CN105097612A - 热处理装置和热处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供能够对在升温的过程产生翘曲的基板均匀且迅速地进行加热的热处理装置和热处理方法。在热处理装置(1)中，被调节至加热温度的加热板(2)用于载置在升温的过程中产生翘曲且之后恢复到平坦的基板(W)，支承构件(3)自基板(W)的下表面侧支承基板(W)并利用升降机构(31、32)在上方侧的交接位置与加热板(2)的下方侧的位置之间升降。控制部(4)进行控制，以便在使基板(W)自交接位置下降的期间内，在加热板(2)的上方侧，利用来自该加热板(2)的热量使基板(W)升温到产生翘曲的温度，接着，在经过基板(W)恢复到平坦的恢复时间之后，将该基板(W)载置于加热板(2)。

Description

热处理装置和热处理方法

技术领域

本发明涉及一种用于对基板进行加热的热处理装置和热处理方法。

背景技术

在对利用光刻法的器件的制造工艺中，使用用于对涂敷有抗蚀液的基板、曝光后的基板等进行加热的热处理装置。在该热处理装置中，具有一种通过将基板载置于已被调节至加热温度的加热板来对基板进行加热的热处理装置。

另一方面，在器件的制造过程中使用的基板的种类是多种多样的，也有时对这样的基板进行加热处理：该基板由热传导率小于在半导体器件的制造过程中通常使用的硅基板(大约160W/(m·℃))的热传导率的基板材料(例如，钽酸锂(LiTaO₃)：大约4.6W/(m·℃)～8.8W/(m·℃)、砷化镓(GaAs)：大约55W/(m·℃)、铌酸锂(LiNbO₃)：大约38W/(m·℃)等)构成。

然而，在将基板载置于加热板并对基板进行加热的情况下，难以对热传导率较小的基板的整个面均匀地进行加热。因此，会在基板面内产生温度不均，由于温度不同的区域的膨胀率不同，因此，会使基板变形而产生翘曲，从而更难以进行均匀的加热。另外，当基板在加热板上产生变形时，还会使基板和加热板相接触而导致产生裂纹。尤其是，随着基板的大型化、薄型化的发展，在对基板进行加热时所产生的翘曲问题变得越发严重。并且，如在专利文献1所记载的那样，在所述基板中，存在一种具有热膨胀率因方位的不同而不同的结晶构造的基板。在这种基板暴露于热变化时，在基板的内部产生的应力应变的影响下，还有可能使基板产生裂纹。

现在，在专利文献2中记载有一种基板热处理装置，在该基板热处理装置中，为了使在旋转的半导体晶圆上涂敷二氧化硅系覆膜形成用涂敷液而形成的SOG(SpinOnGlass：旋涂玻璃)膜致密化，通过使支承基板的升降销依次下降而使距热板的上表面的高度发生变化，从而使基板的热处理的温度阶段性上升。然而，在专利文献2中，没有记载以下技术：在将基板载置在热板上并对基板进行加热时，抑制翘曲的影响而进行均匀的加热。

专利文献1：日本特开2008－301066号公报(第0004段)

专利文献2：日本特开平11－97324号公报(第0025段～第0026段、图1)

发明内容

发明要解决的问题

本发明是考虑到这样的情况而做出的，其目的在于，提供能够对在升温的过程中产生翘曲的基板均匀且迅速地进行加热的热处理装置和热处理方法。

用于解决问题的方案

本发明提供一种热处理装置，其用于对基板进行加热，其特征在于，该热处理装置包括：加热板，其用于载置在升温的过程中产生翘曲且之后恢复到平坦的基板，并被调节至用于对基板进行加热的加热温度；支承构件，其以能够相对于所述加热板突出或没入的方式设置，用于自基板的下表面侧支承基板；升降机构，其用于使所述支承构件在交接位置与上述加热板的下方侧的位置之间升降，该交接位置设于该加热板的上方侧，在该该交接位置相对于所述支承构件进行基板的交接；以及控制部，其使所述升降机构工作而进行所述支承构件的位置控制，以便在使基板自所述交接位置下降的期间内，在所述加热板的上方侧，利用来自该加热板的热量使基板升温到产生翘曲的温度，接着，在经过使基板恢复到平坦的恢复时间之后，将该基板载置于加热板。

所述热处理装置也可以具有以下的技术特征。

(a)所述控制部对所述升降机构进行控制，以便使所述支承构件在使基板升温到产生所述翘曲的温度以上的温度的第1高度位置处停止下降，作为处理对象的基板产生翘曲，在经过所述恢复时间之后，再次使所述支承构件下降。所述第1高度位置被设定在距加热板的距离大于在该第1高度位置处基板所产生的翘曲的在高度方向上的最大变形高度的位置。并且，所述控制部控制所述升降机构，以便在比所述第1高度位置靠上方侧的第2高度位置处使所述支承构件停止下降，在对作为处理对象的基板进行预备加热之后，再次使所述支承构件下降。

(b)所述控制部根据按照基板的种类而预先取得的、基板产生翘曲的温度与所述恢复时间之间的对应关系来推定作为处理对象的基板的经过所述恢复时间的时刻。另外，所述控制部根据按照基板的种类而预先取得的、自被调节至所述加热温度的加热板起到基板为止的距离与该基板的温度的经时变化之间的关系来推定作为处理对象的基板的温度，将所推定出的作为处理对象的基板的温度用于使所述支承构件下降时的位置控制。

(c)所述控制部根据加热时序来决定使所述支承构件升降的位置和时刻，该加热时序以这样的方式设定为：使从在所述交接位置处将基板交接到支承构件起到在将基板载置于所述加热板的载置面之后使基板自该载置面上升为止的这段期间内的基板的温度的时间积分值成为预先设定的值。所述基板的温度的时间积分值是根据按照基板的种类而预先取得的、自所述加热板起到基板为止的距离与该基板的平均的升温速度之间的关系求出的。

(d)所述基板由从包括钽酸锂、砷化镓、铌酸锂在内的基板材料组中选择的基板材料构成。另外，所述基板由热传导率为55W/(m·℃)以下的基板材料构成。

发明的效果

在本发明中，在加热板的上方侧对由支承构件支承的基板进行加热，使基板升温到产生翘曲的温度，然后，在经过产生了翘曲的基板恢复到平坦的恢复时间之后，将该基板载置于加热板，因此，能够对平坦的基板进行均匀且迅速的加热。

附图说明

图1是本发明的实施方式的热处理组件的分解立体图。

图2是表示所述热处理组件的电气结构的框图。

图3是表示评价基板的加热温度与翘曲量的经时变化之间的关系的说明图。

图4是表示其他种类的评价基板的加热温度与翘曲量的经时变化之间的关系的说明图。

图5是表示翘曲数据的构成例的说明图。

图6是表示距加热板的间隙高度与基板的升温特性之间的关系的说明图。

图7是表示基板的加热时序的制作例的说明图。

图8是表示以往的加热时序的说明图。

图9是表示本例子的加热时序中的热历程的计算方法的说明图。

图10是制作所述加热时序的动作的流程图。

图11是所述热处理组件的第1动作说明图。

图12是所述热处理组件的第2动作说明图。

图13是所述热处理组件的第3动作说明图。

图14是所述热处理组件的第4动作说明图。

图15是表示被所述热处理组件处理的基板的状态的示意图。

具体实施方式

作为本发明的实施方式，举出在对钽酸锂的薄基板(以下，称作“基板W”)进行处理时的例子而进行说明。图1、图2示出了用于对基板W进行加热的热处理组件(热处理装置)1的结构。例如，热处理组件1搭载在涂敷显影装置上，该涂敷显影装置用于在基板W上涂敷抗蚀液而形成抗蚀膜并使曝光后的抗蚀膜显影。

如图1的分解立体图所示，本例子的热处理组件1包括：加热板2，其设于基座部11的上表面，用于载置作为处理对象的基板W；以及支承销3，其用于将基板W载置于该加热板2。

加热板2为在例如SiC、AlN等陶瓷制的圆板形状的热板内埋入有电阻发热体21的构造，该电阻发热体21与供电部23相连接(图2)。另外，在加热板2的上表面上设有多个间隙销22，该多个间隙销22用于在距该上表面0.2mm的上方的高度位置处自基板W的背面支承基板W。

间隙销22由例如直径3mm的陶瓷制的圆柱状的构件构成，在基板W的中央位置设有1个间隙销22，以包围该中央位置的方式沿着加热板2的周向互相空开间隔地设有3个间隙销22。这些间隙销22的上表面相当于该加热板2的用于载置基板W的载置面，在这些间隙销22的上表面上载置例如直径200mm的基板W。

支承销3为在不锈钢等金属制的棒状构件的上部设有SiC等陶瓷制的顶部(日文：チップ)的构造，并整体上构成为直径1mm的棒状构件。在本例子的热处理组件1中，在加热板2的周向上互相空开间隔地配置有3根支承销(支承构件)3，各支承销3以沿上下方向贯穿加热板2的方式设置。在加热板2上设有供这些支承销3贯穿的例如直径3mm的贯穿口25。

如图2示意性表示那样，这些支承销3的下端部与共用的升降构件31相连接，该升降构件31与配置于基座部11的侧方的升降马达32相连接。通过利用升降马达32来使升降构件31升降，能够使3根支承销3的上端的高度位置相一致并使这些支承销3相对于加热板2的上表面突出或没入。基板W在背面侧被这些3根支承销3的顶端部支承。升降马达32收纳在被配置于例如基座部11的侧方的箱17内。

在使所述升降构件31升降时，支承销3的顶端部在交接位置与加热板2的下方侧的位置之间移动，该交接位置设于加热板2的上方侧，在该交接位置与外部的基板输送机构(例如设有热处理组件1的涂敷显影装置的基板输送机构)之间交接基板W。在本例子中，交接位置设置在例如距加热板2的上表面16.5mm的上方侧位置。

另外，升降马达32能够使支承销3的顶端部在所述交接位置与加热板2的下方侧的位置之间的任意的位置处停止。其结果，支承着基板W的支承销3能够自由地调节从加热板2的上表面到基板W的距离。

升降构件31、升降马达32相当于支承销3的升降机构。

此处，当在加热板2上设有间隙销22、支承销3以及贯穿口25时，加热板2的上表面的构造变得不均匀，这会成为阻碍对基板W进行面内均匀的加热的主要原因。关于这点，在本例子中，通过使间隙销22、支承销3、贯穿口25较小(间隙销22为直径3mm，支承销3为直径1mm，贯穿口25为直径3mm)，从而抑制了在对基板W进行加热时的面内均匀性的降低。

另外，如图1所示，在加热板2的上表面上的用于载置基板W的载置区域的周围，以沿基板W的周向空开间隔的方式设有多个用于防止基板W的错位的圆板形状的基板引导件24。此外，在图1和图2以外的图中，省略了基板引导件24的描绘。

在以上说明的加热板2的周围设有自侧方包围基板W的加热空间的筒状壁部12。如图1所示，筒状壁部12由例如金属制的扁平的圆筒形状的构件构成，并以自侧方包围被支承销3支承的状态下的基板W、被载置在加热板2上的基板W的方式配置。

如图2所示，筒状壁部12的下端部与升降构件121相连接，该升降构件121与配置于基座部11的侧方的升降马达122相连接。并且，通过利用升降马达122使升降构件121升降，从而使筒状壁部12经由设于基座部11的上表面的环状的开口部111(参照图1)在基座部11的下方侧的位置与将支承销3、加热板2上的基板W包围的位置之间进行升降(参照图11～图14)。

此外，在本例子中，如上所述，用于使支承销3升降的升降马达32、用于使筒状壁部12升降的升降马达122均收纳在共用的箱17内(图1)，但为了便于说明，在图2中，将这些升降马达32、升降马达122描绘在了彼此分开的位置。

在使筒状壁部12上升时，筒状壁部12的上端部到达比支承销3的交接位置靠上方侧的位置，从而成为将基板W的整个移动区域包围的状态，该基板W被支承销3支承，在交接位置与加热板2的载置面之间输送。

并且，如图1、图2所示，在上升到将基板W的移动区域包围的位置的筒状壁部12的上方侧，以将筒状壁部12的上表面侧的开口封堵的方式设有盖部13。盖部13由例如金属制的圆板形状的构件构成，盖部13的上表面与用于对由筒状壁部12、盖部13、基座部11围成的处理空间内进行排气的排气管16相连接。排气管16的末端部与未图示的排气机构相连接，从而能够对所述处理空间内进行排气并对基板W进行加热。

如图1所示，盖部13的隔着中心部相对的两处的端部被以沿着基座部11的长度方向延伸的方式配置的两根横梁部15保持。各横梁部15支承于以自基座部11的上表面朝向上方侧延伸的方式配置的两根支柱部14，由此，将盖部13以其下表面与加热板2相对的状态配置于该加热板2的上方侧。

此外，在图1以外的图中，省略了排气管16、横梁部15以及支柱部14的描绘。

具有以上说明的结构的基座部11、箱17、筒状壁部12、盖部13等均收纳在未图示的壳体内，并例如与涂敷显影装置的抗蚀液涂敷组件、显影组件的设置区域相邻地配置。

并且，如图2所示，热处理组件1与控制部4相连接。控制部4由具有CPU41和存储器(存储部)42的计算机构成，在存储器42内存储有编入了与热处理组件1的作用、即与如下一系列控制有关的步骤(命令)组的程序：将被输送至热处理组件1而交接到支承销3上的基板W载置在加热板2上并对其进行加热，之后，再次使支承销3上升而将基板W输送至交接位置，并将处理后的基板W输出。该程序被存储在例如硬盘、光盘、磁光盘、存储卡等存储介质内，并从存储介质安装到计算机中。

例如热处理组件1的控制部与用于对搭载有该热处理组件1的涂敷显影装置进行控制的控制计算机共用化。

并且，如图2所示，针对热处理组件1设有由触摸面板式的显示器等构成的界面部5，该界面部5用于自操作者接收后述的基板信息、处理条件的输入或者发出错误报告。

并且，本例子的热处理组件1具有抑制由在基板W的升温过程中产生的翘曲引起的加热不均而对基板W的整个面均匀地进行加热的功能。

以下，参照图2～图8说明该功能的详细内容。

对于在对基板W进行加热时产生的翘曲现象，发明人以使加热温度、基板W的厚度等种种变化的方式进行了研究。其结果，发现了以下新情况：(1)存在使基板W产生翘曲的加热温度和不使基板W产生翘曲的加热温度，(2)即使在通过使基板W产生翘曲的加热温度来对基板W进行加热的情况下，随着时间的经过，也能够消除翘曲而恢复到平坦的基板W。

此外，在以下说明的图3、图4中，将钽酸锂的薄基板作为评价基板。

图3的(a)～图3的(c)、图4的(a)～图4的(c)所示的预备实验的结果示出了：在将评价基板载置在已被设定为规定的加热温度的加热板2上之后的、评价基板的上表面的检测高度的经时变化。图3的(a)～图3的(c)示出了以使加热板2的温度种种变化的方式对没有涂敷抗蚀膜等的、厚度200μm的评价基板进行加热的结果，图4的(a)～图4的(c)示出了同样地对厚度400μm的评价基板进行加热的结果。

利用激光位移计检测已设定在评价基板的上表面侧的自周缘向中心偏移2mm的位置处的检测位置的高度作为高度位置。各图的横轴表示经过时间(秒)，纵轴表示检测高度(mm)。

根据图3的(a)～图3的(c)所示的厚度200μm的评价基板的实验结果，在加热板2的设定温度为50℃的情况下，基本上没有检测到评价基板的翘曲(图3的(a))。

另一方面，当将加热板2的设定温度提高到60℃时，如图3的(b)所示，产生了最大为大约1.0mm的翘曲。在该情况下继续进行加热，结果，翘曲逐渐变小，自检测出翘曲起经过大约10秒后，评价基板恢复到大致平坦的状态。

并且，如图3的(c)所示，当使加热板2的设定温度为110℃的情况下，与设定温度为60℃的情况相比，翘曲的最大值(大约1.7mm)、评价基板自开始翘曲起到恢复平坦为止的时间(大约40秒)均变大。

如上所述那样确认了如下情况：即使是厚度相同的评价基板，若加热板2的设定温度不同，则存在产生翘曲的情况和不产生翘曲的情况(以下，将产生翘曲的温度称作“开始翘曲温度”)，另外，即使在产生翘曲的情况下，翘曲的最大值(以下，称作“翘曲量”)、自开始翘曲起到恢复平坦为止的时间(以下，称作“恢复时间”)也不同。

接着，在使评价基板的厚度为400μm的情况下，即使使加热板2的设定温度为80℃，也基本上没有检测到翘曲(图4的(a))。

另一方面，当将加热板2的设定温度提高到90℃时，如图4的(b)所示，检测到评价基板的翘曲，由此可知，在以每10℃为单位使加热板2的设定温度变化时(以下，在本实施方式中均相同)的开始翘曲温度是90℃。另外，此时的翘曲量为大约0.7mm，其恢复时间为大约30秒。并且，当使加热板2的设定温度为110℃时，如图4的(c)所示翘曲量为大约0.9mm，恢复时间为大约46秒。

由此，确认了：若评价基板的厚度(基板W的种类)不同，则开始翘曲温度会发生变化。另外，确认了：即使加热板2的设定温度相同，若基板W的厚度不同，则翘曲量、恢复时间的值也不同。

如以上确认那样，产生了翘曲的基板W在经过恢复时间之后恢复平坦。因此，若预先使基板W产生翘曲并在经过该恢复时间之后将基板W载置在加热板2上，则能够对平坦的基板W进行均匀的加热。

关于这点，在加热板2的上方侧由支承销3支承的基板W受到来自加热板2的辐射热等影响而温度上升。因此，在本实施方式的热处理组件1中，通过对支承销3支承基板W的高度位置适当地进行调节，能够使基板W在被支承销3支承的状态下产生翘曲。并且，通过在经过恢复时间之后将基板W载置于加热板2，还能够在加热板2上对恢复到平坦的基板W进行加热。

关于这些功能，如图2所示，在热处理组件1中，预先以基板W的种类(例如厚度尺寸、有无抗蚀膜等涂敷膜、涂敷膜的厚度尺寸、基板材料)为参数，存储有翘曲数据431，该翘曲数据431是与同加热板2的设定温度(在将基板W载置在加热板2上的情况下，被视为经过充分的时间之后基板W的加热温度)相对应的翘曲量、恢复时间有关的信息。

例如，如图5的(a)、(b)所示，翘曲数据431被存储为使翘曲量以及恢复时间与基板W的加热温度相对应而得到的表格(在图5中，示出了与所述评价基板有关的翘曲数据431)。根据图5所示的例子，在由低到高的温度顺序观察基板W的加热温度时，翘曲量不为零的温度相当于该基板W的开始翘曲温度。

此外，在翘曲数据431中设定的恢复时间也可以是相对于实际测量的恢复时间(参照图3的(b)、(c)和图4的(b)、(c))具有余量的值(例如为比测量结果多10％的值、使恢复时间一律增加5秒而得到的值等)。

并且，如图2所示，在热处理组件1的存储器43内，存储有与在使基板W被支承销3支承的高度位置发生种种变化时的、自加热板2的上表面起到基板W的下表面为止的距离(以下，称作“间隙高度”)相对应且以室温(23℃)为基准的基板W的温度的经时变化(升温特性数据432)。

这些升温特性数据432以基板W的种类和加热板2的设定温度为参数而存储有多组。图6是将在使加热板2的设定温度为110℃时的、厚度200μm的基板W的升温特性数据432按照每个间隙高度进行描绘而示出的升温曲线(例如以每1.0mm为单位的间隙高度来制作升温曲线，在图6中，示出了升温曲线中的一部分)。对于在基板W的温度上升的期间内的升温曲线的斜率(升温速度)，随着间隙高度变大，该斜率逐渐变小。即，间隙高度越大，对基板W进行加热时越花费时间。

另外，间隙高度越大，由支承销3支承的基板W的到达温度越低。因而，即使将基板W配置于该到达温度低于开始翘曲温度的间隙高度位置，该基板W也不会产生翘曲。因此，之后，当将基板W载置于加热板2时，基板W在加热板2上会产生翘曲。

在本实施方式的热处理组件1中，根据这些翘曲数据431、升温特性数据432，以满足使基板W在被载置在加热板2上之前产生翘曲且经过恢复时间这样的条件的方式，制作一边使由支承销3支承的基板W依次下降一边对该基板W进行加热的时序。

以下，说明制作该加热时序的方法。此外，在以下的说明中，由支承销3支承的基板W的升降动作与基板W的升温速度相比能够足够快进行。

如上所述，在本例子的热处理组件1中，使在交接位置处支承于支承销3的基板W下降到某一间隙高度位置并使其产生翘曲。然而，即使这样不直接将基板W载置在加热板2上、而是在比加热板2靠上方的位置开始对基板W进行加热的情况下，有时也会随着急剧的温度变化而使基板W产生裂纹等。

因此，在本例子的热处理组件1中，在将基板W移动到会产生翘曲的间隙高度位置(第1高度位置)之前，在比该位置靠上方侧的位置(第2高度位置)处对基板W进行预备加热。在该预备加热中，基板W既可以产生翘曲，也可以不产生翘曲。

如上所述，在热处理组件1中，在进行预备加热的阶段(以下，称作“第1阶段”)、使基板W产生翘曲的阶段(以下，称作“第2阶段”)、将基板W载置于加热板2的阶段(以下，称作“第3阶段”)这3种阶段的间隙高度位置处对基板W进行加热。

将本例子中的预备加热的温度设定为例如60℃。并且，所述加热阶段数数据422(3个阶段)和预备加热温度数据421(60℃)被预先存储在控制部4的存储器42内(图2)。

图7示出了在用于将厚度200μm的基板W载置在已被设定为110℃的加热板2上的加热时序中的、基板W的温度的经时变化的例子。

在图7所示的例子中，将在交接位置(间隙高度16.5mm)被交接到支承销3的室温的基板W在第1阶段中输送到规定的间隙高度位置并使基板W升温到预备加热温度(60℃，根据图5的(a)，也是开始翘曲温度)。然后，将基板W进一步输送到下方侧的间隙高度位置，使基板W在第2阶段中升温到开始翘曲温度以上的温度(80℃)。在该第2阶段中，等待经过产生了翘曲的基板W的恢复时间，之后，在第3阶段中，将基板W载置在加热板2上并将基板W加热到110℃。

另一方面，参照图6所示的升温曲线，基板W的到达温度为预备加热温度(60℃)、产生翘曲的温度(开始翘曲温度(60℃)以上的温度)的间隙高度位置的组合有许多。因此，在进行预备加热的位置、使基板W产生翘曲的位置、以及加热板2上的各个位置时的基板W的加热时间(图7所示的加热时间A、B、C(秒))也能够取各种值。

因此，本例子的热处理组件1根据以下说明的方针来决定各阶段中的间隙高度位置、加热时间。

图8示出了:在基板W在交接位置被交接到支承销3之后将该基板W立即载置在加热板2上而开始进行加热的以往方法中的、基板W的温度的经时变化。采用以往方法，以室温输送过来的基板W会急剧升温到加热板2的温度(T3＝110℃)，并在该状态下继续进行规定时间的加热。

在图7所示的基板W的温度的经时变化中，在基板W的温度根据间隙高度位置的变化而逐渐上升这点上，与该以往方法中的基板W的温度的经时变化不同。即使这样基板W的温度的经时变化与以往方法不同，也需要使基板W的处理结果(例如，在对抗蚀膜进行烘焙处理的情况下，抗蚀膜中的溶剂的剩余量等)彼此大致相同。

关于该点，本发明人掌握了:只要图8中的涂抹有斜线的期间内的基板W的温度的时间积分值(以下，称作“热历程”)与图7所示的A～C的期间(第1阶段～第3阶段)内的热历程相同，则两种加热法中的基板W的处理结果会大致相同。

因此，如图2所示，在本例子的热处理组件1的热历程设定数据433中，预先针对基板W的每个种类而存储有作为热历程设定数据433的、图8所示的以往方法的热历程。并且，以能够实现与所选择的基板W的种类相对应的热历程设定数据433大致一致的热历程的方式决定各阶段中的间隙高度位置、加热时间。

例如如图9所示那样，第1阶段～第3阶段的热历程是通过对各阶段中的升温速度进行线性近似而求出的。在本例子中，预先决定要在第1阶段和第2阶段中进行线性近似的升温速度，预先将该升温速度作为升温速度数据423存储在控制部4的存储器42内(图2)。在本例子中，将第1阶段的升温速度设定为0.5℃/秒，将第2阶段的升温速度设定为1.0℃/秒。

并且，在决定第1阶段的间隙高度位置时，从升温特性数据432之中选择使在将基板W自室温加热到60℃(预备加热温度、图9的T1)的期间内的升温速度的平均斜率最接近0.5℃/秒的间隙高度位置。并且，以该升温速度将基板W自室温加热到60℃所需的时间成为加热时间A。

在第1阶段中，利用以下的式(1)来表示被自室温(23℃)加热到预备加热温度(T1)的基板W的热历程V1。

V1＝(T1－23)×A/2...(1)

接着，在决定第2阶段的间隙高度位置时，通过以下方法决定加热时间B：将被预备加热到60℃的基板W加热到开始翘曲温度以上的温度，且在经过恢复时间之后将基板W载置在加热板2上。

即，在开始翘曲温度低于预备加热温度的情况下，以成为“第1阶段中的基板W到达开始翘曲温度的时刻～到达预备加热温度的时刻的这段时间A’+第2阶段的加热时间B≥恢复时间”的方式，根据第2阶段的1.0℃/秒的升温速度来决定在完成第2阶段时的温度。

另外，在开始翘曲温度高于预备加热温度的情况下，在将基板W自预备加热温度升温到开始翘曲温度所需的加热时间称作B1并将到达开始翘曲温度起到完成第2阶段为止的加热时间称作B2时，以成为“B2≥恢复时间”的方式根据第2阶段的1.0℃/秒的升温速度来决定在完成第2阶段时的温度。

此处，如图5的(a)、(b)所示，对于产生翘曲后的基板W的恢复时间，随着基板W的加热温度升高，该恢复时间变长。然而，如使用图3、图4进行说明那样，在该恢复时间是在将室温的基板W载置于已被设定为各加热温度的加热板2的情况下因急剧的温度变化而产生翘曲后的恢复时间。

关于这点，在阶段性进行升温的本例子的热处理组件1中，能够想到：翘曲的产生更为稳定，即使在各间隙高度位置处基板W的温度上升，恢复时间发生较大变化的可能性也较小。因此，在本例子中，根据与开始翘曲温度相对应的恢复时间来决定第2阶段的加热时间B。此外，当然也可以是，通过预备实验来预先掌握以第1阶段、第2阶段的升温速度(0.5℃/秒、1.0℃/秒)来使温度发生变化的条件下的恢复时间，将该恢复时间作为翘曲数据431而预先存储起来。另外，如上所述，在翘曲数据431中记载的恢复时间也可以相对于实测结果具有余量，因此，也可以通过该余量的设定幅度来消除温度变化的影响。

在通过以上说明的方法来决定完成第2阶段的加热的温度T2之后，从升温特性数据432之中选择使在将基板W自温度T1加热到温度T2的期间内的升温速度的平均斜率最接近1.0℃/秒的间隙高度位置。并且，以该升温速度将基板W自温度T1加热到温度T2所需的时间成为加热时间B。

在第2阶段中，利用以下的式(2)来表示被自预备加热温度(T1)加热到温度T2的基板W的热历程V2。

V2＝(T2－T1)×B/2+(T1－23)×B…(2)

然后，将被加热到温度T2的基板W载置于加热板2(第3阶段)。此时，将基板W自温度T2升温到加热板2上的加热温度T3所需的时间称作a秒。

在第3阶段中，利用以下的式(3)来表示到使基板W自加热板2上升而完成加热为止这段期间的基板W的热历程V3。

V3＝(T3－23)×C－(T3－T2)×a/2...(3)

为了使图9所示的基板W的热历程与图8所示的以往的热历程相一致，只要使作为热历程设定数据433的V与第1阶段～第3阶段的热历程V1～热历程V3的总和相一致即可(下述式(4))。

V＝V1+V2+V3...(4)

因此，在本例子中，以满足式(4)的条件的方式决定第2阶段的加热时间B和第3阶段的加热时间C。例如，从缩短处理时间的观点考虑，以满足对恢复时间的限制且使第2阶段中的加热时间B最短的方式预先决定第2阶段中的加热时间B(即温度T2)(在T1＞开始翘曲温度的情况下，“A’+B＝恢复时间”，在T1≤开始翘曲温度的情况下，“B2＝恢复时间”)。然后，以满足式(4)的条件的方式决定第3阶段的加热时间C。

在此，例如，如图5的(b)所示的、在厚度为400μm时的翘曲数据431那样，开始翘曲温度为90℃，当以1.0℃/秒的升温速度进行升温时，也有时不能确保30秒的恢复时间。另外，所选择的间隙高度位置也有时可能小于基板W的翘曲量的最大变形高度。

在加热时序如此抵触制约时，自界面部5发出错误报告，例如，接收到使第2阶段的升温速度降低的变更。此时，也可以接收到以下设定：增加加热阶段的阶段数，例如，在升温到预备加热温度之后(第1阶段)，使升温速度分两次进行变化(第2阶段、第3阶段)，之后，将基板W载置在加热板2上(第4阶段)。

以上说明的各阶段的间隙高度位置和加热时间的决定方法被作为加热时序设定程序424存储在控制部4的存储器42中。此外，为了便于说明，在图2中，分别示出了存储有预备加热温度数据421等的存储器42和存储有翘曲数据431等的存储器43，但当然也可以使这些存储器42、43共用化。

参照图10～图14来说明具有以上说明的结构的热处理组件1的动作。

首先，参照图10的流程图来说明制作基板W的加热时序的动作。

例如，在开始对新的一批基板W进行处理的时刻(开始)，经由界面部5接收操作者所输入的、基板信息(基板W的厚度尺寸、有无涂敷膜、涂敷膜的厚度尺寸、基板材料等)和处理条件(加热板2的设定温度、处理空间内的压力条件)(步骤S101)。

在所输入的加热板2的设定温度下基板W没有产生翘曲时(步骤S102；否)，以制作将基板W直接载置在加热板2上而进行加热的制程的方式输出制程制作数据(步骤S103)，完成加热时序的制作动作(结束)。

在所输入的设定温度下基板W产生翘曲时(步骤S102；是)，通过使用图7～图9进行说明的方法，自升温特性数据432中选择各阶段中的间隙高度位置(步骤S104)，之后以使所制作的加热时序的热历程与所输入的基板信息、处理条件中的热历程设定数据433相一致的方式决定各阶段中的加热时间(步骤S105)。

然后，确认制作成的加热时序是否满足确保了恢复时间、使间隙高度位置大于翘曲量的最大变形高度等制约(步骤S106)。在不满足这些制约的情况下(步骤S106；否)，自界面部5发出错误报告，操作者在接收到升温速度数据423等参数的变更后(步骤S108)重复制作加热时序(步骤S104、105)。

另一方面，在制作成满足制约的加热时序之后(步骤S106；是)，将各阶段的间隙高度和加热时间作为制程制作数据输出(步骤S107)，之后完成加热时序的制作动作(结束)。

在通过所述步骤制作成加热时序之后，将基板W输送至热处理组件1并对基板W进行加热。

首先，使热处理组件1在使加热板2升温到预先设定的处理条件中的设定温度的状态下待机。并且，例如，利用涂敷显影装置的涂敷组件来进行抗蚀液的涂敷，或利用显影组件供给显影液并利用基板输送机构将显影后的基板W输送至热处理组件1。此时，如图11所示，在热处理组件1中，使筒状壁部12下降到基座部11内，并使支承销3上升到交接位置，从进入到热处理组件1内的基板输送机构接收基板W。

然后，使筒状壁部12上升并对由盖部13和筒状壁部12围成的处理空间内进行排气，并使基板W下降到第1阶段的间隙高度位置，将基板W加热到预备加热温度(T1)(图12)。

在基板W升温到预备加热温度之后，使该基板W下降到第2阶段的间隙高度位置，使基板W升温到预先设定的温度(T2)(图13)。

然后，在使基板W升温到温度T2之后，将该基板W载置在加热板2上，利用在加热时序中设定的时间来对基板W进行加热(图14)。

然后，当经过规定时间时，使基板W上升到交接位置，停止处理空间内的排气并使筒状壁部12下降，并将基板W输出。此外，在输出前需要使基板W冷却的情况下，也可以是，例如，在交接位置待机规定时间之后，输出基板W。

在这些动作中，如图15的(a)所示，以平坦的状态交接到支承销3的基板W在第1阶段、第2阶段依次升温的过程中产生翘曲(图15的(b))，之后，在基板W恢复到平坦的状态之后，将基板W载置在加热板2上而对基板W进行加热(图15的(c))。

在完成处理之后，在热处理组件1中，使支承销3上升而将基板W输送到交接位置，并使筒状壁部12下降。然后，将基板W交接到已进入到热处理组件内的基板输送机构上，向接下来的处理组件输送基板W。

采用本实施方式的热处理组件1，具有以下的效果。在加热板2的上方侧对由支承销3支承的基板W进行加热，在升温到基板W产生翘曲的温度之后，在经过使产生了翘曲的基板W恢复到平坦的恢复时间之后，将该基板W载置于加热板2，由此，能够对平坦的基板W进行均匀的加热。另外，在消除了翘曲后，将基板W载置在加热板2上而对基板W进行加热，由此，能够抑制处理时间的增大，从而能够迅速地进行处理。

此处，使用本实施方式的热处理组件1进行加热的基板W的种类并不限定于以钽酸锂为基板材料的基板。同样地，对于由从包括钽酸锂、砷化镓、铌酸锂在内的基板材料组中选择的基板材料构成的基板W，通过使用热处理组件1来对其进行阶段性的升温，能够抑制翘曲的影响并进行均匀的加热。从物理性质的观点来观察这些基板材料时，若是热传导率为55W/(m·℃)以下的基板材料，则有可能在加热时产生翘曲的问题，因此，通过使用本例子的热处理组件1来进行加热，能够获得抑制翘曲影响的效果。

另外，并不必须对要进行基板W的加热的处理空间内进行排气，也可以在大气气氛下、非活性气体气氛下进行加热。并且，并不限定于使用图1所示的筒状壁部12、盖部13来构成处理空间的例子，处理空间例如也可以是如下结构：将加热板2设置在形成有基板W的输入输出口的壳体内，利用开闭器来对所述输入输出口进行开闭。

另外，对于加热板2的设定温度，其并不限于将加热板2预先升温到载置基板W而对基板W进行处理时的温度，也可以与基板W的下降相对应地使加热板2的温度发生变化。例如能够想到如下情况：随着基板W在第1阶段～第3阶段中下降，使加热板2的温度逐渐上升。

除此之外，对于为了获知产生了翘曲的基板W经过了恢复时间的时刻的方法，其并不限定于根据预先掌握的、基板W的温度与恢复时间之间的关系来进行推定的方法。例如也可以是，利用激光位移计来实时地对在加热板2的上方由支承销3支承的基板W的翘曲进行监视。例如，通过对基板W的中心部侧和基板W的周缘部侧的多处的高度位置进行检测并求出这些位置之间的差，能够确定基板W产生翘曲。

在该情况下，也可以采用如下方法：使基板W自交接位置缓慢下降，在检测出产生翘曲之后的、恢复到平坦的时刻，提高基板W的下降速度而将基板W载置在加热板2上。对于处理结果受到热历程的影响较小的类型的基板W，这样的方法是有效的。

并不必须如该例子那样使由支承销3支承的基板W在规定的间隙高度位置(所述第1、第2高度位置)停止并对基板W进行加热，也可以一边使基板W连续地下降一边对基板W进行加热。本申请所述的“在升温的过程中产生翘曲且之后恢复到平坦的基板”也包含具有因热量而产生的变形特性的主要含有硅的硅基板、例如厚度100μm以下的较薄的基板。

附图标记说明

W、基板；1、热处理组件；2、加热板；3、支承销；31、升降构件；32、升降马达；4、控制部；431、翘曲数据；432、升温特性数据；433、热历程设定数据。

Claims (16)

1.一种热处理装置，其用于对基板进行加热，其特征在于，

该热处理装置包括：

加热板，其用于载置在升温的过程中产生翘曲且之后恢复到平坦的基板，并被调节至用于对该基板进行加热的加热温度；

支承构件，其以能够相对于所述加热板突出或没入的方式设置，用于自基板的下表面侧支承基板；

升降机构，其用于使所述支承构件在交接位置与上述加热板的下方侧的位置之间升降，该交接位置设于该加热板的上方侧，在该交接位置相对于所述支承构件进行基板的交接；以及

控制部，其使所述升降机构工作而进行所述支承构件的位置控制，以便在使基板自所述交接位置下降的期间内，在所述加热板的上方侧，利用来自该加热板的热量使基板升温到产生翘曲的温度，接着，在经过基板恢复到平坦的恢复时间之后，将该基板载置于加热板。

2.根据权利要求1所述的热处理装置，其特征在于，

所述控制部对所述升降机构进行控制，以便使所述支承构件在使基板升温到产生所述翘曲的温度以上的温度的第1高度位置处停止下降，作为处理对象的基板产生翘曲，在经过所述恢复时间之后，再次使所述支承构件下降。

3.根据权利要求2所述的热处理装置，其特征在于，

所述第1高度位置被设定在距加热板的距离大于在该第1高度位置处基板所产生的翘曲的在高度方向上的最大变形高度的位置。

4.根据权利要求2或3所述的热处理装置，其特征在于，

所述控制部控制所述升降机构，以便在比所述第1高度位置靠上方侧的第2高度位置处使所述支承构件停止下降，在对作为处理对象的基板进行预备加热之后，再次使所述支承构件下降。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的热处理装置，其特征在于，

所述控制部根据按照基板的种类而预先取得的、基板产生翘曲的温度与所述恢复时间之间的对应关系来推定作为处理对象的基板经过了所述恢复时间的时刻。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的热处理装置，其特征在于，

所述控制部根据按照基板的种类而预先取得的、自被调节至所述加热温度的加热板起到基板为止的距离与该基板的温度的经时变化之间的关系来推定作为处理对象的基板的温度，将所推定出的作为处理对象的基板的温度用于使所述支承构件下降时的位置控制。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的热处理装置，其特征在于，

所述控制部根据加热时序来决定使所述支承构件升降的位置和时刻，该加热时序以这样的方式设定：使从在所述交接位置处将基板交接到支承构件起到在将基板载置于所述加热板的载置面之后使基板自该载置面上升为止的这段期间内的基板的温度的时间积分值成为预先设定的值。

8.根据权利要求7所述的热处理装置，其特征在于，

所述基板的温度的时间积分值是根据按照基板的种类而预先取得的、自所述加热板起到基板为止的距离与该基板的平均的升温速度之间的关系求出的。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的热处理装置，其特征在于，

所述基板由从包括钽酸锂、砷化镓、铌酸锂在内的基板材料组中选择的基板材料构成。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的热处理装置，其特征在于，

所述基板由热传导率为55W/(m·℃)以下的基板材料构成。

11.一种热处理方法，在该热处理方法中，将基板载置于加热板而对基板进行加热，其特征在于，

该热处理方法包括以下工序：

在被设定于所述加热板的上方侧的交接位置处，将基板支承于以能够相对于所述加热板突出或没入的方式设置的支承构件；

在使所述支承构件下降而使基板移动的期间内，在所述加热板的上方侧，利用来自该加热板的热量使基板升温而使该基板产生翘曲；

在所述加热板的上方侧，在产生所述翘曲之后，等待经过基板恢复到平坦的恢复时间；以及

在经过所述恢复时间之后，使所述支承构件向所述加热板的下方侧下降并将该基板载置于加热板。

12.根据权利要求11所述的热处理方法，其特征在于，

使所述基板产生翘曲的工序和等待经过恢复时间的工序是在使基板升温到产生翘曲的温度以上的温度的第1高度位置处使所述支承构件停止下降的情况下进行的。

13.根据权利要求12所述的热处理方法，其特征在于，

所述第1高度位置被设定在距加热板的距离大于在该第1高度位置处基板所产生的翘曲的在高度方向上的最大变形高度的位置。

14.根据权利要求12或13所述的热处理方法，其特征在于，

该热处理方法包括以下工序，即，在比所述第1高度位置靠上方侧的第2高度位置处使所述支承构件停止下降，在对作为处理对象的基板进行预备加热之后，再次使所述支承构件下降。

15.根据权利要求11至14中任一项所述的热处理方法，其特征在于，

所述基板由从包括钽酸锂、砷化镓、铌酸锂在内的基板材料组中选择的基板材料构成。

16.根据权利要求11至15中任一项所述的热处理方法，其特征在于，

所述基板由热传导率为55W/(m·℃)以下的基板材料构成。