JP3910054B2 - 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、半導体ウエハ等の基板にレジスト液を塗布する塗布膜形成処理や露光処理が行われた基板の現像処理等に用いられる基板処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、半導体デバイスの製造プロセスにおいては、いわゆるフォトリソグラフィー技術を用いて、半導体ウエハの表面に所定の回路パターンを形成している。このフォトリソグラフィー工程における一連の処理は、例えば、レジスト塗布・現像処理システムを用いて、洗浄処理された半導体ウエハにフォトレジスト液を塗布してレジスト膜を形成し、所定のパターンでレジスト膜を露光し、これを現像処理することによって行われる。
【0003】
このうちレジスト液の塗布処理にはスピンコーティング法が広く用いられている。スピンコーティング法は、コータカップ内に配置されたスピンチャックにウエハを保持させて、ウエハの上方からレジスト液をウエハの中央部に滴下にし、ウエハをスピンチャックとともに回転させることによって滴下されたレジスト液を遠心力によってウエハの径方向外側に向かって拡げ、これにより所定厚みのレジスト膜を形成するものである。
【0004】
ここで、レジスト液の滴下からレジスト液を拡げて膜とする処理の間にコータカップ内の温度や湿度に変動が生じると、形成されるレジスト膜の膜厚が変動する。そこでレジスト膜の膜厚を一定とするために、温度および湿度が調整された空気をコータカップの上部からコータカップ内に向けて送風することによって、コータカップ内の温度および湿度を一定に保持する制御が行われている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
近年の半導体デバイスの製造プロセスにおいては、半導体ウエハに形成するレジスト膜の一層の薄膜化が望まれており、薄くかつ厚みの均一なレジスト膜を形成するために、温度分布の均一な空気をコータカップ内に送風することが要求されている。しかしながら、従来の装置には、コータカップ内に向けて送風される空気の温度分布に比較的大きなむらがあるという問題がある。また送風量を変化させた場合に、温度分布の均一性が悪化するという問題があった。
【0006】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、温度分布の均一性に優れる空気が基板を処理する基板処理部へ供給される基板処理装置を提供することを目的とする。また、本発明は、基板処理部へ送風する送風量を変化させた場合にも、送風される空気の温度分布の均一性が一定に保持される基板処理装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明によれば、基板に所定の処理を施す基板処理部と、所定温度に調節された空気を前記基板処理部の上方から前記基板処理部に供給する空気供給機構と、を具備する基板処理装置であって、
前記空気供給機構は、水平方向に延在し、略鉛直に設けられた管壁部を有し、前記管壁部に第1の窓部が設けられた筒体と、前記筒体の内部に空気を送る送風装置と、前記筒体の長手方向と直交する方向に設けられ、前記第1の窓部を通して前記筒体の内部を流れる空気が取り入れられる第1空気導入室と、前記第1空気導入室に設けられ、前記第1空気導入室に取り入れられた空気を加熱するヒータと、前記第1空気導入室を形成し、前記管壁部と所定距離対向して設けられた第1の壁部と、前記第1の壁部の水平方向端から一定の距離範囲にある壁面が前記第1空気導入室の上下方向を塞ぐように、前記第1の壁部の上方かつ水平方向中央部の所定範囲に設けられた第2の窓部と、前記第2の窓部を介して前記第1空気導入室と連通し、前記ヒータによって加熱された空気が前記第2の窓部を通して取り入れられる第2空気導入室と、前記第2空気導入室の下方に設けられ、前記第2空気導入室に取り入れられた空気を濾過して前記基板処理部に清浄な空気を供給するフィルタユニットと、前記第2空気導入室と前記フィルタユニットとの間に設けられ、前記第2空気導入室から前記フィルタユニットへの空気の流れを制御する気流制御機構と、を有することを特徴とする基板処理装置、が提供される。
【0008】
このような基板処理装置によれば、空気供給機構は第1の壁部等の複数箇所において空気の送風状態を制御するために、温度分布の均一性に優れた空気を基板処理部に送風することができる。これにより処理する基板の品質を高めることが可能となる。また第1の窓部から第1空気導入室に取り入れられる送風量を変化させた場合には、第2の窓部の開口面積を変化させ、また気流制御機構によって送風量を変化させることによって、基板処理部へ送風される空気の温度分布の均一性が悪化することを抑制することができる。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。ここでは、本発明を、半導体ウエハ(以下「ウエハ」という)へのレジスト塗布から現像処理までを一貫して行うレジスト塗布・現像処理システムに装着され、ウエハにレジスト膜を形成するレジスト塗布処理ユニットに適用した場合について説明する。
【0010】
図1は、レジスト塗布・現像処理システム1を示す概略平面図、図2はその正面図、図3はその背面図である。レジスト塗布・現像処理システム1は、搬送ステーションであるカセットステーション10と、複数の処理ユニットを有する処理ステーション11と、処理ステーション11に隣接して設けられる図示しない露光装置との間でウエハWを受け渡すためのインターフェイス部12と、を具備している。
【0011】
カセットステーション10は、被処理体としてのウエハWを複数枚、例えば25枚単位でウエハカセットCRに搭載された状態で、他のシステムから本レジスト塗布・現像処理システム1へ搬入し、または本レジスト塗布・現像処理システム1から他のシステムへ搬出する等、ウエハカセットCRと処理ステーション11との間でウエハWの搬送を行うためのものである。
【0012】
カセットステーション10においては、図1に示すように、カセット載置台20上に図中X方向に沿って複数(図では4個)の位置決め突起20aが形成されており、この突起20aの位置にウエハカセットCRがそれぞれのウエハ出入口を処理ステーション11側に向けて1列に載置可能となっている。ウエハカセットCRにおいてはウエハWが垂直方向(Z方向)に配列されている。また、カセットステーション10は、カセット載置台20と処理ステーション11との間に位置するウエハ搬送機構21を有している。
【0013】
ウエハ搬送機構21は、カセット配列方向(X方向)およびその中のウエハWの配列方向(Z方向)に移動可能なウエハ搬送用アーム21aを有しており、このウエハ搬送用アーム21aにより、いずれかのウエハカセットCRに対して選択的にアクセス可能となっている。また、ウエハ搬送用アーム21aは、図1中に示されるθ方向に回転可能に構成されており、後述する処理ステーション11側の第3の処理部G3に属するアライメントユニット(ALIM)およびエクステンションユニット(EXT)にもアクセスできるようになっている。
【0014】
一方、処理ステーション11は、ウエハWへ対して塗布・現像を行う際の一連の工程を実施するための複数の処理ユニットを備え、これらが所定位置に多段に配置されており、これらによりウエハWが1枚ずつ処理される。この処理ステーション11は、図1に示すように、中心部にウエハ搬送路22aを有しており、この中に主ウエハ搬送機構22が設けられ、ウエハ搬送路22aの周りに全ての処理ユニットが配置された構成となっている。これら複数の処理ユニットは、複数の処理部に分かれており、各処理部は複数の処理ユニットが垂直方向(Z方向)に沿って多段に配置されている。
【0015】
主ウエハ搬送機構22は、図3に示すように、筒状支持体49の内側にウエハ搬送装置46を上下方向(Z方向)に昇降自在に装備している。筒状支持体49は図示しないモータの回転駆動力によって回転可能となっており、それに伴ってウエハ搬送装置46も一体的に回転可能となっている。ウエハ搬送装置46は、搬送基台47の前後方向に移動自在な複数本の保持部材48を備え、これらの保持部材48によって各処理ユニット間でのウエハWの受け渡しを実現している。
【0016】
図1に示すように、レジスト塗布・現像処理システム1においては、5個の処理部G1・G2・G3・G4・G5がウエハ搬送路22aの周囲に実際に配置されている。これらのうち、第1および第2の処理部G1・G2はレジスト塗布・現像処理システム1の正面側(図1における手前側)に並列に配置され、第3の処理部G3はカセットステーション10に隣接して配置され、第4の処理部G4はインターフェイス部12に隣接して配置されている。また、第5の処理部G5は背面部に配置されている。
【0017】
第1の処理部G1では、コータカップ(CP)内でウエハWを図示しないスピンチャックに乗せて所定の処理を行う2台のスピナ型処理ユニットであるレジスト塗布処理ユニット(COT)およびレジストのパターンを現像する現像ユニット(DEV)が2段に重ねられている。第2の処理部G2も同様に、2台のスピナ型処理ユニットとしてレジスト塗布処理ユニット(COT)および現像ユニット(DEV)が2段に重ねられている。
【0018】
第3の処理部G3においては、図3に示すように、ウエハWを載置台SPに載せて所定の処理を行うオーブン型の処理ユニットが多段に重ねられている。すなわち、レジストの定着性を高めるためのいわゆる疎水化処理を行うアドヒージョンユニット(AD)、位置合わせを行うアライメントユニット(ALIM)、ウエハWの搬入出を行うエクステンションユニット(EXT)、冷却処理を行うクーリングユニット(COL)、露光処理前や露光処理後さらには現像処理後にウエハWに対して加熱処理を行う4つのホットプレートユニット(HP)が下から順に8段に重ねられている。なお、アライメントユニット(ALIM)の代わりにクーリングユニット(COL)を設け、クーリングユニット(COL)にアライメント機能を持たせてもよい。
【0019】
第4の処理部G4においても、オーブン型の処理ユニットが多段に重ねられている。すなわち、クーリングユニット(COL)、クーリングプレートを備えたウエハ搬入出部であるエクステンション・クーリングユニット(EXTCOL)、エクステンションユニット(EXT)、クーリングユニット(COL)、および4つのホットプレートユニット(HP)が下から順に8段に重ねられている。
【0020】
主ウエハ搬送機構22の背部側に第5の処理部G5を設ける場合に、第5の処理部G5は、案内レール25に沿って主ウエハ搬送機構22から見て側方へ移動できるようになっている。したがって第5の処理部G5を設けた場合でも、これを案内レール25に沿ってスライドすることにより空間部が確保されるので、主ウエハ搬送機構22に対して背後からメンテナンス作業を容易に行うことができる。
【0021】
インターフェイス部12は、奥行方向(X方向)については、処理ステーション11と同じ長さを有している。図1、図2に示すように、このインターフェイス部12の正面部には、可搬性のピックアップカセットCRと定置型のバッファカセットBRが2段に配置され、背面部には周辺露光装置23が配設され、中央部にはウエハ搬送機構24が配設されている。このウエハ搬送機構24はウエハ搬送用アーム24aを有しており、このウエハ搬送用アーム24aは、X方向、Z方向に移動して両カセットCR・BRおよび周辺露光装置23にアクセス可能となっている。
【0022】
なお、ウエハ搬送用アーム24aはθ方向に回転可能であり、処理ステーション11の第4の処理部G4に属するエクステンションユニット(EXT)や、さらには隣接する露光装置側の図示しないウエハ受け渡し台にもアクセス可能となっている。
【0023】
上述したレジスト塗布・現像処理システム1においては、先ず、カセットステーション10において、ウエハ搬送機構21のウエハ搬送用アーム21aがカセット載置台20上の未処理のウエハWを収容しているウエハカセットCRにアクセスして1枚のウエハWを取り出し、第3の処理部G3のエクステンションユニット(EXT)に搬送する。
【0024】
ウエハWは、このエクステンションユニット(EXT)から、主ウエハ搬送機構22のウエハ搬送装置46により、処理ステーション11に搬入される。そして、第3の処理部G3のアライメントユニット(ALIM)によりアライメントされた後、アドヒージョン処理ユニット(AD)に搬送され、そこでレジストの定着性を高めるための疎水化処理(HMDS処理)が施される。この処理は加熱を伴うため、その後ウエハWは、ウエハ搬送装置46により、クーリングユニット(COL)に搬送されて冷却される。
【0025】
アドヒージョン処理ユニット(AD)での処理が終了してクーリングユニット(COL)で冷却されたウエハW、またはアドヒージョン処理ユニット(AD)での処理を行わないウエハWは、引き続きウエハ搬送装置46によりレジスト塗布処理ユニット(COT)に搬送され、そこでレジストが塗布され、塗布膜が形成される。塗布処理終了後、ウエハWは、第3または第4の処理部G3・G4のいずれかのホットプレートユニット(HP)内でプリベーク処理され、その後いずれかのクーリングユニット(COL)にて冷却される。
【0026】
冷却されたウエハWは、第3の処理部G3のアライメントユニット(ALIM)に搬送され、そこでアライメントされた後、第4の処理部G4のエクステンションユニット(EXT)を介してインターフェイス部12に搬送される。
【0027】
ウエハWは、インターフェイス部12において周辺露光装置23により周辺露光されて余分なレジストが除去された後、インターフェイス部12に隣接して設けられた図示しない露光装置に搬送され、そこで所定のパターンにしたがってウエハWのレジスト膜に露光処理が施される。
【0028】
露光後のウエハWは、再びインターフェイス部12に戻され、ウエハ搬送機構24により、第4の処理部G4に属するエクステンションユニット(EXT)に搬送される。そして、ウエハWは、ウエハ搬送装置46により、いずれかのホットプレートユニット(HP)に搬送されて、ポストエクスポージャーベーク処理が施され、次いで、クーリングユニット(COL)により冷却される。
【0029】
その後、ウエハWは現像ユニット(DEV)に搬送され、そこで露光パターンの現像が行われる。現像終了後、ウエハWはいずれかのホットプレートユニット(HP)に搬送されてポストベーク処理が施され、次いで、クーリングユニット(COL)により冷却される。このような一連の処理が終了した後、第3の処理部G3のエクステンションユニット(EXT)を介してカセットステーション10に戻され、いずれかのウエハカセットCRに収容される。
【0030】
次に、上述したレジスト塗布処理ユニット(COT)について説明する。図4は第1の処理部G1と第2の処理部G2に設けられた空気供給機構の概略説明図、図5はレジスト塗布処理ユニット(COT)の全体構成を示す概略断面図、図6はレジスト塗布処理ユニット(COT)の概略平面図である。第1の処理部G1と第2の処理部G2に設けられたレジスト塗布処理ユニット(COT)と現像処理ユニット(DEV)の内部には、温湿度調整されてパーティクル等の除去された清浄な空気が、空気供給機構によって供給される。
【0031】
この空気供給機構は、中空フレーム31と、中空フレーム31の内部へ空気を送る送風装置(図示せず)と、中空フレーム31の内部を流れる空気を取り入れるフィルタチャンバユニット(FCU)とを有している。中空フレーム31は、第1の処理部G1と第2の処理部G2を構成するフレームの一部であり、その内部が送風路32となっており、送風路32へ空気を送る送風装置としては、送風ポンプや空気供給用工場配管等が用いられる。図4中の送風路32に示される矢印は送風経路を示している。このように送風路32をフレーム内に設けることによりレジスト塗布・現像処理システム1を省スペース化することができる。
【0032】
レジスト塗布処理ユニット(COT)においては、フィルタチャンバユニット(FCU)は、中空フレーム31のうちレジスト塗布処理ユニット(COT)の上部に水平に設けられているフレーム31aに設けられている。同様に、現像処理処理ユニット(DEV)においては、フィルタチャンバユニット(FCU)は、現像処理処理ユニット(DEV)の上部に水平に設けられているフレーム31bに設けられている。
【0033】
フレーム31aにはダンパ33aが取り付けられており、このダンパ33aの開閉量を操作することによって、レジスト塗布処理ユニット(COT)への送風量を変化させることができるようになっている。なお、同様にフレーム31bにはダンパ33bが取り付けられており、このダンパ33bの開閉量を操作することによって、現像処理ユニット(DEV)への送風量を変化させることができるようになっている。
【0034】
レジスト塗布処理ユニット(COT)の中央部には環状のコータカップ(CP)が配置され、コータカップ(CP)の内側にはスピンチャック52が配置されている。スピンチャック52は真空吸着によってウエハWを固定保持した状態で駆動モータ54によって回転駆動される。コータカップ(CP)の底部にはドレイン69が設けられており、ウエハWから振り切られる不要なレジスト液等の処理液がここから排出される。
【0035】
駆動モータ54は、ユニット底板50に設けられた開口50aに昇降移動可能に配置され、例えばアルミニウムからなるキャップ状のフランジ部材58を介して例えばエアシリンダからなる昇降駆動手段60および昇降ガイド手段62と結合されている。駆動モータ54の側面には、例えばSUSからなる筒状の冷却ジャケット64が取り付けられ、フランジ部材58は冷却ジャケット64の上半部を覆うように取り付けられている。
【0036】
例えば、ウエハWにレジスト液を塗布するときには、フランジ部材58の下端58aは開口50aの外周付近でユニット底板50に密着し、これによってユニット内部が密閉される。スピンチャック52と主ウエハ搬送機構22の保持部材48との間でウエハWの受け渡しが行われるときは、昇降駆動手段60が駆動モータ54ないしスピンチャック52を上方へ持ち上げることでフランジ部材58の下端がユニット底板50から浮くようになっている。
【0037】
レジスト液をウエハWに吐出するレジスト吐出ノズル73は、ノズルスキャンアーム72の先端部にノズル保持体70を介して着脱可能に取り付けられ、レジスト吐出ノズル73にはレジスト液供給部75からレジスト液が供給されるようになっている。ノズルスキャンアーム72は、ユニット底板50の上に一方向(Y方向)に敷設されたガイドレール74上で水平移動可能な垂直支持部材76に取り付けられており、Y軸駆動機構78によって垂直支持部材76と一体にY方向に移動するようになっている。また、レジスト吐出ノズル73は、Z軸駆動機構79によって上下方向(Z方向)に移動可能となっている。
【0038】
なお、ノズルスキャンアーム72は、レジスト吐出ノズル73を待機させるノズル待機部89でレジスト吐出ノズル73を選択的に取り付けるためにY方向と直交するX方向にも移動可能であり、図示しないX軸駆動機構によってX方向にも移動可能となっている。
【0039】
ノズル待機部89ではレジスト吐出ノズル73の吐出口が溶剤雰囲気室の口89aに挿入され、その中で溶剤の雰囲気に晒されることで、ノズル先端のレジスト液が固化または劣化しないようになっている。ノズル待機部89には複数本のレジスト吐出ノズル73が設けられ、例えばレジスト液の種類に応じてそれらのノズルが使い分けられるようになっている。これに対応してレジスト液供給部75からは複数のレジスト液をレジスト吐出ノズル73へ供給可能となっている。
【0040】
ノズル保持体70には、ウエハ表面へのレジスト液の吐出に先立ってウエハ表面にウエハ表面を濡らすための溶剤、例えばシンナーを吐出するシンナーノズル71もまた取り付けられている。このシンナーノズル71は図示しない溶剤供給管を介してシンナー供給部に接続されている。シンナーノズル71からシンナーをウエハWに吐出する際の位置は、Y軸駆動機構78と図示しないX軸駆動機構によって調節される。
【0041】
ガイドレール74上には、別のノズルスキャンアーム83を支持し、Y方向に移動可能な垂直支持部材81が設けられており、このノズルスキャンアーム83の先端部にはサイドリンス用のリンスノズル82が取り付けられている。ノズルスキャンアーム83とリンスノズル82は、図6に示したコータカップ(CP)外側に待機位置が設けられ、リンスノズル82がウエハWの周辺部に位置するようにY方向に移動可能である。リンス液(洗浄液)としては、レジスト液に含まれる溶剤(揮発性溶剤)が好適に用いられ、ウエハWの周縁部のレジスト膜の除去が行われる。
【0042】
レジスト塗布処理ユニット(COT)の内部上方には、コータカップ(CP)内に清浄な温湿度調整された空気を供給するフィルタチャンバユニット(FCU)が設けられている。図7はフィルタチャンバユニット(FCU)の内部の概略構造を示す説明図である。なお、フィルタチャンバユニット(FCU)の概略側面図は図5に示されている。
【0043】
フレーム31aにおいて、レジスト塗布処理ユニット(COT)の内側に面している管壁部34には第1窓部34aが設けられている。この第1窓部34aを通じてフレーム31aの内部(送風路32)を流れる空気がフィルタチャンバユニット(FCU)に取り込まれる。フィルタチャンバユニット(FCU)は、フレーム31aの内部を流れる空気が第1窓部34aを通して最初に取り入れられる第1空気導入室91と、第1空気導入室91と連通して第1空気導入室91から空気が取り入れられる第2空気導入室92と、第2空気導入室92の下方に設けられ、第2空気導入室92に取り入れられた空気を濾過してコータカップ(CP)の内部に向けて清浄な空気を供給するフィルタユニット94と、第2空気導入室92とフィルタユニット94との間に設けられ、第2空気導入室92からフィルタユニット94への空気の流れを制御する気流制御機構93とを有している。
【0044】
第1窓部34aは、コータカップ(CP)へ送風する所望量の空気に相当する量の空気が、過不足なく送風路32から第1空気導入室91へ取り入れられる開口面積を有していればよい。第1窓部34aをフレーム31aの長さ方向を長辺とする略長方形とした場合には、フレーム31aに第1窓部34aを形成する加工も容易に行うことができる。その他、例えば、円形や正方形の開口部をフレーム31aの長手方向に複数並べて設けることもできる。
【0045】
第1空気導入室91の内部には第1空気導入室91に取り入れられた空気を所望する温度に加熱するヒータ35が設けられている。ヒータ35としては例えば棒状形状を有するものが用いられ、ヒータ35はその長さ方向がフレーム31aの長さ方向と略平行となるように第1空気導入室91に保持される。第1空気導入室91へ流れ込む空気の流れは、次に説明するように複雑であるが、第1空気導入室91に取り入れられた空気をできるだけ均一に加熱することができるように、ヒータ35の形状を第1窓部34aによる空気の取り入れ範囲に対応させることが好ましい。
【0046】
フレーム31aの内部では空気はY方向に流れているが、この空気はX方向に進路を変えられて第1空気導入室91へ流れ込む。このとき第1空気導入室91へ流れ込む空気の殆どは、純粋にX方向を向いた気流を構成することなく、X方向とY方向の双方の成分を含む斜め方向に流れ込むものと考えられる。また、第1空気導入室91へ流れ込む空気には流速分布が生じているものと考えられる。そこで第1空気導入室91に取り入れられた空気が、第1空気導入室91において整流され、また温度分布が略均一化された後に、第2空気導入室92へ流出するようにすることが好ましく、これによってコータカップ(CP)に送風される空気の温度分布を均一なものとすることができる。
【0047】
このためにフィルタチャンバユニット(FCU)においては、第1空気導入室91を形成する壁部であって、管壁部34(第1窓部34a)と対向し、第1空気導入室91と第2空気導入室92とを仕切る第1壁部36が設けられており、この第1壁部36の第1空気導入室91側の壁面は略鉛直となっている。また、第1壁部36には第2窓部36aが設けられており、この第2窓部36aを介して第1空気導入室91と第2空気導入室92とが連通している。
【0048】
第2窓部36aは、第1壁部36の水平方向端から一定の距離範囲の壁面が第1空気導入室91の上下方向(Z方向)を塞ぐようにして、第1壁部36の上方、かつ、水平方向(Y方向)中央部に設けられている。このように第1壁部36の水平方向端の一定範囲に壁面を残すように第2窓部36aを形成することによって、第1空気導入室91に取り入れられた空気が第1壁部36に衝突する面積が広くなる。つまり、第1窓部34aを通過した空気が直接に第2窓部36aを通って第2空気導入室92へ流出することが抑制され、これにより第1空気導入室91内での空気の温度分布の均一化が促進され、また、空気の流れが変化することによって第2窓部36aから第2空気導入室92へ流出する空気の流速分布が均一化される。
【0049】
こうして第1空気導入室91内において温度分布と流速分布が均一化された空気は、第1空気導入室91から第2窓部36aを通って第2空気導入室92へ流出する。なお、第2窓部36aを第1壁部36の上方に設けることによって、第1空気導入室91に取り入れられた空気は第1壁部36の下方にも衝突して流れが変化し、またヒータ35により温められた空気が第2空気導入室92へ流出しやすくなる。
【0050】
ところで、ダンパ33aを調整してフレーム31a内の送風量を変化させた場合には、第1空気導入室91へ流れ込む空気の方向が変化し、これによって第1空気導入室91内における空気の流れと、第2窓部36aを通って第2空気導入室92へ流出する空気の流れに変化が生じて、温度分布の均一性の悪い空気が第2空気導入室92へ流出し、コータカップ(CP)に温度分布の大きな空気が供給されるおそれがある。そこで、ダンパ33aの開閉によるフレーム31a内の送風量の変化に対応させて、第2窓部36aの開口面積を変化させることができるようにすることが好ましい。
【0051】
図8は、第2窓部36aの開口面積を変化させるシャッタの一実施形態を示す平面図(a)、正面図(b)、正面図(b)中のAA矢視図(c)である。第1壁部36に設けられたシャッタ96a・96bはともに、図示しないスライド機構によってY方向にスライド自在となっている。第2窓部36aはシャッタ96a・96bがともにY方向端に位置しているときに全開の状態にある。シャッタ96a・96b間の距離が縮まるようにシャッタ96a・96bを互いに近付けることによって、第2窓部36aの開口面積を狭くすることができるようになっている。
【0052】
シャッタ96a・96bの制御はダンパ33aの開閉量制御に連動して自動で行われるようにすることができる。また、このような自動制御を解除することができ、この自動制御を解除した場合には、マニュアル操作によってシャッタ96a・96bを自由にスライドできるようにすることもできる。シャッタ96a・96bの一方のみをスライドさせることによっても第2窓部36aの開口面積を狭くすることができるが、第2空気導入室92における空気の流れを制御して温度分布の均一性を高める観点から、所望する面積に調整された第2窓部36aは、第1壁部36の中央に形成することが好ましい。
【0053】
なお、フィルタユニット94から送出されるダウンフローを所望の流量にて温度分布均一性を高めるために、フィルタユニット94の直下に複数の温度センサと流量センサを設けてフィルタユニット94の直下(ウエハWの上方)の温度分布および流量分布を測定し、その測定結果に基づいてダンパ33aの開閉量とシャッタ96a・96bのスライド量の制御することにより、温度分布の均一性を高めるようにしてもよい。
【0054】
第2空気導入室92において、第1壁部36と所定距離対向するX方向端には、第2壁部37が設けられており、この第2壁部37は傾斜壁部37aを有しており、この傾斜壁部37aは、第2窓部36aを通って第2空気導入室92に取り入れられた空気の流れが傾斜壁部37aに衝突した際にその空気を下方に導く。また、第2壁部37は垂直壁部37bを有しており、この垂直壁部37bは、第2窓部36aを通って第2空気導入室92に取り入れられた空気の流れが垂直壁部37bに衝突した際にその空気を第1空気導入室91側へ戻すように導く。
【0055】
第1壁部36の第2空気導入室92側には、第2空気導入室92に流れ込み、垂直壁部37bに衝突して第1壁部36側に戻ってきた空気の流れを下方に導く別の傾斜壁部36bが形成されている。第2空気導入室92においては、傾斜壁部37aによって発生するダウンフローと、垂直壁部37bによって発生するX方向の戻し流れと、傾斜壁部36bによって発生するダウンフローによって複雑な空気の流れが生じ、これにより略均一な温度分布を有するダウンフローが形成される。
【0056】
第2空気導入室92からフィルタユニット94へは、気流制御機構93を通して空気が送られる。図9は気流制御機構93の一実施形態を示す平面図である。気流制御機構93は、同形状の孔部38が複数箇所に同じパターンで形成され、表裏面が対向するように平行に設けられた2枚のパネル39a・39bと、パネル39aを固定する固定部材41と、パネル39bをスライドさせるスライド機構42と、を有している。なお、固定部材41を用いて第2空気導入室92とフィルタユニット94とを連結することができる。
【0057】
パネル39a・39bとしては、例えば金属板が用いられ、パンチングやレーザ加工によってパネル39a・39bに孔部38を形成することができる。スライド機構42は、固定部材41に固定され、かつ、パネル39bと嵌合しているガイド42aと、固定部材41に取り付けられ、パネル39bの一側面と連結されたネジ42bとを有している。ネジ42bの先端にはネジ溝が形成されていない。ネジ42bの先端は、ネジ42を回動することができるように、パネル39bに取り付けられた連結治具42cと嵌合している。ネジ42bを回転させてネジ42bが固定部材41から内側に突出している部分の長さを変化させることによって連結治具42cの位置がガイド42aの長さ方向に移動する。つまり、パネル39bをガイド42aの長さ方向にスライドさせることができる。
【0058】
パネル39bのスライド量を変化させることによって孔部38の重なり面積、つまり開口面積Sを変化させることができ、これにより第2空気導入室92からフィルタユニット94への送風量が制御される。ネジ42bの回転の制御、つまり孔部38の開口面積の制御は、ダンパ33aの操作に連動して行われるようにすることができる。ネジ42bに代えてエアーシリンダを用いてエアーシリンダの先端をパネル39bに固定し、エアーシリンダの伸縮量を変化させることで、パネル39bをスライドさせることもできる。その他、モータを回転させることによって得られる回転変位を直線変位に変換する方法を用いてパネル39bをスライドさせることも可能である。
【0059】
気流制御機構93を通過した空気は、フィルタユニット94を通過する途中でパーティクル等が除去され、その後にコータカップ(CP)内へ送風される。フィルタユニット94には、ULPAフィルタが好適に用いられる。このフィルタユニット94は、フィルタユニット94からの吹き出し口における流速分布を均一なものとする役割をも果たす。
【0060】
このような構成を有するフィルタチャンバユニット(FCU)を用いることによって、温度分布と流速分布の均一性に優れた空気をコータカップ(CP)内に送風することが可能となる。この場合には、コータカップ(CP)内において形成されるレジスト膜の厚みをウエハW毎に一定とすることが可能となり、またレジスト膜の厚みの細かな制御も容易となる。これにより製造される半導体デバイスの信頼性が向上する。
【0061】
レジスト塗布処理ユニット(COT)における処理工程は一般的に以下のようにして行われる。最初に、レジスト塗布処理ユニット(COT)に設けられているフィルタチャンバユニット(FCU)を動作させて、コータカップ(CP)内に温度および湿度が調整された空気を送風する。これによりコータカップ(CP)内のスピンチャック52に保持されるウエハWの周囲環境が一定の状態に保持される。
【0062】
次に主ウエハ搬送機構22の保持部材48によってレジスト塗布処理ユニット(COT)内のコータカップ(CP)の真上までウエハWを搬送し、例えば、エアシリンダからなる昇降駆動手段60および昇降ガイド手段62によって上昇させたスピンチャック52にウエハWを保持させる。主ウエハ搬送機構22はウエハWがスピンチャック52に真空吸着等して保持された後に、保持部材48をレジスト塗布処理ユニット(COT)内から引き戻す。こうしてレジスト塗布処理ユニット(COT)へのウエハWの搬入が終了する。
【0063】
次いで、スピンチャック52をウエハWがコータカップ(CP)内の所定高さに位置するまで降下させる。駆動モータ54を動作させてスピンチャック52を回転させるとともに、ノズル保持体70がウエハWの略中心の上空に位置するようにノズル待機部89からノズル保持体70をガイドレール74に沿ってY方向に移動させる。
【0064】
シンナーノズル71の吐出口をスピンチャック52の中心(ウエハWの中心)の真上に位置させて、所定量のシンナーを回転するウエハWの表面に供給する。ウエハWの表面に供給されたシンナーは遠心力によってウエハW中心からその周囲全域にむらなく拡げられる。このように、レジスト液の塗布に先立ってシンナー等の溶剤でウエハWの表面全体を濡らす、いわゆるプリウエット処理を行うことにより、レジスト液がより拡散しやすくなり、結果としてより少量のレジスト液量で均一なレジスト膜を形成することができるようになる。
【0065】
次いで、レジスト吐出ノズル73の吐出口をウエハWの中心の真上に位置させて、レジスト吐出ノズル73の吐出口からレジスト液を回転するウエハWの表面の中心に吐出する。レジスト液は遠心力によりウエハWの中心から周辺に向けて拡散されて、ウエハW上にレジスト膜が形成される。このレジスト液の滴下終了後には、ウエハWを所定の回転速度で回転させて膜厚の調整を行う。ウエハWの回転速度が加速されて大きくなると、残余のレジスト液が振り切られるとともに乾燥が進行し、所定厚みのレジスト膜が形成される。
【0066】
その後、レジスト吐出ノズル73をノズル待機部89へ収容する。スピンチャック52に保持されたウエハWに対しては、洗浄手段(図示せず)によりウエハWの背面にバックリンス処理を施し、必要があればリンスノズル82を用いてウエハWの周縁部にサイドリンス処理を施す。リンス処理を行った後には所定時間の回転処理を行って洗浄液を振り切り、ウエハWの回転を停止させる。こうしてレジスト塗布処理が終了する。
【0067】
シンナーやレジスト液を用いた一連の処理において、ウエハWはフィルタチャンバユニット(FCU)から送風される温度分布と流速分布の均一性に優れた雰囲気にあるために、ウエハW毎の厚みのばらつきが少なく、膜厚均一性に優れ、しかも欠陥の少ない良好なレジスト膜を形成することができる。また、不用なレジストを除去する処理の精度も一定に保持することができる。
【0068】
こうしてレジスト膜が形成されたウエハWは、先に保持部材48からスピンチャック52へウエハWを受け渡した順序と逆の順序でスピンチャック52から保持部材48へ受け渡され、第3または第4の処理部G3・G4のいずれかのホットプレートユニット(HP)へ収容されて、プリベーク処理が施される。
【0069】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものでない。フィルタチャンバユニット(FCU)を用いた現像処理ユニット(DEV)においては、現像雰囲気を一定に保持することができるために、現像液の温度変化を抑制して、精度のよい現像処理を行うことが可能となる。さらにフィルタチャンバユニット(FCU)は、レジスト液や現像液を用いる液処理ユニットに限定して用いられるものではなく、例えば、熱処理装置に設けることもできる。上記実施の形態では、基板として半導体ウエハを取り上げたが、液晶ディスプレイ(LCD)基板等の他の基板を処理する装置にも本発明を適用することができる。
【0070】
【発明の効果】
上述の通り、本発明によれば、空気の送風状態が複数箇所において制御される空気供給機構が用いられているために、温度分布の均一性に優れた空気を、基板にレジスト液を塗布する等の所定の処理を行う基板処理部に送風することができる。これにより基板の品質が高められ、ひいては製品に対する信頼性が高められるという効果が得られる。また空気供給機構においてフィルタチャンバユニット(FCU)への送風量を変化させた場合であっても、フィルタチャンバユニット(FCU)の内部においてその流路の調整を行うことができるために、基板処理部へ送風される空気の温度分布の均一性が悪化することを抑制することができる。これにより基板処理部における多様な処理条件に容易に対処することができることとなり、生産効率を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 レジスト塗布・現像処理システムの一実施形態を示す概略平面図。
【図2】レジスト塗布・現像処理システムの一実施形態を示す概略正面図。
【図3】レジスト塗布・現像処理システムの一実施形態を示す概略背面図。
【図4】第1の処理部と第2の処理部に設けられた空気供給機構の概略説明図。
【図5】レジスト塗布処理ユニット(COT)の一実施形態を示す概略断面図。
【図6】レジスト塗布処理ユニット(COT)の一実施形態を示す概略平面図。
【図7】フィルタチャンバユニット(FCU)の概略構造を示す説明図。
【図8】フィルタチャンバユニット(FCU)内の第2窓部に設けられるシャッタの一実施形態を示す平面図、正面図、矢視図。
【図9】気流制御機構の一実施形態を示す平面図。
【符号の説明】
1;レジスト塗布・現像処理システム
31;中空フレーム
31a・31b;フレーム
32;送風路
33a・33b;ダンパ
34;管壁部
34a;第1窓部
35;ヒータ
36;第1壁部
36a;第2窓部
36b;傾斜壁部
37;第2壁部
37a;傾斜壁部
38;孔部
39a・39b;パネル
41;固定部材
42;スライド機構
91;第1空気導入室
92;第2空気導入室
93;気流制御機構
94;フィルタユニット
96a・96b;シャッタ
COT;レジスト塗布処理ユニット
FCU;フィルタチャンバユニット
Claims (8)
- 基板に所定の処理を施す基板処理部と、
所定温度に調節された空気を前記基板処理部の上方から前記基板処理部に供給する空気供給機構と、
を具備する基板処理装置であって、
前記空気供給機構は、
水平方向に延在し、略鉛直に設けられた管壁部を有し、前記管壁部に第1の窓部が設けられた筒体と、
前記筒体の内部に空気を送る送風装置と、
前記筒体の長手方向と直交する方向に設けられ、前記第1の窓部を通して前記筒体の内部を流れる空気が取り入れられる第1空気導入室と、
前記第1空気導入室に設けられ、前記第1空気導入室に取り入れられた空気を加熱するヒータと、
前記第1空気導入室を形成し、前記管壁部と所定距離対向して設けられた第1の壁部と、
前記第1の壁部の水平方向端から一定の距離範囲にある壁面が前記第1空気導入室の上下方向を塞ぐように、前記第1の壁部の上方かつ水平方向中央部の所定範囲に設けられた第2の窓部と、
前記第2の窓部を介して前記第1空気導入室と連通し、前記ヒータによって加熱された空気が前記第2の窓部を通して取り入れられる第2空気導入室と、
前記第2空気導入室の下方に設けられ、前記第2空気導入室に取り入れられた空気を濾過して前記基板処理部に清浄な空気を供給するフィルタユニットと、
前記第2空気導入室と前記フィルタユニットとの間に設けられ、前記第2空気導入室から前記フィルタユニットへの空気の流れを制御する気流制御機構と、
を有することを特徴とする基板処理装置。 - 前記第1の窓部は、前記筒体の長さ方向を長辺とする略長方形の開口形状を有することを特徴とする請求項1に記載の基板処理装置。
- 前記ヒータは、棒状形状を有し、その長さ方向が前記筒体の長さ方向と略平行となるように前記第1空気導入室に設けられていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の基板処理装置。
- 前記第1の壁部は、前記第2の窓部の開口面積を変えることができるシャッタを有することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の基板処理装置。
- 前記空気供給機構は、前記第2空気導入室を形成し、前記第1の壁部と所定距離対向して設けられた第2の壁部を有し、
前記第2の壁部は、前記第2の窓部を通って取り入れられた空気の流れが前記第2の壁部に衝突した際にその空気を下方に導く傾斜部を有することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の基板処理装置。 - 前記第1の壁部は、前記第2空気導入室に取り入れられた空気の流れが前記第1の壁部に衝突した際にその空気を下方に導く傾斜部を、前記第2空気導入室側に有することを特徴とする請求項5に記載の基板処理装置。
- 前記気流制御機構は、
同形状の孔部が複数箇所に同じパターンで形成され、表裏面が対向するように平行に設けられた2枚のパネルと、
前記パネルの一方を固定する固定部材と、
前記パネルの他方をスライドさせて、前記孔部の重なり面積を変化させるスライド機構と、
を有することを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の基板処理装置。 - 前記基板処理部を収容し、複数のフレーム部材を有するハウジングをさらに具備し、
前記筒体は、前記複数のフレーム部材の中の1つであることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の基板処理装置。
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