(57)【要約】【課題】、大気中に存在するパーティクル、または、被処理物からの昇華物が処理面に堆積することなく、品質の高い製品を製造することができる表面処理方法、表面処理装置を提供すること。【解決手段】本発明の処理方法は、被処理物Ｗの処理面を略鉛直下方に向けて処理する工程（Ｓ３）を含む表面処理方法である。更に、本発明の処理方法は、処理する工程（Ｓ３）の前に、被処理物Ｗの処理面を鉛直下方に向けた状態にて維持する反転維持工程（Ｓ２）を含むことが好ましい。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理物の処理面の表面処理を行う方法であって、
前記被処理物の処理面を略鉛直下方に向けた状態にて処理する工程を含む表面処理方法。
【請求項２】
前記被処理物の処理面を略鉛直下方に向けるとともに、前記被処理物の処理面を鉛直下方に向けた状態にて維持する反転維持工程を含む請求項１記載の表面処理方法。
【請求項３】
前記処理は、熱処理、気体処理、高エネルギー線処理、液体処理、より選択される１種以上である請求項１又は２記載の表面処理方法。
【請求項４】
前記被処理物の処理面は、基板上に形成された膜である請求項１から３いずれか記載の表面処理方法。
【請求項５】
前記膜を、基板の略鉛直上方に向けた面上に形成する膜形成工程を含む請求項４記載の表面処理方法。
【請求項６】
被処理物の処理面を処理する表面処理装置であって、
前記被処理物の処理面を略鉛直下方に向けるともに、前記被処理物の処理面を略鉛直下方に向けた状態にて維持する反転維持手段と、
前記被処理物の処理面を処理する表面処理手段と、を備える表面処理装置。
【請求項７】
被処理物の処理面を処理する表面処理装置であって、
前記被処理物の処理面を略鉛直下方に向ける反転手段と、
前記被処理物の処理面を略鉛直下方に向けた状態にて維持する維持手段と、
前記被処理物の処理面を処理する表面処理手段と、を備える表面処理装置。
【請求項８】
前記被処理物の処理面は基板に形成された膜であって、
前記膜を、略鉛直上方に向いている基板の面上に形成する膜形成手段を備える請求項６又は７記載の表面処理装置。
【請求項９】
前記表面処理手段は、熱処理手段である請求項６から８いずれか記載の表面処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面処理方法及び表面処理装置に関し、更に詳しくは、空気中のパーティクル又は膜からの昇華物の堆積を防止する表面処理方法及び表面処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば基板に形成した塗膜を処理する場合には、形成された塗膜を上にして行う。したがって、処理を行う環境のクリーン度が低い場合、また、膜からの昇華物がある場合は膜表面にパーティクルが堆積することがある。このパーティクルが堆積すると、不良品の発生率が増加し、歩留まりの原因に直結する。このため、半導体の製造方法においては、浮遊パーティクル、昇華物を除去する必要がある。
【０００３】
半導体プロセスなどでは、パーティクルを除去するために、クリーンルームやクリーンブースなどで製造が行われていた（特許文献１参照）。また、昇華物がある場合には、クリーンルームやクリーンブースで製造を行うのみでは、昇華物の堆積を防止することができず、真空系の炉を用いる、あるいは、炉内への供給ガスの流量を増やし、排気を多くするなど、さらなる設備が必要であった。
【特許文献１】特開２００５−１７２４２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような焼成又は半焼成を行うためには、クリーンルーム、クリーンブース、または新たな設備を必要とするため、高い設備投資が必要である。また、パーティクル等を完全に除去することは困難である。
【０００５】
本発明は以上のような課題に鑑みてなされたものであり、処理面のパーティクルの堆積を低減し、歩留まり及び生産性の向上を図りつつ、設備の初期投資を抑えることができる表面処理方法及び表面処理装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、被処理物の処理面を下方に向けた状態にて処理することにより、大気中に存在するパーティクル、または、被処理物からの昇華物が処理面に堆積せず、高い品質の製品を提供できることを見出し、本発明を完成するに至った。より具体的には、本発明は以下のようなものを提供する。
【０００７】
本発明の第一の発明は、被処理物の処理面の表面処理を行う方法であって、前記被処理物の処理面を略鉛直下方に向けた状態にて処理する工程を含む表面処理方法である。
【０００８】
また、本発明の第二の発明は、被処理物の処理面を処理する表面処理装置であって、前記被処理物の処理面を略鉛直下方に向けるともに、前記被処理物の処理面を鉛直下方に向けた状態にて維持する反転維持手段と、前記被処理物の処理面を処理する表面処理手段と、を備える表面処理装置である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の表面処理方法は、被処理物の処理面を略鉛直下方に向けて処理することにより、被処理面に堆積するパーティクルを抑制することができ、歩留まりを下げることなく製造することができる。また、クリーン度の低い環境においても、クリーン度の高い環境で行った場合と同等の歩留まりで製造を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明に係る表面処理装置は、反転手段、維持手段、膜形成手段、及び表面処理手段を備えている。以下、本発明の実施形態の一例について、図面に基づいて説明する。
【００１１】
［表面処理装置］
図１、２は、本発明の表面処理装置の実施形態の一例を示す図である。図１は表面処理装置全体を示す側面図、図２は反転装置の平面図である。
【００１２】
図１に示すように、この表面処理装置１は、反転手段である反転装置２、膜形成手段である膜形成装置３、表面処理手段である処理チャンバー４を備えている。また、処理チャンバー４は、被処理物を反転させたまま維持する維持手段である支持バー９を備えている。反転装置２により、膜形成装置３にて膜が形成された被処理物を、反転させ、処理チャンバー４に搬送可能となっている。
【００１３】
＜表面処理手段＞
表面処理手段とは、被処理物の処理面の表面処理を行うものである。この表面処理手段として、図１に示す処理チャンバー４について説明する。処理チャンバー４は、被処理物の処理面を処理する際に、被処理物の処理面を鉛直下方に向けた状態にて維持する支持バー９（維持手段）を備えている。処理チャンバー４としては、前記表面処理を行うことができればよく、アッシング手段、エッチング手段、ＵＶ、ＥＢ等の光（電磁波）を照射する光処理手段、加熱手段、現像手段等を挙げることでき、より具体的には加熱装置、露光装置、現像装置などを挙げることができる。加熱装置、露光装置、現像装置は、それぞれ、公知の装置を用いることができる。この中でも、特に、表面処理手段が熱処理手段であることが好ましく、処理チャンバー４は加熱装置であることが好ましい。処理チャンバー４を加熱装置とすることで、通常の加熱装置に対する設備の追加を減らすことができ、好適に処理を行うことができる。
【００１４】
＜反転手段＞
反転手段は、被処理物の処理面を反転させるものである。この反転手段として、図２に示す反転装置について説明する。図２に示すように、反転装置２（反転手段）は、支柱５と、支柱５の中心に回転するアーム６を備えている。更に、アーム６は二手に分かれ、先端には、ガラス基板や半導体ウエハなどの被処理物Ｗを保持する保持手段として、真空チャック８を配置している。
【００１５】
また、アーム６は、水平方向に進退自在となっており、保持された被処理物Ｗを水平方向に移動させることが可能である。また、支柱５は、アクチュエーターによる伸縮機構が設けられており、保持された被処理物Ｗを垂直方向に移動させることが可能である。したがって、アーム６の伸縮、アーム６の回転、支柱５の伸縮により、被処理物Ｗを、膜形成装置３から処理チャンバー４に搬送することができる。
【００１６】
真空チャック８は、図示しない吸引装置に接続されている。被処理物Ｗにおける被処理面の反対の面から、吸引し、真空チャック８で保持する。尚、保持手段としてはこれに限定されず、メカチャックや静電チャックなど被処理物Ｗを固定できる保持手段であればどのようなものでも用いることができる。
【００１７】
また、アーム６は、回転軸７により回転させることができる。回転軸７により回転させることで、真空チャック８により保持されている被処理物Ｗの処理面の向きを変更させることができ、処理面を略鉛直下方に向けることができる。
【００１８】
上記では、反転手段は、アーム６から二手に分かれており、２つの保持手段を備える例を挙げたが、これに限定されることなく、単数、３つ以上の複数に分かれており、対応する数の保持手段を備えていてもよい。
【００１９】
＜維持手段＞
維持手段は、反転された被処理物を反転された状態にて維持するものである。具体的には、図１に示す支持バー９である。この支持バー９は、処理チャンバー４内に設けられている。そして、支持バー９は、反転装置２において略鉛直下方に向けられた被処理物Ｗを、略鉛直下方に向けられた状態に維持する。図１では、支持バー９は、処理チャンバー４内の両側面に備えられている。この構成により、被処理物Ｗの下側両側縁部で維持されることになり、処理面に接することなく維持することができる。また、このような維持手段は、処理面に接することなく、被処理物の処理面を略鉛直下方に向けた状態にて維持することができれば特に限定されない。
【００２０】
＜反転維持手段＞
上記では、表面処理装置において、反転手段と、維持手段とを別途有する構成について説明したが、反転手段と維持手段とを組み合わせた構成（反転維持手段）を有していてもよい。つまり、反転維持手段は、被処理物を反転するとともに、反転された状態にて維持するものである。具体的には、反転維持手段としては反転装置２を挙げることができる。この構成では、反転装置２において、被処理物の処理面を略鉛直下方に反転させるとともに、反転させた状態にて維持する。そして、反転装置２において被処理物を反転させた状態で維持したまま、表面処理手段にて表面処理を行う構成である。
【００２１】
＜膜形成手段＞
本発明の表面処理装置は、基板に形成された膜を処理するために用いることが好ましく、膜形成装置３を備えることが好ましい。膜形成装置３は、略鉛直上方に向いている基板の面上に膜を形成する膜形成手段であることが好ましく、公知の膜形成装置を用いることができる。膜形成手段としては、塗膜形成装置が挙げられる。この塗膜形成装置は、従来公知の装置を用いたものが挙げられ、例えば、スプレー塗布装置、ロールコート塗布装置、回転塗布装置等が挙げられる。また、上記膜形成手段としては、加熱装置を備え、塗膜を乾燥させるものであることが好ましい。
【００２２】
なお、図１においては膜形成装置３を図示したが、処理チャンバー４にて行われる処理の前処理を行うことができる装置（前処理装置）であればよく、例えば、加熱装置または露光装置であってもよい。
【００２３】
また、本発明の表面処理装置は、上記の膜形成装置を有していなくてもよい。つまり、本発明の表面処理装置は、被処理物の処理面を鉛直下方に向ける反転手段と、被処理物の処理面を処理する表面処理手段を有するものであってよい。
【００２４】
［表面処理方法］
次に、上記の表面処理装置を用いた、本発明の表面処理方法について図１、２に更に図３を参照しながら説明する。本発明の表面処理方法は、被処理物の処理面を略鉛直下方に向けて処理する工程を含む処理方法である。
【００２５】
＜第１実施形態＞
図３は、本発明の表面処理方法の第１実施形態を示す図である。本発明の表面処理方法の第１実施形態は、膜形成工程（Ｓ１）と、反転維持工程（Ｓ２）と、処理工程（Ｓ３）とからなる。
【００２６】
［被処理物］
本発明において用いられる被処理物Ｗは、特に限定されるものではなく、パーティクルの堆積の可能性がある被処理物であればよい。この被処理物としては、反転させることが容易である平板であることが好ましく、例えば基板、前処理された基板等であることが好ましい。上記前処理とは、反転手段にて反転される前にされる処理であって、例えば、加熱あるいは焼成する前の塗膜の形成が挙げられる。本発明においては、例えば、レジスト組成物、シリカ系被膜形成用材料（例えばＳＯＧ材料）、誘電体形成用塗布液等を塗布して形成した膜を有する基板を挙げることができる。基板の材料としては、銅、クロム、鉄、アルミニウムなどの金属や、シリコン、ガラスなどを挙げることができる。また、本発明の表面処理方法は、基板上に形成された膜に対して好適に用いることができる。膜の形成方法としては、以下の膜形成工程により形成することができる。
【００２７】
（膜形成工程）
膜形成工程（Ｓ１）は、膜形成装置３にて行われ、基板１０上に膜２０を形成する工程である。この膜形成工程（Ｓ１）では、膜２０を略鉛直上方に向けた基板１０の上に形成する。膜２０を形成するためには、例えば、上述した材料等からなる基板１０に、膜形成組成物を塗布する。膜形成組成物としては、処理面を略鉛直下方に向けた際に、膜形成組成物が、下方に垂れなければ特に限定されるものではない。例えば、この膜形成組成物としては、シリカ系被膜形成用材料（例えばＳＯＧ材料）、高誘電体、強誘電体を形成するための誘電体形成塗布液、半導体製造用およびＴＦＴアレイ用ポジ／ネガ型レジスト、ＣＦ用レジスト、層間絶縁膜用レジスト、スペーサー用レジスト、ＴＡＢ／ＢＵＭＰ用レジスト等を挙げることができる。また、塗布方法としては、従来公知の方法を用いることができ、例えば、スプレー法、ロールコート法、回転塗布法等が挙げられる。
【００２８】
膜形成組成物を塗布後、５０〜４００℃程度で加熱（乾燥）処理を行い、膜２０を形成することが好ましい。所望に応じて、塗布から乾燥までの処理を複数回繰り返して、膜２０の積層体を形成する。塗布後、乾燥させることにより、膜が硬化し、次工程の反転維持工程において、液垂れすることを防ぎ、効果的に処理を行うことができる。
【００２９】
（反転維持工程）
図３に示すように、反転維持工程（Ｓ２）は、被処理物Ｗの処理面である膜２０を略鉛直下方に反転させ、略鉛直下方に向けた状態にて維持する工程である。反転維持工程において、処理面を略鉛直下方に向けた状態にて維持することにより、昇華物、大気中のパーティクルの被処理面への堆積を防止することができる。
【００３０】
反転させる方法としては、被処理物を略鉛直下方に反転させることができれば特に限定されない。図１に示す表面装置においては、まず、膜形成装置３内で膜が形成された被処理物Ｗの高さまで、支柱５を伸縮させる。次に、アーム６を伸ばし、真空チャック８を、被処理物Ｗの膜の形成されていない面に接触させる。被処理物Ｗは、真空チャック８により吸引され、真空チャック８により保持される。この状態で、アーム６を縮ませ膜形成装置３から搬出される。
【００３１】
次に、支柱５を中心にしてアーム６を処理チャンバー４に搬入できるよう所定の位置に、水平方向に回転させる。アーム６の回転軸７により回転させ、被処理物Ｗの処理面を略鉛直下方に向けるように反転させ、被処理物Ｗの被処理面を略鉛直下方に向けた状態にて維持する。その後、膜形成装置３から、被処理物Ｗを搬出させた方法と同様の方法により、支柱５の伸縮機構、アーム６の伸縮により、被処理物Ｗを処理チャンバー４内に搬入させ、処理面を略鉛直下方に向けた状態で維持する。
【００３２】
上記では、支柱５を中心にしてアーム６を回転させた後、処理チャンバー４に搬入できる位置において、被処理物Ｗを反転させたが、被処理物Ｗを膜形成装置３から搬出した時点で、被処理物Ｗを反転させてもよい。この方が、被処理面が略鉛直上方に向いている時間が短く、パーティクルの付着を減少させることができる。
【００３３】
（処理工程）
処理工程（Ｓ３）は、処理チャンバー４にて行われ、被処理物Ｗの処理面に好ましくは触ることなく、処理面を略鉛直下方に向けて処理することができる工程であれば、特に限定されない。このような工程としては、例えば、熱処理、気体処理、高エネルギー線処理、液体処理などを挙げることができる。更に詳しくは、熱処理としては、焼成処理、乾燥処理を、気体処理としては、アッシング処理、エッチング処理を、高エネルギー線処理としては、紫外線処理、電子ビーム処理を、液体処理としては、洗浄処理、現像処理、ウェットエッチング処理等を挙げることができる。本発明の処理方法は、高エネルギー線処理のように、いずれかの方向に処理面を向け処理を行う方法においても用いることができるが、熱処理のように処理チャンバー内の雰囲気を一定に保つことができる処理であることが好ましい。熱処理によれば、処理面を略鉛直下方に向けて処理を行っても、上方に向けて処理を行った場合と同様の処理を行うことができる。さらに、処理工程（Ｓ３）は、被処理物Ｗの被処理面を略鉛直下方に向けた状態にて維持した状態にて処理を行う工程である。  
【００３４】
なお、本発明において、「略鉛直下方に向ける」とは、被処理物の処理面が、落下してくるパーティクルの処理面への付着を防ぐように下方に向けられていることであり、実質的にパーティクルの自由落下による付着を防ぐ方向に処理面が配置されていれば、その角度、向きに関わらず本発明に含まれる。具体的には、鉛直上方向からみて処理面が露出されない状態である。好ましくは、被処理物の処理面における法線と鉛直方向における下方向の直線とのなす角が９０°以下であることが好ましい。
【００３５】
＜第２実施形態＞
本発明の表面処理方法の第２実施形態として、第１実施形態の反転維持工程を省略してもよい。すなわち、被処理物の処理面が、既に略鉛直下方に向いている場合は、反転維持工程をすることなく、処理工程を行うことができる。
【００３６】
また、被処理物の処理面に膜を形成しなくても良い場合は、膜形成工程も省略することができる。
【実施例】
【００３７】
（実施例１）
６ｉｎｃｈのシリコン基板上に、塗布液（ＳＧＭ  ＦＥ１００（商品名）：東京応化工業（株）製）をスピンコートした。その後、塗布した面を下向きにして、ファーネスにて７００℃、Ｏ２  ５Ｌ／ｍｉｎで、１時間焼成を行った。なお、ファーネス内のクリーン度はクラス１０００であり、圧力は常圧で行った。
【００３８】
（比較例１）
ファーネスにて焼成を行う際、塗布面を上向きとした以外は、実施例１と同様の条件で処理を行った。
【００３９】
実施例１、比較例１の基板の処理面のパーティクル数を表面検査装置（日立ウェーハ表面検査装置ＬＳ６６００）で測定した。実施例１における表面分析結果を図４に、比較例１における表面分析結果を図５に示す。
【００４０】
実施例１において、０．２μｍ以上のパーティクル数は、３１個であり、これに対し、比較例１の０．２μｍ以上のパーティクル数は７７０個と多量に存在した。処理面を下向きにして処理することにより、パーティクルの堆積量を減らすことが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の表面処理装置の全体を示す側面図である。
【図２】反転装置を示す平面図である。
【図３】表面処理方法の工程を示す図である。
【図４】表面検査装置による実施例１の表面分析結果を示す図である。
【図５】表面検査装置による比較例１の表面分析結果を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  表面処理装置
２  反転装置
３  膜形成装置
４  処理チャンバー
５  支柱
６  アーム
７  回転軸
８  真空チャック
９  支持バー
１０  基板
２０  膜
Ｗ  被処理物
【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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