JP4170643B2 - 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、半導体基板、液晶表示装置用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用基板等(以下、単に「基板」と称する)に所定の処理を行う基板処理装置において、基板上に付与した処理液の状況を監視する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
フォトリソグラフィなどの半導体基板の微細加工においては、基板上にパターンを形成するために基板上に一様形成したレジスト層を選択的に露光した後、そのレジストを現像する現像処理が行われる。このような現像処理の方式のひとつとして、基板を回転させながら現像液を供給する回転現像によりレジストの現像処理がある。
【0003】
しかし、回転現像では、基板上において現像液の新液と接触する位置と、一旦他の位置に触れた後の現像液が接触する位置とで現像の進行度合が異なる。その結果、現像不良が発生する問題や、基板上に滴下された現像液が遠心力により均一に塗り広げられるまでに多量の現像液を供給しなければならない等の問題があるため、基板を静止させた状態で現像液を付与する静止現像が用いられる傾向にある。
【0004】
図35は、静止現像の処理ユニット200を示す平面図である。基板100は図示しない基板保持部によって略水平姿勢に保持されている。ノズルアーム109はアーム駆動部110によりガイドレール108に沿って走査方向Aおよびその逆方向に移動可能に設けられている。
【0005】
ノズルアーム59には、現像液吐出ノズル61がガイドレール58と垂直に取り付けられている。これにより、現像液吐出ノズル61は、図35に示すように位置P10から基板100上を通過して位置P11まで走査方向Aに沿って直線状に平行移動可能かつその走査方向Aと逆方向に直線状に平行移動可能となっている。また、外側カップ105の側部側には、純水を吐出する純水吐出ノズル112が矢印Rの方向に回動可能に設けられている。
【0006】
静止現像では、現像液吐出ノズル111を走査方向Aに沿って移動させつつ、図示しない基板保持部に静止状態で保持された基板100上に現像液を液盛し、次に、現像液を基板100上に一定時間維持することにより、基板100上に形成されたフォトレジスト膜等の感光性膜の現像を進行させ、続いて、純水吐出ノズル112を基板100上の所定位置へ移動させ、純水吐出ノズル112から純水を供給しながら、図示しないモータにより、図示しない基板保持部を高速に回転させて基板100上の現像液を振り切り、基板100を乾燥させて現像処理を終了する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、静止現像では基板表面と現像液との表面張力により基板100上に現像液を液盛しており、そのため、現像液の吐出不足や現像液吐出時間の不足が発生すると、基板上に現像液が未供給となる領域120が生じ(図36(a))、その後、現像液の流動性により現像液が未供給となる領域120が消失すると(図36(b))、未供給領域以外と比較してこの領域120の現像時間が短くなるため、現像不良や配線幅が所定値とならない寸法シフトが発生する場合がある。
【0008】
また、基板100上に現像液を液盛した後、現像液吐出ノズル111を退避領域に移動させる際、現像液吐出ノズル111から現像液が基板100上に滴下されると、その部分において現像液の濃度差が生じるため、現像不良や寸法シフトが発生する場合がある。
【0009】
また、純水リンスのため、純水吐出ノズル112を退避領域から現像液が液盛された基板100上へ移動させる際に、純水吐出ノズル112から純水が滴下すると、現像液の場合と同様に、その衝撃で現像液内に微小な気泡や現像液の局所的濃度変化が生じるため、現像不良や寸法シフトが発生する場合がある。
【0010】
さらに、現像不良や寸法シフトは、CD−SEM等による観察や欠陥検査装置による後工程での検査を行わなければ発見することができないため、それを放置した状況で基板処理を続けてしまうと多くの不良基板を作ることになり無駄な経費が生じ、加えて原因追求にも時間を要し、装置の停止時間が長くなるため、生産性の低下を招くこととなる。
【0011】
そして、このような問題は、現像処理に限らず、処理液を基板上に供給するにあたって、処理液付与の時間的空間的な一様性が要求される基板処理一般にも生じる問題である。
【0012】
そこで、本発明では、基板上に付与された処理液の状況を監視し、処理不良となる基板が後工程へ流出することを未然に防止することのできる基板処理装置を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく、請求項1に記載の発明は、基板上に付与された現像液の状況を監視する基板処理装置であって、前記基板を略水平姿勢にて保持する基板保持手段と、前記基板の表面を走査しつつ前記基板上へ現像液を吐出して前記基板の表面の略全体を現像液層で覆う現像液付与手段と、前記基板上の前記現像液層を光学的に検知することにより、基板上における現像液供給不良領域の発生を監視する光検知手段とを備えることを特徴とする。
【0014】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の基板処理装置であって、前記光検知手段は、前記現像液付与手段による走査移動の影響を受けない静止位置に設置されて、前記現像液層の状態を2次元画像として検出する画像検知手段を備え、前記検知データとして前記2次元画像が得られることを特徴とする。
【0015】
請求項3に記載の発明は、基板上に付与された処理液の状況を監視する基板処理装置であって、前記基板を略水平姿勢にて保持する基板保持手段と、前記基板の表面を走査しつつ前記基板上へ処理液を吐出して前記基板の表面の略全体を処理液層で覆う処理液付与手段と、前記基板上の前記処理液層を光学的に検知する光検知手段と、を備え、前記光検知手段は、前記処理液付与手段の処理液吐出口付近に設置され、前記処理液吐出口とともに移動しつつ、吐出された前記処理液が前記基板に到達する領域近傍からの光を検知することを特徴とする。
【0016】
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の基板処理装置であって、前記光検知手段は、前記処理液に対して耐腐食性を有する材料により密閉されていることを特徴とする。
【0017】
請求項5に記載の発明は、基板上に付与された処理液の状況を監視する基板処理装置であって、前記基板を略水平姿勢にて保持する基板保持手段と、前記基板の表面を走査しつつ前記基板上へ処理液を吐出して前記基板の表面の略全体を処理液層で覆う処理液付与手段と、前記基板上の前記処理液層を光学的に検知する光検知手段と、前記光検知手段で得られた検知データに基づいて前記処理液層の状態の良否を所定の判定条件に基づいて判定する判定手段、を備え、前記光検知手段は、前記基板上に前記処理液を液盛後、前記処理液付与手段における処理液吐出部が前記走査と逆方向に戻る期間において前記基板の第1光学像を検出可能であり、前記判定手段は、前記第1光学像に基づいて、前記処理液層中への、前記処理液吐出部からの前記処理液の滴下を判定することを特徴とする。
請求項6に記載の発明は、請求項5に記載の基板処理装置であって、前記光検知手段は、前記基板上に前記処理液を液盛後、洗浄液によって前記処理液を洗い流すための洗浄液を吐出可能な洗浄液吐出部が前記基板上に移動する期間において前記基板の第2光学像を検出可能であり、前記判定手段は、前記第2光学像に基づいて、前記処理液層への、前記洗浄液吐出部からの前記洗浄液の滴下を判定することを特徴とする。
請求項7に記載の発明は、請求項5または請求項6に記載の基板処理装置であって、前記判定手段は、前記光検知手段によって得られた光学像を構成する各画素の画素データを所定の閾値と比較して2値化し、当該2値化によって同一の値とされた画素が連続する範囲の面積に基づいて、前記処理液層の状態判定を行うことを特徴とする。
【0018】
請求項8に記載の発明は、請求項5ないし請求項7のいずれかに記載の基板処理装置であって、前記検知データを前記判定手段による判定結果と対応させて格納するデータ格納手段をさらに備えることを特徴とする。
【0019】
請求項9に記載の発明は、請求項5ないし請求項8のいずれかに記載の基板処理装置であって、前記判定手段での判定結果に基づいて警報を発する警報手段をさらに備えることを特徴とする。
【0020】
請求項10に記載の発明は、請求項5ないし請求項9のいずれかに記載の基板処理装置であって、前記光検知手段は、前記基板上に前記処理液を液盛中の前記処理液層の第3光学像を検出可能であり、前記判定手段は、前記第3光学像に基づいて、前記処理液層の形成過程における液盛不良を判定することを特徴とする。
【0021】
請求項11に記載の発明は、請求項1または請求項2に記載の基板処理装置であって、前記光検知手段で得られた検知データに基づいて前記現像液層の状態の良否を所定の判定条件に基づいて判定する判定手段、をさらに備えることを特徴とする。
【0022】
請求項12に記載の発明は、請求項11に記載の基板処理装置であって、前記検知データを前記判定手段による判定結果と対応させて格納するデータ格納手段、をさらに備えることを特徴とする。
【0023】
請求項13に記載の発明は、請求項11または請求項12に記載の基板処理装置であって、前記判定手段での判定結果に基づいて警報を発する警報手段、をさらに備えることを特徴とする。
請求項14に記載の発明は、請求項11ないし請求項13のいずれかに記載の基板処理装置であって、前記光検知手段は、前記基板上に前記現像液を液盛中の前記現像液層の第4光学像を検出可能であり、前記判定手段は、前記第4光学像に基づいて、前記現像液層の形成過程における前記現像液供給不良領域の発生の有無を判定することを特徴とする。
【0024】
【発明の実施の形態】
<1.第1実施形態>
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。また、以下の説明では特に定義しない限り、現像液、純水等を総称して処理液とも呼ぶ。
【0025】
(1) 基板処理装置の概略構成
図1は、本発明の第1実施形態に係る基板処理装置1の全体構成を示す平面配置図である。なお、図1および以降の各図にはそれらの方向関係を明確にするため必要に応じてZ軸方向を鉛直方向とし、XY平面を水平平面とするXYZ直交座標系を付している。
【0026】
この基板処理装置1は、略円形の半導体基板(ウェハ)にレジスト塗布処理や現像処理を行う装置であって、基板の搬出入を行うインデクサIDと、基板に処理を行う複数の処理ユニットからなる第1処理部群PG1、第2処理部群PG2と、図示を省略する露光装置との基板の受け渡しを行うインターフェイスIFと、搬送ロボットTRとを備えている。
【0027】
インデクサIDは、複数枚の基板を収納可能なキャリア(図示省略)を載置するとともに移動ロボットを備え、未処理基板を当該キャリアから搬送ロボットTRに払い出すとともに処理済み基板を搬送ロボットTRから受け取ってキャリアに格納する。なお、キャリアの形態としては、収納基板を外気に曝すOC(open casete)であっても良いし、基板を密閉空間に収納するFOUP(front opening unified pod)や、SMIF(Standard Mechanical InterFace)ポッドであっても良い。本実施形態では、キャリアに25枚の基板を収納しているものとする。
【0028】
インターフェイスIFは、搬送ロボットTRからレジスト塗布処理済の基板を受け取って図外の露光装置に渡すとともに、露光済みの基板を受け取って搬送ロボットTRに渡す機能を有する。また、インターフェイスIFは、露光装置との受け渡しタイミングの調整を行うべく、露光前後の基板を一時的にストックするバッファ機能を有し、図示を省略しているが、搬送ロボットTRとの間で基板を受け渡すロボットと、基板を載置するバッファカセットとを備えている。
【0029】
基板処理装置1は、基板に処理を行うための複数の処理ユニット(処理部)を備えており、そのうちの一部が第1処理部群PG1を構成し、残部が第2処理部群を構成する。図2は、第1処理部群PG1および第2処理部群PG2の構成を示す図である。第1処理部群PG1は、液処理ユニットたる塗布処理ユニットSC1、SC2(レジスト塗布処理部)の上方に複数の熱処理ユニットを配置して構成されている。なお、図2においては、図示の便宜上処理ユニットを平面的に配置しているが、実際には高さ方向(Z軸方向)に積層されているものである。
【0030】
塗布処理ユニットSC1、SC2は、基板主面にフォトレジストを供給し、基板を回転させることによって、均一なレジスト塗布を行う、いわゆるスピンコータである。塗布処理ユニットSC1、SC2の上方には3段に積層された熱処理ユニットが3列設けられている。すなわち、下から順に冷却ユニットCP1、密着強化ユニットAH(密着強化処理部)、加熱ユニットHP1が積層された列と、冷却ユニットCP2、加熱ユニットHP2、加熱ユニットHP3が積層された列と、冷却ユニットCP3、加熱ユニットHP4、加熱ユニットHP5が積層された列とが設けられている。
【0031】
同様に、第2処理部群PG2は、液処理ユニットたる現像処理ユニットSD1、SD2の上方に複数の熱処理ユニットを配置して構成されている。現像処理ユニットSD1、SD2は、露光後の基板上に現像液を供給することによって、現像処理を行う、いわゆるスピンデベロッパである。現像処理ユニットSD1、SD2の上方には、3段に積層された熱処理ユニットが3列設けられている。すなわち、下から順に冷却ユニットCP4、露光後ベークユニットPEB、加熱ユニットHP6が積層された列と、冷却ユニットCP5、加熱ユニットHP7、加熱ユニットHP8が積層された列と、冷却ユニットCP6、加熱ユニットHP9、加熱ユニットHP10が積層された列とが設けられている。
【0032】
加熱ユニットHP1〜HP10は、基板を加熱して所定の温度にまで昇温する、いわゆるホットプレートである。また、密着強化ユニットAHおよび露光後ベークユニットPEBもそれぞれレジスト塗布処理前および露光直後に基板を加熱する加熱ユニットである。冷却ユニットCP1〜CP6は基板を冷却して所定の温度にまで降温するとともに、基板を当該所定の温度に維持する、いわゆるクールプレートである。
【0033】
本明細書においては、これら基板の温度調整を行うユニット(加熱ユニットおよび冷却ユニット)を熱処理ユニットと称する。また、塗布処理ユニットSC1、SC2および現像処理ユニットSD1、SD2のような基板に処理液を供給して所定の処理を行う処理ユニットを液処理ユニットと称する。そして、液処理ユニットおよび熱処理ユニットを総称して処理ユニットとする。
【0034】
なお、液処理ユニットの直上には、液処理ユニット側に温湿度の管理されたクリーンエアーのダウンフローを形成するフィルタファンユニットFFUが設けられている。また、図示を省略しているが、搬送ロボットTRが配置された上方の位置にも、搬送空間に向けてクリーンエアーのダウンフローを形成するフィルタファンユニットが設けられている。
【0035】
本実施形態では、特に、第2処理部群PG2の構成要素である現像処理ユニットSD1、SD2について詳細に説明するが、これら2つの現像処理ユニットSD1、SD2は同様の構成を持つため、一方の現像処理ユニットSD1について説明する。
【0036】
(2) 現像処理ユニットの概略構成
図3は基板処理装置1における現像処理ユニットSD1とそれに関連する要素を示す概念的な要部正面図である。図3に示すように、現像処理ユニットSD1は、判定処理部2、制御部3、外部記憶装置36、表示装置35および警報装置37と結合している。
【0037】
現像処理ユニットSD1は、静止状態で保持された基板上に現像液を液盛し、現像処理終了後、純水を基板上に供給しながら基板を高速に回転させて、基板上の現像液を振り切り乾燥させる現像処理部11と、現像処理部11の後述する基板保持部に保持された基板の上方から光を照射する照明12と、照明12から照射され、基板上の処理液で反射された光を検知する光検知部13とにより構成され、現像処理の際に基板上に付与される処理液の状態の監視を行う。本実施形態では、光検出部13は、CCDカメラ13a(図6)を用いて構成されている。
【0038】
判定処理部2は、処理メモリ21、処理プロセッサ22により構成されている。また、判定処理部2は、信号線41を介して光検出部13と接続されており、光検出部13で検知された検知データを使用して、処理液の付与状態の可否を所定の判定条件によって判定する判定処理を行う。
【0039】
処理メモリ21は、光検出部13で検出された検知データ、判定処理結果データ、およびプログラム等の格納に使用される。処理プロセッサ22は、処理メモリ21に格納されているプログラムに従って動作し、処理メモリ21に格納された検知データに対して所定の演算処理を実行することにより処理液状態の判定処理を行い、その判定処理結果を処理メモリ21に格納する。また、処理プロセッサ22は、判定処理結果が不良の場合には、信号線42を介して制御部3に対して所定の制御信号を送信する。
【0040】
制御部3は、プログラムや変数等を格納するワークエリアおよびVRAMとして機能するメモリ31と、メモリ31に格納されているプログラムに従った制御を実行するCPU32とを備えて構成されており、信号線42〜48を介して、処理ユニット2、現像処理部11、光検知部13で検知された検知データ等を表示する表示装置35、外部記憶装置36、警報装置37、および照明12に接続されており、各部および各装置の制御を所定のタイミングで行う。
【0041】
表示装置35は、図7に示すように光検知部13で検知されてNTSC方式等に準拠する2次元画像信号として与えられる検知データに基づいて表示部351にフルカラー画像をリアルタイムに表示することができる。また、処理メモリ21に格納された検知データを静止画として表示部351に表示することも可能である。
【0042】
外部記憶装置36は、制御部3と信号線46を介して接続されており、制御部3との間で所定の制御信号、およびデータの送受信を行うことにより、格納されているデータの読み出し、およびデータ格納を行うことができる。
【0043】
警報装置37は、基板処理装置1のオペレータに対して、基板上の処理液の付与状態が不良であることを知らせるために使用される。判定処理部2から液盛不良等の現像不良を通知する制御信号を制御部3が受信した場合、制御部3は警報装置37に警報信号を送信し、警報装置37から光や音等の警報を発する。
【0044】
(3) 現像処理ユニットの細部構成
図4は、現像処理ユニットSD1の詳細な平面図、図5は図4の現像処理ユニットSD1の主要部のV−V線断面図、図6は図4の現像処理ユニットSD1の主要部のVI−VI線断面図である。
【0045】
図5および図6に示すように、現像処理ユニットSD1は、基板Wを略水平姿勢で吸引保持する基板保持部51を備える。基板保持部51は、モータ52の回転軸53の先端部に固定され、鉛直方向の軸の周りで回転可能に構成されている。基板保持部51の周囲には、基板Wを取り囲むように円形の内側カップ54が上下動自在に設けられている。また、内側カップ54の周囲には、正方形の外側カップ55が設けられている。
【0046】
図4に示すように、外側カップ55の両側にはそれぞれ待機ポット56が配置され、外側カップ55の一方の側部側にはガイドレール58が配設されている。また、ノズルアーム59がアーム駆動部60によりガイドレール58に沿って走査方向Aおよびその逆方向に移動可能に設けられている。外側カップ55の他方の側部側には、純水を吐出する純水吐出ノズル62が矢印Rの方向に旋回可能に設けられている。
【0047】
ノズルアーム59には、下端部にスリット状吐出口65を有する直線状の現像液吐出ノズル61がガイドレール58と垂直に略水平姿勢で取り付けられている。これにより、現像液吐出ノズル61は、図4に示すように待機ポット56の位置P0から基板W上を通過して位置P3まで走査方向Aに沿って直線状に平行移動可能かつその走査方向Aと逆方向にも直線状に平行移動可能となっている。
【0048】
図6に示すように、現像液吐出ノズル61は矢印Qの方向に昇降可能に構成されている。ノズルアーム59は、現像液吐出ノズル61を矢印Qの方向に昇降させるためのモータ等の駆動機構を内臓している。
【0049】
図5に示すように、現像液吐出ノズル61には、現像液供給系40から供給される現像液がスリット状吐出口65を介して基板W上に付与される。スリット状吐出口65の吐出幅(長尺方向の幅)は処理対象となる基板Wの直径と同じか、またはそれよりも大きく設定されている。
【0050】
図5に示すように、制御部3は、モータ52、アーム駆動部60、現像液供給系40と接続されており、モータ52の回転動作、アーム駆動部60による現像液吐出ノズル61の略水平方向の走査、および現像液吐出ノズル61からの現像液の吐出を制御する。
【0051】
図6に示すように、照明12およびCCDカメラ13aはそれぞれ支持部66、67aにより、現像処理部11の所定の場所であって、現像液吐出ノズル61や純水吐出ノズル62のような移動部と干渉しない場所に静止状態で配置されている。CCDカメラ13aは、基板Wの上方から基板W上に付与された現像液および純水の監視を行う。
【0052】
(4) 現像処理シーケンス
ここでは、図3に示す現像処理ユニットSD1による現像処理シーケンスについて説明する。図4に示すように、待機時には、現像液吐出ノズル61は、待機ポット56内の位置P0に待機している。現像処理時には、現像液吐出ノズル61が上昇した後、走査方向Aに移動し、外側カップ55内の走査開始位置P1で下降する。
【0053】
その後、走査開始位置P1にて、現像液吐出ノズル61の走査開始に同期して、所定の流量で現像液吐出ノズル61による現像液の吐出を開始する。現像液吐出ノズル61による現像液の吐出開始に同期して、現像液吐出ノズル61が、走査開始位置P1から走査方向Aに所定の走査速度で走査を開始する。
【0054】
また、制御部3は信号線42を介して判定処理部2へ液盛開始信号を送信する。液盛開始信号を受信した判定ユニット2では、後述する液盛時の現像液状態判定処理を実行し、基板W上へ供給される現像液状態の監視を開始する。
【0055】
現像液吐出ノズル61は、現像液を吐出しながら基板保持部51により静止状態で保持されている基板W上を走査方向Aに直線状に移動する。これにより、基板Wの略全面に現像液が連続的に供給され、現像液層(一般には処理液層)によって基板Wの略全面が覆われる。供給された現像液は、表面張力により基板W上に保持される。
【0056】
現像液吐出ノズル61が基板W上を通過した後、基板W上から外れた吐出停止位置P2で現像液吐出ノズル61による現像液の吐出を停止させる。その後、現像液吐出ノズル61の走査を停止させる。
【0057】
現像吐出ノズル61が位置P2に到達する前に判定処理部2から制御部3へ後述するNG信号が送信されていない場合は、制御部3から判定処理部2へ液盛終了信号を送信し、後述する液盛時の現像液状態判定処理を終了する。
【0058】
基板W上に現像液が液盛された状態を一定時間維持し、基板W上のフォトレジスト膜等の感光性膜の現像を進行させる。この現像を進行させる処理と同時に、現像液吐出ノズル61を、走査停止位置P2で上昇させた後、走査方向Aと逆方向に待機ポット56の位置P0まで移動させ、待機ポット56内に下降させる。
【0059】
走査停止位置P2から待機ポット56の位置P0への移動と同期して、制御部3から判定処理部2へノズル移動開始信号を送信する。ノズル移動開始信号を受信した判定処理部2では、後述する現像液吐出ノズル移動時の現像液落下判定処理を実行し、基板W上の現像液状態の監視を開始する。
【0060】
そして、現像液吐出ノズル61を走査方向Aと逆方向に移動開始後で、かつ、現像吐出ノズル61が位置P1に到達する前に判定処理部2から制御部3へNG信号が送信されていない場合は、制御部3から判定処理部2へノズル移動終了信号を送信し、後述する現像液吐出ノズル移動時の現像液落下判定処理を終了する。
【0061】
現像液吐出ノズル61を待機ポット56の位置P0から位置P1の範囲へ移動させた後、純水吐出ノズル62を静止状態で保持されている基板W上に移動させる。
【0062】
純水吐出ノズル62の基板W上の移動と同期して、制御部3から判定処理部2へ、ノズル移動開始信号を送信し、判定処理部2において、後述する純水吐出ノズル移動時の純水落下判定処理を実行し、基板W上の処理液状態の監視を開始する。
【0063】
そして、純粋吐出ノズル62を基板W上の所定位置へ移動させる前に、判定処理部2から制御部3へNG信号が送信されていない場合は、制御部3から判定処理部2へノズル移動終了信号を送信し、後述する純水吐出ノズル移動時の純水落下判定処理を終了する。
【0064】
続いて、純水吐出ノズル62から純水(一般には洗浄液)を基板W上に供給しながら基板Wを高速回転させて基板W上の現像液を振り切り、基板Wを乾燥させて現像処理を終了する。
【0065】
その後、図1に示す搬送ロボットTRが基板保持部51に保持されている基板Wを未処理の他の基板と交換する。
【0066】
(5) 処理液の監視
a) 液盛時の現像液状態判定処理シーケンス
ここでは、図8を用いて判定処理部2によって行われる現像液の液盛状態を監視するシーケンスについて説明する。まず、判定ユニット2では、制御部3から液盛開始信号が送信されたかどうかのチェックを行う(S101)。
【0067】
制御部3からの液盛開始信号を受信した場合は、CCDカメラ13aにより撮影された基板Wの表面全体の画像データを処理メモリ21に格納する(S102)。処理メモリ21に格納される画像データは、CCDカメラ13aまたは、処理プロセッサ22により標本化および量子化されたデジタルデータである。
【0068】
図9は、現像液を液盛中の基板WをCCDカメラ13aにより撮影し、処理メモリ21に格納した画像データを表示装置35の表示部351にリアルタイムで表示した状況を模式的に例示する図である。ステップS102において、基板W上に現像液供給不良領域が存在しない場合は、図9(a)に示す画像データが、また、基板W上に現像液供給不良領域が存在する場合は、図9(b)に示す画像データが処理メモリ21に格納される。
【0069】
図9に示すように、処理メモリ21に格納されている画像データは、ノズルアーム59と、現像液吐出ノズル61と、現像液吐出ノズル61により現像液が供給された現像液供給領域71と、現像液吐出ノズル61が到達していないため、現像液が基板W上に吐出されていない現像液未吐出領域72と、現像液供給不良領域74と、CCDカメラ13aに装着された図示しないレンズの焦点距離内に照明12から照射された光を反射する物体が存在しない撮影対象外領域73とのそれぞれの画像領域に区分することができる。
【0070】
現像液供給不良領域74は、現像液吐出ノズル61から吐出された現像液が基板W上に塗布されたレジスト膜等の感光性膜上に液盛されていない領域のことをいう。図示しない現像液供給源から供給される現像液の流量が不足している場合や、後述するように現像液の吐出時間が不足している場合に、基板W上に供給される現像液量が不足して発生する。すなわち、基板W上への現像液の吐出レートに時間的ないしは空間的な変動があると、基板Wの表面上において現像液の供給量が少ない領域が生じる。そして、通常の現像液は水溶性である一方、半導体基板は疎水性であるために、そのような領域では、撥水作用によって現像液が周囲の領域に逃げ、現像液供給不良領域74が生じる。
【0071】
また、現像液吐出ノズル61は走査方向Aに移動しながら基板W上に吐出しているため、現像液供給不良領域74は、現像液吐出ノズル61の走査方向Aに対して後ろ側に形成される。
【0072】
図10は、現像液が液盛された基板Wの断面図を示したものである。基板Wは下から、複数の配線層が構築されたシリコン81d、反射防止膜81c、フォトレジスト膜等の感光性膜81b、現像液層81aの順に積層されている。さらに、図10(b)には、現像液層81a中に現像液供給不良領域74が存在する。
【0073】
現像液層81aは、ほぼ無色透明であり、またその表面での光の反射率が反射防止膜81cなどと比較して高いため、画像データに含まれる現像液層81a部分の明度値は高くなる。この部分が、図9の現像液供給領域71に該当する。
【0074】
一方、凹部81eでは、照明12から照射された光は感光性膜81bを透過し、感光性膜81bの下にある反射防止膜81cで吸収される。その結果、現像液供給不良領域74部分の画像データは現像液層81aと比較して明度値が低くなる。この部分が、図9の現像液供給不良領域74に該当する。
【0075】
続いて、処理メモリ21に格納した画像データを用いて、現像液供給不良領域の抽出を行う(S103)。
【0076】
図11(a)は、現像液供給不良領域74が存在する場合の画像データを表示部351に表示したものである。図11(a)に示すij軸は、画像データ上の2次元直交座標軸を表すものである。また、図11(b)は横軸に表示部351上での位置iを、縦軸に位置(i,j0)における明度値をプロットしたものである。
【0077】
図11(b)に示すように、撮影対象外領域73は、光を反射する物体が存在しないため、現像液供給領域71と比較して低い明度値となる(i0≦i≦i1、i5≦i≦i6)。
【0078】
現像液供給不良領域74は、前述したように、照明12からの光が感光性膜81bの下にある反射防止膜81cで吸収されるため、現像液供給領域71と比較して低い明度値となる(i2≦i≦i3)。
【0079】
ノズルアーム59および現像液吐出ノズル61は、現像液供給領域71とほぼ同様な反射率となるため、ほぼ同等な明度値となる(i3≦i≦i4)。
【0080】
現像液未吐出領域72は、図12に示すように基板Wは下から、複数の配線層が構築されたシリコン81d、反射防止膜81c、フォトレジスト膜等の感光性膜81bの順に積層されている。そのため、現像液供給不良領域74の場合と同様に、照明12からの光が感光性膜81bの下にある反射防止膜81cで吸収され、現像液供給領域71と比較して低い明度値となる(i4≦i≦i5)。
【0081】
このように、図11(a)に示す現像液供給不良領域を含む画像データは、例えば明度値L=L0を閾値として2値化処理を行うことにより、現像液供給不良領域を含む画像データから、現像液未吐出領域72、現像液供給不良領域74および撮影対象外領域73を抽出することが可能である。
【0082】
図13は、図11(b)に示す画像データを閾値L0により2値化した処理結果画像を表示部351に表示させた例を示す図である。図13に示す斜線部は明度値が閾値L0より大きくなる画素(以下、「白画素」とも呼ぶ)群であり、また、それ以外の画素は明度値が閾値L0以下となる画素(以下「黒画素」とも呼ぶ)群として表示されている。図13に示すように、現像液供給領域71、ノズルアーム59および現像液吐出ノズル61部分の画像データは、閾値L0より大きいため白画素群として、また、現像液供給不良領域74、現像液未吐出領域72および撮影対象外領域73は閾値L0以下となるため黒画素群として表示される。また、図13に示されるように、現像液供給不良領域74は、現像液供給領域71、ノズルアーム59および現像液吐出ノズル61から構成される白画素群に囲まれた黒画素群として存在する。
【0083】
したがって、図13に示される2値画像の白画素群に囲まれた黒画素群を抽出することにより、現像液供給不良領域74を抽出することができる。
【0084】
続いて、現像液供給不良領域74の面積を求める(S104)。ここでいう面積とは、現像液供給不良領域74として検出された領域に含まれる黒画素の総数である。その黒画素の総数(面積)が所定値より大きい場合は、現像液供給不良領域74が発生していると判断し、表1に示す判定結果を処理メモリ21に格納する(S106)。
【0085】
【表1】
【0086】
表1は判定処理部2により「現像不良発生」と判断されたときの判定結果項目を示す表である。現像液供給不良領域74が発生していると判断した場合は、項目「判定」に「NG」を格納する。また、項目「領域重心i座標」および「領域重心j座標」には、図11に示すij座標系における現像液供給不良領域74の重心座標を格納する。また、項目「領域面積」には、現像液供給不良領域74に含まれる画素数を格納する。
【0087】
なお、項目「領域重心i座標」、「領域重心j座標」および「領域面積」は、ij座標系における値をそれぞれ格納しているが、ij座標系からXY座標系に変換するテーブルを予め作成しておき、そのテーブルに基づいて変換されたXY座標から求められた、領域重心座標X、領域重心Y座標、および、領域面積を判定結果として格納しても良い。
【0088】
続いて、このような現像液供給不良領域74の存在を示すNG信号を制御部3へ送信し(S108)、判定処理を終了する。
【0089】
一方、現像液供給不良領域74の面積が所定値以下の場合は、実質的な現像液供給不良領域が発生していないと判断して判定処理を続行する。なお、現像液供給不良領域74の面積の閾値は実験等により予め求めておくものとする。
【0090】
続いて、制御部3から液盛終了信号が送信されているかどうかのチェックを行う(S105)。制御部3から液盛終了信号が送信されていない場合には、ステップS102に戻る。また、制御部3から液盛終了信号が送信されている場合には、現像液を液盛している際に現像液供給不良領域74が発生していなかったと判断し、表2に示す判定結果を処理メモリ21に格納する(S107)。
【0091】
そして、現像液供給不良領域74が発生している場合には、この基板Wについての以後の処理を中止する。そのような基板Wについては、この現像処理ユニットSD1から搬送ロボットTRが取り出し、所定の退避場所に搬送する。この事後処理については、後述する原因による現像不良が発生した場合も同様である。
【0092】
【表2】
【0093】
表2は判定処理部2により「現像不良なし」と判断されたときの判定結果項目を示す表である。項目「判定」に「現像不良なし」を示す「OK」を格納する。また、項目「領域重心i座標」、「領域重心j座標」、および「領域面積」には、ゼロ値を格納する。
【0094】
続いてOK信号を制御部3へ送信し(S109)、判定処理を終了する。
【0095】
b) 現像液吐出ノズル移動時の現像液落下判定シーケンス
一方、現像液の液盛処理終了後、現像液吐出ノズル61を図4に示す位置P3から待機ポット56の位置P0へ移動させる際、現像液吐出ノズル61から基板W上に現像液が落下する場合がある。ここでは、図14に示す処理液ノズル移動時の処理液落下判定処理シーケンスを用いて、判定処理部2において行われる現像液の落下状態を監視するシーケンスについて説明する。
【0096】
まず、判定ユニット2では、制御部3からノズル移動開始信号が送信されるかどうかのチェックを行う(S201)。
【0097】
制御部3からのノズル移動開始信号を受信した場合は、CCDカメラ13aにより撮影された基板W全体の画像データを処理メモリ21に格納する(S202)。
【0098】
図15は、CCDカメラ13aによって動画像として得られて処理メモリ21に格納される画像データのうち、現像液吐出ノズル61から落下した現像液が基板W上に液盛された現像液に落下した瞬間に相当するフレームを表示装置35の表示部351に表示した例を示す図である。ステップS202において、基板W上に現像液落下領域が存在しない場合は、図15(a)に示す画像データが、また、基板W上に現像液落下領域が存在する場合は、図15(b)に示す画像データが処理メモリ21に格納されている。
【0099】
図15に示すように、処理メモリ21に格納されている画像データは、ノズルアーム59と、現像液吐出ノズル61と、現像液吐出ノズル61により現像液が既に液盛されている現像液供給領域71と、現像液が現像液吐出ノズル61から落下した現像液落下領域75と、CCDカメラ13aに装着された図示しないレンズの焦点距離内に照明12から照射された光を反射する物体が存在しない撮影対象外領域73とのそれぞれの画像領域に区分することができる。
【0100】
現像液落下領域75は、現像液吐出ノズル61から落下した現像液が基板W上に液盛された現像液に衝突し、その衝突エネルギーにより衝突部分の現像液が飛び散ることにより、その部分の現像液が一時的に消失し、その後、現像液の流動性によりその衝突部分の現像液量が周辺領域から補充される領域のことで、現像液吐出ノズル61が方向Bに移動しているため、現像液吐出ノズル61の方向Bに対して後ろ側に形成される。したがって、現像液落下領域75は、一時的に現像液供給不良領域74と同様な状態とになる。つまり、現像液吐出ノズル61から落下した現像液が基板W上に液盛された現像液に衝突した直後は、感光性膜81bが表面に現れ、照明12から照射された光は感光性膜81bを透過し、感光性膜81bの下にある反射防止膜81cで吸収される。その結果、現像液落下領域75部分の画像データは現像液層81aと比較して明度値が低くなる(図10(b))。
【0101】
そこで、処理メモリ21に格納した画像データを用いて、現像液落下給領域75の抽出を行う(S203)。
【0102】
図16は、図15(b)に示す画像データを閾値L0により2値化した処理結果画像を表示部351に表示させた例を示す図である。図16の斜線部分は、2値化処理後の白画素群を、また、それ以外の部分は黒画素群を示す。
【0103】
続いて、現像液供給不良領域74の場合と同様のアルゴリズムを用いて現像液落下給領域75の面積を求め(S204)、その面積が所定値より大きい場合は、現像液落下領域75が発生していると判断し、表1に示す判定結果を処理メモリ21に格納し(S206)、続いてNG信号を制御部3へ送信し(S208)、判定処理を終了する。
【0104】
一方、黒画素領域の面積が所定値以下の場合は、現像液落下領域75が発生していないと判断して判定処理を続行する。なお、この閾値は実験等により予め求めておくものとする。
【0105】
続いて、制御部3からノズル移動終了信号が送信されているかどうかのチェックを行う(S205)。制御部3からノズル移動終了信号が送信されていない場合には、ステップS202に戻る。また、制御部3からノズル移動終了信号が送信されている場合には、現像液を液盛している際に現像液落下領域75が発生していなかったと判断し、表2に示す判定結果を処理メモリ21に格納し(S207)、続いてOK信号を制御部3へ送信し(S209)、判定処理を終了する。
【0106】
c) 純水吐出ノズル移動時の純水落下判定処理シーケンス
さらに、現像液吐出ノズル61を図4に示す位置P3から待機ポット56の位置P0へ移動させた後、純水吐出ノズル62を基板W上へ移動させる際、純水が基板W上へ落下する場合がある。ここでも、図14に示す処理液ノズル移動時の処理液落下判定処理シーケンスを用いて、判定処理部2において行われる純水の落下状態を監視する。なお、本判定処理シーケンスはは、b)現像液吐出ノズル移動時の現像液落下判定処理シーケンスと処理メモリ21に格納される画像データ以外は同様の処理となるため、ここでは、この本処理シーケンスで使用する画像データと、画像データを使用して後述する純水落下領域76を抽出する処理について説明する。
【0107】
図17は、CCDカメラ13aによって動画像として得られて処理メモリ21に格納される画像データのうち純水吐出ノズル62から落下した純水が基板W上に液盛された現像液に落下した瞬間に相当するフレームを表示装置35の表示部351に表示した例を示す図である。
【0108】
図17に示すように、処理メモリ21に格納されている画像データは、純水吐出ノズル62と、現像液吐出ノズル61により現像液が既に液盛されている現像液供給領域71と、純水が純水吐出ノズル62から落下した純水落下領域76と、CCDカメラ13aに装着された図示しないレンズの焦点距離内に照明12から照射された光を反射する物体が存在しない撮影対象外領域73とのそれぞれの画像領域に区分することができる。
【0109】
純水落下領域76は、純水吐出ノズル62から落下した純水が基板W上に液盛された現像液に衝突し、その衝突エネルギーにより衝突部分の現像液が飛び散ることにより、その部分の現像液が一時的に消失し、その後、現像液の流動性によりその衝突部分の現像液量が周辺領域から補充される領域のことである。したがって、純水落下領域76は、一時的に現像液供給不良領域74と同様な状態とになる。つまり、純水吐出ノズル62から落下した純水が基板W上に液盛された現像液に衝突した直後は、感光性膜81bが表面に現れ、照明12から照射された光は感光性膜81bを透過し、感光性膜81bの下にある反射防止膜81cで吸収される。その結果、純水落下領域76部分の画像データは現像液層81aと比較して明度値が低くなる(図10(b))。
【0110】
また、純水吐出ノズル62は、現像液吐出ノズル61とほぼ同様な反射率をもつ材料により構成されているため、CCDカメラ13aにより撮影された純水吐出ノズル62部分の明度値は、現像液吐出ノズル61とほぼ同様な明度値となる。
【0111】
図18は、図17(b)に示す画像データを閾値L0により2値化した処理結果画像を表示部351に表示させた例を示す図である。図18中の斜線部分は、2値化処理後の白画素群を、また、それ以外の部分は黒画素群を示す。
【0112】
純水落下領域76は、一時的に現像液供給不良領域74と同様な明度値を持つため、ステップS103で使用した閾値L0により2値化処理を行うと、純水落下領域76および撮影対象外領域73を黒画素群として、また、現像液吐出ノズル61と純水吐出ノズル62とはほぼ同様な明度値を持つためを白画素群として識別される。
【0113】
また、図18に示されるように、純水落下給領域76は、現像液供給領域71、純水吐出ノズル61から構成される白画素群に囲まれた黒画素群として存在する。そのため、白画素群に囲まれた黒画素群(黒画素が連続する範囲)を抽出して、その画素数(面積)を所定の閾値と比較することにより、実質的な純水落下領域76を抽出することができる。
【0114】
(6) 警報処理
基板処理装置1は、警報装置37を備えており、判定処理部2から制御部3に送信されるNG信号に基づいて、所定の音や光等を発することにより、オペレータに対して現像不良を生じさせる異常状態となったことを知らせることができる。ここでは、図19を用いて制御部3で行われる警報処理シーケンスについて説明する。
【0115】
まず、判定ユニット2から制御部3に、判定処理がNGとなったときに送信されるNG信号が送信されるかどうかのチェックを行う(S301)。NG信号を受信した場合は、基板処理を中止し(S302)、警報装置37から警報音や光(例えば、「現像不良発生」の旨の文字の点滅表示)を発して、オペレータに対して基板処理装置1で異常が発生したことを知らせる。
【0116】
オペレータはこの警報が出ることにより、その基板が現像不良基板として以後の処理プロセスから除外されることを知得し、それに対して必要な対策をとることができる。
【0117】
(7) 処理液状態のデータ化
基板処理装置1は、外部記憶装置36を備えており、上記のような各種の現像不良発生領域74〜76に関して判定処理部2の処理メモリ21に格納されている判定結果を外部記憶装置36に保存することが可能である。ここでは、図20を用いて、制御部3で行われる処理液状態のデータ化シーケンスについて説明する。
【0118】
まず、判定ユニット2から制御部3に、判定処理がNGとなったときに送信されるNG信号が送信されたかどうかのチェックを行う(S401)。NG信号を受信した場合は、その基板Wについての以後の基板処理を中止する(S402)。
【0119】
次に、制御部3から判定処理部2に対して、判定結果要求信号を送信する。判定結果要求信号を受信した判定処理部2は、処理メモリ21に格納されている表1に示す判定結果を制御部3に対して送信する。
【0120】
続いて、判定処理部2からの判定結果を受信した制御部3は、その判定結果を外部記憶装置36に格納する。オペレータまたはこの基板処理装置のメーカでは、このデータを参照あるいは解析することにより、現像不良となるような上記の各現象が生じた原因を特定し、装置の改善に利用可能である。
【0121】
(8) 実施形態の基板処理装置の利点
以上の実施形態において、基板処理装置1は、基板保持部4に静止状態で保持された基板Wに対して、現像液吐出ノズル61を用いて現像液を液盛している間、液盛状態をCCDカメラ13aを用いて監視を行うことにより、処理不良の原因となる現像液供給不良領域の発生を検出することができるため、処理不良となる基板が後工程に流出することを防止することができる。
【0122】
また、CCDカメラ13aを用いて監視を行うことにより、現像液吐出ノズル61を待機ポット56に移動させる場合、および、純水吐出ノズル62を基板W上の所定の位置へ移動させる場合において、現像液吐出ノズル61および純水吐出ノズル62から、基板W上の液盛された現像液に処理液が落下した現像液落下領域75および純水落下領域76の発生を検出することができるため、同様に、処理不良となる基板が後工程に流出することを防ぐことができる。
【0123】
さらに、判定処理部2において、CCDカメラ13aにより撮影された画像データを使用して、現像液供給不良領域74、現像液落下領域75、および純水落下領域76のような、処理不良の原因となる現象が基板W上に液盛された現像液上で発生しているか否かの判定を自動的に行うことができるため、処理不良の原因となる現象が発生した場合に、警報装置37によりオペレータに対して異常状態が発生したこと知らせたり、表1に示す判定結果を外部記憶装置36に格納する等の処理をオペレータを介さずに自動的に行うことができる。
【0124】
また、判定処理部2では、CCDカメラ13aにより撮影され、処理メモリ21に格納されたた画像データを所定の閾値により2値化処理し、現像不良発生領域74〜76を抽出し、その領域の面積に基づいて現像不良発生領域74〜76が処理不良に影響を及ぼすか否かの判定をすることにより、計算コストの少ない比較演算および加算演算のみにより処理液層の状態判定をすることができるため、高速に処理液層の判定処理を実行することができる。
【0125】
また、警報装置37を用いて、現像処理中に処理不良の原因となる現象が発生していることを基板処理装置1のオペレータに対して報知することにより、処理不良の原因を特定することが容易となる、原因追及のための時間を短縮することができる。
【0126】
また、現像液供給不良領域74、現像液落下領域75、純水落下領域76が発生した際の、判定ユニット2による判定結果を外部記憶装置36に格納することができるため、処理液のような流動性を有する液体のように時間経過とともに形状が変化するものであっても、保存された原因発生時のデータにより要因解析することが容易になる。
【0127】
また、CCDカメラ13aおよび照明12は、基板Wの上方であって、現像液吐出ノズル61や純水吐出ノズル62のような移動部と干渉しない位置に配置することができるため、既存の基板処理装置に対して容易に現像不良発生領域74〜76の判定処理を行うのに必要となるCCDカメラ13aおよび照明12を追加することができる。
【0128】
<2.第2実施形態>
次に、第2実施形態について説明する。この第2実施形態に係る基板処理装置は、第1実施形態と比較して、後述するように光検出部13が相違すること、判定処理部2による判定処理シーケンスが異なること、および、現像液供給不良領域74についての判定処理のみを行うことを除いては、第1実施形態と同じである。そこで、以下ではこの相違点を中心に説明する。
【0129】
(1) 細部構成
図21は、第2実施形態に係る現像処理ユニットSD1の主要部の正面図を、また図22は第2実施形態に係る現像処理ユニットSD1の主要部の上面図を示したものである。本実施形態では、図21および図22に示す現像処理ユニットにより、現像処理の際に基板上に付与される現像液の液盛状態を監視する。
【0130】
ラインセンサ13bは、走査方向Aと略垂直に略水平方向に1次元に配列されたCCDセル91群(図23)であり、図4に示す光検知部13に該当する。ラインセンサ13bは、支持部67bを介してノズルアーム59に連結されて固定されており、現像液吐出ノズル61とともに、アーム駆動部60によりガイドレール58に沿って走査方向Aおよびその逆方向に移動可能に設けられている。
【0131】
また、ラインセンサ13bは、現像液吐出ノズル61のスリット状吐出口65付近に設置されており、スリット状吐出口65吐出されたアルカリ性溶液である現像液が基板W上で跳ね上がり、ラインセンサ13bの受光部に飛び散ることも考えられるため、耐アルカリ性を有する材料(例えば、透明樹脂)により密閉されている。
【0132】
図24は、ラインセンサ13bにより検知される基板W状のセンサ検知範囲68bを示したものである。前述したように現像液供給不良領域74は、現像液吐出ノズル61の走査方向Aに対して後ろ側に形成される。このため、ラインセンサ検知範囲68bは、図24に示すように、基板W上において、現像液吐出ノズル61から吐出された現像液が基板W上に到達する線状領域69を挟んで走査方向Aと逆側に帯状に設定され、この範囲68bが視野に合致するように支持部67bへのラインセンサ13bの取り付け角度が調整されて斜め方向に傾いている。
【0133】
(2) 液盛時の現像液状態判定シーケンス
ここでは、図25および図26を用いて、第2実施形態における判定処理部2による、現像液吐出ノズル61から基板W上へ供給される現像液の液盛状態を監視するシーケンスについて説明する。
【0134】
まず、判定処理部2では、制御部3から液盛開始信号が送信されるかどうかのチェックを行う(S501)。
【0135】
制御部3からの液盛開始信号を受信した場合は、ラインセンサ13bにより検知された基板Wのラインデータ(1画素幅でかつ基板Wの直径以上の長さを持つ1次元的な画素配列データ)を処理メモリ21に上書格納する(S502)。上書格納とは、それまでにラインデータが処理メモリ21に格納されている場合には、その内容を消去した後、新たなラインデータを処理メモリ21に格納することをいう。
【0136】
処理メモリ21に格納されるラインデータは、ラインセンサ13bまたは処理プロセッサ22により標本化および量子化されたデジタルデータである。
【0137】
次に、処理メモリ21に格納されたラインデータから現像液供給不良領域74を抽出する(S503)。
【0138】
図27(a)は現像液吐出ノズル61を走査方向Aに移動させながら現像液を吐出する際に、現像液供給不良領域74が発生した場合の基板W上の液盛状態を模式的に示した図である。図27(a)に示すように、ラインセンサ検知範囲68bには、現像液供給領域71および現像液供給不良領域74が含まれた状態になっている。これらの光反射特性は第1実施形態において説明した通りである。
【0139】
図27(b)は、図27(a)に示す検知範囲68bのラインデータであって、ステップ502において処理メモリ21に格納したものを模式的に示したものである。
【0140】
記憶領域92(92a、92b)は、処理メモリ21上に確保された領域で、CCDセル91に蓄えられた電荷を量子化したときのビット数に応じた記憶容量を持ち、各CCDセル91に入射した光に応じた明度値が格納されている。
【0141】
図27(b)に示すように、記憶領域92aには、現像液供給領域71で反射した光81に応じた明度値が、また記憶領域92bには、現像液供給領域71と比較して反射率の低い現像液供給不良領域74で反射した光84に応じた明度値が格納されている。したがって、所定の明度値を閾値として2値化処理を行うことにより、ラインデータから現像液供給不良領域74を抽出することが可能となる。
【0142】
図28は、処理メモリ21に格納されたラインデータを所定の閾値L0により2値化したものを模式的に示したものである。図28の斜線部は、明度値が閾値L0より大きくなる白画素群を、またそれ以外の部分は明度値が閾値以下となる黒画素群を示すものである。図28に示すように、現像液供給不良領域74は黒画素群として抽出することができる。
【0143】
続いて、現像液供給不良領域74の幅値Dをチェックする(S504)。ここでいう現像液供給不良領域74の幅値Dとは、1ラインデータから抽出した現像液供給不良領域74に含まれる黒画素群の総数である(図28)。幅値Dが所定値より小さい場合は、量子化時のノイズ等の影響により、本来現像液供給不良領域74でない領域が現像液供給不良領域74と誤認識された、つまり、現像液供給不良領域74は発生していないと判断してステップS502に戻る。この幅値Dの閾値は実験等により予め求められたものを使用するものとする。
【0144】
一方、幅値Dが所定値より大きく現像液供給不良領域が発生していると判断した場合は、処理メモリ21にラインセンサ13bからのラインデータを追加格納し(S505)、新たに格納されたラインデータから現像液供給不良領域74の抽出を行う(S506)。ここでいう追加格納とは、処理メモリ21に格納されているラインデータを保持したまま、新たなラインデータを処理メモリ21に追加して格納することをいう。図29は、追加格納されたラインデータ群を模式的に示したものである。図29に示すように、追加格納されたラインデータ群は、処理メモリ21上では2次元構造を持つ画像データと同様に扱うことができる。
【0145】
次に、新たに格納された現像液供給不良領域74の幅値Dのチェックを行う(S507)。
【0146】
ステップS507において現像液供給不良領域74の幅値Dが所定値以下となるのは、現像液吐出ノズル61で発生していた吐出不良等の原因が現像液吐出中に解消した場合が考えられる。この場合、現像液供給不良領域74の面積値Sのチェックを行う(S514)。ここでいう現像液供給不良領域74の面積値Sとは、処理メモリ21に格納されている2次元構造を持つラインデータ群に含まれる現像液供給不良領域74に含まれる黒画素の総数である(図29)。ステップS514で現像液供給不良領域74の面積値Sが所定程度以下となると判断した場合には、現像液供給不良領域74は発生しているが基板処理に影響を及ぼさない程度であると判断する。そして、制御部3からの液盛終了信号を受信していない場合にはステップS502に戻る(S515)。面積値Sの閾値も幅値Dの場合と同様に実験等により予め求められたものを使用する。
【0147】
また、ステップS514で現像液供給不良領域74の面積値Sが所定程度より大きいと判断された場合は、現像液供給不良領域74が基板処理に影響をおよぼすものと判断し、表1に示す判定結果を処理メモリ21に格納し(S510)、制御部3に対してNG信号を送信して(S511)、判定処理を終了する。
【0148】
一方、ステップS507における現像液供給不良領域74の幅値Dが所定値より大きくなる場合は、さらに現像液供給不良領域74の面積値Sのチェックを行う(S508)。ステップS508において面積値Sが所定程度以下と判断された場合で、かつ、制御部3から液盛終了信号を受信していない場合にはステップS505に戻る(S509)。
【0149】
また、ステップS508において面積値Sが所定程度より大きいと判断した場合には、現像液供給不良領域74が基板処理に影響をおよぼすものと判断し、表1に示す判定結果を処理メモリ21に格納し(S510)、制御部3に対してNG信号を送信して(S511)、判定処理を終了する。
【0150】
なお、ステップS509、S515において、制御部3から液盛終了信号を受信した場合には、表2に示す判定結果を処理メモリ21に格納し(S512)、制御部3にOK信号を送信し(S513)、判定処理を終了する。
【0151】
(3) 第2実施形態の基板処理置の利点
以上のように第2実施形態の基板処理装置1は、基板保持部4に静止状態で保持された基板Wに対して、現像液吐出ノズル61を用いて現像液を液盛している間においても、ラインセンサ13bがノズルアーム59に支持部67bを介して固定された状態で、現像液吐出ノズル61とともに移動できる。このため、処理不良の原因となる現象が発生するセンサ検知範囲68bのみについて撮像と画像処理とを行っていることとなり、監視処理のリアルタイム性が高まる。
【0152】
また、ラインセンサ13bは耐アルカリ性を有する材料(例えば、透明樹脂)により密閉されていることにより、アルカリ性を有する現像液からの腐食を防止することができるため、ラインセンサ13bの検知機能が現像液の腐食により劣化することを防止することができる。
【0153】
<3.第3実施形態>
次に、第3実施形態について説明する。この第3実施形態に係る基板処理装置は、第2実施形態と比較して、後述するように光検出部13が相違すること、および、現像液供給不良領域74に加えて現像液落下領域75の判定処理を行うことを除いては、第2実施形態と同じである。そこで、以下ではこの相違点を中心に説明する。
【0154】
(1) 細部構成
図30は、第3実施形態に係る現像処理ユニットSD1の主要部の正面図を示す図である。図30に示すように、ラインセンサ13cはラインセンサ13bと同様に走査方向Aと略垂直に略水平方向に1次元に配列されたCCDセル91群(図23)から構成されており、耐アルカリ性を有する材料(例えば、透明樹脂)により密閉されている。
【0155】
ラインセンサ13bおよびラインセンサ13cは、支持部67bを介してノズルアーム59に連結されて固定されており、現像液吐出ノズル61とともに、アーム駆動部60によりガイドレール58に沿って走査方向Aおよびその逆方向に移動可能に設けられている。
【0156】
本実施形態では、ラインセンサ13bおよびラインセンサ13cが、図3に示す光検知部13に該当する。
【0157】
図31は、ラインセンサ13bにより検知されるセンサ検知範囲68bと、ラインセンサ13cにより検知されるセンサ検知範囲68cとを示したものである。
【0158】
ラインセンサ13bは、第2実施形態で説明したように現像液液盛時の現像液供給不良領域74を監視するのに使用され、センサ検知範囲68bからの光を検知できるように、支持部67bへの取り付け角度が調整されて斜め方向に傾いている。
【0159】
一方、ラインセンサ13cは、現像液落下領域75を監視するのに使用される。現像液落下領域75は、現像液吐出ノズル61の方向Bに対して後ろ側に形成されるため、線状領域69を挟んで方向Bと逆側のセンサ検知範囲68cからの光を検知するよう、支持部67bへのラインセンサ13cの取り付け角度を調整されて斜め方向に傾いている。
【0160】
本実施形態において、ラインセンサ13bとラインセンサ13cとは隣接して支持部67bに配設されているが、このような態様に限定されるものではなく、両ラインセンサとも支持部67bに配設されており、所定の範囲(センサ検知範囲68bおよび68c)からの光を検知することができれば、両ラインセンサの位置関係は問題とされない。
【0161】
なお、本実施形態における現像液供給不良領域74の判定処理は、第2実施形態の処理と同様であるため、以下では、現像液落下領域75の判定処理についてのみ説明する。
【0162】
(2) 現像液吐出ノズル退避時の現像液状態判定シーケンス
ここでは、図32および図33に示す第3実施形態に係る現像液吐出ノズル退避時の現像液状態判定シーケンスについて説明する。なお、本判定シーケンスは、第2実施形態の液盛時の現像液状態判定シーケンスと比較して、一部の制御信号と、処理メモリ21に格納するラインデータ群とが異なる以外は同様の処理となるため、ここでは相違部分を中心に説明する。
【0163】
まず、判定処理部2では、制御部3からノズル移動開始信号が送信されるかどうかのチェックを行う(S601)。
【0164】
制御部3からのノズル移動開始信号を受信した場合は、ラインセンサ13cにより検知された基板Wのラインデータ(1画素幅でかつ基板Wの直径以上の長さを持つ1次元的な画素配列データ)を処理メモリ21に上書格納する(S602)。
【0165】
図34(a)は現像液吐出ノズル61を方向Bに移動させる際に、現像液落下領域75が発生した場合の基板W上の現像液の液盛状態を模式的に示した図である。図34(a)に示すように、ラインセンサ検知範囲68cは、現像液供給領域71および現像液落下領域75とに区分することができる。これらの光反射特性は第1実施形態において説明した通りである。
【0166】
図34(b)は、図34(a)に示す検知範囲68cのラインデータであって、ステップ602において処理メモリ21に格納したものを模式的に示したものである。記憶領域93(93a、93b)は、処理メモリ21上に確保された領域で、各CCDセル91に入射した光に応じた明度値が格納されている。
【0167】
図34(b)に示すように、記憶領域93aには、現像液供給領域71で反射した光81に応じた明度値が、また記憶領域93bには、現像液供給領域71と比較して反射率の低い現像液落下領域75で反射した光85に応じた明度値が格納されている。したがって、所定の明度値を閾値として2値化処理を行うことにより、ラインデータから現像液落下領域75を抽出することが可能となる。
【0168】
そして、図34(b)に示すラインデータを使用して、ステップS605からS615による現像液落下領域75の判定処理を実行する。
【0169】
なお、制御部3からノズル移動終了信号を受信した場合は、処理メモリ21に対して表2に示す判定結果を格納し(S612)、制御部3にOK信号を送信して(S613)、判定処理を終了する。
【0170】
また、ステップ608またはステップS614において、現像液落下領域75の面積値が所定以上となった場合は、処理メモリ21に対して表1に示す判定結果を格納し(S610)、制御部3にNG信号を送信して(S611)、判定処理を終了する。
【0171】
(3) 第3実施形態の基板処理置の利点
以上のように第3実施形態の基板処理装置1は、光検知部13としてラインセンサ13bに加えてラインセンサ13cを支持部67bに固定することにより、第2実施形態で説明した現像液供給不良領域74の判定処理に加えて現像液落下領域75の判定処理が可能となる。
【0172】
また、光センサ13cは、現像液吐出ノズル61とともに移動できるため、処理不良の原因となる現象の発生するセンサ検知範囲68cのみについて撮像と画像処理とを行っていることとなり、監視処理のリアルタイム性が高まる。
【0173】
【発明の効果】
請求項1から請求項14に記載の発明によれば、基板保持手段により静止状態で保持された基板上に付与された処理液層を光学的に検知し、処理液の付与状況を監視することにより、処理不良の原因となる状況を検出することができるため、処理不良となる基板が後工程へ流出することを未然に防止することができる。
【0174】
特に、請求項2の発明によれば、走査移動の影響を受けない静止した位置に画像検知手段を設置することにより、処理液付与手段と画像検知手段との移動による干渉を考慮する必要がない。このため、既存の基板処理装置へ画像検知手段を搭載することも容易となる。
【0175】
また、請求項3および請求項4に記載の発明によれば、吐出手段により吐出された処理液が基板上に到達する領域近傍からの光を検知することができるため、監視を効率的に行ってリアルタイム性を高めることが可能となる。
【0176】
特に、請求項4に記載の発明によれば、吐出手段により吐出された処理液により光検知手段が腐食されることを防ぐことができるため、光検知性能の劣化を防止することができる。
【0177】
さらに、請求項5から請求項14に記載の発明によれば、光検知手段によって得られた検知データから、処理液層において処理不良の原因となる状況が発生しているか否かを自動的に判定することができるため、処理不良の原因となる現象が発生した後に所定の処理を実行することができる。
【0178】
特に、請求項8および請求項12に記載の発明によれば、処理液不良の原因となる状況が発生した際の処理液の検知データおよびその判定結果をデータ化して保存することができるため、処理液のような流動性を有する液体のように時間経過とともに形状が変化するものであっても、保存された原因発生時のデータにより要因解析することが容易になる。
【0179】
特に、請求項9および請求項13に記載の発明によれば、従来のように所定の基板処理後に行われる基板検査を待たずに、特定の基板処理において処理不良の原因となる状況が発生したことを知ることができるため、処理不良の原因を特定することが容易となり、原因追及のための時間を短縮することができる。
【0180】
特に、請求項10および請求項14に記載の発明によれば、基板上に液盛中の処理液層の状況を第3の光学像により検出することができるため、第3光学像に基づいて処理不良の原因となる状況が発生しているか否かの判定をすることが可能となる。
【0181】
また、請求項5ないし請求項10に記載の発明によれば、処理液を液盛した後、処理液吐出部を所定位置に戻すため移動している際に、処理液吐出部から基板上に液盛された処理液層に対して滴下する処理液の状況を第1の光学像により検出することができるため、第1の光学像に基づいて処理不良の原因となる状況が発生しているか否かの判定をすることが可能となる。
【0182】
特に、請求項6に記載の発明によれば、洗浄液吐出部を基板上に移動する際に、洗浄液吐出部から基板上に液盛された処理液層に対して滴下する洗浄液の状況を第2の光学像により検出することができるため、第2の光学像に基づいて処理不良の原因となる状況が発生しているか否かの判定をすることが可能となる。
【0183】
特に、請求項7記載の発明によれば、処理液層の光学像を所定の閾値を用いて2値化処理し、光学像から処理不良の原因となる連続する範囲を抽出し、その範囲の面積に基づいて処理不良に影響を及ぼすか否かの判定をすることにより、高速に処理液層の判定処理を実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係る基板処理装置の全体構成を示す平面配置図である。
【図2】図1の基板処理装置の第1処理部および第2処理部の構成を示すための図である。
【図3】図2の基板処理装置における現像処理を構成するユニット群の概念的な要部正面図である。
【図4】図3の現像処理ユニットの詳細平面図である。
【図5】図4の現像処理ユニットの主要部のV−V線断面図である。
【図6】図4の現像処理ユニットの主要部のVI−VI線断面図である。
【図7】表示装置に表示された検知データを説明するための図である。
【図8】液盛時の現像液状態判定処理シーケンスを示すフロチャートである。
【図9】基板上に液盛された現像液をCCDカメラにより撮影した撮影画像を示す図である。
【図10】現像液が液盛された基板の断面図である。
【図11】基板上に液盛された現像液をCCDカメラにより撮影した撮影画像中の所定部分の濃度分布を示す図である。
【図12】現像液が液盛されていない基板の断面図である。
【図13】基板上に液盛された現像液をCCDカメラにより撮影した撮影画像の2値化画像を示す図である。
【図14】処理液吐出ノズル移動時の処理液落下判定処理シーケンスを示すフロチャートである。
【図15】基板上に液盛された現像液に落下した現像液の落下領域をCCDカメラにより撮影した撮影画像を示す図である。
【図16】基板上に液盛された現像液に落下した現像液の落下領域をCCDカメラにより撮影した撮影画像の2値化画像を示す図である。
【図17】基板上に液盛された現像液に落下した純水の落下領域をCCDカメラにより撮影した撮影画像を示す図である。
【図18】基板上に液盛された現像液に落下した純水の落下領域をCCDカメラにより撮影した撮影画像の2値化画像を示す図である。
【図19】警報処理シーケンスを示すフロチャートである。
【図20】処理液状態のデータ化シーケンスを示すフロチャートである。
【図21】第2実施形態の現像処理ユニットの主要部の正面図である。
【図22】第2実施形態の現像処理ユニットの主要部の上面図である。
【図23】第2実施形態のラインセンサを示す図である。
【図24】第2実施形態のラインセンサにより検知される範囲を説明するための図である。
【図25】第2実施形態における液盛時の現像液状態判定シーケンスを示すフロチャートである。
【図26】第2実施形態における液盛時の現像液状態判定シーケンスを示すフロチャートである。
【図27】第2実施形態における液盛時のラインセンサにより検知されるラインデータを模式的に示した図である。
【図28】第2実施形態における液盛時のラインセンサにより検知されるラインデータを2値化したものを模式的に示した図である。
【図29】第2実施形態における液盛時のラインセンサにより検知されるラインデータ群を2値化したものを模式的に示した図である。
【図30】第3実施形態の現像処理ユニットの主要部の正面図である。
【図31】第3実施形態のラインセンサにより検知される範囲を説明するための図である。
【図32】第3実施形態における現像液吐出ノズル退避時の現像液状態判定シーケンスを示すフロチャートである。
【図33】第3実施形態における現像液吐出ノズル退避時の現像液状態判定シーケンスを示すフロチャートである。
【図34】第3実施形態における現像液吐出ノズル退避時のラインセンサにより検知されるラインデータを模式的に示した図である。
【図35】従来の現像装置の要部平面図である。
【図36】従来の現像装置における現像液の液盛の一例を説明する図である。
【符号の説明】
1 基板処理装置
2 判定処理部
3 制御部
12 照明
13 光検出部
81a 処理液層
W 基板
SD1 現像処理ユニット
Claims (14)
- 基板上に付与された現像液の状況を監視する基板処理装置であって、
(a) 前記基板を略水平姿勢にて保持する基板保持手段と、
(b) 前記基板の表面を走査しつつ前記基板上へ現像液を吐出して前記基板の表面の略全体を現像液層で覆う現像液付与手段と、
(c) 前記基板上の前記現像液層を光学的に検知することにより、基板上における現像液供給不良領域の発生を監視する光検知手段と、
を備えることを特徴とする基板処理装置。 - 請求項1に記載の基板処理装置であって、
前記光検知手段は、
(c-1) 前記現像液付与手段による走査移動の影響を受けない静止位置に設置されて、前記現像液層の状態を2次元画像として検出する画像検知手段、
を備え、
前記検知データとして前記2次元画像が得られることを特徴とする基板処理装置。 - 基板上に付与された処理液の状況を監視する基板処理装置であって、
(a) 前記基板を略水平姿勢にて保持する基板保持手段と、
(b) 前記基板の表面を走査しつつ前記基板上へ処理液を吐出して前記基板の表面の略全体を処理液層で覆う処理液付与手段と、
(c) 前記基板上の前記処理液層を光学的に検知する光検知手段と、
を備え、
前記光検知手段は、前記処理液付与手段の処理液吐出口付近に設置され、前記処理液吐出口とともに移動しつつ、吐出された前記処理液が前記基板に到達する領域近傍からの光を検知することを特徴とする基板処理装置。 - 請求項3に記載の基板処理装置であって、
前記光検知手段は、前記処理液に対して耐腐食性を有する材料により密閉されていることを特徴とする基板処理装置。 - 基板上に付与された処理液の状況を監視する基板処理装置であって、
(a) 前記基板を略水平姿勢にて保持する基板保持手段と、
(b) 前記基板の表面を走査しつつ前記基板上へ処理液を吐出して前記基板の表面の略全体を処理液層で覆う処理液付与手段と、
(c) 前記基板上の前記処理液層を光学的に検知する光検知手段と、
(d) 前記光検知手段で得られた検知データに基づいて前記処理液層の状態の良否を所定の判定条件に基づいて判定する判定手段、
を備え、
前記光検知手段は、前記基板上に前記処理液を液盛後、前記処理液付与手段における処理液吐出部が前記走査と逆方向に戻る期間において前記基板の第1光学像を検出可能であり、
前記判定手段は、前記第1光学像に基づいて、前記処理液層中への、前記処理液吐出部からの前記処理液の滴下を判定することを特徴とする基板処理装置。 - 請求項5に記載の基板処理装置であって、
前記光検知手段は、前記基板上に前記処理液を液盛後、洗浄液によって前記処理液を洗い流すための洗浄液を吐出可能な洗浄液吐出部が前記基板上に移動する期間において前記基板の第2光学像を検出可能であり、
前記判定手段は、前記第2光学像に基づいて、前記処理液層への、前記洗浄液吐出部からの前記洗浄液の滴下を判定することを特徴とする基板処理装置。 - 請求項5または請求項6に記載の基板処理装置であって、
前記判定手段は、前記光検知手段によって得られた光学像を構成する各画素の画素データを所定の閾値と比較して2値化し、当該2値化によって同一の値とされた画素が連続する範囲の面積に基づいて、前記処理液層の状態判定を行うことを特徴とする基板処理装置。 - 請求項5ないし請求項7のいずれかに記載の基板処理装置であって、
(e) 前記検知データを前記判定手段による判定結果と対応させて格納するデータ格納手段、
をさらに備えることを特徴とする基板処理装置。 - 請求項5ないし請求項8のいずれかに記載の基板処理装置であって、
(f) 前記判定手段での判定結果に基づいて警報を発する警報手段、
をさらに備えることを特徴とする基板処理装置。 - 請求項5ないし請求項9のいずれかに記載の基板処理装置であって、
前記光検知手段は、前記基板上に前記処理液を液盛中の前記処理液層の第3光学像を検出可能であり、
前記判定手段は、前記第3光学像に基づいて、前記処理液層の形成過程における液盛不良を判定することを特徴とする基板処理装置。 - 請求項1または請求項2に記載の基板処理装置であって、
(d) 前記光検知手段で得られた検知データに基づいて前記現像液層の状態の良否を所定の判定条件に基づいて判定する判定手段、
をさらに備えることを特徴とする基板処理装置。 - 請求項11に記載の基板処理装置であって、
(e) 前記検知データを前記判定手段による判定結果と対応させて格納するデータ格納手段、
をさらに備えることを特徴とする基板処理装置。 - 請求項11または請求項12に記載の基板処理装置であって、
(f) 前記判定手段での判定結果に基づいて警報を発する警報手段、
をさらに備えることを特徴とする基板処理装置。 - 請求項11ないし請求項13のいずれかに記載の基板処理装置であって、
前記光検知手段は、前記基板上に前記現像液を液盛中の前記現像液層の第4光学像を検出可能であり、
前記判定手段は、前記第4光学像に基づいて、前記現像液層の形成過程における前記現像液供給不良領域の発生の有無を判定することを特徴とする基板処理装置。
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