JP2009239060A - Temperature detecting device for substrate processor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体ウエハや液晶表示装置用のガラス基板(以下、単に基板と称する)に洗浄、エッチング等の所定の処理を施す基板処理装置の温度検出装置に関する。 The present invention relates to a temperature detection device for a substrate processing apparatus that performs predetermined processing such as cleaning and etching on a glass substrate (hereinafter simply referred to as a substrate) for a semiconductor wafer or a liquid crystal display device.
従来、この種の装置として、基板を処理するための処理液を貯留した処理槽と、処理液を加熱するヒータと、処理槽内の処理液の温度を測定する温度測定部と、温度測定部からの信号に基づいてヒータを制御し、処理液の温度制御を行う制御部とを備えたものがある(例えば、特許文献1,2参照)。
しかしながら、このような構成を有する従来例の場合には、次のような問題がある。
すなわち、温度測定部は、処理液に含まれている薬液に耐性を備えた材質で覆われているものの、現実的には定期的に交換を必要としている。その交換は、定期的とは言え、実際には短期間のうちに温度測定部が破損する場合もあり得る。一般的に装置のユーザは、温度測定部の定期的な交換に備えて最小限の個数だけを交換部品として購入しているので、短期間のうちに温度測定部が破損すると、長時間にわたり基板処理装置を停止させておく必要があり、基板処理装置の稼働率が低下するという問題がある。
However, the conventional example having such a configuration has the following problems.
In other words, the temperature measuring unit is covered with a material having resistance to the chemical solution contained in the processing solution, but actually requires periodic replacement. Although the replacement is periodic, the temperature measuring unit may actually be damaged in a short period of time. In general, equipment users purchase only a minimum number of replacement parts in preparation for regular replacement of the temperature measurement unit. There is a problem that the processing apparatus needs to be stopped and the operating rate of the substrate processing apparatus is lowered.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、温度測定手段が完全に破損する前に故障報知を行うことにより、温度測定手段の破損に起因する稼働率低下を防止することができる基板処理装置の温度検出装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and prevents the operating rate from being lowered due to the failure of the temperature measuring means by notifying the failure before the temperature measuring means is completely damaged. An object of the present invention is to provide a temperature detection device for a substrate processing apparatus capable of performing the above.
本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、請求項1に記載の発明は、基板処理装置の温度検出装置において、基板の処理に使用する流体の温度を測定する温度測定手段と、前記温度測定手段からの出力信号を、前記温度測定手段の故障モードごとの固有値として予め記憶する記憶手段と、前記温度測定手段に障害が発生する恐れがあることを報知する報知手段と、前記温度測定手段からの出力信号が前記記憶手段の固有値に一時的であっても実質的に一致した場合には、前記報知手段を介して故障報知を行う制御手段と、を備えていることを特徴とするものである。
In order to achieve such an object, the present invention has the following configuration.
That is, according to the first aspect of the present invention, in the temperature detection device of the substrate processing apparatus, the temperature measurement unit that measures the temperature of the fluid used for processing the substrate, and the output signal from the temperature measurement unit are used as the temperature measurement unit. Storage means for storing in advance as eigenvalues for each failure mode of the means, informing means for informing that there is a risk of failure in the temperature measurement means, and an output signal from the temperature measurement means as the eigenvalue of the storage means Control means for notifying the failure via the notification means when there is a substantial coincidence even temporarily.
[作用・効果]請求項1に記載の発明によれば、温度測定手段は、突然に破損して出力信号が途絶えるのではなく、一般的に、故障の前にはある出力信号となる。しかも、故障モードによって出力信号が固有値を示すことが多い。したがって、故障モードごとに固有値を記憶手段に予め記憶させておき、温度測定手段からの出力信号が一時的であっても実質的にその固有値と一致した場合には、故障の前兆であると判断して、報知手段を介して故障報知を行う。その結果、温度測定手段が完全に破損する前に故障報知を行うことで、完全に故障する前に修理準備を整えることができるので、温度測定手段の破損に起因する稼働率低下を防止することができる。 [Operation / Effect] According to the first aspect of the present invention, the temperature measuring means is not suddenly damaged and the output signal is not interrupted, but generally becomes an output signal before failure. In addition, the output signal often shows an eigenvalue depending on the failure mode. Therefore, an eigenvalue is stored in advance in the storage means for each failure mode, and if the output signal from the temperature measuring means is temporarily coincident with the eigenvalue, it is determined as a sign of failure. Then, failure notification is performed via the notification means. As a result, it is possible to prepare for repairs before a complete failure by notifying the failure before the temperature measuring device is completely damaged, thus preventing a reduction in operating rate due to the failure of the temperature measuring device. Can do.
なお、ここでいう固有値とは、通常の測定では出力信号として出力されることがない程度の値をいう。 Note that the eigenvalue here is a value that is not output as an output signal in normal measurement.
また、本発明において、前記温度測定手段は、温度を検出する検出手段と、前記検出手段からの検出信号に基づいて、温度を表す出力信号に変換する変換手段と、を備えていることが好ましい(請求項2)。検出手段は、直接的に流体に触れる関係上、交換頻度が高い。したがって、検出手段だけを分離できる方がメンテナンスの際に有利である。 In the present invention, it is preferable that the temperature measurement unit includes a detection unit that detects a temperature, and a conversion unit that converts the detection signal from the detection unit into an output signal representing the temperature. (Claim 2). The detecting means is frequently exchanged because it directly touches the fluid. Therefore, it is advantageous for maintenance that only the detection means can be separated.
また、本発明において、前記固有値は、前記検出手段が故障したときの第1の出力信号と、前記変換手段が故障したときの第2の出力信号とを含むことが好ましい(請求項3)。温度測定手段が検出手段と変換手段とを備えている場合、いずれの手段が破損する場合であっても固有値を出力するので、第1の出力信号と第2の出力信号を記憶させておくことにより、いずれかが破損しかかっていても故障報知できる。したがって、より精度良く故障報知ができる。 In the present invention, it is preferable that the eigenvalue includes a first output signal when the detection unit fails and a second output signal when the conversion unit fails (Claim 3). If the temperature measuring means includes a detecting means and a converting means, the eigenvalue is output regardless of which means is damaged, so the first output signal and the second output signal should be stored. Therefore, even if one of them is about to be damaged, the failure can be notified. Therefore, failure notification can be performed with higher accuracy.
本発明に係る基板処理装置の温度検出装置によれば、温度測定手段は、突然に破損して出力信号が途絶えるのではなく、一般的に、故障の前にはある出力信号となる。しかも、故障モードによって出力信号が固有値を示すことが多い。したがって、故障モードごとに固有値を記憶手段に予め記憶させておき、温度測定手段からの出力信号が一時的であっても実質的にその固有値と一致した場合には、故障の前兆であると判断して、報知手段を介して故障報知を行う。その結果、温度測定手段が完全に破損する前に故障報知を行うことで、完全に故障する前に修理準備を整えることができるので、温度測定手段の破損に起因する稼働率低下を防止できる。 According to the temperature detecting device of the substrate processing apparatus of the present invention, the temperature measuring means is not suddenly damaged and the output signal is not interrupted, but generally, it becomes an output signal before the failure. In addition, the output signal often shows an eigenvalue depending on the failure mode. Therefore, an eigenvalue is stored in advance in the storage means for each failure mode, and if the output signal from the temperature measuring means is temporarily coincident with the eigenvalue, it is determined as a sign of failure. Then, failure notification is performed via the notification means. As a result, it is possible to prepare for the repair before the complete failure by performing the failure notification before the temperature measuring unit is completely damaged, so that it is possible to prevent the operating rate from being lowered due to the failure of the temperature measuring unit.
以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。
図1は、実施例に係る温度測定装置を備えた基板処理装置の概略構成を示すブロック図である。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a substrate processing apparatus including a temperature measuring apparatus according to an embodiment.
この基板処理装置は、処理液としての燐酸溶液を貯留する処理槽1を備えている。この処理槽1の周囲には、処理槽1から溢れ出た燐酸溶液を回収する回収槽3が配設されている。回収槽3で回収された燐酸溶液は、循環系5を介して処理槽1に戻される。この循環系5は、回収槽3と、処理槽1の底部に設けられた噴出管7とを連通接続する配管9に、循環ポンプ11と、インラインヒータ13と、フィルタ15とを備えている。インラインヒータ13は、処理槽1に戻される燐酸溶液を加熱する機能を備え、フィルタ15は処理槽1に戻される燐酸溶液からパーティクル等を除去する機能を備えている。処理槽1と回収槽3の外周側には、処理槽1内の燐酸溶液を加熱するための槽用加熱器17が付設されている。
The substrate processing apparatus includes a
処理槽1の上部には、開閉自在のカバー19が設けられている。処理対象である複数枚の基板Wは、昇降自在の保持アーム21に直立姿勢で保持されている。昇降自在の保持アーム21が槽外の待機位置にあるときは、カバー19は閉止されている。一方、基板Wを保持アーム21に保持して槽内の処理位置に投入するときには、カバー19が開放される。基板Wを槽内に投入してエッチング処理を施している間、カバー19は再び閉止される。
An openable /
燐酸供給部23は、回収槽3へ燐酸を供給する。この燐酸供給部23は、回収槽3の上方に配設されたノズル25と、このノズル25を燐酸供給源に連通接続する配管27と、この配管27に配設された流量調整弁29とを備えている。また、処理槽1への純水を補充するための純水補充部31が配設されている。この純水補充部31は、処理槽1の縁近傍に配設されたノズル33と、このノズル33を純水供給源に連通接続する配管35と、この配管35に配設された流量調整弁37とを備えている。
The phosphoric
処理槽1内には、燐酸溶液の温度を検出する温度センサ41が配設されている。この温度センサ41の検出信号は、温度制御部43に与えられる。温度制御部43は、この検出信号に基づいて温度を表す出力信号に変換するとともに、温度に基づいてインラインヒータ13をPID(比例・積分・微分)制御する。さらに槽用加熱器17をON/OFF制御する。具体的には、燐酸溶液の温度が159.7〜160.3℃の範囲に入るようにインラインヒータ13を制御する。また、燐酸溶液の温度が160.3℃以下では槽用加熱器17をON状態に維持し、160.3℃を超えるとOFF状態にする。
A
上述した温度センサ41は、処理液である燐酸溶液に直接的に触れるものであるので、燐酸に耐性を備えた部材で構成されているものの定期的に交換が可能に構成されている。温度センサ41としては、例えば、ニッケル・クロムを主成分とした合金からなるK熱電対や、プラチナを主成分とした合金からなるPt測温体が挙げられる。K熱電対は、測定可能な温度範囲が−200〜1000℃と広く好適である。
Since the
なお、上述した温度センサ41及び温度制御部43が本発明における「温度測定手段」及び「検出手段」に相当し、温度制御部43が本発明における「変換手段」に相当する。
The
温度制御部43は、上記の制御の他に、保持アーム21の制御も行う。つまり、保持アーム21が待機位置や処理位置とは異なる位置にある場合には、インラインヒータ13と槽用加熱器17を上記のように制御する。一方、保持アーム21が待機位置から処理位置に移動する前には、インラインヒータ13による加熱を停止し、槽用加熱器17による加熱だけに切り替える。そして基板Wへの処理が完了して保持アーム21が処理位置から待機位置に戻ると、再びインラインヒータ13による加熱を再開する。換言すると、基板Wを処理槽1に移動して処理するのに先立ち、インラインヒータ13及び槽用加熱器17による加熱から、槽用加熱器17による加熱だけに切り替える。なお、保持アーム21がどの位置にあるか等の情報は、後述する主制御部57から与えられる。
The
処理槽1には、燐酸溶液の濃度を検出する濃度検出装置45が付設されている。この濃度検出装置45は、燐酸溶液の濃度と燐酸溶液の比重との間に相関関係があることに着目して、燐酸溶液の比重を実質的に検出することにより、燐酸溶液の濃度を検出する。また、燐酸溶液の比重は、処理槽1内の所定深さにおける圧力と相関関係を有するので、濃度検出器45は、処理槽1内の所定深さに検出端を有し、この検出端に付与される処理液の圧力を検出することによって、燐酸溶液の濃度を検出している。以下に、濃度検出装置45の構成を具体的に説明する。
The
濃度検出装置45は、検出管47と、レギュレータ49と、圧力検出部51と、濃度算出部53とを備えている。検出管47は、燐酸溶液に耐性を有し、その先端部である圧力検出端は処理槽1内の所定深さに位置するように取り付けられている。レギュレータ49は、窒素ガス供給源からの窒素ガスを一定流量にして検出管47に供給する。圧力検出部51は、検出管47内の窒素ガス圧力を測定する圧力センサを備えている。したがって、この圧力検出部51からの出力信号は、処理槽1の液面からの所定深さにおける液圧に相当する。濃度算出部53は、圧力検出部51からの圧力に応じた電圧と濃度との対応関係を表した検量線データを予め記憶しており、圧力検出部51からの検出信号(電圧)に基づいて、処理槽1内の燐酸溶液の濃度を求める。
The
濃度検出部45で得られた燐酸溶液の濃度データは濃度制御部55に与えられる。濃度制御部55は、燐酸溶液の検出濃度が燐酸溶液の設定温度に対応した沸点濃度よりも少し高くなるように、上述した流量調整弁37を調整し、これによりノズル33から処理槽1に供給される純水の補充量を調整する。具体的には、濃度制御部55は、燐酸溶液の検出濃度に基づいてPID(比例・積分・微分)制御によって流量調整弁37を操作する。
The concentration data of the phosphoric acid solution obtained by the
主制御部57は、基板処理装置の全体を統括制御するために設けられている。具体的には、主制御部57は、温度制御部43に対する燐酸溶液の設定温度の指令、濃度制御部55に対する燐酸溶液の目標濃度の指令、及び燐酸の流量調整弁29の操作指令などを与えるとともに、後述する故障報知を行う。
The
また、主制御部57には、記憶部59と報知部61とが接続されている。記憶部59は、温度センサ41及び温度制御部43からの出力信号を、温度センサ41及び温度制御部43の故障モードごとに固有値として予め記憶している。
In addition, a
固有値について図2及び図3を参照して具体的に説明する。なお、図2は固有値の例を示す模式図であり、図3は他の固有値の例を示す模式図である。但し、上述した燐酸溶液は、通常時に40℃に維持され、処理時には上述した高温に温調される。これらの模式図においては、通常時における温度変化を示している。 The eigenvalue will be specifically described with reference to FIGS. 2 is a schematic diagram illustrating an example of eigenvalues, and FIG. 3 is a schematic diagram illustrating examples of other eigenvalues. However, the above-mentioned phosphoric acid solution is normally maintained at 40 ° C., and is adjusted to the above-described high temperature during processing. In these schematic diagrams, the temperature change in the normal state is shown.
図2は、温度センサ41が破損しかけている状態を示す。温度センサ41が正常な状態においては、温度センサ41からの検出信号に基づき温度制御部43にて[40℃]と判断され、その温度が出力信号として主制御部57に与えられる。この状態は、図2におけるt0〜t4時点に相当する。一方、温度センサ41が破損しかかっている場合には、燐酸溶液が[40℃]であっても温度センサ41からの検出信号が異常値となり、これに基づき温度制御部43にて[220℃]であると判断される。これは、t4〜t6時点に相当する。そこで、この異常値ともいえる温度制御部43からの出力信号を、固有値SV1として記憶部59に記憶しておく。
FIG. 2 shows a state in which the
また、図3は、温度センサ41に問題はないものの、温度制御部43が破損しかけている状態を示す。温度センサ41からの検出信号に基づき40℃と判断すべきところ、内部に異常が発生している関係上、レンジオーバを示す[−−−℃]を表す出力信号として主制御部57に与えられる。この状態は、図3におけるt3〜t4時点に相当する。そこで、この異常値ともいえる温度制御部43からの出力信号を、固有値SV2として記憶部59に記憶しておく。なお、正常時には、t0〜t4時点のように温度制御部43からの出力信号が40℃を示す。
FIG. 3 shows a state in which the
主制御部57は、上述した温度制御に係る指令の他、記憶部59の固有値SV1,SV2と出力信号とを比較して、実質的に一致しているか否かを判断し、一致している場合には報知部61を作動させる。この報知部61は、例えば、ランプ、ブザー、表示装置などであり、装置のオペレータに故障が発生しつつあること、または故障が発生したことを知らせるものである。上記の実質的に一致しているとは、例えば、固有値を中心として5%や7%の範囲にあるか否かである。
The
なお、主制御部57が本発明における「制御手段」に相当し、固有値SV1,SV2が本発明における第1の出力信号,第2の出力信号に相当する。
The
次に、上述した基板処理装置の温度検出装置のうち、図4を参照して温度検出装置に係る動作についてのみ説明する。なお、基板処理装置は、燐酸溶液を非処理時温度である40℃に維持されているものとする。 Next, only the operation related to the temperature detection device will be described with reference to FIG. 4 among the temperature detection devices of the substrate processing apparatus described above. In the substrate processing apparatus, it is assumed that the phosphoric acid solution is maintained at a non-processing temperature of 40 ° C.
ステップS1
主制御部57は、温度制御部43から出力信号を温度データとして受け取る。
Step S1
The
ステップS2
主制御部57は、受け取った温度データと記憶部59の固有値SV1とを比較して、実質的に一致しているか否かに応じて処理を分岐する。不一致の場合にはステップS3に移行し、一致している場合にはステップS4に移行する。
Step S2
The
ステップS3
主制御部57は、受け取った温度データと記憶部59の固有値SV2とを比較して、実質的に一致しているか否かに応じて処理を分岐する。不一致の場合にはステップS3に移行し、一致している場合にはステップS4に移行する。
Step S3
The
ステップS4
温度センサ41または温度制御部43、あるいは両方に故障が生じつつあるので、主制御部57は報知部61を作動させて故障を報知する。そして、上述したステップS1からの処理を所定の時間間隔で繰り返し実行する。なお、繰り返し実行している際に上述したステップS2,S3の判断で、固有値SV1,SV2と実質的に「一致しない」状態となった場合であっても、主制御部57は報知を解除する必要はない。これは完全に破損が生じる前兆としては、一時的に故障と同じ現象が発生する前兆として捉えられることが多いからである。したがって、一時的であっても固有値SV1,SV2と実施的に一致した場合には、上述したような故障報知を行えばよい。
Step S4
Since the failure is occurring in the
上述したように、温度センサ41及び温度制御部43は、突然に破損して出力信号が途絶えるのではなく、一般的に、故障の前にはある出力信号となる。しかも、故障モードによって出力信号が固有値SV1,SV2を示すことが多い。したがって、故障モードごとに固有値SV1,SV2を記憶部59に予め記憶させておき、温度センサ41及び温度制御部43からの出力信号が一時的であっても実質的にその固有値SV1,SV2と一致した場合には、故障の前兆であると判断して、報知部61を介して故障報知を行う。その結果、温度センサ41及び温度制御部43が完全に破損する前に故障報知を行うことで、完全に故障する前に修理準備を整えることができるので、温度センサ41及び温度制御部43の破損に起因する稼働率低下を防止できる。
As described above, the
本発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。 The present invention is not limited to the above embodiment, and can be modified as follows.
(1)上述した実施例では、基板処理装置が燐酸溶液によって処理を行い、その溶液の温度を測定する温度検出装置としているが、本発明は燐酸溶液以外の処理液、例えば、硫酸・過酸化水素水の混合液や、フッ化水素酸溶液などであっても適用可能である。 (1) In the above-described embodiment, the substrate processing apparatus performs processing with a phosphoric acid solution and measures the temperature of the solution. However, the present invention is a processing liquid other than the phosphoric acid solution, for example, sulfuric acid / peroxidation. Even a mixed solution of hydrogen water or a hydrofluoric acid solution is applicable.
(2)上述した実施例では、処理液を例に説明したが、本発明は基板の処理に用いる流体、例えば、オゾンガス等の気体であっても適用できる。 (2) In the above-described embodiments, the processing liquid has been described as an example. However, the present invention can be applied to a fluid used for processing a substrate, for example, a gas such as ozone gas.
(3)上述した実施例では、二種類の固有値SV1,SV2で故障発生を判断しているが、固有値は一種類でもよく、また三種類以上であってもよい。 (3) In the above-described embodiment, the occurrence of a failure is determined based on two types of eigenvalues SV1 and SV2. However, the eigenvalue may be one type or three or more types.
(4)上述した実施例では、いわゆるバッチ式の基板処理装置が備えた温度検出装置であったが、本発明は枚葉式の基板処理装置であっても適用することができる。 (4) In the above-described embodiment, the temperature detection device is provided in a so-called batch type substrate processing apparatus, but the present invention can be applied to a single wafer type substrate processing apparatus.
W … 基板
1 … 処理槽
3 … 回収槽
5 … 循環系
13 … インラインヒータ
21 … 保持アーム
47 … 検出管
53 … 濃度算出部
55 … 濃度制御部
57 … 主制御部
59 … 記憶部
61 … 報知部
SV1,SV2 … 固有値
W ...
Claims (3)
基板の処理に使用する流体の温度を測定する温度測定手段と、
前記温度測定手段からの出力信号を、前記温度測定手段の故障モードごとの固有値として予め記憶する記憶手段と、
前記温度測定手段に障害が発生する恐れがあることを報知する報知手段と、
前記温度測定手段からの出力信号が前記記憶手段の固有値に一時的であっても実質的に一致した場合には、前記報知手段を介して故障報知を行う制御手段と、
を備えていることを特徴とする基板処理装置の温度検出装置。 In the temperature detection device of the substrate processing apparatus,
Temperature measuring means for measuring the temperature of the fluid used for processing the substrate;
Storage means for preliminarily storing the output signal from the temperature measuring means as an eigenvalue for each failure mode of the temperature measuring means;
Informing means for informing that there is a risk of failure in the temperature measuring means;
If the output signal from the temperature measuring means substantially coincides with the eigenvalue of the storage means even if temporarily, a control means for performing a failure notification via the notification means,
A temperature detection apparatus for a substrate processing apparatus, comprising:
前記温度測定手段は、
温度を検出する検出手段と、
前記検出手段からの検出信号に基づいて、温度を表す出力信号に変換する変換手段と、
を備えていることを特徴とする基板処理装置の温度検出装置。 In the temperature detection apparatus of the substrate processing apparatus of Claim 1,
The temperature measuring means includes
Detecting means for detecting temperature;
Conversion means for converting into an output signal representing temperature based on the detection signal from the detection means;
A temperature detection apparatus for a substrate processing apparatus, comprising:
前記固有値は、前記検出手段が故障したときの第1の出力信号と、前記変換手段が故障したときの第2の出力信号とを含むことを特徴とする基板処理装置の温度検出装置。 In the thermometer of the substrate processing apparatus according to claim 2,
The temperature detection apparatus for a substrate processing apparatus, wherein the eigenvalue includes a first output signal when the detection unit fails and a second output signal when the conversion unit fails.
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KR20160124003A (en) * | 2015-04-16 | 2016-10-26 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | Substrate liquid processing apparatus, and control method of heater unit |
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