KR20000019347A - Bake apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 베이크장치(Bake device)에 관한 것으로서, 특히 웨이퍼(wafer) 상에 감광막 도포과정과 현상과정에서 감광막을 경화시키기 위해 웨이퍼로 전달되는 열을 균일화시킬 수 있는 베이크장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a bake device, and more particularly, to a bake device capable of uniformizing heat transferred to a wafer to cure the photoresist during the application and development of the photoresist on a wafer.
일반적은 반도체를 제조하는 공정에서, 웨이퍼에 박막을 패터닝하기 위해서는 웨이퍼 상에 감광막을 도포하고, 노광, 현상 및 식각공정을 거치게 된다.In general, in the process of manufacturing a semiconductor, in order to pattern a thin film on the wafer, a photosensitive film is coated on the wafer and subjected to exposure, development, and etching processes.
여기서, 감광막 도포과정 다음단계와, 현상공정 이후와 식각공정 후처리 단계에서 웨이퍼에 도포되는 감광막의 접착력과 균일성을 증대시키고 감광막에 함유된 용제를 휘발하기 위해 베이크장치의 내부에서 대략 90~300℃정도의 온도로 웨이퍼를 경화처리 하는데, 웨이퍼를 베이크하는 방법으로는 크게 전도, 대류 및 적외선 방법으로 나눌 수 있고, 각 공정에 따른 처리 조건에 따라 소프트 베이크와 하드 베이크로 구분된다.Here, approximately 90 to 300 inside the baking apparatus to increase the adhesion and uniformity of the photoresist film applied to the wafer in the subsequent steps of the photoresist coating process, the post-development process and the post-etch process, and to volatilize the solvent contained in the photoresist film. The wafer is cured at a temperature of about ℃, and the method of baking the wafer can be largely divided into conduction, convection, and infrared methods, and is classified into soft bake and hard bake according to the processing conditions according to each process.
소프트 베이크는 감광막에 함유된 용제를 휘발하기 위한 온도로 공정이 이루어지고, 하드 베이크는 감광막의 치밀화와 균일성을 확보하기 위한 조건으로 공정이 진행됨으로 소프트 베이크보다는 긴 경화시간과 온도로 진행된다.The soft bake process is performed at a temperature for volatilizing the solvent contained in the photoresist film, and the hard bake proceeds with a longer curing time and temperature than the soft bake because the process is performed under conditions for ensuring densification and uniformity of the photoresist film.
이러한 베이크 장치는 일종의 오븐으로써 특히 전도에 의해 웨이퍼를 경화시킬 경우에는 챔버 내부에 구비되는 가열판의 상부면으로 감광막이 도포된 웨이퍼를 세팅함에 따라 가열판에서 공급되는 열이 웨이퍼를 통해 감광막에 도달하여 감광막의 경화가 진행되는 것이다.This baking apparatus is a kind of oven, in particular, in the case of curing the wafer by conduction, heat is supplied from the heating plate to the photosensitive film through the wafer as the photosensitive film is set on the upper surface of the heating plate provided in the chamber. The hardening of will proceed.
도 1은 종래 공지된 베이크장치를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 A에서 본 정면도이다.1 is a perspective view schematically showing a conventionally known baking apparatus, and FIG. 2 is a front view seen from A of FIG. 1.
챔버(2)의 내부에는 히터라인(4)이 상면에 패터닝된 가열판(6)이 설치되고, 챔버(2)의 도어를 통해 유입된 웨이퍼(8)가 상기 가열판(6)의 상면에 세팅되며, 특히 웨이퍼(8)로의 균일화된 열전달을 위해서 가열판(6)의 상면에는 세라믹 볼(10)이 장착된다.In the chamber 2, a heating plate 6 having a heater line 4 patterned on an upper surface thereof is installed, and a wafer 8 introduced through a door of the chamber 2 is set on an upper surface of the heating plate 6. In particular, the ceramic ball 10 is mounted on the upper surface of the heating plate 6 for uniform heat transfer to the wafer 8.
상기 세라믹 볼(10) 위로 적층되는 웨이퍼(8)와 가열판(6)의 사이는 대략 0.2mm정도의 간격을 두어 열전달의 균일화가 가능하도록 하나, 가열과정에서 0.2mm이상의 파티클(12)이 발생하여 웨이퍼(8)가 미세하게 기울어지는 경우가 발생함에 따라, 웨이퍼(8) 전체로 가해지는 열의 균일도가 차이를 보이게 된다. 이런 열전달의 불균일도는 정밀도가 요구되는 반도체 제조공정의 특성상 웨이퍼 불량에 치명적인 요소가 될 수 있다.The space between the wafer 8 and the heating plate 6 stacked on the ceramic ball 10 is approximately 0.2 mm to allow uniform heat transfer, but particles 12 or more are generated during the heating process. As the wafer 8 is slightly inclined, the uniformity of heat applied to the entire wafer 8 is different. Such nonuniformity of heat transfer may be a fatal factor for wafer failure due to the characteristics of the semiconductor manufacturing process requiring precision.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 웨이퍼의 기울어짐을 방지하여 웨이퍼에 전달되는 열의 균일도를 종래보다 향상시킨 베이크장치를 제공하는 것이 목적이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a baking apparatus which improves the uniformity of heat transferred to the wafer by preventing the inclination of the wafer.
이러한 목적을 달성하기 위한 방안으로 본 발명은, 상기 웨이퍼가 출입되는 도어와 내부 열의 유출입을 단속할 수 있는 커버가 구비되고 내부가 단열 처리되어 외부로의 열방출을 차단하는 챔버와, 이 챔버의 내부에 설치되어 상기 도어로 유입된 웨이퍼를 지지함과 동시에 회전시키는 구동수단과, 챔버의 내부로 열을 발산하는 가열판이 구비된다.In order to achieve the above object, the present invention provides a chamber for controlling the outflow and inflow of the door into and out of the wafer, the chamber being insulated inside to block heat release to the outside, and It is provided with a driving means installed inside to support and rotate the wafer flowing into the door, and a heating plate for dissipating heat into the chamber.
특히, 상기 구동수단은 웨이퍼를 지지하는 지지체와, 이 지지체를 회전시키는 모터 및 모터와 연결되어 승하강되도록 하는 실린더로 구성되어질 수 있다.In particular, the drive means may be composed of a support for supporting the wafer, a motor for rotating the support and a cylinder connected to the motor to move up and down.
여기서, 상기 지지체는 적어도 1개 이상의 핀으로 구성될 수 있거나, 진공라인이 연결되는 진공척으로 구성될 수 있는 것이다.Here, the support may be composed of at least one or more pins, or may be composed of a vacuum chuck to which a vacuum line is connected.
또한, 상기 모터는 20 내지 60 rpm으로 회전될 수도 있다.In addition, the motor may be rotated at 20 to 60 rpm.
상기 가열판은 챔버의 상방 혹은 측방에 설치되어져 상기 웨이퍼로 균일한 열전달이 가능하도록 한다.The heating plate is installed above or to the side of the chamber to enable uniform heat transfer to the wafer.
도 1은 종래 공지된 베이크장치를 개략적으로 도시한 사시도.1 is a perspective view schematically showing a conventionally known baking apparatus.
도 2는 도 1의 A에서 본 정면도.2 is a front view as seen from A of FIG.
도 3은 본 발명에 따른 베이크장치를 개략적으로 도시한 사시도.Figure 3 is a perspective view schematically showing a baking apparatus according to the present invention.
도 4a 내지 도 4f는 본 발명에 따른 베이크장치의 작동을 보인 도면.4a to 4f are views showing the operation of the baking apparatus according to the present invention.
도 5는 본 발명에 따른 다른 실시예의 구동수단을 도시한 사시도.Figure 5 is a perspective view of a drive means of another embodiment according to the present invention.
도 6a 내지 도 6f는 본 발명의 다른 실시예에 의한 작동을 보인 도면.6a to 6f are views showing the operation according to another embodiment of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
20 : 웨이퍼 22 : 챔버20 wafer 22 chamber
24 : 구동수단 26 : 라이너24 drive means 26 liner
28 : 가열판 30 : 도어28: heating plate 30: door
32 : 커버 34 : 지지체32: cover 34: support
36 : 모터 38 : 실린더36 motor 38 cylinder
40 : 구동축 42 : 진공척40: drive shaft 42: vacuum chuck
44 : 진공홀 46 : 진공라인44: vacuum hole 46: vacuum line
이하 본 발명에 관련된 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.BEST MODE Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명에 따른 베이크장치를 사시도로 나타내고 있다.3 is a perspective view of a baking apparatus according to the present invention.
도면에서 알 수 있듯이 베이크 장치는 내부에서 가열될 웨이퍼(20)를 수납하는 챔버(22)와, 웨이퍼(20)를 지지함과 동시에 회전시키는 구동수단(24) 및 라이너(26)가 장착된 가열판(28)으로 구성되어진다.As can be seen in the drawing, the baking apparatus includes a chamber 22 containing a wafer 20 to be heated therein, and a heating plate equipped with a driving means 24 and a liner 26 for supporting and rotating the wafer 20 simultaneously. It consists of 28.
상기 챔버(22)는 단열처리되어 내부에서 발생되는 열이 외부로 방출되는 것을 방지할 수 있으며, 챔버(22)의 측면에는 상하방으로 개폐 가능한 도어(30)가 설치되어져 도시 생략된 아암에 의해 챔버(22) 내로 웨이퍼(20)의 입출이 가능토록 하고, 상면에는 개폐 가능한 커버(32)가 장착되어 웨이퍼(20)의 가열로 발생된 열을 외부로 방출할 수 있다. 그리고, 상기 커버(32)에는 챔버(22)의 내부로 열을 공급하는 라이너(26)가 설치되는 가열판(28)이 장착된다.The chamber 22 may be thermally insulated to prevent the heat generated therein from being discharged to the outside, and a door 30 which may be opened and closed upward and downward is installed at a side of the chamber 22 by an arm that is not shown. The wafer 20 is allowed to enter and exit the chamber 22, and a cover 32 that can be opened and closed may be mounted on an upper surface thereof to release heat generated by heating of the wafer 20 to the outside. The cover 32 is equipped with a heating plate 28 on which a liner 26 for supplying heat into the chamber 22 is installed.
한편, 챔버(22)의 내부에는 본 발명의 특징에 따른 구동수단(24)이 설치되는데, 이 구동수단(24)은 도어(30)를 관통하여 챔버(22)로 유입된 웨이퍼(20)를 지지하는 지지체(34)와, 지지체(34)를 회전시키는 모터(36)와, 이 모터(36)의 하방에 설치되어 지지체(34)를 승하강시키는 실린더(38)로 구성되는 것이다. 특히, 상기 모터(36)는 대략 20~60rpm의 저속으로 회전됨으로써 상기 라이너(26)에서부터 웨이퍼(20)로의 열전달이 균일하게 되도록 한다.On the other hand, the driving means 24 in accordance with the features of the present invention is installed in the chamber 22, the driving means 24 passes through the door 30 to the wafer 20 introduced into the chamber 22 It consists of the support body 34 to support, the motor 36 which rotates the support body 34, and the cylinder 38 provided below this motor 36, and the support body 34 raises and lowers. In particular, the motor 36 is rotated at a low speed of approximately 20 ~ 60rpm to ensure uniform heat transfer from the liner 26 to the wafer 20.
상기 지지체(34)는 적어도 1개 이상의 핀으로 구성될 수 있으나, 웨이퍼(20)의 안정된 고정위치를 위하여 3개가 설치됨이 바람직하다.The support 34 may be composed of at least one or more pins. However, three supports 34 may be installed for a stable fixing position of the wafer 20.
이와 같은 지지체(34)를 포함하는 웨이퍼 이송장치의 작동 방법을 살펴보면, 우선 도 4a에서 챔버(22)의 커버(32)가 열린 상태에서 도시 생략된 아암에 의해 감광막이 도포된 웨이퍼(20)가 도어(30)을 통해 챔버(22) 내부로 인입된 후 지지체(34)인 3개의 핀 상단으로 세팅되고, 도 4b에 도시한 바와 같이 커버(32)와 도어(30)가 닫힌 후 실린더(38)가 작동하여 3개의 핀을 하강시켜 웨이퍼(20)를 고정시킨 다음, 도 4c에서와 같이 가열판(28)의 라이너(26)가 작동되어 열을 발산함과 동시에 모터(36)가 회전하면 핀에 고정된 웨이퍼(20)도 함께 회전한다. 회전 중인 웨이퍼(20)는 라이너(26)에서 발산되는 열에 의해 가열되고 감광막이 서서히 경화된다. 이 때 본 발명의 특징에 따라 웨이퍼(20)가 회전되면서 경화가 이루어짐으로 감광막이 균일하게 경화될 수 있게 되는 것이며, 감광막의 경화정도에 따라 모터의 회전속도를 조절하면서 경화시킬 수 있다. 또한, 가열판(28)과 웨이퍼(20)가 접촉된 상태로 열전달이 이루어지는 것이 아니라 복사열에 의해 감광막이 경화됨으로 종래 가열판(28)과 웨이퍼(20) 사이에 발생하는 파티클에 의해 미세하게 기울어진 상태로 경화됨에 따라 발생하던 열전달의 불균일성이 해소될 수 있다.Looking at the operating method of the wafer transfer device including such a support 34, first, the wafer 20 is coated with a photosensitive film by an arm (not shown) in the open state of the cover 32 of the chamber 22 in FIG. After entering into the chamber 22 through the door 30 is set to the top of the three pins, the support 34, the cylinder 38 after the cover 32 and the door 30 is closed, as shown in Figure 4b ) And the three pins are lowered to fix the wafer 20. Then, as shown in FIG. 4C, the liner 26 of the heating plate 28 is operated to dissipate heat and at the same time, the motor 36 rotates. The wafer 20 fixed to it also rotates together. The rotating wafer 20 is heated by the heat dissipated from the liner 26 and the photoresist film slowly cures. At this time, as the wafer 20 is rotated according to the characteristics of the present invention, the photosensitive film may be uniformly cured by curing and may be cured while adjusting the rotational speed of the motor according to the degree of curing of the photosensitive film. In addition, the heat transfer is not performed in a state where the heating plate 28 and the wafer 20 are in contact with each other, but the photosensitive film is cured by radiant heat. As the hardening occurs, the nonuniformity of heat transfer generated may be resolved.
한편, 세팅된 경화시간에 도달하면 도 4d에 도시한 바와 같이, 모터(36)가 회전을 멈추고 실린더(38)가 작동하여 지지체(34)인 핀을 승강시킴으로써 웨이퍼(20)가 원위치되고, 도 4e에서처럼 챔버(22)의 커버(32)를 개방하여 챔버(22)의 내부에 채워진 열을 방출한 다음, 도 4f에 도시한 바와 같이 도어(30)가 개방됨과 함께 아암이 동작하여 지지체(34)인 핀에서 웨이퍼(20)를 인출하게 되는 것이다.On the other hand, when the set curing time is reached, as shown in FIG. 4D, the motor 36 stops rotating and the cylinder 38 operates to lift and lift the pin serving as the support body 34. As in 4e, the cover 32 of the chamber 22 is opened to release the heat filled in the chamber 22. Then, as shown in FIG. 4F, the door 30 is opened and the arm operates to support the support 34. The wafer 20 is withdrawn from the pin.
상술한 지지체(34)의 다른 실시예로써 도 5에 도시한 바와 같이 모터(36)의 구동축(40)에 장착되는 진공척(42)이 제안될 수도 있다. 이 진공척(42)은 그 중심부에 진공홀(44)을 형성하고 이 진공홀(44)과 연계되는 진공라인(46)을 챔버(22)의 하부로 연결하여 도시 생략한 외부의 진공펌프와 연결시킨다.As another embodiment of the support body 34 described above, as shown in FIG. 5, a vacuum chuck 42 mounted to the drive shaft 40 of the motor 36 may be proposed. The vacuum chuck 42 forms a vacuum hole 44 at a central portion thereof, and connects a vacuum line 46 associated with the vacuum hole 44 to the lower part of the chamber 22 and an external vacuum pump (not shown). Connect it.
이와 같은 지지체가 구비되는 베이크장치를 도 6a 내지 도 6f에 의거하여 작동 및 효과를 설명한다.The operation and effects of the baking apparatus provided with such a support will be described based on FIGS. 6A to 6F.
우선, 도 6a에 도시한 바와 같이 챔버(22)의 커버(32)가 열린 상태에서 도시 생략된 아암에 의해 감광막이 도포된 웨이퍼(20)가 도어(30)을 통해 챔버(22) 내부로 인입된 후 진공척(42)의 상단으로 세팅된 상태에서 진공라인(46)과 진공홀(44)을 통한 진공 흡착이 이루어져 웨이퍼(20)를 척하게 되고, 도 6b에 도시한 바와 같이 커버(32)와 도어(30)가 닫힌 후 실린더(38)가 작동하여 구동축(40)을 하강시켜 웨이퍼(20)가 장착된 진공척(42)을 원위치시킨 다음, 도 6c에서와 같이 가열판(28)의 라이너(26)가 작동되어 열을 발산함과 동시에 모터(36)가 회전하면 진공척(42)에 고정된 웨이퍼(20)도 함께 회전한다. 회전 중인 웨이퍼(20)는 라이너(26)에서 발산되는 열에 의해 가열되고 감광막이 서서히 경화된다. 이 때 본 발명의 특징에 따라 웨이퍼(20)가 회전되면서 경화가 이루어짐으로 감광막이 균일하게 경화될 수 있게 되는 것이며, 감광막의 경화정도에 따라 모터의 회전속도를 조절하면서 경화시킬 수 있다. 또한, 가열판(28)과 웨이퍼(20)가 접촉된 상태로 열전달이 이루어지는 것이 아니라 복사열에 의해 감광막이 경화됨으로 종래 가열판(28)과 웨이퍼(20) 사이에 발생하는 파티클에 의해 미세하게 기울어진 상태로 경화됨에 따라 발생하던 열전달의 불균일성이 해소될 수 있다.First, as shown in FIG. 6A, in a state in which the cover 32 of the chamber 22 is opened, a wafer 20 coated with a photosensitive film by an arm (not shown) is drawn into the chamber 22 through the door 30. After the vacuum suction through the vacuum line 46 and the vacuum hole 44 is set in the state set to the upper end of the vacuum chuck 42 to chuck the wafer 20, the cover 32 as shown in Figure 6b ) And the door 30 is closed, the cylinder 38 is operated to lower the drive shaft 40 to return the vacuum chuck 42 on which the wafer 20 is mounted, and then, as shown in FIG. When the liner 26 is operated to dissipate heat and the motor 36 rotates, the wafer 20 fixed to the vacuum chuck 42 also rotates together. The rotating wafer 20 is heated by the heat dissipated from the liner 26 and the photoresist film slowly cures. At this time, as the wafer 20 is rotated according to the characteristics of the present invention, the photosensitive film may be uniformly cured by curing and may be cured while adjusting the rotational speed of the motor according to the degree of curing of the photosensitive film. In addition, the heat transfer is not performed in a state where the heating plate 28 and the wafer 20 are in contact with each other, but the photosensitive film is cured by radiant heat. As the hardening occurs, the nonuniformity of heat transfer generated may be resolved.
한편, 세팅된 경화시간에 도달하면 도 6d에 도시한 바와 같이, 모터(36)가 회전을 멈추고 실린더(38)가 작동하여 구동축(40)을 승강시켜 웨이퍼(20)를 척하고 있는 진공척(42)을 원위치시키고, 도 6e에서처럼 챔버(22)의 커버(32)를 개방하여 챔버(22)의 내부에 채워진 열을 방출한 다음, 도 6f에 도시한 바와 같이 도어(30)가 개방됨과 함께 도시 생략된 진공펌프에서 동작을 멈추면 진공척(42)에서 웨이퍼(20)의 구속이 해제되고 아암이 동작하여 진공척(42)에서 웨이퍼(20)를 인출하게 되는 것이다.On the other hand, when the set curing time is reached, as shown in FIG. 6D, the motor 36 stops rotating, and the cylinder 38 operates to lift and lower the drive shaft 40 to chuck the wafer 20. 42) in place, open the cover 32 of the chamber 22 to release the heat filled inside the chamber 22 as in FIG. 6E, and then open the door 30 as shown in FIG. 6F. When the operation stops at the vacuum pump (not shown), the restraint of the wafer 20 is released from the vacuum chuck 42, and the arm is operated to pull out the wafer 20 from the vacuum chuck 42.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 실시예는 종래의 문제점을 실질적으로 해소하고 있다.As described above, the embodiment of the present invention substantially solves the conventional problems.
즉, 가열판과 웨이퍼가 비접촉된 상태로 감광막을 경화시킴으로 종래 웨이퍼의 하면과 가열판 사이에 발생했던 파티클에 의해 기울짐이 발생하지 않아 감광막의 균일한 경화가 가능하다.That is, since the photosensitive film is cured while the heating plate and the wafer are in non-contact state, no particles are inclined due to particles generated between the lower surface of the wafer and the heating plate. Thus, the photosensitive film can be uniformly cured.
또한, 감광막이 모터에 의해 회전하며 경화가 이루어지기 때문에 종래 라이너의 구조상 국부적인 열전달에 의해 경화되었던 감광막의 균일한 경화가 가능하게 된 것이다.In addition, since the photoresist film is rotated by a motor and curing is performed, uniform curing of the photoresist film, which has been cured by local heat transfer in the structure of the conventional liner, is enabled.
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KR100475737B1 (en) * | 2002-09-11 | 2005-03-10 | 삼성전자주식회사 | Bake apparatus for manufacturing semiconductor |
CN117075451A (en) * | 2023-09-14 | 2023-11-17 | 南方华创半导体(无锡)有限公司 | Heating device and heating method of gumming developing machine |
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1998
- 1998-09-10 KR KR1019980037383A patent/KR20000019347A/en not_active Application Discontinuation
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
WITN | Withdrawal due to no request for examination |