JP2009231726A - 基板処理システムおよび基板処理方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】塗布現像処理装置の各ユニットの増加を抑えつつ、塗布現像処理装置の所定ユニットの処理条件の変更に際して露光装置の稼働率の低下を防ぐ。
【解決手段】本発明の基板処理システムは、複数の処理ユニットを有する塗布現像処理装置1と、露光装置2とから構成されたシステムにおいて、処理条件を変更する処理ユニット内へ入力される基板を一時的に格納する前バッファーユニット9と、処理条件を変更する処理ユニットから出力された基板を一時的に格納する後バッファーユニット11とを備え、露光装置2のサイクルタイムをt1とし、処理条件を変更する処理ユニットのサイクルタイムをt2とし、同一の処理条件で処理する基板の枚数をmとし、処理条件を変更するのに要する変更時間をt3としたときに、t1*m≧t2*m+t3が成立するように、サイクルタイムt1よりもサイクルタイムt2を短くする構成としたものである。
【選択図】図1
【解決手段】本発明の基板処理システムは、複数の処理ユニットを有する塗布現像処理装置1と、露光装置2とから構成されたシステムにおいて、処理条件を変更する処理ユニット内へ入力される基板を一時的に格納する前バッファーユニット9と、処理条件を変更する処理ユニットから出力された基板を一時的に格納する後バッファーユニット11とを備え、露光装置2のサイクルタイムをt1とし、処理条件を変更する処理ユニットのサイクルタイムをt2とし、同一の処理条件で処理する基板の枚数をmとし、処理条件を変更するのに要する変更時間をt3としたときに、t1*m≧t2*m+t3が成立するように、サイクルタイムt1よりもサイクルタイムt2を短くする構成としたものである。
【選択図】図1
Description
本発明は、半導体集積回路を製造するためのフォトリソグラフィー工程において使用される基板処理システムおよび基板処理方法に関する。
フォトリソグラフィー工程においては、ウエハ(基板)に対して、塗布現像処理装置によって、反射防止膜の塗布処理及びベーク処理を施した後、レジストの塗布処理及びベーク処理を施す。続いて、露光装置によって、ウエハ上に形成されたレジスト膜にマスクを介してパターンを露光する処理を施し、その後、ウエハに対して、塗布現像処理装置によって、露光後のベーク処理と、現像処理とを順に施す。上記した塗布現像処理装置及び露光装置の具体例が、特許文献1、2に記載されている。
さて、露光装置は、塗布現像処理装置と比較して、非常に高価であるため、通常、塗布現像処理装置の処理能力を、露光装置の処理能力と同じか、それ以上に設定するように構成し露光装置の稼働率が低下しないようにしている。塗布現像処理装置の処理能力を設定するに際しては、塗布現像処理装置を構成する塗布ユニット、ベークユニット、現像ユニットの各設置個数を、必要とする処理能力が得られるように決めている。
ここで、処理条件が変わらない場合には、塗布現像処理装置の処理能力を露光装置の処理能力とほぼ同じ処理能力になるように構成すれば良い。しかし、塗布現像処理装置の処理条件を変更する場合、例えば、使用レジストの変更に伴い、処理温度を変更する必要がある場合には、ある程度の時間がかかる。このため、処理温度を変更している間は、処理を停止しなければならず、塗布現像処理装置の処理能力がダウンし、露光装置の稼働率が低下するという問題があった。
この問題を解消するためには、塗布現像処理装置側の処理能力を上げなければならない。この場合、塗布現像処理装置全体の処理能力を上げるために、塗布現像処理装置の各処理ユニットの個数をそれぞれ増加させる必要があり、塗布現像処理装置の製造(設備)コストが高くなってしまうという問題があった。
特開2003−45931号公報
特開平11−111800号公報
本発明は、塗布現像処理装置の各ユニットの増加を抑えつつ、塗布現像処理装置の所定ユニットの処理条件の変更に際して露光装置の稼働率の低下を防ぐことができる基板処理システムおよび基板処理方法を提供することを目的とする。
本発明の基板処理システムは、基板を種々処理する複数の処理ユニットを有する塗布現像処理装置と、基板上のレジスト膜に露光する露光装置とから構成されたシステムにおいて、処理条件を変更可能な処理ユニット内へ基板が搬入される前に一時的に基板を格納する前バッファーユニットと、前記処理条件を変更可能な処理ユニットから基板が搬出された後に一時的に基板を格納する後バッファーユニットとを備え、前記露光装置が同一の処理条件でm枚の基板を処理する際の基板1枚を処理するのに要する時間であるサイクルタイムをt1とし、前記処理条件を変更可能な処理ユニットが同一の処理条件でm枚の基板を処理する際の基板1枚を処理するのに要する時間であるサイクルタイムをt2とし、前記処理条件を変更可能な処理ユニットの処理条件を変更するのに要する変更時間をt3としたときに、
t1*m≧t2*m+t3
が成立するように、前記サイクルタイムt1よりも前記サイクルタイムt2を短く設定したところに特徴を有する。
t1*m≧t2*m+t3
が成立するように、前記サイクルタイムt1よりも前記サイクルタイムt2を短く設定したところに特徴を有する。
本発明によれば、塗布現像処理装置の各ユニットの増加を抑えつつ、塗布現像処理装置の所定ユニットの処理条件の変更に際して露光装置の稼働率の低下を防ぐことができる。
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。まず、図1は、本実施形態の基板処理システムで実行するフォトリソグラフィー工程の処理フローを示す図である。この図1を参照して、本実施形態の基板処理システムの概略構成について説明する。本実施形態の基板処理システムは、塗布現像処理装置1と、露光装置2とから構成されている。
塗布現像処理装置1は、カセット3と、塗布前冷却ユニット4と、反射防止膜塗布ユニット5と、反射防止膜ベークユニット6と、塗布前冷却ユニット7と、レジスト塗布ユニット8と、前バッファーユニット9と、レジストベークユニット10と、後バッファーユニット11と、冷却ユニット12と、周辺露光ユニット13と、露光前バッファユニット14と、露光後ベークユニット15と、現像前冷却ユニット16と、現像ユニット17とを備えて構成されている。尚、露光装置2並びに塗布現像処理装置1の各処理ユニットは、装置単体または処理ユニット単体としては周知の構成のものである。
ここで、本実施形態のフォトリソグラフィー工程の処理フローについて、図1に従って説明する。まず、図1のステップS10に示すように、予め、カセット3にウエハ(被処理基板)をセットしておく。本実施形態の場合、1個のカセット3に25枚のウエハをセット(収容)している、即ち、1ロットが25枚である。本実施形態の場合、この25枚(1ロット)が同一の処理条件で処理する基板の枚数(m=25)である。そして、このようなカセット3を4個(ユニット数が4)、塗布現像処理装置1内に設置している。
次に、図1のステップS20に示すように、カセット3にセットされているウエハを1枚取り出して塗布前冷却ユニット4へ搬送し、ここで、反射防止膜塗布前の冷却処理を実行する。続いて、ステップS30へ進み、冷却処理したウエハを反射防止膜塗布ユニット5へ搬送し、ここで、ウエハ上に反射防止膜を塗布する処理を実行する。次いで、ステップS40へ進み、反射防止膜を塗布したウエハを反射防止膜ベークユニット6へ搬送し、ここで、反射防止膜をベーク(乾燥)する処理を実行する。
この後、ステップS50へ進み、ベーク処理したウエハを塗布前冷却ユニット7へ搬送し、ここで、レジスト塗布前の冷却処理を実行する。続いて、ステップS60へ進み、冷却処理したウエハをレジスト塗布ユニット8へ搬送し、ここで、ウエハ上にレジストを塗布する処理を実行する。
次に、ステップS70へ進み、レジストを塗布したウエハを前バッファーユニット9へ搬送し、前バッファーユニット9内にレジストを塗布したウエハを一時的に格納する。この後、ステップS80へ進み、前バッファーユニット9内からレジストを塗布したウエハを取り出してレジストベークユニット10へ搬送し、ここで、レジストをベーク(乾燥)する処理を実行する。
そして、ステップS90へ進み、ベークしたウエハを後バッファーユニット11へ搬送し、後バッファーユニット11内にベークしたウエハを一時的に格納する。この後、ステップS100へ進み、後バッファーユニット11内からベークしたウエハを取り出して冷却ユニット12へ搬送する。ここで、ベークしたウエハを冷却する処理を実行する。続いて、ステップS110へ進み、冷却したウエハを周辺露光ユニット13へ移動させ、ここで、ウエハ上のレジスト膜に対して周辺露光処理を実施する。そして、ステップS120へ進み、周辺露光処理したウエハを露光前バッファユニット14へ移動させ、露光前バッファーユニット11内に周辺露光処理したウエハを一時的に搬送する。
この後、ステップS130へ進み、露光前バッファユニット14内から周辺露光処理したウエハを取り出して露光装置2へ搬送し、ここで、周辺露光処理したウエハ上のレジスト膜に対してマスクを介して所定のパターンを露光する処理を実行する。続いて、ステップS140へ進み、露光処理したウエハを露光後ベークユニット15へ搬送し、ここで、露光後のウエハのベーク処理を実行する。
次いで、ステップS150へ進み、ベーク処理したウエハを現像前冷却ユニット16へ搬送し、ここで、ベークしたウエハを現像前に冷却する処理を実行する。そして、ステップS160へ進み、冷却処理したウエハを現像ユニット17へ搬送し、ここで、ウエハ上のレジスト膜を現像する処理を実行する。この後、ステップS10へ進み、現像したウエハをカセット3へ搬送して格納する。
さて、上記した構成において、露光装置2は、例えばArFレーザーを露光光源として用いる露光装置であり、その処理能力は例えば180WPH(Wafer Per Hour:1時間あたりの処理枚数を示す単位)である。この露光装置2の処理能力を、サイクルタイム(1枚のウエハを処理するのに要する時間)に換算すると、サイクルタイムは3600秒/180WPH=20秒となる。これにより、露光装置2の稼働率を下げないようにするためには、塗布現像処理装置1のサイクルタイムが露光装置のサイクルタイムと同等の20秒となるように、即ち、塗布現像処理装置1の各処理ユニットのサイクルタイムがそれぞれ20秒以下となるように構成しなければならない。この場合、塗布現像処理装置1の設備コストを考慮すると、各処理ユニットの個数(ユニット数)を必要最小数とするように構成しなければならない。
ここで、従来構成(具体的には、本実施形態における前バッファユニット9及び後バッファユニット11を設けないようにした構成)の場合に、上記したようにして決めた各処理ユニットのユニット数の一例を図3に示す。
図3には、塗布現像処理装置1を構成する各処理ユニットの名称、各処理ユニットのユニット数、プロセスタイム(1個の処理ユニットにより1枚のウエハを処理する時間)、オーバーヘッドタイム(1個の処理ユニットにより1枚のウエハを処理する前に準備として要する時間)、サイクルタイム(プロセスタイムとオーバーヘッドタイムの和をユニット数で割った時間、即ち、設置した個数の処理ユニットにより1枚のウエハを処理するのに要する時間)が示されている。
図3に示す構成の場合、塗布現像処理装置1には、例えば4個(ユニット数が4)のカセット3が設置されており、各カセット3には、例えば25枚のウエハ(被処理基板)がセット(収容)されている。即ち、1ロットが25枚である。そして、塗布前冷却ユニット4は、プロセスタイムが15秒で、オーバーヘッドタイムが5秒であるから、サイクルタイムが20秒となり、ユニット数は1で良い。
これに対して、反射防止膜塗布ユニット5は、プロセスタイムが50秒で、オーバーヘッドタイムが10秒であるから、サイクルタイムを20秒とするためには、ユニット数を3としなければならない。また、反射防止膜ベークユニット6は、プロセスタイムが100秒で、オーバーヘッドタイムが20秒であるから、サイクルタイムを20秒とするためには、ユニット数を6としなければならない。以下、同様にして、塗布前冷却ユニット7、レジスト塗布ユニット8、レジストベークユニット10、冷却ユニット12、周辺露光ユニット13、露光後ベークユニット15、現像前冷却ユニット16、現像ユニット17の各ユニット数を、図3に示すように決めている。
上記した図3に示す構成の塗布現像処理装置1と露光装置2とで、同一の処理条件でウエハを処理していくと、1時間あたり180枚のウエハを処理することができる。
ここで、処理条件を途中で変更する場合について説明する。例えば、最初のロット(カセット3)の25枚のウエハを処理した後、次のロットで使用レジストが変更となり、レジストベークユニット10の温度を変更する作業が必要となった場合、温度変更のための時間が確保する必要がある。ここで、レジストベークユニット10の温度変更に例えば125秒が必要であるとし、1ロットが25枚であると想定する。
ここで、処理条件を途中で変更する場合について説明する。例えば、最初のロット(カセット3)の25枚のウエハを処理した後、次のロットで使用レジストが変更となり、レジストベークユニット10の温度を変更する作業が必要となった場合、温度変更のための時間が確保する必要がある。ここで、レジストベークユニット10の温度変更に例えば125秒が必要であるとし、1ロットが25枚であると想定する。
この場合、最初のロットの25枚のウエハを処理するためには、20秒*25枚で、500秒がかかっている。即ち、180WPHの処理能力で処理されている。これに対して、次のロットでレジストベークユニット10の温度を変更する場合、最初のロットの25枚のウエハを処理完了した後、すぐに設定温度の変更を開始しても、それから125秒の温度変更時間が必要なので、次のロットの1枚目のウエハがレジストベークユニット10にはいるまでに125秒かかってしまう。
このような温度変更にともなう処理能力の低下を防ぐためには、レジストベークユニット10のサイクルタイムを短くしなければならない。具体的には、サイクルタイムを15秒に変えると、15秒*25枚=375秒となり、この375秒と、上記温度変更時間の125秒との和を、25枚で割ると、20秒となり、温度変更にともなう処理能力の低下を防止できることがわかる。
そして、図3の構成の塗布現像処理装置1のサイクルタイムを15秒にするに当たっては、塗布前冷却ユニット4から露光前バッファユニット14までの各処理ユニットのサイクルタイムを15秒以下に設定する必要がある。ここで、塗布前冷却ユニット4から露光前バッファユニット14までの各処理ユニットのサイクルタイムを15秒以下に設定するように、各ユニット数を設定した構成を、図4に示す。
この構成の場合、具体的には、図4に示すように、塗布前冷却ユニット4のユニット数を2とし、反射防止膜塗布ユニット5のユニット数を4とし、反射防止膜ベークユニット6のユニット数を8とし、塗布前冷却ユニット7のユニット数を4とし、レジスト塗布ユニット8のユニット数を4とし、ジストベークユニット10のユニット数を8とし、冷却ユニット12のユニット数を3とし、周辺露光ユニット13のユニット数を2としている。従って、図4に示す構成の場合、各処理ユニットのユニット数を大幅に増やさなければならず、塗布現像処理装置1の設備コストがかなり高くなるという問題点があった。
このような問題点を解消するために、即ち、ユニット数の大幅な増加を防ぐために、本実施形態においては、図1に示すように、温度変更が必要となるレジストベークユニット10の前後にウエハを一時的に格納できる前バッファーユニット9及び後バッファーユニット11を設けた。また、レジストベークユニット10のユニット数については、上記図4の構成と同様にして、温度変更に要する時間である125秒を考慮して、8に設定した。他の処理ユニットのユニット数は、温度変更に要する時間である125秒を考慮しない図3の構成と同じ数値に設定した。このように設定した構成を、図2に示す。
図2に示すように、塗布前冷却ユニット4から、反射防止膜塗布ユニット5、反射防止膜ベークユニット6、塗布前冷却ユニット7、レジスト塗布ユニット8までは、サイクルタイムを20秒に設定して処理される。そして、レジストベークユニット10が温度変更されても、レジストベークユニット10のサイクルタイムが15秒に設定されているので、常に20秒のサイクルタイムでウエハをレジストベークユニット10からバッファーユニット11に送り出すことができる。その結果、塗布現像処理装置1の処理のサイクルタイムを一定の20秒に保つことができる。
ここで、レジストベークユニット10、前バッファーユニット9及び後バッファーユニット11の各動作について具板的に説明する。まず、レジストベークユニット10の温度変更に125秒かかったときに、その間に処理されなかったウエハは、レジストベークユニット10の前の前バッファーユニット9内に格納される。そして、レジストベークユニット10の温度変更後は、バッファーユニット9内のウエハを取り出して順次サイクルタイム15秒で処理することができる。このため、1ロットの25枚のウエハを、(125+15*25)=500秒で処理することができる。
そして、レジストベークユニット10の後の各処理ユニットにおいては、20秒のサイクルタイムで処理できるため、1ロットの25枚のウエハを500秒で処理することができる。但し、レジストベークユニット10から後のバッファーユニット11にウエハが格納されるまでは、温度変更時間(125秒)の間だけ待ちが生じるが、ウエハが一度格納された後は、何度温度変更しても、すでにレジストベークユニット10の後の後バッファーユニット11にウエハが格納されているので、待ちは発生しない。その結果、1ロットの25枚のウエハをほぼ500秒(20秒のサイクルタイム)で処理することができる。
本実施形態では、レジストベークユニット10の前後に前バッファーユニット9及び後バッファーユニット11を設け、レジストベークユニット10のユニット数だけを増やすことにより、所定の処理能力(20秒のサイクルタイム)を維持できるように構成したが、これに限られるものではない。ロットとロットの間で処理条件を変更するのに時間を必要とする処理ユニットであれば、その前後にバッファーユニットを設け、その処理ユニットだけユニット数を増やすように構成すれば良い。このように構成することにより、処理条件の変更にともなう処理能力の低下を防ぐことができ、その結果、低い設備コストで、高い生産性を維持することができる。
この場合、処理条件の変更にx秒、目標とするサイクルタイムをy秒、1ロットの枚数をz、処理ユニットの処理時間とオーバーヘッド時間の合計をw秒とすると、
w/{(yz−x)/z}
の小数点以下を切り上げた数が必要なユニット数となる。また、
x/y
の小数点以下を切り上げた数が必要なバッファーユニットの個数となる。
w/{(yz−x)/z}
の小数点以下を切り上げた数が必要なユニット数となる。また、
x/y
の小数点以下を切り上げた数が必要なバッファーユニットの個数となる。
(他の実施形態)
本発明は、上記実施形態にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張できる。
本発明は、上記実施形態にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張できる。
上記実施形態では、露光装置2のサイクルタイムをt1(20秒)とし、処理条件(温度)を変更するレジストベークユニット10のサイクルタイムをt2(15秒)とし、同一の処理条件で処理する基板の枚数をm(25枚)とし、処理条件を変更するのに要する変更時間をt3(125秒)とし、レジスト塗布ユニット8および冷却ユニット12のサイクルタイムをt(20秒)としたときに、t1*m=t4*m=t2*m+t3が成立するように構成したが、t1*m>t4*m>t2*m+t3が成立するように構成しても良い。
また、上記実施形態では、レジストベークユニット10の温度を変更する場合に適用したが、他の処理条件を変更する場合、例えばレジスト塗布ユニットや現像ユニットの処理条件を変更する場合に適用しても良い。
図面中、1は塗布現像処理装置、2は露光装置、3はカセット、4は塗布前冷却ユニット、5は反射防止膜塗布ユニット、6は反射防止膜ベークユニット、7は塗布前冷却ユニット、8はレジスト塗布ユニット、9はバッファーユニット、10はレジストベークユニット、11はバッファーユニット、12は冷却ユニット、13は周辺露光ユニット、14は露光前バッファユニット、15は露光後ベークユニット、16は現像前冷却ユニット、17は現像ユニットである。
Claims (3)
- 基板を種々処理する複数の処理ユニットを有する塗布現像処理装置と、基板上のレジスト膜に露光する露光装置とから構成された基板処理システムにおいて、
処理条件を変更可能な処理ユニット内へ基板が搬入される前に一時的に基板を格納する前バッファーユニットと、
前記処理条件を変更可能な処理ユニットから基板が搬出された後に一時的に基板を格納する後バッファーユニットとを備え、
前記露光装置が同一の処理条件でm枚の基板を処理する際の基板1枚を処理するのに要する時間であるサイクルタイムをt1とし、前記処理条件を変更可能な処理ユニットが同一の処理条件でm枚の基板を処理する際の基板1枚を処理するのに要する時間であるサイクルタイムをt2とし、前記処理条件を変更可能な処理ユニットの処理条件を変更するのに要する変更時間をt3としたときに、
t1*m≧t2*m+t3
が成立するように、前記サイクルタイムt1よりも前記サイクルタイムt2を短く設定することを特徴とする基板処理システム。 - 前記処理条件を変更する処理ユニットは、レジストベークユニットであり、変更する処理条件は温度であることを特徴とする請求項1記載の基板処理システム。
- 塗布ユニットにより半導体基板上にレジスト膜を塗布し、前記レジスト膜が塗布された半導体基板を第1のバッファユニットに一時的に格納し、ベークユニットにより前記第1のバッファユニットに格納された半導体基板をベーク処理し、前記ベーク処理された半導体基板を一時的に第2のバッファユニットに格納し、冷却ユニットにより前記第2のバッファユニットに格納された半導体基板を冷却し、露光装置により前記冷却された半導体基板上のレジスト膜にパターンを露光する基板処理方法であって、
前記露光装置が同一の処理条件でm枚の基板を処理する際の基板1枚を処理するのに要する時間をt1とし、前記ベークユニットが同一の処理条件でm枚の基板をベーク処理する際の基板1枚を処理するのに要する時間をt2とし、前記ベークユニットの温度条件を変更するのに要する変更時間をt3とし、前記塗布ユニットまたは前記冷却ユニットが同一の処理条件でm枚の基板を処理する際の基板1枚を処理するのに要する時間をt4としたときに、
t1*m≧t4*m≧t2*m+t3
が成立するように、前記時間t1および前記時間t4よりも前記時間t2を短く設定することを特徴とする基板処理方法。
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