JP4601070B2 - 熱処理装置 - Google Patents

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Description

この発明は、熱処理装置に関するもので、更に詳細には、例えば半導体ウエハやLCDガラス基板等の基板を例えば加熱処理する熱処理装置に関するものである。
一般に、半導体デバイスの製造においては、半導体ウエハやLCDガラス基板等(以下にウエハ等という)の上にITO(Indium Tin Oxide)の薄膜や電極パターンを形成するために、フォトリソグラフィ技術が利用されている。このフォトリソグラフィ技術においては、ウエハ等にフォトレジストを塗布し、これにより形成されたレジスト膜を所定の回路パターンに応じて露光し、この露光パターンを現像処理することによりレジスト膜に回路パターンが形成されている。
このようなフォトリソグラフィ工程においては、レジスト塗布後の加熱処理(プリベーク)、露光後の加熱処理(ポストエクスポージャーベーク)、現像処理後の加熱処理(ポストベーク)等の種々の加熱処理が施されている。
従来のこの種の加熱処理において、例えばプリベークでは、ウエハ等を収容する処理室内に例えばエアーあるいは窒素(N2)ガス等のパージガスを供給し、処理に供された流体を処理室に接続された排気管を介して外部に排気している。この際、加熱時にウエハ等の表面に形成されたレジスト膜から僅かに昇華物{フォトレジストに含有される酸発生材例えばPAG(Photo asid grain)やレジストを構成する低分子樹脂等}のような異物が発生する。特に、沸点が低い非イオン系酸発生材を使用しているフォトレジストにおいては昇華物の発生が多い。したがって、従来では、排気管等の排気ラインに昇華物等の不純物回収部を設けると共に、不純物回収部と排気を均等に分散させるために処理室を構成する蓋体の周側部に複数の排気用整流板を設けている(例えば、特許文献1参照)。
特開2003−318091号公報(特許請求の範囲、図4)
しかしながら、特開2003−318091号公報記載の技術においては、上記昇華物等の不純物の発生が多い場合には、短期間に排気管が目詰まりを生じてしまい、そのためにメンテナンスを頻繁に行わなければならないという問題があった。また、排気用整流板にも不純物が付着するが、排気用整流板は排気圧力を圧損させるために複数設けられるので、クリーニングやメンテナンス作業が面倒であるという問題もあった。
この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、熱処理により発生する昇華物等の不純物による目詰まりに対するメンテナンス作業を容易に行えるようにした熱処理装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、請求項1記載の発明は、処理室内で被処理基板を熱処理する熱処理装置を前提とし、 上記被処理基板を載置して熱処理する熱処理板と、この熱処理板を上方から覆い、上記処理室の一部を構成する蓋体と、を具備し、 上記蓋体は、上面部と、この上面部の周端部に垂設される周側部とを具備し、上面部には、処理室内に気体を供給する供給口が設けられ、上面部の側部には、上記処理室内の気体を排気する互いに等間隔の4個の排気口が設けられ、かつ、上記各排気口に連通すると共に、各排気口と略等距離の部位に排出口を有する排気管が装着され、 上記排気管は、上記排気口の2箇所にそれぞれシール部材を介して連通する2個の排気管体と、両排気管体を連通する連結管体とを具備し、かつ、連結管体に排出口を設け、 上記排気管の略中心部に、取付孔を有する取付部材を突設し、この取付部材の取付孔を貫挿する固定部材を、上記蓋体の上面部に設けられた取付受け部に着脱可能に固着してなる、ことを特徴とする。
この発明において、上記排気管体に対して連結管体を着脱可能に形成する方が好ましい(請求項2)
このように構成することにより、蓋体の上面部に設けられた供給口から処理室内に供給された気体は、蓋体の上面部の側部に設けられた複数の排気口を介して排気管を流れ、排気管における各排気口と略等距離の部位に設けられた排出口に接続する排出管路を介して外部に排気されるので、熱処理される被処理基板から発生する昇華物等の不純物による被処理基板の汚染が防止される。また、昇華物等の不純物は、気体と共に蓋体に設けられた複数の排気口を介して排気管を流れて、排気管に設けられた排気口に接続する排出管路を介して外部に排気されるので、不純物の排出管路内面への付着をしにくくすることができる。また、不純物が排気管内面に付着して、排気管に目詰まりが生じた場合には、排気管を蓋体から取り外して、排気管をクリーニングすることができる。
また、請求項1記載の発明によれば、排気管の形態を略H字状のように簡素化することができると共に、蓋体への着脱を容易にすることができる。また、排気口を4個とすることで、排気分散リングの分散枚数の低減と、圧力損失を低減して、排気の流れを円滑にすることができる。この場合、排気管体に対して連結管体を着脱可能に形成することにより、排気管体と連結管体とを分解してクリーニングすることができる。
また、請求項1記載の発明によれば、排気管の略中心部に設けられた取付部材の取付孔を貫挿する固定部材を、蓋体の上面部に設けられた取付受け部に固着することにより、排気管を蓋体に装着することができる。また、固定部材と取付受け部の固着を解除することによって排気管を蓋体から取り外すことができる。
また、請求項記載の発明は、請求項1記載の発明に加えて、更に、上記蓋体の周側部の内方側に、周側部と共働して排気通路を構成し、かつ、複数の通気孔を有する排気分散リングを配設してなり、上記排気分散リングを、上下に対峙する上部片と下部片を有する断面略コ字状に形成し、上部片及び下部片に、互いにずれた位置に複数の通気孔を形成すると共に、上部片の通気孔に対して下部片の通気孔の開口率を高くしたことを特徴とする
このように構成することにより、排気分散リングによって処理室内に供給される気体を均一に分散して、被処理基板の熱処理の温度を均一にすることができる。また、熱処理される被処理基板から発生する昇華物等の不純物が排気分散リングに付着して、排気に影響を及ぼす場合には、排気分散リングを蓋体から取り外して、排気分散リングをクリーニングすることができる。この場合、排気分散リングを、上下に対峙する上部片と下部片を有する断面略コ字状に形成し、上部片及び下部片に、互いにずれた位置に複数の通気孔を形成すると共に、上部片の通気孔に対して下部片の通気孔の開口率を高くすることにより、排気の下流側の上部片にて分散させた排気流を、更に上流側の下部片に設けられた通気孔により分散させることができ、処理室内の排気流れの均一性を高めることができる。
また、請求項記載の発明は、請求項記載の熱処理装置において、上記蓋体における供給口部には、供給口を介して処理室内に供給される気体を放射方向に分流する放射流路を有する分散ノズルが更に具備されている、ことを特徴とする。
このように構成することにより、供給口から供給される気体を分散ノズルによって放射方向に均一に分散させることができる。
また、この発明において、上記排気管の内側表面に、揮発成分の付着がしにくく、かつ、付着が剥離し易い合成樹脂製のコーティング皮膜を施すか(請求項)、あるいは、上記排気管内に、揮発成分の付着がしにくく、かつ、付着が剥離し易い合成樹脂製の内装管体を嵌挿する方がよい(請求項)。
このように構成することにより、排気管の内側面への不純物の付着量を少なくすることができると共に、付着した不純物を容易に除去することができる。
また、請求項記載の発明は、請求項1又は2記載の熱処理装置において、上記排気管に不純物回収部を介設してなる、ことを特徴とする。
このように構成することにより、不純物回収部にて不純物を回収することができるので、排気管を含む排気ラインが不純物の付着によって目詰まりするまでの期間を延ばすことができる。
また、請求項記載の発明は、請求項1,2,5,6又は7のいずれかに記載の熱処理装置において、上記排気管に、2個の排出口を設け、各排出口に接続する排出管路のいずれか一方に、排気流体の詰まりを検出する詰まり検出手段を設け、他方の排出管路には、上記詰まり検出手段からの信号に基づいて開閉する切換弁を介設してなる、ことを特徴とする。
このように構成することにより、主に使用される一方の排出管路が詰まった場合、詰まり検出手段によって検出し、その検出信号に基づいて補助の排出管路に介設された切換弁が開放して排気流体を補助の排出管路を介して排気することができる。
また、請求項記載の発明は、請求項1,2,5,6,7又は8のいずれかに記載の熱処理装置において、上記排気管の排出口に接続する排出管路における排出口の近傍部位に排気装置を介設してなる、ことを特徴とする。
このように構成することにより、熱処理装置から発せられる熱を排気装置に伝熱して排気装置自体の温度を高めることができ、排気装置が不純物に含まれる揮発成分の付着による流量低下を抑制することができる。
また、請求項10記載の発明は、請求項1ないしのいずれかに記載の熱処理装置において、上記蓋体に設けられる排気口を、この排気口から排気管に流れる排気が平面視において螺旋状に流れるように形成してなる、ことを特徴とする。
このように構成することにより、処理室内から排気口側に流れる排気流体中の不純物を蓋体の周側部の内面に付着させることができる。
加えて、請求項11記載の発明は、請求項記載の熱処理装置において、上記排気分散リングにおける周側部と対向する面に、螺旋溝を形成し、この螺旋溝により排気口から排気管に流れる排気が平面視において螺旋状に流れるように形成してなる、ことを特徴とする。
このように構成することにより、請求項10記載の発明と同様に、処理室内から排気口側に流れる排気流体中の不純物を蓋体の周側部の内面に付着させることができる。
この発明の熱処理装置は、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。
(1)請求項1記載の発明によれば、熱処理される被処理基板から発生する昇華物等の不純物による被処理基板の汚染を防止することができるので、歩留まりの向上を図ることができる。また、不純物の排出管路内面への付着をしにくくすることができると共に、不純物が付着した排気管を蓋体から取り外して、排気管をクリーニングすることができるので、装置の信頼性の向上が図れると共に、メンテナンスを容易にすることができる。
(2)請求項記載の発明によれば、上記(1)に加えて、更に排気分散リングによって被処理基板の熱処理の温度を均一にすることができる。また、熱処理される被処理基板から発生する昇華物等の不純物が排気分散リングに付着して、排気に影響を及ぼす場合には、排気分散リングを蓋体から取り外して、排気分散リングをクリーニングすることができる。この場合、排気分散リングを、上下に対峙する上部片と下部片を有する断面略コ字状に形成し、上部片及び下部片に、互いにずれた位置に複数の通気孔を形成すると共に、上部片の通気孔に対して下部片の通気孔の開口率を高くすることにより、排気の下流側の上部片にて分散させた排気流を、更に上流側の下部片に設けられた通気孔により分散させることができ、処理室内の排気流れの均一性を高めることができる
(3)請求項記載の発明によれば、上記(1)に加えて、更に排気管の形態を略H字状のように簡素化することができると共に、蓋体への着脱を容易にすることができ、かつ、排気の流れを円滑にすることができる。この場合、排気管体に対して連結管体を着脱可能に形成することにより、排気管体と連結管体とを分解してクリーニングすることができる(請求項)。
(4)請求項記載の発明によれば、排気管の略中心部に設けられた取付部材の取付孔を貫挿する固定部材を、蓋体の上面部に設けられた取付受け部に固着することによって、排気管を排気口に気密性を持たせて蓋体に装着することができ、また、固定部材と取付受け部の固着を解除することによって排気管を蓋体から取り外すことができる。したがって、上記(1),(3)に加えて、更に排気管の取付、取り外しを容易にすることができる。
(5)請求項記載の発明によれば、供給口から供給される気体を分散ノズルによって放射方向に均一に分散させることができるので、上記(1)〜(4)に加えて、更に被処理基板の熱処理の温度を均一にすることができる。
(6)請求項5,6記載の発明によれば、排気管の内側面への不純物の付着量を少なくすることができると共に、付着した不純物を容易に除去することができるので、上記(1)〜(5)に加えて、更にメンテナンス期間を延ばすことができると共に、装置の寿命の増大を図ることができる。
(7)請求項記載の発明によれば、不純物回収部によって排気管を含む排気ラインが不純物の付着によって目詰まりするまでの期間を延ばすことができるので、上記(1)〜(6)に加えて、更にメンテナンス期間を延ばすことができると共に、装置の寿命の増大を図ることができる。
(8)請求項記載の発明によれば、主に使用される一方の排出管路が詰まった場合、補助の排出管路を介して排気することができるので、上記(1)〜(7)に加えて、更にメンテナンスサイクルを2倍にすることができると共に、装置の寿命の増大を図ることができる。
(9)請求項記載の発明によれば、熱処理装置から発せられる熱を排気装置に伝熱して排気装置自体の温度を高めることができ、排気装置が不純物に含まれる揮発成分の付着による流量低下を抑制することができるので、上記(1)〜(8)に加えて、更に排気効率を高めることができ、処理精度の向上を図ることができる。
(10)請求項10,11記載の発明によれば、処理室内から排気口側に流れる排気流体中の不純物を蓋体の周側部の内面に付着させることができるので、上記(1)〜(9)に加えて、更に排気管の内側面への不純物の付着量を抑制して、メンテナンス期間を延ばすことができる。
以下に、この発明の最良の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。ここでは、この発明に係る熱処理装置を半導体ウエハのレジスト塗布・現像処理システムにおける加熱処理装置に適用した場合について説明する。
図1は、上記レジスト塗布・現像処理システムの一実施形態の概略平面図、図2は、図1の正面図、図3は、図1の背面図である。
上記レジスト塗布・現像処理システムは、被処理基板である半導体ウエハW(以下にウエハWという)をウエハカセット1で複数枚例えば25枚単位で外部からシステムに搬入又はシステムから搬出したり、ウエハカセット1に対してウエハWを搬出・搬入したりするためのカセットステーション10(搬送部)と、塗布現像工程の中で1枚ずつウエハWに所定の処理を施す枚葉式の各種処理ユニットを所定位置に多段配置してなる処理装置を具備する処理ステーション20と、この処理ステーション20と隣接して設けられる露光装置(図示せず)との間でウエハWを受け渡すためのインターフェース部30とで主要部が構成されている。
上記カセットステーション10は、図1に示すように、カセット載置台2上の突起3の位置に複数個例えば4個までの蓋付のウエハカセット1がそれぞれのウエハ出入口を処理ステーション20側に向けて水平のX方向に沿って一列に載置され、各ウエハカセット1に対峙して蓋開閉装置5が配設され、また、カセット配列方向(X方向)及びウエハカセット1内に垂直方向に沿って収容されたウエハWのウエハ配列方向(Z方向)に移動可能なウエハ搬送用ピンセット4が各ウエハカセット1に選択的に搬送するように構成されている。また、ウエハ搬送用ピンセット4は、θ方向に回転可能に構成されており、後述する処理ステーション20側の第3の組G3の多段ユニット部に属するアライメントユニット(ALIM)及びエクステンションユニット(EXT)にも搬送できるようになっている。
上記処理ステーション20は、図1に示すように、中心部には、移動機構22によって垂直移動する垂直搬送型の主ウエハ搬送機構21が設けられ、この主ウエハ搬送機構21の周りに全ての処理ユニットが1組又は複数の組に渡って多段に配置されている。この例では、5組G1,G2,G3,G4及びG5の多段配置構成であり、第1及び第2の組G1,G2の多段ユニットはシステム正面側に並列され、第3の組G3の多段ユニットはカセットステーション10に隣接して配置され、第4の組G4の多段ユニットはインターフェース部30に隣接して配置され、第5の組G5の多段ユニットは背部側に配置されている。
この場合、図2に示すように、第1の組G1では、カップ(容器)23内でウエハWと現像液供給手段(図示せず)とを対峙させてレジストパターンを現像する現像ユニット(DEV)と、ウエハWをスピンチャック(図示せず)に載置して所定の処理を行うレジスト塗布ユニット(COT)とが垂直方向の下から順に2段に重ねられている。第2の組G2も同様に、2台のレジスト塗布ユニット(COT)及び現像ユニット(DEV)が垂直方向の下から順に2段に重ねられている。このようにレジスト塗布ユニット(COT)を下段側に配置した理由は、レジスト液の排液が機構的にもメンテナンスの上でも面倒であるためである。しかし、必要に応じてレジスト塗布ユニット(COT)を上段に配置することも可能である。
図3に示すように、第3の組G3では、ウエハWをウエハ載置台24に載置して所定の処理を行うオーブン型の処理ユニット例えばウエハWを冷却するクーリングユニット(COL)、ウエハWに疎水化処理を行うアドヒージョンユニット(AD)、ウエハWの位置合わせを行うアライメントユニット(ALIM)、ウエハWの搬入出を行うエクステンションユニット(EXT)、ウエハWをベークするこの発明に係る熱処理装置を使用した4つのホットプレートユニット(HP)が垂直方向の下から順に例えば8段に重ねられている。第4の組G4も同様に、オーブン型処理ユニット例えばクーリングユニット(COL)、エクステンション・クーリングユニット(EXTCOL)、エクステンションユニット(EXT)、クーリングユニット(COL)、急冷機能を有するこの発明に係る熱処理装置を使用した2つのチリングホットプレートユニット(CHP)及びこの発明に係る熱処理装置を使用した2つのホットプレートユニット(HP)が垂直方向の下から順に例えば8段に重ねられている。
上記のように処理温度の低いクーリングユニット(COL)、エクステンション・クーリングユニット(EXTCOL)を下段に配置し、処理温度の高いホットプレートユニット(HP)、チリングホットプレートユニット(CHP)及びアドヒージョンユニット(AD)を上段に配置することで、ユニット間の熱的な相互干渉を少なくすることができる。勿論、ランダムな多段配置とすることも可能である。
なお、図1に示すように、処理ステーション20において、第1及び第2の組G1,G2の多段ユニット(スピナ型処理ユニット)に隣接する第3及び第4の組G3,G4の多段ユニット(オーブン型処理ユニット)の側壁の中には、それぞれダクト25,26が垂直方向に縦断して設けられている。これらのダクト25,26には、ダウンフローの清浄空気又は特別に温度調整された空気が流されるようになっている。このダクト構造によって、第3及び第4の組G3,G4のオーブン型処理ユニットで発生した熱は遮断され、第1及び第2の組G1,G2のスピナ型処理ユニットへは及ばないようになっている。
また、この処理システムでは、主ウエハ搬送機構21の背部側にも図1に点線で示すように第5の組G5の多段ユニットが配置できるようになっている。この第5の組G5の多段ユニットは、案内レール27に沿って主ウエハ搬送機構21から見て側方へ移動できるようになっている。したがって、第5の組G5の多段ユニットを設けた場合でも、ユニットをスライドすることにより空間部が確保されるので、主ウエハ搬送機構21に対して背後からメンテナンス作業を容易に行うことができる。
上記インターフェース部30は、奥行き方向では処理ステーション20と同じ寸法を有するが、幅方向では小さなサイズに作られている。このインターフェース部30の正面部には可搬性のピックアップカセット31と定置型のバッファカセット32が2段に配置され、背面部には、ウエハWの周辺部の露光及び識別マーク領域の露光を行う露光手段である周辺露光装置33が配設され、中央部には、搬送手段であるウエハの搬送アーム34が配設されている。この搬送アーム34は、X,Z方向に移動して両カセット31,32及び周辺露光装置33に搬送するように構成されている。また、搬送アーム34は、θ方向に回転可能に構成され、処理ステーション20側の第4の組G4の多段ユニットに属するエクステンションユニット(EXT)及び隣接する露光装置側のウエハ受渡し台(図示せず)にも搬送できるように構成されている。
上記のように構成される処理システムは、クリーンルーム40内に設置されるが、更にシステム内でも効率的な垂直層流方式によって各部の清浄度を高めている。
上記のように構成されるレジスト塗布・現像処理システムにおいては、まず、カセットステーション10において、蓋開閉装置5が作動して所定のウエハカセット1の蓋を開放する。次に、ウエハ搬送用ピンセット4がカセット載置台2上の未処理のウエハWを収容しているカセット1にアクセスして、そのカセット1から1枚のウエハWを取り出す。ウエハ搬送用ピンセット4は、カセット1よりウエハWを取り出すと、処理ステーション20側の第3の組G3の多段ユニット内に配置されているアライメントユニット(ALIM)まで移動し、ユニット(ALIM)内のウエハ載置台24上にウエハWを載せる。ウエハWは、ウエハ載置台24上でオリフラ合せ及びセンタリングを受ける。その後、主ウエハ搬送機構21がアライメントユニット(ALIM)に反対側からアクセスし、ウエハ載置台24からウエハWを受け取る。
処理ステーション20において、主ウエハ搬送機構21はウエハWを最初に第3の組G3の多段ユニットに属するアドヒージョンユニット(AD)に搬入する。このアドヒージョンユニット(AD)内でウエハWは疎水化処理を受ける。疎水化処理が終了すると、主ウエハ搬送機構21は、ウエハWをアドヒージョンユニット(AD)から搬出して、次に第3の組G3又は第4の組G4の多段ユニットに属するクーリングユニット(COL)へ搬入する。このクーリングユニット(COL)内でウエハWはレジスト塗布処理前の設定温度例えば23℃まで冷却される。冷却処理が終了すると、主ウエハ搬送機構21は、ウエハWをクーリングユニット(COL)から搬出し、次に第1の組G1又は第2の組G2の多段ユニットに属するレジスト塗布ユニット(COT)へ搬入する。このレジスト塗布ユニット(COT)内でウエハWはスピンコート法によりウエハ表面に一様な膜厚でレジストを塗布する。
レジスト塗布処理が終了すると、主ウエハ搬送機構21は、ウエハWをレジスト塗布ユニット(COT)から搬出し、次にホットプレートユニット(HP)内へ搬入する。ホットプレートユニット(HP)内でウエハWは載置台上に載置され、所定温度例えば100℃で所定時間プリベーク処理される。これによって、ウエハW上の塗布膜から残存溶剤を蒸発除去することができる。プリベークが終了すると、主ウエハ搬送機構21は、ウエハWをホットプレートユニット(HP)から搬出し、次に第4の組G4の多段ユニットに属するエクステンション・クーリングユニット(EXTCOL)へ搬送する。このユニット(EXTCOL)内でウエハWは次工程すなわち周辺露光装置33における周辺露光処理に適した温度例えば24℃まで冷却される。この冷却後、主ウエハ搬送機構21は、ウエハWを直ぐ上のエクステンションユニット(EXT)へ搬送し、このユニット(EXT)内の載置台(図示せず)の上にウエハWを載置する。このエクステンションユニット(EXT)の載置台上にウエハWが載置されると、インターフェース部30の搬送アーム34が反対側からアクセスして、ウエハWを受け取る。そして、搬送アーム34はウエハWをインターフェース部30内の周辺露光装置33へ搬入する。周辺露光装置33において、ウエハW表面の周辺部の余剰レジスト膜(部)に光が照射されて周辺露光が施される。
周辺露光が終了した後、搬送アーム34が周辺露光装置33の筐体内からウエハWを搬出し、隣接する露光装置側のウエハ受取り台(図示せず)へ移送する。この場合、ウエハWは、露光装置へ渡される前に、バッファカセット32に一時的に収納されることもある。
露光装置で全面露光が済んで、ウエハWが露光装置側のウエハ受取り台に戻されると、インターフェース部30の搬送アーム34はそのウエハ受取り台へアクセスしてウエハWを受け取り、受け取ったウエハWを処理ステーション20側の第4の組G4の多段ユニットに属するエクステンションユニット(EXT)へ搬入し、ウエハ受取り台上に載置する。この場合にも、ウエハWは、処理ステーション20側へ渡される前にインターフェース部30内のバッファカセット32に一時的に収納されることもある。
ウエハ受取り台上に載置されたウエハWは、主ウエハ搬送機構21により、チリングホットプレートユニット(CHP)に搬送され、フリンジの発生を防止するため、あるいは化学増幅型レジスト(CAR)における酸触媒反応を誘起するため、例えば120℃で所定時間ポストエクスポージャーベーク処理が施される。
その後、ウエハWは、第1の組G1又は第2の組G2の多段ユニットに属する現像ユニット(DEV)に搬入される。この現像ユニット(DEV)内では、ウエハW表面のレジストに現像液が満遍なく供給されて現像処理が施される。この現像処理によって、ウエハW表面に形成されたレジスト膜が所定の回路パターンに現像されると共に、ウエハWの周辺部の余剰レジスト膜が除去され、更に、ウエハW表面に形成された(施された)アライメントマークMの領域に付着したレジスト膜が除去される。このようにして、現像が終了すると、ウエハW表面にリンス液がかけられて現像液が洗い落とされる。
現像工程が終了すると、主ウエハ搬送機構21は、ウエハWを現像ユニット(DEV)から搬出して、次に第3の組G3又は第4の組G4の多段ユニットに属するホットプレートユニット(HP)へ搬入する。このユニット(HP)内でウエハWは例えば100℃で所定時間ポストベーク処理される。これによって、現像で膨潤したレジストが硬化し、耐薬品性が向上する。
ポストベークが終了すると、主ウエハ搬送機構21は、ウエハWをホットプレートユニット(HP)から搬出し、次にいずれかのクーリングユニット(COL)へ搬入する。ここでウエハWが常温に戻った後、主ウエハ搬送機構21は、次にウエハWを第3の組G3に属するエクステンションユニット(EXT)へ移送する。このエクステンションユニット(EXT)の載置台(図示せず)上にウエハWが載置されると、カセットステーション10側のウエハ搬送用ピンセット4が反対側からアクセスして、ウエハWを受け取る。そして、ウエハ搬送用ピンセット4は、受け取ったウエハWをカセット載置台上の処理済みウエハ収容用のウエハカセット1の所定のウエハ収容溝に入れ、ウエハカセット1内に全ての処理済みのウエハWが収納された後、蓋開閉装置5が作動して蓋を閉じて処理が完了する。
次に、上記ホットプレートユニット(HP)及びチリングホットプレートユニット(CHP)を構成するこの発明に係る熱処理装置について、図4ないし図17を参照して詳細に説明する。ここでは、この発明に係る熱処理装置をレジスト塗布されたウエハWをプリベーク処理する加熱装置に適用した場合について説明する。
◎第1実施形態
図4は、この発明に係る熱処理装置の第1実施形態の使用状態を示す断面図、図5は、上記熱処理装置の要部を示す平面図、図6ないし図8は、それぞれ図5のI−I線に沿う拡大断面図, II−II線に沿う拡大断面図及びIII−III線に沿う拡大断面図である。
上記熱処理装置50は、図4に示すように、ケーシング51内に、上下動自在な蓋体52と、蓋体52の下側に位置し、蓋体52と共働して処理室53を構成するサポートリング54を備えている。
サポートリング54は、例えば上下面が開口した略円筒状の形態を有し、その内側に熱処理板としての加熱プレート55を収容している。加熱プレート55を収容することにより,サポートリング54の下面が閉鎖されている。加熱プレート55は、厚みのある円盤形状を有し、その上面に被処理基板であるウエハWを載置し加熱するものである。この場合、加熱プレート55には、給電により発熱するヒータ56が内蔵されており、加熱プレート55自体を所定の温度に加熱し維持できるようになっている。つまり、所定の温度に加熱された加熱プレート55にウエハWを載置することによって、ウエハWを所定温度に加熱できる。
加熱プレート55には、例えば3つの貫通孔55aが形成されており、各貫通孔55aには、ウエハWの裏面を支持して昇降する支持ピン57がそれぞれ挿入されている。支持ピン57は、例えばシリンダ等を備えた昇降機構58により上下動する。支持ピン57は、加熱プレート55の上方まで上昇して主ウエハ搬送機構21との間でウエハWを授受したり、受け取ったウエハWを加熱プレート55に載置したりできる。
サポートリング54の上面には、Oリング59が設けられ、サポートリング54の上面と蓋体52の周側部52bの下端部との隙間から処理室53内の気体が流出しないようになっている。
蓋体52は、上面部である天板52aと、この天板52aの周端部に垂設される周側部52bとによって下面側が開口した略有底円筒状の形態を有している。天板52aは、加熱プレート55上のウエハWに対向している。天板52a上の中央部には、気体例えば空気,窒素ガス又は不活性ガス等のガスのガス供給源60に連通したパージ用ガスのガス供給管61が接続する供給口62が設けられている。したがって、ガス供給源60の空気,窒素ガス又は不活性ガス等のガスを、ガス供給管61を介して供給口62に供給し、供給口62から処理室53内に導入することができる。
また、天板52aの側部には、処理室53内のガスを排気する複数例えば互いに等間隔の4個の排気口63が設けられている。各排気口63には、排気管64が連通されており、排気管64における各排気口63と略等距離の部位に設けられた排出口65に、例えば合成樹脂製のチューブにて形成される排気管64の口径に比べて小口径の排出管路66が接続されている。
上記排気管64は、図5,図6,図7及び図9に示すように、排気口63の2箇所にそれぞれシール部材であるOリン67aを介して連通する2個の排気管体64aと、両排気管体64aを連通する連結管体64bとを具備する略H字状に形成されており、連結管体64bの中間部に排出口65が設けられている。これら排気管体64a及び連結管体64bは、それぞれ例えばアルミニウム合金製の四角筒状の押出形材にて形成されている。なお、排気管体64aの端部開口部は、端塞ぎ材64cによって閉塞されている。
また、排気管体64aの両端底部には連通孔64dが穿設されており、この連通孔64d内にOリング67aを介して天板52aの上面に突出した排気口63が嵌挿された状態で、排気口63と排気管体64aとが気密に連通されている(図6参照)。
また、連結管体64bの両端部には、排気管体64aの一側部を掴持する断面略コ字状の連結部材64eが溶接等の固定手段によって一体に形成されており、この連結部材64eに設けられた連通孔64f内にシール部材例えばOリン67bを介して排気管体64aの側部に突出した連通口64gが嵌挿された状態で、連結部材64eに設けられた取付孔(図示せず)を貫通する固定ねじ68を排気管体64aの側部にねじ結合することによって、排気管体64aと連結管体64bとが着脱可能に形成されている(図5,図7及び図9参照)。
また、図5,図8及び図9に示すように、排気管64の略中心部に位置する連結管体64bの中心部の一側上端部には、取付孔69aを有する取付部材69が突設されている。この取付部材69の取付孔69aには、固定部材である固定ボルト70が貫挿され、蓋体52の天板52aの上面に設けられた取付受け部であるナット71に着脱可能に螺合されて締結固着されるように構成されている。この際、固定ボルト70の頭部70aと取付部材69との間には、コイルばね72が介在されて、固定ボルト70のナット71への締結力が増大されて排気管64を蓋体52側に押圧する力が均等に負荷されるようになっている。
上記のように、排気管64の略中心部に位置する連結管体64bの中心部の一側上端部に設けられた取付部材69の取付孔69aを貫挿する固定ボルト70を蓋体52に設けられたナット71に締結固着することによって、排気口63と排気管64に設けられた連通孔64dとが気密に連通される。また、排気管64は、2個の排気管体64aと、両排気管体64aを連通する連結管体64bとからなる略H字状に形成されているので、上記固定ボルト70とナット71とを締結固着した際に、多少撓んで排気口63と排気管64の連通孔64dとが気密に連通される。
一方、上記蓋体52における供給口62部には、供給口62を介して処理室53内に供給されるガスを放射方向に分流する分散ノズル73が配設されており、この分散ノズル73の下方と加熱プレート55との間には、例えば多数の通気孔(図示せず)を設けた円形状の2つの第1及び第2の整流板74,75が上下に並設されている。また、蓋体52の周側部52bの内方側には、周側部52bと共働して排気通路76を構成する排気分散リング77が蓋体52に対して着脱可能に配設されている。なお、排気通路76の下端開口部に、加熱プレート55に載置されたウエハWより上方に位置している。
この場合、分散ノズル73は、図9に示すように、円盤状に形成されており、中心部に供給口62に連通する円形凹所73aが設けられ、この円形凹所73aに連通する複数(図面では8個の場合を示す)の放射流路73bが放射方向に設けられている。
また、排気分散リング77は、図10に示すように、上下に対峙する上部片77aと下部片77bと、上部片77aと下部片77bの処理室側端部を連結する鉛直片77cとを有する断面略コ字状に形成され、上部片77a及び下部片77bには、互いにずれた位置に複数の通気孔78a,78bが形成されると共に、上部片77aの通気孔78aに対して下部片77bの通気孔78bの開口率が高く形成されている。
このように、排気分散リング77の上部片77aの通気孔78aに対して下部片77bの通気孔78bの開口率を高くすることにより、排気の下流側の上部片77aにて分散させた排気流を、更に上流側の下部片77bに設けられた通気孔78bにより分散させることができ、処理室53内の排気流れの均一性を高めることができる。
なお、排気分散リング77の上部片77aの外周部には、適宜間隔を置いて複数例えば12個の切欠き(図示せず)が設けられており、天板52aと周側部52bとの間に排気分散リング77の上部片77aを挟持した状態で、天板52aの外周部に設けられた貫通孔52c(図9参照)を貫通する取付ボルト(図示せず)を上部片77aの切欠きを介して周側部52bの上端部にねじ結合することで、天板52aと排気分散リング77及び周側部52bとが固定されている。また、取付ボルトの締結を解除することによって、天板52aと排気分散リング77及び周側部52bとを分解することができる。
上記のように構成されるこの発明に係る熱処理装置50において、排気管64の内側表面は、アルミニウム合金の地肌を露出させた状態であっても差し支えないが、好ましくは、排気管64の内側表面に昇華物等の不純物が付着しにくい処理を施す方がよい。不純物が付着しにくい処理としては、例えば、図11に示すように、排気管64の内側表面に、揮発成分の付着がしにくく、かつ、付着が剥離し易い例えばテフロン(商標名)のようなフッ素樹脂のコーティングやフッ素樹脂の含浸処理等の合成樹脂製のコーティング皮膜80を施すか、あるいは、図12に示すように、排気管64内に、揮発成分の付着がしにくく、かつ、付着が剥離し易い例えばPFA,PTFEあるいはPEEK樹脂等の合成樹脂製の内装管体81を嵌挿すればよい。
このように構成することにより、排気管64の内側面への不純物の付着量を少なくすることができると共に、付着した不純物を容易に除去することができる。
また、図5に想像線で示すように、排気管64における排気管体64aの排気口側に、例えばフィルタ,金網メッシュ等の不純物回収部82を着脱可能に介設してもよい。
このように、排気管64に不純物回収部82を着脱可能に介設することにより、不純物回収部82にて不純物を回収することができるので、排気管64を含む排気ラインが不純物の付着によって目詰まりするまでの期間を延ばすことができる。
なお、蓋体52全体は、シリンダ等を備えた図示しない昇降機構により上下動自在であり、ウエハWの搬入出時に蓋体52が上下動されようになっている。また、ケーシング51の側面には、主ウエハ搬送機構21によってウエハWを搬入出するための搬入出口83が設けられている。
また、上記のように構成されるこの発明に係る熱処理装置50は、図13に示すように、多段に配置されており、各熱処理装置50の排気管64に接続する排出管路66が、レジスト塗布・現像処理システムの背面部に鉛直状に設置される排気ダクト84に接続されている。なお、排気ダクト84の下部には、ダクト内圧調整弁85を介設した専用ホース86が接続されると共に、専用ホース86には排気手段例えばエジェクタ87が接続されている。また、排気ダクト84には、排気ダクト84内の圧力を検出する圧力センサ88が取り付けられており、この圧力センサ88によって排気ダクト84内の圧力が監視されている。
次に、この発明に係る熱処理装置50の動作態様について説明する。まず、ウエハWが熱処理装置50に搬送される前に、ガス供給源60からパージ用のガスが供給され始める。また、加熱プレート55は、ヒータ56により所定の加熱温度、例えば90℃〜200℃に維持される。
そして、露光装置において露光処理が終了し、主ウエハ搬送機構21に保持されたウエハWは、搬入出口83からケーシング51内に搬送され、加熱プレート55の上方で予め上昇して待機していた支持ピン57に受け渡される。続いて蓋体52が下降し、サポートリング54と一体となって処理室53が形成される。このとき、供給口62から処理室53内に供給されたガスは、図4に示すように、分散ノズル73によって放射方向に分流された後、第1の整流板74,第2の整流板75を通過して、気流の方向が蓋体52の周側部52b側に向けられる。第2の整流板75を通過したガスは、ウエハW表面に達することなく、周側部52bと排気分散リング77とで構成された排気通路76を通って排気口63から排気管64内に流れ、排気管64に設けられた排出口65を介して排出管路66から排気される。この際、ガス中の昇華物等の不純物の一部は、排気通路76を通過する際に排気分散リング77に付着し、排気口63から排気されたガスは、排気管64を通過する際に、ガス中の昇華物等の不純物の一部が排気管64の内側表面に付着されると共に、不純物回収部82を通過して不純物が回収されてから、排出口65に接続する排出管路66を介して外部に排気される。したがって、排出管路66には不純物の付着を少なくすることができる。
処理室53上方から下降し、ウエハWの外方であってウエハWより高い位置に流れる気流が形成されると、続いて支持ピン57が下降し、ウエハWが加熱プレート55上に載置される。このようにしてウエハWの加熱が開始され、所定時間の加熱が行われる。この加熱により発生した溶剤は、上記ガスの気流に取り込まれ、排気口63を介して排気管64及び排出管路66から排気される。溶剤と共にウエハW等から発生した不純物が不純物回収部82に回収され、当該不純物を除去されたガスは、例えば工場排気に送られる。
所定時間の加熱が終了すると、再び支持ピン57が上昇し、ウエハWが加熱プレート55上に持ち上げられる。続いて例えば蓋体52が上昇し、処理室53が開放される。処理室53が開放されると、例えばガスの供給が停止される。
支持ピン57上のウエハWは、再び搬入出口83から進入した主ウエハ搬送機構21に受け渡され、熱処理装置50から搬出される。
この第1実施形態によれば、蓋体52の周側部52bにおけるウエハWよりも高い位置に排気口63を設けたので、蓋体52の天板52aから導入されたガスが蓋体52の周側部52bに向かって流れる。この結果、ガスがウエハW表面に直接吹き付けられることがなくなり、ウエハW表面のレジスト膜中の溶剤の揮発が気流の動向に左右されることがなくなる。したがって、ウエハWの外縁部が不安定な気流により悪影響を受けることがなくなり、ウエハW外縁部においても均一な膜厚のレジスト膜が形成される。
また、排気管64及び排気分散リング77が蓋体52に対して着脱可能に形成され、また、排気管64の排気管体64aと連結管体64bが分解可能に形成されているので、蓋体52から排気管64を取り外してクリーニングすることができる。また、装置本体から蓋体52を取り外すと共に、排気管64と排気分散リング77取り外してクリーニングすることができる。したがって、メンテナンスをより簡単にすることができる。
◎第2実施形態
図14は、この発明に係る熱処理装置の第2実施形態を示す要部概略平面図である。
第2実施形態は、メンテナンス期間の延長を図れるようにした場合である。すなわち、第2実施形態においては、図14に示すように、上記排気管64の連結管体64bの略中間部の対向する側壁部に、第1及び第2の排出口65A,65Bが設けられ、これら排出口65A,65Bにそれぞれ第1,第2の排出管路66A,66Bが接続されている。また、第1の排出管路66Aに、この排出管路66a,66b内を流れる排気中の不純物による目詰まりを検出する詰まり検出手段である圧力センサ90が設けられ、第2の排出管路66Bには、切換弁91が介設されている。そして、圧力センサ90と切換弁91はそれぞれ制御手段例えばCPU(中央演算処理装置)等のコントローラ100に電気的に接続され、圧力センサ90からの信号に基づいて切換弁91が開閉するように構成されている。
なお、第2実施形態において、その他の部分は第1実施形態と同じであるので、同一部分には同一符号を付して説明は省略する。
このように構成することにより、主に使用される第1の排出管路66Aが排気流体中の不純物の付着等によって詰まった場合、圧力センサ90によって検出し、その検出信号がコントローラ100に伝達され、コントローラ100からの制御信号に基づいて補助の第2の排出管路66Bに介設された切換弁91が開放して排気流体を第2の排出管路66Bを介して排気することができる。したがって、メンテナンスサイクルを第1実施形態に比べて2倍にすることができる。
◎第3実施形態
図15は、この発明に係る熱処理装置の第2実施形態を示す要部概略平面図である。
第3実施形態は、排気能率の向上を図ると共に、排気流体中の不純物に含まれる揮発成分の付着による流量低下を抑制するようにした場合である。すなわち、図15に示すように、各熱処理装置50の排出管路66における排出口65の近傍部位に排気装置であるエジェクタ200を介設した場合である。
なお、第3実施形態において、専用ホース86にエジェクタ87を設けない点以外は、第1実施形態と同じであるので、同一部分には同一符号を付して説明は省略する。
このように構成することにより、エジェクタ200の駆動により、処理室53内に供給されたガスを排気通路76,排気口63及び排気管64を介して排出管路66に排気することができる。また、熱処理装置50から発せられる熱をエジェクタ200に伝熱してエジェクタ200自体の温度を高めることができ、エジェクタ200が不純物に含まれる揮発成分の付着による流量低下を抑制することができる。したがって、第3実施形態によれば、更に排気効率を高めることができ、処理精度の向上を図ることができる。
◎第4実施形態
図16は、この発明に係る熱処理装置の第4実施形態を示す要部概略平面図(a)、(a)のIV−IV線に沿う拡大断面図(b)及び(a)のV−V線に沿う拡大断面図(c)である。
第4実施形態は、処理室内の排気流体を渦状に排気することによって、排気流体中の不純物を遠心力によって周側部に付着させるようにした場合である。すなわち、図16に示すように、蓋体52に設けられる排気口63Aを、この排気口63Aから排気管64に流れる排気が平面視において螺旋状に流れるように形成した場合である。
なお、第4実施形態において、その他の部分は第1実施形態と同じであるので、同一部分には同一符号を付して説明は省略する。
このように構成することにより、処理室53内から排気口63A側に流れる排気流体中の不純物を蓋体53の周側部52bの内面に付着させることができる(図16(c)参照)。
なお、上記排気口63Aに代えて、図17に示すように、上記排気分散リング77における周側部52bと対向する面に、螺旋溝300を形成し、この螺旋溝300により排気口63から排気管64に流れる排気が平面視において螺旋状に流れるように形成してもよい。
このように構成することにより、上記と同様に、処理室53内から排気口63側に流れる排気流体中の不純物を蓋体52の周側部52bの内面に付着させることができる。
◎その他の実施形態
上記実施形態では、この発明に係る熱処理装置を半導体ウエハのレジスト塗布・現像処理システムにおける加熱処理装置に適用した場合について説明したが、LCDガラス基板のレジスト塗布・現像処理システムにおける加熱処理装置にも適用できることは勿論である。
この発明に係る熱処理装置を適用したレジスト塗布・現像処理システムの一例を示す概略平面図である。 上記レジスト塗布・現像処理システムの概略正面図である。 上記レジスト塗布・現像処理システムの概略背面図である。 この発明に係る熱処理装置の第1実施形態の使用状態を示す概略断面図である。 上記熱処理装置の要部を示す平面図である。 図5のI−I線に沿う拡大断面図である。 図5のII−II線に沿う拡大断面図である。 図5のIII−III線に沿う拡大断面図である。 この発明における蓋体,排気管及び分散ノズルを示す分解斜視図である。 この発明における排気分散リングの要部断面斜視図である。 この発明における排気管の内面にコーティング皮膜を施した状態を示す断面斜視図である。 この発明における排気管に内装管体を嵌挿した状態を示す断面斜視図である。 複数の熱処理装置を排気ダクトに接続した状態を示す概略斜視図である。 この発明に係る熱処理装置の第2実施形態を示す要部概略平面図である。 この発明に係る熱処理装置の第3実施形態を示す要部概略平面図である。 この発明に係る熱処理装置の第4実施形態を示す要部概略平面図(a)、(a)のIV−IV線に沿う拡大断面図(b)及び(a)のV−V線に沿う拡大断面図(c)である。 この発明に係る熱処理装置の第4実施形態の別の形態を示す排気分散リングの要部断面斜視図である。
W 半導体ウエハ(被処理基板)
52 蓋体
52a 天板(上面部)
52b 周側部
53 処理室
55 加熱プレート(熱処理板)
60 ガス供給源
62 供給口
63,63A 排気口
64 排気管
64a 排気管体
64b 連結管体
65,65A,65B 排出口
66 排出管路
66A 第1の排出管路
66B 第2の排出管路
69 取付部材
69a 取付孔
70 固定ボルト(固定部材)
73 分散ノズル
73a 円形凹所
73b 放射流路
76 排気通路
77 排気分散リング
77a 上部片
77b 下部片
78a,78b 通気孔
80 コーティング皮膜
81 内装管体
82 不純物回収部
90 圧力センサ(詰まり検出手段)
91 切換弁
100 コントローラ(制御手段)
200 エジェクタ(排気装置)
300 螺旋溝

Claims (11)

  1. 処理室内で被処理基板を熱処理する熱処理装置であって、
    上記被処理基板を載置して熱処理する熱処理板と、この熱処理板を上方から覆い、上記処理室の一部を構成する蓋体と、を具備し、
    上記蓋体は、上面部と、この上面部の周端部に垂設される周側部とを具備し、上面部には、処理室内に気体を供給する供給口が設けられ、上面部の側部には、上記処理室内の気体を排気する互いに等間隔の4個の排気口が設けられ、かつ、上記各排気口に連通すると共に、各排気口と略等距離の部位に排出口を有する排気管が装着され、
    上記排気管は、上記排気口の2箇所にそれぞれシール部材を介して連通する2個の排気管体と、両排気管体を連通する連結管体とを具備し、かつ、連結管体に排出口を設け、
    上記排気管の略中心部に、取付孔を有する取付部材を突設し、この取付部材の取付孔を貫挿する固定部材を、上記蓋体の上面部に設けられた取付受け部に着脱可能に固着してなる、
    ことを特徴とする熱処理装置。
  2. 請求項記載の熱処理装置において、
    上記排気管体に対して連結管体を着脱可能に形成してなる、ことを特徴とする熱処理装置。
  3. 請求項1記載の熱処理装置において、
    上記蓋体の周側部の内方側に、周側部と共働して排気通路を構成し、かつ、複数の通気孔を有する排気分散リングを配設してなり、上記排気分散リングは、上下に対峙する上部片と下部片を有する断面略コ字状に形成され、上部片及び下部片には、互いにずれた位置に複数の通気孔が形成されると共に、上部片の通気孔に対して下部片の通気孔の開口率を高くした、ことを特徴とする熱処理装置。
  4. 請求項記載の熱処理装置において、
    上記蓋体における供給口部には、供給口を介して処理室内に供給される気体を放射方向に分流する放射流路を有する分散ノズルが更に具備されている、ことを特徴とする熱処理装置。
  5. 請求項1又は2記載の熱処理装置において、
    上記排気管の内側表面に、揮発成分の付着がしにくく、かつ、付着が剥離し易い合成樹脂製のコーティング皮膜を施してなる、ことを特徴とする熱処理装置。
  6. 請求項1又は2記載の熱処理装置において、
    上記排気管内に、揮発成分の付着がしにくく、かつ、付着が剥離し易い合成樹脂製の内装管体を嵌挿してなる、ことを特徴とする熱処理装置。
  7. 請求項1又は2記載の熱処理装置において、
    上記排気管に不純物回収部を介設してなる、ことを特徴とする熱処理装置。
  8. 請求項1,2,5,6又は7のいずれかに記載の熱処理装置において、
    上記排気管に、2個の排出口を設け、各排出口に接続する排出管路のいずれか一方に、排気流体の詰まりを検出する詰まり検出手段を設け、他方の排出管路には、上記詰まり検出手段からの信号に基づいて開閉する切換弁を介設してなる、ことを特徴とする熱処理装置。
  9. 請求項1,2,5,6,7又は8のいずれかに記載の熱処理装置において、
    上記排気管の排出口に接続する排出管路における排出口の近傍部位に排気装置を介設してなる、ことを特徴とする熱処理装置。
  10. 請求項1ないしのいずれかに記載の熱処理装置において、
    上記蓋体に設けられる排気口を、この排気口から排気管に流れる排気が平面視において螺旋状に流れるように形成してなる、ことを特徴とする熱処理装置。
  11. 請求項記載の熱処理装置において、
    上記排気分散リングにおける周側部と対向する面に、螺旋溝を形成し、この螺旋溝により排気口から排気管に流れる排気が平面視において螺旋状に流れるように形成してなる、ことを特徴とする熱処理装置。
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