JP2013124211A - 調整用情報取得方法、ワイヤ位置調整方法および加熱処理方法 - Google Patents

調整用情報取得方法、ワイヤ位置調整方法および加熱処理方法 Download PDF

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Abstract

【課題】加熱対象体の表面に対して平行で、かつ、加熱処理に適した隙間が加熱対象体との間に形成されるようにワイヤの位置を調整可能とするワイヤ位置調整方法、および加熱対象体を好適に加熱処理し得る加熱処理方法を提供する。
【解決手段】電流の導通によって発熱した状態のワイヤを電極に接触させて電極間に電位差を生じさせる第1処理52,53と、ワイヤに電流を導通させた状態を維持しつつ、電極からワイヤを離間させて、電極間に電位差が生じなくなるときの位置データDaを取得する第2処理54〜56と、電極にワイヤを接触させて電極間に電圧差を生じさせる第3処理57,58と、ワイヤに電流を導通させた状態を維持しつつ、電極からワイヤを離間させて、電極間に電位差が生じなくなるときの位置データDbを取得する第4処理59〜61とをこの順で実行することにより、ワイヤ位置調整用情報を取得し、この結果に基づいてワイヤ位置を調整する。
【選択図】図9

Description

本発明は、電流の導通によって発熱するワイヤが第1ヒーターの上に掛け渡されている加熱装置を調整対象装置としてワイヤの位置を調整するためのワイヤ位置調整用情報を取得する調整用情報取得方法、調整用情報取得方法に従って取得したワイヤ位置調整用情報に基づいて調整対象装置としての加熱装置におけるワイヤの位置を調整するワイヤ位置調整方法、およびワイヤ位置調整方法に従ってワイヤの位置を調整した加熱装置を使用して加熱対象体を加熱処理する加熱処理方法に関するものである。
例えば、特開昭52−114504号公報には、均質な薄膜結晶を得るために、処理対象の薄膜を加熱処理するホットワイヤゾーンメルト装置(以下、「加熱装置」ともいう)が開示されている。この加熱装置は、その一面に処理対象の薄膜が形成されている基板を保持可能に構成された基板ホルダーを有すると共に、基板ホルダーによって保持されている基板を挟むようにして一対の棒状の支持台が基板ホルダー上に配設され、かつ、両支持台の間にホットワイヤ(以下、単に「ワイヤ」ともいう)が掛け渡されて構成されている。この場合、この加熱装置では、上記の基板の厚みに応じて任意の高さに形成された支持台を基板ホルダー上に配設することによって、基板ホルダーに対するワイヤの位置(処理対象の薄膜に対するワイヤーの離間距離)を調整する構成が採用されている。
特開昭52−114504号公報(第1−3頁、第1−5図)
しかしながら、従来の加熱装置を調整対象装置としてワイヤの位置を調整するワイヤ位置調整方法(以下、「従来のワイヤ位置調整方法」ともいう)には、以下の解決すべき問題点が存在する。すなわち、従来のワイヤ位置調整方法では、基板の厚みに応じた高さの支持台を基板ホルダー上に配設することによって基板ホルダーに対するワイヤの位置を調整している。この場合、この種の加熱装置では、加熱処理時に電流の導通によってワイヤが発熱する。このため、従来の加熱装置では、ワイヤの熱膨張状態が、加熱処理時(ワイヤが発熱しているとき)と、非加熱処理時(ワイヤが温度低下しているとき)とで相違している。一方、例えば、薄膜の均質化を目的とする加熱処理に際して、薄膜の各部における均質化の度合いのばらつきを十分に小さくするには、処理対象の薄膜の表面に対してワイヤが平行となるようにワイヤの位置を調整する必要がある。また、所望の状態に均質化された薄膜を得るには、薄膜とワイヤとの間に設けられる隙間に関して、隙間の基準値からのずれ量を数十μmから数百μmの範囲内に抑える必要がある。
しかしながら、従来のワイヤ位置調整方法では、基板ホルダーに対して両支持台を着脱する必要があるため、ワイヤを発熱させた状態(ワイヤに通電した状態)において作業を実施することができない。したがって、ワイヤが発熱していない状態、すなわち、ワイヤの熱膨張状態が加熱処理時の熱膨張状態とは相違する状態において調整作業を実施することとなり、この調整作業によって上記の隙間を如何に調整したとしても、加熱処理時には、発熱によってワイヤが熱膨張するため、これに起因して、加熱処理時に処理対象の薄膜とワイヤとの間に生じる隙間が、調整作業の完了時点とは相違する状態となる。このため、従来のワイヤ位置調整方法では、処理対象の薄膜の表面に対してワイヤが平行となるようにワイヤの位置を調整するのが非常に困難であると共に、加熱処理に適した任意の隙間を薄膜とワイヤとの間に形成するようにワイヤの位置を正確に調整するのが非常に困難となっているという問題点がある。
また、上記の隙間の基準値からのずれ量を数十μmから数百μmの範囲内に抑えるように基板ホルダーに対するワイヤの位置を調整するには、その高さが数十μm単位で相違する複数種類の支持台を予め用意しておく必要がある。しかしながら、現実的には、そのような多数の支持台を用意することはできない。このため、従来のワイヤ位置調整方法では、仮に、上記の熱膨張状態の相違に起因する問題点を克服できたとしても、加熱処理に適した任意の隙間を形成するようにワイヤの位置を調整するのが事実上不可能となっているという問題点がある。
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、加熱対象体の表面に対してワイヤが平行となり、かつ、加熱処理に適した任意の隙間が加熱対象体とワイヤとの間に形成されるようにワイヤの位置を調整可能なワイヤ位置調整用情報を確実かつ容易に取得し得る調整用情報取得方法、加熱対象体の表面に対してワイヤが平行となり、かつ加熱処理に適した任意の隙間が加熱対象体とワイヤとの間に形成されるようにワイヤの位置を確実かつ容易に調整し得るワイヤ位置調整方法、および加熱対象体を好適に加熱処理し得る加熱処理方法を提供することを主目的とする。
上記目的を達成すべく、請求項1記載の調整用情報取得方法は、加熱対象体を保持するホルダと、当該ホルダを取り付け可能に構成されると共に当該ホルダによって保持されている前記加熱対象体を当該ホルダを介して加熱する第1ヒーターと、前記ホルダを挟んで前記第1ヒーターに対向配置されると共に当該ホルダによって保持されている前記加熱対象体の表面の一部を当該加熱対象体に非接触の状態で加熱する第2ヒーターと、前記ホルダおよび前記第2ヒーターの少なくとも一方を他方に対して移動させて当該第2ヒーターによる前記加熱対象体の加熱処理部位を変更する移動機構とを備えて、前記第2ヒーターが、電流の導通によって発熱するワイヤと、前記第1ヒーターの上方において前記ワイヤを掛け渡す一対のワイヤ支持部材と、前記一対のワイヤ支持部材の一方によって支持されている前記ワイヤの第1支持部位が前記ホルダによって保持されている前記加熱対象体における前記第2ヒーター側の一面に対して平行となるように当該一面よりも前記第1ヒーターの側に規定された基準面に対して接離する接離方向に当該一方のワイヤ支持部材を移動させて当該基準面からの当該第1支持部位の離間距離を調整する第1調整機構と、前記一対のワイヤ支持部材の他方を前記接離方向に移動させて当該他方のワイヤ支持部材によって支持されている前記ワイヤの第2支持部位の前記基準面からの離間距離を調整する第2調整機構とを備えて構成された加熱装置を調整対象装置として、前記基準面からの前記第1支持部位の離間距離と当該基準面からの前記第2支持部位の離間距離とを一致させるように前記ワイヤの位置を調整するためのワイヤ位置調整用情報を取得する調整用情報取得方法であって、前記ワイヤに最も近い各部位の前記基準面からの離間距離が互いに等しくなるように前記第1ヒーターと当該ワイヤとの間に配設されると共に相互に絶縁された一対の電極を使用して、前記ワイヤに電流を導通させて当該ワイヤを発熱させた状態で、前記第1支持部位を前記基準面に接近させる向きに前記第1調整機構によって前記一方のワイヤ支持部材を移動させ、かつ、前記第2支持部位を当該基準面に接近させる向きに前記第2調整機構によって前記他方のワイヤ支持部材を移動させて前記一対の電極に前記ワイヤを接触させて当該一対の電極の間に電位差を生じさせる第1処理と、前記ワイヤに電流を導通させた状態を維持すると共に、前記一対の電極の間の電圧を測定しつつ、前記第1支持部位を前記基準面から離間させる向きに前記第1調整機構によって前記一方のワイヤ支持部材を移動させて前記ワイヤを当該一対の電極の一方から離間させて、当該一対の電極の間に電位差が生じなくなるときの前記基準面からの前記第1支持部位の第1の離間距離を取得する第2処理と、前記第1支持部位を前記基準面に接近させる向きに前記第1調整機構によって前記一方のワイヤ支持部材を移動させて前記一対の電極に前記ワイヤを接触させて当該一対の電極の間に電圧差を生じさせる第3処理と、前記ワイヤに電流を導通させた状態を維持すると共に、前記一対の電極の間の電圧を測定しつつ、前記第2支持部位を前記基準面から離間させる向きに前記第2調整機構によって前記他方のワイヤ支持部材を移動させて前記ワイヤを当該一対の電極の他方から離間させて、当該一対の電極の間に電位差が生じなくなるときの前記基準面からの前記第2支持部位の第2の離間距離を取得する第4処理とをこの順で実行する。
なお、「ホルダを第2ヒーターに対して移動させる」との構成には、「第1ヒータを移動させることなく、ホルダだけを第2ヒーターに対して移動させる」との構成だけでなく、「第1ヒータを移動させることによって、第1ヒータに取り付けられているホルダを第2ヒーターに対して移動させる」との構成がこれに含まれる。
また、請求項2記載のワイヤ位置調整方法は、請求項1記載の調整用情報取得方法に従って取得した前記ワイヤ位置調整用情報に基づき、前記第1調整機構によって前記一方のワイヤ支持部材を移動させて前記基準面からの前記第1支持部位の離間距離を前記第1の離間距離とし、かつ、前記第2調整機構によって前記他方のワイヤ支持部材を移動させて前記基準面からの前記第2支持部位の離間距離を前記第2の離間距離として、前記調整対象装置としての前記加熱装置における当該基準面からの当該第1支持部位の離間距離と当該基準面からの当該第2支持部位の離間距離とを一致させる調整処理を実行する。
また、請求項3記載の加熱処理方法は、請求項2記載のワイヤ位置調整方法に従って前記ワイヤの位置を調整した前記加熱装置を使用して前記加熱対象体を加熱処理する。
請求項1記載の調整用情報取得方法では、電流の導通によってワイヤを発熱させた状態で、第1支持部位および第2支持部位を基準面にそれぞれ接近させる向きに第1調整機構および第2調整機構によって一方のワイヤ支持部および他方のワイヤ支持部を移動させて一対の電極にワイヤを接触させて一対の電極の間に電位差を生じさせる第1処理と、一対の電極の間の電圧を測定しつつ、第1支持部位を基準面から離間させる向きに第1調整機構によって一方のワイヤ支持部を移動させてワイヤを一対の電極の一方から離間させて、一対の電極の間に電位差が生じなくなるときの基準面からの第1支持部位の第1の離間距離を取得する第2処理と、第1支持部位を基準面に接近させる向きに第1調整機構によって一方のワイヤ支持部を移動させてワイヤを一対の電極に接触させて一対の電極の間に電位差を生じさせる第3処理と、一対の電極の間の電圧を測定しつつ、第2支持部位を基準面から離間させる向きに第2調整機構によって他方のワイヤ支持部を移動させてワイヤを一対の電極の他方から離間させて、一対の電極の間に電位差が生じなくなるときの基準面からの第2支持部位の第2の離間距離を取得する第4処理とをこの順で実行する。
また、請求項2記載のワイヤ位置調整方法では、請求項1記載の調整用情報取得方法に従って取得したワイヤ位置調整用情報に基づき、第1調整機構によって一方のワイヤ支持部を移動させて基準面からの第1支持部位の離間距離を第1の離間距離とし、かつ、第2調整機構によって他方のワイヤ支持部を移動させて基準面からの第2支持部位の離間距離を第2の離間距離とする調整処理を実行する。
したがって、請求項1記載の調整用情報取得方法、および請求項2記載のワイヤ位置調整方法によれば、加熱対象体の厚みや、加熱対象体に対して実行すべき加熱処理の内容に応じて一対の電極を配置するだけで、電流の導通によって発熱してワイヤが熱膨張した状態において、基準面からの第1支持部位および第2支持部位の離間距離を第1の離間距離および第2の離間距離に調整し得るワイヤ位置調整用情報を取得することができる。このため、加熱対象体に対する実際の加熱処理時とは相違する位置にワイヤが位置合わせされる事態を回避して、基準面に平行で、かつ、加熱対象体に対する加熱処理に適した位置にワイヤを確実に位置合わせすることができる。また、サイズが相違する複数種類のワイヤ支持部が存在しなくても、第1調整機構および第2調整機構によって一対のワイヤ支持部材を移動させることによって、第1支持部位および第2支持部位を任意の位置に位置させ得るワイヤ位置調整用情報を取得して、位置調整することができるため、第1支持部位および第2支持部位の基準面に対する第1の離間距離および第2の離間距離を確実に所望の離間距離とすることができる。これにより、加熱対象体に対するワイヤの位置を任意の位置に正確に位置合わせすることができる。
また、請求項3記載の加熱処理方法によれば、請求項2記載のワイヤ位置調整方法に従ってワイヤの位置を調整した加熱装置を使用して加熱対象体を加熱処理することにより、加熱対象体を、均一で、かつ所望の温度となるように加熱処理することができる。
基板加熱装置1の構成を示す構成図である。 基板ホルダ21を取り付けた状態の第1ヒーター22、および第2ヒーター23の構成を示す構成図である。 基板ホルダ21に代えて測定用治具40を基板加熱装置1に取り付けた状態の第1ヒーター22、および第2ヒーター23の構成を示す構成図である。 測定用治具40の電極42a,42bとワイヤWとの位置関係について説明するための平面図である。 測定用治具40の電極42a,42bにワイヤWを接触させた状態について説明するための説明図である。 測定用治具40の電極42aからワイヤWを離間させた状態について説明するための説明図である。 測定用治具40の電極42bからワイヤWを離間させた状態について説明するための説明図である。 ワイヤWの部位Pa,Pbを加熱処理時の位置にそれぞれ位置させた状態について説明するための説明図である。 ワイヤ位置調整処理50のフローチャートである。
以下、添付図面を参照して、調整用情報取得方法、ワイヤ位置調整方法および加熱処理方法の実施の形態について説明する。
図1に示す基板加熱装置1は、「調整対象装置」としての「加熱装置」の一例であって、「加熱対象体」の一例である加熱対象基板10を加熱処理することによって、加熱対象基板10における基板本体11の一面に形成されている処理対象層12(図2参照)を均質化する。この基板加熱装置1は、図1に示すように、基板ホルダ21、第1ヒーター22、第2ヒーター23、電源部24、移動機構25、操作部26、制御部27および記憶部28を備えて構成されている。
基板ホルダ21は、「ホルダ」に相当し、1または複数(この例では2つ)の加熱対象基板10を並べた状態で保持することができるように、一例として、ステンレススチール等の金属材料(熱伝導率が高い材料)で板状に形成されている。この場合、本例の基板加熱装置1では、この基板ホルダ21における加熱対象基板10の載置面に対して加熱対象基板10における第2ヒーター23側の一面が平行となるように加熱対象基板10を保持可能に基板ホルダ21が形成されている。また、本例の基板加熱装置1では、図2に示すように、基板ホルダ21における加熱対象基板10の載置面と同一平面を「基準面」の一例である基準面F0として、後述するように第2ヒーター23におけるワイヤWの位置を調整する構成が採用されている。
第1ヒーター22は、基板ホルダ21を取り付け可能に構成されると共に基板ホルダ21によって保持されている加熱対象基板10を、基板ホルダ21を介して加熱可能に構成されている。この場合、本例の基板加熱装置1では、一例として、電源部24から電力が供給されることによって発熱するニクロム線等の発熱体(図示せず)を備えて第1ヒーター22が構成されると共に、この第1ヒーター22が基板加熱装置1の図示しない基台に固定的に取り付けられている。なお、「加熱対象体」の種類や、実施すべき加熱処理の種類によって相違するが、この基板加熱装置1では、一例として、この第1ヒーター22が、「加熱対象体」としての加熱対象基板10における処理対象層12の融点よりもやや低い温度まで加熱対象基板10の全体を加熱し、後述する第2ヒーター23が、融点よりもやや低い温度まで加熱された加熱対象基板10の表面(処理対象層12)における任意の一部を、融点を超える温度まで加熱する構成が採用されている。
第2ヒーター23は、第1ヒーター22に取り付けられた基板ホルダ21を挟んで第1ヒーター22に対向配置されると共に基板ホルダ21によって保持されている加熱対象基板10における平面方向の一部を加熱対象基板10に非接触の状態で加熱する。具体的には、図2に示すように、第2ヒーター23は、プーリー31a〜31c、支持柱32a,32b、上下動機構33a,33b、ウェイト34およびワイヤWを備えて構成されている。この場合、ワイヤWは、一例として、電源部24から電力が供給されることによって(電流の導通によって)発熱するニクロム線で構成されている。
一方、プーリー31a,31bは、支持柱32a,32bと相まって「一対のワイヤ支持部材」を構成する。この場合、本例の第2ヒーター23では、プーリー31aおよび支持柱32aが相まって「一対のワイヤ支持部材の一方(一方のワイヤ支持部材)」を構成すると共に、プーリー31bおよび支持柱32bが相まって「一対のワイヤ支持部材の他方(他方のワイヤ支持部材)」を構成する。
また、本例の第2ヒーター23では、上記のプーリー31a,31bの間にワイヤWが掛け渡されて、ワイヤWの部位Pa(プーリー31aによって支持されている部位:「第1支持部位」の一例)と、ワイヤWの部位Pb(プーリー31bによって支持されている部位:「第2支持部位」の一例)との間が第1ヒーター22における基板ホルダ21の取り付け面に対向する位置に配置されている。さらに、本例の第2ヒーター23では、ワイヤWの部位P0が第2ヒーター23における図示しないフレームに固定されると共に、ワイヤWの部位P1にウェイト34が吊り下げられ、かつ、上記の部位Pb,P1の間がプーリー31cによって支持されている。
上下動機構33aは、「第1調整機構」の一例であって、制御部27の制御に従い、支持柱32aおよびプーリー31aを矢印A1,A2の向き(基準面F0に接離する接離方向)に上下動させることにより、プーリー31aによって支持されているワイヤWの部位Paの基準面F0からの離間距離を調整する。上下動機構33bは、「第2調整機構」の一例であって、制御部27の制御に従い、支持柱32bおよびプーリー31bを矢印A1,A2の向き(基準面F0に接離する接離方向)に上下動させることにより、プーリー31bによって支持されているワイヤWの部位Pbの基準面F0からの離間距離を調整する。
この場合、上下動機構33a,33bは、支持柱32a,32bおよびプーリー31a,31bを、10μm刻みで上下動させることができるように構成されている。また、上下動機構33a,33bは、支持柱32a,32bおよびプーリー31a,31bを上下動させたときに、基準面F0に対する上記の部位Pa,Pbの離間距離を特定可能な位置データDa,Db(一例として、最も下方に位置させた基準状態からの支持柱32a,32bおよびプーリー31a,31bの移動距離を特定可能な情報)を制御部27に出力する。ウェイト34は、ワイヤWの上記の部位Pa,Pbの間に所望の張力を生じさせることができるように重量が規定されている。
電源部24は、制御部27の制御に従い、第1ヒーター22の発熱体や、第2ヒーター23のワイヤWに電力を供給する。移動機構25は、制御部27の制御に従い、第1ヒーター22に取り付けられている基板ホルダ21(および、後述する測定用治具40:図3,4参照)に対して、第2ヒーター23を基準面F0に沿って移動させることによって、第2ヒーター23(通電状態のワイヤW)による加熱対象基板10や測定用治具40の加熱処理部位を変更する(「ホルダおよび第2ヒーターの少なくとも一方」が「第2ヒーター」である構成の一例)。操作部26は、基板加熱装置1の動作条件を設定する設定操作用の操作スイッチ(図示せず)や、加熱対象基板10等を処理対象とする加熱処理、および後述するワイヤ位置調整処理50(図9参照)の開始を支持するスタートスイッチ(図示せず)等の各種操作スイッチを備え、スイッチ操作に応じた操作信号を制御部27に出力する。
制御部27は、基板加熱装置1を総括的に制御する。具体的には、制御部27は、加熱対象基板10を処理対象とする加熱処理(処理対象層12の改質処理)に際して、電源部24を制御して第1ヒーター22および第2ヒーター23(ワイヤW)に電力を供給させる。また、制御部27は、移動機構25を制御して、第1ヒーター22によって保持されている基板ホルダ21(または、測定用治具40)に対して第2ヒーター23を基準面F0に沿って移動させる。さらに、制御部27は、図9に示すワイヤ位置調整処理50を実行して、基準面F0に対するワイヤWの部位Pa,Pbの位置(基準面F0からの離間距離)を調整する。記憶部28は、第2ヒーター23の上下動機構33a,33bから出力された位置データDa,Dbや、制御部27の演算結果を記憶する。
この基板加熱装置1では、処理対象の加熱対象基板10の厚みや、加熱処理時に加熱対象基板10とワイヤWとの間に設けるべき隙間に応じて、基準面F0に対する上記の部位Pa,Pbの離間距離を変更する必要がある。また、劣化や断線が生じたワイヤWを新たしいワイヤWに交換したときにも、交換後のワイヤWの上記の部位Pa,Pbの間が基準面F0に平行となるように、基準面F0からの部位Pa,Pbの離間距離を微調整する必要がある。したがって、本例の基板加熱装置1では、図3,4に示す測定用治具40を使用して、図9に示すワイヤ位置調整処理50を実行することにより、基準面F0からの部位Paの離間距離と基準面F0からの部位Pbの離間距離とを所望の距離で一致させるようにワイヤWの位置を調整可能な情報を取得して、取得した情報に基づき、ワイヤWの位置を調整することができるように構成されている。
この場合、測定用治具40は、基板ホルダ21に代えて第1ヒーター22に取り付けることができるように構成されている。また、この測定用治具40は、処理対象の加熱対象基板10の厚みや、加熱処理時に加熱対象基板10とワイヤWとの間に設けるべき隙間に応じて各部のサイズが規定されている。具体的には、図3に示すように、測定用治具40は、セラミック等で板状に形成されたベース部41と、この測定用治具40を第1ヒーター22に取り付けた状態においてワイヤWに最も近い部位の上記の基準面F0からの離間距離が互いに等しくなるようにベース部41上に設けられた電極42a,42b(「一対の電極」の一例)とを備えて構成されている。
なお、この測定用治具40では、一例として、上記の電極42a,42bが断面三角形状に形成されて、その頂点が「ワイヤに最も近い部位」を構成すると共に、第1ヒーター22に取り付けられることによって相互に絶縁された状態で第1ヒーター22とワイヤWとの間に配設されて、後述するワイヤ位置調整処理50においてワイヤWが接触させられる。また、この測定用治具40では、一例として、第1ヒーター22に取り付けた状態において、両電極42a,42bの先端部から僅かに離間する位置にワイヤWを位置させたときに、そのワイヤWが、加熱処理に適した位置(図2に示すように、加熱対象基板10における処理対象層12とワイヤWとの間に所望の隙間が形成される位置)に位置するように電極42a,42bの先端部の位置(すなわち、測定用治具40の厚み)が規定されて製作されている。
さらに、図1に示すように、この基板加熱装置1は、ワイヤ位置調整処理50に際して、外部装置としての電圧測定装置45を制御部27に接続することができるように構成されている。この場合、電圧測定装置45は、測定した電圧の測定値データDvを出力可能に構成されており、後述するように、ワイヤ位置調整処理50では、上記の測定用治具40における電極42a,42bの間の電圧を測定して、その測定値データDvを制御部27に出力する。
この基板加熱装置1を「調整対象装置」とする「ワイヤ位置調整用情報」の取得、およびワイヤWの位置調整に際しては、まず、加熱処理対象の加熱対象基板10の厚みや、加熱対象基板10に対して実行する「加熱処理」の処理内容に応じた電極42a,42bが形成された測定用治具40を用意する。なお、図示および具体的な説明を省略するが、厚みが相違する加熱対象基板10に対する「加熱処理」を実行するときや、加熱対象基板10に対して実行する「加熱処理」の内容が本例とは相違するときには、その加熱対象基板10の厚みや「加熱処理」の内容に応じて電極42a,42bが形成された測定用治具40を別途用意する。
次いで、図3に示すように、基板ホルダ21に代えて測定用治具40を第1ヒーター22に取り付けると共に、測定用治具40の電極42a,42bを電圧測定装置45にそれぞれ接続し、かつ、電圧測定装置45を制御部27に接続する。なお、この基板加熱装置1では、加熱処理の開始前および終了後において、図4に実線で示すように、ワイヤWが第1ヒーター22の上方(加熱対象基板10や測定用治具40の上方)から外れた部位に位置するように第2ヒーター23が待機位置に位置させられている。したがって、基板ホルダ21や測定用治具40を誤ってワイヤWに接触させることなく、これらを第1ヒーター22に着脱することが可能となっている。
次いで、操作部26のスタートスイッチを操作することにより、ワイヤ位置調整処理50を開始させる。このワイヤ位置調整処理50では、「ワイヤ位置調整用情報」の取得、およびワイヤWの位置を調整する「調整処理」がこの順で実行される。具体的には、制御部27は、まず、電源部24を制御して第2ヒーター23(ワイヤW)に対する通電を開始させる。この際には、加熱対象基板10に対する加熱処理時と同様にして、電源部24からの電流の導通によってワイヤWが発熱して熱膨張した状態となる。また、制御部27は、移動機構25を制御することにより、図4に破線で示すように、測定用治具40における電極42a,42bの上方に第2ヒーター23(ワイヤW)を移動させる(ステップ51)。
続いて、制御部27は、上下動機構33aを制御して、部位Paを基準面F0に接近させる向き(この例では、図3に示す矢印A1の向き)に支持柱32aおよびプーリー31aを予め規定された移動量だけ移動(下動)させ、かつ、上下動機構33bを制御して、部位Pbを基準面F0に接近させる向き(この例では、図3に示す矢印A1の向き)に支持柱32bおよびプーリー31bを予め規定された移動量だけ移動(下動)させることにより、図5に示すように、両電極42a,42bにワイヤWを接触させる(ステップ52)。この際には、電源部24からの電流がワイヤWを導通させられているため、電極42a,42bにワイヤWが接触した状態においては、電極42a,42bの間に電位差が生じることとなる。したがって、制御部27は、電圧測定装置45から出力された測定値データDvに基づき、電極42a,42bの間に電位差が生じているか否か(電圧測定装置45によって電圧が測定されているか否か)を判別し(ステップ53)、電位差が生じているときには、電極42a,42bにワイヤWが接していると判別して、次のステップに移行する。
また、制御部27は、上下動機構33a,33bによる支持柱32a,32bおよびプーリー31a,31bの移動後に、電極42a,42bの間に電位差が生じていないときには(ステップ53)、電極42a,42bのいずれかにワイヤWが接していないと判別する。この際には、上下動機構33aを制御して、支持柱32aおよびプーリー31aを矢印A1の向きで予め規定された移動量(一例として、10μm)だけ移動させると共に、上下動機構33bを制御して、支持柱32bおよびプーリー31bを矢印A1の向きで予め規定された移動量(支持柱32aおよびプーリー31aの移動量と同じ移動量:この例では、10μm)だけ移動させる(ステップ52)。このように、電極42a,42bの間に電位差が生じるまで、支持柱32aおよびプーリー31aと支持柱32bおよびプーリー31bとの双方を同量ずつ移動させることにより、電極42a,42bにワイヤWが接触した状態となる。以上の各ステップにより、「一対の電極42a,42bの間に電圧を生じさせる第1処理」が完了する。
次いで、制御部27は、電源部24を制御してワイヤWに電流を導通させた状態を維持すると共に、電圧測定装置45による電極42a,42bの間の電圧の測定を継続させた状態において、上下動機構33aを制御して、図5に示す矢印A2の向きで支持柱32aおよびプーリー31aを10μmずつ移動させる(ステップ54)。この際には、支持柱32aおよびプーリー31aの移動に伴い、プーリー31aによって支持されているワイヤWの部位Paが基準面F0から離間する方向に移動する。この際に、電極42aからワイヤWが離間したとき(電極42aがワイヤWに非接触の状態となったとき)には、電極42a,42bの間に電位差が生じない状態となる。
したがって、制御部27は、電圧測定装置45からの測定値データDvに基づき、電極42a,42bの間の電圧を監視しつつ、上下動機構33aを制御することによって支持柱32aおよびプーリー31aを10μmずつ移動させて、図6に示すように、電極42aからワイヤWが離間して、電極42a,42bの間に電位差が生じなくなったときに(ステップ55)、上下動機構33aを制御して、支持柱32aおよびプーリー31aの移動を停止させる。これにより、電極42aからワイヤWが10μmの範囲内で離間した状態となる。また、制御部27は、電極42a,42bの間に電位差が生じなくなるように支持柱32aおよびプーリー31aを移動させたときに上下動機構33aから出力された位置データDaを、基準面F0からの部位Paの離間距離La(図6参照:「第1の離間距離」の一例)を特定可能な情報として取得して記憶部28に記憶させる(ステップ56)。以上により、「第2処理」が完了する。
続いて、制御部27は、上下動機構33aを制御して、部位Paを基準面F0に接近させる向き(この例では、図6に示す矢印A1の向き)に支持柱32aおよびプーリー31aを移動させることにより、図5に示すように、電極42aにワイヤWを再び接触させる(ステップ57)。この場合、制御部27は、一例として上記のステップ54において支持柱32aおよびプーリー31aを図5に示す矢印A2の向きに移動させた移動距離分だけ、支持柱32aおよびプーリー31aを図6に示す矢印A1の向きに移動させる。この際には、電源部24からの電流がワイヤWを導通させられているため、このワイヤWの部位Pa,Pbに電極42a,42bが接触した状態においては、電極42a,42bの間に再び電位差が生じることとなる。したがって、制御部27は、電圧測定装置45から出力されている測定値データDvに基づき、電極42a,42bの間に電位差が生じているか否かを判別し(ステップ58)、電位差が生じているときには、ワイヤWが電極42a,42bに接していると判別して、次のステップに移行する。
一方、制御部27は、上下動機構33aによる支持柱32aおよびプーリー31aの移動後に、電極42a,42bの間に電位差が生じていないときには(ステップ58)、ワイヤWが電極42aに接していないと判別する。この際には、上下動機構33aを制御して、支持柱32aおよびプーリー31aを矢印A1の向きで予め規定された移動量(一例として、10μm)だけ移動させる(ステップ57)。このように、電極42a,42bの間に電位差が生じるまで、支持柱32aおよびプーリー31aを矢印A1の向きに移動させることにより、ワイヤWが電極42a,42bに接触して、電極42a,42bの間に電位差が生じた状態となる。以上により、「第3処理」が完了する。
次いで、制御部27は、電源部24を制御してワイヤWに電流を導通させた状態を維持すると共に、電圧測定装置45による電極42a,42bの間の電圧の測定を継続させた状態において、上下動機構33bを制御して、図5に示す矢印A2の向きで支持柱32bおよびプーリー31bを10μmずつ移動させる(ステップ59)。この際には、支持柱32bおよびプーリー31bの移動に伴い、プーリー31bによって支持されているワイヤWの部位Pbが基準面F0から離間する方向に移動する。この際に、電極42bからワイヤWが離間したとき(電極42bがワイヤWに非接触の状態となったとき)には、電極42a,42bの間に電位差が生じない状態となる。
したがって、制御部27は、電圧測定装置45からの測定値データDvに基づき、電極42a,42bの間の電圧を監視しつつ、上下動機構33bを制御することによって支持柱32bおよびプーリー31bを10μmずつ移動させて、図7に示すように、電極42bからワイヤWが離間して、電極42a,42bの間に電位差が生じなくなったときに(ステップ60)、上下動機構33bを制御して、支持柱32bおよびプーリー31bの移動を停止させる。これにより、電極42bからワイヤWが10μmの範囲内で離間した状態となる。また、制御部27は、電極42a,42bの間に電位差が生じなくなるように支持柱32bおよびプーリー31bを移動させたときに上下動機構33bから出力された位置データDbを、基準面F0からの部位Pbの離間距離Lb(図7参照:「第2の離間距離」の一例)を特定可能な情報として取得して記憶部28に記憶させる(ステップ61)。以上により、「第4処理」が完了し、ワイヤWの位置を調整するための位置データDa,Db(「ワイヤ位置調整用情報」の一例)の取得が完了する。
続いて、制御部27は、電源部24を制御して、第2ヒーター23(ワイヤW)に対する通電を停止させると共に、移動機構25を制御して、電極42a,42bの上方から第2ヒーター23(ワイヤW)を待機位置に移動させる(ステップ62)。この後、制御部27は、上下動機構33aを制御して、位置データDaに基づいて特定される位置に支持柱32aおよびプーリー31aを移動させると共に、位置データDbに基づいて特定される位置に支持柱32bおよびプーリー31bを移動させる。これにより、図8に示すように、基準面F0に沿って見たときに、ワイヤWが電極42a,42bから僅かに離間した高さに位置させられる。以上により、「調整処理」が完了してワイヤ位置調整処理50が終了する。
この場合、位置データDaに基づいて特定される位置に支持柱32aおよびプーリー31aを移動させ、かつ、位置データDbに基づいて特定される位置に支持柱32bおよびプーリー31bを移動させた状態においては、プーリー31aによって支持されているワイヤWの部位Paの基準面F0からの離間距離が離間距離Laとなり、プーリー31bによって支持されているワイヤWの部位Pbの基準面F0からの離間距離が離間距離Laと等しい離間距離Lbとなる。これにより、両プーリー31a,31bによって支持されているワイヤWが基準面F0に平行な状態となる。
また、前述したように、ワイヤ位置調整処理50において使用した測定用治具40は、両電極42a,42bの先端部から僅かに離間する位置にワイヤWを位置させたときに、そのワイヤWが、加熱処理に適した位置に位置するように電極42a,42bの先端部の位置が規定されて製作されている。したがって、ワイヤWが電極42a,42bの先端部から僅かに離間した状態、すなわち、位置データDa,Dbに基づいて特定される位置に支持柱32a,32bおよびプーリー31a,31bを移動させることによって部位Pa,Pbの基準面F0に対する離間距離を離間距離La,Lbとした状態においては、ワイヤWが、加熱対象基板10を処理対象とする加熱処理に適した位置に位置させられている。これにより、加熱対象基板10についての加熱処理を実行するための準備が整う。
一方、加熱対象基板10に対する「加熱処理」に際しては、図2に示すように、まず、上記の測定用治具40を第1ヒーター22から取り外して基板ホルダ21を第1ヒーター22に取り付けると共に、基板ホルダ21の載置面に加熱対象基板10を載置して保持させる。次いで、操作部26を操作して「加熱処理」を開始させる。この際に、制御部27は、電源部24を制御して第1ヒーター22に電力を供給させる。これに応じて第1ヒーター22が加熱対象基板10の全体を処理対象層12の融点よりもやや低い温度まで基板ホルダ21を介して加熱する。次いで、制御部27は、電源部24を制御して第2ヒーター23(ワイヤW)に電力を供給させると共に、移動機構25を制御して、基板ホルダ21(加熱対象基板10)に対して第2ヒーター23(ワイヤW)を移動させる。
この際には、電流の導通によって第2ヒーター23のワイヤWが発熱することにより、第1ヒーター22によって処理対象層12の融点よりもやや低い温度まで加熱されている加熱対象基板10における処理対象層12の一部(表面の一部)が、処理対象層12の融点よりもやや高い温度まで加熱される。また、その状態において移動機構25によって第2ヒーター23(ワイヤW)が移動させられることにより、第2ヒーター23(ワイヤW)による加熱対象基板10(処理対象層12)の加熱処理部位が変化する。これにより、第2ヒーター23による加熱処理部位において処理対象層12が均質化されて、処理対象層12が改質され、「加熱処理」が完了する。なお、「ゾーンメルト法」による「薄膜の改質(均質化)」については公知のため、詳細な説明を省略する。
この場合、上記の「加熱処理」では、処理開始に先立って実行したワイヤ位置調整処理50によって、第2ヒーター23のワイヤWが基準面F0に対して平行となり、かつ、加熱対象基板10に対する「加熱処理」に適した隙間がワイヤWと加熱対象基板10との間に生じるようにワイヤWの位置が調整されている。したがって、第2ヒーター23(ワイヤW)による加熱対象基板10(処理対象層12)の加熱処理部位の各部位が、均一で、かつ、均質化の処理に適した温度まで好適に加熱される。
このように、この「ワイヤ位置調整用情報(本例では、位置データDa,Db)」の取得方法では、電流の導通によってワイヤWを発熱させた状態で、部位Pa,Pbを基準面F0にそれぞれ接近させる向きに上下動機構33a,33bによって支持柱32a,32bおよびプーリー31a,31bを移動させて両電極42a,42bにワイヤWを接触させて両電極42a,42bの間に電位差が生じる状態とする「第1処理」と、両電極42a,42bの間の電圧を測定しつつ、部位Paを基準面F0から離間させる向きに上下動機構33aによって支持柱32aおよびプーリー31aを移動させてワイヤWを電極42aから離間させて、両電極42a,42bの間の電圧が測定されなくなるときの基準面F0からの部位Paの離間距離Laを特定可能な位置データDaを取得する「第2処理」と、部位Paを基準面F0に接近させる向きに上下動機構33aによって支持柱32aおよびプーリー31aを移動させてワイヤWを電極42aに接触させて両電極42a,42bの間に電位差が生じる状態とする「第3処理」と、両電極42a,42bの間の電圧を測定しつつ、部位Pbを基準面F0から離間させる向きに上下動機構33bによって支持柱32bおよびプーリー31bを移動させてワイヤWを電極42bから離間させて、両電極42a,42bの間に電位差が生じなくなるときの基準面F0からの部位Pbの離間距離Lbを特定可能な位置データDbを取得する「第4処理」を実行する。
また、このワイヤWの位置調整方法では、上記の「ワイヤ位置調整用情報」の取得方法に従って取得した位置データDa,Dbに基づき、上下動機構33aによって支持柱32aおよびプーリー31aを移動させて基準面F0からの部位Paの離間距離を離間距離Laとし、かつ、上下動機構33bによって支持柱32bおよびプーリー31bを移動させて基準面F0からの部位Pbの離間距離を離間距離Lbとする「調整処理」を実行する。
したがって、この「ワイヤ位置調整用情報」の取得方法、およびワイヤWの位置調整方法によれば、処理対象の加熱対象基板10の厚みや、加熱対象基板10に対して実行すべき「加熱処理」の内容に応じて1種類の測定用治具40を制作するだけで、電流の導通によって発熱してワイヤWが熱膨張した状態において、基準面F0からの部位Pa,Pbの離間距離を離間距離La,Lbに調整し得る位置データDa,Dbを取得することができる。このため、加熱対象基板10を処理対象とする実際の加熱処理時とは相違する位置にワイヤWが位置合わせされる事態を回避して、基準面F0に平行で、かつ、加熱対象基板10を処理対象とする加熱処理に適した位置にワイヤWを確実に位置合わせすることができる。また、サイズが相違する複数種類の「ワイヤ支持部」が存在しなくても、上下動機構33a,33bによって支持柱32a,32bおよびプーリー31a,31bを移動させることによって、部位Pa,Pbを任意の位置に位置させ得る「ワイヤ位置調整用情報」を取得して、位置調整することができるため、部位Pa,Pbの基準面F0に対する離間距離La,Lbを確実に所望の離間距離とすることができる。これにより、加熱対象基板10に対するワイヤWの位置を任意の位置に正確に位置合わせすることができる。
また、この「加熱処理方法」によれば、上記のワイヤWの位置調整方法に従ってワイヤWの位置を調整した基板加熱装置1を使用して「加熱対象体」としての加熱対象基板10を加熱処理することにより、加熱対象基板10(処理対象層12)を、均一で、かつ所望の温度となるように加熱処理することができる。
なお、「調整用情報取得方法」、「ワイヤ位置調整方法」および「加熱処理方法」は、上記の例示に限定されない。例えば、基板加熱装置1の制御部27がワイヤ位置調整処理50を実行して位置データDa,Dbを取得して、取得した位置データDa,Dbに基づいてワイヤWの位置を調整する例について説明したが、ワイヤ位置調整処理50における各ステップの処理をオペレータが手動で実行することにより、上記の位置データDa,Dbに相当する情報(ワイヤ位置調整用情報)の取得、およびワイヤWの位置調整を行ってもよい。このような「調整用情報取得方法」および「ワイヤ位置調整方法」においても、上記の基板加熱装置1におけるワイヤ位置調整処理50の実行によって奏される効果と同様の効果を奏することができる。
また、加熱対象基板10を保持するための基板ホルダ21に代えて、「一対の電極」に相当する電極42a,42bが一体的に設けられた測定用治具40を第1ヒーター22に取り付けることによって「ワイヤ位置調整用情報(位置データDa,Db)」を取得してワイヤWの位置を調整する方法について説明したが、この測定用治具40に代えて、基板加熱装置1の構成要素(例えば、基板ホルダ21や第1ヒーター22)と一体的に設けられた「一対の電極」を使用して、「ワイヤ位置調整用情報」の取得、およびワイヤWの位置調整を行う方法を採用することもできる。さらに、別個独立して形成された「一対の電極」を第1ヒーター22上の任意の位置(例えば、第1ヒーター22に取り付けられた状態の基板ホルダ21の上)に設置して、その「一対の電極」を使用して、「ワイヤ位置調整用情報」の取得、およびワイヤWの位置調整を行う方法を採用することもできる。これらの方法においても、上記の基板加熱装置1におけるワイヤ位置調整処理50の実行によって奏される効果と同様の効果を奏することができる。
また、基板加熱装置1の外部装置としての電圧測定装置45を利用して「一対の電極の間の電圧」を測定する方法について説明したが、基板加熱装置1に「電圧測定装置」を内蔵して、この内蔵の電圧測定装置を使用して「一対の電極の間の電圧」を測定する方法を採用することもできる。
1 基板加熱装置
10 加熱対象基板
12 処理対象層
21 基板ホルダ
22 第1ヒーター
23 第2ヒーター
24 電源部
25 移動機構
26 操作部
27 制御部
28 記憶部
31a,31b プーリー
32a,32b 支持柱
33a,33b 上下動機構
40 測定用治具
41 ベース部
42a,42b 電極
45 電圧測定装置
50 ワイヤ位置調整処理
Da,Db 位置データ
Dv 測定値データ
F0 基準面
La,Lb 離間距離
Pa,Pb 部位
W ワイヤ

Claims (3)

  1. 加熱対象体を保持するホルダと、当該ホルダを取り付け可能に構成されると共に当該ホルダによって保持されている前記加熱対象体を当該ホルダを介して加熱する第1ヒーターと、前記ホルダを挟んで前記第1ヒーターに対向配置されると共に当該ホルダによって保持されている前記加熱対象体の表面の一部を当該加熱対象体に非接触の状態で加熱する第2ヒーターと、前記ホルダおよび前記第2ヒーターの少なくとも一方を他方に対して移動させて当該第2ヒーターによる前記加熱対象体の加熱処理部位を変更する移動機構とを備えて、前記第2ヒーターが、電流の導通によって発熱するワイヤと、前記第1ヒーターの上方において前記ワイヤを掛け渡す一対のワイヤ支持部材と、前記一対のワイヤ支持部材の一方によって支持されている前記ワイヤの第1支持部位が前記ホルダによって保持されている前記加熱対象体における前記第2ヒーター側の一面に対して平行となるように当該一面よりも前記第1ヒーターの側に規定された基準面に対して接離する接離方向に当該一方のワイヤ支持部材を移動させて当該基準面からの当該第1支持部位の離間距離を調整する第1調整機構と、前記一対のワイヤ支持部材の他方を前記接離方向に移動させて当該他方のワイヤ支持部材によって支持されている前記ワイヤの第2支持部位の前記基準面からの離間距離を調整する第2調整機構とを備えて構成された加熱装置を調整対象装置として、前記基準面からの前記第1支持部位の離間距離と当該基準面からの前記第2支持部位の離間距離とを一致させるように前記ワイヤの位置を調整するためのワイヤ位置調整用情報を取得する調整用情報取得方法であって、
    前記ワイヤに最も近い各部位の前記基準面からの離間距離が互いに等しくなるように前記第1ヒーターと当該ワイヤとの間に配設されると共に相互に絶縁された一対の電極を使用して、
    前記ワイヤに電流を導通させて当該ワイヤを発熱させた状態で、前記第1支持部位を前記基準面に接近させる向きに前記第1調整機構によって前記一方のワイヤ支持部材を移動させ、かつ、前記第2支持部位を当該基準面に接近させる向きに前記第2調整機構によって前記他方のワイヤ支持部材を移動させて前記一対の電極に前記ワイヤを接触させて当該一対の電極の間に電位差を生じさせる第1処理と、
    前記ワイヤに電流を導通させた状態を維持すると共に、前記一対の電極の間の電圧を測定しつつ、前記第1支持部位を前記基準面から離間させる向きに前記第1調整機構によって前記一方のワイヤ支持部材を移動させて前記ワイヤを当該一対の電極の一方から離間させて、当該一対の電極の間に電位差が生じなくなるときの前記基準面からの前記第1支持部位の第1の離間距離を取得する第2処理と、
    前記第1支持部位を前記基準面に接近させる向きに前記第1調整機構によって前記一方のワイヤ支持部材を移動させて前記一対の電極に前記ワイヤを接触させて当該一対の電極の間に電圧差を生じさせる第3処理と、
    前記ワイヤに電流を導通させた状態を維持すると共に、前記一対の電極の間の電圧を測定しつつ、前記第2支持部位を前記基準面から離間させる向きに前記第2調整機構によって前記他方のワイヤ支持部材を移動させて前記ワイヤを当該一対の電極の他方から離間させて、当該一対の電極の間に電位差が生じなくなるときの前記基準面からの前記第2支持部位の第2の離間距離を取得する第4処理とをこの順で実行する調整用情報取得方法。
  2. 請求項1記載の調整用情報取得方法に従って取得した前記ワイヤ位置調整用情報に基づき、前記第1調整機構によって前記一方のワイヤ支持部材を移動させて前記基準面からの前記第1支持部位の離間距離を前記第1の離間距離とし、かつ、前記第2調整機構によって前記他方のワイヤ支持部材を移動させて前記基準面からの前記第2支持部位の離間距離を前記第2の離間距離として、前記調整対象装置としての前記加熱装置における当該基準面からの当該第1支持部位の離間距離と当該基準面からの当該第2支持部位の離間距離とを一致させる調整処理を実行するワイヤ位置調整方法。
  3. 請求項2記載のワイヤ位置調整方法に従って前記ワイヤの位置を調整した前記加熱装置を使用して前記加熱対象体を加熱処理する加熱処理方法。
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