KR101050070B1 - 모세관현상을 이용한 용액 도포처리방법 및 용액 도포처리장치 - Google Patents

모세관현상을 이용한 용액 도포처리방법 및 용액 도포처리장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 모세관현상을 이용하여 반도체 웨이퍼(Wafer)와 같은 피처리기판(W)에 감광액과 같은 용액(반응약품)을 도포하는 것으로, 반응챔버의 내부에서 척테이블의 상측에 안치되는 피처리기판의 표면에 용액을 도포시키되, 척테이블의 상측에는 높낮이를 조절할 수 있는 모세관플레이트를 설치하여, 척테이블에 안치된 피처리기판과 모세관플레이트와의 사이를 모세간극으로 유지시킨 상태에서 용액을 주입하여 표면장력에 의해 용액이 모세간극 사이로 확산되면서 피처리기판에 도포되도록 하는 모세관현상을 이용한 용액 도포처리방법 및 용액 도포처리장치에 관한 것이다.
본 발명은, 척테이블에 안치된 피처리기판의 상측에 모세관플레이트를 모세간극으로 유지시켜 피처리기판의 상면에 주입된 용액(반응약품)이 증발하는 현상을 방지할 수 있고, 주입된 용액이 표면장력에 의해 모세간극을 유지하는 피처리기판과 모세관플레이트의 사이에서 확산되면서 원활하게 도포되도록 하고 용액의 사용량을 줄이고 더불어 용액의 코팅비용을 절감할 수 있다
또 본 발명은, 척테이블의 상측에 설치되는 모세관플레이트의 높낮이를 미세하게 제어(조정)하여 용액의 사용량을 조절할 수 있고 용액의 반응에 필요한 물리적인 압력을 조절할 수 있으며, 피처리기판이 안치되는 척테이블에 물리적인 힘(왕복, 진동, 회전 등)을 가하여 도포능력을 촉진시킬 수 있으며, 척테이블의 상측에 설치되는 모세관플레이트의 밑면을 미세 가공하여 표면장력을 높여 줌으로서 용액 (반응약품)의 도포능력을 향상시킬 수 있다.
용액도포처리장치. 반응챔버. 척테이블. 회전장치. 승하강장치. 모세관플레이트. 용액주입관. 주입노즐. 용액주입장치. 용액분사노즐. 세정노즐. 용액.

Description

모세관현상을 이용한 용액 도포처리방법 및 용액 도포처리장치{COATING METHOD AND COATING DEVICE0}
본 발명은 반도체 웨이퍼(Wafer)와 같은 피처리기판에 감광액과 같은 용액(반응약품)을 모세관형상을 이용하여 도포하는 모세관현상을 이용한 용액 도포처리방법 및 용액 도포처리장치에 관한 것이다.
이를 좀 더 상세히 설명하면, 반응챔버의 내부에서 척테이블의 상측에 안치되는 피처리기판의 표면에 용액(반응약품)을 도포시키되, 척테이블을 승하강시킬 수 있도록 하고, 상기 척테이블의 상측에는 승하강시켜 높낮이를 조절할 수 있는 모세관플레이트를 설치하여, 척테이블에 안치된 피처리기판과 모세관플레이트와의 사이를 모세간극으로 유지시킨 상태에서 용액(반응약품)을 주입하면 용액(반응약품)의 표면장력에 의해 용액(반응약품)이 모세간극 사이로 확산되면서 피처리기판에 도포되도록 하는 모세관현상을 이용한 용액 도포처리방법 및 용액 도포처리장치를 제공하려는 것이다.
예컨데, 반도체 웨이퍼(Wafer)를 제조하는 공정에서, 연마된 웨이퍼(Wafer) 의 연마면에 회로패턴을 설계하고, 설계된 회로 패턴을 유리판 위에 그려(E-beam 설비)마스크(MASK:RETICLE)를 만들며, 고온(800-1200℃)에서 산소나 수증기를 웨이퍼(Wafer)의 표면에 반응시켜 얇고 균일한 실리콘산화막을 형성시키며, 빛에 민감한 물질인 감광액(Photo Resist)를 웨이퍼(Wafer)의 표면에 도포시킨 후에 노광(EXPOSURE)처리를 하며, 웨이퍼(Wafer)의 레지스트막에 형성된 노광패턴을 현상(DEVELOPMENT)하게 된다.
상기와 같이 웨이퍼(Wafer)의 표면에 감광액(Photo Resist)를 균일하게 도포시키기 위하여 종래에는, 웨이퍼를 고속으로 회전시킨 뒤에 웨이퍼의 표면 중앙에 용액(반응약품)(감광액:Photo Resist)을 공급하여 원심력에 의해 용액(반응약품)(감광액:Photo Resist)이 바깥쪽으로 퍼져나가도록 하여 도포하는 스핀코팅(Spin Coating)방법을 주로 사용하였다.
종래의 스핀코팅(Spin Coating)방법을 이용하는 장치로서는, 국내의 공고 실용신안 공고번호 제20-1997-3952호의 '감광액분리수거가 가능한 감광액 도포장치'와, 공개특허 공개번호 제10-1996-1897호의 '감광액 도포장치'와, 공개특허 공개번호 제10-1997-49044호의 '감광액도포장치'와, 특허등록 제10-206935호의 반도체 마스크 코팅장치'가 알려져 있다.
이들 감광액 도포장치는, 구동모터와 같은 구동수단에 의해 회전(자전)하는 회전척의 상부에 웨이퍼를 안치(진공흡입)하고, 분사노즐에서 웨이퍼 위에 감광액을 분사시키며, 회전척과 함께 웨이퍼를 회전수단에 의해 회전시키면 원심력에 의해 웨이퍼 상면에 분사된 감광액이 웨이퍼의 퍼지면서 일정한 두께로 전개되어 도 포되도록 된 것이다.
다른 종래의 방법으로는 인크 젯(Ink Jet)방식으로서, 척 위에 안치된 웨이퍼의 상면에 미세노즐로 약품(감광액:Photo Resist)을 분사하여 웨이퍼의 상면에 감광액을 도포시키는 방법이다.
그러나, 이들 스핀코팅(Spin Coating)방법(장치)과 인크 젯(Ink Jet)방식(장치)은, 웨이퍼의 상부를 완전히 개방한 상태에서 약품(감광액:Photo Resist)을 분사하여 도포시키므로 웨이퍼의 상면에 분사된 약품(감광액:Photo Resist)이 증발하는 문제가 있고, 분사된 약품(감광액:Photo Resist)이 증발되어 스스로 소모되므로 웨이퍼의 상면에 약품(감광액:Photo Resist)을 완전하게 도포시키기 위하여 다량의 약품(감광액:Photo Resist)을 사용(분사)하여야 하는 문제가 있다.
상기와 같이, 약품(감광액:Photo Resist)을 다량으로 사용(분사)시키게 되면약품(감광액:Photo Resist)이 웨이퍼의 외측으로 흘러내려 고가의 약품(감광액:Photo Resist)을 낭비하게 되는 문제가 있고, 이로 인해 약품을 코팅시키는 비용이 증가하게 되는 문제가 있다.
또한, 여러 종류의 약품을 반응시켜야 할 경우에는 별도의 세정과정을 거쳐야 하는 폐단이 있고, 웨이퍼의 상면에 분사된 약품(감광액:Photo Resist)의 반응이 원활하게 이루지도록 하기 위한 물리적인 힘을 용이하게 가할 수 없는 폐단이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제와 폐단을 해소할 수 있도록 된 전혀 새로운 개념의 표면장력을 이용한 용액 도포처리방법 및 용액 도포처리장치를 제공하려는 것이다.
본 발명은, 모세관현상을 이용하여 반도체 웨이퍼(Wafer)와 같은 피처리기판에 감광액과 같은 용액(반응약품)을 도포하도록 하는 모세관현상을 이용한 용액 도포처리방법 및 용액 도포처리장치를 제공하려는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은, 모세관현상을 이용하여 반도체 웨이퍼(Wafer)와 같은 피처리기판에 감광액과 같은 용액 또는 반응약품(이하 '용액"으로 통칭함)을 도포함에 있어, 반응챔버의 내부에서 척테이블의 상측에 안치되는 피처리기판의 표면에 용액을 도포시키되, 척테이블의 상측에는 높낮이를 조절할 수 있는 모세관플레이트를 설치하여, 척테이블에 안치된 피처리기판과 모세관플레이트와의 사이를 모세간극으로 유지시킨 상태에서 용액을 주입하면 용액의 표면장력에 의해 용액이 모세간극 사이로 확산되면서 피처리기판에 도포되도록 하는 모세관현상을 이용한 용액 도포처리방법 및 용액 도포처리장치를 제공하려는데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 척테이블에 안치된 피처리기판의 상측에 모세관플레이트를 모세간극으로 유지시켜 피처리기판의 상면에 주입된 용액이 증발하는 현상을 방지할 수 있고, 주입된 용액이 표면장력에 의해 모세간극을 유지하는 피처리기판과 모세관플레이트의 사이에서 확산되면서 원활하게 도포되도록 하고 용액의 사용량을 줄일(낭비를 방지할) 수 있으며, 더불어 용액의 도포(코팅)비용을 절감할 수 있도록 된 모세관현상을 이용한 용액 도포처리방법 및 용액 도포처리장치를 제 공하려는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 척테이블의 상측에 설치되는 모세관플레이트의 높낮이를 미세하게 제어(조정)하여, 용액의 사용량을 조절할 수 있고, 용액의 반응에 필요한 물리적인 압력을 조절할 수 있으며, 피처리기판이 안치되는 척테이블에 물리적인 힘(왕복, 진동, 회전 등)을 가하여 도포능력을 촉진시킬 수 있도록 된 모세관현상을 이용한 용액 도포처리방법 및 용액 도포처리장치를 제공하려는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 척테이블의 상측에 설치되는 모세관플레이트의 밑면을 미세 가공하여 미세확산망을 형성하여 줌으로서 표면장력을 높일 수 있고, 모세관플레이트의 표면장력을 높여 줌으로서 용액의 도포능력을 향상시킬 수 있는 모세관현상을 이용한 용액 도포처리방법 및 용액 도포처리장치를 제공하려는데 있다.
본 발명의 상기 및 기타 목적은,
반응챔버의 내부에서 척테이블에 안치되는 피처리기판에 용액(반응약품)을 도포하는 방법에 있어서,
반응챔버의 내부에서 피처리기판이 안치되는 척테이블의 상측에 모세관플레이트를 설치하여, 척테이블 또는 모세관플레이트의 높낮이를 조절하여 피처리기판과 모세관플레이트와의 사이를 모세간극으로 유지시킨 상태에서, 피처리기판과 모세관플레이트과의 사이에 형성된 모세간극의 중앙에 용액을 주입하여 피처리기판과 모세관플레이트의 모세관현상에 의해 주입된 용액이 확산 전개되면서 도포되도록 된 것;을 특징으로 하는 모세관현상을 이용한 용액 도포처리방법에 의해 달성된다.
본 발명의 상기 및 기타 목적은,
반응챔버의 내부에서 척테이블에 안치되는 피처리기판에 용액(반응약품)을 도포시키는장치에 있어서,
반응챔버의 내부에서 피처리기판이 안치되는 척테이블의 상측 모세관플레이트를 구비하여, 척테이블 또는 모세관플레이트의 높낮이를 조절하여 척테이블에 안치 고정되는 피처리기판과와 모세관플레이트와의 사이를 모세간극으로 유지시키고, 피처리기판과 모세관플레이트와의 사이 형성된 모세간극의 중앙에 용액(반응약품)을 주입하며, 피처리기판과 모세관플레이트와의 사이에 발생하는 모세관현상에 의해 주입된 용액이 전개되어 도포되도록 한 것;을 특징으로 하는 모세관현상을 이용한 용액 도포처리장치에 의해 달성된다.
본 발명에 따른 모세관형상을 이용한 용액 도포처리방법 및 용액 도포처리장치는,
모세관현상을 이용하여 피처리기판에 감광액과 같은 용액(반응약품)을 도포함에 있어, 반응챔버의 내부에서 척테이블의 상측에 안치되는 피처리기판의 표면에 용액을 도포시키되, 척테이블의 높낮이를 조절할 수 있도록 하고, 척테이블의 상측에는 높낮이를 조절할 수 있는 모세관플레이트를 설치하여, 척테이블 또는 모세관 플레이트의 높낮이를 조정하여 척테이블에 안치된 피처리기판과 모세관플레이트와의 사이를 모세간극으로 유지시킨 상태에서 용액을 주입하면 용액이 표면장력에 의해 모세간극 사이로 확산되면서 피처리기판에 도포되도록 한 것이다.
본 발명은, 척테이블에 안치된 피처리기판의 상측에 모세관플레이트를 모세간극으로 유지시켜 피처리기판의 상면에 주입된 용액이 증발하는 현상을 방지할 수 있고, 주입된 용액이 표면장력에 의해 모세간극을 유지하는 피처리기판과 모세관플레이트의 사이에서 확산되면서 원활하게 도포되도록 하고 용액의 사용량을 줄일(낭비를 방지할) 수 있으며, 더불어 용액의 코팅비용을 절감할 수 있다
또 본 발명은, 척테이블의 상측에 설치되는 모세관플레이트의 높낮이를 미세하게 제어(조정)하여 용액의 사용량을 조절할 수 있고 용액의 반응에 필요한 물리적인 압력을 조절할 수 있으며, 피처리기판이 안치되는 척테이블에 물리적인 힘(왕복, 진동, 회전 등)을 가하여 도포능력을 촉진시킬 수 있으며, 척테이블의 상측에 설치되는 모세관플레이트의 밑면을 미세 가공하여 표면장력을 높여 줌으로서 용액의 도포능력을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 상기 및 기타 목적과 특징은 첨부된 도면에 의거한 다음의 상세할 설명에 의해 더욱 명확하게 이해할 수 있을 것이다.
첨부된 도면 도 1 내지 도 4는 본 발명에 따른 모세관현상을 이용한 용액도포처리장치(1)의 각기 다른 실시 예를 보인 예시도이다.
본 발명에 따른 모세관현상을 이용한 용액도포처리장치(1)를 이용하여 피처리기판(W)과 모세관플레이트의 사이에 형성된 모세간극의 모세관현상에 의해 용액(반응약품)을 도포시키는 모세관현상을 이용한 용액도포방법은;
피처리기판이 안치되는 척테이블의 상측에 설치된 모세관플레이트의 높낮이를 조절하여 피처리기판과 모세관플레이트와의 사이를 모세간극으로 유지시키는 모세간극유지공정;
피처리기판과 모세관플레이트과의 사이에 형성된 모세간극의 중앙에 용액을 주입하는 용액주입공정;
모세간극으로 유지되는 피처리기판과 모세관플레이트의 모세관현상에 의해 주입된 용액이 확산 전개되는 용액확산도포공정;을 포함하여 이루어진다.
도 1은 본 발명에 따른 모세관현상을 이용한 용액도포처리장치(1)의 기본형을 보인 예시도이다.
외기의 유입을 차단하는 반응챔버(2)에는 구체적으로 도시하지 아니하였으나 피처리기판(W)을 공급 및 인출시킬 수 있도록 기판공급구와 기판배출구를 설치하였고, 상기 반응챔버(2)의 내부에는 척테이블(10)을 설치하여 안치되는 피처리기판(W)을 진공 흡착할 수 있도록 하였다.
또한, 상기 반응챔버(2)에는 내부를 정화시키는 정화수단을 구비하여 반응챔버(2)의 내부를 정화시키고, 정화시에 발생하는 드레인가스를 반응챔버(2)의 외부로 배출시킬 수 있도록 하였다.
상기 반응챔버(2)의 내부를 정화시키는 정화수단으로는, 반응챔버(2)의 일 측면 하단에 정화가스공급구(3)를 형성하여 질소가스(N2)와 같은 정화가스를 반응챔버(2)의 내부에 공급할 수 있도록 하였고, 반응챔버(2)의 상면 일측에는 드레인가스배출구(4)를 형성하여 질소가스(N2)와 같은 정화가스에 의해 정화된 반응챔버(2)의 내부 드레인가스를 외부로 배출시킬 수 있도록 하였다.
특히, 상기 척테이블(10)의 밑면에 형성된 회전축(11)을 척테이블(10)의 외측에 설치되는 승하강장치(16)에 의해 승하강시켜 높낮이를 조절할 수 있도록 하였고, 회전축(11)을 척테이블(10)의 외측에설치되어 속도를 조절할 수 있도록 된 회전장치(15)에 의해 회전시킬 수 있도록 하였으며, 회전축(11)의 외측에서 피처리기판(W)과 반응챔버(2)의 밑면과의 사이에는 신축차단관(17)을 설치하여 외부의 오염물질이 반응챔버(2)의 내부로 유입되는 것을 방지(차단)하도록 하였다.
상기 반응챔버(2)의 내부에서 척테이블(10)의 상측에는 모세관플레이트(20)를 구비하고, 반응챔버(2)의 외측(상부)에 승하강장치(26)와 용액주입장치(22)를 구비하여, 승하강장치(26)에 의해서는 모세관플레이트(20)를 승하강시키고, 용액주입장치(22)에 의해서는 용액(30:도포액)을 피처리기판과 모세관플레이트(20)사이의 중앙에 주입시킬 수 있도록 하였다.
승하강장치(26)에 의해 모세관플레이트(20)를 상향시켰을 때에 모세관플레이트(20)의 밑면과 척테이블(10)의 상측에 안치되는 피처리기판(W)의 상면과의 모세간극(d)은 표면장력(表面張力)을 상실하지 않도록 하는 모세간극(d)을 유지할 수 있도록 하였다.
상기 피처리기판(W)과 모세관플레이트(20)와의 사이에 유지되는 모세간극(d)은 0.05 ~ 0.5mm의 간극으로 유지시켜 주는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하기는0.1 ~ 0.2mm의 간극으로 유지시켜 주는 것이며, 이와 같은 피처리기판(W)과 모세관플레이트(20)와의 사이를 모세간극(d)으로 유지시켜 줌으로서 표면장력(表面張力)을 상실하지 않도록 유지시킬 수 있다.
용액주입장치(22)는 용액주입수단으로서, 모세관플레이트(20)의 상면 중앙에 용액(반응약품)주입관(21)을 하측으로 연통되도록 일체로 형성하여 용액(40)을 척테이블(10)의 상측에 안치되는 피처리기판(W)의 상면 중앙으로 주입시킬 수 있도록 하되, 용액주입관(21)의 내부 하단에는 주입노즐(23)을 장착하여 주입되는 용액(40)을 정량으로 주입(공급)시킬 수 있도록 하였다.
특히, 상기 승하강장치(26)는 모세관플레이트(20)와 함께 용액주입관(21)을 승하강시킬 수 있도록 하였다.
상기, 용액주입관(21)의 외측에서 모세관플레이트(20)의 상면과 반응챔버(2)의 상부 밑면과의 사이에는 밀폐수단으로서 자유롭게 신축되는 주름관과 같은 신축차단관(24)을 설치하여, 반응챔버(2)의 내부와 용액주입관(21)의 유통공을 밀폐되게 차단시켜 외기가 반응챔버(2)의 내부로 유입되거나 피처리기판(W)의 상면에 도포되는 용액(40)이 증발되는 것을 방지할 수 있도록 하였다.
도 2는 본 발명에 따른 모세관현상을 이용한 용액도포처리장치(1)의 다른 실시 예를 보인 것으로서, 도 1의 실시 예에 형성된 반응챔버(2)에 형성되는 정화가스공급구(3)와 드레인가스배출구(4)를 배제시키고, 반응챔버(2)의 밑면에 드레인배 출구(5)를 형성하여 세정액 및 드레인기체를 배출시킬 수 있도록 하였으며, 이외에는 도 1의 실시 예와 동일하게 형성하였다.
도 3 및 도 4에 예시된 실시 예는, 도면(도 3 및 도 4)에 구체적으로 도시하지 아니하였으나 반응챔버(2)는 도 1 및 도 2에 예시된 것과 동일하게 형성하여 정화가스공급구(3)와 드레인가스배출구(4) 또는 드레인배출구(5)를 형성하며, 반응챔버(2)의 내부에 설치되는 용액주입부의 각기 다른 실시 예를 보인 것이다.
피처리기판(W)이 안치되어 진공 흡착되고 회전장치(11)에 의해 소정의 속도로 회전시킬 수 있도록 된 척테이블(10)의 상측에는 승하강장치(26)에 의해 승하강시킬 수 있도록 된 모세관플레이트(20)를 구비하였고, 상기 모세관플레이트(20)의 상면 중앙부에는 용액주입관(21)으로서 지름이 큰 광역용액주입관(21-1)을 일체로 형성하였다.
상기, 용액주입관(21)의 내부에는 용액주입실(22)이 형성되도록 하였고, 용액주입관(21-1)의 내부 하단 즉 용액주입실(22)의 하단에는 주입노즐(23)를 장착하여 용액(40)을 피처리기판(W)에 주입시킬 수 있도록 하였다.
또한, 상기 용액주입관(21)에는 압력유지밸브(36)와 함께 유량센서(37)를 선택적으로 장착하여, 압력유지밸브(36)에 의해서는 용액주입실(22)의 내부 압력을 일정하게 유지시키고, 유량센서(37)에 의해서는 차후에 구체적으로 설명되는 용액분사노즐(30)의 제1용액분사노즐(31)과 제2용액분사노즐(32) 및 세정노즐(35)에서 선택적으로 공급되는 용액(40) 또는 세정액의 유입량을 센싱하고 각 용액공급장치 또는 세정장치를 단속하여 각기 설정된 량만큼씩 유입(공급)되도록 하였다.
상기 용액주입실(22)이 내부에 형성되는 용액주입관(21-1)의 상면에는 종류가 다른 하나 이상의 용액분사노즐(30)을 장착하였는데, 상기 용액분사노즐(30)로서는 제1용액분사노즐(31)과 제2용액분사노즐(32) 및 세정노즐(35)을 들 수 있고, 각 제1용액분사노즐(31)과 제2용액분사노즐(32) 및 세정노즐(35)은 하나 이상을 설치하되 다양하게 배치하여 설치할 수 있다.
상기 용액분사노즐(30)은 예시된 제1용액분사노즐(31)과 제2용액분사노즐(32) 및 이외에도 구체적으로 도시하지 아니하였으나 다른 종류의 용액분사노즐을 하나 이상씩 더 구비(설치)할 수 있다.
용액분사노즐(30)의 각 제1용액분사노즐(31)과 제2용액분사노즐(32) 및 세정노즐(35)에는 구체적으로 도시하지 아니하였으나, 반응챔버(2)의 외측에 설치되는 각기 다른 용액공급장치 및 세정장치와 각각 연결하여 각각의 용액(40) 또는 세정액을 공급받아 광역용액주입관(21-1)의 용액주입실(22)에 선택적으로 공급(충진)시키게 된다.
이하, 본 발명에 따른 용액도포처리장치(1)의 작동관계를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명에 따른 용액도포처리장치(1)는 승하강장치(26)에 의해 모세관플레이트(20)를 상측으로 이동시켜 놓은 상태에서 작동을 개시한다.
구체적으로 도시하지 아니하였으나 반응챔버(2)에 형성된 공급구를 통하여 웨이퍼반송장치의 피처리기판(W)을 척테이블(10)의 상면에 안치시킨다.
척테이블(10)은 피처리기판(W)이 안치되면 구체적으로 도시하지 아니하였으 나 진공흡착장치에서 발생하는 흡착력에 의해 피처리기판(W)을 진공 흡착하여 요지부동으로 고정시켜 준다.
척테이블(10)에 안치된 피처리기판(W)이 고정(진공 흡착)되면 승하강장치(26)가 작동하여 용액주입수단인 용액주입관(21)과 함께 모세관플레이트(20)를 하향시키되, 척테이블(10)에 안치(고정)된 피처리기판(W)의 상면과 모세관플레이트(20)의 밑면이 표면장력을 상실하지 않는 범위인 모세간극(d)으로 유지시켜 준다.
승하강장치(26)의 작동에 의해 모세관플레이트(20)가 하향하게 되면 용액주입관(21)의 외측에 밀폐되게 구비된 주름관(벨로우즈관)과 같은 신축차단관(24)은 전개된다.
승하강장치(26)의 작동에 의해 모세관플레이트(20)가 하향하여 그의 밑면이 척테이블(10)에 안치(고정)된 피처리기판(W)의 상면으로 부터 모세간극(d)으로 유지되면 용액주입장치(25)가 작동하여 용액을 공급한다.
용액주입장치(25)의 작동에 의해 용액주입관(21)으로 공급되는 용액(40)은 주입노즐(40)을 통해 피처리기판(W)의 상면 중앙으로 주입된다.
또한, 도 3 및 도 4에 예시된 바와 같이 용액분사노즐(30)로서 제1용액분사노즐(31)과 제2용액분사노즐(32)이 구비되어 있는 경우에는 제1용액분사노즐(31) 또는 제2용액분사노즐(32) 중에서 어느 하나의 용액분사노즐을 선택하여 소정의 용액(20)을 광역용액주입관(21-1)의 용액주입실(22)에 충진시키고, 용액주입실(22)에 충진된 용액(20)을 주입노즐(23)에 의해 피처리기판(W)의 상면 중앙으로 공급하여 주입시킨다.
특히, 광역용액주입관(21-1)에는 압력유지밸브(36)와 유량센서(37)가 구비되어 있으므로, 압력유지밸브(36)에 의해서는 광역용액주입관(21-1)의 내부 즉, 용액주입실(22)의 내부를 균일한 압력으로 유지시켜 용액(40)을 일정한 정량으로 주입시킬 수 있고, 유량센서(37)에 의해서는 용액주입실(22)의 내부에 충진되는 충진량을 센싱하여 항상 일정량이 충진되도록 함으로서 용액(40)을 항상 일정하게 즉, 정량으로 공급할 수 있게 된다.
상기와 같이 주입노즐(23)을 통해 피처리기판(W)의 상면 중앙으로 주입되는 용액(반응약품)(40)은 피처리기판(W)과 모세관플레이트(20)의 모세간극(d) 즉, 모세관현상에 의해 점진적으로 외측으로 확산되면서 전개되어 피처리기판(W)의 상면을 완전히 도포시킨 상태를 유지하게 된다.
특히, 상기와 같이 주입노즐(23)을 통해 피처리기판(W)의 상면 중앙으로 주입된 용액(40)이 피처리기판(W)과 모세관플레이트(20)의 모세관현상에 의해 점진적으로 외측으로 전개(확산)되면서 도포될 때에 척테이블(10)과 함께 피처리기판(W)을 회전장치(15)에 의해 서서히 회전시키면서 용액(40)을 도포시킬 수 있는데, 척테이블(10)과 함께 피처리기판(W)을 회전시키면서 용액(40)을 주입시켜 주면 용액(40)을 더욱 신속하고 균일한 밀도로 전개(확산)시켜 도포시킬 수 있게 된다.
용액주입관(21)을 통해 주입되는 용액(40)이 피처리기판(W)과 모세관플레이트(20)와의 사이에 발생하는 모세관현상에 의해 완전하게 확산(전개)되어 도포되면 용액주입장치(25)의 작동을 정지시켜 용액(40)의 주입을 중지시킨다.
특히, 구체적으로 도시하지는 아니하였으나 주입노즐(23)의 선단(토출구)에서 표면장력에 의해 용액(40)이 잔류하여 고형화되는 것을 방지하여 도포공정을 반복적으로 수행할 수 있도록 하기 위하여, 히팅장치에 의해 반응챔버(2)의 내부 또는 모세관플레이트(20)를 적정한 온도로 유지(히팅)시켜 주는 것이 바람직하다.
상기와 같이 피처리기판(W)과 모세관플레이트(20)와의 사이를 소정의 간격으로 유지된 상태에서 피처리기판(W)의 상면에 용액(40)이 일정한 두께로 도포되면, 투입되는 용액(40)의 성질(특성)에 따라 척테이블(10)과 함께 피처리기판(W)을 회전장치(15)에 의해 소정의 시간동안 천천히 회전시키거나, 구체적으로 도시하지는 아니하였으나 진동장치에 의해 척테이블(10)과 함께 피처리기판(W)을 진동시켜, 용액(40)의 균일한 두께로 도포되도록 유지되는 반응이 원활하게 이루어지도록 한다.
상기와 같이 회전장치(15)에 의해 척테이블(10)과 함께 피처리기판(W)을 회전시키거나, 진동장치에 의해 척테이블(10)과 함께 피처리기판(W)을 진동시키는 공정은, 전술한 바와 같이 피처리기판(W)과 모세관플레이트(20)와의 사이를 소정의 간격으로 유지된 상태에서 실시하거나, 또는 모세관플레이트(20)를 피처리기판(W)에 도포된 용액(40)의 상측으로 완전히 상향시킨 상태에서 실시할 수 있다.
또한 상기와 같이 회전장치(15)에 의해 척테이블(10)과 함께 피처리기판(W)을 회전시키거나, 진동장치에 의해 척테이블(10)과 함께 피처리기판(W)을 진동시키는 공정은, 피처리기판(W)의 상면에 용액(40)을 주입시킬 때에 실시하여 용액(40)의 균일한 두께로 도포되도록 하는 반응이 원활하게 이루어지도록 할 수 있다.
피처리기판(W)의 상면에 용액(40)이 완전히 도포되면 회전장치(15)의 작동을 중지시킨 상태에서 승하강장치(26)를 역으로 작동시켜 모세관플레이트(20)를 상승시켜 준다.
특히, 상기와 같이 척테이블(10)의 상측에 얹혀진 피처리기판(W)의 상면에는 용액(40)이 일정한 두께로 도포된 상태에서 척테이블(10)과 함께 피처리기판(W)을 회전장치(15)에 의해 회전시켜 주게 되면 피처리기판(W)의 상면에 도포된 용액(40)을 방치한 상태에서 건조시킬 때 보다 더욱 신속하게 건조시킬 수 있게 된다.
피처리기판(W)의 상면에 도포된 용액(반응약품)(40)이 완전히 건조되면 척테이블(10)과 함께 피처리기판(W)가 회전할 때에는 척테이블(10)과 함께 피처리기판(W)을 정지시키며, 척테이블(10)과 함께 피처리기판(W)를 정지시킨 상태에서 승하강장치(26)를 역으로 작동시켜 모세관플레이트(20)를 상향시켜 준다.
상기와 같이, 승하강장치(26)를 역으로 작동시켜 모세관플레이트(20)를 상승시키면, 척테이블(10)의 상측에 얹혀진 피처리기판(W)의 상면에는 용액(반응약품)(40)이 일정한 두께로 도포된 상태를 유지하게 되고, 용액주입관(21)의 외측에 밀폐되게 구비되어 전개되어 있던 주름관(벨로우즈관)과 같은 신축차단관(24)은 절첩된다.
척테이블(10)에 안치되어 피처리기판(W)의 상면에 도포된 용액(40)이 완전히 건조되면 척테이블(10)의 진공 흡착상태를 해제시키고, 배출구를 통해 용액(40)이 도포된 피처리기판(W)을 반응챔버(2)의 외측으로 인출(취출)하여 차기공정으로 공급한다.
본 발명에 따른 용액처리장치(1)는 상기와 같은 과정을 반복적으로 실시하면 서 척테이블(10)에 얹혀지는 피처리기판(W)의 상면에 용액(40)을 도포시켜 준다.
상기와 같이 반응챔버(2)의 피처리기판(W)의 상면에 용액(40)을 도포시켜 주게 되면 반응채버(2)의 내부는 용액(40)에서 발생하는 기체에 의해 오염된다.
이와 같이 오염되는 반응챔버(2)의 내부를 정화시키고자 할 때에는 도 1 또는 도 2에 예시된 바와 같이 실시한다.
도 1에 예시된 바와 같이 반응챔버(2)에 가스공급구(3)와 드레인가스배출구(4)가 구비되어 있는 경우에는, 가스공급구(3)를 통하여 N2와 같은 정화가스를 공급하여 반응챔버(2)의 내부와 척테이블(10) 및 모세관플레이트(20)의 표면을 정화시키고, 오염된 드레인가스가 드레인가스배출구(4)를 통해 배출시켜 줌으로서 반응챔버(2)의 내부를 정화시킬 수 있다.
또한 도 2에 예시된 바와 같이 반응챔버(2)의 밑면에 드레인배출구(5)가 형성되어 있는 경우에는 용액(반응약품)주입관(25)을 통하여 세정액 또는 N2와 같은 정화가스를 공급하여 반응챔버(2)의 내부와 척테이블(10) 및 모세관플레이트(20)의 표면을 정화시키고, 오염된 세정액 또는 드레인가스를 드레인배출구(5)를 통해 배출시켜 줌으로서 반응챔버(2)의 내부를 정화시킬 수 있다.
본 발명은 기재된 구체적인 실시 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상범위 내에서 다양하게 변형 및 수정할 수 있음은 당업자에 있어서 당연한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연하다 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 모세관현상을 이용한 용액 도포처리장치를 보인 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 모세관현상을 이용한 용액 도포처리장치의 다른 실시 예를 보인 단면도.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 모세관현상을 이용한 용액 도포처리장치에 설치되는 용액주입부의 각기 다른 실시 예를 보인 예시 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1: 용액도포처리장치 2: 반응챔버 3: 가스공급구
4: 드레인가스배출구 10: 척테이블 15: 회전장치
16: 승하강장치 20: 모세관플레이트 21: 용액주입관
23: 주입노즐 25: 용액주입장치 26: 승하강장치
30: 용액분사노즐 35: 세정노즐 36: 압력유지밸브
37: 유량센서 40: 용액

Claims (17)

  1. 반응챔버의 내부에서 척테이블에 안치되는 피처리기판에 감광액과 같은 용액을 도포하는 방법에 있어서,
    반응챔버의 내부에서 피처리기판이 안치되는 척테이블의 상측에 모세관플레이트를 설치하여, 척테이블 또는 모세관플레이트의 높낮이를 조절하여 피처리기판과 모세관플레이트와의 사이를 모세간극으로 유지시킨 상태에서, 피처리기판과 모세관플레이트과의 사이에 형성된 모세간극에 용액을 주입하여 피처리기판과 모세관플레이트의 모세관현상에 의해 주입된 용액이 확산 전개되면서 도포되도록 된 것;을 특징으로 하는 모세관현상을 이용한 용액 도포처리방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 피처리기판과 모세관플레이트의 사이에 형성된 모세간극의 모세관현상에 의해 용액을 도포시키는 모세관현상을 이용한 용액도포방법은;
    피처리기판이 안치되는 척테이블의 상측에 모세관플레이트를 설치하여, 척테이블 또는 모세관플레이트의 높낮이를 조절하여 피처리기판과 모세관플레이트와의 사이를 모세간극으로 유지시키는 모세간극유지공정;
    피처리기판과 모세관플레이트과의 사이에 형성된 모세간극에 하나 이상의 용액을 선택적으로 주입하는 용액주입공정;
    모세간극으로 유지되는 피처리기판과 모세관플레이트의 모세관현상에 의해 주입된 용액이 확산 전개되면서 피처리기판의 상면에 도포되는 용액확산도포공정;을 포함하여 형성하는 것을 특징으로 하는 모세관현상을 이용한 용액 도포처리방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 피처리기판과 모세관플레이트와의 사이에 유지되는 모세간극은;
    0.05 ~ 0.5 mm인 것; 을 특징으로 하는 모세관현상을 이용한 용액 도포처리방법.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 피처리기판과 모세관플레이트과의 사이에 용액을 주입하는 용액주입공정은;
    상기 용액을 피처리기판과 모세관플레이트과의 사이에 형성된 모세간극의 중앙에 주입하는 것; 을 특징으로 하는 모세관현상을 이용한 용액 도포처리방법.
  5. 청구항 2에 있어서, 주입된 용액이 확산 전개되면서 피처리기판의 상면에 도포되는 용액확산도포공정은;
    회전장치에 의해 피처리기판이 안치되는 척테이블을 회전시키는 것; 을 특징으로 하는 모세관현상을 이용한 용액 도포처리방법.
  6. 삭제
  7. 청구항 5에 있어서, 용액확산도포공정에서 회전장치에 의해 피처리기판이 안치되는 척테이블을 회전시키는 공정은;
    척테이블에 안치되는 피처리기판과 모세관플레이트와의 사이를 모세간극으로 유지시킨 상태에서 실시하는 것; 을 특징으로 하는 모세관현상을 이용한 용액 도포처리방법.
  8. 반응챔버의 내부에서 용액주입장치에 의해 척테이블에 안치되는 피처리기판에 용액을 주입하여 도포시키는 장치에 있어서;
    반응챔버의 내부에서 피처리기판이 안치되는 척테이블의 높낮이를 조절할 수 있도록 하고, 상기 척테이블의 상측에 높낮이를 조절할 수 있는 모세관플레이트를 설치하여, 척테이블 또는 척테이블에 안치 고정되는 피처리기판과 모세관플레이트와의 사이를 모세간극으로 유지시키고, 피처리기판과 모세관플레이트와의 사이에 형성된 모세간극의 중앙에 용액을 주입하며, 피처리기판과 모세관플레이트와의 사이에 발생하는 모세관현상에 의해 주입된 용액이 전개되어 도포되는 것;을 특징으로 하는 모세관현상을 이용한 용액 도포처리장치.
  9. 청구항 8에 있어서, 피처리기판과 모세관플레이트의 사이에 형성된 모세간극 의 모세관현상에 의해 용액주입장치로부터 공급되는 용액을 도포시키는 모세관현상을 이용한 용액도포장치는;
    반응챔버의 내부에는 안치되는 피처리기판을 진공 흡착하는 척테이블을 구비하고, 상기 척테이블을 회전장치에 의해 회전시키도록 된 것에 있어서;
    상기 척테이블의 상측에서 승하강할 수 있도록 설치되는 모세관플레이트와;
    상기 모세관플레이트를 승하강시키는 승하강장치와;
    상기 모세관플레이트에 장착되어 용액주입장치로부터 공급되는 용액을 척테이블에 안치된 피처리기판의 상면에 주입시키는 주입노즐을 포함하는 주입노즐과;
    상기 용액주입장치로부터 공급되는 용액을 상기 피처리기판과 하향된 모세관플레이트의 사이 중앙에 주입시키는 용액주입수단; 을 포함하여 형성한 것을 특징으로 하는 모세관현상을 이용한 용액 도포처리장치.
  10. 청구항 8에 있어서, 피처리기판과 모세관플레이트의 사이에 형성된 모세간극의 모세관현상에 의해 용액주입장치로부터 공급되는 용액을 도포시키는 모세관현상을 이용한 용액도포장치는;
    반응챔버의 내부에는 안치되는 피처리기판을 진공 흡착하는 척테이블을 구비하고, 상기 척테이블을 회전장치에 의해 회전시키도록 된 것에 있어서;
    상기 척테이블을 승하강시키는 척테이블승하강장치와;
    상기 척테이블의 상측에서 승하강할 수 있도록 설치되는 모세관플레이트와;
    상기 모세관플레이트를 승하강시키는 승하강장치와;
    상기 용액주입장치로부터 공급되는 용액을 상기 피처리기판과 하향된 모세관플레이트의 사이에 주입시키는 주입노즐을 포함하는 용액주입수단과;
    상기 반응챔버의 상면과 모세관플레이트와의 사이에 밀폐되게 설치되어 내기의 방출과 외기의 도입을 차단하는 신축 또는 절첩되는 신축차단관과;
    상기 반응챔버의 밑면과 척테이블과의 사이에 밀폐되게 설치되어 내기의 방출과 외기의 도입을 차단하는 신축 또는 절첩되는 신축차단관;을 포함하여 형성한 것을 특징으로 하는 모세관형상을 이용한 용액 도포처리장치.
  11. 청구항 9 또는 청구항 10에 있어서, 상기 반응챔버에는;
    정화물질을 반응챔버의 내부로 공급하여 반응챔버의 내부를 정화시키고, 오염된 물질을 외부로 배출시키는 반응챔버내부정화수단;을 더 구비하여 형성한 것을 특징으로 하는 모세관현상을 이용한 용액 도포처리장치.
  12. 청구항 9 또는 청구항 10에 있어서, 용액주입장치로부터 공급되는 용액을 피처리기판과 하향된 모세관플레이트의 사이에 주입시키는 용액주입수단은;
    모세관플레이트에 장착되어 용액을 피처리기판과 하향된 모세관플레이트의 사이에 주입시키는 주입노즐과;
    모세관플레이트의 상측에서 상기 주입노즐과 연통되게 설치되어 용액주입장치로부터 공급되는 용액을 수용하여 주입노즐에 공급하는 용액주입관;을 포함하여 형성한 것을 특징으로 하는 모세관현상을 이용한 용액 도포처리장치.
  13. 청구항 9 또는 청구항 10에 있어서, 용액주입장치로부터 공급되는 용액을 피처리기판과 하향된 모세관플레이트의 사이에 주입시키는 용액주입수단은;
    상기 모세관플레이트의 상면 중앙에 일체로 형성되어 내부의 용액주입실에 용액이 충진되는 광역용액주입관과;
    상기 광역용액주입관에 의해 형성되는 용액주입실의 내부 하단에 장착되어 용액을 웨이퍼에 주입시키는 주입노즐과;
    상기 광역용액주입관의 상면에 장착되어 용액을 용액주입실에 공급하는 용액분사노즐;을 포함하여 형성한 것을 특징으로 하는 모세관현상을 이용한 용액 도포처리장치.
  14. 삭제
  15. 청구항 13에 있어서, 용액주입관의 상면에는 장착되는 용액분사노즐은;
    용액주입관의 상면에는 장착되어 한 종류 이상의 용액을 용액주입실에 공급 하는 한 종류 이상의 용액분사노즐과;
    용액주입관의 상면에는 장착되어 세정액을 용액주입실에 공급하는 세정노즐;을 포함하여 형성한 것을 특징으로 하는 모세관현상을 이용한 용액 도포처리장치.
  16. 청구항 13에 있어서, 모세관플레이트의 상면 중앙에 일체로 형성되어 용액주입실에 용액이 충진되는 광역용액주입관에는,
    용액주입실의 내부 압력을 일정하게 유지시키기 위한 용액주입관에 장착되는 압력유지밸브와;
    용액분사노즐을 통해 공급되어 용액주입실에 충진되는 용액의 량을 측정 단속하는 유량센서;를 더 구비하여 형성한 것을 특징으로 하는 모세관현상을 이용한 용액 도포처리장치.
  17. 청구항 15에 있어서, 용액주입관의 상면에는 장착되는 한 종류 이상의 용액분사노즐은;
    용액이 공급되는 용액분사노즐을 하나 이상씩 장착하는 것;을 포함하여 형성한 것을 특징으로 하는 모세관현상을 이용한 용액 도포처리장치.
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