JP2010114245A - Resist coating applicator - Google Patents
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Description
本発明は、ウエハへのレジスト塗布装置に関し、とくにウエハの表面にキャビティ、ビアホール等の多数の凹凸のあるウエハ(以下、“凹凸のあるウエハ”と称する)の表面に均一な膜厚のレジストを塗布する装置に関する。 The present invention relates to a resist coating apparatus for a wafer, and in particular, a resist having a uniform film thickness is formed on the surface of a wafer having a large number of irregularities such as cavities and via holes on the wafer surface (hereinafter referred to as “uneven wafer”). The present invention relates to a coating apparatus.
従来のウエハへのレジスト塗布装置(スピンコータ)40は、図5に示すように、内部を閉鎖可能としたケーシング140aを有し、このケーシング140a内の中央部には、レジストを塗布するウエハWを吸着保持して回転させるスピンチャック141が設けられている。このスピンチャック141は、水平に保たれた上面を有し、この上面には、例えば、ウエハWを吸引して吸着する吸引口が設けられている。
As shown in FIG. 5, a conventional resist coating apparatus (spin coater) 40 for a wafer has a
また、スピンチャック141は、例えば、モータ等を備えたチャック駆動機構142により、所定の速度で回転できるようになっている(例えば、2000回転/分)。
In addition, the
また、チャック駆動機構142には、例えば液圧シリンダ等の昇降駆動源が設けられていて、スピンチャック141は、回転自在であるとともに、上下動自在にしてある。
The
さらに、スピンチャック141の周囲には、レジスト塗布時に、ウエハWから飛散あるいは落下するレジスト液を受け止めて、回収するカップ143が設けられ、カップ143の底部には、回収したレジスト液をレジスト塗布装置の外部に排出する排出管144と、カップ143内の雰囲気を排気する排気管145とが接続され、カップ143内を強制的に排気できるように構成されている。
Further, around the
またさらに、スピンチャック141に保持されたウエハWの上方には、レジスト液をウエハWに向って吐出するノズル146が水平方向及び上下方向に移動自在に設けられている。また、制御部130がチャック駆動機構142に接続されてウエハWの回転数等を制御するようになっている。
Furthermore, a
しかしながら、このような従来の回転するスピンチャックを用いたレジスト塗布装置では、ビアホールやキャビティ等の凹凸があるウエハWの表面に、図6に示すように、ノズル146からレジスト液を直接スプレーして塗布する工程を用いているので、図6のA矢視部の拡大図である図7に示すように、ノズル146あるいはウエハWを上下あるいは水平方向に移動させてレジスト液をウエハWの表面に塗布しても、スプレーするレジストの粒径のバラツキ、塗布方向等により、ウエハWに形成したキャビティあるいはビアホールCのエッジ部Eに他の部分に比して、レジストRの塗布が十分にできずウエハWの面内全体にわたって均一なレジスト膜厚を形成することが極めて困難であった。
本発明が解決しようとする課題は、表面に凹凸のあるウエハへのレジスト塗布時におけるレジスト膜の膜厚の不均一性、とくに凹凸部のエッジ部における膜厚の不均一性の防止である。 The problem to be solved by the present invention is to prevent non-uniformity of the film thickness of the resist film at the time of applying the resist to the wafer having a concavo-convex surface, particularly the non-uniformity of the film thickness at the edge of the concavo-convex part.
上記した課題を解決するため本発明のレジスト塗布装置は、凹凸のあるレジスト塗布面を下向きにしてウエハを把持するウエハチャックと、該ウエハチャックの下方に設けたレジスト液を収容したレジスト槽と、該レジスト槽を水中で保持し、水中に設けた超音波振動子により発生した超音波を水中で伝播させ、前記レジスト槽内のレジスト液を霧化してミスト状にして、該ミストを前記ウエハのレジスト塗布面に供給する作用槽と、からなり、前記レジスト槽の先端面と前記ウエハチャックに把持したウエハの凹凸面との間隙を所定間隔に保つとともに、該間隙内に電極を臨設して、該ミストを細分化し、かつ、負の静電荷に帯電させ、他方前記ウエハチャックを接地して、正の静電荷に帯電させて、前記ミストを前記ウエハの凹凸面に吸着させて、均一な膜厚のレジスト膜を前記ウエハ面に形成するようにしたことを特徴とする。これにより、凹凸のあるウエハの面内全体にわたって、ほぼ均一な所定厚のレジスト膜が形成できる。 In order to solve the above-described problems, the resist coating apparatus of the present invention includes a wafer chuck that holds a wafer with an uneven resist coating surface facing downward, a resist tank that contains a resist solution provided below the wafer chuck, and The resist tank is held in water, ultrasonic waves generated by an ultrasonic vibrator provided in the water are propagated in water, the resist solution in the resist tank is atomized into a mist, and the mist is removed from the wafer. An operation tank that supplies the resist coating surface, and maintains a gap between the front end surface of the resist tank and the uneven surface of the wafer held by the wafer chuck at a predetermined interval, and an electrode is provided in the gap. The mist is subdivided and charged to a negative electrostatic charge, while the wafer chuck is grounded and charged to a positive electrostatic charge, and the mist is absorbed by the uneven surface of the wafer. By, characterized in that the resist film having a uniform thickness and to form on the wafer surface. Thereby, a resist film having a substantially uniform predetermined thickness can be formed over the entire surface of the uneven wafer.
また、本発明のレジスト塗布装置は、前記レジスト槽の上面に、中央部に突出して設けたノズル筒を有するカバーを覆せ、該ノズル筒の先端部と前記ウエハの凹凸面との間隙を所定の間隔に保って、前記ノズル筒の先端部から霧化したレジスト液のミストを、前記ウエハのレジスト塗布面に向って供給することを特徴とする。 In the resist coating apparatus of the present invention, the upper surface of the resist tank is covered with a cover having a nozzle cylinder provided so as to protrude from the center, and a gap between the tip of the nozzle cylinder and the uneven surface of the wafer is set to a predetermined value. The resist solution mist atomized from the tip of the nozzle cylinder is supplied toward the resist coating surface of the wafer while maintaining the interval.
さらに、前記レジスト槽の上面を全面的に開放して開口を形成し、該開口の上端部と前記ウエハの凹凸面との間隙を所定の間隔に保って、前記開口から霧化したレジストのミストを前記ウエハのレジスト塗布面に向って供給することを特徴とする。 Furthermore, the upper surface of the resist tank is fully opened to form an opening, and a gap between the upper end of the opening and the concavo-convex surface of the wafer is maintained at a predetermined interval, and the resist mist atomized from the opening is formed. Is supplied toward the resist coating surface of the wafer.
さらにまた、前記ウエハチャックにヒータを内蔵し、前記ウエハチャックで把持するウエハの温度を調整可能としたことを特徴とする。 Furthermore, a heater is incorporated in the wafer chuck so that the temperature of the wafer held by the wafer chuck can be adjusted.
また、本発明のレジスト塗布装置は、凹凸のあるレジスト塗布面を下向きにしてウエハを把持するウエハチャックと、該ウエハチャックの下方に設けたノズルカバーと、該ノズルカバーの下端部に設けられ、レジスト液を前記ノズルカバー内にスプレーしてミスト化するスプレーノズルと、からなり、前記ウエハの凹凸面と前記ノズルカバーの上端部との間隙を所定の間隔に保ってミストと外気との接触を回避するとともに、前記ノズルカバーの長さを変えることにより、レジストのウエハ表面への塗着状態を変え、かつ、前記ノズルカバーの高さ方向でミストを異なった大きさ毎に分級することを特徴とする。 Further, the resist coating apparatus of the present invention is provided in a wafer chuck that holds the wafer with the uneven resist coating surface facing downward, a nozzle cover provided below the wafer chuck, and a lower end portion of the nozzle cover, A spray nozzle that sprays a resist solution into the nozzle cover to form a mist, and keeps the gap between the uneven surface of the wafer and the upper end of the nozzle cover at a predetermined distance to make contact between the mist and the outside air. In addition to avoiding, changing the length of the nozzle cover changes the state of application of the resist to the wafer surface, and classifies the mist for different sizes in the height direction of the nozzle cover. And
また、前記ノズルカバーの下端部にレジスト回収管路を接続し、レジスト液を排出し、回収、再利用することを特徴とする。 The resist cover may be connected to the lower end of the nozzle cover to discharge the resist solution for recovery and reuse.
表面に凹凸のあるウエハに、ウエハ面内全体にわたって、ほぼ均一な所定厚のレジスト膜を形成できる。 A resist film having a substantially uniform predetermined thickness can be formed over the entire wafer surface on a wafer having an uneven surface.
以下、本発明のレジスト塗布装置の実施例を添付した図面に基づいて説明する。 Embodiments of a resist coating apparatus according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
(第1実施例)
まず、本発明のレジスト塗布装置の第1実施例を、その縦断面を示す図1に基づいて説明する。
(First embodiment)
First, a first embodiment of the resist coating apparatus of the present invention will be described with reference to FIG.
図1に示すように、本発明の第1実施例のレジスト塗布装置1は、水を収容し底部に制御系31に接続された超音波振動子30を設けた作用槽20と、この作用槽20の水の中に浸漬して設置し、内部にフォトレジストに用いるレジスト液(ポジレジスト)を収容したレジスト槽21と、上面にノズル筒22aを突出し、レジスト槽21の上面に覆せたカバー22とからなる。
As shown in FIG. 1, the
さらに、レジスト槽21の上方には、ヒータを内蔵しX−Yテーブルとして機能し、かつ低速で回転・昇降自在なウエハチャック10を設け、このウエハチャック10の下面に吸着等の手段により、レジストを塗布するウエハ面内に凹凸のあるウエハWが、凹凸面を下にして、カバー22のノズル筒22aの先端から所定の間隙g1を保つように保持されている。
Further, a wafer chuck 10 that functions as an XY table and that can be rotated and moved up and down at low speed is provided above the
また、この間隙g1には、レジストの霧化により発生したミストに負の静電荷を帯電させ、かつ、静電霧化現象によりミストをさらに細分化してレジストの粒径を小さくする電極40が設けられるとともに、他方、ウエハチャック10は、ウエハWに正の電荷を帯電させるように接地されている。また、ウエハチャック10にヒータが内蔵されて、ウエハチャック10で把持するウエハWの温度を、温度コントロールできるようにしてある。
Further, in this gap g 1, there is an
なお、ここで、超音波振動子30は、制御系31に接続され、所定の超音波振動を発生するように構成され、洗浄し易いように水を収容した作用槽20の底部に設けられている。しかし、洗浄の手間等を問題にしなければ、直接レジスト槽21内に設けてもよい。
Here, the
本発明の第1実施例のレジスト塗布装置1を用いて、表面に凹凸のあるウエハWの面内にレジストを塗布する時には、ウエハチャック10の下面にウエハWを凹凸面を下向きにして、吸着等の手段により保持し、レジスト槽21のカバー22の中央部に突出して設けたノズル筒22aの先端とウエハWのレジスト塗布面との間隙g1をウエハチャック10を昇降させて所定の間隔に保つようにする。
When the resist is applied on the surface of the wafer W having a concavo-convex surface using the resist
一方、ウエハチャック10の下方に設けた作用槽20を、レジスト槽21内のレジスト液Rの気化を防止するために、室温(例えば、25℃)に保ちつつ、制御系31を作動させて、超音波振動子30を動作させると、作用槽20の水の中を超音波振動が伝播し、レジスト槽21内のレジスト液Rに超音波振動を付与して霧化させて、レジスト液Rをミスト化(微粒子)させる。そして、レジスト槽21内でミスト化されたレジスト液の微粒子mは、レジスト槽21に覆せてカバー部22の中央上面に設けたノズル筒22aで絞られつつ、上昇する。
On the other hand, in order to prevent evaporation of the resist solution R in the
この際、本発明者の知見によると、ノズル筒22aから放出されたレジスト液の微粒子mの大きさが5μm以下の場合には、ウエハWの面内に付着し難く、また、微粒子mの大きさが過大(例えば、16μm以上)であると、ウエハWのレジスト塗布面が粗くなってしまう傾向がある。
At this time, according to the knowledge of the present inventors, when the size of the fine particles m of the resist solution discharged from the
そこで、本発明では、ウエハWのレジスト塗布面とノズル筒22aの先端との間隙g1を調節して塗布に用いるレジストの微粒子mの大きさを所定の大きさ、例えば、10μm程度、に調節する。さらに、ウエハWとノズル筒22aの先端との間隙g1を調節することにより、レジストのウエハWへの付着厚みを調整できるようにしてある。
Therefore, in the present invention, the size of the resist fine particles m used for coating is adjusted to a predetermined size, for example, about 10 μm, by adjusting the gap g 1 between the resist coating surface of the wafer W and the tip of the
さらに、本発明の第1実施例では、電極40により発生した負の静電荷をミスト(微粒子)mに帯電させると、ミストmがさらに細分化されて小さくなるとともに、他方、ウエハWには、正の静電荷が帯電させてあるから、所定の大きさの電荷がかかった微粒子mがウエハWの面内に吸着させられて、均一な膜厚のレジスト膜がウエハW面に形成されることになる。
Furthermore, in the first embodiment of the present invention, when the negative electrostatic charge generated by the
レジスト塗布時には、ウエハWを吸着したウエハチャック10をゆっくり(例えば、1回転/1秒)回転あるいはX−Y方向に移動させるようにする。
At the time of resist application, the
ここで、ウエハWを吸着して、保持したウエハチャック10は、内蔵したヒータにより所定温度に加熱され温度コントロールされているから、塗布したレジスト(ミスト)は、急速に乾燥されて凹凸のエッジ部からだれることなく、レジスト塗布の速度が促進されることになる。 Here, the wafer chuck 10 that sucks and holds the wafer W is heated to a predetermined temperature by a built-in heater and is controlled in temperature, so that the applied resist (mist) is rapidly dried to form uneven edge portions. The resist coating speed is accelerated without being swayed.
本発明者の解析によると、本発明の第1実施例のレジスト塗布装置1を用いることにより、凹凸のあるウエハWであっても、図4に示すように、ウエハWの凹凸面内全体にわたって、均一(例えば、6μm程度)な膜厚のレジスト膜Rを形成することができた。
According to the analysis of the present inventor, by using the resist
(第2実施例)
次に、本発明のレジスト塗布装置の第2実施例を、その縦断面を示す図2に基づいて説明する。
(Second embodiment)
Next, a second embodiment of the resist coating apparatus of the present invention will be described with reference to FIG.
図2に示すように、本発明の第2実施例のレジスト塗布装置1aは、前出の第1実施例と同様に、制御系31に接続された超音波振動子30を設けた作用槽20と、この作用槽20の水の中に浸漬して設置したレジスト槽21と、このレジスト槽20の上方に設けたウエハチャック10を設け、このウエハチャック10の下面にレジストを塗布する表面に凹凸のあるウエハWが吸着等の手段により、凹凸面を下向きにして保持されている。
As shown in FIG. 2, the resist
ここで、本発明の第2実施例のレジスト塗布装置1aでは、前出した第1実施例のレジスト塗布装置1と異なり、レジスト槽21の上面が全面的に開放され、ウエハWの下面とレジスト槽21の上端との間隙g2が所定の間隔に保たれるとともに、この間隙g2に電極40により負の静電荷が付与されるので、レジスト槽21で発生したミストmが細分化されるとともに、負の静電荷が帯電されるようになっている。
Here, in the resist
この本発明の第2実施例のレジスト塗布装置1aでは、レジスト槽21の上面が全面的にウエハWに向って開放されているので、蒸着のイメージでウエハW面内に一気にレジストの微粒子mが付着され、より完全かつ均一なレジスト膜が形成されるようになる。
In the resist
(第3実施例)
さらに、本発明のレジスト塗布装置の第3実施例を、その縦断面を示す図3に基づいて説明する。
(Third embodiment)
Furthermore, a third embodiment of the resist coating apparatus of the present invention will be described with reference to FIG.
図3に示すように、本発明の第3実施例のレジスト塗布装置1bは、ウエハ温調用ヒータを内蔵した水平方向及び上下方向に移動自在で回転自在な、かつ、凹凸のあるウエハWをその下面に凹凸面を下向きにして吸着して保持可能な、ウエハチャック10と、このウエハチャック10の下方に設けた、レジスト液をウエハWにスプレーするスプレーノズル50と、このスプレーノズル50のスプレー端を覆った筒状のノズルカバー51と、このノズルカバー51の下端部に接続されたレジスト回収管路52と、から構成されている。
As shown in FIG. 3, the resist
とくに、本発明の第3実施例のレジスト塗布装置1bでは、ウエハチャック10を昇降させて、ウエハWの下面とノズルカバー51の上端部との間隙g3を所定の間隔(例えば、10mm)に保ってミストmと外気との接触を回避して、レジストミストが外気の影響を極力受けないようにしてある。これによりレジストミストの粒径のバラツキがなくなる。
In particular, the resist
さらに、この第3実施例では、ノズルカバー51の長さを変えることによりレジストのウエハW表面への塗着状態(例えば、膜厚)を変えることができるとともに、ノズルカバー51のレジストのミスト(微粒子)は、重力の影響でノズルカバー51の高さ方向に異なった大きさ毎に分級されて、所定の大きさのミストmのみがウエハWの表面に塗着され、大きな微粒子は、ウエハWに付着せずに落下して、レジスト回収管路52から系外に排出・回収され、濾過・粒度調整後、レジストとして再利用されるように構成されている。
Further, in this third embodiment, the application state (for example, film thickness) of the resist to the surface of the wafer W can be changed by changing the length of the
本発明のレジスト塗布装置は、水晶片のみならず、広範にすべてのウエハへのレジスト塗布に利用できる。 The resist coating apparatus of the present invention can be used for resist coating on a wide range of wafers as well as quartz pieces.
1,1a,1b レジスト塗布装置
10 ウエハチャック
20 作用槽
21 レジスト槽
22 カバー
22a ノズル筒
30 超音波振動子
31 制御系
40 電極
50 スプレーノズル
51 ノズルカバー
52 レジスト回収管路
W ウエハ
g1,g2,g3 間隙
1, 1a, 1b Resist coating
Claims (7)
該ウエハチャックの下方に設けたレジスト液を収容したレジスト槽と、
該レジスト槽を水中で保持し、水中に設けた超音波振動子により発生した超音波を水中で伝播させ、前記レジスト槽内のレジスト液を霧化してミスト状にして、該ミストを前記ウエハのレジスト塗布面に供給する作用槽と、からなり、
前記レジスト槽の先端面と前記ウエハチャックに把持したウエハの凹凸面との間隙を所定間隔に保つとともに、該間隙内に電極を臨設して、前記ミストを細分化し、かつ、負の静電荷に帯電させ、他方前記ウエハチャックを接地して、正の静電荷に帯電させて、前記ミストを前記ウエハの凹凸面に吸着させて、均一な膜厚のレジスト膜を前記ウエハ面に形成するようにしたことを特徴とするレジスト塗布装置。 A wafer chuck for gripping the wafer with the uneven resist coating surface facing down,
A resist tank containing a resist solution provided below the wafer chuck;
The resist tank is held in water, ultrasonic waves generated by an ultrasonic vibrator provided in the water are propagated in water, the resist solution in the resist tank is atomized into a mist, and the mist is removed from the wafer. An action tank for supplying to the resist coating surface,
A gap between the front end surface of the resist tank and the uneven surface of the wafer held by the wafer chuck is maintained at a predetermined interval, and an electrode is provided in the gap to subdivide the mist and to generate a negative electrostatic charge. The wafer chuck is grounded, charged to a positive electrostatic charge, and the mist is adsorbed on the uneven surface of the wafer to form a uniform resist film on the wafer surface. A resist coating apparatus.
該ウエハチャックの下方に設けたノズルカバーと、
該ノズルカバーの下端部に設けられ、レジスト液を前記ノズルカバー内にスプレーしてミスト化するスプレーノズルと、からなり、
前記ウエハの凹凸面と前記ノズルカバーの上端部との間隙を所定の間隔に保ってミストと外気との接触を回避するとともに、前記ノズルカバーの長さを変えることにより、レジストのウエハ表面への塗着状態を変え、かつ、前記ノズルカバーの高さ方向でミストを異なった大きさ毎に分級することを特徴とするレジスト塗布装置。 A wafer chuck for gripping the wafer with the uneven resist coating surface facing down,
A nozzle cover provided below the wafer chuck;
A spray nozzle provided at the lower end of the nozzle cover and spraying a resist solution into the nozzle cover to form a mist;
The gap between the uneven surface of the wafer and the upper end of the nozzle cover is kept at a predetermined distance to avoid contact between mist and the outside air, and by changing the length of the nozzle cover, the resist can be applied to the wafer surface. A resist coating apparatus characterized by changing a coating state and classifying mist for each different size in the height direction of the nozzle cover.
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN102285628A (en) * | 2010-06-18 | 2011-12-21 | 王云翔 | Glue spraying device for micro processing of semiconductor and spray coating method for substrate |
JP2013211366A (en) * | 2012-03-30 | 2013-10-10 | Engineering System Kk | Thin film formation method using electrostatic coating method |
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- 2008-11-06 JP JP2008285245A patent/JP2010114245A/en active Pending
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