JP7066892B2 - Cooling equipment, substrate processing equipment, cooling method, and substrate processing method - Google Patents

Cooling equipment, substrate processing equipment, cooling method, and substrate processing method Download PDF

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本発明の実施形態は、冷却装置、基板処理装置、冷却方法、および基板処理方法に関する。 Embodiments of the present invention relate to a cooling device, a substrate processing apparatus, a cooling method, and a substrate processing method.

例えば、基板の洗浄装置、エッチング装置などにおいては、低温のガスを処理の対象物に供給して対象物の温度を下げて処理を行う場合がある。この様な技術においては、例えば、液体窒素などの低温の液体を蒸発させて低温のガスを発生させ、発生させたガスを対象物に供給している。 For example, in a substrate cleaning device, an etching device, or the like, a low-temperature gas may be supplied to an object to be treated to lower the temperature of the object for processing. In such a technique, for example, a low-temperature liquid such as liquid nitrogen is evaporated to generate a low-temperature gas, and the generated gas is supplied to an object.

しかしながら、液体窒素などの低温の液体は、長期間の保存や必要量の増減への対応が困難であり、ランニングコストも高いという問題がある。そのため、冷却装置を用いてガスを冷却し、冷却したガスを対象物に供給する技術が提案されている(例えば、特許文献1を参照)。 However, low-temperature liquids such as liquid nitrogen have problems that it is difficult to store them for a long period of time and to cope with an increase or decrease in the required amount, and the running cost is high. Therefore, a technique has been proposed in which a cooling device is used to cool a gas and the cooled gas is supplied to an object (see, for example, Patent Document 1).

ところで、低温のガスを対象物に供給することは、冷却が必要な処理を行っている間だけでよい。例えば、対象物の処理と処理との合間などでは、低温のガスを供給する必要はない。そのため、冷却が必要な処理中と、対象物の処理と処理との合間とで供給するガスの量を同じにすると、無駄に消費されるガスの量が増加することになる。 By the way, the low temperature gas may be supplied to the object only during the treatment requiring cooling. For example, it is not necessary to supply a low temperature gas between treatments of an object. Therefore, if the amount of gas supplied during the treatment requiring cooling and between the treatments of the object is the same, the amount of wasteful gas will increase.

また、対象物の処理によっては、一連の処理において、冷却が必要な処理と必要でない処理が混在する場合がある。そのため、冷却が必要な処理中と冷却が不要な処理中とで供給するガスの量を同じにすると、無駄に消費されるガスの量が増加することになる。そこで、対象物の処理と処理との合間や、冷却が不要な処理中において、低温のガスの供給を停止、あるいは供給量を少なくすることが考えられる。 Further, depending on the processing of the object, a processing requiring cooling and a processing not requiring cooling may coexist in a series of processing. Therefore, if the amount of gas supplied during the treatment requiring cooling and the treatment not requiring cooling are the same, the amount of wasteful gas will increase. Therefore, it is conceivable to stop the supply of the low-temperature gas or reduce the supply amount between the treatments of the object or during the treatment that does not require cooling.

ところが、対象物の処理中あるいは対象物の処理と処理の合間において低温のガスの供給を停止、あるいは供給量を少なくすると、冷却装置の故障が多発した。 However, if the supply of low-temperature gas is stopped or the supply amount is reduced during the processing of the object or between the processing of the object, the cooling device often fails.

実用新案登録第3211245号公報Utility Model Registration No. 3211245 Gazette

本発明が解決しようとする課題は、低温のガスの供給を停止、あるいは供給量を少なくしても、冷却装置の故障の発生を抑制することができる冷却装置、基板処理装置、冷却方法、および基板処理方法を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is a cooling device, a substrate processing device, a cooling method, and a cooling device capable of suppressing the occurrence of a failure of the cooling device even if the supply of low-temperature gas is stopped or the supply amount is reduced. It is to provide a substrate processing method.

実施形態に係る冷却装置は、冷媒が流通可能な流路と、前記流路に設けられた凝縮器と、前記流路に設けられた熱交換器と、前記凝縮器と前記熱交換器との間の、前記流路に設けられたコンプレッサと、前記凝縮器から前記熱交換器に流入する前記冷媒を冷却する冷却器と、前記熱交換器にガスを供給し、前記冷媒との熱交換により、前記ガスを冷却可能なガス冷却部と、冷却された前記ガスの温度を検出可能な第1の温度計と、前記熱交換器に流入する前記冷媒の温度を検出可能な第2の温度計と、前記冷却器によって、前記熱交換器に流入する前記冷媒を冷却する温度の制御が可能な第1の制御部と、を備えている。前記第1の制御部は、前記熱交換器に流入する前記冷媒を冷却する温度を、前記第1の温度計で検出された温度に基づいて制御する第1の制御と、前記第2の温度計で検出された温度に基づいて制御する第2の制御とを切り替えて制御する。 The cooling device according to the embodiment includes a flow path through which the refrigerant can flow, a condenser provided in the flow path, a heat exchanger provided in the flow path, and the condenser and the heat exchanger. A compressor provided in the flow path, a cooler for cooling the refrigerant flowing into the heat exchanger from the condenser, and a heat exchanger are supplied with gas, and heat is exchanged with the refrigerant. , A gas cooling unit capable of cooling the gas, a first thermometer capable of detecting the temperature of the cooled gas, and a second thermometer capable of detecting the temperature of the refrigerant flowing into the heat exchanger. And a first control unit capable of controlling the temperature at which the refrigerant flowing into the heat exchanger is cooled by the cooler. The first control unit controls the temperature at which the refrigerant flowing into the heat exchanger is cooled based on the temperature detected by the first thermometer, and the second temperature. The second control, which is controlled based on the temperature detected by the meter, is switched and controlled.

本発明の実施形態によれば、低温のガスの供給を停止、あるいは供給量を少なくしても、冷却装置の故障の発生を抑制することができる冷却装置、基板処理装置、冷却方法、および基板処理方法が提供される。 According to the embodiment of the present invention, a cooling device, a substrate processing device, a cooling method, and a substrate capable of suppressing the occurrence of failure of the cooling device even if the supply of the low temperature gas is stopped or the supply amount is reduced. A processing method is provided.

本実施の形態に係る冷却装置を備えた基板処理装置を例示するための模式図である。It is a schematic diagram for exemplifying the substrate processing apparatus provided with the cooling apparatus which concerns on this embodiment. 冷却装置の系統図である。It is a system diagram of a cooling device. 基板処理装置の作用について例示をするためのタイミングチャートである。It is a timing chart for exemplifying the operation of a substrate processing apparatus. 本実施の形態に係る冷却装置を備えた他の基板処理装置を例示するための模式図である。It is a schematic diagram for exemplifying another substrate processing apparatus provided with the cooling apparatus which concerns on this embodiment. 他の基板処理装置で処理する基板の構造を例示するための模式図である。It is a schematic diagram for exemplifying the structure of the substrate to be processed by another substrate processing apparatus.

以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
本実施の形態に係る冷却装置は、例えば、基板の洗浄装置、エッチング装置などに用いることができる。ただし、冷却装置の用途はこれらに限定されるわけではなく、例えば、加熱処理された基板に低温のガスを供給して冷却する場合にも用いることができる。つまり、低温のガスを対象物に供給する用途に用いることができる。
Hereinafter, embodiments will be illustrated with reference to the drawings. In each drawing, similar components are designated by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted as appropriate.
The cooling device according to this embodiment can be used, for example, as a substrate cleaning device, an etching device, or the like. However, the application of the cooling device is not limited to these, and it can also be used, for example, when a low-temperature gas is supplied to the heat-treated substrate to cool it. That is, it can be used for supplying a low-temperature gas to an object.

ここでは、一例として、基板100の洗浄に用いることができる冷却装置20について説明する。そのため、以下に例示をする基板100は、例えば、半導体ウェーハ、インプリント用テンプレート、フォトリソグラフィ用マスク基板、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)に用いられる板状体などとすることができる。ただし、基板100の用途はこれらに限定されるわけではない。例えば、基板100は、有機膜を焼成するために用いることができる。 Here, as an example, the cooling device 20 that can be used for cleaning the substrate 100 will be described. Therefore, the substrate 100 illustrated below can be, for example, a semiconductor wafer, a template for imprinting, a mask substrate for photolithography, a plate-like body used for MEMS (Micro Electro Mechanical Systems), or the like. However, the use of the substrate 100 is not limited to these. For example, the substrate 100 can be used to fire an organic film.

図1は、本実施の形態に係る冷却装置20を備えた基板処理装置1を例示するための模式図である。
なお、「冷却装置20を備えた基板処理装置1」とは、基板処理装置1内に冷却装置20が内蔵されている場合だけでなく、冷却装置20と基板処理装置1とが各々別体で、基板処理装置1に冷却装置20が配管等を介して接続されている場合も含む。
FIG. 1 is a schematic diagram for exemplifying a substrate processing device 1 provided with a cooling device 20 according to the present embodiment.
The "board processing device 1 provided with the cooling device 20" is not only when the cooling device 20 is built in the board processing device 1, but also when the cooling device 20 and the board processing device 1 are separate bodies. The case where the cooling device 20 is connected to the substrate processing device 1 via a pipe or the like is also included.

本実施の形態に係る基板処理装置1は、基板100の表面に洗浄処理液を供給し、その洗浄処理液を冷却して凍結させたのち解凍、排出することで、基板100の表面に存在する汚染物を洗浄する装置である。
なお、汚染物は、パーティクルや異物等である。
The substrate processing apparatus 1 according to the present embodiment exists on the surface of the substrate 100 by supplying the cleaning treatment liquid to the surface of the substrate 100, cooling the cleaning treatment liquid, freezing it, thawing it, and discharging it. A device for cleaning contaminants.
The contaminants are particles, foreign substances and the like.

図2は、冷却装置20の系統図である。
図1に示すように、基板処理装置1には、載置部2、冷却装置20、冷却ガス供給部3、液体供給部4、筐体6、送風部7、排気部9、および制御部10(第2の制御部の一例に相当する)が設けられている。
FIG. 2 is a system diagram of the cooling device 20.
As shown in FIG. 1, the substrate processing device 1 includes a mounting unit 2, a cooling device 20, a cooling gas supply unit 3, a liquid supply unit 4, a housing 6, a blower unit 7, an exhaust unit 9, and a control unit 10. (Corresponding to an example of the second control unit) is provided.

載置部2は、載置台2a、回転軸2b、および駆動部2cを有する。
載置台2aは、筐体6の内部に設けられている。載置台2aは、板状を呈している。載置台2aの一方の主面には、基板100を保持する複数の突出部2a1が設けられている。複数の突出部2a1の上には、基板100が載置される。基板100を載置する際には、基板100の、洗浄を行う面が、載置台2a側とは反対の方を向くようにする。洗浄を行う面は、例えば、凹凸部が形成された面であり、凹凸部は例えばパターンとすることができる。
The mounting unit 2 has a mounting table 2a, a rotating shaft 2b, and a driving unit 2c.
The mounting table 2a is provided inside the housing 6. The mounting table 2a has a plate shape. A plurality of protrusions 2a1 for holding the substrate 100 are provided on one main surface of the mounting table 2a. The substrate 100 is placed on the plurality of protrusions 2a1. When the substrate 100 is mounted, the surface of the substrate 100 to be cleaned is oriented so as to face the direction opposite to the mounting table 2a side. The surface to be cleaned is, for example, a surface on which an uneven portion is formed, and the uneven portion can be, for example, a pattern.

複数の突出部2a1は、基板100の周縁を保持する。載置台2aの中央部分には、載置台2aの厚み方向を貫通する孔2a2が設けられている。 The plurality of protrusions 2a1 hold the peripheral edge of the substrate 100. A hole 2a2 that penetrates the mounting table 2a in the thickness direction is provided in the central portion of the mounting table 2a.

回転軸2bの一方の端部は、載置台2aの孔2a2に嵌合されている。回転軸2bの他方の端部は、筐体6の外部に設けられている。回転軸2bは、筐体6の外部において駆動部2cと接続されている。 One end of the rotating shaft 2b is fitted into the hole 2a2 of the mounting table 2a. The other end of the rotating shaft 2b is provided on the outside of the housing 6. The rotary shaft 2b is connected to the drive unit 2c outside the housing 6.

回転軸2bは、筒状を呈している。回転軸2bの載置台2a側の端部には、吹き出し部2b1が設けられている。吹き出し部2b1の開口は、基板100が載置台2aに載置されると、基板100の載置部2側の面に対向する。なお、載置台2aの孔2a2および後述の冷却ノズル3cの先端を吹き出し部2b1と呼ぶこともある。 The rotating shaft 2b has a cylindrical shape. A blowing portion 2b1 is provided at the end of the rotating shaft 2b on the mounting table 2a side. When the substrate 100 is mounted on the mounting table 2a, the opening of the blowing portion 2b1 faces the surface of the substrate 100 on the mounting portion 2 side. The holes 2a2 of the mounting table 2a and the tips of the cooling nozzles 3c described later may be referred to as blowout portions 2b1.

回転軸2bの、載置台2a側とは反対側の端部は閉塞している。回転軸2bの、載置台2a側とは反対側の端部には、後述の冷却ノズル3cが挿入されている。回転軸2bの、載置台2a側とは反対側の端部と、冷却ノズル3cとの間には、図示しない回転軸シールが設けられている。そのため、回転軸2bは、冷却ノズル3cを固定した状態で回転可能である。また、回転軸2bの、載置台2a側とは反対側の端部は、図示しない回転軸シールにより気密となるように封止されている。 The end of the rotating shaft 2b on the side opposite to the mounting table 2a side is closed. A cooling nozzle 3c, which will be described later, is inserted into the end of the rotating shaft 2b on the side opposite to the mounting table 2a side. A rotary shaft seal (not shown) is provided between the end of the rotary shaft 2b on the side opposite to the mounting table 2a side and the cooling nozzle 3c. Therefore, the rotary shaft 2b can rotate with the cooling nozzle 3c fixed. Further, the end portion of the rotating shaft 2b on the side opposite to the mounting table 2a side is sealed so as to be airtight by a rotating shaft seal (not shown).

駆動部2cは、筐体6の外部に設けられている。駆動部2cは、回転軸2bと接続されている。駆動部2cの回転力は、回転軸2bを介して載置台2aに伝達される。そのため、駆動部2cにより載置台2a、ひいては載置台2aに載置された基板100を回転させることができる。また、駆動部2cは、回転の開始と回転の停止のみならず、回転数(回転速度)を変化させることができる。駆動部2cは、例えば、サーボモータなどの制御モータを備えたものとすることができる。 The drive unit 2c is provided outside the housing 6. The drive unit 2c is connected to the rotation shaft 2b. The rotational force of the drive unit 2c is transmitted to the mounting table 2a via the rotation shaft 2b. Therefore, the drive unit 2c can rotate the mounting table 2a and, by extension, the substrate 100 mounted on the mounting table 2a. Further, the drive unit 2c can change not only the start and stop of rotation but also the rotation speed (rotational speed). The drive unit 2c may be provided with a control motor such as a servo motor, for example.

冷却装置20は、ガスを冷却し、冷却したガス(冷却ガス3d)を冷却ガス供給部3に供給する。
図2に示すように、冷却装置20には、循環部21、ガス冷却部22、および制御部24(第1の制御部の一例に相当する)を設けることができる。
The cooling device 20 cools the gas and supplies the cooled gas (cooling gas 3d) to the cooling gas supply unit 3.
As shown in FIG. 2, the cooling device 20 may be provided with a circulation unit 21, a gas cooling unit 22, and a control unit 24 (corresponding to an example of the first control unit).

循環部21は、コンプレッサ21a、凝縮器21c、冷却器21e、熱交換器21f、および温度計21h(第2の温度計の一例に相当する)を有する。循環部21には、冷媒Lが流通可能な流路(配管)が設けられている。コンプレッサ21a、凝縮器21c、冷却器21e、熱交換器21f、および温度計21hは、流路に設けることができる。 The circulation unit 21 includes a compressor 21a, a condenser 21c, a cooler 21e, a heat exchanger 21f, and a thermometer 21h (corresponding to an example of the second thermometer). The circulation unit 21 is provided with a flow path (piping) through which the refrigerant L can flow. The compressor 21a, the condenser 21c, the cooler 21e, the heat exchanger 21f, and the thermometer 21h can be provided in the flow path.

コンプレッサ21aは、凝縮器21cと熱交換器21fとの間の、流路に設けられている。コンプレッサ21aは、気体状となっている冷媒Lを凝縮器21cに向けて送り出すことで、凝縮器21cと熱交換器21eとの間で冷媒Lを循環させる。冷媒Lは、例えば、フロン、アルゴン、クリプトンなどを混合したものとすることができる。 The compressor 21a is provided in the flow path between the condenser 21c and the heat exchanger 21f. The compressor 21a sends the gaseous refrigerant L toward the condenser 21c, so that the refrigerant L is circulated between the condenser 21c and the heat exchanger 21e. The refrigerant L may be, for example, a mixture of chlorofluorocarbons, argon, krypton and the like.

凝縮器21cは、コンプレッサ21aから送られてきた気体状の冷媒Lを冷却して凝集させる。凝縮器21cは、気体状の冷媒Lを液体状の冷媒Lにする。例えば、凝縮器21cには、後述の冷媒冷却部23により冷却液が供給される。凝縮器21cは、気体状の冷媒Lと冷却液との間で熱交換を行うことで、気体状の冷媒Lを液体状の冷媒Lにすることができる。なお、液冷式の凝縮器21cを例示したが、空冷式の凝縮器21cなどとすることもできる。 The condenser 21c cools and aggregates the gaseous refrigerant L sent from the compressor 21a. The condenser 21c turns the gaseous refrigerant L into a liquid refrigerant L. For example, the condenser 21c is supplied with a coolant by the refrigerant cooling unit 23 described later. The condenser 21c can change the gaseous refrigerant L into a liquid refrigerant L by exchanging heat between the gaseous refrigerant L and the coolant. Although the liquid-cooled condenser 21c is illustrated, an air-cooled condenser 21c or the like can also be used.

冷却器21eは、例えば、凝縮器21cにより液状とされ、熱交換器21fに流入する液状の冷媒Lを冷却する。冷却器21eには、例えば、蒸発器やカスケードコンデンサなどの既知の冷却機などを用いることができる。また、蒸発器やカスケードコンデンサを多段に組み合わせた構造とすることもできる。冷却器21eには、冷媒Lが蒸発しやすいように冷媒Lの圧力を低下させる(冷媒Lを膨張させる)不図示の膨張弁やキャピラリーチューブが設けられている。また、冷却器21eは、冷媒Lを冷却するだけでなく、加熱するための加熱部も取り付けることができる。 The cooler 21e is, for example, liquefied by the condenser 21c and cools the liquid refrigerant L flowing into the heat exchanger 21f. As the cooler 21e, for example, a known cooler such as an evaporator or a cascade condenser can be used. It is also possible to have a structure in which an evaporator and a cascade capacitor are combined in multiple stages. The cooler 21e is provided with an expansion valve and a capillary tube (not shown) that reduce the pressure of the refrigerant L (expand the refrigerant L) so that the refrigerant L can easily evaporate. Further, the cooler 21e can not only cool the refrigerant L but also attach a heating unit for heating.

熱交換器21fは、凝縮器21cにより液体状となった冷媒Lと熱交換を行う。熱交換器21fは、冷媒Lによって冷却され、冷却された熱交換器21fが冷却対象のガスとの間で熱交換を行う。液体状の冷媒Lは、熱交換器21fとの熱交換によって蒸発する。気体状となった冷媒Lはコンプレッサ21aに流入し、コンプレッサ21aにより凝縮器21cに送られる。 The heat exchanger 21f exchanges heat with the refrigerant L that has been liquefied by the condenser 21c. The heat exchanger 21f is cooled by the refrigerant L, and the cooled heat exchanger 21f exchanges heat with the gas to be cooled. The liquid refrigerant L evaporates by heat exchange with the heat exchanger 21f. The gaseous refrigerant L flows into the compressor 21a and is sent to the condenser 21c by the compressor 21a.

温度計21hは、熱交換器21fに流入する液体状の冷媒Lの温度を検出する。温度計21hは、配管の中を流れる液体状の冷媒Lの温度を直接検出するものとしてもよいし、配管の温度を検出することで、液体状の冷媒Lの温度を間接的に検出するものとしてもよい。温度計21hは、例えば、熱電対などとすることができる。 The thermometer 21h detects the temperature of the liquid refrigerant L flowing into the heat exchanger 21f. The thermometer 21h may directly detect the temperature of the liquid refrigerant L flowing in the pipe, or indirectly detect the temperature of the liquid refrigerant L by detecting the temperature of the pipe. May be. The thermometer 21h can be, for example, a thermocouple or the like.

ガス冷却部22は、熱交換器21fにガスを供給し、熱交換器21fにより冷却されたガス(冷却ガス3d)を冷却ガス供給部3(接続部3a)に供給する。すなわち、ガス冷却部22は、熱交換器21fにガスを供給し、冷媒Lとの熱交換により、ガスを冷却することができる。 The gas cooling unit 22 supplies gas to the heat exchanger 21f, and supplies the gas cooled by the heat exchanger 21f (cooling gas 3d) to the cooling gas supply unit 3 (connection unit 3a). That is, the gas cooling unit 22 can supply gas to the heat exchanger 21f and cool the gas by heat exchange with the refrigerant L.

ガス冷却部22は、流路22a、流量制御部22b、流路22d、吐出口22eおよび温度計22c(第1の温度計の一例に相当する)を有する。流路22aは、後述するガス供給部25と熱交換器21fとを接続する部材である。流路22aは、公知の配管を用いることができる。例えば、材料としてステンレスや銅を用いることができる。流路22aは、ガス供給部25から供給されたガスを熱交換器21fへと供給する。流路22aには、流量制御部22bが設けられる。 The gas cooling unit 22 has a flow path 22a, a flow rate control unit 22b, a flow path 22d, a discharge port 22e, and a thermometer 22c (corresponding to an example of the first thermometer). The flow path 22a is a member that connects the gas supply unit 25, which will be described later, and the heat exchanger 21f. A known pipe can be used for the flow path 22a. For example, stainless steel or copper can be used as the material. The flow path 22a supplies the gas supplied from the gas supply unit 25 to the heat exchanger 21f. The flow rate control unit 22b is provided in the flow path 22a.

流量制御部22bは、熱交換器21fに供給するガスの流量を制御する。流量制御部22bは、例えば、MFC(Mass Flow Controller)などとすることができる。また、流量制御部22bは、ガスの供給圧力を制御することでガスの流量を間接的に制御するものであってもよい。この場合、流量制御部22bは、例えば、APC(Auto Pressure Controller)などとすることができる。 The flow rate control unit 22b controls the flow rate of the gas supplied to the heat exchanger 21f. The flow rate control unit 22b can be, for example, an MFC (Mass Flow Controller) or the like. Further, the flow rate control unit 22b may indirectly control the gas flow rate by controlling the gas supply pressure. In this case, the flow rate control unit 22b can be, for example, an APC (Auto Pressure Controller).

流路22dは、熱交換器21fと吐出口22eとを接続する部材である。流路22dは、公知の配管を用いることができる。例えば、材料としてステンレスや銅を用いることができる。流路22dは、熱交換器21fによって冷却されたガス(冷却ガス3d)を吐出口22eへと供給する。 The flow path 22d is a member that connects the heat exchanger 21f and the discharge port 22e. A known pipe can be used for the flow path 22d. For example, stainless steel or copper can be used as the material. The flow path 22d supplies the gas (cooling gas 3d) cooled by the heat exchanger 21f to the discharge port 22e.

吐出口22eは、冷却ガス3dが吐出される吐出口である。吐出口22eは、後述の基板処理装置1の接続部3aを介して冷却ガス供給部3へと接続される。吐出口22eには、温度計22cが設けられている。 The discharge port 22e is a discharge port from which the cooling gas 3d is discharged. The discharge port 22e is connected to the cooling gas supply unit 3 via the connection unit 3a of the substrate processing device 1 described later. A thermometer 22c is provided at the discharge port 22e.

温度計22cは、吐出口22eにおける冷却ガス3dの温度を検出する。温度計22cは、吐出口22eの中を流れる冷却ガス3dの温度を直接検出するものとしてもよいし、吐出口22eの温度を検出することで、冷却ガス3dの温度を間接的に検出するものとしてもよい。温度計22cは、例えば、熱電対などとすることができる。なお、吐出口22eを流れる冷却ガス3dの温度あるいは、配管の温度が測定できるものであればよい。 The thermometer 22c detects the temperature of the cooling gas 3d at the discharge port 22e. The thermometer 22c may directly detect the temperature of the cooling gas 3d flowing in the discharge port 22e, or indirectly detect the temperature of the cooling gas 3d by detecting the temperature of the discharge port 22e. May be. The thermometer 22c can be, for example, a thermocouple or the like. It is sufficient that the temperature of the cooling gas 3d flowing through the discharge port 22e or the temperature of the pipe can be measured.

ガス供給部25は、冷却されるガスを冷却装置20に向けて供給する供給源である。ガス供給部25は、例えば、不図示の接続部を介して、流量制御部22bが設けられた流路22aと接続される。 The gas supply unit 25 is a supply source that supplies the gas to be cooled toward the cooling device 20. The gas supply unit 25 is connected to the flow path 22a provided with the flow rate control unit 22b, for example, via a connection unit (not shown).

ガス冷却部22に供給されるガスは、基板100を必要な温度に冷却出来るものであればよく、適宜選定される。例えば、基板100の材料と反応しにくく、基板100の処理に必要な温度が得られ、必要な温度において気体でいられるガスである。ガス冷却部22に供給されるガスは、例えば、窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガスなどの不活性ガスとすることができる。この場合、比熱の高いガスを用いれば基板100の冷却時間を短縮することができる。例えば、ヘリウムガスを用いれば基板100の冷却時間を短縮することができる。また、比較的安価な窒素ガスを用いれば基板100の処理費用を低減させることができる。ガス供給部25は、例えば、ガスが収納された高圧ボンベ、ガスを供給可能な工場配管などとすることができる。 The gas supplied to the gas cooling unit 22 may be appropriately selected as long as it can cool the substrate 100 to a required temperature. For example, it is a gas that does not easily react with the material of the substrate 100, can obtain the temperature required for processing the substrate 100, and can be a gas at the required temperature. The gas supplied to the gas cooling unit 22 can be, for example, an inert gas such as nitrogen gas, helium gas, or argon gas. In this case, if a gas having a high specific heat is used, the cooling time of the substrate 100 can be shortened. For example, if helium gas is used, the cooling time of the substrate 100 can be shortened. Further, if a relatively inexpensive nitrogen gas is used, the processing cost of the substrate 100 can be reduced. The gas supply unit 25 can be, for example, a high-pressure cylinder in which gas is stored, a factory pipe capable of supplying gas, or the like.

冷媒冷却部23は、凝縮器21cに冷却液を供給する。冷却液には特に限定がない。冷却液は、例えば、水などとすることができる。
冷媒冷却部23は、供給源23a、および流量制御部23bを有する。
供給源23aは、凝縮器21cの冷却液を供給する。供給源23aは、例えば、冷却液を収納するタンクとポンプなどの供給装置とすることができる。また、供給源23aは、例えば、冷却液を供給する工場配管などとすることもできる。なお、凝縮器21cから流出した冷却液は、前述したタンクに戻したり、工場のドレインに排出したりすることができる。
The refrigerant cooling unit 23 supplies the coolant to the condenser 21c. The coolant is not particularly limited. The coolant can be, for example, water.
The refrigerant cooling unit 23 has a supply source 23a and a flow rate control unit 23b.
The supply source 23a supplies the coolant of the condenser 21c. The supply source 23a can be, for example, a supply device such as a tank and a pump for storing the coolant. Further, the supply source 23a may be, for example, a factory pipe for supplying the cooling liquid. The coolant flowing out of the condenser 21c can be returned to the tank described above or discharged to the drain of the factory.

流量制御部23bは、凝縮器21cに供給する冷却液の流量を制御する。また、流量制御部23bは、冷却液の供給と供給の停止を切り替える機能を有することもできる。
なお、凝縮器21cが液冷式の場合の冷媒冷却部23を例示したが、ガス冷方式でも良く、あるいは空冷式でもよい。凝縮器21cが空冷式の場合には、冷媒冷却部23は、例えば、送風ファンなどとすることができる。
The flow rate control unit 23b controls the flow rate of the coolant supplied to the condenser 21c. Further, the flow rate control unit 23b can also have a function of switching between supply and stop of the supply of the coolant.
Although the refrigerant cooling unit 23 in the case where the condenser 21c is a liquid-cooled type is exemplified, a gas-cooled type or an air-cooled type may be used. When the condenser 21c is an air-cooled type, the refrigerant cooling unit 23 can be, for example, a blower fan or the like.

制御部24は、冷却装置20に設けられた各要素の動作を制御する。
制御部24は、例えば、流量制御部22bを制御して、冷却されるガスの供給量を制御する。また、冷却器21eを制御して、冷媒Lの温度を制御する。
The control unit 24 controls the operation of each element provided in the cooling device 20.
The control unit 24 controls, for example, the flow rate control unit 22b to control the supply amount of the gas to be cooled. Further, the cooler 21e is controlled to control the temperature of the refrigerant L.

また、制御部24は、基板100を処理する際の冷却ガス3dの目標温度である第1の設定温度を予め記憶することができる。なお、第1の設定温度は、目標温度を含む温度範囲を持たせてもよい。 Further, the control unit 24 can store in advance a first set temperature which is a target temperature of the cooling gas 3d when processing the substrate 100. The first set temperature may have a temperature range including the target temperature.

また、制御部24は、後述する、第2の設定温度および、しきい値を予め記憶することができる。なお、第1の設定温度、第2の設定温度および、しきい値は、オペレータが不図示の入力装置を用いて制御部24に入力可能となっている。 Further, the control unit 24 can store the second set temperature and the threshold value, which will be described later, in advance. The first set temperature, the second set temperature, and the threshold value can be input to the control unit 24 by the operator using an input device (not shown).

次に、図1に戻って、基板処理装置1に設けられた他の要素について説明する。
図1に示すように、冷却ガス供給部3は、基板100の洗浄を行う面とは反対側の面(載置台2a側の面)に冷却ガス3dを直接供給する。
Next, returning to FIG. 1, other elements provided in the substrate processing apparatus 1 will be described.
As shown in FIG. 1, the cooling gas supply unit 3 directly supplies the cooling gas 3d to the surface (the surface on the mounting table 2a side) opposite to the surface on which the substrate 100 is cleaned.

冷却ガス供給部3は、接続部3a、配管3b、冷却ノズル3c、および温度計3e(第1の温度計の一例に相当する)を有する。接続部3aおよび配管3bは、筐体6の外部に設けられている。
接続部3aは、冷却装置20の吐出口22eと配管3bを接続する部材である。
The cooling gas supply unit 3 has a connection unit 3a, a pipe 3b, a cooling nozzle 3c, and a thermometer 3e (corresponding to an example of the first thermometer). The connection portion 3a and the pipe 3b are provided outside the housing 6.
The connection portion 3a is a member that connects the discharge port 22e of the cooling device 20 and the pipe 3b.

配管3bは、中空の円筒状で、冷却装置20と冷却ノズル3cとを接続する。配管3bの一端は、接続部3aを介して、冷却装置20に接続されている。配管3bの他端は、不図示の接続部を介して冷却ノズル3cに接続されている。配管3bは、公知の材料を用いることができる。例えば、ステンレスや銅を用いることができる。 The pipe 3b has a hollow cylindrical shape and connects the cooling device 20 and the cooling nozzle 3c. One end of the pipe 3b is connected to the cooling device 20 via the connecting portion 3a. The other end of the pipe 3b is connected to the cooling nozzle 3c via a connection portion (not shown). A known material can be used for the pipe 3b. For example, stainless steel or copper can be used.

冷却ノズル3cは、筒状を呈し、回転軸2bに隙間を介して挿入されている。冷却ノズル3cは、冷却ガス3dを基板100に供給する。冷却ノズル3cから吐出された冷却ガス3dは、基板100の載置部2側の面に直接供給される。 The cooling nozzle 3c has a cylindrical shape and is inserted into the rotating shaft 2b through a gap. The cooling nozzle 3c supplies the cooling gas 3d to the substrate 100. The cooling gas 3d discharged from the cooling nozzle 3c is directly supplied to the surface of the substrate 100 on the mounting portion 2 side.

温度計3eは、冷却ノズル3cにおける冷却ガス3dの温度を検出する。温度計3eは、冷却ノズル3cの吐出口の近傍に設けることが好ましい。この様にすれば、基板100の載置部2側の面に供給された冷却ガス3dの温度と、温度計3eにより検出された冷却ガス3dの温度との差を小さくすることができる。 The thermometer 3e detects the temperature of the cooling gas 3d in the cooling nozzle 3c. The thermometer 3e is preferably provided in the vicinity of the discharge port of the cooling nozzle 3c. By doing so, the difference between the temperature of the cooling gas 3d supplied to the surface of the substrate 100 on the mounting portion 2 side and the temperature of the cooling gas 3d detected by the thermometer 3e can be reduced.

温度計3eは、冷却ノズル3cの中を流れる冷却ガス3dの温度を直接検出するものとしてもよいし、冷却ノズル3cの温度を検出することで、冷却ガス3dの温度を間接的に検出するものとしてもよい。温度計3eは、例えば、熱電対などとすることができる。なお、冷却ノズル3cを流れる冷却ガス3dの温度あるいは配管の温度が計測できるものであれば良い。 The thermometer 3e may directly detect the temperature of the cooling gas 3d flowing in the cooling nozzle 3c, or indirectly detect the temperature of the cooling gas 3d by detecting the temperature of the cooling nozzle 3c. May be. The thermometer 3e can be, for example, a thermocouple or the like. It is sufficient that the temperature of the cooling gas 3d flowing through the cooling nozzle 3c or the temperature of the pipe can be measured.

液体供給部4は、基板100の洗浄を行う面に液体101を供給する。液体101は、例えば、水(例えば、純水や超純水など)や、水を主成分とする液体などとすることができる。 The liquid supply unit 4 supplies the liquid 101 to the surface of the substrate 100 to be cleaned. The liquid 101 can be, for example, water (for example, pure water, ultrapure water, etc.), a liquid containing water as a main component, or the like.

水を主成分とする液体とする場合、水以外の成分が余り多くなると、体積増加に伴う物理力を利用することが難しくなるので、汚染物の除去率が低下するおそれがある。そのため、水以外の成分の濃度は、5wt%以上、30wt%以下とすることが好ましい。 When a liquid containing water as a main component is used, if the amount of components other than water is too large, it becomes difficult to utilize the physical force associated with the increase in volume, so that the removal rate of pollutants may decrease. Therefore, the concentration of components other than water is preferably 5 wt% or more and 30 wt% or less.

液体供給部4は、液体収納部4a、供給部4b、流量制御部4c、および液体ノズル4dを有する。 The liquid supply unit 4 includes a liquid storage unit 4a, a supply unit 4b, a flow rate control unit 4c, and a liquid nozzle 4d.

液体収納部4aは、液体101を収納する。
供給部4bは、配管を介して、液体収納部4aに接続されている。供給部4bは、液体101を液体ノズル4dに向けて供給する。供給部4bは、例えば、ポンプなどとすることができる。
The liquid storage unit 4a stores the liquid 101.
The supply unit 4b is connected to the liquid storage unit 4a via a pipe. The supply unit 4b supplies the liquid 101 toward the liquid nozzle 4d. The supply unit 4b can be, for example, a pump or the like.

流量制御部4cは、配管を介して、供給部4bに接続されている。流量制御部4cは、供給部4bにより供給された液体101の流量を制御したり、液体101の供給と停止を切替えたりする。流量制御部4cは、例えば、流量制御弁とすることができる。 The flow rate control unit 4c is connected to the supply unit 4b via a pipe. The flow rate control unit 4c controls the flow rate of the liquid 101 supplied by the supply unit 4b, and switches between supply and stop of the liquid 101. The flow rate control unit 4c can be, for example, a flow rate control valve.

液体ノズル4dは、筒状を呈し、筐体6の内部に設けられている。液体ノズル4dの一方の端部は、配管を介して、流量制御部4cに接続されている。液体ノズル4dの他方の端部は、基板100の洗浄を行う面に対向している。液体ノズル4dから吐出した液体101は、基板100の洗浄を行う面に供給される。 The liquid nozzle 4d has a cylindrical shape and is provided inside the housing 6. One end of the liquid nozzle 4d is connected to the flow rate control unit 4c via a pipe. The other end of the liquid nozzle 4d faces the surface of the substrate 100 to be cleaned. The liquid 101 discharged from the liquid nozzle 4d is supplied to the surface of the substrate 100 to be cleaned.

筐体6は、箱状を呈している。筐体6の内部にはカバー6aが設けられている。カバー6aは、基板100に供給され、基板100が回転することで基板100の外部に排出された液体101を受け止める。カバー6aは、筒状を呈している。カバー6aの、載置台2a側とは反対側の端部(図1での上方の端部)は、カバー6aの中心に向けて屈曲している。そのため、基板100の上方に飛び散る液体101の捕捉を容易とすることができる。 The housing 6 has a box shape. A cover 6a is provided inside the housing 6. The cover 6a is supplied to the substrate 100 and receives the liquid 101 discharged to the outside of the substrate 100 by rotating the substrate 100. The cover 6a has a tubular shape. The end portion (upper end portion in FIG. 1) of the cover 6a opposite to the mounting table 2a side is bent toward the center of the cover 6a. Therefore, it is possible to easily capture the liquid 101 scattered above the substrate 100.

また、筐体6の内部には仕切り板6bが設けられている。仕切り板6bは、カバー6aの外面と、筐体6の内面との間に設けられている。 Further, a partition plate 6b is provided inside the housing 6. The partition plate 6b is provided between the outer surface of the cover 6a and the inner surface of the housing 6.

筐体6の底面側の側面には排出口6cが設けられている。使用済みの冷却ガス3d、筐体6内の空気7a、使用済みの液体101は、排出口6cから筐体6の外部に排出される。排出口6cには排気管6c1が接続され、排気管6c1には使用済みの冷却ガス3d、筐体6内の空気7aを排気する排気部9が接続されている。また、排出口6cには使用済みの液体101を排出する排出管6c2も接続されている。排出口6cは、載置部2に載置される基板100よりも下方に設けられている。 A discharge port 6c is provided on the side surface of the housing 6 on the bottom surface side. The used cooling gas 3d, the air 7a in the housing 6, and the used liquid 101 are discharged to the outside of the housing 6 from the discharge port 6c. An exhaust pipe 6c1 is connected to the exhaust port 6c, and a used cooling gas 3d and an exhaust unit 9 for exhausting the air 7a in the housing 6 are connected to the exhaust pipe 6c1. Further, a discharge pipe 6c2 for discharging the used liquid 101 is also connected to the discharge port 6c. The discharge port 6c is provided below the substrate 100 mounted on the mounting portion 2.

送風部7は、筐体6の天井面に設けられている。なお、送風部7は、筐体6の天井側の側面に設けることもできる。送風部7は、ファンなどの送風機とフィルタを備えたものとすることができる。フィルタは、例えば、HEPAフィルタ(High Efficiency Particulate Air Filter)などとすることができる。送風部7は、仕切り板6bと筐体6の天井との間の空間に空気7a(外気)を供給する。 The blower portion 7 is provided on the ceiling surface of the housing 6. The blower portion 7 can also be provided on the side surface of the housing 6 on the ceiling side. The blower unit 7 may be provided with a blower such as a fan and a filter. The filter can be, for example, a HEPA filter (High Efficiency Particulate Air Filter) or the like. The ventilation unit 7 supplies air 7a (outside air) to the space between the partition plate 6b and the ceiling of the housing 6.

制御部10は、CPUなどの演算部と、メモリなどの記憶部とを備えたものとすることができる。制御部10は、記憶部に格納されている制御プログラムに基づいて、基板処理装置1に設けられた各要素の動作を制御する。
制御部10は、例えば、流量制御部4cを制御して、液体101の供給量を制御する。また、制御部10は、駆動部2cを制御して、基板100を回転させる。例えば、制御部10は、基板100を回転させて、供給された液体101が、基板100の全領域に行き渡るように制御したり、液体101を基板100上から排出させたりする。
The control unit 10 may include a calculation unit such as a CPU and a storage unit such as a memory. The control unit 10 controls the operation of each element provided in the board processing device 1 based on the control program stored in the storage unit.
The control unit 10 controls, for example, the flow rate control unit 4c to control the supply amount of the liquid 101. Further, the control unit 10 controls the drive unit 2c to rotate the substrate 100. For example, the control unit 10 rotates the substrate 100 to control the supplied liquid 101 so as to spread over the entire region of the substrate 100, or discharge the liquid 101 from the substrate 100.

また、制御部10は、冷却装置20の制御部24を制御することができる。例えば、流量制御部22bを制御して、冷却ガス3dの流量を変化させるよう制御部24に指令を出す。 Further, the control unit 10 can control the control unit 24 of the cooling device 20. For example, the flow rate control unit 22b is controlled to issue a command to the control unit 24 to change the flow rate of the cooling gas 3d.

(基板処理動作)
次に、基板処理装置1の動作(作用)について図3を用いて説明する。
図3は、基板処理装置1の作用について例示をするためのタイミングチャートである。
なお、図3は、基板100が6025クオーツ(Qz)基板(152mm×152mm×6.35mm)、液体101が純水の場合である。
(Board processing operation)
Next, the operation (action) of the substrate processing apparatus 1 will be described with reference to FIG.
FIG. 3 is a timing chart for exemplifying the operation of the substrate processing apparatus 1.
Note that FIG. 3 shows a case where the substrate 100 is a 6025 quartz (Qz) substrate (152 mm × 152 mm × 6.35 mm) and the liquid 101 is pure water.

前述のように、本実施の形態に係る基板処理装置1は、基板100の表面に洗浄処理液を供給し、その洗浄処理液を冷却して凍結させたのち解凍、排出することで、基板100の表面に存在する汚染物の洗浄処理を行う。
図3に示すように、この洗浄処理は、洗浄を行う基板処理工程と、洗浄対象の基板100を基板処理装置1内に搬入/搬出する基板搬入/搬出工程とに分けられる。
As described above, the substrate processing apparatus 1 according to the present embodiment supplies the cleaning treatment liquid to the surface of the substrate 100, cools the cleaning treatment liquid, freezes the cleaning treatment liquid, thawes the cleaning treatment liquid, and discharges the cleaning treatment liquid to the substrate 100. Clean the contaminants present on the surface of the surface.
As shown in FIG. 3, this cleaning process is divided into a substrate processing step of performing cleaning and a substrate loading / unloading step of loading / unloading the substrate 100 to be cleaned into the substrate processing device 1.

基板処理装置1は、基板処理工程において、予め筐体6内に搬入された基板100の表面の洗浄を行う面に液膜を形成し、その液膜を冷却して凍結させる凍結工程を行う。その後、解凍した液膜を除去して乾燥させる解凍・乾燥工程を行うことで、基板100の表面の洗浄を行う面を洗浄する。基板100の洗浄後、処理済みの基板100を筐体6から搬出し、未処理の基板100を筐体6に搬入する基板搬入/搬出工程を行う。
以下、凍結工程、解凍・乾燥工程、基板搬入/搬出工程の順で説明する。
In the substrate processing apparatus 1, in the substrate processing step, a liquid film is formed on the surface of the substrate 100 previously carried into the housing 6 to be cleaned, and the liquid film is cooled and frozen. After that, the surface of the substrate 100 to be cleaned is cleaned by performing a thawing / drying step of removing the thawed liquid film and drying it. After cleaning the substrate 100, a substrate loading / unloading step is performed in which the processed substrate 100 is carried out from the housing 6 and the untreated substrate 100 is carried into the housing 6.
Hereinafter, the freezing process, the thawing / drying process, and the substrate loading / unloading process will be described in this order.

まず、凍結工程において、制御部10は、流量制御部4cを制御して、液体ノズル4dから液体101を基板100に供給する。次に、駆動部2cを制御して、基板100を回転させて基板100上に液膜を形成する。 First, in the freezing step, the control unit 10 controls the flow rate control unit 4c to supply the liquid 101 to the substrate 100 from the liquid nozzle 4d. Next, the drive unit 2c is controlled to rotate the substrate 100 to form a liquid film on the substrate 100.

次に、制御部10は、冷却装置20の制御部24に、基板100に対して冷却ガス3dを供給するよう指令を出す。制御部24は、流量制御部22bを制御して、窒素ガスを熱交換器21fに供給する。供給された窒素ガスは、熱交換器21fにより冷却され、冷却ノズル3cから吐出される。この冷却された窒素ガスが冷却ガス3dである。本実施形態では、冷却ガス3dは、液膜を凍結させるのに必要な温度、流量で基板100へと吐出される。例えば、-120℃~30℃、40NL/min~200NL/min程度の流量で冷却ノズル3cから基板100へと吐出され、基板100上の液膜が凍結される。なお、この時、液体101の基板100への供給は停止している。 Next, the control unit 10 issues a command to the control unit 24 of the cooling device 20 to supply the cooling gas 3d to the substrate 100. The control unit 24 controls the flow rate control unit 22b to supply nitrogen gas to the heat exchanger 21f. The supplied nitrogen gas is cooled by the heat exchanger 21f and discharged from the cooling nozzle 3c. This cooled nitrogen gas is the cooling gas 3d. In the present embodiment, the cooling gas 3d is discharged to the substrate 100 at a temperature and a flow rate required for freezing the liquid film. For example, the liquid film on the substrate 100 is frozen by being discharged from the cooling nozzle 3c to the substrate 100 at a flow rate of about −120 ° C. to 30 ° C. and 40 NL / min to 200 NL / min. At this time, the supply of the liquid 101 to the substrate 100 is stopped.

次に、解凍・乾燥工程において、制御部10は、冷却装置20の制御部24に冷却ガス3dの供給を停止するよう指令を出す。制御部24は、流量制御部22bを制御して、冷却ガス3dの供給を停止させる。そして、制御部10は、流量制御部4cを制御して、液体101を基板100に再び供給して凍結した液膜を解凍させる。解凍後は、液体101の基板100への供給を停止し、基板100の回転により基板100を乾燥させる。乾燥後は、基板100の回転を停止する。
凍結工程と解凍・乾燥工程を合わせて基板処理工程と呼ぶ。したがって、解凍・乾燥工程が完了し基板100が乾燥されると、基板100を洗浄する処理が完了したことになる。
Next, in the thawing / drying step, the control unit 10 issues a command to the control unit 24 of the cooling device 20 to stop the supply of the cooling gas 3d. The control unit 24 controls the flow rate control unit 22b to stop the supply of the cooling gas 3d. Then, the control unit 10 controls the flow rate control unit 4c to supply the liquid 101 to the substrate 100 again to thaw the frozen liquid film. After thawing, the supply of the liquid 101 to the substrate 100 is stopped, and the substrate 100 is dried by rotating the substrate 100. After drying, the rotation of the substrate 100 is stopped.
The freezing process and the thawing / drying process are collectively called the substrate processing process. Therefore, when the thawing / drying step is completed and the substrate 100 is dried, the process of cleaning the substrate 100 is completed.

次に、基板搬入/搬出工程において、筐体6の図示しない搬入搬出口を介して、処理済みの基板100が筐体6の外部へ搬出される。処理済みの基板100の搬出が完了したら、未処理の基板100の有無を確認する。未処理の基板100が存在すれば、未処理の基板100が筐体6の内部に搬入され、載置台2aの複数の突出部2a1の上に載置される。そして、上記基板処理工程に戻って上記の処理が繰り返される。 Next, in the substrate loading / unloading process, the processed substrate 100 is carried out of the housing 6 through a loading / unloading outlet (not shown) of the housing 6. When the removal of the processed substrate 100 is completed, the presence or absence of the unprocessed substrate 100 is confirmed. If the untreated substrate 100 is present, the untreated substrate 100 is carried into the housing 6 and placed on the plurality of protrusions 2a1 of the mounting table 2a. Then, the process returns to the substrate processing step and the above processing is repeated.

未処理の基板100が無ければ、制御部10は、処理済みの基板100を搬出した後、基板処理装置1の動作を停止させる。 If there is no unprocessed substrate 100, the control unit 10 stops the operation of the substrate processing apparatus 1 after carrying out the processed substrate 100.

以上、図3に示すように、本実施形態において、冷却装置20による冷却ガス3dは、凍結工程において供給され、解凍・乾燥工程および基板搬入/搬出工程において停止される。 As described above, as shown in FIG. 3, in the present embodiment, the cooling gas 3d by the cooling device 20 is supplied in the freezing step and stopped in the thawing / drying step and the substrate loading / unloading step.

なお、基板処理装置1の稼働開始時、冷却装置20も動作を開始する。この時、制御部24は、ガスの温度目標値である第1の設定温度を参照し、第2温度計21hの温度が第1の設定温度になるように冷却器21eを制御する。制御部24が冷却器21eを制御することによって、冷媒Lの温度が調整される。 When the operation of the substrate processing device 1 starts, the cooling device 20 also starts the operation. At this time, the control unit 24 refers to the first set temperature, which is the temperature target value of the gas, and controls the cooler 21e so that the temperature of the second thermometer 21h becomes the first set temperature. The temperature of the refrigerant L is adjusted by the control unit 24 controlling the cooler 21e.

そして、基板処理時は、制御部24は、温度計22c(冷却装置20出口温度)の検出値が第1の設定温度となるように冷却器21eを制御する。これにより、処理に必要な温度の冷却ガス3dを基板100に供給することができる。 Then, at the time of substrate processing, the control unit 24 controls the cooler 21e so that the detected value of the thermometer 22c (cooling device 20 outlet temperature) becomes the first set temperature. As a result, the cooling gas 3d having a temperature required for processing can be supplied to the substrate 100.

(冷却装置の故障について)
ここで、基板100の処理と処理との合間、本実施形態では、基板搬入/搬出工程において、冷却ガス3dを基板処理装置1に供給する必要は無い。また、冷却が不要な処理、本実施形態では解凍・乾燥工程においても冷却ガス3dを基板処理装置1に供給する必要は無い。したがって、基板100を処理するときの冷却ガス3dの供給量と同じ量を対象物の処理と処理との合間および、冷却が不要な処理中に基板処理装置1に供給することは、消費される冷却ガス3dの量が増加することにつながる。
(About failure of cooling device)
Here, in the interval between the processing of the substrate 100, in the present embodiment, it is not necessary to supply the cooling gas 3d to the substrate processing apparatus 1 in the substrate loading / unloading step. Further, it is not necessary to supply the cooling gas 3d to the substrate processing apparatus 1 even in the processing that does not require cooling, or in the thawing / drying step in the present embodiment. Therefore, it is consumed to supply the same amount of the cooling gas 3d as the cooling gas 3d when processing the substrate 100 to the substrate processing apparatus 1 between the processing of the object and during the processing which does not require cooling. This leads to an increase in the amount of cooling gas 3d.

また、基板100の搬入・搬出においては、供給される冷却ガス3dによって、基板100の位置がずれたりして基板100が保持できないおそれがある。また、基板100の解凍・乾燥においては、冷却ガス3dによる冷却が続くと、解凍・乾燥時間が増加するおそれがある。 Further, when the substrate 100 is carried in and out, the position of the substrate 100 may be displaced due to the supplied cooling gas 3d, and the substrate 100 may not be held. Further, in the thawing / drying of the substrate 100, if the cooling with the cooling gas 3d continues, the thawing / drying time may increase.

そこで、基板100の処理と処理との合間あるいは、基板100の冷却が不要な処理において、冷却ガス3dの供給を停止あるいは、ガスの供給量を少なくして、消費される冷却ガス3dの量を減少させた。しかし、基板100の処理と処理の合間あるいは基板100の冷却が不要な処理において低温のガスの供給を停止、あるいは供給量を少なくすると、冷却装置20の故障が多発した。 Therefore, in the interval between the treatments of the substrate 100 or in the treatment that does not require cooling of the substrate 100, the supply of the cooling gas 3d is stopped or the supply amount of the gas is reduced to reduce the amount of the cooling gas 3d consumed. Reduced. However, if the supply of the low-temperature gas is stopped or the supply amount is reduced between the processing of the substrate 100 or in the processing that does not require cooling of the substrate 100, the cooling device 20 often fails.

本発明者は、検討の結果、以下の知見を得た。まず、冷却ガス3dの供給を停止あるいは供給量を少なくすると、冷却ガス3dの供給系(例えば、ガス冷却部22および冷却ガス供給部3)の温度が上昇していることが判明した。また、冷却ガス3dの供給系の温度が上昇することで、冷媒Lが凝固するおそれがあることも判明した。 As a result of the study, the present inventor obtained the following findings. First, it was found that when the supply of the cooling gas 3d was stopped or the supply amount was reduced, the temperature of the supply system of the cooling gas 3d (for example, the gas cooling unit 22 and the cooling gas supply unit 3) increased. It was also found that the refrigerant L may solidify due to an increase in the temperature of the supply system of the cooling gas 3d.

冷却ガス3dの供給系は、周囲の空気と接している。このため、冷却ガス3dの供給系は周囲の空気から熱を受け取っている。一方、冷却ガス3dの供給系の内部を冷却ガス3dが流れている場合、冷却ガス3dと冷却ガス3dの供給系との間で熱伝導が発生する。このため、冷却ガス3dの供給系は、冷却ガス3dからも熱を受け取っている。 The supply system of the cooling gas 3d is in contact with the surrounding air. Therefore, the supply system of the cooling gas 3d receives heat from the surrounding air. On the other hand, when the cooling gas 3d is flowing inside the supply system of the cooling gas 3d, heat conduction occurs between the supply system of the cooling gas 3d and the cooling gas 3d. Therefore, the supply system of the cooling gas 3d also receives heat from the cooling gas 3d.

冷却ガス3dの温度が周囲の空気の温度より十分低い場合、冷却ガス3dの供給系の温度と冷却ガス3dの温度がほぼ同じ値となる。したがって、温度計22cが冷却ガス3dの供給系の温度を検出する場合でも、その検出値を冷却ガス3dの温度と見なすことができる。このため、制御部24が温度計22cの検出値を第1の設定温度となるように冷却器21eを制御すれば、基板100に供給される冷却ガス3dの温度を、第1の設定温度を含んだ目標範囲内の値とすることができる。 When the temperature of the cooling gas 3d is sufficiently lower than the temperature of the surrounding air, the temperature of the supply system of the cooling gas 3d and the temperature of the cooling gas 3d are substantially the same value. Therefore, even when the thermometer 22c detects the temperature of the supply system of the cooling gas 3d, the detected value can be regarded as the temperature of the cooling gas 3d. Therefore, if the control unit 24 controls the cooler 21e so that the detected value of the thermometer 22c becomes the first set temperature, the temperature of the cooling gas 3d supplied to the substrate 100 can be set to the first set temperature. The value can be within the included target range.

すなわち、制御部24は、温度計22cの検出値が目標範囲内の温度(第1の設定温度)になるように冷媒Lの温度を調整する第1の制御方法を実行すればよい。 That is, the control unit 24 may execute the first control method of adjusting the temperature of the refrigerant L so that the detected value of the thermometer 22c becomes a temperature within the target range (first set temperature).

ところが、冷却ガス3dの供給系の内部を冷却ガス3dが流れていない場合、冷却ガス3dと冷却ガス3dの供給系との間で熱伝導が発生しない。このため、冷却ガス3dの供給系は、冷却ガス3dから熱を受け取ることがなく、周囲の空気からのみ熱を受け取ることになる。したがって、冷却ガス3dの供給系の内部を冷却ガス3dが流れている場合に対し、冷却ガス3dの供給系の温度が上昇する。そして、冷却ガス3dの供給系の温度は、最終的にその周囲の空気の温度とほぼ同じ値となる。 However, when the cooling gas 3d does not flow inside the supply system of the cooling gas 3d, heat conduction does not occur between the cooling gas 3d and the supply system of the cooling gas 3d. Therefore, the supply system of the cooling gas 3d does not receive heat from the cooling gas 3d, but receives heat only from the surrounding air. Therefore, the temperature of the supply system of the cooling gas 3d rises with respect to the case where the cooling gas 3d flows inside the supply system of the cooling gas 3d. Finally, the temperature of the supply system of the cooling gas 3d becomes substantially the same as the temperature of the surrounding air.

このように、冷却ガス3dの供給系の内部を冷却ガス3dが流れていない場合、温度計22cの検出値は、冷却ガス3dの温度でなく冷却ガス3dの供給系の温度となる。これは、冷却ガス3dの温度を直接検出する場合でも同じである。そして、温度計22cの検出値は、基板100を処理する際の冷却ガス3dの目標温度である第1の設定温度よりも高い温度を維持する。したがって、制御部24が温度計22cの検出値に基づいて、第1の制御方法を実行すると、温度計22cの検出値が実際には冷却ガス3dの供給系の温度を示しているので、冷媒Lが冷却されるのみである。冷媒Lが冷却されると、冷媒Lの温度は、より低い温度となる。 As described above, when the cooling gas 3d does not flow inside the supply system of the cooling gas 3d, the detected value of the thermometer 22c is not the temperature of the cooling gas 3d but the temperature of the supply system of the cooling gas 3d. This is the same even when the temperature of the cooling gas 3d is directly detected. Then, the detected value of the thermometer 22c maintains a temperature higher than the first set temperature which is the target temperature of the cooling gas 3d when processing the substrate 100. Therefore, when the control unit 24 executes the first control method based on the detection value of the thermometer 22c, the detection value of the thermometer 22c actually indicates the temperature of the supply system of the cooling gas 3d, so that the refrigerant L is only cooled. When the refrigerant L is cooled, the temperature of the refrigerant L becomes lower.

しかし、冷媒Lの温度を下げても、温度計22cの検出値はほとんど変わらない。よって、制御部24は、さらに冷媒Lの温度を下げるために冷却器21eを制御する。 However, even if the temperature of the refrigerant L is lowered, the detected value of the thermometer 22c hardly changes. Therefore, the control unit 24 controls the cooler 21e in order to further lower the temperature of the refrigerant L.

液体状の冷媒Lの温度が低くなり過ぎると、液体状の冷媒Lが凝固し易くなる。液体状の冷媒Lが凝固すると、冷媒Lが循環する配管が詰まるおそれがある。冷媒Lが循環する配管が詰まると、冷媒Lを循環させるコンプレッサ21aなどが故障するおそれがある。また、凝縮器21c、熱交換器21fなどの冷媒Lが流通する流路に設けられる各ユニットも故障するおそれがある。なお、冷媒Lの凝固する状態には、冷媒Lの一部が凝固する状態も含まれる。 If the temperature of the liquid refrigerant L becomes too low, the liquid refrigerant L tends to solidify. When the liquid refrigerant L solidifies, the piping through which the refrigerant L circulates may be clogged. If the piping through which the refrigerant L circulates is clogged, the compressor 21a or the like that circulates the refrigerant L may fail. In addition, each unit provided in the flow path through which the refrigerant L flows, such as the condenser 21c and the heat exchanger 21f, may also fail. The solidifying state of the refrigerant L also includes a state in which a part of the refrigerant L solidifies.

制御部24が冷却器21eを制御して冷媒Lを必要以上に冷却することは、冷却ガス3dの供給系の内部を冷却ガス3dが少量流れている場合にも発生する。冷却ガス3dの供給系の内部を流れる冷却ガス3dは、冷却ガス3dの供給系から熱を吸収する。冷却ガス3dの流量が少なくなるほど、単位流量当たりの冷却ガス3dが冷却ガス3dの供給系から受け取る熱が多くなる。冷却ガス3dが受け取る熱が多くなると、冷却ガス3dの温度増加量も大きくなる。つまり、冷却ガス3dの流量が少ないほど、冷却ガス3dの温度増加量が大きくなる。 The control unit 24 controls the cooler 21e to cool the refrigerant L more than necessary even when a small amount of the cooling gas 3d is flowing inside the supply system of the cooling gas 3d. The cooling gas 3d flowing inside the supply system of the cooling gas 3d absorbs heat from the supply system of the cooling gas 3d. As the flow rate of the cooling gas 3d decreases, the heat received by the cooling gas 3d per unit flow rate from the supply system of the cooling gas 3d increases. As the heat received by the cooling gas 3d increases, the amount of temperature increase of the cooling gas 3d also increases. That is, the smaller the flow rate of the cooling gas 3d, the larger the amount of temperature increase of the cooling gas 3d.

冷却ガス3dの温度増加量が大きくなり過ぎると、第1の設定温度の温度範囲を上回ってしまう可能性がある。したがって、冷却ガス3dの供給を停止した場合だけでなく、冷却ガス3dの供給量が少量の場合も考慮する必要がある。 If the amount of temperature increase of the cooling gas 3d becomes too large, the temperature range of the first set temperature may be exceeded. Therefore, it is necessary to consider not only the case where the supply of the cooling gas 3d is stopped but also the case where the supply amount of the cooling gas 3d is small.

ここで、冷却ガスの供給系に断熱部材を設け、冷却ガスの供給系が周囲の空気から熱を受け取ることを防ぐ方法が考えられる。しかし、冷却ガスの供給系に断熱部材を設けたとしても、周囲の空気から熱を受け取ることを完全に防ぐことはできない。 Here, a method of providing a heat insulating member in the cooling gas supply system to prevent the cooling gas supply system from receiving heat from the surrounding air can be considered. However, even if the heat insulating member is provided in the cooling gas supply system, it is not possible to completely prevent the heat from being received from the surrounding air.

上記の知見に基づき、本発明者は、冷却装置20の故障を防ぐため、冷却ガス3dの供給量にしきい値を予め設けた。冷却ガス3dの供給量がしきい値以下の場合には、制御部24は、温度計21hの検出値に基づいて冷媒Lの温度が第2の設定温度を含む温度範囲内となるように冷却器21eを制御する第2の制御方法に制御を切替える。 Based on the above findings, the present inventor has set a threshold value in advance for the supply amount of the cooling gas 3d in order to prevent the cooling device 20 from failing. When the supply amount of the cooling gas 3d is equal to or less than the threshold value, the control unit 24 cools the refrigerant L so that the temperature of the refrigerant L is within the temperature range including the second set temperature based on the detection value of the thermometer 21h. The control is switched to the second control method for controlling the device 21e.

第2の制御方法は、冷媒Lの温度調整を熱交換器に入る直前の冷媒Lの温度に基づいて、冷媒Lが凝固しない温度範囲に設定された第2の設定温度になるように冷媒Lの温度を調整する制御方法である。制御部24が第1の制御方法から第2の制御方法に切り替えることで、温度管理する対象が冷却ガス3dから冷媒Lに切り替わる。例えば、冷却ガス3dの供給系の内部を冷却ガス3dが流れていない状態あるいは少量しか流れていない状態であって、制御部24が温度計22cの検出値に基づいて冷媒Lを冷却する場合に、制御部24は、変化しないあるいは変化しにくい温度計22cの検出値を変化させようとして冷媒Lを過剰に冷却する。制御部24が上記の切り替えを行うことで、冷媒Lを過剰に冷却し過ぎることがなくなる。したがって、冷媒Lに凝固が生じて冷却装置20が故障することが無い。 In the second control method, the temperature of the refrigerant L is adjusted based on the temperature of the refrigerant L immediately before entering the heat exchanger so that the temperature of the refrigerant L becomes the second set temperature set in the temperature range in which the refrigerant L does not solidify. It is a control method that adjusts the temperature of. When the control unit 24 switches from the first control method to the second control method, the target for temperature control is switched from the cooling gas 3d to the refrigerant L. For example, when the cooling gas 3d is not flowing or only a small amount is flowing inside the supply system of the cooling gas 3d, and the control unit 24 cools the refrigerant L based on the detection value of the thermometer 22c. The control unit 24 excessively cools the refrigerant L in an attempt to change the detected value of the thermometer 22c that does not change or does not change easily. By performing the above switching by the control unit 24, the refrigerant L is not excessively cooled. Therefore, solidification does not occur in the refrigerant L and the cooling device 20 does not break down.

すなわち、制御部24が、温度計22cの検出値に基づいて目標範囲内の温度に検出値がなるように冷媒Lの温度を調整する第1の制御方法を実行しても、温度計22cの検出値を目標範囲内に調整することができない場合、第2の制御方法に切り替えることで、温度管理する対象を切り替えることができる。そのため、変化しないあるいは変化しにくい温度計22cの検出値を変化させようとして冷媒Lを過剰に冷却し、冷媒Lに凝固が生じて冷却装置20が故障することが無い。 That is, even if the control unit 24 executes the first control method of adjusting the temperature of the refrigerant L so that the temperature within the target range becomes the detected value based on the detected value of the thermometer 22c, the thermometer 22c If the detected value cannot be adjusted within the target range, the temperature control target can be switched by switching to the second control method. Therefore, the refrigerant L is excessively cooled in an attempt to change the detected value of the thermometer 22c which does not change or is hard to change, and the refrigerant L does not solidify and the cooling device 20 does not break down.

ここで、予め定める値であるしきい値は、前述の通り、冷却装置20の故障を防ぐための値である。具体的には、第1の制御方法から第2の制御方法に切り替えるための基準となる値である。本実施形態では、しきい値は、冷却ガス3dが冷却ガス3dの供給系から熱を受け取って温度上昇し、到達した冷却ガス3dの温度が第1の設定温度の範囲内となる冷却ガス3dの供給量である。例えば、しきい値は、30NL/minである。 Here, the threshold value, which is a predetermined value, is a value for preventing failure of the cooling device 20 as described above. Specifically, it is a reference value for switching from the first control method to the second control method. In the present embodiment, the threshold value is the cooling gas 3d in which the cooling gas 3d receives heat from the supply system of the cooling gas 3d and the temperature rises, and the temperature of the reached cooling gas 3d is within the range of the first set temperature. Is the supply amount of. For example, the threshold is 30 NL / min.

しきい値は、ガス冷却部22および冷却ガス供給部3の配管径や配管長によって異なる。しきい値は、予め実験により求めておけばよい。例えば、冷却ガス3dを十分大きな供給量で供給し、温度計22cの検出値が第1の設定温度の温度範囲内となった状態とする。つぎに、冷却ガス3dの供給量を徐々に減少させ、温度計22cの検出値が第1の設定温度の温度範囲から外れてしまったときの供給量をしきい値とすればよい。 The threshold value differs depending on the pipe diameter and the pipe length of the gas cooling unit 22 and the cooling gas supply unit 3. The threshold value may be obtained by experiment in advance. For example, the cooling gas 3d is supplied in a sufficiently large supply amount, and the detection value of the thermometer 22c is set to be within the temperature range of the first set temperature. Next, the supply amount of the cooling gas 3d may be gradually reduced, and the supply amount when the detected value of the thermometer 22c deviates from the temperature range of the first set temperature may be set as the threshold value.

第2の設定温度は、冷媒Lが凝固しない温度範囲である。第2の設定温度も予め実験により求めておけばよい。例えば、冷媒Lが凝固する温度を公知のカスケードコンデンサを用いて冷媒Lを冷却して求め、その温度よりも高い温度範囲とすればよい。なお、第2の設定温度は、冷却装置20の故障の発生を抑制できればよい。例えば、冷媒Lの凝固が一部生じていてもよい場合もある。このような場合の温度も温度範囲の中に含めることができる。 The second set temperature is a temperature range in which the refrigerant L does not solidify. The second set temperature may also be obtained by experiment in advance. For example, the temperature at which the refrigerant L solidifies may be determined by cooling the refrigerant L using a known cascade capacitor, and the temperature may be set to a temperature higher than that temperature. The second set temperature may be set as long as it can suppress the occurrence of failure of the cooling device 20. For example, some solidification of the refrigerant L may occur. The temperature in such a case can also be included in the temperature range.

次に、基板処理装置1における冷却装置20の作用について例示をする。 Next, the operation of the cooling device 20 in the substrate processing device 1 will be illustrated.

凍結工程において、冷却装置20の制御部24は、基板処理装置1の制御部10の指令から冷却ガス3dの供給量のデータ(例えば、150NL/min)を入手する。制御部24は、入手した冷却ガス3dの供給量がしきい値以上かどうか判断する。しきい値を30NL/minとした場合、冷却ガス3dの供給量は、しきい値以上となる。制御部24は、冷却装置20の吐出口22eに設けられた温度計22cからの検出値に基づいて冷却器21eを制御して、温度計22cからの検出値と第1の設定温度との差が許容範囲内になるように冷却ガス3dの温度を温度調整する(第1の制御方法)。 In the freezing step, the control unit 24 of the cooling device 20 obtains data (for example, 150 NL / min) of the supply amount of the cooling gas 3d from the command of the control unit 10 of the substrate processing device 1. The control unit 24 determines whether or not the supply amount of the obtained cooling gas 3d is equal to or greater than the threshold value. When the threshold value is set to 30 NL / min, the supply amount of the cooling gas 3d is equal to or higher than the threshold value. The control unit 24 controls the cooler 21e based on the detection value from the thermometer 22c provided in the discharge port 22e of the cooling device 20, and the difference between the detection value from the thermometer 22c and the first set temperature. The temperature of the cooling gas 3d is adjusted so that the temperature is within the permissible range (first control method).

したがって、温度計22cにより冷却ガス3dの温度は制御されているので、基板100に供給されている間の冷却ガス3dの温度のバラつきを小さくすることができる。その結果、基板100の温度、ひいては基板100上の液体101の温度を精度よく制御することができる。また、基板100が交換されても、冷却処理の再現性を向上させることができる。 Therefore, since the temperature of the cooling gas 3d is controlled by the thermometer 22c, it is possible to reduce the variation in the temperature of the cooling gas 3d while being supplied to the substrate 100. As a result, the temperature of the substrate 100 and, by extension, the temperature of the liquid 101 on the substrate 100 can be controlled with high accuracy. Further, even if the substrate 100 is replaced, the reproducibility of the cooling process can be improved.

凍結工程と同様に、解凍・乾燥工程において、制御部24は、制御部10の指令から冷却ガスの供給量のデータ(停止:0NL/min)を入手する。そして、制御部24は、冷却ガスの供給量がしきい値以上かどうか判断する。しきい値を30NL/minとした場合、冷却ガス3dの供給量は、しきい値未満となる。制御部24は、判断結果に基づき、前述した第1の制御方法(温度計22cを用いた制御)から、温度計21hからの検出値に基づいて冷却器21eを制御する第2の制御方法に切替える。制御部24は、温度計21hからの検出値と第2の設定温度との差が許容範囲内になるように冷媒Lの温度を調整する。 Similar to the freezing step, in the thawing / drying step, the control unit 24 obtains data (stop: 0NL / min) of the supply amount of the cooling gas from the command of the control unit 10. Then, the control unit 24 determines whether or not the supply amount of the cooling gas is equal to or higher than the threshold value. When the threshold value is set to 30 NL / min, the supply amount of the cooling gas 3d is less than the threshold value. Based on the determination result, the control unit 24 changes from the first control method (control using the thermometer 22c) described above to the second control method for controlling the cooler 21e based on the detected value from the thermometer 21h. Switch. The control unit 24 adjusts the temperature of the refrigerant L so that the difference between the detected value from the thermometer 21h and the second set temperature is within the allowable range.

冷却ガス3dの供給量がしきい値未満のとき、冷却装置20の制御部24は、第2の制御方法を行うので、冷媒Lが凝固するのを抑制できる。その結果、無駄に消費されるガスの量を抑制でき、冷却装置の故障の発生を抑制することができる。 When the supply amount of the cooling gas 3d is less than the threshold value, the control unit 24 of the cooling device 20 performs the second control method, so that the refrigerant L can be suppressed from solidifying. As a result, the amount of wastefully consumed gas can be suppressed, and the occurrence of failure of the cooling device can be suppressed.

解凍・乾燥工程に引き続き行われる基板搬入/搬出工程において、制御部10から冷却ガス3dの供給量に関する新たな指令は出ていない。そのため、制御部24は、流量制御部22bを制御して冷却ガス3dの供給停止を維持する。また、制御部24は、冷却装置20の循環部21を流れる冷媒Lの温度が第2の設定温度となるように、冷却器21eを制御する。つまり、制御部24は、解凍・乾燥工程から引き続き第2の制御方法を実施する。 In the substrate loading / unloading process that follows the thawing / drying process, the control unit 10 has not issued a new command regarding the supply amount of the cooling gas 3d. Therefore, the control unit 24 controls the flow rate control unit 22b to maintain the supply stop of the cooling gas 3d. Further, the control unit 24 controls the cooler 21e so that the temperature of the refrigerant L flowing through the circulation unit 21 of the cooling device 20 becomes the second set temperature. That is, the control unit 24 continues to carry out the second control method from the thawing / drying step.

本実施形態の基板処理装置1では、冷却ガス3dの吐出部分の温度は、冷却ガス3dの供給を停止あるいは供給量を少なくしている解凍・乾燥処理工程および基板搬入/搬出工程のときに高くなる。そのため、解凍・乾燥処理工程および基板搬入/搬出工程において、制御部24が冷却ガス3dの吐出部分における温度に基づいて、従来のように冷却ガス3dの温度を第1の設定温度まで下げようと冷却装置20の動作を制御すると、冷却装置20の故障が多発した。 In the substrate processing apparatus 1 of the present embodiment, the temperature of the discharge portion of the cooling gas 3d is high during the thawing / drying processing step and the substrate loading / unloading step in which the supply of the cooling gas 3d is stopped or the supply amount is reduced. Become. Therefore, in the thawing / drying processing step and the substrate loading / unloading step, the control unit 24 tries to lower the temperature of the cooling gas 3d to the first set temperature as in the conventional case based on the temperature at the discharge portion of the cooling gas 3d. When the operation of the cooling device 20 was controlled, failures of the cooling device 20 occurred frequently.

そのため、本実施形態の基板処理装置1は、冷媒Lが流通可能な流路と、流路に設けられた凝縮器21cと、流路に設けられた熱交換器21fと、凝縮器21cと熱交換器21fとの間の流路に設けられたコンプレッサ21aと、凝縮器21cから熱交換器21fに流入する冷媒Lを冷却する冷却器21eと、熱交換器21fにガスを供給し、熱交換器21fとの熱交換により、ガスを冷却可能なガス冷却部22と、冷却されたガスの温度を検出可能な温度計22cと、熱交換器21fに流入する冷媒Lの温度を検出可能な温度計21hと、冷却される熱交換器21fに流入する冷媒Lの温度を冷却器21eを制御することで温度調整することが可能な制御部24とを備え、制御部24は、熱交換器21fに流入する冷媒Lの温度を、温度計22cで検出された温度に基づいて制御する第1の制御と、温度計21hで検出された温度に基づいて制御する第2の制御とを切り替えて制御することが可能な冷却装置20を備えている。 Therefore, the substrate processing device 1 of the present embodiment has a flow path through which the refrigerant L can flow, a condenser 21c provided in the flow path, a heat exchanger 21f provided in the flow path, a condenser 21c, and heat. A compressor 21a provided in the flow path between the exchanger 21f, a cooler 21e for cooling the refrigerant L flowing into the heat exchanger 21f from the condenser 21c, and a heat exchanger 21f are supplied with gas to exchange heat. A gas cooling unit 22 capable of cooling gas by heat exchange with the device 21f, a thermometer 22c capable of detecting the temperature of the cooled gas, and a temperature capable of detecting the temperature of the refrigerant L flowing into the heat exchanger 21f. A total of 21h and a control unit 24 capable of adjusting the temperature of the refrigerant L flowing into the heat exchanger 21f to be cooled by controlling the cooler 21e are provided, and the control unit 24 is the heat exchanger 21f. The first control that controls the temperature of the refrigerant L flowing into the water based on the temperature detected by the thermometer 22c and the second control that controls the temperature based on the temperature detected by the thermometer 21h are switched and controlled. The cooling device 20 is provided.

冷却装置20を備えた基板処理装置1は、凍結処理工程においては、温度計22cからの検出値と第1の設定温度との差が許容範囲内になるように冷却ガス3dの温度を温度調整する第1の制御方法を実施することができる。そして、解凍・乾燥処理工程および基板搬入/搬出工程において基板処理装置1は、温度計21hからの検出値と第2の設定温度との差が許容範囲内になるように冷媒Lの温度を温度調整する第2の制御方法を実施することができる。 In the freezing treatment step, the substrate processing device 1 provided with the cooling device 20 adjusts the temperature of the cooling gas 3d so that the difference between the detected value from the thermometer 22c and the first set temperature is within an allowable range. The first control method can be implemented. Then, in the thawing / drying processing step and the substrate loading / unloading step, the substrate processing apparatus 1 sets the temperature of the refrigerant L so that the difference between the detected value from the thermometer 21h and the second set temperature is within the allowable range. A second control method to be adjusted can be implemented.

基板100を冷却して行われる処理、例えば、凍結処理工程を連続で実施する場合において、第1の制御方法の実施によって各処理ごとに供給される冷却ガス3dの温度差を小さくできる。したがって、基板100ごとの除去率の差も小さくすることができる。また、冷却が不要な処理中あるいは基板100の処理と処理の合間、例えば解凍・乾燥処理工程および基板搬入/搬出工程において、第2の制御方法の実施によって冷媒Lが凝固することを抑制することができる。したがって、配管が詰まって冷却装置20が故障することを抑制すると共に、ガスの消費量を抑制することができる。 When a process performed by cooling the substrate 100, for example, a freezing process step is continuously performed, the temperature difference of the cooling gas 3d supplied for each process can be reduced by implementing the first control method. Therefore, the difference in the removal rate for each substrate 100 can be reduced. Further, it is possible to suppress the solidification of the refrigerant L by implementing the second control method during the treatment that does not require cooling or between the treatments of the substrate 100, for example, in the thawing / drying treatment step and the substrate carry-in / carry-out step. Can be done. Therefore, it is possible to suppress the clogging of the piping and the failure of the cooling device 20 and the consumption of gas.

なお、本実施形態の基板処理装置1では、基板搬入/搬出工程で冷却ガス3dの供給を停止させた。しかし、基板100の搬入および搬出に影響が無ければ、冷却ガス3dの供給量をしきい値以上の量であって、処理に必要な値よりも少ない量で供給するようにしてもよい。こうすることで、冷却ガス3dの供給系を周囲の温度より低く保つ保冷をすることができる。冷却ガス3dの供給系を保冷することで、冷却ガス供給部3が次の基板100を処理するために冷却ガス3dを供給する際、冷却ガス3dが第1の設定温度まで冷却される時間が短縮される。したがって、基板処理装置1の稼働率を向上させることができる。 In the substrate processing apparatus 1 of the present embodiment, the supply of the cooling gas 3d was stopped in the substrate loading / unloading process. However, if there is no effect on the loading and unloading of the substrate 100, the supply amount of the cooling gas 3d may be supplied in an amount equal to or more than the threshold value and smaller than the value required for processing. By doing so, it is possible to keep the supply system of the cooling gas 3d lower than the ambient temperature. By keeping the supply system of the cooling gas 3d cold, when the cooling gas supply unit 3 supplies the cooling gas 3d to process the next substrate 100, the time for the cooling gas 3d to be cooled to the first set temperature is time. It will be shortened. Therefore, the operating rate of the substrate processing apparatus 1 can be improved.

以上に説明したように、本発明の実施形態に係る冷却方法は、冷媒Lを蒸発させ、供給されたガスとの間の熱交換により、ガスを冷却する冷却方法である。本発明の実施形態に係る冷却方法は、供給されるガスの流量が所定の値以上の場合には、冷却されたガスの温度に基づいて、冷媒Lの温度を制御する。供給されるガスの流量が所定の値未満の場合には、蒸発前の冷媒Lの温度に基づいて、冷媒Lの温度を制御する。この様にすれば、液体状の冷媒Lが凝固するのを抑制することができる。したがって、配管が詰まることに起因する冷却装置20の故障の発生および、ガスの消費量を抑制することができる。 As described above, the cooling method according to the embodiment of the present invention is a cooling method in which the refrigerant L is evaporated and the gas is cooled by heat exchange with the supplied gas. In the cooling method according to the embodiment of the present invention, when the flow rate of the supplied gas is equal to or higher than a predetermined value, the temperature of the refrigerant L is controlled based on the temperature of the cooled gas. When the flow rate of the supplied gas is less than a predetermined value, the temperature of the refrigerant L is controlled based on the temperature of the refrigerant L before evaporation. By doing so, it is possible to suppress the solidification of the liquid refrigerant L. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of failure of the cooling device 20 due to the clogging of the piping and the consumption of gas.

(第2の実施形態)
次に、他の一例として、基板のエッチングに用いることができる冷却装置について説明する。
図4は、本実施の形態に係る冷却装置20を備えた基板処理装置11を例示するための模式図である。基板処理装置11は、電子部品などの微細構造体の製造に用いることができる基板処理装置である。具体的には、プラズマによる半導体基板のエッチングする装置である。
(Second embodiment)
Next, as another example, a cooling device that can be used for etching the substrate will be described.
FIG. 4 is a schematic diagram for exemplifying the substrate processing device 11 provided with the cooling device 20 according to the present embodiment. The substrate processing apparatus 11 is a substrate processing apparatus that can be used for manufacturing a fine structure such as an electronic component. Specifically, it is a device for etching a semiconductor substrate by plasma.

(基板)
図5は、基板処理装置11で処理する基板200の構造を例示するための模式図である。基板200上には、メタル配線がされた配線層201が形成される。配線層201の上にSiO2などの絶縁膜202が形成される。絶縁膜202の上にレジストパターン203が形成される。レジストパターン203までが形成された基板200も基板200と呼ぶ。なお、基板200の用途はこれに限定されず、第1の実施の形態の基板100に対応する基板も適用可能である。
(substrate)
FIG. 5 is a schematic diagram for illustrating the structure of the substrate 200 to be processed by the substrate processing apparatus 11. A wiring layer 201 with metal wiring is formed on the substrate 200. An insulating film 202 such as SiO2 is formed on the wiring layer 201. The resist pattern 203 is formed on the insulating film 202. The substrate 200 on which the resist pattern 203 is formed is also referred to as a substrate 200. The application of the substrate 200 is not limited to this, and the substrate corresponding to the substrate 100 of the first embodiment can also be applied.

図4に示すように、基板処理装置11には、チャンバ12、載置部13、冷却ガス供給部30、冷却部材15、加熱装置16、電源部17、プラズマ形成用ガス供給部18、減圧部19、制御部10a(第2の制御部の一例に相当する)、および冷却装置20を設けることができる。 As shown in FIG. 4, the substrate processing device 11 includes a chamber 12, a mounting unit 13, a cooling gas supply unit 30, a cooling member 15, a heating device 16, a power supply unit 17, a plasma forming gas supply unit 18, and a decompression unit. 19, a control unit 10a (corresponding to an example of the second control unit), and a cooling device 20 can be provided.

チャンバ12は、大気圧よりも減圧された雰囲気を維持可能な容器である。チャンバ12の内部には、プラズマPが発生する領域12eが設けられている。チャンバ12は、本体部12aと窓部12bを有する。本体部12aは、一端に開口部12cを有し、他端が閉塞された円筒状である。閉塞された他端は、チャンバ12の底面となる。本体部12aは、例えば、アルミニウムなどの導電性材料から形成される。 The chamber 12 is a container capable of maintaining an atmosphere depressurized from atmospheric pressure. A region 12e in which plasma P is generated is provided inside the chamber 12. The chamber 12 has a main body portion 12a and a window portion 12b. The main body 12a has an opening 12c at one end and is cylindrical with the other end closed. The other end of the block is the bottom surface of the chamber 12. The main body 12a is formed of a conductive material such as aluminum.

本体部12aの、開口部12cに近い側面には、プラズマ生成用のガスGを供給するガス供給口12dが設けられる。また、本体部12aの閉塞された他端には、チャンバ12の内部のガスを排出する排気口12fが設けられている。 A gas supply port 12d for supplying the gas G for plasma generation is provided on the side surface of the main body 12a near the opening 12c. Further, an exhaust port 12f for discharging the gas inside the chamber 12 is provided at the other end of the main body portion 12a that is closed.

窓部12bは、不図示のシール部材を介して開口部12cに設けられる。窓部12bは、例えば、石英などの絶縁物で形成される。 The window portion 12b is provided in the opening portion 12c via a seal member (not shown). The window portion 12b is formed of an insulating material such as quartz.

載置部13は、チャンバ12の内部であって、チャンバ12の底面の上に設けることができる。載置部13は、電極13a、台座13b、加熱部13c、不図示の電源を有する。 The mounting portion 13 is inside the chamber 12 and can be provided on the bottom surface of the chamber 12. The mounting portion 13 has an electrode 13a, a pedestal 13b, a heating portion 13c, and a power supply (not shown).

電極13aは、プラズマPが発生する領域12eの下方に設けることができる。電極13aの上面に基板200を載置することができる。 The electrode 13a can be provided below the region 12e where the plasma P is generated. The substrate 200 can be placed on the upper surface of the electrode 13a.

台座13bは、電極13aと、チャンバ12の底面との間に設けることができる。台座13bは、電極13aと、チャンバ12との間を絶縁するために設けることができる。台座13bの内部には、加熱部13cと冷却部13eを設けることができる。 The pedestal 13b can be provided between the electrode 13a and the bottom surface of the chamber 12. The pedestal 13b can be provided to insulate between the electrode 13a and the chamber 12. A heating unit 13c and a cooling unit 13e can be provided inside the pedestal 13b.

加熱部13cは、電極13aを介して基板200を加熱することができる。加熱部13cは、例えば、ジュール熱を利用するもの、熱媒体を循環させるもの、赤外線を放射するものなどとすることができる。 The heating unit 13c can heat the substrate 200 via the electrode 13a. The heating unit 13c can be, for example, one that utilizes Joule heat, one that circulates a heat medium, one that radiates infrared rays, and the like.

冷却部13eは、冷却ガス3dが流れる流路である。例えば、台座13bに形成される。冷却部13eの一端は、後述の冷却ガス供給部30(配管30b1)と接続する。冷却部13eの他端は、基板処理装置11の外部とつながる。これにより、冷却装置20から供給された冷却ガス3dは、配管を通り、装置の外部に排出される。冷却部13eは、電極13aを介して基板200を冷却することができる。 The cooling unit 13e is a flow path through which the cooling gas 3d flows. For example, it is formed on the pedestal 13b. One end of the cooling unit 13e is connected to a cooling gas supply unit 30 (pipe 30b1) described later. The other end of the cooling unit 13e is connected to the outside of the substrate processing device 11. As a result, the cooling gas 3d supplied from the cooling device 20 passes through the piping and is discharged to the outside of the device. The cooling unit 13e can cool the substrate 200 via the electrode 13a.

冷却ガス供給部30は、チャンバ12(本体部12a)および載置部13と冷却装置20とを接続する。冷却ガス供給部30の内部を冷却ガス3dが流れる。本実施形態では、冷却ガス供給部30は、接続部30aと、配管30b1および配管30b2を有する。 The cooling gas supply unit 30 connects the chamber 12 (main body unit 12a), the mounting unit 13, and the cooling device 20. The cooling gas 3d flows inside the cooling gas supply unit 30. In the present embodiment, the cooling gas supply unit 30 has a connection unit 30a, and a pipe 30b1 and a pipe 30b2.

接続部30aは、分岐を有する配管である。
接続部30aの一端は、後述する冷却装置20と接続される。接続部30aの分岐した他端は、各々配管30b1および配管30b2に接続される。
The connection portion 30a is a pipe having a branch.
One end of the connecting portion 30a is connected to a cooling device 20 described later. The branched other end of the connecting portion 30a is connected to the pipe 30b1 and the pipe 30b2, respectively.

配管30b1は、前述の載置部13の冷却部13eに接続される。配管30b2は、後述の冷却部材15に接続される。配管30b1および配管30b2には、それぞれ冷却ガス3dの供給と停止を制御する不図示のバルブが設けられている。 The pipe 30b1 is connected to the cooling portion 13e of the mounting portion 13 described above. The pipe 30b2 is connected to the cooling member 15 described later. The pipe 30b1 and the pipe 30b2 are provided with valves (not shown) for controlling the supply and stop of the cooling gas 3d, respectively.

チャンバ12の側面には、冷却部材15、加熱装置16を設けることができる。冷却部材15は、本体部12aを冷却することができる。冷却部材15は、例えば、本体部15aと配管15bを有する。 A cooling member 15 and a heating device 16 can be provided on the side surface of the chamber 12. The cooling member 15 can cool the main body portion 12a. The cooling member 15 has, for example, a main body portion 15a and a pipe 15b.

本体部15aは、チャンバ12の側面を覆っている。本体部15aは、熱伝導性の良い材料であればよく、例えば、薄い金属の板でできている。 The main body portion 15a covers the side surface of the chamber 12. The main body portion 15a may be made of a material having good thermal conductivity, and is made of, for example, a thin metal plate.

本体部15aの、チャンバ12と接する面とは反対の面には、配管15bが設けられている。配管15bは、一本の配管を本体部15aの表面あるいは内部に面に沿って折り曲げた構造となっている。配管15bの一端は、配管30b2と接続され、他端は、チャンバ12の外部に設けられる。これにより、冷却装置20から供給された冷却ガス3dは、配管を通り、装置の外部に排出される。配管15bの内部を冷却ガス3dが流れることで、配管15bが冷却される。その結果、本体部15aを介して、チャンバ12の側面が冷却される。 A pipe 15b is provided on the surface of the main body 15a opposite to the surface in contact with the chamber 12. The pipe 15b has a structure in which one pipe is bent along the surface or the inside of the main body portion 15a. One end of the pipe 15b is connected to the pipe 30b2, and the other end is provided outside the chamber 12. As a result, the cooling gas 3d supplied from the cooling device 20 passes through the piping and is discharged to the outside of the device. The cooling gas 3d flows inside the pipe 15b to cool the pipe 15b. As a result, the side surface of the chamber 12 is cooled via the main body portion 15a.

加熱装置16は、冷却部材15を介して、チャンバ12を加熱する。加熱装置16は、例えば、冷却部材15の外周に設けられる。加熱装置16は、例えば、ジュール熱を利用するもの、熱媒体を循環させるもの、赤外線を放射するものなどとすることができる。 The heating device 16 heats the chamber 12 via the cooling member 15. The heating device 16 is provided on the outer periphery of the cooling member 15, for example. The heating device 16 may be, for example, one that utilizes Joule heat, one that circulates a heat medium, one that radiates infrared rays, and the like.

電源部17は、チャンバ12の上部に設けられている。電源部17は、チャンバ12の内部にプラズマPを発生させるプラズマ発生部となる。電源部17は、例えば、公知のICPプラズマ源を用いることができる。 The power supply unit 17 is provided in the upper part of the chamber 12. The power supply unit 17 is a plasma generation unit that generates plasma P inside the chamber 12. For the power supply unit 17, for example, a known ICP plasma source can be used.

プラズマ形成用ガス供給部18は、ガス供給口12dを介してチャンバ12の内部のプラズマPが発生する領域12eにガスGを供給することができる。 The plasma forming gas supply unit 18 can supply the gas G to the region 12e in which the plasma P is generated inside the chamber 12 via the gas supply port 12d.

減圧部19は、チャンバ12の内部が基板200の処理に必要な圧力となるように減圧することができる。減圧部19は、例えばターボ分子ポンプなどとすることができる。減圧部19は、不図示の配管を介して本体部12aに設けられた排気口12fに接続する。 The pressure reducing unit 19 can reduce the pressure so that the inside of the chamber 12 has a pressure required for processing the substrate 200. The decompression unit 19 can be, for example, a turbo molecular pump or the like. The decompression unit 19 is connected to the exhaust port 12f provided in the main body unit 12a via a pipe (not shown).

制御部10aは、制御部10と同様の構成とすることができる。制御部10aは、基板処理装置11に設けられた各要素の動作を制御することができる。例えば、制御部10aは、不図示の電源を制御して、電極13aや電源部17に高周波電力を印加する。 The control unit 10a can have the same configuration as the control unit 10. The control unit 10a can control the operation of each element provided in the substrate processing device 11. For example, the control unit 10a controls a power supply (not shown) to apply high frequency power to the electrodes 13a and the power supply unit 17.

制御部10aは、加熱部13c、冷却装置20および冷却ガス供給部30を制御して、電極13aに載置された基板200の温度を制御する。また、制御部10aは、加熱装置16、冷却装置20および冷却ガス供給部30を制御して、チャンバ12の温度を制御する。 The control unit 10a controls the heating unit 13c, the cooling device 20, and the cooling gas supply unit 30 to control the temperature of the substrate 200 mounted on the electrode 13a. Further, the control unit 10a controls the heating device 16, the cooling device 20, and the cooling gas supply unit 30 to control the temperature of the chamber 12.

制御部10aは、プラズマ形成用ガス供給部18を制御して、ガスGのチャンバ12への供給と停止を制御する。また、制御部10aは、ガスGの供給量を制御してチャンバ12内の圧力を制御する。制御部10aは、冷却部材15でチャンバ12を冷却する時間を予め記憶する。冷却する時間は、予め実験で求めておけばよい。 The control unit 10a controls the plasma forming gas supply unit 18 to control the supply and stop of the gas G to the chamber 12. Further, the control unit 10a controls the supply amount of the gas G to control the pressure in the chamber 12. The control unit 10a stores in advance the time for cooling the chamber 12 with the cooling member 15. The cooling time may be determined in advance by an experiment.

次に、基板処理装置11用いて、例えば、RIE(反応性イオンエッチング)による基板200のエッチングついて説明する。基板200の絶縁膜202は、レジストパターン203をマスクとしてエッチングされ、溝が形成される。 Next, etching of the substrate 200 by RIE (reactive ion etching), for example, using the substrate processing apparatus 11 will be described. The insulating film 202 of the substrate 200 is etched using the resist pattern 203 as a mask to form grooves.

まず、基板200をチャンバ12内に搬入し、チャンバ12を密閉する。その後、減圧部19によりチャンバ12内部を減圧する。所定の圧力となったら、プラズマ形成用ガス供給部18から反応性ガスであるガスGをチャンバ12内に供給する。次に、電源部17に高周波電圧を印加してプラズマを発生させる。 First, the substrate 200 is carried into the chamber 12 and the chamber 12 is sealed. After that, the inside of the chamber 12 is decompressed by the decompression unit 19. When the predetermined pressure is reached, the gas G, which is a reactive gas, is supplied into the chamber 12 from the plasma forming gas supply unit 18. Next, a high frequency voltage is applied to the power supply unit 17 to generate plasma.

プラズマ中に発生するイオンやラジカルによって、基板200の絶縁膜202がエッチング処理される。この時、ガスGと基板200との反応によって反応生成物が生成される。 The insulating film 202 of the substrate 200 is etched by the ions and radicals generated in the plasma. At this time, a reaction product is produced by the reaction between the gas G and the substrate 200.

エッチング処理中に生成される反応生成物の生成状態を変えるため、絶縁膜202をエッチングする際に、載置部13またはチャンバ12もしくはその両方を冷却部13eまたは、冷却部材15もしくはその両方で冷却する。あるいは、載置部13またはチャンバ12もしくはその両方を加熱部13cまたは加熱装置16もしくはその両方で加熱する。 When etching the insulating film 202, the mounting portion 13 and / or the chamber 12 are cooled by the cooling portion 13e, the cooling member 15 or both in order to change the generation state of the reaction product generated during the etching process. do. Alternatively, the mounting section 13 and / or the chamber 12 are heated by the heating section 13c and / or the heating device 16.

基板200の温度によって、反応生成物の生成量が変わる。基板200を加熱することで反応が促進され、反応生成物が増える。生成された反応生成物は、基板200やチャンバ12の内壁に付着する。反応生成物の付着量は、基板200やチャンバ12の内壁の温度によって変わる。基板200やチャンバ12の内壁の温度が高いほど、付着しにくくなる。 The amount of reaction product produced varies depending on the temperature of the substrate 200. By heating the substrate 200, the reaction is promoted and the reaction products increase. The generated reaction product adheres to the inner wall of the substrate 200 or the chamber 12. The amount of reaction product adhered varies depending on the temperature of the inner wall of the substrate 200 and the chamber 12. The higher the temperature of the inner wall of the substrate 200 or the chamber 12, the less likely it is to adhere.

反応生成物は、エッチングにより絶縁膜202に形成される溝の側壁を保護する側壁保護膜となる。これによりエッチング形状を制御することができる。したがって、反応生成物を溝の壁部に付着させるため、載置部13の温度を制御して基板200を冷却する。以下に温度制御の一例を記載する。 The reaction product becomes a side wall protective film that protects the side wall of the groove formed in the insulating film 202 by etching. This makes it possible to control the etching shape. Therefore, in order to attach the reaction product to the wall portion of the groove, the temperature of the mounting portion 13 is controlled to cool the substrate 200. An example of temperature control is described below.

例えば、絶縁膜202をエッチングする前に、載置部13を-30℃まで冷却する。制御部10aは、冷却装置20の制御部24に冷却ガス3dを供給するように指令を出す。制御部24は、流量制御部22bを制御して冷却ガス3dをガス冷却部22に供給する。制御部24は、基板処理装置1の制御部10の指令から冷却ガス3dの供給量のデータ(例えば、100NL/min)を入手する。そして、制御部24は、冷却ガス3dの供給量としきい値とを比較を行う。その結果、冷却ガス3dの供給量がしきい値以上かどうか判断する。しきい値を30NL/minとした場合、しきい値よりも冷却ガス3dの供給量の方が大きい。したがって、制御部24は、温度計22cの信号に基づいて冷却ガス3dの温度を-30℃(第1の設定温度)になるよう冷却器21eを制御する。 For example, before etching the insulating film 202, the mounting portion 13 is cooled to −30 ° C. The control unit 10a issues a command to supply the cooling gas 3d to the control unit 24 of the cooling device 20. The control unit 24 controls the flow rate control unit 22b to supply the cooling gas 3d to the gas cooling unit 22. The control unit 24 obtains data (for example, 100 NL / min) of the supply amount of the cooling gas 3d from the command of the control unit 10 of the substrate processing device 1. Then, the control unit 24 compares the supply amount of the cooling gas 3d with the threshold value. As a result, it is determined whether or not the supply amount of the cooling gas 3d is equal to or greater than the threshold value. When the threshold value is set to 30 NL / min, the supply amount of the cooling gas 3d is larger than the threshold value. Therefore, the control unit 24 controls the cooler 21e so that the temperature of the cooling gas 3d becomes −30 ° C. (first set temperature) based on the signal of the thermometer 22c.

載置部13を冷却する間、制御部10aは、パーティクルの原因となるチャンバ12の内壁への反応生成物の付着を防止するため、加熱装置16を制御してチャンバ12を加熱する。この場合、配管30b2の不図示のバルブを閉じる。不図示のバルブを閉じることで、冷却ガス3dは、配管30b2の内部を流れなくなる。そして、配管15bの他端がチャンバ12の外部と接続されているので、配管15b内部の冷却ガス3dは、チャンバ12の外部へと排出される。この結果、冷却部材15により加熱装置16の加熱が妨げられるのを抑制される。 While the mounting unit 13 is cooled, the control unit 10a controls the heating device 16 to heat the chamber 12 in order to prevent the reaction product from adhering to the inner wall of the chamber 12 that causes particles. In this case, the valve (not shown) of the pipe 30b2 is closed. By closing the valve (not shown), the cooling gas 3d does not flow inside the pipe 30b2. Since the other end of the pipe 15b is connected to the outside of the chamber 12, the cooling gas 3d inside the pipe 15b is discharged to the outside of the chamber 12. As a result, it is possible to prevent the cooling member 15 from hindering the heating of the heating device 16.

次に、絶縁膜202をエッチング処理した後、制御部10aは、加熱部13cを制御して載置部13を室温まで加熱する。冷却された状態の基板200が大気中の空気と触れると結露が発生するおそれがある。結露が発生するとウォーターマークができたり、パーティクルが付着して基板200が不良となったりするおそれがある。載置部13を室温まで加熱することで、基板200の温度を室温とし、結露を防止する。また、チャンバが高温の状態で基板200を搬送する搬送アーム等をチャンバ内に投入すると、搬送アームが熱によって変形してしまうおそれがある。このような搬送トラブルを防止するため、チャンバ12を冷却し、室温に戻す。この場合、配管30b1の不図示のバルブを閉じ、配管30b2の不図示のバルブを開ける。 Next, after etching the insulating film 202, the control unit 10a controls the heating unit 13c to heat the mounting unit 13 to room temperature. If the substrate 200 in a cooled state comes into contact with the air in the atmosphere, dew condensation may occur. If dew condensation occurs, watermarks may be formed, or particles may adhere to the substrate 200 and the substrate 200 may become defective. By heating the mounting portion 13 to room temperature, the temperature of the substrate 200 is set to room temperature and dew condensation is prevented. Further, if a transfer arm or the like that conveys the substrate 200 in a state where the chamber is at a high temperature is thrown into the chamber, the transfer arm may be deformed by heat. In order to prevent such transfer trouble, the chamber 12 is cooled and returned to room temperature. In this case, the valve (not shown) of the pipe 30b1 is closed, and the valve (not shown) of the pipe 30b2 is opened.

この場合、制御部10aから制御部24への新たな指令は出ない。このため、制御部24は、流量制御部22bを制御して冷却した冷却ガス3dを100L/minで供給し続ける。また、温度計22cの信号に基づいて冷却ガス3dの温度を-30℃になるよう冷却器21eを制御する。(第1の制御方法) In this case, no new command is issued from the control unit 10a to the control unit 24. Therefore, the control unit 24 continues to supply the cooled cooling gas 3d by controlling the flow rate control unit 22b at 100 L / min. Further, the cooler 21e is controlled so that the temperature of the cooling gas 3d becomes −30 ° C. based on the signal of the thermometer 22c. (First control method)

制御部10aは、予め記憶した冷却部材15でチャンバ12を冷却する時間が経過したら、制御部24に冷却ガス3dの供給を停止するよう指令を出す。 The control unit 10a issues a command to the control unit 24 to stop the supply of the cooling gas 3d after the time for cooling the chamber 12 by the cooling member 15 stored in advance has elapsed.

指令を受け取った制御部24は、流量制御部22bを制御し冷却ガス3dの供給を停止する。また、制御部24は、冷却ガス3dの供給を停止する指令の信号から冷却ガス3dの供給量の情報を取得し、冷却ガス3dの供給量としきい値とを比較する。この場合、冷却ガス3dの供給量はゼロで、しきい値よりも小さい。したがって、制御部24は、温度計21hの信号に基づいて冷媒Lの温度が、冷媒Lが凝固しない温度範囲である第2の設定温度となるように冷却器21eを制御する。(第2の制御方法) Upon receiving the command, the control unit 24 controls the flow rate control unit 22b and stops the supply of the cooling gas 3d. Further, the control unit 24 acquires information on the supply amount of the cooling gas 3d from the signal of the command to stop the supply of the cooling gas 3d, and compares the supply amount of the cooling gas 3d with the threshold value. In this case, the supply amount of the cooling gas 3d is zero, which is smaller than the threshold value. Therefore, the control unit 24 controls the cooler 21e so that the temperature of the refrigerant L becomes the second set temperature within the temperature range in which the refrigerant L does not solidify, based on the signal of the thermometer 21h. (Second control method)

基板200およびチャンバ12の温度が室温となったら、基板200を搬出し、未処理の基板200を搬入する。この間、制御部10aによる冷却ガス3dの供給量に関する新たな指令は出ていない。そのため、制御部24は、温度計21hの信号に基づいて冷媒Lの温度が第2の設定温度となるように冷却器21eを引き続き制御する。 When the temperatures of the substrate 200 and the chamber 12 reach room temperature, the substrate 200 is carried out and the untreated substrate 200 is carried in. During this period, no new command has been issued regarding the supply amount of the cooling gas 3d by the control unit 10a. Therefore, the control unit 24 continues to control the cooler 21e so that the temperature of the refrigerant L becomes the second set temperature based on the signal of the thermometer 21h.

基板200を処理する際に、加熱手段や冷却手段を用いて基板200やチャンバ12の温度を調整する。冷却装置20を基板処理装置11に適用した場合、基板200またはチャンバ12を加熱しているときや基板200の出し入れをしているときには、冷却は必要ない。このため、制御部24は、基板200またはチャンバ12の冷却を止めるために冷却ガス3dの供給を止める。チャンバ12や載置部13の温度を処理に適正な温度に調整するために、制御部24は、チャンバ12や載置部13に供給される冷却ガス3dの温度を計測する。そして、制御部24は、必要な温度範囲となるように冷却装置20を制御する。 When processing the substrate 200, the temperature of the substrate 200 and the chamber 12 is adjusted by using a heating means or a cooling means. When the cooling device 20 is applied to the substrate processing device 11, cooling is not required when the substrate 200 or the chamber 12 is being heated or when the substrate 200 is taken in and out. Therefore, the control unit 24 stops the supply of the cooling gas 3d in order to stop the cooling of the substrate 200 or the chamber 12. In order to adjust the temperature of the chamber 12 and the mounting unit 13 to an appropriate temperature for processing, the control unit 24 measures the temperature of the cooling gas 3d supplied to the chamber 12 and the mounting unit 13. Then, the control unit 24 controls the cooling device 20 so that the temperature is within the required temperature range.

チャンバ12や載置部13に供給される冷却ガス3dが停止される場合、チャンバ12や載置部13の温度は上昇する。したがって、温度を計測されるチャンバ12や載置部13に供給される冷却ガス3dの温度が目標範囲を逸脱して高くなると、冷却装置20は、供給する冷却ガス3dの温度を下げようとする。冷却ガス3dの供給は停止されているため、供給される冷却ガス3dの温度が目標範囲に戻ることはない。このため、冷却ガス3dの温度を下げることが過剰に行われ、冷却装置20が破損する。 When the cooling gas 3d supplied to the chamber 12 and the mounting portion 13 is stopped, the temperature of the chamber 12 and the mounting portion 13 rises. Therefore, when the temperature of the cooling gas 3d supplied to the chamber 12 or the mounting portion 13 whose temperature is measured becomes higher than the target range, the cooling device 20 tries to lower the temperature of the cooling gas 3d to be supplied. .. Since the supply of the cooling gas 3d is stopped, the temperature of the supplied cooling gas 3d does not return to the target range. Therefore, the temperature of the cooling gas 3d is excessively lowered, and the cooling device 20 is damaged.

上記の実施形態では、チャンバ12や載置部13に供給する冷却ガス3dを停止したために、冷却ガス3dの供給量がしきい値を下回った場合には、制御部24は、第1の制御方法から、第2の制御方法に切り替える。これによって、チャンバ12や載置部13への冷却ガス3dの供給を停止しても、冷却装置20が冷却ガス3dの温度を過剰に下げようと動作することはない。したがって、冷却装置20が破損することが無い。なお、冷媒Lの温度は、冷却器21eで冷却された後の温度を検出するようにすると良い。なお、第1の制御方法は、チャンバ12や載置部13に供給する冷却ガス3dの温度を目標範囲に調整するように冷却装置20を制御することである。第2の制御方法は、冷却装置20の熱交換器21fに供給される前の冷媒Lの温度を第2の目標範囲(第2の設定値)に調整することである。 In the above embodiment, when the supply amount of the cooling gas 3d falls below the threshold value because the cooling gas 3d supplied to the chamber 12 and the mounting unit 13 is stopped, the control unit 24 controls the first control. The method is switched to the second control method. As a result, even if the supply of the cooling gas 3d to the chamber 12 and the mounting portion 13 is stopped, the cooling device 20 does not operate to excessively lower the temperature of the cooling gas 3d. Therefore, the cooling device 20 is not damaged. The temperature of the refrigerant L may be detected after being cooled by the cooler 21e. The first control method is to control the cooling device 20 so as to adjust the temperature of the cooling gas 3d supplied to the chamber 12 and the mounting portion 13 to the target range. The second control method is to adjust the temperature of the refrigerant L before being supplied to the heat exchanger 21f of the cooling device 20 to the second target range (second set value).

なお、本実施形態ではエッチングについて記載したが、本実施形態の基板処理装置11は、プラズマを利用したアッシングや成膜にも用いることができる。 Although etching has been described in this embodiment, the substrate processing apparatus 11 of this embodiment can also be used for ashing and film formation using plasma.

前述の実施の形態では、基板の洗浄処理やエッチング処理を行う基板処理装置での本発明に係る冷却装置の適用を説明しているが、本発明に係る冷却装置が適用される装置はこれらに限られない。洗浄処理のように冷却が必要でない工程が存在する場合や、エッチング処理のように加熱と冷却が繰り返される場合の様に、冷却が間欠的に行われる工程を有する場合やその適用装置に適用することが可能である。 In the above-described embodiment, the application of the cooling device according to the present invention to the substrate processing apparatus that performs the substrate cleaning treatment and the etching treatment is described, but the apparatus to which the cooling device according to the present invention is applied is to these. Not limited. Applicable to cases where there is a process that does not require cooling, such as a cleaning process, or when there is a process in which cooling is performed intermittently, such as when heating and cooling are repeated such as an etching process, or to the applicable equipment. It is possible.

例えば、被処理物の加熱処理を行うが、加熱処理時は冷却せず、被処理物を入れ替えるときには冷却を行うバッチ式のオーブンや焼成炉などが挙げられる。 For example, a batch type oven or a firing furnace that heat-treats the object to be processed but does not cool it during the heat treatment and cools it when the object to be processed is replaced can be mentioned.

以上、実施の形態について例示をした。しかし、本発明はこれらの記述に限定されるものではない。
前述の実施の形態に関して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除若しくは設計変更を行ったもの、または、工程の追加、省略若しくは条件変更を行ったものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。
例えば、基板処理装置1や基板処理装置11が備える各要素の形状、寸法、数、配置などは、例示をしたものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
The embodiment has been illustrated above. However, the present invention is not limited to these descriptions.
With respect to the above-described embodiment, those skilled in the art appropriately adding, deleting or changing the design, or adding, omitting or changing the conditions of the process also have the features of the present invention. As long as it is included in the scope of the present invention.
For example, the shape, dimensions, number, arrangement, and the like of each element included in the substrate processing apparatus 1 and the substrate processing apparatus 11 are not limited to those illustrated, and can be appropriately changed.

例えば、前述の実施の形態では、ガス冷却部22の吐出口22eに設けられた温度計22cからの信号に基づいて冷却装置20の動作を制御するようにしている。しかし、これに限られるものではない。例えば、基板処理装置1における冷却ガス供給部の冷却ノズル3cに設けられた温度計3eからの信号に基づいて冷却装置20の動作を制御してもよい。 For example, in the above-described embodiment, the operation of the cooling device 20 is controlled based on the signal from the thermometer 22c provided in the discharge port 22e of the gas cooling unit 22. However, it is not limited to this. For example, the operation of the cooling device 20 may be controlled based on a signal from the thermometer 3e provided in the cooling nozzle 3c of the cooling gas supply unit in the substrate processing device 1.

温度計3eの検出値は、ノズル3cの出口温度に相当する。したがって、温度計3eからの信号を用いると、基板100の載置部2側の面に供給される冷却ガス3dの温度と温度計3eにより検出された冷却ガス3dの温度との差を小さくできる。その結果、基板100の温度、ひいては基板100上の液体101の温度をより精度良く制御することができる。したがって、基板100の処理の再現性を向上させることができる。 The detected value of the thermometer 3e corresponds to the outlet temperature of the nozzle 3c. Therefore, by using the signal from the thermometer 3e, the difference between the temperature of the cooling gas 3d supplied to the surface of the substrate 100 on the mounting portion 2 side and the temperature of the cooling gas 3d detected by the thermometer 3e can be reduced. .. As a result, the temperature of the substrate 100, and by extension, the temperature of the liquid 101 on the substrate 100 can be controlled more accurately. Therefore, the reproducibility of the processing of the substrate 100 can be improved.

もちろん、基板処理装置11における載置部13やチャンバ12の温度を測定する温度計を設けても、温度計3e同様に扱うことができる。この場合でも、基板200の温度、チャンバ12の温度を精度良く制御できる。したがって、基板200の処理の再現性を向上させることができる。 Of course, even if a thermometer for measuring the temperature of the mounting portion 13 or the chamber 12 in the substrate processing apparatus 11 is provided, it can be handled in the same manner as the thermometer 3e. Even in this case, the temperature of the substrate 200 and the temperature of the chamber 12 can be controlled accurately. Therefore, the reproducibility of the processing of the substrate 200 can be improved.

また、前述の実施の形態では、流量制御部22bが冷却装置内部に設けられている。しかし、これに限られるものではない。例えば、ガス供給部25と冷却装置20との間に設けるようにしてもよい。あるいは、冷却装置20と冷却ガス供給部3との間に設けるようにしてもよい。また、基板処理装置内部に設けてもよい。 Further, in the above-described embodiment, the flow rate control unit 22b is provided inside the cooling device. However, it is not limited to this. For example, it may be provided between the gas supply unit 25 and the cooling device 20. Alternatively, it may be provided between the cooling device 20 and the cooling gas supply unit 3. Further, it may be provided inside the substrate processing apparatus.

また、制御部10または制御部10aが流量制御部22bを制御するようにしてもよい。制御部10または制御部10aが流量制御部22bを制御する場合、制御部10から制御部24に指令が出ない。制御部24は、流量制御部22bから信号を取得し、冷却ガス3dの供給量の情報を取得するようにすればよい。 Further, the control unit 10 or the control unit 10a may control the flow rate control unit 22b. When the control unit 10 or the control unit 10a controls the flow rate control unit 22b, the control unit 10 does not issue a command to the control unit 24. The control unit 24 may acquire a signal from the flow rate control unit 22b and acquire information on the supply amount of the cooling gas 3d.

また、前述の実施の形態では、基板処理装置と冷却装置に制御部が各々設けられている。しかし、これに限られるものではない。例えば、基板処理側の制御部だけとし、この制御部が冷却装置の動作も制御するようにしてもよい。 Further, in the above-described embodiment, the substrate processing device and the cooling device are each provided with a control unit. However, it is not limited to this. For example, only the control unit on the substrate processing side may be used, and this control unit may also control the operation of the cooling device.

また、前述の実施の形態では、第1の制御方法と第2の制御方法の切り替えを、制御装置10が出す冷却ガス3dを供給する指令に基づいて行っていた。けれども、冷却ガス3dの供給系に、冷却ガス3dの流量を検出する流量計を設け、この流量計の検出値による実際の冷却ガス3dの流量に基づいてもよい。この場合、ガス漏洩などで意図しない流量低下が起こっても対応できる。 Further, in the above-described embodiment, the switching between the first control method and the second control method is performed based on the command for supplying the cooling gas 3d issued by the control device 10. However, the supply system of the cooling gas 3d may be provided with a flow meter for detecting the flow rate of the cooling gas 3d, and may be based on the actual flow rate of the cooling gas 3d based on the detected value of the flow meter. In this case, even if an unintended flow rate decrease occurs due to gas leakage or the like, it can be dealt with.

また、温度計22cの検出値と第1の設定温度とを比較することで、冷却装置20の制御を第1の制御方法とするか第2の制御方法とするか決定するようにしてもよい。この場合、しきい値は冷却ガス3dの供給状態や供給量でなく、冷却ガス3dの温度に対するものとなる。 Further, by comparing the detected value of the thermometer 22c with the first set temperature, it may be determined whether the control of the cooling device 20 is the first control method or the second control method. .. In this case, the threshold value is not for the supply state or supply amount of the cooling gas 3d, but for the temperature of the cooling gas 3d.

また、前述の実施の形態では、冷却装置が冷却ガスを基板処理装置に供給しているが、冷却ガスに代えて冷却液体とすることもできる。 Further, in the above-described embodiment, the cooling device supplies the cooling gas to the substrate processing device, but the cooling gas may be used instead of the cooling gas.

1 基板処理装置、2 載置部、2a 載置台、2b 回転軸、2c 駆動部、3 冷却ガス供給部、3a 接続部、3b 配管、3c 冷却ノズル、3d 冷却ガス、3e 温度計、4 液体供給部、4a 液体収納部、4b 供給部、4c 流量制御部、4d 液体ノズル、6 筐体、10 制御部、20 冷却装置、21 循環部、21a コンプレッサ、21c 凝縮器、21e 冷却器、21f 熱交換器、21h 温度計、22 ガス冷却部、22a 流路、22b 流量制御部、22c 温度計、22d 流路、22e 吐出口、23 冷媒冷却部、23a 供給源、23b 流量制御部、100 基板、101 液体 1 board processing device, 2 mounting unit, 2a mounting table, 2b rotating shaft, 2c drive unit, 3 cooling gas supply unit, 3a connection unit, 3b piping, 3c cooling nozzle, 3d cooling gas, 3e thermometer, 4 liquid supply , 4a Liquid storage, 4b Supply, 4c Flow control, 4d Liquid nozzle, 6 chassis, 10 Control, 20 Cooler, 21 Circulator, 21a Compressor, 21c Condenser, 21e Cooler, 21f Heat exchange Unit, 21h thermometer, 22 gas cooling unit, 22a flow path, 22b flow control unit, 22c thermometer, 22d flow path, 22e discharge port, 23 refrigerant cooling unit, 23a supply source, 23b flow control unit, 100 board, 101 liquid

Claims (5)

冷媒が流通可能な流路と、
前記流路に設けられた凝縮器と、
前記流路に設けられた熱交換器と、
前記凝縮器と前記熱交換器との間の、前記流路に設けられたコンプレッサと、
前記凝縮器から前記熱交換器に流入する前記冷媒を冷却する冷却器と、
前記熱交換器にガスを供給し、前記冷媒との熱交換により、前記ガスを冷却可能なガス冷却部と、
冷却された前記ガスの温度を検出可能な第1の温度計と、
前記熱交換器に流入する前記冷媒の温度を検出可能な第2の温度計と、
前記冷却器によって、前記熱交換器に流入する前記冷媒を冷却する温度の制御が可能な第1の制御部と、
を備え、
前記第1の制御部は、前記熱交換器に流入する前記冷媒を冷却する温度を、前記第1の温度計で検出された温度に基づいて制御する第1の制御と、前記第2の温度計で検出された温度に基づいて制御する第2の制御とを切り替えて制御する冷却装置。
The flow path through which the refrigerant can flow and
With the condenser provided in the flow path,
The heat exchanger provided in the flow path and
A compressor provided in the flow path between the condenser and the heat exchanger,
A cooler that cools the refrigerant flowing from the condenser to the heat exchanger, and
A gas cooling unit that can cool the gas by supplying gas to the heat exchanger and exchanging heat with the refrigerant.
A first thermometer capable of detecting the temperature of the cooled gas, and
A second thermometer capable of detecting the temperature of the refrigerant flowing into the heat exchanger, and
A first control unit capable of controlling the temperature at which the refrigerant flowing into the heat exchanger is cooled by the cooler.
Equipped with
The first control unit controls the temperature for cooling the refrigerant flowing into the heat exchanger based on the temperature detected by the first thermometer, and the second temperature. A cooling device that switches and controls a second control that controls based on the temperature detected by the meter.
前記第1の制御部は、
前記熱交換器に供給される前記ガスの流量が予め定めた値以上の場合には、前記第1の制御を行い、
前記熱交換器に供給される前記ガスの流量が予め定めた値未満の場合には、前記第2の制御を行う請求項1記載の冷却装置。
The first control unit is
When the flow rate of the gas supplied to the heat exchanger is equal to or higher than a predetermined value, the first control is performed.
The cooling device according to claim 1, wherein when the flow rate of the gas supplied to the heat exchanger is less than a predetermined value, the second control is performed.
請求項1または2に記載の冷却装置と、
基板を載置して回転可能な載置部と、
前記基板の洗浄を行う面に液体を供給可能な液体供給部と、
前記基板の前記載置部側の面に、前記冷却装置により冷却されたガスを供給可能な冷却部と、
前記基板の回転数、前記液体の供給量、および、前記冷却装置の第1の制御部を制御可能な第2の制御部と、
を備えた基板処理装置。
The cooling device according to claim 1 or 2, and
A mounting part that can mount and rotate the board, and
A liquid supply unit that can supply liquid to the surface to be cleaned of the substrate,
A cooling unit capable of supplying the gas cooled by the cooling device to the surface of the substrate on the side of the previously described mounting portion,
A second control unit capable of controlling the rotation speed of the substrate, the supply amount of the liquid, and the first control unit of the cooling device.
Board processing equipment equipped with.
熱交換器に冷媒を流入し、供給されたガスとの間の熱交換により、前記ガスを冷却する冷却方法であって、
前記熱交換器に流入する前記冷媒の温度を、冷却された前記ガスの温度に基づいて制御する第1の制御と、前記熱交換器に流入する前記冷媒の温度に基づいて制御する第2の制御とを切り替えて制御するガスの冷却方法。
A cooling method in which a refrigerant flows into a heat exchanger and the gas is cooled by heat exchange with the supplied gas.
A first control that controls the temperature of the refrigerant flowing into the heat exchanger based on the temperature of the cooled gas, and a second control that controls the temperature of the refrigerant flowing into the heat exchanger based on the temperature of the cooled gas. A gas cooling method that is controlled by switching between control and control.
請求項4に記載のガスの冷却方法を用いて、基板の処理を行う基板処理方法であって、
前記基板処理方法は、
前記基板を載置部に搬入する工程と、
前記基板の一方の面に液体を供給する工程と、
前記基板の他方の面に冷却された前記ガスを供給する工程と、
前記基板の面上にある前記液体の少なくとも一部を凍結させる工程と、
凍結させた前記液体を解凍させる工程と、
前記液体を解凍させた前記基板を乾燥させる工程と、
乾燥させた前記基板を載置部から搬出する工程と、
を有し、
前記液体の少なくとも一部を凍結させる工程においては、前記ガスの冷却方法における第1の制御によってガスの冷却を行い、
前記基板を搬入する工程、解凍する工程、乾燥する工程、搬出する工程においては、前記ガスの冷却方法における第2の制御によって前記ガスの冷却を行う基板処理方法。
A substrate processing method for processing a substrate by using the gas cooling method according to claim 4.
The substrate processing method is
The process of carrying the substrate into the mounting section and
The process of supplying a liquid to one surface of the substrate and
A step of supplying the cooled gas to the other surface of the substrate,
A step of freezing at least a part of the liquid on the surface of the substrate,
The process of thawing the frozen liquid and
The step of drying the substrate obtained by thawing the liquid and
The process of carrying out the dried substrate from the mounting section and
Have,
In the step of freezing at least a part of the liquid, the gas is cooled by the first control in the method of cooling the gas.
In the step of carrying in, the step of thawing, the step of drying, and the step of carrying out the substrate, a substrate processing method for cooling the gas by the second control in the gas cooling method.
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