JP3703703B2 - 基板処理装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板処理装置、特に、塗布液が塗布された基板に対して上方から清浄空気を当てる乾燥促進処理部を備えた基板処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
基板、例えば液晶ディスプレイを製造するためのガラス基板に各種の処理を施す製造工程においては、ある一連の処理を行う基板処理装置が使用される。この装置の中に、レジスト塗布液等の塗布液を基板に塗布する工程を含む基板処理装置がある。
【0003】
例えば、液晶ディスプレイ製造工程におけるフォトレジスト塗布工程を行う基板処理装置では、紫外光の感光樹脂材料を基板表面全体にわたり均一な厚さに塗布する。具体的には、基板上に滴下したレジスト液を基板を回転させて遠心力で広げ均一厚にするスピン塗布法や、ローラー表面の溝にいったん付着させたレジスト液を基板に転写するロール塗布法により塗布が行われる。ここでは、大きい面積にわたる均一塗布とその後のエッチング条件等に適した任意の厚さを得るため、また塗布方法の特性にも合わせて、溶媒量の制御により適切な粘度を持たせたレジスト液が選定される。
【0004】
また、通常はフォトレジスト塗布工程の後に露光工程に移るが、この露光工程の前には残留溶媒を蒸発させるためのプリベーク(ベーキング)処理が行われる。さらに、場合によっては、パーティクル発生の防止や露光時における位置合わせの観点から、基板の端面付近の洗浄を行うエッジリンス処理が行われることもある。
【0005】
そして、上記のような一連のフォトレジスト塗布工程を含む基板処理装置の中には、レジスト塗布直後に基板を減圧チャンバーに収容して溶媒の蒸発を促し、塗布した液をある程度乾燥させる減圧乾燥装置がある。ここでの乾燥によって、塗布したレジスト液がエッジリンス処理において端面に拡がることが抑えられる。但し、基板サイズが大きくなると大型の減圧チャンバーが必要となるため、減圧乾燥装置は相当に高価なものとなる。また、減圧チャンバー内を減圧すると、密閉シール部分からのある程度のパーティクルの巻き込みは避けられず、さらに、減圧下における帯電基板の自己静電破壊の問題も大きい。
【0006】
このようなことから、本願出願人は、特開2000−012427号公報に開示するように、減圧乾燥装置に代わる乾燥促進処理部を備えた基板処理装置を提案している。この基板処理装置に含まれる乾燥促進処理部は、基板に対して所定速度以上の流速の清浄空気を供給することによって、塗布液の乾燥を促進させるものである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
また、上記公報の図15に示す基板処理装置では、基板の周辺部において基板の内側から外側へ向かう気流(横風)が生じて、乾燥されるレジスト膜に乾燥ムラ(風紋)ができることを防ぐために、基板載置台(基板支持台)のサイズを基板の大きさよりもかなり大きくしている。これにより、基板の周辺部で発生する横風が少なくなるため、乾燥時間短縮のために比較的速い速度で清浄空気を基板に当てる場合においても、乾燥ムラが発生し難い。
【0008】
しかし、スペース的な制約から基板支持台をそれほど大きなサイズにすることができない場合がある。また、レジスト液の特性によっては、基板周辺部における横風の発生が少なくても、ムラができた状態でレジスト膜が乾燥してしまう恐れがある。このような場合には、基板に当てる清浄空気の流速を速めることができず、乾燥に要する時間が長くなってしまう。
【0009】
本発明の課題は、他処理部での処理へと基板を早く移行させるために基板に塗布した塗布液の乾燥を促進させる乾燥促進処理部を備える基板処理装置であって、清浄空気を速い流速で基板に当てたときにも基板乾燥時に発生する乾燥ムラが少ない基板処理装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
請求項1に係る基板処理装置は、塗布処理部と、他処理部と、乾燥促進処理部とを備えている。塗布処理部は、基板に塗布液を塗布する。他処理部は、塗布液が塗布された基板に対して、他の処理を行う。乾燥促進処理部は、塗布処理部と他処理部との間に配置されており、塗布液が塗布された基板に対して上方から清浄空気を当てることによって基板の乾燥を促進させる。この乾燥促進処理部は、基板の下方及び側方を概ね囲うバットを有している。
【0011】
ここでは、乾燥促進処理部において、基板に上方から清浄空気を当てることで基板の乾燥を促進させるとともに、清浄空気が基板中央部上方から基板周囲部を経由して基板の下方に流れていかないように、基板の下方及び側方をバットで囲っている。このようにバットで囲っているため、多少基板に当てる清浄空気の流速を速めても、基板の周囲部において内側から外側に向かう横風が殆ど発生せず、乾燥時における基板上の塗布液の乾燥ムラが抑制される。また、清浄空気の流速を速めることができるため、乾燥時間も短くなる。
【0012】
請求項2に係る基板処理装置は、請求項1に記載の装置であって、基板の側方を囲うバットの側壁は、その上端が基板の上面よりも10mm以上高い位置にある。
【0013】
本願の発明者によるテスト結果では、基板の側方を囲うバットの側壁が基板の上面よりも10mm以上高いものであるときに横風の発生度合いが著しく低下することが確認されている。これは、ある程度バットの側壁の高さがあるほうが、バット内に清浄空気が滞留して、基板周囲部における横風が発生し難くなるためと考えられる。
【0014】
これに鑑み、本請求項の装置では、バットの側壁の上端が基板の上面よりも10mm以上高い位置にくるように構成している。
なお、本願の発明者はテストを繰り返しており、そのテスト結果によると、最も横風を抑えることができているバットの側壁は、その上端が基板の上面よりも約40mm高い位置にきているものであった。
【0015】
請求項3に係る基板処理装置は、請求項1又は2に記載の装置であって、バットの底面は、基板の上面から50mm下がった位置よりも高い位置にある。
本願の発明者によるテスト結果では、バットの底面が基板から大きく離れていると、特に清浄空気を基板に当て始めたときにおいて、清浄空気が基板中央部上方から基板周囲部を経由して基板の下方へと流れる量が多くなっている。そして、横風による乾燥ムラを抑えるためには、バットの底面をできるだけ基板に近づけ、基板の下方に清浄空気が流れにくい状態を作らなければならないことが判明している。
【0016】
これに鑑み、乾燥ムラを許容レベル内に抑えるために、本請求項の装置では、バットの底面が基板の上面から50mm下がった位置よりも高い位置にくるように構成している。
【0017】
なお、乾燥ムラに対する要求レベルが高く乾燥ムラの発生が殆どない状態にしなければならないような場合には、構造を変えてでも、基板上面とバットの底面との距離を10mm以下にすることが望ましい。
【0018】
請求項4に係る基板処理装置は、請求項1から3のいずれかに記載の装置であって、バットは、基板を支持しつつ基板を囲う。
ここでは、バットが基板支持台を兼ねているため、構造がシンプルでコストも小さくなる。
【0019】
請求項5に係る基板処理装置は、請求項1から3のいずれかに記載の装置であって、乾燥促進処理部は、バットとは別に、基板を支持する基板支持台を有している。
【0020】
ここでは、バットとは別に基板支持台を設けているため、バットと基板支持台とを相対的に移動させるようなことが容易となる。
請求項6に係る基板処理装置は、請求項5に記載の装置であって、シール部材をさらに備えている。このシール部材は、底面に開口が設けられているバットと、基板支持台との間に配置される。基板支持台は、バットの開口を貫通する部材に連結されている。
【0021】
ここでは、基板を囲うバットの底面に開口を設けて部材を貫通させ、その部材と基板支持台とを連結させている。基板支持台に連結される部材は、基板支持台に固定されていてもよいし、リンク機構等を介して連結されていてもよい。このような構成のため、基板の支持が行いやすいように基板支持台をバット内に配する場合においても、バットと基板支持台との相対移動が可能となる。
【0022】
また、バットと基板支持台とが別部材であるため両者の間に隙間が生じるが、ここではシール部材を備えているため、必要なときにはバットと基板支持台との隙間を埋めてシールすることができる。これにより、基板の下方の空間がバット外部の空間と連通することが抑えられ、清浄空気が基板中央部上方から基板周囲部を経由して基板の下方に流れることが抑えられる。
【0023】
請求項7に係る基板処理装置は、請求項5又は6に記載の装置であって、乾燥促進処理部は、移動機構をさらに有している。移動機構は、基板に対して上方から清浄空気を当てているときに、バットと基板支持台との相対高さ位置を変える。
【0024】
基板の下方及び側方を囲うバットは、基板周囲部における横風の発生を抑えて乾燥ムラを防ぐ重要な部材であるが、乾燥時間の観点から見れば、清浄空気を滞留させるためマイナスに働く。
【0025】
そこで、本請求項の装置では、移動機構を設けて、清浄空気により塗布液を乾燥させているときに、バットと基板支持台との相対高さ位置を変えるようにしている。すなわち、乾燥時にバットと基板支持台との相対高さ位置を変えて、バットによる基板の囲い具合を変化させている。このため、乾燥ムラが発生しやすいときには基板の囲い具合を強化し、乾燥ムラが発生する恐れが小さくなったときには基板の囲い具合を緩めることができるようになる。これにより、乾燥ムラを抑えつつ、乾燥時間を短縮することが可能となる。
【0026】
なお、バットと基板支持台との相対高さ位置を変えるため、移動機構はバット及び基板支持台の少なくとも一方を上下動させる必要があるが、大きく薄いガラス基板のようなものを支持する基盤支持台を移動させるのが難しい装置の場合には、バット側を移動させる構成を採ることが望ましい。
【0027】
また、基板に当たる清浄空気の流れが急激に変化すると乾燥ムラが発生する恐れが高くなるため、移動機構の動作は、乾燥具合に合わせて徐々に変えることが望ましい。
【0028】
請求項8に係る基板処理装置は、請求項7に記載の装置であって、移動機構によるバットと基板支持台との相対高さ位置の変化によって、基板の側方を囲っているバットの側壁が、基板の側方から外れる。
【0029】
ここでは、基板の側方を囲っているバットの側壁が基板の側方から外れるところまで、バットと基板支持台との相対高さ位置を移動機構により変化させる。このように、完全にバットが基板の側方から外れて、基板の側方が開放されることによって、基板周囲を流れる清浄空気の量や速さを増やすことができる。この状態を、乾燥ムラの発生の恐れが極めて小さい乾燥促進処理の後半に持ってくれば、乾燥ムラを抑えつつ乾燥時間を大幅に短縮することができる。
【0030】
請求項9に係る基板処理装置は、請求項7又は8に記載の装置であって、移動機構は、清浄空気の流れを作る空気供給源へと次第に基板が近づくように、基板支持台を上昇させる。
【0031】
ここでは、基板支持台が次第に上昇するため、バットによる基板の囲い具合が次第に緩まっていく。すなわち、乾燥が進むにしたがって基板の囲い具合が緩まるため、乾燥初期に発生し易い乾燥ムラを抑えつつ、乾燥後半には清浄空気の流れが強まり乾燥時間が短くなる。
【0032】
また、基板支持台が上昇するにしたがって基板が空気供給源に近づくため、清浄空気の流れがより強まっていく。これも、乾燥後半の乾燥時間の短縮に寄与する。
【0033】
なお、ガラス基板ではなくプリント基板等のように基板支持台を移動させる構造を採りやすい場合には、特に請求項9に係る構成を採用することが容易となる。
【0034】
また、本請求項における空気供給源としては、装置を設置するクリーンルームにおいて空気のダウンフローを発生させる天井部や、別個に乾燥促進用に設けられる空気供給機構などが該当する。
【0035】
請求項10に係る基板処理装置は、請求項7から9のいずれかに記載の装置であって、乾燥促進処理部は、基板を支持する基板支持部を、基板支持台とは別に有している。また、この基板処理装置では、移動機構によるバットと基板支持台との相対高さ位置の変化によって、基板支持台による基板の支持と基板支持部による基板の支持とが切り替わる。
【0036】
ここでは、基板支持台とは別に基板支持部を設け、乾燥の途中で基板の支持が切り替わるように構成したため、基板上の塗布液の乾燥の均一性をさらに高めることができる。すなわち、基板を長時間同一位置で支持していると、基板を支持している部分の熱的影響が基板の被支持部に及んで、その被支持部付近の膜圧などが変動する恐れがあるが、ここでは基板を支持する部分が乾燥の途中で変わるので、塗布液の乾燥の均一性が高くなる。
【0037】
なお、基板支持部を複数設けて2回以上基板の支持が切り替わるようにすることや、基板支持部のほうも移動するように構成して基板の支持の切り替わり回数を増やすことも可能である。
【0038】
請求項11に係る基板処理装置は、請求項1から10のいずれかに記載の装置であって、乾燥促進処理部は、排気機構をさらに有している。排気機構は、バットの基板よりも下方にある下部空間を排気する機構である。この排気機構は、基板に対して上方から清浄空気を当てているときに、基板の乾燥の程度に合わせて排気量を増やす。
【0039】
基板の下方及び側方を囲うバットは、基板周囲部における横風の発生を抑えて乾燥ムラを防ぐ重要な部材であるが、乾燥時間の観点から見れば、清浄空気を滞留させるためマイナスに働く。
【0040】
そこで、本請求項の装置では、排気機構を設けて、基板の下方に位置するバットの下部空間を排気するようにしている。具体的には、清浄空気により塗布液を乾燥させているときに、基板の乾燥の程度に合わせて排気量を増やしている。このため、基板(の塗布液)の乾燥が進んで乾燥ムラが発生し難くなったときには、排気量が増え、清浄空気が基板中央部上方から基板周囲部を経由して基板の下方に多く流れるようになる。これにより、基板周囲の清浄空気の流れが強くなり、乾燥時間が短くなる。一方、乾燥の程度が小さいときには、排気量が増えていないため、乾燥ムラを抑えつつ徐々に乾燥が進む。
【0041】
なお、乾燥し始めにおいては、排気機構が全く排気を行わないことが望ましい。
また、請求項11に記載する排気機構の動作は、請求項7に記載する移動機構の動作に代えて行ってもよいし、請求項7に記載する移動機構の動作に加えて行ってもよい。
【0042】
請求項12に係る基板処理装置は、請求項1から11のいずれかに記載の装置であって、乾燥促進処理部は、上方から基板に対して清浄空気を流す空気供給機構をさらに有している。
【0043】
ここでは、乾燥促進処理部が独自に空気供給機構を有しているため、塗布液の種類によって清浄空気の流れの強さ調整したり、乾燥中に乾燥度合いに合わせて風量を変更したりすることが容易にできる。
【0044】
請求項13に係る基板処理装置は、請求項12に記載の装置であって、空気供給機構は、清浄空気の高温化、低湿度化、及び低溶剤濃度化の少なくとも1つを行うことができる。
【0045】
ここでは、清浄空気の高温化を行ったときには、より短時間で基板を乾燥させることができる。
また、清浄空気を低湿度化を行ったときにも、より短時間で基板を乾燥させることができる。
【0046】
また、清浄空気の低溶剤濃度化を行ったときにも、清浄空気の溶剤含有率が低下するため、より短時間で基板を乾燥させることができる。
なお、清浄空気の低溶剤濃度化は、化学吸着フィルター等を用いて、清浄空気の溶剤含有率を低下させることにより行えばよい。
【0050】
【発明の実施の形態】
[第1実施形態]
<装置の全体構成>
本発明の一実施形態(第1実施形態)に係る基板処理装置を図1に示す。この基板処理装置は、矩形のガラス基板(以下、基板という。)に対して、複数の処理ユニットを接続して一貫した処理を可能にしたレジスト塗布のための装置であり、露光機や現像処理装置等と接続させることもできる。
【0051】
この基板処理装置は、枚葉式の装置であって、搬入部1、スピンコータ部(塗布処理部)2、乾燥促進処理部3、エッジリンス部4、載置部5、及びベーク部6から構成されている。この基板処理装置は、例えば前工程の装置である基板洗浄装置11と後工程の装置である露光機12との間に配置され、基板洗浄装置11からコンベア等の搬送手段によって搬入部1へと基板を搬入し、ベーク部6から露光機12へと搬送ロボット等によって基板を搬出する。搬入部1から載置部5までは、複数のハンドを持ち基板を隣接する処理部へ順送りしてゆく間歇移送スライダー7a〜7bによって基板が搬送される。
【0052】
なお、この基板処理装置は、図2に示すようなクリーンルーム10内に設置される。クリーンルーム10では、HEPAフィルター(high efficiency particulate air filter)10bで構成される天井の全面から清浄空気が室内に流入し、その空気が床全面から流出している。すなわち、クリーンルーム10では、垂直に一方向流(ダウンフロー)が発生する。クリーンルーム10の下部には、フリーアクセス空間をその下部に形成する鋼製あるいはステンレス製のすのこ状のグレーティングパネル(床パネル)10aが設置されている。グレーティングパネル10aには、吸い込み口が多数設けられている。また、エアーフローは、図2に示すように、ブロワー10cによって生成されている。
【0053】
<乾燥促進処理部の構成>
次に、乾燥促進処理部3の構成について説明する。
乾燥促進処理部3は、主として、基板Wに清浄空気を緩やかに吹き出すエアー供給装置30(図3参照)と、基板Wを載置する基板支持台21(図4〜図9参照)と、バット26とから構成されている。
【0054】
(エアー供給装置)
エアー供給装置30は、図3に示すように、HEPAフィルター31と、ブロワー(送風機)33と、HEPAフィルター31とブロワー33とをつなぐ供給配管(供給経路)32とから構成されている。HEPAフィルター31は、定格風量で粒径が0.3μmの粒子に対して99.97%以上の粒子捕集率を有し、かつ初期圧力損失が一般に300Pa以下の性能を持つエアフィルターである。なお、ここではHEPAフィルター31を採用しているが、必要に応じてULPAフィルターを使用しても良い。ブロワーは、HEPAフィルター31にエアーを供給する送風機であり、クリーンルーム10内に設置してもよいし、基板Wの直上にHEPAフィルター31を配しているためクリーンルーム10の外に設置することもできる。なお、ブロワー33をクリーンルーム内に設置したときには、クリーンルーム10内のHEPAフィルター10bを通った清浄な空気をHEPAフィルター31に送ることができ、さらにHEPAフィルター31の設置を省略することも可能である。但し、クリーンルーム10内へのブロワー33の設置によってパーティクルが発生する恐れのある場合には、ブロワー33はクリーンルーム10の外に設置することが望ましい。また、ブロワー33を出たエアーは、ブロワー33と供給配管32との間に配置されているヒーター34によって加熱される。すなわち、エアー供給装置30は、ヒーター34を作動させることによって、HEPAフィルター31から吹き出す清浄空気の温度を上げることができる。
【0055】
また、エアー供給装置30は、HEPAフィルター31の下部から、図3の1点鎖線の矢印に示すように、基板Wに向かって下向きにエアーを吹き出す。このエアーは、HEPAフィルター31を通過しているため、清浄な空気である。基板Wの表面付近でのエアーの流速は、HEPAフィルター31から基板Wまでの距離とブロワー33の出力とから決まる。
【0056】
(基板支持台)
基板支持台21は、図5〜図8に示すように、矩形の基板Wを水平状態で保持するための台である。基板支持台21は、図4に示すように、基板Wの大きさと略同じ(基板Wの端面よりも20〜25mmぐらい外側に端部がある程度)又は若干小さい矩形形状の本体21aを有し、その本体21aの上面に基板支持ピン21bが複数設けられている。なお、基板Wは、500〜1000mm角の薄いガラス基板であるが、図面においては、理解の容易のため模式的に表示している。すなわち、基板Wの図面寸法は、実寸と異なっている。これに伴い、基板支持台21の図面寸法も、実寸と異なっている。
【0057】
この基板支持台21は、昇降装置23により上昇・下降する昇降シャフト22の上端に固定されており、昇降装置23の駆動により上下に垂直移動する。昇降シャフト22は、後述するバット26の開口26cを貫通している。昇降装置23としては、例えば電動ボールネジを用いたものを用いればよい。
【0058】
(バット)
バット26は、基板支持台21により保持された基板Wの下方及び側方を囲い得る薄板構造体であって、図4に示すように、主として、底面板26aと、側壁板26bとから構成される。底面板26aは、平面視において基板支持台21よりも一回り大きく、図4に示すように、その中央に開口26cが開けられている。また、底面板26aの開口26cの周囲には、O−リングやV−リングといったシール部材29が装着される。このシール部材29は、基板支持台21の本体21aに対してバット26が近づいたときに、基板支持台21の本体21aと底面板26aとの間に挟まれる。側壁板26bは、底面板26aの各辺の端部から鉛直上方に延びるもので、図6に示すような高さ(H1+H2)を有している。
【0059】
このバット26は、昇降装置27の駆動により上下に垂直移動する。昇降装置27としては、例えば電動ボールネジを用いたものを用いればよい。
<装置全体の制御・動作>
この基板処理装置では、まず間歇移送スライダー7aによって基板が搬入部1からスピンコータ部2に運ばれて、基板に対してレジスト(塗布液)の塗布が行われる。スピンコータ部2は、レジスト供給系、スピンモータ、カップ等により構成されており、水平に載置された基板上にレジストを滴下し基板を回転させることによって基板上に均一なレジスト膜を形成させる。レジスト膜が形成された基板は、乾燥促進処理部3に運ばれて、ある程度まで乾燥させられる。ここでの制御・動作については、後述する。この後、基板はエッジリンス部4に移される。エッジリンス部4では、基板端面のレジスト膜が剥がれて発塵してしまうことを防止するために、基板表面の周辺や端面部分のレジストを溶剤により取り除く処理が行われる。これらのレジスト塗布に関する各処理を終えた基板は、図示しないロボットによって載置部5からベーク部6に移される。ベーク部6では、基板上のレジスト膜中の残留溶剤の蒸発と基板の密着性強化を目的として、熱処理が行われる。このベーク部6は複数の加熱部及び冷却部を有しており、基板はこれらに対して順番に搬入及び搬出される。こうして加熱及び冷却処理が施された基板は、露光機12に搬出されていく。
【0060】
<乾燥促進処理部の制御・動作>
次に、乾燥促進処理部3における基板の乾燥について説明する。
ここでは、スピンコータ部2からスライダー7aによって送られてきた基板W(図4参照)が、図5に示すように、まず基板支持台21上に載せられる。このときには、昇降装置23により基板支持台21が所定の高さまで上昇する。
【0061】
基板Wが基板支持台21に載ってスライダー7aが基板支持台21の上方から外れると、バット26が昇降装置27の駆動によって図6に示す高さ位置まで上昇してくる。そして、エアー供給装置30のHEPAフィルター31から清浄空気が下方に流される。
【0062】
図6に示す乾燥初期の基板Wの高さ位置は、基板Wの上面からバット26の側壁板26bの上端までの距離が寸法H1、基板Wの上面からバット26の底面板26aの上面までの距離が寸法H2である。ここでは、寸法H1を40mm、寸法H2を10mmとしている。これらの設定寸法は、試験を繰り返した結果、基板Wの周囲部分での乾燥ムラが最も少なくなったものを用いている。なお、これらの乾燥初期における寸法は、寸法H1については10mm以上、寸法H2については50mm以下であれば、基板Wの周囲部分での乾燥ムラが少なくなることが確認されている。
【0063】
時間が経過し基板Wの乾燥が進むにつれて、バット26を段階的に(あるいは無段階に)下降させる。これにより、バット26による基板Wの囲い具合を緩めていく。例えば、図7に示す段階では、基板Wの上面からバット26の側壁板26bの上端までの寸法H3が10mm、基板Wの上面からバット26の底面板26aの上面までの寸法H4が40mmである。図6に示す状態から図7に示す状態に移行するまでに、さらに1段階設けることもできる。
【0064】
そして、乾燥の最終段階では、図8に示すように、基板Wの上面がバット26の側壁板26bの上端よりも高くなるようにしてもよいし、図7に示す状態を乾燥の最終段階としてもよい。
【0065】
基板Wの乾燥を終えると、基板支持台21からスライダー7cへと基板Wを受け渡し、スライダー7cによって基板Wをエッジリンス部4へと移送する。
<装置の特徴>
(1)
本装置の乾燥促進処理部3では、エアー供給装置30から基板Wに向けて下向きに清浄空気が吹き出される。この清浄空気の流れは、HEPAフィルター31を通ることによって整流されたものとなっている。このような整流された清浄空気が基板Wに当たるため、基板Wの表面上のレジストは、その表面形状がレベリングされながら乾燥していく。基板Wの表面付近における蒸発したレジストの溶媒ガスの滞留が清浄空気により押し流されるため、基板Wの乾燥が促進される。
【0066】
また、清浄空気を基板Wに吹き出しているため、パーティクル等が基板Wに付着する心配もない。
(2)
本装置の乾燥促進処理部3では、エアー供給装置30によって清浄空気の基板Wに対する流れを生成している。クリーンルーム10内のダウンフローをそのまま使って基板Wを乾燥させることも可能であるが、より短時間で乾燥を行わせるために、ここでは別途エアー供給装置30を設けている。
【0067】
また、エアー供給装置30にはヒーター34が装備されているため、スピンコータ部2において基板Wに塗布されるレジストの種類に応じて基板Wに供給する洗浄空気の温度を上げることができる。これにより、乾燥促進処理部3における基板Wの乾燥をより促進させることが可能である。
【0068】
(3)
本装置の乾燥促進処理部3では、基板Wに上方から清浄空気を当てることで基板Wの乾燥を促進させるとともに、清浄空気が基板Wの中央部上方から周囲部を経由して基板Wの下方に流れていかないように、基板Wの下方及び側方をバット26で囲っている。このようにバット26で囲っているため、多少基板Wに当てる清浄空気の流速を速めても、基板Wの周辺部において内側から外側に向かう横風が殆ど発生せず、乾燥時における基板W上のレジスト膜の乾燥ムラが抑制される。また、清浄空気の流速を速めることができるため、乾燥時間も短くなる。
【0069】
もしも、バット26が存在しない装置において、流速の速い清浄空気を基板Wに当てたとすると、図10に示すように乾燥ムラ(風紋UE)が基板W上に発生してしまう。図10(a)に示すように基板支持台321上の載せられた基板Wにエアーを上方から流すと、基板Wの中央部においては渦状の弱い乱流F1が生じるが、基板Wの周辺部においては基板Wの内側から外側へ向かう気流F2が生じる。この気流F2は図10(b)の拡大平面図に示すように基板表面に沿ったほぼ一方向への流れとなる傾向があり、乾燥されるレジスト膜には、その気流F2の流れ方向に沿って、いわゆる風紋UEができてしまうおそれがある(図10(c)参照)。
【0070】
これに対し、本装置の乾燥促進処理部3では、少なくとも乾燥初期には基板Wをバット26で囲っているため、図6に示すように、基板Wの周辺部における基板Wの内側から外側へ向かう気流(横風)が抑えられ、風紋UEが殆ど発生しなくなる。
【0071】
(4)
本願の発明者によるテスト結果では、基板Wの側方を囲うバット26の側壁板26bが基板Wの上面よりも10mm以上高いものであるときに横風の発生度合いが著しく低下することが確認されている。
【0072】
これに鑑み、本装置の乾燥促進処理部3では、バット26の側壁板26bの上端が基板Wの上面よりも10mm以上高い位置にくるように構成している。具体的には、テストの繰り返しから得られた結果により、最も横風を抑えることができた寸法のバット26(側壁板26bの上端が基板Wの上面よりも約40mm高い位置にきているもの)を採用している。
【0073】
また、本願の発明者によるテスト結果では、横風による乾燥ムラ(風紋)を抑えるためには、バット26の底面板26aをできるだけ基板Wに近づけ、基板Wの下方に清浄空気が流れにくい状態を作らなければならないことが判明している。
【0074】
これに鑑み、本装置の乾燥促進処理部3では、乾燥ムラを許容レベル内に抑えるために、バット26の底面板26aが基板Wの上面から50mm下がった位置よりも高い位置にくるように構成している。具体的には、乾燥ムラの発生が殆どない寸法のバット26(底面板26aが基板Wの上面に対して約10mmまで近づくもの)を採用している。
【0075】
(5)
本装置の乾燥促進処理部3では、バット26の底面板26aの開口26cの周囲に、O−リング等のシール部材29を装着している。このシール部材29は、図6に示すように、基板乾燥時にバット26が上昇し、基板支持台21の本体21aに対してバット26が近づいたときに、基板支持台21の本体21aと底面板26aとの間に挟まれ、両者21a,26aの間をシールする。
【0076】
このため、基板支持台21を上下動させるための昇降シャフト22を貫通させる開口26cが底面板26aに開いている場合においても、図6に示す乾燥初期には、基板Wの周囲の空間が下方に完全に閉じた状態となる。したがって、基板Wの乾燥初期に清浄空気が基板Wの周囲部を経由して基板Wの下方に流れる現象がほぼ完全に抑えられ、乾燥ムラの発生がより少なくなる。このようにシールすることは、特にカラーレジスト等の敏感な薬液を用いる場合に有効となる。
【0077】
(6)
基板Wの下方及び側方を囲うバット26は、基板Wの周囲部における横風の発生を抑えて乾燥ムラを防ぐ重要な構成要素であるが、乾燥時間の観点から見れば、清浄空気をバット26内に滞留させることになるためマイナスに働く。
【0078】
このような問題点を小さく抑えるために、本装置の乾燥促進処理部3では、バット26を上下に移動させる昇降装置27を設け、乾燥時において、次第にバット26が下降するように制御している。これにより、乾燥初期のように乾燥ムラが発生しやすいときにはバット26による基板Wの囲い具合が強化され、乾燥ムラが発生する恐れが小さくなった乾燥後期には基板Wの囲い具合が緩まる。したがって、乾燥初期においては、乾燥ムラの発生が抑えられ、乾燥後期においては、囲い具合が緩まり基板Wの周囲での清浄空気の流れが強くなることによって乾燥時間が短くなる。
【0079】
なお、バット26と基板支持台21との相対高さ位置を変えるため、ここでは基板乾燥中にバット26を移動させている。これは、大きく薄いガラス基板Wを支持している基盤支持台21を移動させるよりも、バット26を移動させるほうが容易であることによる。
【0080】
(7)
図8に示すように、乾燥の最終段階においてバット26の側壁板26bが基板Wの側方から外れるようにした場合には、基板Wの側方が開放されるため、基板Wの周囲を流れる清浄空気の量や速さがより増加して、乾燥時間が大幅に短縮される。
【0081】
[第2実施形態]
上記第1実施形態のエアー供給装置30に風量調整機能や湿度調整機能を持たせることも可能である。
【0082】
エアー供給装置30に基板Wに供給する洗浄空気の量を調整する風量調整機能を持たせた場合、スピンコータ部2において基板Wに塗布されるレジストの種類によって基板Wに供給する風量を調整することができ、基板Wの乾燥状態を最適なものにすることが可能となる。具体的には、ブロワー33の出力調整の他、供給配管32にダンパーを設けたり、HEPAフィルター31から基板Wまでの距離を調整したりする方法がある。
【0083】
また、エアー供給装置30に基板Wに供給する洗浄空気の湿度を調整する湿度調整機能を持たせた場合、スピンコータ部2において基板Wに塗布されるレジストの種類によって基板Wに供給する洗浄空気の湿度を調整することができ、基板Wの乾燥状態を最適なものにすることが可能となる。具体的には、除湿装置をブロアー33の吸い込み側あるいは吹き出し側に設ける方法がある。
【0084】
[第3実施形態]
上記第1実施形態のエアー供給装置30に化学吸着フィルターを装備させることもできる。この場合、基板Wに当たる洗浄空気に含まれる溶剤の含有率が低下するため、乾燥促進処理部3において、より短時間で乾燥を行えるようになる。
【0085】
[第4実施形態]
本実施形態では、上記第1実施形態のエアー供給装置30に代えて、図11に示すエアー供給装置40を用いている。
【0086】
図11に示すエアー供給装置40は、HEPAフィルター41と、ブロワー42とから構成されている。HEPAフィルター41は基板支持台21に載置される基板Wの上方に配置され、ブロワー42はそのHEPAフィルター41の上方に配置される。HEPAフィルター41はHEPAフィルター31と同様のエアフィルターであり、ブロワー42はブロワー33と同様の送風機である。このエアー供給装置40は、HEPAフィルター41の下部から、図11の1点鎖線の矢印に示すように、基板Wに向かって下向きにエアーを吹き出す。このエアーは、ブロワー42の作動によってクリーンルーム10のHEPAフィルター10bからダウンフローしている清浄空気が更にHEPAフィルター41を通過したものであり、清浄な空気である。
【0087】
ここでは、HEPAフィルター41に加え、ブロワー42も基板Wの上方に配置されており、クリーンルーム10内の基板Wよりも上方にあるHEPAフィルター10bを出たばかりの清浄な空気をHEPAフィルター41を介して基板Wに吹き出すことができる。
【0088】
[第5実施形態]
上記第1実施形態では昇降装置27によりバット26の上下移動を可能にしているが、図12〜図15に示すように、バット26を固定とすることも可能である。
【0089】
<乾燥促進処理部の制御・動作>
本実施形態の装置では、スピンコータ部2からスライダー7aによって送られてきた基板W(図12参照)が、図13に示すように、まず基板支持台21上に載せられる。このときには、昇降装置23により基板支持台21が所定の高さまで上昇する。
【0090】
基板Wが基板支持台21に載り移ると、スライダー7aが基板支持台21の上方から外れるとともに、基板支持台21が図14に示すポジションまで下降し、エアー供給装置30のHEPAフィルター31から清浄空気が下方に流され始める。
【0091】
図14に示す乾燥初期の基板Wの高さ位置は、基板Wの上面からバット26の側壁板26bの上端までの距離が寸法H1、基板Wの上面からバット26の底面板26aの上面までの距離が寸法H2である。各寸法H1,H2は、第1実施形態と同じく、寸法H1が40mm、寸法H2が10mmである。
【0092】
時間が経過し基板Wの乾燥が進むにつれて、基板支持台21を段階的に(あるいは無段階に)上昇させる。これにより、バット26による基板Wの囲い具合を緩めていく。例えば、図15に示す最終段階では、基板Wの上面がバット26の側壁板26bの上端よりも高くなっている。
【0093】
<装置の特徴>
ここでは、基板支持台21が次第に上昇するため、バット26による基板の囲い具合が次第に緩まっていく。すなわち、基板Wの乾燥が進むにしたがって基板Wの囲い具合が緩まるため、乾燥初期に発生し易い乾燥ムラが抑えられるとともに、乾燥後半には清浄空気の流れが強まり乾燥時間が短くなる。
【0094】
また、基板支持台21が上昇するにしたがって基板Wがエアー供給装置30のHEPAフィルター31に近づくため、清浄空気の流れがより強まっていく。これも、乾燥後半の乾燥時間の短縮に寄与する。
【0095】
なお、本実施形態の構成(基板支持台21を乾燥中に上昇させる構成)は、ガラス基板ではなくプリント基板等のように基板支持台21を移動させる構造を採りやすい場合に、特に採用し易い構成である。
【0096】
[第6実施形態]
上記第1実施形態では乾燥中のバット26の下降、上記第5実施形態では乾燥中の基板支持台21の上昇によって、バット26による基板Wの囲い具合を緩め、乾燥の進行にしたがって基板Wの周囲の清浄空気の流れが次第に強まるようにしているが、これに代えて、バット26の下部空間の排気を制御することによって同様の効果を得ることができる。
【0097】
<乾燥促進処理部の構成>
本実施形態の装置は、図16に示すように、バット26の下部空間から排気を行う排気機構50を備えている。排気機構50は、排気管51と、排気用ジャバラ52と、自動制御ダンパー53と、図示しない排気ファンとを有している。
【0098】
排気管51は、排気ファンに接続されている。この排気管51の端部には、排気用ジャバラ52の一端が接続される。排気用ジャバラ52は、バット26の底面板26aに設けられた複数の穴と排気管51とをつないでいる。また、排気管51は、排気用ジャバラ52と排気ファンとの間に配置される自動制御ダンパー53を内蔵している。自動制御ダンパー53は、図示しない制御部により開度調整が為されるものであり、バット26の下部空間からの排気量を0から次第に増やすことができる。
【0099】
<乾燥促進処理部の制御・動作>
本実施形態の装置では、基板乾燥中には基板支持台21とバット26との相対移動をさせず、バット26の下部空間の排気を制御することによって、基板Wの周囲の清浄空気の流れを次第に強めていく。具体的には、図18(a)、又は図18(b)に示す排気カーブとなるように排気を制御する。
【0100】
時刻t1までの基板搬入時、及び時刻t1から時刻t2までの初期乾燥時においては、排気量は0とする。このときには、図16に示すように、自動制御ダンパー53は全閉状態である。したがって、初期乾燥時においては、図16に示すように、HEPAフィルター31から下向きに流れる清浄空気は、基板Wよりも下方には殆ど流れず、基板W上で渦状の弱い乱流となる。
【0101】
時刻t2から時刻t3にかけては、自動制御ダンパー53の開度を開けていって、徐々に排気量を増やす。これに伴い、基板Wの周囲の清浄空気の流れも次第に速くなり、HEPAフィルター31からの清浄空気の一部がバット26の側壁板26bと基板Wの端面との間をすり抜けて、バット26の下部空間から排気管51へと流れるようになる。
【0102】
そして、時刻t3近くになると、図17に示すように、自動制御ダンパー53の開度がほぼ全開状態となり、基板Wの周囲の清浄空気の流れがかなり速くなる。
【0103】
時刻t3を過ぎると、乾燥促進処理を終えて、排気量を0に戻す。
<装置の特徴>
本装置の乾燥促進処理部では、図18に示すように、清浄空気により基板Wを乾燥させているときに、基板Wの乾燥の程度に合わせて排気量を増やしている。すなわち、基板Wの乾燥が進んで乾燥ムラが発生し難い段階に進んだときには、排気量を増やして基板Wの周囲の清浄空気の流れを強くし、乾燥時間の短縮を図っている。一方、乾燥の程度が小さいときには、排気量を0として、乾燥ムラを抑えている。
【0104】
[第7実施形態]
上記第6実施形態では、乾燥中にバット26と基板支持台21とを相対移動させることに代えてバット26の下部空間の排気を制御する構成を採っているが、両者を組み合わせることもできる。
【0105】
例えば、図19に示すように、時刻t1から時刻t2までの初期乾燥時においては、排気量を0とするとともに、基板支持台21をバット26内の下部に位置させておき、時刻t2から時刻t3にかけては、徐々に排気量を増やしつつ、基板支持台21をバット26内の中間部から上部へと相対移動させていくことが考えられる。
【0106】
[第8実施形態]
上記各実施形態では、角形の基板Wに対して、平面視で角形の基板支持台21及びバット26を想定しているが、図20に示すように、角形の基板Wに対して円形の基板支持台121及びバット126を採用することもできる。
【0107】
なお、図20における基板支持台121の支持ピン121bの数量は、図面を見易くするため実際の数量よりも少なくなっている。
[第9実施形態]
上記第1実施形態では、支持ピン21b上に基板Wを載置するタイプの基板支持台21を採用しているが、真空吸着機構を備えた基板支持台を採用することもできる。この場合には、支持ピンを有する基板支持台の場合に較べて、乾燥初期における基板Wの上面とバットの底面板との距離を小さく設定することが容易となる。
【0108】
[第10実施形態]
上記第1実施形態では、基板支持台21とは別にバット26を設けているが、基板支持台を利用してバットを構成することも可能である。
【0109】
図21に示す装置では、基板支持台221の基板Wを載せる部分の外側から、側壁板226bを上方に延ばしている。これにより、基板支持台221が底面であり側壁板226bが側面であるバット226を構成することができる。この場合には、基板支持台221とバット226とが一体であるため両者を相対移動させるようなことはできなくなるが、極めて簡単な構成となりコストも安く抑えられる。
【0110】
[第11実施形態]
上記第1実施形態では、スピンコータ部2、乾燥促進処理部3、エッジリンス部4の順に各ユニットを配置し、基板に対する処理もこの順序で行っているが、これに代えて、スピンコータ部2、エッジリンス部4、乾燥促進処理部3の順にユニットを配置し、この順序で基板処理を施してもよい。
【0111】
[第12実施形態]
上記第1実施形態では、図6等に示すように、基板乾燥中は基板Wを常時基板支持台21によって支持しているが、図22及び図23に示すように、バット26の内部にバット側基板支持ピン28を設けて、基板支持台21による基板支持とバット側基板支持ピン28による基板支持とが乾燥途中で切り替わるように構成することもできる。このようにした場合には、基板上のレジスト膜の均一性をより良好に保つことができる。
【0112】
ここでは、バット26の底面板26aに、複数のバット側基板支持ピン28を固定している。バット側基板支持ピン28は、平面的に基板支持台21の周囲に位置しており、バット26内において基板Wを支持することができる。
【0113】
乾燥処理の当初は、基板支持台21をバット側基板支持ピン28の上端よりも上方の高さ位置に停止させて、基板支持台21によって基板Wをバット26内の比較的上方の位置で支持する(図22参照)。そして、乾燥処理時間の概ね半分が経過したときに、図23に示すように、基板支持台21をさらに下降させ、バット側基板支持ピン28の上端よりも下方の位置に基板支持台21を停止させる。すると、基板Wは、基板支持台21ではなくバット側基板支持ピン28によって支持された状態となる。
【0114】
このように、乾燥処理時間の途中で基板Wを持ち替えて基板Wを支持する位置を変えることにより、基板Wに形成したレジスト膜の均一性がさらに良好に保たれるようになる。すなわち、基板Wを長時間同じ位置で支持していると、基板Wを支持する部材(ピンなど)の熱的影響が基板Wの被支持部位に及んで、その被支持部位の近傍における膜圧が変動する恐れがあるが、基板Wの持ち替えによって、膜圧の変動によるピン跡と呼ばれる痕跡の発生が抑えられる。
【0115】
なお、図22及び図23では乾燥処理時間の途中に1回だけ基板Wの持ち替えを行う例を示しているが、複数組のバット側基板支持ピン28を配備して、それぞれの組ごとに昇降を可能にするような構成を採ることも可能である。そして、初めは基板Wを第1の組で支持して、次に第2の組で基板Wを支持するようにすれば、2回以上の基板Wの持ち替えを行えるようになり、膜圧変動の発生がより確実に抑制される。
【0116】
【発明の効果】
本発明では、乾燥促進処理部において、上方から清浄空気を当てる基板の下方及び側方をバットで囲っているため、多少基板に当てる清浄空気の流速を速めても、基板の周囲部において内側から外側に向かう横風が殆ど発生しなくなり、乾燥時における基板上の塗布液の乾燥ムラが抑制される。
【0117】
なお、本発明は、液晶表示装置用ガラス基板を対象とする基板処理装置の他、半導体ウェハ、PDP用ガラス基板などの各被処理基板に対する基板処理装置にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態における基板処理装置の概略構成図。
【図2】クリーンルームの概略図。
【図3】乾燥促進処理部のエアー供給装置の概略図。
【図4】乾燥促進処理部の基板支持台及びバット周辺の概略図。
【図5】乾燥促進処理部の基板乾燥時の動作図。
【図6】乾燥促進処理部の基板乾燥時の動作図。
【図7】乾燥促進処理部の基板乾燥時の動作図。
【図8】乾燥促進処理部の基板乾燥時の動作図。
【図9】乾燥促進処理部の基板乾燥時の動作図。
【図10】バットがない場合の基板乾燥の状態を表す図。
【図11】第4実施形態のエアー供給装置の概略図。
【図12】第5実施形態の乾燥促進処理部の基板乾燥時の動作図。
【図13】第5実施形態の乾燥促進処理部の基板乾燥時の動作図。
【図14】第5実施形態の乾燥促進処理部の基板乾燥時の動作図。
【図15】第5実施形態の乾燥促進処理部の基板乾燥時の動作図。
【図16】第6実施形態の乾燥処理促進部の概略図。
【図17】第6実施形態の乾燥促進処理部の基板乾燥時の動作図。
【図18】第6実施形態の乾燥促進処理部の基板乾燥時における排気カーブを示す図。
【図19】第7実施形態の乾燥促進処理部の基板乾燥時における排気カーブ及び基板支持台とバットとの相対位置を示す図。
【図20】第8実施形態の乾燥促進処理部の概略図。
【図21】第10実施形態の乾燥促進処理部の概略図。
【図22】第12実施形態の乾燥促進処理部の基板乾燥時の動作図。
【図23】第12実施形態の乾燥促進処理部の基板乾燥時の動作図。
【符号の説明】
2 スピンコータ部(塗布処理部)
3 乾燥促進処理部
4 エッジリンス部(他処理部)
6 ベーク部
21 基板支持台
23 昇降装置(移動機構)
26 バット
26a 底面板(底面)
26b 側壁板(側壁)
26c 開口
27 昇降装置(移動機構)
28 バット側基板支持ピン(基板支持部)
29 シール部材
30 エアー供給装置(空気供給機構)
50 排気機構
W 基板
Claims (13)
- 基板に塗布液を塗布する塗布処理部と、
前記塗布液が塗布された基板に対して他の処理を行う他処理部と、
前記塗布処理部と前記他処理部との間に配置され、基板の下方及び側方を概ね囲うバットを有し、前記塗布液が塗布された基板に対して上方から清浄空気を当てる乾燥促進処理部と、
を備えた基板処理装置。 - 基板の側方を囲う前記バットの側壁は、その上端が基板の上面よりも10mm以上高い位置にある、請求項1に記載の基板処理装置。
- 前記バットの底面は、基板の上面から50mm下がった位置よりも高い位置にある、請求項1又は2に記載の基板処理装置。
- 前記バットは、基板を支持しつつ基板を囲う、請求項1から3のいずれかに記載の基板処理装置。
- 前記乾燥促進処理部は、前記バットとは別に、基板を支持する基板支持台を有している、請求項1から3のいずれかに記載の基板処理装置。
- 前記バットの底面には、開口が設けられ、
前記基板支持台は、前記開口を貫通する部材に連結されており、
前記バットと前記基板支持台との間に配置されるシール部材をさらに備えた、
請求項5に記載の基板処理装置。 - 前記乾燥促進処理部は、基板に対して上方から清浄空気を当てているときに前記バットと前記基板支持台との相対高さ位置を変える移動機構をさらに有している、請求項5又は6に記載の基板処理装置。
- 前記移動機構による前記バットと前記基板支持台との相対高さ位置の変化によって、基板の側方を囲っている前記バットの側壁が、基板の側方から外れる、請求項7に記載の基板処理装置。
- 前記移動機構は、前記清浄空気の流れを作る空気供給源へと次第に基板が近づくように、前記基板支持台を上昇させる、請求項7又は8に記載の基板処理装置。
- 前記乾燥促進処理部は、基板を支持する基板支持部を、前記基板支持台とは別に有しており、
前記移動機構による前記バットと前記基板支持台との相対高さ位置の変化によって、前記基板支持台による基板の支持と前記基板支持部による基板の支持とが切り替わる、
請求項7から9のいずれかに記載の基板処理装置。 - 前記乾燥促進処理部は、前記バットの基板よりも下方にある下部空間を排気する排気機構をさらに有しており、
前記排気機構は、基板に対して上方から清浄空気を当てているときに、基板の乾燥の程度に合わせて排気量を増やす、
請求項1から10のいずれかに記載の基板処理装置。 - 前記乾燥促進処理部は、上方から基板に対して前記清浄空気を流す空気供給機構をさらに有している、請求項1から11のいずれかに記載の基板処理装置。
- 前記空気供給機構は、前記清浄空気の高温化、低湿度化、及び低溶剤濃度化の少なくとも1つを行うことができる、請求項12に記載の基板処理装置。
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