JP3740004B2 - クリーニングシ―ト、及びこれを用いた基板処理装置のクリーニング方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種の基板処理装置をクリーニングするシート、及びこれを用いた基板処理装置のクリーニング方法に関し、例えば、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、異物を嫌う基板処理装置のクリーニングシート及びクリーニング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
各種基板処理装置は、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、後続の基板を次々に汚染することになり、定期的に装置を停止させ、洗浄処理をする必要があった。このため、稼働率低下や多大な労力が必要になるという問題があった。これらの問題を解決するため、粘着性の物質を固着した基板を搬送することにより基板処理装置内の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（例えば特開平１０−１５４６８６号）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
粘着性の物質を固着した基板を搬送することにより基板処理装置内の付着した異物をクリーニング除去する方法は、前述の課題を克服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とが強く接着しすぎて剥れない恐れがあり、基板を確実に搬送できなくなる恐れがあった。
本発明は、このような事情に照らし、基板処理装置内に基板を確実に搬送できると共に、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シートを提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の目的を達成するために、鋭意検討した結果、クリーニングシートあるいはクリーニングシートを設けた基板等の搬送部材を搬送することにより、基板処理装置内の付着した異物をクリーニング除去するにあたり、該クリーニング層のヴィッカース硬度を特定値以上、さらに表面自由エネルギーおよび水の接触角を特定範囲に設定することにより、前記問題を生じることなく、さらに異物を簡便かつ確実に除去できることを見出し、本発明を完成するに至つた。
【０００５】
即ち、本発明は、搬送部材に設けられて基板処理装置内に搬送することで異物を除去するためのクリーニングシートであって、ヴィッカース硬度が１０以上、表面自由エネルギーが３０〜５０ｍＪ／ｍ² 、水の接触角が５０〜９０度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（請求項１）、クリーニング層が、実質的に粘着性を有さず、かつ実質的に導電性を有しないことを特徴とする請求項１記載のクリーニングシート（請求項２）、搬送部材に設けられて基板処理装置内に搬送することで異物を除去するためのクリーニングシートであって、支持体の少なくとも片面に、請求項１または２記載のクリーニング層が設けられてなるクリーニングシート（請求項３）、搬送部材に設けられて基板処理装置内に搬送することで異物を除去するためのクリーニングシートであって、請求項１または２記載のクリーニング層の片面に、通常の粘着剤層が設けられてなるクリーニングシート（請求項４）、搬送部材に設けられて基板処理装置内に搬送することで異物を除去するためのクリーニングシートであって、支持体の片面に請求項１または２記載のクリーニング層が設けられ、他面に通常の粘着剤層が設けられてなるクリーニングシート（請求項５）に係るものである。
また、本発明は、請求項４又は５記載のクリーニングシートが、粘着剤層を介して搬送部材に設けられてなるクリーニング機能付き搬送部材（請求項６）に係るものである。さらに、本発明は、請求項１〜３いずれか記載のクリーニングシート又は請求項６記載の搬送部材を、基板処理装置内に搬送することを特徴とする基板処理装置のクリーニング方法（請求項７）に係るものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明のクリーニングシートのクリーニング層は、そのヴィッカース硬度が１０以上、好ましくは２０〜５００であることが必要である。 本発明においてヴィッカース硬度とは、ＪＩＳ Ｚ２２４４に準じダイヤモンド圧子に所定の荷重をかけて、永久くぼみを形成し、その荷重をくぼみの表面積で除した値をいう。
本発明においては、クリーニング層のヴィッカース硬度をこのような特定値以上に設定することにより、クリーニングシートなどの搬送時にクリーニング層が被クリーニング部位と密着しすぎることなく、スムーズに搬送できるという効果が得られる。
また本発明のクリーニングシートのクリーニング層は、さらにその表面自由エネルギーが３０〜５０ｍＪ／ｍ² であることが望ましい。 本発明においてクリーニング層（固体）の表面自由エネルギーとは、クリーニング層表面に対して水およびヨウ化メチレンを用いてそれぞれ接触角を測定し、この測定値と接触角測定液体の表面自由エネルギー値（文献より既知）を、Young の式および拡張Fowkesの式から導かれる下記の式１に代入し、得られる二つの式を連立一次方程式として解くことにより、求められる固体の表面自由エネルギー値を意味するものである。
【０００７】
＜式１＞
（１＋ｃｏｓθ）γ_L＝２√（γ_s ^dγ_L ^d）＋２√（γ_s ^pγ_L ^p）
ただし、式中の各記号は、それぞれ以下の通りである。
θ：接触角
γ_L：接触角測定液体の表面自由エネルギー
γ_L ^d：γ_Lにおける分散力成分
γ_L ^p：γ_Lにおける極性力成分
γ_s ^d：固体の表面自由エネルギーにおける分散力成分
γ_s ^p：固体の表面自由エネルギーにおける極性力成分
【０００８】
また、クリーニング層表面の水の接触角は５０〜９０度となるようにするのが望ましい。 本発明においては、さらにクリーニング層の表面自由エネルギーや水の接触角をこのような特定の範囲に設定することにより、クリーニングシートなどの搬送時にクリーニング層が被クリーニング部位の異物を確実に除去できるという効果が得られる。
【０００９】
かかるクリーニング層は、そのヴィッカース硬度が上記の特定値以上であればその材質などは特に限定されないが、紫外線や熱などの活性エネルギー源により架橋反応や硬化が促進されて、その引張弾性率を大きくできるものが好ましい。
本発明において好ましいクリーニング層は、その引張弾性率（試験法ＪＩＳ Ｋ７１２７に準ずる）が０．１Ｎ／ｍｍ²以上、好ましくは１〜３０００Ｎ／ｍｍ²である。
さらに、その分子構造が三次元網状化して実質的に粘着性を有さず、搬送系材料とぬれ難いものが好ましい。 かかる材料からなるクリーニング層を用いると、搬送時にクリーニング層が被クリーニング部と強く接着することがなく、確実に搬送できる。
またクリーニング層は、実質的に導電性を有しないことが好ましい。 ここで実施的に導電性を有しないとは、その表面抵抗率が１×１０¹³Ω／□以上、好ましくは１×１０¹⁴Ω／□以上であることが望ましい。 クリーニング層の表面抵抗率をかかる特定値以上に設計して、クリーニング層をできるだけ絶縁体にすることにより、静電気による異物の捕獲、吸着できるという効果が得られる。
かかるクリーニング層は、その粘着力と導電性とが実質的にない限り、その材質や構成などは特に限定されないが、例えばポリエチレン、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、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリカルボジイミドなどのプラスチックフィルム、硬化型粘着剤を硬化させて粘着性を実質的に消失させたものなどが挙げられる。
またクリーニング層の厚さは特に限定されないが、通常５〜１００μｍ程度である。
【００１０】
かかるクリーニング層の具体例としては、例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と重合開始剤を少なくとも含有させたものを、活性エネルギーにより重合硬化反応させて粘着性が実質的に消失されてなるものが挙げられる。 かかる感圧接着性ポリマーとしては、例えばアクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸、メタクリル酸エステルから選ばれる（メタ）アクリル酸及び／又は（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挙げられる。この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るか、あるいは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学結合させるなどして、アクリル系ポリマーの分子内に不飽和二重結合を導入しておくことにより、このポリマー自体も活性エネルギーにより重合硬化反応に関与させるようにすることもできる。
【００１１】
ここで、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）としては、不揮発性でかつ重量平均分子量が１００００以下の低分子量体であるのがよく、特に硬化時の接着剤層の三次元網状化が効率よくなされるように、５０００以下の分子量を有しているのが好ましい。
また、クリーニング層に添加される重合開始剤は、特に限定されず公知のものを使用でき、例えば活性エネルギー源に熱を用いる場合は、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、また光を用いる場合は、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−ヒドルキシシクロヒキシルフェニルケトン、２−ヒドロキシジ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挙げられる。
【００１２】
またかかるクリーニング層が支持体に設けられる場合（請求項３又は５）の支持体としては特に限定されないが、例えばポリエチレン、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、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリカルボジイミドなどのプラスチックフィルムなどが挙げられる。 その厚みは通常１０〜１００μｍ程度である。
【００１３】
本発明はさらに、クリーニング層の片面に、通常の粘着剤層が設けられてなるクリーニングシート（請求項４）、支持体の片面にクリーニング層が設けられ、他面に通常の粘着剤層が設けられてなるクリーニングシート（請求項５）も提供する。 この通常の粘着剤層は、粘着機能を満たす限りその材質などは特に限定されず、通常の粘着剤（例えばアクリル系、ゴム系など）を用いることができる。
かかる構成とすることにより、クリーニングシートを通常の粘着剤層により各種基板や他のテープ・シートなどの搬送部材に貼り付けて、クリーニング機能付き搬送部材として装置内に搬送して、被洗浄部位に接触させてクリーニングすることができる。 また、上記の基板などの搬送部材を再利用するために、クリーニング後に基板をかかる粘着剤層から剥がす場合は、かかる通常の粘着剤層の粘着力は再剥離できる範囲であれば特に限定されないが、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０．２０〜０．９８Ｎ／１０ｍｍ、特に０．４０〜０．９８Ｎ／１０ｍｍ程度であれば、搬送中に剥離することなく、かつクリーニング後に容易に再剥離できるので好ましい。
【００１４】
クリーニングシートが貼り付けられる搬送部材としては特に限定されないが、例えば半導体ウエハ、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。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 なお、以下、部とあるのは重量部を意味するものとする。
実施例
アクリル酸−２−エチルヘキシル７５部、アクリル酸メチル２０部、及びアクリル酸５部からなるモノマ―混合液から得たアクリルポリマー（重量平均分子量７０万）１００部に対して、ポリエチレングリコ―ル２００ジメタクリレ―ト（新中村化学製：商品名：ＮＫエステル４Ｇ）１００部、およびポリイソシアネート化合物（日本ポリウレタン工業製：商品名：コロネートＬ）３部、および光重合開始剤としてベンジルジメチルケタール（チバ・スペシャリティケミカルズ製：商品名：イルガキュアー６５１）３部を均一に混合して、紫外線硬化型の粘着剤溶液Ａを調整した。
一方、上記粘着剤溶液Ａから光重合開始剤のベンジルジメチルケタールを除いた以外は、上記と同様にして得た粘着剤溶液を、幅２５０ｍｍ、厚み２５μｍのポリエステル製支持体フィルムの片面に、乾燥後の厚みが１０μｍになるように塗布して通常の粘着剤層を設け、その表面に厚み３８μｍのポリエステル系剥離フィルムを貼った。 次に支持体フィルムのもう一方の側に、前記の紫外線硬化型粘着剤溶液Ａを乾燥後の厚みが１０μｍになるように塗布してクリーニング層としての粘着剤層を設け、その表面に同様の剥離フィルムを貼った。
このシートに中心波長３６５ｎｍの紫外線を積算光量２０００ｍＪ／ｃｍ²照射して、本発明のクリーニングシートを得た。 このクリーニングシートのクリーニング層側の剥離フィルムを剥がし、ヴィッカース硬度計（ＮＥＣ製、薄膜硬度計 ＭＨＡ−４００）にてこのクリーニング層のヴィッカース硬度を測定したところ、４５であった。 またこのクリーニング層の表面自由エネルギーを測定したところ、４０．１ｍＪ／ｍ²、水の接触角は８８．２度であった。
また、このクリーニング層の紫外線硬化後の引張弾性率は１４７．２Ｎ／ｍｍ²であった。ここで引張弾性率は、試験法ＪＩＳ Ｋ７１２７に準じて測定した。また、クリーニング層をシリコンウエハのミラー面に幅１０ｍｍで貼り付け、ＪＩＳ Ｚ０２３７に準じてシリコンウエハに対する１８０°引き剥がし粘着力を測定した結果、０．００４９Ｎ（０．５ｇ）／１０ｍｍで実質的に粘着性を有さないことが確認できた。
また、温度２３℃、湿度６０％ＲＨの条件下でクリーニング層上から表面抵抗率を表面抵抗測定計（三菱化学社製、型式MCP−UP450）にて測定したところ、９．９９×１０¹³Ω／□以上で測定不能であった。 この結果から、クリーニング層は実質的に導電性を有さないことが確認できた。
【００１６】
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、８ｉｎｃｈ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、クリーニング機能付き搬送用クリーニングウエハを作製した。
【００１７】
一方、基板処理装置のウエハステージを２つ取り外し、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、８ｉｎｃｈウエハサイズのエリア内で１つは２５０００個、もう一方は２３０００個であった。
【００１８】
次いで前記で得た搬送用クリーニングウエハのクリーニング層側の剥離フィルムを剥がし、上記の２５０００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。 その後にウエハステージを取り外し、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、８ｉｎｃｈウエハサイズのエリア内で４８００個となっており、クリーニング前に付着していた異物数の４／５以上を除去することができた。
【００１９】
比較例
クリーニング層用粘着剤として、アクリル酸−２−エチルヘキシル３０部、アクリル酸メチル７０部、及びアクリル酸１０部からなるモノマ―混合液から得たアクリルポリマー（重量平均分子量２８０万）１００部に対して、ポリエチレングリコ―ル６００ジアクリレ―ト（新中村化学製：商品名：ＮＫエステルＡ−６００）１００部、ポリイソシアネート化合物（日本ポリウレタン工業製：商品名：コロネートＬ）３部および光重合開始剤としてベンジルジメチルケタール（チバ・スペシャリティケミカルズ製：商品名：イルガキュアー６５１）１０部を均一に混合して調整した紫外線硬化型粘着剤溶液Ｂを用いた以外は実施例と同様にしてクリーニングシートを作製した。 その後、上記と同様にしてヴィッカース硬度を測定したところ、５であり、クリーニング層の表面自由エネルギーを測定したところ、３４．６ｍＪ／ｃｍ²、水接触角は８２．３度であった。
【００２０】
このクリーニングシートから実施例と同じ方法で作製した搬送用クリーニングウエハを、２３０００個異物が付着していたウェハステージを持つ基板処理装置内に搬送させたところ、１枚目でウエハステージに固着し、搬送できなくなった。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように本発明のクリーニングシートによれば、基板処理装置内を確実に搬送できると共に、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。

Claims (7)

1. 搬送部材に設けられて基板処理装置内に搬送することで異物を除去するためのクリーニングシートであって、ヴィッカース硬度が１０以上、表面自由エネルギーが３０〜５０ｍＪ／ｍ² 、水の接触角が５０〜９０度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. クリーニング層が、実質的に粘着性を有さず、かつ実質的に導電性を有しないことを特徴とする請求項１記載のクリーニングシート。
3. 搬送部材に設けられて基板処理装置内に搬送することで異物を除去するためのクリーニングシートであって、支持体の少なくとも片面に、請求項１または２記載のクリーニング層が設けられてなるクリーニングシート。
4. 搬送部材に設けられて基板処理装置内に搬送することで異物を除去するためのクリーニングシートであって、請求項１または２記載のクリーニング層の片面に、通常の粘着剤層が設けられてなるクリーニングシート。
5. 搬送部材に設けられて基板処理装置内に搬送することで異物を除去するためのクリーニングシートであって、支持体の片面に請求項１または２記載のクリーニング層が設けられ、他面に通常の粘着剤層が設けられてなるクリーニングシート。
6. 請求項４又は５記載のクリーニングシートが、粘着剤層を介して搬送部材に設けられてなるクリーニング機能付き搬送部材。
7. 請求項１〜３いずれか記載のクリーニングシート又は請求項６記載の搬送部材を、基板処理装置内に搬送することを特徴とする基板処理装置のクリーニング方法。