JP2001237157A - 加熱処理装置 - Google Patents

加熱処理装置

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JP2001237157A
JP2001237157A JP2000044363A JP2000044363A JP2001237157A JP 2001237157 A JP2001237157 A JP 2001237157A JP 2000044363 A JP2000044363 A JP 2000044363A JP 2000044363 A JP2000044363 A JP 2000044363A JP 2001237157 A JP2001237157 A JP 2001237157A
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 発熱体により加熱プレートが不均一に加熱さ
れた場合にも、基板の温度分布を均一にすることができ
る基板加熱処理装置を提供すること。 【解決手段】 基板Wを近接または載置して加熱処理す
る加熱プレート51と、この加熱プレート51に配置さ
れ給電されることにより発熱する複数の発熱体53と、
基板Wの加熱処理時に加熱プレート51の表面を覆い処
理室Sを構成するカバー62と、カバー62の上側に、
リング状の発熱体53の配置パターンに応じて配置され
た複数のリング状のヒートパイプ65とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体ウエ
ハ等の基板に塗布・現像処理を施して半導体装置等を製
造する際に用いられる、基板を加熱する加熱処理装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】半導体デバイスのフォトリソグラフィー
工程においては、半導体ウエハ(以下、単にウエハとい
う)にレジストを塗布し、これにより形成されたレジス
ト膜を所定の回路パターンに応じて露光し、この露光パ
ターンを現像処理することによりレジスト膜に回路パタ
ーンが形成されている。
【0003】このようなフォトリソグラフィー工程にお
いては、レジスト塗布後の加熱処理(プリベーク)、露
光後の加熱処理(ポストエクスポージャーベーク)、現
像後の加熱処理(ポストベーク)等、種々の加熱処理が
行われている。
【0004】これらの加熱処理は、通常、筐体内にヒー
ターによって加熱される加熱プレート(ホットプレー
ト)を配置してなるホットプレートユニットにより行わ
れる。この加熱プレートには、例えば複数のリング状の
発熱体が同心円状に設けられており、加熱処理に際して
は、加熱プレートの表面をカバーで覆った状態で、加熱
プレートの表面に半導体ウエハを近接あるいは載置する
が、その際に、ウエハの全面にわたって均一な温度で加
熱処理できるように、加熱プレートは、その載置面の全
面にわたって温度が均一であること(面内均一性)が要
求されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、加熱プ
レートに配置されているリング状の発熱体は、その抵抗
値が必ずしも均一ではなく、加熱プレートが不均一に加
熱されるおそれがある。また、加熱プレートの熱はカバ
ーの天板で反射するため、この反射熱もウエハに供給さ
れるが、加熱プレートの加熱状態が不均一な場合には、
天板からの反射熱によって温度の不均一が一層助長され
てしまう。
【0006】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であって、発熱体により加熱プレートが不均一に加熱さ
れた場合にも、基板の温度分布を均一にすることができ
る基板加熱処理装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、第1に、基板
を所定温度に加熱処理する加熱処理装置であって、その
表面に基板を近接または載置して、加熱処理する加熱プ
レートと、この加熱プレートに配置され給電されること
により発熱する複数の発熱体と、基板の加熱処理時に加
熱プレートの表面を覆うカバーと、このカバーに前記発
熱体の配置パターンに応じて配置された複数のヒートパ
イプとを具備することを特徴とする加熱処理装置を提供
する。
【0008】また、本発明は、第2に、基板を所定温度
に加熱処理する加熱処理装置であって、その表面に基板
を近接または載置して、加熱処理する加熱プレートと、
この加熱プレートに配置され給電されることにより発熱
する複数の発熱体と、基板の加熱処理時に加熱プレート
の表面を覆うカバーと、このカバーのうち、前記加熱プ
レートの前記発熱体が存在しない部分の直上位置に前記
発熱体の配置パターンに対応して配置された複数のヒー
トパイプとを具備することを特徴とする加熱処理装置を
提供する。
【0009】さらに、本発明は、第3に、基板を所定温
度に加熱処理する加熱処理装置であって、その表面に基
板を近接または載置して、加熱処理する加熱プレート
と、この加熱プレートに配置され給電されることにより
発熱する複数の発熱体と、基板の加熱処理時に加熱プレ
ートの表面を覆うカバーと、前記カバーに配置された複
数のヒートパイプと、前記加熱プレート上にその一端か
ら他端に向かう一方向の気流を形成する一方向流形成手
段とを具備し、前記複数の発熱体は直線状をなし、それ
ぞれ前記一方向流形成手段により形成される気流の向き
に対して略垂直に配列され、前記複数のヒートパイプは
前記加熱プレートの前記発熱体が存在しない部分の直上
位置に前記発熱体の配置パターンに対応して配置されて
いることを特徴とする加熱処理装置を提供する。
【0010】本発明によれば、カバーに前記発熱体の配
置パターンに応じて複数のヒートパイプを配置するが、
ヒートパイプは、内部に充填した作動液の蒸発現象と凝
縮現象を利用して、一端から他端に大量の熱を容易に輸
送する機能、およびその中に温度の高低がある場合に速
やかに熱を輸送して温度を均一化する機能を有するた
め、一つの発熱体において抵抗値が不均一であってその
発熱量が不均一となるような場合であっても、カバーに
前記発熱体の配置パターンに応じて設けられた複数のヒ
ートパイプの温度均一化作用により、カバーの温度を均
一化することができ、加熱プレート上の基板に均一に熱
を及ぼすことができるので、基板温度を均一にすること
ができる。
【0011】ところで、カバー内の処理室では気流が形
成されているため、加熱プレートの温度不均一の影響
は、カバーの発熱体の直上位置ではなく若干ずれた発熱
体が存在しない部分の直上位置に生じやすいが、本発明
の第2では、カバーのうち、加熱プレートの発熱体が存
在しない部分の直上位置に、発熱体の配置パターンに対
応して複数のヒートパイプを配置しているため、カバー
の温度を一層有効に均一化することができる。
【0012】また、上記本発明の第3によれば、一方向
流形成手段により加熱プレート上にその一端から他端に
向かう一方向の気流を形成するとともに、直線状の複数
の発熱体を一方向流の向きに略垂直に配置した加熱処理
装置において、複数のヒートパイプを、カバーにおける
加熱プレートの発熱体が存在しない部分の直上位置に前
記発熱体の配置パターンに対応して配置しているので、
発熱体の抵抗値のばらつきによって温度ばらつきが生じ
やすい一方向流タイプの加熱処理装置であっても、ヒー
トパイプの温度均一化作用を有効に発揮させることによ
り、カバーの温度を均一化することができ、加熱プレー
ト上の基板に均一に熱を及ぼすことができるので、基板
温度を均一にすることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明の実施の形態について詳細に説明する。図1は本発明
の一実施形態に係るホットプレートユニットが搭載され
たウエハのレジスト塗布・現像処理システムを示す概略
平面図、図2はその正面図、図3はその背面図である。
【0014】この処理システムは、搬送ステーションで
あるカセットステーション10と、複数の処理ユニット
を有する処理ステーション11と、処理ステーション1
1と隣接して設けられる露光装置(図示せず)との間で
ウエハWを受け渡すためのインターフェイス部12とを
具備している。
【0015】上記カセットステーション10は、被処理
体としての半導体ウエハ(以下、単にウエハと記す)W
を複数枚例えば25枚単位でウエハカセットCRに搭載
された状態で他のシステムからこのシステムへ搬入また
はこのシステムから他のシステムへ搬出したり、ウエハ
カセットCRと処理ステーション11との間でウエハW
の搬送を行うためのものである。
【0016】このカセットステーション10において
は、図1に示すように、カセット載置台20上に図中X
方向に沿って複数(図では4個)の位置決め突起20a
が形成されており、この突起20aの位置にウエハカセ
ットCRがそれぞれのウエハ出入口を処理ステーション
11側に向けて一列に載置可能となっている。ウエハカ
セットCRにおいてはウエハWが垂直方向(Z方向)に
配列されている。また、カセットステーション10は、
ウエハカセット載置台20と処理ステーション11との
間に位置するウエハ搬送機構21を有している。このウ
エハ搬送機構21は、カセット配列方向(X方向)およ
びその中のウエハWのウエハ配列方向(Z方向)に移動
可能なウエハ搬送用アーム21aを有しており、この搬
送アーム21aによりいずれかのウエハカセットCRに
対して選択的にアクセス可能となっている。また、ウエ
ハ搬送用アーム21aは、θ方向に回転可能に構成され
ており、後述する処理ステーション11側の第3の処理
部Gに属するアライメントユニット(ALIM)およ
びエクステンションユニット(EXT)にもアクセスで
きるようになっている。
【0017】上記処理ステーション11は、半導体ウエ
ハWへ対して塗布・現象を行う際の一連の工程を実施す
るための複数の処理ユニットを備え、これらが所定位置
に多段に配置されており、これらにより半導体ウエハW
が一枚ずつ処理される。この処理ステーション11は、
図1に示すように、中心部に搬送路22aを有し、この
中に主ウエハ搬送機構22が設けられ、ウエハ搬送路2
2aの周りに全ての処理ユニットが配置されている。こ
れら複数の処理ユニットは、複数の処理部に分かれてお
り、各処理部は複数の処理ユニットが鉛直方向に沿って
多段に配置されている。
【0018】主ウエハ搬送機構22は、図3に示すよう
に、筒状支持体49の内側に、ウエハ搬送装置46を上
下方向(Z方向)に昇降自在に装備している。筒状支持
体49はモータ(図示せず)の回転駆動力によって回転
可能となっており、それにともなってウエハ搬送装置4
6も一体的に回転可能となっている。
【0019】ウエハ搬送装置46は、搬送基台47の前
後方向に移動自在な複数本の保持部材48を備え、これ
らの保持部材48によって各処理ユニット間でのウエハ
Wの受け渡しを実現している。
【0020】また、図1に示すように、この実施の形態
においては、4個の処理部G,G ,G,Gがウ
エハ搬送路22aの周囲に実際に配置されており、処理
部G は必要に応じて配置可能となっている。
【0021】これらのうち、第1および第2の処理部G
,Gはシステム正面(図1において手前)側に並列
に配置され、第3の処理部Gはカセットステーション
10に隣接して配置され、第4の処理部Gはインター
フェイス部12に隣接して配置されている。また、第5
の処理部Gは背面部に配置可能となっている。
【0022】第1の処理部Gでは、ウエハWにレジス
トを塗布するレジスト塗布ユニット(COT)およびレ
ジストのパターンを現像する現像ユニット(DEV)が
下から順に2段に重ねられている。第2の処理部G
同様に、2台のスピナ型処理ユニットとしてレジスト塗
布ユニット(COT)および現像ユニット(DEV)が
下から順に2段に重ねられている。
【0023】第3の処理部Gにおいては、図3に示す
ように、ウエハWを載置台SPに載せて所定の処理を行
うオーブン型の処理ユニットが多段に重ねられている。
すなわちレジストの定着性を高めるためのいわゆる疎水
化処理を行うアドヒージョンユニット(AD)、位置合
わせを行うアライメントユニット(ALIM)、ウエハ
Wの搬入出を行うエクステンションユニット(EX
T)、冷却処理を行うクーリングユニット(COL)、
露光処理前や露光処理後、さらには現像処理後にウエハ
Wに対して加熱処理を行う4つのホットプレートユニッ
ト(HP)が下から順に8段に重ねられている。なお、
アライメントユニット(ALIM)の代わりにクーリン
グユニット(COL)を設け、クーリングユニット(C
OL)にアライメント機能を持たせてもよい。
【0024】第4の処理部Gも、オーブン型の処理ユ
ニットが多段に重ねられている。すなわち、クーリング
ユニット(COL)、クーリングプレートを備えたウエ
ハ搬入出部であるエクステンション・クーリングユニッ
ト(EXTCOL)、エクステンションユニット(EX
T)、クーリングユニット(COL)、および4つのホ
ットプレートユニット(HP)が下から順に8段に重ね
られている。
【0025】主ウエハ搬送機構22の背部側に第5の処
理部Gを設ける場合には、案内レール25に沿って主
ウエハ搬送機構22から見て側方へ移動できるようにな
っている。したがって、第5の処理部Gを設けた場合
でも、これを案内レール25に沿ってスライドすること
により空間部が確保されるので、主ウエハ搬送機構22
に対して背後からメンテナンス作業を容易に行うことが
できる。
【0026】上記インターフェイス部12は、奥行方向
(X方向)については、処理ステーション11と同じ長
さを有している。図1、図2に示すように、このインタ
ーフェイス部12の正面部には、可搬性のピックアップ
カセットCRと定置型のバッファカセットBRが2段に
配置され、背面部には周辺露光装置23が配設され、中
央部には、ウエハ搬送機構24が配設されている。この
ウエハ搬送機構24は、ウエハ搬送用アーム24aを有
しており、このウエハ搬送用アーム24aは、X方向、
Z方向に移動して両カセットCR,BRおよび周辺露光
装置23にアクセス可能となっている。また、このウエ
ハ搬送用アーム24aは、θ方向に回転可能であり、処
理ステーション11の第4の処理部Gに属するエクス
テンションユニット(EXT)や、さらには隣接する露
光装置側のウエハ受け渡し台(図示せず)にもアクセス
可能となっている。
【0027】このようなレジスト塗布現像処理システム
においては、まず、カセットステーション10におい
て、ウエハ搬送機構21のウエハ搬送用アーム21aが
カセット載置台20上の未処理のウエハWを収容してい
るウエハカセットCRにアクセスして、そのカセットC
Rから一枚のウエハWを取り出し、第3の処理部G
エクステンションユニット(EXT)に搬送する。
【0028】ウエハWは、このエクステンションユニッ
ト(EXT)から、主ウエハ搬送機構22のウエハ搬送
装置46により、処理ステーション11に搬入される。
そして、第3の処理部Gのアライメントユニット(A
LIM)によりアライメントされた後、アドヒージョン
処理ユニット(AD)に搬送され、そこでレジストの定
着性を高めるための疎水化処理(HMDS処理)が施さ
れる。この処理は加熱を伴うため、その後ウエハWは、
ウエハ搬送装置46により、クーリングユニット(CO
L)に搬送されて冷却される。
【0029】アドヒージョン処理が終了し、クーリング
ユニット(COL)で所定の温度に冷却さたウエハW
は、引き続き、ウエハ搬送装置46によりレジスト塗布
ユニット(COT)に搬送され、そこで塗布膜が形成さ
れる。塗布処理終了後、ウエハWは処理部G,G
いずれかのホットプレートユニット(HP)内でプリベ
ーク処理され、その後いずれかのクーリングユニット
(COL)にて所定の温度に冷却される。
【0030】冷却されたウエハWは、第3の処理部G
のアライメントユニット(ALIM)に搬送され、そこ
でアライメントされた後、第4の処理部群Gのエクス
テンションユニット(EXT)を介してインターフェイ
ス部12に搬送される。
【0031】インターフェイス部12では、周辺露光装
置23により余分なレジスト除去のための周辺露光がウ
エハ周縁の例えば1mmの部分について施された後、イ
ンターフェイス部12に隣接して設けられた露光装置
(図示せず)により所定のパターンに従ってウエハWの
レジスト膜に露光処理が施される。
【0032】露光後のウエハWは、再びインターフェイ
ス部12に戻され、ウエハ搬送体24により、第4の処
理部Gに属するエクステンションユニット(EXT)
に搬送される。そして、ウエハWは、ウエハ搬送装置4
6により、いずれかのホットプレートユニット(HP)
に搬送されてポストエクスポージャーベーク処理が施さ
れ、次いで、クーリングユニット(COL)により所定
の温度に冷却される。
【0033】その後、ウエハWは現像ユニット(DE
V)に搬送され、そこで露光パターンの現像が行われ
る。現像処理終了後、ウエハWはいずれかのホットプレ
ートユニット(HP)に搬送されてポストベーク処理が
施され、次いで、クーリングユニット(COL)により
所定温度に冷却される。このような一連の処理が終了し
た後、第3処理ユニット群Gのエクステンションユニ
ット(EXT)を介してカセットステーション10に戻
され、いずれかのウエハカセットCRに収容される。
【0034】次に、図4から図8を参照して、本発明の
第1の実施形態に係るホットプレートユニット(HP)
について説明する。図4は本発明の第1の実施形態に係
るホットプレートユニットを模式的に示す断面図、図5
は図4のホットプレートユニットの一部を拡大して示す
断面図、図6は図4のホットプレートユニット内におけ
る発熱体およびヒートパイプの配置を模式的に示す斜視
図、図7は図4のホットプレートに設けられたリング状
のヒートパイプを一部切り欠いて示す模式図、図8は図
4のホットプレートの制御系を示す図である。
【0035】本実施形態のホットプレートユニット(H
P)は、ケーシング50を有し、その内部の一方側には
円盤状をなす加熱プレート51が配置されている。加熱
プレート51は例えばアルミニウムで構成されており、
その表面にはプロキシミティピン52が設けられてい
る。そして、このプロキシミティピン52上に加熱プレ
ート51に近接した状態でウエハWが載置されるように
なっている。加熱プレート51の裏面には複数のリング
状発熱体53が同心円状に配設されている。そして、こ
れら発熱体53は通電されることにより発熱し、加熱プ
レート51を加熱してウエハWを昇温するようになって
いる。この場合に、各リング状発熱体53への通電量は
それぞれ独立に制御可能であることが好ましい。
【0036】加熱プレート51は支持部材54に支持さ
れており、支持部材54内は空洞となっている。加熱プ
レート51には、その中央部に3つの貫通孔55が形成
されており、これら貫通孔55にはウエハWを昇降させ
るための3本(2本のみ図示)の昇降ピン56が昇降自
在に設けられている。そして、加熱プレート51と支持
部材54の底板54aとの間貫通孔55に連続する筒状
のガイド部材57が設けられている。これらガイド部材
57によって加熱プレート51の下のヒーター配線等に
妨げられることなく昇降ピン56を移動させることが可
能となる。これら昇降ピン56は支持板58に支持され
ており、この支持板58を介して支持部材54の側方に
設けられたシリンダー59により昇降されるようになっ
ている。
【0037】加熱プレート51および支持部材54の周
囲にはそれらを包囲支持するサポートリング61が設け
られており、このサポートリング61の上には昇降自在
のカバー62が設けられている。そして、このカバー6
2がサポートリング61の上面まで降下した状態でウエ
ハWの処理室Sが形成される。また、ウエハWを加熱プ
レート51に対して搬入出する場合には、上方に退避さ
れる。
【0038】カバー62の中央部に排気管64が接続さ
れた排気口63を有しており、加熱プレート51の外周
側のサポートリング61およびカバー62の隙間部分か
ら空気が導入され、排気口63および排気管64を介し
て処理室Sが排気される。したがって、処理室S内には
加熱プレート51の外周側から中央に向かう気流が形成
される。
【0039】カバー62の上側には、複数のリング状の
ヒートパイプ65が配置されている。このリング状のヒ
ートパイプ65は、発熱体53の配置パターンに応じ
て、加熱プレート51のリング状の発熱体53が存在し
ない位置の上方、具体的には図5、図6に示すように複
数のリング状の発熱体53の間の位置の上方に、発熱体
53と同様の配置パターンである同心円状に配列されて
いる。ヒートパイプ65は、好適には図5に示すよう
に、隣接する発熱体53の等間隔位置の上方に設けられ
ている。
【0040】このリング状のヒートパイプ65は、図7
に示すように、筒状の金属、例えば銅または銅合金から
なる外殻部材としてのコンテナ66と、その内周壁に設
けられた例えば網状部材のウイック67とを有し、その
中に水などの作動液が充填された密閉構造を有してい
る。ウィック67は毛細管現象を利用して作動液を移動
させる機能を有している。このリング状のヒートパイプ
65は、内部に充填した作動液の蒸発現象と凝縮現象を
利用して、大量の熱を容易に輸送する機能、およびその
中に温度の高低がある場合に速やかに熱を輸送して温度
を均一化する機能を有する。具体的には、例えばヒート
パイプ65の一部を加熱すると作動液が蒸発し、蒸気流
となって低温部へ高速移動し、次いで管壁に接触して冷
却されて凝縮する。凝縮液はウィック67の毛細管現象
により加熱部へ戻る。なお、ウィック67を用いる代わ
りに凝縮液を重力で戻すこともできる。
【0041】加熱プレート51内の適宜箇所には、複数
の温度センサー70が設けられ、これにより加熱プレー
ト51の温度が計測されるようになっている。この温度
センサー70からの検出信号は、図8に示すように、こ
のホットプレートユニット(HP)を制御するためのユ
ニットコントローラ71に送信され、その検出情報に基
づいてコントローラ71から温調器72に制御信号が送
信され、その制御信号に基づいて温調器72から発熱体
電源74に出力調整信号が送信される。さらに、このユ
ニットコントローラ71は、加熱処理に際して、シリン
ダー59に制御信号を送って昇降ピン56の昇降を制御
するとともに、排気管64に設けられた電磁弁64aに
より排気量を制御する。なお、ユニットコントローラ7
1は、塗布・現像システムのシステムコントローラ(図
示略)からの指令に基づいて制御信号を出力するように
なっている。
【0042】ユニットコントローラ71による発熱体5
3の制御は、各リング状発熱体53への通電量がそれぞ
れ独立に制御可能である場合に、気流の下流側(すなわ
ち、ウエハWの中央)に位置する発熱体と上流側(すな
わち、ウエハWの周縁)とで供給する電流を変化させる
ことが好ましい。すなわち、処理室Sにおいて気流は、
加熱プレート51の外周囲から中央に向けて流れ、カバ
ー62の中央から上方に排気され、ウエハWは、プロキ
シミティピン52によって加熱プレート51表面から若
干離間されているため、気流は、ウエハWの裏面側にも
流れて、ウエハWの下流側ほど(すなわち、ウエハWの
中央部ほど)多くの不活性ガス等が滞留し、発熱体53
への供給電流が同じであると、気流の下流側ほど(すな
わち、ウエハWの中央部ほど)温度が若干上昇するとい
ったことがある。したがって、ユニットコントローラ7
1によって発熱体53を制御する際には、気流の上流側
に位置する発熱体と下流に位置する発熱体とで供給する
電流を変化させる。具体的には、気流の下流側に位置す
る発熱体53よりも上流側に位置する発熱体53により
多くの電流を供給するように、ユニットコントローラ7
1により電源74を制御することが好ましい。これによ
り、加熱プレート51による加熱の均一性を一層高める
ことができる。
【0043】以上のように構成されたホットプレートユ
ニット(HP)では、以下のようにして、ウエハWの加
熱処理が行われる。
【0044】まず、ウエハ搬送装置46により、ウエハ
Wがホットプレートユニット(HP)の筐体内に搬入さ
れて、昇降ピン56に受け渡され、この昇降ピン56が
降下されて、ウエハWが所定温度に加熱された状態にあ
る加熱プレート51の表面に設けられたプロミキシティ
ピン52に載置される。
【0045】次いで、カバー62が降下されて処理室S
が形成され、気流が加熱プレート51の外周側からウエ
ハWの略中央に流されて、その上方の排気口63および
排気管64を介して排気される。
【0046】この場合に、加熱プレート51に配置され
ているリング状の発熱体53は、その抵抗値が必ずしも
均一ではなく、加熱プレート51が不均一に加熱される
おそれがある。また、加熱プレート51の熱はカバー6
2の天板で反射されてウエハWに供給されるため、この
ように加熱プレート53の加熱状態が不均一な場合に
は、カバー62の天板からの反射熱によって温度の不均
一が一層助長されてしまう。
【0047】これに対し、本実施形態では、カバー62
の上面に、発熱体53の配置パターンに応じて複数のヒ
ートパイプ65を同心円状に配置するするので、ヒート
パイプ65の温度均一化作用により、一つの発熱体53
において抵抗値が不均一であってその発熱量が不均一と
なるような場合であっても、カバー62の温度を均一化
することができ、加熱プレート51上のウエハWに均一
に熱を及ぼすことができるので、ウエハWの温度を均一
にすることができる。
【0048】ところで、処理室Sに気流が形成された際
には、加熱プレート51の温度不均一の影響は、カバー
62の発熱体53の直上位置ではなく、若干ずれた発熱
体が存在しない部分の直上位置に生じやすいが、本実施
形態では、加熱プレート51の発熱体53が存在しない
部分の直上位置に、発熱体53の配置パターンに対応し
て複数のヒートパイプ65をリング状に配置しているた
め、このヒートパイプ65の温度均一化作用が良好に発
揮され、カバー62の温度を周方向に略均一に維持する
ことができ、ウエハWの温度を確実に均一化することが
できる。
【0049】このようにしてウエハWの加熱処理終了し
た後、カバー62が上方に移動されて、ウエハWが昇降
ピン56により持ち上げられ、ウエハ搬送装置46に受
け渡されて、ホットプレートユニット(HP)から搬出
されて、次工程のユニットに搬送される。
【0050】次に、図9から図12を参照して、本発明
の第2の実施形態に係るホットプレートユニットについ
て説明する。図9は本発明の第2の実施形態に係るホッ
トプレートユニットを模式的に示す断面図、図10は図
9に示すホットプレートユニット内における発熱体およ
びヒートパイプの配置を模式的に示す斜視図、図11は
図9のホットプレートユニットに設けられた直線状のヒ
ートパイプを一部切り欠いて示す模式図、図12は図9
のホットプレートの制御系を示す図である。これら図に
おいて、第1の実施形態と同じものには同じ符号を付し
て説明を省略する。
【0051】本実施形態では、ケーシング50の内部の
下側には矩形状をなす加熱プレート51’が配置されて
いる。加熱プレート51’の表面にはプロキシミティピ
ン52’が設けられており、このプロキシミティピン5
2’上に加熱プレート51の表面に近接した状態でウエ
ハWが載置されるようになっている。加熱プレート5
1’の裏面には複数の直線状の発熱体53’が略平行に
配列されている。そして、これら発熱体53’は通電さ
れることにより発熱し、加熱プレート51’を加熱して
ウエハWを昇温するようになっている。この場合に、各
直線状発熱体53’への通電量はそれぞれ独立に制御可
能であることが好ましい。
【0052】加熱プレート51’は支持部材54’に支
持されており、支持部材54’内は空洞となっている。
支持部材54’の周囲にはそれを包囲支持するサポート
リング61’が設けられており、このサポートリング6
1’の上には上下動自在のカバー62’が設けられてい
る。そして、このカバー62’がサポートリング61’
の上面まで降下した状態でシールリング81により外部
から密閉された処理室S’が形成される。
【0053】加熱プレート51’の一方側には、加熱プ
レート51’の略一辺の幅を有し、処理室S’内に不活
性ガス、空気等の気体を供給するための気体供給ノズル
82が設けられ、この気体供給ノズル82には、不活性
ガス、空気等の気体を供給するための気体供給管83が
接続されている。この気体供給管83には、通流する気
体の流量および流速を調整するための電磁弁84が介装
されている。
【0054】一方、加熱プレート51’の他方側には、
加熱プレート51’の略一辺の幅を有し、処理室S’内
の気体を排出するための排気ノズル85が設けられ、こ
の排気ノズル85には、排気管86が接続されている。
この排気管86には、排気量を調整するための電磁弁8
7が介装されている。
【0055】そして、気体供給ノズル82から処理室
S’へ供給された気体は排気ノズル85から排気され、
処理室S’内には図9に示すような加熱プレート51の
一端側から他端側に向かう一方向の気流が形成される。
そして、発熱体53’の配列方向と一方向気流の方向は
略垂直になるようになっている。
【0056】カバー62’の上側には、複数の直線状の
ヒートパイプ65’が配置されている。この直線状のヒ
ートパイプ65’は、加熱プレート51’の直線状の発
熱体53’が存在しない位置の上方、具体的には図10
にも示すように複数の直線状の発熱体53’の間の位置
の上方に、発熱体53’の配置パターンと同様、互いに
平行に配列されている。ヒートパイプ65’は、好適に
は隣接する発熱体53’の等間隔位置の上方に設けられ
ている。
【0057】この直線状のヒートパイプ65’は、図1
1に示すように、筒状の金属、例えば銅または銅合金か
らなるコンテナ66’と、その内周壁に設けられたウイ
ック67’とを有し、その中に水などの作動液が充填さ
れた密閉構造を有している。ウィック67’は毛細管現
象を利用して作動液を移動させる機能を有している。こ
の直線状のヒートパイプ65’は、内部に充填した作動
液の蒸発現象と凝縮現象を利用して、一端から他端に大
量の熱を容易に輸送する機能、およびその中に温度の高
低がある場合に速やかに熱を輸送して温度を均一化する
機能を有する。具体的には、例えばヒートパイプ65’
の一端を加熱すると作動液が蒸発し、蒸気流となって低
温部へ高速移動し、次いで管壁に接触して冷却されて凝
縮する。凝縮液はウィック67’の毛細管現象により加
熱部へ戻る。なお、ウィック67’を用いる代わりに凝
縮液を重力で戻すこともできる。
【0058】この第2の実施形態の制御系は基本的には
第1の実施形態と同様ではあり、同様に加熱プレートの
温度制御および昇降ピン56の昇降制御を行うが、図1
2に示すように、図8の電磁弁64aの制御の代わり
に、電磁弁84,87に制御信号を送って、気体供給ノ
ズル82からの気体の供給量および排気ノズル85から
の排気量を制御する。
【0059】ユニットコントローラ71による発熱体5
3’の制御は、各直線状発熱体53’への通電量がそれ
ぞれ独立に制御可能である場合に、加熱プレート51’
上に形成される一方向の気流の上流側に位置する発熱体
と下流側に位置する発熱体とで供給する電流を変化させ
るように制御することが好ましい。すなわち、矩形の加
熱プレート51’において、複数の発熱体53’がそれ
ぞれ直線状であって略平行に配列され、加熱プレート5
1’上に一方向の気流が発熱体53’に対して略垂直方
向に流れるように構成され、さらに、ウエハWはプロキ
シミティピン52’によって載置面から若干離間されて
いるため、供給された気体がウエハWの裏面側にも流れ
て、ウエハWの下流側ほど多くの気体が滞留し、発熱体
53’の供給電流が同じであると、ウエハWの下流側ほ
ど温度が若干上昇するといったことがある。したがっ
て、ユニットコントローラ71によって発熱体53’を
制御する際には、気流の上流側に位置する発熱体と下流
側に位置する発熱体とで供給する電流を変化させる。具
体的には、気流の下流側に位置する発熱体53’よりも
上流側に位置する発熱体53’により多くの電流を供給
するように、ユニットコントローラ71により電源74
を制御することが好ましい。これにより、加熱プレート
51’の温度は、気流の方向(すなわち、発熱体53’
に対して略垂直方向)で均一に維持される。
【0060】以上のように構成されたホットプレートユ
ニット(HP)により加熱処理を行う際には、まず、第
1の実施形態の場合と同様、ウエハWがウエハ搬送装置
46により筐体50内に搬入されて、プロキシミティピ
ン52’上に載置される。
【0061】次いで、カバー62’が降下されて処理室
S’が形成され、電磁弁84,87が制御されて、処理
室S’に加熱プレート51’の一端側から他端側に向か
う一方向の気流が形成される。
【0062】このような一方向の気流が形成された状態
で、発熱体53’に給電することにより、加熱プレート
51’上のウエハWを加熱処理する。このように加熱プ
レート51’の上面に一方向の気流を形成するので、第
1の実施形態のカバー62と異なり、カバー62’の中
央部には排気口が設けられておらず、滞留した気体から
塵や埃がウエハ上面に落下するといったことがない。ま
た、ウエハWの中央付近の上方に気体が滞留することが
ないため、加熱プレート51’からの熱がウエハWの中
央付近に不均一に作用することがない。さらに、カバー
62’に排気構造が設けられる必要がないため装置自体
の上下方向の寸法を小さくすることができる。
【0063】この場合に、一つの直線状の発熱体53’
は必ずしも抵抗値が均一ではなく、一つの発熱体53’
の中で発熱量のばらつきが生じ、しかも、発熱体53’
は熱移動が生じ難い気流に垂直な方向に配置されている
ので、加熱プレート51において気流に対して垂直な方
向に温度ばらつきが生じやすい。また、加熱プレート5
1’の熱はカバー62’の天板で反射されてウエハWに
供給されるため、このように加熱プレート53’の温度
ばらつきが生じた場合には、カバー62’の天板からの
反射熱によって温度の不均一が一層助長されてしまう。
【0064】これに対し、本実施形態では、カバー6
2’の上面に、発熱体53’の配置パターンに応じて複
数のヒートパイプ65’を発熱体53’に応じて直線状
でかつ互いに平行にしかも発熱体53’と同方向に配置
したので、ヒートパイプ65’の温度均一化作用によ
り、一つの発熱体53’において抵抗値が不均一であっ
てその発熱量が不均一となるような場合であっても、カ
バー62’の温度を均一化することができ、加熱プレー
ト51’上のウエハWに均一に熱を及ぼすことができる
ので、ウエハWの温度を均一にすることができる。
【0065】ところで、処理室S’に一方向の気流が形
成された際には、加熱プレート51’の温度不均一の影
響は、カバー62’の発熱体53’の直上位置ではな
く、若干ずれた発熱体が存在しない部分の直上位置に生
じやすいが、本実施形態では、加熱プレート51’の発
熱体53’が存在しない部分の直上位置に、発熱体5
3’の配置パターンに対応して複数のヒートパイプ6
5’をリング状に配置しているため、このヒートパイプ
65’の温度均一化作用が良好に発揮され、カバー6
2’の温度を周方向に略均一に維持することができ、ウ
エハWの温度を確実に均一化することができる。
【0066】このようにしてウエハWの加熱処理終了し
た後、カバー62’が上方に移動されて、ウエハWが昇
降ピン56により持ち上げられ、ウエハ搬送装置46に
受け渡されて、ホットプレートユニット(HP)から搬
出されて、次工程のユニットに搬送される。
【0067】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
ず、種々の変形が可能である。例えば上記実施の形態で
は、発熱体およびヒートパイプを直線状またはリング状
にしたが、これに限らず他の形状であってもよい。ヒー
トパイプの配置位置も上記実施形態のようにカバーの上
面に限定されることなく、例えばカバーの天板に埋設さ
れていてもよい。発熱体の配置位置も加熱プレートの下
側に限定されず、例えば加熱プレートに埋設されていて
もよい。また、加熱処理装置の構造としても上記実施形
態において例示したホットプレートユニットに限るもの
ではなく種々の形態が可能である。さらに、レジスト塗
布・現像処理システムの加熱処理について示したが、そ
れ以外に用いられる加熱処理に適用することも可能であ
る。さらにまた、上記実施形態ではウエハをプロキシミ
ティピン上に載置して間接的に加熱を行った場合につい
て示したが、ウエハを加熱プレート上に直接載置して加
熱してもよい。さらにまた、上記実施形態では基板とし
て半導体ウエハを用いた場合について説明したが、半導
体ウエハ以外の他の被処理基板、例えばLCD基板の加
熱処理を行う場合についても適用可能である。
【0068】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
カバーに前記発熱体の配置パターンに応じて複数のヒー
トパイプを配置するが、ヒートパイプは、内部に充填し
た作動液の蒸発現象と凝縮現象を利用して、一端から他
端に大量の熱を容易に輸送する機能、およびその中に温
度の高低がある場合に速やかに熱を輸送して温度を均一
化する機能を有するため、一つの発熱体において抵抗値
が不均一であってその発熱量が不均一となるような場合
であっても、カバーに前記発熱体の配置パターンに応じ
て設けられた複数のヒートパイプの温度均一化作用によ
り、カバーの温度を均一化することができ、加熱プレー
ト上の基板に均一に熱を及ぼすことができるので、基板
温度を均一にすることができる。
【0069】本発明の他の構成によれば、カバーのう
ち、加熱プレートの発熱体が存在しない部分の直上位置
に、発熱体の配置パターンに対応して複数のヒートパイ
プを配置するので、カバーの温度を一層有効に均一化す
ることができる。
【0070】本発明のさらに他の構成によれば、一方向
流形成手段により加熱プレート上にその一端から他端に
向かう一方向の気流を形成するとともに、直線状の複数
の発熱体を一方向流の向きに略垂直に配置した加熱処理
装置において、複数のヒートパイプを、カバーにおける
加熱プレートの発熱体が存在しない部分の直上位置に前
記発熱体の配置パターンに対応して配置しているので、
発熱体の抵抗値のばらつきによって温度ばらつきが生じ
やすい一方向流タイプの加熱処理装置であっても、ヒー
トパイプの温度均一化作用を有効に発揮させることによ
り、カバーの温度を均一化することができ、加熱プレー
ト上の基板に均一に熱を及ぼすことができるので、基板
温度を均一にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の加熱処理装置の一実施形態であるホッ
トプレートユニットを備えた半導体ウエハのレジスト塗
布現像処理システムの全体構成を示す平面図。
【図2】本発明の加熱処理装置の一実施形態であるホッ
トプレートユニットを備えた半導体ウエハのレジスト塗
布現像処理システムの全体構成を示す正面図。
【図3】本発明の加熱処理装置の一実施形態であるホッ
トプレートユニットを備えた半導体ウエハのレジスト塗
布現像処理システムの全体構成を示す背面図。
【図4】本発明の第1の実施形態に係るホットプレート
ユニットを模式的に示す断面図。
【図5】図4のホットプレートユニットの一部を拡大し
て示す断面図。
【図6】図4のホットプレートユニット内における発熱
体およびヒートパイプの配置を模式的に示す斜視図
【図7】図4のホットプレートに設けられたリング状の
ヒートパイプを一部切り欠いて示す模式図。
【図8】図4のホットプレートの制御系を示す図。
【図9】本発明の第2の実施形態に係るホットプレート
ユニットを模式的に示す断面図。
【図10】図9に示すホットプレートユニット内におけ
る発熱体およびヒートパイプの配置を模式的に示す斜視
図。
【図11】図9のホットプレートユニットに設けられた
直線状のヒートパイプを一部切り欠いて示す模式図。
【図12】図9のホットプレートの制御系を示す図。
【符号の説明】
51,51’;加熱プレート 52,52’;プロキシミティピン 56;昇降ピン 53,53’;発熱体 62、62’;カバー 63;排気口 64;排気管 65,65’;ヒートパイプ 82;気体供給ノズル 83;気体供給管 84,87;電磁弁 85;排気ノズル 86;排気管 S,S’;処理室 W;半導体ウエハ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板を所定温度に加熱処理する加熱処理
    装置であって、 その表面に基板を近接または載置して、加熱処理する加
    熱プレートと、 この加熱プレートに配置され給電されることにより発熱
    する複数の発熱体と、 基板の加熱処理時に加熱プレートの表面を覆うカバー
    と、 このカバーに前記発熱体の配置パターンに応じて配置さ
    れた複数のヒートパイプとを具備することを特徴とする
    加熱処理装置。
  2. 【請求項2】 基板を所定温度に加熱処理する加熱処理
    装置であって、 その表面に基板を近接または載置して、加熱処理する加
    熱プレートと、 この加熱プレートに配置され給電されることにより発熱
    する複数の発熱体と、 基板の加熱処理時に加熱プレートの表面を覆うカバー
    と、 このカバーのうち、前記加熱プレートの前記発熱体が存
    在しない部分の直上位置に、前記発熱体の配置パターン
    に対応して配置された複数のヒートパイプとを具備する
    ことを特徴とする加熱処理装置。
  3. 【請求項3】 前記複数の発熱体はリング状をなし、前
    記加熱プレートに同心円状に配列され、前記複数のヒー
    トパイプはリング状をなし、前記カバーに同心円状に配
    列されていることを特徴とする請求項1または請求項2
    に記載の加熱処理装置。
  4. 【請求項4】 前記加熱プレート状にその外周から中央
    に向かう気流を形成する気流形成手段をさらに具備する
    ことを特徴とする請求項3に記載の加熱処理装置。
  5. 【請求項5】 前記複数の発熱体は直線状をなし、前記
    加熱プレートに略平行に配列され、前記複数のヒートパ
    イプは直線状をなし、前記カバーに略平行に配列されて
    いることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の
    加熱処理装置。
  6. 【請求項6】 基板を所定温度に加熱処理する加熱処理
    装置であって、 その表面に基板を近接または載置して、加熱処理する加
    熱プレートと、 この加熱プレートに配置され給電されることにより発熱
    する複数の発熱体と、 基板の加熱処理時に加熱プレートの表面を覆うカバー
    と、 前記カバーに配置された複数のヒートパイプと、 前記加熱プレート上にその一端から他端に向かう一方向
    の気流を形成する一方向流形成手段とを具備し、 前記複数の発熱体は直線状をなし、それぞれ前記一方向
    流形成手段により形成される気流の向きに対して略垂直
    に配列され、前記複数のヒートパイプは前記加熱プレー
    トの前記発熱体が存在しない部分の直上位置に前記発熱
    体の配置パターンに対応して配置されていることを特徴
    とする加熱処理装置。
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