JP2855308B2 - 処理装置及び処理方法 - Google Patents

処理装置及び処理方法

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JP2855308B2
JP2855308B2 JP4327893A JP4327893A JP2855308B2 JP 2855308 B2 JP2855308 B2 JP 2855308B2 JP 4327893 A JP4327893 A JP 4327893A JP 4327893 A JP4327893 A JP 4327893A JP 2855308 B2 JP2855308 B2 JP 2855308B2
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  • Manufacturing Optical Record Carriers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、載置台上に載置され
る被処理体に熱を供給して処理を行う処理装置及び処理
方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、半導体デバイスの製造工程にお
いて、フォトリソグラフィー技術を用いて回路パターン
を縮小してフォトレジストに転写し、これを現像処理す
ると共に、適宜熱処理を施している。
【0003】このような処理を行う場合、図10に示す
処理システムが使用されている。この処理システムは、
被処理体としての半導体ウエハW(以下にウエハとい
う)を搬入・搬出するローダ部40と、ウエハWをブラ
シ洗浄するブラシ洗浄装置42と、ウエハWを高圧ジェ
ット水で洗浄するジェット水洗浄装置44と、ウエハW
の表面を疎水化処理するアドヒージョン処理装置46
と、ウエハWを所定温度に冷却する冷却処理装置48
と、ウエハWの表面にレジストを塗布するレジスト塗布
装置50と、レジスト塗布の前後でウエハWを加熱して
プリベーク又はポストベークを行う加熱処理装置52及
びウエハWの周縁部のレジストを除去するレジスト除去
装置54等を一体的に集合化して作業効率の向上を図っ
ている。
【0004】上記のように構成される処理システムの中
央部には、長手方向に沿ってウエハ搬送路56が設けら
れ、このウエハ搬送路56に各装置40〜54が正面を
向けて配設され、ウエハ搬送体58が各装置40〜54
とウエハWの受け渡しを行うためにウエハ搬送路56上
を移動し得るようになっている。
【0005】上記加熱処理装置52は、ウエハ搬送路5
6側に向く開口部52Aを有する多数の加熱処理装置5
2が多段に積み重なった1つのブロック体として設けら
れ、かつ複数のブロック体が並設されている。そして、
各加熱処理装置52は、例えば図11及び図12に示す
ように、ウエハWを載置する載置台である熱板60と、
熱板60を介してウエハWに熱を供給する発熱体62
と、熱板60の上方に処理空間64を形成すべく配置さ
れると共に、加熱処理時に発生するガスを排気するカバ
ー部材66及び熱板60及び発熱体62に穿設された貫
通孔68を挿通してウエハWを熱板60上で受け渡しす
る支持ピン70とで主要部が構成されている。この場
合、図11に示す加熱処理装置52においては、支持ピ
ン70を固定し、熱板60と発熱体62を昇降シリンダ
72のピストン74にて昇降可能にして、支持ピン70
を熱板60上に出没可能に形成している。一方、図12
に示す加熱処理装置52においては、熱板60及び発熱
体62を固定し、支持ピン70を支持ピン昇降用シリン
ダ76のピストン78に連結して熱板60上に出没可能
に形成されている。なお、図12において、熱板60の
外周部には筒状のシャッタ80が昇降可能に配設されて
おり、このシャッタ80はシャッタ昇降用シリンダ82
のピストン84に連結されて、処理空間64を外部から
区画し得るようになっている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
この種の加熱処理装置においては、熱板60と発熱体6
2とが接触した一体構造であるため、発熱体62近傍の
温度が高くなり熱板60表面の温度分布精度が十分でな
く、ウエハWの面内膜厚精度が低下するという問題があ
った。また、図12に示す加熱処理装置においてはシャ
ッタ80によってある程度の排気流による影響を解消す
ることができるが、排気流の分布状態が偏り固定化する
と、この排気流によるウエハWへの熱影響によってウエ
ハW表面の膜厚精度が低下するという問題がある。更に
は、熱板60と発熱体62とが一体であるため、熱板6
0のクリーニングやメンテナンス性が悪いという問題も
あった。
【0007】上記問題を解決する手段として、例えば図
13に示すように、熱板60と発熱体62との間に熱伝
導の大きな金属球86を介在させて熱板60を回転軸8
8によって回転することにより排気流の均一化を図れる
ようにしたものが考えられているが(実開昭57−84
738号公報参照)、この構造のものは金属球86の部
分が高温になり、温度分布が不均一になり易いという問
題があり、また熱板60のクリーニングやメンテナンス
性が悪い。また、図14に示すように、熱板60と発熱
体62との間にスペーサ90を介在させて空間92を設
けて熱板60の温度分布の向上を図れるようにしたもの
が考えられているが(実開平3−120028号公報参
照)、この構造のものは熱板60が回転しないため、熱
板60の上方の排気流の熱影響を受け易いという問題が
ある。
【0008】したがって、この種の加熱処理装置におい
て、熱板表面の温度分布の均一化、排気流による熱影響
の解消、かつ熱板のクリーニング及びメンテナンス性の
向上が望まれているのが現状である。
【0009】この発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、被処理体の処理熱の温度分布の均一化が図れると共
に、排気流による熱影響の解消を可能にすることを第1
の目的とし、また、熱板のクリーニング及びメンテナン
ス性の向上を図れるようにすることを第2の目的とする
処理装置及び処理方法を提供するものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1記載の発明は、被処理体を載置する載置台
と、 上記載置台を介して上記被処理体に熱を供給すべ
く、載置台に対して適宜間隔をおいて平行に配置される
発熱体と、 上記載置台を平行面上に回転する回転駆動
手段と、 上記載置台と発熱体に設けられた貫通孔内を
挿通して上記被処理体を支持する支持ピンと、 上記支
持ピンの昇降手段と、 上記載置台と発熱体に設けられ
た上記貫通孔同士を合致させる手段と、を具備すること
を特徴とする
【0011】この発明において、上記載置台と発熱体と
は間隔をおいて平行に配置されていれば、間隔は任意で
よいが、好ましくは間隔は可及的に狭い方がよい。ま
た、上記載置台は発熱体との平行面上を回転するもので
あれば、回転駆動手段との連結形態は任意でよいが、好
ましくは載置台と回転駆動手段とを着脱可能に形成する
と共に、載置台を発熱体側から取り外し可能に形成する
方がよい(請求項2)。また、上記回転駆動手段は、例
えば駆動源であるモータからの駆動をギア、ローラある
いはベルトやチェーン等の伝達機構を介して載置台の外
周に係合するローラやギアを回転するもの、あるいは、
モータの駆動軸を直接載置台に係合させて回転させるも
のなどを使用することができる。
【0012】請求項3記載の発明は、請求項1記載の処
理装置を用いて被処理体を加熱処理する処理方法であっ
て、 上記被処理体の加熱処理前に、載置台と発熱体に
設けられた貫通孔同士を合致させる工程と、 合致され
た上記貫通孔に支持ピンを挿通させて上記被処理体を受
け取る工程と、 上記被処理体の加熱処理後に、上記載
置台と発熱体の上記貫通孔同士を合致させる工程と、
合致された上記貫通孔に上記支持ピンを挿通させて上記
被処理体を受け渡す工程と、を有することを特徴とす
る。
【0013】請求項4記載の発明において、上記発熱体
を固定し、この発熱体に設けられた貫通孔内に、支持ピ
ンを常時挿通させて待機可能にする方が好ましい(請求
項5)。
【0014】
【作用】この発明によれば、支持ピンを用いて被処理体
を載置台に受け渡しすることができ、被処理体を載置す
る載置台と発熱体とを適宜間隔をおいて平行に配置する
と共に、回転駆動手段によって載置台を平行面上に回転
することにより、載置台は回転しながら発熱体からの熱
をエアギャップを介して伝達されるため、温度分布が均
一となり、被処理体の面内温度分布精度を向上すること
ができる。また、載置台上に載置される被処理体も載置
台と同時に回転するため、被処理体上方の気流による熱
的影響が均一となり、処理精度の向上を図ることができ
(請求項1,3,4)
【0015】また、載置台と回転駆動手段とを着脱可能
に形成すると共に、載置台を発熱体側から取り外し可能
に形成することにより、載置台を回転駆動手段及び発熱
体から取外してクリーニングすることができると共に、
保守・点検等を行うことができる(請求項2)。
【0016】
【実施例】以下にこの発明の実施例を図面に基いて詳細
に説明する。ここでは、この発明の処理装置を図10に
示した半導体ウエハの塗布現像装置に使用される加熱処
理装置に適用した場合について説明する。
【0017】◎第一実施例 図1はこの発明の第一実施例の加熱処理装置の概略斜視
図、図2は加熱処理装置の要部平面図、図3は図2のA
−A断面図が示されている。
【0018】実施例の加熱処理装置は、ほぼ矩形状に形
成される筐体1内に、被処理体であるウエハWを載置す
る載置台2と、載置台2を介してウエハWに熱を供給す
る発熱体3とを微小間隔4(具体的には約0.5mmのエ
アギャップ)を設けて互いに平行に配置してなる。この
場合、載置台2は円盤状の熱伝導性の良好なアルミニウ
ム合金にて形成されており、その同心円上の4箇所の下
面に設けた凹部内に回転可能な転動ローラ5が装着され
ており、これら転動ローラ5が発熱体3の上面を転動し
得るようになっている。また、載置台2の外周面には2
つの案内ローラ6と、回転駆動伝達用の伝達ローラ7が
それぞれ円周方向に120°の等間隔で接触して、載置
台2を発熱体3と平行面上で回転可能に支持している。
したがって、載置台2は転動ローラ5によって垂直方向
が支持され、案内ローラ6と伝達ローラ7によって水平
方向が回転可能に支持されている。
【0019】そして、伝達ローラ7は、伝達機構8を介
して回転駆動手段であるパルスモータ9と連結されて、
パルスモータ9からの回転駆動を載置台2に伝達し得る
ようになっている。この場合、伝達機構8は、伝達ロー
ラ7を装着してベアリング8aによって回転可能に支承
される伝達軸8bに装着される従動側プーリ8cと、パ
ルスモータ9の駆動軸9aに装着される駆動側プーリ8
dと、これらプーリ8c,8dを連結する伝達ベルト8
eとで構成されている。なお、案内ローラ6、伝達ロー
ラ7及び伝達機構8を構成する各部材は、断熱性を有す
る合成ゴムや合成樹脂等にて形成されている。
【0020】上記発熱体3は、熱伝導性の良好なアルミ
ニウム合金にて形成される一対の円盤状の上板3aと下
板3bとの間に面状ヒータ3cを介在したサンドイッチ
構造となっている。なお、発熱体3は必ずしもこのよう
なサンドイッチ構造である必要はなく、例えば発熱体本
体内にヒータをドーナツ状に埋設した構造のもの、ある
いは遠赤外線ヒータを用いたものなどにて形成すること
ができる。
【0021】上記のように構成される載置台2と発熱体
3の共通の同心円上の3箇所にはそれぞれ貫通孔10が
穿設されており、これら貫通孔10内にウエハ受け渡し
用の支持ピン11が挿通し得るようになっている。この
場合、支持ピン11は支持ピン昇降用シリンダ12のピ
ストン12aに連結されて発熱体3及び載置台2の貫通
孔10を貫通してウエハWの支持・受け渡しを行うよう
になっている。また、ウエハWの加熱処理時には、支持
ピン11は、発熱体3の貫通孔10内に挿通した状態で
待機可能になっている(図3参照)。
【0022】なお、載置台2の上面にはウエハWと載置
台2との接触を避けるためのスペーサ13が円周方向に
6つ設けられている。このスペーサ13は、図4に示す
ように、扁平小判形のセラミックス製の板部材にて形成
されており、このスペーサ13の一端側に穿設された取
付孔13aにカラー14を介して貫通する取付ねじ15
を載置台2の上面に刻設されたねじ孔16にねじ込むこ
とによって載置台2上に装着される。
【0023】また、載置台2の外周側の下端には、載置
台2と発熱体3の貫通孔10を合致させるための断面逆
L字状の検出片17が垂下されており、この検出片17
の有無を原点位置検出センサ18によって検出し得るよ
うになっている。したがって、原点位置検出用センサ1
8によって検出片17の存在を検出し、その信号を、貫
通孔10同士の合致手段を兼用する上記パルスモータ9
に伝達して、パルスモータ9を停止することによって載
置台2と発熱体3の貫通孔10が合致し、支持ピン11
の昇降が可能となる。なお、載置台2の外周には接触式
の温度センサ19が配置されており、この温度センサ1
9によって載置台2の加熱温度を測定及び制御すること
ができるようになっている。あるいは、発熱体上板3a
と載置台表面の温度差が予め判明していれば、上板3a
に温度センサーを埋込み、上板3aの温度測定により間
接的な制御も可能である。また、載置台2の外周側に
は、回転駆動機構部を覆うと共に、エアギャップ4内の
空気が外部に漏れるのを防止するためのカバー1bが設
けられている。
【0024】一方、上記筐体1の上部には、筐体1の上
部に設けられた凹状部1aと共働して処理室20を形成
するカバー部材21が配置されている。このカバー部材
21には排気通路22が設けられると共に、側部には排
気孔23が設けられており、熱処理時に発生する処理室
20内のガスを排気通路22及び排気孔23を介して吸
引排気し得るようになってる。また、筐体1の側部にも
同様の目的で排気通路22aと排気孔23aが設けられ
ている。
【0025】また、筐体の一側の上部には、係合片24
が突設されると共に、この係合片24から水平に水平係
合ピン25が突設され、他側の上部には係合溝26が設
けられている。これら水平係合ピン25と係合溝26
は、それぞれ上段に位置する加熱処理装置の筐体1の底
部端部に設けられた係合段部27又は垂直係合ピン28
と係合し得るようになっている。
【0026】なお、載置台2の周囲には多数の通気用の
小孔29aを穿設した筒状のシャッタ29が図示しない
シャッタ昇降用シリンダによって昇降可能に配設されて
おり(図1参照)、このシャッタ29によってウエハW
の熱処理時に処理部と外部とが区画されるようになって
いる。
【0027】次に、上記のように構成された加熱処理装
置の動作について説明する。まず、原点位置検出用セン
サ18からの検出信号によってパルスモータ9が停止さ
れて載置台2と発熱体3の貫通孔10同士が合致した状
態とする。この状態で、図1に示すように、ウエハ搬送
体58によって載置台2の上方に搬送されたウエハW
、支持ピン昇降用シリンダ12の駆動によって上昇し
た支持ピン11に受け渡され、支持ピン11の下降によ
って載置台2の上面のスペーサ13上に載置される。次
に、シャッタ29が上昇して処理部と外部が区画され、
この状態でパルスモータ9が駆動して伝達機構8を介し
て伝達ローラ7を回転すると共に、伝達ローラ7に接触
する載置台2を水平方向に回転する。そして、発熱体3
からの熱がエアギャップ4を介して載置台2に伝達さ
れ、載置台2の上面からウエハWに伝達される。したが
って、発熱体3自身に内面温度の不均一があったとして
も、エアギャップ4により鈍化され、また、載置台2が
回転しているために加熱が曲部的に集中することなく分
散されることになり、発熱体3から載置台2を介してウ
エハWに伝達される熱の温度分布は均一となる。また、
ウエハWは載置台2と共に水平方向に回転するので、排
気流に偏りがあったとしても局部的に強く影響を受け続
けることはなく、ウエハW全体にわたって時々刻々影響
を受ける場所が移動するため、処理時に発生するガスの
排気流の偏った熱的影響を受けることなく、均一に加熱
処理され、ウエハW表面に塗布されるレジストの膜厚を
均一にすることができる。
【0028】このようにして、ウエハWを加熱処理した
後、原点位置検出用センサ18からの検出信号によって
パルスモータ9が所定角度回転した後に停止して、載置
台2と発熱体3の貫通孔10同士を合致させる。この状
態で支持ピン昇降用シリンダ12が駆動して支持ピン1
1を上昇させると共に、貫通孔10内を挿通して、ウエ
ハWを載置台2の上方へ移動し、載置台の上方へ移動し
てきたウエハ搬送体58にウエハWを受け渡す。
【0029】処理後に載置台2をクリーニングあるいは
交換や点検・修理する場合には、伝達ローラ7及び案内
ローラ6に沿わせて載置台2を上方に持ち上げて、載置
台2をパルスモータ9及び伝達機構8との連結を解除す
ると共に、発熱体3から取り外せばよい。なおこの場
合、伝達ローラ7及び案内ローラ6に常時載置台2側に
弾性力を付勢するばね(図示せず)を設け、載置台2の
取り外し時にはこのばねの弾性力に抗して載置台2を取
り外すようにすれば、処理時の載置台2の回転を確実に
することができる。また、伝達ローラ7及び案内ローラ
6を載置台2との接触位置と非接触位置に切換可能に形
成することにより、載置台2の取り外しを容易にするこ
とができる。
【0030】◎第二実施例 図5はこの発明の第二実施例における加熱処理装置の要
部平面図、図6は図5のB−B断面図、図7は図5のC
−C断面図が示されている。
【0031】第二実施例における加熱処理装置は、載置
台2と発熱体3とを接触させることなくエアギャップ4
を介して平行に配置して、更に温度分布精度の向上と載
置台2の取り外しの容易化を図れるようにした場合であ
る。すなわち、発熱体3の側面に取付けられた断熱性を
有する軸受31に回転軸32を支承し、この回転軸32
に装着される垂直・水平案内ローラ30に90°のV溝
30aを設け、このV溝30a面に載置台2の下端隅角
部2aを接触支持させることにより、上記第一実施例の
転動ローラ5を用いずに載置台2の垂直方向及び水平方
向を支持できるようにした場合である。
【0032】したがって、第二実施例に示す加熱処理装
置においては、載置台2と発熱体3自身とは全く接触す
る部分がなく、発熱体3からの熱をエアギャップ4を介
して載置台2に伝達することができるので、熱の温度分
布精度の向上が図れ、ウエハW表面に塗布されるレジス
トの膜厚を更に均一にすることができる。また、載置台
2を取り外す場合には、載置台2と垂直・水平案内ロー
ラ30との接触による垂直方向の抵抗が少ないので、大
きな力を要することなく、載置台2を上方に持ち上げる
だけで、載置台2を取り外すことができる。
【0033】なお、第二実施例において、伝達機構8に
駆動ギア8fと従動ギア8gを用いた以外は上記第一実
施例と同様であるので、同一部分には同一符号を付し
て、その説明は省略する。また、第二実施例において、
垂直・水平案内ローラ30の1つを伝達ローラとして使
用することができ、このように構成することにより、加
熱処理装置の構造を簡略化することができると共に、載
置台2の取り外しを更に容易にすることができる。
【0034】◎第三実施例 図8はこの発明の第三実施例の加熱処理の要部断面図、
図9は第三実施例における載置台2と発熱体3の分解斜
視図が示されている。
【0035】第三実施例における加熱処理装置は、載置
台2の回転駆動手段の更に別の実施例を示した場合であ
る。すなわち、パルスモータ9の駆動軸9aの上端部
に、例えば断面が四角形等の非円形の連結部33を設
け、この連結部33を載置台2の下面中心位置に設けら
れた四角孔34に摺動可能に嵌合させるようにした場合
である。このように構成することにより、パルスモータ
9からの回転駆動を駆動軸9aから直接載置台2に伝達
することができるので、伝達機構8を設ける必要がなく
なり、装置の小型化を図ることができる。また、載置台
2を取り外す場合は、載置台2を持ち上げて四角孔34
と連結部33との係合を解けばよい。なおこの場合、処
理時にパルスモータ9に生じる熱を載置台2側に伝達し
ないように、又は、載置台2の熱がパルスモータ9に伝
達しないように駆動軸9aを断熱性部材にて形成してお
く方が望ましい。更に、長軸、ギヤ、耐熱ベルトを使用
してもよい。また、載置台2の支持を安定にするために
は、上記第二実施例で使用した垂直・水平案内ローラ3
0を用いればよい。なお、第三実施例において、その他
の部分は上記第一実施例及び第二実施例と同じであるの
で、同一部分には同一符号を付して、その説明は省略す
る。
【0036】上記実施例では、この発明に係る処理装置
を半導体ウエハの塗布現像装置に適用した場合について
説明したが、被処理体は必ずしも半導体ウエハである必
要はなく、例えばガラス基板やLCD基板、セラミック
ス基板、CD等であってもよく、また、塗布現像装置以
外の加熱処理装置にも適用できることは勿論である。更
に、載置台2の回転駆動手段の駆動源としてパルスモー
タ等のモータの他に、渦電流を利用したもの、超音波モ
ータ、リニアモータ等を利用してもよい。
【0037】
【発明の効果】以上に説明したように、この発明に係る
処理装置は、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。
【0038】1)請求項1,3,記載の発明によれば、
支持ピンを用いて被処理体を載置台に受け渡しすること
ができ、被処理体を載置する載置台と発熱体とを適宜間
隔をおいて平行に配置すると共に、回転駆動手段によっ
て載置台を平行面上に回転するので、載置台表面の熱の
温度分布が均一となり、被処理体の面内温度分布精度を
向上することができる。また、載置台上に載置される被
処理体も載置台と同時に回転するので、被処理体上方の
気流による熱的影響が均一となり、処理精度の向上を図
ることができる。
【0039】2)請求項2記載の発明によれば、載置台
と回転駆動手段とを着脱可能に形成すると共に、載置台
を発熱体側から取り外し可能に形成するので、載置台の
クリーニングの容易化が図れると共に、メンテナンス性
の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る処理装置の第一実施例の概略斜
視図である。
【図2】第一実施例の処理装置の要部平面図である。
【図3】図2のA−A断面図である。
【図4】この発明における案内ローラとスペーサを示す
分解斜視図である。
【図5】この発明の第二実施例の処理装置の要部平面図
である。
【図6】図5のB−B断面図である。
【図7】図5のC−C断面図である。
【図8】この発明の第三実施例の処理装置の要部断面図
である。
【図9】第三実施例における載置台と回転駆動手段との
連結構造を示す分解斜視図である。
【図10】この発明に係る処理装置を適用する処理シス
テムを示す斜視図である。
【図11】従来の処理装置の要部断面図である。
【図12】従来の別の処理装置の要部断面図である。
【図13】従来の更に別の処理装置の要部断面図であ
る。
【図14】従来の更に別の処理装置の要部断面図であ
る。
【符号の説明】
W 半導体ウエハ(被処理体) 2 載置台 2a 下端隅角部 3 発熱体 4 エアギャップ(間隔) 5 転動ローラ 6 案内ローラ 7 伝達ローラ 8 伝達機構 9 パルスモータ(回転駆動手段;貫通孔合致手段10 貫通孔 11 支持ピン 12 支持ピン昇降用シリンダ(支持ピン昇降手段) 30 垂直・水平案内ローラ 33 連結部 34 四角孔

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被処理体を載置する載置台と、 上記載置台を介して上記被処理体に熱を供給すべく、載
    置台に対して適宜間隔をおいて平行に配置される発熱体
    と、 上記載置台を平行面上に回転する回転駆動手段と、 上記載置台と発熱体に設けられた貫通孔内を挿通して上
    記被処理体を支持する支持ピンと、 上記支持ピンの昇降手段と、 上記載置台と発熱体に設けられた上記貫通孔同士を合致
    させる手段と、 を具備することを特徴とする処理装置。
  2. 【請求項2】 載置台と回転駆動手段とを着脱可能に形
    成すると共に、載置台を発熱体側から取り外し可能に形
    成してなることを特徴とする請求項1記載の処理装置。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の処理装置を用いて被処理
    体を加熱処理する処理方法であって、 上記被処理体の加熱処理前に、載置台と発熱体に設けら
    れた貫通孔同士を合致させる工程と、 合致された上記貫通孔に支持ピンを挿通させて上記被処
    理体を受け取る工程と、 上記被処理体の加熱処理後に、上記載置台と発熱体の上
    記貫通孔同士を合致させる工程と、 合致された上記貫通孔に上記支持ピンを挿通させて上記
    被処理体を受け渡す工程と、 を有することを特徴とする処理方法。
  4. 【請求項4】 上記発熱体を固定し、この発熱体に設け
    られた貫通孔内に、支持ピンを常時挿通させて待機可能
    にした、ことを特徴とする請求項3記載の処理方法。
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