JP2690851B2 - 浸漬型基板処理装置 - Google Patents
浸漬型基板処理装置Info
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Description
はフォトマスク用ガラス基板等の薄板状基板(以下、単
に「基板」という。)の表面を処理するための浸漬型基
板処理装置に関する。
ける主要部の構成を示す縦断面図である。
理液(以下単に「処理液」という。)2が充満されてお
り、基板3は、その下部外周縁を3本の基板保持棒7の
上面に形成されたガイド溝7a内に挿入されて垂直に保
持されたまま、処理液2内に浸漬され所定の表面処理が
なされる。
パイプ4が紙面に垂直な方向に処理槽1の側面を貫通し
て横設され、当該貫通孔においてシールされて密閉固定
されている。
側面には基板3のほぼ中心方向に向かって処理液噴出孔
5が紙面に垂直な方向に所定間隔で列状に穿設されてお
り、外部に設けられた処理液供給装置30(図6参照)
から所定の処理液2を当該処理液供給パイプ4に流入さ
せ、処理液噴出孔5から基板3方向に噴出させる。
て処理槽1の上縁部1aから溢れ出し、処理槽1の周囲
に沿って設けられた外槽6に受けられて廃液パイプ6a
を介して廃液処分される。
液2を供給しながら溢れ出させて基板3の表面処理を行
う方法(オーバーフロー方式)によれば、常に新しい処
理液2が基板3の表面に供給されるので処理時間を短縮
できるという利点がある。
ような浸漬型基板処理装置の処理液の供給方法において
は、処理液供給パイプ4から供給される処理液2の量が
各噴出孔で異なっており基板3の表面処理にムラが生じ
るという問題があった。
aから処理液2を供給したときの各処理液噴出孔51、
52、53………から噴出される処理液2の流出速度の
大きさv1 ,v2 ,v3 ………の変化を模式的に示した
図である。
終端部(岐点)4bに近い処理液噴出孔51が最大の流
出速度v1を有し、噴出孔52、53、54……と流入
端4aに近付く程、ほぼ比例して流出速度が減少してい
く。
圧Ptはベルヌーイの法則から次式で示される。
た、Pdは動圧(=ρv2 /2)であって、vは処理液
2のパイプ4内の流速、ρはその密度を示す。
でき(ΔP=0)、また、処理液供給パイプ4の終端部
4bにおいてはv=0となるので、(1)式により終端
部4bにおける静圧Ps=Ptとなり、当該終端部4b
における静圧Psが最大値Ptをとり、流入端4aに近
付くほど処理液2のパイプ4内の流速vは大きくなっ
て、その結果管内の静圧分布は流入端4aに近付くほど
低下し、この静圧分布に応じて流出速度が図20に示す
ように変化することになる。
噴出孔5から噴出される処理液2の流出速度が異なるた
め、各基板3表面に供給される量が均一ではなく、その
量は流入端4aに近付くほど少なくなるので、従来は、
図19の2本の処理液供給パイプ4に対し、互いに反対
方向から処理液2を流入させるようにしていた。
な同一平面内に供給される処理液2の流量の総和はほぼ
一定にすることができるが、左右の処理液供給パイプ4
から噴出される処理液2の供給量がアンバランスであ
り、基板3表面に接触する処理液2の量に左右でムラが
生じることは避けられず、均一な基板処理をすることが
困難となっていた。
量を増やそうとして、処理液供給パイプ4に供給する処
理液2の量を増加させると、終端部4bに比較的近い処
理液噴出孔5における流出速度が必要以上に大きくな
り、処理液2と基板3表面との摩擦により基板3が帯電
してしまう結果となる。一旦基板3が帯電するとパーテ
ィクルが付着しやすくなる。電気的に付着したパーティ
クルは洗浄液によっては容易に除去できないため、ブラ
ッシングなど機械的な方法により除去するしかないの
で、当該ブラッシング機構が余分に必要になるととも
に、処理工程もブラッシングの時間だけ長引くことにな
り生産効率が悪くなる。また、ブラッシングにより、か
えって基板3の表面に傷を付けるおそれもある。
させるために噴出孔の開口面積を大きくすることが考え
られるが、この場合には最大流出速度を低減できても、
ますます終端部4b側と流入端4a側の静圧差が大きく
なって流出速度の相対差が増大し、均一な処理液2の供
給が一層困難になるという問題があった。
れたものであって、処理槽内に均一に処理液を供給でき
るとともに、その供給量を多くしても基板に帯電が生じ
ない処理液供給パイプを備えた浸漬型基板処理装置を提
供することを目的とする。
め、本発明にかかる浸漬型基板処理装置は、処理液を貯
溜する処理槽内に基板を浸漬させることにより前記基板
の表面処理を行なう浸漬型基板処理装置において、前記
処理槽の底部に横設され、処理液を噴出するためその長
手方向側面に形成された単一あるいは複数の主噴出孔を
有する処理液供給パイプと、前記処理槽外部に設けら
れ、前記処理液供給パイプに処理液を供給する処理液供
給手段とを備え、前記処理液供給パイプは、外管とこの
外管に内挿された少なくとも1本の内管からなる多重管
構造を有し、前記主噴出孔は前記外管に形成されるとと
もに、前記各内管はそれぞれその長手方向側面に形成さ
れた副噴出孔を備え、少なくとも一つの内管の前記副噴
出孔の開口位相は、前記外管の主噴出孔の開口位相と異
なった位相に設定されて双方の噴出孔の開口部が重なら
ないように形成され、前記処理液供給手段を前記処理液
供給パイプの最内層のパイプに接続することにより前記
処理槽内に所定の処理液を供給することを特徴としてい
る。
液供給パイプは、外管とこの外管に内挿された少なくと
も1本の内管からなる多重管構造を有しており、上記内
管のうち少なくとも一つの内管の前記副噴出孔の開口位
相と前記外管の主噴出孔の開口位相とは異なって双方の
噴出孔の開口部が重ならないようになっているので、最
内層のパイプに処理液が供給されることにより、副噴出
孔から噴出された処理液は少なくとも外管の内壁に一度
衝突してから内管の外壁と外管の内壁とで形成される流
路を通過して外管の主噴出孔から処理槽内に供給され
る。
角」とは、当該噴出孔開口部の、処理液供給パイプの中
心に対する中心角をいい、「開口位相」とは、当該開口
角が前記処理液供給パイプの中心の回りに占める相対位
置をいうものとする。
基板処理装置の実施例を詳細に説明するが、本発明の技
術的範囲がこれによって制限されるものではないことは
もちろんである。
板処理装置10の主要部の構成を示す図である。
の直径よりやや広い幅を有しており、その上方は外方に
広がったテーパ形状をしている。
成された外槽22が設けられ、処理槽11の上縁部11
aから溢れ出た処理液2をこの外槽22で受けて、廃液
パイプ22aを介して廃液タンク38(図6参照)に回
収する。
ているので、何らかの理由により一時的に処理槽11か
ら溢れる処理液2の量が、廃液パイプ22aを通過して
廃液される量より多くなっても、外槽22から溢水する
おそれはない。
製の処理液供給パイプ12が紙面に垂直な方向に溶着さ
れ液漏れのない状態で固着されている。
図に示すように、外管13とこの外管13内に内管14
を同心状に内挿してなる二重管であって、外管13の垂
直線から処理槽1内側へ10°傾いた位置に開口角70
°のスリット状の主噴出孔15が、外管13の長手方向
に直交して複数平行に設けられており、一方、内管14
には副噴出孔16が、当該内管14の長手方向に所定間
隔で列状に形成されている。
孔15の開口中心から丁度180°反転させた位置に形
成される。
数個内管14の長手方向に列状に形成しているが、内管
14の側面に長手方向に伸びる単一のスリット孔を設
け、このスリット孔を副噴出孔16として機能させても
よい。
イプ12から噴出された処理液2の一番下方の流れに沿
って凸状に形成されており、これにより処理槽11の底
面部において処理液2の滞留域が生じ、パーティクルや
重金属などの異物がこの部分に滞留して基板3の表面に
再付着するようなことがないようにしている。
保持するための基板保持ホルダであって、吊設部材18
とその下部に設けられた基枠19からなり、基枠19に
は、紙面に垂直に延びる3本の保持棒20が吊設され
る。保持棒20の上面には等ピッチpでガイド溝20a
が形成され、基板3は、その下部外周縁を当該ガイド溝
20aに挿入することにより、処理槽11内で整立保持
される。
た図である。同図に示すように保持棒20は一対の基枠
19の間に水平に吊設されており、一方吊設部材18の
上部には水平方向外側に突出した係合部材21が付設さ
れ、この係合部材21を図示しない基板搬送装置で保持
し、基板3を当該基板保持ホルダ17ごと処理槽11か
ら引上げ、他の場所に搬送できるようになっている。こ
のような搬送方法によると、処理槽11内にチャックを
挿入して基板3を把持し搬送する方法に比べ、チャック
の挿入が不要な分だけ処理槽11の幅を小さくすること
ができ、その分処理液2の量を節約できるという利点が
ある。
す図である。
ガイド溝20aのピッチと同じピッチpで形成されてお
り、基板と基板の間に各主噴出孔15が位置するように
処理液供給パイプ12を設置しておけば、当該複数の基
板3の各隙間に処理液2が噴出され、効率的に表面処理
が行なえる。
続され、処理液供給装置30(図6)から処理液2の供
給を受ける。
図である。
換えにより薬液タンク33もしくは純水タンク34から
それぞれ薬液35、純水36を選択的に汲み上げ、供給
チューブ37を介して処理液供給パイプ12の内管14
に供給する。
36は、外槽22で受けられ、廃液パイプ22aを介し
て廃液タンク38に回収される。
選択する電磁切換弁32の各動作は制御部39によって
制御されるようになっている。
センサを設け、制御部39にフィードバックして電動ポ
ンプの動作を制御し、処理液2の供給量をより正確に制
御するようにしてもよい。また、2本の処理液供給パイ
プ12は、同じものを使用するので噴出される処理液2
の流量は全く同じになる筈であるが、製造段階でバラツ
キが生じる場合もあるので流路37a、37bの双方ま
たはどちらか一方に流量制御弁を設けて微調整するよう
にしてもよい。
2をフィルターなどで浄化して再度使用するようにすれ
ばランニングコストを低減させることができる。
15から噴出される処理液2の流出速度の実験結果を示
す図である。同図に示すように各主噴出孔15における
流出速度はほぼ等しくなって均一化されており、これに
より各基板3に供給される処理液2の量が等しくなって
均一化処理が可能になる。
は、内管14の副噴出孔16から噴出された処理液2が
外管13の内壁に一旦衝突し、その衝突点T(図9
(a)参照)で流速が0となって、外管13の各主噴出
孔15に対して新たな岐点となり、処理液2がそれぞれ
の岐点から流路R1,R2を経て当該主噴出孔15から
噴出されるためであると考えられる。
主噴出孔15から噴出される処理液2の流出速度が均一
化されるため、各主噴出孔15の開口面積をそれぞれ大
きくしてもその均衡はくずれない。これにより2図のよ
う主噴出孔15をスリット形状に形成することが可能に
なる。
量を多くしても流出速度が従来のように大きくならない
ので、基板3が帯電しないという利点があり、またスリ
ット形状であるので基板3の主面にそって噴出される処
理液2の流出幅を広く形成でき、それだけ基板3表面に
均一に処理液2が供給されることになる。
理液供給パイプ12から実際に処理液2を供給したとき
の流動状態を模式的に示したものである。
2の主噴出孔15から噴出された処理液2は、左右対象
に、かつ基板3の表面全体にまんべんなく供給された
後、上縁部11aから溢れ出て外部に排出される。
よび位置関係、または主噴出孔15の形状によって、当
該主噴出孔15から流出される処理液2の流出状態がど
のような影響を受けるかを考察する。 A.外管と内管の大きさおよび位置関係について (1) 同心二重管の場合 図9は、実際に2種類の同心二重管構造の処理液供給パ
イプ12に処理液2を同じ流入速度で供給したときの流
出状態を示す模式図である。 図9(a)の条件 外管13の内径:40mm、内管14の外径:30m
m、スリット開口角:90°、流路幅d:5mm 図9(b)の条件 外管13の内径:40mm、内管14の外径:20m
m、スリット開口角:90°、流路幅d:10mm 両図を比較しても分かるように、流路幅d(すなわち外
管13の内径と内管14の外径の差を2で割ったもの)
の大きな図9(b)の方が、処理液2の流出幅Dが大き
くなっていることが分かる。
って実験結果をプロットすると図10のようなグラフを
得ることができる。
の内管を使用して流路幅dを大きくした方が処理液2の
流出幅Dが大きくなることが分かる。
滞留域を少なくするためには、できるだけ流出幅Dが大
きい方がよいと考えられるので、この実験結果の意義は
大きい。
大きければ、両側流路R1,R2を流れる処理液2の流
速が小さくなり、スリット開口部で衝突する力が弱くな
って拡散しやすくなるからであると考えられる。
では90°に設定されているが、上述のように流路幅d
により処理液2の流出幅Dも大幅に変化するので、それ
らの諸条件に応じて合理的に決定されるものである。
の場合において考察したが、本願発明者は、さらに内管
14を外管13の主噴出孔15より遠ざける方向(図2
の矢印L方向)に偏心させた場合の流出幅Dとの関係に
ついて実験を試みたところ、図11のような結果を得た
(外管13の内径は40mmに固定)。
心量(mm)をとり、縦軸には、偏心量0の場合の流出
幅Dを1とした場合の変化率がとられており、2点鎖線
41、1点鎖線42、点線43、実線44は、それぞれ
流路幅dが5mm、7.5mm、10mm、および1
2.5mmの場合の変化をそれぞれ示している。
2.5mmの場合には、偏心量が大きくなるほど流出幅
Dは小さくなっているが、流路幅dが7.5mmでは、
内管14を偏心させても流出幅Dはほとんど変化せず、
流路幅dが次第に小さくなって5mmになると、内管1
4を偏心させるにつれて同心のときよりも流出幅Dが大
きくなっている。
mm以下である場合には、内管14を偏心させて流出幅
Dを大きくできるということが分かる。
大きくとれないような場合でも、内管14をL方向に若
干偏心させて、流出幅Dを大きくすることが可能とな
る。
向に偏心させることも可能である。この場合において
は、内管14の偏心により、内管14の外壁と外管13
の内壁とで形成される流路幅が内管14の偏心側で小さ
く、またその反対側で大きくなる。このため、上記流路
を流れる処理液2の流量差により、処理液2の主噴出孔
15からの流出方向を上記内管14の偏心方向に偏向す
ることができる。 B.スリット形状について (1)以上の実施例においては各主噴出孔15は、開口
角90°の一つのスリット孔で形成しているが、この主
噴出孔15を、例えば図5に示すように複数の小さなス
リット孔が同じ開口角内に並ぶように構成してもよい。
ト15aで形成したときの様子を示すものであり、同図
(a)はその外観、同図(b)はその断面形状を示して
いる。このように1つのスリットを同じ開口角内で複数
の小スリットに分割すると開口面積が減少し、流出状態
が悪くなるように思えるが、実際は流出幅Dが広くなる
傾向にある。
処理液供給パイプ12は、それぞれ外管13の主噴出孔
15を、同一の開口各90°内に、大きなスリット1
個、等間隔で配列された3つの小スリット孔15b、等
間隔で配列された5つの小スリット孔15cで形成した
例を示しており(内管14は図示を省略されている)、
各処理液供給パイプ12により流出実験を行なって、当
該スリット数を横軸、流出幅Dを縦軸にとってプロット
したところ、図13のグラフのような結果を得た。
30mmの条件で測定した。1点鎖線51は内管14の
偏心量4mm、点線52は内管14の偏心量2mm,実
線53は同心二重管(内管14の偏心量0)の場合の変
化の様子をそれぞれ示している。
合でも、偏心させた場合でも、スリットの個数が多くな
るほど流出幅Dが大きくなっている。
形成された同心二重管(図12(c)に相当)におい
て、主噴出孔15から流出する処理液2の様子を概略的
に示す(ただし外径内径40mm,内管外径20mm、
開口角90°)。
(b)の場合に比べ、小スリットに分割した図14の方
が明らかに流出幅Dが大きくなっている。
ットに分割されているため、処理液供給パイプ2が直ぐ
に外部に噴出されず、流路R1、R2を通過してきた処
理液2同士の衝突が緩和された状態で、広い開口角に分
散された小スリットからそれぞれ拡散されて噴出される
ためであると考えられる。
15を、処理液供給パイプ12の長手方向と直交する方
向に伸びるスリット孔で構成している(図4参照)が、
図15に示すような処理液供給パイプ12の長手方向X
に伸びるスリット孔15dや、図16に示すような円形
孔15eで構成してもよい。
出孔15を処理液供給パイプ15の長手方向Xの側面に
設けているが、図17に示すように長手方向Xに伸びる
単一のスリット孔15fを主噴出孔として形成し、この
主噴出孔15を介して処理液を処理槽11内の基板3に
向けて噴出するようにしてもよい。
の構造を、必要に応じて変化させることにより、より理
想的な処理液2の供給を可能にすることができる。
の処理液2が上方の所定角度に向けて噴出するように、
処理槽11の底面部に処理液供給パイプ12を設けると
ともに、処理槽11の底面11bを処理液供給パイプ1
2から噴出された処理液2の一番下方の流れに沿って山
型形状(凸状)に形成することにより、処理槽11の底
面部において処理液2の滞留域が生じ、パーティクルや
重金属などの異物がこの部分に滞留して基板3の表面に
再付着するのを防止しているが、処理槽11の底面11
bの形状などはこれに限定されるものではなく、任意で
あり、例えば、以下のように構成することにより、同様
の効果が得られる。すなわち、処理槽11の底面11b
を、処理液供給パイプ12と直交する平面における断面
で左右対称の谷型形状(凹状)に仕上げるとともに、主
噴出孔15からの処理液が処理槽11の最下端部(谷底
部)に向かって噴出されるように処理液供給パイプ12
を設けてもよい。この場合、図18に示すように、処理
液供給パイプ12の主噴出孔15から噴出された処理液
2は、まず処理槽11の最下端部(谷底部)に向かって
流れ、さらに基板3の表面全体にまんべんなく供給され
た後、上縁部11aから溢れ出て外部に排出される。
本数は、左右対象に2本設けただけであるが、流出幅D
が大きくなった関係上、中央に一本だけ設けるようにす
ることも可能であろう。もちろん、処理液供給パイプ1
2を3本以上設けてもよいが、処理液2が滞留する領域
ができるだけ少なく、かつ左右の処理液2の供給量がバ
ランスのとれるように十分注意して配設する必要があ
る。
6から噴出される処理液2は、一端外管13の内壁に衝
突することにより失速し、これにより主噴出孔15から
の流出速度が均一化すると考えられるから、副噴出孔1
6の位置は必ずしも、主噴出孔15の開口中心位置から
180°反転させる必要はなく、両者の開口部が重なら
ないようにすればよい。但しこの場合、流路R1とR2
が等しくなくなるので、処理液の流出方向や流出幅に変
化が生じることが十分予想される。
り、処理液供給パイプ12を二重管よりも多層の多重管
構造にし、各管の噴出孔の位置を互いに違えるようにす
ることにより、より一層均一化の効果を得られることは
明白である。
上述のように、処理槽底部に横設された処理液供給パイ
プを、多重管構造にし、少なくとも一つの内管の前記副
噴出孔の開口位相と、前記外管の主噴出孔の開口位相と
は異なり双方の噴出孔の開口部が重ならないようになっ
ており、最内層のパイプに処理液が供給されることによ
り副噴出孔から噴出された処理液が少なくとも外管の内
壁に一度衝突して失速してから内管の外壁と外管の内壁
とで形成される流路を通過して処理槽内に供給されるの
で、主噴出孔から処理槽への流出される処理液の流出速
度を均一化でき、各基板への処理液供給量のムラがなく
なり、精度の高い基板処理が可能になる。
の主要部分の縦断面図である。
面図である。
である。
を示す図である。
断面により示す図である。
の構成を示す図である。
液の流出速度均一化の様子を示す図である。
噴出された処理液が処理槽内を流動する様子を示す図で
ある。
液の流出幅の変化を示す図である。
ある。
量との関係を示すグラフである。
れた場合の処理液の流出の様子を示す図である。
す図である。
状を示す図である。
により示す図である。
装置において、処理液供給パイプから噴出された処理液
が処理槽内を流動する様子を示す図である。
図である。
速度の位置による変化の様子を示す図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 処理液を貯溜する処理槽内に基板を浸漬
させることにより前記基板の表面処理を行なう浸漬型基
板処理装置において、 前記処理槽の底部に横設され、処理液を噴出するためそ
の長手方向側面に形成された単一あるいは複数の主噴出
孔を有する処理液供給パイプと、 前記処理槽外部に設けられ、前記処理液供給パイプに処
理液を供給する処理液供給手段とを備え、 前記処理液供給パイプは、外管と、この外管に内挿され
た少なくとも1本の内管からなる多重管構造を有し、前
記主噴出孔は前記外管に形成されるとともに、前記各内
管はそれぞれその長手方向側面に形成された副噴出孔を
備え、 少なくとも一つの内管の前記副噴出孔の開口位相は、前
記外管の主噴出孔の開口位相と異なった位相に設定され
て双方の噴出孔の開口部が重ならないように形成され、 前記処理液供給手段を前記処理液供給パイプの最内層の
パイプに接続することにより前記処理槽内に所定の処理
液を供給するようにしたことを特徴とする浸漬型基板処
理装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP (1) | JP2690851B2 (ja) |
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- 1993-09-07 JP JP24748893A patent/JP2690851B2/ja not_active Expired - Fee Related
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KR20210016413A (ko) * | 2018-06-04 | 2021-02-15 | 레나 테크놀로지스 게엠베하 | 물체를 처리하기 위한 방법 및 이 방법을 수행하기 위한 장치 |
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