JP2014146730A

JP2014146730A - パーティクル除去用シート、パーティクル除去方法、基板処理装置

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Publication number: JP2014146730A
Application number: JP2013015109A
Authority: JP
Inventors: Yasuharu Miyamoto; 泰治宮本; Katsuhiko Miya; 勝彦宮
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2013-01-30
Filing date: 2013-01-30
Publication date: 2014-08-14

Abstract

【課題】粘着層Ｔaを有する粘着シートＴを用いて基板Ｗからパーティクルを除去するにあたって、ＰＲＥの向上を可能とする。
【解決手段】剥離に伴って粘着テープＴが曲がった部分Ｔcにおいては、基材層Ｔaの基板側の面に引っ張り応力Ｆbが生じるとともに基材層Ｔbの反基板側の面に圧縮応力Ｆaが生じる。この際、引っ張り弾性率よりも曲げ弾性率が大きいことから、引っ張り応力Ｆbよりも大きい圧縮応力Ｆaが生じる。基材層Ｔaの反基板側の面に生じる圧縮応力Ｆaの反作用は、基材層Ｔaによって粘着層Ｔbを基板Ｗへ押しつけるように働く。そのため、大きな圧縮応力Ｆaを発生させることは、粘着層Ｔbを基板Ｗにしっかりと押し付けて、貼り圧を確保することに寄与し、粘着層Ｔbによってパーティクルを確実に補足することにつながる。その結果、ＰＲＥの向上が可能となっている。
【選択図】図７

Description

この発明は、粘着層を有するパーティクル除去用シートを用いて対象物からパーティクルを除去する技術に関するものである。パーティクル除去の対象物としては、例えば、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、光ディスク用基板などの各種基板が挙げられる。

特許文献１、２には、支持フィルムに粘着剤層を形成した粘着テープを用いて半導体基板に付着した異物を除去する洗浄技術が記載されている。具体的には、この洗浄技術は、粘着層を接触させることで粘着テープを基板に貼った後に粘着テープを基板から剥がすことで、粘着層の粘着力によって補足された異物を基板から除去するものである。

特開平８−１１５８９６号公報特開平８−１１５８９７号公報

ちなみに、上述の粘着テープのように粘着層を有するパーティクル除去シートを用いて、対象物からパーティクルを確実に除去するにあたっては、ＰＲＥ（Particle Removal Efficiency）を向上させることが重要である。

この発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、粘着層を有するパーティクル除去シートを用いて対象物からパーティクルを除去するにあたって、ＰＲＥの向上を可能とする技術を提供することを目的とする。

この発明にかかるパーティクル除去用シートは、上記目的を達成するために、曲げ弾性率が引っ張り弾性率よりも大きい基材層と、基材層に重ねて形成された粘着層とを備えたことを特徴としている。

この発明にかかるパーティクル除去方法は、上記目的を達成するために、曲げ弾性率が引っ張り弾性率よりも大きい基材層および基材層に重ねて形成された粘着層を有するパーティクル除去用シートを、粘着層を接触させることで対象物に貼付けた後に、パーティクル除去用シートを対象物から剥がすことを特徴としている。

この発明にかかる基板処理装置は、上記目的を達成するために、基板を保持する基板保持部と、曲げ弾性率が引っ張り弾性率よりも大きい基材層および基材層に重ねて形成された粘着層を有するパーティクル除去用シートを用いて、基板保持部に保持された基板からパーティクルを除去するパーティクル除去部とを備え、パーティクル除去部は、粘着層を接触させることでパーティクル除去用シートを基板に貼付けた後に、パーティクル除去用シートを基板から剥がして、基板からパーティクルを除去することを特徴としている。

このように構成された発明によれば、基材層に粘着層を重ねたパーティクル除去シートを用いて、基板洗浄が実行される。つまり、粘着層を接触させることでパーティクル除去シートを対象物（例えば、基板）に貼付けた後に、パーティクル除去シートを対象物から剥がすことで、粘着層で補足したパーティクルが基板から除去される。この際、曲げ弾性率が引っ張り弾性率よりも大きい基材層をパーティクル除去シートが具備するため、ＰＲＥの向上が可能となっている。この理由は次のとおりである。

対象物からの剥離にあたっては、対象物から離れる向きにパーティクル除去シートが曲げられる。そして、パーティクル除去シートが曲がった部分においては、基材層の対象物側の面に引っ張り応力が生じるとともに基材層の反対象物側の面に圧縮応力が生じる。この際、引っ張り弾性率よりも曲げ弾性率が大きいことから、基材層の対象物側の面に生じる引っ張り応力よりも、基材層の反対象物側の面に生じる圧縮応力の方が大きくなる。つまり、基材層の反対象物側の面に大きな圧縮応力を発生させることができる。基材層の反対象物側の面に生じる圧縮応力の反作用は、基材層によって粘着層を対象物へ押し付けるように働くため、大きな圧縮応力を発生させることは、粘着層を対象物にしっかりと押し付けて、粘着層によってパーティクルを確実に補足することにつながる。その結果、この発明では、ＰＲＥの向上が可能となっている。

以上のように、曲げ弾性率が引っ張り弾性率よりも大きい基材層をパーティクル除去シートが具備するため、ＰＲＥの向上が可能となる。

本発明を適用可能な基板処理装置を例示する模式図であり、同図（ａ）は基板処理装置の平面図であり、同図（ｂ）は基板処理装置の側面図である。図１に例示する基板処理装置の電気的構成を示すブロック図である。粘着テープの一例を模式的に示す図である。粘着テープの貼圧とＰＲＥとの関係を求めるために行った実験の動作を模式的に示す動作説明図である。図４に示す実験において用いたサンプルの構成を模式的に示す平面図である。図４に示す実験の結果をグラフで示す図である。曲げ弾性率が引っ張り弾性率より大きい基材層を有する粘着テープの機能を模式的に示した説明図である。

図１は、本発明を適用可能な基板処理装置を例示する模式図であり、同図（ａ）は基板処理装置の平面図であり、同図（ｂ）は基板処理装置の側面図である。また、図２は、図１に例示する基板処理装置の電気的構成を示すブロック図である。なお、図１においては、水平面をＸ−Ｙ面とし、鉛直方向をＺ軸方向とする直交座標系Ｘ−Ｙ−Ｚが定義されている。この基板処理装置は、基板Ｗの表面Ｗｆに対して粘着ベルトを当接させた後で当該粘着ベルトを剥離して基板表面Ｗｆからパーティクル（汚染物質）を除去するものである。

この基板処理装置では、回転モーター２の回転軸２１が鉛直方向Ｚの上方に延び、その回転軸２１の上端に円形の保持テーブル３が固着され、保持テーブル３の上面で基板Ｗの裏面全体を支持可能となっている。そして、装置全体を制御する制御ユニット４からの回転指令に応じて回転モーター２が作動すると、回転中心軸Ａ０を中心に保持テーブル３が回転する。また、回転モーター２の回転量（あるいは回転角や回転位置）を計測するエンコーダー２２（図２）が設けられており、エンコーダー２２の出力に基づいて制御ユニット４は保持テーブル３に保持される基板Ｗの回転位置を正確に算出する。

回転軸２１の軸心には、鉛直方向Ｚに保持テーブル３の底面中央にまで延びる配管２３が形成される。一方、保持テーブル３では、保持テーブル３の底面中央から保持テーブル３の内部に配管が延びるとともに、その配管の上端部から複数の配管が水平方向に放射状に分岐し、さらに各分岐配管から複数の配管が保持テーブル３の上面に延びている。こうして、保持テーブル３の内部に配管３１が形成され、保持テーブル３の上面では、複数の開口３２が放射状に形成されている。そして、回転モーター２の回転軸２１と保持テーブル３とが相互に連結されると、図１（ｂ）に示すように、配管２３の上端部が回転軸２１と保持テーブル３の連結部で配管３１と連通される。

この配管２３の下端部には圧力調整機構５が接続されている。この圧力調整機構５は、配管２３に対して負圧を与えて保持テーブル３の上面に載置される基板Ｗを吸引保持する負圧供給系と、配管２３に対して正圧を与えて基板Ｗの吸引保持を解除する正圧供給系とを有している。この負圧供給系では、負圧源として機能する吸引ポンプ５１が開閉弁５２を介して配管２３に接続されており、制御ユニット４からの制御指令に応じて吸引ポンプ５１が作動するとともに開閉弁５２が開成されると、吸引ポンプ５１が配管２３内を排気して、配管２３に繋がる配管３１内が減圧される。これによって保持テーブル３の上面に載置された基板Ｗが吸引保持される。一方、正圧供給系では、正圧源として工場の用力のひとつである窒素ガス供給源５３が開閉弁５４を介して配管２３に接続されており、制御ユニット４からの制御指令に応じて開閉弁５４が開成されると、窒素ガスが配管２３、３１内に圧送されて基板Ｗの吸引保持が解除される。なお、ここでは、負圧を利用して基板Ｗを保持テーブル３に保持するように構成しているが、保持方式はこれに限定されるものではない。

また、基板処理装置では、基板昇降機構６が設けられている。この基板昇降機構６は、水平に配置された環状のフレーム６１と、このフレーム６１に同心円状に配置された複数のリフトピン６２と、フレーム６１を昇降させるソレノイドなどのピン昇降機構６３とを備えている。複数のリフトピン６２は、保持テーブル３に設けられた複数の貫通孔３３を下方から臨むように形成されている。そして、制御ユニット４からの上昇指令に応じてピン昇降機構６３が伸張すると、フレーム６１が上昇し、これに伴ってリフトピン６２が貫通孔３３を下方から貫通してリフトピン６２の先端部が保持テーブル３の上面から鉛直方向Ｚの上方に突き出る。これによって、保持テーブル３の鉛直方向Ｚの上方に設定された基板受渡位置で未処理基板Ｗを受け取り可能となっている。そして、基板Ｗを受け取った後、制御ユニット４からの下降指令に応じてピン昇降機構６３が収縮することで、基板Ｗが保持テーブル３の上面に移載される。また、制御ユニット４からの上昇指令に応じてピン昇降機構６３が再度伸張すると、リフトピン６２が上昇して保持テーブル３に保持されている基板Ｗを基板受渡位置に持ち上げる。

保持テーブル３の鉛直方向Ｚの上方位置では、粘着テープＴ（図３）を用いて基板Ｗの表面Ｗfからパーティクルを除去する洗浄ヘッド７が設けられている。ここで、図３は、粘着テープの一例を模式的に示す図である。粘着テープＴは、シート状の基材層Ｔaの表面に粘着層Ｔbを重ねた構成を具備しており、粘着性を有しない非粘着面Ｓa（基材層Ｔa側の面）と、粘着性を有する粘着面Ｓb（粘着層Ｔb側の面）とを有する。基材層Ｔaは、所定の厚み（例えば、１０[μm]〜１００[μm]）で形成されることで、適当な剛性を具備するように仕上げられている。また、この実施形態の粘着テープＴは、曲げ弾性率が引っ張り弾性率より大きい基材層Ｔaを有する。

このような粘着テープＴの具体例としては、セロハンや酢酸セルロース等で構成された基材層Ｔaを用いたものが挙げられる。セロハンの基材層Ｔaを用いた粘着テープＴとしては、例えば、３５０００[ｋｇｆ／ｃｍ^２]の引っ張り弾性率を有する基材層Ｔaに、０．０２５[ｍｍ]の厚みを有した天然ゴム製の粘着層Ｔbを重ねて形成したものが挙げられる。また、酢酸セルロースの基材層Ｔaを用いた粘着テープＴとしては、例えば、１７０００〜２４０００[ｋｇｆ／ｃｍ^２]の曲げ弾性率を有し、５０００〜２８０００[ｋｇｆ／ｃｍ^２]の引っ張り弾性率を有する基材層Ｔaに粘着層Ｔbを重ねて形成したものが挙げられる。なお、曲げ弾性率および引っ張り弾性率は、ＪＩＳ(Japanese Industrial Standards)によって定められた手法（JIS K7171、JIS K 7161）により測定できる。

図１、図２に戻って、洗浄ヘッド７の説明を続ける。洗浄ヘッド７はＸ方向に往復移動自在なヘッド本体７１を有しており、制御ユニット４からの移動指令に応じてヘッド駆動機構７６（図２）がヘッド本体７１をＸ方向に移動させる。このヘッド本体７１の内部では、粘着テープ供給部７２およびテープ回収部７３がヘッド本体７１に対して着脱自在となっており、装着状態では図１（ｂ）に示すように粘着面を下方に向けた状態で粘着テープＴが粘着テープ供給部７２から送り出される一方、基板表面Ｗｆのパーティクル除去に使用された粘着テープＴについてはテープ回収部７３で巻き取られる。

これら粘着テープ供給部７２およびテープ回収部７３の回転中心７２a、７３aよりも鉛直方向Ｚの下方側では、貼付け／剥離ローラ７４が押圧部材７５によって下方側へ押し下げられている。この貼付け／剥離ローラ７４は、粘着テープ供給部７２から送り出されしかもテープ回収部７３で巻き取られていない粘着テープＴの非粘着面Ｓa（図３）に対して当接した状態で下方側へ押し下げられている。これによって、貼付け／剥離ローラ７４に巻き掛けられた粘着テープＴの粘着面Ｓb（図３）がヘッド本体７１の底面よりも下方に突出している。

したがって、制御ユニット４からの移動指令によってヘッド本体７１が（−Ｘ）方向に移動すると、貼付け／剥離ローラ７４が粘着テープＴを介して保持テーブル３に保持される基板Ｗの表面Ｗｆに当接して粘着テープＴが貼付けられる。これによって基板Ｗの表面Ｗｆ上のパーティクルは粘着テープＴの粘着層Ｔbに貼り付く。また、その貼付直後には、粘着テープＴは基板表面Ｗｆに沿って剥離される。このように粘着テープＴがＸ方向に剥離されることによって基板表面Ｗｆ上のパーティクルが粘着テープＴに移動して基板表面Ｗｆから除去される。そして、パーティクルを粘着除去した粘着テープＴはテープ回収部７３に回収される。

なお、ここでは、ヘッド本体７１の移動に伴って貼付け／剥離ローラ７４が基板Ｗの表面Ｗｆに対して従動回転し、粘着テープ供給部７２も従動回転するとともに、テープ回収部７３も回転するように構成している。ただし、粘着テープ供給部７２およびテープ回収部７３の回転軸にモーターを連結して粘着テープＴの送り出しおよび回収を能動的に制御してもよい。

また、ヘッド本体７１の（−Ｘ）方向側の側面には、ＣＣＤカメラなどの撮像部８１が取り付けられており、保持テーブル３に保持された基板Ｗの表面Ｗｆを上方より撮像可能となっている。そして、撮像部８１により撮像された画像は画像処理部８２に送られ、画像処理部８２が撮像部８１からの画像信号に対して所定の画像処理を加えて得られる画像データを制御ユニット４に与える。

制御ユニット４は、各種演算処理を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）４１および洗浄処理を行うためのプログラムや各種データを記憶するメモリ４２を有する。そして、制御ユニット４は、当該プログラムにしたがって装置各部を制御することで、基板Ｗの表面Ｗｆ上のパーティクルを除去して基板Ｗを洗浄する。詳述すると、制御ユニット４は、撮像部８１の撮像画像から求まる基板Ｗの回転位置に基づいて回転モーター２１を動作させることで、保持テーブル３を回転させて、基板Ｗの回転位置を調整する。これによって、例えば基板Ｗの表面に形成されるパターンの向きと、粘着テープの剥離方向Ｘとが最適化される。具体例を挙げると、パターンの向きに対する剥離方向Ｘの角度θを非直角にすることが望ましく、角度θを７０゜以下に調整するのがより望ましく、さらに言えば、２０゜以下とするのが好適である。そして、制御ユニット４は、基板Ｗの回転位置の調整を完了すると、基板表面Ｗfからのパーティクルの除去を、粘着テープＴを用いて上述した要領で実行する。

ところで、粘着テープＴによるパーティクル除去においてＰＲＥを向上させるにあたっては、粘着テープＴを基板Ｗに貼付ける貼圧を確保することが重要である。この点について、図４〜図６を用いて説明する。ここで、図４は、粘着テープの貼圧とＰＲＥとの関係を求めるために行った実験の動作を模式的に示す動作説明図である。図５は、図４に示す実験において用いたサンプルの構成を模式的に示す平面図である。図６は、図４に示す実験の結果をグラフで示す図である。

図４の実験は、パーティクルの付着したサンプル９０を、粘着テープＴによって洗浄することで実行される。具体的には、サンプル９０は、支持台９１の上に載置されて固定部材９１によって固定される。一方、粘着テープＴは、粘着面Ｓbをサンプル９０に向けた状態で、支持台９１の上方の貼付部材９３の外周に設けられる。そして、図４の「下降」の欄に示すように、貼付部材９３がサンプル９０に向けて下降される。これによって、貼付部材９３の外周に設けられた粘着テープＴがサンプル９０に貼付けられる。さらに、図４の「押圧」の欄に示すように、貼付部材９３によって粘着テープＴをサンプル９０に押圧することで、粘着テープＴに所定の貼圧を与える。続いて、図４の「上昇」の欄に示すように、貼付部材９３を上昇させることで、粘着テープＴをサンプル９０から剥離する。そして、粘着テープＴの貼付け前と粘着テープＴの剥離後とにおけるサンプル９０のＳＥＭ(Scanning Electron Microscope)画像を比較することで、ＰＲＥを求める。

なお、図５に示すように、サンプル９０には、複数（８本）のライン９１を平行に並べたライン群が間隔を空けて複数配置されている。各ライン９１は、図５の横方向に９．５[ｍｍ]の長さを有している。一方、ＳＥＭによる観察視野は、図５の横方向に３５[μm]の長さを有し、図５の縦方向に１０[μm]の幅を有する。そして、検査エリア９２内の複数箇所をＳＥＭによって観察した結果から、ＰＲＥの平均およびばらつき（最大値、最小値）を求める。特に、貼圧とＰＲＥの相関を求めるために、貼圧を変化させながら、ＰＲＥの平均およびばらつきを求めた。なお、貼圧以外の条件（貼付部材９３の昇降速度など）は一定とした。その結果、図６に示すように、貼圧の上昇に伴って、ＰＲＥの平均は向上し、ＰＲＥのばらつきは小さくなることが判った。このことから、粘着テープＴを用いたパーティクルの除去においてＰＲＥを向上させるためには、粘着テープＴの貼圧を確保することが重要であると判る。これに対して、曲げ弾性率が引っ張り弾性率より大きい基材層Ｔaを有する粘着テープＴは、極めて有利である。

図７は、曲げ弾性率が引っ張り弾性率より大きい基材層を有する粘着テープの機能を模式的に示した説明図である。上述のような基板処理装置では、基板Ｗの表面Ｗfから粘着テープＴを剥離するにあたっては、基板Ｗから離れる向きＤrに粘着テープＴが曲げられる。そして、粘着テープＴが曲がった部分Ｔcにおいては、基材層Ｔaの基板側の面に引っ張り応力Ｆbが生じるとともに基材層Ｔbの反基板側の面に圧縮応力Ｆaが生じる。この際、引っ張り弾性率よりも曲げ弾性率が大きいことから、引っ張り応力Ｆbよりも大きい圧縮応力Ｆaが生じる（例えば、上述のセロハンで基材層Ｔaを組成したものでは、Ｆa＝５９８７[ｇ／ｃｍ^２]、Ｆb＝５４６２[g／ｃｍ^２]となることが確認された。ただし、剥離速度＝０．５[ｃｍ／分]、剥離角度＝１８０°、剥離時に加える力＝２２９．８[ｇ]の条件下で確認した）。基材層Ｔaの反基板側の面に生じる圧縮応力Ｆaの反作用は、基材層Ｔaによって粘着層Ｔbを基板Ｗへ押しつけるように働く。そのため、大きな圧縮応力Ｆaを発生させることは、粘着層Ｔbを基板Ｗにしっかりと押し付けて、貼圧を確保することに寄与し、粘着層Ｔbによってパーティクルを確実に補足することにつながる。その結果、ＰＲＥの向上が可能となっている。

以上に説明したように、この実施形態では、粘着テープＴが本発明の「パーティクル除去用シート」に相当し、基材層Ｔaが本発明の「基材層」に相当し、粘着層Ｔbが本発明の「粘着層」に相当し、基板Ｗが本発明の「対象物」に相当し、保持テーブル３が本発明の「基板保持部」に相当し、洗浄ヘッド７が本発明の「パーティクル除去部」に相当する。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では、粘着テープＴを巻き掛けた貼付け／剥離ローラ７４を剥離方向Ｘに移動させることで、粘着テープＴの貼付けおよび剥離が実行されていた。しかしながら、粘着テープの貼付けおよび剥離を行う具体的手法はこれに限られない。そこで、基板Ｗの表面Ｗfの全体に粘着テープＴを貼付けた後に、基板Ｗの表面Ｗfの一端から他端に向けて粘着テープＴを剥離するように構成しても良い。

また、粘着テープＴの具体的構成についても種々の変形が可能であり、基材層Ｔaや粘着層Ｔbの材料、形状、寸法などについても種々の変形が可能である。さらに、基材層Ｔaが具備する曲げ弾性率や引っ張り弾性率の値についても、上述の内容に限られない。

参考例
ここで、基材層Ｔaの曲げ弾性率と引っ張り弾性率の大小関係が、圧縮応力と引っ張り応力との大小関係に及ぼす影響を、上述とは別の数値を挙げて説明する。この参考例では、粘着テープとして、ポリエチレンテレフタラートの基材層に、acryic copolymer adhesiveで構成された粘着剤を重ねたものを用いた。また、基材層の曲げ弾性率と引っ張り弾性率の大小関係は上記実施形態と逆であり、曲げ弾性率は引っ張り弾性率より小さい。具体的には、曲げ弾性率は、２４５００〜３１６００[ｋｇｆ／ｃｍ^２]であり、引っ張り弾性率は、２８１００〜４２１００[ｋｇｆ／ｃｍ^２]である。

そして、剥離速度＝０．５[ｃｍ／分]、剥離角度＝１８０°、剥離時に加える力＝２１０．８[ｇ]の条件下で確認したところ、圧縮応力は、５６５０[ｇ／ｃｍ^２]となり、引っ張り応力は、８８７０[ｇ／ｃｍ^２]となった。つまり、基材層の曲げ弾性率が引っ張り弾性率より小さいと、基材層に発生する圧縮応力が引っ張り応力より小さくなり、圧縮応力を確保することが必ずしも容易でない。このことからも、圧縮応力の確保のためには、基材層の曲げ弾性率を引っ張り弾性率より大きくすることが好適であると判る。

この発明は、粘着層を有するパーティクル除去用シートを用いて対象物からパーティクルを除去する技術に適用することができる。パーティクル除去の対象物としては、例えば、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、光ディスク用基板などの各種基板が挙げられる。

Ｔ…粘着テープ
Ｔa…基材層
Ｔb…粘着層
Ｆa…圧縮応力
Ｆb…引っ張り応力
３…保持テーブル
７…洗浄ヘッド

Claims

曲げ弾性率が引っ張り弾性率よりも大きい基材層と、
前記基材層に重ねて形成された粘着層と
を備えたことを特徴とするパーティクル除去用シート。
曲げ弾性率が引っ張り弾性率よりも大きい基材層および前記基材層に重ねて形成された粘着層を有するパーティクル除去用シートを、前記粘着層を接触させることで対象物に貼付けた後に、前記パーティクル除去用シートを前記対象物から剥がすことを特徴とするパーティクル除去方法。
基板を保持する基板保持部と、
曲げ弾性率が引っ張り弾性率よりも大きい基材層および前記基材層に重ねて形成された粘着層を有するパーティクル除去用シートを用いて、前記基板保持部に保持された前記基板からパーティクルを除去するパーティクル除去部と
を備え、
前記パーティクル除去部は、前記粘着層を接触させることで前記パーティクル除去用シートを前記基板に貼付けた後に、前記パーティクル除去用シートを前記基板から剥がして、前記基板から前記パーティクルを除去することを特徴とする基板処理装置。