JP4219447B2 - 現像処理装置および現像処理方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶ディスプレイ(LCD)基板等のフォトリソグラフィー工程において、露光された回路パターンを現像するための現像処理装置および現像処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
液晶ディスプレイ(LCD)基板の製造工程においては、ガラス製の矩形のLCD基板にフォトレジスト液を塗布してレジスト膜を形成し、回路パターンに対応してレジスト膜を露光し、これを現像処理するという、いわゆるフォトリソグラフィー技術により回路パターンが形成されている。
【0003】
この現像処理においては、まず、所定の回路パターンが露光された基板が、現像処理ユニットに搬入されてスピンチャックに装着される。次いで、例えば、直線状に現像液を吐出する複数の吐出口を有する現像液吐出ノズルが、LCD基板の一端から他端まで基板に沿って移動しながら、この現像液吐出ノズルから現像液が吐出され、現像液がLCD基板の全面に液盛りされる。
【0004】
さらに、LCD基板は、この現像液が塗布された状態で所定時間静止されて、自然対流により現像処理が進行される。その後、LCD基板がスピンチャックにより回転されて現像液が振り切られ、次いで洗浄液吐出ノズルからリンス液が吐出されてLCD基板上に残存する現像液が洗い流される。その後、スピンチャックを高速で回転させ、LCD基板上に残存する現像液およびリンス液を吹き飛ばしてLCD基板を乾燥させる。これにより、一連の現像処理が終了する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した現像液塗布の際には、上記現像液吐出ノズルをLCD基板の一端から他端まで基板に沿って移動させながら、現像液を帯状に吐出させてしているが、LCD基板の一端への現像液の噴霧の開始から、LCD基板の他端への現像液の噴霧の終了まで、5〜10秒程度の時間がかかることから、現像液の噴霧の終了時には、現像液を先に噴霧した箇所で、この時間差分だけ、現像処理が進行してしまっている。
【0006】
このように、先に現像液を噴霧した箇所では、現像処理が先行し、現像液の噴霧が後になる箇所ほど、現像処理が遅れる結果、噴霧開始付近での回路パターンの線幅が細くなる一方、噴霧終了付近での線幅が太くなる。このような傾向は、LCD基板の大型化にともなって顕著となる。近年、LCD基板の大型化および回路パターンの微細化が進んでおり、このような現像時間に起因する線幅の不均一が無視し得なくなっている。
【0007】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、現像の時間差にともなって生じる回路パターンの線幅の不均一を抑制することができる現像処理装置および現像処理方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の第1の観点によれば、露光処理後の基板に現像液を塗布して現像処理を行う現像処理装置であって、
基板に現像液を吐出するための現像液吐出ノズルと、
この現像液吐出ノズルが現像液を吐出させる際に、現像液吐出ノズルを基板に沿って移動させる移動機構と、
現像液吐出開始位置から現像液吐出終了位置までの間で基板上の現像液温度が変化するように基板を加熱する加熱手段と
を具備することを特徴とする現像処理装置が提供される。
【0010】
本発明の第2の観点によれば、露光処理後の基板に現像液を塗布して現像処理を行う現像処理方法であって、
基板に沿って現像液吐出ノズルを移動させながら、基板へ現像液を吐出する際に、現像液吐出開始位置から現像液吐出終了位置までの間で基板上の現像液温度が変化するように基板を加熱することを特徴とする現像処理方法が提供される。
【0012】
上記第1の観点および第3の観点によれば、現像液吐出ノズルから現像液を吐出させながら、吐出ノズルを基板に沿って移動させる際に、現像液吐出開始位置から現像液吐出終了位置までの間で基板上の現像液温度が変化するように基板を加熱するので、現像液吐出開始位置から現像液吐出終了位置までの間の現像時間の差に起因する現像の進行の違いを現像液の温度で補正することができる。すなわち、現像液は、その温度によって現像処理速度が変化するので、先に現像液を吐出した箇所で現像処理がより進行し、現像液の吐出が後になる箇所ほど現像処理が遅れる現象に対し、現像液吐出開始位置では現像が遅れるような現像液温度となり、現像液吐出終了位置では現像が進行するような現像液温度となるように基板を加熱することにより、現像の進行を均一にすることができ、結果として線幅の不均一を抑制することができる。一般的には、20〜30℃までの間では、現像液は温度が高くなるほど現像処理速度が速くなるという性質を有しているため、吐出終了位置の現像液温度を吐出開始位置の現像液温度よりも高くすることにより、現像処理速度を現像液吐出開始位置と現像液吐出終了位置との間で同等にすることができる。
【0013】
この場合に、具体的な加熱手段としては、現像液吐出開始位置から現像液吐出終了位置に向かって傾斜して設けられたホットプレートを有するものを適用することができる。温度とともに現像処理速度が速くなる一般的な現像液では、ホットプレートが、現像液の基板への吐出開始位置付近では離間され、基板への吐出終了位置付近では近接されるように傾斜して設ければよい。
【0014】
また、加熱手段として、現像液吐出ノズルの移動方向に沿って分割された複数のゾーンを有するホットプレートを有するものも適用することができる。温度とともに現像処理速度が速くなる一般的な現像液では、現像液吐出開始位置に対応するゾーンの温度より、現像液吐出終了位置に対応するゾーンの温度の方が高くなるように、各ゾーンの温度が順次段階的に設定すればよい。
【0015】
上記第2の観点および第4の観点によれば、基板に沿って現像液吐出ノズルを移動させながら、基板へ現像液を吐出する際に、現像液吐出開始時から現像液吐出終了時の間で基板に供給される現像液温度が変化するように、前記現像液吐出ノズルから吐出される現像液の温度を制御するので、上記第1の観点および第3の観点と同様、現像液吐出開始位置から現像液吐出終了位置までの間の現像時間の差に起因する現像の進行の違いを現像液の温度で補償することができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明が適用されるLCD基板の塗布・現像処理システムを示す平面図である。
【0017】
この塗布・現像処理システムは、複数の基板Gを収容するカセットCを載置するカセットステーション1と、基板Gにレジスト塗布および現像を含む一連の処理を施すための複数の処理ユニットを備えた処理部2と、露光装置(図示せず)との間で基板Gの受け渡しを行うためのインターフェース部3とを備えており、処理部2の両端にそれぞれカセットステーション1およびインターフェース部3が配置されている。
【0018】
カセットステーション1は、カセットCと処理部2との間でLCD基板の搬送を行うための搬送部10を備えている。そして、カセットステーション1においてカセットCの搬入出が行われる。また、搬送部10はカセットの配列方向に沿って設けられた搬送路10a上を移動可能な搬送機構11を備え、この搬送機構11によりカセットCと処理部2との間で基板Gの搬送が行われる。
【0019】
処理部2は、前段部2aと中段部2bと後段部2cとに分かれており、それぞれ中央に搬送路12、13、14を有し、これら搬送路の両側に各処理ユニットが配設されている。そして、これらの間には中継部15、16が設けられている。
【0020】
前段部2aは、搬送路12に沿って移動可能な主搬送装置17を備えており、搬送路12の一方側には、2つの洗浄ユニット(SCR)21a、21bが配置されており、搬送路12の他方側には紫外線照射・冷却ユニット(UV/COL)25、それぞれ上下2段に積層されてなる加熱処理ユニット(HP)26および冷却ユニット(COL)27が配置されている。
【0021】
また、中段部2bは、搬送路13に沿って移動可能な主搬送装置18を備えており、搬送路13の一方側には、レジスト塗布処理ユニット(CT)22および基板Gの周縁部のレジストを除去するエッジリムーバー(ER)23が一体的に設けられており、搬送路13の他方側には、二段積層されてなる加熱処理ユニット(HP)28、加熱処理ユニットと冷却処理ユニットが上下に積層されてなる加熱処理・冷却ユニット(HP/COL)29、およびアドヒージョン処理ユニットと冷却ユニットとが上下に積層されてなるアドヒージョン処理・冷却ユニット(AD/COL)30が配置されている。
【0022】
さらに、後段部2cは、搬送路14に沿って移動可能な主搬送装置19を備えており、搬送路14の一方側には、3つの現像処理ユニット24a、24b、24cが配置されており、搬送路14の他方側には上下2段に積層されてなる加熱処理ユニット31、および加熱処理ユニットと冷却処理ユニットが上下に積層されてなる2つの加熱処理・冷却ユニット(HP/COL)32、33が配置されている。
【0023】
なお、処理部2は、搬送路を挟んで一方の側に洗浄処理ユニット21a、レジスト処理ユニット22、現像処理ユニット24aのようなスピナー系ユニットのみを配置しており、他方の側に加熱処理ユニットや冷却処理ユニット等の熱系処理ユニットのみを配置する構造となっている。
【0024】
また、中継部15、16のスピナー系ユニット配置側の部分には、薬液供給ユニット34が配置されており、さらに主搬送装置の出し入れが可能なスペース35が設けられている。
【0025】
上記主搬送装置17は、搬送部10の搬送機構11との間で基板Gの受け渡しを行うとともに、前段部2aの各処理ユニットに対する基板Gの搬入・搬出、さらには中継部15との間で基板Gの受け渡しを行う機能を有している。また、主搬送装置18は中継部15との間で基板Gの受け渡しを行うとともに、中段部2bの各処理ユニットに対する基板Gの搬入・搬出、さらには中継部16との間の基板Gの受け渡しを行う機能を有している。さらに、主搬送装置19は中継部16との間で基板Gの受け渡しを行うとともに、後段部2cの各処理ユニットに対する基板Gの搬入・搬出、さらにはインターフェース部3との間の基板Gの受け渡しを行う機能を有している。なお、中継部15、16は冷却プレートとしても機能する。
【0026】
インターフェース部3は、処理部2との間で基板を受け渡しする際に一時的に基板を保持するエクステンション36と、さらにその両側に設けられた、バッファーカセットを配置する2つのバッファーステージ37と、2つのバッファーステージ37と、これらと露光装置(図示せず)との間の基板Gの搬入出を行う搬送機構38とを備えている。搬送機構38はエクステンション36およびバッファステージ37の配列方向に沿って設けられた搬送路38a上を移動可能な搬送アーム39を備え、この搬送アーム39により処理部2と露光装置との間で基板Gの搬送が行われる。
【0027】
このように各処理ユニットを集約して一体化することにより、省スペース化および処理の効率化を図ることができる。
【0028】
このように構成される塗布・現像処理システムにおいては、カセットC内の基板Gが、処理部2に搬送され、処理部2では、まず、前段部2aの紫外線照射・冷却ユニット(UV/COL)25で表面改質・洗浄処理およびその後の冷却された後、洗浄ユニット(SCR)21a,21bでスクラバー洗浄が施され、加熱処理ユニット(HP)26の一つで加熱乾燥された後、冷却ユニット(COL)27の一つで冷却される。
【0029】
その後、基板Gは中段部2bに搬送され、レジストの定着性を高めるために、ユニット30の上段のアドヒージョン処理ユニット(AD)にて疎水化処理(HMDS処理)され、冷却ユニット(COL)で冷却後、レジスト塗布ユニット(CT)22でレジストが塗布され、エッジリムーバー(ER)23で基板Gの周縁の余分なレジストが除去される。その後、基板Gは、中段部2bの中の加熱処理ユニット(HP)の一つでプリベーク処理され、ユニット29または30の下段の冷却ユニット(COL)で冷却される。
【0030】
その後、基板Gは中継部16から主搬送装置19にてインターフェース部3を介して露光装置に搬送されてそこで所定のパターンが露光される。そして、基板Gは再びインターフェース部3を介して搬入され、現像処理ユニット(DEV)24a,24b,24cのいずれかで現像処理され、所定の回路パターンが形成される。現像処理された基板Gは、後段部2cのいずれかの加熱処理ユニット(HP)にてポストベーク処理が施された後、冷却ユニット(COL)にて冷却され、主搬送装置19,18,17および搬送機構10によってカセットステーション1上の所定のカセットに収容される。
【0031】
次に、上記システムに組み込まれた本発明の一実施形態に係る現像処理ユニット(DEV)を図2を参照しつつ説明する。
図2に示すように、現像処理ユニット(DEV)には、環状のカップCPが配置され、カップCPの内側には、基板Gを保持するためのスピンチャック41が配置されている。
【0032】
このスピンチャック41の上方に、直線状に延在された現像液吐出ノズル42が掛け渡されている。この現像液吐出ノズル42は、図3に示すように、その底部に並列された複数のノズル口42aを有し、全体として現像液を帯状に吐出するようになっている。さらに、この現像液吐出ノズル42には、現像液を供給するための供給管43が接続されている。
【0033】
この現像液吐出ノズル42の両端には、図2に示すように、一対の支持部材44が設けられ、これら支持部材44は、それぞれ、移動機構45に接続されている。各移動機構45には、支持部材44を上端で支持する移動柱46が設けられ、この移動柱46は、平板状のガイド部材47に沿って側方に移動されるようになっている。このガイド部材47には、一対のプーリー48,48が設けられ、これらプーリー48,48には、無端状のベルト49が掛け渡され、一方のプーリー48に連結されたモータ50により回転されるようになっている。これにより、モータ50が駆動され、ベルト49が回転されると、図2に仮想線で示すように、移動柱46が側方に移動されて、現像液吐出ノズル42が基板Gの上面に沿って移動される。
【0034】
したがって、移動機構46により現像液吐出ノズル42が基板Gの一端から他端まで基板Gに沿ってスキャンするように移動されながら、現像液を基板Gに帯状に吐出するようになっている。また、基板Gの一端への現像液の吐出の開始から、基板Gの他端への現像液の吐出の終了までは、レジスト液および現像液の種類により異なるが、一般的には、5〜10秒程度の時間を要する。
【0035】
現像処理ユニット(DEV)内においては、図4に示すように、基板Gの下方に、ヒータが内蔵されたホットプレート51が配置されている。このホットプレート51には、現像液の塗布時に基板Gを載置するための複数のリフトピン52が昇降自在に設けられている。
【0036】
ホットプレート51の上面の加熱面51aは、現像液吐出ノズル42から基板Gへの吐出開始位置付近では離間され、吐出終了位置付近では近接されるように、傾斜して設けられている。この加熱面51aは、例えばθ度傾斜して設けられている。
【0037】
次に、このように構成された現像処理ユニット(DEV)における現像処理の動作について説明する。
所定のパターンが露光され、必要に応じてポストエクスポージャーベーク処理および冷却処理された基板Gが、主搬送装置19によってカップCPの真上まで搬送され、スピンチャック41に装着される。
【0038】
次いで、現像液吐出ノズル42が基板Gの上方に移動され、移動機構46によって基板Gの一端から他端まで基板Gに沿ってスキャンされながら、現像液を基板Gに帯状に吐出する。これにより、現像液が基板G全面に例えば1mmの厚みになるように液盛り(塗布)される。その後、基板Gは、現像液が液盛りされた状態で所定時間静止されて、自然対流により現像処理が進行される。
【0039】
この場合に、基板Gにおける現像液吐出開始位置と吐出終了位置とでは現像時間が異なるため、このままでは線幅の不均一を生じるが、本実施形態では、ホットプレート51の加熱面51aが上記のように傾斜されているため、現像液吐出ノズル42から現像液を吐出させながら基板Gに沿って移動させる際、現像液の基板Gへの吐出開始位置の温度より、基板Gへの吐出終了位置の温度の方が高くなるように温度勾配を設けて、基板Gを加熱することができるので線幅の不均一を解消することができる。
【0040】
すなわち、現像液は、20〜30℃の間では、一般的に、温度が高くなるほど、現像処理速度(レート)が速くなるという性質を有しているため、本実施の形態では、吐出終了位置付近の方が吐出開始位置付近に比べて、現像液の温度が高くされ、現像処理速度(レート)が速くなっているので、現像液吐出開始位置と吐出終了位置との間の現像時間の差に基づく線幅の不均一を解消することができる。
【0041】
例えば、吐出開始位置付近では、温度が21℃に設定され、吐出終了位置付近では、温度が25℃に設定されている。なお、この温度は、レジスト液および現像液の種類に応じて適宜設定すればよい。また、加熱面51aの傾斜角θは、レジスト液および現像液の種類に応じて適宜設定すればよい。
【0042】
このように、現像液吐出ノズル42による吐出の開始から終了まで、5〜10秒程度の時間がかかり、この時間差によって、先に現像液を吐出した箇所で現像処理が進行し、現像液の吐出が後になる箇所ほど現像処理が遅れたとしても、後に吐出される箇所ほど、現像液の温度が高くされ、現像処理速度(レート)が速くされているので、後に吐出される箇所ほど、現像処理を速く進行させることができ、吐出開始付近での回路パターンの線幅と、吐出終了付近での線幅を略均一にすることができ、線幅の不均一を抑制することができる。
【0043】
このようにして現像が終了した後は、スピンチャック41を回転させることにより基板G上の現像液が振り切られ、その後、リンスノズル(図示略)が基板Gの上方に移動され、そこから洗浄液が吐出されて基板G上に残存する現像液が洗い流され、さらに、スピンチャック41が高速で回転され、基板G上に残存する現像液および洗浄液が吹き飛ばされて基板Gが乾燥される。これにより、一連の現像処理が終了する。
【0044】
次に、図5に本実施形態の変形例を示す。本変形例では、ホットプレート51の加熱面51aが複数のゾーンに分割されている。すなわち、3本の分割ラインにより、加熱面51aが4つのゾーンA,B,C,Dに分割され、これらゾーンA,B,C,Dは、現像液の基板Gへの吐出開始位置付近のゾーンAの温度より、吐出終了位置付近のゾーンDの温度の方が高くなるように、各ゾーンA,B,C,Dの温度が順次段階的に設定されている。
【0045】
この変形例においても、吐出開始位置付近のゾーンAから吐出終了位置付近のゾーンDまで、ゾーンの温度が順次高くなるように設けられているため、現像液が後に吐出される箇所ほど、現像処理を速く進行することができ、吐出に時間差が生じたとしても、吐出開始付近での回路パターンの線幅と、吐出終了付近での線幅を略均一にすることができ、線幅の不均一を抑制することができる。
【0046】
次に、本発明の他の実施形態に係る現像処理装置について説明する。本実施形態では、図6に示すように、現像液吐出ノズル42に現像液を供給するための供給管43に、現像液の温度を調節するための温調装置53が設けられている。この温調装置53を利用して、吐出開始時の現像液の温度より、吐出終了時の現像液の温度の方が高くなるように、現像液吐出ノズル42に供給する現像液の温度を制御する。
【0047】
この場合の温度制御方法としては、例えば、温調装置53における加熱温度を一定としておき、現像液温度を低くする必要のある吐出開始時には、現像液の供給速度を速くし、現像液温度を高くする吐出終了時には、現像液の供給速度を遅くするようにする方法が挙げられる。
【0048】
この第2実施の形態においても、現像液の温度が吐出開始時より吐出終了時の方が高くされているため、現像液が後に吐出される箇所ほど、現像処理速度(レート)を速くすることができ、現像処理を速く進行させることができる。したがって、吐出に時間差が生じたとしても、吐出開始付近での回路パターンの線幅と、吐出終了付近での線幅を略均一にすることができ、線幅の不均一を抑制することができる。
【0049】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、現像液吐出ノズルは上記のものに限定されるものではなく、スリットノズルのようなものであってもよく、他のタイプのものであってもよい。また、上記実施の形態では、一般的な現像液を想定して、現像が遅れる現像液吐出終了位置における現像液の温度を高くなるようにしたが、これに限らず温度の上昇にしたがって現像速度が小さくなる現像液の場合には、これとは逆に現像が遅れる現像液吐出終了位置における現像液の温度を低くすればよい。さらに、上記実施の形態では、LCD基板用の塗布・現像処理システムについて説明したが、LCD基板用の以外の他の被処理基板、例えば半導体ウエハ用の現像処理にも本発明を適用できる。
【0050】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、現像液吐出開始位置から現像液吐出終了位置までの間の現像時間の差に起因する現像の進行の違いを現像液の温度で補正することができる。すなわち、現像液は、その温度によって現像処理速度が変化するので、先に現像液を吐出した箇所で現像処理がより進行し、現像液の吐出が後になる箇所ほど現像処理が遅れる現象に対し、現像液吐出開始位置では現像が遅れるような現像液温度となり、現像液吐出終了位置では現像が進行するような現像液温度となるように基板を加熱することにより、現像の進行を均一にすることができ、結果として回路パターンの線幅の不均一を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用されるLCD基板の塗布・現像処理システムを示す平面図。
【図2】本実施の形態に係る現像処理ユニットの斜視図。
【図3】図2に示した現像処理ユニットの現像液吐出ノズルの斜視図。
【図4】本実施の形態に係る現像処理ユニットの側面図。
【図5】本実施の形態の変形例に係る現像処理ユニットの平面図。
【図6】本発明の第2実施の形態に係り、現像処理ユニットの現像液吐出ノズルの斜視図。
【符号の説明】
24a,24b,24c,DEV;現像処理ユニット
42;現像液吐出ノズル
43;供給管
45;移動機構
51;ホットプレート(加熱手段)
51a;加熱面
53;温調装置(制御手段)
G;LCD基板
Claims (4)
- 露光処理後の基板に現像液を塗布して現像処理を行う現像処理装置であって、
基板に現像液を吐出するための現像液吐出ノズルと、
この現像液吐出ノズルが現像液を吐出させる際に、現像液吐出ノズルを基板に沿って移動させる移動機構と、
現像液吐出開始位置から現像液吐出終了位置までの間で基板上の現像液温度が変化するように基板を加熱する加熱手段と
を具備することを特徴とする現像処理装置。 - 前記加熱手段は、現像液吐出開始位置から現像液吐出終了位置に向かって傾斜して設けられたホットプレートを有することを特徴とする請求項1に記載の現像処理装置。
- 前記加熱手段は、前記現像液吐出ノズルの移動方向に沿って分割された複数のゾーンを有するホットプレートを有し、これら複数のゾーンの温度を異ならせることを特徴とする請求項1に記載の現像処理装置。
- 露光処理後の基板に現像液を塗布して現像処理を行う現像処理方法であって、
基板に沿って現像液吐出ノズルを移動させながら、基板へ現像液を吐出する際に、現像液吐出開始位置から現像液吐出終了位置までの間で基板上の現像液温度が変化するように基板を加熱することを特徴とする現像処理方法。
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