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TW201409536A - 基板處理裝置及基板處理方法 - Google Patents

基板處理裝置及基板處理方法 Download PDF

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TW201409536A
TW201409536A TW102125620A TW102125620A TW201409536A TW 201409536 A TW201409536 A TW 201409536A TW 102125620 A TW102125620 A TW 102125620A TW 102125620 A TW102125620 A TW 102125620A TW 201409536 A TW201409536 A TW 201409536A
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Taiwan
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substrate
heat treatment
unit
processing
film
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TW102125620A
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TWI567787B (zh
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春本將彥
宮城聰
稻垣幸彥
金山幸司
Original Assignee
迅動股份有限公司
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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    • C23C16/56—After-treatment
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Abstract

於本發明中，以覆蓋基板之上表面之方式形成基底層，且於基底層上形成導引圖案。於未形成有導引圖案之基底層上之區域形成包含2種聚合物之DSA膜。對基板上之DSA膜一面供給溶劑一面進行熱處理。藉此，產生DSA膜之微相分離。其結果，形成包含一聚合物之圖案及包含另一聚合物之圖案。藉由對微相分離後之DSA膜依序進行曝光處理及顯影處理，而將包含另一聚合物之圖案去除。

Description

基板處理裝置及基板處理方法
本發明係關於一種對基板實施處理之基板處理裝置及基板處理方法。
為了對半導體基板、液晶顯示裝置用基板、電漿顯示器用基板、光碟用基板、磁碟用基板、磁光碟用基板、光罩用基板等各種基板進行各種處理，而使用有基板處理裝置。
於日本專利特開2003-324139號公報所記載之基板處理裝置中，在基板上依序形成抗反射膜及光阻膜。於另外之曝光裝置中，對基板上之光阻膜進行曝光處理後，於基板處理裝置中，對曝光處理後之基板進行顯影處理。藉此，於基板上形成光阻圖案。
為了實現基板上之圖案之進一步微細化，而提出有利用嵌段共聚物之微相分離之DSA(Directed Self Assembly；誘導自組裝化)技術。考慮各種材料作為用於圖案形成之嵌段共聚物。然而，根據嵌段共聚物之種類不同，而難以使微相分離適當地產生。
本發明提供一種可使各種誘導自組裝化材料之微相分離適當地產生之基板處理裝置及基板處理方法。
(1)根據本發明之一態樣之基板處理裝置包括：處理膜形成單 元，其以於基板上形成包含誘導自組裝化材料之處理膜之方式構成；及熱處理單元，其以一面對藉由處理膜形成單元而形成於基板上之處理膜供給溶劑一面進行熱處理之方式構成。
於該基板處理裝置中，於處理膜形成單元中在基板上形成包含誘導自組裝化材料之處理膜。其後，於熱處理單元中一面對基板上之處理膜供給溶劑一面進行熱處理。於此情形時，藉由在處理膜之熱處理時供給溶劑，可使處理膜膨潤，從而可促進誘導自組裝化材料之微相分離。藉此，於使用各種誘導自組裝化材料之情形時，可使微相分離適當地產生。其結果，可於基板上精度良好地形成微細之圖案。
(2)熱處理單元亦可包含：熱處理板，其以供載置形成有處理膜之基板，且調整所載置之基板之溫度之方式構成；罩部，其以包圍熱處理板之上方之空間之方式構成；及溶劑供給部，其以向罩部內供給經汽化之溶劑之方式構成。
於此情形時，在將形成有處理膜之基板載置於熱處理板上之狀態下，一面向罩部內供給經汽化之溶劑一面藉由熱處理板調整基板之溫度。藉此，能夠以簡單之構成高效地一面對基板上之處理膜供給溶劑一面進行熱處理。
(3)溶劑供給部亦可以將甲苯、庚烷、丙酮、丙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇單甲醚、環己酮、二硫化碳及四氫呋喃中之1種或複數種作為溶劑而供給之方式構成。
於此情形時，於使用各種誘導自組裝化材料之情形時，可使微相分離適當地產生。
(4)溶劑供給部亦可構成為能夠選擇性地供給複數種溶劑中之任一種。
於此情形時，可根據處理膜中所使用之誘導自組裝化材料之種類或應形成之圖案之形狀等，選擇性地將複數種溶劑中之任一種供給 至基板上之處理膜。藉此，可使誘導自組裝化材料之微相分離更適當地產生。
(5)溶劑供給部亦可構成為能夠將複數種溶劑混合而供給。
於此情形時，可根據處理膜中所使用之誘導自組裝化材料之種類或應形成之圖案之形狀等，將複數種溶劑混合而供給至基板上之處理膜。藉此，可使誘導自組裝化材料之微相分離更適當地產生。
(6)熱處理單元亦可進而包含對罩部內進行減壓之減壓部。於此情形時，可減少溶劑之使用量。又，可均勻地維持罩部內之溶劑之濃度，且可對基板上之處理膜之整個面均勻地供給溶劑。
(7)基板處理裝置亦可進而包括：曝光處理單元，其以對利用熱處理單元進行熱處理後之處理膜進行曝光處理之方式構成；及第1顯影處理單元，其以藉由對利用曝光處理單元進行曝光處理後之處理膜供給顯影液而進行顯影處理之方式構成。
於此情形時，藉由在曝光處理單元中對處理膜進行曝光處理，而將於微相分離後之處理膜中不同種類之聚合物間之鍵結切斷。繼而，藉由在第1顯影處理單元中對處理液供給顯影液，而去除多餘之聚合物。藉此，於基板上形成所需之圖案。
(8)基板處理裝置亦可進而包括第2顯影處理單元，該第2顯影處理單元係以藉由乾式蝕刻對利用熱處理單元進行熱處理後之處理膜進行顯影處理之方式構成。
於此情形時，藉由乾式蝕刻自微相分離後之處理膜中去除多餘之聚合物。藉此，於基板上形成所需之圖案。
(9)根據本發明之另一態樣之基板處理方法包括如下步驟：於處理膜形成單元中，在基板上形成包含誘導自組裝化材料之處理膜；以及於熱處理單元中，一面對藉由處理膜形成單元而形成於基板上之處理膜供給溶劑一面進行熱處理。
根據該基板處理方法，於處理膜形成單元中在基板上形成包含誘導自組裝化材料之處理膜。其後，於熱處理單元中一面對基板上之處理膜供給溶劑一面進行熱處理。於此情形時，藉由在處理膜之熱處理時供給溶劑，可使處理膜膨潤，從而可促進誘導自組裝化材料之微相分離。藉此，於使用各種誘導自組裝化材料之情形時，可使微相分離適當地產生。其結果，可於基板上精度良好地形成微細之圖案。
(10)進行熱處理之步驟亦可包括將甲苯、庚烷、丙酮、丙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇單甲醚、環己酮、二硫化碳及四氫呋喃中之1種或複數種作為溶劑而供給至形成於基板上之處理膜之步驟。
於此情形時，於使用各種誘導自組裝化材料之情形時，可使微相分離適當地產生。
(11)進行熱處理之步驟亦可包括選擇性地將複數種溶劑中之任一種供給至形成於基板上之處理膜之步驟。
於此情形時，可根據處理膜中所使用之誘導自組裝化材料之種類，選擇性地將複數種溶劑中之任一種供給至基板上之處理膜。藉此，可使誘導自組裝化材料之微相分離更適當地產生。
(12)進行熱處理之步驟亦可包括將複數種溶劑混合而供給至形成於基板上之處理膜之步驟。
於此情形時，可根據處理膜中所使用之誘導自組裝化材料之種類，將複數種溶劑混合而供給至基板上之處理膜。藉此，可使誘導自組裝化材料之微相分離更適當地產生。
(13)本發明之基板處理方法亦可進而包括如下步驟：於曝光處理單元中，對利用熱處理單元進行熱處理後之處理膜進行曝光處理；以及於第1顯影處理單元中，藉由對利用曝光處理單元進行曝光處理後之處理膜供給顯影液而進行顯影處理。
於此情形時，藉由在曝光處理單元中對處理膜進行曝光處理， 而將微相分離後之處理膜中不同種類之聚合物間之鍵結切斷。繼而，藉由在第1顯影處理單元中對處理液供給顯影液，而去除多餘之聚合物。藉此，於基板上形成所需之圖案。
(14)本發明之基板處理方法亦可進而包括於第2顯影處理單元中，藉由乾式蝕刻對利用熱處理單元進行熱處理後之處理膜進行顯影處理之步驟。
於此情形時，藉由乾式蝕刻自微相分離後之處理膜中去除多餘之聚合物。藉此，於基板上形成所需之圖案。
根據本發明，於使用各種誘導自組裝化材料之情形時，可使微相分離適當地產生。
11‧‧‧裝載區塊
12‧‧‧處理區塊
21‧‧‧顯影處理室
22‧‧‧塗佈處理室
23‧‧‧顯影處理室
24‧‧‧塗佈處理室
25‧‧‧旋轉夾頭
27‧‧‧護罩
28‧‧‧噴嘴
35‧‧‧旋轉夾頭
37‧‧‧護罩
38‧‧‧噴嘴
40‧‧‧載具載置部
50‧‧‧流體箱部
100‧‧‧基板處理裝置
112‧‧‧搬送部
114‧‧‧控制部
115‧‧‧搬送機構
116‧‧‧機械手
117‧‧‧開口部
121‧‧‧塗佈顯影處理部
122‧‧‧搬送部
123‧‧‧熱處理部
125‧‧‧上段搬送室
126‧‧‧下段搬送室
127‧‧‧搬送機構
128‧‧‧搬送機構
129‧‧‧顯影處理單元
139‧‧‧塗佈處理單元
200‧‧‧熱處理單元
210‧‧‧腔室
211‧‧‧周壁
212‧‧‧蓋
212a‧‧‧導入孔
213‧‧‧蓋升降機構
214‧‧‧供給管
215‧‧‧供給管
216‧‧‧供給管
220‧‧‧板
221‧‧‧近接球
222‧‧‧貫通孔
222a‧‧‧凹部
230‧‧‧支撐銷
230a‧‧‧密封部
231‧‧‧支撐銷升降機構
240‧‧‧調溫部
241‧‧‧排氣槽
242‧‧‧迷宮環
243‧‧‧排氣孔
244‧‧‧回收管線
245‧‧‧排放槽
250‧‧‧曝光處理單元
251‧‧‧殼體
251a‧‧‧搬入搬出口
252‧‧‧擋板
252a‧‧‧擋板驅動裝置
253‧‧‧支撐銷
254‧‧‧光出射部
255‧‧‧擋板
256‧‧‧擋板驅動裝置
281‧‧‧密封構件
301‧‧‧上段熱處理部
302‧‧‧下段熱處理部
311‧‧‧導軌
312‧‧‧導軌
313‧‧‧導軌
314‧‧‧移動構件
315‧‧‧旋轉構件
C‧‧‧載具
CP‧‧‧冷卻單元
GS‧‧‧氣體供給源
H1‧‧‧機械手
H2‧‧‧機械手
L1‧‧‧基底層
L2‧‧‧導引圖案
L3‧‧‧DSA膜
P1‧‧‧圖案
P2‧‧‧圖案
PASS1‧‧‧基板載置部
PASS2‧‧‧基板載置部
PASS3‧‧‧基板載置部
PASS4‧‧‧基板載置部
PN‧‧‧主面板
PP‧‧‧泵
PS‧‧‧處理空間
R1‧‧‧區域
SE‧‧‧密封構件
SS‧‧‧溶劑供給源
V2‧‧‧閥
V3‧‧‧閥
W‧‧‧基板
X‧‧‧方向
Y‧‧‧方向
Z‧‧‧方向
圖1係本發明之一實施形態之基板處理裝置之模式性俯視圖。
圖2係圖1之塗佈顯影處理部之概略側視圖。
圖3係圖1之熱處理部之概略側視圖。
圖4係搬送部之模式性側視圖。
圖5(a)~(d)係用以對基板處理裝置中之基板之第1處理例進行說明之模式性剖面圖。
圖6(a)~(d)係用以對基板處理裝置中之基板之第2處理例進行說明之模式性剖面圖。
圖7係表示熱處理單元之構成之模式性剖面圖。
圖8係表示曝光處理單元之構成之模式性剖面圖。
圖9係表示曝光處理單元之另一例之模式性剖面圖。
以下，使用圖式對本發明之實施形態之基板處理裝置及基板處理方法進行說明。再者，於以下說明中，所謂基板係指半導體基板、液晶顯示裝置用基板、電漿顯示器用基板、光罩用玻璃基板、光碟用 基板、磁碟用基板、磁光碟用基板及光罩用基板等。
(1)基板處理裝置之構成
圖1係本發明之一實施形態之基板處理裝置之模式性俯視圖。於圖1及圖2以及以後之特定圖中，為了使位置關係明確，而標註有表示相互正交之X方向、Y方向及Z方向之箭頭。X方向及Y方向於水平面內相互正交，Z方向相當於鉛垂方向。
如圖1所示，基板處理裝置100包括裝載區塊11及處理區塊12。裝載區塊11包含複數個載具載置部40及搬送部112。於各載具載置部40分別載置有多段地收容複數片基板W之載具C。於本實施形態中，使用FOUP(Front Opening Unified Pod，前開式晶圓盒)作為載具C。
於搬送部112設置有控制部114及搬送機構115。控制部114控制基板處理裝置100之各種構成要素。搬送機構115具有用以保持基板W之機械手116。搬送機構115藉由機械手116一面保持基板W一面搬送該基板W。如下述圖4所示，於搬送部112形成有用以在載具C與搬送機構115之間交接基板W之開口部117。
於搬送部112之側面設置有主面板PN。使用者可利用主面板PN確認基板處理裝置100中之基板W之處理狀況等。又，於主面板PN之附近設置有例如包含鍵盤之操作部(未圖示)。使用者可藉由對操作部進行操作而進行基板處理裝置100之動作設定等。
處理區塊12包含塗佈顯影處理部121、搬送部122及熱處理部123。塗佈顯影處理部121及熱處理部123係以隔著搬送部122對向之方式設置。於搬送部122與裝載區塊11之間設置有供載置基板W之基板載置部PASS1及下述基板載置部PASS2~PASS4(圖4)。於搬送部122設置有搬送基板W之搬送機構127及下述搬送機構128(圖4)。
(2)塗佈顯影處理部之構成
圖2係圖1之塗佈顯影處理部121之概略側視圖。如圖2所示，於 塗佈顯影處理部121分層地設置有顯影處理室21、23及塗佈處理室22、24。於顯影處理室21、23之各者中設置有顯影處理單元129。於塗佈處理室22、24之各者中設置有塗佈處理單元139。
各顯影處理單元129具備保持基板W之旋轉夾頭25及以覆蓋旋轉夾頭25之周圍之方式設置之護罩27。於本實施形態中，於各顯影處理單元129設置有2組旋轉夾頭25及護罩27。各旋轉夾頭25係藉由未圖示之驅動裝置(例如，電動馬達)而旋轉驅動。又，各顯影處理單元129具備用以對由旋轉夾頭25保持之基板W供給顯影液之噴嘴28。於本例中，以分別與複數個旋轉夾頭25相對應之方式設置有複數個噴嘴28，但亦可對複數個旋轉夾頭25使用共用之噴嘴28。
各塗佈處理單元139具備保持基板W之旋轉夾頭35及以覆蓋旋轉夾頭35之周圍之方式設置之護罩37。於本實施形態中，於各塗佈處理單元139設置有2組旋轉夾頭35及護罩37。各旋轉夾頭35係藉由未圖示之驅動裝置(例如，電動馬達)而旋轉驅動。又，各塗佈處理單元139具備用以對由旋轉夾頭35保持之基板W供給處理液之噴嘴38。於本例中，以分別與複數個旋轉夾頭35相對應之方式設置有複數個噴嘴38，但亦可對複數個旋轉夾頭35使用共用之噴嘴38。
於塗佈處理室22、24之塗佈處理單元139中，將包含用於DSA(Directed Self Assembly；誘導自組裝化)技術之自組裝化材料(以下，稱為DSA材料)之處理液塗佈於基板W。藉此，於基板W上形成包含DSA材料之膜(以下，稱為DSA膜)。DSA材料包括包含複數種聚合物之嵌段共聚物。構成嵌段共聚物之複數種聚合物較佳為相互不相溶。
於本實施形態中，使用包含2種聚合物之DSA材料。作為2種聚合物之組合，例如可列舉：聚苯乙烯-聚甲基丙烯酸甲酯(PS-PMMA，polystyrene-polymethyl methacrylate)、聚苯乙烯-聚二甲基矽氧烷(PS- PDMS，polystyrene-polydimethylsiloxane)、聚乙烯-聚二茂鐵基二甲基矽氧烷(PS-PFS，polyethylene-polyferrocenyldimethylsilane)、聚苯乙烯-聚環氧乙烷(PS-PEO，polystyrene-polyethylene oxide)、聚苯乙烯-聚乙烯吡啶(PS-PVP，polystyrene-polyvinylpyridine)、聚乙烯-聚羥基苯乙烯(PS-PHOST，polyethylene-polyhydroxystyrene)、及聚甲基丙烯酸甲酯-聚甲基丙烯酸酯多面體寡聚矽倍半氧烷(PMMA-PMAPOSS，polymethyl methacrylate-polymethyl acrylate polyhedral oligomeric silsesquioxane)等。
於顯影處理室21、23之顯影處理單元129中，對形成有DSA膜之基板W進行顯影處理。具體而言，藉由對形成有DSA膜之基板W供給顯影液，而去除DSA膜之多餘之部分。作為顯影液，例如，可使用甲苯、庚烷、丙酮、丙二醇單甲醚乙酸酯(PGMEA，propylene glycol monomethyl ether acetate)、丙二醇單甲醚(PGME，propylene glycol monomethyl ether)、環己酮、乙酸或四氫呋喃等。關於顯影處理之詳細情況將於下文進行敍述。
如圖1及圖2所示，於塗佈顯影處理部121之一端設置有流體箱部50。於流體箱部50內收納有與向顯影處理單元129及塗佈處理單元139之處理液及顯影液之供給、以及來自顯影處理單元129及塗佈處理單元139之廢液及排氣等相關之導管、套圈、閥、流量計、調節器、泵、溫度調節器等流體相關機器。
(3)熱處理部之構成
圖3係圖1之熱處理部123之概略側視圖。如圖3所示，熱處理部123包括設置於上方之上段熱處理部301及設置於下方之下段熱處理部302。於上段熱處理部301及下段熱處理部302之各者設置有複數個熱處理單元200、複數個曝光處理單元250及複數個冷卻單元CP。
於熱處理單元200中，對DSA膜之形成後之基板W進行使用溶劑 之熱處理(以下，稱為溶劑熱處理)。於曝光處理單元250中，對溶劑熱處理後之基板W進行曝光處理。關於熱處理單元200及曝光處理單元250之詳細情況將於下文進行敍述。於冷卻單元CP中，對DSA膜之形成前之基板W及溶劑熱處理後之基板W進行冷卻處理。
(4)搬送部之構成
圖4係搬送部112、122之模式性側視圖。如圖4所示，搬送部122包括上段搬送室125及下段搬送室126。於上段搬送室125設置有搬送機構127，於下段搬送室126設置有搬送機構128。
在搬送部112與上段搬送室125之間設置有基板載置部PASS1、PASS2，在搬送部112與下段搬送室126之間設置有基板載置部PASS3、PASS4。
於基板載置部PASS1、PASS3載置自裝載區塊11向處理區塊12搬送之基板W。於基板載置部PASS2、PASS4載置自處理區塊12向裝載區塊11搬送之基板W。
搬送機構127、128之各者包括導軌311、312、313、移動構件314、旋轉構件315及機械手H1、H2。導軌311、312係分別以於上下方向上延伸之方式設置。導軌313係以在導軌311與導軌312之間沿水平方向(X方向)延伸之方式設置，且可上下移動地安裝於導軌311、312。移動構件314係可於水平方向(X方向)上移動地安裝於導軌313。
於移動構件314之上表面上可旋轉地設置有旋轉構件315。於旋轉構件315安裝有用以保持基板W之機械手H1及機械手H2。機械手H1、H2係構成為能夠以旋轉構件315為基準進退。
藉由此種構成，搬送機構127、128之各者可使用機械手H1、H2保持基板W，並沿X方向及Z方向移動而搬送基板W。搬送機構127於基板載置部PASS1、PASS2、顯影處理室21(圖2)、塗佈處理室22(圖2)及上段熱處理部301(圖3)之間搬送基板。搬送機構128於基板載置部 PASS3、PASS4、顯影處理室23(圖2)、塗佈處理室24(圖2)及下段熱處理部302(圖3)之間搬送基板。
(5)基板之處理
對基板處理裝置100中之基板W之處理之概要進行說明。
(5-1)第1處理例
圖5係用以對基板處理裝置100中之基板W之第1處理例進行說明之模式性剖面圖。
於第1處理例中，作為基板W被搬入至基板處理裝置100之前之初始狀態，如圖5(a)所示，以覆蓋基板W之上表面之方式形成基底層L1，於基底層L1上形成例如包含光阻劑之導引圖案L2。
於基板處理裝置100中，如圖5(b)所示，於未形成有導引圖案L2之基底層L1上之區域形成包含2種聚合物之DSA膜L3。其次，藉由對基板W上之DSA膜L3進行溶劑熱處理，而產生DSA膜L3之微相分離。其結果，如圖5(c)所示，形成包含一聚合物之圖案P1及包含另一聚合物之圖案P2。於本例中，以沿著導引圖案L2之方式交替地形成線狀之圖案P1及線狀之圖案P2。
其次，藉由對微相分離後之DSA膜L3之整個面進行曝光處理，而將一聚合物與另一聚合物之間之鍵結切斷，從而使圖案P1與圖案P2分離。其次，藉由對基板W上之DSA膜L3進行顯影處理，而如圖5(d)所示般將圖案P2去除。最終，於基板W上殘留圖案P1。
(5-2)第2處理例
圖6係用以對基板處理裝置100中之基板W之第2處理例進行說明之模式性剖面圖。
於第2處理例中，作為基板W被搬入至基板處理裝置100之前之初始狀態，如圖6(a)所示，以使複數個線狀之區域R1隔開間隔而露出之方式於基板W之上表面上形成基底層L1。
於基板處理裝置100中，如圖6(b)所示，以覆蓋區域R1及基底層L1之方式形成包含2種聚合物之DSA膜L3。其次，藉由對基板W上之DSA膜L3進行溶劑熱處理，而產生DSA膜L3之微相分離。其結果，如圖6(c)所示，形成包含一聚合物之圖案P1及包含另一聚合物之圖案P2。於本例中，在各區域R1上形成線狀之圖案P2，以沿著該圖案P2之方式於基底層L1上交替地形成線狀之圖案P1及線狀之圖案P2。
其後，與圖5之例同樣地，對微相分離後之DSA膜L3之整個面進行曝光處理，並對曝光處理後之DSA膜L3進行顯影處理，藉此，如圖6(d)所示般將圖案P2去除。最終，於基板W上殘留圖案P1。
(6)動作
對基板處理裝置100之動作進行說明。首先，於裝載區塊11之載具載置部40(圖1)載置收容有初始狀態(參照圖5(a)及圖6(a))之基板W之載具C。搬送機構115交替地將初始狀態之基板W自載具C搬送至基板載置部PASS1及基板載置部PASS3(圖4)。
載置於基板載置部PASS1之基板W係由搬送機構127(圖4)之機械手H1取出。其次，搬送機構127(圖4)利用機械手H2自上段熱處理部301(圖3)之特定之冷卻單元CP中取出冷卻處理後之基板W，並將保持於機械手H1之基板W搬入至該冷卻單元CP。於此情形時，於冷卻單元CP中，將基板W之溫度調整為適於形成DSA膜L3之溫度。
其次，搬送機構127(圖4)利用機械手H1自塗佈處理室22(圖2)之旋轉夾頭35上取出形成DSA膜L3後之基板W(圖5(b)及圖6(b))，並將保持於機械手H2之冷卻處理後之基板W載置於該旋轉夾頭35上。於塗佈處理室22中，藉由塗佈處理單元139(圖2)於基板W上形成DSA膜L3(參照圖5(b)及圖6(b))。
其次，搬送機構127(圖4)利用機械手H2自上段熱處理部301(圖3)之特定之熱處理單元200中取出溶劑熱處理後之基板W(參照圖5(c)及 圖6(c))，並將保持於機械手H1之形成DSA膜L3之後之基板W搬入至該熱處理單元200。於熱處理單元200中，進行基板W之溶劑熱處理(參照圖5(c)及圖6(c))。
其次，搬送機構127(圖4)利用機械手H1自上段熱處理部301(圖3)之特定之冷卻單元CP中取出冷卻處理後之基板W，並將保持於機械手H2之溶劑熱處理後之基板W搬入至該冷卻單元CP。於此情形時，於冷卻單元CP中，將基板W之溫度調整為適於曝光處理之溫度。
其次，搬送機構127(圖4)利用機械手H2自上段熱處理部301(圖3)之特定之曝光處理單元250中取出曝光處理後之基板W，並將保持於機械手H1之冷卻處理後之基板W搬入至該曝光處理單元250。於曝光處理單元250中，對溶劑熱處理後之基板W進行曝光處理。
其次，搬送機構127(圖4)利用機械手H1自顯影處理室21(圖2)之旋轉夾頭25上取出顯影處理後之基板W(參照圖5(d)及圖6(d))，並將保持於機械手H2之曝光處理後之基板W載置於該旋轉夾頭35上。於顯影處理室21中，藉由顯影處理單元129，對曝光處理後之基板W進行顯影處理(參照圖5(d)及圖6(d))。其後，搬送機構127將保持於機械手H1之顯影處理後之基板W載置於基板載置部PASS2(圖4)。
藉由搬送機構127重複進行上述處理，而於處理區塊12內，對複數片基板W連續地進行特定之處理。
搬送機構128藉由進行與搬送機構127相同之動作，而對基板載置部PASS3、PASS4、顯影處理室23、塗佈處理室24及下段熱處理部302進行基板W之搬入及搬出。於顯影處理室23、塗佈處理室24及下段熱處理部302中，進行與顯影處理室21、塗佈處理室22及上段熱處理部301相同之處理。
如此，於本實施形態中，由搬送機構127搬送之基板W於顯影處理室21、塗佈處理室22及上段熱處理部301中被進行處理，由搬送機 構128搬送之基板W於顯影處理室23、塗佈處理室24及下段熱處理部302中被進行處理。於此情形時，可於上段之處理部(塗佈處理室21、22及上段熱處理部301)及下段之處理部(塗佈處理室23、24及下段熱處理部302)中並行地進行基板W之處理。
(7)熱處理單元
圖7係表示熱處理單元200之構成之模式性剖面圖。如圖7所示，熱處理單元200具備包含周壁211及蓋212之腔室210。於周壁211之內側設置有用以載置基板W之板220。
於周壁211之上端面安裝有密封構件SE。密封構件SE例如包含O型環。蓋212連接於蓋升降機構213。藉由蓋升降機構213使蓋212在上方位置與下方位置之間升降。於將蓋212配置於上方位置之情形時，周壁211之上部開口被敞開。於將蓋212配置於下方位置之情形時，周壁211之上部開口被閉塞。於此情形時，蓋212之下表面密接於密封構件SE，而於腔室210之內部形成氣密之處理空間PS。
於板220之上表面設置有複數個(例如3個)近接球(proximity ball)221。以自板220之上表面隔開固定距離(例如0.1mm)之方式於複數個近接球221上載置基板W。以沿上下方向貫通板220之方式設置有複數個(例如3個)貫通孔222。於複數個貫通孔222中分別插入複數個(例如3個)支撐銷230。於各支撐銷230之前端部設置有圓板狀之密封部230a。板220中，於複數個貫通孔222之上端部設置有分別可收容複數個密封部230a之複數個凹部222a。以包圍各貫通孔222之上部開口之方式，於各凹部222a之底面上安裝有密封構件281。密封構件281例如包含O型環。
複數個支撐銷230與配置於板220之下方之支撐銷升降機構231連接。支撐銷升降機構231例如包含氣缸。藉由支撐銷升降機構231，使複數個支撐銷230在上方位置與下方位置之間一體地升降。於將支撐 銷230配置於上方位置之情形時，於支撐銷230之密封部230a上支撐基板W。於將支撐銷230配置於下方位置之情形時，支撐銷230之密封部230a之下表面與密封構件281密接。藉此，將貫通孔222之上端部氣密地密封。
於板220內設置有調溫部240。調溫部240例如為加熱器。藉由調溫部240調整板220之溫度。藉此，進行載置於板220上之基板W之熱處理。
以包圍板220之周圍之方式於腔室210之周壁211形成有排氣槽241。於排氣槽241設置有複數個迷宮環(labyrinth ring)242。複數個迷宮環242係以使排氣槽241內之壓力(排氣壓)變得大致均勻之方式構成。以連通於排氣槽241之下端部之方式於周壁211形成有排氣孔243。排氣孔243經由回收管線244而與排放槽(drain tank)245連接。於回收管線244介插有泵PP。藉由使泵PP進行動作，而將處理空間PS之氣氛及溶劑通過回收管線244引導至排放槽245。藉此，使處理空間PS減壓。
於腔室210之蓋212形成有用以將溶劑導入至處理空間PS之導入孔212a。導入孔212a之一端位於蓋212之下表面之大致中央。於導入孔212a之另一端連接有供給管214之一端。供給管214之另一端分支成複數個(於本例中為3個)供給管215及1個供給管216。複數個供給管215分別連接於複數個(於本例中為3個)溶劑供給源SS。複數個溶劑供給源SS將種類互不相同之溶劑以汽化後之狀態供給。供給管216連接於氣體供給源GS。氣體供給源GS供給氮氣等惰性氣體。於各供給管215介插有閥V2。於供給管216介插有閥V3。
複數個閥V2分別對應於複數個溶劑供給源SS。藉由選擇性地打開複數個閥V2中之1個或複數個閥V2，而自與該閥V2相對應之溶劑供給源SS將經汽化之溶劑通過供給管215、214及蓋212之導入孔212a而 導入至處理空間PS。藉此，可將複數種溶劑中之所選擇之1種溶劑供給至基板W。又，可將複數種溶劑中之所選擇之2種以上之溶劑混合而供給至基板W。
供給至基板W之溶劑較佳為相對於DSA膜L3(圖5(c)及圖6(c))為良溶劑。例如，可使用甲苯、庚烷、丙酮、丙二醇單甲醚乙酸酯(PGMEA)、丙二醇單甲醚(PGME)、環己酮、二硫化碳或四氫呋喃等作為溶劑。於此情形時，於使用各種DSA材料之情形時，可使微相分離適當地產生。
藉由打開閥V3，而自氣體供給源GS將惰性氣體通過供給管216、214及蓋212之導入孔212a導入至處理空間PS。藉由打開複數個閥V2中之1個或複數個閥V2並且打開閥V3，而將所選擇之1種或複數種溶劑與惰性氣體混合並導入至處理空間PS。藉此，可調整供給至基板W之溶劑之濃度(混合比)。又，亦可藉由關閉所有閥V2並且打開閥V3，而僅將惰性氣體導入至處理空間PS。
對熱處理單元200中之溶劑熱處理進行說明。熱處理單元200之各構成要素之動作係由圖1之控制部114控制。
首先，藉由蓋升降機構213將蓋212配置於上方位置，並且藉由支撐銷升降機構231將複數個支撐銷230配置於上方位置。於該狀態下，藉由搬送機構127或搬送機構128將基板W載置於複數個支撐銷230上。該基板W包含藉由塗佈處理單元139(圖2)而形成之DSA膜L3(圖5及圖6)。
其次，藉由支撐銷升降機構231使複數個支撐銷230下降至下方位置。藉此，將基板W載置於板220上(近接球221上)。又，藉由蓋升降機構213使蓋212下降至下方位置。
於該狀態下，藉由調溫部240調整板220之溫度，進行基板W之熱處理。於此情形時，基板W之溫度係於構成DSA材料之高分子鏈之熱 分解溫度以下、例如常溫以上且250℃以下之範圍內進行調整。又，打開複數個閥V2及閥V3中之至少1個閥V2。藉此，自對應之溶劑供給源SS將經汽化之溶劑通過供給管215、214及蓋212之導入孔212a導入至處理空間PS。於此情形時，根據DSA膜L3中所使用之DSA材料之種類或應形成之圖案之形狀等，選擇性地將複數種溶劑中之1種或複數種溶劑供給至基板W。
又，藉由驅動泵PP，使處理空間PS排氣而減壓。藉此，形成自蓋212之導入孔212a朝向排氣槽241之溶劑之流動，而對基板W上之DSA膜L3之整體供給溶劑。以此方式，對基板W上之DSA膜L3進行溶劑熱處理。
於本實施形態中，如上所述，根據DSA膜L3中所使用之DSA材料之種類或應形成之圖案之形狀等，選擇性地將複數種溶劑中之1種或複數種溶劑供給至基板W。藉此，可使DSA材料之微相分離更適當地產生。又，於處理空間PS經減壓之狀態下對基板W上之DSA膜L3供給溶劑。藉此，可減少溶劑之使用量。又，可均勻地維持處理空間PS內之溶劑之濃度，從而可對基板W上之DSA膜L3之整個面均勻地供給溶劑。又，可確實地防止溶劑漏出至腔室210之外部。
經過特定時間後，關閉所有閥V2，並打開閥V3。藉此，將處理空間PS之溶劑置換為惰性氣體。繼而，停止泵PP之動作，使處理空間PS恢復至常壓。接著，關閉閥V3，並且藉由蓋升降機構213使蓋212上升至上方位置。又，藉由支撐銷升降機構231使複數個支撐銷230上升至上方位置，而使基板W離開板220。其後，藉由搬送機構127或搬送機構128接收複數個支撐銷230上之基板W，並將其自熱處理單元200搬出。
(8)曝光處理單元
圖8係表示曝光處理單元250之構成之模式性剖面圖。如圖8所 示，曝光處理單元250具備殼體251。於殼體251之側部設置有用以進行基板W之搬入及搬出之搬入搬出口251a。於搬入搬出口251a之內側設置有擋板252。擋板252藉由擋板驅動裝置252a而升降。藉由擋板252而使搬入搬出口251a閉塞或敞開。
於殼體251之底面上設置有複數個支撐銷253。於複數個支撐銷253上載置基板W。於殼體251內之上部配置有複數個光出射部254。複數個光出射部254係分別以沿一方向延伸之方式設置，且相互並排地配置。於圖8中，僅表示有1個光出射部254。
對曝光處理單元250之動作進行說明。曝光處理單元250之各構成要素之動作由圖1之控制部114控制。
首先，藉由擋板驅動裝置252a使擋板252上升，而使搬入搬出口251a敞開。於該狀態下，藉由搬送機構127或搬送機構128將基板W載置於支撐銷253上。該基板W包含利用熱處理單元200(圖7)進行溶劑熱處理後且利用冷卻單元CP進行冷卻處理後之經相分離之DSA膜L3。
其次，藉由擋板驅動機構252a使擋板252下降，而使搬入搬出口251a閉塞。繼而，自未圖示之氣體供給口向殼體251內導入惰性氣體(例如，氮氣或氬氣等)。藉此，調整並維持殼體251內之氧濃度。於該狀態下，藉由複數個光出射部254對載置於支撐銷253上之基板W上之DSA膜L3之整體照射光。藉此，對基板W上之DSA膜L3進行曝光處理。
經過特定時間後，停止利用複數個光出射部254進行之光之照射。繼而，藉由擋板驅動裝置252a使擋板252上升，而使搬入搬出口251a敞開。其後，藉由搬送機構127或搬送機構128接收支撐銷253上之基板W，並將其自曝光處理單元250搬出。
(9)曝光處理單元之另一例
圖9係表示曝光處理單元250之另一例之模式性剖面圖。針對圖9 之曝光處理單元250，說明與圖8之例不同之方面。
圖9之曝光處理單元250進而具備擋板255及擋板驅動裝置256。擋板255係於較複數個光出射部254低之位置上大致水平地設置。藉由擋板驅動裝置256使擋板255沿水平方向移動。
於本例中，複數個光出射部254連續地出射光。於在支撐銷253上載置有基板W之狀態下，使擋板255沿水平方向移動，藉此，切換至來自光出射部254之光由擋板255遮斷之狀態、或來自光出射部254之光照射至基板W之狀態。藉此，調整對於基板W上之DSA膜L3之曝光處理之時間。
再者，於圖8及圖9之例中，於複數個支撐銷253上載置基板W，但亦可於曝光處理單元250設置冷卻板，且於該冷卻板上載置基板W。
(10)效果
於本實施形態之基板處理裝置100中，藉由塗佈處理單元139於基板W上形成DSA膜L3之後，藉由熱處理單元200一面對基板W上之DSA膜L3供給溶劑一面進行熱處理。於此情形時，可藉由溶劑使DSA膜L3膨潤，從而可促進DSA材料之微相分離。藉此，於使用各種DSA材料之情形時，可使微相分離適當地產生。其結果，可於基板W上精度良好地形成微細之圖案。
(11)其他實施形態
(11-1)
於上述實施形態中，顯影處理單元129係以藉由對基板W上之DSA膜L3供給顯影液而進行顯影處理之方式構成，但並不限定於此，顯影處理單元129亦可以藉由對基板W上之DSA膜L3進行電漿蝕刻等乾式蝕刻而進行顯影處理之方式構成。
具體而言，藉由在顯影處理單元129中對微相分離後之DSA膜I3 進行乾式蝕刻，而自DSA膜L3去除多餘之聚合物(圖5及圖6之圖案P2)。於此情形時，可不對微相分離後之DSA膜L3進行曝光處理而進行顯影處理。藉此，可削減處理步驟數，從而提高處理量。又，亦可不設置曝光處理單元250，故而可實現基板處理裝置100之小型化。
(11-2)
於上述實施形態中，基板處理裝置100包括曝光處理單元250及顯影處理單元129，但亦可將曝光處理單元250及顯影處理單元129中之至少一者作為基板處理裝置100之外部裝置而設置。
(11-3)
於上述實施形態中，在熱處理單元200中，選擇性地將複數種溶劑中之1種或複數種溶劑供給至基板W上之DSA膜L3，但只要可使DSA膜L3之微相分離適當地產生，則亦可僅使用預先決定之1種溶劑。
(12)技術方案之各構成要素與實施形態之各要素之對應
以下，對技術方案之各構成要素與實施形態之各要素之對應之例進行說明，但本發明並不限定於下述例。
於上述實施形態中，基板處理裝置100為基板處理裝置之例，塗佈處理單元139為處理膜形成單元之例，熱處理單元200為熱處理單元之例，板220為熱處理板之例，腔室210為罩部之例，導入孔212a為溶劑供給部之例，泵PP為減壓部之例，曝光處理單元250為曝光處理單元之例，顯影處理單元129為第1及第2顯影處理單元之例。
亦可使用具有技術方案中所記載之構成或功能之其他各種要素作為技術方案之各構成要素。
L1‧‧‧基底層
L2‧‧‧導引圖案
L3‧‧‧DSA膜
P1‧‧‧圖案
P2‧‧‧圖案
W‧‧‧基板

Claims (14)

  1. 一種基板處理裝置，其包括：處理膜形成單元，其以於基板上形成包含誘導自組裝化材料之處理膜之方式構成；及熱處理單元，其以一面對藉由上述處理膜形成單元而形成於基板上之處理膜供給溶劑一面進行熱處理之方式構成。
  2. 如請求項1之基板處理裝置，其中上述熱處理單元包含：熱處理板，其以供載置形成有上述處理膜之基板，且調整所載置之基板之溫度之方式構成；罩部，其以包圍上述熱處理板之上方之空間之方式構成；及溶劑供給部，其以向上述罩部內供給經汽化之溶劑之方式構成。
  3. 如請求項2之基板處理裝置，其中上述溶劑供給部係以將甲苯、庚烷、丙酮、丙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇單甲醚、環己酮、二硫化碳及四氫呋喃中之1種或複數種作為溶劑而供給之方式構成。
  4. 如請求項2或3之基板處理裝置，其中上述溶劑供給部係構成為可選擇性地供給複數種溶劑中之任一種。
  5. 如請求項2或3之基板處理裝置，其中上述溶劑供給部係構成為可將複數種溶劑混合而供給。
  6. 如請求項2或3之基板處理裝置，其中上述熱處理單元進而包含對上述罩部內進行減壓之減壓部。
  7. 如請求項1至3中任一項之基板處理裝置，其進而包括：曝光處理單元，其以對利用上述熱處理單元進行熱處理後之處理膜進行曝光處理之方式構成；及 第1顯影處理單元，其以藉由對利用上述曝光處理單元進行曝光處理後之處理膜供給顯影液而進行顯影處理之方式構成。
  8. 如請求項1至3中任一項之基板處理裝置，其進而包括第2顯影處理單元，該第2顯影處理單元係以藉由乾式蝕刻對利用上述熱處理單元進行熱處理後之處理膜進行顯影處理之方式構成。
  9. 一種基板處理方法，其包括如下步驟：於處理膜形成單元中，在基板上形成包含誘導自組裝化材料之處理膜；以及於熱處理單元中，一面對藉由上述處理膜形成單元而形成於基板上之處理膜供給溶劑一面進行熱處理。
  10. 如請求項9之基板處理方法，其中進行上述熱處理之步驟包括將甲苯、庚烷、丙酮、丙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇單甲醚、環己酮、二硫化碳及四氫呋喃中之1種或複數種作為溶劑而供給至形成於基板上之處理膜之步驟。
  11. 如請求項9或10之基板處理方法，其中進行上述熱處理之步驟包括選擇性地將複數種溶劑中之任一種供給至形成於基板上之處理膜之步驟。
  12. 如請求項9或10之基板處理方法，其中進行上述熱處理之步驟包括將複數種溶劑混合而供給至形成於基板上之處理膜之步驟。
  13. 如請求項9或10之基板處理方法，其進而包括如下步驟：於曝光處理單元中，對利用上述熱處理單元進行熱處理後之處理膜進行曝光處理；以及於第1顯影處理單元中，藉由對利用上述曝光處理單元進行曝光處理後之處理膜供給顯影液而進行顯影處理。
  14. 如請求項9或10之基板處理方法，其進而包括於第2顯影處理單元中，藉由乾式蝕刻對利用上述熱處理單元進行熱處理後之處理膜進行顯影處理之步驟。
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