JP3988817B2 - Coating liquid coating method and apparatus, and coating condition adjusting method for the apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体ウエハや液晶表示装置用のガラス基板(以下、単に基板と称する)にフォトレジスト液やSOG液などの塗布液を供給して塗布被膜を形成する塗布液塗布方法及びその装置並びにその装置の塗布条件調整方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種の塗布液塗布方法においては、主として塗布液の吐出量、吐出タイミング、吐出時間などを管理している。つまり、同じ塗布液を供給して略同じ塗布被膜を基板に形成するには、基板の回転数制御とともに上記のパラメータを同じに設定している。換言すると、同じレシピで処理するようにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような構成を有する従来例の場合には、次のような問題がある。
すなわち、上記のようにレシピが完全に同じであったとしても、基板の表面に形成される膜厚プロファイルが変動することがあるという問題がある。例えば、ある基板では基板の中心部から周辺部に向かって膜厚が薄くなる「凸状の膜厚プロファイル」となる一方、ある基板ではその逆に「凹状の膜厚プロファイル」となる。
【0004】
膜厚プロファイルが略同一で、膜厚だけが異なるのであれば他のパラメータを調節することによって膜厚プロファイルをシフトさせ、同じ塗布被膜(膜厚及びそのプロファイルがほぼ同じ)を形成することは容易である。しかしながら、膜厚プロファイルが異なると、他のパラメータを調節して同じ塗布被膜を形成することは容易にはできない。
【0005】
その上、上記のような問題に起因して次のような別異の問題も生じる。
すなわち、塗布液塗布装置において同一構成の塗布処理部を複数台備えていたり、同一構成の塗布液塗布装置を複数台用いたりして、各処理部・各装置にて同じ塗布被膜を形成するには同一レシピによって処理すればよいはずである。しかしながら、同じ構成の処理部・装置に対して同じレシピを用いたとしても、同じ膜厚プロファイルの塗布被膜を形成できるとは限らない。
【0006】
したがって、生産量をアップさせるために同一構成の塗布液塗布装置を複数台導入した場合、一台の装置で条件出しを行って適切な膜厚プロファイルが得られたレシピをその他の装置に移植したとしても、全ての装置で略同じ膜厚プロファイルの塗布被膜が形成できるわけではない。そのため各装置でさらにレシピの微調整が必要になるので、レシピの移植が容易にできないという問題がある。このようにレシピの移植が容易にできないと、せっかく導入した装置の立ち上げに長時間を要することになる。
【0007】
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ノズルから供給される塗布液の吐出態様に関連するパラメータを管理することにより、膜厚プロファイルを一定化することができる塗布液塗布方法及びその装置を提供することを目的とする。
【0008】
この発明のもう一つの目的は、ノズルから供給される塗布液の吐出態様に関連するパラメータを含む調整値を移植することにより、同じ塗布被膜を得るための調整作業を容易化できる塗布液塗布装置の塗布条件調整方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、請求項1に記載の発明は、回転中の基板に塗布液を供給して塗布被膜を形成する塗布液塗布方法において、ノズルからの塗布液の吐出態様に応じたパラメータを、塗布液供給過程のうち、基板の回転を一時的に停止させた状態における、基板の中央部から周辺部に向かっての膜厚の分布である膜厚プロファイルに密接に関連している一時点にて測定し、前記測定値に基づき塗布液の吐出について適否を判断することを特徴とするものである。
【0010】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の塗布液塗布方法において、前記パラメータは、塗布液の吐出圧、塗布液の流量、塗布液の流速、ノズルから基板に向けて吐出される塗布液の太さのうちのいずれか一つであることを特徴とするものである。
【0011】
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の塗布液塗布方法において、塗布液の吐出の適否は、所望の膜厚プロファイルとなるように予め基板に被膜形成が行われたときのパラメータを基準値として記憶しておき、この基準値と前記測定値との比較に基づき行うことを特徴とするものである。
【0012】
請求項4に記載の発明は、請求項1ないし3のいずれかに記載の塗布液塗布方法において、塗布液の吐出が不適である場合には警報を発することを特徴とするものである。
【0013】
請求項5に記載の発明は、回転中の基板に塗布液を供給して塗布被膜を形成する塗布液塗布装置において、ノズルからの塗布液の吐出態様に応じたパラメータを、塗布液供給過程のうち、基板の回転を一時的に停止させた状態における、基板の中央部から周辺部に向かっての膜厚の分布である膜厚プロファイルに密接に関連している一時点にて測定値として測定する測定手段と、前記測定値に基づき塗布液の吐出について適否を判断する判断手段と、前記判断手段により塗布液の吐出が不適であると判断された場合には警報を発する警報手段と、を備えたことを特徴とするものである。
【0014】
請求項6に記載の発明は、請求項5に記載の塗布液塗布装置において、前記測定手段は、塗布液の吐出圧、塗布液の流量、塗布液の流速、ノズルから吐出される塗布液の太さのうちのいずれか一つを測定することを特徴とするものである。
【0015】
請求項7に記載の発明は、請求項5または6に記載の塗布液塗布装置において、所望の膜厚プロファイルとなるように予め基板に被膜形成が行われたときに、前記測定手段による測定値を基準値として記憶する記憶手段を備え、前記判断手段は、前記基準値と前記測定値とを比較することを特徴とするものである。
【0016】
請求項8に記載の発明は、請求項5ないし7のいずれかに記載の塗布液塗布装置において、前記測定手段は、所定時間内においてパラメータを複数回測定し、その平均値をパラメータの測定値とすることを特徴とするものである。
【0017】
請求項9に記載の発明は、請求項5ないし8のいずれかに記載の塗布液塗布装置において、塗布液の吐出が不適であると前記判断手段が判断した場合には、パラメータが基準値に近づくように塗布液の供給手段を補正する補正手段を備えていることを特徴とするものである。
【0018】
請求項10に記載の発明は、回転中の基板に塗布液を供給して塗布被膜を形成する複数台の塗布液塗布装置、または回転中の基板に塗布液を供給して塗布被膜を形成する塗布処理部を複数台備えた塗布液塗布装置についての塗布条件調整方法において、所望の膜厚プロファイルを有する塗布被膜が基板に形成されたときに塗布液の吐出態様に応じたパラメータを、塗布液供給過程の、基板の中央部から周辺部に向かっての膜厚の分布である膜厚プロファイルに密接に関連している一時点にて測定し、前記測定値を含む調整値を用いて各塗布液塗布装置または各塗布処理部の塗布条件を調整することを特徴とするものである。
【0019】
【作用】
請求項1に記載の発明の作用は次のとおりである。
従来では、同じ塗布被膜を得るために吐出量と吐出タイミングなどのレシピを同じにする。しかし、これはあくまでも吐出開始から吐出終了までの間における塗布液の「平均的な」流量や吐出速度を同じにするということであり、塗布液の吐出過程の各時点で塗布液の流量や吐出速度が設定値に維持されているというわけではない。実際には、塗布液供給に使われるポンプや配管途中のフィルタの固有の特性や、配管自体の拡縮などの種々の要因により、塗布液吐出過程の各時点における流量や吐出速度は変動するのが普通である。その結果、ノズルから吐出される塗布液の勢いや、吐出された塗布液の流れの太さなどの塗布液の吐出態様は吐出過程の間に変動する。特に、圧力変動の大きい吐出開始時や吐出停止時には塗布液の吐出態様の変動は顕著である。しかも、このような変動を引き起こす上述した要因は塗布装置間で異なり、これらを完全に同じにすることは現実的には無理であるので、装置間で同じ膜厚プロファイルを得ることを困難なものにしている。
【0020】
発明者等は、種々の実験を行うことにより、同じレシピであっても吐出態様が変わると、膜厚プロファイルが相違することを知見した。また、塗布液の種々の出方に応じたパラメータのプロファイル(すなわち、経時的な変化)に着目し、パラメータが略同じプロファイルであれば膜厚プロファイルが略同じになる現象を見出した。しかも、パラメータのプロファイル中、特定の一時点のパラメータの値が膜厚プロファイルに大きく影響を与えること見出した。
【0021】
そこで、従来のようにパラメータの平均値ではなく、膜厚プロファイルに密接に関連している一時点における値(リアルタイム値)に着目し、基板の回転を一時的に停止させた状態で一時点におけるノズルからの塗布液の吐出態様を測定して、これを測定値とする。この測定値は膜厚プロファイルに密接に関連しているので、パラメータが略同じプロファイルであれば膜厚プロファイルが略同じになるという関係から、測定値に基づき塗布液の吐出について適否を判断することができる。
【0022】
請求項2に記載の発明によれば、塗布液の吐出圧、塗布液の流量、塗布液の流速、さらに塗布液の流量や流速などによって変化するノズルから吐出された塗布液の太さは、ノズルからの塗布液の吐出態様に密接に関連しているものである。したがって、これらのうちのいずれか一つを測定する。
【0023】
請求項3に記載の発明によれば、適切な膜厚プロファイルの塗布被膜が得られたときのパラメータを基準値とし、これと測定値とを比較することにより、吐出の適否を判断できる。
【0024】
請求項4に記載の発明によれば、塗布液の吐出が不適である場合には警報を発することで不適切な処理が行われつつあることを報知できる。
【0025】
請求項5に記載の発明によれば、測定手段はパラメータを、基板の回転を一時的に停止させた状態における、膜厚プロファイルに密接に関連している一時点にて測定し、判断手段は測定値に基づいて塗布液の吐出が適切か不適切かを判断する。その判断結果が不適である場合には、警報手段が警報を発して不適切な処理が行われつつあることを報知する。
【0026】
請求項6に記載の発明によれば、測定手段は、ノズルからの塗布液の吐出態様に密接に関連している塗布液の吐出圧、塗布液の流量、塗布液の流速、塗布液の流量や流速などによって変化するノズルから吐出された塗布液の太さのうちのいずれか一つを測定する。
【0027】
請求項7に記載の発明によれば、まず記憶手段に適切な膜厚プロファイルの塗布被膜が得られたときのパラメータを基準値として記憶しておき、判断手段はその基準値と測定値とを比較する。
【0028】
請求項8に記載の発明によれば、塗布液が吐出されている時間のうちの所定時間でパラメータを複数回測定し、その平均値をとって測定値とする。これにより塗布液の吐出態様に変化がない程度でパラメータがばらついても、判断手段が不適切と判断することを防止できる。
【0029】
請求項9に記載の発明によれば、塗布液の吐出が不適である場合には、測定値が基準値に近づくように補正手段が供給手段を補正して、塗布液の吐出が適切となるように制御する。
【0030】
請求項10に記載の発明によれば、測定値を含む調整値(例えば、測定値と吐出タイミングなど)をレシピなどの塗布条件に設定することで、膜厚プロファイルをほぼ同じにできる。
【0031】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。
図1はこの発明の一実施例に係り、図1は実施例に係る塗布液塗布装置の概略構成を示すブロック図である。
【0032】
基板Wは、スピンチャック1によって鉛直軸周りに回転可能に保持される。スピンチャック1は電動モータ3の回転軸に連結されており、これによって回転駆動される。スピンチャック1の周囲には、塗布液の飛散を防止するための飛散防止カップ5が配備されている。この飛散防止カップ5の開口部付近の上方であって基板Wの回転中心付近には、飛散防止カップ5の側方にあたる待機位置から移動してきたノズル7が位置している。
【0033】
ノズル7には、薬液ボトル9に連通して、これに貯留している塗布液が流通される配管11が連通接続されている。配管11には、ポンプ13と、圧力計15と、フィルタ17と、吐出バルブ19とが取り付けられている。
【0034】
ポンプ13は、薬液ボトル9内に貯留している塗布液を吸引するとともに、これをフィルタ17側へ送り出す。圧力計15は、配管11内の圧力を測定するものであり、この場合には塗布液の吐出圧を測定する。フィルタ17は、塗布液中に含まれている恐れのあるパーティクルなどを除去する機能を備える。吐出バルブ19は、指示に基づき弁を開閉して配管11内における塗布液の流通を制御する。
【0035】
ポンプ13は、ドライバ21を介して制御部23によって動作が制御される。制御部23は、例えば、ドライバ21に与えるパルス数(pps)を変えることによってポンプ13の動作を制御する。制御部23は、圧力計15の出力に基づいて塗布液の吐出圧(本発明におけるパラメータに相当する)を測定することができ、また吐出バルブ19に対して開閉の指示を与えることができる。製品である基板Wを実際に処理するに先立って行われる、塗布液の吐出圧測定によって得られた測定値はメモリ25に記憶される。また、レシピに応じて電動モータ3の回転数も制御する。制御部23は、上述した各部を後述するように制御するが、その際に塗布液の吐出が不適切であると判断した場合には、例えば、ランプやスピーカなどを備えた警報部27を駆動して報知する。
【0036】
なお、上述したポンプ及びドライバ21が本発明における供給手段に相当し、圧力計15及び制御部23が測定手段に相当し、警報部27が警報手段に相当する。また、制御部23は、本発明における判断手段及び補正手段に相当する。
【0037】
ここで図2及び図3を参照する。なお、図2は吐出圧波形の一例を示すグラフであり、図3は基板W面内における膜厚プロファイルの一例を示すグラフである。
【0038】
図2中において符号PT1〜PT3で示したものは全てポンプ13等に対する制御を異ならせ、ノズル7からの塗布液の出方が異なるようにしたものであって、塗布液の吐出時における圧力計15の圧力変化をプロットしたものである。
【0039】
より具体的には、図2中における時間T1がノズル7から塗布液が実際に吐出されている吐出時間に相当する。このときのレシピでは、基板Wを一定速度で回転させている間に塗布液の吐出を行い、一瞬基板Wの回転を停止させたまま吐出を維持し、その後に吐出を停止させるとともに回転数を上昇させて塗布液を振り切るようにしている。そのとき基板Wが停止した状態であるのが時間T2である。したがって、12秒からTS時点までの時間T2は、静止した状態の基板W面に対して塗布液を盛っているような状態である。この例では、そのときの塗布液の出方が大きく異なるようにしてある。
【0040】
また、図3は、図2におけるそれぞれの塗布液の出方PT1〜PT3にて基板Wに形成された塗布被膜についての面内の膜厚プロファイル例を示している。図3に示す膜厚プロファイルでは、吐出圧波形が符号PT1のときのものが最も均一性が優れていると言える。したがって、このときの吐出圧波形のうちの一時点における吐出圧を予めメモリ25に記憶しておく。例えば、時間T2内の時間TM1における吐出圧を「基準値」として記憶しておく。
【0041】
次に、図4を参照して基板Wに対する塗布処理について説明する。なお、この図4は、塗布時の制御例を示すフローチャートである。また、このフローチャートでは、塗布処理のうち塗布液の吐出開始から停止の間だけを示している。
【0042】
ステップS1
基板Wがレシピに従って一定速度で回転されている際に、制御部23がドライバ21を介してポンプ13を作動させるとともに、吐出バルブ19を作動させる。これによりノズル7から塗布液が吐出開始される。このとき圧力計15は、図2に示すような急激な圧力上昇を検出し、吐出圧として制御部23によって随時検出されている。
【0043】
ステップS2
制御部23は、メモリ25に記憶されている吐出圧の「基準値」が測定されたときと同じ時点、つまり、図2の時間TM1に相当する特定の時点において吐出圧(本発明の測定値に相当する)を測定する。
【0044】
ステップS3
メモリ25に記憶されている吐出圧の「基準値」と、上記のステップS2で測定された吐出圧とを比較する。比較の際には、例えば、吐出圧が基準値に対して±5%を超えている値のときに塗布液の吐出が不適切な状態(NG)であると判断し、ステップS4に処理を移行する。一方、塗布液の吐出が適切な状態(OK)であると判断した場合には、ステップS5に移行する。
【0045】
ステップS4
塗布液の吐出が不適であると判断されたときには制御部23が警報部27を駆動して警報を発する。これによりオペレータは塗布液の吐出に関してトラブルが生じたことを知ることができる。
【0046】
ステップS5
制御部23はレシピに基づきポンプ13と吐出バルブ19を非作動にして、塗布液の吐出を停止する。
【0047】
この例では、塗布液の吐出が不適であるとき警報を発するだけであるが、吐出が不適と判断された時点で警報とともに処理を停止するようにしてもよい。また、即座に処理を停止しても、1ロット分の基板に対する処理が全て終了するまで待ってから処理を停止するようにしてもよい。これにより不適切な処理が継続的に行われることを防止できる。
【0048】
上述したように膜厚プロファイルに密接に関連している一時点における塗布液の吐出圧に着目し、吐出圧が同様のプロファイルであれば膜厚プロファイルが同じになるという特性から、一時点の吐出圧に基づき塗布液の吐出について適否を判断することができる。したがって、膜厚プロファイルを一定化させることができる。
【0049】
なお、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、次のように変形実施してもよい。
【0050】
(1)上記の例では一時点の吐出圧を一点だけ測定しているが、複数点測定してもよい。例えば、図2における時間T1の範囲内において所定時間(例えば、0.5秒)ごとに吐出圧を測定し、複数点の吐出圧を用いて適否を判断するようにしてもよい。この場合には、当然のことながら対応する複数点の基準値となる吐出圧を予め記憶しておく。
【0051】
(2)吐出圧の測定を所定時間内において複数回測定し、その平均値を測定値としてもよい。これにより膜厚プロファイルに影響しない程度の変動が吐出圧に生じても不適切と判断することを防止できる。したがって、吐出の適否を正確に判断することができる。
【0052】
(3)塗布液の吐出態様に応じたパラメータとしては、上述した塗布液の吐出圧の他に、塗布液の流量、塗布液の流速、ノズル7から基板Wに向けて吐出される塗布液の太さが例示される。
【0053】
具体的には、塗布液の流量、流速を採用するときは、図5に示すように配管11に流量計29(測定手段)を設ける。なお、この図5は、図1の一部を省略してある。また、塗布液の太さを採用するときは、図5に示すようにノズル7から基板Wに向かって吐出される塗布液が撮影可能な位置にカメラ31(測定手段)を取り付ける。そして、撮影データを制御部23などで画像処理して塗布液の太さを測定し、これに基づき吐出の適否を判断すればよい。
【0054】
(4)上記の実施例では、塗布液の吐出が不適切であるときには警報を発するようにしているだけであるが、図6のフローチャートに示すようにして、基板Wに対して塗布処理を行っている際に塗布液の吐出が適切になるように自動的に補正するようにしてもよい。なお、このフローチャートは、吐出開始から停止までの一部だけを示している。
【0055】
塗布液の吐出が開始され(ステップS10)、そのときに吐出圧を測定する(ステップS11)。次いで、吐出終了のタイミングであるか否かを判断し(ステップS12)、終了でないときには吐出圧と基準値とを比較する(ステップS13)。その結果、適切であるならば何ら補正する必要がないので、吐出圧の測定に戻る(ステップS11)。その一方、不適切である場合には、制御部23からドライバ21に対する指示値を補正する(ステップS14)。
【0056】
補正の仕方としては、例えば、吐出圧が基準値に対して±5%を超えてずれているときには軽度補正としてドライバ21に与える指示値を10ppsだけ増減させる。また、基準値に対して±10%を超えてずれている場合には重度補正として指示値を20ppsだけ増減させる。そして、補正した指示値をドライバ21に出力した後、再び吐出圧の測定を行う(ステップS11)。これをレシピにしたがって吐出が停止されるまで(ステップS14)繰り返し行う。なお、吐出圧が基準値に対して大幅にずれている場合には、補正を行わずに警報を発して即座に処理を停止するようにしてもよい。
【0057】
このような構成とすることにより、塗布液の吐出が不適である場合には、一時点の吐出圧が基準値に近づくように制御部23がドライバ21に与える指示値を補正して、塗布液の吐出が適切となるように制御する。したがって不適な吐出態様となった場合には自動的に補正され、適切な吐出態様に自動的に戻すことができる。その結果、長期間にわたって良好な吐出状態を維持することができる。
【0058】
なお、この(4)の場合、上述した(2)及び(3)を併用するようにしてもよい。また、上記(4)のように基板に対する塗布処理を行っている際にリアルタイムで補正処理を施すのではなく、吐出が不適となって警報が発せられて処理を停止した後に、オペレータがダミー基板を使って上記(4)のようにして適切な塗布液の出方となるように調整処理を自動で行うようにしてもよい。
【0059】
また、上記の説明では、塗布処理において膜厚プロファイルを一定化させる点について述べている。しかし、所望の膜厚プロファイルを有する塗布被膜が基板に形成されたときに塗布液の吐出態様に応じたパラメータを、塗布液供給過程の膜厚プロファイルに密接に関連している一時点にて測定し、前記測定値を含む調整値を用いて塗布条件を調整すると、複数の塗布処理部を備えている塗布液塗布装置や複数の塗布液塗布装置で同じ塗布被膜を形成するための調整作業を容易に行うことができる。したがって、装置の立ち上げを比較的早く行うことができる。
【0060】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項1に記載の発明によれば、従来のようにパラメータの平均値ではなく、基板の回転を一時的に停止させた状態における、膜厚プロファイルに密接に関連している一時点における値に着目し、塗布液供給過程の一時点におけるノズルからの塗布液の吐出態様を測定して、これを測定値とする。そして、この測定値は膜厚プロファイルに密接に関連しているので、パラメータが同様のプロファイルであれば膜厚プロファイルが同じになるという特性から、測定値に基づき塗布液の吐出について適否を判断することができ、これによって膜厚プロファイルを一定化させることができる。
【0061】
請求項2に記載の発明によれば、塗布液の吐出圧、塗布液の流量、塗布液の流速、さらに塗布液の流量や流速などによって変化するノズルから吐出された塗布液の太さは、ノズルからの塗布液の吐出態様に密接に関連している。したがって、これらのうちのいずれか一つを測定することで、塗布液の吐出態様を一定化して膜厚プロファイルを一定化できる。
【0062】
請求項3に記載の発明によれば、適切な膜厚プロファイルが得られたときのパラメータを基準値とし、これと測定値とを比較すると吐出の適否を判断することができる。
【0063】
請求項4に記載の発明によれば、塗布液の吐出が不適である場合には警報を発することで不適切な処理が行われつつあることを報知できる。したがって、警報後に塗布を停止したりすることで、不適切な処理が継続的に行われることを防止できる。
【0064】
請求項5に記載の発明によれば、測定手段はパラメータについて、基板の回転を一時的に停止させた状態における、塗布液供給過程の膜厚プロファイルに密接に関連している一時点で測定し、判断手段は測定値に基づいて塗布液の吐出が適切か不適切かを判断する。パラメータが同様のプロファイルであれば膜厚プロファイルが同じになるという特性から、測定値に基づき塗布液の吐出について適否を判断することができ、これによって膜厚プロファイルを一定化させることができる。また、その判断結果が不適である場合には、警報手段が警報を発して不適切な処理が行われつつあることを報知するので、不適切な処理が継続的に行われることを防止できる。
【0065】
請求項6に記載の発明によれば、ノズルからの塗布液の吐出態様に密接に関連している塗布液の吐出圧、塗布液の流量、塗布液の流速、ノズルから吐出された塗布液の太さのうちのいずれか一つを測定手段が測定することで、測定値に基づき塗布液の吐出について適否を判断することができる。
【0066】
請求項7に記載の発明によれば、適切な膜厚プロファイルが得られたときのパラメータを基準値として記憶手段に記憶しておき、判断手段はその基準値と測定値とを比較する。これによって正確な基準値と測定値とを比較することができる。
【0067】
請求項8に記載の発明によれば、パラメータを複数回測定して平均値を測定値とすることにより、塗布液の吐出態様に変化がない程度でパラメータがばらついても判断手段が不適切と判断することを防止できる。したがって、吐出の適否を正確に判断することができる。
【0068】
請求項9に記載の発明によれば、塗布液の吐出が不適である場合には、測定値が基準値に近づくように補正手段が供給手段を補正して、塗布液の吐出が適切となるように制御するので、不適な吐出態様となった場合には自動的に補正され、適切な吐出態様に自動的に戻すことができ、長期間にわたって良好な吐出を維持することができる。
【0069】
請求項10に記載の発明によれば、測定値を含む調整値をレシピなどの塗布条件に設定することで、膜厚プロファイルをほぼ同じにできる。したがって、複数の塗布処理部を備えている塗布液塗布装置や複数の塗布液塗布装置で同じ塗布被膜を形成するための調整作業を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例に係る塗布液塗布装置の概略構成を示すブロック図である。
【図2】吐出圧波形の例を示すグラフである。
【図3】膜厚プロファイルの例を示すグラフである。
【図4】塗布時の制御例を示すフローチャートである。
【図5】塗布液塗布装置の測定手段に係る変形例を示すブロック図である。
【図6】補正時の制御例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
W … 基板
1 … スピンチャック
3 … 電動モータ
13 … ポンプ(供給手段)
15 … 圧力計(測定手段)
21 … ドライバ(供給手段)
23 … 制御部(測定手段、判断手段、補正手段)
27 … 警報部(警報手段)
PT1〜PT3 … 塗布液の出方[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a coating liquid coating method and apparatus for forming a coating film by supplying a coating liquid such as a photoresist liquid or an SOG liquid to a glass substrate (hereinafter simply referred to as a substrate) for a semiconductor wafer or a liquid crystal display device, and The present invention relates to a coating condition adjusting method for the apparatus.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in this type of coating liquid coating method, the ejection volume, ejection timing, ejection time, and the like of the coating liquid are mainly managed. That is, in order to supply the same coating solution and form substantially the same coating film on the substrate, the above parameters are set to be the same as the substrate rotation speed control. In other words, the same recipe is used for processing.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional example having such a configuration has the following problems.
That is, even if the recipe is completely the same as described above, there is a problem that the film thickness profile formed on the surface of the substrate may fluctuate. For example, a certain substrate has a “convex film thickness profile” in which the film thickness decreases from the center to the periphery of the substrate, while a certain substrate has a “concave film thickness profile” on the contrary.
[0004]
If the film thickness profile is almost the same, but only the film thickness is different, it is easy to shift the film thickness profile by adjusting other parameters and form the same coating film (the film thickness and its profile are almost the same) It is. However, if the film thickness profiles are different, it is not easy to adjust the other parameters to form the same coating film.
[0005]
In addition, the following different problems also occur due to the above problems.
That is, in the coating liquid coating apparatus, a plurality of coating processing units having the same configuration are provided, or a plurality of coating liquid coating apparatuses having the same configuration are used to form the same coating film in each processing unit and each apparatus. Should be processed by the same recipe. However, even if the same recipe is used for processing units and apparatuses having the same configuration, it is not always possible to form a coating film having the same film thickness profile.
[0006]
Therefore, in order to increase the production volume, when a plurality of coating solution coating devices with the same configuration are introduced, the recipe for obtaining an appropriate film thickness profile by setting the conditions with one device was transplanted to other devices. However, it is not possible to form a coating film having substantially the same film thickness profile in all apparatuses. Therefore, fine adjustment of the recipe is required for each device, and there is a problem that the transplantation of the recipe cannot be easily performed. If the recipe cannot be easily transplanted in this way, it takes a long time to start up the introduced apparatus.
[0007]
The present invention has been made in view of such circumstances, and a coating liquid capable of making the film thickness profile constant by managing parameters related to the discharge mode of the coating liquid supplied from the nozzle. An object is to provide a coating method and an apparatus therefor.
[0008]
Another object of the present invention is to provide a coating liquid coating apparatus capable of facilitating the adjustment work for obtaining the same coating film by transplanting adjustment values including parameters related to the discharge mode of the coating liquid supplied from the nozzle. An object of the present invention is to provide a method for adjusting coating conditions.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve such an object, the present invention has the following configuration.
That is, the invention described in claim 1RotatingIn a coating liquid coating method for forming a coating film by supplying a coating liquid to a substrate, parameters corresponding to the discharge mode of the coating liquid from the nozzle are set in the coating liquid supply process.Of these, the film thickness distribution from the central part to the peripheral part of the substrate when the rotation of the substrate is temporarily stopped.Closely related to film thickness profileRuichiThe measurement is performed at a time point, and whether or not the coating liquid is discharged is determined based on the measured value.
[0010]
According to a second aspect of the present invention, in the coating liquid coating method according to the first aspect, the parameters are ejected toward the substrate from the ejection pressure of the coating liquid, the flow rate of the coating liquid, the flow rate of the coating liquid, and the nozzle. It is any one of the thickness of a coating liquid.
[0011]
According to a third aspect of the present invention, in the coating liquid coating method according to the first or second aspect, whether or not the discharge of the coating liquid is appropriate is performed when a film is formed on the substrate in advance so as to obtain a desired film thickness profile. This parameter is stored as a reference value, and is performed based on a comparison between the reference value and the measured value.
[0012]
According to a fourth aspect of the present invention, in the coating liquid coating method according to any one of the first to third aspects, an alarm is issued when the ejection of the coating liquid is inappropriate.
[0013]
The invention described in claim 5RotatingIn a coating liquid coating apparatus that forms a coating film by supplying a coating liquid to a substrate, parameters according to the discharge mode of the coating liquid from the nozzle are set in the coating liquid supply process.Of these, the film thickness distribution from the central part to the peripheral part of the substrate when the rotation of the substrate is temporarily stopped.Closely related to film thickness profileRuichiMeasuring means for measuring as a measured value at a time point, judging means for judging the suitability of the discharge of the coating liquid based on the measured value, and an alarm if the judging means judges that the dispensing of the coating liquid is inappropriate And an alarm means for emitting.
[0014]
A sixth aspect of the present invention is the coating liquid coating apparatus according to the fifth aspect, wherein the measuring means includes a coating liquid discharge pressure, a coating liquid flow rate, a coating liquid flow rate, and a coating liquid discharged from a nozzle. Any one of the thicknesses is measured.
[0015]
According to a seventh aspect of the invention, in the coating liquid coating apparatus according to the fifth or sixth aspect, when a film is formed on the substrate in advance so as to obtain a desired film thickness profile, the measured value by the measuring means is measured. Is stored as a reference value, and the determination means compares the reference value with the measured value.
[0016]
The invention according to claim 8 is the coating liquid coating apparatus according to any one of
[0017]
According to a ninth aspect of the present invention, in the coating liquid coating apparatus according to any one of the fifth to eighth aspects, when the determination unit determines that the ejection of the coating liquid is inappropriate, the parameter is set to a reference value. A correction means for correcting the coating liquid supply means so as to approach is provided.
[0018]
The invention according to
[0019]
[Action]
The operation of the first aspect of the invention is as follows.
Conventionally, in order to obtain the same coating film, recipes such as the discharge amount and the discharge timing are made the same. However, this means that the “average” flow rate and discharge speed of the coating liquid from the start to the end of discharge are the same, and the flow rate and discharge rate of the coating liquid at each point in the coating liquid discharge process. The speed is not maintained at the set value. Actually, the flow rate and discharge speed at each point of the coating liquid discharge process may vary depending on various factors such as the characteristics of the pump used to supply the coating liquid and the filter in the middle of the pipe, and the expansion and contraction of the pipe itself. It is normal. As a result, the discharge mode of the coating liquid, such as the momentum of the coating liquid discharged from the nozzle and the thickness of the flow of the discharged coating liquid, varies during the discharging process. In particular, the change in the discharge mode of the coating liquid is significant when the discharge starts or stops when the pressure fluctuation is large. Moreover, the above-mentioned factors that cause such fluctuations differ between coating apparatuses, and it is practically impossible to make them completely the same, so it is difficult to obtain the same film thickness profile between apparatuses. I have to.
[0020]
The inventors have found that the film thickness profile is different if the discharge mode is changed even if the recipe is the same, by performing various experiments. Further, paying attention to parameter profiles (that is, changes with time) according to various ways of application of the coating liquid, the inventors have found a phenomenon that the film thickness profiles are substantially the same if the parameters are substantially the same profile. Moreover, it has been found that the parameter value at a specific point in time in the parameter profile greatly affects the film thickness profile.
[0021]
Therefore, we focus on the value (real-time value) at a temporary point that is closely related to the film thickness profile, not the average value of the parameter as in the past.In a state where the rotation of the substrate is temporarily stopped,The discharge mode of the coating liquid from the nozzle at the time is measured, and this is used as a measurement value. Since this measurement value is closely related to the film thickness profile, if the parameters are approximately the same profile, the film thickness profile will be approximately the same. Can do.
[0022]
According to the invention described in
[0023]
According to the third aspect of the present invention, it is possible to determine whether discharge is appropriate or not by comparing the measured value with a parameter when a coating film having an appropriate film thickness profile is obtained.
[0024]
According to the fourth aspect of the present invention, when the discharge of the coating liquid is inappropriate, it is possible to notify that an inappropriate process is being performed by issuing an alarm.
[0025]
According to the invention described in
[0026]
According to the sixth aspect of the present invention, the measuring means includes the discharge pressure of the coating liquid, the flow rate of the coating liquid, the flow rate of the coating liquid, and the flow rate of the coating liquid, which are closely related to the discharge mode of the coating liquid from the nozzle. Any one of the thicknesses of the coating liquid discharged from the nozzle that changes depending on the flow rate or the like is measured.
[0027]
According to the seventh aspect of the present invention, first, a parameter when a coating film having an appropriate film thickness profile is obtained is stored as a reference value in the storage unit, and the determination unit stores the reference value and the measured value. Compare.
[0028]
According to the eighth aspect of the present invention, the parameter is measured a plurality of times during a predetermined time of the time during which the coating liquid is discharged, and the average value is taken as the measured value. Thereby, even if the parameter varies to the extent that there is no change in the discharge mode of the coating liquid, it can be prevented that the determining means determines that it is inappropriate.
[0029]
According to the ninth aspect of the present invention, when the discharge of the coating liquid is inappropriate, the correction means corrects the supply means so that the measured value approaches the reference value, and the discharge of the coating liquid becomes appropriate. To control.
[0030]
According to the invention described in
[0031]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 relates to an embodiment of the present invention, and FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a coating liquid coating apparatus according to the embodiment.
[0032]
The substrate W is held by the
[0033]
A
[0034]
The
[0035]
The operation of the
[0036]
The pump and
[0037]
Reference is now made to FIGS. 2 is a graph showing an example of a discharge pressure waveform, and FIG. 3 is a graph showing an example of a film thickness profile in the substrate W plane.
[0038]
In FIG. 2, all of the reference numerals PT1 to PT3 are different from each other in controlling the
[0039]
More specifically, the time T1 in FIG. 2 corresponds to the discharge time during which the coating liquid is actually discharged from the
[0040]
Further, FIG. 3 shows an in-plane film thickness profile example of the coating film formed on the substrate W by the application methods PT1 to PT3 in FIG. In the film thickness profile shown in FIG. 3, it can be said that the uniformity when the discharge pressure waveform is denoted by PT1 is most excellent. Accordingly, the discharge pressure at one point of the discharge pressure waveform at this time is stored in the
[0041]
Next, the coating process for the substrate W will be described with reference to FIG. In addition, this FIG. 4 is a flowchart which shows the example of control at the time of application | coating. In this flowchart, only the period from the start to the stop of the discharge of the coating liquid is shown in the coating process.
[0042]
Step S1
When the substrate W is rotated at a constant speed according to the recipe, the
[0043]
Step S2
The
[0044]
Step S3
The “reference value” of the discharge pressure stored in the
[0045]
Step S4
When it is determined that the discharge of the coating liquid is inappropriate, the
[0046]
Step S5
The
[0047]
In this example, an alarm is only issued when the discharge of the coating liquid is inappropriate, but the process may be stopped together with the alarm when it is determined that the discharge is inappropriate. Further, even if the process is stopped immediately, the process may be stopped after waiting until all the processes for one lot of substrates are completed. Thereby, it is possible to prevent inappropriate processing from being continuously performed.
[0048]
As described above, paying attention to the discharge pressure of the coating liquid at a temporary point that is closely related to the film thickness profile, and the characteristic that the film thickness profile is the same if the discharge pressure is the same profile, the discharge of the temporary point Whether or not the coating liquid is discharged can be determined based on the pressure. Therefore, the film thickness profile can be made constant.
[0049]
In addition, this invention is not limited to said Example, You may implement as modified as follows.
[0050]
(1) In the above example, only one point of discharge pressure at one point is measured, but a plurality of points may be measured. For example, the discharge pressure may be measured every predetermined time (for example, 0.5 seconds) within the range of the time T1 in FIG. 2, and the suitability may be determined using a plurality of discharge pressures. In this case, as a matter of course, discharge pressures serving as reference values for a plurality of corresponding points are stored in advance.
[0051]
(2) The discharge pressure may be measured a plurality of times within a predetermined time, and the average value may be used as the measurement value. As a result, it is possible to prevent the discharge pressure from being determined to be inappropriate even if a fluctuation that does not affect the film thickness profile occurs in the discharge pressure. Therefore, it is possible to accurately determine whether discharge is appropriate.
[0052]
(3) The parameters according to the discharge mode of the coating liquid include the flow rate of the coating liquid, the flow rate of the coating liquid, and the coating liquid discharged toward the substrate W from the
[0053]
Specifically, when the flow rate and flow rate of the coating liquid are employed, a flow meter 29 (measuring means) is provided in the
[0054]
(4) In the above embodiment, only an alarm is issued when the discharge of the coating liquid is inappropriate. However, as shown in the flowchart of FIG. It may be automatically corrected so that the discharge of the coating liquid becomes appropriate. Note that this flowchart shows only a part from the discharge start to the stop.
[0055]
The discharge of the coating liquid is started (step S10), and at that time, the discharge pressure is measured (step S11). Next, it is determined whether or not it is the timing of the end of discharge (step S12). If it is not the end, the discharge pressure is compared with a reference value (step S13). As a result, if it is appropriate, no correction is necessary, and the process returns to the measurement of the discharge pressure (step S11). On the other hand, if it is inappropriate, the instruction value from the
[0056]
As a correction method, for example, when the discharge pressure deviates by more than ± 5% with respect to the reference value, the instruction value given to the
[0057]
By adopting such a configuration, when the discharge of the coating liquid is inappropriate, the instruction value given to the
[0058]
In the case of (4), (2) and (3) described above may be used in combination. Further, the correction process is not performed in real time when the coating process is performed on the substrate as in the above (4), but after the discharge is inappropriate and an alarm is issued to stop the process, the operator stops the dummy substrate. As described in (4) above, the adjustment process may be automatically performed so that an appropriate coating solution is dispensed.
[0059]
In the above description, the point that the film thickness profile is made constant in the coating process is described. However, when a coating film having a desired film thickness profile is formed on the substrate, the parameter corresponding to the discharge mode of the coating liquid is closely related to the film thickness profile of the coating liquid supply process.RuichiIn order to form the same coating film with a coating liquid coating apparatus or a plurality of coating liquid coating apparatuses provided with a plurality of coating processing units when the coating conditions are adjusted using the adjustment values including the measurement values measured at the time Can be easily adjusted. Therefore, the apparatus can be started up relatively quickly.
[0060]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, according to the invention described in
[0061]
According to the invention described in
[0062]
According to the third aspect of the present invention, it is possible to determine whether discharge is appropriate or not by comparing the measured value with a parameter when a suitable film thickness profile is obtained.
[0063]
According to the fourth aspect of the present invention, when the discharge of the coating liquid is inappropriate, it is possible to notify that an inappropriate process is being performed by issuing an alarm. Therefore, it is possible to prevent improper processing from being continuously performed by stopping application after alarming.
[0064]
According to invention of
[0065]
According to the sixth aspect of the present invention, the discharge pressure of the coating liquid, the flow rate of the coating liquid, the flow rate of the coating liquid, and the flow rate of the coating liquid discharged from the nozzle are closely related to the discharge mode of the coating liquid from the nozzle. By measuring any one of the thicknesses, it is possible to determine whether the coating liquid is discharged based on the measured value.
[0066]
According to the seventh aspect of the present invention, a parameter when an appropriate film thickness profile is obtained is stored in the storage means as a reference value, and the determination means compares the reference value with the measured value. This makes it possible to compare an accurate reference value with a measured value.
[0067]
According to the invention described in claim 8, by determining the parameter a plurality of times and using the average value as the measured value, the determination means is inappropriate even if the parameter varies to the extent that the discharge mode of the coating liquid does not change. Judgment can be prevented. Therefore, it is possible to accurately determine whether discharge is appropriate.
[0068]
According to the ninth aspect of the present invention, when the discharge of the coating liquid is inappropriate, the correction means corrects the supply means so that the measured value approaches the reference value, and the discharge of the coating liquid becomes appropriate. Therefore, when an inappropriate discharge mode is obtained, it is automatically corrected and can be automatically returned to an appropriate discharge mode, and good discharge can be maintained over a long period of time.
[0069]
According to the invention described in
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a coating liquid coating apparatus according to an embodiment.
FIG. 2 is a graph showing an example of a discharge pressure waveform.
FIG. 3 is a graph showing an example of a film thickness profile.
FIG. 4 is a flowchart showing an example of control during application.
FIG. 5 is a block diagram showing a modification of the measuring unit of the coating liquid coating apparatus.
FIG. 6 is a flowchart illustrating a control example during correction.
[Explanation of symbols]
W ... Substrate
1 ... Spin chuck
3 ... Electric motor
13 ... Pump (supply means)
15 ... Pressure gauge (measuring means)
21 ... Driver (supply means)
23: Control unit (measuring means, judging means, correcting means)
27 ... Alarm section (alarm means)
PT1 to PT3 ... How to apply coating liquid
Claims (10)
ノズルからの塗布液の吐出態様に応じたパラメータを、塗布液供給過程のうち、基板の回転を一時的に停止させた状態における、基板の中央部から周辺部に向かっての膜厚の分布である膜厚プロファイルに密接に関連している一時点にて測定し、前記測定値に基づき塗布液の吐出について適否を判断することを特徴とする塗布液塗布方法。 In a coating liquid coating method for forming a coating film by supplying a coating liquid to a rotating substrate,
The parameter according to the discharge mode of the coating liquid from the nozzle is the distribution of the film thickness from the central part to the peripheral part of the substrate when the rotation of the substrate is temporarily stopped in the coating liquid supply process. coating liquid coating method characterized by measured by closely related have that one time in a certain thickness profile, to determine the appropriateness for discharge of the coating solution based on the measured value.
前記パラメータは、塗布液の吐出圧、塗布液の流量、塗布液の流速、ノズルから基板に向けて吐出される塗布液の太さのうちのいずれか一つであることを特徴とする塗布液塗布方法。In the coating liquid coating method according to claim 1,
The parameter is any one of a coating solution discharge pressure, a coating solution flow rate, a coating solution flow rate, and a thickness of the coating solution discharged from the nozzle toward the substrate. Application method.
塗布液の吐出の適否は、所望の膜厚プロファイルとなるように予め基板に被膜形成が行われたときのパラメータを基準値として記憶しておき、この基準値と前記測定値との比較に基づき行うことを特徴とする塗布液塗布方法。In the coating liquid coating method according to claim 1 or 2,
Appropriateness of the discharge of the coating liquid is determined based on the comparison between the reference value and the measured value by previously storing a parameter when the film is formed on the substrate so as to obtain a desired film thickness profile. A coating liquid coating method characterized by being performed.
塗布液の吐出が不適である場合には警報を発することを特徴とする塗布液塗布方法。In the coating liquid coating method according to any one of claims 1 to 3,
An application method for applying a coating liquid, wherein an alarm is issued when the discharge of the coating liquid is inappropriate.
ノズルからの塗布液の吐出態様に応じたパラメータを、塗布液供給過程のうち、基板の回転を一時的に停止させた状態における、基板の中央部から周辺部に向かっての膜厚の分布である膜厚プロファイルに密接に関連している一時点にて測定値として測定する測定手段と、
前記測定値に基づき塗布液の吐出について適否を判断する判断手段と、
前記判断手段により塗布液の吐出が不適であると判断された場合には警報を発する警報手段と、
を備えたことを特徴とする塗布液塗布装置。 In a coating liquid coating apparatus that forms a coating film by supplying a coating liquid to a rotating substrate,
The parameter according to the discharge mode of the coating liquid from the nozzle is the distribution of the film thickness from the central part to the peripheral part of the substrate when the rotation of the substrate is temporarily stopped in the coating liquid supply process. measuring means for measuring a measured value at a time that is closely associated with a film thickness profile,
A judging means for judging suitability for discharging the coating liquid based on the measured value;
An alarm means for issuing an alarm when it is determined by the determination means that the discharge of the coating liquid is inappropriate;
A coating liquid coating apparatus comprising:
前記測定手段は、塗布液の吐出圧、塗布液の流量、塗布液の流速、ノズルから吐出される塗布液の太さのうちのいずれか一つを測定することを特徴とする塗布液塗布装置。In the coating liquid coating apparatus according to claim 5,
The measuring means measures any one of the discharge pressure of the coating liquid, the flow rate of the coating liquid, the flow rate of the coating liquid, and the thickness of the coating liquid discharged from the nozzle. .
所望の膜厚プロファイルとなるように予め基板に被膜形成が行われたときに、前記測定手段による測定値を基準値として記憶する記憶手段を備え、
前記判断手段は、前記基準値と前記測定値とを比較することを特徴とする塗布液塗布装置。In the coating liquid coating apparatus according to claim 5 or 6,
When a film is formed on the substrate in advance so as to obtain a desired film thickness profile, the storage unit stores a measurement value by the measurement unit as a reference value,
The determination unit compares the reference value with the measured value, and the coating liquid coating apparatus.
前記測定手段は、所定時間内においてパラメータを複数回測定し、その平均値をパラメータの測定値とすることを特徴とする塗布液塗布装置。In the coating liquid coating apparatus according to any one of claims 5 to 7,
The measuring means measures a parameter a plurality of times within a predetermined time, and uses the average value as a measured value of the parameter.
塗布液の吐出が不適であると前記判断手段が判断した場合には、パラメータが基準値に近づくように塗布液の供給手段を補正する補正手段を備えていることを特徴とする塗布液塗布装置。In the coating liquid coating apparatus according to any one of claims 5 to 8,
A coating liquid coating apparatus comprising: a correction unit that corrects the coating liquid supply unit so that the parameter approaches a reference value when the determination unit determines that the discharge of the coating liquid is inappropriate. .
所望の膜厚プロファイルを有する塗布被膜が基板に形成されたときに塗布液の吐出態様に応じたパラメータを、塗布液供給過程の、基板の中央部から周辺部に向かっての膜厚の分布である膜厚プロファイルに密接に関連している一時点にて測定し、前記測定値を含む調整値を用いて各塗布液塗布装置または各塗布処理部の塗布条件を調整することを特徴とする塗布液塗布装置についての塗布条件調整方法。 A plurality of coating liquid application device which supplies a coating liquid to the substrate during rotation to form a coating film, or with a plurality of coating modules that the substrate being rotated by supplying a coating solution to form a coating film coating In the coating condition adjustment method for the liquid coating device ,
When a coating film having a desired film thickness profile is formed on the substrate, the parameter corresponding to the coating liquid discharge mode is determined by the distribution of the film thickness from the center to the periphery of the substrate during the coating liquid supply process. coating with a film thickness profile closely measured at relevant though that one time in, and adjusting the respective coating liquid application device or coating conditions for each coating processing using the adjustment values including the measurement Application condition adjustment method for a liquid application device.
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