JPH0279044A - 基板の表面処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は基板の表面処理方法で、例えば半導体集積回路
製造、におけるシリコンウェハーやコンパクトディスク
、レーザーディスク等のマスタリングに使用されるガラ
ス盤の表面処理方法に関するものである。

〔従来の技術〕

半導体集積回路（ＬＳＩ）の製造においては、例えばシ
リコンウェハーに感光剤であるホトレジストを塗布し、
マスクを用いて露光、現像、エツチングを行ってパター
ニングし回路を形成する。

また、コンパクトディスク、レーザーディスク等のマス
タリングにおいては表面を研磨、洗浄したガラス盤にホ
トレジストを塗布し、信号で変調したレーザー光で記録
露光、現像して信号ビットを形成する。さらに導電性処
理を行ってニッケル電鋳を施して金属マスターを作り、
この電鋳を繰返してスタンパ−を製造する。

上述のようなシリコンウェハーやガラス盤等の基板に直
接ホトレジストを塗布した場合、基板とホトレジスト膜
の接着力が弱く、現像やエツチングそして電鋳の工程で
しばしば基板とホトレジスト膜の剥離が生じた。そのた
め一般に基板とホトレジスト膜の接着を良くする目的で
、シランカップリング剤による基板表面処理（特公昭４
７−２６０４３）が行われている。

このシランカップリング剤による処理方法としては、第
６図に示すスピンナーにより回転塗布を行う方法や第７
図に示す減圧容器の中でシラン力・７プリング剤の蒸気
浴処理を行う方法等がある。

まず第６図に示すスピンナーによる方法を説明する。筺
体ｌは仕切板２によって上、下の部屋に分かれている。

上部の部屋は塗布室３で、仕切板２の略中央部の孔４よ
りモータ５の回転軸６が突出し、該回転軸６に回転台７
が取り付けられ、その上に基板８を！！置している。モ
ータ５は下部の部屋９にあって、筺体ｌに固定している
。塗布室３には回転台７の中心部から外周まで回転する
塗布アームＩＯがあって、該塗布アーム１０の先端にノ
ズル１）を配設し、筺体１の外部より塗布アームｌＯに
接続する管１２でシランカップリング剤を含有する溶液
を供給し、ノズル１）より基板８に滴下する。

以上のような構成におけるスピンナーはモータ５を駆動
して回転台７を回転させ、ノズル１）より基板８に溶液
を滴下して、基板上に溶液を塗り広げる。そして、回転
台７の回転速度と溶液の粘度によって一定の塗布膜を形
成しながら自然乾燥し・、シラン処理を行う。

また他の処理方法として、第７図に示す蒸気浴処理方法
がある。図において、真空タンク１３は金網１４によっ
て部屋を上下に分けている。下部の部屋には、シランカ
ップリング剤を含有する溶液を入れた容器１５が台１６
に載置している。そして容器１５の底面部をヒータ１７
によって加熱し、溶液を蒸発しやすくしている。真空タ
ンク１３の上部の部屋には複数の基板８を載置する棚１
８があって、基板８どうしが接触しないように間隔を有
して載置している。そして真空タンクエ３の側面より、
接続管１９を介して真空ポンプ２０と接続し、真空タン
ク１３内を減圧できるようになっている。

このような装置において、真空タンク１３内を減圧し、
さらにシランカップリング剤を含有する溶液をヒータ１
７によって加熱することによって、タンク内を溶液の蒸
気で充満させることができる。

このことによって棚１８に載置した基板８を蒸気浴する
ことができ、シラン処理が行える。

これらの方法に用いるシランカップリング剤としては、
有機クロロシラン、アルキルシラン、ヘキサメチルジシ
ラザン等がある。例えばヘキサメチルジシラザンについ
て、その作用効果を述べると、下記−数式に示すように
、ガラス表面（ａ）のＯＨ基とへキサメチルジシラザン
（ｂ）が反応してシロキサン結合となり、表面にメチル
基−ＣＨｚ　　（Ｃ）が生ずるため疎水性となり、ホト
レジストとの接着が強固なものとなる。

（ａ）　　　　　　　　　　　（ｂ） （ｃ） 〔発明が解決しようとする課題〕 しかしながらスピンナーによる塗布では処理後の基板表
面にしばしば微小異物の付着が見られることがある。こ
れは顕微鏡観察の結果、微小水滴であることが判明した
。これらの発生原因としては、基板処理後の乾燥の段階
でシランカップリング剤の溶剤が蒸発する時の気化熱の
ために基板が冷却され、基板周辺の大気中の水分が凝縮
して基板表面に付着するものと考えられる。

また、減圧容器中でのシランカフプリング剤蒸気浴処理
の場合は、基板表面を均一に処理することが難しく、安
定性に欠ける。この原因は明らかでないが、処理後減圧
容器に大気を導入した時基板表面に吸着している未反応
のシランカップリング剤が大気中の水分と反応して悪影
響を及ぼすものと考えられる。

〔課題を解決するための手段〕

そのため本発明による手段としては、シランカップリン
グ剤を含有する溶液に浸漬し、浸漬後基板の表面が乾燥
する前にフレオンまたはイソプロピルアルコールの蒸気
浴によって、基板の表面処理を行うことを特徴としたも
のである。そして上述の基板としては、シリコンウェハ
ーやガラス盤を用い、また上述のシランカフプリング剤
を含有する溶液の溶剤としては、キシレンやセロソルブ
アセテートまたは、イソプロピルアルコールとしたもの
である。

〔作用〕

したがって本発明によれば、基板をシランカップリング
剤溶液中に浸漬することにより、基板表面は前記−数式
に示した反応によるシラン処理が行われている。次に基
板を溶液から引上げ、基板表面が溶液にぬれた状態のま
ま、フレオンやイソプロピルアルコールの蒸気浴に入れ
ると、フレオンやイソプロピルアルコールの蒸気が基板
表面で凝縮して液体となって基板表面上を流れ落ち、基
板表面のシランカフブリング剤溶液を洗い流す。

と同時に基板の温度が上昇し、周囲の蒸気の温度と等し
くなり基板表面の乾燥が行われるものである。

〔実施例〕

第１図、第２図に本発明による基板の表面処理方法を実
施するための処理槽や蒸気浴槽の詳細図を示し構成を説
明する。

第１図はシラン処理を行うためのシラン処理槽２１を示
す。図においてシラン処理槽２１は、処理タンク２２と
貯蔵タンク２３を有し、連結パイプ２４と供給ポンプ２
５やフィルター２６をもつ供給パイプ２７で構成されて
いる。

処理タンク２２はその内部に溶液槽２８があって、その
底部には、前記供給バイブ２７や超音波振動子２９を配
設している。また処理タンク２２の上部には、大気中の
水分が槽内に入るのを防ぐため、乾燥した空気によるエ
アーカーテンを形成するための空気流入口３０及び整流
板３１がある。

そしてその整流板３１の下部に、溶液の蒸発飛散を防止
するための冷却水による冷却装置３２を配設している。

また貯蔵タンク２３にも溶液を冷却するための冷却水に
よる冷却装置３３を有している。

このような構成のシラン処理槽２１において、貯蔵タン
ク２３内の溶液は温度調整され、供給ポンプ２５によっ
てフィルター２６を通過し供給バイブ２７を通って溶液
槽２８に供給される。そして溢れた溶液は、処理タンク
２２の底部に接続された連結パイプ２４を通って貯蔵タ
ンク２３に流入する。流入した溶液は、再度フィルター
２６を通過して循環している。

続いて蒸気浴槽について説明する。

第２図はフレオンを用いた蒸気浴槽３４の構成を示す。

貯蔵タンク３５から供給ポンプ３６．フィルター３７を
通過して処理槽３８の底部の溶液槽３９に供給バイブ４
０が連結し、フレオン液が供給されている。前記溶液槽
３９に供給されたフレオン液は、溢れ出て処理槽３８の
底部に連結されたパイプ４１に導かれて水洗器４２に入
る。また処理槽３８の上部には、冷却水による冷却装置
４Ｓがあって、この冷却装置４３によって蒸発している
フレオンが冷却凝縮し液化する。液化したフレオン液は
冷却装置下部にある補間に集められ、パイプ４４を通っ
て水洗器４２に入る。また処理基板を処理槽３８に挿入
したときにも、フレオン蒸気が凝縮液化し流下するが、
それらも溶液槽３９の上方にある桶４５に集められ、パ
イプ４６を遣って水洗器４２に入る。水洗器４２は、底
部近くに設けられた純水供給口４７からフレオン液中に
純水を放出し、フレオン液中の水溶性物質を取り込みな
がら水洗器４２の上部排水パイプ４８より純水を排出す
る。

このようにして不純物が除去されたフレオン液は、貯蔵
タンク３５に集められ、供給ポンプ３６によって溶液槽
３９に送り出される。そして溶液槽３９の内部にある加
熱器４９によって、フレオン液は加熱され、蒸発が促進
されて蒸気浴に適した環境を形成している。

向上記フレオンは、沸点が４７Ｃ°と低いので、比較的
低い温度で乾燥できる。また比熱も小さく発火性がない
ので蒸気浴剤として使いやすい長所を有している。また
前記フレオンに代えてイソプロピルアルコール（以下Ｉ
ＰＡと呼ぶ）を使ってもよい。ｒＰＡはフレオンより沸
点が高く発火性があるので取扱いは難しいが、親水性が
高いので基板表面に水分が付着していても除去できる特
徴を有している。以上のような構成の処理槽２工や蒸気
浴槽３４を用いて、まず基板を処理槽２１の処理タンク
２２に浸漬して表面処理を行う。続いて表面が溶液にぬ
れた状態のまま、蒸気浴槽３４に入れる。蒸気浴槽３４
内では、挿入した基板の表面に接するフレオン蒸気が凝
縮して液化し、基板表面を洗浄しながら流下する。この
ようにして基板表面を洗浄しながら基板は周囲の環境温
度に近づくとともに、フレオン蒸気の液化が止まり、乾
燥状態になって基板のシラン処理が終了する。

以上の工程によって終了した基板の表面は、処理工程中
に大気に接しないので大気中の水分による処理むらが発
生しなくなる。また処理後の基板表面は疎水性となるの
で基板表面の変質劣化を低減できる。

尚、他の実施例として、基板の表面研磨後それらの洗浄
工程のあとに、本発明による基板の表面処理方法の工程
付加して一連の工程としてもよい。

第３図には、他の一実施例を示す洗浄及び表面処理工程
の構成図を示す。図において一連の超音波洗浄処理、即
ち、洗浄槽５１．温水槽５２．純水槽５３．ＩＰＡ槽５
４．５５．５６．フレオン又はＩＰＡ蒸気槽３４を経て
洗浄乾燥した基板を、シラン処理槽２１にてシラン処理
を行い、フレオン蒸気浴槽３４で洗浄と乾燥を行う。こ
の工程ではシラン処理槽にＩＰＡが混入しないため、シ
ラン処理液の劣化が無く好ましい方法であるが、処理工
程が長くなる欠点がある。

更に他の実施例としては、第４図に示すように研磨した
基板を洗浄槽５１で研摩剤を洗い落とし、次に温水槽５
２で洗剤を洗い流し、さらに純水槽５３で洗浄する。そ
してＩＰＡ槽５４，５５で水置換を行い、次のキシレン
槽５８でＩＰＡをキシレンと置換した後、シラン処理槽
２１で基板表面のシラン処理を行い、フレオン蒸気槽３
４で洗浄と乾燥を行う。この工程を用いればＩＰＡによ
ってシラン処理槽２１内のシラン処理液を汚染すること
がない。

さらに他の実施例としては、第５図に示すように表面を
研磨した基板を洗剤槽５１で洗剤を用いて基板に付着し
ている研磨剤等の汚れを除却し、次に温水槽５２で洗剤
をすすぎ洗いを行い、次に室温の純水槽５３で洗浄する
。そして次にＩＰＡ槽４．５で水置換を行った後、シラ
ン処理槽９にて表面処理を行い、フレオン蒸気槽７で洗
浄と乾燥行う。この方法はシラン処理槽にＩＰＡが混入
しシラン処理液を劣化させる欠点はあるが、洗浄とシラ
ン処理が同時に行え簡便である。

〔発明の効果〕

以上本発明の方法で表面処理を行うことによって、極め
て清浄な処理面が得られる。またホトレジストの接着強
度も充分なものが得られる。さらに本発明の処理を行う
ことによって、基板表面が疎水性となるため、大気中の
水分による基板表面の変質、劣化を低減することができ
、経時変化の少ない良好な表面を維持することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明によるシラン処理を実施するた
めのシラン処理槽、蒸気浴槽の詳細な説明図、第３図、
第４図、第５図は他の実施例を示す概略構成図、第６図
、第７図は従来方法によるシラン処理を説明する処理装
置の説明図である。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）シランカップリング剤を含有する溶液に浸漬し、
   浸漬後基板の表面が乾燥する前にフレオンまたはイソプ
   ロピルアルコールの蒸気浴によって、基板の表面処理を
   行うことを特徴とする基板の表面処理方法。
2. （２）前記基板がシリコンウェハーであることを特徴と
   する請求項（１）記載の基板の表面処理方法。
3. （３）前記基板がガラス盤であることを特徴とする請求
   項（１）記載の基板の表面処理方法。
4. （４）前記溶液の溶剤がキシレンであることを特徴とす
   る請求項（１）記載の基板の表面処理方法。
5. （５）前記溶液の溶剤がセロソルブアセテートであるこ
   とを特徴とする請求項（１）記載の基板の表面処理方法
   。
6. （６）前記溶液の溶剤がイソプロピルアルコールである
   ことを特徴とする請求項（１）記載の基板の表面処理方
   法。