JP2010062500A - Device and method for forming film - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、薬液を基板上にスプレー塗布することで薄膜を形成する成膜装置及び成膜方法に関する。 The present invention relates to a film forming apparatus and a film forming method for forming a thin film by spraying a chemical solution onto a substrate.
従来、基板に薬液を噴霧して基板上に均一な膜厚の薄膜を形成するための成膜装置及び方法が開示されている。 Conventionally, a film forming apparatus and a method for forming a thin film with a uniform film thickness on a substrate by spraying a chemical on the substrate have been disclosed.
特許文献1には、ノズルと基板との距離を制御することにより、一定の膜厚の薄膜を形成する方法が開示されている。すなわち、特許文献1では、ノズルが基板の外方からその周縁端部に近づくときにはノズルと基板の表面との距離を縮め、基板の内方から周縁端部に近づき基板の外方に退避して行くときには当該距離を離すように動作させている。また、特許文献1では、ノズル移動速度を基板の中心部に比較して周縁部では速くするようにして塗布する制御についても開示されている。このように、特許文献1では、基板表面とノズルとの距離を離す、あるいは、移動速度を速くすることで基板周縁端部における薄膜の盛り上がりを抑制し、膜厚を均一にする方法が記載されている。 Patent Document 1 discloses a method of forming a thin film having a certain thickness by controlling the distance between a nozzle and a substrate. That is, in Patent Document 1, when the nozzle approaches the peripheral edge from the outside of the substrate, the distance between the nozzle and the surface of the substrate is reduced, and the nozzle approaches the peripheral edge from the inside of the substrate and retracts to the outside of the substrate. When going, it is operated to keep the distance away. Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228688 also discloses control for applying the nozzle so that the nozzle moving speed is higher at the peripheral portion than at the central portion of the substrate. As described above, Patent Document 1 describes a method of making the film thickness uniform by suppressing the bulge of the thin film at the peripheral edge of the substrate by increasing the distance between the substrate surface and the nozzle or by increasing the moving speed. ing.
特許文献2には、スプレーガンを所定速度で移動させることでガラス基板に均一な膜厚を形成する製造方法が記載されている。 Patent Document 2 describes a manufacturing method for forming a uniform film thickness on a glass substrate by moving a spray gun at a predetermined speed.
特許文献3には、スプレーガンの移動速度に応じて塗膜厚さが均一になるように塗料ポンプの駆動モータを制御することで膜厚を均一にする方法が記載されている。
特許文献1に開示されている方法は、基板周縁端部における薄膜の盛り上がりを抑制することができるが、周縁端部以外の薄膜厚さのばらつきにおいて、より一層の向上が望まれていた。また、特許文献2に開示されている方法は、基板上に塗布した薬液の乾燥度合が基板端部と中央部で異なることで発生する薄膜厚さのばらつきにおいて、より一層の向上が望まれていた。さらに、特許文献3に開示されている方法は、吐出量を変動させると吐出量が安定するのに時間が係るエアスプレーを用いる場合、生産効率が低下してしまう場合がある。 Although the method disclosed in Patent Document 1 can suppress the bulge of the thin film at the peripheral edge of the substrate, further improvement in the variation in the thickness of the thin film other than the peripheral edge has been desired. In addition, the method disclosed in Patent Document 2 is desired to further improve the variation in the thickness of the thin film generated when the dryness of the chemical applied on the substrate is different between the end portion and the central portion of the substrate. It was. Furthermore, the method disclosed in Patent Document 3 may reduce the production efficiency when using an air spray that takes time to stabilize the discharge amount when the discharge amount is varied.
そこで、本発明は、基板の中央部と周縁部とにおける膜厚のばらつきを、より抑制することが可能な成膜装置及び成膜方法を提供することを目的とする。 In view of the above, an object of the present invention is to provide a film forming apparatus and a film forming method capable of further suppressing variations in film thickness between the central portion and the peripheral portion of a substrate.
上記目的を達成するため、本発明の成膜装置は、
基板に液体を噴射するスプレーノズルと、スプレーノズル及び基板のうちの少なくとも一つを所定の方向に移動させる移動手段とを有する成膜装置において、スプレーノズルが基板に液体を噴射する際に、移動手段は、基板の端部を含まない領域である基板の中央部では、基板に対するスプレーノズルの相対速度が一定となるように、スプレーノズル及び基板のうちの少なくとも一つを移動させ、端部を含み、かつ中央部に隣接する領域である基板の周辺部から中央部までは、基板に対してスプレーノズルが相対的に加速するように、スプレーノズル及び基板のうちの少なくとも一つを移動させ、中央部から周辺部までは、基板に対してスプレーノズルが相対的に減速するように、スプレーノズル及び基板のうちの少なくとも一つを移動させることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the film forming apparatus of the present invention comprises:
In a film forming apparatus having a spray nozzle for injecting liquid onto a substrate and a moving means for moving at least one of the spray nozzle and the substrate in a predetermined direction, the spray nozzle moves when injecting liquid onto the substrate. The means moves at least one of the spray nozzle and the substrate so that the relative speed of the spray nozzle to the substrate is constant in the central portion of the substrate, which is a region not including the edge of the substrate, Including at least one of the spray nozzle and the substrate so that the spray nozzle accelerates relative to the substrate from the peripheral portion to the central portion of the substrate, which is an area adjacent to the central portion. From the central part to the peripheral part, move at least one of the spray nozzle and the substrate so that the spray nozzle decelerates relative to the substrate. It is characterized in.
本発明によれば、基板の中央部と周縁部とにおける膜厚のばらつきを、より抑制することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to further suppress variations in film thickness between the central portion and the peripheral portion of the substrate.
本発明の実施の形態について、以下に図面を参照しながら説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1(a)は本実施形態の成膜装置の平面図であり、図1(b)は図1(a)に示すD−D線方向の矢視図である。 Fig.1 (a) is a top view of the film-forming apparatus of this embodiment, FIG.1 (b) is an arrow line view of the DD line | wire direction shown to Fig.1 (a).
成膜装置は、ガラス基板4にレジストを塗布する装置であり、チャンバ1内に、基板ステージ5と、スプレーノズル6と、XY直交ロボット10とを有する。
The film forming apparatus is an apparatus for applying a resist to the glass substrate 4, and includes a
本実施形態の成膜装置は、ガラス基板4に塗布したレジストが装置外に飛散しないように、チャンバ1内にて成膜が行われる。チャンバ1の上部にはHEPA(High Efficiency Particulate Air)フィルタ2が配置され、下部には排気口3が設けられており、チャンバ1内の気流を乱さないようにチャンバ上方から下方へ層流を形成させている。これにより、ガラス基板4へのゴミの付着防止、吹付け後の霧状のレジストの再付着防止、あるいは噴霧されたレジストの流れが乱れて薄膜表面がまだらになったり膜厚が不均一となってしまうのを防止している。さらには、上記層流による換気は、チャンバ1内の有機溶剤の濃度を爆発限界以下に抑止している。 In the film forming apparatus of this embodiment, film formation is performed in the chamber 1 so that the resist applied to the glass substrate 4 does not scatter outside the apparatus. A HEPA (High Efficiency Particulate Air) filter 2 is arranged at the upper part of the chamber 1 and an exhaust port 3 is provided at the lower part to form a laminar flow from the upper side of the chamber to the lower side so as not to disturb the air flow in the chamber 1. I am letting. This prevents dust from adhering to the glass substrate 4, prevents re-adhesion of the mist-like resist after spraying, or disturbs the flow of the sprayed resist so that the surface of the thin film becomes mottled or the film thickness becomes uneven. Is prevented. Furthermore, the ventilation by the laminar flow suppresses the concentration of the organic solvent in the chamber 1 below the explosion limit.
基板ステージ5は、レジストの塗布面を上にした状態で載置されたガラス基板4を真空吸着により固定する。また、基板ステージ5は、回転駆動部11により、ガラス基板4を載置する面に対して垂直な中心軸周りに90度回動させることが可能である。基板ステージ5が中心軸O周りに回転可能であるため、ガラス基板4の縦横どちらの方向からもスプレーノズル6を走査させることができる。よって、例えば、ガラス基板4の表面に構造体が形成されていることでスプレーノズル6の走査方向が限定されている場合には、走査方向を変更させて対応することができる。
The
スプレーノズル6は、不図示の薬液貯留タンクから供給される薬液をガラス基板4に対して噴射するものであり、XY直交ロボット10に搭載されている。ノズル移動手段であるXY直交ロボット10は、X軸アクチュエータ7、X軸アクチュエータ7と直交する方向に延びる2本のY軸アクチュエータ8を有し、制御部9により駆動制御される。各Y軸アクチュエータ8は、基板ステージ5の両外側に配置されており、X軸アクチュエータ7がこれら2本のY軸アクチュエータ8に掛け渡されている。
The spray nozzle 6 sprays a chemical solution supplied from a chemical solution storage tank (not shown) onto the glass substrate 4 and is mounted on the XY orthogonal robot 10. The XY orthogonal robot 10 that is a nozzle moving means has an
スプレーノズル6は、X軸アクチュエータ7に搭載されており、X軸アクチュエータ7の長手方向に往復移動が可能である。また、X軸アクチュエータ7はY軸アクチュエータ8の長手方向に往復移動可能に搭載されている。なお、図1ではスプレーノズル6が1つのみX軸アクチュエータ7に搭載された例を示しているが、生産性を向上させるために複数個のスプレーノズル6を有する構成としてもよい。
The spray nozzle 6 is mounted on the
成膜装置は、スプレーノズル6から薬液を噴射させてガラス基板4上に薄膜を形成するが、スプレーノズル6は、図1に示した塗布軌跡Jを描きながら移動し、レジストの塗布がなされる。スプレーノズル6は以下のように駆動されることで、塗布軌跡Jを描く。スプレーノズル6をX軸アクチュエータ7の長手方向に往復走査させ、X軸アクチュエータ7を、X軸アクチュエータ7の長手方向と交差する方向であるY軸アクチュエータ8の長手方向に所定量ピッチ移動させる。この動作を繰り返す。これにより、図1に示した塗布軌跡Jを描きながら、レジストの塗布がなされる。なお、基板塗布時には、後述するように、スプレーノズル6は、加減速制御、あるいは等速制御されながらX軸アクチュエータ7の長手方向を往復走査する。
The film forming apparatus ejects a chemical solution from the spray nozzle 6 to form a thin film on the glass substrate 4, and the spray nozzle 6 moves while drawing the coating locus J shown in FIG. . The spray nozzle 6 is driven as follows to draw a coating locus J. The spray nozzle 6 is reciprocated in the longitudinal direction of the
制御部9は、XY直交ロボット10の動作制御を行うものであり、X軸アクチュエータ7及びスプレーノズル6の移動、特に速度制御等を行う。
The control unit 9 controls the operation of the XY orthogonal robot 10 and performs movement of the
ここで、制御部9によるスプレーノズル6の速度制御について、図2及び図3を用いて説明する。 Here, speed control of the spray nozzle 6 by the control unit 9 will be described with reference to FIGS.
図2は、スプレーノズル6の移動距離とスプレーノズル6の走査速度との関係を示すグラフである。また、図3は、ガラス基板4のX方向(図1参照)とガラス基板4上に形成された薄膜の膜厚との関係を示すグラフである。なお、図3に示す中央部Bとはガラス基板4の端部4bを含まない領域を指し、周辺部A、Cとは中央部Bに隣接し、かつ端部4bを含む領域を指すものとする。
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the moving distance of the spray nozzle 6 and the scanning speed of the spray nozzle 6. FIG. 3 is a graph showing the relationship between the X direction of the glass substrate 4 (see FIG. 1) and the film thickness of the thin film formed on the glass substrate 4. In addition, the center part B shown in FIG. 3 refers to the area | region which does not include the
大型のガラス基板にスプレーノズルを一定の速度で走査させてレジスト塗布すると、レジストの乾燥度合が周辺部と中央部で異なることにより、レジストの吐着効率が変動する。その結果、図3に示される通り、周辺部A、Cは、中央部Bの膜厚T1と比較して20%程度薄くなることが分かっている(図3中t3)。 When a large glass substrate is scanned with a spray nozzle at a constant speed to apply a resist, the resist deposition efficiency varies due to the difference in the dryness of the resist between the peripheral portion and the central portion. As a result, as shown in FIG. 3, it is known that the peripheral portions A and C are thinner by about 20% than the film thickness T1 of the central portion B (t3 in FIG. 3).
そこで、本実施形態の制御部9は、スプレーノズル6の走査速度について、図2に示すグラフのような制御を行う。以下、制御部9によるこの制御について説明する。なお、スプレーノズル6は、図2中左側から右側へと移動するものとする。また、スプレーノズル6の走査領域は、ガラス基板4の端部4bより外側から開始し、ガラス基板4上を通過した後、端部4bより外側へと出た位置にて停止するものとする。
Therefore, the control unit 9 of the present embodiment performs control as shown in the graph of FIG. Hereinafter, this control by the control unit 9 will be described. In addition, the spray nozzle 6 shall move from the left side in FIG. 2 to the right side. Moreover, the scanning area | region of the spray nozzle 6 shall start from the outer side of the
制御部9は、ガラス基板4の端部4bより外側において停止状態のスプレーノズル6の駆動を開始するように、X軸アクチュエータ7に対して信号を出力する。これにより、X軸アクチュエータ7はスプレーノズル6の走査を開始する。
The control unit 9 outputs a signal to the
制御部9は、周辺部A(加速領域)では、スプレーノズル6を所定速度まで加速させるように、X軸アクチュエータ7に対して信号を出力する。すなわち、スプレーノズル6を、ガラス基板4に対してスプレーノズル6が相対的に加速するように走査させ、かつ所定速度まで加速させる。所定速度とは、中央部Bにおいてスプレーノズル6が走査される速度である。
In the peripheral portion A (acceleration region), the control unit 9 outputs a signal to the
スプレーノズル6が加速されながら周辺部Aを通過し、中央部Bに達すると、スプレーノズル6の等速制御を開始する。すなわち、制御部9は、X軸アクチュエータ7に対して加速制御を停止する信号を出力するとともに、スプレーノズル6を一定速度で駆動走査するように信号を出力する。これにより、中央部B(等速領域)では、スプレーノズル6はガラス基板4に対する相対速度が一定となるように走査される。
When the spray nozzle 6 passes through the peripheral portion A while accelerating and reaches the central portion B, the constant velocity control of the spray nozzle 6 is started. That is, the control unit 9 outputs a signal for stopping acceleration control to the
スプレーノズル6が一定速度により走査されて中央部Bを通過し、周辺部Cに達すると、スプレーノズル6の減速制御を開始する。すなわち、制御部9は、X軸アクチュエータ7に対して等速制御を停止する信号を出力するとともに、スプレーノズル6を減速させながら駆動走査するように信号を出力する。これにより、周辺部C(減速領域)では、スプレーノズル6は、ガラス基板4に対して相対的に減速しながら走査される。
When the spray nozzle 6 is scanned at a constant speed, passes through the central part B, and reaches the peripheral part C, deceleration control of the spray nozzle 6 is started. In other words, the control unit 9 outputs a signal for stopping the constant velocity control to the
スプレーノズル6が周辺部C(減速領域)より外側に移動すると、制御部9は、X軸アクチュエータ7に対して駆動を停止するように信号を出力する。これにより、スプレーノズル6は停止する。以上により、X軸アクチュエータ7によるスプレーノズル6の往復走査のうちの往走査が終了する。
When the spray nozzle 6 moves outside the peripheral portion C (deceleration region), the control unit 9 outputs a signal to the
スプレーノズル6が停止した後、制御部9は、X軸アクチュエータ7を、Y軸アクチュエータ8の長手方向に所定量ピッチ移動させるように、Y軸アクチュエータ8に対して信号を出力する。
After the spray nozzle 6 stops, the control unit 9 outputs a signal to the Y-axis actuator 8 so as to move the
X軸アクチュエータ7が所定量ピッチ移動した後、X軸アクチュエータ7によるスプレーノズル6の復走査が行われる。なお、この場合の制御は、周辺部Cが加速領域となり、周辺部Aが減速領域となる以外は、上述した往走査と同じであるため、詳細の説明は省略する。
After the
以上、本実施形態の成膜装置は、加速領域及び減速領域では、スプレーノズル6の移動速度が等速領域と比較して遅くなる。これにより、周辺部A、Cでのレジストの塗布量は中央部Bにおけるレジストの塗布量よりも多くなる。このため、レジスト乾燥後の膜厚の均一性が、図3のt3の状態からt2のように向上する。 As described above, in the film forming apparatus of the present embodiment, the moving speed of the spray nozzle 6 is slower in the acceleration region and the deceleration region than in the constant velocity region. As a result, the resist coating amount at the peripheral portions A and C is larger than the resist coating amount at the central portion B. For this reason, the uniformity of the film thickness after drying the resist is improved from the state of t3 in FIG. 3 to t2.
Y方向についても、周辺部A、Cの塗布量を多くするため、走査開始から数ラインと走査終了前の数ラインは、等速領域の速度を遅く設定することで、膜厚の均一性が向上する。 Also in the Y direction, in order to increase the coating amount of the peripheral portions A and C, the uniformity of the film thickness can be obtained by setting the speed of the constant velocity region to be slow for several lines from the start of scanning and several lines before the end of scanning improves.
以上、本実施形態によれば、スプレーノズル6を、周辺部A、Cでは加減速させ、かつ中央部Bでは等速度で移動させながらレジスト噴霧を行うことで、ガラス基板4上に均一な膜厚の薄膜を形成することができる。 As described above, according to the present embodiment, the spray nozzle 6 is accelerated and decelerated in the peripheral portions A and C, and the resist spray is performed while moving at a constant speed in the central portion B, whereby a uniform film is formed on the glass substrate 4. A thick thin film can be formed.
なお、上記説明においては、スプレーノズル6をガラス基板4に対して加減速、あるいは等速度で移動させる方法について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、本実施形態の成膜装置は、基板ステージ5を移動させるステージ移動手段を有し、基板ステージ5を動かす構成としてもよい。この場合、制御部9はステージ移動手段が基板ステージを移動させる移動速度を制御して基板ステージ5をスプレーノズル6に対して相対的に移動させることとなる。すなわち、スプレーノズル6が周辺部Aに対応する位置にあるときは、基板ステージ5を加速させながら移動させる。そして、制御部9は、スプレーノズル6が中央部Bに対応する位置にあるときは、基板ステージ5を等速で移動させ、スプレーノズル6が周辺部Cに対応する位置にあるときは、基板ステージ5を減速させながら移動させる。また、本発明は、スプレーノズル6及び基板ステージ5の双方を相対的に移動させ、同様な制御を行うものであってもよい。
In the above description, the method of moving the spray nozzle 6 with respect to the glass substrate 4 at an acceleration / deceleration or at an equal speed has been described. However, the present invention is not limited to this. That is, the film forming apparatus according to the present embodiment may have a stage moving unit that moves the
以下、本発明の実施例について説明する。 Examples of the present invention will be described below.
本実施例は、図1に示す成膜装置を使用して、大きさ1300mm×800mmのFPD用のガラス基板4にレジストを塗布して成膜した例である。 In this example, a film was formed by applying a resist to a glass substrate 4 for FPD having a size of 1300 mm × 800 mm using the film forming apparatus shown in FIG.
スプレーノズル6としては、2流体スプレーを使用し、レジストを霧化して基板表面に塗布した。 As the spray nozzle 6, a two-fluid spray was used, and the resist was atomized and applied to the substrate surface.
なお、X方向における走査距離は1300mmであり、周辺部AのX方向の距離は約250mm、中央部Bは約800mm、周辺部Cは約250mmとした。制御部9にて、周辺部A、Cでの加速度及び減速度を320mm/s2、中央部Bでの走査速度を400mm/secに設定した。そして、1ライン走査するたびに、スプレーノズル6をピッチ移動させながら左右交互に走査させることで、基板全面にレジストを塗布した。 The scanning distance in the X direction was 1300 mm, the distance in the X direction of the peripheral part A was about 250 mm, the central part B was about 800 mm, and the peripheral part C was about 250 mm. In the control unit 9, the acceleration and deceleration at the peripheral parts A and C were set to 320 mm / s 2 , and the scanning speed at the central part B was set to 400 mm / sec. Then, each time one line scan was performed, the resist was applied to the entire surface of the substrate by scanning the nozzles 6 alternately left and right while moving the pitch.
塗布後、レジストの膜厚は図3のt3の位置で約2000nmとなり、T1の位置で約2250nmとなった。なお、この測定結果は、基板端より20mm程度は薄膜の均一性不問のため、膜厚を基板端より20mm位置から測定したものである。 After coating, the resist film thickness was about 2000 nm at the position t3 in FIG. 3 and about 2250 nm at the position T1. This measurement result is obtained by measuring the film thickness from a position of 20 mm from the end of the substrate because the uniformity of the thin film is about 20 mm from the end of the substrate.
以上、基板の膜厚の均一性が向上することが確認された。 As described above, it was confirmed that the uniformity of the film thickness of the substrate was improved.
4 ガラス基板
6 スプレーノズル
7 X軸アクチュエータ
8 Y軸アクチュエータ
9 制御部
10 XY直交ロボット
A、C 周辺部
B 中央部
4 Glass substrate 6
Claims (6)
前記スプレーノズルが前記基板に液体を噴射する際に、前記移動手段は、
前記基板の端部を含まない領域である前記基板の中央部では、前記基板に対する前記スプレーノズルの相対速度が一定となるように、前記スプレーノズル及び前記基板のうちの少なくとも一つを移動させ、
前記端部を含み、かつ前記中央部に隣接する領域である前記基板の周辺部から前記中央部までは、前記基板に対して前記スプレーノズルが相対的に加速するように、前記スプレーノズル及び前記基板のうちの少なくとも一つを移動させ、
前記中央部から前記周辺部までは、前記基板に対して前記スプレーノズルが相対的に減速するように、前記スプレーノズル及び前記基板のうちの少なくとも一つを移動させることを特徴とする成膜装置。 In a film forming apparatus comprising: a spray nozzle that ejects liquid onto a substrate; and a moving unit that moves at least one of the spray nozzle and the substrate in a predetermined direction.
When the spray nozzle ejects liquid onto the substrate, the moving means is
In the central portion of the substrate, which is a region not including the end portion of the substrate, at least one of the spray nozzle and the substrate is moved so that the relative speed of the spray nozzle with respect to the substrate is constant,
From the peripheral part of the substrate, which is an area including the end part and adjacent to the central part, to the central part, the spray nozzle and the spray nozzle are accelerated so that the spray nozzle is relatively accelerated with respect to the substrate. Move at least one of the substrates,
From the central part to the peripheral part, at least one of the spray nozzle and the substrate is moved so that the spray nozzle is relatively decelerated with respect to the substrate. .
前記基板の端部を含まない領域である前記基板の中央部では、前記基板に対する前記スプレーノズルの相対速度が一定となるように、前記スプレーノズル及び前記基板のうちの少なくとも一つを移動させ、
前記端部を含み、かつ前記中央部に隣接する領域である前記基板の周辺部から前記中央部までは、前記基板に対して前記スプレーノズルが相対的に加速するように、前記スプレーノズル及び前記基板のうちの少なくとも一つを移動させ、
前記中央部から前記周辺部までは、前記基板に対して前記スプレーノズルが相対的に減速するように、前記スプレーノズル及び前記基板のうちの少なくとも一つを移動させることを特徴とする成膜方法。 In the film forming method of forming a thin film on the substrate by ejecting liquid from the spray nozzle while moving at least one of the spray nozzle and the substrate,
In the central portion of the substrate, which is a region not including the end portion of the substrate, at least one of the spray nozzle and the substrate is moved so that the relative speed of the spray nozzle with respect to the substrate is constant,
From the peripheral part of the substrate, which is an area including the end part and adjacent to the central part, to the central part, the spray nozzle and the spray nozzle are accelerated so that the spray nozzle is relatively accelerated with respect to the substrate. Move at least one of the substrates,
From the central portion to the peripheral portion, at least one of the spray nozzle and the substrate is moved so that the spray nozzle is relatively decelerated with respect to the substrate. .
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