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

光触媒を用いた基板処理装置および基板処理方法 Download PDF

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Description

本願は、光触媒を用いた基板処理装置および基板処理方法に関する。
基板を平坦化する技術として化学機械研磨(Chemical Mechanical Polishing)が知られている。一般的にCMPでは、半導体基板などの処理対象物を研磨パッドに押圧し、研磨剤(スラリー)を処理対象物と研磨パッドとの間に供給しながら、処理対象物と研磨パッドとを相対的に運動させることで、処理対象物の表面を研磨する。
CMP装置における研磨速度はプレストンの法則に従うことが知られており、研磨速度は研磨パッドの処理対象物への押圧力に比例する。処理対象物表面の凸部分には凹部分よりも大きな圧力が加わるため、凸部分の方が凹部分よりも研磨速度が速くなる。CMP装置では、この凸部分と凹部分との研磨速度の差によって、処置対象物に存在する段差を解消して平坦化を実現している。
特表2013-538169号公報 特許第4904506号公報 特開2002-334856号公報 特開2015-128161号公報
ところで、近年、半導体の微細化がますます進み、各工程への要求精度は既に数nmのオーダに達している。今後は更に原子レベルでの制御性が求められてくる。CMPに代表される平坦化工程もその例外ではなく、微細化に伴い除去量そのものが例えば100Å程度と小さくなる中で、原子レベルでの制御性が求められてくる。本要求を満たすべく、CMPでは研磨及び洗浄条件の最適化が行われる。
しかし、CMPの除去メカニズムではマクロなもので、かつバラつきがあるため、原子レベルで除去量を制御することが困難な可能性がある。たとえば、CMPで原子レベルのÅ程度で除去量制御を実現しようとすると、研磨速度そのものを通常の研磨よりも大きく下げる必要があり、そのためには研磨圧力を超低圧にしたり、基板と研磨パッドとの間の相対速度を小さくしたりする必要がある。また、研磨速度が小さい場合、研磨速度のバラつきも無視できなくなるため、研磨パッドの表面温度やスラリー供給量など研磨速度に影響を与える様々な因子の制御も必要になる。しかし、これらの因子は互いに複雑に影響しあっており、また、構成要素の制御バラつきや消耗材の経時変化の影響も受けることから、これらの因子での完全な制御を実現するのは困難であると考えられる。
そこで、本開示は、CMPとは異なる除去メカニズム及び制御因子をもって、原子レベルで除去量を制御可能で、処理対象物の凸部から選択的に除去することができる装置および方法を提供することを1つの目的としている。
一実施形態によれば、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上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。
一実施形態による、基板処理装置の概略構成を示す斜視図である。 図1A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1Aに示される基板処理装置を概略的に示す側面図である。 一実施形態による、光触媒に対してコンディショニングを行っている様子を概略的に示す側面図である。 一実施形態による、基板処理装置を概略的に示す側面図である。 一実施形態による、基板処理装置を概略的に示す側面図である。 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。 一実施形態による、基板処理装置を概略的に示す側面図である。 図4Aに示される基板処理装置を概略的に示す上面図である。 一実施形態による、基板処理装置を概略的に示す側面図である。 一実施形態による、基板処理システムを概略的に示すブロック図である。 一実施形態による、基板の処理方法を示すフローチャートである。 一実施形態による、基板の処理方法を示すフローチャートである。
以下に、本発明に係る光触媒を用いた基板処理装置および基板処理方法を添付図面とともに説明する。添付図面において、同一または類似の要素には同一または類似の参照符号が付され、各実施形態の説明において同一または類似の要素に関する重複する説明は省略することがある。また、各実施形態で示される特徴は、互いに矛盾しない限り他の実施形態にも適用可能である。なお、本明細書において「基板」には、半導体基板、ガラス基板、プリント回路基板だけでなく、磁気記録媒体、磁気記録センサ、ミラー、光学素子や微小機械素子、あるいは部分的に製作された集積回路を含む。
図1は、一実施形態による基板処理装置の概略構成を示している。図1Aは、一実施形態による基板処理装置の概略構成を示す斜視図である。図1Bは、図1A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1Cは、図1Aに示される基板処理装置を概略的に示す側面図である。ただし、図1Cにおいて、一部は断面として示されている。図1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。
図1に示されるように、一実施形態による基板処理装置10は、基板WFが保持されるテーブル102と、基板WFの被処理面を処理するための光触媒104を保持するためのヘッド106と、処理液を供給するためのノズル108と、光触媒104のコンディショニングを行うためのコンディショナ150と、制御装置400と、を備える。
制御装置400は、一般的な汎用コンピュータおよび専用のコンピュータなどから構成することができる。基板処理装置10の後述する各構成要素は制御装置400により制御されるように構成することができる。
テーブル102は、基板WFを保持するための支持面102aを有する。支持面102aは、基板WFを吸着するのに使用する通路110(図1C参照)の開口部112を有する。通路110は、図示しない真空源に接続され、基板WFを真空吸着させることができ
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。
一実施形態において、テーブル102は温度制御装置103(図1C参照)を備えることができる。一実施形態において、温度制御装置103は、テーブル102内に配置された電熱線などの発熱素子や、ペルチェ素子などの冷却素子から構成することができる。一実施形態において、温度制御装置103は、テーブル102内に形成された流体通路に制御された温度の流体(たとえば水)を流すように構成することができる。温度制御装置103によりテーブル102上に配置された基板WFの温度を制御することができる。
図1に示されるように、ヘッド106は回転可能なシャフト118に接続されている。また、シャフト118はアーム120に連結されている。シャフト118は、モーター122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。したがって、光触媒104を保持するヘッド106は回転可能である。また、シャフト118はボールネジ124などの昇降機構により上下方向に移動可能に構成されている。そのため、昇降機構において、ヘッド106に保持された光触媒104とテーブル102に保持された基板WFとの間の間隙を調整することができる。光触媒104と基板WFは基本的には非接触であるが、基板WFと光触媒104との間の間隙を調整することで光触媒104にて生成される反応種の基板WFへの到達距離を変化させることができるので、基板WF表面の材料の凹凸に対する処理速度の選択性を調整可能である。アーム120は、回転可能なシャフト126に連結されている。シャフト126は、モーター128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。したがって、光触媒104を保持するヘッド106は、テーブル102上の基板WFの平面に平行な方向に、シャフト126を中心として旋回運動することが可能である。また、コンディショナ150は、アーム120の揺動運動の範囲内に配置されている。したがって、光触媒104を保持するヘッド106は、テーブル102とコンディショナ150との間で移動することが可能である。
一実施形態において、図1Cに示されるように、ヘッド106はヘッド本体130を備える。ヘッド本体130はシャフト118に連結されており、また、概ねヘッド106の外形を画定する。ヘッド本体130にはベース132が取り付けられている。ベース132は平板状の部材で形成される。ベース132は、後述する光触媒104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132の励起光波長における光透過率は80%以上であることが好ましい。ベース132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132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、Ga、ZnO系、SnO系などとすることができる。
ベース132の下面に光触媒104が成膜されている。光触媒104はたとえばTiO、WO3、SrTiO3などとすることができる。光触媒104は、たとえば、抵抗加熱式蒸着法、化学気層蒸着法(CVD)、スパッタリング法、めっき法などによってベース132の表面に形成することができる。光触媒104は、後述の光源134からの光を受けた際に、その内部で電子と正孔を発生させ、発生した電子及び正孔と処理液の反応により、基板WFの被処理対象物をエッチングさせるための、反応種を生成する。なお、図示はしないが、光触媒104とベース132との間に導電体を配置しても良い。導電体は光源134から光触媒104に到達する光量を減少させないように配置されることが望ましい。たとえば、導電体は、市松模様のように配置しても良く、格子状のパターンで配置し
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。
図1Cに示されるように、基板処理装置10は光源134を備える。また、基板処理装置10は、光源134からの光をヘッド106内へ導く光導入路136を備える。光導入路136は、たとえば光ファイバとすることができる。一実施形態において、光導入路136は、図1Cに示されるように、シャフト126、アーム120、およびシャフト118を通って、ヘッド106の内部に光を導くように構成されている。光源134は、光触媒104を励起することができる波長を含む光を発生させる光源とすることができる。より具体的には、光源134は、光触媒104のバンドギャップ以上のエネルギーの波長を含む光を発生させる光源である。一実施形態において、光源134は、紫外線(UV)領域の波長を含む光を発生させる光源である。たとえば、光触媒104がTiOである場合、光源134は380nm以下の波長を含む光を発生させる光源であり、たとえば365nmの波長を含む光を発生させる光源とすることができる。なお、一実施形態として、光源134は、ヘッド106の内部に配置されてもよい。
図1Cに示されるように、ヘッド106は光学系138を備える。光学系138は、光導入路136からヘッド106内に導かれた光またはヘッド106内に配置された光源134からの光を、ベース132を通じて光触媒104の全面に均一に照射するように構成される。光学系138は、任意の光学素子および光学素子の組み合わせから構成することができる。たとえば、光学系138は、光を光触媒104に向けて均一に平行化する凸レンズとすることができる。また、一実施形態において、光学系138は、図示はしないが光を光触媒104に向けて均一に平行化する凹面鏡としてもよい。また、一実施形態において、光学系138は、光を光触媒104に向けて均一に拡散させる凹レンズとすることができる。
一実施形態において、基板処理装置10は、テーブル102上に配置された基板WFの上に処理液を供給するためのノズル108を有する。ノズル108は、流路142を通じて処理液供給源140に連結されている。一実施形態において、図1Aに示されるように、ノズル108は2つのノズル108a、108bを含む。図1Aに示されるように、流路142は分岐しており、一方の流路142aはテーブル102の外周付近に配置されたノズル108aに接続されている。また、ノズル108aはテーブル102の上方に配置されてもよい。また、ノズル108aは移動可能に構成してもよい。たとえば、ノズル108aをヘッド106と同期させて移動させることで、処理液を基板WFと光触媒104との間の処理面へ効率的に供給することができる。分岐したもう一方の流路142bは、シャフト126、アーム120、シャフト118を通ってヘッド106内に通じて、ヘッド106内に設けられたノズル108bに接続されるようにしてもよい。一実施形態において、ヘッド106内のノズル108bは、ヘッド本体130およびベース132に設けられた開口部とすることができる。図1Aに示されるように、流路142aにはバルブ144aが設けられ、任意のタイミングで処理液を108aから基板WF上に供給できるように構成されている。また、図1Aに示されるように、流路142bにはバルブ144bが設けられ、任意のタイミングで処理液を108bから基板WF上に供給できるように構成されている。一実施形態において、基板処理装置10は、上述のノズル108a、108bの一方だけを備えるものとしてもよい。処理液は、処理対象物である基板の表面の材料や、使用する光触媒に応じて選択することができる。処理液は、たとえば純水、酸化剤、pH調整剤、およびキレート剤を含むものとすることができ、これらの配合を調整し処
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H、加硫酸アンモニウム(APS)など、pH調整剤はHCl、KCl、KOH、NH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。
一実施形態において、基板処理装置10は、処理液の温度を制御するための温度制御装置141を備えることができる。温度制御装置141は、たとえば、処理液の流路142の途中に設けることができる。温度制御装置141は、例えば、赤外線ヒーターや電熱線による直接加熱や熱交換機等を利用した間接制御等、液体の温度を制御する任意の温度制御装置とすることができる。温度制御装置141によりノズル108から供給される処理液の温度を制御することができる。
一実施形態において、基板処理装置10は、光触媒104のコンディショニングを行うためのコンディショナ150を有する。本コンディショニングでは、光触媒104表面に付着したエッチング生成物の除去や、光触媒104自身の変質を回復させることで、光触媒104の触媒能を回復させる。図1Dは、光触媒104に対してコンディショニングを行っている様子を概略的に示す側面図である。図1Dにおいて、一部は断面として示されている。一実施形態によるコンディショナ150は、コンディショニング槽152を備える。コンディショニング槽152は、コンディショニング液を保持することができ、また、ヘッド106に保持された光触媒104を受け入れることができる寸法を備える。
一実施形態において、コンディショニング槽152は、コンディショニング液の温度を制御するための温度制御装置153を備えることができる。一実施形態において、温度制御装置153は、コンディショニング槽152内に配置された電熱線などの発熱素子や、ペルチェ素子などの冷却素子から構成することができる。一実施形態において、温度制御装置153は、コンディショニング槽152内に形成された流体通路に制御された温度の流体(たとえば水)を流すように構成することができる。温度制御装置153によりコンディショニング槽152内に保持されたコンディショニング液の温度を制御することができる。
図示の実施形態において、コンディショニング槽152に保持されたコンディショニング液に、光触媒104を浸漬させた状態で、光源134からの光を光触媒104に照射することで光触媒104をコンディショニングすることができる。光触媒104を用いて基板WFをエッチング処理すると、基板WFからの除去物などが光触媒104に付着することによって触媒活性能が低下することがある。そこで、光触媒104に対してコンディショニングを行うことで光触媒104の活性能を維持または復活させることができる。コンディショニングに用いるコンディショニング液は、テーブル102に配置された基板WFを処理するときの処理液と同一でも異なる液体でもよい。ここで、異なる液体については、処理液の構成成分を一部除いたもの(例えば酸化剤を除いたもの)でも良い。また、コンディショニングに用いる光源は、光触媒104を励起することができる波長を含むものであればよく、テーブル102に配置された基板WFを処理するときの光源134と同一でも異なる光源でもよい。なお、コンディショニング液そのものに光触媒104を回復させるコンディショニング成分を有する場合は、光の照射は必要ではないが、光照射により、コンディショニング成分を発生させる場合は、光源134からの光の照射強度を適宜調整することで、コンディショニング速度を調整することが可能である。また、図示はしないが、光触媒104とベース132との間に導電体を配置し、外部電源により電圧を印加
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。
一実施形態において、基板処理装置10は、光触媒104の活性能を測定するための触媒センサ154を有する。一実施形態において触媒センサ154は、任意の電気抵抗測定器とすることができる。電気抵抗測定器は、光触媒104の任意の2点間を測定するものとすることができる。光触媒104で基板WFを処理すると、基板WFからの除去物などが光触媒104に付着することで、光触媒反応が阻害されることとなり、光触媒104の電気抵抗が変化することを利用する。例えば、高抵抗の除去物が付着すると励起光照射中の光触媒104の電気抵抗が大きくなる。この場合、コンディショニングを行うことにより、光触媒104から付着物などが除去され励起光照射中に光触媒104の電気抵抗が小さくなる。また、低抵抗の除去物が光触媒104に付着した場合には、励起光を照射していない状態の光触媒104の電気抵抗が小さくなる。この場合、コンディショニングを行うことにより、励起光を照射していない状態の光触媒104の電気抵抗が大きくなる。したがって、励起光を照射している状態、および励起光を照射していない状態における光触媒104の電気抵抗を測定することで、光触媒104の活性能を判定することができる。触媒センサ154である電気抵抗測定器のプローブ156は、コンディショニング槽152の内部に配置されてもよい。たとえば、光触媒104がコンディショニング槽152内のコンディショニング液に浸漬されるようにヘッド106を配置したら、プローブ156が光触媒104に接触するように、電気抵抗測定器のプローブ156を配置することができる。
図2は、一実施形態による基板処理装置を概略的に示す側面図である。ただし、図2において、一部は断面として示されている。図2に示される実施形態による基板処理装置10は、ヘッド106の内部に光源134が配置されている。ヘッド106内に配置される光源134は任意のものとすることができる。一実施形態において、ヘッド106内の光源134は複数の発光素子を含むことができる。たとえば、微小なUV-LED光源を複数搭載するなどにより、複数の光学素子が二次元的に配置された光源とすることができる。二次元的に配置された複数の光学素子は、ベース132を通じて光触媒104に均一に照射するように構成される。また、一実施形態において、図2に示される実施形態による基板処理装置10のヘッド106は、光源134からの光を、ベース132を通じて光触媒104に均一に照射するための光学系を備えてもよい。一実施形態において、基板処理装置10は電源146を有し、図2に示されるように、シャフト126、アーム120、およびシャフト118を通じてヘッド106内の光源134に電力を供給できるように構成される。図2に示される実施形態に示される基板処理装置10において、光源134がヘッド106内に配置されていること以外は、任意の構成とすることができ、たとえば図1とともに示した実施形態と同様の構成とすることができる。また、複数の光源を搭載する場合は、各光源での照射領域を複数に分割し、各光源からの照射強度を調節することで、光触媒104への光照射強度分布を調節しても良い。光照射強度分布を調整することで、ヘッド106面内での光触媒反応による反応種生成量に分布を持たせることが可能であり、例えばヘッド106を基板WF全面に揺動させる際に処理速度の基板面内均一性をコントロールする要素となる。
図1、2で示される実施形態による基板処理装置10においては、1つのアーム120に1つのヘッド106が取り付けられているが、他の実施形態として、基板処理装置10は、複数のアーム120を備え、各アーム120に1つのヘッド106が設けられていてもよい。また、一実施形態において、1つのアーム120に複数のヘッド106が取り付けられていてもよい。また、一実施形態において、複数のアーム120のそれぞれに1つ以上の任意の数のヘッド106が取り付けられていてもよい。
図3Aは、一実施形態による基板処理装置を概略的に示す側面図である。ただし、図3
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。
図3Aに示されるように、一実施形態による基板処理装置10は、光触媒204を保持するためのテーブル202と、基板を保持するためのヘッド206と、処理液を供給するためのノズル208と、制御装置400と、を備える。
図3Aに示されるように、ヘッド206は回転可能なシャフト218に接続されている。また、シャフト218はアーム220に連結されている。シャフト218は、モーター222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。したがって、基板WFを保持するヘッド206は回転可能である。また、シャフト218はボールネジ224などの昇降機構により上下方向に移動可能に構成されている。そのため、昇降機構において、ヘッド206に保持された基板WFとテーブル202に保持された光触媒204との間の間隙を調整することができる。アーム220は、回転可能なシャフト226に連結されている。シャフト226は、モーター228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。したがって、基板WFを保持するヘッド206は、テーブル202上の光触媒204の平面に平行な方向に、シャフト226を中心として旋回運動することが可能である。
一実施形態において、ヘッド206は温度制御装置207を備えることができる。一実施形態において、温度制御装置207は、ヘッド206内に配置された電熱線などの発熱素子や、ペルチェ素子などの冷却素子から構成することができる。一実施形態において、温度制御装置207は、ヘッド206内に形成された流体通路に制御された温度の流体(たとえば水、処理液)を流すように構成することができる。温度制御装置207によりヘッド206に保持された基板WFの温度を制御することができる。
図3A、3Bに示されるように、テーブル202は、中心部202a、外輪部202b、および中心部202aから外輪部202bへ放射状に延びる複数の連結部202cを備える。図3Aに示されるように、テーブル202の中心部202aは、駆動シャフト214に連結されている。駆動シャフト214は、モーター216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202は回転可能に構成されている。一実施形態において、図3Aに示されるように、テーブル202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、Ga、ZnO系、SnO系などとすることができる。
図示の実施形態において、ベース232の上面に光触媒204が保持されている。光触媒204はたとえばTiO、WO3、ZnO2、SrTiO3などとすることができる。光触媒204は、たとえば、抵抗加熱式蒸着法、化学気層蒸着法(CVD)、スパッタリング法、めっき法などによってベース232の表面に形成することができる。なお、図示はしないが、光触媒204とベース232との間に導電体を配置しても良い。導電体は光源234から光触媒204に到達する光量を減少させないように配置されることが望ましい。たとえば、導電体は、市松模様のように配置しても良く、格子状のパターンで配置しても良い。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。
図3Aに示されるように、基板処理装置10は光源234を備える。光源234は、光触媒204を励起することができる波長を含む光を発生させる光源とすることができる。より具体的には、光源234は、光触媒204のバンドギャップ以上のエネルギーの波長を含む光を発生させる光源である。一実施形態において、光源234は、紫外線(UV)領域の波長を含む光を発生させる光源である。たとえば、光触媒204がTiOである場合、光源234は380nm以下の波長を含む光を発生させる光源であり、たとえば365nmの波長を含む光を発生させる光源とすることができる。
図3Aに示されるように、光源234は、テーブル202の下に配置されている。また、一実施形態において、図3Aに示されるように、基板処理装置10は、光学系238を備える。光学系238は、光源234からの光を、ベース232を通じて光触媒204の少なくとも一部に均一に照射するように構成される。図3Aに示される実施形態においては、光源234からの光が基板WFと光触媒204との接触領域における光触媒204に均一に光を照射されるように、光源234および光学系238が構成される。一実施形態において、光源234および光学系238は、光触媒204の平面に平行な方向に移動可能に構成することができる。たとえば、基板WFが均一にエッチングされるように、光源234および光学系238を基板WFに対して移動させるように制御することができる。たとえば、光源234および光学系238を、移動可能な支持台235に搭載することで、光源234および光学系238を移動可能に構成することができる。なお、光学系238は、凸レンズ、凹レンズ、ミラーなどの任意の光学素子、および任意の光学素子の組み合わせから構成することができる。
一実施形態において、基板処理装置10は、テーブル202上に保持された光触媒204の上に処理液を供給するためのノズル208を有する。ノズル208は処理液供給源240に連結されている。一実施形態において、図3Aに示されるように、ノズル208は2つのノズル208a、208bを含む。図3Aに示されるように、一方のノズル208aは、流路242aにより処理液供給源240に接続されており、また、テーブル202の外周付近に配置され、あるいは、ノズル208aはテーブル202の上方に配置されてもよい。また、ノズル208aは移動可能に構成してもよい。たとえば、ノズル208aをヘッド206と同期させて移動させることで、処理液を基板WFと光触媒204との間の処理面へ効率的に供給することができる。もう一方のノズル208bは、シャフト226、アーム220、シャフト218、ヘッド206内を通る流路242bを通じて、ヘッド206内に設けられたノズル208bに接続されるようにしてもよい。図3Aに示されるように、流路242aにはバルブ244aが設けられ、任意のタイミングで処理液を208aから光触媒204上に供給できるように構成されている。また、図3Aに示されるように、流路242bにはバルブ244bが設けられ、任意のタイミングで処理液を208bから光触媒204上に供給できるように構成されている。一実施形態において、基板処理装置10は、上述のノズル208a、208bの一方だけを備えるものとしてもよい。
一実施形態において、基板処理装置10は、処理液の温度を制御するための温度制御装置241を備えることができる。温度制御装置241は、たとえば、処理液の流路242の途中に設けることができる。温度制御装置241は、例えば、赤外線ヒーターや電熱線による直接加熱や熱交換機等を利用した間接制御等、液体の温度を制御する任意の温度制
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。
一実施形態において、基板処理装置10は、光触媒204の活性能を測定するための触媒センサ254を有する。一実施形態において触媒センサ254は、任意の電気抵抗測定器とすることができる。電気抵抗測定器は、光触媒204の任意の2点間を測定するものとすることができる。触媒センサ254である電気抵抗測定器のプローブ256は、テーブル202上の光触媒204に接触可能に配置される。なお、テーブル202上の光触媒204をコンディショニングするときは、基板WFを光触媒204に接触させない状態で、コンディショニング液を光触媒204上に供給しながら、光源234から励起光を光触媒204に照射することで行うことができる。なお、コンディショニング液の供給は上述のノズル208aおよび/または208bを用いて、供給液を処理液から切り替えて供給しても良い。コンディショニングの際に、触媒センサ254で光触媒204の活性能を測定してもよい。コンディショニング液は、基板WFを処理するときの処理液と同一でも異なる液体でもよい。なお、コンディショニング液そのものに光触媒104を回復させるコンディショニング成分を有する場合は、光の照射は必要ではないが、光照射により、コンディショニング成分を発生させる場合は、光源234からの光の照射強度を適宜調整することで、コンディショニング速度を調整することが可能である。また、コンディショニングを効率よく行うために、コンディショニングを行うための光源は複数設置してもよい。また、図示はしないが、光触媒204とベース232との間に導電体を配置し、外部電源により電圧を印加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。
図4Aは、一実施形態による基板処理装置を概略的に示す側面図である。ただし、図4Aにおいて、一部は断面として示されている。図4Bは、図4A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4A、4B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。
図4Aに示されるように、一実施形態による基板処理装置10は、光触媒204を保持するためのテーブル202と、基板を保持するためのヘッド206と、処理液を供給するためのノズル208と、を備える。
図4Aに示されるように、ヘッド206は回転可能なシャフト218に接続されている。また、シャフト218はアーム220に連結されている。シャフト218は、モーター222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。したがって、基板WFを保持するヘッド206は回転可能である。また、シャフト218はボールネジ224などの昇降機構により上下方向に移動可能に構成されている。そのため、昇降機構において、ヘッド206に保持された基板WFとテーブル202に保持された光触媒204との間の間隙を調整することができる。アーム220は、回転可能なシャフト226に連結されている。シャフト226は、モーター228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。したがって、基板WFを保持するヘッド206は、テーブル202上の光触媒204の平面に平行な方向に、シャフト226を中心として旋回運動することが可能である。
図4A、4Bに示されるように、テーブル202は、外周の縁部202dが高くなったトレイ状の形状である。あるいは、テーブル202は、外周の縁部202dを除いて凹部202eが形成されているともいえる。図4Aに示されるように、テーブル202は、駆動シャフト214に連結されている。駆動シャフト214は、モーター216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202は回
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、Ga、ZnO系、SnO系などとすることができる。
図示の実施形態において、ベース232の上面に光触媒204が保持されている。光触媒204はたとえばTiO、WO3、ZnO2、SrTiO3などとすることができる。光触媒204は、たとえば、抵抗加熱式蒸着法、化学気層蒸着法(CVD)、スパッタリング法、めっき法などによってベース232の表面に形成することができる。
図4Aに示されるように、基板処理装置10は光源234を備える。光源234は、光触媒204を励起することができる波長を含む光を発生させる光源とすることができる。より具体的には、光源234は、光触媒204のバンドギャップ以上のエネルギーの波長を含む光を発生させる光源である。一実施形態において、光源234は、紫外線(UV)領域の波長を含む光を発生させる光源である。たとえば、光触媒204がTiOである場合、光源234は380nm以下の波長を含む光を発生させる光源であり、たとえば365nmの波長を含む光を発生させる光源とすることができる。
図4Aに示されるように、光源234は、テーブル202の凹部202e内に配置されている。一実施形態において、テーブル202内の光源234は複数の発光素子を含むことができる。たとえば、複数の光学素子が二次元的に配置された光源とすることができる。二次元的に配置された複数の光学素子は、ベース232を通じて光触媒204の少なくとも一部の領域に均一に照射するように構成される。具体的には、複数の光学素子は、光源234からの光が基板WFと光触媒204との接触領域における光触媒204に均一に光を照射されるように構成される。また、一実施形態において、テーブル202の凹部202e内において、光源234からの光を光触媒204に均一に照射するための任意の光学系を備えてもよい。一実施形態において、基板処理装置10は電源246を有し、図4Aに示されるように、駆動シャフト214を通じてテーブル202内の光源234に電力を供給できるように構成される。図4A、4Bに示される実施形態に示される基板処理装置10において、テーブル202の構造およびテーブル202内に光源234などが配置されることを除いては、図3で説明した実施形態と同様の構成とすることができる。また、複数の光源を搭載する場合は、各光源での照射領域を複数に分割し、各光源からの照射強度を調節することで、光触媒204への光照射強度分布を調節しても良い。
図5は、一実施形態による基板処理装置を概略的に示す側面図である。ただし、図5において、一部は断面として示されている。図5に示される実施形態による基板処理装置10は、図4に示される実施形態による基板処理装置10と概ね同様の構成である。図5に示される実施形態においては、テーブル202内に配置される光源234は、複数の領域を備え、領域ごとに光の強度を制御可能に構成されている。一実施形態において、光源234は同心円状に複数の領域を備え、領域ごとに光の強度を制御可能に構成されている。光照射強度分布を調整することで、光触媒反応による反応種生成量に分布を持たせることが可能であり、処理速度の基板WF面内均一性をコントロールする要素となる。
図6は、一実施形態による、基板処理システムを概略的に示すブロック図である。基板処理システムは、ロードポート、CMPモジュール、光触媒モジュール、洗浄モジュール、乾燥モジュールを備える。また、基板処理システムは、基板処理システム内で基板を搬
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。
以下において、光触媒を用いた基板の処理方法を説明する。基板の処理方法は、上述の任意の基板処理装置10により実行することができる。また、基板処理装置10の動作は、制御装置400により制御することができる。本開示による光触媒を用いた基板の処理方法は、処理液の存在下で基板と光触媒とを近接させて、光触媒に励起光を照射することで、基板の表面をエッチング処理する。
一例として、光触媒としてTiOを用いた基板の処理の原理を説明する。TiOにバンドギャップ以上のエネルギーを持つ波長が380nm以下の光(UV光)を照射すると、電子-正孔対が生じる。価電子帯から伝導体に励起された電子は酸素と反応し、価電子帯に生じた正孔は水と反応し活性種であるヒドロキシラジカル(OH・)を生成する。活性種であるヒドロキシラジカルは非常に酸化力が強いため、ヒドロキシラジカルを用いて基板の表面を酸化除去することができる。また、ヒドロキシラジカルは寿命が短いため、生成されたヒドロキシラジカルの拡散距離はTiOの表面付近に制限される。したがって、TiO2表面に近接した基板表面の凸部から優先的に除去が進む。
2TiO + hν → TiO[h+] + TiO[e-]
TiO[e-] + O → TiO + O・-
TiO[h+] + HO → TiO + OH・ + H+
ここで、正孔、あるいは電子と反応する化学物質が不足していると、電子と正孔とが再結合して熱エネルギーとなり、化学反応としては何も生じないことになる。したがって、生成した電子と正孔とを再結合させない工夫が必要である。処理液中にHOは十分に存在しており、正孔の反応は容易に進むと考えられる。電子と反応するOは、処理液中の溶存酸素のみでは不十分であると考えられるため、処理液には自己分解反応によって酸素を発生させるHなどを使用することが望ましい。また、生成した電子と酸化剤が反応することも考えられるため、処理液には酸化剤を含むことが望ましい。
光触媒反応におけるヒドロキシラジカルの生成量の制御因子としては、(1)光触媒活性能、(2)励起光の照射強度、(3)処理液の種類および濃度、(4)処理液の供給量、などが考えられる。(2)励起光の照射強度は、電子-正孔対の生成量に影響を与える。(3)処理液の種類および濃度、および(4)処理液の供給量は、電子と反応する化学物質(たとえば酸素)の量に影響を与える。
TiOの活性能は主にTiOの結晶性や厚さにより決定される。触媒活性能は励起光を照射しているときの光触媒の電気抵抗を測定することで把握することができる。TiOの表面に基板の除去物などが付着し触媒活性能が低下した場合は、光触媒反応が生じる適当な処理液にTiOを浸漬させて、処理液中で励起光を照射することで、TiO表面で発生したヒドロキシラジカルによりTiOの表面に付着した異物を分解除去することができる(コンディショニング)。
励起光を光触媒に照射した際に、電子と反応する酸素あるいは酸化剤が十分に存在しな
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。
光触媒を利用した基板の処理における基板の表面の除去量の制御因子としては、(1)ヒドロキシラジカルの量、(2)光触媒と基板表面との間の距離、(3)温度、が考えられる。ヒドロキシラジカルの生成量を制御することで基板表面の除去量を制御することができる。また、光触媒と基板表面との間の距離が大きくなると、光触媒の表面で生成したヒドロキシラジカルが基板の表面に到達するまえに失活してしまし、基板表面の除去が行われない。一方、光触媒の表面と基板の表面との間の距離を小さくすると、光触媒の表面に処理液が十分に供給されず、光触媒反応が進まなくなる。この点を考慮して光触媒の表面と基板の表面との間の距離を適切に制御することが望ましい。さらに、ヒドロキシラジカルが生成する反応およびヒドロキシラジカルの拡散距離は温度に依存すると考えられるため、基板表面の除去量を制御するうえでは温度制御も有効である。
一例として、図1、2とともに説明した基板処理装置10を使用した基板の処理方法を説明する。図7は、一実施形態による、基板の処理方法を示すフローチャートである。テーブル102の上に基板WFを保持させる。テーブル102への基板WFの設置は、任意のロボットを使用してもよく、手動で行ってもよい。テーブル102が温度制御装置103を備えている場合、温度制御装置103によりテーブル102上の基板WFの温度が所定の温度になるように制御してもよい。
次に、アーム120を駆動して、ヘッド106がテーブル102上の基板WFの上方に配置されるようにヘッド106を移動させる。
次に、テーブル102上の基板WFに処理液を供給する。処理液の供給はヘッド106に設けられたノズル108bから行ってもよく、ヘッド106外のノズル108aから行ってもよく、両方のノズル108a、108bから行ってもよい。なお、このときテーブル102を回転させる。また、基板処理装置10が温度制御装置141を備えている場合、温度制御装置141により、供給される処理液が所定の温度になるように制御してもよい。
次に、光触媒104を近接させるようにヘッド106をテーブル102に向かって移動させる。基板WFの表面と光触媒104の表面との間の距離は、基板に対して行う処理のレシピ、光触媒反応により生成される活性種の寿命や、光触媒と基板との間に存在する処理液の量などから決定する。一例として、基板WFの表面と光触媒104の表面との間の距離は、約1μm以上、約500μm以下となるように光触媒104と基板WFとの間を調整することが望ましく、約10μm以上、約50μm以下であることがより望ましい。光触媒104を基板WFに近接させるときに、ヘッド106を回転させてもよいし、近接させてからヘッド106を回転させてもよい。
次に、光触媒104に励起光を照射する。光触媒104に励起光を照射することで、上述の光触媒反応により生じた活性種により基板WFの表面を加工することができる。上述したように、本開示による光触媒を用いた基板の加工方法においては、基板WFの表面の凸部から優先的に除去されていくので、基板WFを平坦化することができる。また、光触媒104と基板WFとは、非接触の状態で基板WFを処理することができるので、基板W
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。
基板WFの処理が終了したら、光触媒104と基板WFとを離間させる。また、励起光の照射を終了させる。
1つの基板WFの処理が終了したら、必要であれば光触媒104のコンディショニングを行う。アーム120を駆動してヘッド106をコンディショナ150の上方に位置させる。次に、ヘッド106を下降させて、光触媒104がコンディショニング槽152に保持されたコンディショニング液に浸漬させる。また、光触媒104をコンディショニング液に浸漬させた状態で光触媒104に励起光を照射する。このとき、ヘッド106を回転させてもよい。また、コンディショナ150が、温度制御装置153を備えている場合、コンディショニング時に、コンディショニング液の温度が所定の温度になるように制御してもよい。光触媒104のコンディショニングを行っているときに、触媒センサ154により光触媒104の活性能を判定して、コンディショニングの終了を判定してもよい。
光触媒104のコンディショニングを行っている間に、処理が終了した基板WFをテーブル102から移動させ、次に処理する基板WFをテーブル102の上に保持させる。光触媒104のコンディショニングが終了したら、テーブル102上の新たな基板WFの処理を開始する。
一例として、図3-5とともに説明した基板処理装置10を使用した基板の処理方法を説明する。図8は、一実施形態による、基板の処理方法を示すフローチャートである。
ヘッド206に基板WFを保持させる。ヘッド206への基板保持は任意の方法で行うことができる。たとえば、基板WFが位置している場所までヘッド206を移動させて、真空吸着等によりヘッド206に基板WFを保持させることができる。なお、ヘッド206が温度制御装置207を備えている場合、温度制御装置207によりヘッド206に保持された基板WFの温度が所定の温度になるように制御してもよい。
次に、アーム220を駆動して、ヘッド206がテーブル202上の光触媒204の上方に配置されるようにヘッド206を移動させる。
次に、テーブル202上の光触媒204の上に処理液を供給する。処理液の供給はヘッド206に設けられたノズル208bから行ってもよく、ヘッド206外のノズル208aから行ってもよく、両方のノズル208a、208bから行ってもよい。なお、このときテーブル202を回転させる。また、基板処理装置10が温度制御装置241を備えている場合、温度制御装置241により、供給される処理液が所定の温度になるように制御してもよい。
次に、基板WFを近接させるようにヘッド206をテーブル202に向かって移動させる。基板WFの表面と光触媒204の表面との間の距離は、光触媒反応により生成される活性種の寿命や、光触媒と基板との間に存在する処理液の量などから決定する。一例として、基板WFの表面と光触媒204の表面との間の距離は、約1μm以上、約500μm以下となるように光触媒204と基板WFとの間を調整することが望ましい。さらに、活性種の寿命、および光触媒と基板との間に存在する処理液の量に鑑みると、基板WFの表面と光触媒204の表面との間の距離は10μm以上、50μm以下であることがより望ましい。基板WFを光触媒204に近接させるときに、ヘッド206を回転させてもよいし、近接させてからヘッド206を回転させてもよい。
次に、光触媒204に励起光を照射する。光触媒204に励起光を照射することで、上述の光触媒反応により生じた活性種により基板WFの表面を加工することができる。上述したように、本開示による光触媒を用いた基板の加工方法においては、基板WFの表面の凸部から優先的に除去されていくので、基板WFを平坦化することができる。また、光触媒204と基板WFとは、非接触の状態で基板WFを処理することができるので、基板WF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。
基板WFの処理が終了したら、光触媒204と基板WFとを離間させる。また、励起光の照射を終了させる。
1つの基板WFの処理が終了したら、必要であれば光触媒204のコンディショニングを行う。光触媒204をコンディショニングするときは、テーブル202上の光触媒204にコンディショニング液を供給しながら、光触媒204に励起光を照射することで行うことができる。コンディショニング液は、基板WFを処理するときの処理液と同一とすることができ、たとえばノズル208aからコンディショニング液を供給してもよい。基板処理装置10が温度制御装置241を備えている場合、コンディショニング液としての処理液の温度が所定の温度になるように制御してもよい。コンディショニングのときに、テーブル202を回転させてもよい。また、光触媒204のコンディショニングを行っているときに、触媒センサ254により光触媒204の活性能を判定して、コンディショニングの終了を判定してもよい。
光触媒204のコンディショニングを行っている間に、処理が終了した基板WFをヘッド206から取り外し、次に処理する基板WFをヘッド206に保持させる。光触媒204のコンディショニングが終了したら、ヘッド206に新たに保持させた基板WFの処理を開始する。
なお、図3~図5に示されるような、触媒204の方が基板WFよりも大きな寸法を備える基板処理装置10においては、基板WFを処理中にコンディショニングを同時に行うことも可能である。たとえば、基板WFの処理中において、基板WFが接触していない触媒204の領域にも励起光を照射することで、基板WFが接触していない触媒204の領域のコンディショニングを行うことができる。
以上、いくつかの例に基づいて本発明の実施形態について説明してきたが、上記した発明の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明には、その均等物が含まれることはもちろんである。また、上述した課題の少なくとも一部を解決できる範囲、または、効果の少なくとも一部を奏する範囲において、特許請求の範囲および明細書に記載された各構成要素の任意の組み合わせ、または、省略が可能である。
上述の実施形態から少なくとも以下の技術的思想が把握される。
[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。
[形態2]形態2によれば、形態1による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。
[形態3]形態3によれば、形態1または形態2による基板処理装置であって、前記光触媒を励起するための第1波長を含む第1光源を有し、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光触媒に向けるための光学系を有する。
[形態4]形態4によれば、形態3による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。
[形態5]形態5によれば、形態3または形態4による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。
[形態6]形態6によれば、形態3または形態4による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。
[形態7]形態7によれば、形態1から形態6のいずれか1つの形態による基板処理装置であって、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。
[形態8]形態8によれば、形態1から形態7のいずれか1つの形態による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。
[形態9]形態9によれば、形態8による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。
[形態10]形態10によれば、形態8または形態9による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。
[形態11]形態11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、前記光触媒の活性能を測定するための触媒センサを有する。
[形態12]形態12によれば、形態11による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。
[形態13]形態13によれば、形態1から形態12のいずれか1つの形態による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。
[形態14]形態14によれば、形態1から形態13のいずれか1つの形態による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。
[形態15]形態15によれば、形態1から形態14のいずれか1つの形態による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。
[形態16]形態16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。
[形態17]形態17によれば、形態16による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。
[形態18]形態18によれば、形態17による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、前記基板処理装置は、前記光触媒を励起するための第1波長を含む第1光源を有し、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。
[形態19]形態19によれば、形態16から形態18のいずれか1つの形態による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。
[形態20]形態20によれば、形態19による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。
[形態21]形態21によれば、形態19または形態20による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。
[形態22]形態22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する。
[形態23]形態23によれば、形態22による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。
[形態24]形態24によれば、形態22または形態23による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。
[形態25]形態25によれば、形態22から形態24のいずれか1つの形態による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。
[形態26]形態26によれば、形態25による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。
[形態27]形態27によれば、形態22から形態24のいずれか1つの形態による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。
[形態28]形態28によれば、形態22から形態27のいずれか1つの形態による基板処理装置であって、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。
[形態29]形態29によれば、形態22から形態28のいずれか1つの形態による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。
[形態30]形態30によれば、形態1から形態29のいずれか1つの形態による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。
[形態31]形態31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、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、を有する。
[形態32]形態32によれば、形態31による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。
[形態33]形態33によれば、形態31または形態32による基板処理装置であって、前記第1光源は複数の光源を有する。
[形態34]形態34によれば、形態33による基板処理装置であって、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。
[形態35]形態35によれば、基板処理方法が提供され、かかる基板処理方法は、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、を有する。
[形態36]形態36によれば、形態35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。
[形態37]形態37によれば、形態35または形態36による基板処理方法であって
、前記光触媒の活性能を測定するステップを有する。
10…基板処理装置
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)

  1. 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
    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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。
  6. 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。
  7. 請求項1から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。
  8. 請求項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。
  9. 請求項または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。
  10. 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。
  11. 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。
  12. 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。
  13. 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。
  14. 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。
  15. 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。
  16. 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。
  17. 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。
  18. 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。
  19. 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。
  20. 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。
  21. 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
    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。
  22. 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。
  23. 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。
  24. 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。
  25. 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。
  26. 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。
  27. 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。
  28. 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。
  29. 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
    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。
  30. 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。
  31. 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。
  32. 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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