JP2725106B2 - 基板表面処理方法及び基板表面処理装置 - Google Patents

基板表面処理方法及び基板表面処理装置

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JP2725106B2 JP35479391A JP35479391A JP2725106B2 JP 2725106 B2 JP2725106 B2 JP 2725106B2 JP 35479391 A JP35479391 A JP 35479391A JP 35479391 A JP35479391 A JP 35479391A JP 2725106 B2 JP2725106 B2 JP 2725106B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体装置やCCD
(電荷結合素子)の製造装置或いは液晶表示用基板製造
装置などにおいて、基板を湿式で表面処理する方法及び
装置に関し、特に、表面処理及び洗浄が終わった後の基
板の表面を液切り・乾燥させる乾燥部の内部を、装置の
スループットを低下させることなく洗浄するための技術
に係るものである。
【0002】
【従来の技術】例えば半導体装置の製造は、半導体ウエ
ハに対しエッチング、レジスト膜除去、洗浄等といった
各種の表面処理を繰り返すことによって行なわれる。こ
のような一連の表面処理を自動的に行なうには、例えば
特開昭52−150974号公報等に開示されているよ
うな装置が使用される。同号公報に記載されている装置
は、各種の処理槽と水洗槽と回転乾燥機とを一列に配設
するとともに、これら処理槽、水洗槽及び回転乾燥機
(スピンドライヤ)に沿って移動し、多数の半導体ウエ
ハを収納したカセットを支持するハンドリング部を備え
た移載機を設けて構成されている。そして、制御部から
の指令信号に基づき、カセット内に収納された半導体ウ
エハは、移載機によって各処理槽へ搬送され、各処理槽
内の処理液中に順次浸漬させられて所定の表面処理が行
なわれ、次いで、水洗槽へ搬送されて純水リンス処理さ
れ、その後に、回転乾燥機において、遠心力により表面
から水切りされ熱風等によって乾燥させられ、これらの
一連の工程が自動的に行なわれる。
【0003】ところで、スピンドライヤにより水洗処理
後の基板を繰り返し乾燥処理すると、スピンドライヤが
設置された乾燥部の内部にパーティクルが徐々に蓄積し
ていき、そのパーティクルが基板の表面へ再付着すると
いったことが起こる。このため、乾燥部には、スピンド
ライヤを含め内部を洗浄し乾燥させて清浄化するための
洗浄装置が備えられており、スピンドライヤによる乾燥
処理を所定回数だけ実施するごとに乾燥部の内部を洗浄
するように、スピンドライ処理の許容繰返し回数を設定
するようにしていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】表面処理装置(ウェッ
トステーション)内にスピンドライヤをインライン化し
た場合、従来は、スピンドライヤにより設定回数だけ乾
燥処理を実施すると、ウェットステーション全体の運転
を一旦停止させ、その後に乾燥部内部の洗浄を行なうよ
うにしていた。すなわち、図3にタイムチャートを示す
ように、スピンドライヤにより設定回数n回だけ乾燥処
理が繰り返される間は、ウェットステーションは連続運
転され、スピンドライ処理がn回繰り返された時点t1
で、ウェットステーションのローダから処理槽への基板
の供給を停止させ、ウェットステーションの連続運転を
停止させる。次いで、t1の時点でローダから処理槽へ
搬送されて表面処理の途上にある基板が全て、スピンド
ライヤによる乾燥処理を経てアンローダへ搬出されてし
まう時点t2までウェットステーションを部分的に運転
する。そして、t2時点で、ウェットステーションを完
全に停止させて基板の表面処理を中断し、乾燥部の内部
の洗浄を開始する。次に、乾燥部の内部の洗浄及び乾燥
が終了した時点t3で、再びローダから処理槽への基板
の搬送を開始し、基板の表面処理を再開する。そして、
表面処理再開後に最初の基板がスピンドライヤへ到達し
た時点t4で、ウェットステーション全体が再び連続運
転に入る。
【0005】以上のように、従来は、乾燥部内部の清浄
化のために、ウェットステーションの連続運転をt1
点からt4時点まで一旦停止させ、t2時点からt4時点
までの間に乾燥部内部の洗浄及び乾燥を行なうようにし
ていた。このため、ウェットステーション全体としての
スループットが低下し、一連の表面処理における作業効
率が悪い、といった問題点があった。
【0006】この発明は、以上のような事情に鑑みてな
されたものであり、スピンドライヤを含めた乾燥部の内
部の清浄化処理のために表面処理装置の連続運転を停止
させるようなことを行なわずに、装置のスループットを
低下させることなく乾燥部内部の清浄化処理を行なうこ
とができるようにすることを技術的課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明では、複数の処
理槽へ所定順序に従って搬送され各処理槽内の処理液中
に順次浸漬させられて表面処理され、その後に仕上げ洗
浄槽で洗浄された基板(カセットに複数枚収納された状
態のロット単位の基板を含み、以下、これらを単に「基
板」という)が、乾燥部において回転式乾燥手段によっ
て液切り・乾燥させられ、それが終了した時点で、次に
液切り・乾燥すべき基板の位置を検出し、次に、基板が
その位置から所定順序に従い各処理槽及び仕上げ洗浄槽
を経て乾燥部へ到達するまでの到達所要時間を算出し、
次いで、その到達所要時間と乾燥部の内部の洗浄及び乾
燥に要する乾燥部清浄化時間とを比較し、その比較結果
に基づき、到達所要時間が乾燥部清浄化時間より長いと
きに、乾燥部内部の洗浄及び乾燥を行なうようにした。
【0008】また、上記した基板表面処理方法を実施す
るための装置を、記憶手段、処理モード設定手段、基板
位置検出手段、演算手段及び比較手段の各要素を具備さ
せて構成した。上記記憶手段には、各処理槽及び仕上げ
洗浄槽においてそれぞれ基板を表面処理し洗浄処理する
ときの所定の処理所要時間と、各処理槽間、処理槽と仕
上げ洗浄槽との間、及び仕上げ洗浄槽と乾燥部との間で
それぞれ基板を搬送するときの所定の搬送所要時間が記
憶される。上記処理モード設定手段によっては、複数の
処理槽のうち基板の表面処理を行なう処理槽の選定と、
それら選定された各処理槽間での表面処理の順序の設定
とが行なわれる。上記基板位置検出手段は、乾燥部にお
ける回転式乾燥手段による基板表面の液切り・乾燥が終
了した時点で、次に液切り・乾燥すべき基板の位置を検
出する。また、上記演算手段では、基板位置検出手段に
よって検出された基板の位置と、記憶手段に記憶された
上記処理所要時間及び搬送所要時間と、処理モード設定
手段によって設定された処理モードとに基づき、位置検
出された基板が所定順序に従い各処理槽及び仕上げ洗浄
槽を経て乾燥部へ到達するまでの到達所要時間が算出さ
れる。そして、上記比較手段により、演算手段によって
算出された到達所要時間と乾燥部の内部の洗浄及び乾燥
に要する所定の乾燥部洗浄化時間とが比較され、到達所
要時間が乾燥部清浄化時間より長いときには、乾燥部に
備えられている清浄化手段によって乾燥部内部の洗浄を
開始させるための指示信号が出力され、その指示信号に
基づき、清浄化手段が運転されて乾燥部内部の洗浄及び
乾燥が行なわれることになる。
【0009】上記したように、この発明に係る基板表面
処理方法では、乾燥部において回転式乾燥手段により次
に液切り・乾燥すべき基板を検索し、その基板が乾燥部
へ到達するまでに、乾燥部内部の洗浄及び乾燥を行なう
だけの時間的余裕があるとき、図3のタイムチャートで
説明すると、スピンドライヤによる2回目の乾燥処理と
3回目の乾燥処理との間(図3中に二点鎖線で示す期
間)に、乾燥部内部の清浄化処理を行なうようにしてい
るので、乾燥部内部の清浄化処理のため特別に表面処理
装置の連続運転を停止させるようなことは行なわれな
い。従って、各基板の処理条件を乱すことがなく、装置
のスループットが低下することもない。
【0010】
【実施例】以下、この発明の好適な実施例について説明
する。
【0011】図1は、この発明の方法を実施するための
基板表面処理装置の概略構成の1例を示すブロック図で
ある。この基板表面処理装置は、複数枚のウエハをカセ
ットに収納した状態のロットが搬入されてくるロット搬
入部をなすローダL、内部に処理液が貯留され、その処
理液中にウエハを浸漬させることによりエッチングやレ
ジスト膜除去などといった各種の表面処理がそれぞれ行
なわれる複数の処理槽S1、S2、……、Sn(これらの
処理槽のうちの幾つかの槽は水洗槽である)、純水によ
るリンス処理を行なう仕上げ水洗槽W、スピンドライヤ
及びスピンドライヤを含めた内部の洗浄及び乾燥を行な
う清浄化装置(図示せず)を備えたスピンドライ部(乾
燥部)SD、並びに、ロット搬出部をなすアンローダU
Lを連設し、それらローダL、複数の処理槽S1〜S
n、仕上げ水洗槽W、スピンドライ部SD及びアンロー
ダULに沿ってロットを自動搬送するロット搬送装置10
を配設して構成されている。
【0012】また、この装置は、ロット搬送装置10を制
御し、ロット搬送装置10によってロットをローダLから
所定順序に従い複数の処理槽S1〜Snへ搬送し、仕上
げ水洗槽W及びスピンドライ部SDを経てアンローダU
Lへ搬送させ、、また、ローダL、アンローダUL、各
処理槽S1〜Sn、仕上げ水洗槽W及びスピンドライヤ
のそれぞれの動作を制御するためのシーケンサ12を備え
ている。このシーケンサ12には、各処理槽S1〜Snに
処理液を供給するための給液配管に介挿された電磁弁や
液面高さを検知するレベルセンサ、処理液の温度調節を
行なう温調器(何れも図示せず)などの他、処理中のロ
ットが各処理槽S1〜Sn及び仕上げ水洗槽Wの何れの
位置に有るかを検出する光電センサ等のロット位置検出
器14が接続されている。また、シーケンサ12は、マイク
ロコンピュータなどによって構成されたデータコントロ
ーラ16に接続されており、これらシーケンサ12及びデー
タコントローラ16によって制御回路18が構成されてい
る。データコントローラ16には、操作パネル、キーボー
ド、CRT(何れも図示せず)などが接続され、これら
の操作パネル、キーボード、CRTなどを備え、制御回
路18を内蔵した制御部20がローダLに隣接して設置され
ている。そして、データコントローラ16は、複数の処理
槽S1〜Snのうちの何れの複数の処理槽を使用し、そ
れら各処理槽内の処理液中にウエハをどのような順序で
浸漬させていくかといった複数種類の処理方式のデータ
を記憶するメモリ22などを有している他、各処理槽S1
〜Snにおいてそれぞれウエハを表面処理し仕上げ水洗
槽Wにおいて純水リンス処理するときの、予め決められ
た各処理所要時間ta、並びに、各処理槽間、処理槽と
仕上げ水洗槽Wとの間、及び、仕上げ水洗槽Wとスピン
ドライ部SDとの間でそれぞれ基板を搬送するときの、
予め決められた各搬送所要時間tbのデータを記憶する
メモリ24、制御部20のキーボードが操作されることによ
り、メモリ22に記憶された処理方式の1つを選択してそ
れに対応したシーケンスを呼び出すための処理モード設
定器26、ロット位置検出器14によって検出されたロット
の現在位置と、メモリ24に記憶された各処理所要時間t
a及び各搬送所要時間tbと、処理モード設定器26によっ
て設定された処理モードに基づき、位置検出されたロッ
トがその検出時点から各処理槽及び仕上げ水洗槽Wを経
てスピンドライ部SDへ到達する時点までの到達所要時
間T1を算出する演算回路28、スピンドライヤを含めて
スピンドライ部SDの内部を洗浄し乾燥させて清浄化す
るのに要する、予め決まっている乾燥部清浄化時間T2
と前記到達所要時間T1とを比較し、到達所要時間T1
乾燥部清浄化時間T2と等しいかそれより大きいとき
に、スピンドライ部SDの内部の洗浄を開始させるため
の指示信号を出力する比較器30、並びに、比較器30から
の指示信号に基づいて、スピンドライ部SDに設置され
た清浄化装置を駆動させるための駆動制御信号を出力す
る駆動回路32を有している。
【0013】次に、図1に示した装置を使用してウエハ
の表面処理を行なうときの動作について、この発明の方
法に関連した工程を主にして説明する。
【0014】まず、図示しない自動搬入装置により或い
は人手により、カセットに収納されたウエハ(ロット)
が搬入されてローダL上に載置されると、オペレータ
は、制御部20のキーボードを操作し、メモリ22に記憶さ
せている複数の処理方式のうちの何れかを選択して処理
モード設定器26に設定入力する。次いで、オペレータが
制御部20の操作パネルの運転開始ボタンを押圧操作する
と、処理モード設定器26における設定内容に基づいて、
シーケンサ12によりロット搬送装置10が制御され、ロッ
ト搬送装置10によりロットがローダLから所定順序に従
って複数の処理槽S1〜Snのうちの所要のものへ順次
搬送されていき、各処理槽内の処理液中に基板がそれぞ
れ浸漬させられる。このようにして一連の表面処理を終
えたロットは、仕上げ水洗槽W内の純水中に浸漬させら
れてリンス処理された後、スピンドライ部SDへ搬送さ
れ、スピンドライヤによってウエハ表面から水切りされ
ウエハ表面が乾燥させられる。水切り・乾燥を終えたロ
ットは、アンローダULへ搬送され、アンローダULか
ら図示しない自動搬出装置或いは人手により搬出され
る。以上のような一連の処理動作が各ロットについて繰
り返され、自動的にウエハの表面処理が行なわれてい
く。尚、処理方式の変更が無い場合は、オペレータが一
々キーボードを操作しなくても、連続して各ロットの処
理が行なわれる。
【0015】以上のような一連の表面処理が連続して行
なわれていく過程で、装置の連続運転状態を維持したま
までスピンドライ部SDを清浄化処理するだけの時間的
余裕があるとき、例えば、処理槽S1〜Snにおいて処
理液の交換が行なわれていたり、処理方式の種類による
ロットの処理軌跡及び処理時間の関係で、或いは、処理
槽へのロット供給の状態により、つまりまだローダLに
ウエハが載置されているような場合で、スピンドライ部
SDの清浄化処理のための時間的余裕が生じたときに、
清浄化装置によってスピンドライ部SD内部の洗浄が行
なわれる。これは、以下のような手順によって実施され
る。
【0016】スピンドライ部SDにおけるウエハの水切
り・乾燥処理が終了して次のロットをスピンドライヤが
受入れ可能になった時点で、ロット位置検出器14によ
り、次にスピンドライ処理すべきロットの位置が検出さ
れ、その位置検出信号がシーケンサ12からデータコント
ローラ16へ送られ、その演算回路28に入力する。そし
て、演算回路28では、ロットの位置検出信号と、メモリ
24に記憶された各処理槽及び仕上げ水洗槽での処理所要
時間ta及び各搬送所要時間tbのデータと、処理モード
設定器26によって設定された処理モードの情報とによ
り、ロットがその位置から所要の処理槽及び仕上げ水洗
槽Wを経てスピンドライ部SDまで到達するのに要する
到達所要時間T1を次式に基づいて算出する。尚、処理
槽S1〜Snにおける処理液の交換に必要な時間は上記
tbに含まれるものとする。
【0017】T1=TA+TB=Σta+Σtb
【0018】上式において、TAは、次にスピンドライ
処理すべきロットがその現在位置からスピンドライ部S
Dへ到達するまでに各処理槽及び仕上げ水洗槽Wでそれ
ぞれ表面処理されリンス処理されるときの処理所要時間
taの合計時間であり、また、TBは、各処理槽間等での
搬送所要時間tbの合計時間である。尚、ロットが処理
槽内で表面処理中或いは処理槽間を搬送中であるとき
は、その処理槽或いは搬送についてのtaの値は、当該
処理或いは搬送が完了するまでの残り時間とする。ま
た、次にスピンドライ処理すべきロットが未だ何れの処
理槽内にも搬入されていないときは、到達所要時間T1
として、複数の処理方式のうちローダLからスピンドラ
イ部SDへ到達する時間が最短であるものについての数
値を採用するようにしてもよい。
【0019】到達所要時間T1が算出されると、その信
号が演算回路28から比較器30へ送られ、比較器30におい
て、到達所要時間T1とスピンドライ部SD内部の洗浄
及び乾燥に要する乾燥部清浄化時間T2とが比較され
る。そして、到達所要時間T1が乾燥部清浄化時間T2
り小さい(T1<T2)ときは、もしスピンドライ部SD
の清浄化処理を実施すると、次のロットがスピンドライ
部SDへ到達するまでにその処理を終了することができ
ずにスピンドライ部SDの入口でロットを待機させなけ
ればならなくなり、装置の連続運転状態に影響が出るこ
とになる。従って、そのときは、スピンドライ部SDの
洗浄を行なわずに、次のロットがスピンドライ部SDへ
搬送されてくるのを待つようにする。一方、到達所要時
間T1が乾燥部清浄化時間T2と等しいかそれより大きい
(T1>=T2)ときは、比較器30から駆動回路32へ指示
信号を送り、駆動回路32から出力される駆動制御信号に
基づいて、スピンドライ部SDの清浄化装置を駆動制御
し、スピンドライ部SDの内部を洗浄し、その後に乾燥
させる。そして、次のロットがスピンドライ部SDへ搬
送されてくるまで待機する。以上のようなスピンドライ
部SDの清浄化処理における一連の動作のフローチャー
トを図2に示す。
【0020】尚、装置の運転開始時或いは運転再開時に
は、スピンドライ部SDの清浄化処理を1回だけ実施
し、その後において最初のロットについてのスピンドラ
イ処理が行なわれた際に、図2に示したフローチャート
に基づいた第1回目の処理が行なわれることになる。ま
た、スピンドライ部SDの清浄化処理は、最低でも1日
に2回程度行なわれる必要があるが、他方、図2に示し
たフローチャートに従って時間的余裕があるときは、ス
ピンドライ部SDの清浄化処理をその都度実施するよう
にしてもよく、清浄化処理を繰り返し実施すればするほ
どウエハ表面に再付着するパーティクル数は減少するこ
とになる。但し、スピンドライ部SDの清浄化処理のた
めの純水等の使用量を低減させるために、ウエハ表面に
再付着するパーティクルが許容数を上回らない範囲で、
スピンドライ部SDの清浄化処理の実施を回数で制限す
ることも可能であり、そのために装置に洗浄回数カウン
タや最多洗浄回数設定手段などを付設するようにしても
よい。また、スピンドライ部SDの清浄化処理の実施を
時間インターバルで制限するようにしてもよい。さら
に、自動ダストカウンタをスピンドライ部SDに付設し
ておき、図2に示したフローチャートにおいて到達所要
時間T1が乾燥部清浄化時間T2と等しいかそれよりも大
きい場合に、自動ダストカウンタからの出力に基づいて
スピンドライ部SDの清浄化処理の要否を判定し、清浄
化処理が必要でないときはそれを行なわないような機構
としてもよい。
【0021】また、図1に概略構成を示した表面処理装
置では、ローダ、複数の処理槽、仕上げ水洗槽、スピン
ドライ部及びアンローダが一列に配設されているが、そ
れらの配置機構は、種々のものを採用し得る。また、処
理方式としては、全ての処理槽へ順番に基板を搬送し全
ての処理槽の処理液中に順次基板を浸漬させていくもの
の他、一部の処理槽を飛ばして基板を搬送したり、ま
た、一部で基板を逆方向へ搬送するような方式など、種
々のものを採用し得る。
【0022】
【発明の効果】この発明は以上説明したように構成され
かつ作用するので、この発明の方法によれば、また、こ
の発明に係る装置を使用すれば、装置のスループットを
低下させることなく適切に基板乾燥部の内部を清浄化処
理することができ、効率良く基板の表面処理を行なうこ
とができるとともに、乾燥部内での基板表面へのパーテ
ィクルの再付着を防止して表面処理品質を向上させるこ
とができる。また、装置の連続運転の状態が維持された
まま基板の表面処理が行なわれ、処理を中断する時期が
無くなるため、各処理槽中の処理液の劣化が少なくな
り、処理液の使用可能時間が実質的に延び、薬液使用量
を減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の方法を実施するための基板表面処理
装置の概略構成の1例を示すブロック図である。
【図2】この発明に係る基板表面処理方法におけるスピ
ンドライ部の清浄化処理の一連の動作を示すフローチャ
ートである。
【図3】従来の方法により基板の表面処理を行なう場合
におけるタイムチャートである。
【符号の説明】
L ローダ S1〜Sn 処理槽 W 仕上げ水洗槽 SD スピンドライ部(乾燥部) UL アンローダ 10 ロット搬送装置 12 シーケンサ 14 ロット位置検出器 16 データコントローラ 18 制御回路 20 制御部 22 処理方式記憶メモリ 24 処理所要時間・搬送所要時間記憶メモリ 26 処理モード設定器 28 到達所要時間演算回路 30 比較器 32 清浄化装置の駆動回路

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板を複数の処理槽へ所定順序に従って
    搬送し、各処理槽内の処理液中に順次浸漬させて基板の
    表面処理を行ない、表面処理後の基板を仕上げ洗浄槽へ
    搬送して洗浄した後、洗浄後の基板を乾燥部へ搬送し、
    乾燥部に配設された回転式乾燥手段によって基板を高速
    回転させ、基板表面を液切り・乾燥させるようにする基
    板表面処理方法において、前記乾燥部における回転式乾
    燥手段による基板表面の液切り・乾燥が終了した時点
    で、次に液切り・乾燥すべき基板の位置を検出し、基板
    がその位置から前記所定順序に従い前記各処理槽及び仕
    上げ洗浄槽を経て乾燥部へ到達するまでの到達所要時間
    を算出し、その到達所要時間と乾燥部内部の洗浄及び乾
    燥に要する乾燥部清浄化時間とを比較し、到達所要時間
    が乾燥部清浄化時間より長いか又は等しいときに、乾燥
    部内部の洗浄及び乾燥を行なうようにすることを特徴と
    する基板表面処理方法。
  2. 【請求項2】 複数の処理槽と仕上げ洗浄槽と基板を高
    速回転させて基板表面を液切り・乾燥させる回転式乾燥
    手段並びに内部の洗浄及び乾燥を行なう清浄化手段を備
    えた乾燥部とを連設し、それら複数の処理槽、仕上げ洗
    浄槽及び乾燥部に沿って基板を自動搬送する基板搬送手
    段と、この基板搬送手段を制御し、基板搬送手段によっ
    て基板を前記複数の処理槽、仕上げ洗浄槽及び乾燥部へ
    所定順序に従い搬送させる制御手段とを具備した表面処
    理装置において、前記各処理槽及び仕上げ洗浄槽におい
    てそれぞれ基板を表面処理し洗浄処理するときの所定の
    処理所要時間、並びに、各処理槽間、処理槽と前記仕上
    げ洗浄槽との間、及び仕上げ洗浄槽と前記乾燥部との間
    でそれぞれ基板を搬送するときの所定の搬送所要時間を
    記憶する記憶手段と、前記複数の処理槽のうち基板の表
    面処理を行なう処理槽の選定、並びに、それら選定され
    た各処理槽間での表面処理の順序の設定を行なう処理モ
    ード設定手段と、前記乾燥部における回転式乾燥手段に
    よる基板表面の液切り・乾燥が終了した時点で、次に液
    切り・乾燥すべき基板の位置を検出する基板位置検出手
    段と、この基板位置検出手段によって検出された基板の
    位置、前記記憶手段に記憶された前記処理所要時間及び
    前記搬送所要時間、並びに、前記処理モード設定手段に
    よって設定された処理モードに基づき、位置検出された
    基板が所定順序に従い各処理槽及び仕上げ洗浄槽を経て
    乾燥部へ到達するまでの到達所要時間を算出する演算手
    段と、この演算手段によって算出された到達所要時間と
    乾燥部内部の洗浄及び乾燥に要する所定の乾燥部清浄化
    時間とを比較し、到達所要時間が乾燥部清浄化時間より
    長いか又は等しいときに、乾燥部の前記清浄化手段によ
    って乾燥部内部の洗浄を開始させるための指示信号を出
    力する比較手段とを設けたことを特徴とする基板表面処
    理装置。
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