JP6914048B2 - 基板処理方法 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体ウエハ、液晶ディスプレイ用基板、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、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板、太陽電池用基板（以下、単に基板と称する）に対して、熱処理を行う基板処理方法に関する。
最近のプロセス技術においては、液浸リソグラフィや極端紫外線(EUV: Extreme Ultraviolet Lithography)リソグラフィに代わる技術として、例えば、DSAプロセスが注目されている。DSAプロセスは、基板上における微細化をより一層高めるために、ブロック共重合体のミクロ相分離を利用した誘導自己組織化(DSA: Directed Self Assembly))技術を利用したものである。
このようなDSAプロセスにおける従来の基板処理方法は、BCP(Block Co-Polymer)を基板に塗布して処理膜を形成した後、熱処理チャンバの熱処理空間において基板の処理膜を加熱する熱処理を行って、処理膜中の二種類のポリマーを互いに（相）分離させる。その後、（相）分離された一方のポリマーをエッチングすることで微細なパターンを形成する（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１４−２２５７０号公報
しかしながら、このような構成を有する従来例の場合には、次のような問題がある。
すなわち、従来の方法では、熱処理空間に形成された処理雰囲気によっては処理膜中のポリマーを適正に分離させることができないことがあるという問題がある。また、DSAプロセス以外のプロセス、例えばSOG(Spin On Glass)溶液を基板に塗布した後に、熱処理を行って膜を生成するプロセスなどのように、熱処理チャンバ内で基板を熱処理するプロセスにおいても、熱処理空間に形成された処理雰囲気によっては成膜された膜の特性・性能に問題が生じることがある。
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、熱処理プロセスにおいて、好適な熱処理空間の処理雰囲気を形成することにより、成膜を適正に行わ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。
本発明者等は、上記の問題を解決するために鋭意研究した結果、次のような知見を得た。
熱処理チャンバにおいて熱処理空間の種々の処理雰囲気で熱処理を行った後、熱処理空間の各種パラメータとポリマーの分離状態との関係から熱処理空間の酸素による影響に着目した。これは、ポリマーの（相）分離が適正に行われない現象が生じたのは、熱処理空間の酸素濃度が下がりきっていなかった熱処理の場合であったことを見出したからである。なお、酸素濃度が下がりきっていない場合には、ポリマーが相分離する際に悪影響を受け、正常な相分離が阻害されると推測される。また、DSAプロセス以外の熱処理プロセスにおいても、酸素に起因する酸化が成膜の特性に悪影響を及ぼしている。このような知見に基づく本発明は、次のように構成されている。
すなわち、請求項１に記載の発明は、処理膜を形成された基板を熱処理チャンバ内の熱処理空間に載置して熱処理を行う基板処理方法において、前記熱処理空間の気体を排気する排気ステップと、前記熱処理空間に不活性ガスを供給する不活性ガス供給ステップと、前記熱処理空間の基板に対して熱処理を行う熱処理ステップと、をその順に実施し、前記不活性ガス供給ステップは、前記排気ステップの直後の第１の不活性ガス供給ステップと、前記熱処理ステップの直前の第２の不活性ガス供給ステップとで構成され、前記第１の不活性ガス供給ステップは、前記排気ステップにおける排気を維持しつつ、前記熱処理チャンバ内を負圧に維持できるだけの不活性ガスの供給量であり、前記第２の不活性ガス供給ステップは、前記排気ステップにおける排気を停止し、前記熱処理チャンバ内に不活性ガスだけを供給することを特徴とするものである。
［作用・効果］請求項１に記載の発明によれば、まず排気ステップだけを行って熱処理空間の気体を排気した後、不活性ガス供給ステップにより不活性ガスを熱処理空間に供給する。熱処理空間内が負圧にされた状態で不活性ガスを供給するので、単に不活性ガスだけを供給したり、排気だけを行ったり、不活性ガスの供給と排気とを同時に行ったりする場合に比較して、熱処理空間内の圧力と不活性ガスの供給圧力との差が大きくなるので、熱処理空間内の気体を不活性ガスに短時間で置換できる。また、熱処理空間内の酸素濃度を極めて低くできるので、熱処理ステップにおける熱処理空間の処理雰囲気を熱処理プロセスに好適でき、成膜を適正に行わせることができる。また、第１の不活性ガス供給ステップでは、不活性ガスの供給量よりも排気量を多くして負圧とする。熱処理チャンバ内の角部などで滞留している酸素は、不活性ガスの流れよりも排気の流れによって排出されやすい。したがって、より酸素濃度を低減できる。さらに、排気を停止して、不活性ガスだけを供給することで、熱処理空間内における流れに変化を生じさせることができる。したがって、熱処理空間内で滞留している酸素を流れの変化に乗せて排出でき、より酸素濃度を低減できる。
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また、本発明において、前記熱処理空間の酸素濃度が目標値以下となる前記排気ステップからの経過時間を予め測定して、前記経過時間を熱処理移行時間とした場合、前記排気ステップから前記熱処理移行時間が経過した時点で前記熱処理ステップに移行することが好ましい（請求項２）。
熱処理移行時間を計測するだけで熱処理ステップへ移行させることができるので、熱処理チャンバの構成を簡易化でき、処理に要するコストを抑制できる。
また、本発明において、前記熱処理ステップの前に、前記熱処理空間の酸素濃度を測定する酸素濃度測定ステップを実施し、前記酸素濃度が目標値以下である場合にのみ、前記熱処理ステップを実施することが好ましい（請求項３）。
酸素濃度測定ステップで実際に酸素濃度が目標値以下であることを確認できた場合にのみ、熱処理ステップを実施するので、確実な処理を行うことができる。
また、本発明において、前記酸素濃度測定ステップの前記酸素濃度が目標値以下に到達しない場合には、警報を発することが好ましい（請求項４）。
酸素濃度が目標値に達しない場合には、警報を発するので、熱処理に移行することを阻止し、不適切な処理を未然に防止できる。
また、本発明において、前記排気ステップは、前記熱処理チャンバの側方に形成され、前記熱処理空間の縦断面積に相当する流路断面積の排気口から気体を排気することが好ましい（請求項５）。
大きな流路断面積の排気を通して排気するので、排気ステップにおける排気を効率的に行うことができる。
また、本発明において、前記排気ステップは、基板を載置する熱処理プレートにて進退する支持ピンが挿通され、前記熱処理空間に連通した貫通口を通して気体を排気することが好ましい（請求項６）。
熱処理時に基板が載置される場所の近くに形成された貫通口を通して排気するので、熱処理時に大きな影響を与える基板の周囲の酸素濃度を効率的に低減できる。また、支持ピンの摺動により生じる塵埃が熱処理空間に入ることなく排出されるので、清浄に処理できる。
また、本発明において、前記基板は、誘導自己組織化材料からなる処理膜が形成されていることが好ましい（請求項７）。
熱処理空間の処理雰囲気をDSAプロセスに好適でき、ポリマーを適正に（相）分離させることができる。
本発明に係る基板処理方法によれば、まず排気ステップだけを行って熱処理空間の気体を排気した後、不活性ガス供給ステップにより不活性ガスを熱処理空間に供給する。熱処理空間内が負圧にされた状態で不活性ガスを供給するので、単に不活性ガスだけを供給したり、排気だけを行ったり、不活性ガスの供給と排気とを同時に行ったりする場合に比較して、熱処理空間内の圧力と不活性ガスの供給圧力との差が大きくなるので、熱処理空間内の気体を不活性ガスに短時間で置換できる。また、熱処理空間内の酸素濃度を極めて低くできるので、熱処理ステップにおける熱処理空間の処理雰囲気を熱処理プロセスに好適でき、成膜を適正に行わせることができる。また、第１の不活性ガス供給ステップでは、不活性ガスの供給量よりも排気量を多くして負圧とする。熱処理チャンバ内の角部などで滞留している酸素は、不活性ガスの流れよりも排気の流れによって排出されやすい。したがって、より酸素濃度を低減できる。さらに、排気を停止して、不活性ガスだけを供給することで、熱処理空間内における流れに変化を生じさせることができる。したがって、熱処理空間内で滞留している酸素を流れの変化に乗せて排出でき、より酸素濃度を低減できる。
実施例に係る基板処理装置の全体構成を示す概略構成図である。 実施例に係る基板の処理例を示すタイムチャートである。 実施例に係る基板の処理例における動作を示したフローチャートである。 変形例に係る基板の処理例における動作を示したフローチャートである。
以下、図面を参照して本発明の一実施例について説明する。
図１は、実施例に係る基板処理装置の全体構成を示す概略構成図である。
本実施例に係る基板処理方法を実施するための基板処理装置は、基板Ｗを熱処理するものである。本実施例における基板Ｗは、一例として、誘導自己組織化材料からなる処理膜が表面に形成されているものとする。
本実施例に係る基板処理装置は、熱処理プレート部１と、熱処理チャンバ３と、上部ガス供給部５と、シャッター部７と、チャンバ排気部９と、支持ピン昇降部１１と、下部ガス供給部１３と、支持ピンシール排気部１５と、制御部１７と、設定部１９とを備えている。
熱処理プレート部１は、その上面に基板Ｗを載置して熱処理するためのものである。熱処理プレート部１は、ベース板２１と、熱処理プレート２３と、ヒータ２５とを備えている。ベース板２１は、熱処理プレート２３の下部が取り付けられ、熱処理プレート２３とともに熱処理チャンバ３の下部に取り付けられる。熱処理プレート２３は、例えば、銅（Cu）やアルミニウム（Al）等の熱伝導率が高い金属を基材とする材料で構成されている。熱処理プレート２３は、ヒータ２５が埋設されており、このヒータ２５によって熱処理プレート２３の温度が調節される。熱処理プレート２３は、例えば、ヒータ２３によって３００〜４００℃の範囲で温調される。この熱処理プレート２３は、表面に図示しないプロキシミティボールが埋設されており、基板Ｗの下面を熱処理プレート２３の表面から所定間隔（例えば、０．１ｍｍ）だけ隔てて載置する。
熱処理プレート２３は、平面視で正三角形の頂点に相当する位置に貫通口２７が形成されている。これらの貫通口２７は、熱処理プレート２３の上面から下面に貫通し、さらにベース板２１も貫通して形成され、後述する支持ピンが挿通される。また、熱処理プレート２３の中央部付近には、熱処理プレート２３及びベース板２１を上下方向に貫通したプレート上面供給口２９が形成されている。
熱処理チャンバ３は、カバー部３１を備えている。カバー部３１は、下部に開口を備え、この開口に上述した熱処理プレート部１が取り付けられている。カバー部３１は、熱処理プレート部１の側方及び上方を囲う形状を呈する。カバー部３１の天井面と、熱処理プレート２３の上面との間には空間が形成されている。この空間が熱処理空間ＨＳである。カバー部３１の一方側の側面には、搬入出口３３が形成されている。この搬入出口３３は、処理する基板Ｗを熱処理空間ＨＳに搬入したり、処理済みの基板Ｗを熱処理空間ＨＳから搬出したりするために用いられる。搬入出口３３の周囲には、冷却管３５が取り付けられている。この冷却管３５は、供給された冷却水によってカバー部３１を冷却し、搬入出口３３の周囲のＯリングを保護する。
搬入出口３３の反対側にあたるカバー部３１の側面には、排気口３７が形成されている。この排気口３７は、カバー部３１内の気体を排出するためのものである。この排気口３７は、熱処理空間ＨＳの縦断面積に相当する程度の流路断面積を有する。排気口３７の外側には、Ｏリングを介して排気口カバー３９が着脱自在に設けられている。カバー部３１の天井面は、複数個の貫通口４１が形成されている。カバー部３１のうち、熱処理プレート部１の周囲には、熱処理プレート２３の外周面との間に、平面視環状の間隙４３が存在する。この間隙４３に面したカバー部３１の側面には、間隙４３に連通した開口４５が形成されている。開口４５は、例えば、平面視で対向する二箇所に設けられている。開口４５の下方には、カバー部３１の外面に冷却管３５が配置されている。この冷却管３５は、カバー部３１とベース板２１との間のＯリングを保護する。下部ガス供給部１３は、開口４５及びプレート上面供給口２９に窒素ガスを供給する。下部ガス供給部１３は、複数個の流量調整弁や開閉弁を備え、窒素ガスの流量を調整可能に構成されている。
上述した排気口３７は、熱処理空間ＨＳの縦断面積に相当する程度の大きな流路断面積の排気を通して排気するので、排気を効率的に行うことができる。
カバー部３１の上方であって、搬入出口３３側には、圧力センサ４７が配置されている。また、カバー部３１の上方であって、排気口３７側には、酸素濃度センサ４９が配置されている。圧力センサ４７は、熱処理空間ＨＳ内の圧力を測定し、酸素濃度センサ４９は、熱処理空間ＨＳ内の酸素濃度を測定する。なお、酸素濃度センサ４９は、後述するように、酸素濃度が目標値以下となる経過時間を測定する実験の際にだけに使用し、通常の処理時には備える必要はない。
カバー部３１の上部には、ガス供給バッファ部５１が配置されている。カバー部３１の上面中心部から供給された窒素（Ｎ２）ガスは、内部で周囲に拡散しつつ、上面中心部よりも広い面積の下面開口部から複数個の貫通口４１を通して熱処理空間ＨＳ内に供給される。カバー部３１との上面とガス供給バッファ部５１の下面との間には、Ｏリングが配置されている。ガス供給バッファ部５１の内部には、冷却管３５が配備されている。この冷却管３５は、そのＯリングを保護する。上記のガス供給バッファ部５１には、上部ガス供給部５が不活性ガスとして窒素ガスを供給する。この上部ガス供給部５は、例えば、２個の流量調整弁などを備え、窒素ガスの流量を二段階に切り替え可能に構成されている。
シャッター部７は、搬入出口３３の前面に配置されている。シャッター部７は、搬入出口３３と、シャッター本体５７と、アクチュエータ５９とを有する。シャッター本体５７は、作動片が垂直方向に進退するアクチュエータ５９によって昇降駆動される。シャッター本体５７は、上昇された際にＯリングを介して搬入出口３３を閉塞する。アクチュエータ５９が作動されると、シャッター本体５７が図１の実線で示す位置に移動して搬入出口３３を閉塞し、アクチュエータ５９が非作動とされると、シャッター本体５７が図１に二点鎖線で示す位置に下降して搬入出口３３を開放する。
チャンバ排気部９は、上述した排気口カバー３９を介して熱処理空間ＨＳの気体を排出する。チャンバ排気部９は、複数個の開閉弁や流量調整弁、アスピレータなどを備え、空気供給源からの空気供給によって熱処理空間ＨＳを排気する。なお、アスピレータと空気供給源などに代えて排気ポンプなどを用いて構成してもよい。
支持ピン昇降部１１は、三本の支持ピン６１（図１では図示の関係上、二本のみ示す）と、マニホールド６３と、メカニカルシール６５と、昇降部材６７と、アクチュエータ６９とを備えている。各支持ピン６１は、上述した各貫通口２７に挿通されている。各支持ピン６１は、マニホールド６３を貫通し、メカニカルシール６５を介して昇降部材６７に下端部が連結されている。マニホールド６３の上面とベース板２１の間には、各貫通穴２７を囲うようにＯリングが取り付けられている。メカニカルシール６５は、マニホールド６３の下面に上端部が取り付けられている。メカニカルシール６５は、支持ピン６１の外周面を気密に支持しつつ、支持ピン６１の昇降を許容する、金属部材によるシールである。マニホールド６３は、平面視で三角形状を呈し、内部に一つの空間が形成されている。マニホールド６３の一部位には、その空間に連通した排気口７１が形成されている。
昇降部材６７は、平面視で環状を呈し、アクチュエータ６９によって昇降される。アクチュエータ６９は、作動片が鉛直方向に進退する姿勢で配置されている。アクチュエータ６９が作動されると、支持ピン６１が突出して図１中に二点鎖線で示す基板Ｗの受渡位置に移動し、アクチュエータ６９が非作動とされると、支持ピン６１が図１中に実線で示す退出位置に移動する。この支持ピン６１が退出位置に移動した時に基板Ｗは熱処理プレート２３の上面の上に載置される。
支持ピンシール排気部１５は、上述したマニホールド６３の排気口７１から排気を行う。支持ピンシール排気部１５は、複数個の開閉弁や流量調整弁、アスピレータなどを備え、空気供給源からの空気供給により、マニホールド６３及び貫通口２７を介して熱処理空間ＨＳを排気する。また、メカニカルシール６５で生じる塵埃をも同時に排気する。なお、支持ピンシール排気部１５は、アスピレータと空気供給源などに代えて減圧ポンプなどを用いて構成してもよい。
支持ピンシール排気部１５により、熱処理時に基板Ｗが載置される場所の近くに形成された貫通口２７を通して排気するので、熱処理時の成膜に大きな影響を与える基板Ｗの周囲の酸素濃度を効率的に低減できる。また、メカニカルシール６５において支持ピン６１の摺動により生じる塵埃が熱処理空間ＨＳに入ることなく排出されるので、基板Ｗを清浄に処理できる。
上述した上部ガス供給部５と、チャンバ排気部９と、下部ガス供給部１３と、支持ピンシール排気部１５と、アクチュエータ５９，６９とは、制御部１７によって統括的に制御される。制御部１７は、図示しないＣＰＵ、メモリ、タイマを内蔵している。制御部１７は、図示しないメモリに熱処理の手順を規定したレシピを予め複数個記憶している。設定部１９は、オペレータによって操作されるものであり、複数個のレシピの一つを選択したり、処理の開始を指示したり、警報発生時の操作を指示したりする。
なお、本実施例では、図示しないメモリに予めチャンバ排気時間、熱処理移行時間、熱処理時間、冷却時間などが記憶されており、適宜に制御部１７によって参照される。この熱処理移行時間は、後述する熱処理において、熱処理空間ＨＳの酸素の濃度が目標値以下となる排気開始時点からの経過時間である。これは、酸素濃度センサ４９を設置した状態で実験により予め計測されて決められている。
次に、図２及び図３を参照して、上述した基板処理装置による熱処理の一例について説明する。なお、図２は、実施例に係る基板の処理例を示すタイムチャートであり、図３は、実施例に係る基板の処理例における動作を示したフローチャートである。ここで、図２のタイムチャート中における実線は熱処理空間ＨＳの圧力を示し、点線は熱処理空間ＨＳの酸素濃度を示す。
なお、初期状態（図２の０時点）としては、既に誘導自己組織化材料からなる処理膜が表面に形成されている基板Ｗが搬入出口３３から熱処理空間ＨＳに搬入され、受渡位置にある支持ピン６１で熱処理プレート２３の表面から基板Ｗが離間された状態で待機されている状態とする。そして、アクチュエータ５９が作動して、搬入出口３３がシャッター本体５７で閉塞されている状態とする。なお、熱処理プレート２３は、既に処理温度（例えば３５０℃）に設定されている。
ステップＳ１
制御部１７は、０時点において、支持ピンシール排気部１５により排気口７１からの排気を開始するとともに、チャンバ排気部９により排気口３７からの排気を開始する。これにより、熱処理空間ＨＳ内の気体が排気され始め、チャンバ排気時間であるｔ１時点で−ｐ３［ｋＰａ］まで圧力が急速に低下する。なお、チャンバ排気時間であるｔ１時点で−ｐ３［ｋＰａ］に達するようにする条件は、チャンバ排気部９と支持ピンシール排気部１５とからの排気量を調整する種々の実験を行って予め決定してある。また、制御部１７は、これとともに計時を開始する。この急速排気により、シャッター本体５７を搬入出口３３のＯリングに強く密着させて、外部から熱処理空間ＨＳに空気が侵入することを防止する効果もある。
なお、０〜ｔ１時点までは、排気だけによる酸素濃度低減が行われ、これが本発明における「排気ステップ」に相当する。
ステップＳ２，Ｓ３
制御部１７は、チャンバ排気時間であるｔ１時点を計時したら、上部ガス供給部５と、下部ガス供給部１３から窒素ガスの供給を開始する。これにより熱処理空間ＨＳの圧力が急速に大気圧側に戻り始めるが、−ｐ１［ｋＰａ］付近の負圧を維持させる。これは、上部ガス供給部５と下部ガス供給部１３とからの窒素ガスの供給量を、チャンバ排気部９と支持ピンシール排気部１５とからの排気量よりも少なくすることによって行われる。ｔ１からｔ７時点までは、排気と窒素ガスの供給による酸素濃度低減が行われる。
ｔ１からｔ７時点においては、窒素ガスの供給量よりも排気量を多くして負圧としているが、熱処理チャンバ３内の角部などで滞留している酸素は、窒素ガスの流れよりも排気の流れによって排出されやすい。したがって、より酸素濃度を低減できる。
ステップＳ４
制御部１７は、０時点から所定時間後に相当するｔ７時点においてチャンバ排気部９を停止させ、支持ピンシール排気部１５からの排気と、上部ガス供給部５と下部ガス供給部１３から窒素ガスを供給するパージによる酸素濃度低減に移行する。これにより、熱処理空間ＨＳの圧力は、大気圧側に振れ、与圧を維持する。このとき、基板Ｗの下面と熱処理プレート２３の間に滞留する恐れがある酸素をも窒素ガスの流れに乗せて排気させることができる。また、熱処理プレート２３の周囲にある間隙４３には酸素が滞留する恐れがあるが、開口４５から窒素ガスを供給することで、その酸素も排出できる。したがって、熱処理空間ＨＳの酸素濃度を極めて低くできる。
ステップＳ５
制御部１７は、計時している時間が、予め設定されている熱処理移行時間に到達したか否かに応じて処理を分岐する。熱処理移行時間に到達している場合には、次のステップＳ６に移行する。その一方、熱処理移行時間に達してない場合には、ステップＳ５を繰り返す。ｔ７〜ｔ９時点までは、排気を停止して、窒素ガスだけを供給することで、ｔ７時点までの熱処理空間ＨＳ内における流れに変化を生じさせることができる。したがって、熱処理空間ＨＳ内で滞留している酸素を流れの変化に乗せて排出でき、より酸素濃度を低減できる。
なお、上述したｔ１〜ｔ９時点までが本発明における「不活性ガス供給ステップ」に相当する。また、上述したｔ１〜ｔ７時点までが本発明における「第１の不活性ガス供給ステップ」に相当し、ｔ７〜ｔ９時点までが本発明における「第２の不活性ガス供給ステップ」に相当する。
ステップＳ６．Ｓ７
制御部１７は、熱処理移行時間に到達している場合は、ｔ９時点でアクチュエータ６９を非作動とし、支持ピン２７を退出位置まで下降させる。これにより基板Ｗが熱処理プレート２３に近い処理位置に移動されて基板Ｗに対して熱処理が開始される。制御部１７は、計時を開始するとともに、熱処理時間に達するｔ１０時点までこの状態を維持する。なお、このｔ９時点で、熱処理空間ＨＳにおける酸素濃度は、目標値である１００ｐｐｍ以下まで低減される。
上記のように酸素濃度計４９を使用せず、熱処理移行時間を計測するだけで熱処理へ移行させることができるので、基板処理装置の構成を簡易化でき、処理に要するコストを抑制できる。
ステップＳ８
制御部１７は、計時している時間が熱処理時間に達すると、ｔ１０時点でアクチュエータ６９を作動させて支持ピン２７を上昇させる。これにより、基板Ｗが熱処理プレート２３から離間されて受渡位置に移動される。制御部１７は、チャンバ排気部９を作動させて排気口３７からの排気を開始し、さらに計時を開始する。これにより基板Ｗに対して冷却処理が施される。
なお、上述したｔ９〜ｔ１０時点までが本発明における「熱処理ステップ」に相当する。
ステップＳ９
制御部１７は、計時している時間が冷却時間に達したか否かによって処理を分岐する。冷却時間に達した場合には、ステップＳ１０に移行し、そうでない場合は、ステップＳ９を繰り返し実行する。
ステップＳ１０
冷却時間に達した場合、制御部１７は、ｔ１１時点においてチャンバ排気部９と、上部ガス供給部５と、下部ガス供給部１３とを停止させる。そして、アクチュエータ５９を非作動として、シャッター本体５７を下降させて基板Ｗを搬出させる。
本実施例によると、まず排気だけを行って熱処理空間ＨＳの気体を排気した後、窒素ガス供給により窒素ガスを熱処理空間ＨＳに供給する。熱処理空間ＨＳ内が負圧にされた状態で窒素ガスを供給するので、単に窒素ガスだけを供給したり、排気だけを行ったり、窒素ガスの供給と排気とを同時に行ったりする場合に比較して、熱処理空間ＨＳ内の圧力と窒素ガスの供給圧力との差が大きくなるので、熱処理空間ＨＳ内の気体を窒素ガスに短時間で置換できる。また、熱処理空間ＨＳ内の酸素濃度を極めて低くできるので、熱処理における熱処理空間ＨＳの処理雰囲気を熱処理プロセスに好適でき、成膜を適正に行わせることができる。特に、基板Ｗに誘導自己組織化材料からなる処理膜が形成されている場合には、熱処理空間ＨＳの処理雰囲気をDSAプロセスに好適でき、ポリマーを適正に（相）分離させることができる。
＜変形例＞
上述した実施例では、酸素濃度センサ４９を使用することなく、熱処理移行時間を計時して熱処理への移行を行った。しかしながら、本発明は、このような実施形態に限定されるものではない。ここで、図１及び図４を参照して変形例について説明する。なお、図４は、変形例に係る基板の処理例における動作を示したフローチャートである。
この変形例は、上述した基板処理装置において酸素濃度センサ４９を備えた場合の処理である。この場合、上述した処理におけるステップＳ５が省略され、ステップＳ５ＡとステップＳ１１，Ｓ１２が処理として新たに加わる。
ステップＳ５では、制御部１７が酸素濃度センサ４９からの酸素濃度を参照し、その結果に応じて処理を分岐する。ステップＳ５Ａにおいて、酸素濃度が目標値以下に達している場合には、ステップＳ６に移行して熱処理に移行する。その一方、酸素濃度が目標値以下でない場合には、ステップＳ１１にて再測定の回数を判定し、所定回数（例えば、５秒程度の待機時間をおいて５回）の再測定を行うまでステップＳ５Ａを繰り返す。それでも酸素濃度が目標値以下にならない場合には、ステップＳ１２に移行して警報を発して、装置オペレータに知らせる。
この変形例によると、酸素濃度測定で実際に酸素濃度が目標値以下であることを確認できた場合にのみ、熱処理を実施するので、基板Ｗに対して確実な処理を行うことができる。また、酸素濃度が目標値に達しない場合には、警報を発するので、熱処理に移行することを阻止し、不適切な処理を未然に防止できる。
なお、上記ステップＳ１２を省略して、警報を発することなく熱処理を行わずに基板Ｗを搬出するようにしてもよい。
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、基板Ｗが誘導自己組織化材料からなる処理膜を被着されているものとして説明したが、本発明は、このような基板Ｗに限定されない。例えば、熱処理空間ＨＳにおける酸素濃度が悪影響を与える処理、例えば、SOG(Spin On Glass)溶液などを塗布された基板に対する処理であっても適用できる。
（２）上述した実施例では、排気ステップにおいて支持ピンシール排気部１５を継続的に動作させているが、チャンバ排気部９と連動して動作させるようにしてもよい。これにより排気に係るタイミング制御を容易に行うことができる。
（３）上述した実施例では、排気と窒素ガスの供給を行う第１の不活性ガス供給ステップと、窒素ガスの供給だけの第１の不活性ガス供給ステップとの二つのステップで排気ステップを構成した。しかしながら、本発明はこのような形態に限定されるものではなく、排気と窒素ガス供給を行う一つのステップで排気ステップを実施するようにしてもよい。これにより供給や排気を切り換える制御を簡易化できる。
（４）上述した実施例では、最初に排気だけを行う際に、０〜ｔ１時点の時間であるチャンバ排気時間を計時しているが、圧力センサ４７の計測値に基づいて窒素供給のタイミングを決めるようにしてもよい。これにより確実な処理を行うことができる。
（５）上述した実施例では、不活性ガスとして窒素ガスを例にとって説明したが、例えば、アルゴンやヘリウムなどの他の不活性ガスを用いてもよい。
Ｗ … 基板
１ … 熱処理プレート部
３ … 熱処理チャンバ
５ … 上部ガス供給部
７ … シャッター部
９ … チャンバ排気部
１１ … 支持ピン昇降部
１３ … 下部ガス供給部
１５ … 支持ピンシール排気部
１７ … 制御部
１９ … 設定部
２３ … 熱処理プレート
２５ … ヒータ
２７ … 貫通口
３１ … カバー部
３７ … 排気口
５１ … ガス供給バッファ部
５７ … シャッター本体
６１ … 支持ピン
６５ … メカニカルシール
６９ … アクチュエータ
６３ … マニホールド
７１ … 排気口

Claims (8)

  1. 処理膜を形成された基板を熱処理チャンバ内の熱処理空間に載置して熱処理を行う基板処理方法において、
    前記熱処理空間の気体を排気する排気ステップと、
    前記熱処理空間に不活性ガスを供給する不活性ガス供給ステップと、
    前記熱処理空間の基板に対して熱処理を行う熱処理ステップと、
    をその順に実施し、
    前記不活性ガス供給ステップは、前記排気ステップの直後の第１の不活性ガス供給ステップと、前記熱処理ステップの直前の第２の不活性ガス供給ステップとで構成され、
    前記第１の不活性ガス供給ステップは、前記排気ステップにおける排気を維持しつつ、前記熱処理チャンバ内を負圧に維持できるだけの不活性ガスの供給量であり、
    前記第２の不活性ガス供給ステップは、前記排気ステップにおける排気を停止し、前記熱処理チャンバ内に不活性ガスだけを供給することを特徴とする基板処理方法。
  2. 請求項１に記載の基板処理方法において、
    前記熱処理空間の酸素濃度が目標値以下となる前記排気ステップからの経過時間を予め測定して、前記経過時間を熱処理移行時間とした場合、
    前記排気ステップから前記熱処理移行時間が経過した時点で前記熱処理ステップに移行することを特徴とする基板処理方法。
  3. 請求項１または２に記載の基板処理方法において、
    前記熱処理ステップの前に、前記熱処理空間の酸素濃度を測定する酸素濃度測定ステップを実施し、
    前記酸素濃度が目標値以下である場合にのみ、前記熱処理ステップを実施することを特徴とする基板処理方法。
  4. 請求項３に記載の基板処理方法において、
    前記酸素濃度測定ステップの前記酸素濃度が目標値以下に到達しない場合には、警報を発することを特徴とする基板処理方法。
  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、
    前記排気ステップは、前記熱処理チャンバの側方に形成され、前記熱処理空間の縦断面積に相当する流路断面積の排気口から気体を排気することを特徴とする基板処理方法。
  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、
    前記排気ステップは、基板を載置する熱処理プレートにて進退する支持ピンが挿通され、前記熱処理空間に連通した貫通口を通して気体を排気することを特徴とする基板処理方法。
  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、
    前記基板は、誘導自己組織化材料からなる処理膜が形成されていることを特徴とする基板処理方法。
  8. 処理膜を形成された基板を熱処理チャンバ内の熱処理空間に載置して熱処理を行う基板処理方法において、
    前記熱処理空間の気体を排気する排気ステップと、
    前記熱処理空間に不活性ガスを供給する不活性ガス供給ステップと、
    前記熱処理空間の基板に対して熱処理を行う熱処理ステップと、
    をその順に実施し、
    前記排気ステップは、基板を載置する熱処理プレートにて進退する支持ピンが挿通され、前記熱処理空間に連通した貫通口を通して気体を排気することを特徴とする基板処理方法。
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