JP3600710B2 - 基板処理装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体ウエハや液晶表示装置用ガラス基板などの各種基板に対して一連の処理を行う基板処理装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
半導体ウエハ等の基板に対しては、レジスト塗布やそれに関連する処理など、種々の表面処理が行われ、それら一連の処理を自動的に行う基板処理装置が使用されている。
【0003】
図8は、特開平8−8321号公報に開示された基板処理装置を模式的に説明する図である。カセットから基板を搬出入するためのインデクサ部IDと外部装置との間で基板を受け渡すためのインターフェイス部IFとの間は、装置の本体部分となっている。この本体部分は、スピンコータ等の回転処理ユニットからなる第1処理ユニット群SGと加熱ユニットを含む第2処理ユニット群TGとを備える。これら第1処理ユニット群SG及び第2処理ユニット群TGは互いに対向配置されており、これらの間には、第1搬送ロボットTCを備える第1の基板搬送部が配置され、第2処理ユニット群TGを挟んで第1搬送ロボットTCに対向する領域には、第2搬送ロボットTHを備える第2の基板搬送部が配置されている。
【0004】
前者の第1搬送ロボットTCは、第1処理ユニット群SGを構成する回転処理ユニットと第2処理ユニット群TGを構成する非加熱型の処理ユニットとの間で基板を受け渡し、後者の第2搬送ロボットTHは、第2処理ユニット群TGを構成する加熱ユニット、冷却ユニット等の間で基板を受け渡す。このような装置では、第1搬送ロボットTCが第2処理ユニット群TGによって加熱されることがないので、第1処理ユニット群SGは、第2処理ユニット群TGからの熱的影響をほとんど受けない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記のような装置では、第2搬送ロボットTHは、第2処理ユニット群TGを構成する複数のユニットの間で基板を受け渡すので、例えば加熱ユニットでの処理が終了しても、この加熱ユニットに第2搬送ロボットTHが直ちにアクセスしてここから基板を搬出することができない場合が発生しうる。この場合、熱処理後の基板は第2搬送ロボットTHがアクセスするまで、加熱ユニット内でピンアップされた状態で余熱によって過剰に熱処理(オーバーベーク)されてしまうので、正確な熱履歴の制御を必要とする基板のための処理装置においては、第2処理ユニット群TGを構成する処理ユニットの個数や配置等に一定の制限が生じていた。特に、加熱ユニットとして、化学増幅レジスト用のポストエクスポージャベークユニット(PEB)を第2処理ユニット群TGに組み込んだ場合、このようなPEBでオーバーベークがなされると、基板ごとに付与される熱エネルギーに差が生じ、現像後の線幅が大きく変動するという問題があった。
【0006】
そこで、この発明は、加熱ユニットでの熱処理を簡易な構造で正確に制御することができる基板処理装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項1の基板処理装置は、基板を回転させながら所定の処理を行う回転処理部と、基板に熱処理を行う熱処理部と、回転処理部及び熱処理部の間で基板の搬送を行う搬送部とを有する基板処理装置であって、熱処理部が、基板をベークするための加熱部と、基板を冷却するための冷却部と、加熱部から冷却部に基板を移送する移送ロボットと、基板の受け渡しを行うための非熱状態の受渡し部と、を備え、搬送部が、回転処理部と受渡し部との間で基板を搬送する第1搬送部と、受渡し部から受け取った基板を加熱部に搬送するとともに、冷却部から受け取った基板を受渡し部に搬送する第2搬送部と、を備えることを特徴とする。
【0008】
また、請求項2の基板処理装置は、熱処理部が、基板のエッジを露光するエッジ露光部をさらに備え、第2搬送部が、エッジ露光部に対する基板の受け渡しをさらに行うことを特徴とする。
【0009】
また、請求項3の基板処理装置は、移送ロボットによって基板の受け渡しが行われる加熱部及び冷却部が、移送ロボットに対し略90゜異なる方向に配置されていることを特徴とする。
【0010】
また、請求項4の基板処理装置は、基板の出入口であるインデクサ部と、関連外部装置との接続を行うインターフェイス部と、をさらに備え、熱処理部の冷却部および移送ロボットがインデクサ部およびインターフェイス部にオーバーハングしていることを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】
〔第1実施形態〕
図1は、この発明の第1実形態である基板処理装置10の外観斜視図であり、後述する各図との方向関係を明確にするために、XYZ直交座標軸が示されている。また、図2はこの装置10の平面配置図であり、図3はこの装置10の裏面配置図である。
【0012】
図1を参照しつつ、この装置10の概要について説明すると、この装置10は、半導体ウエハ等の基板に対して一連の処理を施すため、出入口であるインデクサ部IDと関連外部装置との接続を行うインターフェイス部IFとの間の本体部分に、液処理ユニットからなる回転処理部である第1処理部群G1と、加熱ユニットを含む熱処理部である第2処理部群G2とを備える。そして、この装置10では、搬送部を、第1処理部群G1に主としてアクセスする第1搬送ロボットTR1と第2処理部群G2にのみアクセスする第2搬送ロボットTR2とに分離し、それぞれの協働によって基板を循環搬送させることとしている。さらに、第2処理部群G2のうち、第2搬送ロボットTR2の搬送路(インデクサ部IDとの受渡しポジションからインターフェイス部IFとの受渡しポジションにかけて延びる搬送経路)上方の処理部分には、加熱ユニット積層部SHP及び冷却ユニット積層部SCPを2組配置しており、各加熱ユニット積層部SHP及び各冷却ユニット積層部SCP間には、これら相互間で基板を受け渡しするための受け渡し手段である移送ロボットTR3、TR4が組み込まれている。
【0013】
以下、図2を参照しつつ、この装置10の平面的構造について説明する。この装置10では、基板を収容したカセットCAがインデクサ部ID上に搬入載置されると、ロボット21がカセットCAから基板を順次取り出し、この基板を受け取った第1及び第2搬送ロボットTR1、TR2が第1及び第2処理部群G1、G2に含まれる各処理部に基板を循環搬送し、それらの処理部において一連の処理を自動的に行わせる。
【0014】
第1及び第2処理部群G1、G2は、ほぼ2列並行に配置されており、インデクサ部IDの反対側には、インターフェイス部IFが設けられている。このインターフェイス部IFは、循環搬送の途中で基板を関連外部装置、例えばステッパとの間で受け渡しするものである。
【0015】
第1処理部群G1は、熱処理に関係ないスピンユニット、すなわちスピンコータSC、及びスピンデベロッパSD1、SD2のみから構成されている。一方、第2処理部群G2は、加熱ユニット及び冷却ユニットの双方を含んでいる。第1及び第2処理部群G1、G2の相互間で基板を受渡しする際には、第2搬送ロボットTR2の搬送路の上端を境とした下段側に付設されている非熱状態の受渡し部4(図1参照)を双方向のインターフェイスとして介在させる。第2処理部群G2の両側では、第1及び第2処理部群G1、G2内での基板の循環搬送のみならず、第1及び第2処理部G1、G2相互間での基板の交換作業のため、第1及び第2搬送ロボットTR1、TR2が協働作業するようになっている。
【0016】
さらに、第2処理部群G2のパスライン上端を境とした上段側には、精密な熱処理のため、3段の加熱ユニット積層部SHPと3段の冷却ユニット積層部SCPとを1組とする2組の加熱冷却部71、72が配置されており、それぞれの加熱冷却部内71、72には、これを構成する加熱ユニット中の基板を冷却ユニットに移送するための専用の移送ロボットTR3、TR4が内蔵されている。
【0017】
第1処理部群G1にアクセスする第1搬送ロボットTR1は、定温付近の基板のみを扱うロボットであって、上下に重ね合わされた2つのハンドを有している。この第1搬送ロボットTR1は、インデクサ部IDからインターフェイス部IFまでの区間において、第1処理部群G1に沿って設けられた搬送路91上をX方向およびその反対方向に並進走行(並進移動)可能である。また、この第1搬送ロボットTR1はZ軸方向すなわち上下方向への昇降自由度のほか、垂直軸回りの旋回自由度を有しているとともに、そのハンドを水平面中で進退させることもできる。
【0018】
第2処理部群G2にのみアクセスする第2搬送ロボットTR2は、第1搬送ロボットTR1と同様に2つのハンドを有している。この第2搬送ロボットTR2は、インデクサ部ID付近からインターフェイス部IFまでの区間において、第2処理部群G2に沿って設けられた搬送路92上をX方向およびその反対方向に並進移動が可能である。また、第2搬送ロボットTR2は、Z軸方向すなわち上下方向への昇降自由度を有しているとともにそのハンドを水平面中で進退させることもできる。
【0019】
なお、インデクサ部ID内に設けられているロボット21は、インデクサ部ID上に載置されたカセットCAと第2搬送ロボットTR2等との間で基板を受け渡す目的で使用される。
【0020】
図3は、第2処理部群G2の配置を裏面から示す概念図である。この第2処理部群G2は、複数の処理部を多段多列とした積層構造となっており、ホットプレートHP1〜HP8、クールプレートCP1〜CP9、及びエッジ露光部EEWを含む。
【0021】
ホットプレートHP1〜HP8は、基板を高温でベークするための加熱部であり、レジスト塗布前の基板の乾燥や密着強化処理、レジスト塗布後のポストエクスポージャベーク、現像後の基板の乾燥処理等が行われる。クールプレートCP1〜CP9は、基板を強制冷却させるための冷却部であり、上記ホットプレートHP1〜HP8によるベーク後の基板を常温付近の所定温度の恒温水が供給されるプレート上に載置して強制冷却させる冷却処理が行われる。なお、クールプレートCP1〜CP9は、第2処理部群G2内の非加熱部分となっている。エッジ露光部EEWは、レジスト塗布後の基板エッジを露光するためのものであって、これも、第2処理部群G2内の非加熱部分に分類される。
【0022】
第2処理部群G2の最下段に相当する受渡し部4に配置されたクールプレートCP7〜CP9は、冷却部として基板を強制冷却させる機能を有するが、基板を第1処理部群G1側と第2処理部群G2側との間で受渡しするための一時的載置場所としても使用される。このような受渡しにおいて、これらのクールプレートCP7〜CP9は、第1搬送ロボットTR1及び第2搬送ロボットTR2のいずれからも共通にアクセスされる処理部(非加熱部分)である。このような事情もあって、クールプレートCP7〜CP9では、微少な温度変化によって処理結果が極めて重大な影響を受ける処理は行わないこととし、基板の処理開始時の温度が多少変動してもその処理に実質的影響がないようにしている。
【0023】
第2処理部群G2のうちの左側加熱冷却部71は、ホットプレートHP1〜HP3と、クールプレートCP1〜CP3と、これらとの間でのみ基板を受け渡す移送ロボットTR3とを備える。この左側加熱冷却部71では、それ自体で、加熱及び冷却の一対の処理をその途中に第2搬送ロボットTR2による搬送を介在させることなく行うことができるようになっている。つまり、移送ロボットTR3の存在により、ホットプレートHP1〜HP3中の加熱処理後の基板を直ちに取り出してクールプレートCP1〜CP3中に搬入することができ、ホットプレートHP1〜HP3中で所定の処理が終了した基板がさらに余熱によって加熱されることを防止できる。このような構成により、化学増幅レジストで行われるPEB(ポストエクスポージャベーク)等の、特に熱履歴が問題となり高精度な温度制御が要求される用途に適切に対応することができるようになる。
【0024】
第2処理部群G2のうちの右側加熱冷却部72は、ホットプレートHP4〜HP6と、クールプレートCP4〜CP6と、これらとの間でのみ基板を受け渡す移送ロボットTR4とを備える。この右側加熱冷却部72でも、それ自体で、加熱及び冷却の一対の処理を途中に第2搬送ロボットTR2を介在させることなく行うことができるようになっている。つまり、移送ロボットTR4の存在により、ホットプレートHP4〜HP6中の加熱処理後の基板を直ちに取り出してクールプレートCP4〜CP6中に搬入することができるので、熱履歴が問題となり高精度な温度制御が要求される用途に適切に対応することができる。
【0025】
なお、第2搬送ロボットTR2は、予めホットプレートHP1〜HP3中に加熱処理前の基板を搬入するとともに、移送ロボットTR3によってクールプレートCP1〜CP3中に搬入されここで冷却処理された後の基板をここから取り出す。さらに、第2搬送ロボットTR2は、予めホットプレートHP4〜HP6中に加熱処理前の基板を搬入するとともに、クールプレートCP4〜CP6中に搬入されここで冷却処理された後の基板をここから取り出す。
【0026】
図4は、左側加熱冷却部71に設けた移送ロボットTR3の構造を説明する図である。この移送ロボットTR3は、スライドガイド73に案内されてZ方向に上下動する基台74と、この基台74中に設けた回転駆動機構によって回転軸75の回りで回転するヘッド76と、このヘッド76中に設けた進退機構によってヘッド76上及びその前方の間で基板WFを水平に保って進退移動させる基板支持アーム77とを備える。なお、移送ロボットTR3の上部78には、基台74を上下動させるための駆動機構が収納されている。
【0027】
基板WFを支持していない空状態の基板支持アーム77をヘッド76前方のX方向に前進させ、シャッタSHを通過させてホットプレートHP1中に挿入し、わずかに上昇させた後に後退させることにより、ホットプレートHP1中の基板WFをホットプレートHP1外に搬出することができる。次に、ヘッド76を90°回転させ、基板支持アーム77をヘッド76前方のY方向に進退させることにより、基板支持アーム77上の基板WFを、シャッタSHを通過させてホットプレートCP1中に搬入することができる。一方、図示のように最上段にあるヘッド76を基台74とともに1段又は2段降下させ、空状態の基板支持アーム77をヘッド76前方のX方向に進退させると、いずれか一方のホットプレートHP2、HP3中の基板WFが外部に搬出される。次に、ヘッド76を90°回転させ、基板支持アーム77をヘッド76前方のY方向に進退させることにより、基板支持アーム77上の基板WFがいずれか一方のクールプレートCP2、CP3中に搬入される。
【0028】
以上の説明からも明らかなように、左側加熱冷却部71及び右側加熱冷却部72ともに、それぞれに設けた移送ロボットTR3、TR4を挟んでホットプレートHP1〜HP6とクールプレートCP1〜CP6とをこれら移送ロボットTR3、TR4に対して90゜異なる直角方向に配置(L字配置)した構造となっているので、ホットプレートHP1〜HP6にある基板WFを搬出した基板支持アーム77は、その向きをヘッド76とともに90゜変更するだけで、対応するクールプレートCP1〜CP6に基板WFを迅速に搬入することができる。また、上述のようなL字配置により、ホットプレートHP1〜HP6に基板WFを搬入した第2搬送ロボットTR2も、そのヘッドの向きを90゜変更するだけで、対応するクールプレートCP1〜CP6から基板WFを迅速に搬出することができる。
【0029】
図5は、図1〜図3に示す基板処理装置10における基板の搬送を説明する図である。第1搬送ロボットTR1は、熱処理に関係ない第1処理部群G1を構成するスピンコータSC、及びスピンデベロッパSD1、SD2にアクセスして基板を受け渡す。また、この第1搬送ロボットTR1は、第2処理部群G2の最下段に配置された受渡し部4を構成するクールプレートCP7〜CP9にもアクセスして基板を受け渡す。
【0030】
一方、第2搬送ロボットTR2は、受渡し部4を構成するクールプレートCP7〜CP9にアクセスして、第1処理部群G1側で処理を終了した基板を第2処理部群G2側に移すことができ、その逆に第2処理部群G2側で処理を終了した基板を第1処理部群G1側に移すこともできる。また、この第2搬送ロボットTR2は、第処理部群G2中央のエッジ露光部EEW及びホットプレートHP7、HP8にもアクセスして基板を受け渡す。さらに、第2搬送ロボットTR2は、ホットプレートHP1〜HP3、HP4〜HP6にアクセスしてこれらに基板を搬入し、クールプレートCP1〜CP3、CP4〜CP6にアクセスしてこれらから基板を搬出する。
【0031】
なお、移送ロボットTR3は、ホットプレートHP1〜HP3中の基板をクールプレートCP1〜CP3中に移載し、移送ロボットTR4は、ホットプレートHP4〜HP6中の基板をクールプレートCP4〜CP6中に移載する。
【0032】
〔第2実施形態〕
図6は、この発明の第2実施形態である基板処理装置110の平面配置図である。この第2実施形態の装置110は、第1実施形態の装置の変形例であり、第1処理部群G1は、スピンコータSC及びスピンデベロッパSDから構成されている。第2処理部群G2の配列は、図2及び図3に示すものと同様であるが、インデクサ部IDとインターフェイス部IFとの間隔が狭くなっている分だけ、左側加熱冷却部71に設けた移送ロボットTR3とクールプレートCP1〜CP3とがインデクサ部ID側にオーバーハングし、右側加熱冷却部72に設けた移送ロボットTR4とクールプレートCP4〜CP6とがインターフェイス部IF側にオーバーハングし、空間をより有効に活用できるようになっている。なお、クールプレートCP1〜CP3、CP4〜CP6の下端は、第2搬送ロボットTR2の搬送路よりも上側となっているので、第1実施形態の場合同様、第2搬送ロボットTR2がインデクサ部IDやインターフェイス部IFとアクセスする動作が妨げられることはない。
【0033】
図7は、この発明の第3実施形態である基板処理装置210の平面配置図である。この第3実施形態の装置210は、第2実施形態の装置の変形例であり、第2処理部群G2の配列は、図6に示すものと異なっている。第2処理部群G2の上側部分は、3段に積層した2組のホットプレートHP1〜HP3及びホットプレートHP4〜HP6と、これらの間に挟まれた移送ロボットTR5と、この移送ロボットTR5の正面であって第2搬送ロボットTR2のパスライン上方領域にはみ出した状態で積層されたクールプレートCP1〜CP3とを備える。ここで、移送ロボットTR5は、ホットプレートHP1〜HP3中の加熱処理後の基板を直ちに取り出してクールプレートCP1〜CP3中に搬入することができ、ホットプレートHP4〜HP6中の加熱処理後の基板を直ちに取り出してクールプレートCP1〜CP3 に搬入することができる。その際、各ホットプレートHP1〜HP3、HP4〜HP6の処理サイクルは適宜タイミングをずらしてあり、干渉の問題が発生するのを防止している。
【0034】
以上、実施形態に即してこの発明を説明したがこの発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、第2処理部群G2では、例えばその左側加熱冷却部71に、3段に積層したホットプレートHP1〜HP3及びクールプレートCP1〜CP3を配置しているが、これらは必ずしも積層する必要がなく、積層した場合もその段数は任意である。さらに、単一のホットプレート及び単一のクールプレート、例えばホットプレートHP1及びクールプレートCP1を一対として、これに専用の移送ロボットを設けることもできる。この場合、一対のホットプレート及びクールプレートごとに移送ロボットを設けることとなる。
【0035】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項1の装置では、熱処理部が、基板をベークするための加熱部と、基板を冷却するための冷却部と、加熱部から冷却部に基板を移送する移送ロボットと、を備えるため、上記加熱部から冷却部への基板の移送が迅速となり、加熱ユニットでの熱処理を正確に制御することができる。
【0036】
また、請求項2の装置では、熱処理部が、基板のエッジを露光するエッジ露光部を備えており、第2搬送部がエッジ露光部に対する基板の受け渡しを行う。
【0037】
また、請求項3の装置では、移送ロボットによって基板の受け渡しが行われる上記加熱部及び冷却部が移送ロボットに対し略90゜異なる方向に配置されているので、加熱部にある基板を搬出した移送ロボットの例えば基板支持アームは、その向きを90゜変更するだけで、対応する冷却部に基板を搬入することができる。よって、上記加熱部から冷却部への基板の搬送が迅速なものとなる。
【0038】
また、請求項4の装置では、熱処理部の冷却部および移送ロボットがインデクサ部およびインターフェイス部にオーバーハングしているため、空間をより有効に活用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1実施形態に係る基板処理装置の外観斜視図である。
【図2】図1の装置の概念的平面配置図である。
【図3】図1の装置の概念的裏面配置図である。
【図4】基板移送ロボットの構造を説明する図である。
【図5】実施形態の基板処理装置における基板の搬送を説明する図である。
【図6】第2実施形態の基板処理装置の構造を説明する図である。
【図7】第3実施形態の基板処理装置の構造を説明する図である。
【図8】従来の基板処理装置の構造を説明する図である。
【符号の説明】
4 受渡し部
21 ロボット
71 左側加熱冷却部
72 右側加熱冷却部
91 搬送路
92 搬送路
G1 第1処理部群(回転処理部)
G2 第2処理部群(熱処理部)
TR1 第1搬送ロボット
TR2 第2搬送ロボット
TR3、TR4、TR5 移送ロボット(移送手段)
ID インデクサ部
CP1〜CP9 クールプレート
HP1〜HP8 ホットプレート
EEW エッジ露光部
IFB インターフェイス部
SC スピンコータ
SD1、SD2 スピンデベロッパ
WF 基板
CA カセット

Claims (4)

  1. 基板を回転させながら所定の処理を行う回転処理部と、前記基板に熱処理を行う熱処理部と、前記回転処理部及び前記熱処理部の間で前記基板の搬送を行う搬送部とを有する基板処理装置であって、
    前記熱処理部は、
    基板をベークするための加熱部と、
    基板を冷却するための冷却部と、
    前記加熱部から前記冷却部に基板を移送する移送ロボットと、
    基板の受け渡しを行うための非熱状態の受渡し部と、
    を備え、
    前記搬送部は、
    前記回転処理部と前記受渡し部との間で基板を搬送する第1搬送部と、
    前記受渡し部から受け取った基板を前記加熱部に搬送するとともに、前記冷却部から受け取った基板を前記受渡し部に搬送する第2搬送部と、
    を備えることを特徴とする基板処理装置。
  2. 請求項1記載の基板処理装置において、
    前記熱処理部は、基板のエッジを露光するエッジ露光部をさらに備え、
    前記第2搬送部は、前記エッジ露光部に対する基板の受け渡しをさらに行うことを特徴とする基板処理装置。
  3. 請求項1または請求項2に記載の基板処理装置において、
    前記移送ロボットによって基板の受け渡しが行われる前記加熱部及び前記冷却部は、前記移送ロボットに対し略90゜異なる方向に配置されていることを特徴とする基板処理装置。
  4. 請求項1から請求項3のいずれかに記載の基板処理装置において、
    基板の出入口であるインデクサ部と、
    関連外部装置との接続を行うインターフェイス部と、
    をさらに備え、
    前記熱処理部の前記冷却部および前記移送ロボットが前記インデクサ部および前記インターフェイス部にオーバーハングしていることを特徴とする基板処理装置。
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