JP2003303799A

JP2003303799A - 表面洗浄装置および表面洗浄方法

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Publication number: JP2003303799A
Application number: JP2002108361A
Authority: JP
Inventors: Junichi Muramoto; 准一村本
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2002-04-10
Filing date: 2002-04-10
Publication date: 2003-10-24

Abstract

(57)【要約】【課題】薬液を使用しないエアロゾル洗浄法において、
被処理体の構造へ損傷を与える程度にまでエアロゾルの
吹き付け速度を増加させることなく、付着物の除去効率
を向上させることのできる表面洗浄装置および表面洗浄
方法を提供する。【解決手段】エアロゾル噴出手段５により被処理体１０
の被処理面に向けて浮遊する微粒子を含むエアロゾル５
１が吹き付けられ、レーザ光照射手段４により光学窓２
２を介して洗浄室２内にレーザ光ＬＢが照射されること
により、エアロゾル５１に含まれる微粒子を液化あるい
は気化させる。このようにして液化あるいは気化された
微粒子による流動作用により、被処理体１０の被処理面
に付着した付着物が除去される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、半導体基
板、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System)、フ
ォトマスク等の被処理体の表面に付着した有機汚れや無
機汚れ等の付着物を、被処理体の表面から除去する表面
洗浄装置および表面洗浄方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスの製造過程において、ウ
ェーハへの付着が許容される付着物のサイズは、パター
ンサイズの最小寸法の約１／２だと考えられている。パ
ターンサイズは近年縮小しており、除去する必要のある
付着物のサイズも同様に縮小している。

【０００３】サイズが１μｍよりも小さな付着物の除去
は非常に困難である。なぜなら、付着物がウェーハ表面
へ付着している力はその半径（体積に対する等価半径）
に比例する一方で、付着物が液体や気体などの流体から
受ける力はその半径の２乗（断面積）に比例するからで
ある。粒径の小さな付着物は断面積が小さいために流体
の流れから受ける力が小さくなり、十分な除去効果が得
られない。

【０００４】このことは、エアブローや純水ブラシなど
流体の作用による除去方法において、１μｍよりもサイ
ズが小さい付着物は除去しにくいことからも理解され
る。従って、そのような小さなサイズの付着物の除去
は、基板と付着物のゼータ電位の違いを利用した、アル
カリ性の薬液を用いたウェット洗浄法によって現在遂行
されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】次世代の洗浄プロセス
に対する仕様は、薬液の使用によって発生する基板上の
微細構造物の破壊を防止することである。次世代の半導
体デバイスのスケール・サイズは数１０ｎｍであり、そ
の微細構造物内に薬液などの液体が侵入すると液体の表
面張力によって微細構造物が破壊されてしまう。このこ
とは次世代の半導体デバイスの製造プロセスにおいてウ
ェット洗浄法を使用することが困難であることを示して
いる。

【０００６】このように、基板上の微細構造物の破壊を
防止する点から、薬液を使用しないドライ・クリーニン
グ法によるウェーハ洗浄を実現することが望まれる。

【０００７】ドライ洗浄法の一つに低温エアロゾル洗浄
法が挙げられる。低温エアロゾル洗浄法は二酸化炭素や
アルゴンなどの基板に対して不活性な気体をノズルもし
くは膨張弁で断熱膨張させ、気体中に微粒液体／固体を
形成し、それら微粒液体／固体を基板表面へ吹付けるこ
とにより、付着物を除去するものである。

【０００８】低温エアロゾル洗浄法による付着物の除去
のメカニズムは、噴射に伴う気体の流れから受ける流体
流れ、微粒液体／固体の衝突、基板表面での気体および
微粒液体の流動、微粒液体／固体が基板表面で気化／昇
華する際に発生する気体流れであり、およびそれらの複
合作用だと考えられている。

【０００９】半導体デバイスの製造プロセスにおいて、
高電流密度のイオン注入が行われた基板表面のレジスト
などは、架橋によるゲル化、固化、炭化が進んでいるた
め非常に強固に基板表面へ付着しており、低温エアロゾ
ル法はそのような強固な付着物を除去することが困難で
ある。低温エアロゾル洗浄法は、エアロゾルの拭きつけ
速度によって洗浄力が制限されるためだからである。

【００１０】また、低温エアロゾル洗浄法では、エアロ
ゾルを高速度で基板へ吹付ける場合に、基板表面の力学
的に弱い微細構造物が破壊される恐れがある。そのよう
な微細構造物として中空構造をもつＭＥＭＳなどが代表
的である。

【００１１】従って、特開平１１−２９７６５３号公報
に開示されているように、低温エアロゾル洗浄法におけ
る付着物の除去効率を向上させるため、新たな付加ノズ
ルから得られる高速ガスによりエアロゾルを加速し、高
速ガスの保有熱により微粒液体／固体の気化／昇華を促
進する方法では、微細構造物の洗浄に対して機能しない
と考えられる。

【００１２】しかしながら、微細構造物の破壊を防止す
るために、ノズルと基板との間の距離を増加させるなど
の手段を用いて、低温エアロゾルの吹き付け速度を減少
させた場合には、表面の付着物除去効率が減少してしま
う。

【００１３】レジスト剥離をドライ式に行う手法の他の
一つとして、レーザ・クリーニング法が挙げられる。レ
ーザ・クリーニング法は基板表面と付着物へレーザ光を
照射し、光・熱反応によって付着物を除去する手法であ
る。代表的な例として、特表２０００−５００２８５号
公報に開示されているような、オラミル社の提案するレ
ーザ・ストリッピングがある。これは特定の雰囲気（Ｏ
₂ ／Ｏ₃ とＮ_x Ｏ_y ）の供給による付着物の除去を促す
手法である。

【００１４】レーザ・クリーニング法における問題点
は、レーザ光の直接照射により基板表面において１ｎｍ
以上の損傷が発生することである。これは照射されたレ
ーザ光が基板表面に吸収され、光および熱反応を引き起
こして光解離および融解を引き起こすために発生する。
そのような損傷の発生を抑制するためには、照射するレ
ーザ光の強度およびエネルギーを減少させる手法が採用
されてきたが、この場合には、付着物の除去を行うため
の十分なレーザ光の強度およびエネルギーを確保できず
除去効率が減少してしまう。

【００１５】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、薬液を使用しないエアロゾル洗浄
法において、被処理体の構造へ損傷を与える程度にまで
エアロゾルの吹き付け速度を増加させることなく、付着
物の除去効率を向上させることのできる表面洗浄装置お
よび表面洗浄方法を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の表面洗浄装置は、被処理体の被処理面に向
けて浮遊する微粒子を含むエアロゾルを吹き付けるエア
ロゾル噴出手段と、レーザ光を照射して、前記エアロゾ
ルに含まれる前記微粒子を液化あるいは気化させるレー
ザ光照射手段とを有する。

【００１７】前記レーザ光照射手段は、前記被処理体に
吸収される波長の前記レーザ光を前記被処理面へ照射し
て、前記被処理体の前記被処理面を加熱することにより
前記エアロゾルに含まれる前記微粒子を液化あるいは気
化させる。

【００１８】前記レーザ光照射手段は、前記エアロゾル
に含まれる前記微粒子に吸収される波長の前記レーザ光
を照射して、前記エアロゾルに含まれる前記微粒子を液
化あるいは気化させる。

【００１９】上記の本発明の表面洗浄装置によれば、エ
アロゾル噴出手段により被処理体の被処理面に向けて浮
遊する微粒子を含むエアロゾルが吹き付けられ、レーザ
光照射手段によりレーザ光が照射されることにより、エ
アロゾルに含まれる前記微粒子を液化あるいは気化させ
る。このように液化あるいは気化された微粒子による流
動作用により、被処理体の被処理面に付着した付着物が
除去される。

【００２０】また、上記の目的を達成するため、本発明
の表面洗浄装置は、被処理体を収容し、レーザ光を透過
する光学窓を備える洗浄室と、前記被処理体の被処理面
に向けて浮遊する微粒子を含むエアロゾルを吹き付ける
エアロゾル噴出手段と、前記光学窓を介して前記洗浄室
内に前記レーザ光を照射して、前記エアロゾルに含まれ
る前記微粒子を液化あるいは気化させるレーザ光照射手
段とを有する。

【００２１】前記レーザ光照射手段は、前記被処理体に
吸収される波長の前記レーザ光を前記被処理面へ照射し
て、前記被処理体の前記被処理面を加熱することにより
前記エアロゾルに含まれる前記微粒子を液化あるいは気
化させる。

【００２２】前記レーザ光照射手段は、前記エアロゾル
に含まれる前記微粒子に吸収される波長の前記レーザ光
を照射して、前記エアロゾルに含まれる前記微粒子を液
化あるいは気化させる。

【００２３】上記の本発明の表面洗浄装置によれば、エ
アロゾル噴出手段により被処理体の被処理面に向けて浮
遊する微粒子を含むエアロゾルが吹き付けられ、レーザ
光照射手段により光学窓を介して洗浄室内にレーザ光が
照射されることにより、エアロゾルに含まれる前記微粒
子を液化あるいは気化させる。このようにして液化ある
いは気化された微粒子による流動作用により、被処理体
の被処理面に付着した付着物が除去される。

【００２４】さらに、上記の目的を達成するため、本発
明の表面洗浄方法は、被処理体の被処理面に向けて浮遊
する微粒子を含むエアロゾルを吹きつける工程と、レー
ザ光を照射して、前記エアロゾルに含まれる前記微粒子
を液化あるいは気化させる工程とを有する。

【００２５】前記レーザ光を照射する工程において、前
記被処理体に吸収される波長のレーザ光を前記被処理面
へ照射して、前記被処理体の前記被処理面を加熱するこ
とにより前記エアロゾルに含まれる前記微粒子を液化あ
るいは気化させる。

【００２６】前記レーザ光を照射する工程において、前
記エアロゾルに含まれる前記微粒子に吸収される波長の
前記レーザ光を照射して、前記エアロゾルに含まれる前
記微粒子を液化あるいは気化させる。

【００２７】上記の本発明の表面洗浄方法によれば、被
処理体の被処理面に向けて浮遊する微粒子を含むエアロ
ゾルを吹きつけ、レーザ光を照射してエアロゾルに含ま
れる微粒子を液化あるいは気化させる。このようにして
液化あるいは気化された微粒子による流動作用により、
被処理体の被処理面に付着した付着物が除去される。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の表面洗浄装置お
よび表面洗浄方法の実施の形態について、図面を参照し
て説明する。

【００２９】第１実施形態図１は、本実施形態に係る表面洗浄装置の概略構成の一
例を示す図である。図１に示す表面洗浄装置は、大別し
て、例えば洗浄対象となる被処理基板１０を収容するチ
ャンバ２と、チャンバ２内に設置され被処理基板１０を
保持するステージ３と、チャンバ２内にレーザ光ＬＢを
照射するレーザ光照射手段４と、被処理基板１０の表面
へ向けてエアロゾルを吹き付ける吹き付けノズル５と、
被処理基板から除去された付着物とエアロゾルとを吸引
してチャンバ２外へ排出する排気手段６とを有する。

【００３０】チャンバ２は、排気手段６により後述する
ように所定の減圧状態になっており、その壁面下部に被
処理基板を搬出入するためのゲートバルブ等からなる気
密ドア２１が設置され、さらに、レーザ光ＬＢが入射す
る位置にレーザ光ＬＢを透過する光学窓２２が設置され
ており、当該光学窓２２は、例えば、石英ガラス等によ
り形成されている。

【００３１】ステージ３は、被処理基板１０を真空吸着
あるいはメカニカルチャックにより保持し、さらに、被
処理基板１０を平面方向に移動させ、かつ、被処理基板
１０を回転させるように可動可能に構成されている。こ
れは、例えば、メカニカルステージとモータとの組み合
わせにより実現される。

【００３２】レーザ光照射手段４は、レーザ光ＬＢを出
射するレーザ光源４１と、反射ミラー４２と、反射ミラ
ー４２により反射されたレーザ光ＬＢを集光する集光レ
ンズ４３とを有する。

【００３３】レーザ光源４１は、後述するように、被処
理基板１０に選択的に吸収される波長のレーザ光ＬＢを
反射ミラー４２に向けて出射する。

【００３４】反射ミラー４２は、ミラー面の角度を変更
する駆動部を備え、これにより、横方向から入射したレ
ーザ光ＬＢの光軸を曲げる角度調整を行い、この動作を
連続的に行なうことにより、被処理基板１０に対しレー
ザ光ＬＢを一方向に走査する。

【００３５】集光レンズ４３は、反射ミラー４２により
反射されたレーザ光ＬＢを集光して、被処理基板１０の
洗浄領域に集光する。

【００３６】吹き付けノズル５は、公知のエアロゾル供
給源に接続され、気体中に微粒液体や微粒固体等の微粒
子が浮遊したエアロゾル５１を被処理基板１０の表面へ
吹き付けるものである。吹き付けノズル５は、例えば駆
動装置等により接続されており、被処理基板１０への吹
き付け位置を制御可能に構成されている。

【００３７】例えば、アルゴン固体の微粒子を含むエア
ロゾルを形成する場合には、エアロゾル供給源におい
て、アルゴンガス（Ａｒ）と窒素ガス（Ｎ₂ ）が混合さ
れ、ＡｒとＮ₂ の混合ガスをフィルタに通すことにより
ガス中の不純粒子を除去した後に、冷却器によりアルゴ
ンガスの液化点近くまで冷却される。このようなエアロ
ゾル供給源において冷却された混合ガスが吹き付けノズ
ル５に供給される。吹き付けノズル５に供給され、チャ
ンバ２内に供給された混合ガスは、減圧状態にあるチャ
ンバ２内で急激に断熱膨張して、アルゴンの液体、固体
あるいはこれらの混合物からなる極微粒子のガス状懸濁
物であるエアロゾル５１となる。このとき、チャンバ２
内の圧力は、排気手段６により、アルゴンのエアロゾル
を形成するようにアルゴンの三重点以下に維持されてい
る状態にある。

【００３８】排気手段６は、被処理基板１０上のガス等
を排気し得るように設置され、被処理基板１０に供給さ
れたエアロゾル５１とともに、被処理基板１０から除去
された付着物をチャンバ２外へ排出する排気口６１と、
当該排気口６１と外部の真空ポンプとを接続する排気管
６２とを有する。排気手段６は、上述したアルゴンのエ
アロゾルを用いる場合には、チャンバ２内の圧力をアル
ゴンの三重点（６８ｋＰａ）以下とするような真空状態
に維持する。

【００３９】次に、上記構成の表面洗浄装置を用いた洗
浄動作について、その洗浄原理を示す図２を参照して説
明する。まず、排気手段６によりチャンバ２内が所望の
減圧状態となるように維持された状態で、チャンバ２へ
気密ドア２１を介してステージ３に搭載された被処理基
板１０を搬入する。

【００４０】そして、図２（ａ）に示すように、ステー
ジ３に搭載された被処理基板１０上の付着物１１が存在
する領域、すなわち、洗浄領域へ、吹き付けノズル５か
らエアロゾル５１を吹き付け、さらに、レーザ光源４１
からレーザ光ＬＢを出射し、出射されたレーザ光ＬＢ
は、反射ミラー４２により反射されて集光レンズ４３に
よって、チャンバ２内の例えば被処理基板１０の表面に
集光される。

【００４１】ここで、レーザ光源４１により出射される
レーザ光ＬＢは、そのエネルギーおよび強度が被処理基
板１０の表面が融解されるエネルギーよりも十分弱く、
かつ、被処理基板表面へ選択的に吸収される波長のもの
とする。また、吹き付けられたエアロゾル５１には、微
粒固体５１１と微粒液体５１２の混合物を含むものとす
る。この加熱を目的としたレーザ光の波長は赤外域にな
ると考えられ、例えば、被処理基板１０にシリコン基板
を用いた場合には、波長が１．２μｍ〜６μｍでは内部
吸収が少ないことから好ましく用いることができる。

【００４２】被処理基板１０の表面は、レーザ光ＬＢの
照射によって局所的かつ瞬間的に加熱され、図２（ｂ）
に示すように、加熱された被処理基板表面に到達した微
粒固体５１１は、被処理基板１０の表面から伝達される
熱エネルギーにより、気化して流動ガス５１１ａとな
り、また、融解して流動液体５１１ｂとなる。また、同
様にして、微粒液体５１２も、被処理基板１０の表面か
ら伝達される熱エネルギーにより気化して、流動ガス５
１２ａとなる。

【００４３】そして、このようにして発生した流動ガス
５１１ａ，５１２ａや、流動液体５１１ｂによる流動作
用により、被処理基板１０の表面に付着した付着物１１
は、被処理基板１０の表面から除去される。また、レー
ザ光ＬＢが照射されることによる付着物の光反応や、熱
エネルギーが付着物１１にも伝達されることによる付着
物１１の熱反応の効果も相まって、付着物１１の除去が
促進される。除去された付着物１１は、排気手段６の排
気口６１へエアロゾル５１とともに吸気されて、チャン
バ２外へ排出される。

【００４４】上記の除去作用は、前述した特開平１１−
２９７６５３号公報のように、高速のガス吹き付けをす
ることなく除去効率を促進することを意味する。これ
は、基板表面に力学的に弱く、気体の高速吹き付けによ
り破壊されやすい微細構造物の洗浄法として有益であ
る。

【００４５】上記のエアロゾル５１の吹き付けおよびレ
ーザ光ＬＢの照射を、被処理基板１０に付着された付着
物に対して、選択的に行なう場合の洗浄領域の制御は、
以下のようにして行なう。

【００４６】すなわち、図３に示すように、先の工程に
おいて表面検査機により付着物１１の位置を計測してお
き（ステップＳＴ１）、当該表面検査機において計測さ
れた付着物１１の位置データを当該表面洗浄装置へ伝送
する（ステップＳＴ２）。そして、先に伝送された付着
物１１の位置データに応じた位置にレーザ光を照射する
ように反射ミラー４２の反射面の角度を制御し、さら
に、吹き付けノズル５の吹き付け位置を制御する（ステ
ップＳＴ３）。以上のようにして、被処理基板１０の洗
浄領域を制御することにより、表面検査機により計測さ
れた付着物１１の全てが除去される。

【００４７】なお、上記のように付着物１１の存在する
位置のみ局所的に洗浄領域を制御する他、被処理基板１
０の表面の全面を洗浄するようにしてもよい。以下に、
ステージ３に搭載された被処理基板１０の全面を洗浄す
るための洗浄方法について説明する。

【００４８】例えば、図４（ａ）に示すように、吹き付
けノズル５による被処理基板１０へのエアロゾルの吹き
付け領域Ａｒ１が、被処理基板１０の径よりも大きくな
るような線状とする。レーザ光ＬＢについては、吹き付
け領域Ａｒ１中を反射ミラー４２を制御してレーザ光Ｌ
Ｂを一方向に走査するか、あるいは、吹き付け領域Ａｒ
１の全領域を一括して照射できるようにする。吹き付け
領域Ａｒ１の全領域へのレーザ光ＬＢの一括照射は、例
えば、集光レンズ４３にシリンドリカルレンズを採用す
ることにより達成される。そして、吹き付けノズル５は
固定し、被処理基板１０を矢印ｄ１方向に移動させるこ
とにより、被処理基板１０の表面を洗浄する。

【００４９】また、図４（ｂ）に示すように、図４
（ａ）と同様の吹き付け領域Ａｒ１を形成したままで、
被処理基板１０を固定しておき、吹き付けノズル５を移
動させて吹き付け領域Ａｒ１を被処理基板１０上で矢印
ｄ２方向に移動させ、当該吹き付け領域Ａｒ１の移動に
同期させて、反射ミラー４２の反射面を制御することに
よりレーザ光ＬＢの照射領域が吹き付け領域Ａｒ１に対
応して移動させるようにする。

【００５０】また、図５（ｃ）に示すように、吹き付け
ノズル５による被処理基板１０へのエアロゾルの吹き付
け領域Ａｒ１をスポット状とし、当該吹き付け領域Ａｒ
１に重なるようにレーザ光ＬＢの照射領域Ａｒ２を形成
し、吹き付けノズル５を移動させることでエアロゾルの
吹き付け領域Ａｒ１を矢印ｄ３方向（径方向）に走査し
つつ、ステージ３を矢印ｄ５方向に回転させることによ
り、被処理基板１０の全面を洗浄する。このとき、吹き
付け領域Ａｒ１の矢印ｄ３方向への走査に同期させて、
反射ミラー４２の反射面を制御することによりレーザ光
ＬＢの照射領域Ａｒ２を吹き付け領域Ａｒ１に対応して
矢印ｄ４方向へ走査するようにする。

【００５１】また、図５（ｄ）に示すように、吹き付け
ノズル５による被処理基板１０へのエアロゾルの吹き付
け領域Ａｒ１を被処理基板１０の半径程度の線状とし、
当該吹き付け領域Ａｒ１内において、反射ミラー４２の
制御によりスポット状のレーザ光ＬＢの照射領域Ａｒ２
を矢印ｄ６方向に走査しつつ、ステージ３を矢印ｄ７方
向に回転させることにより、被処理基板１０の全面を洗
浄する。

【００５２】以上のように、被処理基板１０の全面を洗
浄する方法は、種々の方法があり、これに限定されるも
のではない。

【００５３】上記の本実施形態に係る表面洗浄装置およ
び表面洗浄方法によれば、被処理基板１０の表面を、レ
ーザ光ＬＢの照射によって局所的かつ瞬間的に加熱し、
図２（ｂ）に示すように、加熱された被処理基板表面か
ら伝達される熱エネルギーにより、被処理基板１０の表
面に到達した微粒固体５１１や微粒液体５１２を融解お
よび気化させて、流動ガス５１１ａ，５１２ａや流動液
体５１１ｂを発生させ、当該流動ガス５１１ａ，５１２
ａや流動液体５１１ｂによる流動作用により、被処理基
板１０の表面に付着した付着物１１を、被処理基板１０
の表面から除去している。また、レーザ光ＬＢが照射さ
れることによる付着物１１の光反応や、熱エネルギーが
付着物１１にも伝達されることによる付着物１１の熱反
応の効果も相まって、付着物１１の除去が促進される。

【００５４】従って、低温エアロゾルを用いた洗浄にお
いて、高速のエアロゾルの吹き付けをすることなく除去
効率を促進させることができ、イオン注入後のレジスト
のような非常に強固に固着した付着物１１を除去するこ
とも可能となる。力学的に弱く、気体の高速吹き付けに
より破壊されやすい微細構造物が表面に形成された被処
理基板１０の洗浄にも適用できる。

【００５５】また、被処理基板１０の表面から除去され
た付着物１１は、排気口６１によりエアロゾル５１とと
もに吸引されることから、除去された付着物１１の被処
理基板１０への再付着を防止することができる。

【００５６】ここで、レーザ光ＬＢは、被処理基板１０
を瞬間的に加熱させるために使用するものであるから、
被処理基板１０へ選択的に吸収される波長であれば、そ
のエネルギーおよび強度を被処理基板１０の表面が融解
されるエネルギーよりも十分弱くすることができること
から、レーザ光ＬＢによる被処理基板１０への損傷もな
い。

【００５７】なお、上記の効果を得るための洗浄装置の
構成は、従来の低温エアロゾル洗浄法に使用する装置の
チャンバーに光学窓を配置し、光照射手段４を設けるこ
とによって達成することができ、新たな付加ノズルの設
置やその制御等の必要性はない。

【００５８】第２実施形態図６は、本実施形態に係る表面洗浄装置の概略構成の一
例を示す図である。図６に示す表面洗浄装置では、チャ
ンバ２には、その壁面下部の両側に被処理基板１０を搬
出入するためのゲートバルブ等からなる気密ドア２１
ａ，２１ｂが設置されており、さらに、被処理基板１０
の表面上でガス流を形成させるための遮蔽板２３が設置
されている。

【００５９】また、第１実施形態の排気手段６の代わり
に、遮蔽板２３が設置された側から例えば窒素ガス等の
パージガスを供給する供給口８１がチャンバ２に設置さ
れており、さらに、エアロゾル、パージガス、および被
処理基板１０から除去された付着物をチャンバ２外へ排
出する排気口８２が設置されている。排気口８２は、第
１実施形態と同様に、例えば、アルゴンのエアロゾルを
用いる場合には、アルゴンの三重点（６８ｋＰａ）以下
とするような真空状態に維持する。

【００６０】上記の遮蔽板２３を挟んで設置された供給
口８１および排気口８２により、被処理基板１０の表面
に平行に流れるガス流が形成されるように構成されてい
る。なお、その他の構成は、第１実施形態と同様である
ため、その説明は省略する。

【００６１】次に、上記構成の表面洗浄装置を用いた洗
浄動作について説明する。まず、チャンバ２へ気密ドア
２１ａを介してステージ３に搭載された被処理基板１０
を搬入する。ステージ３に搭載された被処理基板１０
は、矢印ｄ８の示す方向に搬入される。

【００６２】吹き付けノズル５によってエアロゾル５１
が被処理基板１０上に吹き付けられ、また、エアロゾル
５１が吹き付けられる被処理基板１０上に、光学窓２２
を通してレーザ光ＬＢが照射される。

【００６３】上記のエアロゾル５１の吹き付けおよびレ
ーザ光ＬＢの照射の際には、チャンバ２へ被処理基板１
０に対して不活性なパージガス８０を供給口８１から導
入する。このとき、遮蔽板の供給口８１側は圧力が相対
的に高い状態となり、排気口８２側は圧力が相対的に低
い状態となることから、供給口８１から排気口８２へ
と、矢印に示すように被処理基板１０の表面にパージガ
ス８０のガス流が形成される。

【００６４】従って、エアロゾル５１の吹き付けおよび
レーザ光ＬＢの照射により、被処理基板１０から除去さ
れた付着物は、パージガス８０のガス流に乗って排気口
８２へと搬送され、既に清浄化された被処理基板１０の
被処理面へ再付着することが防止される。

【００６５】上記のエアロゾル５１およびレーザ光ＬＢ
を用いた付着物の除去を、被処理基板１０に付着された
付着物に対して、選択的に行なう場合の洗浄領域の制御
は、第１実施形態と同様であるが、特に、全面洗浄を行
なう際には、第１実施形態において説明した図４（ａ）
あるいは図４（ｂ）に示す方法のように、被処理基板１
０の一方向側から順に洗浄していく方法が好ましく用い
られる。

【００６６】その後、表面の洗浄が行なわれた被処理基
板１０は、気密ドア２１ｂを介してチャンバ２外へ搬出
されることとなる。

【００６７】上記の本実施形態に係る表面洗浄装置およ
び表面洗浄方法によれば、第１実施形態の効果に加え、
エアロゾル５１の吹き付けおよびレーザ光ＬＢの照射に
より、被処理基板１０から除去された付着物は、パージ
ガス８０のガス流に乗って排気口８２へと搬送されるこ
とから、第１実施形態に比して、既に清浄化された被処
理基板１０の被処理面へ除去後の付着物が再付着する効
果を向上させることができる。

【００６８】第３実施形態図７は、本実施形態に係る表面洗浄装置の概略構成の一
例を示す図である。第１および第２実施形態では、被処
理基板１０の上方からレーザ光ＬＢを被処理基板１０へ
向けて照射する構成について説明したが、本実施形態で
は、レーザ光ＬＢを被処理基板１０の表面に平行に照射
して、被処理基板１０へレーザ光が照射されないように
構成されているものである。

【００６９】すなわち、チャンバ２の側壁には、レーザ
光ＬＢが入射する位置および出射する位置に、レーザ光
ＬＢを透過する光学窓２２ａ，２２ｂが設置されてお
り、この光学窓２２ａ，２２ｂは、例えば、石英ガラス
等により形成されている。

【００７０】レーザ光照射手段４ａは、レーザ光源４１
ａと、レーザ光源４１ａにより出射されたレーザ光ＬＢ
を集光する集光レンズ４３ａとを有する。

【００７１】レーザ光源４１ａは、後述するように、吹
き付けノズル５により吹き付けられたエアロゾル５１に
含まれる微粒液体や微粒固体等の微粒子に選択的に吸収
される波長のレーザ光ＬＢを集光レンズ４３ａに向けて
出射する。

【００７２】集光レンズ４３ａは、例えば清浄化を行う
被処理基板１０の表面に対して平行に入射されるレーザ
光ＬＢを、被処理基板１０の洗浄領域の上方に集光す
る。なお、集光レンズ４３ａは、図示しない駆動機構に
接続されており、光学窓２２ａとの距離を変えることに
より、レーザ光ＬＢの進行方向における焦点位置を制御
可能に構成されている。

【００７３】また、チャンバ２外には、光学窓２２ｂか
ら出射されるレーザ光を受光して、当該レーザ光ＬＢを
減衰させる光ダンパ９が設けられている。

【００７４】図８は、光ダンパ９の一構成例を説明する
ための断面図である。図８に示すように、光ダンパ９
は、レーザ光ＬＢの入射側の壁にレーザ光の取り込み口
９１が設けられた直方体の筐体９０と、高反射率を有す
る２枚の反射板９２と、筐体９０に接続された吸気管９
３とを有する。

【００７５】取り込み口９１は開放していても良いが、
ダンパ外部側に反射防止膜を形成したりダンパ内部側へ
反射膜を成膜した光学窓を配置することにより構成され
ていてもよい。

【００７６】２枚の反射板９２は、取り組み口９１とは
反対側の一端が互いに貼り合わされて筐体９０内に配置
されており、取り込み口９１から入射されたレーザ光Ｌ
Ｂを矢印に示す経路に従って、２枚の反射板９２のお互
いが張り合わさる位置へ導き、レーザ光ＬＢを終端させ
る。反射板９２の材質は、例えばアルミニウムなどが挙
げられる。

【００７７】吸気管９３は、例えば、レーザ光ＬＢの取
り込み口９１の付近に設置されており、図示しない真空
ポンプ等に接続されている。反射率の高い材質により反
射板９２が構成されていても、レーザ光ＬＢの反射の際
にわずかに表面がアブレーションされるため、吸気管９
３は、それによって発生した塵埃を筐体９０の外部へ排
出する。

【００７８】また、反射板９２は、図示しない冷却機構
を備える。なぜならば、２枚の反射板９２の接合部分に
おいてレーザ光のエネルギーが吸収され、発熱により熱
損傷の発生が懸念されるためである。冷却原理は循環水
の供給や、ペルチエ素子による電気的冷却等の公知の技
術によるものとする。

【００７９】次に、上記構成の表面洗浄装置を用いた洗
浄動作について、その洗浄原理を示す図９を参照して説
明する。まず、排気手段６によりチャンバ２内が所望の
減圧状態となるように維持された状態で、チャンバ２内
へ気密ドア２１を介してステージ３に搭載された被処理
基板１０を搬入する。

【００８０】そして、図９（ａ）に示すように、ステー
ジ３に搭載された被処理基板１０上の付着物１１が存在
する領域、すなわち、洗浄領域へ、吹き付けノズル５か
らエアロゾル５１を吹き付け、さらに、レーザ光源４１
ａから被処理基板１０の表面に平行にレーザ光ＬＢを出
射し、出射されたレーザ光ＬＢは、集光レンズ４３ａに
よって、被処理基板１０の洗浄領域の上方に集光され
る。

【００８１】ここで、吹き付けられたエアロゾル５１に
は、微粒固体５１１と微粒液体５１２との混合物を含む
ものとする。また、レーザ光源４１ａにより出射される
レーザ光ＬＢは、エアロゾル５１に含まれる微粒固体５
１１や微粒液体５１２等の微粒子に選択的に吸収される
波長のものとする。この波長は、用いるエアロゾルの吸
収スペクトルを測定することにより決定される。

【００８２】エアロゾルに含まれる微粒固体５１１や微
粒液体５１２に吸収される波長のレーザー光ＬＢを照射
することにより、図９（ｂ）に示すように、被処理基板
１０の洗浄領域へ向かう微粒固体５１１は、レーザ光Ｌ
Ｂのエネルギーにより、気化して流動ガス５１１ａとな
り、また、同様にして、微粒液体５１２も気化して、流
動ガス５１２ａとなる。

【００８３】そして、このようにして発生した流動ガス
５１１ａ，５１２ａによる流動作用により、被処理基板
１０の表面に付着した付着物１１は、被処理基板１０の
表面から除去される。除去された付着物１１は、排気手
段６の排気口６１へエアロゾル５１とともに吸気され
て、チャンバ２外へ排出される。

【００８４】上述した洗浄領域の制御は、集光レンズ４
３ａを駆動機構により移動させて光学窓２２ａとの距離
を換えることによりレーザ光ＬＢの進行方向における焦
点位置を制御し、この焦点位置に合わせて吹き付けノズ
ル５を移動させることにより一方向における洗浄領域の
制御が可能である。そして、上記に加えてステージ３に
よる被処理基板１０の移動を併用することにより、被処
理基板１０の平面方向における付着物の局所的な除去が
可能である。なお、このときの処理フローは、第１実施
形態の図３に示したのと同様に行なう。

【００８５】また、第１実施形態において説明した図４
〜図５に示す方法により、被処理基板１０の表面の全面
を洗浄することもできる。

【００８６】上記の本実施形態に係る表面洗浄装置およ
び表面洗浄方法によれば、被処理基板１０の表面に平行
に、エアロゾルに含まれる微粒固体５１１や微粒液体５
１２に吸収される波長のレーザー光ＬＢを照射すること
により、図９（ｂ）に示すように、被処理基板１０の洗
浄領域へ向かう微粒固体５１１および微粒気体５１２を
気化させて、流動ガス５１１ａ，５１２ａを発生させ、
当該流動ガス５１１ａ，５１２ａによる流動作用によ
り、被処理基板１０の表面に付着した付着物１１を、被
処理基板１０の表面から除去している。

【００８７】従って、低温エアロゾルを用いた洗浄にお
いて、高速のエアロゾルの吹き付けをすることなく除去
効率を促進させることができ、イオン注入後のレジスト
のような非常に強固に固着した付着物を除去することも
可能となる。また、力学的に弱く、気体の高速吹き付け
により破壊されやすい微細構造物が表面に形成された被
処理基板１０の洗浄にも適用できる。

【００８８】また、被処理基板１０の表面から除去され
た付着物１１は、排気口６１によりエアロゾル５１とと
もに吸引されることから、除去された付着物１１の被処
理基板１０への再付着を防止することができる。

【００８９】ここで、レーザ光ＬＢは、被処理基板１０
へは照射されないことから、エアロゾルに含まれる微粒
固体５１１や微粒液体５１２に吸収される波長であれ
ば、そのエネルギーおよび強度に制限はなく、また、レ
ーザ光ＬＢによる被処理基板１０への損傷もない。

【００９０】なお、上記の効果を得るための洗浄装置の
構成は、従来の低温エアロゾル洗浄法に使用する装置の
チャンバーに光学窓を配置し、レーザ光照射手段４ａを
設けることによって達成することができ、新たな付加ノ
ズルの設置やその制御等の必要性はない。

【００９１】本発明は、上記の実施形態の説明に限定さ
れない。本実施形態において用いるエアロゾルやパージ
ガス等の種類は特に限定されるものでなく、被処理基板
および付着物の種類に応じた種々のものを適用すること
ができる。また、例えば、レーザ光の被処理基板への走
査は、本実施形態で説明した他、公知の電気光学偏向素
子や音響光学偏向素子等を用いる方法を採用することも
できる。

【００９２】また、第１実施形態において、レーザ光源
４１は、被処理基板１０に選択的に吸収される波長のレ
ーザ光ＬＢを出射する例について説明したが、この場合
においても、第３実施形態のようにエアロゾルに含まれ
る微粒液体や微粒固体等の微粒子に選択的に吸収される
波長のレーザ光ＬＢを被処理基板１０の上方から出射す
ることにより、被処理基板１０に付着した付着物を除去
することも可能である。

【００９３】また、第３実施形態では、レーザ光を被処
理基板の表面に平行に入射させることにより、レーザ光
を被処理基板へ照射させない例について説明したが、レ
ーザ光の入射角度についてはこれに限られるものでな
く、レーザ光が被処理基板へ照射されない限りにおい
て、種々の角度をもたせてもよい。さらに、第３実施形
態においても、第２実施形態のように、パージガスを供
給して被処理基板１０の表面にガス流を形成するように
してもよい。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で、種々の変更が可能である。

【００９４】

【発明の効果】本発明によれば、薬液を使用しないエア
ロゾル洗浄法において、被処理体の構造へ損傷を与える
程度にまでエアロゾルの吹き付け速度を増加させること
なく、付着物の除去効率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態に係る表面洗浄装置の概略構成の
一例を示す図である。

【図２】第１および第２実施形態に係る表面洗浄装置に
おける洗浄原理を説明するための図である。

【図３】被処理基板の表面洗浄を局所的に行なうための
フローチャートである。

【図４】被処理基板を全面洗浄する方法を説明するため
の図である。

【図５】被処理基板を全面洗浄する他の方法を説明する
ための図である。

【図６】第２実施形態に係る表面洗浄装置の概略構成の
一例を示す図である。

【図７】第３実施形態に係る表面洗浄装置の概略構成の
一例を示す図である。

【図８】第３実施形態に係る表面洗浄装置の光ダンパの
一構成例を説明するための断面図である。

【図９】第３実施形態に係る表面洗浄装置における洗浄
原理を説明するための図である。

【符号の説明】

２…チャンバ、３…ステージ、４，４ａ…レーザ光照射
手段、５…吹き付けノズル、６…排気手段、９…光ダン
パ、１０…被処理基板、１１…付着物、２１，２１ａ，
２１ｂ…気密ドア、２２，２２ａ，２２ｂ…光学窓、２
３…遮蔽板、４１，４１ａ…レーザ光源、４２…反射ミ
ラー、４３，４３ａ…集光レンズ、５１…エアロゾル、
６１…排気口、６２…排気管、８０…パージガス、８１
…供給口、８２…排気口、９０…筐体、９１…取り込み
口、９２…反射板、９３…吸気管、５１１…微粒固体、
５１１ａ…流動ガス、５１１ｂ…流動液体、５１２…微
粒液体、５１２ａ…流動ガス、Ａｒ１…エアロゾル吹き
付け領域、Ａｒ２…レーザ光照射領域。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被処理体の被処理面に向けて浮遊する微粒
子を含むエアロゾルを吹き付けるエアロゾル噴出手段
と、レーザ光を照射して、前記エアロゾルに含まれる前記微
粒子を液化あるいは気化させるレーザ光照射手段とを有
する表面洗浄装置。
【請求項２】前記レーザ光照射手段は、前記被処理体に
吸収される波長の前記レーザ光を前記被処理面へ照射し
て、前記被処理体の前記被処理面を加熱することにより
前記エアロゾルに含まれる前記微粒子を液化あるいは気
化させる請求項１記載の表面洗浄装置。
【請求項３】前記レーザ光照射手段は、前記エアロゾル
に含まれる前記微粒子に吸収される波長の前記レーザ光
を照射して、前記エアロゾルに含まれる前記微粒子を液
化あるいは気化させる請求項１記載の表面洗浄装置。
【請求項４】吹き付けられた前記エアロゾルおよび前記
被処理面より除去された付着物を排出する排気手段をさ
らに有する請求項１記載の表面洗浄装置。
【請求項５】前記被処理体の前記被処理面上にガス流を
形成し得るパージガスを供給するパージガス供給手段を
さらに有し、前記排気手段は、前記パージガス、前記エ
アロゾルおよび前記付着物を排出する請求項４記載の表
面洗浄装置。
【請求項６】被処理体を収容し、レーザ光を透過する光
学窓を備える洗浄室と、前記被処理体の被処理面に向けて浮遊する微粒子を含む
エアロゾルを吹き付けるエアロゾル噴出手段と、前記光学窓を介して前記洗浄室内に前記レーザ光を照射
して、前記エアロゾルに含まれる前記微粒子を液化ある
いは気化させるレーザ光照射手段とを有する表面洗浄装
置。
【請求項７】前記レーザ光照射手段は、前記被処理体に
吸収される波長の前記レーザ光を前記被処理面へ照射し
て、前記被処理体の前記被処理面を加熱することにより
前記エアロゾルに含まれる前記微粒子を液化あるいは気
化させる請求項６記載の表面洗浄装置。
【請求項８】前記レーザ光照射手段は、前記エアロゾル
に含まれる前記微粒子に吸収される波長の前記レーザ光
を照射して、前記エアロゾルに含まれる前記微粒子を液
化あるいは気化させる請求項６記載の表面洗浄装置。
【請求項９】吹き付けられた前記エアロゾルおよび前記
被処理面より除去された付着物を排出する排気手段をさ
らに有する請求項６記載の表面洗浄装置。
【請求項１０】前記被処理体の前記被処理面上にガス流
を形成し得るパージガスを供給するパージガス供給手段
をさらに有し、前記排気手段は、前記パージガス、前記
エアロゾルおよび前記付着物を排出する請求項９記載の
表面洗浄装置。
【請求項１１】被処理体の被処理面に向けて浮遊する微
粒子を含むエアロゾルを吹きつける工程と、レーザ光を照射して、前記エアロゾルに含まれる前記微
粒子を液化あるいは気化させる工程とを有する表面洗浄
方法。
【請求項１２】前記レーザ光を照射する工程において、
前記被処理体に吸収される波長のレーザ光を前記被処理
面へ照射して、前記被処理体の前記被処理面を加熱する
ことにより前記エアロゾルに含まれる前記微粒子を液化
あるいは気化させる請求項１１記載の表面洗浄方法。
【請求項１３】前記レーザ光を照射する工程において、
前記エアロゾルに含まれる前記微粒子に吸収される波長
の前記レーザ光を照射して、前記エアロゾルに含まれる
前記微粒子を液化あるいは気化させる請求項１１記載の
表面洗浄方法。
【請求項１４】前記エアロゾルを吹き付ける工程および
前記レーザ光を照射する工程において、前記被処理体の
前記被処理面上にガス流を形成し得るパージガスを供給
しながら前記エアロゾルの吹き付けおよび前記レーザ光
の照射を行なう請求項１１記載の表面洗浄方法。