JPH0369111A - 熱処理方法及び熱処理装置 - Google Patents
熱処理方法及び熱処理装置Info
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- JPH0369111A JPH0369111A JP1205530A JP20553089A JPH0369111A JP H0369111 A JPH0369111 A JP H0369111A JP 1205530 A JP1205530 A JP 1205530A JP 20553089 A JP20553089 A JP 20553089A JP H0369111 A JPH0369111 A JP H0369111A
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- JP
- Japan
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- semiconductor wafer
- heat treatment
- cooling
- cooling device
- hot plate
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- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は半導体ウェハの熱処理方法に関する6[従来の
技術及び発明が解決すべき課題]半導体製造工程のホト
レジスト処理工程においては、半導体ウェハの洗浄水の
脱水のため、あるいは半導体ウェハ表面上に塗布された
レジスト液の溶剤の除去や、レジストのクロスリンキン
グ増進による耐熱性付与などのレジスト物性の安定化。
技術及び発明が解決すべき課題]半導体製造工程のホト
レジスト処理工程においては、半導体ウェハの洗浄水の
脱水のため、あるいは半導体ウェハ表面上に塗布された
レジスト液の溶剤の除去や、レジストのクロスリンキン
グ増進による耐熱性付与などのレジスト物性の安定化。
露光後のパターンの変形軽減のためなどにベーキングが
行われている。ベーキング方法としては。
行われている。ベーキング方法としては。
直接加熱ホットプレート、間接加熱ホットプレート、あ
るいはベルト搬送式オーブン、バッチ式オーブン等で加
熱処理が行われているが、コンパクト化、効率化等の点
でホットプレートが多く採用されている。ホットプレー
トを使用してのベーキングは直接加熱方式と、プロキシ
ミテイと呼ばれる間接加熱方式があり、直接加熱方式で
は熱板の上に半導体ウェハを密着載置して半導体ウェハ
の下方から加熱したり、あるいは熱板の下に設けられた
冷却装置により加熱処理で高温になっている半導体ウェ
ハを常温まで冷却する場合、半導体ウェハ全面の温度分
布は均一で効率もよいが、半導体ウェハと熱板が密着し
ているため、表面にごみが付着したり、Ak製等の熱板
においては重金属汚染の問題があった。また、プロキシ
ミティーベークにおいては熱板との間に設けた間隙によ
り汚染はされないが、温度分布の均一化を確保するため
の上記間隙の精密調節が困難であるとか、伝熱速度が遅
いため処理時間が長時間必要である等の問題もあった。
るいはベルト搬送式オーブン、バッチ式オーブン等で加
熱処理が行われているが、コンパクト化、効率化等の点
でホットプレートが多く採用されている。ホットプレー
トを使用してのベーキングは直接加熱方式と、プロキシ
ミテイと呼ばれる間接加熱方式があり、直接加熱方式で
は熱板の上に半導体ウェハを密着載置して半導体ウェハ
の下方から加熱したり、あるいは熱板の下に設けられた
冷却装置により加熱処理で高温になっている半導体ウェ
ハを常温まで冷却する場合、半導体ウェハ全面の温度分
布は均一で効率もよいが、半導体ウェハと熱板が密着し
ているため、表面にごみが付着したり、Ak製等の熱板
においては重金属汚染の問題があった。また、プロキシ
ミティーベークにおいては熱板との間に設けた間隙によ
り汚染はされないが、温度分布の均一化を確保するため
の上記間隙の精密調節が困難であるとか、伝熱速度が遅
いため処理時間が長時間必要である等の問題もあった。
特に、加熱(例えば90℃)後、室温まで冷却するのに
密着方式では約20秒かかるにの対し、プロキシミテイ
一方式では60秒以上も必要であった。
密着方式では約20秒かかるにの対し、プロキシミテイ
一方式では60秒以上も必要であった。
本発明は上記の欠点を解消するためになされたものであ
って、半導体ウェハの汚染がなく、しかも特に冷却にも
速かな対応が可能で処理時間を短縮することができる熱
処理方法を提供することを目的とする。
って、半導体ウェハの汚染がなく、しかも特に冷却にも
速かな対応が可能で処理時間を短縮することができる熱
処理方法を提供することを目的とする。
[課題を解決するための手段]
上記の目的を達成するため、本発明の熱処理方法は、加
熱装置と冷却装置とを積層して設けた半導体ウェハの熱
処理装置を前記半導体ウェハの表裏の少くとも一方に間
隙を持たせて配置し、前記加熱装置及び前記冷却装置を
制御して前記半導体ウェハを所望の温度にする。
熱装置と冷却装置とを積層して設けた半導体ウェハの熱
処理装置を前記半導体ウェハの表裏の少くとも一方に間
隙を持たせて配置し、前記加熱装置及び前記冷却装置を
制御して前記半導体ウェハを所望の温度にする。
[作用]
ホットプレートに僅かな間隙を保持して、半導体装置し
て熱処理するプロキシミテイ一方式の熱処理装置におい
て、下方の一方向のみでなく。
て熱処理するプロキシミテイ一方式の熱処理装置におい
て、下方の一方向のみでなく。
上下両方向に加熱装置及び冷却装置を積層して成る熱処
理装置を設けることにより、従来のプロキシミティー装
置における欠点であった長時間必要であった処理時間を
短縮することができる。また、冷却装置を加熱装置と積
層して設け、加熱後高温になっている半導体ウェハを常
温まで冷却する場合、所望の目的温度以下で急速に冷却
を行い、目的温度付近になった時、目的温度以下に冷却
されないよう加熱装置を動作させ、半導体ウェハを目的
温度にする。そのため、プロキシミティ装置における半
導体ウェハ裏面が汚染されないという長所を損うことな
く処理時間特に冷却時間を非常に短縮することができ、
歩留りのよい製造工程とすることができる。
理装置を設けることにより、従来のプロキシミティー装
置における欠点であった長時間必要であった処理時間を
短縮することができる。また、冷却装置を加熱装置と積
層して設け、加熱後高温になっている半導体ウェハを常
温まで冷却する場合、所望の目的温度以下で急速に冷却
を行い、目的温度付近になった時、目的温度以下に冷却
されないよう加熱装置を動作させ、半導体ウェハを目的
温度にする。そのため、プロキシミティ装置における半
導体ウェハ裏面が汚染されないという長所を損うことな
く処理時間特に冷却時間を非常に短縮することができ、
歩留りのよい製造工程とすることができる。
[実施例]
本発明の熱処理方法を半導体ウェハ製造のレジスト塗布
工程の熱処理製造に適用した一実施例を図面を参照して
説明する。
工程の熱処理製造に適用した一実施例を図面を参照して
説明する。
第1図の構成図に示すように、熱処理装置S□は半導体
ウェハWの加熱装置であるホットプレートl及び冷却装
置2からなり、ホットプレート1は円形平板状の絶縁体
で断熱材である基台3上に薄膜抵抗発熱体4及び熱容量
の極めて小さい絶縁体5を順次積層し、一体化されてい
る。薄膜抵抗発熱体4は、ニッケル、クロム、白金、タ
ングステン等の金属単体及び炭素系単体の他、ニクロム
、ステンレスSO3等の合金、ポリマーグラフトカーボ
ン等のポリマー系複合材料、ケイ化モリブデン等の複合
セラミック材料を含め導電性を有し。
ウェハWの加熱装置であるホットプレートl及び冷却装
置2からなり、ホットプレート1は円形平板状の絶縁体
で断熱材である基台3上に薄膜抵抗発熱体4及び熱容量
の極めて小さい絶縁体5を順次積層し、一体化されてい
る。薄膜抵抗発熱体4は、ニッケル、クロム、白金、タ
ングステン等の金属単体及び炭素系単体の他、ニクロム
、ステンレスSO3等の合金、ポリマーグラフトカーボ
ン等のポリマー系複合材料、ケイ化モリブデン等の複合
セラミック材料を含め導電性を有し。
通電により抵抗発熱体となり得るものならば何れも好適
に使用でき、発熱温度に応じて適切な材質を選択可能で
あって、銅等の電極を取着し、膜厚0.1〜11001
Lに形成される。これらの薄膜抵抗発熱体4上に設けら
れるM!、m体5は電気的絶縁性に優れ、熱伝導性が良
好なアルミナ、ジルコニア、炭化ケイ素等のセラミック
の他、石英、ルチル等の金属酸化物、耐熱性のよいテフ
ロン等のプラスチックス等遠赤外線を放射しやすい材質
のものならば何れも使用可能であって使用電力により好
適な膜厚に形成される。また、薄膜抵抗発熱体4の下方
に設けられる基台3は薄膜抵抗発熱体4の熱が一方的に
下方に拡散することなく効率よく半導体ウェハWを加熱
することができるように適度の断熱性と導熱性を兼ね備
えたテフロン、ポリイミド等の樹脂や、アルミナ、炭化
ケイ素等のセラミックスあるいはこれらの材料を上面に
コーティングしたアルミニウム、SO8等の金属材料等
で作られる。
に使用でき、発熱温度に応じて適切な材質を選択可能で
あって、銅等の電極を取着し、膜厚0.1〜11001
Lに形成される。これらの薄膜抵抗発熱体4上に設けら
れるM!、m体5は電気的絶縁性に優れ、熱伝導性が良
好なアルミナ、ジルコニア、炭化ケイ素等のセラミック
の他、石英、ルチル等の金属酸化物、耐熱性のよいテフ
ロン等のプラスチックス等遠赤外線を放射しやすい材質
のものならば何れも使用可能であって使用電力により好
適な膜厚に形成される。また、薄膜抵抗発熱体4の下方
に設けられる基台3は薄膜抵抗発熱体4の熱が一方的に
下方に拡散することなく効率よく半導体ウェハWを加熱
することができるように適度の断熱性と導熱性を兼ね備
えたテフロン、ポリイミド等の樹脂や、アルミナ、炭化
ケイ素等のセラミックスあるいはこれらの材料を上面に
コーティングしたアルミニウム、SO8等の金属材料等
で作られる。
これらのホットプレート1の下方に設けられる冷却装置
2は冷却媒体例えば図示しない圧縮機と蒸発器を使用し
て冷却ガスを作り、冷却ガス用の循環通路6が形成され
、垂直腿動機構7によりホットプレート1が効率よく半
導体ウェハWを加熱できるようホットプレート1に着脱
自在に上下動可能になっている。
2は冷却媒体例えば図示しない圧縮機と蒸発器を使用し
て冷却ガスを作り、冷却ガス用の循環通路6が形成され
、垂直腿動機構7によりホットプレート1が効率よく半
導体ウェハWを加熱できるようホットプレート1に着脱
自在に上下動可能になっている。
また、半導体ウェハWの温度を制御するため、絶縁体5
には温度センサ8が設けられ、温度センサ8の検知温度
により温度制御装置9が制御信号を発信し、電源装置1
0を制御してil#膜抵抗発熱体4及び冷却装置2を操
作するようになっている。
には温度センサ8が設けられ、温度センサ8の検知温度
により温度制御装置9が制御信号を発信し、電源装置1
0を制御してil#膜抵抗発熱体4及び冷却装置2を操
作するようになっている。
以上説明の熱処理装置S工と同様の熱処理装置S2が半
導体ウェハWの上面にも設けられ、熱処理装置S2は冷
却装置2をホットプレートlに着脱させる垂直駆動機構
7の他に半導体ウェハWの搬送時及び熱処理時に好適な
間隙dlを保持できるよう、垂直能動機構71により上
下動されるようになっている。
導体ウェハWの上面にも設けられ、熱処理装置S2は冷
却装置2をホットプレートlに着脱させる垂直駆動機構
7の他に半導体ウェハWの搬送時及び熱処理時に好適な
間隙dlを保持できるよう、垂直能動機構71により上
下動されるようになっている。
また、半導体ウェハWの下方に設けられる熱処理装置S
1のホットプレートlは第2図の断面図に示すように3
ケの箱状の孔11を有し、この孔11の各側壁にほぼ内
接し、上面が僅かにホットプレート1表面より突出する
ようにセラミック製等からなる球12が設けられ、ホッ
トプレート1上に半導体ウェハWを載置した時、間隙d
2を保持するようになっている。ホットプレートlには
この他にもセンダ又は前処理装置からの搬入及び後処理
装置又はレシーバへの搬出のための図示しないウオーキ
ングビームあるいは搬入出時にホットプレート1の所定
位置に載置するために半導体ウェハをホットプレート1
から上昇させるための垂直移動可能なピン等が設けられ
る。
1のホットプレートlは第2図の断面図に示すように3
ケの箱状の孔11を有し、この孔11の各側壁にほぼ内
接し、上面が僅かにホットプレート1表面より突出する
ようにセラミック製等からなる球12が設けられ、ホッ
トプレート1上に半導体ウェハWを載置した時、間隙d
2を保持するようになっている。ホットプレートlには
この他にもセンダ又は前処理装置からの搬入及び後処理
装置又はレシーバへの搬出のための図示しないウオーキ
ングビームあるいは搬入出時にホットプレート1の所定
位置に載置するために半導体ウェハをホットプレート1
から上昇させるための垂直移動可能なピン等が設けられ
る。
以上のような構成の熱処理装置を採用した本発明の熱処
理方法を説明する。第3図はレジスト塗布装置の処理ラ
インを示しており、センダ13によりカセット等に収納
された半導体ウェハWがアドヒージョンユニット14に
搬送手段により搬送される。アドヒージョンユニット1
4でレジスト膜と半導体ウェハとの密着性向上のため(
CH,)。
理方法を説明する。第3図はレジスト塗布装置の処理ラ
インを示しており、センダ13によりカセット等に収納
された半導体ウェハWがアドヒージョンユニット14に
搬送手段により搬送される。アドヒージョンユニット1
4でレジスト膜と半導体ウェハとの密着性向上のため(
CH,)。
5iNHSi(CH3)a等の蒸気を塗布、加熱(10
0℃)され、次の冷却装置15において常温に冷却され
る。その後コータ16に搬送され、レジスト膜を塗布後
、前述の熱処理装置Sに搬送される。
0℃)され、次の冷却装置15において常温に冷却され
る。その後コータ16に搬送され、レジスト膜を塗布後
、前述の熱処理装置Sに搬送される。
熱処理装置Sは半導体ウニへWが搬入される前に冷却装
置2を第1図に示す位置より、垂直開動機構7により下
降させ、ホットプレート1より離脱させた後、予め薄膜
抵抗発熱体4を所望の温度(例えば100℃)になるよ
う電源装置ft1oより電力を供給し発熱させておく、
その後、ピンをホットプレート1より突出させビームで
搬送された半導体ウェハWがホットプレート1上に間隙
d2(例えば0.1〜0 、5 am)を保持して載置
されると熱処理装置S1と同様に垂直能動機構7により
冷却装置を離脱され予め加熱(例えば100℃)された
熱処理装置S2のホットプレートが垂直移動可能71に
より半導体ウェハWとの間隙d工(例えば0.5〜5
mm)を保持して配置される。
置2を第1図に示す位置より、垂直開動機構7により下
降させ、ホットプレート1より離脱させた後、予め薄膜
抵抗発熱体4を所望の温度(例えば100℃)になるよ
う電源装置ft1oより電力を供給し発熱させておく、
その後、ピンをホットプレート1より突出させビームで
搬送された半導体ウェハWがホットプレート1上に間隙
d2(例えば0.1〜0 、5 am)を保持して載置
されると熱処理装置S1と同様に垂直能動機構7により
冷却装置を離脱され予め加熱(例えば100℃)された
熱処理装置S2のホットプレートが垂直移動可能71に
より半導体ウェハWとの間隙d工(例えば0.5〜5
mm)を保持して配置される。
半導体ウェハWは、約40秒間加熱処理されると熱処理
装置S、及びS2の冷却装置2が常温23℃まで冷却す
るためにそれぞれホットプレート1に装着される。この
時、冷却装置の冷却媒体の通路6に−20〜−40℃の
フレオン等を循環させることにより第4図に示すよう現
行の15〜20℃の冷却水を循環させた場合の半導体ウ
ェハWの冷却に要する時間(破線で示す)より実線で示
すようにはるかに短時間で冷却され、T工秒後に温度セ
ンサ8により常温近傍になった事が検知されると、温度
制御装置9により、自動的に電源装置9を開動して薄膜
抵抗発熱体4をONL、て冷却装置2と薄膜抵抗発熱体
4を同時に併用して常温以下の温度への過冷却を防止す
る。このように急速な冷却をされ、処理が終了すると熱
処理装置S2は垂直開動機構71により上方に上げられ
、半導体ウェハWは図示しないピン等でホットプレート
1の上方に支持されてウオーキングビーム等でレシーバ
17に搬送され、カセット等に収納される。
装置S、及びS2の冷却装置2が常温23℃まで冷却す
るためにそれぞれホットプレート1に装着される。この
時、冷却装置の冷却媒体の通路6に−20〜−40℃の
フレオン等を循環させることにより第4図に示すよう現
行の15〜20℃の冷却水を循環させた場合の半導体ウ
ェハWの冷却に要する時間(破線で示す)より実線で示
すようにはるかに短時間で冷却され、T工秒後に温度セ
ンサ8により常温近傍になった事が検知されると、温度
制御装置9により、自動的に電源装置9を開動して薄膜
抵抗発熱体4をONL、て冷却装置2と薄膜抵抗発熱体
4を同時に併用して常温以下の温度への過冷却を防止す
る。このように急速な冷却をされ、処理が終了すると熱
処理装置S2は垂直開動機構71により上方に上げられ
、半導体ウェハWは図示しないピン等でホットプレート
1の上方に支持されてウオーキングビーム等でレシーバ
17に搬送され、カセット等に収納される。
上記説明は100℃に加熱後常温に冷却する方法を説明
したが例えば−20℃から30℃制御可能な冷却装置と
、30℃から250℃の温度制御範囲を有する加熱装置
を用いれば一20℃から250℃までの温度範囲に亘っ
て制御可能となり広範囲の所望温度が制御できる。
したが例えば−20℃から30℃制御可能な冷却装置と
、30℃から250℃の温度制御範囲を有する加熱装置
を用いれば一20℃から250℃までの温度範囲に亘っ
て制御可能となり広範囲の所望温度が制御できる。
尚、本発明における冷却装置として一般に産業機械に広
く使用されている冷凍サイクル(例えばコンプレッサ、
蒸発器、凝縮器から成る)を採用してもよい、この場合
高い信頼性と安全性とを確保することが可能となる。
く使用されている冷凍サイクル(例えばコンプレッサ、
蒸発器、凝縮器から成る)を採用してもよい、この場合
高い信頼性と安全性とを確保することが可能となる。
以上の説明は本発明の熱処理方法の一実施例であって、
本発明はこれに限定されるものではない。
本発明はこれに限定されるものではない。
即ち、加熱装置と冷却装置を同時に併用可能であって各
々随時動作することができるものであって、上方及び下
方の装置の冷却及び加熱装置を各々組合わせて使用する
ことができる。また、設置される熱処理装置は上下2方
向とは限定されず、多数使用することもできるし、又、
加熱装置と冷却装置もこれに限定するものでなく、公知
のものも使用可能である。
々随時動作することができるものであって、上方及び下
方の装置の冷却及び加熱装置を各々組合わせて使用する
ことができる。また、設置される熱処理装置は上下2方
向とは限定されず、多数使用することもできるし、又、
加熱装置と冷却装置もこれに限定するものでなく、公知
のものも使用可能である。
[発明の効果]
以上の説明からも明らかなように1本発明の熱処理方法
によれば、半導体ウェハの裏面の汚染及び重金属汚染が
なく、クリーンな処理が行え、しかも上下両方向にそれ
ぞれ冷却装置を加熱装置に着脱自在に設けるため加熱時
も効率よく加熱でき。
によれば、半導体ウェハの裏面の汚染及び重金属汚染が
なく、クリーンな処理が行え、しかも上下両方向にそれ
ぞれ冷却装置を加熱装置に着脱自在に設けるため加熱時
も効率よく加熱でき。
冷却時も急冷して加熱装置を併用して目的温度にするた
め処理時間を非常に短縮することができる。
め処理時間を非常に短縮することができる。
第1図は本発明の熱処理方法を適用した一実施例の熱処
理装置の構成図、第2図は第1図に示す一実施例の要部
を示す断面図、第3図は第1図に示す一実施例を用いた
熱処理工程を示す図、第4図は一実施例を説明する図で
ある。 Sl、S2・・・・・・熱処理装置 W・・・・・・・・・・・・半導体ウニハト・・・・・
・・・・・・ホットプレート(熱処理装置)2・・・・
・・・・・・・・冷却装置 d工、d2・・・・・・間隙
理装置の構成図、第2図は第1図に示す一実施例の要部
を示す断面図、第3図は第1図に示す一実施例を用いた
熱処理工程を示す図、第4図は一実施例を説明する図で
ある。 Sl、S2・・・・・・熱処理装置 W・・・・・・・・・・・・半導体ウニハト・・・・・
・・・・・・ホットプレート(熱処理装置)2・・・・
・・・・・・・・冷却装置 d工、d2・・・・・・間隙
Claims (1)
- 加熱装置と冷却装置とを積層して設けた半導体ウェハの
熱処理装置を前記半導体ウェハの表裏の少くとも一方に
間隙を持たせて配置し、前記加熱装置及び前記冷却装置
を制御して前記半導体ウェハを所望の温度にすることを
特徴とする熱処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1205530A JP2901653B2 (ja) | 1989-08-08 | 1989-08-08 | 熱処理方法及び熱処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1205530A JP2901653B2 (ja) | 1989-08-08 | 1989-08-08 | 熱処理方法及び熱処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0369111A true JPH0369111A (ja) | 1991-03-25 |
| JP2901653B2 JP2901653B2 (ja) | 1999-06-07 |
Family
ID=16508414
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1205530A Expired - Fee Related JP2901653B2 (ja) | 1989-08-08 | 1989-08-08 | 熱処理方法及び熱処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2901653B2 (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US5859408A (en) * | 1994-06-28 | 1999-01-12 | Btg International Limited | Apparatus for uniformly heating a substrate |
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-
1989
- 1989-08-08 JP JP1205530A patent/JP2901653B2/ja not_active Expired - Fee Related
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