CN114944349A - 基板处理装置及筒状护罩的加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供基板处理装置及筒状护罩的加工方法。基板处理装置具备:旋转保持部件,其在保持基板的同时使上述基板绕着规定的旋转轴线旋转;液体供给部件,其向保持于上述旋转保持部件的基板供给液体;和树脂制的筒状护罩,其包围保持于上述旋转保持部件的基板。上述筒状护罩具有内周面和设于上述内周面的凹凸部。上述凹凸部具有多个凹部和位于彼此相邻的上述凹部彼此之间的多个凸部。上述凹部具有比从保持于上述旋转保持部件的基板飞散的液滴的直径小的宽度、和在上述液滴与多个上述凸部接触的状态下使上述液滴不与上述凹部的底部接触的深度。上述凸部具有比上述液滴的直径小且比上述凹部的宽度小的宽度。
Description
技术领域
本发明涉及处理基板的基板处理装置、和处理基板的基板处理装置所使用的筒状护罩的加工方法。成为处理对象的基板例如包括半导体晶圆、液晶显示装置及有机EL(Electroluminescence:电致发光)显示装置等的FPD(Flat Panel Display:平板显示器)用基板、光盘用基板、磁盘用基板、光磁盘用基板、光罩用基板、陶瓷基板、太阳能电池用基板等。
背景技术
日本特开2020-155590号公报及日本特开2018-166135号公报中公开了一种具备形成有多个纵向槽的筒状的承杯(cup)的基板处理装置。
日本特开2020-155590号公报及日本特开2018-166135号公报的承杯接住从基板飞散的液滴状态的液体,并使液体沿着多个槽的侧面或底面而滑落。由此,能够抑制液滴从承杯溅回(弹回)。谋求一种实现抑制液滴从承杯的内周面溅回的新结构。
发明内容
因此,本发明的一个目的在于,提供一种能够抑制液滴从筒状护罩向基板飞散的基板处理装置及该筒状护罩的加工方法。
本发明的一个实施方式提供一种基板处理装置,具备:旋转保持部件,其在保持基板的同时使所述基板绕着规定的旋转轴线旋转;液体供给部件,其向保持于所述旋转保持部件的基板供给液体;和树脂制的筒状护罩,其包围保持于所述旋转保持部件的基板。
该基板处理装置中的所述筒状护罩具有内周面和设于所述内周面上的凹凸部,所述凹凸部具有多个凹部和位于彼此相邻的所述凹部彼此之间的多个凸部。所述凹部具有比从保持于所述旋转保持部件的基板飞散的液滴的直径小的宽度、和在所述液滴与多个所述凸部接触的状态下使所述液滴不与所述凹部的底部接触的深度,所述凸部具有比所述液滴的直径小且比所述凹部的宽度小的宽度。
根据该基板处理装置,能够从液体供给部件向保持于旋转保持部件的基板供给液体。当向旋转状态的基板供给液体时,液滴会从旋转状态的基板飞散,能够通过包围基板的树脂制的筒状护罩的内周面接住从基板飞散的液滴。
设于筒状护罩的内周面的凹凸部具有多个凹部及位于相邻的凹部彼此之间的多个凸部。凹部具有比液滴的直径小的宽度,凸部具有比液滴的直径小且比凹部的宽度小的宽度。因此,由内周面的凹凸部接住的液滴不会完全进入凹部地与多个凸部接触。另外,凹部的深度是在液滴与多个凸部接触的状态下使液滴不与凹部的底部接触的深度。若凹凸部与液滴具有这种尺寸关系,则与未形成凹凸部的平坦面相比,能够减少液滴与筒状护罩的内周面接触的面积。因此,能够使液滴相对于凹凸部的接触角大于液滴相对于未形成凹凸部的平坦面的接触角。即,能够提高内周面的疏水性。
因此,能够抑制从基板飞散并由筒状护罩的内周面接住的液滴停留在内周面上。因此,能够减少残存在筒状护罩的内周面上的液滴的量。其结果是,能够良好地抑制因从基板新飞散的液滴与残存在内周面上的液滴碰撞而导致液滴从内周面向基板飞散。因此,能够实现液滴从筒状护罩向基板飞散的抑制。
从以600rpm以上1200rpm以下的旋转速度旋转的基板飞散的液滴的直径主要为1.5mm以下。若凹部的深度为10μm以上、且凹部的宽度及凸部的宽度小于1.5mm,则能够有效抑制具有1.5mm以下的直径的液滴与凹部的底部接触,能够针对具有1.5mm以下的直径的液滴实现疏水化。
尤其是,若凹部的宽度为100μm以上且小于1.0mm、凹部的深度为200μm以下、凸部的宽度为40μm以下,则能够有效抑制具有1.5mm以下的直径的液滴与凹部的底部接触,能够使内周面良好地疏水化。具有这种尺寸关系的凹凸部的平均表面粗糙度为3.0以上且6.0以下。
在本发明的一个实施方式中,多个所述凹部包括沿着所述内周面的周向的多个圆形槽部。而且,多个所述圆形槽部在沿着所述内周面的中心轴线的轴向上隔开间隔地设于所述内周面。因此,能够在内周面的周向上的整个区域内提高内周面的疏水性。因此,能够在内周面的整个区域内无遗漏地抑制从基板飞散并由筒状护罩的内周面接住的液滴残存于内周面。
在本发明的一个实施方式中,多个所述凹部包括沿与所述圆形槽部交叉的方向延伸的多个交叉槽部。由多个所述交叉槽部和多个所述圆形槽部形成格子形状。因此,与仅设有圆形槽部作为凹部的结构相比,能够在凹凸部的整个区域内均匀地提高疏水性。
在本发明的一个实施方式中,所述筒状护罩的所述内周面具有沿铅垂方向延伸的筒状面、和与所述筒状面的上端连接且相对于所述筒状面倾斜延伸的倾斜面。而且,多个所述凹部包括形成于所述倾斜面的多个第一凹部。
从基板向斜上方飞散的液滴主要由与筒状面的上端连接的倾斜面接住,从基板向斜下方飞散的液滴主要由筒状面接住。由于从筒状护罩的内周面飞散的液滴容易向斜下方飞散,所以与从筒状面飞散的液滴相比,从倾斜面飞散的液滴向基板的再次附着更易成为问题。
因此,若多个凹部是包括形成于倾斜面的多个第一凹部的结构,则能够提高倾斜面的疏水性,从而能够良好地抑制从内周面飞散的液滴向基板附着。
在本发明的一个实施方式中,多个所述凹部包括形成于所述筒状面的多个第二凹部。由倾斜面接住的液滴沿着倾斜面向下方移动并被向筒状面引导。若多个凹部是包括形成于筒状面的多个第二凹部的结构,则能够提高筒状面的疏水性,从而能够抑制液体残存于筒状面。因此,能够抑制从基板朝向筒状面飞散的液滴与残存在筒状面上的液滴碰撞。其结果是,能够良好地抑制因从基板新飞散的液滴与残存在筒状面上的液滴碰撞而导致液滴从筒状面向基板飞散。
在本发明的一个实施方式中,多个所述凸部包括位于彼此相邻的所述第一凹部彼此之间的多个第一凸部、和位于彼此相邻的所述第二凹部彼此之间的第二凸部。而且,第一凸部的宽度小于所述第二凸部的宽度。
根据该基板处理装置,由于第一凸部的宽度小于第二凸部的宽度,所以倾斜面的疏水性高于筒状面的疏水性。通过使倾斜面的疏水性高于筒状面的疏水性,能够抑制液滴残留于倾斜面。从筒状护罩的倾斜面飞散的液滴与从筒状面飞散的液滴相比更易附着于基板。因此,通过提高倾斜面的疏水性,能够抑制液滴从倾斜面飞散并向基板附着。
在本发明的一个实施方式中,所述筒状护罩使用疏水性树脂形成。因此,能够进一步提高筒状护罩的内周面的疏水性。
本发明的其它实施方式提供一种基板处理装置,具备:旋转保持部件,其以使基板绕着规定的旋转轴线旋转的方式保持所述基板;液体供给部件,其向保持于所述旋转保持部件的基板供给液体;和树脂制的筒状护罩,其包围所述旋转保持部件。该基板处理装置中的所述筒状护罩具有内周面和设于所述内周面的凹凸部,所述凹凸部具有多个凹部和位于彼此相邻的所述凹部彼此之间的多个凸部。而且,所述凹部具有10μm以上的深度和小于1.5mm的宽度,所述凸部具有比所述凹部的宽度小且小于1.5mm的宽度。
根据该基板处理装置,如上所述,能够有效抑制具有1.5mm以下的直径的液滴与凹部的底部接触,能够针对具有1.5mm以下的直径的液滴实现疏水化。
因此,能够抑制从基板飞散并由筒状护罩的内周面接住的液滴停留于内周面。由于能够减少残存在筒状护罩的内周面上的液滴的量,所以能够良好地抑制因从基板新飞散的液滴与残存在内周面上的液滴碰撞而从内周面朝向基板飞散的液滴。
在本发明的其它实施方式中,也可以是,所述凹部的宽度为100μm以上且小于1.0mm,所述凹部的深度为200μm以下。另外,所述凸部的宽度也可以是40μm以下。
在本发明的其它实施方式中,也可以是,所述内周面的平均表面粗糙度为3.0以上且6.0以下。
本发明的另一其它实施方式提供一种筒状护罩的加工方法,该筒状护罩为树脂制,且在利用液体处理基板的基板处理装置中用于包围旋转保持部件,该旋转保持部件在保持基板的同时使所述基板绕着规定的旋转轴线旋转。所述加工方法包括:护罩准备工序,准备具有内周面的筒状护罩;和疏水化工序,通过在所述内周面上形成凹凸部来使所述筒状护罩的所述内周面疏水化。
根据该加工方法,能够制造在内周面形成有使内周面疏水化的凹凸部的筒状护罩。因此,与未形成凹凸部的面相比能够提高内周面的疏水性。另外,能够在已形成有凹凸部的筒状护罩上追加形成凹凸部。
因此,能够抑制从基板飞散并由筒状护罩的内周面接住的液滴停留于内周面。由于能够减少残存在筒状护罩的内周面上的液滴的量,所以能够良好地抑制因从基板新飞散的液滴与残存在内周面上的液滴碰撞而从内周面朝向基板飞散的液滴。因此,能够实现液滴从筒状护罩向基板飞散的抑制。
在本发明的又一其它实施方式中,在所述疏水化工序中,形成平均表面粗糙度为3.0以上且6.0以下的所述凹凸部。若能够形成这种平均表面粗糙度的凹凸部,则能够使由内周面与液滴形成的接触角大于由未形成凹凸部的面与液滴形成的接触角。即,与未形成凹凸部的面相比能够提高内周面的疏水性。
因此,能够抑制从基板飞散并由筒状护罩的内周面接住的液滴停留于内周面。由于能够减少残存在筒状护罩的内周面上的液滴的量,所以能够良好地抑制因从基板新飞散的液滴与残存在内周面上的液滴碰撞而从内周面朝向基板飞散的液滴。
在本发明的又一其它实施方式中,所述疏水化工序包括:切削部件移动工序,一边使所述筒状护罩绕着所述内周面的中心轴线旋转,一边使切削部件按每规定的进给时间沿着所述内周面移动规定的进给距离;和切削工序,在使所述切削部件移动所述进给距离之后,相对于所述内周面将所述切削部件推入规定的推入量来切削所述内周面,以形成圆形槽部。
通过切削部件的简单移动,能够以恒定间隔形成多个具有恒定深度的圆形槽部。因此,能够提高形成在内周面上的凹凸部的尺寸的均匀性。
本发明中的上述或其它目的、特征及效果通过参照附图进行如下描述的实施方式的说明来阐明。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式的基板处理装置的内部结构的图解性俯视图。
图2是从图1的II-II线观察到的图解性纵剖视图。
图3是用于说明上述基板处理装置所具备的处理单元的结构例的图解性剖视图。
图4是用于说明上述处理单元所具备的筒状护罩的结构的示意性剖视图。
图5是将上述筒状护罩的截面的内周面附近放大后的图。
图6是从图5所示的箭头VI观察到的上述凹凸部的图。
图7是用于说明设于上述筒状护罩的内周面上的凹凸部的形状的示意性立体图。
图8相当于沿着图6的VIII-VIII线的截面,是用于说明上述凹凸部的结构的示意图。
图9是用于对液滴从基板飞散的情况进行说明的示意图。
图10是表示上述基板处理装置的主要部分的电气结构的框图。
图11是用于说明由上述基板处理装置进行的基板处理的一例的流程图。
图12是表示基板的旋转速度与水滴的飞散角度的关系的图表。
图13是表示从基板飞散的水滴的直径的图表。
图14是表示从筒状护罩飞散的水滴的个数与基板的旋转速度的关系的图表。
图15是用于说明基于凹凸部的存在而产生的附着于基板的上表面的水滴的个数的减少效果的图表。
图16是用于说明基于凹凸部的存而产生的附着于基板的上表面的颗粒的数量的减少效果的图表。
图17是示意性地表示在接触角测定实验中滴落到上述凹凸部的水滴附近的图。
图18是表示使用具有平均表面粗糙度不同的凹凸部的筒状护罩进行的接触角测定实验的结果的图表。
图19A~图19D是用于说明上述筒状护罩的制造方法的示意图。
图20A是用于说明上述凹凸部的第一变形例的示意图。
图20B是用于说明上述凹凸部的第二变形例的示意图。
图20C是用于说明上述凹凸部的第三变形例的示意图。
图20D是用于说明上述凹凸部的第四变形例的示意图。
图20E是用于说明上述凹凸部的第五变形例的示意图。
具体实施方式
图1是表示本发明的一个实施方式的基板处理装置1的内部结构的图解性俯视图。图2是从图1的II-II线观察到的图解性纵剖视图。
基板处理装置1包括:索引区块(indexer block)2;在索引区块2的横向(水平方向)上与其邻接的处理区块3;和控制基板处理装置1的控制器4(参照后述的图10)。
索引区块2包括多个(在该实施方式中为四个)装载口LP、和索引机器人IR。
装载口LP沿着水平方向排列。各装载口LP构成为能够保持一个载体CA。载体CA是容纳作为处理对象的基板W的基板收纳容器。基板W例如为半导体晶圆。
索引机器人IR构成为到达(access)分别保持在多个装载口LP的载体CA并将基板W搬入/搬出,并能够在与处理区块3之间搬送基板W。在该实施方式中,索引机器人IR是具备多关节臂的多关节臂机器人。
处理区块3包括多个(在该实施方式中为十二个)处理单元5、多个基板载置部6(第一基板载置部6U及第二基板载置部6L)、和多个主搬送机器人CR(第一主搬送机器人CRU及第二主搬送机器人CRL)。
多个处理单元5对基板W进行处理。在该实施方式中,各处理单元5是将基板W一张一张进行处理的单张式(枚叶式)处理单元。
多个处理单元5沿着由多个主搬送机器人CR搬送基板W的搬送空间8排列在该搬送空间8的两侧,并面对搬送空间8。搬送空间8在俯视时沿从索引区块2远离的方向呈直线延伸。
多个处理单元5构成多个(在该实施方式中为四个)处理塔TW。当俯视时,在搬送空间8的两侧分别配置有多个(在该实施方式中为两个)处理塔TW。各处理塔TW包括在上下方向上层叠的多层(在该实施方式中为六层)处理单元5。在该实施方式中,二十四个处理单元5在四个处理塔TW各分开配置有六个。所有处理单元5在面对搬送空间8的位置具有基板搬出/搬入口5a。
在各处理塔TW的侧方配置有流体供给部9及排气部10。流体供给部9容纳用于供给构成处理塔TW的多个处理单元5所使用的处理流体的配管类、用于输送配管内的液体的泵类。排气部10容纳用于将构成处理塔TW的多个处理单元5内部的环境气体排出的配管类。
处理流体是基板处理装置1所使用的液体(处理液)或气体。作为处理液可以列举后述的药液、冲洗液等。
当俯视时,在排气部10中容纳有排气配管11,其用于将来自构成对应的处理塔TW的多个处理单元5的排出气体引导至基板处理装置1外的排气设备。排气部10也可以还一并容纳有根据处理单元5内的处理的种类(更具体为处理液的种类)来切换排气配管11的切换机构12。虽然省略图示,但在排气部10中容纳有驱动切换机构12的致动器类。
多个处理单元5分类为下层的处理单元5或上层的处理单元5。在该实施方式中,下侧三层的处理单元5是下层的处理单元5,上侧三层的处理单元5是上层的处理单元5。
第一基板载置部6U及第二基板载置部6L在上下方向上并列配置。第一主搬送机器人CRU及第二主搬送机器人CRL在搬送空间8内在上下方向上并列配置。
第一基板载置部6U暂时保持在索引机器人IR与第一主搬送机器人CRU之间交接的基板W。第二基板载置部6L暂时保持在索引机器人IR与第二主搬送机器人CRL之间交接的基板W。
第一主搬送机器人CRU在第一基板载置部6U与上层的处理单元5之间搬送基板W。第二主搬送机器人CRL在第二基板载置部6L与下层的处理单元5之间搬送基板W。
处理单元5包括:在将基板W水平保持的同时使基板W绕着旋转轴线A1(铅垂轴线)旋转的旋转卡盘15;在俯视时包围旋转卡盘15的处理承杯16;和容纳旋转卡盘15及处理承杯16的处理室17。旋转轴线A1是从基板W的中央部穿过的铅垂的直线。旋转卡盘15是旋转保持部件的一例。
处理室17包括下壁17A、多个(在该实施方式中为四个)侧壁17B及上壁17C(参照后述的图3),通过它们划分出处理室17的内部空间101。基板搬出/搬入口5a形成在处理室17的侧壁17B。
图3是用于说明处理单元5的结构例的图解性剖视图。
旋转卡盘15包括多个卡盘销20、旋转基座21、旋转轴22和旋转马达23。
旋转基座21具有沿着水平方向的圆板形状。旋转基座21在俯视时具有直径比基板W大的圆形形状。在旋转基座21的上表面,沿旋转基座21的周向隔开间隔地配置有把持基板W的周缘的多个卡盘销20。卡盘销20也称为把持销。
旋转基座21及多个卡盘销20构成将基板W水平保持的基板保持单元。基板保持单元也称为基板保持架。
旋转轴22沿着旋转轴线A1在铅垂方向上延伸。旋转轴22的上端部与旋转基座21的下表面中央结合。旋转马达23对旋转轴22施加旋转力。通过利用旋转马达23使旋转轴22旋转,从而旋转基座21旋转。由此,基板W绕着旋转轴线A1旋转。旋转马达23是使基板W绕着旋转轴线A1旋转的基板旋转单元的一例。
处理单元5包括多个处理液喷嘴30及FFU(Fan Filter Unit:风机过滤单元)26。多个处理液喷嘴30容纳在处理室17内。
FFU26安装在设于处理室17的上壁17C的开口17a,是将洁净空气输送至处理室17内的送风单元的一例。FFU26包括:产生从处理室17外朝向处理室17内的气流的风机(未图示);用于将气流中包含的异物除去的过滤器(未图示);和驱动风机的马达等致动器(未图示)。
各处理液喷嘴30是向保持于旋转卡盘15的基板W供给液体的液体供给部件的一例。多个处理液喷嘴30包括:朝向基板W的上表面喷出药液的药液喷嘴31;朝向基板W的上表面喷出冲洗液的上侧冲洗液喷嘴32;和朝向基板W的下表面喷出冲洗液的下侧冲洗液喷嘴33。
药液喷嘴31与向药液喷嘴31引导药液的药液配管41连接。在药液配管41上夹装有开闭其流路的药液阀51、和向药液喷嘴31输送药液的药液泵61。当药液阀51被打开时,药液以连续流动的方式从药液喷嘴31向下方喷出。
在该实施方式中,药液喷嘴31是通过第一喷嘴移动单元71而沿水平方向及铅垂方向移动的移动喷嘴。药液喷嘴31构成为在中心位置与原位(退避位置)之间沿水平方向移动。若在药液喷嘴31位于中央位置时打开药液阀51,则药液被供给至基板W的上表面的中央区域。
第一喷嘴移动单元71可以包括:与药液喷嘴31结合且水平延伸的臂71A;与臂71A结合且沿着铅垂方向延伸的转动轴71B;和使转动轴升降的转动轴驱动单元71C。
转动轴驱动单元71C包括:驱动马达(未图示),其通过使转动轴71B绕着沿铅垂方向延伸的转动轴线A2转动来使臂71A摆动;和臂升降机(未图示),其通过使转动轴71B沿着铅垂方向升降来使臂71A升降。臂升降机例如为滚珠丝杠机构或齿轮齿条机构。
药液喷嘴31也可以与该实施方式不同,而是在水平方向及铅垂方向上位置固定的固定喷嘴。
从药液喷嘴31喷出的药液例如可以是包含硫酸、醋酸、硝酸、盐酸、氢氟酸、氨水、过氧化氢溶液、有机酸(例如柠檬酸、草酸等)、有机碱(例如TMAH:四甲基氢氧化铵等)、表面活性剂、缓蚀剂中的至少一种的液体。作为将这些液体混合而得到的药液的例子,可以列举SPM(sulfuric acid/hydrogen peroxide mixture:硫酸过氧化氢溶液混合液)、APM(ammonia-hydrogen peroxide mixture:氨水过氧化氢溶液混合液)等。
上侧冲洗液喷嘴32与向上侧冲洗液喷嘴32引导冲洗液的上侧冲洗液配管42连接。在上侧冲洗液配管42上夹装有开闭其流路的上侧冲洗液阀52、和向上侧冲洗液喷嘴32输送冲洗液的上侧冲洗液泵62。当上侧冲洗液阀52被打开时,冲洗液以连续流动的方式从上侧冲洗液喷嘴32向下方喷出。
在该实施方式中,上侧冲洗液喷嘴32是通过第二喷嘴移动单元72沿水平方向及铅垂方向移动的移动喷嘴。上侧冲洗液喷嘴32构成为在中心位置与原位(退避位置)之间沿水平方向移动。若在上侧冲洗液喷嘴32位于中央位置时打开上侧冲洗液阀52,则冲洗液被供给至基板W的上表面的中央区域。
第二喷嘴移动单元72可以包括:与上侧冲洗液喷嘴32结合且水平延伸的臂72A;与臂72A结合且沿着铅垂方向延伸的转动轴72B;和使转动轴72B升降的转动轴驱动单元72C。
转动轴驱动单元72C包括:驱动马达(未图示),其通过使转动轴72B绕着沿铅垂方向延伸的转动轴线A3转动来使臂72A摆动;和臂升降机(未图示),其通过使转动轴沿着铅垂方向升降来使臂72A升降。臂升降机例如为滚珠丝杠机构或齿轮齿条机构。
上侧冲洗液喷嘴32也可以与该实施方式不同,而是在水平方向及铅垂方向上位置固定的固定喷嘴。
下侧冲洗液喷嘴33是朝向基板W的下表面中央部喷出冲洗液的固定喷嘴。下侧冲洗液喷嘴33插入至在旋转基座21的上表面中央部开口的贯穿孔21a、和与贯穿孔21a连通的旋转轴22的内部空间22a。下侧冲洗液喷嘴33的喷出口33a从旋转基座21的上表面露出。
下侧冲洗液喷嘴33与向下侧冲洗液喷嘴33引导冲洗液的下侧冲洗液配管43连接。在下侧冲洗液配管43上夹装有开闭其流路的下侧冲洗液阀53、和向下侧冲洗液喷嘴33输送冲洗液的下侧冲洗液泵63。当下侧冲洗液阀53被打开时,冲洗液以连续流动的方式从下侧冲洗液喷嘴33向上方喷出。
冲洗液可以列举DIW、碳酸水、电解离子水、稀释浓度(例如1ppm~100ppm左右)的盐酸水、稀释浓度(例如1ppm~100ppm左右)的氨水、还原水(氢水)等。
通过下侧冲洗液喷嘴33与旋转基座21的贯穿孔21a之间的空间形成下侧气体流路25。下侧气体流路25与在旋转轴22的内周面与下侧冲洗液喷嘴33之间穿插至内部空间22a的下侧气体配管44连接。当夹装在下侧气体配管44上的下侧气体阀54被打开时,氮气(N2气体)等气体从下侧气体流路25朝向基板W的下表面与旋转基座21的上表面之间的空间喷出。
从下侧气体流路25喷出的气体并不限于氮气。从下侧气体流路25喷出的气体也可以是空气。另外,从下侧气体流路25喷出的气体还可以是氮气以外的非活性气体。氮气以外的非活性气体例如为氩气。
处理承杯16包括:接住从保持于旋转卡盘15的基板W向外侧飞散的液体的多个筒状护罩80;接住由多个筒状护罩80引导至下方的液体的多个承杯90;和在俯视时包围多个筒状护罩80及多个承杯90的排气桶100。筒状护罩80是接住从基板W飞散的液体的接液部件的一例。
在该实施方式中,示出了设有两个筒状护罩80(第一筒状护罩80A及第二筒状护罩80B)、和两个承杯90(第一承杯90A及第二承杯90B)的例子。
筒状护罩80为树脂制。筒状护罩80由亲水性树脂或疏水性树脂形成。筒状护罩80优选由疏水性树脂形成。
疏水性树脂例如为氟树脂。具体而言,筒状护罩80由全氟烷氧基烷烃(PFA)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)及乙烯三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)中的一种或含有其中两种以上的混合物形成。
第一承杯90A及第二承杯90B分别具有向上开放的环状槽的形态。
第一筒状护罩80A及第二筒状护罩80B分别具有大致圆筒形状,各筒状护罩80的上端部以朝向筒状护罩80的中心侧的方式向内侧倾斜。第一筒状护罩80A以包围保持于旋转卡盘15的基板W的方式配置。第二筒状护罩80B(内侧护罩)配置为在与第一筒状护罩80A(外侧护罩)相比靠第一筒状护罩80A的中心侧的位置包围保持于旋转卡盘15的基板W。
第一筒状护罩80A的中心侧(以下称为“护罩内侧IS”)也是基板W的旋转径向的内侧。第一筒状护罩80A的中心侧的相反侧(以下称为“护罩外侧OS”)也是基板W的旋转径向的外侧。第一筒状护罩80A及第二筒状护罩80B配置在同轴上,第一筒状护罩80A的中心侧也是第二筒状护罩80B的中心侧。
第一承杯90A与第二筒状护罩80B一体地形成,并接住由第一筒状护罩80A引导至下方的液体。第二承杯90B接住由第二筒状护罩80B引导至下方的液体。由第一承杯90A接住的液体由与第一承杯90A的下端连结的第一处理液回收通路(未图示)回收。由第二承杯90B接住的液体由与第二承杯90B的下端连结的第二处理液回收通路(未图示)回收。
处理单元5包括使第一筒状护罩80A及第二筒状护罩80B分别升降的护罩升降单元95。护罩升降单元95使第一筒状护罩80A在下位置与上位置之间升降。护罩升降单元95使第二筒状护罩80B在下位置与上位置之间升降。
当第一筒状护罩80A及第二筒状护罩80B均位于上位置时,从基板W飞散的液体由第二筒状护罩80B接住。当第二筒状护罩80B位于下位置、第一筒状护罩80A位于上位置时,从基板W飞散的液体由第一筒状护罩80A接住。
当第一筒状护罩80A及第二筒状护罩80B均位于下位置时,对应的主搬送机器人CR能够向处理室17内搬入基板W或从处理室17内搬出基板W。
护罩升降单元95包括使第一筒状护罩80A升降的第一护罩升降单元、和使第二筒状护罩80B升降的第二护罩升降单元。第一护罩升降单元例如是对与第一筒状护罩80A结合的第一升降机构(未图示)施加驱动力的第一致动器(未图示)。第一升降机构例如为滚珠丝杠机构或齿轮齿条机构。第二护罩升降单元是对与第二筒状护罩80B结合的第二升降机构(未图示)施加驱动力的第二致动器(未图示)。第二升降机构例如为滚珠丝杠机构或齿轮齿条机构。
护罩升降单元95也称为护罩升降机。同样地,第一护罩升降单元是第一护罩升降机,第二护罩升降单元是第二护罩升降机。
处理室17的内部空间101被分为与第一筒状护罩80A相比靠护罩内侧IS的护罩内空间102、和护罩内空间102以外的护罩外空间103。在处理室17的至少某一侧壁17B设有将处理室17的护罩外空间103上下分隔开的分隔板104。即,护罩外空间103由分隔板104分为与分隔板104相比靠上侧的上空间103A、和与分隔板104相比靠下侧的下空间103B。分隔板104由排气桶100支承。
上空间103A包括与分隔板104相比靠上侧且与第一筒状护罩80A相比靠护罩内侧IS的空间、和与分隔板104相比靠上侧且与第一筒状护罩80A相比靠护罩外侧OS的空间。
下空间103B被分为与排气桶100相比靠护罩内侧IS的内侧下空间105、和与排气桶100相比靠护罩外侧OS的外侧下空间106。
处理室17内的环境气体经由将处理室17的侧壁17B及排气桶100贯穿的排气连接管45而被排出。排气连接管45与配置于排气部10的排气配管11(参照图1)连接。
FFU26通过向处理室17的内部空间101输送洁净空气而形成气流F。气流F从上空间103A穿过护罩内空间102或下空间103B而被输送至排气部10的排气连接管45。气流F从分隔板104的护罩内侧IS的端部与第一筒状护罩80A之间的间隙G1、或形成在分隔板104的护罩外侧OS的端部处的间隙G2穿过而流入下空间103B。
从间隙G1穿过而流入到内侧下空间105的气流F1从内侧下空间105流入排气连接管45。
从间隙G2穿过而流入到外侧下空间106的气流F2经由形成在排气桶100上的开口100a而流入内侧下空间105,之后再流入排气连接管45。流入到护罩内空间102的气流F3从护罩内空间102流入排气连接管45。
通过调节第一筒状护罩80A的高度位置,能够调节分隔板104与第一筒状护罩80A之间的间隙G1的尺寸。通过调节间隙G1的尺寸而能够调节气流F1~F3的流量。
图4是用于说明筒状护罩80的结构的示意性剖视图。
参照图4,各筒状护罩80包括筒状部81、延伸设置部82和垂下部83。
筒状部81是在俯视时为圆形的圆筒部。筒状部81包围旋转卡盘15。筒状部81的中心侧也是护罩内侧IS,筒状部81的中心侧的相反侧也是护罩外侧OS。
延伸设置部82在俯视时具有圆环形状。延伸设置部82与筒状部81的上端部连接,并从筒状部81的上端部向筒状部81的中心侧延伸。
垂下部83与延伸设置部82的在筒状部81的中心侧的端部(以下称为“中心侧端部82a”)直接连接,并从中心侧端部82a向下方延伸。垂下部83在俯视时具有圆环形状。垂下部83具有随着趋向下方而宽度变窄的前端尖细形状。垂下部83在剖视时呈三角形。
延伸设置部82具有朝向护罩内侧IS而向斜上方延伸的倾斜部84、和在与倾斜部84相比靠上方的位置水平延伸且与垂下部83的上端部连结的水平部86。也可以与图4的例子不同,不设置水平部86而是使垂下部83与倾斜部84的上端部直接连接。
筒状护罩80具有内周面120和设于内周面120的凹凸部121。筒状护罩80的内周面120由作为筒状部81的内周面的筒状面122、作为倾斜部84的内周面的倾斜面123、和将筒状面122及倾斜面123平滑地连结的弯曲面124构成。筒状面122是沿铅垂方向延伸的圆筒面。倾斜面123经由弯曲面124与筒状面122的上端连接并相对于筒状面122倾斜延伸。详细来说,倾斜面123从弯曲面124的上端部朝向护罩内侧IS而向斜上方延伸。也可以与图4的例子不同,不设置弯曲面124而是使倾斜面123与筒状面122的上端直接连接。
凹凸部121设于倾斜面123及筒状面122这两者。凹凸部121在内周面120上设于与垂下部83的下端部相比靠下方的区域。
图5是将筒状护罩80的剖视图的内周面120附近放大后的图。图6是从图5所示的箭头VI观察到的凹凸部121的图。图7是用于说明设于筒状护罩80的内周面120的凹凸部121的形状的示意性立体图。
如图5及图6所示,凹凸部121具有多个凹部130和位于彼此相邻的凹部130彼此之间的多个凸部131。在该实施方式中,如图7所示,凹部130是沿着内周面120的周向CD的圆形槽部135。同样地,凸部131是沿着内周面120的周向CD的圆形凸部136(参照图6)。多个圆形槽部135在轴向X上隔开间隔地设于内周面120。
多个凹部130在沿着内周面120的中心轴线A4(参照图7)的轴向X上隔开间隔地设于内周面120。中心轴线A4与旋转轴线A1一致(参照图3)。
参照图5及图6,将多个凹部130中的形成在倾斜面123上的凹部130称为第一凹部130A,并将形成在筒状面122上的凹部130称为第二凹部130B。将多个凸部131中的位于第一凹部130A彼此之间的凸部131称为第一凸部131A,并将位于第二凹部130B彼此之间的凸部131称为第二凸部131B。
图8相当于沿着图6的VIII-VIII线的截面,是用于说明凹凸部121的结构的示意图。
参照图8,凹部130具有比液滴LD的直径Dm小的宽度W1、和在液滴LD与多个凸部131接触的状态下使液滴LD不与凹部130的底部130a接触的深度De。凸部131具有比液滴LD的直径Dm小且比凹部130的宽度W1小的宽度W2。
因此,由内周面120的凹凸部121接住的液滴LD不会完全进入凹部130内而是与多个凸部131接触。凹部130具有在液滴LD与多个凸部131接触的状态下使液滴LD不与凹部130的底部130a接触的深度De。若凹凸部121与液滴LD具有这种尺寸关系,则能够使液滴LD与凹部130内的空气接触,从而减少液滴LD与筒状护罩80的内周面120接触的面积。
因此,能够使液滴LD相对于凹凸部121的接触角θ大于液滴LD相对于未形成凹凸部121的内周面的接触角。即,与未形成凹凸部121的内周面相比能够提高筒状护罩80的内周面120的疏水性。若使用疏水性树脂形成筒状护罩80,则能够进一步提高内周面120的疏水性。
接触角θ是在液滴LD的气液界面与凹凸部121和液滴LD的界面之间形成于液滴LD内部的角度。在构成液滴LD的液体为水的情况下,接触角θ例如优选为99°以上。
接着,对从基板W飞散的液滴LD的飞散角度θs及该飞散的液滴LD的直径Dm的具体数值进行说明。图9是用于对液体从基板W飞散的情况进行说明的示意图。
在液体存在于基板W的上表面上的状态下,通过使基板W旋转,液体从基板W的周缘朝向基板W的外侧飞散。从基板W飞散的液滴LD的直径Dm及液滴LD的飞散角度θs取决于基板W的旋转速度。飞散角度θs是水平面HS与液滴LD的飞散方向SD所成的角度。
若基板W的旋转速度低于600rpm,则大半液滴LD向斜下方飞散。若基板W的旋转速度低于600rpm,则大半液滴LD由筒状面122接住。另一方面,若基板W的旋转速度为600rpm以上,则大半液滴LD向斜上方飞散。因此,若基板W的旋转速度为600rpm以上,则大半液滴LD由倾斜面123接住。
从基板W飞散的液滴LD的直径Dm根据液体相对于基板W的供给流量和剪切能量而变动。剪切能量根据基板W的旋转速度及基板W的直径而变动。基板W的直径大概为300mm。从基板W飞散的液滴LD的直径Dm大概为0.1mm以上且为3.0mm以下。若基板W的旋转速度为600rpm以上且为1200rpm以下,则从基板W飞散的液滴LD的直径Dm为0.1mm以上且为1.5mm以下。
为了抑制直径Dm为1.5mm以下的液滴LD进入凹部130,凹部130的深度De优选为1mm以下10μm以上。另外,凹部130的宽度W1优选为100μm以上且小于1.5mm。另外,凸部131的宽度W2优选为1.0μm以上且小于1.5mm。
若基板W的旋转速度为600rpm以上且为1200rpm以下,则从基板W飞散的液滴LD的直径Dm主要为1.0mm以下。为了进一步抑制直径Dm为1.0mm以下的液滴LD进入凹部130,与用于抑制直径Dm为1.5mm以下的液滴LD进入凹部130的条件同样地,凹部130的深度De优选为1.0mm以下10μm以上。另外,凹部130的宽度W1更优选为100μm以上且小于1.0mm,凸部131的宽度W2更优选为1.0μm以上且小于1.0mm。
为了形成这种尺寸的凹凸部121,需要将凹凸部121的平均表面粗糙度设定为3.0以上且为6.0以下。若平均表面粗糙度Ra为6.0以下,则凹部130的宽度W1变得足够小,能够有效抑制具有1.5mm以下的直径Dm的液滴LD进入凹部130内。若平均表面粗糙度Ra为3.0以上,则凹部130的深度De变得足够大,能够有效抑制具有1.5mm以下的直径Dm的液滴LD进入凹部130内。平均表面粗糙度Ra尤其优选为3.8。
为了将平均表面粗糙度Ra设为3.0以上4.0以下,凹部130的深度De优选为10μm以上且为200μm以下。另外,凹部130的宽度W1优选为100μm以上且小于1.0mm,凸部131的宽度W2优选为30μm以上且为40μm以下。
因此,在一边使基板W以600rpm以上的旋转速度旋转一边利用处理液对基板W的上表面进行处理的情况下,在内周面120上,优选将凹凸部121至少形成在倾斜面123上。另外,凹部130的深度De优选为10μm以上,凹部130的宽度W1优选为小于1.5mm,凸部131的宽度W2优选为比凹部130的宽度小且小于1.5mm。
此外,当形成平均表面粗糙度Ra高的凹凸部121时,凸部131的宽度W2变窄,具体而言,若以使平均表面粗糙度Ra成为6.0的方式对凹凸部121进行加工,则凸部131的宽度W2成为40μm以下。因此,与平均表面粗糙度Ra大于6.0的凹凸部121相比,更易在内周面120上加工平均表面粗糙度Ra为6.0以下的凹凸部121。尤其是在通过车床旋转切削加工形成凹凸部121的情况下,加工容易性的差异显著。因此,从加工容易性的观点来看,平均表面粗糙度Ra优选为6.0以下。
图10是表示基板处理装置1的主要部分的电气结构的框图。控制器4具备微型计算机,并按照规定的控制程序来控制基板处理装置1所具备的控制对象。
具体而言,控制器4可以是包括处理器(CPU)4A和储存有控制程序的存储器4B的计算机。控制器4构成为通过由处理器4A执行控制程序来执行用于基板处理的各种控制。
控制器4的控制对象包括索引机器人IR及多个主搬送机器人CR。控制器4的控制对象包括配置于排气部10的致动器类、配置于流体供给部9的阀(药液阀51、上侧冲洗液阀52、下侧冲洗液阀53、下侧气体阀54)及泵(药液泵61、上侧冲洗液泵62、下侧冲洗液泵63)。
控制器4的控制对象还包括处理单元所具备的各部件(旋转马达23、第一喷嘴移动单元71、第二喷嘴移动单元72、护罩升降单元95、FFU26)。
图11是用于说明由基板处理装置1进行的基板处理的一例的流程图。在由基板处理装置1进行的基板处理中,例如如图11所示,将药液处理工序(步骤S1)、冲洗处理工序(步骤S2)及旋转干燥工序(步骤S3)按照该顺序执行。
以下,主要参照图3及图11。首先,未处理的基板W由索引机器人IR(参照图1)、和多个主搬送机器人CR中的某一个(参照图1)从载体CA搬入处理单元5,并转移到旋转卡盘15。由此,基板W由旋转卡盘15水平保持(基板保持工序)。
旋转卡盘15对基板W的保持持续到旋转干燥工序(步骤S3)结束为止。在从基板保持工序开始起到旋转干燥工序(步骤S3)结束为止的期间内,护罩升降单元95以使至少一个筒状护罩80位于上位置的方式调节第一筒状护罩80A及第二筒状护罩80B的高度位置。在基板W保持于旋转卡盘15的状态下,旋转马达23使旋转基座21旋转。由此,被水平保持的基板W开始旋转(基板旋转工序)。基板W的旋转速度例如为600rpm以上且为1200rpm以下。
然后,打开下侧气体阀54以从下侧气体流路25喷出气体(气体喷出工序)。下侧气体阀54直到旋转干燥工序(步骤S3)结束为止都维持打开的状态。来自下侧气体流路25的气体流量例如为50L/min。通过来自下侧气体流路25的气体供给及基于FFU26的气体流入来调节排气流量,以将处理室17的内压调节成规定压力。排气流量例如为3m3/min。在该情况下,处理室17的内压被调节成-30Pa。
接着,执行利用药液对基板W的上表面进行处理的药液处理工序(步骤S1)。
具体而言,第一喷嘴移动单元71使药液喷嘴31移动到处理位置。药液喷嘴31的处理位置例如为中央位置。
在药液喷嘴31位于处理位置的状态下,打开药液阀51。由此,从药液喷嘴31朝向旋转状态的基板W的上表面的中央区域供给(喷出)药液(药液供给工序)。
被供给至基板W的上表面的药液受到离心力而呈放射状扩散,并遍及基板W的整个上表面。药液因离心力而被从基板W的上表面的周缘排出。由此,利用药液对基板W的整个上表面进行处理。
从基板W的上表面排出的药液主要由第一筒状护罩80A及第二筒状护罩80B中的某一个的倾斜面123接住。由倾斜面123接住的药液沿着倾斜面123向下方移动,被向筒状面122引导。被引导至筒状面122的药液最终由对应的承杯90接住。
接着,执行利用冲洗液清洗基板W的冲洗处理工序(步骤S2)。具体而言,在关闭药液阀51之后,第一喷嘴移动单元71使药液喷嘴31移动到原位。在关闭药液阀51之后,第二喷嘴移动单元72使上侧冲洗液喷嘴32移动到处理位置。上侧冲洗液喷嘴32的处理位置例如为中央位置。
在上侧冲洗液喷嘴32位于处理位置的状态下,打开上侧冲洗液阀52。由此,从上侧冲洗液喷嘴32朝向旋转状态的基板W的上表面的中央区域供给(喷出)冲洗液(上侧冲洗液供给工序)。
被供给至基板W的上表面的冲洗液受到离心力而呈放射状扩散,并遍及基板W的整个上表面。冲洗液因离心力而被从基板W的上表面的周缘排出。由此,利用冲洗液对基板W的整个上表面进行冲洗(上侧冲洗工序)。
从基板W的上表面排出的冲洗液主要由第一筒状护罩80A及第二筒状护罩80B中的某一个的倾斜面123接住。由倾斜面123接住的冲洗液沿着倾斜面123向下方移动,并被向筒状面122引导。被引导至筒状面122的冲洗液最终由对应的承杯90接住。
在向基板W的上表面供给冲洗液时,也可以打开下侧冲洗液阀53以使冲洗液从下侧冲洗液喷嘴33喷出(下侧冲洗液供给工序)。由此,利用冲洗液对基板W的下表面进行冲洗(下侧冲洗工序)。
之后,执行使基板W高速旋转以使基板W的上表面干燥的旋转干燥工序(步骤S3)。具体而言,关闭上侧冲洗液阀52及下侧冲洗液阀53。由此,停止向基板W供给冲洗液。而且,第二喷嘴移动单元72使上侧冲洗液喷嘴32移动到原位。
然后,旋转马达23使基板W的旋转加速而使基板W以高速(例如1500rpm)旋转。由此,较大的离心力作用于残存在基板W的上表面及下表面的液体,从而将附着于基板W的液体甩向基板W的周围。从基板W甩落的液体由第一筒状护罩80A及第二筒状护罩80B中的某一个接住。
然后,旋转马达23使基板W的旋转停止。护罩升降单元95使第一筒状护罩80A及第二筒状护罩80B移动到下位置。之后,主搬送机器人CR进入处理单元5,从旋转卡盘15的卡盘销20取出处理完毕的基板W并将其搬出到处理单元5外。该基板W从主搬送机器人CR转移到索引机器人IR,并由索引机器人IR收纳到载体CA。
在该基板处理装置1中,由于在筒状护罩80的内周面120形成有凹凸部121,所以内周面120的疏水性提高。因此,能够抑制从基板W飞散并由筒状护罩80的内周面120接住的液滴LD停留在内周面120。由于能够减少残存在筒状护罩80的内周面120上的液滴LD的量,所以能够良好地抑制因从基板W新飞散的液滴LD与残存在内周面120上的液滴LD碰撞而从内周面120朝向基板W飞散的液滴LD的量。
多个凹部130包括沿着内周面120的周向CD的多个圆形槽部135。而且,多个圆形槽部135在轴向X上隔开间隔地设于内周面120。因此,能够在周向CD上的整个区域内提高内周面120的疏水性。因此,能够在内周面120的整个区域内无遗漏地抑制从基板W飞散并由筒状护罩80的内周面120接住的液滴LD残存于内周面120。
另外,根据该实施方式,筒状护罩80的内周面120具有沿铅垂方向延伸的筒状面122、和与筒状面122的上端连接且相对于筒状面122倾斜延伸的倾斜面123。而且,多个凹部130包括形成于倾斜面123的多个第一凹部130A。
由于从筒状护罩的内周面飞散(溅回)的液滴LD容易向斜下方飞散,所以与从筒状面122飞散的液滴LD相比,从倾斜面123飞散的液滴LD向基板W的再次附着更易成为问题。在该实施方式中,由于多个凹部130包括形成于倾斜面123的多个第一凹部130A,所以能够提高倾斜面123的疏水性。因此,能够良好地抑制从内周面120飞散的液滴LD向基板W附着。
另外,根据该实施方式,多个凹部130包括形成于筒状面122的多个第二凹部130B。由倾斜面123接住的液滴LD沿着倾斜面123向下方移动并被向筒状面122引导。在该实施方式中,由于多个凹部130包括形成于筒状面122的多个第二凹部130B,所以能够提高筒状面122的疏水性,因此,能够抑制液体残存于筒状面122。因此,能够抑制从基板W朝向筒状面122飞散的液滴LD与残存在筒状面122上的液滴LD碰撞。其结果是,能够良好地抑制因从基板W新飞散的液滴LD与残存在筒状面122上的液滴LD碰撞而导致液滴LD从筒状面122向基板W飞散。
另外,形成于筒状面122的凹凸部121的尺寸与形成于倾斜面123的凹凸部121的尺寸既可以相同也可以不同。例如如图5所示,第一凸部131A的宽度W2可以小于第二凸部131B的宽度W2。
那样的话,倾斜面123的疏水性高于筒状面122的疏水性。通过使倾斜面123的疏水性高于筒状面122的疏水性,能够抑制液滴LD残留于倾斜面123。从筒状护罩80的倾斜面123飞散的液滴LD与从筒状面122飞散的液滴LD相比更易附着于基板W。因此,通过提高倾斜面123的疏水性,能够抑制液滴LD从倾斜面123飞散并向基板W附着。
<水滴飞散角度测定实验>
对进行水滴飞散角度测定实验、即用高速摄像机拍摄从基板W飞散的DIW的液滴LD(以下有时称为“水滴”)并测定水滴的飞散角度所得到的结果进行说明。
图12是表示基板W的旋转速度与水滴的飞散角度θs的关系的图表。图12的图表中的横轴是从基板W飞散的水滴的飞散角度θs。若水滴的飞散方向SD为斜上方,则飞散角度θs大于0°。若液滴LD的飞散方向为斜下方,则飞散角度θs小于0°。
如图12所示,得到了如下结果:若基板W的旋转速度为500rpm,则大半液滴LD的飞散角度θs小于0°,因此大半液滴LD向斜下方飞散。得到了如下结果:若基板W的旋转速度为800rpm或1200rpm,则大半液滴LD的飞散角度θs大于0°,因此大半液滴LD向斜上方飞散。
<水滴尺寸测定实验>
对进行水滴尺寸测定实验、即用高速摄像机拍摄从基板W飞散的水滴并测定水滴的直径所得到的结果进行说明。
图13是表示在对以1000rpm旋转的基板W以0.5L/min供给了DIW的情况下从基板W飞散的水滴的直径的图表。图13的图表中的横轴表示从基板W飞散的水滴的直径Dm,图13的图表中的纵轴表示各直径的水滴飞散的概率。如图13所示,得到了如下结果:从以1000rpm旋转的基板W飞散的水滴中的大半水滴的直径Dm为1.5mm以下。得到了其中直径Dm为1.0mm以下的水滴尤其多的结果。
<水滴附着数量测定实验>
对进行水滴附着数量测定实验、即利用显微镜观测从筒状护罩80溅回并朝向基板W飞散的水滴的数量所得到的结果进行说明。
具体而言,一边使基板W旋转一边向基板W的上表面及下表面以2L/min供给三秒DIW,并同时使用高速摄像机测量了在三秒内朝向基板W溅回的水滴的数量。
图14是表示从筒状护罩80飞散的水滴的个数与基板W的旋转速度的关系的图表。在图14的图表中,横轴表示基板W的旋转速度,纵轴表示从筒状护罩80飞散并附着于基板W的上表面的水滴的个数。如图14所示,得到了如下结果:在将基板W的旋转速度设为300rpm的情况下,附着于基板W的上表面的水滴比较少;在将基板W的旋转速度设为600rpm的情况下,附着于基板W的上表面的水滴比较多。得到了如下结果:在将基板W的旋转速度设为800rpm、1200rpm、1600rpm的情况下,均与基板W的旋转速度为600rpm时相同地,附着于基板W的上表面的水滴比基板W的旋转速度为300rpm时多。因此,推测出:当基板W的旋转速度为600rpm以上时,液滴从筒状护罩80向基板W的上表面的飞散成为问题。
接着,一边使基板W以1200rpm旋转一边向基板W的上表面以2L/min供给三十秒DIW,并使用水敏纸测量了在DIW的供给过程中从筒状护罩80溅回并附着于基板W的水滴的数量。
为了确认基于凹凸部121而产生的水滴飞散量的减少效果,将在使用形成有凹凸部121的筒状护罩80的情况下附着于基板W的上表面的水滴的个数、与在使用未形成凹凸部121的筒状护罩80的情况下附着于基板W的上表面的水滴的个数进行了比较。图15是用于说明基于凹凸部121的存在而产生的附着于基板W的上表面的水滴的个数的减少效果的图表。
如图15所示,得到了如下结果:从具有形成有平均表面粗糙度Ra为3.0以上的凹凸部121的内周面120的筒状护罩80(图15所示的“具有凹凸部的筒状护罩”)飞散并附着于基板W的上表面的水滴的个数,比从具有未形成凹凸部121的内周面120的筒状护罩80(图15所示的“未加工的筒状护罩”)飞散并附着于基板W的上表面的水滴的个数少。由此,推测出:通过平均表面粗糙度Ra为3.0以上的凹凸部121的存在,能够减少从筒状护罩80朝向基板W飞散的水滴的个数。
<颗粒附着数量测定实验>
对进行颗粒附着数量测定实验、即测定在基板处理之后附着于基板W的上表面的颗粒的数量所得到的结果进行说明。在颗粒附着数量测定实验中,当按照稀氢氟酸、APM、异丙醇(IPA)的顺序执行了对基板W的上表面进行处理的基板处理之后,使用显微镜测定了附着于基板W上的颗粒的个数。为了确认基于凹凸部121的存在而产生的颗粒附着数量的减少效果,将在使用形成有凹凸部121的筒状护罩80的情况下附着于基板W的上表面的颗粒的个数、与在使用未形成凹凸部121的筒状护罩80的情况下附着于基板W的上表面的颗粒的个数进行了比较。图16是用于说明基于凹凸部121的存在而产生的附着于基板W的上表面的颗粒的数量的减少效果的图表。
如图16所示,得到了如下结果:在使用具有形成有平均表面粗糙度Ra为3.0以上的凹凸部121的内周面120的筒状护罩80(图16所示的“具有凹凸部的筒状护罩”)执行了基板处理之后附着于基板W的上表面的颗粒的个数,比在使用具有未形成凹凸部121的内周面120的筒状护罩80(图16所示的“未加工的筒状护罩”)执行了基板处理之后附着于基板W的上表面的颗粒的个数少。由此,推测出:通过平均表面粗糙度Ra为3.0以上的凹凸部121的存在,减少了从筒状护罩80朝向基板W飞散的水滴的个数,其结果是,能够减少附着于基板W的上表面的颗粒的个数。
<接触角测定实验>
接着,使用图17及图18对接触角测定实验、即将水滴WD相对于具有平均表面粗糙度Ra不同的凹凸部121的筒状护罩80的接触角θ1进行比较所得到的结果进行说明。图17是示意性地表示在接触角测定实验中滴落到凹凸部121的水滴WD附近的图。
接触角测定实验的步骤如下上述。(1)在内周面120上滴落2mm以上且3mm以下的水滴WD。(2)使用显微镜获取水滴WD附近的图像。(3)基于在(2)中获取到的图像来测定水滴WD相对于内周面120的接触角θ1。
在接触角测定实验中,使用具有未形成凹凸部121的内周面120的筒状护罩80、和具有形成有平均表面粗糙度Ra互不相同的凹凸部121的内周面120的四种筒状护罩80作为样本。
各样本的平均表面粗糙度Ra、凹部130的宽度W1及深度De、和凸部131的宽度W2如表1所示。如表1所示,关于具有未形成凹凸部121的内周面120的筒状护罩80(样本A),在平均表面粗糙度Ra的栏内记载为“未加工”。另外,由于针对样本A并未进行与各尺寸(凹部130的宽度W1及深度De、和凸部131的宽度W2)有关的测定,所以在各尺寸的栏内记载为“-”。
【表1】
样本 | 平均表面粗糙度Ra | 凹部的宽度W1 | 凹部的深度De | 凸部的宽度W2 |
样本A | 未加工 | - | - | - |
样本B | 1.3 | 30~80μm | 5~15μm | 10~60μm |
样本C | 3.1 | 220~255μm | 20~40μm | 6~15μm |
样本D | 4.5 | 350~380μm | 50~70μm | 8~20μm |
样本E | 6.5 | 450μm以上 | 90μm以上 | 6~40μm |
使用显微镜进行了表1所示的各尺寸的测定。各样本A~E的样本数量为5(N=5)。各样本通过使用PFA作为材料进行注塑成型而形成。
图18是表示接触角测定实验的结果的图表。如图18所示,水滴WD相对于样本A的接触角θ1为83°以上且96°以下。水滴WD相对于样本B的接触角θ1为80°以上且95°以下。因此,推测出:在平均表面粗糙度Ra为1.3左右的情况下,无法使内周面120充分疏水化。
水滴WD相对于样本C的接触角θ1为99°以上且116°以下。水滴WD相对于样本D的接触角θ1为102°以上且126°以下。另外,水滴WD相对于样本E的接触角θ1为119°以上且137°以下。因此,推测出:若至少平均表面粗糙度Ra为3.0以上,则能够使内周面120充分疏水化。
基于图14及图15所示的水滴附着数量测定实验的结果、图16所示的颗粒附着数量测定实验的结果、以及图18所示的接触角测定实验的结果,推测出以下内容。
若平均表面粗糙度Ra为3.0以上,则能够使内周面120充分疏水化。另外,若平均表面粗糙度为3.0以上,即使基板W的转速为600rpm以上,也能抑制液滴LD从筒状护罩80溅回,能够抑制颗粒向基板W的上表面附着。
<筒状护罩的加工方法>
以下,对筒状护罩80的加工方法进行详细说明。图19A~图19D是用于说明筒状护罩80的加工方法的示意图。图19A~图19D所示的加工方法是车床旋转加工方法。首先,如图19A所示,准备作为加工对象的未加工的筒状护罩80(护罩准备工序)。具体而言,以筒状护罩80的中心轴线A4与保持部件161的旋转轴线A5一致的方式使保持部件161保持筒状护罩80,由此完成筒状护罩80的准备(护罩保持工序)。未加工的筒状护罩80是指在内周面120未形成凹凸部121的筒状护罩80。
在使保持部件161保持着筒状护罩80的状态下,使保持部件161绕着规定的旋转轴线A5旋转(护罩旋转工序)。保持部件161具有从外侧包围筒状护罩80的筒状孔161a。未加工的筒状护罩80除了在内周面120未形成凹凸部121之外具有与筒状护罩80相同的结构。
而且,一边使筒状护罩80绕着旋转轴线A5(中心轴线A4)旋转,一边使用切削部件163对筒状护罩80的内周面120进行切削加工。切削部件163是在前端具有针状刃具163a的部件。具体而言,一边使切削部件163在沿着旋转轴线A5的轴向X1上移动一边在内周面120上形成凹凸部121(参照图19C)(凹凸部形成工序)。
接着,对凹凸部形成工序进行详细说明。如图19B所示,按每规定的进给时间,使切削部件163在与筒状护罩80的旋转方向S交叉且沿着筒状护罩80的内周面120的方向上移动规定的进给距离L1(切削部件移动工序)。
在使切削部件163移动进给距离L1之后,如图19C所示,使切削部件163在相对于内周面120正交的正交方向OD1上移动。具体而言,使切削部件163移动到相对于内周面120将刃具163a推入规定的推入量L2的推入位置。由此,对内周面120进行切削以在内周面120形成构成凹凸部121的凹部130(切削工序)。
通过在将切削部件163相对于内周面120推入后的状态下维持规定时间,能够形成在内周面120的周向上的整个区域内延伸的凹部130、即圆形槽部135。在经过规定时间之后,使切削部件163在相对于内周面120正交的正交方向OD1上移动以使其远离内周面120。之后,再次重复切削部件移动工序及切削工序。通过形成多个凹部130而在邻接的凹部130彼此之间形成凸部131(圆形凸部136)。通过在内周面120形成凹凸部121而使内周面120疏水化(疏水化工序)。
这样,通过切削部件163的简单移动,能够以恒定间隔形成多个具有恒定深度的圆形槽部135。因此,能够提高形成于内周面120的凹凸部121的尺寸的均匀性。
内周面120具有筒状面122及倾斜面123。因此,在针对筒状面122形成凹凸部121时,如图19A及图19B所示,在切削部件移动工序中,切削部件163在沿着筒状面122的方向(轴向X1)上移动(第一移动工序)。如图19A及图19C所示,在切削工序中,将切削部件163从相对于筒状面122正交的正交方向OD1推入筒状面122(第一推入工序)。在针对倾斜面123形成凹凸部121时,如图19D所示,在切削部件移动工序中,使切削部件163在沿着倾斜面123的方向(相对于轴向X1倾斜的倾斜方向X2)上移动(第二移动工序)。在切削工序中,将切削部件163从相对于倾斜面123正交的正交方向OD2推入倾斜面123(第二推入工序)。
在针对倾斜面123形成凹凸部121时,调节切削部件163的角度,以使得能够使切削部件163沿着倾斜面123移动、且能够将切削部件163从相对于倾斜面123正交的正交方向OD2推入倾斜面123。即,根据加工对象面的角度来调节切削部件163的角度。
这样,通过切削部件沿着筒状面122及倾斜面123的简单移动,能够以恒定间隔形成多个具有恒定深度的槽部。因此,能够提高形成于内周面的凹凸部的槽部的均匀性。
这样,若凹部130为圆形槽部135,则仅通过一边使筒状护罩80旋转一边使切削部件163简单地动作就能够形成凹凸部121。因此,与沿着内周面120的周向CD形成不连续的凹部130的情况相比,加工更容易。
<凹凸部的变形例>
图20A~图20E分别是用于说明凹凸部121的第一变形例~第五变形例的示意图。图20A~图20E是从相对于倾斜面123正交的正交方向观察到的凹凸部121的图。
如图20A所示的第一变形例那样,凹凸部121的多个凹部130除了包括多个圆形槽部135之外还包括沿相对于圆形槽部135交叉的方向延伸的多个交叉槽部137。在图20A中,交叉槽部137沿相对于圆形槽部135正交的方向延伸。由多个圆形槽部135和多个交叉槽部137形成格子形状。各凸部131由一对圆形槽部135及一对交叉槽部137包围四周。凸部131的宽度W2小于圆形槽部135的宽度W11(宽度W1)及交叉槽部137的宽度W12(宽度W1)。宽度W11与宽度W12也可以互不相同。
在第一变形例中,由于由多个交叉槽部137和多个圆形槽部135形成格子形状,所以与仅设有圆形槽部135作为凹部130的结构相比,能够在凹凸部121的整个区域内均匀地提高疏水性。
如图20B所示,凹部130也可以是沿上下延伸的竖槽。在该情况下,多个凸部131沿上下延伸。多个凹部130(多个竖槽)沿着周向CD并列,凸部131位于在周向CD上彼此相邻的竖槽之间。
另外,如图20C及图20D所示,凹部130也可以是相对于周向CD(水平方向)倾斜延伸的倾斜槽。
另外,如图20E所示,凹部130也可以是圆形孔。在多个凹部130是圆形孔的情况下,多个圆形孔在周向CD和相对于周向CD正交的正交方向上等间隔地配置。凸部131是彼此相邻的圆形孔彼此之间的部分。凹部130的宽度W1相当于圆形孔的直径,凸部131的宽度W2相当于上下或水平相邻的圆形孔彼此之间的间隔。
构成凹凸部121的多个凹部130及多个凸部131也可以不像上述的实施方式及第一变形例~第五变形例那样是有规律的,也可以无规律地排列。
上述各变形例以形成在倾斜面123上的凹凸部121为例进行了说明,但对形成在筒状面122上的凹凸部121也能够应用相同的变形例。
<其它实施方式>
本发明并不限定于以上说明的实施方式,还能够以其它方式实施。
例如,在上述实施方式中设有两个筒状护罩80(第一筒状护罩80A及第二筒状护罩80B)。但是,也可以与上述实施方式不同而仅设有某一个筒状护罩80。
另外,在上述实施方式中,作为处理液喷嘴30而例示了药液喷嘴31、上侧冲洗液喷嘴32及下侧冲洗液喷嘴33。但是,作为处理液喷嘴30,除了药液喷嘴31、上侧冲洗液喷嘴32及下侧冲洗液喷嘴33之外,也可以设有将IPA等有机溶剂朝向基板W的上表面喷出的有机溶剂喷嘴。另外,药液喷嘴31也可以构成为选择性地喷出多种药液。在该情况下,能够执行在颗粒附着数量测定实验中所执行的基板处理、即按照氢氟酸、APM、IPA的顺序对基板W的上表面进行处理的基板处理。
另外,在上述实施方式中设有分隔板104。但是,也可以与上述实施方式不同地,构成为未设置分隔板104、且护罩外空间103未被上下分隔开。在该情况下,排气连接管45在处理室17的侧壁17B开口。
另外,在图19A~图19D所示的筒状护罩80的加工方法中使用未加工的筒状护罩80。但是,当在具有已形成有凹凸部121的内周面120的筒状护罩80上追加加工(追加形成)凹凸部121时,也能够使用图19A~图19D所示的加工方法。
另外,筒状护罩80的加工方法并不限于上述的车床旋转切削加工,也可以是通过激光照射而在筒状护罩80的内周面120上形成凹部130的激光加工。另外,也可以是通过将形成在模具上的凹凸部转印到内周面120而在内周面120上形成凹部130的模具转印加工。
另外,凹凸部121的尺寸无需在倾斜面123内恒定,也可以是,在倾斜面123内存在凹凸部121的尺寸(凹部130的宽度W1及深度De、和凸部131的宽度W2)、即平均表面粗糙度Ra互不相同的多个区域。同样地,也可以是,在筒状面122内也存在平均表面粗糙度Ra互不相同的多个区域。
另外,在上述实施方式中,多个处理单元5与多个基板载置部6、索引机器人IR、多个主搬送机器人CR及控制器4一起设置于基板处理装置1。但是,基板处理装置也可以仅由单独的处理单元5构成。换言之,处理单元5也可以是基板处理装置的一例。
此外,在上述实施方式中使用了“沿着”、“水平”、“铅垂”这样的表达,但不必是严格的“沿着”、“水平”、“铅垂”。即,这各个表达容许制造精度、设置精度等的偏差。
在本说明书中,在使用“~”或“-”表示数值范围的情况下,只要未特别限定并提及,则包括双方的端点,且单位是共通的。
对本发明的实施方式进行了详细说明,但这些说明只不过是为了明确本发明的技术内容而使用的具体例,本发明不应被限定于这些具体例来进行解释,本发明的范围仅由权利要求书限定。
本申请与2021年2月15日提交至日本专利局的特愿2021-21618号对应,该申请的全部公开内容将通过引用并入于此。
Claims (18)
1.一种基板处理装置,其特征在于,具备:
旋转保持部件,其在保持基板的同时使所述基板绕着规定的旋转轴线旋转;
液体供给部件,其向保持于所述旋转保持部件的基板供给液体;和
树脂制的筒状护罩,其包围保持于所述旋转保持部件的基板,
所述筒状护罩具有内周面和设于所述内周面的凹凸部,
所述凹凸部具有多个凹部和位于彼此相邻的所述凹部彼此之间的多个凸部,
所述凹部具有比从保持于所述旋转保持部件的基板飞散的液滴的直径小的宽度、和在所述液滴与多个所述凸部接触的状态下使所述液滴不与所述凹部的底部接触的深度,
所述凸部具有比所述液滴的直径小且比所述凹部的宽度小的宽度。
2.根据权利要求1所述的基板处理装置,其特征在于,
所述凹部的深度为10μm以上,
所述凹部的宽度小于1.5mm,
所述凸部的宽度小于1.5mm。
3.根据权利要求2所述的基板处理装置,其特征在于,
所述凹部的深度为200μm以下,
所述凹部的宽度为100μm以上且小于1.0mm,
所述凸部的宽度为40μm以下。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的基板处理装置,其特征在于,
所述凹凸部的平均表面粗糙度为3.0以上且6.0以下。
5.根据权利要求1~3中任一项所述的基板处理装置,其特征在于,
所述液滴的所述直径是从通过所述旋转保持部件以600rpm以上1200rpm以下的旋转速度旋转的基板飞散的液滴的直径。
6.根据权利要求1~3中任一项所述的基板处理装置,其特征在于,
所述液滴的所述直径为1.5mm以下。
7.根据权利要求1~3中任一项所述的基板处理装置,其特征在于,
多个所述凹部包括沿着所述内周面的周向的多个圆形槽部,
多个所述圆形槽部在沿着所述内周面的中心轴线的轴向上隔开间隔地设于所述内周面。
8.根据权利要求7所述的基板处理装置,其特征在于,
多个所述凹部包括沿与所述圆形槽部交叉的方向延伸的多个交叉槽部,
由多个所述交叉槽部和多个所述圆形槽部形成格子形状。
9.根据权利要求1~3中任一项所述的基板处理装置,其特征在于,
所述筒状护罩的所述内周面具有沿铅垂方向延伸的筒状面、和与所述筒状面的上端连接且相对于所述筒状面倾斜延伸的倾斜面,
多个所述凹部包括形成于所述倾斜面的多个第一凹部。
10.根据权利要求9所述的基板处理装置,其特征在于,
多个所述凹部包括形成于所述筒状面的多个第二凹部。
11.根据权利要求10所述的基板处理装置,其特征在于,
多个所述凸部包括位于彼此相邻的所述第一凹部彼此之间的多个第一凸部、和位于彼此相邻的所述第二凹部彼此之间的第二凸部,
所述第一凸部的宽度小于所述第二凸部的宽度。
12.根据权利要求1~3中任一项所述的基板处理装置,其特征在于,
所述筒状护罩由疏水性树脂形成。
13.一种基板处理装置,其特征在于,具备:
旋转保持部件,其以使基板绕着规定的旋转轴线旋转的方式保持所述基板;
液体供给部件,其向保持于所述旋转保持部件的基板供给液体;和
树脂制的筒状护罩,其包围所述旋转保持部件,
所述筒状护罩具有内周面和设于所述内周面的凹凸部,
所述凹凸部具有多个凹部和位于彼此相邻的所述凹部彼此之间的多个凸部,
所述凹部具有10μm以上的深度和小于1.5mm的宽度,
所述凸部具有比所述凹部的宽度小且小于1.5mm的宽度。
14.根据权利要求13所述的基板处理装置,其特征在于,
所述凹部的宽度为100μm以上且小于1.0mm,
所述凹部的深度为200μm以下,
所述凸部的宽度为40μm以下。
15.根据权利要求13或14所述的基板处理装置,其特征在于,
所述内周面的平均表面粗糙度为3.0以上且6.0以下。
16.一种筒状护罩的加工方法,该筒状护罩为树脂制,且在利用液体处理基板的基板处理装置中用于包围旋转保持部件,该旋转保持部件在保持基板的同时使所述基板绕着规定的旋转轴线旋转,
所述筒状护罩的加工方法的特征在于,包括:
护罩准备工序,准备具有内周面的筒状护罩;和
疏水化工序,通过在所述内周面上形成凹凸部来使所述筒状护罩的所述内周面疏水化。
17.根据权利要求16所述的筒状护罩的加工方法,其特征在于,
在所述疏水化工序中,形成平均表面粗糙度为3.0以上且6.0以下的所述凹凸部。
18.根据权利要求16或17所述的筒状护罩的加工方法,其特征在于,
所述疏水化工序包括:
切削部件移动工序,一边使所述筒状护罩绕着所述内周面的中心轴线旋转,一边使切削部件按每规定的进给时间沿着所述内周面移动规定的进给距离;和
切削工序,在使所述切削部件移动所述进给距离之后,相对于所述内周面将所述切削部件推入规定的推入量来切削所述内周面,以形成构成所述凹凸部的圆形槽部。
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