(57)【要約】【課題】被処理体の液処理に伴って被処理体にパーティクルが発生することを抑制する液処理装置を提供する。【解決手段】ウエハ洗浄装置１０は、ウエハＷを保持する保持機構５０と、ウエハＷを回転させるモータ３３と、ウエハＷに洗浄液等を供給する洗浄液吐出ノズル２４と、ウエハＷを囲むように配置された外カップ２２と、を具備する。外カップ２２の内壁面は親水性表面として機能するように表面粗度がＲａ０．５〜１０．０に調整されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理体に所定の処理液を供給して液処理を行う装置であって、
被処理体を保持する保持機構と、
前記保持機構に保持された被処理体に所定の処理液を供給する液供給機構と、
前記保持機構に保持された被処理体を囲むように配置された外カップと、
を具備し、
前記外カップの内壁面は、所望の親水性表面として機能する表面粗度を有していることを特徴とする液処理装置。
【請求項２】
前記保持機構に保持された被処理体の下方に配置された内カップをさらに具備し、
前記内カップの外壁面は所望の親水性表面として機能する表面粗度を有していることを特徴とする請求項１に記載の液処理装置。
【請求項３】
前記外カップは疎水性樹脂材料からなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液処理装置。
【請求項４】
所定の液体に所定の砥粒が混合されてなるスラリーを前記外カップの内壁面に吹き付けることによって、前記外カップの内壁面の表面粗度が調整されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の液処理装置。
【請求項５】
前記スラリーを構成する前記所定の液体は水であり、前記砥粒はセラミック系砥粒または樹脂系砥粒であることを特徴とする請求項４に記載の液処理装置。
【請求項６】
前記液供給機構から前記被処理体に供給された後に前記外カップに向かって飛散した処理液が、前記外カップの内壁面に衝突した後に鉛直方向下向きに流れ落ちやすくなるように、前記外カップの内壁面の凹凸が方向性を有することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の液処理装置。
【請求項７】
前記外カップの内壁面の表面粗度は、Ｒａ０．５以上Ｒａ１０以下であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の液処理装置。
【請求項８】
被処理体に所定の処理液を供給して液処理を行う装置であって、
被処理体を保持する保持機構と、
前記保持機構に保持された被処理体に所定の処理液を供給する液供給機構と、前記保持機構に保持された被処理体を囲むように配置された疎水性樹脂材料からなる外カップと、
を具備し、
前記外カップの内壁面は大気圧プラズマ放電処理によって所望の親水性に改質されていることを特徴とする液処理装置。
【請求項９】
前記保持機構に保持された被処理体の下側に配置された疎水性樹脂材料からなる内カップをさらに具備し、
前記内カップの外壁面は大気圧プラズマ放電処理によって所望の親水性に改質されていることを特徴とする請求項８に記載の液処理装置。
【請求項１０】
前記外カップの内壁面での純水の接触角が２０度以上４０度以下であることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の液処理装置。
【請求項１１】
前記保持機構において前記処理液に接する部分の表面は、所望の親水性表面として機能する表面粗度を有することを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の液処理装置。
【請求項１２】
前記保持機構は疎水性樹脂材料からなる部品を備え、
前記部品において前記処理液と接する表面は、大気圧プラズマ放電処理によって親水性に改質されていることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の液処理装置。
【請求項１３】
被処理体に所定の処理液を供給して前記被処理体を液処理する液処理装置の、前記処理液が接する接液部に用いられる部品であって、
その表面が所望の親水性表面として機能する表面粗度に調整されていることを特徴とする液処理装置用部品。
【請求項１４】
被処理体に所定の処理液を供給して前記被処理体を液処理する液処理装置の、前記処理液が接する接液部に用いられる疎水性材料からなる部品であって、
大気圧プラズマ処理によってその表面が疎水性から所望の親水性に改質されていることを特徴とする液処理装置用部品。
【請求項１５】
被処理体に所定の処理液を供給して前記被処理体を液処理する液処理装置において前記処理液が接する接液部に用いられる部品の製造方法であって、
所定の液体に所定の砥粒が混合されてなるスラリーを吹き付けることによって、その表面を所望の親水性表面として機能する表面粗度に調整することを特徴とする液処理装置用部品の製造方法。
【請求項１６】
被処理体に所定の処理液を供給して前記被処理体を液処理する液処理装置において前記処理液が接する接液部に用いられる疎水性材料からなる部品の製造方法であって、
大気圧プラズマ処理によって、その表面を疎水性から所望の親水性に改質することを特徴とする液処理装置用部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被処理体に所定の処理液を供給して液処理を行う液処理装置およびその接液部に用いる部品ならびにその部品の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、半導体デバイスの製造プロセスにおけるフォトリソグラフィー工程においては、半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）を洗浄処理し、疎水化処理し、ウエハにレジスト液を塗布してレジスト膜を形成し、形成されたレジスト膜を露光装置において所定のパターンで露光し、露光されたレジスト膜を現像処理することにより、ウエハの表面に所定のレジストパターンを形成している。
【０００３】
ウエハの洗浄処理を行う装置としては、ウエハを略水平姿勢で保持する回転自在なスピンチャックと、ウエハの表面に洗浄液や純水を供給するノズルと、ウエハの表面に当接する回転ブラシと、スピンチャックに保持されたウエハを囲むように配置され、ウエハとスピンチャックから振り切られる洗浄液の周囲への飛散を防止するカップと、を有するスクラブ洗浄装置が知られている。
【０００４】
このようなスクラブ洗浄装置によるウエハの洗浄処理は、概略、次のようにして行われる。すなわち、最初にウエハをスピンチャックに保持させる。次いでウエハを所定の回転数で回転させながら、ウエハの表面に洗浄液を吐出し、かつ、ウエハの表面に回転ブラシ等をあてるスクラブ処理を行う。その後、ウエハを回転させながらウエハの表面に純水を供給してリンス処理を行い、続いてウエハを高速回転させることによってウエハと回転テーブルに付着した純水を振り切ってウエハを乾燥させるスピン乾燥処理を行う。
【０００５】
このようなスクラブ処理やリンス処理、スピン乾燥処理においては、ウエハとスピンチャックから振り切られる純水等がカップの内壁面で跳ね返ってミストが発生する。このようなミストの発生を抑制するために、カップには純水等の接触角が比較的小さい樹脂材料、例えば、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、ＰＡ（ポリアミド）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥ（ポリエチレン）等が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−２８３９４９号公報（第４３、４４段落、第２図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの樹脂材料の接触角は６０度以上である。このため、従来のスクラブ処理やリンス処理においては、このような処理中におけるミストの発生を完全に抑制することはできず、発生したミストがウエハの表裏面に付着してパーティクルを発生させるという問題がある。また、ウエハをスピン乾燥処理させる工程では、ウエハから振り切られた純水がカップの内壁面で跳ね返ってミストが発生し、このミストがウエハの表裏面に付着することによってパーティクルが発生する問題がある。
【０００８】
さらに、これらの樹脂材料でカップを構成するとリンス処理の間にカップの内壁面に純水の液滴が付着する。このため、この液滴がスピン乾燥処理時にウエハの回転によって引き起こされる気流によってミスト化され、発生したミストがウエハの表裏面に付着してウエハにパーティクルを発生させるという問題がある。
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、被処理体の液処理時やスピン乾燥処理時において被処理体等から振り切られる洗浄液やカップに付着した液滴がミスト化することを抑制し、これによって被処理体にパーティクルが発生することを抑制する液処理装置を提供することを目的とする。また、本発明はこのような液処理装置の接液部、すなわち処理液が接する部分に用いられる部品とその部品の製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の観点によれば、被処理体に所定の処理液を供給して液処理を行う装置であって、
被処理体を保持する保持機構と、
前記保持機構に保持された被処理体に所定の処理液を供給する液供給機構と、
前記保持機構に保持された被処理体を囲むように配置された外カップと、
を具備し、
前記外カップの内壁面は、所望の親水性表面として機能する表面粗度を有していることを特徴とする液処理装置、が提供される。
【００１１】
この液処理装置では、被処理体の下方にその外壁面が外カップの内壁面と同様に所定の表面粗度を有するものを配置することができる。また、外カップの内壁面を所定の表面粗度とすることによって親水性としているために、本来は疎水性である樹脂材料を外カップの材料として用いることができる。外カップの内壁面の表面粗度の調整は、液体（例えば、水）に砥粒（例えば、セラミック粉末、樹脂粉末）が混合されてなるスラリーを外カップの内壁面に吹き付けることによって行うことができる。
【００１２】
外カップの内壁面が所定の表面粗度を有するということは、外カップの内壁面は荒らされて凹凸が形成されていることを意味している。そこで、外カップの内壁面の凹凸には、外カップの内壁面に向かって飛散した処理液が外カップの内壁面に衝突した後に鉛直方向下向きに流れ落ちやすくなるように、方向性を持たせることが好ましい。例えば、スラリーを外カップの内壁面に吹き付ける場合には、その吹き付け角度を変えることによって外カップ内壁面の凹凸の方向性を変えることができる。外カップの内壁面の表面粗度は、Ｒａ０．５以上１０以下とすることが好ましい。
【００１３】
本発明の第２の観点によれば、被処理体に所定の処理液を供給して液処理を行う装置であって、
被処理体を保持する保持機構と、
前記保持機構に保持された被処理体に所定の処理液を供給する液供給機構と、前記保持機構に保持された被処理体を囲むように配置された疎水性樹脂材料からなる外カップと、
を具備し、
前記外カップの内壁面は大気圧プラズマ放電処理によって所望の親水性に改質されていることを特徴とする液処理装置、が提供される。
【００１４】
この液処理装置においては、被処理体の下方にその外壁面が外カップの内壁面と同様に大気圧プラズマ放電処理によって所望の親水性に改質されているものを配置することができる。外カップの内壁面における純水の接触角は２０度以上４０度以下であることが好ましい。なお、その他の液体の接触角はこの範囲とは必ずしも一致しない。
【００１５】
このような液処理装置においては、被処理体を保持する保持機構において処理液が接する部分の表面もまた所望の親水性表面として機能する表面粗度を有していることが好ましい。この保持機構が疎水性樹脂材料からなる部品を備えている場合には、この部品において処理液と接する表面は大気圧プラズマ放電処理によって所望の親水性に改質されていてもよい。
【００１６】
本発明に係るこれらの液処理装置では、例えば、外カップの内壁面が実質的に親水性表面として機能するために、被処理体等から振り切られる洗浄液が外カップの内壁面で跳ね返ってミスト化することが抑制される。また、外カップの内壁面に液滴が付着することが抑制されるために、この液滴がミスト化することも抑制される。これにより被処理体にミストが付着することによるパーティクルの発生が抑制され、被処理体の品質を高く保持することができる。なお、内カップの外壁面を実質的に親水性にすることによっても、これと同様の効果が得られる。また、保持機構を構成する部品の表面を実質的に親水性とすることによって、これらの部品と被処理体との接触部分での液滴の発生を抑制することができ、これによって被処理体にパーティクルが発生することを抑制することができる。
【００１７】
本発明によれば、このような液処理装置の接液部に用いられる部品とその製造方法が提供される。
すなわち、本発明の第３の観点によれば、被処理体に所定の処理液を供給して前記被処理体を液処理する液処理装置の、前記処理液が接する接液部に用いられる部品であって、
その表面が所望の親水性表面として機能する表面粗度に調整されていることを特徴とする液処理装置用部品、が提供される。
【００１８】
本発明の第４の観点によれば、被処理体に所定の処理液を供給して前記被処理体を液処理する液処理装置の、前記処理液が接する接液部に用いられる疎水性材料からなる部品であって、
大気圧プラズマ処理によってその表面が疎水性から所望の親水性に改質されていることを特徴とする液処理装置用部品が提供される。
【００１９】
本発明の第５の観点によれば、被処理体に所定の処理液を供給して前記被処理体を液処理する液処理装置において前記処理液が接する接液部に用いられる部品の製造方法であって、
所定の液体に所定の砥粒が混合されてなるスラリーを吹き付けることによって、その表面を所望の親水性表面として機能する表面粗度に調整することを特徴とする液処理装置用部品の製造方法、が提供される。
【００２０】
本発明の第６の観点によれば、被処理体に所定の処理液を供給して前記被処理体を液処理する液処理装置において前記処理液が接する接液部に用いられる疎水性材料からなる部品の製造方法であって、
大気圧プラズマ処理によって、その表面を疎水性から所望の親水性に改質することを特徴とする液処理装置用部品の製造方法、が提供される。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。ここでは、被処理体としてウエハを取り上げ、ウエハの表面に各種の洗浄液を供給することによってウエハの表面を洗浄するウエハ洗浄装置について説明することとする。図１はウエハ洗浄装置１０の概略断面図であり、図２はウエハ洗浄装置１０の概略平面図である。
【００２２】
ウエハ洗浄装置１０は、ウエハＷを略水平姿勢で保持する回転自在なスピンチャック２１と、スピンチャック２１に保持されたウエハＷを囲むように配置された外カップ２２と、そのウエハＷの下方に配置された内カップ２３と、そのウエハＷの表面に洗浄液等を供給する洗浄液吐出ノズル２４と、そのウエハＷの表面に当接する回転ブラシ２５と、を備えている。スピンチャック２１は、回転ステージ３１と、回転ステージ３１に取り付けられ、ウエハＷをその端面近傍で機械的に保持する保持機構５０と、回転ステージ３１を支持する枢軸３２と、枢軸３２を回転させるモータ３３と、を有している。
【００２３】
図３は保持機構５０がウエハＷを保持している状態（左側）およびウエハＷを開放している状態（右側）を示す説明図である。図２および図３に示されるように、保持機構５０は、枢軸３２の一部を囲むように配置された支持部材５１と、この支持部材５１に配置された３個の円柱状の突起部材５２と、支持部材５１を昇降させるエアーシリンダ５８（図３に示さず。図１参照）と、枢軸３２の上部に設けられている円盤状のフランジ部３２ａから径方向に延在して設けられた３本のアーム５３と、各アーム５３の先端に設けられた枢軸部材５４と、枢軸部材５４に回動自在に枢支された略Ｌ字型のリンク部材５５と、アーム５３に取り付けられ、リンク部材５５を下側に付勢するバネ５６と、リンク部材５５の上側先端に取り付けられた爪部材５７と、を備えている。なお、回転ステージ３１の周縁部にはウエハＷを支持する複数の支持ピン５９が設けられている。
【００２４】
保持機構５０では、図３の右側に示されるように、エアーシリンダ５８を伸張させて支持部材５１を上昇させることにより、突起部材５２がリンク部材５５の下側端部に接してリンク部材５５が矢印Ｓ１の方向に回動する。これによって爪部材５７がウエハＷの周縁から離間する。この状態で、外部からウエハ洗浄装置１０に搬入されてきたウエハＷが支持ピン５９に支持され、また、スクラブ処理が終了したウエハＷが外部へ搬出される。一方、図３の左側に示されるように、エアーシリンダ５８を収縮させると、突起部材５２がリンク部材５５から離れ、バネ５６の付勢力によってリンク部材５５は矢印Ｓ２の方向に回動する。これによって爪部材５７がウエハＷの周縁に接し、ウエハＷを外側から中心に向かって押圧することによってウエハＷを保持する。この状態でウエハＷに対して洗浄処理、乾燥処理が行われる。
【００２５】
なお、ウエハ洗浄装置１０は、回転ステージ３１を貫通して配置された図示しない昇降ピンを備えており、この昇降ピンの先端は外カップ２２の上端よりも上側まで上昇し、かつ、回転ステージ３１の下方にまで降下することができる。外部から回転ステージ３１の上方に持ち込まれたウエハＷは昇降ピンを上昇させることによって昇降ピンに受け渡され、この状態で昇降ピンを降下させることによってウエハＷは支持ピン５９に受け渡される。支持ピン５９に支持されたウエハＷはこれと逆の手順によって外部に搬出することができる。
【００２６】
洗浄液吐出ノズル２４と回転ブラシ２５は、それぞれが独立して、図示しないスライド機構によって、スピンチャック２１に保持されたウエハＷの表面を直径方向でスキャン可能であり、また図示しない昇降機構により鉛直方向で移動自在となっている。洗浄液吐出ノズル２４へは洗浄液供給装置２７から、洗浄液や純水が供給される。
【００２７】
外カップ２２は、例えば、疎水性樹脂の１種であるポリプロピレン（ＰＰ）からなり、その内壁面の表面粗度は、例えば、Ｒａ０．５〜１０．０に調整されている。外カップ２２の内壁面をこのような表面粗度とすることによって外カップ２２の内壁面の保水性が高められ、これにより外カップ２２の内壁面に薄い液膜が形成されるようになる。換言すれば、外カップ２２が疎水性のポリプロピレン（ＰＰ）からなる場合でも、外カップ２２の内壁面の表面粗度を調整することによってこの内壁面を実質的に親水性に変えることができ、これによってウエハＷ等から振り切られた洗浄液等がこの内壁面で跳ね返ってミストが発生したり、この内壁面に洗浄液等が液滴となって付着することを抑制することができる。
【００２８】
このような外カップ２２の内壁面の表面粗度の調整は、例えば、所定の液体に所定の砥粒が混合されてなるスラリーを外カップ２２の内壁面に吹き付ける方法（ウエットブラスト処理）によって行うことができる。このようなウエットブラスト処理に用いられるスラリーの調製においては、液体としては水が好適に用いられる。また、砥粒としてはセラミック粉末（例えば、アルミナ粉末、シリカ粉末、窒化珪素粉末、炭化珪素粉末、炭酸カルシウム粉末、酸化セリウム粉末、マイカ粉末、ガラス粉末等）や樹脂粉末（例えば、エンジニアリングプラスチック等の硬質樹脂粉末）が用いられる。
【００２９】
なお、外カップ２２の内壁面のウエットブラスト処理においては、ウエハＷや回転ステージ３１から外カップ２２に向かって飛散した洗浄液等が、外カップ２２の内壁面に衝突した後に鉛直方向下向きに流れ落ちやすくなるように、外カップ２２の内壁面の凹凸が一定の方向性を有するように、スラリーをあてる角度等を調節して処理することがさらに好ましい。例えば、図４は、外カップ２２の内壁面に設ける凹凸を模式的に示す説明図であり、外カップ２２の内壁面に、鋸歯状の凹凸２２ａを設けることにより、ウエハＷから振り切られた洗浄液等は衝突面に対して略垂直に跳ね返り難くすることができる。
【００３０】
内カップ２３もまた、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）からなる。内カップ２３の外壁面は、外カップ２２の内壁面と同様に、洗浄液等が跳ね返り難く、また液滴が付着し難いように所定の表面粗度（例えば、Ｒａ０．５〜１０．０）を有している。なお、外カップ２２と内カップ２３の間の底面には、外カップ２２の内側の雰囲気を排気するとともに、洗浄液等を外部に排出するドレイン２６が設けられている。
【００３１】
このようなウエハ洗浄装置１０でのウエハＷの洗浄処理は、次のようにして行われる。最初に、ウエハＷが保持機構５０に保持される。次いでモータ３３を駆動することによって枢軸３２および回転ステージ３１を回転させ、これにより保持機構５０に保持されたウエハＷを回転させる。続いて、洗浄液吐出ノズル２４と回転ブラシ２５をウエハＷの上空に配置する。
【００３２】
洗浄液吐出ノズル２４から所定の洗浄液をウエハＷに吐出してウエハＷの表面を洗浄液で濡らした後に、洗浄液吐出ノズル２４から一定量の洗浄液をウエハＷの表面に吐出しながら、回転ブラシ２５を回転させてウエハＷの表面にあて、洗浄液吐出ノズル２４と回転ブラシ２５とをウエハＷの径方向でスキャンさせる。このときウエハＷの中心部ではスキャン速度を速くし、ウエハＷの外周部ではスキャン速度を遅くすることによって、ウエハＷを均一に洗浄処理することができる。
【００３３】
このようなスクラブ洗浄処理中には、洗浄液の一部がウエハＷから振り切られて外カップ２２の内壁面に衝突するが、外カップ２２の内壁面は表面粗度が調節され、実質的に親水性表面として機能するために、ウエハＷから振り切られた洗浄液の跳ね返りが起こり難く、ミストが発生し難い。また、外カップ２２の内壁面には洗浄液の液滴が付着し難いので、ウエハＷの回転によって生じた気流によって液滴がミスト化することが抑制される。
【００３４】
ウエハＷと回転ステージ３１との間には隙間があるために、スクラブ洗浄処理中に発生するミストがこの隙間を通ってウエハＷの裏面に付着するとパーティクルを発生させることとなる。しかし、ウエハ洗浄装置１０では、ミストの発生が抑制されるために、ウエハＷの裏面にパーティクルが発生し難い。
【００３５】
同様に、スクラブ洗浄処理中には、洗浄液の一部がウエハＷから流れ落ちて内カップ２３の外壁面にあたるが、内カップ２３の外壁面もまた親水性となるように処理されているために、処理液が跳ね返り難く、また液滴も付着し難い。これによって、ウエハＷの下側でのミストの発生が抑えられ、ウエハＷの裏面にパーティクルが発生することが抑制される。
【００３６】
スクラブ洗浄処理が終了したら、回転ブラシ２５を外カップ２２の外側へ退避させ、ウエハＷを回転させながら、洗浄液吐出ノズル２４からウエハＷへ純水を吐出して、ウエハＷをリンス処理する。リンス処理が終了したら、洗浄液吐出ノズル２４を外カップ２２の外側へ退避させ、ウエハＷを高速回転させることによってウエハＷに付着した純水を振り切るスピン乾燥処理を行う。スピン乾燥処理が終了したウエハＷは、ウエハ洗浄装置１０から搬出される。
【００３７】
このようなリンス処理時には、ウエハＷから純水が振り切られ、またウエハＷから純水が流れ落ちるが、スクラブ洗浄処理と同様に、ウエハ洗浄装置１０では、純水のミストの発生が抑制されて、パーティクルの発生が抑制される。
【００３８】
スクラブ洗浄処理やリンス処理においては、ウエハＷの表面にミストが付着しても、そのミストは洗浄液や純水に吸収されるためにパーティクルを発生させないが、スピン乾燥処理ではウエハＷの表面から液膜がなくなるために、ウエハＷの表面に純水のミストが付着するとパーティクルを発生させることとなる。
【００３９】
ここで、リンス処理時に比べて、スピン乾燥処理ではウエハＷを高速で回転させるために、ウエハＷから振り切られる純水はより強く外カップ２２の内壁面に衝突し、一般的に、このときにミストが発生しやすくなる。また、ウエハＷから純水が振り切られた後も、ウエハＷを高速で回転させることによって強い気流が発生するために、外カップ２２の内壁面や内カップ２３の外壁面に純水の液滴が付着していると、この液滴が気流の影響を受けてミスト化する。しかし、ウエハ洗浄装置１０では、外カップ２２の内壁面と内カップ２３の外壁面は実質的に親水性表面として機能するために、水滴の跳ね返りと付着が抑制される。これによって純水のミストの発生が抑制されて、ウエハＷの裏面のみならず表面でのパーティクルの発生も抑制される。
【００４０】
表１は、外カップ２２として作製された、ポリプロピレン（ＰＰ）製で、その内壁面の表面粗度を変えた４種類の外カップＡ〜Ｄの表面粗度と、その表面粗度の調整方法を示したものである。なお、表１に示す外カップＥは、表面粗度の調整を行っていない従来の外カップである。また、図５は、これらの外カップＡ〜Ｅを用いて、直径３００ｍｍφのウエハＷにリンス処理およびスピン乾燥処理を施し、その前後でのウエハＷの裏面のパーティクルの増加量を示すグラフである。なお、内カップ２３としてはその外壁面の表面粗度の調整を行っていないものを用いている。
【００４１】
【表１】
2004356299.tif 000003
【００４２】
表１に示されるように、外カップＡは、サンドペーパーによって表面粗度Ｒａが９．０に調整されたものである。また、外カップＢでは、水と樹脂粉末を混合してなるスラリーの吹き付け処理によって、表面粗度Ｒａが０．９に調整されている。外カップＣ・Ｄは、ともに水とアルミナ粉末を混合してなるスラリーの吹き付け処理が施されており、カップＣでは表面粗度Ｒａは４．０に、カップＤでは表面粗度Ｒａは９．０にそれぞれ調整されている。なお、このような表面粗度は、非接触式の表面粗度計を用いて測定した値である。
【００４３】
リンス処理およびスピン乾燥処理は、ウエハＷの表面が下側を向くようにウエハＷを保持機構５０に保持させ、純水と窒素ガスを混合させてスプレー状とし、これをウエハＷに吹き付けることによって行った。ここで、純水と窒素ガスの混合比率は、Ｈ２Ｏ：Ｎ２＝２００ｍｌ：８０Ｎｌとした。また、スピン乾燥処理は、ウエハＷを３０００ｒｐｍで１５秒回転させることによって行った。なお、これらの処理中には、一定の圧力でドレイン２６からの排気を行っている。パーティクルの増加量は、ウエハＷの外周から３ｍｍの環状部分を除く領域内に存在するパーティクルの数を測定し、その平均値を求めることによって決定した。
【００４４】
図５に示されるように、内壁面の表面粗度の調整を行っていない外カップＥでは、パーティクルの増加量は５００以上であるのに対して、外カップＡ〜Ｄでは約４〜１７と極めて少なく、ウエハＷを清浄に維持することができることが確認された。また、リンス処理後の外カップＡ〜Ｅの内壁面を目視観察した結果、外カップＡ〜Ｄでは水滴の発生が殆ど認められなかったのに対し、カップＥでは多くの水滴が確認された。
【００４５】
上述したような、ポリプロピレン（ＰＰ）等の疎水性樹脂材料からなる外カップの内壁面の表面粗度を調整することによって実質的に親水性表面として機能させる方法に代えて、外カップの内壁面を純水等の接触角が小さくなるように表面改質することによって親水性を高める方法を用いることによっても、ウエハＷに発生するパーティクル量を低減させることができる。具体的には、外カップの内壁面を所定時間、所定の条件で発生させた大気圧プラズマ放電にさらす処理によって、外カップの内壁面での純水等の接触角を小さくすることができる。
【００４６】
表２は、ポリプロピレン（ＰＰ）の角材（以下「ＰＰ角材」という）をプラズマチャンバーに収容し、処理時間を変化させたときのプラズマ処理表面における純水の接触角の変化を示している。このＰＰ角材のプラズマ処理表面の接触角の測定は、ＰＰ角材のプラズマ処理表面の複数箇所にそれぞれ１滴の純水を垂らして、その接触角をＣＣＤカメラで観察して得られた値の平均値である。
【００４７】
【表２】
2004356299.tif 000004
【００４８】
一般的なポリプロピレン（ＰＰ）での純水の接触角は８１度であるが、表２に示されるように、準備したＰＰ角材では、純水の接触角は未処理の場合に約９５度であった。プラズマ処理によって純水の接触角は小さくなる傾向にあり、５分間のプラズマ処理によって純水の接触角を約２０度にまで小さくすることができることが確認された。この結果は、ウエハ洗浄装置１０に、内壁面にプラズマ処理が施された外カップ２２と、外壁面にプラズマ処理が施された内カップ２３とを用いることにより、ウエハＷにおけるパーティクルの発生を抑制することができることを示している。
【００４９】
なお、試料の処理面全体で純水の接触角を約２０度にまで小さくすることが好ましいが、純水の接触角が４０度以下であれば、十分にスピン乾燥処理時等の気流によってミスト化するような水滴がリンス処理時等に発生することを抑制することができる。また、液体の接触角は液体の種類によって異なるために、その他の液体の接触角はこの範囲とは必ずしも一致しない。しかし、例えば、スクラブ洗浄処理等では、ほぼ純水と同粘度の洗浄液が用いられ、高粘度液体は用いられないために、純水の接触角が２０度以上４０度以下の範囲となる限りにおいて、外カップの内壁面や内カップの外壁面における液滴の付着を十分に抑制することができる。
【００５０】
また、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を用いて試料におけるプラズマ処理面の凹凸観察を行ったが、プラズマ処理時間に依存した表面形態の変化は観察されず、平坦さが維持されていることが確認された。このことから、プラズマ処理による純水の接触角の変化は、試料表面の物理的な変化ではなく、化学的な変化によって生じているものと推測される。
【００５１】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明はこのような形態に限定されるものではない。例えば、外カップ２２と内カップ２３の材質としてポリプロピレン（ＰＰ）を取り上げたが、外カップ２２と内カップ２３には、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）やＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、ＰＡ（ポリアミド）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等を用いることもできる。
【００５２】
外カップ２２の内壁面等の表面粗度を調整する方法は、上述したウエットブラスト法に限定されず、砥粒を空気圧を利用して噴射するサンドブラスト法や、先に示した表１に示したようなサンドペーパー等の研磨紙を用いる方法を用いてもよい。またバレル研磨処理やレーザー照射処理を用いることもできる。なお、上述した樹脂は一般的には耐薬品性に優れるが、所定の薬液によってこれらの表面を荒らすウエットエッチングを用いることができる場合もある。なお、外カップとしてウエットブラスト法によりその内壁面の表面粗度を調整したものを用い、内カップとして大気圧プラズマ処理によりその外壁面での純水等の接触角を小さくしたものを用いてもよいことはいうまでもない。
【００５３】
また、保持機構５０が具備する爪部材５７と支持ピン５９にはＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）等が用いられているが、これもまた疎水性樹脂材料の１つであるために、ウエハＷと爪部材５７の接触部で液滴が生じ、この液滴の乾燥速度が遅いためにウエハＷの外周部でパーティクルが多く発生しやすい。同様に、ウエハＷと支持ピン５９との接触部で処理液が乾燥し難いために、この部分でパーティクルが多く発生しやすい。そこで、爪部材５７と支持ピン５９に対しても、その表面が親水性を示すようにウエットブラスト法等による表面粗度の調整を行い、または、大気圧プラズマ放電処理を行うことによって、元来は疎水性であった表面を親水性に改質してもよい。これによって、ウエハＷと爪部材５７または支持ピン５９との接触部でのパーティクルの発生を抑えることができる。
【００５４】
スピンチャック２１としては、ウエハＷの端面を保持する構造のものを示したが、ウエハＷの裏面を減圧吸着するタイプのスピンチャックを用いてもよい。この減圧吸着タイプのスピンチャックでは、一般的にウエハＷの裏面中央部のみを吸着保持するために、ウエハＷの裏面の外周部が内カップ２３と直接に対面することとなる。このため、外カップ２２の内壁面および／または内カップ２３の外壁面を親水性とすることによってウエハＷの下側の面におけるパーティクルの発生を抑制する効果は、図１および図３に示したスピンチャック２１を用いる場合よりも、減圧吸着タイプのスピンチャックを用いた場合に顕著に抑えられる。
【００５５】
ウエハ洗浄装置１０においては、回転ステージ３１の下側から略放射状に不活性ガスを噴出させることによって、ミストがウエハＷに接近することを抑制し、これによって、ウエハＷの下側の面におけるパーティクルの発生を抑制することも好ましい。
【００５６】
図６はこのガス噴出機構６０の概略説明図である。ガス噴出機構６０は、枢軸３２をその軸方向に貫通しているガス供給路６１と、ガス供給路６１へ不活性ガスを供給するガス供給部６６と、ガス供給路６１の上部に設けられた座ぐり部６２と、不活性ガスを半径方向に導くために座ぐり部６２に対向するようにして回転ステージ３１側に配置された円錐部材６３と、を有している、回転ステージ３１と枢軸３２のフランジ部３２ａとの間には、複数の支持ピン６４が設けられており、これにより、回転ステージ３１の下側とフランジ部３２ａとの間に、不活性ガスの案内路６５が形成されている。
【００５７】
ガス噴出機構６０では、ガス供給部６６から送られてくる不活性ガス（例えば窒素ガス）が、枢軸３２の下側から不活性ガス供給路６１を通して回転ステージ３１の裏面に向けて供給され、座ぐり部６２および円錐部材６３により径方向外側に導かれ、案内路６５に沿って径方向に放射状に噴出される。こうして放射状に噴出された不活性ガスによって、ウエハＷへのミストの接近が抑制される。
【００５８】
上記説明においては、本発明をスクラブ洗浄処理装置に適用した場合について説明したが、特に純水を用いるその他の液処理装置、例えば、露光処理されたレジスト膜を現像する現像処理装置等にも適用することができる。また、被処理体は基板に限定されるものではない。被処理体が基板の場合においては、半導体ウエハのみならず、その他の用途の基板、例えば、ＬＣＤ用ガラス基板の液処理にも本発明を適用することができる。
【００５９】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、外カップの内壁面や内カップの外壁面が実質的に親水性表面として機能するために、被処理体等から振り切られる洗浄液が外カップの内壁面等で跳ね返ってミスト化したり、または外カップの内壁面に液滴が付着することが抑制される。これにより被処理体にミストが付着することによるパーティクルの発生が抑制され、被処理体の品質を高く保持することができる。また、被処理体を保持する保持機構を構成する部品の表面を実質的に親水性とすることによって、これらの部品と被処理体との接触部分での液滴の発生が抑制される。これによって被処理体にパーティクルが発生することが抑制されて、被処理体の品質を高く保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ウエハ洗浄装置の概略断面図。
【図２】ウエハ洗浄装置の概略平面図
【図３】保持機構がウエハを保持している状態およびウエハＷを開放している状態を示す説明図。
【図４】外カップの内壁面に設けられる凹凸を模式的に示す説明図。
【図５】ウエハにリンス処理およびスピン乾燥処理を施したその前後でのパーティクルの増加量を示すグラフ。
【図６】ガス噴出機構の概略説明図。
【符号の説明】
１０；ウエハ洗浄装置
２１；スピンチャック
２２；外カップ
２２ａ；凹凸
２３；内カップ
２４；洗浄液吐出ノズル
２５；回転ブラシ
３１；回転ステージ
３２；枢軸
３３；モータ
５０；保持機構
５５；リンク部材
５７；爪部材
６０；ガス噴出機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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