(57)【要約】【課題】疎水性の基板であってもウエット工程の評価に使用できる評価用基板を作製することができる基板処理装置を提供する。【解決手段】スピンチャック１で保持されている疎水性の基板Ｗの上面に、低表面張力処理液を供給するので、基板Ｗが疎水性であっても弾かれにくく、汚染用物質を疎水性の基板Ｗの上面全体に塗布させることができる。遮断板１１により不活性ガス雰囲気を形成させた状態で乾燥させ、疎水性の基板Ｗの上面全体に汚染用物質を付着させる。このとき、不活性ガス雰囲気で乾燥させるので、ウォーターマークが生じるのを抑制できる。したがって、疎水性の基板Ｗであってもウエット工程の評価に使用できる評価用基板を作製することができ、しかも汚染度合いの精度を正確なものとすることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
疎水性の基板に対して汚染用物質を付着させる基板処理装置において、
疎水性の基板を水平姿勢で保持し、疎水性の基板を水平面内で回転させる回転手段と、
疎水性の基板の上面に対して、汚染用物質を含む低表面張力処理液を供給する低表面張力処理液供給手段と、
前記回転手段に保持された疎水性の基板の上面に不活性ガス雰囲気を形成する不活性ガス雰囲気形成手段と、
を備え、
前記回転手段で保持されている疎水性の基板の上面に、前記低表面張力処理供給手段から低表面張力処理液を供給させて疎水性の基板の上面全体に低表面張力処理液を供給させ、前記不活性ガス雰囲気形成手段により不活性ガス雰囲気を形成させた状態で、前記回転手段により疎水性の基板を回転させて上面に供給された低表面張力処理液を乾燥させることにより、疎水性の基板の上面全体に汚染用物質を付着させることを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の基板処理装置において、
前記不活性ガス雰囲気形成手段は、前記回転手段の上方に離れた待機位置と、前記回転手段に保持された疎水性の基板の上面に近接した処理位置とにわたって昇降可能に構成され、
低表面張力処理液の乾燥時には、前記不活性ガス雰囲気形成手段が処理位置に移動されることを特徴とする基板処理装置。
【請求項３】
請求項２に記載の基板処理装置において、
前記不活性ガス雰囲気形成手段は、鉛直軸周りで前記回転手段と同期して回転可能な回転板と、前記回転板に形成され、疎水性の基板に向かって不活性ガスを噴射する噴射口とを備えていることを特徴とする基板処理装置。
【請求項４】
請求項３に記載の基板処理装置において、
前記低表面張力処理液供給手段は、前記回転板の下面中心部から低表面張力処理液を疎水性の基板の上面に向けて供給する供給口を備えていることを特徴とする基板処理装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の基板処理装置において、
前記低表面張力処理液供給手段は、低表面張力処理液として有機溶剤を供給することを特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハ、液晶ディスプレイ用基板、プラズマディスプレイ用基板、有機ＥＬ用基板、ＦＥＤ(Field Emission Display)用基板、光ディスプレイ用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板、太陽電池用基板（以下、単に基板と称する）を処理する基板処理装置に係り、特に、基板に汚染用物質を付着させて評価用の基板を作製する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の装置として、標準粒子希釈液に空気を供給して標準粒子をエアロゾル化するエアロゾル発生器と、このエアロゾル発生器の内部に基板を配置可能な粒子付着槽とを備えた基板処理装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この基板処理装置は、純水及び標準粒子分散液によりエアロゾル発生器内で標準粒子希釈液を生成させ、生成した標準粒子希釈液を内部に収容した基板に対して供給する。これにより、表面検査機校正用の標準汚染基板や、洗浄装置評価用の標準汚染基板が作成される。
【０００４】
また、この種の方法として、微粒子分散液を調製し、この微粒子分散液をピペットで一定量だけ取り出し、この微粒子分散液を基板の表面にピペットで分割して配置し、この基板を加熱して、微粒子分散液の溶媒を蒸発させることで評価用基板を作製するものがある（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
この方法は、基板の表面に不均一なパターンで微粒子を付着させるので、洗浄後にパターンを観察することで、予期せぬ事象で微粒子が付着する二次汚染を判定することができる。したがって、作成された評価用基板を使用して処理を行うことにより、洗浄装置等の適切な評価を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−３３５５１５号公報
【特許文献２】特開平９−２６６１８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、このような構成を有する従来例の場合には、次のような問題がある。
半導体製造には、大きく分けてドライ工程とウエット工程とがあり、その割合は現状ではおよそ１：１である。これらの工程においては、デバイス性能を悪化させ、歩留まりを低下させる原因となるパーティクルが付着する可能性が潜んでいる。しかしながら、従来の装置は、エアロゾルによりパーティクルを基板に付着させて評価用の基板を作製するので、ドライ状態でパーティクルを付着させた評価用基板しか作製できない。したがって、ウエット工程の評価に使用する評価用基板を作製することができないという問題がある。
【０００８】
ところで、基板の表面は、純水が濡れやすい親水性と、純水が弾きやすく濡れにくい疎水性（例えば、フォトレジスト膜などの有機膜）との特性を有するものが存在する。基板の表面が親水性である場合には、純水に汚染用物質を分散させた処理液を基板に供給し、基板を回転させて乾燥させることで基板の全面における汚染用物質の分布をほぼ均一にできる。したがって、汚染用物質の濃度が低い処理液を基板に供給すると、汚染用物質をまばらにかつ均等に全面に付着させることができ、汚染用物質の濃度が高い処理液を基板に供給すると、汚染用物質を密にかつ均等に全面に付着させることができる。しかしながら、基板の表面が疎水性である場合には、処理液が基板の全面を均一に覆うことができないので、汚染用物質を基板の全面に均一に付着させることができないという問題がある。そのため、上記のようなウエット式では、疎水性の基板に対して全面に汚染用物質を付着させることができないので、疎水性の基板ではウエット工程の評価用基板を作成することができない。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、疎水性の基板であってもウエット工程の評価に使用できる評価用基板を作製することができる基板処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、請求項１に記載の発明は、疎水性の基板に対して汚染用物質を付着させる基板処理装置において、疎水性の基板を水平姿勢で保持し、疎水性の基板を水平面内で回転させる回転手段と、水性の基板の上面に対して、汚染用物質を含む低表面張力処理液を供給する低表面張力処理液供給手段と、前記回転手段に保持された疎水性の基板の上面に不活性ガス雰囲気を形成する不活性ガス雰囲気形成手段と、を備え、前記回転手段で保持されている疎水性の基板の上面に、前記低表面張力処理供給手段から処理液を供給させて疎水性の基板の上面全体に処理液を供給させ、前記不活性ガス雰囲気形成手段により不活性ガス雰囲気を形成させた状態で、前記回転手段により疎水性の基板を回転させて上面に供給された処理液を乾燥させることにより、疎水性の基板の上面全体に汚染用物質を付着させることを特徴とするものである。
【００１１】
［作用・効果］請求項１に記載の発明によれば、回転手段で保持されている疎水性の基板の上面に、低表面張力処理液を供給するので、基板が疎水性であっても弾かれにくく、汚染用物質を疎水性の基板の上面全体に塗布させることができる。そして、不活性ガス雰囲気形成手段により不活性ガス雰囲気を形成させた状態で、低表面張力処理液を乾燥させ、疎水性の基板の上面全体に汚染用物質を付着させる。このとき、不活性ガス雰囲気で乾燥させるので、基板からの物質と酸素とが低表面張力処理液に溶出して、汚染用物質とは異なる物質が生成されることによるウォーターマークが生じるのを抑制できる。したがって、疎水性の基板であってもウエット工程の評価に使用できる評価用基板を作製することができ、しかも汚染度合いの精度を正確なものとすることができる。
【００１２】
また、本発明において、前記不活性ガス雰囲気形成手段は、前記回転手段の上方に離れた待機位置と、前記回転手段に保持された疎水性の基板の上面に近接した処理位置とにわたって昇降可能に構成され、低表面張力処理液の乾燥時には、前記不活性ガス雰囲気形成手段が処理位置に移動されることが好ましい（請求項２）。
【００１３】
乾燥時に不活性ガス雰囲気形成手段が処理位置に移動するので、不活性ガス雰囲気を形成するのに必要な不活性ガスの量を低減できる。
【００１４】
また、本発明において、前記不活性ガス雰囲気形成手段は、鉛直軸周りで前記回転手段と同期して回転可能な回転板と、前記回転板に形成され、疎水性の基板に向かって不活性ガスを噴射する噴射口とを備えていることが好ましい（請求項３）。
【００１５】
回転板が回転手段と同期して回転するので、噴射口から不活性ガスを供給することにより、不活性ガス雰囲気を安定して形成でき、周囲の空気を巻き込むことがない。
【００１６】
また、本発明において、前記低表面張力処理液供給手段は、前記回転板の下面中心部から低表面張力処理液を疎水性の基板の上面に向けて供給する供給口を備えていることが好ましい（請求項４）。
【００１７】
回転板の供給口から低表面張力処理液を供給するので、別体のノズルが不要となり、構成を簡易化でき、装置コストを低減できる。
【００１８】
また、本発明において、前記低表面張力処理液供給手段は、低表面張力処理液として有機溶剤を供給することが好ましい（請求項５）。
【００１９】
乾燥処理時に乾燥時間を短縮することができ、処理効率を向上できる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る基板処理装置によれば、回転手段で保持されている疎水性の基板の上面に、低表面張力処理液を供給するので、基板が疎水性であっても弾かれにくく、汚染用物質を疎水性の基板の上面全体に塗布させることができる。そして、不活性ガス雰囲気形成手段により不活性ガス雰囲気を形成させた状態で、低表面張力処理液を乾燥させ、疎水性の基板の上面全体に汚染用物質を付着させる。このとき、不活性ガス雰囲気で乾燥させるので、基板からの物質と酸素とが低表面張力処理液に溶出して、汚染用物質とは異なる物質が生成されることによるウォーターマークが生じるのを抑制できる。したがって、疎水性の基板であってもウエット工程の評価に使用できる評価用基板を作製することができ、しかも汚染度合いの精度を正確なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施例に係る基板処理装置の概略構成図である。
【図２】低表面張力処理液の供給状態を示す模式図である。
【図３】低表面張力処理液を基板の上面全体に拡げる状態を示す模式図である。
【図４】遮断板を待機位置から処理位置に移動させた状態を示す模式図である。
【図５】乾燥処理の状態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照して本発明の一実施例について説明する。
図１は、実施例に係る基板処理装置の概略構成図である。
【００２３】
本実施例に係る基板処理装置は、基板Ｗを一枚ずつ順次に処理を施してゆく、いわゆる枚葉式の装置である。ここでは、基板Ｗが疎水性であるとする。疎水性の基板Ｗとは、例えば、基板Ｗがシリコン製である場合には、酸化膜等がなくシリコンが露出したものや、基板Ｗにフォトレジスト被膜や保護膜などの有機膜が被着されているものである。
【００２４】
スピンチャック１は、平面視で円形状を呈し、基板Ｗの径よりもやや大径である。スピンチャック１の上面周辺部には、複数個の支持ピン３が立設されている。複数個の支持ピン３は、基板Ｗの下面周縁部及び端縁に当接し、基板Ｗの下面をスピンチャック１の上面から所定距離だけ離間させて、基板Ｗを水平姿勢で支持する。スピンチャック１の下面中心部には、回転軸５の先端部が連結されている。回転軸５は、電動モータ７に連結されている。電動モータ７は、回転軸が鉛直方向に向くように配置されている。
【００２５】
スピンチャック１の周囲には、飛散防止カップ９が設けられている。この飛散防止カップ９は、スピンチャック１が回転された際に、スピンチャック１に保持された基板Ｗから周囲に飛散する処理液を回収する。スピンチャック１及び回転モータ７と、飛散防止カップ９とは、基板Ｗをスピンチャック１に載置したり、スピンチャック１に載置された基板Ｗを搬出したりする際には、図示しない昇降機構によりそれらが相対的に昇降され、スピンチャック１が飛散防止カップ９から突出するようになっている。
【００２６】
なお、上述したスピンチャック１が本発明における「回転手段」に相当する。
【００２７】
スピンチャック１の上方には、遮断板１１が設けられている。この遮断板１１は、回転板１３と、供給軸１５とを備えている。遮断板１１は、図示しない昇降機構により、図１中に実線で示す「待機位置」と、図１中に二点鎖線で示す「処理位置」とにわたって昇降可能に構成されている。また、遮断板１１は、スピンチャック１と同じ方向に同じ速度で同期して回転可能に構成されている。回転板１３は、平面視で円形状を呈し、スピンチャック１とほぼ同径である。供給軸１５は、回転板１３の上面中央部から上方に延出されている。供給軸１５は、中央部に第１の供給路１７が形成され、その外周側には同軸状に第２の供給路１９が形成されている。
【００２８】
回転板１３は、その下面中央部に、第１の供給路１７に連通した供給口２１が形成され、その外周側に、第２の供給路１９に連通した噴射口２３が形成されている。第１の供給路１７には、供給配管２５の一端側が連通接続されている。供給配管２５の他端側には、低表面張力処理液供給源２７が連通接続されている。供給配管２５は、流量調整弁２９が設けられている。この流量調整弁２９は、供給配管２５を流通する低表面張力処理液の流量を調整する。また、第２の供給路１９には、供給配管３１の一端側が連通接続されている。供給管３１の他端側には、ドライ窒素ガス（dry N2 gas）を供給可能なドライ窒素ガス供給源３３が連通接続されている。供給管３１は、流量調整弁３５が設けられている。流量調整弁３５は、供給配管３１を流通するドライ窒素ガスの流量を調整する。
【００２９】
上述した低表面張力処理液供給源２７は、例えば、汚染用物質を予め混合されてなる低表面張力処理液を貯留している。汚染用物質としては、例えば、ＰＳＬ（Polystyren Latex）と呼ばれるポリスチレンや、シリコン酸化物（SiO2）、窒化珪素（SiN）の微粒子が挙げられる。特に、ＰＳＬは、標準粒子として広く用いられているので、入手しやすく好適である。低表面張力処理液は、純水よりも表面張力が低く、蒸気圧が高いことが好ましい。具体的には、有機溶剤が挙げられ、より具体的には、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、メタノール、エタノール、アセトンなどが挙げられる。また、界面活性剤（例えば、ＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザン）など）を添加して、表面張力を下げたものを用いてもよい。
【００３０】
なお、供給口２１が本発明における「低表面張力処理液供給手段」に相当し、遮断板１１が本発明における「不活性ガス雰囲気形成手段」に相当する。
【００３１】
次に、図２〜図５を参照して、上述した基板処理装置による評価用基板の作製処理について説明する。図２は、低表面張力処理液の供給状態を示す模式図であり、図３は、低表面張力処理液を基板の上面全体に拡げる状態を示す模式図であり、図４は、遮断板を待機位置から処理位置に移動させた状態を示す模式図であり、図５は、乾燥処理の状態を示す模式図である。
【００３２】
なお、初期状態では、少なくとも上面（処理面）が疎水性である基板Ｗが既にスピンチャック１に載置されているものとする。また、遮断板１１は、「待機位置」に位置しているものとする。
【００３３】
まず、スピンチャック１を回転させることなく静止させた状態で、流量調整弁２９を開放させ、所定流量で低表面張力処理液を供給口２１から供給させる。所定量の低表面張力処理液を供給口２１から供給した後、流量調整弁２９を閉止させる。これにより、基板Ｗの上面中央部に所定量の低表面張力処理液が滴下される（図２）。基板Ｗの上面は疎水性であるが、処理液が低表面張力の特性を有するので、基板Ｗの上面において弾かれることなく、滴下された領域における全面を均一に覆うことができる。
【００３４】
次に、電動モータ７を作動させ、第１の回転数（比較的低速の回転数であり、例えば、１５０ｒｐｍ〜３００ｒｐｍ程度）でスピンチャック１を回転させ、基板Ｗの上面中央部に滴下された低面張力処理液を基板Ｗの全面に塗り拡げる（図３）。これにより、基板Ｗの上面全体に低表面張力処理液がムラなく行き渡る。このとき、余分な低表面張力処理液は、基板Ｗの周縁から外周側へ飛散し、飛散防止カップ９により回収される。
【００３５】
次に、電動モータ７の回転数を第１の回転数よりも高い第２の回転数（比較的高速の回転数であり、例えば、１０００ｒｐｍ〜１５００ｒｐｍ程度）に切り替えるとともに、遮断板１１を「処理位置」にまで下降させる（図３）。このとき、遮断板１１は、スピンチャック１の回転数と同方向かつ同一速度にされている。
【００３６】
次に、流量調整弁３５を操作して、所定流量でドライ窒素ガスを噴射口２３から噴射させる。これにより、基板Ｗの上面を薄く覆っている低表面張力処理液が、ドライ窒素ガスにより中央部から外周側に押し流されるとともに、ドライ窒素ガスにより乾燥される（図４）。これにより、基板Ｗの上面には、低表面張力処理液に含まれていた汚染用物質だけが残ることになる。この乾燥処理を所定時間だけ行うことにより、汚染用物質を基板Ｗの上面全体にわたって均一に付着させることができる。
【００３７】
乾燥処理が終了すると、電動モータ７の回転を停止させるとともに、流量調整弁３５を閉止させ、遮断板１１の回転を停止させて「待機位置」に上昇させる。そして、次の処理対象の基板Ｗと入れ替える。上述した一連の処理により、一枚の基板Ｗを評価用基板とすることができる。
【００３８】
上述した本実施例装置によると、スピンチャック１で保持されている疎水性の基板Ｗの上面に、低表面張力処理液を供給するので、基板Ｗが疎水性であっても弾かれにくく、汚染用物質を疎水性の基板Ｗの上面全体に塗布させることができる。そして、遮断板１１により不活性ガス雰囲気を形成させた状態で、低表面張力処理液を乾燥させ、疎水性の基板Ｗの上面全体に汚染用物質を付着させる。このとき、不活性ガス雰囲気で乾燥させるので、基板Ｗからの物質と酸素とが低表面張力処理液に溶出して、汚染用物質とは異なる物質が生成されることによるウォーターマークが生じるのを抑制できる。したがって、疎水性の基板Ｗであってもウエット工程の評価に使用できる評価用基板を作製することができ、しかも汚染度合いの精度を正確なものとすることができる。
【００３９】
また、乾燥処理時には、基板Ｗの上面に近接した「処理位置」に遮断板１１が移動するので、不活性ガス雰囲気を形成するのに必要な不活性ガスの量を低減できる。
【００４０】
また、回転板１３がスピンチャック１と同期して回転するので、噴射口２３からドライ窒素ガスを供給することにより、ドライ窒素ガス雰囲気を安定して形成でき、周囲の空気を巻き込むことがない。
【００４１】
さらに、回転板１３の供給口２１から低表面張力処理液を供給するので、別体のノズルが不要となり、構成を簡易化でき、装置コストを低減できる。
【００４２】
また、低表面張力処理液として、有機溶剤を用いるので、乾燥処理時に乾燥時間を短縮することができ、処理効率を向上できる。
【００４３】
本発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。
【００４４】
（１）上述した実施例では、回転板１３がスピンチャック１とほぼ同径としたが、本発明はこのような構成に限定されない。例えば、回転板１３がスピンチャック１より小径であってもよい。この場合には、回転板１３の中央部に噴射口を設け、外周面下部にも噴射口を設けるようにする。そして、外周面下部の噴射口から基板Ｗの外周縁に向かって傘状にドライ窒素ガスを噴射させることにより、上述した実施例と同様の効果を奏することができる。さらに、回転板１３が小径となるので、回転板１３の回転トルクを小さくでき、回転機構の負荷を軽減できる。
【００４５】
（２）上述した実施例では、スピンチャック１をいわゆる「メカ式チャック」で構成したが、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、基板Ｗの下面中央部を吸着して保持する「吸引式チャック」を採用してもよい。
【００４６】
（３）上述した実施例では、基板Ｗを静止させた状態で低表面張力処理液を供給するようにしたが、基板Ｗを低速回転させた状態で供給するようにしてもよい。
【００４７】
（４）上述した実施例では、不活性ガスとして窒素ガスを用いたが、本発明は、不活性ガスであれば窒素ガスに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００４８】
Ｗ  …  基板
１  …  スピンチャック
３  …  支持ピン
５  …  回転軸
７  …  電動モータ
９  …  飛散防止カップ
１１  …  遮断板
１３  …  回転板
１５  …  供給軸
１７  …  第１の供給路
１９  …  第２の供給路
２１  …  供給口
２３  …  噴射口
２７  …  低表面張力処理液供給源
３３  …  ドライ窒素ガス供給源
【図１】
2013201199.tif 000003
【図２】
2013201199.tif 000004
【図３】
2013201199.tif 000005
【図４】
2013201199.tif 000006
【図５】
2013201199.tif 000007