JP2006093267A - 基板の現像方法及び現像処理装置 - Google Patents
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Abstract
【目的】 環境の変動や現像液の劣化等による現像不良の発生を低減することができる基板の現像方法及び現像処理装置を提供する。
【解決手段】 第1の現像工程で発生した第1の現像廃液を分析する。第1の現像廃液の分析データに基づいて、当該第1の現像廃液よりも現像条件が良好である第2の現像条件に変更する。第2の現像条件で、露光されたフォトレジストが形成されている第2の基板を現像する。
【選択図】 図1
【解決手段】 第1の現像工程で発生した第1の現像廃液を分析する。第1の現像廃液の分析データに基づいて、当該第1の現像廃液よりも現像条件が良好である第2の現像条件に変更する。第2の現像条件で、露光されたフォトレジストが形成されている第2の基板を現像する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、基板の現像方法及び現像処理装置に関する。
フォトリソグラフィ工程で既に露光されたフォトレジストが形成されている基板の現像方法は、上記の装置が有している基板の現像処理を行うための現像ユニットにて、予め指定された現像条件で現像している。
しかし、指定された現像条件で半導体基板を現像していると、現像ユニット内の環境の変動や現像液の劣化等の原因により、現像不良が発生する可能性が高くなる。
そこで、特許文献1では、光ディスクの現像において、その光ディスクが有する凹凸による回折光の強度の変化を1枚ずつ検出し、その検出結果を基にして現像が終了する時間を制御することにより、現像不良の発生を防止している。
また、現像液の劣化を分析する方法として、例えば、特許文献2がある。
しかしながら、特許文献1の方法は、主に光ディスクでは1枚毎に現像条件を変更することで現像不良を防止できるが、半導体基板やガラス基板等には、表面に光を回折する凹凸を通常は有していないので現像不良を制御することができない。また、特許文献2では、現像液を管理することが目的であり、現像不良が発生した場合でも同じ現像条件で現像されるので、一度現像不良が発生すると、現像不良が発生した現像条件と同じ条件で現像を行った基板は、ほとんど現像不良となる可能性が高く、上記の課題を解決することができない。
本発明の目的は、環境の変動や現像液の劣化等による現像不良の発生を低減することができる基板の現像方法及び現像処理装置を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明に係る方法は、同じ条件で露光されたフォトレジストが形成されている複数の基板を有する現像処理ロットの第1の基板を、前記複数の基板の現像に適用すべき第1の現像条件に基づいて現像液を供給することにより、第1の現像廃液を発生させながら現像する第1の現像処理工程と、前記第1の現像廃液を分析して現像廃液の状態を示す分析データを取得する現像廃液分析工程と、前記分析データに基づいて、前記第1の現像条件よりも現像状態が良好になるように第2の現像条件を決定する現像条件決定工程と、前記現像処理ロットの第2の基板を前記第2の現像条件で現像する第2の現像処理工程とを有する基板の現像方法であることを要旨とする。
本発明に係る基板の現像方法によれば、前記現像条件決定工程は、前記第1の現像処理工程で第1の現状条件に基づき第1の基板を現像することにより発生する前記第1の現像廃液の状態を示す、前記現像廃液分析工程で取得した分析データに基づいて、前記第1の現像条件よりも現像状態が良好である前記第2の現像条件を決定し、前記第2の現像工程は、前記第2の現像条件で前記第2の基板を現像する。これにより、基板で現像不良が発生しても、現像不良が発生した基板よりも現像状態が良好な第2の現像条件で、次の第2の基板を現像できるので、現像に適用すべき固定された第1の現像条件で、現像処理ロット内の複数の基板を現像する従来の現像方法とは異なり、現像処理ロット内で、前記第1の基板に後続する基板の現像不良を低減できる。
また、本発明に係る方法は、上記の発明に係る基板の現像方法であって、前記現像廃液分析工程は、第1の現像廃液の液色をCCDカメラで光学的に監視して光学的分析データを取得する基板の現像方法であることを要旨とする。
本発明に係る方法によれば、CCDカメラで現像廃液の液色を光学的に監視することにより、現像ユニットの環境の変動等による光学的分析データを取得する。したがって、この光学的分析データに基づいて第2の現像条件が変更されることにより、第2の現像条件は適正な現像条件にすることができる。したがって、基板の現像不良を低減できる。
また、本発明に係る方法は、上記の発明に係る基板の現像方法であって、前記現像条件決定工程は、現像状態を示す分析データの値が略一定となったときを現像処理の終点時間として、前記第2の現像条件における現像処理の時間を決定する現像時間決定工程とを有する基板の現像方法であることを要旨とする。
本発明に係る方法によれば、現像条件決定工程が有する現像時間決定工程は、現像状態を示す現像廃液の分析データの値がほぼ一定になったときを現像処理の終点時間として、第2の現像条件の現像時間を決定する。これにより、第1の現像条件よりも適正な第2の現像条件を得ることができる。したがって、基板の現像不良を低減できる。
また、本発明に係る現像処理装置は、同じ条件で露光されたフォトレジストが形成されている複数の基板を有する現像処理ロットの基板を現像する現像ユニットと、前記基板を現像したときに発生する現像廃液の状態を分析する現像廃液分析センサと、前記現像廃液分析センサの分析データを受信する分析データ受信手段と、前記分析データに基づいて現像条件を決定する現像条件決定手段とを備えたコンピュータとを有する現像処理装置であって、前記現像ユニットで前記複数の基板の現像に適用すべき第1の現像条件に基づいて現像液を供給することにより、第1の現像廃液を発生させながら現像する第1の現像処理手段と、前記現像廃液分析センサで前記第1の現像廃液を分析して現像廃液の状態を示す分析データを取得する現像廃液分析手段と、前記分析データを前記コンピュータに取得させる分析データ取得手段と、前記コンピュータにおいて、前記分析データに基づいて前記第1の現像条件よりも現像状態が良好である第2の現像条件に決定する現像条件決定手段と、前記現像ユニットで前記現像処理ロットの第2の基板を前記第2の現像条件で現像する第2の現像処理手段と、を有する基板の現像方法であることを要旨とする。
本発明に係る装置によれば、前記コンピュータにおける前記現像条件決定手段は、前記複数の基板の現像に適用すべき前記第1の現像廃液の状態を示す分析データに基づいて、前記第1の現像条件よりも現像状態が良好である前記第2の現像条件を決定する。前記第2の現像条件で前記第2の基板を現像することにより、前記複数の基板の現像に適用すべき第1の現像条件で、現像処理ロット内の複数の基板を現像する従来の現像方法とは異なり、現像処理ロット内の、第1の現像条件で現像した基板で現像不良が発生しても、現像不良が発生した基板よりも現像状態が良好な第2の現像条件で、次の第2の基板を現像できるので、現像処理ロット内での不良を低減できる。
また、本発明に係る現像処理装置は、上記の発明に係る現像処理装置であって、前記現像廃液分析センサは、現像廃液の液色を光学的に監視して光学的分析データを取得するCCDカメラである現像処理装置であることを要旨とする。
本発明に係る装置によれば、CCDカメラで現像廃液の液色を監視することにより、現像ユニットの環境の変動等による分析データの変動はほとんどない。したがって、この信頼できる分析データに基づいて現像条件が変更されることにより、現像条件は適正な現像条件にすることができる。したがって、基板の現像不良を低減できる。
また、本発明に係る現像処理装置は、上記の発明に係る現像処理装置であって、前記現像処理決定手段は、現像状態を示す分析データの値が略一定となったときを現像処理の終点時間として、前記第2の現像処理条件における現像処理の時間を決定する現像時間決定手段とを有する基板処理装置であることを要旨とする。
この方法によれば、現像条件決定手段が有する現像時間決定手段は、現像状態を示す現像廃液の分析データの値がほぼ一定になったときを現像処理の終点時間として、第2の現像条件の現像時間を決定する。これにより、第1の現像条件よりも適正な第2の現像条件を得ることができる。したがって、基板の現像不良を低減できる。
本発明に係る最良の実施形態の基板の現像処理装置について図1を参照して説明する。
図1は、本実施形態の現像処理装置の模式図を示す。
現像処理装置1は、図2のフローチャートに示すステップS10〜ステップS40を実施するための現像処理を行う現像ユニット2とコンピュータ3とを備えている。
現像ユニット2の構造について、現像液供給部、基板処理部及び現像廃液回収部の3つの部に分類して説明する。現像液供給部は、現像液タンク5、現像液供給ポンプ6、現像液調整バルブ7及び現像液供給管8を有する。現像液供給管8は、一端は現像液タンク5と接続され、他端は基板処理部の基板10のほぼ中央近傍に配置されている。現像液供給ポンプ6及び現像液調整バルブ7は、現像液供給管8と接続されている。
次に、基板処理部について説明する。基板処理部は、基板保持部11、スピンドル12、駆動部13及び基板処理チャンバ14を有している。駆動部13の上には、スピンドル12が取り付けられている。スピンドル12の上には、現像処理する半導体基板10よりも面積の大きい、ほぼ円形状の基板保持部11が機械的に接続されている。基板保持部11の上には半導体基板10が基板保持部11のほぼ中央に載置される。なお、現像液供給管8の現像液9を吐出する先端部は、半導体基板10のほぼ中央に現像液9が供給されるように基板保持部11の上に配置されている。基板処理チャンバ14は、上部の現像液供給管8の先端部から半導体基板10への現像液9の供給及び下部のスピンドル12の駆動を妨害しないように、基板保持部11を囲うように形成されている。また、基板処理チャンバ14は、現像廃液回収管18に現像廃液9aが流れていくように傾斜等がつけられている。
次に、現像廃液回収部について説明する。現像廃液回収部は、現像廃液回収管18、透明現像廃液回収管18a、現像廃液回収管用バルブ19、現像廃液回収タンク20を有している。透明現像廃液回収管18aは、基板処理チャンバ14と現像廃液回収タンク20との間の現像廃液回収管18の一部に形成されている。透明現像廃液回収管18aの側面には、現像廃液9aの液色を光学的に監視するための現像廃液分析センサとしてのCCDカメラ4が備えられている。現像廃液回収管18と現像廃液回収タンク20の間には、現像廃液回収管用バルブ19が備えられている。
次に、現像処理装置1の電気的構成を説明する。コンピュータ3は、電気配線23を介して制御部15と電気的に接続されている。制御部15は、駆動制御部16と現像液供給制御部17を有している。また、制御部15は、電気配線21を介して現像液供給ポンプ6及び現像液調整バルブ7と、電気配線24を介して駆動部13と電気的に接続されている。また、コンピュータ3は、電気配線22を介して現像廃液の状態を光学的に分析するためのCCDカメラ4と電気的に接続されている。
図2は、現像処理の流れを示すフローチャートである。
ステップS10では、現像処理装置1を用いて、第1の現像処理工程を実行する。まず、現像処理装置1には、同じ条件で露光されたフォトレジスト10aが形成されている複数の基板10を有するロットがセットされている。ここで、基板10はシリコン基板である。
ステップS10では、現像処理装置1を用いて、第1の現像処理工程を実行する。まず、現像処理装置1には、同じ条件で露光されたフォトレジスト10aが形成されている複数の基板10を有するロットがセットされている。ここで、基板10はシリコン基板である。
第1の現像処理は、第1の現像条件に基づいて、現像液タンク5から現像液9を、現像液供給ポンプ6により現像液供給管8内に送り込む。現像液9の流量及び流出量を現像液調整バルブ7を用いて制御する。流量及び流出量が調整された現像液9を、現像液供給管8の先端から、第1のシリコン基板10上に供給する。第1の現像条件に基づいて、駆動部13が回転駆動することにより、スピンドル12に回転駆動が伝達され、基板保持部11が所定の回転速度で回転する。すなわち、フォトレジスト10aを、回転しながら上部の現像液供給管8の先端から現像液9が供給されることにより基板10を現像する。
ここで、第1の現像条件は、フォトレジスト10aの膜厚及び露光条件に基づいて予め設定されている。設定されている第1の現像条件はコンピュータ3に記憶されている。また、基板保持部11上にシリコン基板10が載置されると、コンピュータ3は第1の現像条件データに基づいた指示を電気配線23を介して制御部15に伝達する。制御部15は、駆動部13等を制御する駆動制御部16と、現像液9の流量及び流出量を制御する現像液供給制御部17を有している。駆動制御部16は、電気配線24を介して駆動部13を制御し、現像液供給制御部17は電気配線21を介して現像液供給ポンプ6及び現像液調整バルブ7を制御する。このように、コンピュータ3が第1の現像条件を指示することにより、第1のシリコン基板10を第1の現像条件で現像する。
ステップS20では、現像廃液分析工程を実行する。
フォトレジスト10aを現像することにより、現像廃液9aが発生する。現像廃液9aは、基板処理チャンバ14から、あるいは直接現像廃液回収管18に流れていく。CCDカメラ4は、現像廃液9aの液色を所定の時間間隔で監視して現像廃液9aの光透過率を分析データとして取得する。取得された分析データは、電気配線22を介してコンピュータ3に伝達される。現像廃液9aは、現像廃液回収タンク20に入り、一時的に保管される。
フォトレジスト10aを現像することにより、現像廃液9aが発生する。現像廃液9aは、基板処理チャンバ14から、あるいは直接現像廃液回収管18に流れていく。CCDカメラ4は、現像廃液9aの液色を所定の時間間隔で監視して現像廃液9aの光透過率を分析データとして取得する。取得された分析データは、電気配線22を介してコンピュータ3に伝達される。現像廃液9aは、現像廃液回収タンク20に入り、一時的に保管される。
ステップS30では、現像条件決定工程を実行する。
コンピュータ3は、ステップS20で取得された分析データを解析する。その解析結果に基づいて、次の第2の現像条件が第1の現像条件より適正になるようにする。具体的な解析方法について、図3を用いて説明する。
コンピュータ3は、ステップS20で取得された分析データを解析する。その解析結果に基づいて、次の第2の現像条件が第1の現像条件より適正になるようにする。具体的な解析方法について、図3を用いて説明する。
図3は、現像時間の決定方法を説明するためのグラフである。
図3(a)は、第1の現像条件における現像時間が、最適な現像時間よりも長い場合を示している。CCDカメラ4で取得した光透過率を縦軸にとり、第1の現像条件における現像液9の現像処理時間を横軸にとっている。すなわち、分析のパラメータは光透過率である。
図3(a)は、第1の現像条件における現像時間が、最適な現像時間よりも長い場合を示している。CCDカメラ4で取得した光透過率を縦軸にとり、第1の現像条件における現像液9の現像処理時間を横軸にとっている。すなわち、分析のパラメータは光透過率である。
現像開始直後において、現像廃液9aが透明現像廃液回収管18aに到達していないので、CCDカメラ4が取得する光透過率はA(0)となる。ここで、光透過率A(0)は透明現像廃液回収管18aに現像液等が流れていない状態のときの光透過率である。その後、時間t(0)から、フォトレジスト10aが含まれた現像廃液9aが透明現像廃液回収管18aを通っていく。時間t(3)に達すると、光透過率がA(1)で一定になる。ここで、光透過率A(1)は、フォトレジスト10a等が含まれていない純粋な現像液9の光透過率である。その後、時間t(1)以降では、第1の現像による現像廃液9aがなくなることにより、光透過率はA(0)となる。
現像条件決定工程では、現像処理の終点時間を決定する。ここで、終点時間とは現像が終了した時間をいう。まず、光透過率がA(1)となって一定となる時間が所定時間以上の領域を決定する。すなわち、透過率がA(1)となって、ほぼ一定となったときであり、同図では、領域aで示されている部分が終点時間と判断する。
次に、領域aに基づいて現像時間を決定する。すなわち、領域aとなった時間t(3)から所定の時間Δtだけ加えた時間t(2)を現像時間の終点として決定する。ここで、第1の現像条件の現像時間をT(1)とすると、
T(1)=t(1)−t(0) (1)
で表すことができる。
T(1)=t(1)−t(0) (1)
で表すことができる。
一方、第2の現像条件の現像時間をT(2)とすると、
T(2)=t(2)−t(0) (2)
で表すことができる。ここで、t(0)は、現像開始から現像廃液9aが透明現像廃液回収管18aに到達するまでの時間である。したがって、t(0)は、環境が変化による変化はほとんどない。したがって、式(2)に基づいて終点を決定する。決定された現像時間のデータは、コンピュータ3内で第1の現像時間のデータと置き換えられる。これにより、コンピュータ3内で第2の現像条件が決定される。
T(2)=t(2)−t(0) (2)
で表すことができる。ここで、t(0)は、現像開始から現像廃液9aが透明現像廃液回収管18aに到達するまでの時間である。したがって、t(0)は、環境が変化による変化はほとんどない。したがって、式(2)に基づいて終点を決定する。決定された現像時間のデータは、コンピュータ3内で第1の現像時間のデータと置き換えられる。これにより、コンピュータ3内で第2の現像条件が決定される。
上記の工程を、コンピュータ3の処理部及び記憶部(図示せず)で実行することにより、環境の変動や現像液の劣化等により第1の現像条件が適正な条件から外れても、現像条件が良好な第2の現像条件を決定することができる。
次に図3(b)は、第1の現像条件における現像時間が、最適な現像時間よりも短い場合を示している。この場合、真の現像の終点まで到達せずに現像が終了してしまっているので、図3(a)のように現像の終点の領域aを見つけることができない。この場合には、予めコンピュータ3の記憶部に記憶されている標準データ、すなわち第1の現像条件のデータを基にした光透過率と現像処理時間とのグラフを比較することにより現像終点の決定及び現像時間の決定を行う。すなわち、第1の現像時間t(4)で終了し、そのときの光透過率がA(2)であった場合には、標準データを現像時間t(4)から合わせこんでいく。同図では、標準データに基づいて合わせこんだグラフを仮想線で示している。
光透過率がA(1)となってほぼ一定となった部分を仮想領域bとして、その領域bを仮想終点として決定する。次に、現像時間決定工程では、領域bに基づいて現像時間を決定する。すなわち、領域bとなった時間t(5)から所定の時間Δtだけ加えた時間t(6)を終点時間として決定する。後は、図3(a)の場合と同様にして、第2の現像時間T(2)を決定する。
これにより、図3(a)の場合と同様に、環境の変動や現像液の劣化等により第1の現像条件が適正な条件から外れても、現像条件が良好な第2の現像条件を決定することができる。
ステップS40では、第2の現像処理工程を実行する。第2の現像処理は、上記の工程によって新たに取得された第2の現像条件を用いて第2の基板としてのシリコン基板10上に形成されているフォトレジスト10aを現像する。その他の詳細な説明は、ステップS10の第1の現像処理工程と同様である。
第2の現像処理工程においても、第2の現像廃液の分析が行われる。すなわち、ステップS40からステップS20に戻る。すなわち、ステップS40の第2の現像処理をS10の第1の現像処理と置き換えることができる。現像する基板の枚数をn枚とすると、このフローチャートは、(n−1)回繰り返されることになる。
したがって、複数の基板10で構成される現像処理用ロットを現像処理装置1で処理している最中に、環境の変動あるいは現像液の劣化等により、適正な現像条件が変動しても、現像不良となる基板10の枚数を低減することができる。
なお、本実施形態を以下のようにして実施することもできる。
(1)現像廃液分析センサとしてのCCDカメラ4にフォトレジスト10aの種類毎に適正なフィルタを用いる。
(2)分析のパラメータを、光吸収率としてもよい。
(3)現像条件決定工程において、現像時間のみを決定していたが、現像時間だけに限らず、基板10の回転数、現像液の流量、現像液の流出量等の現像条件を現像廃液9aの分析データに基づいて決定してもよい。
(4)基板として、半導体基板の他に、ガラス基板、光磁気ディスク基板等のフォトレジストを用いた現像処理を行うプロセスに、本発明に係る方法及び装置を用いることができる。
1…現像処理装置、2…現像ユニット、3…コンピュータ、4…現像廃液分析センサとしてのCCDカメラ、5…現像液タンク、6…現像液供給ポンプ、7…現像液調整バルブ、8…現像液供給管、9…現像液、9a…現像廃液、10…基板としてのシリコン基板、10a…フォトレジスト、11…基板保持部、12…スピンドル、13…駆動部、14…基板処理チャンバ、15…制御部、16…駆動制御部、17…現像液供給制御部、18…現像廃液回収管、18a…透明現像廃液回収管、19…現像廃液回収管用バルブ、20…現像廃液回収タンク、21〜24…電気配線。
Claims (6)
- 同じ条件で露光されたフォトレジストが形成されている複数の基板を有する現像処理ロットの第1の基板を、前記複数の基板の現像に適用すべき第1の現像条件に基づいて現像液を供給することにより、第1の現像廃液を発生させながら現像する第1の現像処理工程と、
前記第1の現像廃液を分析して現像廃液の状態を示す分析データを取得する現像廃液分析工程と、
前記分析データに基づいて、前記第1の現像条件よりも現像状態が良好になるように第2の現像条件を決定する現像条件決定工程と、
前記現像処理ロットの第2の基板を前記第2の現像条件で現像する第2の現像処理工程とを有する基板の現像方法。 - 請求項1に記載の半導体基板の現像方法であって、
前記現像廃液分析工程は、第1の現像廃液の液色をCCDカメラで光学的に監視して光学的分析データを取得する基板の現像方法。 - 請求項1または2に記載の半導体基板の現像方法であって、
前記現像条件決定工程は、現像状態を示す分析データの値が略一定となったときを現像処理の終点時間として、前記第2の現像条件における現像処理の時間を決定する現像時間決定工程とを有する基板の現像方法。 - 同じ条件で露光されたフォトレジストが形成されている複数の基板を有する現像処理ロットの基板を現像する現像ユニットと、
前記基板を現像したときに発生する現像廃液の状態を分析する現像廃液分析センサと、
前記現像廃液分析センサの分析データを受信する分析データ受信手段と、前記分析データに基づいて現像条件を決定する現像条件決定手段とを備えたコンピュータとを有する現像処理装置であって、
前記現像ユニットで前記複数の基板の現像に適用すべき第1の現像条件に基づいて現像液を供給することにより、第1の現像廃液を発生させながら現像する第1の現像処理手段と、
前記現像廃液分析センサで前記第1の現像廃液を分析して現像廃液の状態を示す分析データを取得する現像廃液分析手段と、
前記分析データを前記コンピュータに取得させる分析データ取得手段と、
前記コンピュータにおいて、前記分析データに基づいて前記第1の現像条件よりも現像状態が良好である第2の現像条件に決定する現像条件決定手段と、
前記現像ユニットで前記現像処理ロットの第2の基板を前記第2の現像条件で現像する第2の現像処理手段と、を有する基板の現像方法。 - 請求項4に記載の現像処理装置であって、
前記現像廃液分析センサは、現像廃液の液色を光学的に監視して光学的分析データを取得するCCDカメラである現像処理装置。 - 請求項4または5に記載の現像処理装置であって、
前記現像処理決定手段は、現像状態を示す分析データの値が略一定となったときを現像処理の終点時間として、前記第2の現像処理条件における現像処理の時間を決定する現像時間決定手段とを有する現像処理装置。
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2004
- 2004-09-22 JP JP2004274628A patent/JP2006093267A/ja not_active Withdrawn
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