JP2024016558A - Substrate drying device, substrate processing device, and substrate drying method - Google Patents

Substrate drying device, substrate processing device, and substrate drying method Download PDF

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淳 松下
Atsushi Matsushita
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Abstract

To provide a substrate drying device, a substrate processing device, and a substrate drying method that can reduce occurrence of pattern blockage on the entire surface layer of a substrate.SOLUTION: A drying device (substrate drying device) 300 includes a drying chamber 31 into which a substrate W having a liquid film of a processing liquid formed on a processing target surface thereof is conveyed, a support portion 34 for supporting the substrate W conveyed into the drying chamber 31, a flash lamp 321 that is provided in the drying chamber 31 and heats the surface layer of the processing target surface of the substrate W to a temperature equal to or higher than a temperature at which a gas layer is generated due to the Leidenfrost phenomenon in the entire area between the liquid film and the surface layer, a temperature maintenance unit (halogen lamp 322) that maintains the temperature of the surface layer by heating so as to maintain the gas layer by the heating of the flash lamp 321, and a drive mechanism 35 for rotating the substrate W together with the support portion 34 so that the liquid film having the gas layer generated between the liquid film and the surface layer is discharged by centrifugal force caused by the rotation of the substrate W.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、基板乾燥装置、基板処理装置及び基板乾燥方法に関する。 The present invention relates to a substrate drying apparatus, a substrate processing apparatus, and a substrate drying method.

半導体や液晶パネルなどを製造する製造工程では、ウェーハや液晶基板などの基板の被処理面に処理液を供給して被処理面を処理し、処理後、被処理面を洗浄、乾燥させる基板処理装置が用いられる。この基板処理装置の乾燥工程においては、被処理面の表層に形成されたパターン同士の間隔や構造、処理液の表面張力などに起因して、例えばメモリセルやゲート周りなどの微細な凹凸のパターンが倒壊して閉塞することがある。この傾向は、近年の半導体の高集積化や高容量化に伴う微細化に伴って高くなる。 In the manufacturing process of manufacturing semiconductors, liquid crystal panels, etc., substrate processing involves supplying a processing liquid to the surface to be processed of a substrate such as a wafer or liquid crystal substrate, processing the surface to be processed, and cleaning and drying the surface after processing. A device is used. In the drying process of this substrate processing equipment, fine uneven patterns such as those around memory cells and gates may be formed due to the spacing and structure of the patterns formed on the surface layer of the processing surface, the surface tension of the processing liquid, etc. may collapse and become blocked. This tendency has become more pronounced as semiconductors have become increasingly finer in recent years due to higher integration and higher capacity.

パターン倒壊を抑制するためには、表面張力が超純水よりも小さいIPA(2-プロパノール:イソプロピルアルコール)を用いる基板乾燥方法が提案されている。この基板乾燥方法は、基板表面上のDIW(超純水)をIPAとDIWとの混合液に置換し、基板乾燥を行うものである。しかしながら、半導体の微細化は益々進んでおり、IPAのように揮発性が高い有機溶媒を使用する乾燥を行った場合でも、ウェーハのパターンは液体の表面張力などにより倒れることがある。 In order to suppress pattern collapse, a substrate drying method using IPA (2-propanol: isopropyl alcohol), which has a lower surface tension than ultrapure water, has been proposed. In this substrate drying method, DIW (ultra pure water) on the surface of the substrate is replaced with a mixed solution of IPA and DIW, and the substrate is dried. However, semiconductors are becoming increasingly finer, and even when drying is performed using a highly volatile organic solvent such as IPA, the wafer pattern may collapse due to the surface tension of the liquid.

例えば、液体が乾燥していく過程で基板表面の乾燥速度に不均一が生じ、一部のパターン間に液体が残ると、その部分の液体の表面張力によってパターンが倒壊する。詳しくは、液体が残った部分のパターン同士が、液体の表面張力による弾性変形によって倒れ、その液中にわずかに溶けた残渣が凝集する。そして、液体が完全に気化すると、倒れたパターン同士が固着する。 For example, if the drying rate of the substrate surface becomes uneven during the drying process of the liquid, and liquid remains between some patterns, the pattern collapses due to the surface tension of the liquid in that part. Specifically, the patterns in the areas where the liquid remains collapse due to elastic deformation due to the surface tension of the liquid, and the residue slightly dissolved in the liquid aggregates. When the liquid completely evaporates, the fallen patterns stick together.

これに対処するため、洗浄液を供給後、回転する基板の被処理面の表層を、ライデンフロスト現象が生じる温度まで急速加熱して、表層と洗浄液の液膜との間に気層を生じさせ、液膜を液玉化して、回転の遠心力により基板外へ排出することで、表面張力による微細なパターンの倒壊を抑制する乾燥方法が提案されている(特許文献1参照)。この乾燥方法では、加熱面と直接に接する液膜の内部に微小な気泡が発生している核沸騰状態では足りず、液体と加熱面との間に蒸気膜が介在して、加熱面から蒸気膜を通して熱が伝達することにより蒸気膜に蒸発が起こる膜沸騰状態とする必要がある。 To deal with this, after supplying the cleaning liquid, the surface layer of the surface to be processed of the rotating substrate is rapidly heated to a temperature at which the Leidenfrost phenomenon occurs, and a gas layer is created between the surface layer and the liquid film of the cleaning liquid. A drying method has been proposed in which collapse of fine patterns due to surface tension is suppressed by turning a liquid film into liquid beads and discharging them outside the substrate by centrifugal force of rotation (see Patent Document 1). In this drying method, a nucleate boiling state in which microscopic bubbles are generated inside the liquid film that is in direct contact with the heating surface is not sufficient, but a vapor film is interposed between the liquid and the heating surface, and steam is removed from the heating surface. It is necessary to create a film boiling state in which evaporation occurs in the vapor film by heat transfer through the film.

特許第6400919号公報Patent No. 6400919

上記のように、ライデンフロスト現象を利用して、液膜を液玉化して除去する乾燥においても、基板の一部にパターン閉塞する部分が発生する場合がある。これは、基板の表層に接する一部の液膜が、膜沸騰状態ではなく、核沸騰状態に留まることで、液膜が液玉化せずに、パターンの凹凸の間に残留し、最終的にその部分で表面張力が作用してパターン閉塞が発生すると考えられる。 As described above, even in drying that uses the Leidenfrost phenomenon to turn a liquid film into liquid beads and remove them, a part of the substrate may have a portion where the pattern is occluded. This is because part of the liquid film in contact with the surface layer of the substrate remains in a nucleate boiling state rather than a film boiling state, and the liquid film does not turn into liquid beads but remains between the unevenness of the pattern, resulting in the final It is thought that pattern occlusion occurs due to surface tension acting on that part.

このような一部のパターン閉塞を防ぐために、基板の表層の全体において液膜を膜沸騰状態とするには、基板の表層全体を瞬時に高温にさせる必要がある。より具体的には、基板の表層を、これに接する液膜の沸点温度に対して100℃を超える温度差まで瞬時に加熱する必要がある。さらに、液玉が基板上から排出されるまで、膜沸騰状態の温度を維持する必要がある。 In order to bring the liquid film to a film boiling state over the entire surface layer of the substrate in order to prevent such partial pattern blockage, it is necessary to instantaneously heat the entire surface layer of the substrate to a high temperature. More specifically, it is necessary to instantaneously heat the surface layer of the substrate to a temperature difference of more than 100° C. with respect to the boiling point temperature of the liquid film in contact with the surface layer. Furthermore, it is necessary to maintain the film boiling temperature until the liquid beads are discharged from the substrate.

半導体の分野で従来から用いられている加熱源としては、フラッシュランプやハロゲンランプが存在する。しかし、フラッシュランプでは、数ミリ秒で基板の表層を瞬時に加熱することができるが、液玉が基板上から排出されるまで、膜沸騰状態の温度を維持できない。一方、ハロゲンランプは、基板の表層を加熱するまで数秒かかるため、フラッシュランプより加熱する速度は遅いが、基板の温度が一旦膜沸騰状態となった場合には、その温度を維持することは可能になる。しかし、より安定的に、液膜を液玉化させるには、ハロゲンランプが膜沸騰温度まで加熱する速度を、数ミリ秒に上げる必要があり、そのためには、膨大な出力を要する。つまり、大きな出力を出せる電源を搭載しなければならず、加熱を繰り返すことにより消費電力も過大となるので、非現実的となる。 Heat sources conventionally used in the semiconductor field include flash lamps and halogen lamps. However, although flash lamps can instantaneously heat the surface layer of a substrate in a few milliseconds, they cannot maintain film boiling temperature until the liquid beads are expelled from the substrate. On the other hand, halogen lamps take several seconds to heat the surface layer of the substrate, so the heating speed is slower than flash lamps, but once the temperature of the substrate reaches film boiling, it is possible to maintain that temperature. become. However, in order to more stably turn a liquid film into a liquid ball, it is necessary to increase the rate at which the halogen lamp heats the film to the boiling temperature to several milliseconds, which requires an enormous amount of output. In other words, it would be impractical to install a power source that can produce a large output, and repeated heating would result in excessive power consumption.

本発明の目的は、基板の表層全体のパターン閉塞の発生を低減できる基板乾燥装置、基板処理装置及び基板乾燥方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a substrate drying apparatus, a substrate processing apparatus, and a substrate drying method that can reduce the occurrence of pattern blockage on the entire surface layer of a substrate.

本発明の基板乾燥装置は、被処理面上に処理液による液膜が形成された状態の基板が搬入される乾燥室と、前記乾燥室に搬入された前記基板を支持する支持部と、前記乾燥室内に設けられ、前記基板における前記被処理面の表層を、前記液膜と前記表層との間の全体にライデンフロスト現象による気層が生じる温度以上に加熱するフラッシュランプと、前記フラッシュランプの加熱による前記気層を維持するように、加熱により前記表層の温度を維持する温度維持部と、前記支持部とともに前記基板を回転させることにより、前記表層との間に前記気層が生じた前記液膜を、前記基板の回転による遠心力により排出させる駆動機構と、を有する。 The substrate drying apparatus of the present invention includes a drying chamber into which a substrate with a liquid film formed by a processing liquid formed on a surface to be processed is carried in, a support part that supports the substrate carried into the drying chamber, and a support part that supports the substrate carried into the drying chamber; a flash lamp provided in a drying chamber and heating the surface layer of the surface to be processed of the substrate to a temperature higher than a temperature at which a gas layer due to the Leidenfrost phenomenon is formed between the liquid film and the surface layer; A temperature maintaining section that maintains the temperature of the surface layer by heating, and a temperature maintaining section that rotates the substrate together with the support section so as to maintain the air layer due to heating, thereby forming the air layer between the surface layer and the surface layer. and a drive mechanism that discharges the liquid film by centrifugal force caused by rotation of the substrate.

本発明の基板処理装置は、基板を回転させながら処理液を供給することにより処理する処理装置と、処理済の前記基板を回転させながら処理液を供給することにより洗浄する洗浄装置と、前記基板乾燥装置と、前記洗浄装置において洗浄された基板を、前記洗浄液による液膜が形成された状態で搬出し、前記基板乾燥装置に搬入する搬送装置と、を有する。 The substrate processing apparatus of the present invention includes a processing apparatus that processes a substrate by supplying a processing liquid while rotating the substrate, a cleaning apparatus that cleans the processed substrate by supplying a processing liquid while rotating the substrate, and a cleaning apparatus that processes the substrate by supplying a processing liquid while rotating the substrate. The present invention includes a drying device, and a transporting device that carries out the substrate cleaned in the cleaning device with a liquid film formed by the cleaning liquid and carries it into the substrate drying device.

本発明の基板乾燥方法は、支持部が、被処理面上に処理液による液膜が形成された状態で乾燥室に搬入された基板を支持し、駆動機構が、前記支持部とともに前記基板を回転させ、フラッシュランプが、前記基板における前記被処理面の表層を、前記液膜と前記表層との間の全体にライデンフロスト現象による気層が生じる温度以上に加熱し、温度維持部が、前記フラッシュランプの加熱による前記気層を維持するように、加熱により前記表層の温度を維持し、前記液膜を、前記基板の回転による遠心力により排出させる。 In the substrate drying method of the present invention, the support section supports the substrate carried into the drying chamber with a liquid film formed by the processing liquid on the surface to be processed, and the drive mechanism supports the substrate together with the support section. the flash lamp heats the surface layer of the surface to be processed of the substrate to a temperature higher than a temperature at which a gas layer due to the Leidenfrost phenomenon is formed between the liquid film and the surface layer, and the temperature maintaining section The temperature of the surface layer is maintained by heating so as to maintain the gas layer by heating with a flash lamp, and the liquid film is discharged by centrifugal force caused by rotation of the substrate.

本発明は、基板の表層全体のパターン閉塞の発生を低減できる基板乾燥装置、基板処理装置及び基板乾燥方法を提供することができる。 The present invention can provide a substrate drying device, a substrate processing device, and a substrate drying method that can reduce the occurrence of pattern occlusion on the entire surface layer of a substrate.

実施形態の基板処理装置を示す簡略構成図である。FIG. 1 is a simplified configuration diagram showing a substrate processing apparatus according to an embodiment. 図1の基板処理装置の洗浄装置及び乾燥装置を示す構成図である。2 is a configuration diagram showing a cleaning device and a drying device of the substrate processing apparatus in FIG. 1. FIG. 乾燥装置の基板搬入時(A)、膜厚測定時(B)を示す内部構成図である。FIG. 3 is an internal configuration diagram showing the drying device when the substrate is carried in (A) and when the film thickness is measured (B). 乾燥装置の洗浄液供給時(A)、基板待機時(B)を示す内部構成図である。FIG. 4 is an internal configuration diagram showing the drying device when a cleaning liquid is being supplied (A) and when the drying device is on standby (B). 乾燥装置の基板乾燥時(C)、基板下降時(B)を示す内部構成図である。It is an internal configuration diagram showing the drying device when drying the substrate (C) and when lowering the substrate (B). 実施形態の基板乾燥処理の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of a substrate drying process of an embodiment. ライデンフロスト現象を利用した乾燥処理の流れを示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing the flow of drying processing using the Leidenfrost phenomenon. パターン内に残留する液膜を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a liquid film remaining within a pattern. フラッシュランプ、ハロゲンランプ及び基板の温度変化を示すグラフである。It is a graph showing temperature changes of a flash lamp, a halogen lamp, and a substrate. 温度維持部の変形例を示す構成図である。It is a block diagram which shows the modification of a temperature maintenance part.

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
[概要]
図1に示すように、本実施形態の基板処理装置1は、各種の処理を行う装置を収容した複数のチャンバ1aを備え、前工程でカセット(FOUP)1bに複数枚収容されて搬送されてきた基板Wに対して、各チャンバ1a内で1枚ずつ処理を行う枚葉処理の装置である。未処理の基板Wは、カセット1bから搬送ロボット1cによって1枚ずつ取り出され、バッファユニット1dに一時的に載置された後、以下に説明する各種装置により、各チャンバ1aへの搬送及び処理が行われる。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[overview]
As shown in FIG. 1, the substrate processing apparatus 1 of this embodiment includes a plurality of chambers 1a that house devices for performing various types of processing, and a plurality of substrates are stored in a cassette (FOUP) 1b and transported in a pre-process. This is a single-wafer processing apparatus in which one substrate W is processed in each chamber 1a. Unprocessed substrates W are taken out one by one by the transfer robot 1c from the cassette 1b, and after being temporarily placed on the buffer unit 1d, the unprocessed substrates W are transferred to each chamber 1a and processed by various devices described below. It will be done.

基板処理装置1は、処理装置110、洗浄装置120、搬送装置200、乾燥装置300、制御装置400を含む。処理装置110は、例えば、回転する基板Wに、処理液(例えば、リン酸水溶液、フッ酸及び硝酸の混合液、酢酸、硫酸及び過酸化水素水の混合液(SPM:Sulfuric hydrogen Peroxide Mixture)等)を供給することによって、不要な膜を除去して回路パターンを残すエッチング装置である。洗浄装置120は、エッチング装置でエッチング処理された基板Wを、処理液(洗浄液)により洗浄する。 The substrate processing apparatus 1 includes a processing apparatus 110, a cleaning apparatus 120, a transport apparatus 200, a drying apparatus 300, and a control apparatus 400. For example, the processing apparatus 110 applies a processing liquid (for example, a phosphoric acid aqueous solution, a mixture of hydrofluoric acid and nitric acid, a mixture of acetic acid, sulfuric acid, and hydrogen peroxide (SPM)), etc. to the rotating substrate W. ) is used to remove unnecessary films and leave circuit patterns. The cleaning device 120 cleans the substrate W that has been etched by the etching device using a processing liquid (cleaning liquid).

搬送装置200は、バッファユニット1dと各チャンバ1aとの間、各チャンバ1aの間で基板Wを搬送する。例えば、搬送装置200は、処理装置110において処理済の基板Wを洗浄装置120に搬送し、洗浄装置120において洗浄された基板Wを乾燥装置300に搬送する。乾燥装置(基板乾燥装置)300は、洗浄液により洗浄された基板Wを回転させながら加熱することにより、乾燥処理を行う。制御装置400は、上記の各装置を制御する。 The transport device 200 transports the substrate W between the buffer unit 1d and each chamber 1a, and between each chamber 1a. For example, the transport device 200 transports the substrate W processed in the processing device 110 to the cleaning device 120, and transports the substrate W cleaned in the cleaning device 120 to the drying device 300. The drying device (substrate drying device) 300 performs a drying process by rotating and heating the substrate W that has been cleaned with the cleaning liquid. Control device 400 controls each of the above devices.

なお、本実施形態により処理される基板Wは、例えば、半導体ウェーハである。以下、基板Wのパターン等が形成された面を被処理面とする。また、基板の被処理面において、処理液による液膜に接しているパターンの最表面を、表層とする。 Note that the substrate W processed according to this embodiment is, for example, a semiconductor wafer. Hereinafter, the surface of the substrate W on which the pattern etc. are formed will be referred to as the surface to be processed. Further, on the surface to be processed of the substrate, the outermost surface of the pattern that is in contact with the liquid film of the processing liquid is defined as the surface layer.

洗浄処理のための処理液である洗浄液としては、アルカリ洗浄液(APM)、超純水(DIW)、揮発性溶剤(IPA)を使用する。АPMは、アンモニア水と過酸化水素水を混合した薬液であり、残留有機物を除去するために使用する。DIWは、APM処理後、基板Wの被処理面上に残留するAPMを洗い流すために使用する。IPAは、表面張力がDIWよりも小さく、揮発性が高いため、DIWを置換して表面張力によるパターン倒壊を低減するために使用する。 As the cleaning liquid, which is a processing liquid for the cleaning process, an alkaline cleaning liquid (APM), ultrapure water (DIW), and a volatile solvent (IPA) are used. APM is a chemical mixture of aqueous ammonia and hydrogen peroxide, and is used to remove residual organic matter. DIW is used to wash away APM remaining on the surface of the substrate W to be processed after the APM processing. Since IPA has a lower surface tension than DIW and higher volatility, IPA is used to replace DIW and reduce pattern collapse due to surface tension.

[洗浄装置]
洗浄装置120は、図2に示すように、内部で洗浄処理を行う容器である洗浄室11、基板Wを支持する支持部12、支持部12を回転させる回転機構13、飛散する洗浄液Lを基板Wの周囲から受けるカップ14、洗浄液Lを供給する供給部15を有する。供給部15は、洗浄液Lを滴下するノズル15a、ノズル15aを移動させる移動機構15bが設けられている。
[Cleaning device]
As shown in FIG. 2, the cleaning device 120 includes a cleaning chamber 11 which is a container in which a cleaning process is performed, a support part 12 that supports a substrate W, a rotation mechanism 13 that rotates the support part 12, and a cleaning liquid L that is scattered around the substrate. It has a cup 14 that receives from the periphery of W, and a supply section 15 that supplies cleaning liquid L. The supply unit 15 is provided with a nozzle 15a for dropping the cleaning liquid L and a moving mechanism 15b for moving the nozzle 15a.

支持部12に支持され、回転機構13により回転する基板Wの被処理面に、ノズル15aから洗浄液Lを供給することにより、洗浄処理が行われる。洗浄処理は、処理装置110でエッチング処理された基板Wの被処理面にAPMを供給してAPM洗浄を行い、APM洗浄後に、DIWによる純水リンス処理を行うことにより、基板Wの被処理面に残留していたAPMを純水により洗い流す。これにより、基板Wの被処理面はDIWの洗浄液Lにより液盛りされる。さらに、DIWからIPAに最終的に置換される。洗浄室11には、基板Wを搬出入する開口11aが設けられ、開口11aは扉11bによって開閉可能に構成されている。 The cleaning process is performed by supplying the cleaning liquid L from the nozzle 15a to the processing surface of the substrate W, which is supported by the support part 12 and rotated by the rotation mechanism 13. The cleaning process is performed by supplying APM to the surface to be processed of the substrate W that has been subjected to the etching process in the processing apparatus 110 to perform APM cleaning, and after the APM cleaning, by performing a pure water rinsing process using DIW, the surface to be processed of the substrate W is cleaned. Wash away remaining APM with pure water. As a result, the surface to be processed of the substrate W is filled with the DIW cleaning liquid L. Furthermore, DIW will eventually be replaced by IPA. The cleaning chamber 11 is provided with an opening 11a through which substrates W are carried in and out, and the opening 11a is configured to be openable and closable by a door 11b.

[搬送装置]
搬送装置200は、ハンドリング装置20を有する。ハンドリング装置20は、基板Wを把持するロボットハンド21と、移動機構22を有する。ロボットハンド21は、基板Wを把持する。移動機構22は、ロボットハンド21を移動させる。搬送装置200は、バッファユニット1dと各種装置との間、各種装置の間で、基板Wを搬送する。例えば、エッチング処理を終えた基板Wを処理装置110から搬出して、基板Wの被処理面上に洗浄液Lの液膜が形成された状態で、洗浄装置120へ搬入する。
[Transport device]
The transport device 200 includes a handling device 20. The handling device 20 includes a robot hand 21 that grips the substrate W and a moving mechanism 22. The robot hand 21 grips the substrate W. The moving mechanism 22 moves the robot hand 21. The transport device 200 transports the substrate W between the buffer unit 1d and various devices, and between the various devices. For example, the substrate W that has undergone the etching process is carried out from the processing apparatus 110 and carried into the cleaning apparatus 120 with a liquid film of the cleaning liquid L formed on the surface of the substrate W to be processed.

また、移動機構22は、ハンドリング装置20及びロボットハンド21を移動させることにより、洗浄を終えた基板Wを洗浄装置120から搬出してし、基板Wの被処理面上に洗浄液Lの液膜が形成された状態で、乾燥装置300へ搬入する。なお、基板Wの被処理面上に洗浄液Lの液膜が形成された状態で搬送するのは、基板Wの搬送中に、基板Wの被処理面にパーティクルが付着するのを防止するためである。 Furthermore, the moving mechanism 22 moves the handling device 20 and the robot hand 21 to transport the substrate W that has been cleaned from the cleaning device 120, so that a liquid film of the cleaning liquid L is formed on the surface of the substrate W to be processed. The formed state is carried into the drying device 300. Note that the reason why the substrate W is transported with a liquid film of the cleaning liquid L formed on the surface to be processed is to prevent particles from adhering to the surface to be processed of the substrate W while the substrate W is being transported. be.

[乾燥装置]
図1に示すように、乾燥装置300は、乾燥室31、加熱部32、窓部33、支持部34、駆動機構35、カップ36、測定部37、供給部38を有する。乾燥室31は、内部において基板Wを乾燥処理するための容器である。乾燥室31には、被処理面上に処理液による液膜が形成された状態の基板Wが搬入される。乾燥室31は、例えば直方体や立方体などの箱形状である。乾燥室31の内壁には、防塵性を高めるために、シリカによりコーティングされている。乾燥室31には、基板Wを搬出入させるための開口31aが設けられている。開口31aは、扉31bによって開閉可能に設けられている。
[Drying device]
As shown in FIG. 1, the drying device 300 includes a drying chamber 31, a heating section 32, a window section 33, a support section 34, a drive mechanism 35, a cup 36, a measurement section 37, and a supply section 38. The drying chamber 31 is a container for drying the substrate W therein. A substrate W on which a liquid film of a processing liquid is formed on the surface to be processed is carried into the drying chamber 31 . The drying chamber 31 has a box shape such as a rectangular parallelepiped or a cube, for example. The inner wall of the drying chamber 31 is coated with silica to improve dust resistance. The drying chamber 31 is provided with an opening 31a through which the substrate W is carried in and out. The opening 31a is provided so that it can be opened and closed by a door 31b.

また、乾燥室31には、導入口31c、排気口31dが設けられている。導入口31cには、配管、吸気弁及び清浄なガス(N等)を供給する給気装置を含む給気部31eが接続されている。排気口31dには、配管、排気弁及びガスを排気する排気装置を含む排気部31fが接続されている。導入口31cから清浄なガスを乾燥室31内に供給することで、乾燥室31内を清浄な雰囲気にすることができる。また、導入口31cからガスを乾燥室31内に供給し、排気口31dから乾燥室31内のガスを排出する構成を作ることで、乾燥室31内の気体の流れを作るようにしている。これにより、基板Wを加熱する際に発生する処理液の蒸気が乾燥室31内に充満することなく、乾燥室31から排出できる構成になっている。なお、排気部31fには、後述するフラッシュランプ321から発する閃光で、急速に膨張する雰囲気による圧力を下げる急速排気弁が設けられていてもよい。 Further, the drying chamber 31 is provided with an inlet 31c and an exhaust port 31d. An air supply section 31e that includes piping, an intake valve, and an air supply device that supplies clean gas ( N2, etc.) is connected to the introduction port 31c. An exhaust section 31f including piping, an exhaust valve, and an exhaust device for exhausting gas is connected to the exhaust port 31d. By supplying clean gas into the drying chamber 31 from the inlet 31c, a clean atmosphere can be created inside the drying chamber 31. Further, by creating a configuration in which gas is supplied into the drying chamber 31 through the inlet 31c and gas within the drying chamber 31 is discharged through the exhaust port 31d, a flow of gas within the drying chamber 31 is created. Thereby, the vapor of the processing liquid generated when heating the substrate W can be discharged from the drying chamber 31 without filling the inside of the drying chamber 31. Note that the exhaust section 31f may be provided with a quick exhaust valve that lowers the pressure caused by the rapidly expanding atmosphere using a flash of light emitted from a flash lamp 321, which will be described later.

加熱部32は、基板Wを加熱する装置である。加熱部32は、乾燥室31内の上部に設けられている。加熱部32は、フラッシュランプ321、ハロゲンランプ322を有する。なお、フラッシュランプ321とハロゲンランプ322との間には、石英等の板状体である仕切り窓32aが設けられている。フラッシュランプ321は、直管形であり、水平状態で平行に複数本が配置されている。フラッシュランプ321には、図示しない電源及びコンデンサが接続されており、コンデンサへの蓄電によるエネルギーによって、瞬時に発光して高温に加熱可能となる。本実施形態のフラッシュランプ321は、基板Wの表層を、液膜と表層との間の全体にライデンフロスト現象による気層が生じる温度(以下、ライデンフロスト温度とする)以上に加熱する。なお、ライデンフロスト温度は、液膜の種類、厚さに応じて異なる幅を有する温度範囲である。 The heating unit 32 is a device that heats the substrate W. The heating unit 32 is provided in the upper part of the drying chamber 31 . The heating section 32 includes a flash lamp 321 and a halogen lamp 322. Note that a partition window 32a made of a plate-like material such as quartz is provided between the flash lamp 321 and the halogen lamp 322. The flash lamps 321 have a straight tube shape, and a plurality of flash lamps 321 are arranged in parallel in a horizontal state. A power supply and a capacitor (not shown) are connected to the flash lamp 321, and the flash lamp 321 instantly emits light and can be heated to a high temperature by the energy stored in the capacitor. The flash lamp 321 of this embodiment heats the surface layer of the substrate W to a temperature equal to or higher than the temperature at which a gas layer due to the Leidenfrost phenomenon occurs between the liquid film and the surface layer (hereinafter referred to as the Leidenfrost temperature). Note that the Leidenfrost temperature is a temperature range that has different widths depending on the type and thickness of the liquid film.

ハロゲンランプ322は、フラッシュランプ321の加熱による気層を維持するように、加熱により表層の温度を維持する温度維持部である。ハロゲンランプ322は、直管形であり、フラッシュランプ321の上段に、フラッシュランプ321と直交する方向に水平状態で複数本が配置されている。ハロゲンランプ322には、図示しない電源が接続されている。なお、フラッシュランプ321、ハロゲンランプ322ともに、電源は200V以下の一般的な工場用の電源を利用できる。 The halogen lamp 322 is a temperature maintenance unit that maintains the temperature of the surface layer by heating so as to maintain the gas layer due to the heating by the flash lamp 321 . The halogen lamps 322 are of a straight tube type, and a plurality of halogen lamps 322 are arranged horizontally above the flash lamp 321 in a direction perpendicular to the flash lamp 321. A power source (not shown) is connected to the halogen lamp 322. Note that for both the flash lamp 321 and the halogen lamp 322, a general factory power source of 200 V or less can be used as a power source.

フラッシュランプ321とハロゲンランプ322の方向は直交しているため、全体として格子状となっている。フラッシュランプ321、ハロゲンランプ322は、洗浄液Lそのものよりも、基板Wの表層自体が加熱され易い波長の電磁波(赤外線)を用いることにより、基板Wの熱による気層の発生を促進する。 Since the directions of the flash lamp 321 and the halogen lamp 322 are perpendicular to each other, the entire structure has a lattice shape. The flash lamp 321 and the halogen lamp 322 promote the generation of a gas layer due to the heat of the substrate W by using electromagnetic waves (infrared rays) having a wavelength that heats the surface layer of the substrate W more easily than the cleaning liquid L itself.

より具体的には、IPAの液膜が存在する基板Wの表層の全体を、数ミリ秒以内に200℃以上に加熱する。これにより、液膜は膜沸騰状態となり、液膜の基板Wとの接触部分を瞬時に均一に気化させて気層を生じさせて、液膜を浮上させることができる。そして、フラッシュランプ321は長時間点灯できないので、ハロゲンランプ322によって基板Wの表層を加熱して、基板Wの近傍の浮上した液を気化させ続けることで、基板Wの表層への再付着を防ぎ、表面張力を作用させることなく液膜を除去できる。 More specifically, the entire surface layer of the substrate W on which the IPA liquid film is present is heated to 200° C. or higher within several milliseconds. As a result, the liquid film enters a film boiling state, and the contact portion of the liquid film with the substrate W is instantaneously and uniformly vaporized to generate a gas layer, thereby making it possible to float the liquid film. Since the flash lamp 321 cannot be lit for a long time, the surface layer of the substrate W is heated by the halogen lamp 322 to continue vaporizing the floating liquid near the substrate W, thereby preventing re-adhesion to the surface layer of the substrate W. , the liquid film can be removed without applying surface tension.

窓部33は、加熱部32からの電磁波を透過する部材である。窓部33としては、たとえば、石英等の板状体を用いることができる。窓部33は、乾燥室31内の加熱部32の直下に設けられ、加熱部32と支持部34との間を仕切ることにより、フラッシュランプ321、ハロゲンランプ322の点灯の繰り返しによって、コネクタ部の部材の伸縮が起こることで発生するパーティクルが、上部から基板Wへ付着して金属汚染が発生することを防止している。 The window portion 33 is a member that transmits electromagnetic waves from the heating portion 32. As the window portion 33, for example, a plate-shaped body such as quartz can be used. The window part 33 is provided directly under the heating part 32 in the drying chamber 31, and by partitioning the heating part 32 and the support part 34, the connector part is heated by repeatedly turning on the flash lamp 321 and the halogen lamp 322. This prevents particles generated due to expansion and contraction of the member from adhering to the substrate W from above and causing metal contamination.

支持部34は、乾燥室31に搬入された基板Wを支持する。支持部34は、回転テーブル34a、複数の保持部材34b、回転軸34cを有する。回転テーブル34aは、基板Wよりも大きな径の円筒形状であり、上面が平坦な円形となっている。複数の保持部材34bは、基板Wの外周に沿う位置に等間隔で配置され、基板Wと回転テーブル34aの上面との間に間隔を空けて、基板Wを水平状態に保持する。複数の保持部材34bは、図示しない開閉機構によって、基板Wの縁部に接する閉位置と、基板Wの縁部から離れる開位置との間を移動可能に設けられている。回転軸34cは、回転テーブル34aを下方から支持し、回転の中心となる鉛直方向の軸である。 The support part 34 supports the substrate W carried into the drying chamber 31. The support section 34 includes a rotating table 34a, a plurality of holding members 34b, and a rotating shaft 34c. The rotary table 34a has a cylindrical shape with a diameter larger than that of the substrate W, and has a flat circular top surface. The plurality of holding members 34b are arranged at equal intervals along the outer periphery of the substrate W, and hold the substrate W in a horizontal state with an interval between the substrate W and the upper surface of the rotary table 34a. The plurality of holding members 34b are provided so as to be movable between a closed position in contact with the edge of the substrate W and an open position away from the edge of the substrate W by an opening/closing mechanism (not shown). The rotating shaft 34c is a vertical axis that supports the rotating table 34a from below and serves as the center of rotation.

駆動機構35は、支持部34に支持された基板Wを回転させるとともに、昇降させる機構である。駆動機構35は、回転部35aと昇降部35bを有する。回転部35aは、モータ等の駆動源を有し、回転軸34cを介して支持部34を回転させる。昇降部35bは、モータにより回動するボールねじにより、スライダが昇降する機構を有し、回転部35aともに、支持部34を上下動させる。 The drive mechanism 35 is a mechanism that rotates the substrate W supported by the support section 34 and raises and lowers it. The drive mechanism 35 has a rotating part 35a and an elevating part 35b. The rotating part 35a has a drive source such as a motor, and rotates the support part 34 via the rotating shaft 34c. The elevating part 35b has a mechanism in which a slider is raised and lowered by a ball screw rotated by a motor, and together with the rotating part 35a, the support part 34 is moved up and down.

本実施形態においては、駆動機構35により変化する支持部34の位置として、待機位置Dと乾燥位置Uが設定されている。待機位置Dは、洗浄液Lによる液膜が形成された状態で、乾燥室31に搬入された基板Wを、加熱部32から離隔して受け取る位置である。 In this embodiment, the standby position D and the drying position U are set as the positions of the support part 34 that are changed by the drive mechanism 35. The standby position D is a position that receives the substrate W carried into the drying chamber 31 with a liquid film formed by the cleaning liquid L separated from the heating unit 32 .

より具体的には、待機位置Dは、後述する検出部37a、ノズル38aよりも低い位置である。このように、基板Wを加熱部32から離隔した位置で受け取って支持するのは、以下の理由による。つまり、乾燥処理時のみに加熱部32により加熱(ランプ点灯)したとしても、加熱部32によって発せられる熱によって窓部33が蓄熱する。特に、窓部33は、加熱部32が設置される直下にあることと、材質が石英のため熱伝導率が悪いので、さらに蓄熱しやすい。このため、乾燥処理が繰り返し行われることで、窓部33の蓄熱が進行してしまう。 More specifically, the standby position D is a position lower than a detection unit 37a and a nozzle 38a, which will be described later. The reason why the substrate W is thus received and supported at a position separated from the heating section 32 is as follows. In other words, even if the heating section 32 performs heating (lamp lighting) only during the drying process, the heat generated by the heating section 32 accumulates in the window section 33 . In particular, since the window part 33 is located directly below where the heating part 32 is installed and is made of quartz, which has poor thermal conductivity, it is easy to accumulate heat. Therefore, as the drying process is repeated, heat accumulation in the window portion 33 progresses.

このような環境下で洗浄液Lの液膜が形成された基板Wを搬入すると、蓄熱した窓部33からの輻射熱によって基板W上の液膜の蒸発が開始してしまう。但し、液膜の全体が瞬時に蒸発するわけではなく、一部が蒸発する不均一な乾燥状態となり、残留する洗浄液Lの表面張力によって、パターン閉塞が発生する。このため、加熱部32から離隔した位置に支持することにより、このような輻射熱の影響を受けないようにする必要がある。 If the substrate W on which the liquid film of the cleaning liquid L is formed is carried in under such an environment, the liquid film on the substrate W will start to evaporate due to the radiant heat from the window portion 33 that has accumulated heat. However, the entire liquid film does not evaporate instantaneously, but only a portion of the liquid film evaporates, resulting in an uneven drying state, and pattern blockage occurs due to the surface tension of the remaining cleaning liquid L. Therefore, it is necessary to support the device at a position apart from the heating section 32 so as not to be affected by such radiant heat.

したがって、待機位置Dは、基板Wの被処理面上に液盛された処理液(乾燥室31に搬入された時点の処理液)が、加熱部32によって繰り返し加熱されて蓄熱される窓部33の輻射熱によって、蒸発する恐れがない(熱による影響が少ない)状態となるまで、窓部33と離れている位置である。乾燥位置Uは、加熱部32に接近して、加熱部32により加熱された基板Wが、液膜との間に気層を生じさせる位置である。本実施形態の待機位置Dは、開口31aの上縁Eよりも下方であり、乾燥位置Uは、開口31aの上縁Eよりも上方である。 Therefore, the standby position D is located at the window 33 where the processing liquid deposited on the surface to be processed of the substrate W (the processing liquid at the time of being carried into the drying chamber 31) is repeatedly heated by the heating unit 32 and stored heat. This position is kept away from the window portion 33 until there is no risk of evaporation (less influence of heat) due to radiant heat. The drying position U is a position where the substrate W, which is close to the heating unit 32 and heated by the heating unit 32, generates a gas layer between it and the liquid film. The standby position D of this embodiment is below the upper edge E of the opening 31a, and the drying position U is above the upper edge E of the opening 31a.

カップ36は、支持部34を周囲から囲むように円筒形状に形成されている(図2参照)。カップ36の周壁の上部は、径方向の内側に向かって傾斜し、支持部34上の基板Wが露出するように開口している。カップ36は、回転する基板Wから飛散した洗浄液Lを受けて、下方に流す。カップ36の底面には、流れ落ちる洗浄液Lを排出するための排出口(不図示)が形成されている。なお、カップ36は、駆動機構35に接続され、支持部34とともに昇降可能に設けられている。 The cup 36 is formed into a cylindrical shape so as to surround the support portion 34 (see FIG. 2). The upper part of the peripheral wall of the cup 36 is inclined radially inward and is open so that the substrate W on the support part 34 is exposed. The cup 36 receives the cleaning liquid L scattered from the rotating substrate W and flows it downward. A discharge port (not shown) is formed at the bottom of the cup 36 to discharge the cleaning liquid L flowing down. Note that the cup 36 is connected to the drive mechanism 35 and is provided so as to be movable up and down together with the support section 34.

測定部37は、乾燥室31に搬入され、待機位置Dにある基板W上の液膜の膜厚を測定する。測定部37は、検出部37a、揺動アーム37b、揺動機構37cを有する。検出部37aとしては、例えば、レーザ変位計やカメラなどを用いる。揺動アーム37bは、先端に検出部37aが設けられ、検出部37aを、支持部34上の基板Wの被処理面の中心と外周縁との間の中央付近に対向させる測定位置と、その測定位置から退避して基板Wの搬入や搬出を可能とする待機位置とに移動させる。揺動機構37cは、揺動アーム37bを揺動させる機構である。 The measurement unit 37 is carried into the drying chamber 31 and measures the thickness of the liquid film on the substrate W at the standby position D. The measuring section 37 includes a detecting section 37a, a swinging arm 37b, and a swinging mechanism 37c. As the detection unit 37a, for example, a laser displacement meter, a camera, or the like is used. The swinging arm 37b is provided with a detection section 37a at its tip, and has a measurement position in which the detection section 37a faces near the center between the center and the outer peripheral edge of the surface to be processed of the substrate W on the support section 34; It is evacuated from the measurement position and moved to a standby position where the substrate W can be loaded or unloaded. The swing mechanism 37c is a mechanism that swings the swing arm 37b.

測定部37による膜厚測定法としては、例えば、光干渉原理を用いることができる。なお、別の例として、支持部34内に重量計を用いることが可能である。この重量計を用いる場合には、基板W上の液膜の重量(液膜の重量=液膜を含む基板の重さ-基板の重さ)を理論的あるいは実験的に液膜の厚さに換算する。 As the film thickness measurement method by the measurement unit 37, for example, an optical interference principle can be used. In addition, as another example, it is possible to use a weight scale within the support part 34. When using this weighing scale, the weight of the liquid film on the substrate W (weight of the liquid film = weight of the substrate including the liquid film - weight of the substrate) can be calculated theoretically or experimentally to determine the thickness of the liquid film. Convert.

供給部38は、乾燥室31に搬入され、待機位置Dにある基板W上に洗浄液Lを供給する。供給部38は、ノズル38a、揺動アーム38b、揺動機構38cを有する。ノズル38aは、基板Wの被処理面の中心付近に向けて洗浄液Lを供給する。ノズル38aには、乾燥室31外の貯留部から配管(いずれも不図示)などを介して洗浄液Lが供給される。 The supply unit 38 is carried into the drying chamber 31 and supplies the cleaning liquid L onto the substrate W at the standby position D. The supply section 38 includes a nozzle 38a, a swing arm 38b, and a swing mechanism 38c. The nozzle 38a supplies the cleaning liquid L toward the vicinity of the center of the surface to be processed of the substrate W. The cleaning liquid L is supplied to the nozzle 38a from a storage section outside the drying chamber 31 via piping (none of which is shown).

供給部38が供給する洗浄液Lの種類は、洗浄装置120における洗浄処理において、アルカリ洗浄後のリンス処理で、最終的に基板W上に液盛される液種によって決まる。つまり、DIWでリンス処理が終了する場合は、DIWで液盛された状態で、洗浄装置120から乾燥装置300に搬入される。DIWの場合、供給部38はDIWを供給する。DIWからIPAに最終的に置換される場合は、IPAで液盛された状態で、洗浄装置120から乾燥装置300に搬入される。IPAの場合、供給部38は、搬送途中で揮発してしまったり、搬送途中で大気中の水分を吸収してしまうために、IPAを新たに供給する。 The type of cleaning liquid L supplied by the supply unit 38 is determined by the type of liquid finally deposited on the substrate W in the rinsing process after alkaline cleaning in the cleaning process in the cleaning device 120. That is, when the rinsing process is completed with DIW, the liquid is transported from the cleaning device 120 to the drying device 300 in a state where it is filled with DIW. In the case of DIW, the supply section 38 supplies DIW. When DIW is finally replaced with IPA, it is transported from the cleaning device 120 to the drying device 300 in a state where it is filled with IPA. In the case of IPA, the supply unit 38 newly supplies IPA because it volatilizes during transportation or absorbs moisture in the atmosphere during transportation.

揺動アーム38bは、先端にノズル38aが設けられ、ノズル38aを、支持部34上の基板Wの被処理面の中心付近に対向する供給位置と、その供給位置から退避して基板Wの搬入や搬出を可能とする退避位置とに移動させる。揺動機構38cは、揺動アーム38bを揺動させる機構である。なお、乾燥位置Uは、洗浄液Lを基板Wに供給する供給位置にある供給部38よりも上方にある。 The swinging arm 38b is provided with a nozzle 38a at its tip, and the nozzle 38a can be moved between a supply position facing the vicinity of the center of the surface to be processed of the substrate W on the support part 34, and a position where the nozzle 38a is evacuated from the supply position to carry in the substrate W. or move it to an evacuation position where it can be carried out. The swing mechanism 38c is a mechanism that swings the swing arm 38b. Note that the drying position U is located above the supply unit 38 which is at the supply position for supplying the cleaning liquid L to the substrate W.

[制御装置]
制御装置400は、基板処理装置1の各部を制御するコンピュータである。制御装置400は、プログラムを実行するプロセッサと、プログラムや動作条件などの各種情報を記憶するメモリ、各要素を駆動する駆動回路を有する。つまり、制御装置400は、処理装置110、洗浄装置120、搬送装置200、乾燥装置300を制御する。なお、制御装置400は、情報を入力する入力装置、情報を表示する表示装置を有している。
[Control device]
The control device 400 is a computer that controls each part of the substrate processing apparatus 1. The control device 400 includes a processor that executes programs, a memory that stores various information such as programs and operating conditions, and a drive circuit that drives each element. That is, the control device 400 controls the processing device 110, the cleaning device 120, the transport device 200, and the drying device 300. Note that the control device 400 includes an input device for inputting information and a display device for displaying information.

制御装置400は、機構制御部41と、膜厚解析部42と、加熱制御部43を有する。機構制御部41は、各部の機構を制御する。例えば、機構制御部41は、駆動機構35の回転部35aを制御することにより、支持部34の回転速度、回転開始及び回転停止のタイミングを制御する。また、機構制御部41は、駆動機構35の昇降部35bを制御することにより、支持部34に対する加熱部32との距離(ギャップ)を制御する。 The control device 400 includes a mechanism control section 41, a film thickness analysis section 42, and a heating control section 43. The mechanism control section 41 controls the mechanisms of each section. For example, the mechanism control unit 41 controls the rotation speed, rotation start, and rotation stop timing of the support unit 34 by controlling the rotation unit 35a of the drive mechanism 35. Furthermore, the mechanism control section 41 controls the distance (gap) between the heating section 32 and the support section 34 by controlling the elevating section 35b of the drive mechanism 35.

より具体的には、制御装置400は、待機位置Dにて基板Wを支持部34に保持した後、基板Wの被処理面に液盛された洗浄液Lの液膜の膜厚調整を行い、基板Wを回転させながら乾燥位置Uまで上昇させ、フラッシュランプ321、ハロゲンランプ322を点灯させて所定時間乾燥させる。その後、基板Wの回転を維持しながら、待機位置Dまで下降させる。また、ノズル38aの揺動及び洗浄液Lの吐出、検出部37aの揺動及び測定などの動作を制御する。 More specifically, after holding the substrate W on the support part 34 at the standby position D, the control device 400 adjusts the film thickness of the cleaning liquid L deposited on the processing surface of the substrate W. The substrate W is raised to the drying position U while being rotated, and the flash lamp 321 and the halogen lamp 322 are turned on to dry it for a predetermined period of time. Thereafter, the substrate W is lowered to the standby position D while maintaining rotation. It also controls operations such as the swinging of the nozzle 38a, the discharge of the cleaning liquid L, and the swinging and measurement of the detection unit 37a.

膜厚解析部42は、測定部37により測定された洗浄液Lの液膜の厚さを解析する。膜厚解析部42は、測定部37により測定された洗浄液Lの液膜の厚さ(液膜厚値)が、所定のしきい値の範囲内にあるか否かを判定する。そして、膜厚解析部42は、測定された液膜の厚さが所定のしきい値の範囲内にあると判定した場合、液膜の厚さが適切であるとして、基板Wの回転と上昇を許可する許可信号を機構制御部41に送信する。機構制御部41は、許可信号を受信すると、駆動機構35に支持部34に回転と上昇を命令する信号を送信する。 The film thickness analysis section 42 analyzes the thickness of the liquid film of the cleaning liquid L measured by the measurement section 37. The film thickness analysis unit 42 determines whether the thickness of the liquid film of the cleaning liquid L (liquid film thickness value) measured by the measurement unit 37 is within a predetermined threshold value. When the film thickness analysis unit 42 determines that the measured thickness of the liquid film is within a predetermined threshold, the film thickness analysis unit 42 determines that the thickness of the liquid film is appropriate and rotates and raises the substrate W. A permission signal is sent to the mechanism control unit 41. Upon receiving the permission signal, the mechanism control section 41 transmits a signal to the drive mechanism 35 to instruct the support section 34 to rotate and rise.

なお、適切な膜厚は、DIWの場合、例えば10μm以下であり、IPAの場合、例えば100μm以下である。これらの膜厚は、加熱部32に近接する時(窓部33に近づく時)に、基板Wから蒸発しない程度の液膜厚さであり、かつ、ライデンフロスト現象による乾燥処理を行う上で、良好に乾燥できる液膜厚である。但し、これらの数値は例示であり、実際には、予め実験等で適切な液膜厚を求めることができる。また、基板Wの回転速度は、例えば、200~300rpm程度であり、液膜調整されても、このような回転速度の範囲では、液膜厚が所定の厚さに維持できる。 Note that the appropriate film thickness is, for example, 10 μm or less in the case of DIW, and 100 μm or less in the case of IPA. These film thicknesses are such that the liquid film does not evaporate from the substrate W when approaching the heating section 32 (when approaching the window section 33), and is suitable for performing drying processing by the Leidenfrost phenomenon. The liquid film thickness is such that it can be dried well. However, these numerical values are just examples, and in reality, an appropriate liquid film thickness can be determined in advance through experiments and the like. Further, the rotational speed of the substrate W is, for example, about 200 to 300 rpm, and even if the liquid film is adjusted, the liquid film thickness can be maintained at a predetermined thickness within such a rotational speed range.

加熱制御部43は機構制御部41の命令に応じて、加熱部32を制御する。加熱制御部43は、支持部34が乾燥位置Uに来て停止した時に、機構制御部41から出力される命令信号を受信すると、支持部34上の基板Wの被処理面に対する加熱部32による加熱を実行させる。 The heating control section 43 controls the heating section 32 according to commands from the mechanism control section 41 . When the heating control unit 43 receives a command signal output from the mechanism control unit 41 when the support unit 34 comes to the drying position U and stops, the heating unit 32 controls the processing surface of the substrate W on the support unit 34 by the heating unit 32. Execute heating.

加熱制御部43は、フラッシュランプ321及びハロゲンランプ322を同時に発光させる。すると、フラッシュランプ321の発光によって、基板Wの被処理面の液膜と表層との間の全体が、ライデンフロスト温度以上に急速に加熱される。例えば、200℃以上の温度で加熱されることにより、数ミリ秒以内に、基板Wの表層全体が、液膜が膜沸騰状態となる温度以上に加熱される。なお、ハロゲンランプ322の発光は、フラッシュランプ321の発光の前であってもよい。つまり、温度維持部は、フラッシュランプ321が発光する前に加熱を開始してもよい。 The heating control unit 43 causes the flash lamp 321 and the halogen lamp 322 to emit light at the same time. Then, due to the light emission from the flash lamp 321, the entire area between the liquid film and the surface layer on the surface to be processed of the substrate W is rapidly heated to the Leidenfrost temperature or higher. For example, by heating at a temperature of 200° C. or higher, the entire surface layer of the substrate W is heated to a temperature higher than the temperature at which the liquid film reaches a film boiling state within several milliseconds. Note that the halogen lamp 322 may emit light before the flash lamp 321 emits light. That is, the temperature maintenance section may start heating before the flash lamp 321 emits light.

そして、発光し続けるハロゲンランプ322の温度が上昇することにより、基板Wの表層が、ライデンフロスト温度以上に維持され、膜沸騰状態が維持される。これにより、基板Wの被処理面の表層上の洗浄液Lが液玉になる。 Then, as the temperature of the halogen lamp 322 that continues to emit light increases, the surface layer of the substrate W is maintained at a temperature equal to or higher than the Leidenfrost temperature, and a film boiling state is maintained. As a result, the cleaning liquid L on the surface layer of the surface to be processed of the substrate W becomes a liquid droplet.

膜厚解析部42は、測定された洗浄液Lの液膜の厚さが、所定のしきい値の範囲の下限よりも薄いと判定した場合、液膜が薄過ぎるとして、機構制御部41から供給部38に処理液(洗浄液L)の供給指示が出力される。これにより、ノズル38aから洗浄液Lが基板Wの被処理面に所定量(所定時間)供給され、液膜の厚さを所定のしきい値の範囲内とする。その後は、上記のように、基板Wの回転と上昇による乾燥を行う。洗浄液Lの補充時に基板Wを回転させずに停止させても良いが、基板Wを回転させるようにしても良い。 If the film thickness analysis unit 42 determines that the thickness of the measured liquid film of the cleaning liquid L is thinner than the lower limit of the predetermined threshold range, the film thickness analysis unit 42 determines that the liquid film is too thin and stops the supply from the mechanism control unit 41. A supply instruction for the processing liquid (cleaning liquid L) is output to the unit 38 . Thereby, the cleaning liquid L is supplied from the nozzle 38a to the surface to be processed of the substrate W in a predetermined amount (for a predetermined time), and the thickness of the liquid film is kept within a predetermined threshold value. Thereafter, drying is performed by rotating and lifting the substrate W as described above. When replenishing the cleaning liquid L, the substrate W may be stopped without being rotated, but the substrate W may be rotated.

膜厚解析部42は、測定された洗浄液Lの液膜の厚さが、所定のしきい値の範囲の上限よりも厚いと判定した場合、液膜が厚過ぎるとして、機構制御部41から駆動機構35に支持部34の回転指示が出力される。これにより、支持部34とともに回転する基板Wの洗浄液Lを、遠心力により飛散させて、液膜の厚さを所定のしきい値の範囲内とする。その後は、上記のように、基板Wの回転と上昇による乾燥を行う。 When the film thickness analysis unit 42 determines that the measured thickness of the liquid film of the cleaning liquid L is thicker than the upper limit of the predetermined threshold range, the film thickness analysis unit 42 determines that the liquid film is too thick and causes the mechanism control unit 41 to drive the liquid film. An instruction to rotate the support portion 34 is output to the mechanism 35 . Thereby, the cleaning liquid L for the substrate W rotating together with the support part 34 is scattered by centrifugal force, and the thickness of the liquid film is made to be within a predetermined threshold value. Thereafter, drying is performed by rotating and lifting the substrate W as described above.

[動作]
以上のような本実施形態の基板処理装置1の動作を、上記の図1及び図2に加えて、図3~図5の説明図、図6のフローチャート、図7の説明図を参照して説明する。なお、以下のような手順により基板Wを製造する基板製造方法、基板Wを乾燥させる基板W乾燥方法、基板Wを処理する基板処理方法も、本実施形態の一態様である。また、図3~図5においては、カップ36の図示を省略している。
[motion]
The operation of the substrate processing apparatus 1 of this embodiment as described above will be described with reference to the explanatory diagrams of FIGS. 3 to 5, the flowchart of FIG. 6, and the explanatory diagram of FIG. 7 in addition to FIGS. 1 and 2 above. explain. Note that a substrate manufacturing method for manufacturing a substrate W by the following procedure, a substrate W drying method for drying a substrate W, and a substrate processing method for processing a substrate W are also aspects of this embodiment. Further, in FIGS. 3 to 5, illustration of the cup 36 is omitted.

図2に示すように、処理装置110においてエッチング処理後の基板Wは、搬送装置200により洗浄装置120に搬入される。洗浄装置120においては、基板Wを保持した支持部12が回転しながら、供給部15が基板Wの被処理面にAPMを供給してアルカリ洗浄を行った後、DIWを供給することによる純水洗浄を行う。また、純水洗浄を終了した後、基板Wの被処理面にIPAを供給する。 As shown in FIG. 2, the substrate W subjected to the etching process in the processing apparatus 110 is carried into the cleaning apparatus 120 by the transport apparatus 200. In the cleaning device 120, while the support section 12 holding the substrate W rotates, the supply section 15 supplies APM to the surface to be processed of the substrate W to perform alkaline cleaning, and then supplies pure water by supplying DIW. Perform cleaning. Further, after finishing the pure water cleaning, IPA is supplied to the surface of the substrate W to be processed.

これにより、基板Wの回転による遠心力によって、IPAが基板Wの被処理面の全域に行き渡り、基板Wの被処理面上に液盛されたDIWがIPAに置換されるアルコールリンス処理が行われる。なお、ここでは、DIWよりも表面張力が低いIPAに置換されるため、基板Wの被処理面上に形成されるパターンの間に働く表面張力が低減される。 As a result, centrifugal force due to the rotation of the substrate W causes IPA to spread over the entire surface of the substrate W to be processed, and alcohol rinsing processing is performed in which DIW that has been deposited on the surface of the substrate W to be processed is replaced with IPA. . Note that here, since IPA, which has a lower surface tension than DIW, is substituted, the surface tension that acts between patterns formed on the surface to be processed of the substrate W is reduced.

搬送装置200は、洗浄後の基板Wを洗浄装置120から搬出し、乾燥装置300に搬入する。なお、純水洗浄が終了した後、DIWが液盛された基板Wの被処理面に対して、IPAに置換することは必ず行うとは限らない。つまり、DIWによる純水洗浄のみで洗浄処理を完了してもよい。 The transport device 200 carries out the cleaned substrate W from the cleaning device 120 and carries it into the drying device 300. Note that after the pure water cleaning is completed, it is not always necessary to replace the surface of the substrate W to be treated with DIW with IPA. In other words, the cleaning process may be completed only by cleaning with pure water using DIW.

図3(A)に示すように、被処理面に洗浄液Lによる液膜(IPA)が形成された状態で、乾燥装置300の乾燥室31の開口31aから搬入された基板Wを、待機位置Dにある支持部34の保持部材34bが保持する(ステップS01)。図3(B)に示すように、測定部37の検出部37aは、基板W上の膜厚を測定する(ステップS02)。 As shown in FIG. 3A, the substrate W carried in from the opening 31a of the drying chamber 31 of the drying apparatus 300 is moved to the standby position D with a liquid film (IPA) formed by the cleaning liquid L on the surface to be processed. The holding member 34b of the support section 34 located at the holder 34b holds the holding member 34b (step S01). As shown in FIG. 3B, the detection unit 37a of the measurement unit 37 measures the film thickness on the substrate W (step S02).

膜厚が薄い場合には(ステップS03の所定範囲未満)、図4(A)に示すように、供給部38が基板Wの液膜にさらに洗浄液Lを供給することにより膜厚を調整する(ステップS04)。膜厚が厚い場合には(ステップS03の所定範囲超)、支持部34が回転することにより、回転する基板Wから洗浄液Lを飛ばして膜厚を調整する(ステップS05)。 If the film thickness is thin (less than the predetermined range in step S03), the supply unit 38 adjusts the film thickness by further supplying the cleaning liquid L to the liquid film on the substrate W, as shown in FIG. Step S04). If the film thickness is thick (exceeding the predetermined range in step S03), the supporting part 34 rotates to blow the cleaning liquid L from the rotating substrate W to adjust the film thickness (step S05).

膜厚が適切である場合又は調整後に膜厚が適切となった場合には(ステップS03の所定範囲内)、図4(B)に示すように、支持部34が基板Wを回転させながら(ステップS06)、図5(A)に示すように、乾燥位置Uまで上昇することにより、基板Wを加熱部32に接近させる(ステップS07)。基板Wを、加熱部32により加熱される前に回転させることにより、基板Wとともに基板Wの被処理面上の洗浄液Lの液膜を回転させておき、加熱部32により加熱され、基板Wの被処理面との間に気層が発生した後においても、慣性力により洗浄液Lの液膜が回転を継続して遠心力が働くようにする。 When the film thickness is appropriate or when the film thickness becomes appropriate after adjustment (within the predetermined range in step S03), as shown in FIG. Step S06), as shown in FIG. 5A, the substrate W is brought closer to the heating unit 32 by rising to the drying position U (Step S07). By rotating the substrate W before it is heated by the heating section 32, the liquid film of the cleaning liquid L on the surface to be processed of the substrate W is rotated together with the substrate W. Even after an air layer is generated between the cleaning liquid L and the surface to be treated, the liquid film of the cleaning liquid L continues to rotate due to inertial force, so that centrifugal force is exerted.

加熱部32のフラッシュランプ321及びハロゲンランプ322が同時に発光して基板Wの表層を加熱する(ステップS08)。このとき、フラッシュランプ321は、数ミリ秒発光して、基板Wの表層全体を、ライデンフロスト温度以上に急速に加熱させて、ライデンフロスト現象によって、基板Wの表層と液膜との界面に発生する気層を介して、表層から液膜を浮上させる。ハロゲンランプ322は、発光を数秒継続してから消灯することにより、フラッシュランプ321が消灯した後にも基板Wの表層全体を、ライデンフロスト温度以上を維持するように加熱する。 The flash lamp 321 and the halogen lamp 322 of the heating section 32 simultaneously emit light to heat the surface layer of the substrate W (step S08). At this time, the flash lamp 321 emits light for several milliseconds to rapidly heat the entire surface layer of the substrate W to a temperature higher than the Leidenfrost temperature, causing a Leidenfrost phenomenon to occur at the interface between the surface layer of the substrate W and the liquid film. A liquid film is floated from the surface layer through an air layer. The halogen lamp 322 continues to emit light for several seconds and then turns off, thereby heating the entire surface layer of the substrate W to maintain the temperature above the Leidenfrost temperature even after the flash lamp 321 turns off.

これにより、基板Wの表層全体からの液膜の浮上状態が維持されて、液玉となり、遠心力により洗浄液Lを飛ばされて乾燥される(ステップS09)。つまり、図7(A)に示すように、基板Wの被処理面上のパターンPに接触している洗浄液Lは、図7(B)に示すように、フラッシュランプ321の点灯により基板Wだけが瞬時に加熱されることにより、基板Wの表層と洗浄液Lとの接する界面が他の部分の洗浄液Lよりも早く気化を始めるため、パターンPの周囲に、液体(洗浄液L)が気化したガスの層、すなわち気層Gが生成される。そして、ハロゲンランプ322の点灯が維持されることにより、基板Wの表層の温度が維持されるので、気層Gが維持される。なお、図7(B)、(C)、(D)では、基板WのパターンPに細かい斜線によるハッチングを入れることによって、基板Wが急速に加熱され、それが維持されていることを示している。 As a result, the floating state of the liquid film from the entire surface layer of the substrate W is maintained, and the liquid film becomes a liquid ball, and the cleaning liquid L is blown off by centrifugal force and dried (step S09). That is, as shown in FIG. 7(A), the cleaning liquid L in contact with the pattern P on the surface to be processed of the substrate W is removed only by the lighting of the flash lamp 321, as shown in FIG. 7(B). is heated instantaneously, and the interface between the surface layer of the substrate W and the cleaning liquid L starts to vaporize earlier than the cleaning liquid L in other parts. , that is, an air layer G is generated. By keeping the halogen lamp 322 lit, the temperature of the surface layer of the substrate W is maintained, so the gas layer G is maintained. In addition, in FIGS. 7(B), (C), and (D), the pattern P of the substrate W is hatched with fine diagonal lines to indicate that the substrate W is rapidly heated and maintained. There is.

図7(C)に示すように、隣り合うパターンP間の液体(洗浄液L)は気層Gによって瞬時にパターンP間から浮き上がり、図7(D)に示すように、ライデンフロスト現象により直ちに液玉化する(ライデンフロスト現象)。図中、黒塗りの矢印で示すように、洗浄液Lには回転による遠心力がかかっており、生成された各液玉は遠心力によって、基板W上から飛ばされるので、図7(E)に示すように、基板Wの被処理面は乾燥する。 As shown in FIG. 7(C), the liquid (cleaning liquid L) between adjacent patterns P is instantly lifted up from between the patterns P by the gas layer G, and as shown in FIG. 7(D), the liquid immediately rises from between the patterns P due to the Leidenfrost phenomenon. Beaded (Leidenfrost phenomenon). As shown by the black arrow in the figure, centrifugal force is applied to the cleaning liquid L due to rotation, and each generated liquid droplet is blown off from above the substrate W by the centrifugal force. As shown, the surface of the substrate W to be processed is dried.

このようにして、パターンP間に存在する洗浄液Lを、パターンP間から浮き上がらせることを基板Wの被処理面全体で発生させ、再付着を防止することで、一部のパターンP間に洗浄液Lが残留することを抑えることができ、基板Wの被処理面における液体の乾燥速度が均一となるため、残留した液体による倒壊力(例えば、表面張力など)によってパターンPが倒壊することを抑えることができる。 In this way, the cleaning liquid L existing between the patterns P is caused to float up from between the patterns P on the entire surface to be processed of the substrate W, and by preventing re-adhesion, the cleaning liquid L between some of the patterns P is lifted up. It is possible to prevent L from remaining and the drying rate of the liquid on the processed surface of the substrate W becomes uniform, thereby suppressing the pattern P from collapsing due to the collapsing force (for example, surface tension, etc.) caused by the residual liquid. be able to.

なお、液膜厚が足りずに、ライデンフロスト現象の発生の前に、通常乾燥により液膜が乾燥してしまうと、図8に示すように、一部のパターンP間に残留した洗浄液Lに働く表面張力で、パターン倒壊が発生する。本実施形態では、基板Wの被処理面上の洗浄液Lの液膜厚が適切な厚さに調整されているため、ライデンフロスト現象が発生している間は液膜が維持され、気層により浮上した液膜が、遠心力によりパターンP間から排除されるので、表面張力によるパターン倒壊が防止される。 Note that if the liquid film is insufficiently thick and the liquid film dries by normal drying before the Leidenfrost phenomenon occurs, as shown in FIG. The pattern collapses due to the applied surface tension. In this embodiment, since the liquid film thickness of the cleaning liquid L on the surface to be processed of the substrate W is adjusted to an appropriate thickness, the liquid film is maintained while the Leidenfrost phenomenon occurs, and the gas layer Since the floating liquid film is removed from between the patterns P by centrifugal force, collapse of the pattern due to surface tension is prevented.

その後、図5(B)に示すように、支持部34は、基板Wの回転を維持しながら、待機位置Dまで下降する(ステップS10)。支持部34が基板Wの回転を停止した後(ステップS11)、搬送装置200が基板Wを開口31aから搬出する(ステップS12)。 Thereafter, as shown in FIG. 5(B), the support section 34 descends to the standby position D while maintaining the rotation of the substrate W (step S10). After the support unit 34 stops rotating the substrate W (step S11), the transport device 200 carries out the substrate W from the opening 31a (step S12).

[効果]
(1)以上のような本実施形態の乾燥装置(基板乾燥装置)300は、被処理面上に処理液による液膜が形成された状態の基板Wが搬入される乾燥室31と、乾燥室31に搬入された基板Wを支持する支持部34と、乾燥室31内に設けられ、基板Wにおける被処理面の表層を、液膜と表層との間の全体にライデンフロスト現象による気層が生じる温度以上に加熱するフラッシュランプ321と、フラッシュランプ321の加熱による気層を維持するように、加熱により表層の温度を維持する温度維持部(ハロゲンランプ322)と、支持部34とともに基板Wを回転させることにより、表層との間に気層が生じた液膜を、基板Wの回転による遠心力により排出させる駆動機構35と、を有する。
[effect]
(1) The drying apparatus (substrate drying apparatus) 300 of this embodiment as described above includes a drying chamber 31 into which a substrate W with a liquid film formed by a processing liquid on the surface to be processed is carried, and a drying chamber A supporting part 34 that supports the substrate W carried into the drying chamber 31 is provided in the drying chamber 31, and a gas layer due to the Leidenfrost phenomenon is formed between the liquid film and the surface layer of the surface layer of the surface to be processed of the substrate W. The substrate W is heated together with a flash lamp 321 that heats the temperature above the generated temperature, a temperature maintenance section (halogen lamp 322) that maintains the temperature of the surface layer by heating, and a support section 34 so as to maintain the gas layer due to the heating of the flash lamp 321. It has a drive mechanism 35 that discharges a liquid film in which an air layer is formed between the substrate W and the surface layer by centrifugal force caused by the rotation of the substrate W.

本実施形態の基板処理装置1は、基板Wを回転させながら処理液を供給することにより処理装置110と、処理済の基板を回転させながら処理液を供給することにより洗浄する洗浄装置120と、洗浄装置120において洗浄された基板Wを、処理液による液膜が形成された状態で搬出し、乾燥装置300に搬入する搬送装置200と、を有する。 The substrate processing apparatus 1 of this embodiment includes a processing apparatus 110 that supplies a processing liquid while rotating a substrate W, a cleaning apparatus 120 that cleans a processed substrate by supplying a processing liquid while rotating it, It includes a transport device 200 that transports the substrate W cleaned in the cleaning device 120 with a liquid film formed by the processing liquid and transports it into the drying device 300.

本実施形態の基板乾燥方法は、支持部34が、被処理面上に処理液による液膜が形成された状態で乾燥室31に搬入された基板Wを支持し、駆動機構35が、支持部34とともに基板Wを回転させ、フラッシュランプ321が、基板Wにおける被処理面の表層を、液膜と表層との間の全体にライデンフロスト現象による気層が生じる温度以上に瞬時に加熱し、温度維持部(ハロゲンランプ322)が、フラッシュランプ321の加熱による気層を維持するように、加熱により表層の温度を維持し、液膜を、基板Wの回転による遠心力により排出させる。 In the substrate drying method of the present embodiment, the support section 34 supports the substrate W carried into the drying chamber 31 with a liquid film formed by the processing liquid on the surface to be processed, and the drive mechanism 35 34, the flash lamp 321 instantaneously heats the surface layer of the surface to be processed of the substrate W to a temperature higher than the temperature at which a gas layer due to the Leidenfrost phenomenon is formed between the liquid film and the surface layer. The maintenance section (halogen lamp 322) maintains the temperature of the surface layer by heating so as to maintain the gas layer due to the heating by the flash lamp 321, and discharges the liquid film by centrifugal force caused by the rotation of the substrate W.

このように、短時間しか発光できないが瞬時に高温加熱が可能なフラッシュランプ321により、基板Wの表層をライデンフロスト温度以上に加熱して液膜を浮上させ、温度維持部(ハロゲンランプ322)によってライデンフロスト温度を維持させることができるので、気層により浮上した液膜が表層に再付着せずに、基板W上から排除でき、残留した液体によるパターン倒壊を防ぐことができる。また、ハロゲンランプ322のみによって膜沸騰状態にする場合に比べて、膨大な電力を使用することなく、液膜を安定的に膜沸騰状態にして液玉化することができる。 In this way, the surface layer of the substrate W is heated to the Leidenfrost temperature or higher by the flash lamp 321, which can only emit light for a short time but can instantaneously heat up to a high temperature, and the liquid film is floated, and the temperature maintenance section (halogen lamp 322) Since the Leidenfrost temperature can be maintained, the liquid film floated by the gas layer can be removed from the substrate W without re-adhering to the surface layer, and pattern collapse due to the remaining liquid can be prevented. Moreover, compared to the case where the liquid film is brought into a film boiling state using only the halogen lamp 322, it is possible to stably bring the liquid film into a film boiling state and turn it into a liquid ball without using an enormous amount of electric power.

図9に、横軸を時間、縦軸を温度としたグラフに、フラッシュランプ321、ハロゲンランプ322及び基板Wの温度変化を模式的に示す。フラッシュランプ321のみの加熱の場合、図中の破線に示すように、基板の表層を、ライデンフロスト温度(図中、2点鎖線)以上に瞬時に加熱することができるが、液玉が排出されるまで膜沸騰状態の温度を維持できない。一方、ハロゲンランプ322のみの加熱では、図中の1点鎖線に示すように、フラッシュランプ321よりも昇温に時間を要するため、瞬時に表層全体をライデンフロスト温度以上にすることができず、液玉の表層への再付着等が発生してしまう。 FIG. 9 schematically shows temperature changes of the flash lamp 321, the halogen lamp 322, and the substrate W in a graph in which the horizontal axis is time and the vertical axis is temperature. In the case of heating only with the flash lamp 321, the surface layer of the substrate can be instantly heated to the Leidenfrost temperature (double-dashed line in the figure) or higher, as shown by the broken line in the figure, but the liquid beads are not discharged. The film boiling temperature cannot be maintained until the temperature reaches the boiling point. On the other hand, when heating only with the halogen lamp 322, as shown by the dashed line in the figure, it takes longer to raise the temperature than with the flash lamp 321, so it is not possible to instantly raise the entire surface layer to the Leidenfrost temperature or higher. This may cause the liquid beads to re-adhere to the surface layer.

本実施形態では、フラッシュランプ321が消灯した後にも、ハロゲンランプ322の加熱が継続することにより、図中、実線で示すように、基板Wの平均温度を、ライデンフロスト温度以上に維持することができる。つまり、瞬時に液膜を膜沸騰状態の温度にした後、その温度を維持することが可能となる。ここでいう瞬時、つまり膜沸騰状態となるまでの時間は、3msec以下であることが好ましい。これにより、ごく僅かの時間で液膜の表層のみを膜沸騰状態にすることができる。このように、基板Wの表面全体の液膜の表層が、核沸騰状態にとどまることなく、瞬時に膜沸騰状態になるので、液膜が液玉化しやすくなる。また、瞬時に膜沸騰状態とした後に、その膜沸騰状態を維持できる。より具体的には、基板Wの温度をライデンフロスト温度よりも高い温度(例えば、100℃以上)にすることにより、基板Wの全面にある液膜を、安定的に膜沸騰状態に維持できる。このため、図中、αの領域において、液膜が表層に付着した状態から、ライデンフロスト現象により液膜が表層から浮上したβの領域に遷移した後は、液膜の再付着が防止される。従って、フラッシュランプ321の消灯による基板Wの温度低下を防ぎつつ、ハロゲンランプ322を極度に高温とする必要もなく、ライデンフロスト現象による乾燥処理を実現できる。 In this embodiment, the heating of the halogen lamp 322 continues even after the flash lamp 321 is turned off, so that the average temperature of the substrate W can be maintained at or above the Leidenfrost temperature, as shown by the solid line in the figure. can. In other words, it is possible to instantaneously bring the liquid film to a film boiling temperature and then maintain that temperature. The instant referred to here, that is, the time required to reach the film boiling state, is preferably 3 msec or less. Thereby, only the surface layer of the liquid film can be brought into a film boiling state in a very short time. In this way, the surface layer of the liquid film on the entire surface of the substrate W does not stay in the nucleate boiling state but instantly enters the film boiling state, so that the liquid film is easily turned into liquid beads. In addition, after instantaneously achieving a film boiling state, the film boiling state can be maintained. More specifically, by setting the temperature of the substrate W to a temperature higher than the Leidenfrost temperature (for example, 100° C. or higher), the liquid film on the entire surface of the substrate W can be stably maintained in a film boiling state. Therefore, in the figure, after transitioning from the state in which the liquid film adheres to the surface layer in the region α to the region β in which the liquid film has risen from the surface layer due to the Leidenfrost phenomenon, re-adhesion of the liquid film is prevented. . Therefore, while preventing the temperature of the substrate W from decreasing due to turning off the flash lamp 321, there is no need to heat the halogen lamp 322 to an extremely high temperature, and drying processing using the Leidenfrost phenomenon can be realized.

なお、フラッシュランプ321は、1秒未満の間に、約300℃程度の温度まで基板Wを加熱できれば、基板Wの表層にある液膜が核沸騰状態を経て(核沸騰状態にとどまることなく)、すぐに膜沸騰状態となることができる。また、図9に基づくと、フラッシュランプ321の加熱温度の最高値を、ライデンフロスト温度に対して、約2倍~約3倍の温度になるように設定すれば、基板Wの表層にある液膜が核沸騰状態にとどまることなく、膜沸騰状態となることができる。 In addition, if the flash lamp 321 can heat the substrate W to a temperature of approximately 300° C. in less than 1 second, the liquid film on the surface layer of the substrate W will undergo a nucleate boiling state (without remaining in a nucleate boiling state). , can quickly reach a film boiling state. Also, based on FIG. 9, if the maximum heating temperature of the flash lamp 321 is set to be about twice to about three times the Leidenfrost temperature, the liquid on the surface layer of the substrate W can be The film can reach a film boiling state without remaining in a nucleate boiling state.

ここで、フラッシュランプ321は、ライデンフロスト温度まで瞬時に加熱する必要があるため、高いエネルギーが必要となる。この状態を作り出す場合、パルス幅を小さくすることで、瞬時に高いエネルギーで発光させることができる。 Here, the flash lamp 321 needs to be instantly heated to the Leidenfrost temperature, so high energy is required. When creating this state, by reducing the pulse width, it is possible to instantaneously emit light with high energy.

図9に示すように、ハロゲンランプ322の加熱温度の立ち上がりは、約1秒でライデンフロスト温度に達する。つまり、フラッシュランプ321の発光終了後、基板平均温度が下降するが、ハロゲンランプ322が約1秒でライデンフロスト温度に達するため、基板平均温度はライデンフロスト温度を維持することができる。 As shown in FIG. 9, the heating temperature of the halogen lamp 322 reaches the Leidenfrost temperature in about 1 second. That is, after the flash lamp 321 finishes emitting light, the average substrate temperature decreases, but since the halogen lamp 322 reaches the Leidenfrost temperature in about 1 second, the average substrate temperature can maintain the Leidenfrost temperature.

(2)温度維持部(ハロゲンランプ322)は、フラッシュランプ321が発光する前に又は同時に加熱を開始する。このため、温度維持部の温度上昇が遅くても、フラッシュランプ321の消灯時には、ライデンフロスト温度以上の加熱が可能となる。 (2) The temperature maintaining unit (halogen lamp 322) starts heating before or at the same time as the flash lamp 321 emits light. Therefore, even if the temperature rise in the temperature maintenance section is slow, heating to a temperature higher than the Leidenfrost temperature is possible when the flash lamp 321 is turned off.

(3)温度維持部(ハロゲンランプ322)は、フラッシュランプ321の消灯後も加熱を継続する。このため、フラッシュランプ321の消灯による冷却を防ぎ、ライデンフロスト温度を維持できる。 (3) The temperature maintenance section (halogen lamp 322) continues heating even after the flash lamp 321 is turned off. Therefore, cooling due to turning off the flash lamp 321 is prevented, and the Leidenfrost temperature can be maintained.

(変形例)
(1)フラッシュランプ321及び温度維持部は、基板Wを挟んで互いに反対の側に配置されてもよい。例えば、図10に示すように、フラッシュランプ321を乾燥室31の天井側に設け、基板Wを挟んで、ハロゲンランプ322を床側に設けてもよい。この態様では、ハロゲンランプ322は、支持台322aに固定支持されている。乾燥室31の床には、円環状の中空モータ341が設置されている。中空モータ341の固定側は、コイルによるステータ341aが構成され、回転側は磁石によるロータ341bが設けられている。
(Modified example)
(1) The flash lamp 321 and the temperature maintenance section may be placed on opposite sides of the substrate W. For example, as shown in FIG. 10, a flash lamp 321 may be provided on the ceiling side of the drying chamber 31, and a halogen lamp 322 may be provided on the floor side with the substrate W in between. In this embodiment, the halogen lamp 322 is fixedly supported on a support base 322a. An annular hollow motor 341 is installed on the floor of the drying chamber 31. The fixed side of the hollow motor 341 is configured with a stator 341a made of coils, and the rotating side is provided with a rotor 341b made of magnets.

ロータ341bには、複数の保持部材34bが設けられている。これにより、保持部材34bに保持された基板Wは、支持台322a上に離隔して配置され、ロータ341bの回転とともに回転する。基板Wの被処理面はフラッシュランプ321に対向する。 The rotor 341b is provided with a plurality of holding members 34b. As a result, the substrate W held by the holding member 34b is spaced apart from the support base 322a and rotates with the rotation of the rotor 341b. The surface of the substrate W to be processed faces the flash lamp 321 .

乾燥時には、上記と同様に、中空モータ341により回転する基板Wに、フラッシュランプ321とハロゲンランプ322を発光させることにより加熱する。このように、基板Wの一方の面と他方の面をそれぞれ加熱することにより、両面に加わる応力の差を縮めることができるので、基板Wに熱膨張が生じて過大な応力が加わり、割れ等が生じることを防止できる。 During drying, similarly to the above, the substrate W rotated by the hollow motor 341 is heated by causing the flash lamp 321 and the halogen lamp 322 to emit light. In this way, by heating one side and the other side of the substrate W, it is possible to reduce the difference in stress applied to both sides, so thermal expansion occurs in the substrate W, excessive stress is applied, and cracks etc. can be prevented from occurring.

(2)温度維持部は、ハロゲンランプ322には限定されない。赤外線ランプであってもよい。温度維持部の加熱速度が遅い場合には、フラッシュランプ321の発光以前から加熱を開始してもよい。また、温度維持部の加熱速度が速い場合には、フラッシュランプ321の発光後から加熱を開始してもよい。余熱による温度維持が可能であれば、温度維持部として用いるランプの発光を、フラッシュランプ321の発光とともに停止してもよい。 (2) The temperature maintaining section is not limited to the halogen lamp 322. It may also be an infrared lamp. If the heating speed of the temperature maintaining section is slow, heating may be started before the flash lamp 321 starts emitting light. Further, if the heating speed of the temperature maintaining section is fast, heating may be started after the flash lamp 321 emits light. If it is possible to maintain the temperature using residual heat, the lamp used as the temperature maintaining section may stop emitting light at the same time as the flash lamp 321 emits light.

(3)処理装置110の処理は、最終的に洗浄と乾燥が必要となる処理であれば、処理の内容及び処理液は、上記で例示したものには限定されない。処理対象となる基板W及び処理液についても、上記で例示したものには限定されない。洗浄装置120において洗浄後、基板Wに液盛りされる洗浄液Lは、IPAには限定されない。例えば、DIWによって液盛りされていてもよい。 (3) As long as the processing performed by the processing apparatus 110 ultimately requires cleaning and drying, the contents of the processing and the processing liquid are not limited to those exemplified above. The substrate W to be processed and the processing liquid are also not limited to those exemplified above. The cleaning liquid L that is applied to the substrate W after cleaning in the cleaning device 120 is not limited to IPA. For example, the liquid may be filled by DIW.

[他の実施形態]
以上、本発明の実施形態及び各部の変形例を説明したが、この実施形態や各部の変形例は、一例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。上述したこれら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明に含まれる。
[Other embodiments]
The embodiments of the present invention and modifications of each part have been described above, but these embodiments and modifications of each part are presented as examples, and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments described above can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and their modifications are included within the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims.

1 基板処理装置
1a チャンバ
1b カセット
1c 搬送ロボット
1d バッファユニット
11 洗浄室
11a 開口
11b 扉
12 支持部
13 回転機構
14 カップ
15 供給部
15a ノズル
15b 移動機構
20 ハンドリング装置
21 ロボットハンド
22 移動機構
31 乾燥室
31a 開口
31b 扉
31c 導入口
31d 排気口
31e 給気部
31f 排気部
32 加熱部
32a 仕切り窓
33 窓部
34 支持部
34a 回転テーブル
34b 保持部材
34c 回転軸
35 駆動機構
35a 回転部
35b 昇降部
36 カップ
37 測定部
37a 検出部
37b 揺動アーム
37c 揺動機構
38 供給部
38a ノズル
38b 揺動アーム
38c 揺動機構
41 機構制御部
42 膜厚解析部
43 加熱制御部
110 処理装置
120 洗浄装置
200 搬送装置
300 乾燥装置
321 フラッシュランプ
322 ハロゲンランプ
322a 支持台
341 中空モータ
341a ステータ
341b ロータ
400 制御装置

1 Substrate processing apparatus 1a Chamber 1b Cassette 1c Transfer robot 1d Buffer unit 11 Cleaning chamber 11a Opening 11b Door 12 Support part 13 Rotating mechanism 14 Cup 15 Supply part 15a Nozzle 15b Moving mechanism 20 Handling device 21 Robot hand 22 Moving mechanism 31 Drying chamber 31a Opening 31b Door 31c Inlet 31d Exhaust port 31e Air supply section 31f Exhaust section 32 Heating section 32a Partition window 33 Window section 34 Support section 34a Rotating table 34b Holding member 34c Rotating shaft 35 Drive mechanism 35a Rotating section 35b Elevating section 36 Cup 37 Measurement Section 37a Detection section 37b Swinging arm 37c Swinging mechanism 38 Supply section 38a Nozzle 38b Swinging arm 38c Swinging mechanism 41 Mechanism control section 42 Film thickness analysis section 43 Heating control section 110 Processing device 120 Cleaning device 200 Transfer device 300 Drying device 321 Flash lamp 322 Halogen lamp 322a Support stand 341 Hollow motor 341a Stator 341b Rotor 400 Control device

Claims (6)

被処理面上に処理液による液膜が形成された状態の基板が搬入される乾燥室と、
前記乾燥室に搬入された前記基板を支持する支持部と、
前記乾燥室内に設けられ、前記基板における前記被処理面の表層を、前記液膜と前記表層との間の全体にライデンフロスト現象による気層が生じる温度以上に加熱するフラッシュランプと、
前記フラッシュランプの加熱による前記気層を維持するように、加熱により前記表層の温度を維持する温度維持部と、
前記支持部とともに前記基板を回転させることにより、前記表層との間に前記気層が生じた前記液膜を、前記基板の回転による遠心力により排出させる駆動機構と、
を有することを特徴とする基板乾燥装置。
a drying chamber into which the substrate with a liquid film formed by the processing liquid on the surface to be processed is carried;
a support part that supports the substrate carried into the drying chamber;
a flash lamp that is provided in the drying chamber and heats the surface layer of the surface to be processed of the substrate to a temperature higher than a temperature at which a gas layer due to the Leidenfrost phenomenon is generated throughout between the liquid film and the surface layer;
a temperature maintenance unit that maintains the temperature of the surface layer by heating so as to maintain the air layer due to the heating of the flash lamp;
a drive mechanism that rotates the substrate together with the support part to discharge the liquid film in which the gas layer is generated between the substrate and the surface layer by centrifugal force caused by the rotation of the substrate;
A substrate drying device comprising:
前記温度維持部は、前記フラッシュランプが発光する前に又は同時に加熱を開始することを特徴とする請求項1記載の基板乾燥装置。 2. The substrate drying apparatus according to claim 1, wherein the temperature maintaining unit starts heating before or at the same time as the flash lamp emits light. 前記温度維持部は、前記フラッシュランプの消灯後も加熱を継続することを特徴とする請求項1記載の基板乾燥装置。 The substrate drying apparatus according to claim 1, wherein the temperature maintaining section continues heating even after the flash lamp is turned off. 前記フラッシュランプ及び前記温度維持部は、前記基板を挟んで互いに反対の側に配置されていることを特徴とする請求項1記載の基板処理装置。 2. The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the flash lamp and the temperature maintenance section are disposed on opposite sides of the substrate. 基板を回転させながら処理液を供給することにより処理する処理装置と、
処理済の前記基板を回転させながら処理液を供給することにより洗浄する洗浄装置と、
請求項1乃至4のいずれかに記載の基板乾燥装置と、
前記洗浄装置において洗浄された前記基板を、処理液による液膜が形成された状態で搬出し、前記基板乾燥装置に搬入する搬送装置と、
を有することを特徴とする基板処理装置。
a processing device that processes a substrate by supplying a processing liquid while rotating the substrate;
a cleaning device that cleans the processed substrate by supplying a processing liquid while rotating the substrate;
A substrate drying device according to any one of claims 1 to 4,
a transport device that transports the substrate cleaned in the cleaning device with a liquid film formed by the processing liquid and transports it into the substrate drying device;
A substrate processing apparatus comprising:
支持部が、被処理面上に処理液による液膜が形成された状態で乾燥室に搬入された基板を支持し、
駆動機構が、前記支持部とともに前記基板を回転させ、
フラッシュランプが、前記基板における前記被処理面の表層を、前記液膜と前記表層との間の全体にライデンフロスト現象による気層が生じる温度以上に加熱し、
温度維持部が、前記フラッシュランプの加熱による前記気層を維持するように、加熱により前記表層の温度を維持し、
前記液膜を、前記基板の回転による遠心力により排出させる、
ことを特徴とする基板乾燥方法。
The support part supports the substrate carried into the drying chamber with a liquid film formed by the processing liquid on the surface to be processed,
a drive mechanism rotates the substrate together with the support part;
a flash lamp heats the surface layer of the surface to be processed of the substrate to a temperature higher than a temperature at which a gas layer due to the Leidenfrost phenomenon is generated throughout between the liquid film and the surface layer;
a temperature maintenance unit maintains the temperature of the surface layer by heating so as to maintain the gas layer by heating the flash lamp;
discharging the liquid film by centrifugal force caused by rotation of the substrate;
A substrate drying method characterized by:
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