TWI610337B

TWI610337B - 熱處理裝置、熱處理方法及記錄媒體

Info

Publication number: TWI610337B
Application number: TW104114204A
Authority: TW
Inventors: 境宏之; 上田直晃; 岩坂英昭; 川路辰也
Original assignee: 東京威力科創股份有限公司
Priority date: 2014-05-09
Filing date: 2015-05-05
Publication date: 2018-01-01
Also published as: TW201608606A; KR20150128581A; JP6107742B2; CN105097612B; JP2015216212A; KR102338243B1; CN105097612A

Abstract

本發明旨在提供一種熱處理裝置等，其可對在升溫過程產生翹曲之基板，均勻且迅速地進行加熱。於熱處理裝置1中，於調節成加熱溫度之加熱板2，載置著於升溫過程產生翹曲而後回復平坦之基板W，支持構件3從底面側支持基板W，藉由升降機構31、32，而於上方側之傳遞位置與加熱板2之下方側之位置間升降。控制部4於使基板W從傳遞位置下降之期間，於加熱板2之上方側，藉由來自該加熱板2之熱，使基板W升溫至翹曲產生之溫度，接著，於基板W回復至平坦之回復時間經過後，將該基板W載置於加熱板2。

Description

熱處理裝置、熱處理方法及記錄媒體

本發明係關於基板加熱技術。

於利用光微影之元件程序中，係使用對已塗布光阻液之基板或曝光後之基板等進行加熱之熱處理裝置。於此熱處理裝置中，亦有藉由將基板載置於調節成加熱溫度之加熱板而進行基板加熱之裝置。

另一方面，用於元件製造之基板種類繁多，有的加熱處理係對於由較一般用於半導體元件製造之矽基板(約160W/(m‧℃))熱傳導係數為小之基板材料(如鉭酸鋰(LiTaO₃)：約4.6~8.8W/(m‧℃)、砷化鎵(GaAs)：約55W/(m‧℃)、鈮酸鋰(LiNbO₃)：約38W/(m‧℃)等)所成之基板，進行加熱處理。

然而，於將基板載置於加熱板進行加熱時，很難使熱傳導係數小之基板能全面均勻加熱。因此，於基板面內產生溫度不均，因溫度不同區域膨脹率之差異而導致基板變形進而產生翹曲，使得均勻加熱更加困難。又，若基板於加熱板上變形，則基板與加熱板相接觸，亦為產生破裂之主因。特別是隨著基板大型化或薄型化之進展，基板加熱時產生翹曲之問題日益嚴重。再者，如專利文獻1所記載，上述基板中有些具有依方位而有不同熱膨脹率之結晶構造。此種基板於受到熱變化時，因基板內部所產生之應力應變之影響，亦有基板破裂之疑慮。

在此，於專利文獻2中，記載一種基板熱處理裝置，其為了使於旋轉之半導體晶圓上塗布二氧化矽系被膜形成用塗布液而形成之SOG(Spin On Glass)膜更為緻密，藉由使支持基板之升降銷依序下降，改變距離加熱板頂面之高度，而階段式提高基板之熱處理溫度。然而，於專利文獻1中，對於載置於加熱板上進行加熱時，如何抑制翹曲影響以進行均勻加熱之技術並未記載。

[先前技術文獻]

[專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2008-301066號公報：段落0004

[專利文獻2]日本特開平11-97324號公報：段落0025~0026、圖1

有鑑於此，本發明之目的旨在提供一種熱處理裝置、熱處理方法及記錄此方法之記錄媒體，其可對在升溫過程產生翹曲之基板，均勻且迅速地進行加熱。

本發明之熱處理裝置，其係用以進行基板之加熱，具備：加熱板，載置著於升溫過程中產生翹曲且於其後回復平坦之基板，並調節至加熱該基板之加熱溫度；支持構件，設置為可對該加熱板自由突出/沒入，並從底面側支持基板；升降機構，設於該加熱板之上方側，在進行基板對該支持構件之傳遞之傳遞位置與該加熱板之下方側之位置之間，使該支持構件升降；及控制部，於使基板從該傳遞位置下降之期間，在該加熱板之上方側使基板升溫至因來自該加熱板之熱而產生翹曲之溫度，接著，使該升降機構作動，俾使於基板回復至平坦之回復時間經過後，使該基板載置於加熱板，以進行該支持構件之位置控制。

該熱處理裝置亦可具備以下構成。

(a)該控制部控制該升降機構，俾使在基板升溫至產生該翹曲的溫度以上之溫度之第1高度位置，令該支持構件停止下降，使處理對象之基板產生翹曲，並於該回復時間經過後，再度使該支持構件下降。該第1高度位置設定為：距加熱板之距離大於在該位置基板產生翹曲之高度方向之最大位移之位置。再者，該控制部控制該升降機構，俾使於較該第1高度位置更為上方側之第2高度位置，令該支持構件停止下降，而於使處理對象之基板預熱後，再度令該支持構件下降。

(b)該控制部根據事先依各基板種類所取得之基板產生翹曲溫度與該回復時間之對應關係，推定針對處理對象之基板之該回復時間經過之時機。又，該控制部根據事先依各基板種類所取得之從調節至該加熱溫度之加熱板至基板之距離與該基板之溫度之經時變化之關係，推定處理對象之基板之溫度，以用於令該支持構件下降時之位置控制。

(c)該控制部根據一加熱順序決定令該支持構件升降之位置與時機，該加熱順序系設定成：在該傳遞位置將基板傳遞至支持構件之後，自將基板載置於該加熱板之載置面，到令基板由該載置面上升為止之期間中的基板溫度之時間積分值成為事先設定之值。該基板溫度之時間積分值係根據事先依各基板種類所取得之從該加熱板起至基板為止之距離與該基板之平均升溫速度之關係而求得。

(d)該基板係從由鉭酸鋰、砷化鎵、鈮酸鋰所成之基板材料群所選擇之基板材料所構成。或者，該基板係由熱傳導係數為55W/(m‧℃)以下之基板材料所構成。

本發明中，支持於支持構件之基板於加熱板之上方側加熱，於升溫至使基板產生翹曲之溫度後，於產生翹曲之基板回復至平坦之回復時間經過之後，將該基板載置於加熱板，故可對於平坦之基板，進行均勻且迅速之加熱。

W‧‧‧基板

1‧‧‧熱處理模組

11‧‧‧基台部

12‧‧‧筒狀壁部

13‧‧‧蓋部

14‧‧‧支柱部

15‧‧‧橫桁部

16‧‧‧排氣管

17‧‧‧箱體

111‧‧‧開口部

121‧‧‧升降構件

122‧‧‧升降馬達

2‧‧‧加熱板

21‧‧‧電阻發熱體

22‧‧‧供電部間隙銷

23‧‧‧供電部

24‧‧‧基板導引件

25‧‧‧貫通口

3‧‧‧支持銷

31‧‧‧升降構件

32‧‧‧升降馬達

4‧‧‧控制部

41‧‧‧CPU

42‧‧‧記憶體

43‧‧‧記憶體

421‧‧‧預熱溫度資料

422‧‧‧加熱階段次數資料

423‧‧‧升溫速度資料

424‧‧‧加熱順序設定程式

431‧‧‧翹曲資料

432‧‧‧升溫特性資料

433‧‧‧熱履歷設定資料

5‧‧‧介面部

【圖1】本發明之實施形態之熱處理模組之分解立體圖。

【圖2】該熱處理模組之電性構成之方塊圖。

【圖3(a)~(c)】評價基板之加熱溫度與翹曲量之經時變化關係之說明圖。

【圖4(a)~(c)】其他種類之評價基板之加熱溫度與翹曲量之經時變化關係之說明圖。

【圖5(a)~(b)】翹曲資料之構成例之說明圖。

【圖6】距離加熱板之間隙高度與基板之升溫特性之關係說明圖。

【圖7】基板之加熱順序之製作例之說明圖。

【圖8】習知之加熱順序之說明圖。

【圖9】本例之加熱順序中之熱履歷之計算法之說明圖。

【圖10】製作該加熱順序之動作之流程圖。

【圖11】該熱處理模組之第1動作說明圖。

【圖12】該熱處理模組之第2動作說明圖。

【圖13】該熱處理模組之第3動作說明圖。

【圖14】該熱處理模組之第4動作說明圖。

【圖15(a)~(c)】以該熱處理模組所處理之基板狀態之示意圖。

本發明之實施形態以進行鉭酸鋰薄板(以下稱「基板W」)之處理之情形時為例，加以說明。圖1、圖2係顯示加熱基板W之熱處理模組(熱處理裝置)1之構成。例如，熱處理模組1係裝載於對基板W塗布光阻液而形成光阻膜，並進行曝光後之光阻膜顯影之塗布、顯影裝置。

如圖1之分解立體圖所示，本例之熱處理模組1設於基台部11之頂面，具備：加熱板2，載置作為處理對象之基板W；及支持銷3，用以將基板W載置於此加熱板2。

加熱板2為將電阻發熱體21埋入如SiC或AlN等陶瓷製之圓板狀之熱板內而成之構造，此電阻發熱體21連接至供電部23(圖2)。又，於加熱板2頂面，於距離該頂面為0.2mm上方之高度位置，設置從背面支持基板W之複數個間隙銷22。

間隙銷22由如直徑3mm之陶瓷製之圓柱狀構件所成，於基板W之中央位置設置1個，而於圍著此中央位置且沿著加熱板2之圓周方向相互間隔地設置3個。此等間隙銷22之頂面於相當於該加熱板2中之基板W之載置面，載置著如直徑200mm之基板W。

支持銷3係為：於不鏽鋼等金屬製之棒狀構件上部設置SiC等陶瓷製晶片所成之構造，整體構成為直徑1mm之棒狀構件。於本例之熱處理模組1中，3根支持銷(支持構件)3係於加熱板2之圓周方向相互間隔地配置，各支持銷3設置成於上下方向貫通加熱板2。於加熱板2上，設置用以貫通此等支持銷3之如直徑3mm之貫通口25。

如圖2所示，此等支持銷3之下端部連接至共用之升降構件31，此升降構件31與設置於基台部11側邊之升降馬達32相連接。藉由升降馬達32使升降構件31升降，使3根支持銷3之上端高度位置一致，同時使此等支持銷3從加熱板2之頂面伸出縮入。基板W係藉由此等3根之支持銷3之前端部從背面側支持。升降馬達32如存放於配置在基台部11側邊之箱體17內。

於使上述升降構件31升降時，支持銷3之前端部在設於加熱板2之上方側之傳遞位置與加熱板2下方側之位置間移動，上述傳遞位置係於與外部之基板搬運機構(例如設有熱處理模組1之塗布、顯影裝置之基板搬運機構)之間，進行基板W之傳遞。於本例中，傳遞位置例如設置於距離加熱板2頂面16.5mm上方側之位置。

又，升降馬達32可於該傳遞位置與加熱板2之下方側之位置間之任意位置，使支持銷3之前端部停止。結果，支持基板W之支持銷3可自由調整從加熱板2頂面至基板W之距離。

升降構件31或升降馬達32相當於支持銷3之升降機構。

在此，若於加熱板2設置間隙銷22、支持銷3或貫通口25，則加熱板2之頂面構造變得不均勻，而成為妨礙基板W面內之均勻加熱之主要因素。針對此點，於本例中，藉由使間隙銷22、支持銷3或貫通口25變成較小(間隙銷22為直徑 3mm；支持銷3為直徑1mm；貫通口25為直徑3mm)，而抑制加熱基板W時之面內均勻性之下降。

又，如圖1所示，於加熱板2頂面中基板W之載置區周圍，於基板W之圓周方向間隔設置複數個用以防止基板W位置偏移之圓板狀基板導引件24。又，於圖1及圖2以外之圖中，省略基板導引件24之記載。

於上述加熱板2之周圍，設置從側邊圍住基板W加熱空間之筒狀壁部12。如圖1所示，筒狀壁部12如由金屬製之扁平圓筒狀構件所成，其配置成可從側邊圍住支持於支持銷3之狀態之基板W、或載置於加熱板2上之基板W。

如圖2所示，筒狀壁部12之下端部連接至升降構件121，此升降構件121並與配置於基台部11側邊之升降馬達122相連接。如此，藉由以升降馬達122使升降構件121升降，筒狀壁部12經由設於基台部11頂面之環型開口部111(參考圖1)，於基台部11下方側之位置與圍住支持銷3或加熱板2上之基板W之位置間升降(參考圖11~圖14)。

又，於本例中，如上所述，使支持銷3升降之升降馬達32或使筒狀壁部12升降之升降馬達122係收納於共用之箱體17內(圖1)，但為了說明之便，於圖2中，將此等升降馬達32或升降馬達122記載於分開之位置。

於使筒狀壁部12上升時，筒狀壁部12之上端部到達較支持銷3之傳遞位置更為上方之側，而成為將基板W在由支持銷3所支持之傳遞位置與加熱板2之載置面之間搬運之移動區域整體圍住之狀態。

再者，如圖1、圖2所示，於上升至圍住基板W移動區域之位置之筒狀壁部12之上方側，設置可堵住筒狀壁部12頂面側之開口之蓋部13。蓋部13如由金屬製之圓板狀構件所成，於其頂面連接著用以使由筒狀壁部12、蓋部13、基台部11所圍之處理空間內之氣體排出之排氣管16。排氣管16之末端部連接至未圖示之排氣機構，可於進行上述處理空間內之排氣之同時，進行基板W之加熱。

如圖1所示，蓋部13藉由沿著基台部11之長邊方向延伸配置而成之2條橫桁部15，固持著夾住中心部且相對之2處之端部。各橫桁部15係由2根支柱部14所支持，該2根支柱部14係從基台部11頂面朝上方側延伸配置而成，藉此，蓋部13以其底面與加熱板2相對之狀態，配置於該加熱板2之上方側。

又，於圖1以外之圖中，省略排氣管16、橫桁部15或支柱部14之記載。

具備上述說明之構成之基台部11、箱體17、筒狀壁部12或蓋部13等，存放於未圖示之筐體內，與如塗布、顯影裝置之光阻液塗布模組或顯影模組之設置區域相鄰配置。

再者，如圖2所示，熱處理模組1與控制部4相連接。控制部4由具備CPU41與記憶體(記憶部)42之電腦所構成，於記憶體42中，記錄著安裝有與熱處理模組 1之作用(亦即，搬運至熱處理模組1，將傳遞至支持銷3之基板W載置於加熱板2並進行加熱後，再次使支持銷3上升而搬運至傳遞位置，並將處理後之基板W搬出為止之控制)相關之步驟(命令)群組之程式。此程式如儲存於硬碟、光碟、磁光碟、記憶卡等記錄媒體，並從此等媒體安裝至電腦。

例如，熱處理模組1之控制部，可與用以控制裝載該熱處理模組1之塗布、顯影裝置之控制電腦共用。

再者，如圖2所示，於熱處理模組1設置由觸控面板式之顯示器等所成之介面部5，該介面部5如可接收來自作業員之後述基板資訊或處理條件之輸入、或「錯誤」通知。

再者，本例之熱處理模組1具備下述功能：可抑制因基板W升溫過程產生翹曲而產生之加熱不均，可使基板W能全面均勻加熱。

以下，參考圖2~圖8，說明上述功能之詳細內容。

本案發明人針對加熱基板W時所產生之翹曲現象，對加熱溫度或基板W厚度等進行各種改變而加以探討。結果得到下述新見解：(1)加熱溫度有分：使基板W產生翹曲之加熱溫度、及不產生翹曲之加熱溫度，(2)即使於以產生翹曲之加熱溫度加熱基板W時，隨著時間經過翹曲會消除，而回復至平坦之基板W。

又，於以下說明之圖3、圖4中，以鉭酸鋰薄板作為評價基板。

圖3(a)~(c)、圖4(a)~(c)之初步實驗之結果，係顯示將評價基板載置於設定成既定加熱溫度之加熱板2上後之評價基板頂面之檢測高度之經時變化。圖3(a)~(c)係顯示對加熱板2之溫度進行各種改變，並對未塗布光阻膜等之厚度200μm之評價基板進行加熱之結果；圖4(a)~(c)係顯示同樣對厚度400μm之評價基板進行加熱之結果。

高度位置係利用雷射位移計，檢測設定成距離評價基板頂面側周緣往中心僅靠近2mm位置之檢測位置高度。各圖之橫軸表示經過時間(秒)；縱軸表示檢測高度(mm)。

依據圖3(a)~(c)所示之厚度200μm之評價基板之實驗結果，加熱板2之設定溫度為50℃之情形時，幾乎未檢測到評價基板之翹曲(圖3(a))。

另一方面，若將加熱板2之設定溫度提高至60℃，則如圖3(b)所示，產生最大約1.0mm之翹曲。若以此狀態繼續加熱，則翹曲逐漸變小，於檢測到翹曲起約10秒後，評價基板回復成大致平坦之狀態。

再者，如圖3(c)所示，將加熱板2之設定溫度設為110℃之情形時，翹曲之最大值(約1.7mm)與評價基板從開始翹曲起至回復成平坦之時間(約40秒)，皆較設定溫度為60℃之情形時為大。

由上可知：即使是厚度相同之評價基板，若加熱板2之設定溫度不同，則有產生翹曲之情形與不產生翹曲之情形(以下，將產生翹曲之溫度稱為「翹曲開始溫度」)，又，即使於產生翹曲之情形時，翹曲最大值(以下稱「翹曲量」)或翹曲開始起至回復平坦之時間(以下稱「回復時間」)亦不同。

接著，於將評價基板之厚度設為400μm之情形時，即使將加熱板2之設定溫度設為80℃，幾乎未檢測到翹曲(圖4(a))。

另一方面，若將加熱板2之設定溫度提高至90℃，則如圖4(b)所示，因檢測到評價基板之翹曲，故得知：以每隔10℃改變加熱板2之設定溫度時(以下，於本實施形態中相同)之翹曲開始溫度為90℃。又，此時之翹曲量為約0.7mm，其回復時間為約30秒。再者，若將加熱板2之設定溫度設為110℃，則如圖4(c)所示，翹曲量為約0.9mm；回復時間為約46秒。

如此，可確知：若評價基板厚度(基板W種類)不同，則翹曲開始溫度亦會改變。又可確知：即使加熱板2之設定溫度相同，若基板W厚度不同，則翹曲量或回復時間值亦不同。

如上所確認，產生翹曲之基板W於經過回復時間後會回復成平坦。因此，若事先使基板W產生翹曲，於經過此回復時間後再將其載置於加熱板2上，則可對平坦之基板W進行均勻加熱。

關於此點，於加熱板2之上方側由支持銷3所支持之基板W，受到來自加熱板2之輻射熱等之影響而使溫度上升。因此，本實施形態之熱處理模組1利用適當地調節支持銷3支持基板W之高度位置，可於支持在支持銷3之狀態下，使基板W產生翹曲。再者，藉由於經過回復時間後，將基板W載置至加熱板2，亦可於加熱板2上對回復至平坦之基板W進行加熱。

關於此等功能，如圖2所示，熱處理模組1事先將基板W種類(例如厚度尺寸或光阻膜等塗布膜之有無、塗布膜之厚度尺寸或基板材料)作為參數，將關於對於加熱板2之設定溫度(於將基板W載置於加熱板2上之情形時，於經過充分時間後可視為基板W之加熱溫度)之翹曲量或回復時間之資訊，記錄作為翹曲資料431。

如圖5(a)、(b)所示，翹曲資料431係記錄作為對於基板W之加熱溫度所對應之翹曲量及回復時間之表格(圖5係顯示關於上述評價基板之翹曲資料431)。依據圖5所示之例，從基板W之加熱溫度由低而高之順序來看，翹曲量開始不為0之溫度相當於該基板W之翹曲開始溫度。

又，翹曲資料431所設定之回復時間，相對於實際量測之回復時間(參考圖3(b)、(c)、圖4(b)、(c))，亦可設為較寬鬆之值(例如，量測結果加10%之值、或一律將回復時間加5秒之值等)。

再者，如圖2所示，於熱處理模組1之記憶體43中，記錄著：使基板W支持於支持銷3之高度位置產生各種變化時，對應從加熱板2頂面起至基板W底面為止之距離(以下稱「間隙高度」)之以室溫(23℃)作為基準之基板W溫度之經時變化(升溫特性資料432)。

此等升溫特性資料432記錄著複數組之基板W種類及加熱板2之設定溫度作為參數。圖6係將加熱板2之設定溫度設為110℃時之厚度200μm之基板W之升溫特性資料432，依每個間隙高度所繪製而成之升溫曲線(間隙高度如以1.0mm刻度製作，圖6中顯示其中一部分)。於基板W溫度上升期間中之升溫曲線之斜率(升溫速度)隨著間隙高度變大而變小。亦即，間隙高度越大，則基板W加熱所需之時間越長。

又，支持於支持銷3之基板W，當間隙高度越大，則其到達溫度越低。因此，即使將基板W配置於該到達溫度較翹曲開始溫度為低之間隙高度位置，該基板W不會產生翹曲。因此，其後若將基板W載置至加熱板2，則於加熱板2產生翹曲。

本實施形態之熱處理模組1，係基於此等翹曲資料431、升溫特性資料432，於將基板W載置於加熱板2前產生翹曲，且以滿足經過回復時間之條件下，製作使支持於支持銷3之基板W依序下降並同時加熱之順序。

以下，說明製作該加熱順序之手法。又，於以下說明中，支持於支持銷3之基板W之升降動作設為：較基板W之升溫速度可充分快速進行。

如上所述，本例之熱處理模組1中，使於傳遞位置支持在支持銷3之基板W下降至某個間隙高度位置，而產生翹曲。然而，即使於如此非直接將基板W載置於加熱板2上而是於較加熱板2為上方處開始加熱之情形時，有時也會隨著急遽之溫度變化而發生基板W破裂等情形。

因此，本例之熱處理模組1，於使基板W移動至產生翹曲之間隙高度位置(第1高度位置)之前，於較該位置為上方側之位置(第2高度位置)進行預熱。於此預熱中，基板W可產生翹曲，亦可不產生翹曲。

如此，熱處理模組1於以下3種間隙高度位置，進行基板W之加熱：進行預熱之階段(以下稱「第1階段」)；使基板W產生翹曲之階段(以下稱「第2階段」)；及將基板W載置於加熱板2之階段(以下稱「第3階段」)。

本例中之預熱之溫度如設為60℃。而上述加熱階段次數資料422(3階段)及預熱溫度資料421(60℃)，則事先記錄於控制部4之記憶體42(圖2)。

圖7係顯示將厚度200μm之基板W載置於設定為110℃之加熱板2上之加熱順序中基板W溫度之經時變化例。

於圖7所示之例中，於傳遞位置(間隙高度16.5mm)中，傳遞至支持銷3之室溫之基板W，於第1階段搬運至既定之間隙高度位置並升溫至預熱溫度(60℃，依據圖5(a)亦為翹曲開始溫度)。其後，再搬運至下方側之間隙高度位置，而於第2階段升溫至翹曲開始溫度以上之溫度(80℃)。於此第2階段，等待已產生翹曲之基板W之回復時間經過之後，於第3階段，將基板W載置於加熱板2上，並加熱至110℃。

另一方面，若參考圖6所示之升溫曲線，可知：基板W之到達溫度成為預熱溫度(60℃)或產生翹曲之溫度(翹曲開始溫度(60℃)以上之溫度)之間隙高度位置之組合有多數個。因此，進行預熱之位置、使基板W產生翹曲之位置、及於加熱板2上之各基板W之加熱時間(圖7所示之加熱時間A、B、C(秒))，亦可取得各種數值。

因此，本例之熱處理模組1基於以下所述方針，決定各階段中之間隙高度位置或加熱時間。

圖8係顯示於傳遞位置，基板W被傳遞至支持銷3後，將該基板W立即載置於加熱板2並開始加熱之習知方法中之基板W溫度之經時變化。依據習知方法，於室溫下搬運而至之基板W被急遽升溫至加熱板2溫度(T3=110℃)，於此狀態下，僅以既定時間繼續加熱。

與此習知方法中之基板W溫度之經時變化相比較，圖7所示之基板W溫度之經時變化，其差異點為：基板W溫度會隨著間隙高度位置改變而緩慢上升。如此，基板W溫度之經時變化雖然與習知方法不同，但基板W之處理結果(例如，光阻膜之烘烤處理之情形時，光阻膜中之溶劑殘存量等)必須要彼此大致相同。

針對此點，本案發明人得知：若圖8中斜線所塗期間之基板W溫度之時間積分值(以下稱「熱履歷」)，與圖7所示之A~C期間(第1階段~第3階段)中之熱履歷相同，則兩種加熱法中基板W之處理結果為大致相同。

因此，如圖2所示，於本例之熱處理模組1之熱履歷設定資料433中，事先對於基板W之各個種類，記錄圖8所示之習知方法之熱履歷以作為熱履歷設定資料 433。如此，可決定各階段中之間隙高度位置或加熱時間，以達成與所選擇之基板W種類相對應之熱履歷設定資料433為大致一致之熱履歷。

第1階段~第3階段之熱履歷，可如圖9所示藉由對各階段中之升溫速度進行線性逼近而求得。於本例中，事先決定於第1階段及第2階段中線性逼近之升溫速度，並事先記錄於控制部4之記憶體42作為升溫速度資料423(圖2)。本例中，第1階段之升溫速度設定為0.5℃/秒；第2階段之升溫速度設定為1.0℃/秒。

如此，於決定第1階段之間隙高度位置時，從升溫特性資料432中，選擇將基板W從室溫加熱至60℃(預熱溫度、圖9之T1)期間中之升溫速度之平均斜率最接近0.5℃/秒之間隙高度位置。接著，將以此升溫速度將基板W從室溫加熱至60℃所需之時間設為加熱時間A。

於第1階段中，從室溫(23℃)加熱至預熱溫度(T1)之基板W之熱履歷V1，以以下之(1)式表示。

V1=(T1-23)＊A/2...(1)

接著，於決定第2階段之間隙高度位置時，將預熱至60℃之基板W加熱至翹曲開始溫度以上之溫度，且決定加熱時間B，俾以於經過回復時間後將基板W載置於加熱板2。

亦即，當翹曲開始溫度較預熱溫度為低之情形時，從第2階段之升溫速度1.0℃/秒，決定結束第2階段之溫度，俾使成為「於第1階段從基板W達到翹曲開始溫度時點~達到預熱溫度時點之時間A’+第2階段之加熱時間B≧回復時間」。

又，於翹曲開始溫度較預熱溫度為高之情形時，於將使基板W從預熱溫度升溫至翹曲開始溫度所需之加熱時間設為B1，再將達到翹曲開始時間後至結束第2階段為止之加熱時間設為B2時，從第2階段之升溫速度1.0℃/秒，決定結束第2階段之溫度，俾使成為「B2≧回復時間」。

在此，如圖5(a)、(b)所示，產生翹曲之基板W之回復時間隨著基板W之加熱溫度變高而增長。然而，如以圖3、圖4所述，該回復時間係為：將室溫之基板W載置於設定成各加熱溫度之加熱板2之情形時，其伴隨急遽溫度變化之產生之翹曲之產生後之回復時間。

關於此點，於以階段進行升溫之本例之熱處理模組1中，翹曲之產生更為平穩，即使於各間隙高度位置基板W溫度上升，回復時間產生極大變化之可能性為小。因此，於本例中，係根據翹曲開始溫度中之回復時間來決定第2階段之加熱時間B。又，當然亦可藉由初步實驗先掌握於第1階段或第2階段之升溫速度(0.5℃/秒，1.0℃/秒)產生溫度變化之條件下之回復時間，並將此回復時間先記錄作為翹曲資料431。又，如上所述，於翹曲資料431所記載之回復時間，因亦可相對於實測結果留有餘裕，故亦可藉由此餘裕之設定寬度，吸收溫度變化之影響。

若藉由以上所說述手法決定結束第2階段之加熱之溫度T2之後，則從升溫特性資料432中，選擇將基板W從溫度T1加熱至T2之期間中之升溫速度之平均斜率最接近1.0℃/秒之間隙高度位置。接著，將以此升溫速度將基板W從溫度T1加熱至T2所需之時間設為加熱時間B。

於第2階段中，從預熱溫度(T1)加熱至溫度T2之基板W之熱履歷V2，以以下之(2)式表示。

V2=(T2-T1)＊B/2+(T1-23)＊B...(2)

其後，將加熱至溫度T2之基板W載置於加熱板2(第3階段)。此時，將基板W從溫度T2升溫至於加熱板2上中之加熱溫度T3為止所需之時間設為a秒。

於第3階段中，使基板W從加熱板2上升至結束加熱為止之基板W之熱履歷V3，以下述(3)式表示。

V3=(T3-23)＊C-(T3-T2)＊a/2...(3)

為了使圖9所示之基板W熱履歷與圖8所示之習知熱履歷相同，可使熱履歷設定資料433之V，與第1階段~第3階段之熱履歷V1~V3之總和一致(下記(4)式)。

V=V1+V2+V3...(4)

因此，本例中，以滿足(4)式之條件下，決定第2階段之加熱時間B與第3階段之加熱時間C。例如，就縮短處理時間之觀點而言，先決定第2階段中之加熱時間B(亦即溫度T2)，使其於滿足對回復時間之限制且為最短(T1>翹曲開始溫度之情形時，「A’+B=回復時間」；T1≦翹曲開始溫度之情形時，「B2=回復時間」)。其後，以滿足(4)式之條件下，決定第3階段之加熱時間C。

在此，如圖5(b)之厚度400μm之翹曲資料431所示，翹曲開始溫度為90℃，但若以1.0℃/秒之升溫速度進行升溫，則亦有無法確保為30秒之回復時間之情形。又，亦有可能為：所選擇之間隙高度位置小於基板W之翹曲量之最大位移之情形。

如此，於加熱順序與限制抵觸之情形時，從介面部5發出「錯誤」報告，而接受如使第2階段之升溫速度下降之變更。此情形時，亦可接受以下設定：增加加熱階段次數，並升溫至如預熱溫度為止後(第1階段)，使升溫速度分成2次變化(第2階段、第3階段)，之後，將基板W載置於加熱板2上(第4階段)。

以上所說明之各階段之間隙高度位置及加熱時間之決定法，係作為加熱順序設定程式424記錄於控制部4之記憶體42。又，因說明之便，於圖2中分別顯示記錄預熱溫度資料421等之記憶體42與記錄翹曲資料431等之記憶體43，但當然此等記憶體42、43亦可為共通。

針對具備以上所述構成之熱處理模組1之動作，參考圖10~圖14加以說明。

首先，針對製作基板W之加熱順序之動作，參考圖10之流程圖加以說明。

例如，於開始進行新批次之基板W之處理之時機(開始)，經由介面部5，從作業員接受基板資訊(基板W之厚度尺寸、塗布膜之有無、塗布膜之厚度尺寸或基板材料等)、處理條件(加熱板2之設定溫度或處理空間內之壓力條件)之輸入(步驟S101)。

於所輸入之加熱板2之設定溫度中，於基板W未產生翹曲之情形時(步驟S102；NO)，輸出配方製作資料，以製作將基板W直接載置於加熱板2上而進行加熱之配方(步驟S103)，之後結束加熱順序之製作動作(結束)。

以所輸入之設定溫度，於基板W產生翹曲之情形時(步驟S102；YES)，藉由使用圖7~圖9所說明之手法，從升溫特性資料432選擇各階段中之間隙高度位置(步驟S104)，決定各階段之加熱時間，俾使製作之加熱順序之熱履歷與所輸入之基板資訊、處理條件中之熱履歷設定資料433一致(步驟S105)。

接著，確定所製作之加熱順序滿足確保回復時間或間隙高度位置大於翹曲量之最大位移等限制(步驟S106)。於不滿足此等限制之情形時(步驟S106；NO)，從介面部5發出「錯誤」報告，由作業員接受升溫速度資料423等參數之變更後(步驟S108)，重複加熱順序之製作(步驟S104、105)。

一方，若製作成滿足限制之加熱順序(步驟S106；YES)之後，則輸出各階段之間隙高度及加熱時間作為配方製作資料(步驟S107)，而結束加熱順序之製作動作(結束)。

藉由上述動作，製作成加熱順序之後，將基板W搬運至熱處理模組1而進行加熱。

首先，熱處理模組1於使加熱板2升溫至事先設定之處理條件之設定溫度為止之狀態下待機。接著，例如，以塗布、顯影裝置之塗布模組進行光阻液之塗布，或者以顯影模組供應顯影液，並將顯影後之基板W藉由基板搬運機構搬運至熱處理模組1。此時，如圖11所示，熱處理模組1使筒狀壁部12下降至基台部11內，並使支持銷3上升至傳遞位置，再從進入至熱處理模組1內之基板搬運機構，接收基板W。

其後，使筒狀壁部12上升，並於使由蓋部13與筒狀壁部12所圍之處理空間內進行排氣之同時，使基板W下降至第1階段之間隙高度位置，並加熱至預熱溫度(T1)(圖12)。

當基板W升溫至預熱溫度，則使該基板W下降至第2階段之間隙高度位置，並升溫至事先所設定之溫度(T2)(圖13)。

之後，當基板W升溫至溫度T2，則將該基板W載置於加熱板2上，而僅以於加熱順序所定之時間進行加熱(圖14)。

其後，當經過既定時間，則使基板W上升至傳遞位置，並停止處理空間內之排氣，且使筒狀壁部12下降，而將基板W搬出。又，於必須在搬出前使基板W冷卻之情形時，例如，亦可於傳遞位置僅以既定時間待機後，將基板W搬出。

於此等動作中，如圖15(a)所示，於平坦狀態下傳遞至支持銷3之基板W，依序於升溫至第1階段、第2階段之過程產生翹曲(圖15(b))，其後回復至平坦狀態並載置於加熱板2上而進行加熱(圖15(c))。

一旦處理結束，熱處理模組1使支持銷3上升至傳遞位置，並使筒狀壁部12下降。其後，基板W被傳遞至進入熱處理模組內之基板搬運機構，而搬運往下一個處理模組。

依據本實施形態之熱處理模組1，可得到以下效果。由支持銷3所支持之基板W，於加熱板2之上方側加熱，於升溫至使基板W產生翹曲之溫度後，於產生翹曲之基板W回復至平坦之回復時間經過之後，將該基板W載置於加熱板2，因此，可對於平坦之基板W，進行均勻且迅速之加熱。又，藉由於翹曲消除後將基板W載置於加熱板2上進行加熱，而可抑制處理時間增加，可迅速地進行處理。

在此，使用本實施形態之熱處理模組1進行加熱之基板W種類，不限於以鉭酸鋰作為基板材料者。對於由含有鉭酸鋰之由砷化鎵、鈮酸鋰所成之基板材料群所選擇之基板材料所構成之基板W，亦可藉由進行使用熱處理模組1之階段性升溫，而可抑制翹曲之影響而進行均勻加熱。從物理性質之觀點來看此等基板材料時，若是熱傳導係數

55W/(m‧℃)以下之基板材料，則因加熱時可能產生翹曲問題，因此可得到藉由使用本例之熱處理模組1進行加熱而得到抑制翹曲影響之效果。

又，對於進行基板W加熱之處理空間內之排氣並非必要，亦可於大氣環境下或惰性氣體環境下進行加熱。再者，處理空間不限於使用圖1所示之筒狀壁部12、蓋部13所構成之例，例如，亦可於形成基板W之搬入出口之筐體內設置加熱板2，再以遮擋構件開關該搬入出口之構造。

再者，加熱板2之設定溫度不限於事先升溫至載置基板W並處理時之溫度，亦可配合基板W下降而改變加熱板2之溫度。例如，亦可為隨著基板W於第1階段~第3階段下降，而逐漸提高加熱板2之溫度。

此外，對於產生翹曲之基板W，得知回復時間經過之時機之手法，不限於依據事先掌握之基板W溫度與回復時間之關係而推定之情形。例如，亦可於加熱板2之上方，利用雷射位移計即時監視支持銷3所支持之基板W之翹曲。例如，基板W之翹曲之產生，可藉由檢測基板W之中心部側與周緣部側之複數處之高度位置，再求得此等位置之差而確定。

於此情形時，亦可採用以下手法：從傳遞位置使基板W緩慢下降，於翹曲產生後，在檢測到回復至平坦之時機，加快基板W之下降速度，而載置於加熱板2上。如此手法於熱履歷對處理結果之影響小之基板W類型中，為有效。

如此例所示，支持於支持銷3之基板W，不須停止於既定之間隙高度位置(已述之第1，第2高度位置)而進行加熱，亦可於基板W連續下降之同時進行加熱。

於主要含矽之矽基板，亦即如為100μm以下厚度之薄板中，其因熱導致變形之特性亦包含於本案請求項1所記載之「於升溫過程產生翹曲，其後回復平坦之基板」。