JP7181818B2 - 光触媒を用いた基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents
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Description
ルと、光触媒を保持するためのヘッドと、前記光触媒をコンディショニングするためのコンディショナと、前記ヘッドを前記テーブルの表面に垂直な方向へ移動させるための第1移動機構と、前記ヘッドを前記テーブルと前記コンディショナとの間で移動させるための第2移動機構と、を有する。
る。なお、基板WFは、バッキング材を介してテーブル102に吸着させるようにしてもよい。バッキング材は、たとえば弾性を有する発泡ポリウレタンから形成することができる。また、テーブル102は、駆動シャフト114に連結されている。駆動シャフト114は、モーター116および駆動ベルトなどの駆動機構により回転可能に構成されている。そのため、テーブル102は回転可能に構成されている。
ても良い。また、導電体は後述の処理液に接触する範囲で配置された対向電極に接続されても良い。さらに、導電体と対向電極との間に外部電源を接続して、導電体と対向電極との間に電圧を印加可能にしても良い。本導電体及び対向電極を配置することで、光触媒104にて生成された電子や正孔の光触媒104内での分布をコントロールすることが可能となり、更に外部電源による電圧印加は、本分布のコントロールを促進する働きを有する。
理対象に応じた処理液を作成することができる。酸化剤はH2O2、加硫酸アンモニウム(APS)など、pH調整剤はHCl、KCl、KOH、NH3などの無機酸/塩基、キレート剤はクエン酸、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)などの有機酸/塩基とすることができる。また、処理液自身による基板表面の材料のエッチング(以降フリーエッチング)は処理速度のコントロールの観点からは、なるべく小さいことが好ましい。本フリーエッチングの抑制を目的として、処理液中にBTA等の防食剤等の添加剤を更に添加しても良い。なお、本添加剤は基板WFの基板表面の材料に作用するものが良く、光触媒104に対しては作用が小さい、もしくは作用しないのが好ましい。
可能に構成する場合は、コンディショニング時に外部電源にて電圧印加を行っても良い。
Aにおいて、一部は断面として示されている。図3Bは、図3Aに示される基板処理装置を概略的に示す上面図である。図3A、3Bに示される基板処理装置は、半導体ウェハなどの基板の研磨処理を行うCMP装置および洗浄装置などを含む基板処理システムの一部または基板処理システム内の1ユニットとして構成することができる。
ても良い。さらに、導電体と対向電極との間に外部電源を接続して、導電体と対向電極との間に電圧を印加可能にしても良い。本導電体及び対向電極を配置することで、光触媒204にて生成された電子や正孔の光触媒204内での分布をコントロールすることが可能となり、更に外部電源による電圧印加は、本分布のコントロールを促進する働きを有する。
御装置とすることができる。温度制御装置241によりノズル208から供給される処理液の温度を制御することができる。
転可能に構成されている。一実施形態において、図4Aに示されるように、テーブル202の外周の縁部202dの上には、ベース232が取り付けられている。ベース232は平板状の部材で形成される。ベース232は、光触媒204を励起するための励起光に対して透過性を有する材料から形成されることが好ましい。ベース232の光透過率は80%以上であることが好ましい。ベース232は、たとえば石英、水晶、サファイア、アクリル樹脂、ポリカーボネート、その他の有機系光学材料などから形成することができる。また、ベース232の表面に透明導電層が形成されてもよい。透明導電層は、たとえば、ITO、FTO、Ga2O3、ZnO系、SnO2系などとすることができる。
送するためのロボットを備える。図6に示される基板処理システムにおいて、ロードポートは、処理前の基板を保持し、また、処理後の基板を保持する。ロボット1は、ロードポートから処理前の基板を受け取り、ロボット2へ基板を受け渡すことができる。ロボット2は、基板をCMPモジュール、光触媒モジュール、洗浄モジュール1、2、3、乾燥モジュール、およびロボット1の間で基板を搬送することができる。基板処理システムの光触媒モジュールは、上述した基板処理装置10の任意の特徴を備えるものとすることができる。また、基板処理システムの光触媒モジュール以外の構成は任意のものとすることができ、モジュールの種類および数は任意である。本構成では、例えばCMPモジュールにて処理した基板WFを光触媒モジュールにて仕上げ処理を行うことが可能である。
2TiO2 + hν → TiO2[h+] + TiO2[e-]
TiO2[e-] + O2 → TiO2 + O2・-
TiO2[h+] + H2O → TiO2 + OH・ + H+
ければ電子と正孔が再結合する割合が高くなる。電子と正孔が再結合すると、熱エネルギーや光エネルギーは生じるが、化学反応としてはなにも生じていないこととなり、基板の除去は進まない。したがって、効率よく基板の除去を行うためには、励起光を光触媒に照射した際に生成する電子と正孔の再結合を防ぐ必要があり、そのためには光触媒に対して十分な量の処理液を供給する必要がある。処理液を基板と光触媒との間に十分に供給するために、光触媒と基板の表面との間に適当な間隙を設けることや、光触媒と基板とを相対的に運動させることが有効である。
Fに機械的なダメージを与えることがない。また、上述した制御因子を調整することで、原子レベルで基板を平坦化することができる。
[形態1]形態1によれば、基板処理装置が提供され、かかる基板処理装置は、基板を保持するためのテーブルと、前記テーブルに保持された基板の被処理面に処理液を供給するためのノズルと、光触媒を保持するためのヘッドと、前記光触媒をコンディショニングするためのコンディショナと、前記ヘッドを前記テーブルの表面に垂直な方向へ移動させるための第1移動機構と、前記ヘッドを前記テーブルと前記コンディショナとの間で移動させるための第2移動機構と、を有する。
は、処理液を保持するためのコンディショニング槽を有し、前記コンディショニング槽は、前記ヘッドに保持された前記光触媒を受け入れ可能な寸法を備える。
前記ベースの表面に保持された前記光触媒の上に処理液を供給するためのノズルと、前記基板保持ヘッドを前記ベースの表面に垂直な方向へ移動させるための第1移動機構と、を有する。
、前記光触媒の活性能を測定するステップを有する。
102…テーブル
103…温度制御装置
104…光触媒
106…ヘッド
108…ノズル
114…駆動シャフト
118…シャフト
120…アーム
126…シャフト
130…ヘッド本体
132…ベース
134…光源
136…光導入路
138…光学系
140…処理液供給源
141…温度制御装置
146…電源
150…コンディショナ
152…コンディショニング槽
154…触媒センサ
156…プローブ
202…テーブル
204…光触媒
206…ヘッド
207…温度制御装置
208…ノズル
214…駆動シャフト
218…シャフト
220…アーム
226…シャフト
232…ベース
234…光源
235…支持台
238…光学系
240…処理液供給源
241…温度制御装置
246…電源
254…触媒センサ
256…プローブ
WF…基板
Claims (32)
- 基板処理装置であって、
基板を保持するためのテーブルと、
前記テーブルに保持された基板の被処理面に処理液を供給するためのノズルと、
光触媒を保持するためのヘッドと、
前記光触媒を励起するための第1波長を含む第1光源と、
前記光触媒をコンディショニングするためのコンディショナと、
前記ヘッドを前記テーブルの表面に垂直な方向へ移動させるための第1移動機構と、
前記ヘッドを前記テーブルと前記コンディショナとの間で移動させるための第2移動機構と、を有し、
前記第1光源は複数の光源を備え、前記第1光源は複数の領域を有し、前記領域ごとに前記光触媒へ照射する光強度を調整可能に構成されている、
基板処理装置。 - 請求項1に記載の基板処理装置であって、
前記コンディショナは、処理液を保持するためのコンディショニング槽を有し、
前記コンディショニング槽は、前記ヘッドに保持された前記光触媒を受け入れ可能な寸法を備える、
基板処理装置。 - 請求項1または2に記載の基板処理装置であって、
前記ヘッドは、
前記第1波長に対して透過性を備えるベースを有し、
前記光触媒は前記ベースの表面に保持されており、
前記第1光源から発された光を前記ベースの裏面から前記光触媒に向けるための光学系を有する、
基板処理装置。 - 請求項3に記載の基板処理装置であって、
前記光学系は、前記ベースの表面に保持された前記光触媒に均一に光を照射するように構成されている、
基板処理装置。 - 請求項3または4に記載の基板処理装置であって、
前記第1光源から前記ヘッドまで光を導くための光導入路を有する、
基板処理装置。 - 請求項3または4に記載の基板処理装置であって、
前記ヘッドが前記第1光源を有する、
基板処理装置。 - 請求項1から6のいずれか一項に記載の基板処理装置であって、
前記光触媒の活性能を測定するための触媒センサを有する、
基板処理装置。 - 請求項7に記載の基板処理装置であって、
前記触媒センサは前記光触媒の電気抵抗を測定する、
基板処理装置。 - 請求項7または8に記載の基板処理装置であって、
前記触媒センサは、コンディショナに配置されている、
基板処理装置。 - 基板処理装置であって、
基板を保持するためのテーブルと、
前記テーブルに保持された基板の被処理面に処理液を供給するためのノズルと、
光触媒を保持するためのヘッドと、
前記光触媒の活性能を測定するための触媒センサを有する、
基板処理装置。 - 請求項10に記載の基板処理装置であって、
前記触媒センサは前記光触媒の電気抵抗を測定する、
基板処理装置。 - 請求項1から11のいずれか一項に記載の基板処理装置であって、
前記ヘッドは前記処理液を通すための処理液流路を有し、
前記ノズルは前記処理液流路に流体連通している、
基板処理装置。 - 請求項1から12のいずれか一項に記載の基板処理装置であって、
前記処理液の温度を調整するための温度制御装置を有する、
基板処理装置。 - 請求項1から13のいずれか一項に記載の基板処理装置であって、
前記テーブルは、保持される基板の温度を調整するための温度制御装置を有する、
基板処理装置。 - 基板処理装置であって、
基板を保持するためのテーブルと、
前記テーブルに保持された基板の被処理面に処理液を供給するためのノズルと、
光触媒を保持するためのヘッドと、
前記光触媒を励起するための第1波長を含む第1光源と、
前記ヘッドを前記テーブルの表面に垂直な方向へ移動させるための第1移動機構と、
制御装置と、を有し、
前記第1光源は複数の光源を備え、前記第1光源は複数の領域を有し、前記領域ごとに前記光触媒へ照射する光強度を調整可能に構成され、
前記制御装置は、前記ヘッドに保持された前記光触媒が前記テーブルの上に保持された基板に近接するように、前記第1移動機構を制御する、
基板処理装置。 - 請求項15に記載の基板処理装置であって、
前記光触媒をコンディショニングするためのコンディショナと、
前記ヘッドを前記テーブルと前記コンディショナとの間で移動させるための第2移動機構と、を有し、
前記制御装置は、基板の処理が終了したら前記ヘッドを前記コンディショナへ移動させるように第2移動機構を制御する、
基板処理装置。 - 請求項16に記載の基板処理装置であって、
前記コンディショナは、処理液を保持するためのコンディショニング槽を有し、
前記ヘッドは、
前記第1波長に対して透過性を備えるベースを有し、
前記光触媒は前記ベースの表面に保持されており、
前記第1光源から発された光を前記ベースの裏面から前記ベースに向けるための光学系を有し、
前記制御装置は、前記ヘッドを前記コンディショナへ移動させ、前記光触媒を前記コンディショニング槽に保持された処理液に浸漬させ、前記第1光源から光を前記光触媒に向けて照射する、ように制御する、
基板処理装置。 - 請求項15から17のいずれか一項に記載の基板処理装置であって、
前記光触媒の電気抵抗を測定する触媒センサを有し、
前記制御装置は、前記触媒センサで測定した電気抵抗に基づいて前記光触媒の触媒活性能の活性度を判定する、
基板処理装置。 - 請求項18に記載の基板処理装置であって、
前記制御装置は、前記光触媒に前記第1波長を含む光を照射しているときの前記光触媒の電気抵抗、および、前記光触媒に前記第1波長を含む光を照射していないときの前記光触媒の電気抵抗に基づいて、前記光触媒の触媒活性能の活性度を判定する、
基板処理装置。 - 請求項18または19に記載の基板処理装置であって、
前記制御装置は、判定された前記光触媒の活性度に基づいて、基板を処理するときの第1光源の強度を制御する、
基板処理装置。 - 基板処理装置であって、
基板を保持するためのテーブルと、
前記テーブルに保持された基板の被処理面に処理液を供給するためのノズルと、
光触媒を保持するためのヘッドと、
前記光触媒を励起するための第1波長を含む第1光源と、を有し、
前記ヘッドは、
前記第1波長に対して透過性を備えるベースを有し、
前記光触媒は前記ベースの表面に保持されており、
前記第1光源から発された光を前記ベースの裏面から前記ベースに向けるための光学系を有し、
前記第1光源は複数の光源を備え、前記第1光源は複数の領域を有し、前記領域ごとに光強度を調整可能に構成されている、
基板処理装置。 - 請求項21に記載の基板処理装置であって、
前記光学系は、前記ベースの表面に保持された前記光触媒に均一に光を照射するように構成されている、
基板処理装置。 - 請求項21または22に記載の基板処理装置であって、
前記光学系は、レンズおよびミラーの少なくとも1つを有する、
基板処理装置。 - 請求項21から23のいずれか一項に記載の基板処理装置であって、
前記第1光源から前記ヘッドまで光を導くための光導入路を有する、
基板処理装置。 - 請求項24に記載の基板処理装置であって、
前記光導入路は光ファイバを有する、
基板処理装置。 - 請求項21から23のいずれか一項に記載の基板処理装置であって、
前記ヘッドが前記第1光源を有する、
基板処理装置。 - 請求項21から請求項26のいずれか一項に記載の基板処理装置であって、
前記第1波長は紫外線領域である、
基板処理装置。 - 請求項15から20のいずれか一項に記載の基板処理装置であって、
前記制御装置は、前記ヘッドに保持された前記光触媒と前記テーブルの上に保持された基板との間の距離が1μm以上500μm以下となるように前記第1移動機構を制御する、
基板処理装置。 - 基板処理装置であって、
表面に光触媒が保持されている、第1波長に対して透過性を備えるベースと、
前記光触媒を励起するための第1波長を含む第1光源と、
前記第1光源から発された光を前記ベースの裏面から前記光触媒に向けるための光学系と、
基板を保持するための基板保持ヘッドと、
前記ベースの表面に保持された前記光触媒の上に処理液を供給するためのノズルと、
前記基板保持ヘッドを前記ベースの表面に垂直な方向へ移動させるための第1移動機構と、を有し、
前記第1光源は複数の光源を有し、
前記第1光源は複数の領域を有し、前記領域ごとに前記光触媒に照射する光強度を調整可能に構成されている、
基板処理装置。 - 請求項29に記載の基板処理装置であって、
前記光学系は、前記ベースの表面に保持された前記光触媒の少なくとも一部の領域に均一に光を照射するように構成されている、
基板処理装置。 - 基板処理方法であって、
処理対象である基板と光触媒とを処理液の存在下で近接させるステップと、
光触媒に励起光を照射するステップと、
前記光触媒をコンディショニングするステップと、
前記光触媒の活性能を測定するステップと、
を有する、
基板処理方法。 - 請求項31に記載の基板処理方法であって、
前記コンディショニングするステップは、前記光触媒をコンディショニング液に接触させた状態で前記光触媒に励起光を照射するステップを有する、
基板処理方法。
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