衬底处理方法及衬底处理装置与流程

本发明涉及一种对半导体晶片、液晶显示器用衬底、有机el(electroluminescence，电致发光)显示装置等fpd(flatpaneldisplay，平板显示器)用衬底、光显示器用衬底、磁盘用衬底、磁光盘用衬底、光掩模(photomask)用衬底、太阳能电池用衬底等(以下简称为衬底)进行热处理的衬底处理方法及衬底处理装置。

背景技术：

在最近的工艺技术中，作为取代浸润式微影、极端紫外线(euv：extremeultravioletlithography)微影的技术，例如dsa(directedselfassembly，定向自组装)工艺受到瞩目。dsa工艺是为了更进一步提高衬底上的微细化，而利用了使用嵌段共聚物的微相分离的定向自组装(dsa：directedselfassembly)技术。

这种dsa工艺中以往的衬底处理方法是将bcp(blockco-polymer，嵌段共聚物)涂布在衬底而形成处理膜后，在热处理腔室(thermalprocessingchamber)的热处理空间中进行将衬底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。之后，通过对(相)分离的一聚合物进行蚀刻而形成微细的图案(pattern)(例如参照专利文献1)。

背景技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2014-22570号公报

技术实现要素：

[发明要解决的问题]

然而，在具有这种构成的现有例的情况下，存在如下问题。

也就是说，在以往的方法中存在如下问题：根据热处理空间中所形成的处理环境，有无法将处理膜中的聚合物适当地分离的情况。另外，在除dsa工艺以外的工艺、例如像将sog(spinonglass；旋涂玻璃)溶液涂布于衬底后，进行热处理而产生膜的工艺等那样在热处理腔室内对衬底进行热处理的工艺中，根据热处理空间中所形成的处理环境，也有已成膜的膜的特性、性能产生问题的情况。

本发明是鉴于所述情况而完成的，目的在于提供一种能够通过在热处理工艺中形成适宜的热处理空间的处理环境，而适当地进行成膜的衬底处理方法及衬底处理装置。

[解决问题的技术手段]

本发明者等人为了解决所述问题而努力研究，结果获得了如下见解。

在热处理腔室中在热处理空间的各种处理环境下进行热处理后，从热处理空间的各种参数与聚合物的分离状态的关系来着眼于由热处理空间的氧带来的影响。这是因为，发现产生未适当地进行聚合物的相分离的现象的是热处理空间的氧浓度未完全降低的热处理的情况。此外，推测在氧浓度未完全降低的情况下，聚合物进行相分离时受到不良影响而阻碍正常的相分离。另外，在除dsa工艺以外的热处理工艺中，由氧引起的氧化也会给成膜的特性带来不良影响。然而，虽越是降低氧浓度则越能解决所述问题，但氧浓度的减少需要较长时间。虽然视处理膜不同而存在氧浓度的影响较少的膜，但当将这种情况也包含在内而使氧浓度一律降低时，则产生氧减少耗费时间而导致处理产能(throughput)降低的另一问题。基于这种见解的本发明是以如下方式构成。

本发明为了达成所述目的而采用如下构成。

也就是说，技术方案1所记载的发明是一种衬底处理方法，其是将形成着处理膜的衬底在热处理腔室内的热处理空间内进行热处理，且其特征在于：在实施设定步骤及氧浓度减少步骤之后，实施热处理步骤，该设定步骤是对在规定了处理衬底的条件的配方中与氧浓度等级相应的减少工艺予以设定，该氧浓度减少步骤是根据所述已设定的减少工艺而减少热处理空间的氧浓度，该热处理步骤是对所述热处理空间内的衬底进行热处理。

[作用、效果]根据技术方案1所记载的发明，根据在设定步骤中所设定的减少工艺，通过氧浓度减少步骤减少氧浓度，之后在热处理步骤中进行热处理。因此，降低热处理空间内的氧浓度后进行热处理，所以能够使热处理空间的处理环境适于热处理工艺，从而能够适当地进行成膜。并且，只要根据配方的氧浓度等级减少氧浓度即可，所以无过度地减少氧浓度的情况，而无降低产能的情况。

另外，在本发明中，优选所述氧浓度减少步骤包括：排气步骤，将所述热处理空间的气体进行排气；及惰性气体供给步骤，对所述热处理空间供给惰性气体(技术方案2)。

由于将气体进行排气，且进一步供给惰性气体，所以能够从热处理空间有效率地排除氧。

另外，在本发明中，优选所述氧浓度减少步骤包括排气步骤，该排气步骤是将所述热处理空间的气体进行排气(技术方案3)。

不供给惰性气体而只通过将气体进行排气来从热处理空间排除氧。因此，不会消耗惰性气体，所以能够抑制制造成本。

另外，在本发明中，优选所述排气步骤是从贯通口进行排气，该贯通口插通着从热处理板进退的支撑销(技术方案4)。

由于从位于衬底的下表面侧的贯通口进行排气，所以衬底的上表面附近的热处理环境中的气流稳定。因此，能够稳定地进行处理膜的热处理。

另外，在本发明中，优选所述排气步骤是从将热处理板的周围包围的防护罩部的排气口、及插通着从所述热处理板进退的支撑销的贯通口进行排气(技术方案5)。

由于从排气口与贯通口进行排气，所以能够在短时间内成为一定的低氧浓度。

另外，在本发明中，优选所述处理膜是由定向自组装材料所构成(技术方案6)。

能够使热处理空间的处理环境适于dsa工艺，从而能够将聚合物适当地(相)分离。

另外，技术方案7所记载的发明是一种衬底处理装置，其将形成着处理膜的衬底在热处理空间内进行热处理，且其特征在于具备：热处理板，供载置处理对象的衬底；防护罩部，将所述热处理板的周围包围而在内部形成热处理空间；氧浓度减少器件，减少所述热处理空间的氧浓度；设定器件，对在规定了处理衬底的条件的配方中与氧浓度等级相应的减少工艺予以设定；及控制部，根据由所述设定器件所设定的减少工艺来操作所述氧浓度减少器件，使热处理空间的氧浓度减少，对所述热处理空间的衬底进行热处理。

[作用、效果]根据技术方案7所记载的发明，控制部是根据由设定器件所设定的减少工艺来操作氧浓度减少器件，使热处理空间的氧浓度减少，对热处理空间内的衬底进行热处理。因此，降低热处理空间内的氧浓度后进行热处理，所以能够使热处理空间的处理环境适于热处理工艺，从而能够适当地进行成膜。并且，只要根据配方的氧浓度等级减少氧浓度即可，所以无过度地减少氧浓度的情况，而无降低产能的情况。

另外，在本发明中，优选所述氧浓度减少器件将所述热处理空间的气体进行排气，并且对所述热处理空间供给惰性气体(技术方案8)。

由于控制部将气体进行排气且进一步供给情性气体，所以能够从热处理空间有效率地排除氧。

另外，在本发明中，优选所述氧浓度减少器件将所述热处理空间的气体进行排气(技术方案9)。

控制部不供给惰性气体而只通过将气体进行排气来从热处理空间将氧排除。因此，不会消耗惰性气体，所以能够抑制制造成本。

另外，在本发明中，优选具备：惰性气体供给器件，对所述热处理空间供给惰性气体；及

贯通口，插通着从所述热处理板进退的支撑销；且所述氧浓度减少器件使所述热处理空间的气体从所述贯通口进行排气，并且从所述惰性气体供给器件供给惰性气体(技术方案10)。

由于氧浓度减少器件从位于衬底的下表面侧的贯通口进行排气，并且从情性气体供给器件供给惰性气体，所以衬底的上表面附近的热处理环境中的气流稳定。因此，能够稳定地进行处理膜的热处理。

另外，在本发明中，优选具备：贯通口，插通着从所述热处理板进退的支撑销；及防护罩部的排气口，该防护罩部将所述热处理板的周围包围；且所述氧浓度减少器件从所述排气口与所述贯通口进行所述热处理空间的气体的排气(技术方案11)。

由于氧浓度减少器件从排气口与贯通口进行热处理空间的气体的排气，所以能够在短时间内成为一定的低氧浓度。

[发明的效果]

根据本发明的衬底处理方法，根据在设定步骤中所设定的减少工艺，通过氧浓度减少步骤将氧浓度减少，之后在热处理步骤中进行热处理。因此，降低热处理空间内的氧浓度后进行热处理，所以能够使热处理空间的处理环境适于热处理工艺，从而能够适当地进行成膜。并且，只要根据配方的氧浓度等级减少氧浓度即可，所以无过度地减少氧浓度的情况，而无降低产能的情况。

附图说明

图1是表示实施例的衬底处理装置的整体构成的概略构成图。

图2是表示配方的一例的示意图。

图3是表示利用第1减少工艺的氧浓度的减少过程的曲线图。

图4是表示利用第2减少工艺的氧浓度的减少过程的曲线图。

图5是表示利用第3减少工艺的氧浓度的减少过程的曲线图。

图6是表示衬底处理流程的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的一实施例进行说明。

图1是表示实施例的衬底处理装置的整体构成的概略构成图。

本实施例的用来实施衬底处理方法的衬底处理装置是将衬底w进行热处理的装置。作为一例，本实施例的衬底w在表面形成着由定向自组装材料所构成的处理膜。

本实施例的衬底处理装置具备：热处理板部1、热处理腔室3、上部气体供给部5、挡板(shutter)部7、腔室排气部9、支撑销(supportpin)升降部11、下部气体供给部13、支撑销密封(supportpinseal)排气部15、控制部17及设定部19。

热处理板部1是用来将衬底w载置在其上表面并进行热处理的部件。热处理板部1具备基底(base)板21、热处理板23及加热器(heater)25。基底板21供安装热处理板23的下部，且与热处理板23一起安装在热处理腔室3的下部。热处理板23例如由以铜(cu)、铝(al)等热导率高的金属为基材的材料所构成。热处理板23埋设着加热器25，利用该加热器25调节热处理板23的温度。热处理板23例如由加热器23在300℃～400℃的范围内进行温度调节。该热处理板23在其上表面埋设着未图示的邻近球(proximityball)，将衬底w的下表面以与热处理板23的上表面隔开特定间隔(例如0.1mm)的方式予以载置。

热处理板23在俯视下相当于正三角形的顶点的位置形成着贯通口27。这些贯通口27从热处理板23的上表面贯通到下表面，进而也贯通基底板21而形成，供下述支撑销插通。另外，在热处理板23的中央部附近，形成着在上下方向上贯通热处理板23及基底板21的板上表面供给口29。

热处理腔室3具备防护罩(cover)部31。防护罩部31在下部具备开口，且在该开口安装着所述热处理板部1。防护罩部31呈将热处理板部1的侧方及上方包围的形状。在防护罩部31的顶面与热处理板23的上表面之间形成着空间。该空间为热处理空间hs。在防护罩部31的一侧的侧面，形成着搬入搬出口33。该搬入搬出口33是用来供将进行处理的衬底w搬入到热处理空间hs，或供将已处理的衬底w从热处理空间hs搬出。在搬入搬出口33的周围，安装着冷却管35。该冷却管35是利用经供给的冷却水将防护罩部31冷却，保护搬入搬出口33周围的o形环。

在位于搬入搬出口33的相反侧的防护罩部31的侧面，形成着排气口37。该排气口37是用来将防护罩部31内的气体排出。该排气口37具有与热处理空间hs的纵截面积相当程度的流路截面积。在排气口37的外侧，隔着o形环装卸自由地设有排气口盖39。防护罩部31的顶面形成着多个贯通口41。在防护罩部31中的热处理板部1的周围，与热处理板23的外周面之间存在俯视环状的间隙43。在面向该间隙43的防护罩部31的侧面，形成着与间隙43连通的开口45。开口45例如设置在俯视下隔着热处理板23的中心而对向的两个部位。在开口45的下方，在防护罩部31的外表面配置着冷却管35。该冷却管35对防护罩部31与基底板21之间的o形环予以保护。下部气体供给部13向开口45及板上表面供给口29供给氮气。下部气体供给部13具备多个流量调整阀或开闭阀，且构成为能够调整氮气的流量。

所述排气口37通过具有与热处理空间hs的纵截面积相当程度的较大流路截面积的排气进行排气，所以能够有效率地进行排气。

此外，所述贯通口27与排气口37相当于本发明的“氧浓度减少器件”。

在防护罩部31的上方且搬入搬出口33侧，配置着压力传感器47。另外，在防护罩部31的上方且排气口37侧，配置着氧浓度传感器49。压力传感器47测定热处理空间hs内的压力，氧浓度传感器49测定热处理空间hs内的氧浓度。此外，氧浓度传感器49如下所述只在对氧浓度成为目标值以下的经过时间进行测定的实验时使用，所以在通常处理时无需配置。

在防护罩部31的上部，配置着气体供给缓冲部51。从防护罩部31的上表面中心部供给的氮气(n2)一边在内部朝周围扩散，一边从面积比上表面中心部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。在防护罩部31的上表面与气体供给缓冲部51的下表面之间，配置着o形环。在气体供给缓冲部51的内部，配备着冷却管35。该冷却管35对该o形环予以保护。对于所述气体供给缓冲部51，上部气体供给部5供给氮气作为惰性气体。该上部气体供给部5例如具备2个流量调整阀等，且构成为能够将氮气的流量切换成两个阶段。

此外，所述板上表面供给口29、开口45及气体供给缓冲部51相当于本发明中的“惰性气体供给器件”及“氧浓度减少器件”。

挡板部7配置在搬入搬出口33的前表面。挡板部7具备挡板主体57及致动器59。挡板主体57是由作动片在垂直方向上进退的致动器59升降驱动。挡板主体57在上升时隔着o形环将搬入搬出口33封闭。当致动器59作动时，挡板主体51移动到图1的实线所示的位置而将搬入搬出口33封闭，当使致动器59为非作动时，挡板主体57下降到图1中二点链线所示的位置而将搬入搬出口33打开。

腔室排气部9经由所述排气口盖39将热处理空间hs的气体排出。腔室排气部9具备多个开闭阀或流量调整阀、抽气器(aspirator)等，通过来自空气供给源的空气供给而将热处理空间hs进行排气。此外，也可使用排气泵等取代抽气器及空气供给源等而构成。

支撑销升降部11具备：三根支撑销61(图1中从图示关系来看，仅示出两根)、岐管(manifold)63、机械密封件(mechanicalseal)65、升降部件67及致动器69。各支撑销61插通在所述各贯通口27。各支撑销61贯通岐管63，且下端部经由机械密封件65连结在升降部件67。在岐管63的上表面与基底板21之间，以包围各贯通孔27的方式安装着o形环。机械密封件65的上端部安装在岐管63的下表面。机械密封件65是由金属部件形成的密封件，气密地支撑支撑销61的外周面并且容许支撑销61的升降。岐管63在俯视下呈三角形状，且在内部形成着一个空间。在岐管63的一部位，形成着与该空间连通的排气口71。

升降部件67在俯视下呈环状，利用致动器69而升降。致动器69以作动片在铅直方向上进退的姿势配置。当致动器69作动时，支撑销61突出并移动到图1中二点链线所示的衬底w的交接位置，当使致动器69为非作动时，支撑销61移动到图1中实线所示的退出位置。在该支撑销61移动到退出位置时，衬底w被载置在热处理板23的上表面上。

支撑销密封排气部15从所述岐管63的排气口71进行排气。支撑销密封排气部15具备多个开闭阀或流量调整阀、抽气器等，且通过来自空气供给源的空气供给，经由岐管63及贯通口27将热处理空间hs进行排气。另外，也同时将在机械密封件65产生的灰尘排出。此外，支撑销密封排气部15也可使用减压泵等取代抽气器及空气供给源等而构成。

利用支撑销密封排气部15，在热处理时通过形成在供载置衬底w的位置附近的贯通口27进行排气，所以能够有效率地减少对热处理时的成膜带来较大影响的衬底w周围的氧浓度。另外，在机械密封件65处因支撑销61的滑动而产生的灰尘不进入到热处理空间hs而被排出，所以能够清洁地处理衬底w。

所述上部气体供给部5、腔室排气部9、下部气体供给部13、支撑销密封排气部15及致动器59、69由控制部17统括地控制。控制部17内置着未图示的cpu(centralprocessingunit，中央处理器)、存储器及计时器。控制部17在未图示的存储器预先存储着多个规定了处理衬底的条件的配方。另外，控制部17预先存储着下述氧浓度等级与氧浓度的减少工艺的对应关系。设定部19是由操作者操作，以便进行各种指示，例如选择多个配方中的一个，或指示处理的开始，或指示警报发生时的操作。该设定部19例如包含用来设定配方编号或氧浓度的减少工艺的键盘。

此外，所述设定部19相当于本发明的“设定器件”。

此处将参照图2。此外，图2是表示配方的一例的示意图。

在本实施例中，如图2所示，例如在按配方编号进行区分的配方中，预先存储着氧浓度等级(目标浓度)、腔室排气时间、热处理移行时间、热处理时间及冷却时间等，且被控制部17参照。该热处理移行时间是在热处理中，从热处理空间hs的氧浓度成为目标值以下的排气开始时点起的经过时间。该热处理移行时间是在设有氧浓度传感器49的状态下在实验中预先测量后决定的。所述配方是例如根据dsa工艺而决定。尤其是，配方内的氧浓度等级规定了目标浓度及达到目标浓度为止的时间。另外，对成膜造成影响的程度根据处理膜或dsa工艺而不同，所以只要根据影响程度利用配方规定氧浓度等级即可。

具体来说，所述氧浓度等级是与以下所说明那样的氧浓度的减少工艺建立对应关系。当氧浓度等级被设定时，便决定了减少工艺。此处，参照图3～图5。此外，图3是表示利用第1减少工艺的氧浓度的减少过程的曲线图，图4是表示利用第2减少工艺的氧浓度的减少过程的曲线图，图5是表示利用第3减少工艺的氧浓度的减少过程的曲线图。

减少工艺例如如下所述设有三种。

第1减少工艺例如通过如下操作进行氧浓度的减少工艺：利用支撑销密封排气部15从贯通口27进行排气；利用上部气体供给部5从气体供给缓冲部51供给氮气；及利用下部气体供给部13从开口45及板上表面供给口29供给氮气。利用该第1减少工艺的氧浓度的减少过程例如成为图3那样。此处，t1时点表示氧浓度大致固定在目标浓度tc1(例如0.5％、0.1％、0.05％)的时间。该t1时点是通过改变氮气的流量而前后推移，此处作为代表例，设为在t1时点达到目标浓度tc1而完成减少。根据第1减少工艺，从位于衬底w的下表面侧的贯通口27进行排气，所以衬底w的上表面附近的热处理环境hs中的气流稳定。因此，能够稳定地进行处理膜的热处理。

第2减少工艺例如通过如下操作进行氧浓度的减少工艺：利用支撑销密封排气部15从贯通口27进行排气；利用腔室排气部3从排气口37进行排气；利用上部气体供给部5从气体供给缓冲部51供给氮气；及利用下部气体供给部13从开口45及板上表面供给口29供给氮气。利用该第2减少工艺的氧浓度的减少过程例如成为图4那样。此处，t2时点表示氧浓度大致固定在目标浓度tc2(例如1％～5％)的时间，且表示达到目标浓度tc2的时间。该t2时点是通过改变排气流量与氮气的流量而前后推移，此处作为代表例，设为在t2时点达到目标浓度tc2而完成减少。根据第2减少工艺，将气体进行排气，进而供给氮气，所以能够有效率地从热处理空间hs排除氧。另外，由于从排气口37与贯通口27进行排气，所以能够在短时间内成为一定的低氧浓度。

第3减少工艺例如只通过如下操作进行氧浓度的减少工艺：利用支撑销密封排气部15从贯通口27进行排气；及利用腔室排气部3从排气口37进行排气。利用该第3减少工艺的氧浓度的减少过程例如成为图5那样。此处，t3时点是表示氧浓度大致固定在目标浓度tc3(例如10％)的时间。该t3时点是通过改变排气流量而前后推移，此处作为代表例，设为在t3时点达到目标浓度tc3而完成减少。根据第3减少工艺，不供给惰性气体而只通过将气体进行排气来从热处理空间hs排除氧。因此，不会消耗惰性气体，所以能够抑制制造成本。

此外，到所述各减少工艺的完成时点为止的时间关系例如成为t3＞t1＞t2。然而，目标浓度的大小关系成为tc1＜tc2＜tc3。因此，热处理移行时间是依照第2减少工艺、第1减少工艺、第3减少工艺的顺序变长，所以当热处理时间相同时，产能依照该顺序降低。另外，由于目标浓度影响到成膜的完工，所以必须考虑dsa工艺所要求的产能与成膜的品质而选择任一种减少工艺，因此将氧浓度等级预先记载在配方中。

接下来，参照图6对利用所述装置的热处理进行说明。此外，图6是表示衬底处理流程的流程图。

步骤s1、s2(设定步骤)

装置的操作者操作设定部19而指定配方编号并设定配方。由此设定处理衬底w的条件，并且控制部17根据配方所规定的氧浓度等级来设定减少工艺。

此外，当在配方中未规定氧浓度等级时，操作者也可操作设定部19，手动地进行设定。

步骤s3

控制部17操作致动器59使挡板主体57下降，利用未图示的搬送机构将衬底w搬入到热处理空间hs内。此时，衬底w支撑在已进入到交接位置的支撑销61。

步骤s4(氧浓度减少步骤)

控制部17根据已设定的减少配方来操作各部。例如，在已设定第2减少工艺的情况下，通过利用支撑销密封排气部15从贯通口27进行排气及利用腔室排气部3从排气口37进行排气来实施“排气步骤”，并且通过利用上部气体供给部5从气体供给缓冲部51供给氮气及利用下部气体供给部13从开口45及板上表面供给口29供给氮气而实施“惰性气体供给步骤”。

步骤s5(热处理步骤)

控制部17当到达配方所规定的热处理移行时间时，操作致动器59使支撑销61退出到退出位置。由此，衬底w被载置在热处理板23并开始热处理。

步骤s6

控制部17当经过配方所规定的热处理时间时，操作致动器69使支撑销61进入到交接位置。然后，操作致动器59使挡板主体下降，利用未图示的搬送机构将结束热处理的衬底w从热处理空间hs搬出。

根据本实施例，根据已设定的减少工艺来减少氧浓度，之后进行热处理。因此，降低热处理空间hs内的氧浓度后对衬底w进行热处理，所以能够使热处理空间的处理环境适于热处理工艺，从而能够适当地进行成膜。并且，根据配方的氧浓度等级而减少氧浓度，所以无过度地减少氧浓度的情况，而无降低产能的情况。

本发明并不限于所述实施方式，能够如下所述予以变化后实施。

(1)在所述实施例中，说明了衬底w被由定向自组装材料所构成的处理膜覆着，但本发明不限定于这种衬底w。例如，也可应用于热处理空间hs中的氧浓度带来不良影响的处理、例如针对涂布了sog(spinonglass)溶液等的衬底的处理。

(2)在所述实施例中，将减少工艺设定为三种，但本发明并不限定于此。例如，也可为在所述各减少工艺中详细地设定排气或情性气体供给时的流量，并设定四种以上的减少工艺，且与根据衬底的处理工艺详细地设定的氧浓度等级对应。

(3)在所述实施例中，通过设定配方来设定减少工艺，但本发明并不限定于这种方式。例如，也可为不在配方中规定氧浓度等级，而在设定配方的同时设定氧浓度等级并设定减少工艺。

(4)在所述实施例中，作为惰性气体以氮气为例进行了说明，但例如也可使用氩气或氦气等其它惰性气体。

[工业上的可利用性]

如上所述，本发明适于对半导体晶片、液晶显示器用衬底、有机el(electroluminescence)显示装置等fpd(flatpaneldisplay)用衬底、光显示器用衬底、磁盘用衬底、光磁盘用衬底、光掩模用衬底、太阳能电池用衬底(以下简称为衬底)等进行热处理。

[符号的说明]

w衬底

1热处理板部

3热处理腔室

5上部气体供给部

7挡板部

9腔室排气部

11支撑销升降部

13下部气体供给部

15支撑销密封排气部

17控制部

19设定部

23热处理板

25加热器

27贯通口

31防护罩部

37排气口

51气体供给缓冲部

57挡板主体

61支撑销

65机械密封件

69致动器

63岐管

71排气口

hs热处理空间

tc1～tc3目标浓度