JP2015211170A - Coating device, coating method, and memory medium - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被処理体に塗布膜を形成する塗布装置、塗布方法及びこの塗布方法が記録された記憶媒体に関する。 The present invention relates to a coating apparatus, a coating method, and a storage medium in which the coating method is recorded, which forms a coating film on an object to be processed.
半導体デバイスを製造する一連の工程の中で、基板(被処理体)である半導体ウエハ(以下「ウエハ」と言う)に対して、レジスト膜、ポリイミド膜、接着膜(接着剤からなる膜)などの塗布膜を形成する工程がある。このような塗布膜は、当該塗布膜を構成する有機材料を例えばシンナーなどの溶剤により希釈した塗布液として使用される。そして、この塗布液をウエハの中央部に吐出した後、ウエハを鉛直軸周りに回転させることにより、当該ウエハの周縁に向かって液膜を広げて、続いてこの液膜を乾燥させて(溶剤を揮発させて)塗布膜が形成される。 In a series of processes for manufacturing semiconductor devices, a resist film, polyimide film, adhesive film (film made of an adhesive), etc., for a semiconductor wafer (hereinafter referred to as “wafer”) which is a substrate (object to be processed) There is a step of forming a coating film. Such a coating film is used as a coating solution obtained by diluting an organic material constituting the coating film with a solvent such as thinner. And after discharging this coating liquid to the center part of a wafer, a wafer is rotated to the surroundings of a vertical axis, a liquid film is spread toward the peripheral edge of the said wafer, and this liquid film is then dried (solvent) The coating film is formed.
ここで、近年の半導体デバイスにおける小型化の要求に対応するために、いわゆる「3D NAND」と呼ばれる、メモリの縦積み構造(積層構造)が検討されている。このような構造では、炭素を含む有機膜とシリコン系の無機膜とを交互に積層した積層体に対して連続してエッチング処理が行われるため、この積層体の上層側に配置されるレジスト膜については、例えば数μmもの厚膜となるように形成される。 Here, in order to meet the recent demand for miniaturization of semiconductor devices, a vertically stacked structure (stacked structure) of so-called “3D NAND” has been studied. In such a structure, since the etching process is continuously performed on the laminated body in which the organic film containing carbon and the silicon-based inorganic film are alternately laminated, the resist film disposed on the upper layer side of the laminated body Is formed so as to be a thick film of several μm, for example.
ところで、レジスト液を遠心力により広げてウエハ上に塗布する手法は、ウエハの中央部よりも周縁部において膜厚が厚くなりやすい。即ち、ウエハを鉛直軸周りに回転させて当該ウエハの周縁から塗布液を振り切るにあたり、ウエハの外周端では中央側よりも外気に触れやすい。そのため、ウエハの中央側から外周側に向かって塗布液が遠心力によって流れていく時、当該外周側では溶剤が速やかに揮発して塗布液が流動しにくくなるので、厚膜用のレジスト液では薄膜用のレジスト液よりも高粘度となっていることも加わって、ウエハの外周部にいわば液盛りされてしまう。言い換えると、遠心力により余分な塗布液をウエハの外周部から液切りしようとしても、当該外周部にこの余分な塗布液が残ってしまう。そのため塗布膜の面内均一性がより一層悪化してしまう。
特許文献1には、ウエハの外周部に対向するように開閉自在な羽根板を設けた塗布処理装置について記載されているが、塗布膜の均一性を更に改善できる手法が求められている。
By the way, the method of spreading the resist solution on the wafer by centrifugal force tends to increase the film thickness at the peripheral portion rather than at the central portion of the wafer. That is, when the wafer is rotated around the vertical axis and the coating liquid is shaken off from the periphery of the wafer, the outer peripheral edge of the wafer is more easily exposed to the outside air than the center side. Therefore, when the coating liquid flows from the center side of the wafer toward the outer peripheral side by centrifugal force, the solvent quickly evaporates on the outer peripheral side and the coating liquid does not flow easily. In addition to the fact that the viscosity is higher than that of the resist solution for the thin film, the liquid is accumulated on the outer periphery of the wafer. In other words, even if an excess coating solution is removed from the outer peripheral portion of the wafer by centrifugal force, the extra coating solution remains on the outer peripheral portion. Therefore, the in-plane uniformity of the coating film is further deteriorated.
本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は、基板の面内における膜厚の均一性に優れた塗布膜を形成できる技術を提供することにある。 The present invention has been made under such circumstances, and an object of the present invention is to provide a technique capable of forming a coating film having excellent film thickness uniformity in the plane of the substrate.
本発明の塗布装置は、
清浄気体の下降気流が形成される雰囲気に配置され、溶剤を含む塗布液を基板に塗布して塗布膜を形成する装置において、
基板を水平に保持し、鉛直軸周りに回転自在な基板保持部と、
前記基板保持部に保持された基板の表面に塗布液を吐出する塗布液ノズルと、
前記基板保持部に保持された基板を囲むように設けられたカップ体と、
前記カップ体の内部雰囲気を排気するための排気路と、
前記基板の回転により塗布液が塗布されるときには、前記排気路により排気を行い、前記基板上の塗布液を乾燥させるために基板が回転するときには、前記排気路による排気量をゼロとするように制御信号を出力する制御部と、を備えたことを特徴とする。
また排気量がゼロとは、流量Vaがほぼゼロとなる場合を含み、例えば排気流量が1.3m3/分未満(排気口の排気圧が25Pa未満)となる場合も含むものとする。
The coating apparatus of the present invention is
In an apparatus for forming a coating film by applying a coating liquid containing a solvent to a substrate, which is disposed in an atmosphere in which a downflow of clean gas is formed,
A substrate holding unit that holds the substrate horizontally and is rotatable about a vertical axis;
A coating liquid nozzle that discharges the coating liquid onto the surface of the substrate held by the substrate holding unit;
A cup body provided so as to surround the substrate held by the substrate holding portion;
An exhaust path for exhausting the internal atmosphere of the cup body;
When the coating liquid is applied by the rotation of the substrate, the exhaust path exhausts, and when the substrate rotates to dry the coating liquid on the substrate, the exhaust amount by the exhaust path is set to zero. And a control unit that outputs a control signal.
The exhaust amount zero includes the case where the flow rate Va is substantially zero, and includes the case where the exhaust flow rate is less than 1.3 m 3 / min (the exhaust pressure at the exhaust port is less than 25 Pa), for example.
本発明の塗布方法は、
清浄の下降気流が形成される雰囲気にて、溶剤を含む塗布液を基板に塗布して塗布膜を形成する方法において、
基板を基板保持部に水平に保持する工程と、
前記基板の中央部に塗布液を供給すると共に基板保持部を鉛直軸周りに回転させて基板上に塗布液を広げて塗布液の塗布を行いながら、前記基板を囲むように設けられたカップ体の内部雰囲気を排気路を介して排気する工程と、
次いで、前記排気路による排気量をゼロとした状態で、前記基板保持部を回転させて前記基板上の塗布液を乾燥させる工程と、を含むことを特徴とする。
本発明の記憶媒体は、
コンピュータ上で動作するコンピュータプログラムを格納した記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、既述の塗布方法を実施するようにステップが組まれていることを特徴とする。
The coating method of the present invention comprises:
In a method of forming a coating film by applying a coating liquid containing a solvent to a substrate in an atmosphere in which a clean downward airflow is formed,
Holding the substrate horizontally on the substrate holder;
A cup body is provided so as to surround the substrate while supplying the coating solution to the central portion of the substrate and rotating the substrate holding portion around the vertical axis to spread the coating solution on the substrate and apply the coating solution. Exhausting the internal atmosphere through the exhaust path;
And a step of rotating the substrate holding part to dry the coating liquid on the substrate in a state where the exhaust amount by the exhaust path is zero.
The storage medium of the present invention is
A storage medium storing a computer program that runs on a computer,
The computer program is characterized in that steps are set so as to implement the above-described coating method.
本発明は、基板に塗布液を塗布して塗布膜を形成するにあたって、塗布液ノズルから塗布液を吐出して塗布液を塗布する時は基板が置かれる雰囲気を排気する一方、基板上における塗布膜を乾燥させる時は、塗布液の吐出時よりも排気量を減らしている。そのため、塗布液の乾燥を行う時は、塗布液に含まれる溶剤の雰囲気を基板の周縁部に形成できる。従って、基板の周縁部では、塗布液から溶剤が揮発しにくくなるので、遠心力により基板の中央部から周縁部に向かって流れる塗布液を当該周縁部から速やかに排出できるので、膜厚の均一性に優れた塗布膜を形成できる。 In the present invention, when the coating liquid is applied to the substrate to form the coating film, the coating liquid is discharged from the coating liquid nozzle to apply the coating liquid, while exhausting the atmosphere in which the substrate is placed. When the film is dried, the amount of exhaust is reduced compared to when the coating liquid is discharged. Therefore, when the coating solution is dried, an atmosphere of a solvent contained in the coating solution can be formed on the peripheral portion of the substrate. Accordingly, since the solvent is less likely to evaporate from the coating solution at the peripheral edge of the substrate, the coating liquid that flows from the central portion of the substrate toward the peripheral portion can be quickly discharged from the peripheral edge by centrifugal force. A coating film having excellent properties can be formed.
本発明の実施の形態に係る塗布装置(レジスト塗布装置)の一例について、図1〜図5を参照して説明する。このレジスト塗布装置には、図1に示すように、基板(被処理体)であるウエハWに対してレジスト液(処理液)を塗布してレジスト膜(塗布膜)の形成処理を行う処理部11が横並びに複数箇所この例では2箇所に設けられている。各々の処理部11には、ウエハWが置かれる処理雰囲気の排気を行うための排気路31が設けられており、これら排気路31には、後で詳述するように、当該排気路31内における流路の開閉及び圧力(流速)の調整を行うための開閉部であるダンパー48が介設されている。そして、本発明では、ダンパー48における開度を調整することによって、ウエハWの表面に塗布されるレジスト膜の膜厚寸法について、面内に亘って均一化するようにしている。続いて、レジスト塗布装置の詳細及びレジスト液の塗布方法について以下に説明する。図1中10は各処理部11が置かれる基部である。また、図1中49は、工場全体に共通に設けられる排気ダクトであり、従って各々の処理部11にて共用されている。尚、図1では各処理部11について模式的に簡略化して描画している。
An example of a coating apparatus (resist coating apparatus) according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In this resist coating apparatus, as shown in FIG. 1, a processing unit that applies a resist liquid (processing liquid) to a wafer W, which is a substrate (object to be processed), and forms a resist film (coating film). 11 is provided side by side and in two places in this example. Each
基部10上には、各処理部11の並びに沿って形成されたレール22が設けられており、このレール22上にはアーム21によって支持された集合ノズル1が当該アーム21を介して水平方向に移動自在に配置されている。集合ノズル1の下面側には、複数種類のレジスト液やシンナーなどの溶剤を夫々吐出する吐出部であるノズル24が設けられている。レジスト液を吐出するノズル24の上流側には、レジスト液が貯留された貯留部21aが設けられており、このレジスト液は、シンナーなどの溶剤により希釈された状態となっている。貯留部21aにおける希釈済みのレジスト液の粘度は、例えば25℃において、1cP〜300cPとなっている。図1中21bは、溶剤の貯留部である。尚、図1では、レジスト液の貯留部21aについては複数の貯留部21aのうち一つだけ代表して描画している。
On the
また、図1に示すように、各々の処理部11を臨む位置における基部10上には、レール18が形成されており、このレール18には上端部に補助ノズル15が取り付けられたアーム17が水平方向に移動自在に配置されている。この補助ノズル15は、レジスト膜が形成されたウエハWの周縁部から当該レジスト膜を除去するために溶剤(シンナー)を吐出するためのものである。図1中16aは、補助ノズル15を退避させるノズルバスであり、16bは集合ノズル1を退避させるノズルバスである。以上のノズル15、24、貯留部21aに組み合わされた送液ポンプや各バルブあるいは流量調整部は、後述の薬液供給機器110をなしている。また、図1中72はウエハWを昇降させるための昇降ピンである。尚、図2では集合ノズル1や補助ノズル15について簡略化して描画しており、昇降ピン72については図示を省略している。
Further, as shown in FIG. 1, a
続いて、処理部11について説明する。処理部11には、図2に示すように、ウエハWを裏面側から水平に吸引保持するためのスピンチャック14が基板保持部として設けられており、このスピンチャック14は、スピンチャックモータなどの回転機構14aによって鉛直軸周りに回転自在に構成されている。図2中71はカップ体である。尚、各処理部11は、互いに同じ構成となっている。また、図2では昇降ピン72の記載を省略している。
Next, the
図2に示すように、カップ体71は、この例では概略3つの部材により構成されている。具体的には、カップ体71は、ウエハWの裏面側周縁部を臨むように配置された内側カップ41と、この内側カップ41の外側に配置された中間カップ42と、中間カップ42の上側に積層された外側カップ43とにより構成されている。内側カップ41は、スピンチャック14上におけるウエハWの外周端よりも内側寄りの位置と前記外周端よりも外側に外れた位置との間を周方向に亘って結ぶように概略リング状に形成されたリング体(ガイド部)41aと、このリング体41aの外周端から下方側に向かって周方向に亘って伸び出す垂直壁41bとにより構成されている。リング体41aの上面は、中央側から周縁側に向かうにつれて下方側に向かって傾斜しており、ウエハWの外周部から振り切られたレジスト液を重力により落下させる(流れ落とす)ための傾斜面をなしている。リング体41aの上面には、ウエハWの裏面側周縁部に向けて溶剤を吐出するためのベベル洗浄ノズル41cが設けられており、このベベル洗浄ノズル41cは、ウエハWの半径方向に進退自在に配置されている。
As shown in FIG. 2, the
中間カップ42は、前記垂直壁41bから落下するレジスト液を受け止めるための凹部が周方向に亘って形成された概略環状の部材をなしている。中間カップ42の床面における垂直壁41bの概略下方側の位置には、当該垂直壁41bから落下したレジスト液を排出するための排液路45の一端側が接続されている。排液路45の他端側は、図示しない排液部に接続されている。
The
そして、中間カップ42の底面において前記排液路45の開口端に対して側方側(平面で見たときにウエハWの半径方向外側)に寄った位置には、図2に示すように、溶剤を貯留するために、上面側が開口する概略溝状の貯留部61が当該ウエハWを周方向に亘って囲むように配置されている。この貯留部61は、後述するように、レジスト膜を乾燥させる時、ウエハWの外周部に溶剤雰囲気を形成するためのものである。この貯留部61には、溶剤補給路(供給路)62の一端側が接続されており、この溶剤補給路62の他端側は、バルブ63及び流量調整部64を介して溶剤の貯留源65に接続されている。バルブ63及び流量調整部64により後述の溶剤補充部111が構成される。
Then, on the bottom surface of the
中間カップ42における排液路45の開口端に対してウエハWの中央側に寄った位置には、中間カップ42の内部を介してウエハWが置かれる処理雰囲気を排気するための排気口46が形成されている。前記排液路45の開口端と排気口46との間には、中間カップ42の床面から上方側に向かって周方向に亘って伸びる分離壁47が設けられており、この分離壁47によって処理雰囲気から気液の分離が行われる。言い換えると、後述の排気路31の基端側が下方側から中間カップ42の内部に気密に挿入されており、この排気路31の壁面の一部が前記分離壁47をなしている。排気口46は、平面で見て互いに離間するように例えば2箇所に形成されている。この排気口46から伸びる排気路31については、後で詳述する。
An
中間カップ42における上端側外縁部は、上方側に向かって伸び出すと共に、内側に屈曲して屈曲部42aをなしており、当該屈曲部42aにおける先端部がスピンチャック14上におけるウエハWの外周端に近接するように水平に延伸されている。中間カップ42の屈曲部42aにおける上端側の水平面の高さ位置と、スピンチャック14におけるウエハWの表面の高さ位置とは、ほぼ同じ高さ位置となっている。屈曲部42aにおける下端側には、図2に示すように、当該屈曲部42aの上方側の雰囲気と下方側の雰囲気とを連通させるための連通口42bが形成されている。
The outer edge of the upper end side of the
この連通口42bは、図3に示すように、平面で見た時に概略楕円形状となるように形成されており、周方向に沿って複数箇所この例では8箇所に互いに等間隔に配置されている。従って、スピンチャック14によりウエハWが鉛直軸周りに回転すると、ウエハWの周縁部から振り切られるレジスト液や溶剤と、このウエハWの遠心力により当該ウエハWの外周部側に向かう気流とが既述の屈曲部42aの下方側に排気流として入り込み、リング体41aの表面に沿って排液路45や排気口46に向かって流れていく。そして、後述するように、処理雰囲気の排気を停止する(ダンパー48を閉じる)と、いわば排気口46が閉じられるので、前記排気流のうち気体雰囲気は、レジスト液に含まれる溶剤が揮発して生成する揮発成分と共に、連通口42bを介してウエハWの外周部側に回り込む。
As shown in FIG. 3, the
既述の排気口46から各々伸びる2本の排気路31は、中間カップ42よりも下流側にて互いに合流して、既述の図1にも示すように、当該排気路31内の流路の開閉及び流量調整を行うための概略板型のダンパー(開閉体)48を介して、工場の排気ダクト49に接続されている。即ち、排気ダクト49は、既に説明したように、工場全体に共通に設けられており、図示しない排気ポンプによって常時一定量の排気流を形成するように構成されている。言い換えると、排気路31は、工場全体の排気量のうち、一部の排気量を割り当てられている。ダンパー48及び当該ダンパー48が設けられた排気路31により開閉機構が構成される。尚、図1では、排気ダクト49を一部切り欠いて描画している。
The two
従って、既述のダンパー48は、排気路31内の流路を閉止した場合であっても、図2に示すように、他の処理部11あるいは別の半導体製造装置に悪影響を及ぼさないように(あるいは前記悪影響がなるべく小さくなるように)構成されている。即ち、ダンパー48が配置された排気路31は、図1に示すように、概略箱型となっており、例えば上面側には開口部51が形成されている。そして、ダンパー48は、図4(a)に示すように、この開口部51を気密に塞ぐと共に排気路31内の流路を開放する位置と、図4(b)に示すように、前記開口部51から離間すると共に前記流路を閉止する位置と、の間で開閉できるように構成されている。
Therefore, even if the above-described
そのため、ダンパー48が図4(a)のように開口部51を塞ぐと、ウエハWが置かれる処理雰囲気が排気ダクト49に向かって例えば流量(第1の排気量)V0にて排気される。そして、ダンパー48が図4(b)のように排気路31内の流路を塞ぐと、処理雰囲気の排気が停止される一方、塗布装置の外部の雰囲気(クリーンルーム内の雰囲気あるいは処理部11が置かれる塗布現像装置内の雰囲気)が排気ダクト49に向かって流量V0にて排気される。即ち、ダンパー48を閉止すると、処理雰囲気から排気される排気量(第2の排気量)は、既述の第1の排気量よりも少なくなるように調整され、具体的にはゼロとなる。
Therefore, when the
更に、既述の図2に示すように、ダンパー48が排気路31内を通流する気流に干渉する位置(前記開放する位置と閉止する位置との間の位置)では、排気ダクト49には、処理雰囲気と外部の雰囲気とが夫々流量Va及びVbにて流入する。そして、既述のように、排気ダクト49では各処理部11から排気する排気量が予め割り振られていることから、流量Vaと流量Vbとの合計値は、流量V0となる。言い換えると、排気路31内の気流に干渉するようにダンパー48を位置させると、処理雰囲気から排気ダクト49に排気される流量Vaが既述の流量V0よりも少なくなり、この減少分(V0−Va=Vb)だけ、外部の雰囲気が排気ダクト49に引き込まれる。
Further, as shown in FIG. 2 described above, at the position where the
そのため、排気ダクト49には、ダンパー48の位置に依らずに、ほぼ一定の流量V0の排気流が流れ込むので、他の処理部11や半導体製造装置に影響を及ぼさずに済む。即ち、この処理部11の排気路31に開口部51を設けていない場合には、当該排気路31内の流路をダンパー48により塞いで排気を停止すると、他の処理部11や半導体製造装置では、排気を停止した処理部11の分だけ排気量が増えようとする。一方、排気路31に開口部51を設けておくと、処理部11に割り当てられた流量V0の排気が排気ダクト49に向かって流れ込む。このダンパー48について、既述の図1では奥側のダンパー48を開放した状態、手前側のダンパー48を半開にした状態を示している。以下の説明においては、ダンパー48を開放した状態を「高排気」、ダンパー48を半開にした状態を「低排気」と呼ぶものとする。
Therefore, an exhaust flow having a substantially constant flow rate V0 flows into the
既述の図2に示すように、外側カップ43は、中間カップ42における連通口42bよりも外周側の位置から上方に向かって伸び出すと共に、ウエハWの外周端に対して上方側から対向するように屈曲している。外側カップ43の上方側には、処理雰囲気に清浄気体(クリーンエアー)のダウンフローの気流を形成するためのファンユニット55が配置されている。
As shown in FIG. 2 described above, the
以上説明した塗布装置には、既述の図1及び図5に示すように、装置全体に対して制御信号を出力する制御部100が設けられている。この制御部100は、後述するレジスト膜の形成処理を行うように構成されたプログラムを格納した格納部101を備えており、既述の薬液供給機器110、溶剤補充部111及びダンパー48に制御信号を出力して、膜厚寸法の均一性に優れたレジスト膜をウエハWの表面に形成するように構成されている。このプログラムは、ハードディスク、コンパクトディスク、光磁気ディスク、メモリカード、フレキシブルディスクなどの記憶媒体である記憶部121から制御部100内にインストールされる。前記プログラムは、例えば手順を記載したプロセスレシピも含まれる。
As shown in FIGS. 1 and 5 described above, the coating apparatus described above is provided with a
続いて、塗布装置の作用について、図6〜図10を参照して説明する。先ず、図示しない搬送アームと既述の昇降ピン72とによりウエハWをスピンチャック14上に載置すると共に真空吸着する(t0)。また、貯留部61には、溶剤を予め満たしておき、例えば任意の設定時間が経過する度に、溶剤が揮発によって残量がなくならないように、既述の溶剤補給路62を介して溶剤を補給しておく。中間カップ42の底面では、常温雰囲気によって溶剤が速やかに揮発して、溶剤雰囲気が形成される。ウエハWが置かれる処理雰囲気では、ファンユニット55によりダウンフローの気流が形成されており、この気流が排気路31に向かって排気されている。従って、溶剤の揮発により貯留部61から発生する溶剤雰囲気は、前記気流と共に排気される。ダンパー48は、図6(b)に示すように、排気路31における流路に干渉するように位置して(半開きの状態となって)いる。従って、処理雰囲気と共に外部の雰囲気についても排気ダクト49に流れ込んでいるため、当該処理雰囲気における排気の状態は、図6(c)に示すように、いわば低排気となっている。
Then, the effect | action of a coating device is demonstrated with reference to FIGS. First, the wafer W is placed on the
次いで、スピンチャック14の回転を開始して、図6(a)に示すように、当該スピンチャック14の回転数を例えば1500rpmまで上昇させる(t1)と共に、図6(b)、(c)に示すように、ダンパー48を全開にして、処理雰囲気を高排気の状態にする。そして、集合ノズル1のノズル24をウエハWの中央部に対向する位置まで移動させて、ノズル24から溶剤を吐出してプリウエット処理を行う。即ち、ノズル24から吐出された溶剤は、ウエハWの中央部に衝突した後、当該ウエハWの外周部側に向かって広がっていき、ウエハWの表面に亘って溶剤からなる液膜を形成すると共に、余分な溶剤がウエハWの外周縁から液切りされる。
Next, the rotation of the
ウエハWの外周縁から液切りされた溶剤は、内側カップ41と中間カップ42との間の領域を介して中間カップ42の底面に落下して、その後液溜まりを形成すると排液路45に排出される。中間カップ42の底面における溶剤の液溜まりでは、処理部11が置かれる常温雰囲気により溶剤が揮発して、溶剤雰囲気が形成される。この溶剤雰囲気は、既述のようにダンパー48を全開に設定していることから、ウエハWの上方側の雰囲気及び貯留部61から発生する溶剤雰囲気と共に排気路31に排気される。
The solvent drained from the outer peripheral edge of the wafer W falls to the bottom surface of the
続いて、図6(a)〜(c)に示すように、ダンパー48については全開に設定したまま、スピンチャック14の回転数を第1の回転数(例えば2500rpm)まで増加させる(t2)と共に、レジスト液をウエハWの中央部に向かって吐出する。レジスト液は、ウエハWの遠心力により中央側から周縁側に向かって伸展されると共に、図7に示すように、余分な液量が当該ウエハWの外周縁から液切りされる。ウエハWの外周縁から液切りされたレジスト液についても、内側カップ41と中間カップ42との間の領域を介して当該中間カップ42の底面に落下する。このレジスト液には既述のように溶剤が含まれていることから、中間カップ42内では、レジスト液から揮発した溶剤雰囲気が形成され、処理雰囲気から通流する排気流に乗って排気路31に排気される。
Subsequently, as shown in FIGS. 6A to 6C, the rotation speed of the
次いで、図6(a)〜(c)に示すように、ダンパー48を低排気(半開き)の状態に設定すると共に、スピンチャック14の回転数を第2の回転数(例えば100rpm)まで低下させる(t3)。こうしてウエハWの表面におけるレジスト膜の平坦化を行った後、スピンチャック14の回転数を例えば1500rpmに上昇させると共に、ダンパー48を閉止する(t4)。
Next, as shown in FIGS. 6A to 6C, the
ウエハWの表面では、余分なレジスト液が当該ウエハWの外周縁から更に液切りされて、レジスト膜の平坦化がより一層進行する。また、ウエハWの表面では、レジスト膜から溶剤が揮発して、溶剤雰囲気が形成される。この溶剤雰囲気は、ウエハWの遠心力により外側に向かって広がり、中間カップ42と内側カップ41との間の領域に流れ込んでいく。しかしながら、ダンパー48を閉止しているので、前記溶剤雰囲気は、図8に示すように、中間カップ42における連通口42bを介してウエハWの外周縁に向かって戻っていく。
On the surface of the wafer W, excess resist solution is further drained from the outer peripheral edge of the wafer W, and the flattening of the resist film further proceeds. Further, on the surface of the wafer W, the solvent is volatilized from the resist film, and a solvent atmosphere is formed. This solvent atmosphere spreads outward due to the centrifugal force of the wafer W, and flows into a region between the
また、ウエハWの外周縁から液切りされたレジスト液は、中間カップ42の底面あるいは内側カップ41におけるリング体41aに付着する。そして、中間カップ42や内側カップ41に付着したレジスト液から、同様に溶剤が揮発して溶剤雰囲気が形成され、この溶剤雰囲気は処理雰囲気から流れ込む溶剤雰囲気と合流して、同様に連通口42bを経由した循環経路に乗る。また、貯留部61から発生する溶剤雰囲気についても、同様に連通口42bを介してウエハWの端部に向かって通流する。
Further, the resist solution drained from the outer peripheral edge of the wafer W adheres to the bottom surface of the
ここで、既に詳述したように、ウエハWの中央部に対向する領域では、図9に示すように、レジスト膜から揮発した溶剤により溶剤雰囲気が形成されており、従って当該溶剤雰囲気に接するレジスト膜では、溶剤が揮発しにくくなる(乾燥しにくくなる)。一方、ウエハWの外周部側では、当該ウエハWの上方側からウエハWの遠心力により大気雰囲気(溶剤が含まれていない雰囲気)が流れ込もうとする。しかしながら、ダンパー48を閉止して、溶剤雰囲気が連通口42bを介してウエハWの外周縁に流れ込むようにしている。そのため、ウエハWの外周縁に対向する領域においても溶剤雰囲気が形成され、レジスト膜が乾燥しにくくなる。従って、遠心力によりウエハWの中央部側から周縁部側に向かって流れるレジスト液は、当該ウエハWの外周縁から速やかに液切りされる。
Here, as already described in detail, in the region facing the central portion of the wafer W, as shown in FIG. 9, a solvent atmosphere is formed by the solvent volatilized from the resist film, and therefore the resist in contact with the solvent atmosphere is formed. In the film, the solvent is less likely to evaporate (is difficult to dry). On the other hand, on the outer peripheral side of the wafer W, an atmospheric atmosphere (atmosphere containing no solvent) tends to flow from above the wafer W due to the centrifugal force of the wafer W. However, the
こうしてウエハWの表面におけるレジスト膜は、後述の実施例からも分かるように、面内に亘って膜厚寸法が均一化する。この膜厚寸法の具体的数値を挙げると、30nm〜15000nmであり、この例では7000nmである。また、ウエハWに対して吐出したレジスト液の液量L1と、当該ウエハWの表面に残るレジスト液の液量L2との差分(L1−L2)は、レジスト液の使用量をなるべく少なくするために、ほぼゼロとなっており、詳しくは0.05ml〜7.5mlである。これら液量L1、L2の関係について数式で説明すると、L2=L1×120%〜1000%である。 In this way, the resist film on the surface of the wafer W has a uniform thickness over the entire surface, as can be seen from the examples described later. Specific numerical values of the film thickness are 30 nm to 15000 nm, and in this example, 7000 nm. Further, the difference (L1−L2) between the amount L1 of the resist solution discharged to the wafer W and the amount L2 of the resist solution remaining on the surface of the wafer W is to reduce the amount of the resist solution used as much as possible. In addition, it is almost zero, specifically 0.05 ml to 7.5 ml. When the relationship between the liquid amounts L1 and L2 is described by mathematical formulas, L2 = L1 × 120% to 1000%.
その後、ダンパー48を低排気の状態に切り替えると共に、ウエハWの回転数を増加させて、ベベル洗浄ノズル41cによるウエハWの裏面側周縁部におけるレジスト膜の除去や、集合ノズル1の溶剤吐出用のノズル24を用いたウエハWの表面側周縁部のレジスト膜の除去を行う。
Thereafter, the
上述の実施の形態によれば、ウエハWの表面にレジスト液からなる塗布膜を形成した後、余分なレジスト液を振り切りながら乾燥させるにあたって、ダンパー48を閉止することにより、処理雰囲気の排気を停止している。また、中間カップ42の底面に貯留部61を設けておき、溶剤雰囲気を強制的に発生させて、ウエハWの周縁部に通流させている。そのため、ウエハWの外周部近傍に溶剤雰囲気を形成できるので、ウエハWの外周側におけるレジスト液がウエハWの中央側におけるレジスト液よりも乾燥しすぎることを抑制できる。従って、遠心力により前記中央側のレジスト液が外周側に寄って来た時、このレジスト液を良好にウエハWの外周端から排出できる。
According to the above-described embodiment, after the coating film made of the resist solution is formed on the surface of the wafer W, when the excess resist solution is dried while being shaken off, the
即ち、レジスト液を振り切りながら乾燥させる時、ダンパー48を開放したままだと(本発明の手法を採らないと)、図10に示すように、内側カップ41と中間カップ42との間から処理雰囲気が排気されるので、ウエハWの外周部側には当該ウエハWの上方側から流れ込む清浄な(溶剤を含まない)雰囲気が接触する。また、内側カップ41の底面におけるレジスト液や溶剤の液溜まりから発生する溶剤雰囲気についても、同様にウエハWの外周部側を経由せずに排気される。従って、ウエハWの外周部側では、中央側よりもレジスト液が乾燥しやすく(溶剤が揮発しやすく)なる。そして、レジスト液の乾燥が進行すると、当該レジスト液の粘度が高くなるので、流動しにくくなる。そのため、ウエハWの中央側からレジスト液が遠心力により外周側に到達しても、ウエハWの外周縁から液切りされにくくなり、従ってレジスト液は当該外周側にいわば液盛りされてしまう。言い換えると、ダンパー48を開放したままレジスト液を乾燥させようとすると、レジスト膜はウエハWの中央側よりも周縁側にて膜厚寸法が厚くなる。従って、本発明は、ウエハWの遠心力により生じる余分なレジスト液を当該ウエハWの外縁から良好に排出する手法であると言える。
That is, when the resist solution is dried while being shaken off, if the
そして、ダンパー48について、既述のように処理雰囲気の排気を閉止しても、外部の雰囲気が排気ダクト49に流入するように構成しているので、他の処理部11や半導体製造装置に悪影響を及ぼさずに済む。
Since the
ここで、レジスト液を乾燥させる時にダンパー48を閉止するにあたって、当該ダンパー48を開閉自在に構成して、レジスト液の吐出中は処理雰囲気を排気している。そのため、レジスト液のミストによって例えば隣接する他の処理部11が汚染されることを抑制できる。
Here, when the
そして、以上のようにレジスト膜の膜厚寸法が厚い程、またレジスト液の粘度が高い程、当該膜厚寸法の均一性が得られにくくなる。即ち、厚膜となるようにレジスト膜を形成しようとすると、当該レジスト膜の高さレベルは、面内に亘ってばらつきやすくなる。また、レジスト液の粘度が高い程、当該レジスト膜は流動しにくくなる。従って、本発明は、高粘度のレジスト液を用いて厚膜のレジスト膜を形成する手法に好適に用いられる。これら「高粘度」及び「厚膜」とは、具体的には既に説明した数値範囲内を意味している。
また排気量がゼロとは、流量Vaがほぼゼロとなる場合を含み、例えば排気流量が1.3m3/分未満(排気口46の排気圧が25Pa未満)となる場合も含むものとする。
As described above, the greater the film thickness dimension of the resist film and the higher the viscosity of the resist solution, the less uniform the film thickness dimension. That is, when the resist film is formed so as to be a thick film, the height level of the resist film tends to vary over the surface. Further, the higher the viscosity of the resist solution, the more difficult the resist film flows. Therefore, the present invention is suitably used for a technique for forming a thick resist film using a high viscosity resist solution. These “high viscosity” and “thick film” mean specifically within the numerical ranges already described.
The exhaust amount zero includes the case where the flow rate Va is almost zero, and includes the case where the exhaust flow rate is less than 1.3 m 3 / min (the exhaust pressure of the
既述の例において、貯留部61を設けずに、ウエハWの周縁部から振り切られる溶剤やレジスト液により溶剤雰囲気を形成しても良い。この場合には、ダンパー48を閉止すると、内側カップ41や中間カップ42の表面に付着した溶剤やレジスト液から溶剤が揮発して溶剤雰囲気が形成され、ウエハWの周縁部におけるレジスト膜の乾燥が抑制される。
このように貯留部61を設けない場合には、ウエハWに対してレジスト液の吐出を行う前に、例えばダミーウエハ(ダミー基板)に溶剤を吐出すると共に、内側カップ41や中間カップ42の表面に溶剤を予め付着させても良い。即ち、後述の実施例からも分かるように、レジスト液の乾燥を行う時、ダンパー48を閉止したとしても、内側カップ41や中間カップ42の表面にレジスト液や溶剤が付着していないと、当該ウエハWの外周部側に溶剤雰囲気を形成しにくい。従って、既述のダミーウエハへの溶剤の吐出処理は、製品ウエハWに対してレジスト膜を形成するにあたっての前処理となる。そのため、既述のプリウエット処理は、この前処理に相当すると言える。
In the example described above, the solvent atmosphere may be formed by a solvent or a resist solution that is shaken off from the peripheral edge of the wafer W without providing the
When the
以下に、本発明の他の例について、図11を参照して説明する。図11は、既述の貯留部61について、中間カップ42の底面に設けることに代えて、外側カップ43におけるウエハWの外周端に対向する位置に配置した例を示している。この例では、外側カップ43は、中間カップ42の外周側の位置から周方向に亘って上方に向かって伸びるように形成された垂直面部131と、この垂直面部131の上端縁からウエハWの周縁部に向かって傾斜する傾斜面部132とにより構成されている。この例においても、貯留部61は、ウエハWの周囲を囲むように当該ウエハWの全周に亘って環状に設けられている。従って、ウエハWの遠心力により当該ウエハW側に引き込まれる雰囲気は、図12に示すように、前記傾斜面部132に沿ってウエハWの周縁部に向かって通流すると共に、傾斜面部132に沿って通流する途中位置において、貯留部61から発生する溶剤雰囲気を巻き込んで当該周縁部に到達する。そのため、この例においても、既述の例と同様の効果が得られる。
以上のように貯留部61を設ける場合には、既述の図2と図11とを組み合わせても良く、具体的には外側カップ43の先端部と内側カップ41の底面との双方に貯留部61を配置しても良い。
従って、特許明細書における「溶剤蒸気が行き渡る位置」とは、内側カップ41と中間カップ42との間の環状の空間と、中間カップ42の底面から連通孔42bを介して外側カップ43の下方側の環状の空間(中間カップ42の外側の空間)と、の少なくとも一方を意味している。即ち、既述のように、ダンパー48を閉止すると、前記2つの環状の空間では、気流が行き来する(循環する)ので、これら2つの環状の空間の少なくとも一方に貯留部61を設けることにより、当該貯留部61は「溶剤蒸気が行き渡る位置に配置された」と言える。
Hereinafter, another example of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 11 shows an example in which the
When providing the
Therefore, the “position where the solvent vapor spreads” in the patent specification refers to the annular space between the
図13は、ウエハWの周縁部に溶剤雰囲気を強制的に形成するにあたって、貯留部61を設ける代わりに、当該周縁部に対して溶剤雰囲気を吐出する吐出部であるノズル141を設けた例を示している。このノズル141は、一端側の開口端がスピンチャック14上におけるウエハWの外周端を臨むように配置されており、他端側はバルブ142及び流量調整部143を介して、液体状の溶剤が貯留された溶剤発生部144に接続されている。この溶剤発生部144の上面には、窒素ガスなどの不活性ガスを供給するための供給管145が挿入されており、この供給管145の下端部は、溶剤の液面の高さレベルよりも下方側にて開口している。従って、例えば常温程度に加熱(加温)された不活性ガスを供給管145から溶剤発生部144に供給することにより、溶剤の内部にてフッ化性ガスがバブリングされて、溶剤を含む不活性雰囲気がウエハWの周縁部に形成される。
このように溶剤発生部144を設ける場合には、既述の供給管145における下面側開口端を溶剤の液面の高さレベルよりも上方側に位置させて、常温程度の雰囲気を当該液面に吹き付けても良いし、あるいは常温雰囲気により自然蒸発した溶剤雰囲気をノズル41を介してウエハWの周縁部に供給しても良い。
FIG. 13 shows an example in which a
When the
本発明の手法によりウエハW上に形成する塗布膜としては、既述のレジスト膜に代えて、ポリイミド膜や接着剤からなる接着膜でも良い。このような塗布膜であっても、当該塗布膜を構成する有機材料をシンナーなどの溶剤により希釈した塗布液がウエハWに供給されて、同様にウエハWの周縁部にて乾燥が抑制されながら余分な塗布液が液切りされる。 The coating film formed on the wafer W by the method of the present invention may be an adhesive film made of a polyimide film or an adhesive instead of the resist film described above. Even in such a coating film, a coating solution obtained by diluting an organic material constituting the coating film with a solvent such as thinner is supplied to the wafer W, and similarly, drying is suppressed at the peripheral portion of the wafer W. Excess coating solution is drained.
以上のようにダンパー48を閉止するタイミングとしては、早すぎるとレジスト液のミストが処理雰囲気に舞うおそれがあり、一方遅すぎるとウエハWの外周部側におけるレジスト膜が流動しにくくなる(乾燥が進行しすぎる)。従って、前記タイミングは、レジスト液をウエハWに吐出し終えた後、レジスト液の乾燥が完了するまでの間に設定することが好ましく、具体的には既述の図6における時刻t3と時刻t4との間において予め設定された時点である。
As described above, when the
(実験例1)
続いて、本発明の効果を確認するために行った実験について説明する。図14は、本発明と従来の手法とにより夫々得られたレジスト膜について、膜厚寸法をウエハWの直径方向に測定した結果を示している。図14から分かるように、従来ではウエハWの外縁部では中央部よりも膜厚寸法が50nm以上も厚くなっていた。一方、本発明ではウエハWの外縁部では中央部と同レベルの膜厚寸法となっていた。
(Experimental example 1)
Subsequently, an experiment conducted for confirming the effect of the present invention will be described. FIG. 14 shows the results of measuring the film thickness dimension in the diameter direction of the wafer W for the resist films obtained by the present invention and the conventional method, respectively. As can be seen from FIG. 14, in the related art, the outer edge portion of the wafer W is thicker than the central portion by 50 nm or more. On the other hand, in the present invention, the outer edge portion of the wafer W has the same thickness as that of the central portion.
(実験例2)
この実験では、カップ41〜43に付着したレジスト液や溶剤を拭き取った後、5枚のウエハWに対して連続して本発明の手法によりレジスト膜の形成処理を行い、その後これら5枚のウエハWについてレジスト膜の膜厚寸法を測定した結果を示している。即ち、これら5枚のウエハWのうち、1枚目のウエハWに対してレジスト液を吐出する時、カップ41〜43にはレジスト液や溶剤は付着していない。一方、後続の2枚目以降のウエハWについては、レジスト液を吐出する時、内側カップ41や中間カップ42にはレジスト液が付着している。
(Experimental example 2)
In this experiment, after the resist solution and solvent adhering to the
この結果、図15に示すように、1枚目のウエハWでは、ウエハWの外周端におけるレジスト膜の膜厚寸法が中央側よりも厚くなっており、膜厚寸法の均一性が悪化していた。これに対して2枚目以降のウエハWでは、1枚目のウエハWよりも膜厚寸法の均一性が改善されていた。従って、レジスト液の乾燥を行う時、ダンパー48を閉止するだけでなく、カップ41、42に溶剤を予め付着させておくことが好ましいと言える。そのため、製品ウエハWに対してレジスト液の吐出処理を行う前に、既に説明したように、ダミーウエハを用いた前処理やプリウエット処理を行っておくことが好ましい。尚、図15では1枚目のウエハWを実線にて示しており、後続の2枚目以降のウエハWについては破線にて示している。
As a result, as shown in FIG. 15, in the first wafer W, the film thickness dimension of the resist film at the outer peripheral edge of the wafer W is thicker than the center side, and the uniformity of the film thickness dimension is deteriorated. It was. On the other hand, the uniformity of the film thickness dimension is improved in the second and subsequent wafers W compared to the first wafer W. Therefore, when drying the resist solution, it can be said that it is preferable not only to close the
W ウエハ
11 処理部
14 スピンチャック
42b 連通口
48 ダンパー
49 排気ダクト
Claims (12)
基板を水平に保持し、鉛直軸周りに回転自在な基板保持部と、
前記基板保持部に保持された基板の表面に塗布液を吐出する塗布液ノズルと、
前記基板保持部に保持された基板を囲むように設けられたカップ体と、
前記カップ体の内部雰囲気を排気するための排気路と、
前記基板の回転により塗布液が塗布されるときには、前記排気路により排気を行い、前記基板上の塗布液を乾燥させるために基板が回転するときには、前記排気路による排気量をゼロとするように制御信号を出力する制御部と、を備えたことを特徴とする塗布装置。 In an apparatus for forming a coating film by applying a coating liquid containing a solvent to a substrate, which is disposed in an atmosphere in which a downflow of clean gas is formed,
A substrate holding unit that holds the substrate horizontally and is rotatable about a vertical axis;
A coating liquid nozzle that discharges the coating liquid onto the surface of the substrate held by the substrate holding unit;
A cup body provided so as to surround the substrate held by the substrate holding portion;
An exhaust path for exhausting the internal atmosphere of the cup body;
When the coating liquid is applied by the rotation of the substrate, the exhaust path exhausts, and when the substrate rotates to dry the coating liquid on the substrate, the exhaust amount by the exhaust path is set to zero. And a control unit that outputs a control signal.
前記制御部は、前記開閉機構を開閉して排気路の排気量を制御するための制御信号を出力するものである請求項1に記載の塗布装置。 The exhaust path is provided with an opening / closing mechanism for opening and closing the exhaust path,
The coating apparatus according to claim 1, wherein the control unit outputs a control signal for opening and closing the opening / closing mechanism to control an exhaust amount of the exhaust passage.
前記溶剤貯留部は、内カップの内側の前記環状の空間及び内カップの外側の前記環状の空間に溶剤蒸気が行き渡る位置に設けられていることを特徴とする請求項5に記載の塗布装置。 The cup body extends outward and downward from a position facing the vicinity of the peripheral edge of the back surface of the substrate and is formed in an annular shape, and is provided so as to surround the substrate. An annular space between the inner cup that communicates with the exhaust passage, and an annular space that is provided so as to surround the inner cup from the outer side to the upper side of the inner cup, and is joined to the space on the lower side. An outer cup formed between the inner cup and
The said solvent storage part is provided in the position where solvent vapor | steam spreads in the said annular space inside an inner cup, and the said annular space outside an inner cup, The coating device of Claim 5 characterized by the above-mentioned.
基板を基板保持部に水平に保持する工程と、
前記基板の中央部に塗布液を供給すると共に基板保持部を鉛直軸周りに回転させて基板上に塗布液を広げて塗布液の塗布を行いながら、前記基板を囲むように設けられたカップ体の内部雰囲気を排気路を介して排気する工程と、
次いで、前記排気路による排気量をゼロとした状態で、前記基板保持部を回転させて前記基板上の塗布液を乾燥させる工程と、を含むことを特徴とする塗布方法。 In a method of forming a coating film by applying a coating liquid containing a solvent to a substrate in an atmosphere in which a clean downward airflow is formed,
Holding the substrate horizontally on the substrate holder;
A cup body is provided so as to surround the substrate while supplying the coating solution to the central portion of the substrate and rotating the substrate holding portion around the vertical axis to spread the coating solution on the substrate and apply the coating solution. Exhausting the internal atmosphere through the exhaust path;
And a step of rotating the substrate holding part to dry the coating liquid on the substrate in a state where the exhaust amount by the exhaust path is zero.
前記開閉機構は、前記カップ体の内部に開口する流路及び前記カップ体の外に開口する流路について、一方の流路を塞ぎ、他方の流路を開く位置と、一方の流路を開き、他方の流路を塞ぐ位置と、の間で開閉する開閉体を備えていることを特徴とする請求項9に記載の塗布方法。 The adjustment of the exhaust amount is performed by an opening / closing mechanism provided in the exhaust passage,
The opening / closing mechanism closes one of the flow path opening inside the cup body and the flow path opening outside the cup body, opens the other flow path, and opens one flow path. The coating method according to claim 9, further comprising an opening / closing body that opens and closes between the position where the other channel is closed.
前記コンピュータプログラムは、請求項9ないし11のいずれか一項に記載の塗布方法を実施するようにステップが組まれていることを特徴とする記憶媒体。 A storage medium storing a computer program that runs on a computer,
A storage medium, wherein the computer program includes steps so as to implement the coating method according to any one of claims 9 to 11.
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