３の気体を排出する。基板Ｗの上面に接する気体および基板Ｗの下面に接する気体は、側部排出口Ｄに吸引される。

下部排出部６１は、加熱部１１の上面１１ａに形成された開口１２ａを通じて、処理容器３内の気体を排出する。すなわち、下部排出部６１は、冷却位置ＰＣの下方に位置する開口１２ａを通じて、処理容器３の気体を排出する。基板Ｗの下面に接する気体は、側部排出口Ｄのみならず、開口１２ａにも吸引される。

図８を参照する。冷却工程においても、処理容器３内の酸素濃度が基準値Ｒ以下に保たれている。すなわち、冷却工程も、処理容器３内を非酸化性ガス雰囲気に保つ。冷却工程は、非酸化性ガス雰囲気で基板Ｗを冷却する。

冷却工程は、基板Ｗの温度を温度Ｔ２以下に低下させる。温度Ｔ２は温度Ｔ１よりも低い。冷却工程において基板Ｗの各部位の温度がばらつく場合（例えば、基板Ｗが、温度が比較的に速く低下する部位と、温度が比較的に遅く低下する部位を含む場合）、冷却工程は、基板Ｗの全ての部位を温度Ｔ２以下に低下させることが好ましい。

温度Ｔ２は、例えば、基板Ｗが大気と同程度の酸素濃度を有する気体と接触しても、相分離した自己組織化材料の構造が実質的に劣化または崩壊しない基板Ｗの温度であることが好ましい。温度Ｔ２は、例えば、自己組織化材料のガラス転移点と同じ温度以下であることが好ましい。温度Ｔ２は、例えば、自己組織化材料に含まれる重合体のガラス転移点と同じ温度以下であることが好ましい。温度Ｔ２は、例えば、自己組織化材料に含まれる第１の重合体のガラス転移点および自己組織化材料に含まれる第２の重合体のガラス転移点の少なくともいずれかと同じ温度以下であることが好ましい。なお、ガラス転移点を文献値によって特定してもよい。あるいは、ガラス転移点を示差操作熱量計（ＤＳＣ）によって特定してもよい。本実施例では、温度Ｔ２は、例えば２４０度から２６０度の範囲内の値である。

本基板処理方法を実行する前に、冷却工程に要する時間（すなわち、時刻ｔ４−ｔ５の期間）が、実験やシミュレーションによって特定されており、特定された時間が処理レシピに設定されている。このため、本基板処理方法では、冷却工程を開始してから処理レシピに設定された時間が経過したときに、冷却工程を終了する。冷却工程に要する時間は、例えば２００［ｓ］から３００［ｓ］である。

＜ステップＳ６＞ 開放工程
図１を参照する。シャッター駆動機構２１はシャッター５を筐体４から離脱させる。これにより、搬送口Ａが開放される。処理容器３が開放される。

＜ステップＳ７＞ 搬出工程
不図示の基板搬送機構が基板Ｗを処理容器３から搬出する。具体的には、基板搬送機構が搬送口Ａを通じて処理容器３の内部に進入する。支持ピン駆動機構２５が支持ピン２１を下降させる。基板搬送機構は支持ピン２１から基板Ｗを受け取る。その後、基板移動機構が処理容器３の外部に退出する。

４．実施例の効果
このように、実施例に係る基板処理方法によれば、以下の効果を奏する。

基板処理方法は加熱工程を備える。加熱工程は、処理容器３内を非酸化性ガス雰囲気に保ち、且つ、基板Ｗを加熱位置ＰＨに位置させる。これにより、加熱工程は、非酸化性ガス雰囲気で基板Ｗを加熱する。このため、基板Ｗ上の自己組織化材料が酸化することを防止しつつ、自己組織化材料を適切に相分離させることができる。相分離により、自己組織化材料は規則性の高い構造を有する。

基板処理方法は冷却工程を備える。冷却工程は、処理容器３内を非酸化性ガス雰囲気に保ち、且つ、基板Ｗを冷却位置ＰＣに位置させる。これにより、冷却工程は非酸化性ガス雰囲気で基板を冷却する。このため、冷却工程は、相分離した自己組織化材料の構造を好適に維持できる。具体的には、冷却工程は、自己組織化材料の規則性の高い構造が劣化することや崩壊することを好適に防止できる。基板処理方法はこのような冷却工程を含むので、加熱工程が基板Ｗを高温で加熱する場合であっても、相分離した自己組織化材料の構造を好適に保護できる。

以上のとおり、基板処理方法は加熱工程と冷却工程を含むので、自己組織化材料が塗布された基板Ｗを高温で加熱する場合であっても、自己組織化材料を適切に相分離させることができる。

さらに、冷却工程は、処理容器３内に非酸化性ガスを供給し、且つ、処理容器３内の気体を排出する。これにより、冷却工程は基板Ｗを効率良く冷却できる。

冷却工程は、基板Ｗの温度が温度Ｔ２以下に低下するまで、基板Ｗを冷却する。温度Ｔ２は、例えば、基板Ｗが大気と同程度の酸素濃度を有する気体と接触しても、相分離した自己組織化材料の構造が実質的に劣化または崩壊しない基板Ｗの温度である。このため、冷却工程の実行中は勿論のこと、冷却工程の終了後においても、相分離した自己組織化材料の構造を好適に維持できる。

温度Ｔ２は、例えば、自己組織化材料のガラス転移点と同じ温度以下である。このため、冷却工程の実行中、および、冷却工程の終了後において、相分離した自己組織化材料の構造を好適に維持できる。

温度Ｔ２は、例えば、自己組織化材料に含まれる重合体のガラス転移点と同じ温度以下である。このため、冷却工程の実行中、および、冷却工程の終了後において、重合体が規則的に配列された構造を好適に維持できる。

温度Ｔ２は、例えば、自己組織化材料に含まれる第１の重合体のガラス転移点および自己組織化材料に含まれる第２の重合体のガラス転移点の少なくともいずれかと同じ温度以下である。このため、冷却工程の実行中、および、冷却工程の終了後において、第１の重合体と第２の重合体が規則的に配列された構造を好適に維持できる。

加熱工程は、基板Ｗを比較的に高い温度Ｔ１に加熱する。このような場合であっても、本基板処理方法は上述した冷却工程を備えるので、相分離した自己組織化材料の構造を好適に保護できる。言い換えれば、加熱工程が基板Ｗを加熱する温度が高くなるほど、本基板処理方法は高い有用性を発揮する。

冷却工程は、処理容器３内の酸素濃度を基準値Ｒ以下に保つ。ここで、基準値Ｒが例えば１００００ｐｐｍである場合、冷却工程は、相分離した自己組織化材料の構造を、劣化や崩壊から好適に保護できる。基準値Ｒが例えば１０００ｐｐｍである場合、冷却工程は相分離した自己組織化材料の構造を一層好適に保護できる。基準値Ｒが例えば１００ｐｐｍである場合、冷却工程は相分離した自己組織化材料の構造をさらに好適に保護できる。

非酸化性ガスは例えば不活性ガスである。この場合、加熱工程は不活性ガス雰囲気で基板Ｗを加熱する。このため、加熱工程は自己組織化材料が酸化することを好適に防止できる。さらに、冷却工程は不活性ガス雰囲気で基板Ｗを冷却する。このため、冷却工程は相分離した自己組織化材料の構造を好適に保護できる。

冷却工程における非酸化性ガスの供給量は、加熱工程における非酸化性ガスの供給量よりも大きい。このため、冷却工程では、処理容器３内における気体の流れが比較的に強い。よって、冷却工程は基板Ｗの放熱を促進でき、基板Ｗを短時間で冷却できる。加熱工程における非酸化性ガスの供給量は、冷却工程における非酸化性ガスの供給量よりも小さい。このため、加熱工程では、処理容器３内における気体の流れが比較的に弱い。よって、加熱工程は基板Ｗの全面を均一に加熱できる。

冷却工程における処理容器３内の気体の排出量は、加熱工程における処理容器３内の気体の排出量よりも大きい。このため、冷却工程では、処理容器３内における気体の流れが比較的に強い。よって、冷却工程は基板Ｗの放熱を促進でき、基板Ｗを短時間で冷却できる。加熱工程における処理容器３内の気体の排出量は、冷却工程における処理容器３内の気体の排出量よりも小さい。このため、加熱工程では、処理容器３内における気体の流れが比較的に弱い。よって、加熱工程は基板Ｗの全面を均一に加熱できる。

冷却工程における処理容器３内の圧力は負圧である。このため、処理容器３の接合部が一層気密に密着する。処理容器３の接合部は、例えば、筐体４とシャッター５の接合部、筐体４と蓋部６の接合部、収容部７と底板８との接合部、筐体４と排気ダクト５２との接合部などである。その結果、処理容器３の気密性が一層高くなる。このため、処理容器３の外部の気体が処理容器３内に進入することを一層確実に防止できる。よって、冷却工程では、処理容器３内を非酸化性ガス雰囲気に一層容易に保つことができる。

加熱位置ＰＨは加熱部１１の上面１１ａと接触する位置である。よって、基板Ｗが加熱位置ＰＨにあるとき、加熱部１１は基板Ｗを好適に加熱できる。冷却位置ＰＣは加熱位置ＰＨの上方の位置であるので、冷却位置ＰＣは加熱位置ＰＨに比べて加熱部１１から遠い。よって、基板Ｗが冷却位置ＰＣにあるとき、基板Ｗを好適に冷却できる。

冷却工程は、冷却位置ＰＣにある基板Ｗの上方に配置される小孔３６ａから、非酸化性ガスを吹き出す。小孔３６ａは冷却位置ＰＣの上方に位置するので、小孔３６ａは冷却位置ＰＣにある基板Ｗの上面に向けて非酸化性ガスを好適に吹き出すことができる。よって、冷却工程は冷却位置ＰＣにある基板Ｗを効率良く冷却できる。

冷却工程は、加熱部１１の上面１１ａに形成される開口１４ａから、非酸化性ガスを吹き出す。開口１４ａは加熱部１１の上面１１ａに位置するので、開口１４ａは加熱部１１の上方に向けて非酸化性ガスを吹き出すことができる。これにより、気体が加熱部１１の上方に滞留することを効果的に抑制できる。よって、冷却工程は基板Ｗを一層効率良く冷却できる。さらに、開口１４ａは冷却位置ＰＣの下方に位置するので、開口１４ａは基板Ｗの下面に向けて非酸化性ガスを好適に吹き出すことができる。よって、冷却工程は冷却位置ＰＣにある基板Ｗを一層効率良く冷却できる。

上述した基板処理方法において、冷却工程は、冷却位置ＰＣにある基板Ｗの側方に配置される側部排出口Ｄを通じて、処理容器３内の気体を排出する。側部排出口Ｄは冷却位置ＰＣの側方に位置するので、側部排出口Ｄは基板Ｗの周囲の気体を円滑に吸引できる。よって、冷却工程は基板Ｗを一層効率良く冷却できる。

側部排出口Ｄの幅Ｗｄは基板Ｗの幅Ｗｗよりも大きいので、側部排出口Ｄは基板Ｗの周囲の気体を一層円滑に排出できる。よって、冷却工程は基板Ｗを一層効率良く冷却できる。

冷却工程は、加熱部の上面に形成される開口１２ａを通じて、処理容器３内の気体を排出する。開口１２ａは加熱部１１の上面１１ａに位置するので、開口１２ａは加熱部１１の上方の気体を好適に吸引できる。これにより、気体が加熱部１１の上方に滞留することを効果的に抑制できる。よって、冷却工程は基板Ｗを一層効率良く冷却できる。さらに、開口１２ａは冷却位置ＰＣの下方に位置するので、開口１２ａは基板Ｗの下方の気体を好適に吸引できる。よって、冷却工程は冷却位置ＰＣにある基板Ｗを一層効率良く冷却できる。

本基板処理方法は、密閉工程と置換工程を備え、密閉工程が終了した後に置換工程を始める。これにより、置換工程は、搬送口Ａが密閉された状態（すなわち、処理容器３が略密閉された状態）で実行される。このため、置換工程は処理容器３内の気体を非酸化性ガスに容易に置換できる。

加熱工程は処理容器３が略密閉された状態で実行される。このため、加熱工程は処理容器３内を非酸化性ガス雰囲気に容易に保つことができる。よって、加熱工程は基板Ｗ上の自己組織化材料の酸化を的確に防止できる。

冷却工程は処理容器３が略密閉された状態で実行される。このため、冷却工程は処理容器３内を非酸化性ガス雰囲気に容易に保つことができる。よって、冷却工程は相分離した自己組織化材料の構造を好適に維持できる。

基板処理方法は開放工程と搬出工程を備え、冷却工程が終了した後に、開放工程を始める。換言すれば、冷却工程が終了するまで、開放工程は実行されない。よって、冷却工程は、処理容器内を非酸化性ガス雰囲気に容易に保つことができる。よって、冷却工程は相分離した自己組織化材料の構造を好適に維持できる。

本発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。

（１）上述した実施例では、加熱位置ＰＨは、加熱部１１に接触する基板Ｗの位置であったが、これに限られない。例えば、加熱位置ＰＨは、加熱部１１に近接する基板Ｗの位置であってもよい。言い換えれば、加熱位置ＰＨは、加熱部１１に近い基板Ｗの位置であれば、加熱部１１に接触しない基板Ｗの位置であってもよい。

（２）上述した実施例では、加熱位置ＰＨは、加熱部１１の上面１１ａに接触する位置であったが、これに限られない。例えば、加熱位置ＰＨは、加熱部１１の上面１１ａ以外の部分と接触する基板Ｗの位置であってもよい。

（３）上述した実施例では、冷却位置ＰＣは、加熱位置ＰＨの上方の位置であったが、これに限られない。加熱位置ＰＨと冷却位置ＰＣの相対的な位置は、適宜に変更してもよい。例えば、冷却位置ＰＣは、加熱位置ＰＨの側方や下方の位置であってもよい。

（４）上述した実施例では、小孔３６ａの数は複数であったが、これに限られない。小孔３６ａの数は１つであってもよい。

（５）上述した実施例では、筐体４と整流板３６は別体であったが、これに限られない。筐体４と整流板３６は一体であってもよい。

（６）上述した実施例では、上部供給部３１は冷却位置ＰＣの上方の位置から非酸化性ガスを吹き出したが、これに限られない。例えば、上部供給部３１は冷却位置ＰＣの上方から外れた位置から非酸化性ガスを吹き出してもよい。本変形実施例においても、上部供給部３１は冷却位置ＰＣよりも高い位置から非酸化性ガスを吹き出すことが好ましい。上述した実施例では、小孔３６ａは冷却位置ＰＣの上方に配置されたが、これに限られない。例えば、冷却位置ＰＣの上方から外れた位置に小孔３６ａを配置してもよい。本変形実施例においても、上冷却位置ＰＣよりも高い位置に小孔３６ａを配置することが好ましい。

（７）上述した実施例では、開口１４ａの数は１つであったが、これに限られない。開口１４ａの数は複数であってもよい。

（８）上述した実施例では、下部供給部４１は加熱部１１の上面１１ａに配置された開口１４ａから非酸化性ガスを吹き出したが、これに限られない。下部供給部４１は加熱部１１の上面１１ａ以外の位置から非酸化性ガスを吹き出してもよい。例えば、下部供給部４１は、筐体４の内部の底面４ｂに配置される開口から非酸化性ガスを吹き出してもよい。

（９）上述した実施例では、下部供給部４１は冷却位置ＰＣの下方の位置から非酸化性ガスを吹き出したが、これに限られない。例えば、下部供給部４１は冷却位置ＰＣの下方から外れた位置から非酸化性ガスを吹き出してもよい。なお、本変形実施例においても、下部供給部４１は冷却位置ＰＣよりも低い位置から非酸化性ガスを吹き出すことが好ましい。

上述した実施例では、開口１４ａは冷却位置ＰＣの下方に配置されたが、これに限られない。例えば、冷却位置ＰＣの下方から外れた位置に開口１４ａを配置してもよい。なお、本変形実施例においても、冷却位置ＰＣよりも低い位置に開口１４ａを配置することが好ましい。

（１０）上述した実施例では、熱処理装置１は下部供給部４１を備えたが、これに限られない。すなわち、下部供給部４１を省略してもよい。

（１１）上述した実施例では、ガス流通孔１４を利用して非酸化性ガスを供給したが、これに限られない。ガス流通孔１４を利用して処理容器３内の気体を排出してもよい。本変形実施例では、ガス流通孔１４の開口１４ａは、本発明における加熱部排出口の例である。

（１２）上述した実施例では、開口１２ａの数は複数であったが、これに限られない。開口１２ａの数は１つであってもよい。

（１３）上述した実施例では、下部排出部６１は加熱部１１の上面１１ａに配置された開口１２ａを通じて処理容器３内の気体を排出したが、これに限られない。下部排出部６１は加熱部１１の上面１１ａ以外の位置を通じて処理容器３内の気体を排出してもよい。例えば、下部排出部６１は、筐体４の内部の底面４ｂに配置される開口を通じて処理容器３内の気体を排出してもよい。

（１４）上述した実施例では、下部排出部６１は冷却位置ＰＣの下方の位置を通じて処理容器３内の気体を排出したが、これに限られない。例えば、下部排出部６１は冷却位置ＰＣの下方から外れた位置を通じて処理容器３内の気体を排出してもよい。なお、本変形実施例においても、下部排出部６１は冷却位置ＰＣよりも低い位置を通じて処理容器３内の気体を排出することが好ましい。

上述した実施例では、開口１２ａは冷却位置ＰＣの下方に配置されたが、これに限られない。例えば、冷却位置ＰＣの下方から外れた位置に開口１２ａを配置してもよい。なお、本変形実施例においても、冷却位置ＰＣよりも低い位置に開口１２ａを配置することが好ましい。

（１５）上述した実施例では、熱処理装置１は下部排出部６１を備えたが、これに限られない。すなわち、下部排出部６１を省略してもよい。

（１６）上述した実施例では、置換工程は、第１工程と第２工程と第３工程を含んだが、これに限られない。例えば、第１工程と第２工程と第３工程の少なくともいずれかを省略してもよい。上述した実施例では、置換工程は、第１工程と第２工程と第３工程をこの順に実行したが、これに限られない。すなわち、第１工程と第２工程と第３工程を実行する順番を変更してもよい。

（１７）上述した実施例では、冷却工程が処理容器３内に供給する非酸化性ガスの供給量は、時間的に変化しなかったが、これに限られない。すなわち、冷却工程は、処理容器３内に供給する非酸化性ガスの供給量を時間的に変化させてもよい。なお、処理容器３内に供給する非酸化性ガスの供給量は、上部供給部３１が処理容器３内に供給する非酸化性ガスの供給量（以下、「上部供給部３１の供給量」という）と、下部供給部４１が処理容器３内に供給する非酸化性ガスの供給量（以下、「下部供給部４１の供給量」という）の和である。

（１８）上述した実施例では、上部供給部３１の供給量は冷却工程において時間的に変化しなかったが、これに限られない。すなわち、上部供給部３１の供給量が冷却工程において時間的に変化してもよい。同様に、下部供給部４１の供給量は冷却工程において時間的に変化しなかったが、これに限られない。すなわち、下部供給部４１の供給量が冷却工程において時間的に変化してもよい。

（１９）上述した実施例では、冷却工程が処理容器３内の気体を排出する排出量は、時間的に変化しなかったが、これに限られない。すなわち、冷却工程は、処理容器３内の気体を排出する排出量を時間的に変化させてもよい。なお、処理容器３内の気体を排出する排出量は、側部排出部５１が処理容器３内の気体を排出する排出量（以下、「側部排出部５１の排出量」という）と、下部排出部６１が処理容器３内の気体を排出する排出量（以下、「下部排出部６１の排出量」という）の和である。

（２０）上述した実施例では、側部排出部５１の排出量は冷却工程において時間的に変化しなかったが、これに限られない。すなわち、側部排出部５１の排出量が冷却工程において時間的に変化してもよい。同様に、下部排出部６１の排出量は冷却工程において時間的に変化しなかったが、これに限られない。すなわち、下部排出部６１の排出量が冷却工程において時間的に変化してもよい。

（２１）上述した実施例では、冷却工程では、処理容器３内の圧力は負圧であったが、これに限られない。例えば、冷却工程における処理容器３内の圧力は大気圧と同等以上であってもよい。

（２２）上述した実施例では、冷却工程を開始してから処理レシピに設定された時間が経過したときに、冷却工程を終了したが、これに限られない。例えば、冷却工程は、基板Ｗの温度を監視してもよい。具体的には、冷却工程は、基板Ｗの温度を直接的に検出してもよい。あるいは、冷却工程は、支持ピン２４の温度および処理容器３から排出された気体の温度の少なくともいずれかに基づいて基板Ｗの温度を推定してもよい。さらに、冷却工程は、検出または推定された基板Ｗの温度と温度Ｔ２を比較し、検出または推定された基板Ｗの温度が温度Ｔ２以下に低下したときに冷却工程を終了してもよい。

（２３）上述した実施例では、冷却工程において、上部供給部３１および下部供給部４１が処理容器３内に非酸化性ガスを供給したが、これに限られない。例えば、冷却工程において、上部供給部３１のみが処理容器３内に非酸化性ガスを供給し、下部供給部４１は処理容器３内に非酸化性ガスを供給しなくてもよい。

（２４）上述した実施例では、冷却工程において、側部排出部５１および下部排出部６１が処理容器３内の気体を排出したが、これに限られない。例えば、冷却工程において、側部排出部５１のみが処理容器３内の気体を排出し、下部排出部６１は処理容器３内の気体を排出しなくてもよい。

（２５）上述した実施例では、加熱工程は、処理容器３内に非酸化性ガスを供給したが、これに限られない。すなわち、加熱工程は、処理容器３内に非酸化性ガスを供給しなくてもよい。

（２６）上述した実施例では、加熱工程は、処理容器３内の気体を排出したが、これに限られない。すなわち、加熱工程は、処理容器３内の気体を排出しなくてもよい。

（２７）上述した各実施例および上記（１）から（２６）で説明した各変形実施例については、さらに各構成を他の変形実施例の構成に置換または組み合わせるなどして適宜に変更してもよい。

１ … 熱処理装置
３ … 処理容器
４ … 筐体
５ … シャッター
１１ … 加熱部
１１ａ … 加熱部の上面
１２ … 支持ピン孔
１２ａ … 開口（加熱部排出口）
１４ … ガス流通孔
１４ａ … 開口（加熱部供給口）
３６ａ … 小孔（上部供給口）
Ａ … 搬送口
Ｄ … 側部排出口
ＰＨ … 基板の加熱位置
ＰＣ … 基板の冷却位置
Ｗ … 基板

Claims (17)

1. 自己組織化材料が塗布された基板を処理する基板処理方法であって、
   処理容器内を非酸化性ガス雰囲気に保ち、且つ、前記処理容器内の加熱部に接触または近接する加熱位置に基板を位置させることによって、基板を加熱して自己組織化材料を相分離させる加熱工程と、
   前記処理容器内を非酸化性ガス雰囲気に保ち、前記加熱位置に比べて前記加熱部から遠い冷却位置に基板を位置させ、前記処理容器内に非酸化性ガスを供給し、且つ、前記処理容器内の気体を排出することによって、基板を冷却する冷却工程と、
   を備える基板処理方法。
2. 請求項１に記載の基板処理方法において、
   前記冷却工程は、前記自己組織化材料のガラス転移点と同じ温度以下まで基板を冷却する基板処理方法。
3. 請求項１または２に記載の基板処理方法において、
   前記自己組織化材料は、第１の重合体と第２の重合体を含み、
   前記加熱工程は、前記第１の重合体と前記第２の重合体を互いに相分離させ、
   前記冷却工程は、前記第１の重合体のガラス転移点および前記第２の重合体のガラス転移点の少なくともいずれかと同じ温度以下まで基板を冷却する基板処理方法。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の基板処理方法であって、
   前記加熱工程は、基板を３００度以上に加熱する基板処理方法。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の基板処理方法において、
   前記冷却工程は前記処理容器内の酸素濃度を１００００ｐｐｍ以下に保つ基板処理方法。
6. 請求項１から５のいずれかに記載の基板処理方法において、
   前記非酸化性ガスは不活性ガスである基板処理方法。
7. 請求項１から６のいずれかに記載の基板処理方法において、
   前記冷却工程における非酸化性ガスの供給量は、前記加熱工程における非酸化性ガスの供給量よりも大きい基板処理方法。
8. 請求項１から７のいずれかに記載の基板処理方法において、
   前記冷却工程における前記処理容器内の気体の排出量は、前記加熱工程における前記処理容器内の気体の排出量よりも大きい基板処理方法。
9. 請求項１から８のいずれかに記載の基板処理方法において、
   前記冷却工程における前記処理容器内の圧力は、負圧である基板処理方法。
10. 請求項１から９のいずれかに記載の基板処理方法において、
    前記加熱位置は、前記加熱部の上面と接触する位置、または、前記加熱部の上面に近い位置であり、
    前記冷却位置は、前記加熱位置の上方の位置である基板処理方法。
11. 請求項１から１０のいずれかに記載の基板処理方法であって、
    前記冷却工程は、前記冷却位置にある基板の上方に配置される上部供給口から、前記非酸化性ガスを吹き出す基板処理方法。
12. 請求項１から１１のいずれかに記載の基板処理方法であって、
    前記冷却工程は、前記加熱部の上面に形成される加熱部供給口から、前記非酸化性ガスを吹き出す基板処理方法。
13. 請求項１から１２のいずれかに記載の基板処理方法において、
    前記冷却工程は、前記冷却位置にある基板の側方に配置される側部排出口を通じて、前記処理容器内の気体を排出する基板処理方法。
14. 請求項１から１３のいずれかに記載の基板処理方法において、
    前記側部排出口の幅は基板の幅よりも大きい基板処理方法。
15. 請求項１から１４のいずれかに記載の基板処理方法であって、
    前記冷却工程は、前記加熱部の上面に形成される加熱部排出口を通じて、前記処理容器内の気体を排出する基板処理方法。
16. 請求項１から１５のいずれかに記載の基板処理方法であって、
    前記処理容器は、
    基板が通過する搬送口を有する筐体と、
    前記筐体に着脱して、前記搬送口を開閉するシャッターと、
    を備え、
    前記基板処理方法は、
    前記搬送口を通じて、基板を前記処理容器内に搬入する搬入工程と、
    前記シャッターによって前記搬送口を密閉する密閉工程と、
    前記処理容器内の気体を非酸化性ガスに置換する置換工程と、
    を備え、
    前記置換工程の後、前記搬送口が密閉された状態で前記加熱工程および前記冷却工程を実行する基板処理方法。
17. 請求項１から１６のいずれかに記載の基板処理方法であって、
    前記搬送口を開放する開放工程と、
    前記搬送口を通じて、前記処理容器から基板を搬出する搬出工程と、
    を備え、
    前記冷却工程の後、前記開放工程を実行する基板処理方法。
    
    

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