本发明涉及对半导体晶片、液晶显示器用基板、有机el(electroluminescence：电致发光)显示装置等的fpd(flatpaneldisplay：平板显示器)用基板、光显示器用基板、磁盘用基板、光磁盘用基板、光掩膜用基板、太阳能电池用基板(以下简称基板)进行热处理的基板处理方法及其装置。
背景技术：
在最近的工艺技术中，作为浸液光刻、极紫外线光刻(euv：extremeultravioletlithography)的代替技术，例如，dsa工艺正引起关注。为了进一步提高基板上的细微化，dsa工艺利用定向自组装(dsa:directedselfassembly)技术，该技术利用了嵌段共聚物的微相分离。
这样的dsa工艺中的传统基板处理方法在对基板涂敷bcp(blockco-polymer：嵌段共聚物)形成处理膜后，在热处理腔室的热处理空间中进行对基板的处理膜加热的热处理，使处理膜中的两种聚合物彼此(相)分离。然后，通过对(相)分离后的一种聚合物进行蚀刻来形成细微的图案(例如，参照日本特开2014－22570号公报)。
然而，在具有这样的结构的以往例中存在如下的问题。
即，以往的方法中，存在因在热处理空间中形成的处理环境气体有时不能使处理膜中的聚合物适当地分离的问题。此外，dsa工艺以外的工艺中，例如在对基板涂敷了sog(spinonglass：旋涂玻璃)溶液后，如进行热处理来生成膜的工艺等方式在热处理腔室内对基板进行热处理的工艺中，也可能因在热处理空间中形成的处理环境气体导致所形成的膜的特性和/或性能出现问题。
技术实现要素：
本发明是鉴于这样的情况而提出的，其目的在于提供一种基板处理方法及其装置，在热处理工艺中，通过形成适合的热处理空间的处理环境气体，能够适当地成膜。
作为用于解决上述问题的深入研究的结果，本发明的发明人得到了如下的知识。
在热处理腔室内以热处理空间内的各种处理环境气体进行了热处理后，从热处理空间的各种参数与聚合物的分离状态之间的关系着眼于热处理空间内的氧气产生的影响。由此发现，在热处理空间内的氧气浓度未充分降低的热处理的情况下，出现了聚合物的(相)分离未适当进行的现象。另外，推测在氧气浓度未充分降低的情况下，聚合物相分离时受到不利影响，正常的相分离受到阻碍。此外，即使在dsa工艺以外的热处理工艺中，由氧气引起的氧化对成膜特性也产生不利影响。另外，发明人发现，在进行了用于降低热处理空间内的氧气浓度的处理后，将基板载置于热处理板上并开始对基板进行热处理时，热处理空间内的氧气浓度暂时升高。基于这样的知识，本发明构成如下。
为了达成这样的目的，本发明采用如下的结构。
本发明是一种基板处理方法，在热处理腔室内的热处理空间内对形成有处理膜的基板进行热处理，所述方法包括：搬入步骤，使基板载置于从热处理板的上表面突出的支撑销；排气步骤，排出所述热处理空间内的气体；非活性气体供给步骤，对所述热处理空间供给非活性气体；基板下空间气体排出步骤，排出所述基板与所述热处理板的上表面之间的基板下空间内的气体；以及热处理步骤，使所述支撑销退到所述热处理板内，对在所述热处理空间内载置在所述热处理板的上表面上的基板进行热处理。
根据本发明，虽然在搬入步骤之后进行排气步骤及非活性气体供给步骤，但由于基板下空间是由基板下表面与热处理板的上表面所夹着的狭窄空间，因此基板下空间的氧气难以被置换。因此，通过基板下空间气体排出步骤，在排出基板下空间的气体后，实施热处理步骤。因此，由于在基板下空间内滞留的氧气也被非活性气体置换，因此能够使热处理空间内的氧气浓度极低。结果，能够使热处理步骤中的热处理空间的处理环境气体适合于热处理工艺，从而能够正确地进行成膜。
此外，本发明中优选，在所述基板下空间气体排出步骤中，对所述基板下空间供给非活性气体。
通过供给非活性气体，能够排出在基板下空间内滞留的氧气。
此外，本发明中优选，在所述基板下空间气体排出步骤中，从所述热处理板的上表面排出所述基板下空间内的气体。
通过排出基板下空间内的气体，能够排出在基板下空间内滞留的氧气。
此外，本发明中优选，在所述热处理步骤中将所述基板载置于所述热处理板的上表面上之前，使所述基板下空间气体排出步骤停止。
由于在将基板载置于热处理板之前使基板下空间气体排出步骤停止，因此能够将基板稳定地载置于热处理板上。
此外，本发明中优选，所述处理膜由定向自组装材料构成。
能够使热处理空间的处理环境气体适合于dsa工艺，由此能够使聚合物正确地进行(相)分离。
此外，本发明是一种基板处理装置，在热处理空间内对形成有处理膜的基板进行热处理，所述基板处理装置具有：热处理板，借由罩部与周围的环境气体隔离，在所述罩部内形成热处理空间；支撑销，在从所述热处理板的上表面突出的基板的交接位置与退出位置之间移动，所述退出位置为，为了将所支撑的基板载置于所述热处理板的上表面上而退到所述热处理板内的位置；非活性气体供给机构，对所述罩部内供给非活性气体；排气机构，排出所述罩部内的气体；以及基板下空间气体排出机构，将由所述支撑销支撑的基板与所述热处理板的上表面之间的基板下空间内的气体排出，在交接位置使所述支撑销支撑基板，由所述排气机构排出热处理空间内的气体，并且由所述非活性气体供给机构供给非活性气体，由所述基板下空间气体排出机构排出基板下空间内的气体，使所述支撑销移动到退出位置而将基板载置于所述热处理板的上表面上，对基板进行热处理。
根据本发明，虽然在由支撑销在交接位置支撑基板后进行排气及非活性气体的供给，但由于基板下空间是由基板下表面与热处理板的上表面所夹着的狭窄空间，因此基板下空间内的氧气难以被置换。因此，利用基板下空间气体排出机构，在排除了基板下空间的气体后，实施热处理。因此，由于在基板下空间滞留的氧气也被非活性气体置换，因此能够使热处理空间内的氧气浓度极低。结果，能够使热处理中的热处理空间的处理环境气体适合于热处理工艺，从而能够正确地进行成膜。
此外，本发明中优选，所述基板下空间气体排出机构从在所述热处理板的上表面开口形成的板上表面开口对基板下空间供给非活性气体。
通过从板上表面开口供给非活性气体，能够排出在基板下空间滞留的氧气。
此外，本发明中优选，所述基板下空间气体排出机构从在所述热处理板的上表面开口形成的板上表面开口排出基板下空间的气体。
通过从板上表面开口排出基板下空间内的气体，能够排出在基板下空间滞留的氧气。
此外，本发明中优选，在使所述支撑销移动到退出位置之前，所述基板下空间气体排出机构停止动作。
由于在将基板载置于热处理板的上表面上之前基板下空间气体排出机构停止动作，因此能够将基板稳定地载置于热处理板上。
附图说明
应当理解的是，虽然图示了目前优选的几种方式来说明本发明，但本发明并不限于如图所示的结构及方法。
图1是示出实施例的基板处理装置的整体结构的概略结构图。
图2是示出实施例的基板的处理例的时序图。
图3是示出排气及供给非活性气体时的气体的气流的示意图。
图4是示出排气及供给非活性气体且排除基板下空间气体时的气体的气流的示意图。
图5是示出变形例的基板处理装置的整体结构的概略结构图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的一个实施例。
图1是示出实施例的基板处理装置的整体结构的概略结构图。
基板处理装置用于实施本实施例的基板处理方法，该基板处理装置对基板w进行热处理。作为一例，假定在本实施例的基板w的表面上形成有由定向自组装材料形成的处理膜。
本实施例的基板处理装置具有热处理板部1、热处理腔室3、上部气体供给部5、闸门部7、腔室排气部9、支撑销升降部11、下部气体供给部13、支撑销密封排气部15、控制部17和设定部19。
热处理板部1用于在其上表面载置基板w来对基板w进行热处理。热处理板部1具有底板21、热处理板23和加热器25。热处理板23的下部安装于底板21，并且底板21与热处理板23一同安装在热处理腔室3的下部。热处理板23例如由以铜(cu)、铝(al)等热传导率高的金属为基材的材料构成。热处理板23中埋设有加热器25，由该加热器25对热处理板23的温度进行调节。热处理板23的温度例如被加热器25调节在300～400℃的范围内。在该热处理板23的上表面埋设有未图示的接近球，该热处理板23以使基板w的下表面与热处理板23的上表面隔开规定间隔(例如，0.1mm)的方式载置基板w的下表面。
俯视观察，热处理板23在相当于等边三角形的顶点的位置形成有贯通口27。这些贯通口27从热处理板23的上表面贯通下表面，还进一步贯通底板21，并且后述的支撑销在这些贯通口27中穿过。此外，在热处理板23的中央部附近形成有在上下方向贯通热处理板23及底板21的板上表面供给口29。
需要说明的是，上述的板上表面供给口29相当于本发明的权利要求7中的“板上表面开口”及“基板下空间气体排出机构”。
热处理腔室3具有罩部31。罩部31的下部具有开口，上述的热处理板部1安装于该开口。罩部31呈包围热处理板部1的侧方及上方的形状。在罩部31的顶面和热处理板23的上表面之间形成空间。该空间是热处理空间hs。在罩部31的一侧的侧面形成有搬入搬出口33。该搬入搬出口33用于将要进行处理的基板w搬入热处理空间hs，或者将已处理基板w从热处理空间hs搬出。在搬入搬出口33的周围安装有冷却管35。该冷却管35利用被供给的冷却水来冷却罩部31，该冷却管35保护搬入搬出口33周围的o形圈。
在罩部31的位于搬入搬出口33相反侧的侧面上形成有排气口37。该排气口37用于排出罩部31内的气体。该排气口37具有与热处理空间hs的纵向截面积相当的程度的流路截面积。在排气口37的外侧经由o形圈以能够拆卸的方式设置有排气口罩39。在罩部31的顶面形成有多个贯通口41。在罩部31中的热处理板部1的周围，在罩部31和热处理板23的外周面之间存在俯视呈环状的间隙43。在罩部31的面向该间隙43的侧面上，形成有与间隙43连通的开口45。开口45例如设置在俯视相对的两处。在开口45的下方，在罩部31的外表面配置冷却管35。该冷却管35保护罩部31和底板21之间的o形圈。下部气体供给部13对开口45及板上表面供给口29供给氮气。下部气体供给部13具有多个流量调整阀和开闭阀，可以调整氮气的流量。
上述的排气口37由于通过与热处理空间hs的纵向截面积相当的程度的大流路截面积的排气口进行排气，因此能够高效地进行排气。
在罩部31的上方且搬入搬出口33侧配置有压力传感器47。此外，在罩部31的上方且排气口37侧配置有氧气浓度传感器49。压力传感器47用于测量热处理空间hs内的压力，氧气浓度传感器49用于测量热处理空间hs内的氧气浓度。需要说明的是，如后所述，氧气浓度传感器49仅在对氧气浓度变为目标值以下的经过时间进行的测量实验中使用，不必在通常的处理中配备氧气浓度传感器49。
在罩部31的上部配置有气体供给缓冲部51。从罩部31的上表面中心部供给的氮(n2)气一边在内部向周围扩散，一边从面积比上表面中心部更大的下表面开口部通过多个贯通口41供给至热处理空间hs内。在罩部31的上表面与气体供给缓冲部51的下表面之间配置有o形圈。在气体供给缓冲部51的内部配备有冷却管35。该冷却管35保护该o形圈。上部气体供给部5对上述的气体供给缓冲部51供给作为非活性气体的氮气。该上部气体供给部5例如具有两个流量调整阀等，可以将氮气的流量切换两级。
需要说明的是，上述的开口45及气体供给缓冲部51相当于本发明中的“非活性气体供给机构”。
闸门部7配置在搬入搬出口33的前表面。闸门部7具有搬入搬出口33、闸门主体57和促动器59。闸门主体57被动作片沿着铅垂方向进退的促动器59驱动而升降。闸门主体57在上升了时经由o形圈封闭搬入搬出口33。当促动器59动作时，闸门主体57移动到图1中实线所示的位置从而封闭搬入搬出口33，当促动器59未动作时，闸门主体57下降到图1中双点划线所示的位置从而打开搬入搬出口33。
腔室排气部9经由上述的排气口罩39排出热处理空间hs的气体。腔室排气部9具有多个开闭阀、流量调整阀和吸气机等，通过从空气供给源供给空气来对热处理空间hs进行排气。另外，可以使用排气泵等来代替吸气机和空气供给源等。
支撑销升降部11具有三根支撑销61(图1中由于图示的关系，仅示出两根)、歧管63、机械密封构件65、升降构件67和促动器69。各支撑销61在上述的各贯通口27中穿过。各支撑销61贯通歧管63，并且各支撑销61的下端部经由机械密封构件65与升降构件67连结。在歧管63的上表面与底板21之间，以包围各贯通孔27的方式安装有o形圈。机械密封构件65的上端部安装于歧管63的下表面。机械密封构件65是有金属构件形成的密封器件，一边以气密的方式支撑支撑销61的外周面，一边允许支撑销61进行升降。歧管63在俯视下呈三角形状，在内部形成一个空间。在歧管63的一个部位形成有与该空间连通的排气口71。
升降构件67在俯视下呈环状，并且通过促动器69进行升降。促动器69配置为动作片沿着铅垂方向进退的姿势。当促动器69动作时，支撑销61突出并移动到图1中双点划线所示的基板w的交接位置，而当促动器69不动作时，支撑销61移动到图1中实线所示的退出位置。当该支撑销61移动到退出位置时，基板w载置于热处理板23的上表面上。
支撑销密封排气部15从上述的歧管63的排气口71进行排气。支撑销密封排气部15具有多个开闭阀、流量调整阀和吸气机等，通过从空气供给源供给空气，经由歧管63及贯通口27对热处理空间hs进行排气。此外，也同时对机械密封构件65中产生的尘埃进行排气。另外，支撑销密封排气部15可以使用减压泵等来代替吸气机和空气供给源等。
由于由支撑销密封排气部15通过在热处理时载置基板w的位置附近形成的贯通口27进行排气，因此能够有效地降低在热处理时对成膜产生较大影响的基板w周围的氧气浓度。此外，在机械密封构件65中由于支撑销61的滑动而产生的尘埃被排出不会进入热处理空间hs，因此能够干净地处理基板w。
需要说明的是，上述的排气口37及排气口71相当于本发明中的“排气机构”。
上述的上部气体供给部5、腔室排气部9、下部气体供给部13、支撑销密封排气部15和促动器59、69由控制部17集中控制。控制部17内装有未图示的cpu、存储器和计时器。控制部17预先在未图示的存储器中存储由规定了热处理的顺序的多个方案。设定部19由操作者进行操作，选择多个方案中的一个，下达开始处理的指示，或下达在发出警报时进行操作的指示。
另外，本实施例中，未图示的存储器中预先存储有腔室排气时间、热处理过渡时间、热处理时间、冷却时间等，并且适当地被控制部17参照。该热处理过渡时间是在后述的热处理中，从排气开始时刻到热处理空间hs的氧气浓度变为目标值以下的经过时间。该热处理过渡时间是在设置有氧气浓度传感器49的状态下通过实验预先测量而确定的。
接下来，参照图2～图4，说明上述的基板处理装置的热处理的一例。需要说明的是，图2是示出实施例的基板的处理例的时序图，图3是示出排气及供给非活性气体时的气体的气流的示意图，图4是示出排气及供给非活性气体且排除基板下空间气体时的气体的气流的示意图。此处，图2的时序图中的实线表示热处理空间hs的压力，虚线表示热处理空间hs的氧气浓度。
另外，如图3所示，处理对象的基板w由未图示的搬送机构搬入热处理空间hs内，被交接位置的支撑销61支撑在与热处理板23的表面分离的位置(相当于本发明中的“搬入步骤”)。此时的基板w的下表面与热处理板23的上表面之间的间隔缩小到例如20mm左右。此外，将基板w的下表面与热处理板23的上表面间的空间作为基板下空间ws。
在0时刻，控制部17开始通过支撑销密封排气部15从排气口71排气，并开始通过腔室排气部9从排气口37排气。由此，开始排出热处理空间hs内的气体，并在作为腔室排气时间的t1时刻，压力迅速下降到-p3(kpa)。需要说明的是，在作为腔室排气时间的t1时刻达到-p3(kpa)的条件，是进行对来自腔室排气部9和支撑销密封排气部15的排气量进行调整的各种实验而预先确定的。此外，与此同时，控制部17开始计时。通过该迅速排气，使闸门主体57与搬入搬出口33的o形圈紧密连接，也具有防止空气从外部进入热处理空间hs的效果。
控制部17在计时到作为腔室排气时间的t1时刻后，开始从上部气体供给部5和下部气体供给部13供给氮气。由此热处理空间hs的压力开始迅速回到大气压侧，但维持在-p1(kpa)附近的负压。这是通过使来自上部气体供给部5和下部气体供给部13的氮气的供给量小于来自腔室排气部9和支撑销密封排气部15的排气量。从t1至t7时刻，通过排气和供给氮气来降低氧气浓度。
从t1至t7时刻中，使排气量大于氮气的供给量而得到负压，但与氮气的气流相比，通过排出气体的气流更容易排出在热处理腔室3内的角部等滞留的氧气。因此，能够进一步降低氧气浓度。
在相当于从0时刻经过规定时间后的t7时刻，控制部17使腔室排气部9停止，并且过渡到如下动作：通过经由贯通口27进行排气(支撑销密封排气)以及进行从上部气体供给部5和下部气体供给部13供给氮气的净化动作，来降低氧气浓度。由此，由于排气量减少，因此热处理空间hs的压力向大气压侧波动，并维持所施加的压力。
此时，如图3所示，在不从板上表面开口29供给氮气的情况下，在空间狭窄的基板下空间ws内有可能滞留气体。发明人证实了若在不从板上表面供给口29供给氮气的状态下使支撑销61下降，则通过被基板w的下表面向上推的气体使热处理空间hs内的氧气浓度上升的现象。该情况下，例如，如在图2的t9～t10时刻用双点划线表示的附图标记pc所示，氧气浓度升高到目标值以上。因此，通过从下部气体供给部13供给氮气，能够如图4所示，通过氮气的气流从贯通口27排出基板下空间ws内的气体。此外，虽然在热处理板23周围的间隙43内有可能滞留氧气，但通过从开口45供给氮气，也能排出这样的氧气。因此，能够使热处理空间hs内的氧气浓度极低。
在计时的时间达到预先设定的热处理过渡时间的情况下，控制部17使支撑销61下降而过渡到热处理。从t7～t9时刻，停止腔室排气，通过经由贯通口27进行排气(支撑销密封排气)和供给氮气，能够使截至t7时刻的热处理空间hs内的气流发生变化。因此，能够使热处理空间hs内滞留的氧气借由气流的变化而排出，从而能够进一步降低氧气浓度。
需要说明的是，上述的t1～t9时刻相当于本发明中的“排气步骤”、“非活性气体供给步骤”以及“基板下空间气体排出步骤”。
在达到热处理过渡时间的情况下，控制部17在t9时刻使促动器69不进行动作，并使支撑销61下降到退出位置。由此将基板w载置到热处理板23的上表面上，开始对基板w进行热处理。控制部17开始计时，并且维持该状态直到达到热处理时间的t10时刻。需要说明的是，在该t9时刻，热处理空间hs中的氧气浓度下降到作为目标值的100ppm以下。
如上所述，由于能够不使用氧气浓度计49，只通过测量热处理过渡时间而过渡到热处理，因此能够简化基板处理装置的结构，并且能够控制处理所需的成本。
当计时的时间达到热处理时间时，控制部17在t10时刻使促动器69动作从而使支撑销61上升。由此，基板w从热处理板23离开而移动到交接位置。控制部17使腔室排气部9动作从而开始从排气口37排气，并再次开始计时。由此对基板w执行冷却处理。
需要说明的是，上述的t9～t10时刻相当于本发明中的“热处理步骤”。
在计时的时间达到冷却时间的情况下，在t11时刻，控制部17使腔室排气部9、上部气体供给部5和下部气体供给部13停止。而且，控制部17不使促动器59进行动作，使闸门主体57下降来搬出基板w。
根据本实施例，搬入基板w之后进行排气以及非活性气体的供给，但由于基板下空间ws是被基板w的下表面和热处理板23的表面夹着的狭窄空间，因此基板下空间ws内的氧气难以被置换。因此，在对基板下空间ws供给氮气而排除了基板下空间ws内的气体后，在t9～t10时刻实施热处理。因此，由于在基板下空间ws内滞留的氧气也能被非活性气体置换，因此能够使热处理空间hs内的氧气浓度极低。结果，能够使热处理中的热处理空间hs内的处理环境气体适合于热处理工艺，从而能够适当地进行成膜。
＜变形例＞
接下来，参照图5说明变形例。需要说明的是，图5是示出变形例的基板处理装置的整体结构的概略结构图。
上述的实施例中从板上表面供给口29供给氮气。该变形例中，将板上表面排气口290与支撑销密封排气部15连通。通过这样的结构，即使在t1～t10时刻从板上表面排气口290进行排气，也能够从贯通口27排出基板下空间ws内的气体。因此，能够起到与上述的实施例同样的效果。
需要说明的是，在该情况下，板上表面排气口290相当于本发明的权利要求8中的“板上表面开口”及“基板下空间气体排出机构”。
本发明不限于上述实施方式，还可以进行如下所述的变形。
(1)上述的实施例中，说明了基板w上覆盖有由定向自组装材料构成的处理膜的方式，但本发明不限于这样的基板w。例如，也可适用于热处理空间hs中的氧气浓度产生不利影响的处理，例如，对涂敷有sog(spinonglass：旋涂玻璃)溶液等的基板进行的处理。
(2)上述的实施例中，在热处理开始后也维持从板上表面供给口29供给氮气。然而，也可以在基板w下降到处理位置前停止供给氮气。由此，能够避免由因该供给量导致的基板w的姿势不稳定而不能稳定地载置于处理位置等问题。
(3)上述的变形例中，在热处理开始后也从板上表面排气口290进行排气。然而，也可以在基板w下降到处理位置前停止该排气。由此，能够避免因排气量导致的基板w的姿势不稳定而不能稳定地载置的问题。
(4)上述的实施例中，说明了将氮气作为非活性气体的例，但也可以使用例如氩气或氦气等其他非活性气体。
在不脱离本发明的精神或本质的情况下，本发明可以以其他的具体方式进行实施，因此，应当参照附加的权利要求而不是以上的说明来表示发明的保护范围。