KR20180020907A - 열처리 장치, 기판 처리 장치, 열처리 방법 및 기판 처리 방법 - Google Patents

열처리 장치, 기판 처리 장치, 열처리 방법 및 기판 처리 방법 Download PDF

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KR20180020907A
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유지 다나카
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가부시키가이샤 스크린 홀딩스
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Abstract

챔버 내에 가열 플레이트가 수용된다. 챔버 내에 용제 함유 기체가 존재하는 상태로, DSA막이 형성된 기판이 가열 플레이트의 상방 위치에서 유지된다. 그로 인해, 미크로상 분리가 발생하지 않는 온도로 분위기의 중성화가 행해진다. 그 후, 챔버 내에 용제 함유 기체가 존재하는 상태로, 기판이 가열 플레이트의 상면 상에서 유지된다. 그로 인해, 기판 상의 DSA막에 열처리가 행해진다.

Description

열처리 장치, 기판 처리 장치, 열처리 방법 및 기판 처리 방법{THERMAL PROCESSING DEVICE, SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS, THERMAL PROCESSING METHOD AND SUBSTRATE PROCESSING METHOD}
본 발명은, 기판에 열처리를 행하는 열처리 장치, 그것을 구비한 기판 처리 장치, 기판에 열처리를 행하는 열처리 방법, 및 그것을 포함하는 기판 처리 방법에 관한 것이다.
반도체 기판, 액정 표시 장치용 기판, 플라즈마 디스플레이용 기판, 광디스크용 기판, 자기 디스크용 기판, 광자기 디스크용 기판, 포토마스크용 기판 등의 각종 기판에 여러 가지의 처리를 행하기 위해, 기판 처리 장치가 이용되고 있다.
근래, 기판 상의 패턴의 한층 더한 미세화를 실현하기 위해, 블록 공중합체의 미크로상 분리를 이용한 DSA(Directed Self Assembly;유도 자기 조직화) 기술이 제안되어 있다.
예를 들면, 일본국 특허제5918122호 공보에 기재된 패턴 형성 방법에서는, 폴리스티렌-폴리메틸메타크릴레이트 블록 공중합체의 막이 기판에 형성되고, 블록 공중합체의 막이 가열된다. 가열된 블록 공중합체의 막에 대해서 불활성 가스의 분위기 하에서 Xe 엑시머 램프로부터 자외광이 조사되고, 자외광이 조사된 블록 공중합체의 막에 유기 용제가 공급된다.
일본국 특허공개 2014-22570호 공보에 기재된 기판 처리 방법에서는, 기판 상면을 덮도록 하지층이 형성되고, 하지층 상에 가이드 패턴이 형성된다. 가이드 패턴이 형성되어 있지 않은 하지층 상의 영역에, 2종류의 중합체로 이루어지는 DSA막이 형성된다. 기판 상의 DSA막에 용제 열처리가 행해짐으로써 DSA막의 미크로상 분리가 발생한다. 그 후, 노광 처리 및 현상 처리가 순서대로 행해짐으로써 패턴이 형성된다.
본 발명자는, 여러 가지의 실험을 행한 결과, 상기의 종래의 DSA 기술을 이용한 패턴 형성 방법에서는, DSA 재료의 미크로상 분리가 적절히 행해지지 않는 경우가 발생하는 것을 알았다. 그 경우, 원하는 패턴을 얻을 수 없다.
본 발명의 목적은, 유도 자기 조직화 재료의 적절한 미크로상 분리를 발생시키는 것이 가능한 열처리 장치 및 그것을 구비한 기판 처리 장치 및 열처리 방법 및 그것을 포함하는 기판 처리 방법을 제공하는 것이다.
(1)본 발명의 일국면을 따르는 열처리 장치는, 유도 자기 조직화 재료로 이루어지는 처리막이 형성된 기판에 열처리를 행하는 열처리 장치로서, 기판에 미리 설정된 열처리 온도로 열처리를 행하는 가열부와, 가열부를 수용하는 챔버와, 유기 용제를 포함하는 용제 함유 기체를 챔버 내에 공급하는 기체 공급부와, 챔버 내에서 가열부에 의해 기판에 열처리가 행해지지 않는 제1 위치와 가열부에 의해 기판에 열처리가 행해지는 제2 위치로 기판을 이동시키는 기판 이동부와, 챔버 내에 기체 공급부에 의해 공급된 용제 함유 기체가 존재하는 상태로 기판이 제1 위치에서 유지되도록 기판 이동부를 제어한 후, 챔버 내에 용제 함유 기체가 존재하는 상태로 기판이 제2 위치에서 유지되도록 기판 이동부를 제어하는 이동 제어부를 구비한다.
그 열처리 장치에 있어서는, 챔버 내에 용제 함유 기체가 존재하는 상태로, 제1 위치에서 열처리가 행해지지 않고 기판이 유지된다. 그로 인해, 기판 상의 처리막이 용제 함유 기체에 접한다. 유도 자기 조직화 재료를 구성하는 복수의 중합체에 대한 유기 용제의 친화성은 서로 가깝다. 즉, 처리막에 접하는 분위기가 중성화되어 있다. 그 후, 제2 위치에서 기판에 열처리가 행해진다. 그로 인해, 처리막에 있어서 미크로상 분리가 발생한다. 이 경우, 열처리 전에 처리막에 접하는 분위기가 중성화되어 있으므로, 유도 자기 조직화 재료를 구성하는 하나의 중합체만이 분위기에 접하는 층을 형성하는 것이 방지된다. 그 결과, 유도 자기 조직화 재료의 적절한 미크로상 분리를 발생시키는 것이 가능해진다.
(2)가열부는, 가열면을 갖는 가열 플레이트를 포함하고, 제1 위치는 가열 플레이트의 가열면의 상방 위치이며, 제2 위치는 가열 플레이트에 의해 열처리가 행해지도록 가열면에 근접한 위치이며, 기판 이동부는, 기판을 지지하면서 챔버 내에서 기판을 가열면의 상방 위치와 가열면에 근접한 위치로 이동시키는 지지 부재를 포함해도 된다.
이 경우, 기판을 상하 이동시킴으로써 분위기의 중성화 및 기판의 열처리를 간단한 구성으로 행할 수 있다.
(3)기판이 제1 위치에 있을 때의 기판의 온도는, 처리막에 있어서 미크로상 분리가 발생하지 않는 온도여도 된다. 이 경우, 분위기의 중성화 시에, 처리막에 있어서 미크로상 분리가 발생하는 것이 방지된다.
(4)열처리 장치는, 기판이 기판 이동부에 의해 제1 위치에서 유지된 상태로, 챔버 내의 공기를 배출함으로써 챔버 내를 감압하는 배기부를 더 구비하고, 기체 공급부는, 배기부에 의해 감압된 챔버 내에 용제 함유 기체를 공급해도 된다.
이 경우, 공기를 용제 함유 기체로 효율 좋게 치환할 수 있다. 그로 인해, 미크로상 분리에 의해 형성되는 패턴에 결함이 발생하기 어려워진다.
(5)열처리 장치는, 챔버 내의 용제 농도를 검출하는 용제 농도 검출부를 더 구비하고, 배기부 및 기체 공급부는, 용제 농도 검출부에 의해 검출되는 용제 농도가 미리 설정된 허용치 이상이 되도록 챔버 내를 배기함과 더불어 챔버 내에 용제 함유 기체를 공급해도 된다.
이 경우, 용제 함유 기체 중의 용제 농도가 허용치 이상이 되므로, 미크로상 분리에 의해 형성되는 패턴에 결함이 발생하는 것이 방지된다.
(6)이동 제어부는, 기판에 가열부에 의해 열처리가 행해진 후에, 기판의 온도가 처리막의 미크로상 분리가 발생하지 않는 온도로 저하할 때까지 기판이 제1 위치에서 유지되도록 기판 이동부를 제어하고, 열처리 장치는, 열처리 후의 기판 이동부에 의한 기판의 유지 후에 챔버 내의 용제 함유 기체를 공기로 치환하는 치환부를 더 구비해도 된다.
이 경우, 챔버 내의 용제 함유 기체가 공기로 치환될 때 기판 상의 처리막에 있어서 미크로상 분리가 발생하지 않는다. 따라서, 공기 중에서 미크로상 분리가 발생하는 것이 방지된다.
(7)용제 함유 기체는 불활성 가스를 포함해도 된다.
(8)본 발명의 다른 국면에 따른 기판 처리 장치는, 기판에 유도 자기 조직화 재료를 도포함으로써 기판 상에 처리막을 형성하는 도포 장치와, 도포 장치에 의해 기판 상에 형성된 처리막에 열처리를 행하는 상기의 열처리 장치를 구비한다.
그 기판 처리 장치에 의하면, 기판 상에 유도 자기 조직화 재료로 이루어지는 처리막을 형성할 수 있음과 더불어, 처리막에 있어서 유도 자기 조직화 재료의 적절한 미크로상 분리를 발생시키는 것이 가능해진다.
(9)기판 처리 장치는, 열처리 장치에 의한 열처리 후의 처리막에 노광 처리를 행하는 노광 장치와, 노광 장치에 의한 노광 처리 후의 처리막에 현상 처리를 행하는 현상 장치를 더 구비한다.
이 경우, 유도 자기 조직화 재료의 적절한 미크로상 분리가 발생한 처리막에 패턴을 형성할 수 있다.
(10)본 발명의 또 다른 국면을 따른 열처리 방법은, 유도 자기 조직화 재료로 이루어지는 처리막이 형성된 기판에 열처리를 행하는 열처리 방법으로서, 가열부를 수용하는 챔버 내에 있어서 유기 용제를 포함하는 유기 용제 함유 기체가 존재하는 상태로 가열부에 의해 열처리가 행해지지 않는 제1 위치에서 기판을 유지하는 공정과, 제1 위치에서 기판을 유지한 후, 챔버 내에 있어서 가열부에 의해 열처리가 행해지는 제2 위치에서 기판을 유지하는 공정을 포함한다.
이 열처리 방법에 있어서는, 처리막에 접하는 분위기가 중성화되어 있으므로, 유도 자기 조직화 재료를 구성하는 하나의 중합체만이 분위기에 접하는 층을 형성하는 것이 방지된다. 그 결과, 유도 자기 조직화 재료의 적절한 미크로상 분리를 발생시키는 것이 가능해진다.
(11)본 발명의 또 다른 국면을 따른 기판 처리 방법은, 도포 장치에 있어서, 기판 상에 유도 자기 조직화 재료로 이루어지는 처리막을 형성하는 공정과, 처리막이 형성된 기판에 상기의 열처리 방법에 의해 열처리를 행하는 공정을 포함한다.
그 기판 처리 방법에 의하면, 기판상에 유도 자기 조직화 재료로 이루어지는 처리막을 형성할 수 있음과 더불어, 처리막에 있어서 유도 자기 조직화 재료의 적절한 미크로상 분리를 발생시키는 것이 가능해진다.
도 1은, 본 발명의 한 실시의 형태에 따른 열처리 장치의 구성을 나타내는 모식적 단면도,
도 2는, 도 1의 열처리 장치의 제어 계통의 구성을 나타내는 블럭도,
도 3(a)~(e)는, 도 1의 열처리 장치를 이용한 기판 처리 방법의 일례를 나타내는 모식적 단면도,
도 4(a)~(c)는, 열처리 전의 분위기의 중성화의 유무에 의한 미크로상 분리 후의 패턴의 차이를 설명하기 위한 모식도,
도 5는, 도 1의 열처리 장치의 동작을 나타내는 플로차트,
도 6은, 도 1의 열처리 장치를 구비한 기판 처리 장치의 모식적 평면도,
도 7은, 도 6의 도포 현상 처리부의 개략 측면도,
도 8은, 도 6의 열처리부의 개략 측면도,
도 9는, 도 6의 반송부의 모식적 측면도이다.
이하, 본 발명의 실시의 형태에 따른 열처리 장치 및 그것을 구비한 기판 처리 장치 및 열처리 방법 및 그것을 포함하는 기판 처리 방법에 대해 도면을 이용하여 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 기판이란, 반도체 기판, 액정 표시 장치용 기판, 플라즈마 디스플레이용 기판, 포토마스크용 유리 기판, 광디스크용 기판, 자기 디스크용 기판, 광자기 디스크용 기판 및 포토마스크용 기판 등을 말한다.
(1)열처리 장치
도 1은 본 발명의 한 실시의 형태에 따른 열처리 장치의 구성을 나타내는 모식적 단면도이다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 열처리 장치(300)는, 챔버(310)를 구비한다. 챔버(310)는, 저판(311), 둘레벽(312) 및 덮개(313)에 의해 구성된다. 둘레벽(312)의 하부 개구를 폐색하도록 저판(311)이 설치된다. 저판(311)과 둘레벽(312)은 시일 부재(Se1)에 의해 시일된다. 둘레벽(312)의 내측에 있어서, 저판(311) 상에 가열 플레이트(320)가 설치된다. 가열 플레이트(320) 내에는, 발열체(히터)가 설치된다.
덮개(313)의 중심부에는, 공급구(314)가 형성된다. 덮개(313)의 하측에는, 복수의 구멍을 갖는 확산판(315)이 부착된다. 덮개(313)는, 둘레벽(312)의 상부 개구를 폐색하도록 설치된다. 덮개(313)와 둘레벽(312)은 시일 부재(Se2)에 의해 시일된다.
덮개(313)는 덮개 승강 장치(330)에 접속된다. 덮개 승강 장치(330)에 의해 덮개(313)가 상방 위치와 하방 위치의 사이에서 승강된다. 덮개(313)가 상방 위치에 있는 경우, 둘레벽(312)의 상부 개구가 개방된다. 덮개(313)가 하방 위치에 있는 경우, 둘레벽(312)의 상부 개구가 폐색된다. 이 경우, 덮개(313)의 하면이 시일 부재(Se2)에 밀착하고, 챔버(310)의 내부에 기밀한 처리 공간이 형성된다.
가열 플레이트(320)의 상면에는, 복수(예를 들면 3개)의 근접 볼(321)이 설치된다. 가열 플레이트(320)의 상면이 가열면이 된다. 가열 플레이트(320)의 상면으로부터 일정 거리(예를 들면 0.1㎜) 만큼 이격하도록 복수의 근접 볼(321) 상에 기판(W)이 올려진다. 가열 플레이트(320)를 상하 방향으로 관통하도록, 복수(예를 들면 3개)의 관통 구멍(322)이 설치된다. 저판(311)의 하면에는, 시일 부재(Se3)를 개재하여 보조판(340)이 배치된다. 시일 부재(Se1, Se2, Se3)는 예를 들면 O링으로 이루어진다. 보조판(340)에는 저판(311)의 복수의 관통 구멍(322)에 대응하는 복수의 관통 구멍이 형성된다. 저판(311)의 복수의 관통 구멍을 둘러싸도록 저판(311)의 하면에 복수의 원통 부재(341)가 부착된다.
복수의 원통 부재(341)의 내부, 저판(311)의 복수의 관통 구멍 및 가열 플레이트(320)의 복수의 관통 구멍(322)에 복수(예를 들면 3개)의 지지 핀(350)이 각각 삽입된다. 복수의 지지 핀(350)의 상단 상에 기판(W)이 지지된다. 각 지지 핀(350)과 원통 부재(341)의 사이에는 시일 부재(Se4)가 설치된다. 시일 부재(Se4)는, 예를 들면 금속 시일이다.
보조판(340)의 하방에는, 연결 부재(351)가 배치된다. 복수의 지지 핀(350)은 상하 방향으로 연장되도록 연결 부재(351)에 부착된다. 연결 부재(351)는, 지지 핀 승강 장치(352)와 접속된다. 지지 핀 승강 장치(352)는, 예를 들면 에어 실린더에 의해 구성된다. 지지 핀 승강 장치(352)에 의해, 복수의 지지 핀(350)이 상방 위치와 하방 위치의 사이에서 일체적으로 승강된다. 시일 부재(Se1~Se4)에 의해 챔버(310)의 내부에 기밀한 처리 공간이 형성된다.
덮개(313)의 공급구(314)에는, 공통 공급관(PC)의 일단이 접속된다. 공통 공급관(PC)의 타단에는, 가스 공급관(PG)의 일단 및 복수의 용제 공급관(PS)의 일단이 접속된다. 가스 공급관(PG)에는 가스 공급 밸브(V1)가 삽입되고, 복수의 용제 공급관(PS)에는 용제 공급 밸브(V2)가 각각 삽입된다. 가스 공급관(PG)의 타단은, 가스 공급원(GS)에 접속된다. 복수의 용제 공급관(PS)의 타단은 용제 공급원(SS)에 각각 접속된다. 가스 공급원(GS)은, 질소 가스 등의 불활성 가스를 공급한다. 복수의 용제 공급원(SS)은, 각각 다른 종류의 유기 용제(이하, 용제라 약기한다.)를 기화된 상태로 공급한다. 예를 들면, 용제로서는, 톨루엔, 헵탄, 아세톤, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(PGMEA), 프로필렌글리콜모노메틸에테르(PGME), 시클로헥사논, 이소프로필알코올(IPA), 이황화탄소 또는 테트라히드로푸란 등이 이용된다.
가스 공급 밸브(V1)가 열림으로써, 가스 공급원(GS)으로부터 불활성 가스가 가스 공급관(PG), 공통 공급관(PC) 및 공급구(314)를 통해 챔버(310) 내에 공급된다. 1 또는 복수의 용제 공급 밸브(V2)가 선택적으로 열림으로써, 그 용제 공급 밸브(V2)에 대응하는 용제 공급원(SS)으로부터 기화된 용제가 용제 공급관(PS), 공통 공급관(PC) 및 덮개(313)의 공급구(314)를 통해 챔버(310) 내에 공급된다. 이로 인해, 복수 종류의 용제 중 선택된 한 종류의 용제 또는 혼합된 복수 종류의 용제가 기판(W)에 공급된다. 가스 공급 밸브(V1)가 열림과 더불어 1 또는 복수의 용제 공급 밸브(V2)가 열림으로써, 불활성 가스와 선택된 한 종류 또는 복수 종류의 용제가 혼합되어 챔버(310) 내에 공급된다.
둘레벽(312)에는, 검출 구멍(316)이 형성된다. 검출 구멍(316)은 검출관(Pd)을 통해 용제 농도 센서(380)에 접속된다. 검출관(Pd)에는, 검출 밸브(V3)가 삽입된다. 용제 농도 센서(380)는, 챔버(310) 내의 용제 농도를 검출한다.
둘레벽(312)의 하부에는, 외주면을 따라서 복수의 배기구(318)가 설치된다. 배기구(318)는, 배기관(Pe1, Pe2)을 통해 외부 배기부(EX)에 접속된다. 배기관(Pe2)에는, 배기 밸브(V4) 및 배기 펌프(PM)가 삽입된다. 배기 펌프(PM)가 작동하고 또한 배기 밸브(V4)가 열리면, 챔버(310) 내의 분위기가 배기관(Pe1, Pe2)을 통해 외부 배기부(EX)로 안내된다. 이로 인해, 챔버(310) 내가 감압된다.
열처리 장치(300)는 열처리 컨트롤러(390)를 구비한다. 열처리 컨트롤러(390)는, CPU(중앙연산 처리장치), ROM(리드 온리 메모리) 및 RAM(랜덤 엑세스 메모리) 등을 포함한다. ROM에는, 제어 프로그램이 기억된다. CPU는 ROM에 기억된 제어 프로그램을 RAM을 이용하여 실행함으로써 열처리 장치(300)의 각부의 동작을 제어한다.
(2)열처리 장치의 제어 계통
도 2는 도 1의 열처리 장치(300)의 제어 계통의 구성을 나타내는 블럭도이다. 도 2에는, 열처리 컨트롤러(390)의 기능적인 구성이 표시된다. 열처리 컨트롤러(390)는, 열처리 온도 제어부(391), 덮개 개폐 제어부(392), 지지 핀 승강 제어부(393), 배기 제어부(394), 가스 공급 제어부(395), 용제 공급 제어부(396), 용제 농도 취득부(397) 및 시간 계측부(398)를 포함한다. 도 2의 열처리 컨트롤러(390)의 각부의 기능은, CPU가 제어 프로그램을 실행함으로써 실현된다.
열처리 온도 제어부(391)는 가열 플레이트(320)의 온도를 제어하고, 덮개 개폐 제어부(392)는 덮개 승강 장치(330)의 동작을 제어하고, 지지 핀 승강 제어부(393)는 지지 핀 승강 장치(352)의 동작을 제어한다. 배기 제어부(394)는 배기 밸브(V4)의 개폐를 제어하고, 가스 공급 제어부(395)는 가스 공급 밸브(V1)의 개폐를 제어하고, 용제 공급 제어부(396)는 용제 공급 밸브(V2)의 개폐를 제어한다. 용제 농도 취득부(397)는 용제 농도 센서(380)로부터 용제 농도를 취득하고, 취득한 용제 농도를 배기 제어부(394), 가스 공급 제어부(395) 및 용제 공급 제어부(396)에 부여한다. 시간 계측부(398)는 시간 경과를 계측한다. 각 제어부(391~396)의 동작 타이밍은, 시간 계측부(398)에 의해 계측되는 시간 경과에 기초하여 결정된다.
(3)기판 처리 방법의 일례
도 3은 도 1의 열처리 장치(300)를 이용한 기판 처리 방법의 일례를 나타내는 모식적 단면도이다. 도 3(a)~(e)의 공정 중 도 3(c), (d)의 공정이 도 1의 열처리 장치(300)에 의해 행해진다. 본 예에서는, 미세한 홀 패턴의 형성 방법이 나타내어진다.
우선, 도 3(a)에 나타내는 바와 같이, 기판(W)의 상면을 덮도록 하지층(L1)이 형성되고, 하지층(L1) 상에 예를 들면 포토레지스트로 이루어지는 가이드 패턴(L2)이 형성된다. 본 예에서는, 가이드 패턴(L2)이 원형의 구멍부(H)를 갖는다. 다음에, 도 3(b)에 나타내는 바와 같이, 가이드 패턴(L2)의 구멍부(H) 내의 하지층(L1) 상의 영역에, DSA(Directed Self Assembly;유도 자기 조직화) 재료에 의해 DSA막(L3)이 형성된다. DSA 재료는, 복수 종류의 중합체에 의해 구성되는 블록 공중합체이다. 블록 공중합체를 구성하는 복수 종류의 중합체는, 서로 비상용인 것이 바람직하다.
본 실시의 형태에서는, 2종류의 중합체로 이루어지는 DSA 재료가 이용된다. 2종류의 중합체의 조합으로서, 예를 들면, 폴리스티렌-폴리메틸메타크릴레이트(PS-PMMA), 폴리스티렌-폴리디메틸실록산(PS-PDMS), 폴리에틸렌-폴리페로세닐디메틸실란(PS-PFS), 폴리스티렌-폴리에틸렌옥시드(PS-PEO), 폴리스티렌-폴리비닐피리딘(PS-PVP), 폴리에틸렌-폴리히드록시스티렌(PS-PHOST), 및 폴리메틸메타크릴레이트-폴리메타크릴레이트폴리헤드럴올리고머릭실세스퀴옥산(PMMA-PMAPOSS) 등을 들 수 있다.
다음에, 도 3(c)에 나타내는 바와 같이, 도 1의 열처리 장치(300)의 챔버(310) 내에 기판(W)이 반입된다. 가열 플레이트(320)의 상면(가열면)의 온도는, 미리 열처리 온도로 설정된다. 여기서, 열처리 온도란, DSA 재료의 미크로상 분리가 발생하는 온도이다. 열처리 온도는, 200℃ 이상이며, 예를 들면 250℃~300℃이다. 열처리 온도는, 본 예로 한정되지 않고, DSA막에 있어서 미크로상 분리가 발생하도록 DSA막의 재료에 따라 결정된다.
기판(W)은, 가열 플레이트(320)의 상면으로부터 상방으로 이격한 상태로 지지 핀(350) 상에 지지된다. 이 상태로, 챔버(310) 내의 분위기(공기)가 용제와 불활성 가스(본 실시의 형태에서는 질소 가스)의 혼합 가스(이하, 용제 함유 기체라고 한다.)로 치환된다. 이로 인해, 후술하는 분위기의 중성화가 행해진다. 용제 함유 기체 중의 용제의 농도는, 예를 들면 200ppm~800ppm이다. 용제의 농도는, 본 예로 한정되지 않고, DSA막의 재료에 따라 결정된다. 이 때, 기판(W)은 가열 플레이트(320)로부터 이격되어 있으므로, 기판(W)의 온도는, DSA막(L3)에 있어서 미크로상 분리가 발생하는 온도보다 낮은 온도(미크로상 분리가 발생하지 않는 온도)로 유지된다. 그 때문에, DSA막(L3)에 있어서 미크로상 분리는 발생하지 않는다. 예를 들면, 기판(W)의 온도는 200℃보다 낮은 온도로 유지된다.
여기서, DSA막(L3)을 구성하는 한쪽의 중합체에 대한 용제의 친화성과 DSA막(L3)을 구성하는 다른쪽의 중합체에 대한 용제의 친화성은 거의 같다. 혹은, DSA막(L3)을 구성하는 2종류의 중합체에 대한 친화성이 거의 같아지도록 한 종류 또는 복수 종류의 용제가 선택된다. 예를 들면, 용제로서, 시클로헥사논과 PGMEA의 혼합 용제, 또는 PGMEA와 PGME의 혼합 용제가 이용된다. 용제에 의해 DSA막(L3)에 접하는 분위기가 중성화된다. 여기서, 분위기의 중성화란, DSA막을 구성하는 하나의 중합체에 대한 용제의 친화성과 DSA막을 구성하는 다른 중합체에 대한 용제의 친화성을 거의 같게 하는 것을 의미한다. 이와 같이, 기판(W)을 열처리 온도보다 낮은 온도(미크로상 분리가 발생하지 않는 온도)로 유지하면서 용제 함유 기체 중에서 일정 시간 유지한다. 여기서, 일정 시간은, 예를 들면 1초~5초이지만, 이것으로 한정되지 않고, DSA막의 재료 및 형성해야 할 패턴 등에 따라 미리 설정된다.
그 후, 도 3(d)에 나타내는 바와 같이, 복수의 지지 핀(350)이 하강함으로써, 기판(W)이 가열 플레이트(320)의 상면(가열면) 상(가열 플레이트(320)의 상면에 근접하는 위치)에 지지된다. 가열 플레이트(320)의 상면의 온도는 미리 열처리 온도로 설정되어 있으므로, 기판(W) 상의 DSA막(L3)에 있어서 미크로상 분리가 발생한다. 그 결과, 한쪽의 중합체로 이루어지는 패턴(P1) 및 다른쪽의 중합체로 이루어지는 패턴(P2)이 형성된다. 본 예에서는, 가이드 패턴(L2)의 원형의 구멍부(H)의 내주면을 따르도록, 원환상의 패턴(P1)이 형성됨과 더불어, 패턴(P1)의 내측에 원형의 패턴(P2)이 형성된다. 이 경우, 용제에 의해 DSA막(L3)을 팽윤시킬 수 있으므로, DSA 재료의 미크로상 분리를 촉진시킬 수 있다.
다음에, 미크로상 분리 후의 DSA막(L3)의 전면에 노광 처리가 행해짐으로써, 한쪽의 중합체와 다른쪽의 중합체의 사이의 결합이 절단되고, 패턴(P1)과 패턴(P2)이 분리된다. 다음에, 기판(W) 상의 DSA막(L3)에 현상 처리가 행해짐으로써, 도 3(e)에 나타내는 바와 같이, 패턴(P2)이 제거된다. 최종적으로, 기판(W) 상에 원형의 구멍부(H)를 갖는 패턴(P1)(홀 패턴)이 잔존한다.
도 4는 열처리 전의 분위기의 중성화의 유무에 의한 미크로상 분리 후의 패턴의 차이를 설명하기 위한 모식도이다. 도 4(a), (b)는 가열 플레이트(320)에 의한 기판(W)의 열처리 전에 분위기의 중성화를 행하지 않은 경우에 형성되는 패턴의 예를 나타내고, 도 4(c)는 가열 플레이트(320)에 의한 기판(W)의 열처리 전에 분위기의 중성화를 행한 경우에 형성되는 패턴의 예를 나타낸다.
여기서, DSA막(L3)을 구성하는 한쪽의 중합체는, 다른쪽의 중합체에 비해 공기에 대해서 높은 친화성을 갖는다. 이하, DSA막(L3)을 구성하는 2종류의 중합체 중 공기에 대한 친화성이 높은 중합체를 제1 중합체라고 하고, 공기에 대한 친화성이 낮은 중합체를 제2 중합체라고 한다.
열처리 전에 분위기의 중성화를 행하지 않은 경우, 열처리 시에 제1 중합체가 분위기에 접하도록 미크로상 분리가 행해지기 쉽다. 도 4(a)의 예에서는, 제1 중합체의 패턴(P10a), 제2 중합체의 패턴(P20) 및 제1 중합체의 패턴(P10b)이 층상으로 형성된다. 도 4(b)의 예에서는, 제1 중합체의 패턴(P11a)이 환상으로 형성됨과 더불어, 패턴(P11a)의 내측에 제2 중합체의 원형의 패턴(P21)이 형성되고, 패턴(P11a, P21)을 덮도록 제1 중합체의 패턴(P11b)이 층상으로 형성된다. 이들의 경우, 노광 처리 및 현상 처리에 의해 원하는 홀 패턴을 형성할 수 없다.
이에 대해서, 열처리 전에 분위기의 중성화를 행한 경우, 용제 함유 기체에 대한 제1 중합체의 친화성과 용제 함유 기체에 대한 제2 중합체의 친화성이 거의 같아진다. 그로 인해, 도 4(c)에 나타내는 바와 같이, 제1 중합체의 패턴(P1)이 환상으로 형성됨과 더불어, 패턴(P1)의 내측에 제2 중합체의 원형의 패턴(P2)이 형성된다. 패턴(P1, P2)의 상면을 덮는 패턴은 형성되지 않는다. 따라서, 노광 처리 및 현상 처리에 의해 패턴(P2)을 제거함으로써, 원하는 홀 패턴을 형성할 수 있다.
(4)열처리 장치(300)의 동작
도 5는 도 1의 열처리 장치(300)의 동작을 나타내는 플로차트이다. 이하, 도 1, 도 2 및 도 5를 참조하면서 도 1의 열처리 장치(300)의 동작을 설명한다.
도 2의 열처리 온도 제어부(391)는, 미리 가열 플레이트(320)의 온도를 열처리 온도로 설정한다(단계 S1). 다음에, 덮개 개폐 제어부(392)는, 덮개(313)를 열림 상태로 하도록 덮개 승강 장치(330)를 제어한다(단계 S2). 지지 핀 승강 제어부(393)는, 복수의 지지 핀(350)을 상승시키도록 지지 핀 승강 장치(352)를 제어한다. 그로 인해, 복수의 지지 핀(350)이 기판(W)을 받는다(단계 S3). 그 후, 지지 핀 승강 제어부(393)는, 복수의 지지 핀(350)을 챔버(310) 내에 하강시키도록 지지 핀 승강 장치(352)를 제어한다. 그로 인해, 복수의 지지 핀(350)이 챔버(310) 내의 가열 플레이트(320)의 상방 위치에서 기판(W)을 지지한다(단계 S4). 그 후, 덮개 개폐 제어부(392)는, 덮개(313)를 닫힘 상태로 하도록 덮개 승강 장치(330)를 제어한다(단계 S5).
다음에, 배기 제어부(394)는, 배기 밸브(V4)를 엶으로써 챔버(310) 내를 배기한다(단계 S6). 또, 가스 공급 제어부(395)는, 가스 공급 밸브(V1)를 엶으로써 챔버(310) 내에 불활성 가스를 공급한다(단계 S7). 또한, 용제 공급 제어부(396)는, 하나 또는 복수의 용제 공급 밸브(V2)를 엶으로써 챔버(310) 내에 한 종류 또는 복수 종류의 용제를 공급한다(단계 S8). 이로 인해, 챔버(310) 내의 공기가 용제 함유 기체로 치환된다. 또한, 단계 S6, S7, S8의 순서는 도 5의 순서로 한정되지 않고, 단계 S6, S7, S8이 다른 순서로 행해져도 되고, 동시에 행해져도 된다. 또, 본 예에서는, 배기 펌프(PM)가 미리 동작을 개시하고 있지만, 단계 S6의 시점에서 배기 펌프(PM)가 동작해도 된다.
용제 농도 취득부(397)는, 용제 농도 센서(380)로부터 용제 농도를 취득하고, 취득한 용제 농도가 미리 설정된 허용치 이상인지의 여부를 판정한다(단계 S9). 용제 농도의 허용치는, 예를 들면 100ppm이지만, 이것으로 한정되지 않고, DSA막(L3)의 재료 또는 형성되어야 할 패턴 등에 따라 미리 설정된다.
용제 농도 취득부(397)는, 용제 농도가 허용치보다 낮은 경우에는 단계 S6으로 되돌아온다. 용제 농도가 허용치 이상이 되면, 배기 제어부(394), 가스 공급 제어부(395) 및 용제 공급 제어부(396)가 배기 밸브(V4), 가스 공급 밸브(V1) 및 용제 공급 밸브(V2)를 닫음으로써, 배기, 불활성 가스의 공급 및 용제의 공급을 정지한다(단계 S10). 이로 인해, 기판(W)은, 가열 플레이트(320)로부터 이격한 상태로 용제 함유 기체 중에서 지지된다. 이 경우, 기판(W)의 온도는, DSA막에 있어서 미크로상 분리가 발생하지 않는 온도로 유지된다.
이 상태에서, 시간 계측부(398)가 미리 설정된 중성화 처리 시간이 경과했는지의 여부를 판정한다(단계 S11). 중성화 처리 시간이 경과할 때까지, 기판(W)은, 가열 플레이트(320)로부터 이격한 상태로 용제 함유 기체 중에서 지지된다. 중성화 처리 시간은, DSA막의 재료 및 형성해야 할 패턴 등에 따라 미리 설정된다.
중성화 처리 시간이 경과하면, 지지 핀 승강 제어부(393)는, 복수의 지지 핀(350)을 하방 위치까지 하강시키도록 지지 핀 승강 장치(352)를 제어함으로써, 기판(W)을 가열 플레이트(320)의 상면까지 하강시킨다(단계 S12). 그로 인해, 기판(W)의 온도가 열처리 온도까지 상승한다.
다음에, 시간 계측부(398)가 미리 설정된 열처리 시간이 경과했는지의 여부를 판정한다(단계 S13). 열처리 시간이 경과할 때까지, 기판(W)에 열처리가 행해진다. 그로 인해, DSA막에 미크로상 분리가 발생한다.
열처리 시간이 경과하면, 지지 핀 승강 제어부(393)는, 복수의 지지 핀(350)을 챔버(310) 내에서 상승시키도록 지지 핀 승강 장치(352)를 제어한다. 그로 인해, 복수의 지지 핀(350)이 챔버(310) 내의 가열 플레이트(320)의 상방 위치에서 기판(W)을 지지한다(단계 S14).
이 상태에서, 시간 계측부(398)가 미리 설정된 온도 저하 시간이 경과했는지의 여부를 판정한다(단계 S15). 온도 저하 시간은, 기판(W)의 온도가 미크로상 분리가 발생하지 않는 온도까지 저하하기 위해서 필요로 하는 시간으로 설정된다. 온도 저하 시간이 경과할 때까지, 기판(W)은, 가열 플레이트(320)로부터 이격한 상태로 용제 함유 기체 중에서 지지된다. 그로 인해, 기판(W)의 온도가 저하한다.
온도 저하 시간이 경과하면, 배기 제어부(394)는, 배기 밸브(V4)를 엶으로써, 챔버(310) 내를 배기시키고(단계 S16), 덮개 개폐 제어부(392)는, 덮개(313)를 열림 상태로 하도록 덮개 승강 장치(330)를 제어한다(단계 S17). 그로 인해, 챔버(310) 내의 용제 함유 기체가 공기로 치환된다. 그 후, 지지 핀 승강 제어부(393)는, 복수의 지지 핀(350)을 상승시키도록 지지 핀 승강 장치(352)를 제어한다(단계 S18). 그로 인해, 챔버(310)로부터 기판(W)을 반출할 수 있다.
(5)기판 처리 장치의 구성
도 6은 도 1의 열처리 장치(300)를 구비한 기판 처리 장치의 모식적 평면도이다. 도 6 및 도 7 이후의 소정의 도에는, 위치 관계를 명확하게 하기 위해서 서로 직교하는 X방향, Y방향 및 Z방향을 나타내는 화살표를 부여하고 있다. X방향 및 Y방향은 수평면 내에서 서로 직교하고, Z방향은 연직 방향에 상당한다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 기판 처리 장치(100)는, 인덱서 블록(11) 및 처리 블록(12)을 구비한다. 인덱서 블록(11)은, 복수의 캐리어 재치부(40) 및 반송부(112)를 포함한다. 각 캐리어 재치부(40)에는, 복수의 기판(W)을 다단으로 수용하는 캐리어(C)가 각각 올려진다.
반송부(112)에는, 주제어부(114) 및 반송 기구(반송 로봇)(115)가 설치된다. 주제어부(114)는, 기판 처리 장치(100)의 여러 가지의 구성 요소를 제어한다. 반송 기구(115)는, 기판(W)을 유지하기 위한 핸드(116)를 갖는다. 반송 기구(115)는, 핸드(116)에 의해 기판(W)을 유지하면서 그 기판(W)을 반송한다. 후술의 도 9에 나타내는 바와 같이, 반송부(112)에는, 캐리어(C)와 반송 기구(115)의 사이에서 기판(W)을 수수하기 위한 개구부(117)가 형성된다.
반송부(112)의 측면에는, 메인 패널(PN)이 설치된다. 유저는, 기판 처리 장치(100)에 있어서의 기판(W)의 처리 상황 등을 메인 패널(PN)로 확인할 수 있다. 또, 메인 패널(PN)의 근방에는, 예를 들면 키보드로 이루어지는 조작부(도시 생략)가 설치된다. 유저는, 조작부를 조작함으로써, 기판 처리 장치(100)의 동작 설정 등을 행할 수 있다.
처리 블록(12)은, 도포 현상 처리부(121), 반송부(122) 및 열처리부(123)를 포함한다. 도포 현상 처리부(121) 및 열처리부(123)는, 반송부(122)를 사이에 두고 대향하도록 설치된다. 반송부(122)와 인덱서 블록(11)의 사이에는, 기판(W)이 올려지는 기판 재치부(PASS1) 및 후술하는 기판 재치부(PASS2~PASS4)(도 9)가 설치된다. 반송부(122)에는, 기판(W)을 반송하는 반송 기구(반송 로봇)(127) 및 후술하는 반송 기구(반송 로봇)(128)(도 9)가 설치된다.
도 7은 도 6의 도포 현상 처리부(121)의 개략 측면도이다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 도포 현상 처리부(121)에는, 현상 처리실(21, 23) 및 도포 처리실(22, 24)이 계층적으로 설치된다. 현상 처리실(21, 23)의 각각에는, 현상 장치(디벨로퍼)(129)가 설치된다. 도포 처리실(22, 24)의 각각에는, 도포 장치(코터)(139)가 설치된다.
각 현상 장치(129)는, 기판(W)을 유지하는 스핀 척(25) 및 스핀 척(25)의 주위를 덮도록 설치되는 컵(27)을 구비한다. 본 실시의 형태에서는, 각 현상 장치(129)에 2조의 스핀 척(25) 및 컵(27)이 설치된다. 각 스핀 척(25)은, 도시하지 않은 구동 장치(예를 들면, 전동 모터)에 의해 회전 구동된다. 또, 각 현상 장치(129)는, 스핀 척(25)에 의해 유지되는 기판(W)에 현상액을 공급하기 위한 노즐(28)을 구비한다. 본 예에서는, 복수의 스핀 척(25)에 각각 대응하도록 복수의 노즐(28)이 설치되지만, 복수의 스핀 척(25)에 대해서 공통의 노즐(28)이 이용되어도 된다.
각 도포 장치(139)는, 기판(W)을 유지하는 스핀 척(35) 및 스핀 척(35)의 주위를 덮도록 설치되는 컵(37)을 구비한다. 본 실시의 형태에서는, 각 도포 장치(139)에 2조의 스핀 척(35) 및 컵(37)이 설치된다. 각 스핀 척(35)은, 도시하지 않은 구동장치(예를 들면, 전동 모터)에 의해 회전 구동된다. 또, 각 도포 장치(139)는, 스핀 척(35)에 의해 유지되는 기판(W)에 처리액을 공급하기 위한 노즐(38)을 구비한다. 본 예에서는, 복수의 스핀 척(35)에 각각 대응하도록 복수의 노즐(38)이 설치되지만, 복수의 스핀 척(35)에 대해서 공통의 노즐(38)이 이용되어도 된다.
도포 처리실(22, 24)의 도포 장치(139)에 있어서는, DSA 재료로 이루어지는 처리액이 기판(W)에 도포된다. 이로 인해, 기판(W) 상에 DSA막이 형성된다. 현상 처리실(21, 23)의 현상 장치(129)에 있어서는, DSA막이 형성된 기판(W)에 현상 처리가 행해진다. 구체적으로는, DSA막이 형성된 기판(W)에 현상액이 공급됨으로써, DSA막의 불필요한 부분이 제거된다. 현상액으로서는, 예를 들면, 톨루엔, 헵탄, 아세톤, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(PGMEA), 프로필렌글리콜모노메틸 에테르(PGME), 시클로헥사논, 아세트산 또는 테트라히드로푸란, 이소프로필알코올(IPA) 등이 이용된다.
도 6 및 도 7에 나타내는 바와 같이, 도포 현상 처리부(121)의 일단에는 유체 박스부(50)가 설치된다. 유체 박스부(50) 내에는, 현상 장치(129) 및 도포 장치(139)에의 처리액 및 현상액의 공급 및 현상 장치(129) 및 도포 장치(139)로부터의 폐액 및 배기 등에 관한 도관, 이음매, 밸브, 유량계, 레귤레이터, 펌프, 온도 조절기 등의 유체 관련 기기가 수납된다.
도 8은 도 6의 열처리부(123)의 개략 측면도이다. 도 8에 나타내는 바와 같이, 열처리부(123)는, 상방에 설치되는 상단 열처리부(301) 및 하방에 설치되는 하단 열처리부(302)를 갖는다. 상단 열처리부(301) 및 하단 열처리부(302)의 각각에는, 복수의 열처리 장치(300), 복수의 노광 장치(250) 및 복수의 냉각 장치(쿨링 플레이트)(CP)가 설치된다.
열처리 장치(300)에 있어서는, 상기와 같이, 분위기의 중성화가 행해진 후에 DSA막의 형성 후의 기판(W)에 용제를 이용한 열처리가 행해진다. 노광 장치(250)에 있어서는, 용제 열처리 후의 기판(W)에 노광 처리가 행해진다. 냉각 장치(CP)에 있어서는, DSA막의 형성 전의 기판(W) 및 열처리 후의 기판(W)에 냉각 처리가 행해진다.
도 9는 반송부(112, 122)의 모식적 측면도이다. 도 9에 나타내는 바와 같이, 반송부(122)는, 상단 반송실(125) 및 하단 반송실(126)을 갖는다. 상단 반송실(125)에는 반송 기구(127)가 설치되고, 하단 반송실(126)에는 반송 기구(128)가 설치된다.
반송부(112)와 상단 반송실(125)의 사이에는, 기판 재치부(PASS1, PASS2)가 설치되고, 반송부(112)와 하단 반송실(126)의 사이에는, 기판 재치부(PASS3, PASS4)가 설치된다.
기판 재치부(PASS1, PASS3)에는, 인덱서 블록(11)으로부터 처리 블록(12)으로 반송되는 기판(W)이 올려진다. 기판 재치부(PASS2, PASS4)에는, 처리 블록(12)으로부터 인덱서 블록(11)으로 반송되는 기판(W)이 올려진다.
반송 기구(127, 128)의 각각은, 가이드 레일(131, 132, 133), 이동 부재(134), 회전 부재(135) 및 핸드(H1, H2)를 구비한다. 가이드 레일(131, 132)은, 상하 방향으로 연장되도록 각각 설치된다. 가이드 레일(133)은, 가이드 레일(131)과 가이드 레일(132) 사이에서 수평 방향(X방향)으로 연장하도록 설치되고, 상하 이동 가능하게 가이드 레일(131, 132)에 부착된다. 이동 부재(134)는, 수평 방향(X방향)으로 이동 가능하게 가이드 레일(133)에 부착된다.
이동 부재(134)의 상면에, 회전 부재(135)가 회전 가능하게 설치된다. 회전 부재(135)에는, 기판(W)을 유지하기 위한 핸드(H1) 및 핸드(H2)가 부착된다. 핸드(H1, H2)는, 회전 부재(135)를 기준으로 진퇴 가능하게 구성된다.
이러한 구성에 의해, 반송 기구(127, 128)의 각각은, 핸드(H1, H2)를 이용하여 기판(W)을 유지하고, X방향 및 Z방향으로 이동하여 기판(W)을 반송할 수 있다. 반송 기구(127)는, 기판 재치부(PASS1, PASS2), 현상 처리실(21)(도 7), 도포 처리실(22)(도 7) 및 상단 열처리부(301)(도 8)의 사이에서 기판(W)을 반송한다. 반송 기구(128)는, 기판 재치부(PASS3, PASS4), 현상 처리실(23)(도 7), 도포 처리실(24)(도 7) 및 하단 열처리부(302)(도 8)의 사이에서 기판(W)을 반송한다.
(6)기판 처리 장치(100)의 동작
기판 처리 장치(100)의 동작에 대해 설명한다. 우선, 인덱서 블록(11)의 캐리어 재치부(40)(도 6)에, 초기 상태(도 3(a))의 기판(W)이 수용된 캐리어(C)가 올려진다. 반송 기구(115)는, 캐리어(C)로부터 기판 재치부(PASS1) 및 기판 재치부(PASS3)(도 9)에 교대로 초기 상태의 기판(W)을 반송한다.
기판 재치부(PASS1)에 올려진 기판(W)은, 반송 기구(127)(도 9)의 핸드(H1)에 의해 취출된다. 다음에, 반송 기구(127)(도 9)는, 핸드(H2)에 의해 상단 열처리부(301)(도 8)의 소정의 냉각 장치(CP)로부터 냉각 처리 후의 기판(W)을 취출하고, 핸드(H1)에 유지되는 기판(W)을 그 냉각 장치(CP)에 반입한다. 이 경우, 냉각 장치(CP)에 있어서, 기판(W)의 온도가 DSA막(L3)의 형성에 적합한 온도로 조정된다.
다음에, 반송 기구(127)(도 9)는, 핸드(H1)에 의해 도포 처리실(22)(도 7)의 스핀 척(35) 상으로부터 DSA막(L3)이 형성된 후의 기판(W)(도 3(b))을 취출하고, 핸드(H2)에 유지되는 냉각 처리 후의 기판(W)을 그 스핀 척(35) 상에 올려놓는다. 도포 처리실(22)에 있어서, 도포 장치(139)(도 7)에 의해, 기판(W) 상에 DSA막(L3)이 형성된다(도 3(b)).
다음에, 반송 기구(127)(도 9)는, 핸드(H2)에 의해 상단 열처리부(301)(도 8)의 소정의 열처리 장치(300)로부터 열처리 후의 기판(W)(도 3(d))을 취출하고, 핸드(H1)에 유지되는 DSA막(L3)의 형성 후의 기판(W)을 그 열처리 장치(300)에 반입한다. 열처리 장치(300)에 있어서, 기판(W)의 열처리가 행해진다(도 3(c), (d)).
다음에, 반송 기구(127)(도 9)는, 핸드(H1)에 의해 상단 열처리부(301)(도 8)의 소정의 냉각 장치(CP)로부터 냉각 처리 후의 기판(W)을 취출하고, 핸드(H2)에 유지되는 열처리 후의 기판(W)을 그 냉각 장치(CP)에 반입한다. 이 경우, 냉각 장치(CP)에 있어서, 기판(W)의 온도가 노광 처리에 적합한 온도로 조정된다.
다음에, 반송 기구(127)(도 9)는, 핸드(H2)에 의해 상단 열처리부(301)(도 8)의 소정의 노광 장치(250)로부터 노광 처리 후의 기판(W)을 취출하고, 핸드(H1)에 유지되는 냉각 처리 후의 기판(W)을 그 노광 장치(250)에 반입한다. 노광 장치(250)에 있어서, 열처리 후의 기판(W)에 노광 처리가 행해진다.
다음에, 반송 기구(127)(도 9)는, 핸드(H1)에 의해 현상 처리실(21)(도 7)의 스핀 척(25) 상으로부터 현상 처리 후의 기판(W)(도 3(e))을 취출하고, 핸드(H2)에 유지되는 노광 처리 후의 기판(W)을 그 스핀 척(35) 상에 올려놓는다. 현상 처리실(21)에 있어서, 현상 장치(129)에 의해, 노광 처리 후의 기판(W)에 현상 처리가 행해진다(도 3(e)). 그 후, 반송 기구(127)는, 핸드(H1)에 유지되는 현상 처리 후의 기판(W)을 기판 재치부(PASS2)(도 9)에 올려놓는다.
반송 기구(127)가 상기의 처리를 반복함으로써, 처리 블록(12) 내에 있어서 복수의 기판(W)에 소정의 처리가 연속적으로 행해진다.
반송 기구(128)는, 반송 기구(127)와 같은 동작에 의해, 기판 재치부(PASS3, PASS4), 현상 처리실(23), 도포 처리실(24) 및 하단 열처리부(302)에 대해서 기판(W)의 반입 및 반출을 행한다. 현상 처리실(23), 도포 처리실(24) 및 하단 열처리부(302)에 있어서, 현상 처리실(21), 도포 처리실 22 및 상단 열처리부(301)와 같은 처리가 행해진다.
이와 같이, 본 실시의 형태에 있어서는, 반송 기구(127)에 의해 반송되는 기판(W)은, 현상 처리실(21), 도포 처리실(22) 및 상단 열처리부(301)에 있어서 처리되고, 반송 기구(128)에 의해 반송되는 기판(W)은, 현상 처리실(23), 도포 처리실(24) 및 하단 열처리부(302)에 있어서 처리된다. 이 경우, 상단의 처리부(현상 처리실(21), 도포 처리실(22) 및 상단 열처리부(301)) 및 하단의 처리부(현상 처리실(23), 도포 처리실(24) 및 하단 열처리부(302))에 있어서 병행하여 기판(W)의 처리를 행할 수 있다.
(7)효과
본 실시의 형태에 따른 기판 처리 장치(100)에 있어서는, 도포 장치(139)에 의해 기판(W) 상에 DSA막(L3)이 형성된다. 다음에, 열처리 장치(300)의 챔버(310) 내에서 기판(W)이 가열 플레이트(320)로부터 이격된 상태로 용제 함유 기체 중에 일정 시간 유지된다. 그로 인해, 열처리 장치(300)의 챔버(310) 내에서 열처리 전에 분위기의 중성화가 행해진다. 그 후, 기판(W) 상의 DSA막(L3)에 열처리가 행해진다. 이 경우, 열처리 전에 DSA막(L3)에 접하는 분위기가 중성화되어 있으므로, 미크로상 분리를 적절히 발생시킬 수 있다. 그 결과, 기판(W) 상에 미세한 패턴을 정밀도 좋게 형성할 수 있다.
또, 분위기의 중성화 시에 기판(W)이 가열 플레이트(320)의 상방 위치에 유지되고, 열처리 시에 기판(W)이 가열 플레이트(320) 상에 유지된다. 그로 인해, 미리 가열 플레이트(320)의 온도를 변화시키지 않고, 분위기의 중성화 시에 기판(W)의 온도를 미크로상 분리를 발생시키지 않는 온도로 유지할 수 있다. 따라서, 스루풋의 저하가 발생하지 않는다.
또한, 챔버(310) 내에 용제 함유 기체가 공급될 때에 챔버(310) 내가 감압되므로, 챔버(310) 내의 공기를 용제 함유 기체로 효율 좋게 치환할 수 있다. 그로 인해, 미크로상 분리에 의해 형성되는 패턴에 결함이 발생하는 것이 방지된다.
또, 기판(W)에 열처리가 행해진 후에, 기판(W)의 온도가 저하할 때까지 기판(W)이 가열 플레이트(320)의 상방 위치에서 유지된 후, 챔버(310) 내의 용제 함유 기체가 공기로 치환된다. 그로 인해, 챔버(310) 내의 용제 함유 기체가 공기로 치환될 때 기판(W) 상의 DSA막에 있어서 미크로상 분리가 발생하지 않는다. 따라서, 공기 중에서 미크로상 분리에 의해 패턴에 결함이 발생하는 것이 방지된다.
(8)다른 실시의 형태
상기 실시의 형태에서는, 열처리 전의 분위기의 중성화 시에 기판(W)을 가열 플레이트(320)의 상면으로부터 상방으로 이격시키지만, 본 발명은, 이것으로 한정되지 않는다. 열처리 전의 분위기의 중성화 시에 기판(W)을 가열 플레이트(320)의 측방으로 이격시켜도 된다.
상기 실시의 형태에서는, 기판 처리 장치(100)가 노광 장치(250) 및 현상 장치(129)를 구비하지만, 노광 장치(250) 및 현상 장치(129)의 적어도 한쪽이 기판 처리 장치(100)의 외부 장치로서 설치되어도 된다.
(9)청구항의 각 구성 요소와 실시의 형태의 각 요소의 대응
이하, 청구항의 각 구성 요소와 실시의 형태의 각 요소의 대응의 예에 대해 설명하지만, 본 발명은 하기의 예로 한정되지 않는다.
상기 실시의 형태에서는, 가열 플레이트(320)가 가열부의 예이며, 가스 공급관(PG), 가스 공급 밸브(V1), 용제 공급관(PS) 및 용제 공급 밸브(V2)가 기체 공급부의 예이며, 지지 핀(350), 연결 부재(351) 및 지지 핀 승강 장치(352)가 기판 이동부의 예이며, 열처리 컨트롤러(390) 및 지지 핀 승강 제어부(393)가 이동 제어부의 예이며, 지지 핀(350)이 지지 부재의 예이다. 가열 플레이트(320)의 상방 위치가 제1 위치의 예이며, 가열 플레이트(320)에 근접한 위치가 제2 위치의 예이며, 배기관(Pe1, Pe2), 배기 밸브(V4) 및 배기 펌프(PM)가 배기부 또는 치환부의 예이다.
청구항의 각 구성 요소로서, 청구항에 기재되어 있는 구성 또는 기능을 갖는 다른 여러 가지의 요소를 이용할 수도 있다.
본 발명은, 여러 가지의 기판의 처리에 이용 가능하다.

Claims (11)

  1. 유도 자기 조직화 재료로 이루어지는 처리막이 형성된 기판에 열처리를 행하는 열처리 장치로서,
    상기 기판에 미리 설정된 열처리 온도로 열처리를 행하는 가열부와,
    상기 가열부를 수용하는 챔버와,
    유기 용제를 포함하는 용제 함유 기체를 상기 챔버 내에 공급하는 기체 공급부와,
    상기 챔버 내에서 상기 가열부에 의해 상기 기판에 열처리가 행해지지 않는 제1 위치와 상기 가열부에 의해 상기 기판에 상기 열처리가 행해지는 제2 위치로 상기 기판을 이동시키는 기판 이동부와,
    상기 챔버 내에 상기 기체 공급부에 의해 공급된 용제 함유 기체가 존재하는 상태로 상기 기판이 상기 제1 위치에서 유지되도록 상기 기판 이동부를 제어한 후, 상기 챔버 내에 용제 함유 기체가 존재하는 상태로 상기 기판이 상기 제2 위치에서 유지되도록 상기 기판 이동부를 제어하는 이동 제어부를 구비한, 열처리 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 가열부는, 가열면을 갖는 가열 플레이트를 포함하고,
    상기 제1 위치는 상기 가열 플레이트의 상기 가열면의 상방 위치이며, 상기 제2 위치는 상기 가열 플레이트에 의해 상기 열처리가 행해지도록 상기 가열면에 근접한 위치이며,
    상기 기판 이동부는, 상기 기판을 지지하면서 상기 챔버 내에서 상기 기판을 상기 가열면의 상방 위치와 상기 가열면에 근접한 위치로 이동시키는 지지 부재를 포함하는, 열처리 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 기판이 상기 제1 위치에 있을 때의 상기 기판의 온도는, 상기 처리막에 있어서 미크로상 분리가 발생하지 않는 온도인, 열처리 장치.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 기판이 상기 기판 이동부에 의해 상기 제1 위치에서 유지된 상태로, 상기 챔버 내의 공기를 배출함으로써 상기 챔버 내를 감압하는 배기부를 더 구비하고,
    상기 기체 공급부는, 상기 배기부에 의해 감압된 상기 챔버 내에 상기 용제 함유 기체를 공급하는, 열처리 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 챔버 내의 용제 농도를 검출하는 용제 농도 검출부를 더 구비하고,
    상기 배기부 및 상기 기체 공급부는, 상기 용제 농도 검출부에 의해 검출되는 용제 농도가 미리 설정된 허용치 이상이 되도록 상기 챔버 내를 배기함과 더불어 상기 챔버 내에 상기 용제 함유 기체를 공급하는, 열처리 장치.
  6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 이동 제어부는, 상기 기판에 상기 가열부에 의해 상기 열처리가 행해진 후에, 상기 기판의 온도가 상기 처리막의 미크로상 분리가 발생하지 않는 온도로 저하할 때까지 상기 기판이 상기 제1 위치에서 유지되도록 상기 기판 이동부를 제어하고,
    상기 열처리 장치는,
    상기 열처리 후의 상기 기판 이동부에 의한 상기 기판의 유지 후에 상기 챔버 내의 용제 함유 기체를 공기로 치환하는 치환부를 더 구비하는, 열처리 장치.
  7. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 용제 함유 기체는 불활성 가스를 포함하는, 열처리 장치.
  8. 상기 기판에 유도 자기 조직화 재료를 도포함으로써 상기 기판 상에 처리막을 형성하는 도포 장치와,
    상기 도포 장치에 의해 상기 기판 상에 형성된 처리막에 열처리를 행하는 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 열처리 장치를 구비한, 기판 처리 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 열처리 장치에 의한 열처리 후의 처리막에 노광 처리를 행하는 노광 장치와,
    상기 노광 장치에 의한 노광 처리 후의 처리막에 현상 처리를 행하는 현상 장치를 더 구비한, 기판 처리 장치.
  10. 유도 자기 조직화 재료로 이루어지는 처리막이 형성된 기판에 열처리를 행하는 열처리 방법으로서,
    가열부를 수용하는 챔버 내에 있어서 유기 용제를 포함하는 유기 용제 함유 기체가 존재하는 상태로 상기 가열부에 의해 열처리가 행해지지 않는 제1 위치에서 상기 기판을 유지하는 공정과,
    상기 제1 위치에서 상기 기판을 유지한 후, 상기 챔버 내에 있어서 상기 가열부에 의해 상기 열처리가 행해지는 제2 위치에서 상기 기판을 유지하는 공정을 포함하는, 열처리 방법.
  11. 도포 장치에 있어서, 기판 상에 유도 자기 조직화 재료로 이루어지는 처리막을 형성하는 공정과,
    상기 처리막이 형성된 상기 기판에 청구항 10에 기재된 열처리 방법에 의해 열처리를 행하는 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
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