JP2009124061A - 基板処理装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ノズルから吐出された溶剤蒸気を回収してノズル外への漏洩を抑制し、装置の簡易化を図れるようにし、かつ、処理効率の向上を図れるようにすること。
【解決手段】レジストパターンが形成され、露光,現像処理されたウエハWを保持する保持台52と、レジストパターンを膨潤させる溶剤蒸気をウエハの表面に吐出するノズル53とを相対的に平行移動して処理する基板処理装置において、ノズルは、溶剤蒸気の供給口67及び吐出孔61を設けるノズルヘッド60と、ノズルヘッドを挟んで対向する位置に設けられ、少なくとも吐出孔から吐出された溶剤蒸気を吸引可能な開口63及び連通路64を有する漏洩防止部62と、を具備し、ノズルヘッドの供給口に、切換弁V1を介して溶剤蒸気供給源70とN2ガス供給源80を切換可能に接続し、漏洩防止部の開口に、切換弁V2,V3を介して排気ポンプ90と溶剤蒸気遮断用のN2ガス供給源を切換可能に接続する。
【選択図】 図4

Description

この発明は、例えば半導体ウエハ等の基板のレジスト膜の表面荒れを改善する基板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のプロセスにおけるフォトリソグラフィー工程では、例えば半導体ウエハ(以下にウエハという)の下地膜上にレジスト液を塗布し、レジスト膜を形成するレジスト塗布処理、ウエハ表面に所定の回路パターンが露光される露光処理、露光後のウエハを現像液により現像する現像処理、及びウエハの下地膜などを食刻するエッチング処理等が行われている。
ところで、上述の現像処理が施された後のレジストパターンの表面には、露光処理時にウエハの表面に照射される光の波動的性質{例えば、KrFの波長は248nm,ArFの波長は193nm}によってレジストパターンの側壁面の水平及び鉛直方向に複数の筋が現れて、レジストパターンの表面に凹凸{LWR(Line Width Roughness),LER(Line Edge Roughness)}が現れる。このように、レジストパターンの表面に凹凸ができて表面が荒くなると、そのレジストパターンをマスクとして下地膜をエッチング処理したときに、下地膜にはレジストパターンの筋に対応した筋などの凹凸が現れ、精密な回路パターンが形成されず、所望の品質の半導体デバイスが製造されなくなる。
そこで、出願人は、上述した凹凸{LWR(Line Width Roughness),LER(Line Edge Roughness)}を改善する手法として、レジストの溶剤蒸気を使用し、レジストパターンの最表面を溶解させて平滑化する手法(スムージング処理)を既に提案している(例えば、特許文献1参照)。
このスムージング処理によれば、レジストパターンが形成され、露光処理され現像処理された基板の表面に対してノズルから溶剤蒸気を吐出することにより、レジストパターンを膨潤させ、レジストパターンの表面の凹凸を均し平滑化(スムージング)することができる。
ところで、このスムージング処理においては、溶剤蒸気雰囲気の装置内への拡散を防止するために、スムージング処理装置(モジュール)の密閉及びモジュール内の排気や防爆などの安全対策を考慮する必要がある。そのため、装置内に排気カップを配置して溶剤蒸気雰囲気の装置内への拡散を防止している。
特開2005−19969号公報(特許請求の範囲、図4,図5)
しかしながら、装置内に配置される排気カップのみでは、ノズルから吐出された溶剤蒸気を確実に回収することは難しく、装置内に溶剤蒸気が漏洩する懸念がある。また、装置内の溶剤蒸気の外部への拡散を防止するためにはモジュールの密閉を十分にしなければならない。
また、ノズル内に溶剤蒸気が残留すると、次の処理に支障をきたす虞があるため、処理に供された溶剤蒸気を速やかに回収する必要がある。
この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、ノズルから吐出された溶剤蒸気をノズル自体で回収してノズル外への漏洩を抑制し、排気カップの排気機構やモジュールの密閉などの簡易化を図れるようにし、かつ、使用に供された溶剤蒸気を速やかに回収して、処理効率の向上を図れるようにした基板処理装置を提供することを課題とする。
上記課題を解決するために、この発明の基板処理装置は、表面にレジストパターンが形成され、露光処理され現像処理された基板の表面を上面にして保持する基板保持台と、上記レジストパターンを膨潤させる溶剤蒸気を上記基板の表面に向けて吐出するノズルと、上記基板保持台とノズルを相対的に平行移動する移動機構とを具備する基板処理装置において、 上記ノズルは、溶剤蒸気の供給口及び該供給口に連通し下方に開口する吐出孔を設けるノズルヘッドと、上記ノズルヘッドを挟んで対向する位置に設けられ、少なくとも上記吐出孔から吐出された溶剤蒸気を吸引可能な開口及び該開口に連通する連通路を有する漏洩防止部と、を具備し、 上記ノズルヘッドの供給口に、切換弁を介して溶剤蒸気供給源と不活性ガス供給源を切換可能に接続し、 上記漏洩防止部の開口に、切換弁を介して排気機構と溶剤蒸気遮断用の気体供給源を切換可能に接続してなる、ことを特徴とする(請求項1)。この場合、上記溶剤蒸気遮断用の気体としては、例えば窒素(N2)ガス等の不活性ガスや清浄化された空気等を使用することができる。
このように構成することにより、処理時には、ノズルの吐出孔から吐出された溶剤蒸気を漏洩防止部の開口及び連通路を介して回収することができる。この際、開口及び連通路を溶剤蒸気遮断用の気体供給源側に接続することで、開口から基板に向かって溶剤蒸気遮断用の気体を吐出することができ、溶剤蒸気のノズル外部への漏洩を遮断することができる。また、処理後に吐出孔を不活性ガス供給源に接続することで、ノズルの吐出孔に不活性ガスを供給し、吐出孔から吐出された不活性ガスを漏洩防止部の開口及び連通路を介して回収することができる。
この発明において、上記漏液防止部の下部を、上記ノズルヘッドの吐出孔より下方に延在させると共に、ノズルヘッドの下端面に連なる面を凹状曲面に形成し、かつ、内側面に開口を設ける方が好ましい(請求項2)。
このように構成することにより、ノズルと基板との間に溶剤蒸気雰囲気を形成することができると共に、溶剤蒸気のノズル外部への漏洩を更に確実に抑制することができる。また、ノズルヘッドの下端面に連なる面を凹状曲面に形成することで、ノズルと基板との間の溶剤蒸気の淀みを防止することができる。
また、上記ノズルヘッドにおける吐出孔の両側に結露防止用のヒータを配設する方が好ましい(請求項3)。この場合、ヒータとしては、例えば電熱ヒータや温調水を熱媒体とした温調ヒータ等を用いることができる。
このように構成することにより、溶剤蒸気によりノズルの吐出孔部に生じる結露を防止することができる。
また、上記漏洩防止部を、上記ノズルヘッドに対して相対的に鉛直方向に移動調整可能に形成するようにしてもよい(請求項4)。
このように構成することにより、ノズルの吐出孔及び基板表面と漏洩防止部の下端との距離や間隔を調整することができる。
また、上記漏洩防止部に設けられる開口を、上記ノズルの移動方向に複数個設け、少なくともノズルの移動方向の前方側の開口を溶剤蒸気遮断用の気体供給源に接続し、その他の開口を排気機構に接続するようにしてもよい(請求項5)。
このように構成することにより、処理時にはノズルの移動方向の前方側の開口から溶剤蒸気遮断用の気体を吐出してエアーカーテン状の遮断幕を形成し、吐出孔から吐出される溶剤蒸気のノズル前方側への漏洩を防止することができる。
また、上記漏洩防止部を、上記ノズルヘッドとの間に開口及び連通路を残してノズルヘッドを覆うカバー体にて形成し、上記カバー体の天板部にノズルヘッドの供給口に連通する連通孔を形成してもよい(請求項6)。この場合、上記カバー体と上記ノズルヘッドとを相対的に鉛直方向及び水平方向に移動調整可能に形成し、上記カバー体の天板部に設けられた連通孔と上記ノズルヘッドの供給口とを伸縮及び屈曲自在な連通管路を介して接続してもよい(請求項7)。
このように構成することにより、ノズルヘッドにカバー体を被覆して開口及び連通路を容易に形成することができる。この場合、カバー体とノズルヘッドとを相対的に鉛直方向及び水平方向に移動調整可能に形成し、カバー体の天板部に設けられた連通孔とノズルヘッドの供給口とを伸縮及び屈曲自在な連通管路を介して接続することで、開口及び連通路の幅を調整することができると共に、ノズルの吐出孔及び基板表面と漏洩防止部の下端との距離や間隔を調整することができる(請求項7)。
また、上記吐出孔を、上記ノズルの移動方向の前方側に偏倚して設けるようにしてもよい(請求項8)。
このように構成することにより、ノズルと基板とが相対移動しながら溶剤蒸気をノズルの移動方向の前方に向けて吐出することで、基板表面に均等に溶剤蒸気を接触させることができる。
加えて、上記移動機構、上記ノズルヘッドに設けられた供給口に対する溶剤蒸気と不活性ガスの供給を切り換える切換弁、上記漏液防止部に設けられた開口に対する排気と溶剤蒸気遮断用の気体の供給を切り換える切換弁及び排気機構の駆動を制御する制御手段を更に具備する方が好ましい(請求項9)。
このように構成することにより、処理時における吐出孔から吐出された溶剤蒸気を開口及び連通路を介して回収する動作、開口から基板に向かって溶剤蒸気遮断用の気体の吐出する動作、及び処理後の吐出孔から不活性ガスを供給し、不活性ガスを開口及び連通路を介して回収する動作を自動的に行うことができる。
以上に説明したように、この発明の基板処理装置は、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、処理時には、処理に供された溶剤蒸気を回収することができると共に、溶剤蒸気のノズル外部への漏洩を遮断することができる。また、処理後には、ノズルの吐出孔に不活性ガスを供給し、漏洩防止部の開口及び連通路を介して回収することができるので、処理後にノズルに残留する溶剤蒸気を不活性ガスで置換して以後の処理迄の時間を短縮することができる。したがって、ノズルから吐出された溶剤蒸気をノズル自体で回収してノズル外への漏洩を抑制するので、排気カップの排気機構やモジュールの密閉などの簡易化を図ることができ、装置の小型化が図れる。また、使用に供された溶剤蒸気を速やかに回収できるので、処理効率の向上を図ることができる。
(2)請求項2記載の発明によれば、ノズルと基板との間に溶剤蒸気雰囲気を形成することができると共に、溶剤蒸気のノズル外部への漏洩を更に確実に抑制することができるので、上記(1)に加えて、更に溶剤蒸気のノズル外への漏洩を防止することができる。また、ノズルヘッドの下端面に連なる面を凹状曲面に形成することで、ノズルと基板との間の溶剤蒸気の淀みを防止することができるので、残留する溶剤蒸気の回収を確実にすることができる。
(3)請求項3記載の発明によれば、溶剤蒸気によりノズルの吐出孔部に生じる結露を防止することができるので、上記(1),(2)に加えて、更に結露による処理精度の低下を防止することができる。特に、高い濃度の有機溶剤蒸気を使用した際に生じ易い結露を防止することができるので、好適である。
(4)請求項4記載の発明によれば、ノズルの吐出孔及び基板表面と漏洩防止部の下端との距離や間隔を調整することができるので、溶剤蒸気の供給や供給圧,供給部の気流を調節することができる。
(5)請求項5記載の発明によれば、吐出孔から吐出される溶剤蒸気のノズル前方側への漏洩を防止することができるので、上記(1)〜(4)に加えて、更に溶剤蒸気の漏洩防止を確実にすることができる。
(6)請求項6記載の発明によれば、ノズルヘッドにカバー体を被覆して開口及び連通路を容易に形成することができる。この場合、カバー体とノズルヘッドとを相対的に鉛直方向及び水平方向に移動調整可能に形成し、カバー体の天板部に設けられた連通孔とノズルヘッドの供給口とを伸縮及び屈曲自在な連通管路を介して接続することで、開口及び連通路の幅を調整することができると共に、ノズルの吐出孔及び基板表面と漏洩防止部の下端との距離や間隔を調整することができるので、溶剤蒸気の供給圧,供給から排気への流れを調節することができる(請求項7)。
(7)請求項8記載の発明によれば、ノズルと基板とが相対移動しながら溶剤蒸気をノズルの移動方向の前方に向けて吐出することで、基板表面に均等に溶剤蒸気を接触させることができるので、上記(1)〜(6)に加えて、更に処理精度の向上が図れる。
(8)請求項9記載の発明によれば、処理時における吐出孔から吐出された溶剤蒸気を開口及び連通路を介して回収する動作、開口から基板に向かって溶剤蒸気遮断用の気体の吐出する動作、及び処理後の吐出孔から不活性ガスを供給し、不活性ガスを開口及び連通路を介して回収する動作を自動的に行うことができるので、上記(1)〜(7)に加えて、更に処理効率の向上が図れる。
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、この発明に係る基板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40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には、この発明に係る基板処理装置としてのスムージング処理装置50(以下にスムージング装置50という)と、現像ユニット(DEV)とが垂直方向の下から順に2段に重ねられている。なお、レジスト塗布ユニット(COT)とスムージング装置50を下段側に配置した理由は、レジスト液の排液や、レジストの溶剤の排気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),スムージング装置50を上段に配置することも可能である。
第3の組G3では、図3に示すように、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。
また、第4の組G4では、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、クリーンルーム内に設置されるが、更にシステム内でも、天井部に例えばヘパ(HEPA)フィルタ6を配設した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。
次に、スムージング装置50について、図4ないし図14を参照して詳細に説明する。
<第1実施形態>
図4は、この発明に係る基板処理装置であるスムージング装置50の第1実施形態を示す概略縦断面図、図5は、スムージング装置50の概略横断面図である。
上記スムージング装置50は、筐体51内に、上記主ウエハ搬送機構21から受け取った現像処理後のウエハWを、該ウエハの表面を上面にして吸着保持する基板保持台52(以下に保持台52という)と、ウエハW表面に形成されたレジストパターンを膨潤させる溶剤蒸気をウエハWの表面に向けて吐出する溶剤蒸気吐出ノズル53(以下にノズル53という)と、ノズル53を保持台52の一端側から他端側に水平移動する移動機構54と、を配設してなる。
この場合、保持台52は、ウエハWを保持する面が凹状に形成され、この凹状部52a内に支持ピン52bによって支持された状態で吸着保持されるウエハWの表面と保持台52の周辺上面とが略同一平面上になるように形成されている。なお、支持ピン52bは昇降機構52cによって保持台52の上面に昇降可能に形成されており、筐体51の側壁51aに形成された搬入出口51bを介して筐体51内に侵入する主ウエハ搬送機構21に対してウエハWの受け渡しが行えるようになっている。なお、搬入出口51bにはシャッタ51cが開閉機構(図示せず)によって開閉可能に配設されている。
また、保持台52の対向する両端部には、ノズル53の助走面55が延在して設けられている。このように助走面55を設けることにより、ノズル53を保持台52に設けられた助走面55に位置させてから溶剤蒸気を吐出し、安定させた状態でウエハ表面に溶剤蒸気を吐出することができる。また、ウエハ表面に溶剤蒸気を吐出した後、ノズル53を助走面55上に位置させてから溶剤蒸気の吐出を停止し、保持台52の周囲への溶剤蒸気の飛散を抑制することができる。
上記ノズル53は、図6に示すように、ウエハWの直径よりも長い例えばスリット状の吐出孔61を有する矩形状のノズルヘッド60と、ノズルヘッド60を挟んで対向する位置に設けられ、少なくとも吐出孔61から吐出された溶剤蒸気を吸引可能な開口63及び該開口63に連通する連通路64を有する一対の漏洩防止部62と、を具備している。なお、開口63は、吐出孔61よりやや長いスリット状に形成されている。
上記ノズルヘッド60は、下端面の中央に断面略逆截頭円錐状の供給部65が突設されており、この供給部65の中央部に例えばスリット状の吐出孔61が設けられている。また、ノズルヘッド60には、連通路66aを介して吐出孔61に連通する溶剤蒸気溜め空間部66が形成され、この溶剤蒸気溜め空間部66の上部には、ノズルヘッド60の上端面に開口する供給口67が連通されている。この供給口67に、第1の切換弁V1を介設した供給管路71を介して溶剤蒸気供給源70と不活性ガス供給源例えば窒素(N2)ガス供給源80が切換可能に接続されている。したがって、第1の切換弁V1を切り換えて、供給口67と溶剤蒸気供給源70とを連通することにより、溶剤蒸気供給源70から供給された溶剤蒸気を吐出孔61から吐出することができる。また、第1の切換弁V1を切り換えて、供給口67とN2ガス供給源80とを連通することにより、N2ガス供給源80から供給されるN2ガスを吐出孔61から吐出することができる。
また、ノズルヘッド60には、吐出孔61の両側に結露防止用のヒータ68が配設されている。この場合、ヒータ68は、図示しない電源によって加熱される電熱ヒータによって形成されており、溶剤蒸気やN2ガスによって吐出孔61の近傍部位が結露するのを防止するように構成されている。なお、ヒータ68は必ずしも電熱ヒータである必要はなく、例えば所定温度に温調された温調水等の熱媒体をノズルヘッド60に設けられた流路内に流す温調ヒータであってもよい。
一方、漏洩防止部62は、ノズルヘッド60の下端面60a及び供給部65より下方に突出しており、両漏洩防止部62とノズルヘッド60の下端面60a及び供給部65とで溶剤蒸気を一時溜める空間69が形成されている。また、漏洩防止部62におけるノズルヘッド60の下端面60aと隣接する内側面には、ノズルヘッド60の下端面60aに連なる凹状曲面62aが形成されている。この凹状曲面62aにより、空間69内の溶剤蒸気が淀んで滞留するのを防止することができるようになっている。
上記開口63は、漏洩防止部62の対向する内側面に設けられており、この開口63に連通するバッファ室63aを介して漏洩防止部62の上端面に開口する複数例えば4個の連通路64に連通されている。この場合、開口63には、連通路64を介して第2,第3の切換弁V2,V3を介設した吸気兼供給管路63bを介して排気機構例えば排気ポンプ90と溶剤蒸気遮断用の気体例えばN2ガス供給源80とが切換可能に接続されている。
したがって、第2,第3の切換弁V2,V3を切り換えて、連通路64すなわち開口63と排気ポンプ90とを連通することにより、吐出孔61から吐出された溶剤蒸気又はN2ガスを開口63を介して排気(回収)することができる。また、第2,第3の切換弁V2,V3を切り換えて、連通路64すなわち開口63とN2ガス供給源80とを連通することにより、N2ガス供給源80から供給されるN2ガスを開口63から吐出することができる。
溶剤蒸気供給源70は、例えば供給管路71と接続し液体溶剤が貯留された貯留タンク72と、不活性の窒素(N2)ガスの供給源73に接続し貯留タンク72内にN2ガスを供給するN2ガス供給管路74を備えている。なお、N2ガス供給源73をN2ガス供給源80に代えてもよい。N2ガス供給管路74から貯留タンク72の液体溶剤内にN2ガスを供給することによって、貯留タンク72内で気化している溶剤蒸気が供給管路71内に圧送され、溶剤蒸気が供給管路71を通ってノズル53に供給される。溶剤としては、例えばアセトン,プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA),Nメチル2ピロリジノン(NMP)を用いることができる。
また、供給管路71には、溶剤蒸気の流量を検出する流量センサ75と、流量を調節する調整弁76が設けられている。流量センサ75で検出された検出結果は、流量制御部77に出力され、流量制御部77は、検出結果に基づいて調整弁76の開閉度を調整してノズル53から吐出される溶剤蒸気の流量を所定の流量に設定できる。
なお、筐体51の下部側方には排気口51dが形成されている。この排気口51dは、排気管51eを介して上記排気ポンプ90に接続されている。
また、上記ノズル53の移動機構54は、保持台52と平行に配設されるガイドレール56に沿って移動可能に装着されており、保持台52に対して平行移動可能に形成されている。なお、移動機構54は、制御手段であるコントローラ100と電気的に接続されており、コントローラ100からの制御信号に基づいて駆動するようになっている。
また、コントローラ100は、上記第1,第2,第3の切換弁V1,V2,V3と電気的に接続されており、コントローラ100からの制御信号に基づいて第1,第2,第3の切換弁V1,V2,V3を切り換えることにより、吐出孔61においては溶剤蒸気又はN2ガスを選択的に吐出することができ、また、開口63においては、溶剤蒸気又はN2ガスの吸引(排気,回収)、あるいはN2ガスの吐出を選択的に行うことができるようになっている。
すなわち、処理時には、図7(a)に示すように、移動機構54の駆動によってノズル53が、ウエハWを保持する保持台52の一端側(図の左側)から他端側(図の右側)に向かって移動する。この際、第1の切換弁V1を切り換えて、供給口67と溶剤蒸気供給源70とを連通して、溶剤蒸気供給源70から供給された溶剤蒸気を吐出孔61から吐出する。また、ノズル53の移動方向の前方側の漏洩防止部62の開口63に連通する吸気兼供給管路63bに介設された第2の切換弁V2を切り換えて、N2ガス供給源80から供給されるN2ガスを開口63から吐出する一方、ノズル53の移動方向の後方側の漏洩防止部62の開口63に連通する吸気兼供給管路63bに介設された第3の切換弁V3を切り換えて、開口63と排気ポンプ90とを連通することにより、吐出孔61から吐出された溶剤蒸気を開口63を介して排気(回収)する。
また、処理後には、図7(b)に示すように、移動機構54の駆動を停止してノズル53を保持台52の助走面55の上方に位置する。この際、第1の切換弁V1を切り換えて、供給口67とN2ガス供給源80とを連通して、N2ガス供給源80から供給されたN2ガスを吐出孔61から吐出して吐出孔61に残留する溶剤蒸気をN2ガスで置換する。また、第2の切換弁V2及び第3の切換弁V3を切り換えて、両漏洩防止部62の開口63と排気ポンプ90とを連通することにより、吐出孔61から吐出されたN2ガスを開口63を介して排気(回収)する。
<第2実施形態>
図8は、この発明の第2実施形態のスムージング装置50のノズル53Aを示す概略断面図である。
第2実施形態は、この発明におけるノズル53Aを構成する漏洩防止部62を、ノズルヘッド60に対して相対的に鉛直方向に移動調整可能に形成した場合である。この場合、両漏洩防止部62はノズルヘッド60を挟持した状態で保持具57によって保持され、かつ、ノズルヘッド60の側面60b及び保持具57の保持面57aに対して摺動可能に保持されている。
このように構成することにより、ノズル53の吐出孔61及びウエハ表面と漏洩防止部62の下端との距離や間隔を調整することができるので、溶剤蒸気の供給や供給圧,供給部の気流を調節することができる。
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。
<第3実施形態>
図9は、この発明の第3実施形態のスムージング装置50のノズル53Bを示す概略断面図である。
第3実施形態は、この発明におけるノズル53Bの各漏洩防止部62に設けられる開口を、ノズル53Bの移動方向に複数個例えば2個設け、少なくともノズル53Bの移動方向の前方側(図9における左右両側)の開口63Aを、第4の切換弁4を介設する吸気兼供給管路63bを介して溶剤蒸気遮断用の気体例えばN2ガス供給源80及び排気ポンプ(図示せず)に接続し、その他(図9における左右内側)の開口63Bを排気ポンプ(図示せず)に接続するようにした場合である。なお、この場合、外側の開口63Aを漏洩防止部62の下端面に設ける方が好ましい。これにより、開口63Aから吐出されるN2ガスがウエハWに対して鉛直状に吐出(噴射)されてエアーカーテン状の遮断幕を形成し、吐出孔61から吐出された溶剤蒸気のノズル53B外部への漏洩を確実に防止することができる。
上記のように構成される第3実施形態によれば、処理時には、図10(a)に示すように、ノズル53Bの移動方向の前方側(図9,図10における左右両側)の開口63Aから溶剤蒸気遮断用のN2ガスを吐出してエアーカーテン状の遮断幕を形成し、吐出孔61から吐出される溶剤蒸気のノズル前方側への漏洩を防止することができる。また、処理後には、図10(b)に示すように、吐出孔61からN2ガスを吐出する一方、開口63A,63Bを排気ポンプに接続して、吐出孔61から吐出されたN2ガスを排気(回収)することができる。
なお、第3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。
<第4実施形態>
図11は、この発明の第4実施形態のスムージング装置50のノズル53Cを示す概略断面図である。
第4実施形態は、この発明におけるノズル53Cの漏洩防止部62を、ノズルヘッド60との間に開口63C及び連通路64Cを残してノズルヘッド60を覆う断面略逆U字状のカバー体62Cにて形成した場合である。この場合、カバー体62Cの両脚部62bとノズルヘッド60の側面60bとの間に開口63C及び連通路64Cが形成される。また、カバー体62Cの天板部62cには、ノズルヘッド60の供給口67に連通する連通孔62dが形成されており、カバー体62Cは、連通孔62eを有するスペーサ62fを介してノズルヘッド60の上端部に、図示しない固定部材によって載置固定されている。
このように構成される第4実施形態のノズル53Cによれば、ノズルヘッド60にカバー体62Cを被覆して開口63C及び連通路64Cを容易に形成することができる。
なお、図12に示すように、カバー体62Cとノズルヘッド60とを相対的に鉛直方向及び水平方向に移動調整可能に形成し、カバー体62Cの天板部62cに設けられた連通孔62dとノズルヘッド60の供給口67とを伸縮及び屈曲自在な可撓性を有する連通管路62gを介して接続してもよい。この場合、例えばノズルヘッド60の上端面に立設された取付ボルト62hをカバー体62Cの天板部62cに設けられた長孔62iに遊挿し、その突出部にナット62jを螺合する構造とすることにより、カバー体62Cをノズルヘッド60に対して相対的に鉛直方向及び水平方向に移動調整した状態で固定することができる。なお、ノズルヘッド60とカバー体62Cの天板部62cとの間には、連通路62Cと取付ボルト62の取付部との流通を遮断する例えばポリテトラフルオロエチレン(PTFE)製の蛇腹状筒体62kが取り付けられている。
上記のように構成することにより、開口63C及び連通路64Cの幅を調整することができると共に、ノズル53Cの吐出孔61及びウエハ表面とカバー体62Cの両脚部62bの下端との距離や間隔を調整することができる。これにより、溶剤蒸気の供給圧,供給から排気への流れを調節することができる。
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。
<第5実施形態>
図13は、この発明の第5実施形態のスムージング装置50のノズル53Dを示す概略断面図である。
第5実施形態は、この発明におけるノズル53Dの吐出孔61を、ノズル53Dの移動方向の前方側に偏倚して設けた場合である。すなわち、ノズル53Dを構成するノズルヘッド60Dの下端面60aに突設される供給部65を、ノズル53Dの移動方向の前方側に偏倚して設けた場合である。
このように構成することにより、ノズル53DとウエハWとが相対移動しながら溶剤蒸気をノズル53Dの移動方向の前方に向けて吐出するので、ウエハ表面に均等に溶剤蒸気を接触させることができる。
なお、上記説明では、第1実施形態のノズル53のノズルヘッド60を上記ノズルヘッド60Dに代えた場合について説明したが、第2実施形態ないし第4実施形態のノズルヘッド60を同様に上記ノズルヘッド60Dに代えてもよい。
なお、第5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。
<その他の実施形態>
上記実施形態では、保持台52を固定し、この保持台52に対してノズル53,53A〜53Dを平行移動する場合について説明したが、ノズル53,53A〜53Dを固定し、ノズル53,53A〜53Dに対して保持台52を平行移動してもよく、あるいは、保持台52とノズル53,53A〜53Dの双方を相対的に平行移動してもよい。
また、上記実施形態では、図14(a)に示すように、ノズル53,53A〜53Dの吐出孔61がスリット状に形成される場合について説明したが、吐出孔の形状はスリット状に限定されるものではない。例えば、図14(b)に示すように、円形状の吐出孔61bをウエハWの直径よりも長い領域において等間隔に配列した形状のもの、図14(c)に示すように、四角形状の吐出孔61cをウエハWの直径よりも長い領域において等間隔に配列した形状のもの、図14(d)に示すように、円形状の吐出小孔61dをウエハWの直径よりも長い領域において千鳥状に配列した形状のもの、図14(e)に示すように、円形状の吐出小孔61eをウエハWの直径よりも長い領域において2列に配列した形状のもの、あるいは、図14(f)に示すように、吐出孔の部分を多孔質部材61fによって形成したもの等を用いてもよい。
次に、上記のように構成されたスムージング装置50を備えたレジスト塗布・現像処理システムの動作態様について説明する。
まず、カセットステーション10において、蓋開閉装置5が作動して先行のロットのウエハカセット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40側のウエハ受取り台(図示せず)へ移送する。
露光装置40で全面露光が済んで、ウエハWが露光装置40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。
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(搬入)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、次にスムージング装置50へ搬入する。スムージング装置50に搬送されたウエハWは、表面を上向きにした状態で保持台52上に保持される。そして、上述したように、保持台52とノズル53とが相対的に平行移動して、ノズル53からウエハ表面のレジストパターンに溶剤蒸気{例えば、アセトン,プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA),Nメチル2ピロリジノン(NMP)等}を吐出してレジストパターンを膨潤させ、レジストパターンの表面の凹凸を均し平滑化(スムージング)する。このスムージング処理について、第1実施形態を参照して説明すると、スムージング処理時には、上記図7(a)に示すように、吐出孔61から溶剤蒸気を吐出し、ノズル53の移動方向の前方側の開口63からN2ガスを吐出し、後方の開口63から処理に供された溶剤蒸気及びN2ガスを吸引(回収)する。そして、処理後は、ノズル53を助走面55上に停止した状態で、図7(b)に示すように、吐出孔61からN2ガスを吐出して、吐出孔61部に残留する溶剤蒸気をN2ガスで置換し、両開口63から吸引(回収)する。
スムージング処理が終了すると、主ウエハ搬送機構21は、ウエハWをスムージング装置50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。
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。 この発明に係る基板処理装置の第1実施形態を示す概略縦断面図である。 上記基板処理装置の概略横断面図である。 この発明における溶剤蒸気吐出ノズルを示す概略断面図である。 第1実施形態の溶剤蒸気吐出ノズルの処理時の状態を示す概略断面図(a)及び処理後の状態を示す概略断面図(b)である。 この発明の第2実施形態の基板処理装置の溶剤蒸気吐出ノズルを示す概略断面図である。 この発明の第3実施形態の基板処理装置の溶剤蒸気吐出ノズルを示す概略断面図である。 第3実施形態の溶剤蒸気吐出ノズルの処理時の状態を示す概略断面図(a)及び処理後の状態を示す概略断面図(b)である。 この発明の第4実施形態の基板処理装置の溶剤蒸気吐出ノズルを示す概略横断面図である。 第4実施形態の溶剤蒸気吐出ノズルの変形例を示す概略断面図である。 この発明の第5実施形態の基板処理装置の溶剤蒸気吐出ノズルを示す概略断面図である。 この発明における吐出孔の変形例を示す概略底面図である。
符号の説明
W 半導体ウエハ(基板)
50 スムージング処理装置
52 保持台(基板保持台)
53,53A〜53D ノズル(溶剤蒸気吐出ノズル)
54 移動機構
55 助走面
61,61b,61c 吐出孔
61d,61e 吐出小孔
61f 多孔質部材
62 漏洩防止部
62a 凹状曲面
62C カバー体
63,63A,63B,63C 開口
64,64C 連通路
67 供給口
68 ヒータ
70 溶剤蒸気供給源
80 N2ガス供給源(不活性ガス供給源)
90 排気ポンプ(排気機構)
100 コントローラ(制御手段)

Claims (9)

  1. 表面にレジストパターンが形成され、露光処理され現像処理された基板の表面を上面にして保持する基板保持台と、上記レジストパターンを膨潤させる溶剤蒸気を上記基板の表面に向けて吐出するノズルと、上記基板保持台とノズルを相対的に平行移動する移動機構とを具備する基板処理装置において、
    上記ノズルは、溶剤蒸気の供給口及び該供給口に連通し下方に開口する吐出孔を設けるノズルヘッドと、上記ノズルヘッドを挟んで対向する位置に設けられ、少なくとも上記吐出孔から吐出された溶剤蒸気を吸引可能な開口及び該開口に連通する連通路を有する漏洩防止部と、を具備し、
    上記ノズルヘッドの供給口に、切換弁を介して溶剤蒸気供給源と不活性ガス供給源を切換可能に接続し、
    上記漏洩防止部の開口に、切換弁を介して排気機構と溶剤蒸気遮断用の気体供給源を切換可能に接続してなる、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、
    上記漏液防止部の下部を、上記ノズルヘッドの吐出孔より下方に延在させると共に、ノズルヘッドの下端面に連なる面を凹状曲面に形成し、かつ、内側面に開口を設ける、ことを特徴とする基板処理装置。
  3. 請求項1又は2記載の基板処理装置において、
    上記ノズルヘッドにおける吐出孔の両側に結露防止用のヒータを配設してなる、ことを特徴とする基板処理装置。
  4. 請求項1ないし3のいずれかに記載の基板処理装置において、
    上記漏洩防止部を、上記ノズルヘッドに対して相対的に鉛直方向に移動調整可能に形成してなる、ことを特徴とする基板処理装置。
  5. 請求項1ないし4のいずれかに記載の基板処理装置において、
    上記漏洩防止部に設けられる開口を、上記ノズルの移動方向に複数個設け、少なくともノズルの移動方向の前方側の開口を溶剤蒸気遮断用の気体供給源に接続し、その他の開口を排気機構に接続してなる、ことを特徴とする基板処理装置。
  6. 請求項1又は3記載の基板処理装置において、
    上記漏洩防止部を、上記ノズルヘッドとの間に開口及び連通路を残してノズルヘッドを覆うカバー体にて形成し、上記カバー体の天板部にノズルヘッドの供給口に連通する連通孔を形成してなる、ことを特徴とする基板処理装置。
  7. 請求項6記載の基板処理装置において、
    上記カバー体と上記ノズルヘッドとを相対的に鉛直方向及び水平方向に移動調整可能に形成し、上記カバー体の天板部に設けられた連通孔と上記ノズルヘッドの供給口とを伸縮及び屈曲自在な連通管路を介して接続してなる、ことを特徴とする基板処理装置。
  8. 請求項1ないし7のいずれかに記載の基板処理装置において、
    上記吐出孔を、上記ノズルの移動方向の前方側に偏倚して設ける、ことを特徴とする基板処理装置。
  9. 請求項1ないし8のいずれかに記載の基板処理装置において、
    上記移動機構、上記ノズルヘッドに設けられた供給口に対する溶剤蒸気と不活性ガスの供給を切り換える切換弁、上記漏液防止部に設けられた開口に対する排気と溶剤蒸気遮断用の気体の供給を切り換える切換弁及び排気機構の駆動を制御する制御手段を更に具備する、ことを特徴とする基板処理装置。
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