JP2005034834A - クリーニング部材およびクリーニング方法 - Google Patents

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Abstract


【課題】 各種の基板処理装置内に確実に搬送して装置内に付着している異物を簡便かつ確実に除去できるクリーニング部材を提供する。

【解決手段】 10%ひずみ時引張り応力が0.3〜3,000N/mm2 であるクリーニング層を有することを特徴とするクリーニングシートあるいは搬送部材の少なくとも片面に10%ひずみ時引張り応力が0.3〜3,000N/mm2 であるクリーニング層を有することを特徴とするクリーニング機能付き搬送部材、とくに、上記のクリーニング層が、活性エネルギー源により硬化した樹脂層または耐熱性を有する高分子樹脂からなる上記構成のクリーニングシートあるいはクリーニング機能付き搬送部材。

【選択図】 なし

Description

本発明は、異物を嫌う各種の基板処理装置のクリーニング部材と、これを使用した上記基板処理装置のクリーニング方法と、さらにこの方法によりクリーニングされた上記基板処理装置とに関するものである。
半導体、フラットパネルディスプレイ、プリント基板などの製造装置や検査装置など、異物を嫌う各種の基板処理装置では、各搬送系と基板とを物理的に接触させながら搬送する。その際、基板や搬送系に異物が付着していると、後続の基板をつぎつぎと汚染するため、定期的に装置を停止し、洗浄処理する必要があった。このため、稼動率の低下や多大な労力が必要となるという問題があった。
この問題を克服するため、基板処理装置内に、クリーニング部材として、粘着性物質を固着した基板を搬送することにより、上記装置内に付着した異物をクリーニング除去する方法が提案されている(特許文献1参照)。
特開平10−154686号公報(第2〜4頁)
上記の提案方法は、装置を停止して洗浄処理する必要がなく、稼動率の低下や多大な労力を回避する有効な方法である。しかし、この方法では、粘着性物質と装置接触部が強く接着しすぎて剥がれなくなり、基板を確実に搬送できないことがあり、その結果、装置内の異物を確実にクリーニング除去できないことがあった。
本発明は、このような事情に照らし、各種の基板処理装置内に確実に搬送して装置内に付着している異物を簡便かつ確実に除去できるクリーニング部材と、これを使用した基板処理装置のクリーニング方法を提供することを目的としている。
本発明者らは、上記の目的に対して、鋭意検討した結果、クリーニング部材を構成するクリーニング層を活性エネルギー源で硬化した樹脂層や耐熱性を有する高分子樹脂などで構成して、その10%ひずみ時応力を特定範囲内に設定したときに、各種の基板処理装置内に装置接触部と強く接着しすぎるなどの支障をきたすことなく確実に搬送でき、これにより装置内の異物を簡便かつ確実に除去できるものであることがわかった。
本発明は、このような知見をもとにして、完成されたものである。
すなわち、本発明は、10%ひずみ時引張り応力が0.3〜3,000N/mm2 であるクリーニング層を有することを特徴とするクリーニングシート、とくに、クリーニング層が、活性エネルギー源により硬化した樹脂層、または耐熱性を有する高分子樹脂からなる上記構成のクリーニングシート、支持体の少なくとも片面にクリーニング層を有する上記構成のクリーニングシート、支持体の片面にクリーニング層を有し、他面に粘着剤層を有する上記構成のクリーニングシートに係るものである。
さらに、本発明は、搬送部材の少なくとも片面に10%ひずみ時引張り応力が0.3〜3,000N/mm2 であるクリーニング層を有することを特徴とするクリーニング機能付き搬送部材、とくに、クリーニング層が、活性エネルギー源により硬化した樹脂層、または耐熱性を有する高分子樹脂からなる上記構成のクリーニング機能付き搬送部材、中でも、搬送部材の少なくとも片面に前記構成のクリーニングシートが粘着剤層を介して貼り付けられているクリーニング機能付き搬送部材に係るものである。

また、本発明は、被洗浄部位に、前記構成のクリーニングシートまたは上記構成のクリーニング機能付き搬送部材を、搬送接触させることを特徴とするクリーニング方法に係るものである。さらに、本発明は、上記のクリーニング方法によりクリーニングされた基板処理装置を提供できるものである。
このように、本発明は、クリーニング層の10%ひずみ時引張り応力を0.3〜3,000N/mm2 の範囲に設定したことにより、基板処理装置内の被洗浄部位に強く接着するなどのトラブルを生じることなく搬送して、上記装置内の異物を簡便かつ確実に除去できるクリーニング部材とこれを用いたクリーニング方法を提供できる。
本発明のクリーニング部材において、クリーニング層は、その10%ひずみ時引張り応力が0.3〜3,000N/mm2 の範囲にあることが必要であり、とくに好ましくは1〜1,000N/mm2 の範囲、より好ましくは5〜500N/mm2 の範囲、最も好ましくは10〜100N/mm2 の範囲にあるのがよい。
このような範囲に設定することにより、搬送トラブルを生じることなく、異物を簡便かつ確実に除去することができる。10%ひずみ時引張り応力が3,000N/mm2 を超えると、搬送系の付着異物を除去する性能が低下し、0.3N/mm2 未満では、搬送時に装置内の被洗浄部位に接着して搬送トラブルを引き起こしやすい。

なお、本明細書において、10%ひずみ時引張り応力は、試験法JIS K7127に準じて、測定される値を意味している。
このようなクリーニング層は、その材質などに関し、とくに限定はないが、代表的なものとして、紫外線や熱などの活性エネルギー源により硬化した樹脂層から構成されているのが望ましい。この樹脂層は、架橋反応を含む硬化反応により分子構造が三次元網状化してそのひずみ時引張り応力が大きくなることから、上記反応を適度に制御することで、ひずみ時引張り応力を前記範囲内に容易に設定できる。
また、上記の三次元網状化によりその接着力が低下してくるが、ひずみ時引張り応力を前記範囲内に設定すると、その接着力は、シリコンウエハ(ミラー面)に対する180°引き剥がし接着力で0.2N(20g)/10mm幅以下、好適には0.01〜0.1N/10mm幅程度となる。上記より大きな接着力となると搬送時に装置内の被洗浄部位に接着して、搬送トラブルを起こしやすい。
活性エネルギー源により硬化した樹脂層としては、たとえば、感圧接着性ポリマーに、分子内に不飽和二重結合を1個以上有する化合物(以下、重合性不飽和化合物という)および重合開始剤と、必要により架橋剤などを含ませた硬化型の樹脂組成物を、活性エネルギー源とくに紫外線により硬化したものが挙げられる。
感圧接着性ポリマーとしては、(メタ)アクリル酸および/または(メタ)アクリル酸エステルを主モノマーとしたアクリル系ポリマーが好ましい。

アクリル系ポリマーの合成にあたり、共重合モノマーとして分子内に不飽和二重結合を2個以上有する化合物を用いたり、合成後のアクリル系ポリマーに分子内に不飽和二重結合を有する化合物を官能基間の反応で化合結合させるなどして、アクリル系ポリマーの分子内に上記の不飽和二重結合を導入してもよい。この導入で、アクリル系ポリマー自体も活性エネルギー源による重合硬化反応に関与させることもできる。
重合性不飽和化合物としては、不揮発性でかつ重量平均分子量が10,000以下の低分子量体であるものがよく、とくに、硬化時の三次元網状化が効率良くなされるように、重量平均分子量が5,000以下であるものが望ましい。

このような重合性化合物には、フェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ε−カプロラクトン(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ウレタン(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレート、オリゴエステル(メタ)アクリレートなどがあり、これらの中から1種または2種以上が用いられる。
重合開始剤としては、たとえば、活性エネルギー源に熱を用いる場合、ベンゾイルパーオキサイド、アゾビスイソブチロニトリルなどの熱重合開始剤が用いられる。また、活性エネルギー源に光を用いる場合は、ベンゾイル、ベンゾインエチルエーテル、シベンジル、イソプロピルベンゾインエーテル、ベンゾフェノン、ミヒラーズケトンクロロチオキサントン、ドデシルチオキサントン、ジメチルチオキサントン、アセトフェノンジエチルケタール、ベンジルジメチルケタール、α−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−ヒドロキシメチルフェニルプロパン、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノンなどの光重合開始剤が用いられる。
本発明におけるクリーニング層には、上記した活性エネルギー源により硬化した樹脂層のほか、耐熱性を有する高分子樹脂を用いるのも望ましい。

このような高分子樹脂は、耐熱性があればとくに限定されないが、たとえば、下記の式(1)で表わされる構造単位〔式(1)中、n,mは0以上の整数、ただし、nまたはmのいずれかは1以上の整数である〕を主鎖中に有するポリアミック酸樹脂を加熱イミド化して得られるポリイミド樹脂が、好ましく用いられる。
<式(1)で表わされる構造単位>
Figure 2005034834
上記のポリアミック酸樹脂は、テトラカルボン酸二無水物成分とジアミン成分とを、実質的に等モル比にて、適宜の有機溶剤中で反応させて得ることができる。

上記のテトラカルボン酸二無水物成分としては、たとえば、3,3′,4,4′−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2′,3,3′−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、3,3′,4,4′−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,2′,3,3′−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、4,4′−オキシジフタル酸二無水物、2,2−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン二無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン二無水物(6FDA)、ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)スルホン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルホン二無水物、ピロメリット酸二無水物、エチレングリコールビストリメリット酸二無水物などが挙げられ、これらは、単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
また、上記のジアミン成分としては、式(1)で表わされる構造を有するジアミン、たとえば、下記の式(2)または式(3)で示される脂肪族ジアミン〔両式中、n,mは0以上の整数、ただし、nまたはmのいずれかは1以上の整数である〕が用いられ、これらのジアミンは単独で用いてもよいし、他のジアミンと併用してもよい。
<式(2)で示される脂肪族ジアミン>
Figure 2005034834
<式(3)で示される脂肪族ジアミン>
Figure 2005034834
上記の併用されるジアミンとしては、たとえば、4,4′−ジアミノジフェニルエーテル、3,4′−ジアミノジフェニルエーテル、3,3′−ジアミノジフェニルエーテル、m−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、4,4′−ジアミノジフェニルプロパン、3,3′−ジアミノジフェニルプロパン、4,4′−ジアミノジフェニルメタン、3,3′−ジアミノジフェニルメタン、4,4′−ジアミノジフェニルスルフィド、3,3′−ジアミノジフェニルスルフィド、4,4′−ジアミノジフェニルスルホン、3,3′−ジアミノジフェニルスルホン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)−2,2−ジメチルプロパン、ヘキサメチレンジアミン、1,8−ジアミノオクタン、1,12−ジアミノドデカン、4,4′−ジアミノベンゾフェノン、1,3−ビス(3−アミノプロピル)−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサンなどのジアミンが挙げられる。
上記のテトラカルボン酸二無水物とジアミンとは、実質的に等モル比にて、適宜の有機溶媒中で反応させることができるが、式(1)で表わされる構造を有するジアミンを用いる場合、100℃以上の温度で反応させることで、ゲル化を防止することができる。これ以下の温度で重合させた場合には、上記ジアミンの使用量によっては、ゲル分が系中に残存し、目詰まりによって、ろ過による異物の除去が困難となる場合がある。また、反応が不均一となることにより、樹脂の特性にばらつきを生じる原因となる場合がある。

また、上記のテトラカルボン酸二無水物とジアミンを反応させる適宜の溶剤としては、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミドなどが挙げられるが、原材料や樹脂の溶解性を調整するため、トルエンやキシレンなどの非極性の溶剤を適宜、混合して用いることができる。
本発明で用いられるポリイミド樹脂は、上記の方法により得られるポリアミック酸樹脂を加熱イミド化して得ることができる。

加熱イミド化する方法としては、上記のポリアミック酸の溶液に、トルエンやキシレンなど、水との共沸溶剤を混合し、共沸脱水法にて溶剤中イミド化させてもよく、さらに、基板上に塗布し、溶剤を乾燥後、熱処理してイミド化させてもよい。
また、耐熱性を有する高分子樹脂としては、上記のポリイミド樹脂のほか、たとえば、フェニル−T、ポリキノキサリン、ポリベンゾイレンベンズイミダゾールなどのラダーポリマーや、ポリフェニレン、ポリアミド、ポリエステルイミド、ポリベンズイミダゾール、ポリカルボジイミド、アラミドなどの芳香族ポリマーなどが挙げられる。

これらの耐熱性を有する高分子樹脂の中でも、とくに、ポリイミド樹脂、ポリアミド、ポリカルボジイミドは、400℃以上の高温にさらしても、揮発性ガスや分解モノマーを生成しないという点で、クリーニング層として好適である。
本発明において、このような耐熱性を有する高分子樹脂を用いてクリーニング層を構成したクリーニング部材によると、このクリーニング部材を、たとえばオゾンアッシャー、レジストコーター、酸化拡散炉、常圧CVD装置、減圧CVD装置、プラズマCVD装置などの高温下で使用される基板処理装置に用いても、搬送時に処理装置内での搬送不良や汚染を発生させることなく使用できるという利点がある。
これらの耐熱性を有する高分子樹脂からなるクリーニング層を形成するには、後述するクリーニング部材の態様に応じて、離型紙、耐熱性の支持体(ポリエチレンテレフタレートフィルムやポリイミドフィルムなど)または搬送部材(通常は離型層を介して)上に、スピンコート法、スプレー法、コンマコート法、ファウンテン法、グラビア法などの適宜の手法で塗布し、溶媒の乾燥後、高温で熱処理すればよい。

上記の熱処理温度としては、200℃以上とするのがよく、樹脂の酸化劣化を防ぐために、窒素雰囲気下や真空中などの不活性な雰囲気下で処理するのが望ましい。これにより樹脂中に残った揮発成分を完全に除去することができる。
本発明においては、上記のような活性エネルギー源により硬化した樹脂層や、耐熱性を有する高分子樹脂などからなるクリーニング層を、これ単独でシート状またはテープ状などに成形して、クリーニングシートとすることができる。

また、その際、支持体を使用し、この支持体の少なくとも片面に上記クリーニング層を設けて、クリーニングシートとすることができる。この場合のクリーニング層の厚さは、とくに限定されないが、通常5〜100μmであるのがよい。

支持体は、とくに限定されないが、たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、アセチルセルロース、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリアミドなどのプラスチックフィルムなどが挙げられる。支持体の厚さとしては、通常10〜100μmであるのが望ましい。
本発明においては、上記構成のクリーニングシートをそのままクリーニング部材として使用し、これを各種の基板処理装置内に搬送して、その被洗浄部位に接触させることで、上記部位に付着した異物を簡便かつ確実にクリーニング除去できる。

また、上記構成のクリーニングシートを粘着剤層を介して搬送部材の少なくとも片面に貼り付けることにより、クリーニング機能付き搬送部材とすることができる。すなわち、このクリーニング機能付き搬送部材をクリーニング部材として、これを上記と同様に各種の基板処理装置内に搬送して、その被洗浄部位に接触させることで、上記部位に付着した異物を簡便かつ確実にクリーニング除去することができる。
このようなクリーニング機能付き搬送部材は、上記構成のクリーニングシートを、アクリル系やゴム系などの通常の粘着剤を使用して、搬送部材上に貼り付けることにより、製造できる。この製造を容易にするため、あらかじめ、支持体の片面に前記構成のクリーニング層を有し、他面に上記通常の粘着剤層を有するクリーニングシートを作製しておき、これを上記粘着剤層を介して搬送部材に貼り付けるのが望ましい。
上記構成のクリーニングシートにおいて、支持体の他面に設ける粘着剤層は、その厚さが通常5〜100μmであるのがよい。また、基板処理装置のクリーニング後に搬送部材を粘着剤層から引き剥がして、搬送部材を再利用する場合、粘着剤層の粘着力は、シリコンウエハ(ミラー面)に対する180°引き剥がし粘着力が0.21〜0.98N/10mm幅、好ましくは0.4〜0.98N/10mm幅であるのがよい。この範囲内にあれば、搬送中に剥離することなく、クリーニング後に容易に再剥離できる。
本発明において、クリーニング部材として使用するクリーニング機能付き搬送部材は、上記のように搬送部材上にクリーニングシートを貼り合わせて製造する以外に、搬送部材の少なくとも片面に、前記構成のクリーニング層を直接設けて、製造することもできる。すなわち、クリーニング層を構成させるための前記した硬化型の樹脂組成物や、耐熱性を有する高分子樹脂を塗布し、活性エネルギー源により硬化させたり、乾燥後に高温で熱処理するなどの方法により、クリーニング層を形成してもよい。
本発明のクリーニング機能付き搬送部材において、搬送部材には、とくに限定はなく、異物除去の対象となる基板処理装置の種類に応じて、各種の基板が用いられる。具体的には、半導体ウエハ、LCD、PDPなどのフラットパネルディスプレイ用基板、その他、コンパクトディスク、MRヘッドなどの基板などが挙げられる。
また、本発明において、クリーニングが行われる基板処理装置としては、とくに限定されず、たとえば、回路形成用の露光照射装置、レジスト塗布装置、スパッタリング装置、イオン注入装置、ドライエッチング装置、ウエハプローバなどの各種の製造装置や検査装置などが挙げられる。本発明においては、前記の方法によりクリーニングされた上記の各基板処理装置を提供することができるものである。
つぎに、本発明の実施例を記載して、より具体的に説明する。ただし、本発明はこれらの実施例にのみ限定されるものではない。なお、以下において、部とあるのは重量部を意味するものとする。
アクリル酸2−エチルへキシル75部、アクリル酸メチル20部およびアクリル酸5部からなるモノマー混合物を用いて合成した、重量平均分子量70万のアクリル系ポリマー100部に対し、重合性不飽和化合物としてポリエチレングリコールジメタクリレート50部およびウレタンアクリレート50部、光重合開始剤としてベンジルジメチルケタール3部および架橋剤としてジフェニルメタンジイソシアネート3部を均一に混合し、紫外線硬化型の樹脂溶液を調製した。

また、この樹脂溶液からベンジルジメチルケタール3部を除いた以外は、上記と同様にして、非硬化型の樹脂溶液を調製した。
まず、上記の非硬化型の樹脂溶液を、幅が250mm、厚さが25μmのポリエステルフィルムからなる支持体のひとつの面に、乾燥後の厚さが10μmになるように塗布し、乾燥して、通常の粘着剤層を設け、その表面に厚さが38μmのポリエステル系剥離フィルムを貼り合わせた。

つぎに、この支持体のもうひとつの面に、上記の紫外線硬化型の樹脂溶液を、乾燥後の厚さが40μmになるように塗布し、乾燥して、樹脂層を設け、その表面に前記と同様のポリエステル系剥離フィルムを貼り合わせた。
このように支持体の片面に樹脂層を、他面に通常の粘着剤層を設け、これに中心波長365nmの紫外線を積算光量1,000mJ/cm2 照射し、上記の樹脂層を重合硬化したクリーニング層を形成した。

このように作製したクリーニングシートについて、重合硬化した樹脂層からなるクリーニング層の10%ひずみ時引張り応力を測定したところ、25N/10mm2 であった。

このクリーニングシートの通常の粘着剤層側の剥離フィルムを剥がし、搬送部材である8インチのシリコンウエハの裏面(ミラー面)にハンドローラで貼り付けて、クリーニング機能付き搬送部材を作製した。
これとは別に、基板処理装置のウエハステージを3つ取り外して、レーザー式異物測定装置により、0.3μm以上の異物を測定したところ、8インチウエハサイズのエリア内で、ひとつは25,000個、もうひとつは22,000個、他のもうひとつは23,000個であった。
つぎに、クリーニング部材として、前記のクリーニング機能付き搬送部材を用い、そのクリーニング層側の剥離フィルムを剥がし、上記の25,000個の異物が付着していたウエハステージを持つ基板処理装置内に搬送したところ、支障なく搬送できた。その後、ウエハステージを取り外して、レーザー式異物測定装置で、0.3μm以上の異物を測定したところ、8インチウエハサイズ内で6,200個であり、クリーニング前に付着して異物数の3/4以上を除去できた。
比較例1
中心波長365nmの紫外線を積算光量5mJ/cm2 照射した以外は、実施例1と同様にして、クリーニングシートを作製した。クリーニング層の10%ひずみ時引張り応力は、0.13N/10mm2 であった。

このクリーニングシートを用いて、実施例1と同様にして作製したクリーニング機能付き搬送部材を、22,000個の異物が付着していたウエハステージを持つ基板処理装置内に搬送したところ、ウエハステージに固着し、搬送できなくなった。
比較例2
中心波長365nmの紫外線を積算光量2,000mJ/cm2 照射した以外は、実施例1と同様にして、クリーニングシートを作製した。クリーニング層の10%ひずみ時引張り応力は、3,500N/10mm2 であった。

このクリーニングシートを用いて、実施例1と同様にして作製したクリーニング機能付き搬送部材を、23,000個の異物が付着していたウエハステージを持つ基板処理装置内に搬送したところ、8インチウエハサイズ内で20,000個であり、クリーニング前に付着して異物をほとんど除去できなかった。

Claims (11)

  1. 10%ひずみ時引張り応力が0.3〜3,000N/mm2 であるクリーニング層を有することを特徴とするクリーニングシート。
  2. クリーニング層は、活性エネルギー源により硬化した樹脂層からなる請求項1に記載のクリーニングシート。
  3. クリーニング層は、耐熱性を有する高分子樹脂からなる請求項1に記載のクリーニングシート。
  4. 支持体の少なくとも片面にクリーニング層を有する請求項1〜3のいずれかに記載のクリーニングシート。
  5. 支持体の片面にクリーニング層を有し、他面に粘着剤層を有する請求項1〜3のいずれかに記載のクリーニングシート。
  6. 搬送部材の少なくとも片面に10%ひずみ時引張り応力が0.3〜3,000N/mm2 であるクリーニング層を有することを特徴とするクリーニング機能付き搬送部材。
  7. クリーニング層は、活性エネルギー源により硬化した樹脂層からなる請求項6に記載のクリーニング機能付き搬送部材。
  8. クリーニング層は、耐熱性を有する高分子樹脂からなる請求項6に記載のクリーニング機能付き搬送部材。
  9. 搬送部材の少なくとも片面に請求項1〜5のいずれかに記載のクリーニングシートが粘着剤層を介して貼り付けられているクリーニング機能付き搬送部材。
  10. 被洗浄部位に、請求項1〜4のいずれかに記載のクリーニングシートまたは請求項6〜9のいずれかに記載のクリーニング機能付き搬送部材を、搬送接触させることを特徴とするクリーニング方法。
  11. 請求項10に記載のクリーニング方法によりクリーニングされた基板処理装置。
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