JP2003234270A - 熱処理装置 - Google Patents

熱処理装置

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JP2003234270A
JP2003234270A JP2002030360A JP2002030360A JP2003234270A JP 2003234270 A JP2003234270 A JP 2003234270A JP 2002030360 A JP2002030360 A JP 2002030360A JP 2002030360 A JP2002030360 A JP 2002030360A JP 2003234270 A JP2003234270 A JP 2003234270A
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 線幅変動に影響を与える残留溶剤量を制御可
能な熱処理装置を提供すること。 【解決手段】 熱源を有し、表面にレジスト膜が形成さ
れたウエハWを載置する載置台25と、載置台25に保
持されたウエハWを収容する処理室50とを具備するプ
リベークユニット(PB)において、処理室50の上部
に設けられ、ウエハW表面の雰囲気を排気可能な排気口
61と、ウエハWと排気口61との間に設けられ、異な
る同心円上で開口率の異なる天板80と、を設けて、熱
処理中に残留溶剤の揮発速度を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば半導体ウ
エハ等の被処理基板の表面に形成されるレジスト膜の膜
質を制御可能な熱処理装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、半導体ウエハの製造工程におい
ては、半導体ウエハやLCD基板等(以下にウエハ等と
いう)の表面に、レジストのパターンを形成するため、
フォトリソグラフィ技術が用いられている。このフォト
リソグラフィ技術は、ウエハ等の表面にレジスト液を供
給(吐出、塗布)してレジスト膜を形成するレジスト膜
形成工程と、形成されたレジスト膜に回路パターンを露
光する露光工程と、露光後のウエハ等に現像液を供給
(吐出、塗布)して現像処理を行う現像工程とを有して
いる。
【0003】また、上記処理工程間においては、例えば
レジスト塗布工程と露光処理工程との間で行われる、レ
ジスト膜中の残留溶剤を蒸発させてウエハ等とレジスト
膜との密着性を向上させるための加熱処理{プリベーク
(PAB)}や、露光処理工程と現像処理工程との間で
行われる、フリンジの発生を防止するため、あるいは化
学増幅型レジスト(CAR:chemically amplified res
ist)における酸触媒反応を誘起するための加熱処理
{ポストエクスポージャーベーク(PEB)}や、現像
処理工程後に行われる、レジスト中の残留溶剤(残留溶
媒)や現像時にレジスト中に取り込まれたリンス液を除
去し、ウェットエッチング時の浸み込みを改善するため
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】これらフォトリソグラフィー工程において
は、回路パターンや線幅(CD)の微細化が進むにつれ
て、パターン線幅のウエハ面内均一性(CD均一性)が
厳しく求められており、パターン寸法に大きく影響を与
えるとされていた現像工程及びPEB工程以外に、露光
前の工程における線幅変動要因を改善することが求めら
れている。
【0005】そこで従来では、ウエハ表面に形成された
レジスト膜の膜厚均一性の向上を図ることにより、線幅
変動の改善を行っていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年、
レジスト膜の膜厚が均一であっても、例えばレジスト膜
に残留する溶剤量等のレジスト構成物の量分布や、レジ
スト中の保護基の比率分布差、レジスト中のポリマーの
集結状態差等、レジスト膜の化学的、物理的性質(以下
に膜質という)の差によって線幅が異なる膜質変化起因
の線幅変動が確認されるに至り、レジスト膜の膜質均一
性を改善することが非常に重要となっている。
【0007】ここで、上記膜質変化起因の一つである残
留溶剤量の分布差は、主にレジスト膜形成工程やプリベ
ーク工程において生じることが分かっている。
【0008】この発明は上記事情に鑑みなされたもの
で、膜質均一性に影響を与えるレジスト膜の残留溶剤量
(残留溶媒量)をプリベーク工程中に制御可能な熱処理
装置を提供することを目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の第1の熱処理装置は、熱源を有し、表面
に処理膜が形成された被処理基板を載置する載置台と、
上記載置台に保持された被処理基板を収容する処理室と
を具備する熱処理装置において、上記処理室内のガスを
排気可能な排気手段と、上記被処理基板と排気手段との
間に設けられ、異なる同心円上で開口率の異なる天板
と、を具備することを特徴とする(請求項1)。この場
合、天板は、開口率の異なる多孔質材によって形成する
方が好ましい(請求項2)。
【0010】また、この発明の第2の熱処理装置は、熱
源を有し、表面に処理膜が形成された被処理基板を載置
する載置台と、上記載置台に保持された被処理基板を収
容する処理室とを具備する熱処理装置において、上記被
処理基板表面の異なる同心円上で、上記処理室内のガス
を排気可能な複数の排気手段と、上記排気手段の排気量
をそれぞれ調節可能な複数の排気量調節手段と、を具備
することを特徴とする(請求項3)。
【0011】この発明の第3の熱処理装置は、熱源を有
し、表面に処理膜が形成された被処理基板を載置する載
置台と、上記載置台に保持された被処理基板を収容する
処理室とを具備する熱処理装置において、上記被処理基
板表面の異なる同心円上で、上記処理室内のガスを排気
可能な複数の排気手段と、上記被処理基板表面の異なる
同心円上で、上記処理室内にガスを供給可能な複数のガ
ス供給手段と、上記排気手段が排気するガスの排気量を
それぞれ調節可能な複数の排気量調節手段と、上記ガス
供給手段が供給するガスの供給量をそれぞれ調節可能な
複数の供給量調節手段と、を具備することを特徴とする
(請求項4)。
【0012】この発明の第4の熱処理装置は、熱源を有
し、表面に処理膜が形成された被処理基板を載置する載
置台と、上記載置台に保持された被処理基板を収容する
処理室とを具備する熱処理装置において、上記被処理基
板表面の異なる同心円上で、上記処理室内のガスを排気
可能であると共に、処理室内にガスを供給可能な複数の
給排手段と、上記給排手段のガスの供給と排気とを切り
換える切換手段と、上記給排手段が供給するガスの供給
量をそれぞれ調節可能な複数の供給量調節手段と、上記
給排手段が排気するガスの排気量をそれぞれ調節可能な
複数の排気量調節手段と、を具備することを特徴とする
(請求項5)。
【0013】この発明の第3又は第4の熱処理装置にお
いて、上記ガス供給手段又は給排手段が供給するガスの
溶剤濃度を調節するガス濃度調節手段を設ける方が好ま
しい(請求項6)。
【0014】また、この発明の第2ないし第4の熱処理
装置において、上記被処理基板と各排気手段又は各ガス
供給手段あるい各給排手段との間に、気圧を均一にする
複数のバッファを設ける方が好ましい(請求項7)。
【0015】請求項1,2記載の発明によれば、被処理
基板と排気手段との間に、異なる同心円上で開口率の異
なる天板を設けて、排気量に差を付けることができるの
で、処理室内の雰囲気を調節して、被処理基板の異なる
同心円上の残留溶剤(残留溶媒)の揮発速度をそれぞれ
制御することができる。
【0016】また、請求項3記載の発明によれば、被処
理基板表面の異なる同心円上で、処理室内のガスを排気
可能な複数の排気手段と、排気手段の排気量をそれぞれ
調節可能な複数の排気量調節手段とを設けて、排気量に
差を付けることができるので、処理室内の雰囲気を調節
して、被処理基板の異なる同心円上の残留溶剤(残留溶
媒)の揮発速度をそれぞれ制御することができる。
【0017】また、請求項4,5記載の発明によれば、
被処理基板表面の異なる同心円上で、処理室内のガスを
排気可能な複数の排気手段と、被処理基板表面の異なる
同心円上で、処理室内にガスを供給可能な複数のガス供
給手段と、排気手段が排気するガスの排気量をそれぞれ
調節可能な複数の排気量調節手段と、ガス供給手段が供
給するガスの供給量をそれぞれ調節可能な複数の供給量
調節手段とを設けるか、あるいは、被処理基板表面の異
なる同心円上で、処理室内のガスを排気可能であると共
に、処理室内にガスを供給可能な複数の給排手段と、給
排手段のガスの供給と排気とを切り換える切換手段と、
給排手段が供給するガスの供給量をそれぞれ調節可能な
複数の供給量調節手段と、給排手段が排気するガスの排
気量をそれぞれ調節可能な複数の排気量調節手段とを設
けるので、ガスの供給と排気によって処理室内の雰囲気
を効率よく置換して調節し、被処理基板の異なる同心円
上の残留溶剤(残留溶媒)の揮発速度を更に確実に制御
することができる。
【0018】また、請求項6記載の発明によれば、ガス
供給手段又は給排手段が供給するガスの溶剤濃度(溶媒
濃度)を調節するガス濃度調節手段を設けるので、塗布
膜の残留溶剤量に応じて処理室内のガスの溶剤濃度を調
節して、被処理基板の異なる同心円上の残留溶剤(残留
溶媒)の揮発速度をそれぞれ制御することができる。
【0019】また、請求項7記載の発明によれば、排気
手段又はガス供給手段あるい給排手段の被処理基板と対
向する位置に、被処理基板の異なる同心円上で気圧を均
一にする複数のバッファを設けるので、処理室内の雰囲
気を更に確実に調節して、被処理基板の異なる同心円上
の残留溶剤(残留溶媒)の揮発速度をそれぞれ制御する
ことができる。
【0020】
【発明の実施の形態】以下に、この発明の実施の形態を
図面に基づいて詳細に説明する。
【0021】図1はレジスト液塗布・現像処理システム
の一実施形態の概略平面図、図2は図1の正面図、図3
は図2の背面図である。
【0022】上記処理システムは、被処理基板として半
導体ウエハW(以下にウエハWという)をウエハカセッ
ト1で複数枚例えば25枚単位で外部からシステムに搬
入又はシステムから搬出したり、ウエハカセット1に対
してウエハWを搬出・搬入したりするためのカセットス
テーション10(搬送部)と、塗布現像工程の中で1枚
ずつウエハWに所定の処理を施す枚葉式の各種処理ユニ
ットを所定位置に多段配置してなる処理ステーション2
0と、この処理ステーション20と隣接して設けられる
露光装置40(EXP)との間でウエハWを受け渡すた
めのインター・フェース部30とで主要部が構成されて
いる。
【0023】上記カセットステーション10は、図1に
示すように、カセット載置台2上の突起3の位置に複数
個例えば4個までのウエハカセット1がそれぞれのウエ
ハ出入口を処理ステーション20側に向けて水平のX方
向に沿って一列に載置され、カセット配列方向(X方
向)及びウエハカセット1内に垂直方向に沿って収容さ
れたウエハWのウエハ配列方向(Z方向)に移動可能な
ウエハ搬送用ピンセット4が各ウエハカセット1に選択
的に搬送するように構成されている。また、ウエハ搬送
用ピンセット4は、水平の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20側の第3の組G
3の多段ユニット部に属するアライメントユニット(A
LIM)及びエクステンションユニット(EXT)にも
搬送できるようになっている。
【0024】上記処理ステーション20は、図1に示す
ように、中心部に垂直搬送型の主ウエハ搬送機構21が
設けられ、この主ウエハ搬送機構21を収容する室22
の周りに全ての処理ユニットが1組又は複数の組に渡っ
て多段に配置されている。この例では、5組G1,G
2,G3,G4及びG5の多段配置構成であり、第1及
び第2の組G1,G2の多段ユニットはシステム正面
(図1において手前)側に並列され、第3の組G3の多
段ユニットはカセットステーション10に隣接して配置
され、第4の組G4の多段ユニットはインター・フェー
ス部30に隣接して配置され、第5の組G5の多段ユニ
ットは背部側に配置されている。
【0025】この場合、図2に示すように、第1の組G
1では、カップ23(処理容器)内でウエハWをスピン
チャック(図示せず)に載置して所定の処理を行う2台
のスピナ型処理ユニット、例えばウエハWの表面にレジ
スト液を供給してレジスト膜を形成するレジスト塗布ユ
ニット(COT){レジスト塗布装置}及びウエハWの
表面に現像液を供給して現像処理を行う現像ユニット
(DEV)が、垂直方向に2段に重ねられている。第2
の組G2も同様に、2台のスピナ型処理ユニット例えば
レジスト塗布ユニット(COT)及び現像ユニット(D
EV)が垂直方向の下から順に2段に重ねられている。
このようにレジスト塗布ユニット(COT)を下段側に
配置した理由は、レジスト液の排液が機構的にもメンテ
ナンスの上でも面倒であるためである。しかし、必要に
応じてレジスト塗布ユニット(COT)を上段に配置す
ることも可能である。
【0026】図3に示すように、第3の組G3では、ウ
エハWをウエハ載置台24に載置して所定の処理を行う
オーブン型の処理ユニット例えばウエハWを冷却するク
ーリングユニット(COL)、ウエハWに疎水化処理を
行うアドヒージョンユニット(AD)、ウエハWの位置
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)、ウエハWをベークする4つのホットプレートユニ
ット(HP)が垂直方向の下から順に例えば8段に重ね
られている。また、第4の組G4は、オーブン型処理ユ
ニット例えばクーリングユニット(COL)、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(EXT)、クーリングユニット
(COL)、急冷機能を有する2つのチリングホットプ
レートユニット(CHP)及びレジスト膜が形成された
ウエハWのプリベークに用いられる2つのプリベークユ
ニット(PB)が垂直方向の下から順に例えば8段に重
ねられている。
【0027】上記のように処理温度の低いクーリングユ
ニット(COL)、エクステンション・クーリングユニ
ット(EXTCOL)を下段に配置し、処理温度の高い
ホットプレートユニット(HP)、チリングホットプレ
ートユニット(CHP)、プリベークユニット(PB)
及びアドヒージョンユニット(AD)を上段に配置する
ことで、ユニット間の熱的な相互干渉を少なくすること
ができる。勿論、ランダムな多段配置とすることも可能
である。
【0028】なお、図1に示すように、処理ステーショ
ン20において、第1及び第2の組G1,G2の多段ユ
ニット(スピナ型処理ユニット)に隣接する第3及び第
4の組G3,G4の多段ユニット(オーブン型処理ユニ
ット)の側壁の中には、それぞれダクト65,66が垂
直方向に縦断して設けられている。これらのダクト6
5,66には、ダウンフローの清浄空気又は特別に温度
調整された空気が流されるようになっている。このダク
ト構造によって、第3及び第4の組G3,G4のオーブ
ン型処理ユニットで発生した熱は遮断され、第1及び第
2の組G1,G2のスピナ型処理ユニットへは及ばない
ようになっている。
【0029】また、この処理システムでは、主ウエハ搬
送機構21の背部側にも図1に点線で示すように第5の
組G5の多段ユニットが配置できるようになっている。
この第5の組G5の多段ユニットは、案内レール67に
沿って主ウエハ搬送機構21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の組G5の多段ユ
ニットを設けた場合でも、ユニットをスライドすること
により空間部が確保されるので、主ウエハ搬送機構21
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。
【0030】上記インター・フェース部30は、奥行き
方向では処理ステーション20と同じ寸法を有するが、
幅方向では小さなサイズに作られている。このインター
・フェース部30の正面部には可搬性のピックアップカ
セット31と定置型のバッファカセット32が2段に配
置され、背面部には周辺露光装置33が配設され、中央
部には、ウエハ搬送アーム34が配設されている。
【0031】ウエハ搬送アーム34は、X,Z方向に移
動して両カセット31,32及び周辺露光装置33に搬
送するように構成されている。また、ウエハ搬送アーム
34は、θ方向に回転可能に構成され、処理ステーショ
ン20側の第4の組G4の多段ユニットに属するエクス
テンションユニット(EXT)及び隣接する露光装置4
0(EXP)側のウエハ受渡し台(図示せず)にも搬送
できるように構成されている。
【0032】上記のように構成される処理システムは、
クリーンルーム45内に設置されるが、更にシステム内
でも効率的な垂直層流方式によって各部の清浄度を高め
ている。
【0033】次に、上記処理システムの動作について説
明する。まず、カセットステーション10において、ウ
エハ搬送用ピンセット4がカセット載置台2上の未処理
のウエハWを収容しているカセット1にアクセスして、
そのカセット1から1枚のウエハWを取り出す。ウエハ
搬送用ピンセット4は、カセット1よりウエハWを取り
出すと、処理ステーション20側の第3の組G3の多段
ユニット内に配置されているアライメントユニット(A
LIM)まで移動し、ユニット(ALIM)内のウエハ
載置台24上にウエハWを載せる。ウエハWは、ウエハ
載置台24上でオリフラ合せ及びセンタリングを受け
る。その後、主ウエハ搬送機構21がアライメントユニ
ット(ALIM)に反対側からアクセスし、ウエハ載置
台24からウエハWを受け取る。
【0034】処理ステーション20において、主ウエハ
搬送機構21はウエハWを最初に第3の組G3の多段ユ
ニットに属するアドヒージョンユニット(AD)に搬入
する。このアドヒージョンユニット(AD)内でウエハ
Wは疎水化処理を受ける。疎水化処理が終了すると、主
ウエハ搬送機構21は、ウエハWをアドヒージョンユニ
ット(AD)から搬出して、次に第3の組G3又は第4
の組G4の多段ユニットに属するクーリングユニット
(COL)へ搬入する。このクーリングユニット(CO
L)内でウエハWはレジスト塗布処理前の設定温度例え
ば23℃まで冷却される。冷却処理が終了すると、主ウ
エハ搬送機構21は、ウエハWをクーリングユニット
(COL)から搬出し、次に第1の組G1又は第2の組
G2の多段ユニットに属するレジスト塗布ユニット(C
OT)へ搬入する。このレジスト塗布ユニット(CO
T)内でウエハWはスピンコート法によりウエハW表面
に一様な膜厚でレジストを塗布する。
【0035】レジスト塗布処理が終了すると、主ウエハ
搬送機構21は、ウエハWをレジスト塗布ユニット(C
OT)から搬出し、次に、プリベークユニット(PB)
内へ搬入する。プリベークユニット(PB)内でウエハ
Wは載置台上に載置され、所定温度例えば100℃で所
定時間プリベーク処理される。これによって、ウエハW
上の塗布膜から残存溶剤(溶媒)を蒸発除去することが
できる。プリベークが終了すると、主ウエハ搬送機構2
1は、ウエハWをプリベークユニット(PB)から搬出
し、次に第4の組G4の多段ユニットに属するエクステ
ンション・クーリングユニット(EXTCOL)へ搬送
する。このユニット(COL)内でウエハWは次工程す
なわち周辺露光装置33における周辺露光処理に適した
温度例えば24℃まで冷却される。この冷却後、主ウエ
ハ搬送機構21は、ウエハWを直ぐ上のエクステンショ
ンユニット(EXT)へ搬送し、このユニット(EX
T)内の載置台(図示せず)の上にウエハWを載置す
る。このエクステンションユニット(EXT)の載置台
上にウエハWが載置されると、インター・フェース部3
0のウエハ搬送アーム34が反対側からアクセスして、
ウエハWを受け取る。そして、ウエハ搬送アーム34は
ウエハWをインター・フェース部30内の周辺露光装置
33へ搬入する。ここで、ウエハWはエッジ部に露光を
受ける。なお、周辺露光装置33内に膜厚測定器を設け
て、定期的にウエハWの膜厚を測定し、膜厚均一性又は
膜質均一性の検査を行うこともできる。
【0036】周辺露光が終了すると、ウエハ搬送アーム
34は、ウエハWを周辺露光装置33から搬出し、隣接
する露光装置40(EXP)側のウエハ受取り台(図示
せず)へ移送する。この場合、ウエハWは、露光装置4
0(EXP)へ渡される前に、バッファカセット32に
一時的に収納されることもある。
【0037】露光装置40(EXP)で全面露光が済ん
で、ウエハWが露光装置40(EXP)側のウエハ受取
り台に戻されると、インター・フェース部30のウエハ
搬送アーム34はそのウエハ受取り台へアクセスしてウ
エハWを受け取り、受け取ったウエハWを処理ステーシ
ョン20側の第4の組G4の多段ユニットに属するエク
ステンションユニット(EXT)へ搬入し、ウエハ受取
り台上に載置する。この場合にも、ウエハWは、処理ス
テーション20側へ渡される前にインター・フェース部
30内のバッファカセット32に一時的に収納されるこ
ともある。
【0038】ウエハ受取り台上に載置されたウエハW
は、主ウエハ搬送機構21により、チリングホットプレ
ートユニット(CHP)に搬送され、フリンジの発生を
防止するため、あるいは化学増幅型レジスト(CAR)
における酸触媒反応を誘起するためポストエクスポージ
ャーベーク(PEB)処理が施される。
【0039】その後、ウエハWは、第1の組G1又は第
2の組G2の多段ユニットに属する現像ユニット(DE
V)に搬入される。この現像ユニット(DEV)内で
は、ウエハWはスピンチャックの上に載せられ、例えば
スプレー方式により、ウエハW表面のレジストに現像液
が満遍なくかけられる。現像が終了すると、ウエハW表
面にリンス液がかけられて現像液が洗い落とされる。
【0040】現像工程が終了すると、主ウエハ搬送機構
21は、ウエハWを現像ユニット(DEV)から搬出し
て、次に第3の組G3又は第4の組G4の多段ユニット
に属するホットプレートユニット(HP)へ搬入する。
このユニット(HP)内でウエハWは例えば100℃で
所定時間ポストベーク処理される。これによって、現像
で膨潤したレジストが硬化し、耐薬品性が向上する。
【0041】ポストベークが終了すると、主ウエハ搬送
機構21は、ウエハWをホットプレートユニット(H
P)から搬出し、次にいずれかのクーリングユニット
(COL)へ搬入する。ここでウエハWが常温に戻った
後、主ウエハ搬送機構21は、次にウエハWを第3の組
G3に属するエクステンションユニット(EXT)へ移
送する。このエクステンションユニット(EXT)の載
置台(図示せず)上にウエハWが載置されると、カセッ
トステーション10側のウエハ搬送用ピンセット4が反
対側からアクセスして、ウエハWを受け取る。そして、
ウエハ搬送用ピンセット4は、受け取ったウエハWをカ
セット載置台上の処理済みウエハ収容用のカセット1の
所定のウエハ収容溝に入れて処理が完了する。
【0042】次に、本発明の熱処理装置の一実施形態で
あるプリベークユニット(PB)の主な構成について、
図4を参照しながら説明する。
【0043】プリベークユニット(PB)は、容器55
とカバー54によって処理室50が形成されており、処
理室50内には、ウエハWを載置する載置台25と、載
置台25上でウエハWを昇降可能な支持ピン(図示せ
ず)とが設けられている。
【0044】また、容器55とカバー54との間には、
支持ピンと主ウエハ搬送機構21との間で、ウエハWを
受け渡すための受渡口56と、この受渡口56を閉鎖
し、処理室50を外気と遮断するためのシャッタ51が
設けられている。
【0045】カバー54は、処理室50内の雰囲気を排
気する排気口61(排気手段)を中央に有する円状の天
井部54aと、この天井部54aの外周部から垂下する
側壁部54bと、側壁部54bの下部に設けられ、後述
するシャッタ51と当接する当接部54cとによって形
成されている。
【0046】排気口61は、排気管路62を介して排気
したガスを回収する排気系69に接続されており、排気
管路62には、排気系69側から順に、負圧発生手段で
ある排気機構例えばエジェクタ68と、排気口61から
排気されるガスの排気量(流量)を計測可能であると共
に、ガスの排気量(流量)を調節可能な例えばマスフロ
ーコントローラC1と、開閉弁V1とが介設されてい
る。
【0047】また、開閉弁V1、マスフローコントロー
ラC1、エジェクタ68は、それぞれCPU100と電
気的に接続されており、CPU100の制御信号によっ
て排気量(流量)を調節可能に構成されている。
【0048】また、排気口61の下方には、排気口61
の直下で排気むらが生じるのを防止するため、複数の孔
53を有する円盤状の整流板52が側壁部54bに設け
られている。
【0049】載置台25は、ウエハWより大きい円盤状
に形成され、上面にはウエハWを加熱するためのホット
プレート26を有している。ホットプレート26は、熱
源例えばヒータ(図示せず)が内蔵されており、例えば
アルミニウム合金等の熱伝導性の良好な材料で形成され
ている。また、載置台25上には、ウエハWをホットプ
レート26と隙間をもたせて支持するギャップピン27
が取り付けられており、ウエハWにパーティクル等が付
着するのを防止している。また、載置台25の同心円上
には、支持ピンが出入りするための孔が等間隔で複数、
例えば3つ設けられている。
【0050】シャッタ51は、図示しない昇降シリンダ
の作動により上下動自在であり、シャッタ51が上昇し
た際には、カバー54の当接部54cに設けられたスト
ッパ(図示せず)とシャッタ51とが接触して、処理室
50内が気密に維持されるように構成されている。
【0051】次に、上記のように構成されるプリベーク
ユニット(PB)の動作態様を以下に説明する。
【0052】まず、受渡口56のシャッタ51が開き、
主ウエハ搬送機構21によってプリベークユニット(P
B)内にウエハWが搬入されると、ウエハWは支持ピン
に受け渡され、支持ピンの下降によって載置台25のギ
ャップピン27上に載置される。
【0053】次に、シャッタ51が閉鎖し、ウエハWに
形成されたレジスト膜の残留溶剤を蒸発(揮発)させる
ため、ホットプレート26による加熱が開始されると、
CPU100の制御信号によって、開閉弁V1を開ける
と共に、エジェクタ68を作動させ、マスフローコント
ローラC1によって排気量(流量)を調節しながら、排
気を開始する。排気口61からの排気が開始されると、
処理室50内は減圧され、ホットプレート26によって
蒸発(揮発)されたウエハWの残留溶剤の蒸気が排気口
61から排気される。
【0054】ウエハWの加熱処理が終了すると、CPU
100の制御信号によって、開閉弁V1を閉じると共
に、マスフローコントローラC1、エジェクタ68の作
動を停止する。
【0055】その後ウエハWは、支持ピンによって上昇
され、受渡口56から主ウエハ搬送機構21によって搬
出される。
【0056】以下に、この発明の熱処理装置を上記プリ
ベークユニット(PB)に適用した場合について、図5
ないし図9を参照して説明する。
【0057】◎第一実施形態 この発明の第一実施形態は、プリベークユニット(P
B)の排気口61とウエハWとの間に、異なる同心円上
で開口率の異なる天板80を設けて排気量(流量)を調
節し、残留溶剤の揮発速度を制御可能に構成したもので
ある。
【0058】天板80としては、例えば開口率が20〜
50%程度のSiC等の多孔質材を用いることができ
る。例えば熱処理中のウエハWの中心部の残留溶剤の揮
発速度が、外周部の残留溶剤の揮発速度より小さい場合
には、図5、図6に示すように、中心部に開口率が40
〜50%の多孔質材80a、中間部に開口率が30〜4
0%の多孔質材80b、外周部側に開口率が20〜30
%の多孔質材80cを用いた天板80を形成すればよ
い。
【0059】また、天板80は、例えば図5に示すよう
に、整流板52のウエハWと対向する側に設け、外周部
をカバー54の当接部54cの内側側面に固定すれば良
い。この際、天板80の下面とウエハW表面との距離
は、1〜20mm程度に調節される。
【0060】プリベークユニット(PB)をこのように
構成すれば、天板80は、中心部の方が中間部及び外周
部よりもガスを通し易いため、熱処理によってレジスト
膜から揮発(蒸発)した残留溶剤を速やかに排気して雰
囲気中の溶剤濃度を低減し、ウエハWの中心部の揮発速
度を中間部及び外周部の揮発速度より大きくして、ウエ
ハW表面の残留溶剤量を均一にすることができる。
【0061】なお、上記説明では、天板80の中心部側
の開口率を外周部側よりも大きく形成する場合について
説明したが、天板80の開口率は、残留溶剤の揮発速度
に応じて自由に変更可能であり、例えば熱処理中におけ
るウエハWの中心部の残留溶剤の揮発速度が、外周部の
残留溶剤の揮発速度より大きい場合には、中心部の開口
率を外周部の開口率より小さく形成することも可能であ
る。
【0062】また、上記説明では、多孔質材によって形
成された天板80を用いる場合について説明したが、天
板80の構成はこれに限らず、例えばアルミニウムやス
テンレス等の金属製の天板80に、溶剤蒸気(溶媒蒸
気)が通過可能な通気孔を複数形成し、異なる同心円上
で通気孔の数や大きさが異なるものを用いることも可能
である。また、金属と多孔質材とを組み合わせた天板8
0を用いることも勿論可能である。
【0063】◎第二実施形態 この発明の第二実施形態は、プリベークユニット(P
B)に、ウエハW表面の異なる同心円上で、処理室50
内のガスを排気可能な複数の排気口61A,61B,6
1Cを設け、それぞれ排気量(流量)を調節して、残留
溶剤の揮発速度を制御可能に構成したものである。
【0064】排気口61A,61B,61Cは、図7、
図8に示すように、例えば天井部54aの異なる同心円
上に配設されており、それぞれ天井部54aから垂下す
る仕切板58によって仕切られている。また、仕切板5
8の下部は、カバー54の当接部54cに設けられた例
えば多孔質材や複数の孔を有するパンチング板等によっ
て形成される整流板57と接合されており、ウエハW表
面の気圧を均一にすると共に、排気口61A,61B,
61Cの直下で排気むらが生じるのを防止するバッファ
59A,59B,59Cが形成されている。この際、整
流板57の下面とウエハW表面との距離は、1〜20m
m程度に調節される。
【0065】また、排気口61A,61B,61Cは、
それぞれ排気管路62A,62B,62Cを介して処理
室50内のガスを回収する排気系69A,69B,69
Cに接続されており、排気管路62A,62B,62C
には、排気系69A,69B,69C側から順に、負圧
発生手段である排気機構例えばエジェクタ68A,68
B,68Cと、排気口から排気されるガスの排気量(流
量)を計測可能であると共に、ガスの排気量(流量)を
調節可能な例えばマスフローコントローラC2,C3,
C4(排気量調節手段)と、開閉弁V2,V3,V4と
が介設されている。
【0066】また、エジェクタ68A,68B,68
C、マスフローコントローラC2,C3,C4、開閉弁
V2,V3,V4は、それぞれCPU100に電気的に
接続されており、CPU100の制御信号によって排気
量(流量)を調節可能に構成されている。
【0067】プリベークユニット(PB)をこのように
構成すれば、ウエハW表面に形成されたレジスト膜の残
留溶剤量が多い部分の排気量(流量)を大きくし、残留
溶剤量が少ない部分の排気量(流量)を小さくして、残
留溶剤の揮発速度を制御することができる。例えば熱処
理中のウエハWの中心部の残留溶剤の揮発速度が、外周
部の残留溶剤の揮発速度より小さい場合には、ウエハW
の中心部の排気量(流量)を外周部より大きくし、熱処
理によってレジスト膜から揮発(蒸発)した残留溶剤を
速やかに排気して雰囲気中の溶剤濃度を低減することが
できるので、ウエハWの中心部の揮発速度を大きくし
て、ウエハW表面の残留溶剤量を均一にすることができ
る。
【0068】◎第三実施形態 この発明の第三実施形態は、プリベークユニット(P
B)に、ウエハW表面の異なる同心円上で、処理室50
内に区画されたバッファ59A,59B,59Cのガス
を排気可能であると共に、処理室50内に区画されたバ
ッファ59A,59B,59Cにガスを供給可能な複数
の給排口81A,81B,81C(給排手段)を設け、
ガスの供給量(流量)と排気量(流量)をそれぞれ調節
して、残留溶剤の揮発速度を制御可能に構成したもので
ある。
【0069】この場合、例えば図9に示すように、給排
口81A,81B,81Cは、第2実施形態の排気口6
1A,61B,61Cと同様に、天井部54aの異なる
同心円上に配設されており、それぞれ天井部54aから
垂下する仕切板58によって仕切られている。また、仕
切板58の下部は、カバー54の当接部54cに設けら
れた例えば多孔質材や複数の孔を有するパンチング板等
によって形成される整流板57と接合されており、ウエ
ハW表面の気圧を均一にすると共に、給排口81A,8
1B,81Cの直下で排気むらが生じるのを防止するバ
ッファ59A,59B,59Cが形成されている。
【0070】また、給排口81A,81B,81Cは、
それぞれ置換管路82A,82B,82Cを介して、三
方弁83A,83B,83C(切換手段)に接続されて
おり、三方弁83A,83B,83Cは、更に排気管路
62A,62B,62C及びガス供給管路72A,72
B,72Cに接続されている。
【0071】このように構成することにより、給排口8
1A,81B,81Cは、三方弁83A,83B,83
Cによって、排気管路62A,62B,62Cとガス供
給管路72A,72B,72Cを切り換えて、ガスの供
給と排気を行うことができる。
【0072】排気管路62A,62B,62Cは、第二
実施形態と同様に、処理室50内のガスを回収する排気
系69A,69B,69Cに接続されており、排気系6
9A,69B,69C側から順に、負圧発生手段である
排気機構例えばエジェクタ68A,68B,68Cと、
給排口81A,81B,81Cから排気されるガスの排
気量(流量)を計測可能であると共に、ガスの排気量
(流量)を調節可能な例えばマスフローコントローラC
2,C3,C4とが介設されている。また、三方弁83
A,83B,83CとマスフローコントローラC2,C
3,C4との間には、更に別の三方弁63A,63B,
63Cが設けられており、処理室50からの排気を停止
している際に、バイパス管路64A,64B,64Cに
切り換えて、排気管路62A,62B,62Cが密閉さ
れるのを防止するように構成されている。
【0073】ガス供給管路72A,72B,72Cは、
三方弁83A,83B,83C側から順に、ガスの供給
停止時にバイパス管路74A,74B,74Cに切り換
えて、ガス供給管路72A,72B,72Cが密閉され
るのを防止する三方弁73A,73B,73Cと、ガス
の供給量(流量)を計測可能であると共に、ガスの供給
量(流量)を調節可能なマスフローコントローラC5,
C6,C7と、ガスの温度を調節可能な温調器75A,
75B,75Cと、ガスの圧力を調整可能な例えばレギ
ュレータ等の圧力調整器76A,76B,76Cと、供
給するガスの溶剤濃度を調節可能な混合器77A,77
B,77C(ガス濃度調節手段)とが介設されている。
【0074】混合器77A,77B,77Cは、開閉弁
V5,V7,V9を介してガス供給源78A,78B,
78Cに接続されると共に、開閉弁V6,V8,V10を
介して溶剤供給源79A,79B,79Cと接続されて
おり、例えば温度調節機能を有するヒータ等(図示せ
ず)によって、レジスト膜に含まれる溶剤(溶媒)を不
活性ガスに安定的に揮発させて溶剤ガスを生成すると共
に、気化濃度制御弁(図示せず)等によって、溶剤ガス
に含まれる溶剤の濃度を調節可能に形成されている。
【0075】三方弁83A,83B,83Cは、CPU
100と電気的に接続されており、予め記憶されたプロ
グラムに基く制御信号によって、熱処理中の任意時に排
気管路62A,62B,62Cとガス供給管路72A,
72B,72Cとを自動で切換可能に制御されている。
【0076】また、エジェクタ68A,68B,68
C、マスフローコントローラC2〜C7、三方弁63A
〜63C,73A〜73C、温調器75A,75B,7
5C、圧力調整器76A,76B,76C、混合器77
A,77B,77C、開閉弁V5〜V10も、それぞれC
PU100に電気的に接続されており、CPU100の
制御信号によってガスの供給量(流量)及び排気量(流
量)を調節可能に構成されている。
【0077】プリベークユニット(PB)をこのように
構成すれば、ウエハW表面に形成されたレジスト膜の残
留溶剤量が多い部分では、ガスの供給と排気を切り換え
ることによって、処理室50内の雰囲気を効率よく置換
して、揮発を促進することができ、また、残留溶剤量が
少ない部分では、所定濃度の溶剤ガスを供給して揮発を
抑制することができる。したがって、熱処理の際に処理
室50内の雰囲気を正確に調節して、更に確実に残留溶
剤の揮発速度を制御することができる。
【0078】なお、上記説明では、ガス供給管路72
A,72B,72Cに混合器77A,77B,77Cを
設けて、処理室内に所定濃度の溶剤ガスを供給する場合
について説明したが、ガス供給管路72A,72B,7
2Cに混合器77A,77B,77C及び溶剤供給源7
9A,79B,79Cを設けずに、ガス供給源78A,
78B,78Cのみを接続して、N2等の不活性ガスや
ドライエア等を供給することも可能である。
【0079】また、上記説明では、ガスの供給と排気を
三方弁83A,83B,83Cを用いて共通の給排口8
1A,81B,81Cによって行う場合について説明し
たが、三方弁を用いずに排気口とガス供給口(ガス供給
手段)とを独立して設け、例えばCPU100によって
ガスの供給と排気を制御することも可能である。
【0080】また、上記実施形態では、被処理基板が半
導体ウエハの場合について説明したが、ウエハ以外に例
えばLCD基板やフォトマスク用のレチクル基板等にお
いてもこの発明が適用できることは勿論である。
【0081】
【発明の効果】以上に説明したように、この発明によれ
ば、上記のように構成されているので、以下のような効
果が得られる。
【0082】1)請求項1,2記載の発明によれば、被
処理基板と排気手段との間に、異なる同心円上で開口率
の異なる天板を設けて、排気量に差を付けることができ
るので、処理室内の雰囲気を調節して、被処理基板の異
なる同心円上の残留溶剤(残留溶媒)の揮発速度をそれ
ぞれ制御することができ、被処理基板表面の残留溶剤量
を均一にすることができる。したがって、パターン線幅
を均一にすることができる。
【0083】2)請求項3記載の発明によれば、被処理
基板表面の異なる同心円上で、処理室内のガスを排気可
能な複数の排気手段と、排気手段の排気量をそれぞれ調
節可能な複数の排気量調節手段とを設けて、排気量に差
を付けることができるので、処理室内の雰囲気を調節し
て、被処理基板の異なる同心円上の残留溶剤(残留溶
媒)の揮発速度をそれぞれ制御することができ、被処理
基板表面の残留溶剤量を均一にすることができる。した
がって、パターン線幅を均一にすることができる。
【0084】3)請求項4,5記載の発明によれば、被
処理基板表面の異なる同心円上で、処理室内のガスを排
気可能な複数の排気手段と、被処理基板表面の異なる同
心円上で、処理室内にガスを供給可能な複数のガス供給
手段と、排気手段が排気するガスの排気量をそれぞれ調
節可能な複数の排気量調節手段と、ガス供給手段が供給
するガスの供給量をそれぞれ調節可能な複数の供給量調
節手段とを設けるか、あるいは、被処理基板表面の異な
る同心円上で、処理室内のガスを排気可能であると共
に、処理室内にガスを供給可能な複数の給排手段と、給
排手段のガスの供給と排気とを切り換える切換手段と、
給排手段が供給するガスの供給量をそれぞれ調節可能な
複数の供給量調節手段と、給排手段が排気するガスの排
気量をそれぞれ調節可能な複数の排気量調節手段とを設
けるので、ガスの供給と排気によって処理室内の雰囲気
を効率よく置換して調節し、被処理基板の異なる同心円
上の残留溶剤(残留溶媒)の揮発速度を更に確実に制御
することができ、被処理基板表面の残留溶剤量を均一に
することができる。したがって、パターン線幅を均一に
することができる。
【0085】4)請求項6記載の発明によれば、ガス供
給手段又は給排手段が供給するガスの溶剤濃度(溶媒濃
度)を調節するガス濃度調節手段を設けるので、塗布膜
の残留溶剤量に応じて処理室内のガスの溶剤濃度を調節
して、被処理基板の異なる同心円上の残留溶剤(残留溶
媒)の揮発速度をそれぞれ制御することができ、被処理
基板表面の残留溶剤量を均一にすることができる。した
がって、パターン線幅を均一にすることができる。
【0086】5)請求項7記載の発明によれば、排気手
段又はガス供給手段あるい給排手段の被処理基板と対向
する位置に、被処理基板の異なる同心円上で気圧を均一
にする複数のバッファを設けるので、処理室内の雰囲気
を更に確実に調節して、被処理基板の異なる同心円上の
残留溶剤(残留溶媒)の揮発速度をそれぞれ制御するこ
とができ、被処理基板表面の残留溶剤量を均一にするこ
とができる。したがって、パターン線幅を均一にするこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る熱処理装置を具備するレジスト
液塗布・現像処理システムの一例を示す概略平面図であ
る。
【図2】上記レジスト液塗布・現像処理システムの概略
正面図である。
【図3】上記レジスト液塗布・現像処理システムの概略
背面図である。
【図4】プリベークユニット(PB)を示す概略構成図
である。
【図5】この発明の第一の熱処理装置を示す概略構成図
である。
【図6】この発明の第一の熱処理装置の天板を示す概略
平面図である。
【図7】この発明の第二の熱処理装置を示す概略構成図
である。
【図8】この発明の第二の熱処理装置の排気手段を示す
概略平面図である。
【図9】この発明の第三の熱処理装置を示す概略構成図
である。
【符号の説明】 C2,C3,C4 マスフローコントローラ(排気量調
節手段) C5,C6,C7 マスフローコントローラ(供給量調
節手段) PB プリベークユニット(熱処理装置) W 半導体ウエハ 25 載置台 50 処理室 59A,59B,59C バッファ 61,61A,61B,61C 排気口(排気手段) 77A,77B,77C 混合器(ガス濃度調節手段) 80 天板 80a,80b,80c 多孔質材 81A,81B,81C 給排口(給排手段) 83A,83B,83C 三方弁(切換手段)

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 熱源を有し、表面に処理膜が形成された
    被処理基板を載置する載置台と、上記載置台に保持され
    た被処理基板を収容する処理室とを具備する熱処理装置
    において、 上記処理室内のガスを排気可能な排気手段と、 上記被処理基板と排気手段との間に設けられ、異なる同
    心円上で開口率の異なる天板と、を具備することを特徴
    とする熱処理装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の熱処理装置において、 上記天板は、開口率の異なる多孔質材によって形成され
    ることを特徴とする熱処理装置。
  3. 【請求項3】 熱源を有し、表面に処理膜が形成された
    被処理基板を載置する載置台と、上記載置台に保持され
    た被処理基板を収容する処理室とを具備する熱処理装置
    において、 上記被処理基板表面の異なる同心円上で、上記処理室内
    のガスを排気可能な複数の排気手段と、 上記排気手段の排気量をそれぞれ調節可能な複数の排気
    量調節手段と、を具備することを特徴とする熱処理装
    置。
  4. 【請求項4】 熱源を有し、表面に処理膜が形成された
    被処理基板を載置する載置台と、上記載置台に保持され
    た被処理基板を収容する処理室とを具備する熱処理装置
    において、 上記被処理基板表面の異なる同心円上で、上記処理室内
    のガスを排気可能な複数の排気手段と、 上記被処理基板表面の異なる同心円上で、上記処理室内
    にガスを供給可能な複数のガス供給手段と、 上記排気手段が排気するガスの排気量をそれぞれ調節可
    能な複数の排気量調節手段と、 上記ガス供給手段が供給するガスの供給量をそれぞれ調
    節可能な複数の供給量調節手段と、を具備することを特
    徴とする熱処理装置。
  5. 【請求項5】 熱源を有し、表面に処理膜が形成された
    被処理基板を載置する載置台と、上記載置台に保持され
    た被処理基板を収容する処理室とを具備する熱処理装置
    において、 上記被処理基板表面の異なる同心円上で、上記処理室内
    のガスを排気可能であると共に、処理室内にガスを供給
    可能な複数の給排手段と、 上記給排手段のガスの供給と排気とを切り換える切換手
    段と、 上記給排手段が供給するガスの供給量をそれぞれ調節可
    能な複数の供給量調節手段と、 上記給排手段が排気するガスの排気量をそれぞれ調節可
    能な複数の排気量調節手段と、を具備することを特徴と
    する熱処理装置。
  6. 【請求項6】 請求項4又は5記載の熱処理装置におい
    て、 上記ガス供給手段又は給排手段が供給するガスの溶剤濃
    度を調節するガス濃度調節手段を設けたことを特徴とす
    る熱処理装置。
  7. 【請求項7】 請求項3ないし6のいずれかに記載の熱
    処理装置において、 上記排気手段又はガス供給手段あるい給排手段の上記被
    処理基板と対向する位置に、上記被処理基板の異なる同
    心円上で気圧を均一にする複数のバッファを設けたこと
    を特徴とする熱処理装置。
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