JPH06232110A - 基板処理用蒸気発生装置 - Google Patents

基板処理用蒸気発生装置

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JPH06232110A
JPH06232110A JP1836693A JP1836693A JPH06232110A JP H06232110 A JPH06232110 A JP H06232110A JP 1836693 A JP1836693 A JP 1836693A JP 1836693 A JP1836693 A JP 1836693A JP H06232110 A JPH06232110 A JP H06232110A
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vapor
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Hisao Nishizawa
久雄 西澤
Atsuo Naganori
篤郎 永徳
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Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 処理中の処理液の温度を安定させて基板処理
の再現性を向上させる。 【構成】 蒸気発生装置は、基板処理液を貯溜する処理
液貯溜部3,4と、供給経路45,50と蒸気発生部
2,9とヒータ46,51と還流経路47,52とを備
えている。供給経路45,50は、処理液貯溜部3,4
に貯溜された基板処理液を供給する。蒸気発生部2,9
は、供給経路45,50により供給された基板処理液を
溢れさせながら蒸発させて基板処理液の蒸気を発生させ
る。ヒータ46,51は供給経路45,50の途中に設
けられ、通過する処理液を加熱する。還流経路47,5
2は、蒸気発生部2,9で溢れた基板処理液を供給経路
45,50に還流する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、蒸気発生装置、特に、
半導体基板やフォトマスク用ガラス基板や液晶表示素子
用ガラス基板等の各種基板を処理する基板処理液の蒸気
を発生する基板処理用蒸気発生装置に関する。
【0002】
【従来の技術】たとえば特開平3−284842号公報
には、エッチングや金属不純物の溶解や除去といった基
板処理を行うための基板処理装置が開示されている。こ
の基板処理装置は、例えば弗化水素等の基板処理液を貯
溜する基板処理液貯溜部と、基板処理液の蒸気を発生さ
せる基板処理用蒸気発生部と、処理すべき基板を保持す
る基板保持手段と、基板保持手段に保持された基板に基
板処理用蒸気発生部からの基板処理用蒸気を供給する蒸
気供給部とを備えている。基板処理液貯留部には、基板
処理液を一定温度に加熱温調して基板処理液の蒸気を発
生させるための温水ヒータが設けられ、基板処理用蒸気
発生部には、発生した蒸気を圧送するための窒素ガス供
給口が設けられている。
【0003】この基板処理装置では、処理液貯溜部に貯
溜された基板処理液が温水ヒータによる加熱によって蒸
発し、基板処理用蒸気発生部において基板処理液の蒸気
が発生する。この蒸気は、窒素ガスにより蒸気供給部を
介して基板上に供給される。基板上に蒸気が供給される
と、基板表面の酸化膜が溶解して除去される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】この種の基板処理装置
では、処理時には大量に気化する処理液が大量の気化熱
を奪うが、非処理時には処理液の気化量が小さいため処
理液の温度は低下しにくい。したがって、処理時と非処
理時とで温水ヒータからの熱負荷を変える必要がある。
また、処理液の貯溜面積が制約されているために、温水
ヒータの熱交換面積が制約される。このため、前記従来
の構成では、基板処理を開始してから数分〜数十分は処
理時の処理液温度が安定せず、蒸気の発生量がばらつい
て基板処理の再現性が悪くなる。また、処理液の蒸発に
より貯溜部における液面が低下することによっても、蒸
気の発生量が変化し、処理の再現性が低下する。
【0005】本発明の目的は、処理中の処理液の温度を
安定させて基板処理の再現性を向上させることにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明に係る蒸気発生装
置は、基板処理液を貯溜する処理液貯溜部と供給経路と
蒸気発生部と処理液温度調整手段と還流経路とを備えて
いる。供給経路は、処理液貯溜部に貯溜された基板処理
液を蒸気発生部へ供給するものである。蒸気発生部は、
供給経路により供給された基板処理液を溢れさせながら
蒸発させて基板処理液の蒸気を発生させるものである。
処理液温度調整手段は、供給経路の途中に設けられ、処
理液の温度を調整するものである。還流経路は、蒸気発
生部で溢れた基板処理液を供給経路における処理液温度
調整手段の上流側または処理液貯溜部に還流するもので
ある。
【0007】
【作用】本発明に係る蒸気発生装置では、処理液貯溜部
に貯溜された基板処理液が供給経路を介して蒸気発生部
に供給される。この供給経路の途中には処理液温度調整
手段が設けられており、処理液温度調整手段によりそこ
を通過する処理液が一定温度に温度調整される。また蒸
気発生部では、一定温度に温度調整された処理液が溢れ
ながら蒸発する。そして溢れた処理液は直接、または処
理液貯溜部を介して、再度供給経路に供給され循環す
る。
【0008】ここでは、基板処理液を循環させながら、
処理液温度調整手段で処理液を加熱または冷却すること
により温度調整し、蒸気発生部で処理液を蒸発させるの
で、処理時、非処理時にかかわらず処理液の液温が安定
する。この結果、基板処理の再現性が向上する。
【0009】
【実施例】図1において、本発明の一実施例を採用した
基板処理装置は、第1蒸気発生部9よりたとえば弗化水
素(HF)の蒸気を発生して基板を処理するための基板
処理部1と、たとえばメチルアルコールの蒸気を発生さ
せるための第2蒸気発生部2と、基板処理部1で用いる
処理液を貯溜する第1処理液貯溜部3と、第2蒸気発生
部2で用いる処理液を貯溜する第2処理液貯溜部4と、
第1処理液貯溜部3に貯溜された処理液を基板処理部1
に供給するための第1処理液供給部5と、第2処理液貯
溜部4に貯溜された処理液を第2蒸気発生部2に供給す
る第2処理液供給部6とを備えている。さらにこの装置
は、基板処理部1及び第2蒸気発生部2に窒素ガスを供
給するとともに、基板処理部1及び第2蒸気発生部2で
発生した蒸気を供給するためのガス供給部7を備えてい
る。
【0010】基板処理部1は、ハウジング8と、ハウジ
ング8内に配置された第1蒸気発生部9と、第1蒸気発
生部9の下面に密接して配置された内側ハウジング10
と、内側ハウジング10内に回動自在に配置された基板
保持部11とを有している。基板保持部11は、基板W
を保持する試料台12と、試料台12を回転自在に支持
する回転軸13と、回転軸13をベルト式伝達機構13
aを介して駆動するモータM1とを有している。この試
料台12は、基板Wを真空吸着して保持する真空吸着機
構(図示せず)を有している。また試料台12には、ヒ
ータ(図示せず)が埋め込まれており、基板Wを雰囲気
温度と同一またはそれより高い温度に維持し得るように
なっている。
【0011】第1蒸気発生部9は、図2に示すように皿
状であり、周囲にたとえば5mm高さの堰14が形成さ
れた第1容器15と、第1容器15の周囲に配置され、
第1容器15から溢れ出た処理液を収容する第2容器1
6とを有している。第1容器15の底面は第2容器16
の底面より高く、かつ第1容器15の表面積は第2容器
16の表面積より充分大きな面積となっている。これら
の容器15,16上には蓋17が配置されており、蓋1
7により、容器15,16と蓋17とで囲まれる空間2
1が気密に封止されている。この空間21内に処理液の
蒸気が発生する。
【0012】また、第1蒸気発生部9には、図1に示す
ように、第2容器16内の処理液液位を検出するため、
第2容器16と連通するバイパス部91と静電容量セン
サ92とからなる液位検出器93が設けられている。第
1容器15の中央には、円柱状に凹んだ処理液供給部1
8が配置されている。この処理液供給部18の上端に
は、処理液を円滑に供給するための多数のノズルを周囲
に有するジャマ板19が配置されている。なお、第1容
器15の堰14の高さは、好ましくは15mm以下、よ
り好ましくは2mm〜5mmの範囲である。
【0013】蓋17には、第1容器15内に貯溜された
処理液の温度を測定するための温度センサTHP1の取
付孔20と、空間21に蒸気圧送用の窒素ガスを供給す
るためのガス供給口22と、空間21内に発生する処理
液の蒸気を排出するための蒸気排出口23とが形成され
ている。また第2容器16の底面には、第1容器15か
ら溢れ出た処理液を還流するための還流口24が形成さ
れている。
【0014】蒸気発生部9の下面には、第1蒸気発生部
9で発生した蒸気を導入するための蒸気空間25が形成
されている。蒸気空間25の側壁には、蒸気を導入する
ための蒸気導入口26が形成されている。また蒸気空間
25の下方には、蒸気を拡散するための多孔板27が配
置されている。この多孔板27は、試料台12の上方に
対向配置されている。
【0015】試料台12の上面とほぼ等しいレベルにお
いて、内側ハウジング10とハウジング8とには、基板
Wを出し入れするための開口28,29がそれぞれ形成
されている。この開口28,29には、それぞれシャッ
タ30,31が設けられている。このシャッタ30,3
1は、モータM2,M3により開閉され得る。開口29
の外方には、基板Wを搬入排出するための基板搬送アー
ム34(図4)が配置されている。基板搬送アーム34
は、基板Wを吸着保持して、試料台12に搬入し、また
試料台12上の基板Wを吸着保持してハウジング8外に
排出する。
【0016】第2蒸気発生部2は、図3に示すように、
第1容器15と同様な形状の第3容器35と、第2容器
16と同様な形状の第4容器36とを有している。第3
容器35及び第4容器36と蓋37とで形成される空間
41は、蓋37により気密に封止されている。第3容器
35の中央には、処理液供給部38が配置されている。
この処理液供給部38には、処理液を円滑に供給するた
めの多数のノズルを周囲に有するジャマ板39が配置さ
れている。
【0017】蓋37には、第3容器35内に貯溜された
温度を測定するための温度センサTHP3の取付孔40
と、空間41に蒸気圧送用の窒素ガスを供給するための
ガス供給口42と、空間41内に発生する処理液の蒸気
を排出するための蒸気排出口43とが形成されている。
また第4容器36の底面には、第3容器35から溢れ出
た処理液を還流するための還流口44が形成されてい
る。
【0018】また、第2蒸気発生部2には、図1に示す
ように、バイパス部94と静電容量センサ95とからな
る液位検出器96が設けられている。第1処理液供給部
5は、図1に示すように、第1処理液貯溜部3に貯溜さ
れた処理液を基板処理部1の第1蒸気発生部9に供給す
るための第1供給経路45と、第1供給経路45内の処
理液を圧送するためのポンプP1と、第1供給経路45
の途中に配置された第1ヒータ46とを有している。第
1ヒータ46は蛇管式であり、蛇管内を通過する処理液
が蛇管外を流通する温水または、必要に応じ冷水によ
り、処理液の所定の蒸発量を得るのに適した所定温度に
調整される構成となっている。この第1ヒータ46の出
口には、温度センサTHP2が配置されている。第1供
給経路45の上流端は、電磁弁V1を介して第1処理液
貯溜部3の液面下に挿入されている。また、第1供給経
路45の下流端は、第1蒸気発生部9内の処理液供給部
18に接続されている。
【0019】また、第1蒸気発生部9の還流口24に
は、第1還流経路47の基端が接続されている。第1還
流経路47の終端は、電磁弁V2を介して第1供給経路
45に接続されている。第2処理液供給部6は、第1処
理液供給部5と略同様な構成であり、第2供給経路5
0、ポンプP2、第2ヒータ51、温度センサTHP4
及び電磁弁V3を有している。また第2蒸気発生部2の
還流口44には、電磁弁V4を介して第2処理液供給経
路50に処理液を還流させるための第2還流経路52が
接続されている。
【0020】ガス供給部7は、窒素ガスボンベ等のガス
供給源(図示せず)に一括接続された3個の微小流量調
整弁MFC1〜MFC3と、5個の電磁弁SV1〜SV
5とを有している。微小流量調整弁MFC1及びMFC
3は、HF蒸気とメチルアルコール蒸気との混合比を設
定するためのものである。電磁弁SV1は、微小流量調
整弁MFC1とガス供給口22との間に配置されてお
り、ガス供給口22への窒素ガス供給をオンオフするた
めに用いられる。電磁弁SV2は、蒸気排出口23と蒸
気導入口26との間に配置されており、蒸気排出口23
から蒸気導入口26への蒸気供給をオンオフするために
用いられる。電磁弁SV3は、微小流量調節弁MFC2
と蒸気導入口26との間に配置されており、内側ハウジ
ング10内の窒素ガスのパージを行うために用いられ
る。電磁弁SV4は、蒸気排出口43と蒸気導入口26
との間に配置され、第2蒸気発生部2内で発生したメチ
ルアルコール蒸気の供給をオンオフするために用いられ
る。電磁弁SV5は、微小流量調整弁MFC3とガス供
給口42との間に配置され、発生した蒸気を圧送するた
めに用いられる。
【0021】この基板処理装置は、図4に示す制御部6
0を有している。制御部60はマイクロコンピュータや
ROM、RAM等からなり、基板処理装置をシーケンス
制御する。制御部60には、電磁弁V1〜V4及びSV
1〜SV5、ポンプP1,P2、微小流量調整弁MFC
1〜MFC3、モータM1,M2,M3をそれぞれ駆動
するための駆動部61〜72及び81〜84が接続され
ている。また、制御部60には、キーボード73、温度
センサTHP1〜THP4、液位検出器93,94、表
示部74、搬送アーム34を制御するための搬送アーム
制御部75及びその他の入出力部が接続されている。
【0022】次に、上述のように構成された基板処理装
置の動作について、図5に示す制御フローチャートにし
たがい説明する。プログラムがスタートするとステップ
S1で初期設定を行う。この初期設定時には、温調温度
やポンプP1,P2の流量やHF蒸気とメチルアルコー
ル蒸気との混合比率等を初期値に設定する。
【0023】ステップS2では、第1ヒータ46及び第
2ヒータ51に温水を通し温調を開始する。温調を開始
すると、第1処理液供給部5においては、電磁弁V1が
開放されるとともに電磁弁V2が閉止される。そして、
ポンプP1が起動し、第1処理液貯溜部3内に貯溜され
た処理液が第1ヒータ46を介して第1蒸気発生部9に
供給され、この処理液は第1蒸気発生部の第1容器15
から第2容器16に溢れ出す。液位検出器93が、第2
容器16内の処理液が所定の液位となったことを検出す
ると、電磁弁V2が開放されるとともに電磁弁V1が閉
止される。これにより、処理液は、第1供給経路45、
第1ヒータ46、第1蒸気発生部9及び第1処理液還流
経路47を循環する。
【0024】同様に、第2処理液供給部6においては、
温調開始時に電磁弁V3が開放されるとともに電磁弁V
4が閉止される。そして、ポンプP2が起動し、第2処
理液貯溜部4内に貯溜された処理液が第2ヒータ51を
介して第2蒸気発生部2に供給され、この処理液は第2
蒸気発生部の第3容器35から第4容器36に溢れ出
す。液位検出器96が、第4容器36内の処理液が所定
の液位となったことを検出すると、電磁弁V4が開放さ
れるとともに電磁弁V3が閉止される。これにより、処
理液は、第2供給経路50、第2ヒータ51、第2蒸気
発生部2及び第2処理液還流経路52を循環する。
【0025】なお、処理に伴い、第2容器16または第
4容器36内の処理液の液位が低下した場合には、電磁
弁V1,V2またはV3,V4を切り替えることによ
り、処理液貯溜部3または4より処理液を追加供給す
る。ステップS3では、HF蒸気とメチルアルコール蒸
気との混合比率を設定変更するか否かを判断する。この
判断はキーボード73からの入力に基づいて行う。混合
比率設定を変更すると判断した場合にはステップS3か
らステップS4に移行する。ステップS4では、入力さ
れた比率に混合比率を設定する。なお、設定可能なHF
蒸気とメチルアルコール蒸気との混合比率は10:1〜
1:20の範囲内となっている。
【0026】混合比率を設定しないと判断した場合には
ステップS5に移行する。ステップS5では、操作者に
よる開始指示を待つ。操作者が開始指示を入力をすると
ステップS6に移行する。ステップS6では温調により
処理液の出口温度(温度センサTHP2,THP4によ
り検出される温度)が一定温度に制御されるのを待つ。
出口温度が一定温度に制御されていると判断するとステ
ップS7に移行する。
【0027】ステップS7では、プリスプレーを行う。
これは基板Wを保持する前に試験的に窒素ガスを蒸気発
生部2,9に流して蒸気を発生させる動作である。ステ
ップS8では、シャッタ30,31を開く。ステップS
9では、搬送アーム制御部75に対して基板Wの搬入指
令を出力する。ステップS10では、搬送アーム制御部
75からの搬入完了信号を待つ。搬入完了信号を受け取
るとステップS11に移行する。
【0028】ステップS11では、シャッタ30,31
を閉め、モータM1を回転駆動する。これにより内側ハ
ウジング10内が密閉されるとともに、試料台12が回
転する。ステップS12では、電磁弁SV1,2,4,
5を開く。すると、第1蒸気発生部9及び第2蒸気発生
部2内に圧送用の窒素ガスが供給され、発生した蒸気が
蒸気排出口23,43から排出される。排出されたHF
蒸気は、電磁弁SV2を経由して蒸気導入口26に供給
される。また、排出されたメチルアルコールの蒸気は、
電磁弁SV4を経由して蒸気導入口26に供給される。
【0029】ここでは、HF蒸気と表面張力が小さいメ
チルアルコール蒸気とが同時に供給され、供給されたH
F蒸気とメチルアルコール蒸気とが混合して基板W上に
供給されるので、基板Wの濡れ性が向上する。ステップ
S13では、時間T1 の経過を待つ。この時間T1 は処
理時間である。ここで処理時間T1 には前処理時間を含
める必要はない。つまり従来では、基板Wの濡れ性を向
上させるために親水化処理が必要であるが、この実施例
ではHF蒸気とメチルアルコール蒸気とを同時に供給し
ているので、基板Wの濡れ性を容易に向上でき、濡れ性
の向上を図るための親水化処理が不要となる。このため
時間T1 が短くなる。
【0030】時間T1 が経過するとステップS14に移
行する。ステップS14では、電磁弁SV1,2,4,
5を閉じる。ステップS15では電磁弁SV3を開く。
これにより内側ハウジング10内に窒素ガスが充填さ
れ、処理液の蒸気が窒素ガスに置き換えられる。ステッ
プS16では時間T2 の経過を待つ。この時間T2 は、
窒素ガスによるパージを終えるのに充分な時間である。
時間T2 が経過するとステップS17に移行する。
【0031】ステップS17では電磁弁SV3を閉じ
る。続いてステップS18ではシャッタ30,31を開
き、モータM1をオフする。ステップS19では、搬送
アーム制御部75に排出指令を出力する。ステップS2
0では、搬送アーム制御部75から排出完了信号が来る
のを待つ。排出完了信号を受けるとステップS21に移
行する。
【0032】ステップS21では、搬送アーム制御部7
5から処理終了信号が来ているか否かを判断する。処理
終了信号がきていない場合にはステップS9に戻り、搬
送アーム制御部75に搬送指令を出力する。また処理終
了信号を受け付けた場合にはステップS22に移行す
る。ステップS22ではシャッタ30,31を閉じる。
そして、ステップS23で温調を終了する。
【0033】ここでは、第1,第2ヒータ46,51を
第1,第2蒸気発生部9,2外に配置したので、熱交換
面積を大きくとることができ、効率良く温調することが
できる。このため処理時、非処理時を問わず第1,第2
ヒータ46,51の出口における処理液の温度を一定に
保持することができる。第1,第3容器15,35は、
深さが浅く貯留量が少ないので、第1容器15または第
3容器35内の処理液の熱容量は小さくなる。従って、
一定温度の処理液を定量循環供給することにより、気化
により失われる熱量と、供給する熱量との熱収支を容易
に一定に保持でき、処理中において処理液の温度を常に
一定に保つことができる。
【0034】また、常に処理液を溢れさせているので、
処理液の液面の変動がなくなり、さらに処理中における
液温の変動が少なくなるので、蒸気の発生量が略一定と
なり、処理の連続性及び再現性の向上を図ることができ
る。さらに、2種の処理液の混合比率を任意に設定でき
るので、種々の処理内容に応じて最適な混合比率を得る
ことができる。
【0035】〔他の実施例〕 (a) 前記実施例では、HF蒸気とメチルアルコール
蒸気とを同時に供給して基板Wの表面における濡れ性の
向上を図ったが、第1処理液貯溜部3にHFとメチルア
ルコールとの混合液を貯溜するようにしてもよい。この
場合には、図6に示すように、空間21と蒸気空間25
とを連通する蒸気供給管79を設け、空間21に発生し
た蒸気を蒸気空間25に直接供給する構成としてもよ
い。この蒸気供給管79は、開閉弁80により自動的に
開閉される。
【0036】このような構成においても前記実施例と同
様な効果を得ることができる。 (b) 先の実施例では、基板の処理時において、還流
経路47,52より供給経路45,50に処理液を直接
循環させているが、図7に示すように、処理液を還流経
路47,52より処理液貯溜部3,4に一旦戻し、再度
処理液貯溜部3,4より供給経路45,50に供給する
ようにしても良い。
【0037】このような構成とした場合には、温調を行
うべき処理液の容量は増加するが、図1に示す電磁弁V
1〜V4を省略することが可能となる。 (c) HFの代わりに他のハロゲン化水素を用いても
よい。また、メチルアルコールの代わりにエチルアルコ
ールやイソプロピルアルコール(IPA)等の表面張力
の小さな溶液を用いてもよい。 (d) HF蒸気とメチルアルコール蒸気とを同一タイ
ミングで供給する代わりに、窒素ガスの供給開始からメ
チルアルコールの温度が急激に低下を示す最初の時間
(たとえば20秒間)第2蒸気発生部2からメチルアル
コール蒸気のみを導入し、その後にメチルアルコール温
度安定時にHF蒸気とメチルアルコール蒸気とを混合し
て導入するようにしてもよい。
【0038】
【発明の効果】本発明に係る蒸気発生装置では、基板処
理液を循環させながら、処理液温度調整手段で処理液を
温度調整し、蒸気発生部で処理液を蒸発させるので、処
理時、非処理時にかかわらず処理液の液温が安定する。
この結果、基板処理の再現性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を採用した基板処理装置の全
体ブロック図。
【図2】その基板処理部の断面図。
【図3】その蒸気発生部の断面図。
【図4】その制御系のブロック図。
【図5】その制御フローチャート。
【図6】他の実施例の図1に相当する図。
【図7】他の実施例の図1に相当する図。
【符号の説明】
1 基板処理部 2,9 蒸気発生部 3,4 処理液貯溜部 45,50 供給経路 46,51 ヒータ 47,52 還流経路

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板処理液を貯溜する処理液貯溜部と、 基板処理液を溢れさせながら蒸発させて前記基板処理液
    の蒸気を発生する蒸気発生部と、 前記処理液貯溜部に貯溜された基板処理液を前記蒸気発
    生部へ供給する供給経路と、 前記供給経路の途中に設けられた処理液温度調整手段
    と、 前記蒸気発生部で溢れた基板処理液を前記供給経路にお
    ける処理液温度調整手段の上流または処理液貯溜部に還
    流する還流経路と、 を備えた基板処理用蒸気発生装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013021208A (ja) * 2011-07-13 2013-01-31 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 基板処理方法および基板処理装置

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