JP2008084902A - 基板処理装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】基板処理装置に於ける搬送機構の搬送精度が経時的に低下しても、基板保持プレートとリフタピン間の干渉を防止し、基板の破損を防止する。
【解決手段】基板16を処理する処理室24と、該処理室に設けられ処理する基板が載置される基板載置台37と、基板保持プレート14,15に基板を載置して前記処理室に搬入出する基板搬送装置35と、該基板搬送装置と前記基板載置台との間で基板を受38は昇降可能なロッド4と該ロッド4の上端に設けられたリフタピン65を有し、該リフタピン65は基板が載置される基板支持面68と、該基板支持面68に隣接して座刳り面69が形成され、前記リフタピン65の上面と前記座刳り面69と前記基板支持面68とは順次低く形成された。
【選択図】図4

Description

本発明は、シリコンウェーハ、ガラス基板等の基板の表面に薄膜の生成、不純物の拡散、エッチング、或はアッシング等の処理を行う基板処理装置に関するものである。
シリコンウェーハ、ガラス基板等の基板(以下ウェーハ)の表面に薄膜の生成、不純物の拡散、エッチング、或はアッシング等の処理を行う基板処理装置には、ウェーハを1枚ずつ処理する枚葉式の基板処理装置、所定枚数のウェーハを一度に処理するバッチ式の基板処理装置とがある。
枚葉式の基板処理装置では、処理室に1枚又は2枚のウェーハを収納し、前記処理室で基板に所要の処理を実施する。
ウェーハの搬送は基板搬送装置により行われ、ウェーハカセットに収納されたウェーハが前記基板搬送装置により、水平を維持した状態で前記処理室へのウェーハの搬入がされる。前記処理室に搬入されたウェーハは、前記処理室内に設けられた基板載置台(サセプタ)に載置される。処理が完了すると、処理済のウェーハは前記基板搬送装置により搬出される。
又、前記基板載置台には基板リフト機構が設けられており、該基板リフト機構は前記基板載置台と前記基板搬送装置間でウェーハの授受を行う為の補助機能を有している。
図9により従来の基板リフト機構について説明する。
図9はサセプタの周辺部を示しており、図9中、1はサセプタを示し、2は基板搬送機構の一部である基板保持プレートを示している。
前記サセプタ1には上下方向に通孔3が穿設され、該通孔3をロッド4が遊貫し、該ロッド4は図示しない昇降手段によって昇降可能となっている。
該ロッド4の上端にリフタピン5がボルト6により固着され、該ボルト6は前記リフタピン5の上面7より突出しない様になっている。該リフタピン5は前記サセプタ1の中心方向に延出する断面逆L字形状を有し、先端部には上面側から所要量凹んだ基板受面8が形成され、該基板受面8と前記上面7とはテーパ面9により連続されている。
前記サセプタ1の上面は基板載置面12となっており、該基板載置面12側より前記リフタピン5に対向してリフタピン収納部13が形成され、前記リフタピン5が降下した状態で、該リフタピン5は前記リフタピン収納部13に収納される様になっている。
前記基板搬送機構はロボットアーム(図示せず)及び該ロボットアームの先端に設けられた上下2段の基板保持プレート14,15を有し、該基板保持プレート14,15の上下方向のピッチはカセットの基板収納ピッチと同じとなっている。前記ロボットアームは旋回可能であり、又該ロボットアームは前記基板保持プレート14,15を進退可能となっている。
該基板保持プレート14,15から前記サセプタ1へのウェーハ16の移載は、前記基板搬送機構と前記基板リフト機構との協働で行われる。
前記基板保持プレート14,15が前記処理室内に進入し、基板載置位置に位置決めされると、前記ロッド4を介して前記リフタピン5が上昇され、該リフタピン5がウェーハ16を保持すると共にウェーハ16は前記基板保持プレート14より離反する。
前記基板保持プレート14,15が後退し、次に前記リフタピン5が降下することでウェーハ16が前記基板載置面12に載置される。尚、前記リフタピン5は前記リフタピン収納部13に収納される。
ウェーハ16が前記サセプタ1から前記基板保持プレート14に受渡される場合は、前記リフタピン5が上昇してウェーハ16を保持する。又、上昇した前記リフタピン5の位置は、進入する前記基板保持プレート14,15と干渉しない様に該基板保持プレート14,15の間の位置となっている。
該基板保持プレート14,15が進入後、前記リフタピン5が降下することで、ウェーハ16は前記基板保持プレート14に移載される。該基板保持プレート14,15が後退し、前記リフタピン5が降下することで、前記基板保持プレート14,15へのウェーハ16の移載が完了する。
上記したウェーハ16の授受過程、特に下段の前記基板保持プレート14と前記リフタピン5間でのウェーハ16の授受過程では、前記リフタピン5は前記基板保持プレート14と前記基板保持プレート15との間に位置しており、前記基板保持プレート14,15間の間隔は、ウェーハカセットのウェーハ収納ピッチで規定されている。この為、前記基板保持プレート14,15の間隔は充分大きく取ることはできず、前記リフタピン5との関係でも余裕がある間隙には設定できなかった。
更に、前記基板保持プレート14,15の先端の位置は、搬送機構の経時的な精度の劣化により、変化する。例えば、軸受等の摩耗によりガタが生じると、ガタ分だけロボットアームが傾き、前記基板保持プレート14,15の先端は下方に位置が変化する。
この為、上段の基板保持プレート15に保持されたウェーハ16が、前記上面7或は前記テーパ面9に干渉して前記基板保持プレート15が破損する場合がある。
本発明は斯かる実情に鑑み、搬送機構の搬送精度が経時的に低下しても、基板保持プレートとリフタピン間の干渉を防止し、基板の破損を防止するものである。
本発明は、基板を処理する処理室と、該処理室に設けられ処理する基板が載置される基板載置台と、基板保持プレートに基板を載置して前記処理室に搬入出する基板搬送装置と、該基板搬送装置と前記基板載置台との間で基板を受渡す基板リフト機構とを具備し、該基板リフト機構は昇降可能なロッドと該ロッド上端に設けられたリフタピンを有し、該リフタピンは基板が載置される基板支持面と、該基板支持面に隣接して座刳り面が形成され、前記リフタピンの上面と前記座刳り面と前記基板支持面とは順次低く形成された基板処理装置に係るものである。
本発明によれば、基板を処理する処理室と、該処理室に設けられ処理する基板が載置される基板載置台と、基板保持プレートに基板を載置して前記処理室に搬入出する基板搬送装置と、該基板搬送装置と前記基板載置台との間で基板を受渡す基板リフト機構とを具備し、該基板リフト機構は昇降可能なロッドと該ロッド上端に設けられたリフタピンを有し、該リフタピンは基板が載置される基板支持面と、該基板支持面に隣接して座刳り面が形成され、前記リフタピンの上面と前記座刳り面と前記基板支持面とは順次低く形成されたので、前記座刳り面がリフタピン上面より低くなり、前記基板保持プレート、該基板保持プレートに支持された基板との寸法的な余裕が生じ、前記基板保持プレート、基板が下方に変位した場合にも、前記基板保持プレート、基板とリフタピンとの干渉が避けられるという優れた効果を発揮する。
以下、図面を参照しつつ本発明を実施する為の最良の形態を説明する。
先ず、図1、図2により、本発明が実施される基板処理装置の概略を説明する。尚、図1、図2中、図9中で示したものと同一のものには同符号を付してある。
筐体18の内部には前面に面して左右2組のカセット授受装置19,19が設けられ、該カセット授受装置19に対してバッファユニット21がそれぞれ設けられ、各バッファユニット21の上方にロードロックチャンバ22が設けられている。
2組の該ロードロックチャンバ22,22に隣接して真空搬送室23が気密に設けられ、該真空搬送室23には2組の処理炉24,24が気密に連設されている。
前記カセット授受装置19は、カセットテーブル26、昇降機構27、進退機構28を具備し、前記カセットテーブル26にはカセット25が載置され、前記カセットテーブル26は前記昇降機構27によって昇降可能であり、前記進退機構28によって進退可能となっている。
前記バッファユニット21はウェーハ保持部29、回転機構を内蔵するターンテーブル31、昇降機構32を具備し、前記ターンテーブル31は前記昇降機構32によって前記ウェーハ保持部29と一体に昇降可能であると共に前記回転機構によって前記ウェーハ保持部29と一体に回転する様になっている。
該ウェーハ保持部29は、前記カセット25に収納されるウェーハ16と同じ枚数の基板載置プレートを具備し、各基板載置プレートにそれぞれウェーハ16を載置し得る様になっている。又、前記ウェーハ保持部29が上昇した位置では、前記ロードロックチャンバ22に気密に収納される。
前記真空搬送室23内部には基板搬送装置35が設けられ、該基板搬送装置35は例えば2節リンク構造のロボットアーム36を具備し、該ロボットアーム36の先端には基板保持プレート14,15が設けられている。該基板保持プレート14,15は前記ロボットアーム36の屈伸により直線上を進退可能となっており、又前記ロボットアーム36は図示しない回転機構によって鉛直軸心を中心に回転可能となっている。
前記処理炉24の内部には基板を収納し、所要の処理を行う処理室39が設けられ、該処理室39には処理中基板が載置されるサセプタ37が設けられ、該サセプタ37には基板を授受する為の基板リフト機構38が設けられている。
前記ロードロックチャンバ22と前記真空搬送室23とはゲートバルブ34を介して連通され、前記ロードロックチャンバ22と前記処理炉24とはゲートバルブ40を介して連通されており、前記基板搬送装置35は前記基板保持プレート14,15を前記ゲートバルブ34を通してロードロックチャンバ22内に進入させ、前記基板保持プレート14,15により前記ウェーハ保持部29に保持されたウェーハ16を取出し、前記基板保持プレート14,15を前記ゲートバルブ40を通して前記処理室39に進入させ、前記基板リフト機構38との協働によりウェーハ16を前記サセプタ37に載置する。
以下、上記基板処理装置に於けるウェーハ16の流れについて概略を説明する。
ウェーハ16が収納された前記カセット25が、外部搬送手段により搬送され、前記カセットテーブル26に載置される。前記進退機構28による前記カセットテーブル26の進退、前記昇降機構32の協働により、前記カセット25内のウェーハ16が前記ウェーハ保持部29に移載される。該ウェーハ保持部29は前記ターンテーブル31により回転され、姿勢が前記基板搬送装置35の中心に向う様に修正される。前記昇降機構32により上昇された前記ウェーハ保持部29は、ウェーハ16を保持した状態で前記ロードロックチャンバ22内に収納され、該ロードロックチャンバ22は気密に閉塞される。
該ロードロックチャンバ22と前記真空搬送室23間に設けられた前記ゲートバルブ34、前記真空搬送室23と前記処理室24間に設けられた前記ゲートバルブ40が開放され、前記基板搬送装置35により前記基板保持プレート14,15が前記ウェーハ保持部29に挿入され、保持されたウェーハ16が2枚ずつ取出され、前記ロボットアーム36が伸張して前記処理容器41内に挿入される。
前記基板リフト機構38によるリフタピン65(図4参照)の昇降、前記ロボットアーム36の伸縮の協働により、2枚のウェーハ16が前記リフタピン65に移載される。前記ロボットアーム36が後退し、前記リフタピン65が降下することで、ウェーハ16が前記基板載置面12に載置される。
前記ゲートバルブ40が閉塞され、前記処理炉24で所要の処理がなされる。基板処理が完了すると、上記した逆の手順で前記処理室39から前記ロードロックチャンバ22へ処理済のウェーハ16が搬送される。
次に、前記処理炉24について図3により説明する。尚、図3は、レジストを除去するアッシング装置の処理炉24を示している。
密閉された容器であり前記処理室39を画成する前記処理容器41の上に、例えば石英製で有天筒状のプラズマ発生管42が同心に立設されている。該プラズマ発生管42の周囲には、プラズマ発生用のコイル43が設けられ、該コイル43は高周波電源44に接続されている。前記コイル43は遮蔽体45に囲繞され、該遮蔽体45は前記コイル43に流れる高周波電流が装置の周囲に影響を与えない様にしている。前記コイル43、前記高周波電源44はプラズマ発生手段を構成している。
前記プラズマ発生管42の天板中央部にはガス導入口46が開設され、該ガス導入口46にはガス供給管47が接続され、該ガス供給管47は流量制御手段48を介してガス供給手段49に接続されている。該ガス供給手段49は、処理ガス(例えば酸素ガスに所定割合のフッ素系ガスを添加した混合ガス)、不活性ガス等のガスを前記ガス供給管47、前記ガス導入口46を介して、前記プラズマ発生管42の内部に供給可能である。
該プラズマ発生管42の内部には、例えば石英製で円板状の整流板50が前記プラズマ発生管42と同心に設けられ、前記整流板50により内部が仕切られ、前記プラズマ発生管42の上部にガス溜め部51が画成され、下部にはプラズマ発生室52が画成される。
前記整流板50の直径は前記プラズマ発生管42の内径よりも僅かに小さく、該プラズマ発生管42の内周面と前記整流板50の外周面との間には間隙53が形成され、該間隙53を介して前記ガス溜め部51と前記プラズマ発生室52とは連通している。
前記プラズマ発生管42の下端部は開放され、前記プラズマ発生室52は開口部54を介して前記処理室39と連通している。
該処理室39には、基板載置台(サセプタ)1が前記プラズマ発生管42と同心に設置されている。前記サセプタ1の上面にはウェーハ16を前記サセプタ1と同心に載置可能である。該サセプタ1は図示しない加熱手段を具備し、該加熱手段は載置されたウェーハ16を所望の処理温度に加熱可能である。
前記サセプタ1の周囲には円環状の空間が形成され、該空間はガス排気部58となっており、該ガス排気部58には前記サセプタ1の外周面と前記処理容器41の内周面とに掛渡って例えばステンレス鋼製の排気抵抗板59が設けられ、該排気抵抗板59には通気孔60が所要数穿設されている。前記排気抵抗板59は、前記通気孔60の数と内径によって排気抵抗を調整可能である。
前記ガス排気部58は、前記排気抵抗板59を介して排気管61に接続され、該排気管61は例えば真空ポンプ等の排気手段62に接続され、該排気手段62は前記処理室39のガスを前記排気抵抗板59、前記排気管61を介して強制的に排気可能である。又前記排気手段62は排気流量を調整することによって、前記処理室39及び前記プラズマ発生室52の圧力を所定の圧力値に調整可能である。
前記高周波電源44、前記流量制御手段48、前記排気手段62は、制御部63に接続され、該制御部63は前記高周波電源44を制御し、該高周波電源44は前記コイル43に高周波電流を所望のタイミングで供給可能であり、又前記制御部63は前記流量制御手段48を制御し、該流量制御手段48は前記ガス供給管47を流れるガスの流量を所望の流量に調整可能であり、又前記制御部63は前記排気手段62を制御し、該排気手段62は排気流量を所望の流量に調整可能である。
尚、前記処理容器41の所要箇所には図示しない基板搬入搬出口が開設され、該基板搬入搬出口にはゲートバルブが設置され、該ゲートバルブは前記基板搬入搬出口を気密に閉塞可能であると共に開放可能であり、該基板搬入搬出口を介してウェーハ16を前記処理室39に搬入、搬出可能である。
又、前記プラズマ発生管42の内径の一例として、8インチのウェーハ16を処理するアッシング装置の場合、200mm〜230mmが好ましい。又混合ガスの一例として、酸素にフレオン(フッ素系ガス)を2%添加したものが使用される。
次に、上記したアッシング装置によるアッシングについて説明する。
前記サセプタ1上にはウェーハ16が載置され、ウェーハ16は前記加熱手段(図示せず)によって所定の処理温度に加熱されている。又、ウェーハ16の表面には、前工程であるエッチング処理で使用したレジストが付着している。
前記制御部63が前記流量制御手段48を制御することでガスの流量を制御し、前記ガス供給管47及び前記ガス導入口46を介して、酸素ガスにフッ素系ガスを添加した混合ガスである処理ガスが前記ガス溜め部51に供給される。処理ガスは、前記間隙53を通り、前記プラズマ発生管42の内周面に沿う様に降下し、前記プラズマ発生室52に供給される。
前記コイル43に前記高周波電源44より高周波電流が供給され、処理ガス中に放電が起こり、ラジカル状態の酸素(ラジカル酸素)等が生成され、プラズマ領域55が形成される。
ラジカル酸素を含む処理ガスは、前記プラズマ発生室52を降下し、前記処理室39へ供給され、前記ガス排気部58、前記排気管61を介して、前記排気手段62によって排気ガスとして排気される。該ガス排気手段62が排気ガスを所定の流量で排気すると共に、前記排気抵抗板59によって排気抵抗が調整されることによって、前記プラズマ発生室52及び前記処理室39の圧力は所定の処理圧に調整される。尚、図中矢印は上記のガスの流れを示す。
処理ガス中のラジカル酸素がウェーハ16に接触し、ラジカル酸素によってウェーハ16上のレジストが酸化され、レジストは二酸化炭素、水等となり、ウェーハ16上から除去され、排気ガスと共に前記処理室39より排気される。
尚、上述したアッシングに於ける処理室温度、ガス流量、処理室圧力の一例としては、処理室温度250℃、ガス流量は常温常圧状態で1L/min以上、好ましくは3L/min〜5L/min、処理室圧力は13.3Pa〜133Paである。
次に、図4〜図5を参照して前記サセプタ1に設けられる前記基板リフト機構38について説明する。尚、図9中で示したものと同等のものには同符号を付してある。
該基板リフト機構38は、前記基板搬送装置35と前記サセプタ37間でウェーハ16を授受する為の補助機能を有し(図2参照)、前記基板保持プレート14,15から前記サセプタ37へのウェーハ16の移載は、前記基板搬送機構35と前記基板リフト機構38との協働で行われる。
前記サセプタ37の周辺部の3箇所には上下方向に通孔3が穿設され、該通孔3にはそれぞれロッド4が遊貫され、該ロッド4は図示しない昇降手段によって昇降可能となっている。
該ロッド4の上端にセラミック製のリフタピン65がボルト6により固着され、該リフタピン65は前記ロッド4に対して着脱可能となっている。又、前記ボルト6の頭は前記リフタピン65の上面70より突出しない様になっている。
尚、前記リフタピン65と前記ロッド4に対する取付け形状は図9で示したリフタピン5と同一となっており、従来のリフタピン5と前記リフタピン65とは互換性を有している。
該リフタピン65は、図4〜図6に示されている様に、前記ボルト6が貫通する円筒状のボス部66と該ボス部66から前記サセプタ37の中心方向に片持梁状に延出する舌片67を有し、立断面は略逆L字形状になっている。
前記舌片67の先端側の略半分は薄肉のウェーハ支持部となっており、ウェーハ支持部の上面がウェーハ支持面68となっている。前記舌片67の基部には座刳り面69が形成され、該座刳り面69は前記リフタピン65の前記上面70よりd1だけ低くなっており、前記ウェーハ支持面68は前記座刳り面69よりd2だけ更に低くなっている。
前記ウェーハ支持面68と前記座刳り面69とはテーパ面71で連続され、前記座刳り面69と前記上面70とはテーパ面72によって連続されている。
ここで、d1は、経時的な精度の低下が有った場合にも、上段の前記基板保持プレート14に保持されたウェーハ16の縁部が前記座刳り面69に干渉しない値とし、d2は前記ウェーハ支持面68に載置されたウェーハ16の周端面に当接して位置決め機能を発揮する値より大きく、例えばウェーハ16が横ずれして前記座刳り面69に乗上げない値とする。
図4〜図8により、前記基板搬送装置35と前記サセプタ37との間でのウェーハ16の移載について説明する。
前記基板搬送装置35が、前記基板保持プレート14,15にそれぞれウェーハ16を保持した状態で、前記サセプタ37にウェーハ16を移載する場合を説明する。
図8に於いて、下段の前記基板保持プレート14の支持されたウェーハ16を移載する場合を説明する。
前記リフタピン65が降下した状態で、前記基板保持プレート14,15が進入し、ウェーハ16の周縁部と前記リフタピン65とがオーバラップする位置で前記基板保持プレート14,15が停止する。前記リフタピン65が上昇され、ウェーハ16の周縁部が前記ウェーハ支持面68に載置し、前記リフタピン65によって下段のウェーハ16L が持上げられる。
前記リフタピン65の上昇によって該リフタピン65と上段のウェーハ16U との間隔が狭まる。この間隔は、前記基板搬送装置35の精度の経時的な低下、例えば前記ロボットアーム36の回転部分の軸受の摩耗等によりガタが生じる等、精度が低下し、前記基板保持プレート15がガタ分だけ傾き、前記ウェーハ16U の先端部が下方に変位することで経時的に減少する。
前記座刳り面69は前記上面70に対してd1だけ低くなっており、ウェーハ16と前記座刳り面69、前記テーパ面71との当接が避けられる。
前記基板保持プレート14,15が後退し、次に前記リフタピン65が降下することで下段の前記ウェーハ16L が基板載置面12に載置される。尚、前記リフタピン65はリフタピン収納部13に収納される。
上段の前記基板保持プレート15に支持されたウェーハ16U を前記サセプタ37に移載する場合は、前記リフタピン65は前記基板保持プレート14と前記基板保持プレート15の間で下段のウェーハ16L と干渉しない位置迄上昇される。
前記基板保持プレート14,15が進入し、前記リフタピン65が前記基板保持プレート14と前記基板保持プレート15との間に位置する状態で該基板保持プレート14,15が停止する。
この場合も、前記座刳り面69が形成されているので、前記ウェーハ16U の先端が下方に変位し、前記上面70より下方に位置したとしても、前記ウェーハ16U は前記テーパ面71、前記上面70に干渉することなく、前記ウェーハ16U の破損が避けられる。
前記リフタピン65が上昇することで、前記ウェーハ16U が前記リフタピン65に移載され、前記基板保持プレート14,15が後退した後、前記リフタピン65が下降すると前記ウェーハ16U は前記サセプタ37に移載される。尚、前記リフタピン65は前記リフタピン収納部13に収納される。
而して、前記座刳り面69を前記上面70からd1だけ低く形成することで、経時的な精度の劣化によるウェーハ16先端の下への変位を許容することができ、ウェーハ16の先端の位置を検出するセンサ等を用いて、変位量異常を検出することができる様になる。従って、変位量異常が有った場合の予防措置を講じることが可能となり、破損事故を未然に防止できる。
尚、上記した実施例に於いてはプラズマ装置の一例として、アッシング装置について説明したが、本発明はプラズマCVD装置、プラズマエッチング装置、拡散装置等、基板に所定の処理を行う他の枚葉式基板処理装置にも実施可能である。
本発明の実施の形態に係る基板処理装置の概略を示す斜視図である。 該基板処理装置に於ける処理炉と基板搬送装置との関係を示す概略図である。 該処理炉の概略断面図である。 本発明で使用される基板リフト機構の要部説明図である。 該基板リフト機構で使用されるリフタピンの平面図である。 該リフタピンの側断面図である。 本実施の形態に於けるリフタピンと基板保持プレート、ウェーハの関係を示す説明図である。 本実施の形態に於けるリフタピンと基板保持プレート、ウェーハの関係を示す説明図である。 従来の基板リフト機構の要部説明図である。
符号の説明
4 ロッド
12 基板載置面
14 基板保持プレート
15 基板保持プレート
24 処理炉
35 基板搬送装置
37 サセプタ
38 基板リフト機構
39 処理室
65 リフタピン
68 ウェーハ支持面
69 座刳り面
70 上面

Claims (1)

  1. 基板を処理する処理室と、該処理室に設けられ処理する基板が載置される基板載置台と、基板保持プレートに基板を載置して前記処理室に搬入出する基板搬送装置と、該基板搬送装置と前記基板載置台との間で基板を受渡す基板リフト機構とを具備し、該基板リフト機構は昇降可能なロッドと該ロッド上端に設けられたリフタピンを有し、該リフタピンは基板が載置される基板支持面と、該基板支持面に隣接して座刳り面が形成され、前記リフタピンの上面と前記座刳り面と前記基板支持面とは順次低く形成されたことを特徴とする基板処理装置。
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