(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パーティクルが付着し、半導体デバイスの製造のための凹凸のパターンが形成された半導体基板である被処理体の表面からパーティクルを除去する洗浄方法において、
前記被処理体の表面とパーティクルとの間に形成された酸化物をエッチングするために、被処理体の表面にエッチング流体を供給して当該被処理体の表面をエッチングするエッチング処理を含む前処理を行う工程と、
被処理体の置かれる処理雰囲気よりも圧力の高い領域から、前記被処理体の表面に露出している膜に対して反応性を持たない洗浄用ガスを処理雰囲気に吐出し、断熱膨張により前記洗浄用ガスの原子または分子の集合体であるガスクラスターを生成させる工程と、
前記前処理の行われた被処理体の表面に、洗浄用ガスのガスクラスターを照射して、パーティクルを除去する工程と、を含むことを特徴とする洗浄方法。
【請求項２】
前記前処理は、被処理体の表面に対する改質処理と、この改質処理により改質された改質層に対するエッチング処理とを含むことを特徴とする請求項１に記載の洗浄方法。
【請求項３】
前記前処理を行う工程と前記パーティクルを除去する工程とは、同時に行われることを特徴とする請求項１または２に記載の洗浄方法。
【請求項４】
前記前処理は、前記エッチング処理を行うためにガスクラスターを照射する工程を含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の洗浄方法。
【請求項５】
前記エッチング処理を行うためにガスクラスターを照射する工程は、前記洗浄用ガスのガスクラスターを照射して、パーティクルを除去する工程においてガスクラスターを照射する生成機構と同一の生成機構を用いて照射する工程であることを特徴とする請求項４に記載の洗浄方法。
【請求項６】
前記エッチング処理を行うためにガスクラスターを照射する工程は、前記洗浄用ガスのガスクラスターを照射して、パーティクルを除去する工程においてガスクラスターを照射する生成機構とは異なる生成機構を用いて照射する工程であることを特徴とする請求項４に記載の洗浄方法。
【請求項７】
前記洗浄用ガスのガスクラスターを照射して、パーティクルを除去する工程は、ガスクラスターを照射する生成機構を複数配置して、これら生成機構からガスクラスターを照射する工程であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一つに記載の洗浄方法。
【請求項８】
前記エッチング処理を行うためにガスクラスターを照射する工程は、ガスクラスターを照射する生成機構を複数配置して、これら生成機構からガスクラスターを照射する工程であることを特徴とする請求項４ないし６のいずれか一つに記載の洗浄方法。
【請求項９】
前記洗浄用ガスのガスクラスターを照射して、パーティクルを除去する工程は、ガスクラスターを照射する生成機構における被処理体に対する角度が可変な状態で行われることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一つに記載の洗浄方法。
【請求項１０】
前記エッチング処理を行うためにガスクラスターを照射する工程は、ガスクラスターを照射する生成機構における被処理体に対する角度が可変な状態で行われることを特徴とする請求項４ないし６または８のいずれか一つに記載の洗浄方法。
【請求項１１】
パーティクルが付着し、半導体デバイスの製造のための凹凸のパターンが形成された半導体基板である被処理体の表面からパーティクルを除去する被処理体の処理装置において、
被処理体がその内部に載置される前処理室と、
この前処理室内に載置された被処理体の表面にエッチング流体を供給して当該被処理体の表面とパーティクルとの間に形成された酸化物をエッチングするエッチング処理を含む前処理を行うための前処理機構を有する前処理モジュールと、
被処理体がその内部に載置される洗浄処理室と、
この洗浄処理室に設けられ、前記洗浄処理室の内部の処理雰囲気よりも圧力の高い領域から、前記被処理体の表面に露出している膜に対して反応性を持たない洗浄用ガスを処理雰囲気に吐出して、断熱膨張により前記洗浄用ガスの原子または分子の集合体であるガスクラスターを生成させ、前記パーティクルを除去するために、前処理後の被処理体に供給するガスクラスターノズルと、
前記前処理室及び前記洗浄処理室に対して被処理体の受け渡しを行う搬送機構と、を備えたことを特徴とする処理装置。
【請求項１２】
前記前処理室は、内部が常圧雰囲気に保たれた常圧処理室であり、常圧雰囲気にて被処理体の搬送を行う常圧搬送室に接続され、
前記洗浄処理室は、内部が真空雰囲気に保たれた真空処理室であり、真空雰囲気にて被処理体の搬送を行う真空搬送室に気密に接続され、
前記常圧搬送室と前記真空搬送室との間には、内部の雰囲気の切り替えを行うためのロードロック室が設けられ、
前記常圧搬送室及び前記真空搬送室には、前記搬送機構として常圧搬送機構及び真空搬送機構が夫々設けられていることを特徴とする請求項１１に記載の処理装置。
【請求項１３】
前記前処理室及び前記洗浄処理室は、内部が各々真空雰囲気に保たれた真空処理室であり、
前記前処理室及び前記洗浄処理室との間には、前記搬送機構が配置された真空搬送室が気密に介在して設けられていることを特徴とする請求項１１に記載の処理装置。
【請求項１４】
前記前処理室及び前記洗浄処理室は、共通化されていることを特徴とする請求項１１に記載の処理装置。
【請求項１５】
前記真空搬送室には、前記前処理に先立って行われる真空処理あるいはパーティクルの除去を行った後に続く真空処理を行うための真空処理室が気密に接続されていることを特徴とする請求項１２または１３に記載の処理装置。
【請求項１６】
被処理体の洗浄を行う処理装置に用いられ、コンピュータ上で動作するコンピュータプログラムを格納した記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、請求項１ないし１０のいずれか一つに記載の洗浄方法を実施するようにステップが組まれていることを特徴とする記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理体の表面に付着したパーティクルなどの付着物を除去する洗浄方法、処理装置及び前記方法の記憶された記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハなどの被処理体である基板（以下「ウエハ」と言う）の表面に付着したパーティクルや汚れなどの付着物を除去する技術として、例えば特許文献１、２に記載されているように、ウエハの表面にガスクラスターイオンビームを照射する方法が知られている。このような技術では、付着物におけるウエハに対する付着力に打ち勝つように、例えばガスクラスターイオンビームでは加速電圧やイオン化量によって、その物理的剪断力が調整される。
【０００３】
しかし、ウエハ上に形成されたデバイス構造が微細化するにつれて、ガスクラスターイオンビームにより前記デバイス構造がダメージを受けやすくなってしまう。即ち、例えばウエハ上に形成された溝とラインとからなるパターンに対してガスクラスターイオンビームを照射すると、前記ラインの幅寸法が例えば数十ｎｍオーダーの場合には、ガスクラスターイオンビームの照射により当該ラインが倒れてしまうおそれがある。また、パターンの形成されていない場合であっても、ガスクラスターイオンビームを照射した後は、ウエハの表面形状が悪くなってしまう。
【０００４】
特許文献３には、薬液を用いて基板９上の自然酸化膜を除去した後、超音波振動の付与されたエアを噴出する技術が記載されており、また特許文献４には基板の表面にパルスレーザーを照射する技術について記載されている。しかし、これら特許文献３、４には、微細なデバイス構造におけるパーティクルの除去やウエハが受けるダメージについては触れられていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−４３９７５
【特許文献２】特開２００８−３０４７３７
【特許文献３】特開２００６−２７８３８７
【特許文献４】特開２００９−２２４７２１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は、被処理体に対するダメージを抑えながら、被処理体の表面に付着したパーティクルなどの付着物を容易に除去できる洗浄方法、処理装置及び前記方法の記憶された記憶媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の洗浄方法は、
パーティクルが付着し、凹凸のパターンが形成された半導体基板である被処理体の表面からパーティクルを除去する洗浄方法において、
前記被処理体の表面とパーティクルとの間に形成された酸化物をエッチングするために、被処理体の表面にエッチング流体を供給して当該被処理体の表面をエッチングするエッチング処理を含む前処理を行う工程と、
被処理体の置かれる処理雰囲気よりも圧力の高い領域から、前記被処理体の表面に露出している膜に対して反応性を持たない洗浄用ガスを処理雰囲気に吐出し、断熱膨張により前記洗浄用ガスの原子または分子の集合体であるガスクラスターを生成させる工程と、
前記前処理の行われた被処理体の表面に、洗浄用ガスのガスクラスターを照射して、パーティクルを除去する工程と、を含むことを特徴とする。
【０００８】
前記前処理は、被処理体の表面に対する改質処理と、この改質処理により改質された改質層に対するエッチング処理とを含んでいても良い。
前記前処理を行う工程と前記パーティクルを除去する工程とは、同時に行われても良い。
前記前処理は、前記エッチング処理を行うためにガスクラスターを照射する工程を含んでいても良い。
【０００９】
前記エッチング処理を行うためにガスクラスターを照射する工程は、前記洗浄用ガスのガスクラスターを照射して、付着物を除去する工程においてガスクラスターを照射する生成機構と同一の生成機構を用いても良いし、異なる生成機構を用いても良い。
前記洗浄用ガスのガスクラスターを照射して、付着物を除去する工程及び前記エッチング処理を行うためにガスクラスターを照射する工程は、ガスクラスターを照射する生成機構を複数配置して、これら生成機構からガスクラスターを照射する工程であっても良い。
前記洗浄用ガスのガスクラスターを照射して、付着物を除去する工程及び前記エッチング処理を行うためにガスクラスターを照射する工程は、ガスクラスターを照射する生成機構における被処理体に対する角度が可変な状態で行われても良い。
【００１０】
本発明の処理装置は、
パーティクルが付着し、凹凸のパターンが形成された半導体基板である被処理体の表面からパーティクルを除去する被処理体の処理装置において、
被処理体がその内部に載置される前処理室と、
この前処理室内に載置された被処理体の表面にエッチング流体を供給して当該被処理体の表面とパーティクルとの間に形成された酸化物をエッチングするエッチング処理を含む前処理を行うための前処理機構を有する前処理モジュールと、
被処理体がその内部に載置される洗浄処理室と、
この洗浄処理室に設けられ、前記洗浄処理室の内部の処理雰囲気よりも圧力の高い領域から、前記被処理体の表面に露出している膜に対して反応性を持たない洗浄用ガスを処理雰囲気に吐出して、断熱膨張により前記洗浄用ガスの原子または分子の集合体であるガスクラスターを生成させ、前記パーティクルを除去するために、前処理後の被処理体に供給するガスクラスターノズルと、
前記前処理室及び前記洗浄処理室に対して被処理体の受け渡しを行う搬送機構と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
前記前処理室は、内部が常圧雰囲気に保たれた常圧処理室であり、常圧雰囲気にて被処理体の搬送を行う常圧搬送室に接続され、
前記洗浄処理室は、内部が真空雰囲気に保たれた真空処理室であり、真空雰囲気にて被処理体の搬送を行う真空搬送室に気密に接続され、
前記常圧搬送室と前記真空搬送室との間には、内部の雰囲気の切り替えを行うためのロードロック室が設けられ、
前記常圧搬送室及び前記真空搬送室には、前記搬送機構として常圧搬送機構及び真空搬送機構が夫々設けられていても良い。
前記前処理室及び前記洗浄処理室は、内部が各々真空雰囲気に保たれた真空処理室であり、
前記前処理室及び前記洗浄処理室との間には、前記搬送機構が配置された真空搬送室が気密に介在して設けられていても良い。
前記前処理室及び前記洗浄処理室は、共通化されていても良い。
前記真空搬送室には、前記前処理に先立って行われる真空処理あるいは付着物の除去を行った後に続く真空処理を行うための真空処理室が気密に接続されていても良い。
【００１２】
本発明の記憶媒体は、
被処理体の洗浄を行う処理装置に用いられ、コンピュータ上で動作するコンピュータプログラムを格納した記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、既述の洗浄方法を実施するようにステップが組まれていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、被処理体の表面に付着した付着物を除去するにあたり、被処理体の表面及び付着物の少なくとも一方に対してエッチング処理を含む前処理を行って、付着物を被処理体の表面から脱離しやすくさせ、次いで被処理体の表面に露出している膜と反応性を持たない洗浄用ガスを用いてガスクラスターを生成させている。従って、洗浄用ガスのガスクラスターをイオン化していない状態で照射しても、付着物が被処理体から容易に脱離して除去されるので、被処理体に対するダメージを抑えながら、付着物を容易に除去できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施の形態における洗浄方法が適用される被処理体の概要を示す模式図である。
【図２】前記被処理体の概要を示す模式図である。
【図３】前記洗浄方法の作用を示す模式図である。
【図４】前記洗浄方法の作用を示す模式図である。
【図５】前記洗浄方法の作用を示す模式図である。
【図６】前記被処理体に前処理を行う装置を示す縦断面図である。
【図７】前記洗浄方法を実施するために被処理体にガスクラスターを照射する装置を示す縦断面図である。
【図８】前記洗浄方法を実施する被処理体処理装置を示す横断平面図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態の変形例における洗浄方法の作用を示す模式図である。
【図１０】前記変形例の前処理に用いられる装置を示す縦断面図である。
【図１１】前記変形例における処理装置を示す横断平面図である。
【図１２】前記第３の実施の形態の前処理に用いられる装置を示す縦断面図である。
【図１３】本発明の第２の実施の形態における洗浄方法が適用される被処理体の概要を示す模式図である。
【図１４】前記第２の実施の形態における洗浄方法の作用を示す模式図である。
【図１５】前記第２の実施の形態における洗浄方法の作用を示す模式図である。
【図１６】前記第２の実施の形態における洗浄方法の作用を示す模式図である。
【図１７】前記第２の実施の形態におけるガスクラスターの照射及び前処理に用いられる装置を示す縦断面図である。
【図１８】本発明の第３の実施の形態における洗浄方法が適用される被処理体の概要を示す模式図である。
【図１９】前記第３の実施の形態における洗浄方法の作用を示す模式図である。
【図２０】前記第３の実施の形態における洗浄方法の作用を示す模式図である。
【図２１】前記第３の実施の形態の前処理に用いられる装置を示す縦断面図である。
【図２２】本発明の第４の実施の形態における洗浄方法が適用される被処理体の概要を示す模式図である。
【図２３】前記第４の実施の形態における洗浄方法の作用を示す模式図である。
【図２４】本発明の第５の実施の形態における洗浄方法が適用される被処理体の概要を示す模式図である。
【図２５】前記第５の実施の形態における洗浄方法の作用を示す模式図である。
【図２６】前記第５の実施の形態における洗浄方法の作用を示す模式図である。
【図２７】本発明の実施例で得られた実験結果を示すＳＥＭ写真である。
【図２８】本発明の実施例で得られた実験結果を示すＳＥＭ写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［第１の実施の形態：シリコン基板］
本発明の洗浄方法の第１の実施の形態について、図１〜図５を参照して説明する。始めに、この洗浄方法が適用されるウエハＷの構成及び当該洗浄方法の概略について説明する。このウエハＷは、図１に示すように、シリコン（Ｓｉ）により構成されており、例えば凹部である溝５と凸部であるライン６とからなるパターン７が表面に形成されている。そして、この洗浄方法は、後述するように、前記ライン６の倒れやウエハＷの表面の膜荒れといったウエハＷに対するダメージの発生を抑制しながら、図２に示すようなウエハＷ表面の付着物１０を容易に除去できるように構成されている。
【００１６】
続いて付着物１０について詳述すると、この付着物１０は、例えばウエハＷに対して前記パターン７を形成する際のプラズマエッチング処理や、あるいは当該プラズマエッチング処理に続いて行われるプラズマアッシング処理により生成した残渣物である。具体的には、付着物１０は、前記溝５の内部から除去されたシリコンを含む無機物や、ウエハＷの上層に積層されていた有機物からなるフォトレジストマスクの残渣である炭素（Ｃ）を含む有機物などにより構成されている。この時、例えばウエハＷが保管中に大気に晒されることにより、付着物１０は、ウエハＷの表面に単に乗っている状態ではなく、微視的に見ると、図２に示すように、ウエハＷ表面に形成された自然酸化膜に囲まれ、強く張り付いている。即ち、ウエハＷの表面には、付着物１０を囲うような、例えば自然酸化膜が形成されており、それによって付着物１０は、自然酸化膜に埋まった状態となっている。すなわち、ウエハＷの表面に形成された架橋を介して付着物１０が当該ウエハＷに保持された状態となっている。
【００１７】
この時、ウエハＷの表面は、例えば当該ウエハＷを大気中において搬送した時に酸化されて、シリコン酸化物（ＳｉＯ2）からなる自然酸化膜１１となっている。自然酸化膜１１の厚さ寸法は、例えば１ｎｍ程度となっている。この自然酸化膜１１の下方側のシリコンからなる領域について、以下の説明では下地膜１２と呼ぶこととする。尚、ウエハＷの表面と付着物１０とが例えば化学的に結合して互いに連結されている場合もあるが、ここでは説明を簡略化するために、既述のようにこれらウエハＷと付着物１０間に形成された架橋によって保持されているものとしている。また、ウエハＷ及び付着物１０の各々の表面形状及び寸法については、図１では模式的に示している。以降の図についても同様である。
【００１８】
次いで、本発明の洗浄方法について詳述する。始めに、図３に示すように、前処理として、ウエハＷにフッ化水素（ＨＦ）水溶液の蒸気を供給する。このフッ化水素の蒸気により、既述の自然酸化膜１１が溶解して、フッ化シリコンとなり、気体として排気される。この時、ウエハＷと付着物１０間に形成された架橋もエッチングされ、ウエハＷの表面は、図４に示すように、付着物１０から見ると下方側に後退し、付着物１０は表面から露出した状態となる。
【００１９】
従って、ウエハＷの表面の自然酸化膜に埋まっており、当該ウエハＷに強く吸着していた付着物１０は、前処理によってウエハＷとの間の付着力が弱くなる。すなわち、付着物１０は、ウエハＷの表面がエッチングされることによって露出し、ウエハＷ表面に僅かにだけ接触した状態となる。この時、後述するように、付着物１０にシリコン酸化物が含まれている場合には、当該付着物１０についてもフッ化水素の蒸気によりエッチングされるが、ここではウエハＷの表面について着目して説明している。尚、図４では、ウエハＷ（下地膜１２）の上面と付着物１０の下面とを離間させて描画しているが、実際にはこれら下地膜１２と付着物１０とは僅かに接触している。また、ウエハＷにフッ化水素の蒸気を供給する装置については、公知の気化器と処理容器とを組み合わせて構成されることから、洗浄方法を実施する処理装置と併せて後述する。
【００２０】
続いて、ガスクラスターを用いて、ウエハＷの表面から付着物１０を除去する。このガスクラスターは、ウエハＷの置かれる処理雰囲気よりも圧力の高い領域から処理雰囲気にガスを供給して、断熱膨張によりガスの凝縮温度まで冷却することによって、ガスの原子または分子が集合体として寄り集まって生成する物質である。図５には、ガスクラスターを発生させるためのノズル２３の一例を示している。このノズル２３は、上下方向に伸びると共に下端部が開口するように概略円筒形状に形成された圧力室３２と、この圧力室３２の下端部に接続され、圧力室３２の下端周縁部から当該圧力室３２の中央部に向かって周方向に亘って水平に縮径してオリフィス部３２ａをなすと共に、このオリフィス部３２ａから下方に向かうにつれて拡径するガス拡散部３３と、を備えている。前記オリフィス部３２ａにおける開口径及びオリフィス部３２ａと載置台２２上のウエハＷとの間の離間距離は、夫々例えば０．１ｍｍ及び６．５ｍｍ程度となっている。このノズル２３の上端側には、圧力室３２内に例えば二酸化炭素（ＣＯ2）ガスを供給するためのガス供給路３４が接続されている。
【００２１】
そして、処理雰囲気における処理圧力を例えば１〜１００Ｐａ程度の真空雰囲気に設定すると共に、ノズル２３に対して例えば０．３〜２．０ＭＰａ程度の圧力で二酸化炭素ガスを供給する。この二酸化炭素ガスは、処理雰囲気に供給されると、急激な断熱膨張により凝縮温度以下に冷却されるので、互いの分子同士がファンデルワールス力により結合して、集合体であるガスクラスターとなる。この時、ガス供給路３４やノズル２３の下方側におけるガスクラスターの流路には、当該ガスクラスターをイオン化するためのイオン化装置が設けられておらず、従ってガスクラスターは、図５に示すように、非イオン化の状態でウエハＷに向かって垂直に照射される。
【００２２】
ウエハＷの表面の付着物１０は、既述のように前処理により当該ウエハＷとの間の付着力が極めて弱くなっていて、下地膜１２の表面とわずかに接触した状態となっている。そのため、ウエハＷ上の付着物１０にガスクラスターが衝突すると、図５に示すように、このガスクラスターの吐出圧力により付着物１０がウエハＷの表面から吹き飛ばされて除去される。この時、ガスクラスターは、下地膜１２と反応性を持たない二酸化炭素ガスにより構成されている。また、ガスクラスターをイオン化せずに、非イオン化の状態でウエハＷに照射している。そのため、既述の前処理によって露出しているウエハＷの表面部である下地膜１２は、ガスクラスターの照射によって削り取られたり、または当該下地膜１２の内部に形成された電気配線がチャージアップしたりなどといったダメージが起こらないか、あるいは当該ダメージが極めて低いレベルに抑えられる。従って、ガスクラスター照射後のウエハＷの表面は、自然酸化膜１１の表面に倣ったままの状態となる。
【００２３】
こうしてウエハＷの面内に亘ってガスクラスターが照射されるように、ウエハＷをノズル２３に対して相対的に水平方向に移動させると、面内に亘って付着物１０が除去されて洗浄処理が行われる。尚、既述のフッ化水素の蒸気により溶解した自然酸化膜１１の副生成物として、水が発生する場合には、ウエハＷを後述する温調機構によって加温することで水の残留を抑制することができる。
【００２４】
続いて、ウエハＷに対して既述のフッ化水素水溶液の蒸気を供給する装置やガスクラスターを照射する装置を含めた処理装置について、以下に説明する。始めに、フッ化水素の蒸気をウエハＷに供給する装置について図６を参照して説明する。この装置には、ウエハＷを載置する載置台４１が内部に設けられた処理容器４２と、この処理容器４２内にフッ化水素水溶液の蒸気を供給するための前処理機構である気化器４３と、が設けられて前処理モジュールをなしている。図６中４４はウエハＷの搬送口、４５は載置台４１上のウエハＷの表面においてフッ化水素の蒸気の凝縮を抑えるためのヒーターである。
【００２５】
載置台４１上のウエハＷに対向するように、処理容器４２の天井面には、気化器４３から伸びるガス供給路４６の一端側が接続されており、このガス供給路４６から例えば窒素（Ｎ2）ガスなどのキャリアガスと共にフッ化水素の蒸気がウエハＷに供給されるように構成されている。図６中Ｖ及びＭは夫々バルブ及び流量調整部である。
処理容器４２の床面には、当該処理容器４２内の雰囲気を排気するための排気口５１が例えば複数箇所に形成されており、この排気口５１から伸びる排気路５２には、バタフライバルブなどの圧力調整部５３を介して真空ポンプ５４が接続されている。  
そして、この処理容器４２では、気化器４３において蒸発したフッ化水素水溶液の蒸気がキャリアガスにより載置台４１上のウエハＷに対して供給されると、既述のように自然酸化膜１１が溶解する。
【００２６】
次に、ウエハＷに対してガスクラスターを照射する装置について、図７を参照して説明する。この装置には、図７に示すように、ウエハＷを内部に収納して付着物１０の除去処理を行うための洗浄処理室２１が設けられており、この洗浄処理室２１内には、ウエハＷを載置するための載置台２２が配置されている。洗浄処理室２１の天井面における中央部には、上方側に向かって円筒状に突出する突出部２１ａが形成されており、この突出部２１ａには既述のノズル２３がガスクラスターの生成機構として設けられている。このノズル２３は、この例では鉛直方向下方側を向いている。図７中４０は搬送口であり、Ｇはこの搬送口４０の開閉を行うゲートバルブである。
【００２７】
例えば搬送口４０に寄った位置における洗浄処理室２１の床面には、ここでは図示を省略するが、載置台２２に形成された貫通口を貫通するように配置された支持ピンが設けられている。そして、載置台２２に設けられた図示しない昇降機構及び前記支持ピンの協働作用によって、載置台２２に対してウエハＷを昇降させて、洗浄処理室２１の外部の図示しないウエハ搬送アームとの間においてウエハＷを受け渡すように構成されている。洗浄処理室２１の床面には、当該洗浄処理室２１内の雰囲気を真空排気するための排気路２４の一端側が接続されており、この排気路２４の他端側にはバタフライバルブなどの圧力調整部２５を介して真空ポンプ２６が接続されている。
【００２８】
載置台２２は、当該載置台２２上のウエハＷに対して面内に亘ってノズル２３が相対的に走査されるように、洗浄処理室２１内において水平方向に移動自在に構成されている。具体的には、載置台２２の下方における洗浄処理室２１の床面には、Ｘ軸方向に沿って水平に伸びるＸ軸レール２７と、当該Ｘ軸レール２７に沿って移動自在に構成されたＹ軸レール２９と、が設けられている。そして、既述の載置台２２は、Ｙ軸レール２９の上方に支持されている。尚、載置台２２には、当該載置台２２上のウエハＷの温調を行うための図示しない温調機構が設けられている。
【００２９】
圧力室３２の上端部には、洗浄処理室２１の天井面を貫通して伸びるガス供給路３４の一端側が接続されており、このガス供給路３４の他端側は、バルブ３６及び流量調整部３５を介して、二酸化炭素の貯留されたガス源３７に接続されている。前記圧力室３２には、図示しない圧力計が設けられており、後述の制御部６７により、この圧力計を介して当該圧力室３２内に供給されるガス流量が調整されるように構成されている。尚、ウエハＷから除去した付着物１０が当該ウエハＷに再付着することを防止するため、またパターン７へのダメージをできるだけ小さくするため、更には溝５の底面に付着した付着物１０を除去しやすくするために、載置台２２に対するノズル２３の角度や距離を図示しない駆動部により調整するようにしても良い。後述するように、前処理においてガスクラスターを照射する場合においても、同様にノズル２３の角度や距離を調整するようにしても良い、
【００３０】
続いて、処理容器４２及び洗浄処理室２１を備えた処理装置の全体の構成について、図８を参照して説明する。この処理装置には、例えば２５枚のウエハＷが収納された密閉型の搬送容器であるＦＯＵＰ１を載置するための搬入出ポート６０が横並びに例えば３箇所に設けられており、これら搬入出ポート６０の並びに沿うように、大気搬送室６１が設けられている。この大気搬送室６１内には、ウエハＷを搬送するための多関節アームにより構成されたウエハ搬送機構６１ａが常圧搬送機構として設けられている。また、大気搬送室６１の側方側には、ウエハＷの向きの調整及び位置合わせを行うためのアライメント室６２が設けられており、この大気搬送室６１の側方側には、前記アライメント室６２に対向するように、既述の処理容器４２が接続されている。また、大気搬送室６１における搬入出ポート６０の反対側の面には、常圧雰囲気と大気雰囲気との間で雰囲気の切り替えを行うためのロードロック室６３が気密に接続されている。この例では、ロードロック室６３は、横並びに２箇所に設けられている。
【００３１】
大気搬送室６１から見た時に、ロードロック室６３、６３よりも奥側には、真空雰囲気にてウエハＷの搬送を行う真空搬送機構である搬送アーム６４ａの設けられた真空搬送室６４が気密に接続されており、この真空搬送室６４には、既述の洗浄処理室２１が気密に設けられている。また、真空搬送室６４には、ウエハＷにパターン７を形成するためのプラズマエッチング処理の行われるエッチング処理室６５と、フォトレジストマスクのプラズマアッシング処理の行われるアッシング処理室６６と、が夫々気密に接続されている。尚、この真空搬送室６４に、付着物１０を除去した後の処理である例えばＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）処理などを行う処理チャンバーを気密に接続しても良い。
【００３２】
この処理装置には、装置全体の動作のコントロールを行うためのコンピュータからなる制御部６７が設けられており、この制御部６７のメモリ内には、以上説明した前処理及び洗浄処理に加えて、エッチング処理及びアッシング処理を行うためのプログラムが格納されている。このプログラムは、ウエハＷに対する処理に対応した装置の動作を実行するようにステップ群が組まれており、ハードディスク、コンパクトディスク、光磁気ディスク、メモリカード、フレキシブルディスクなどの記憶媒体である記憶部６８から制御部６７内にインストールされる。
【００３３】
この処理装置では、搬入出ポート６０にＦＯＵＰ１が載置されると、ウエハ搬送機構６１ａによりウエハＷが当該ＦＯＵＰ１から取り出される。このウエハＷには、例えば既述のパターン７に対応するようにパターニングされたフォトレジストマスクが表面に積層されている。次いで、アライメント室６２においてウエハＷのアライメントが行われた後、このウエハＷは大気雰囲気に設定されたロードロック室６３に搬入される。そして、ロードロック室６３内の雰囲気が真空雰囲気に切り替えられた後、ウエハＷは搬送アーム６４ａによりエッチング処理室６５及びアッシング処理室６６をこの順番で搬送されて、既述のパターン７の形成及びアッシング処理がこの順序で行われる。次いで、ウエハＷは、ロードロック室６３及び大気搬送室６１を介して処理容器４２内に搬送されて既述の前処理が行われた後、洗浄処理室２１に搬入されてガスクラスターの照射処理が行われる。その後、処理済みのウエハＷは、ロードロック室６３及び大気搬送室６１を介して元のＦＯＵＰ１に戻される。
【００３４】
上述の実施の形態によれば、ウエハＷの表面に付着した付着物１０を除去するにあたり、ウエハＷに対して前処理としてフッ化水素の蒸気の供給を行い、ウエハＷの表面の自然酸化膜１１を溶解させている。そのため、付着物１０は、ウエハＷの表面とわずかにだけ接触した状態となり、当該表面との付着力が極めて弱くなる。従って、この付着物１０に対して二酸化炭素ガスからなるガスクラスターを照射することにより、当該付着物１０を容易に除去できる。そのため、既述のように微細なパターン７の形成されたウエハＷであっても、例えばガスクラスターの照射速度を抑えて付着物１０を除去できるので、例えばライン６の倒れなどといったダメージの発生を抑制できる。
【００３５】
この時、二酸化炭素ガスは、ウエハＷの下地膜１２に対して反応性を持っていない。また、ガスクラスターをイオン化せずにウエハＷに照射している。そのため、ウエハＷにガスクラスターを照射した時に、当該ウエハＷの表面が荒れたり、あるいは物理的に削れたりするダメージの発生が抑えられる。また、ガスクラスターをイオン化していないので、例えば既述の洗浄処理室２１にはガスあるいはガスクラスターをイオン化する装置が不要になり、そのため装置のコストを抑えることができる。
【００３６】
また、処理容器４２内においてウエハＷをフッ化水素の蒸気の雰囲気中に暴露しているので、前処理によりウエハＷの全面に対して付着物１０の付着力を一度に低下させている。そのため、例えば従来の反応性ガスのガスクラスターだけを用いて付着物１０を除去していた例と比べて、短時間で面内に亘って均一に処理できるので、スループットを高めることができる。更に、前処理とガスクラスターの照射とを組み合わせることにより、ガスやガスクラスター、あるいは薬液だけを用いて付着物１０の除去を行う場合と比べて、ガスや薬液の使用量を抑えることができる。この時、前処理及びガスクラスターの照射のいずれの工程においても、ウエハＷに対して薬液を供給していないので、廃液処理に要するコストを抑えることができる。
【００３７】
既述の前処理を行うことによって、ウエハＷの表面が導電性を持たない自然酸化膜１１から導電性を持つ下地膜１２となり、いわば当該表面が導電性を持つようになる。そのため、付着物１０と自然酸化膜１１とが既述の物理的な固着力に加えて例えば静電気力により互いに吸着している場合であっても、前処理により当該静電気力がなくなるか弱くなるので、付着物１０がウエハＷから除去されやすくなる。また、自然酸化膜１１と付着物１０とが互いに化学的に結合している場合であっても、当該結合している自然酸化膜１１をエッチングしていることから、既述のように付着物１０を容易に除去できる。
【００３８】
［第１の実施の形態の変形例：シリコン基板の酸化］
続いて、第１の実施の形態の変形例について、図９を参照して説明する。既述の第１の実施の形態では、ウエハＷの表面の自然酸化膜１１を除去する場合について説明したが、自然酸化膜１１は膜厚などの制御が困難であるため、洗浄過程における制御性や再現性が必要である場合には、以下のようにして前処理が行われる。
【００３９】
洗浄過程における制御性や再現性が必要な場合には、始めに当該下地膜１２の表層の酸化処理を行う。具体的には、図９に示すように、ウエハＷの表面に酸化ガスである例えばオゾンガスを供給する。このオゾンガスにより、付着物１０と接触している下地膜１２の表層が僅かに例えば１ｎｍだけ酸化して、改質層である酸化膜１３が生成する。その後、既述のフッ化水素の蒸気の供給と、二酸化炭素ガスからなるガスクラスターの照射と、をこの順番で行うことにより、付着物１０が前記酸化膜１３と共に面内に亘って除去される。この例では、オゾンガスによる下地膜１２の酸化処理とフッ化水素の蒸気の供給とにより前処理が行われることになる。ウエハＷに対してオゾンガスを供給する装置としては、既述の図６における気化器４３に代えてオゾンガス供給源（図示せず）を備えた装置が用いられる。
【００４０】
ここで、ウエハＷの下地膜１２の酸化処理を行うにあたり、当該ウエハＷにオゾンガスを供給したが、オゾンガスに代えて、オゾン水（オゾンガスを含有した水溶液）を供給しても良い。このようなオゾン水を供給する前処理モジュールの一例について、図１０を参照して簡単に説明する。尚、オゾン水により下地膜１２が酸化される様子や、その後の酸化膜１３のエッチング処理やガスクラスターの照射については既述の例と同様であるため、説明を省略する。
【００４１】
この装置には、ウエハＷに対してオゾン水を供給するための処理容器８１と、ウエハＷを載置するための載置台をなすスピンチャック８２と、が設けられており、スピンチャック８２は、ウエハＷの下面側中央部を支持すると共に、駆動部８３により鉛直軸周りに回転自在及び昇降自在に構成されている。このスピンチャック８２の上方には、ウエハＷに対してオゾン水を吐出するためのオゾン水ノズル８４が前処理機構として設けられている。スピンチャック８２の上方側には、当該スピンチャック８２上のウエハＷに対向するように、当該ウエハＷに対して前処理を行う雰囲気を密閉するための蓋体８５が図示しない昇降機構により昇降自在に設けられており、既述のオゾン水ノズル８４は、この蓋体８５の中央部に取り付けられている。スピンチャック８２の側方側には、周方向に亘ってウエハＷの周縁部を臨むように配置されたリング状の排気路８６が形成されており、この排気路８６の下面側には、バタフライバルブなどの圧力調整機構８７を介して真空ポンプ８８が接続されている。図１０中８１ａはウエハＷの搬送口、８１ｂは前記搬送口８１ａを開閉するためのシャッターである。
【００４２】
この処理容器８１では、スピンチャック８２に吸着保持されると共に鉛直軸周りに回転するウエハＷの中央部に対して、オゾン水ノズル８４からオゾン水が吐出されると、このオゾン水は遠心力によりウエハＷの周縁部側に引き伸ばされていき、ウエハＷの面内に亘って液膜を形成する。そして、既述の酸化処理が終了すると、スピンチャック８２が高速で回転してオゾン水を外縁部に振り切り、その後図示しないリンスノズルから吐出されるリンス液によりウエハＷの表面が洗浄される。
【００４３】
以上の第１の実施の形態及び第１の実施の形態の変形例において、ウエハＷ上にパターン７の形成された例について説明したが、パターン７の形成されていない酸化シリコン膜やシリコン膜であっても、同様に前処理及び二酸化炭素ガスからなるガスクラスターの照射により付着物１０が容易に除去される。即ち、例えばＣＶＤ法により形成する際に用いるソースガスには有機物が含まれているので、この有機物がウエハＷの表面に付着物１０として付着した場合には、以上説明した例と同様に除去される。
【００４４】
また、以上の例では前処理を大気雰囲気において行ったが、真空雰囲気にて行っても良い。この場合には、前処理を行うための処理容器４２と、洗浄処理を行う洗浄処理室２１と、を夫々既述の図８に示す真空搬送室６４に個別に接続しても良いし、これら処理容器４２と洗浄処理室２１とを共通化しても良い。具体的には、図１１及び図１２に示すように、真空搬送室６４には、処理容器４２を兼用する洗浄処理室２１が気密に接続されており、この洗浄処理室２１には、既述のノズル２３に加えて、フッ化水素ガスの貯留されたガス源４７が設けられている。この例では、突出部２１ａの外縁よりも外側における洗浄処理室２１の天井面には、ガス源４７から伸びるガス供給路４６が複数箇所に設けられており、これらガス供給路４６の開口端は、載置台２２上のウエハＷの中央部に向かうように各々配置されている。
【００４５】
この図１２に示す装置では、例えば洗浄処理室２１内の圧力を、前処理を行う処理圧力に設定すると共にウエハＷに対して前処理を行い、次いで洗浄処理室２１内の圧力を前記処理圧力よりも低圧（高真空）に設定した後、既述の洗浄処理が行われる。
【００４６】
［第２の実施の形態：ゲルマニウム膜］
次いで、本発明の第２の実施の形態について、図１３〜図１６を参照して説明する。この第２の実施の形態では、ウエハＷのシリコン層１４の上層側には、図１３に示すように、ゲルマニウム（Ｇｅ）膜からなる下地膜１２が形成されている。そして、この下地膜１２の表面には、付着物１０が付着している。この場合における付着物１０は、前記下地膜１２を例えばＣＶＤ法などにより形成する時に生成する副生成物などを含んでいる。この第２の実施の形態では、以下の前処理が行われる。
【００４７】
具体的には、下地膜１２の表面に、オゾンガスを供給する。このオゾンガスにより、下地膜１２の表層には、図１４に示すように、当該表層が僅かに酸化されて酸化ゲルマニウム（Ｇｅ−Ｏ）膜１５が改質層として生成する。次いで、図１５に示すように、このウエハＷに対して例えば水蒸気（Ｈ2Ｏ）からなるガスクラスターを照射すると、酸化ゲルマニウム膜１５が水蒸気に溶解してエッチングされる。そのため、これらオゾンガスによる下地膜１２の酸化処理と水蒸気のガスクラスターの供給とによる前処理によって、図１６に示すように、付着物１０はウエハＷの表面とわずかにだけ接触した状態となり、付着力が極めて弱くなる。この時、水蒸気からなるガスクラスターは、下地膜１２であるゲルマニウム膜とは反応性を持っていない。そのため、水蒸気からなるガスクラスターにより、下地膜１２に対するダメージが抑えられた状態で酸化ゲルマニウム膜１５が選択的にエッチングされる。
【００４８】
そして、このウエハＷに対して二酸化炭素ガスからなるガスクラスターを照射すると、当該ガスクラスターについても下地膜１２であるゲルマニウム膜とは反応性を持っていないので、下地膜１２にはダメージを与えずに、付着物１０あるいは付着物１０と共に水蒸気に溶解した酸化ゲルマニウム膜１５が除去される。
【００４９】
この第２の実施の形態の下地膜１２を酸化する装置としては、既述の図６に示す装置において気化器４３に代えてオゾンガス源の接続された構成が用いられる。また、水蒸気からなるガスクラスターを照射する装置としては、既述の洗浄処理室２１と同じ構成の前処理室を真空搬送室６４に気密に接続すると共に、ガス源３７として純水を気化する気化器が設けられる。第２の実施の形態では、ウエハＷにオゾンガスを供給するためのガス供給路４６と、水蒸気からなるガスクラスターを照射するノズル２３と、が前処理機構をなす。また、下地膜１２を酸化するにあたり、既述の図１０の装置を用いて、オゾンガスに代えてオゾン水をウエハＷに供給しても良い。
【００５０】
この時、オゾンガスのガスクラスターを用いる場合には、図１７に示すように、二酸化炭素ガスからなるガスクラスターを照射するガス供給路３４やガス源３７と共に、純水を気化する気化器３８及びこの気化器３８から伸びる水蒸気供給路３９をノズル２３に接続しても良い。従って、この例では、前処理におけるガスクラスターを生成する生成機構は、洗浄用ガスのガスクラスターの生成機構と同一のものである。この場合には、既に説明したように、下地膜１２を酸化した後、水蒸気からなるガスクラスターの供給及び二酸化炭素ガスからなるガスクラスターの供給をこの順番で行っても良い。また、後述の実施例から分かるように、これらガスクラスターを同時にウエハＷに供給して、酸化ゲルマニウム膜１５のエッチング処理と付着物１０の除去とを同時に行っても良い。また、酸化ゲルマニウム膜１５をエッチングする時に、水蒸気からなるガスクラスターを供給することに代えて、気体である水蒸気あるいは液体である純水をウエハＷに供給しても良い。この場合には、図６や図１０の装置において、フッ化水素水溶液やオゾン水に代えて純水が用いられる。
【００５１】
［第３の実施の形態：フォトレジストマスク］
次に、本発明の第３の実施の形態について、図１８及び図１９を参照して説明する。この実施の形態では、図１８に示すように、ウエハＷに既述のパターン７を形成するためのフォトレジストマスク１６に付着した付着物１０を除去する例を示している。即ち、フォトレジストマスク１６に対して露光処理及び現像処理を行ってパターニングした後には、当該パターニングによりフォトレジストマスク１６から除去された有機成分がフォトレジストマスク１６の表面に付着物１０として付着するので、この付着物１０を以下のようにして除去している。
【００５２】
具体的には、ウエハＷの表面に対して既述の図６に示す装置を用いて、前処理としてフッ化水素の蒸気に代えてオゾンガスを供給すると、図１９に示すように、フォトレジストマスク１６の表面は僅かに酸化し、エッチングされるので、付着物１０は、フォトレジストマスク１６に対する付着力が極めて弱くなる。そのため、このウエハＷに対して二酸化炭素ガスからなるガスクラスターを照射すると、当該ガスクラスターは前記表面の下層側の下地膜１２であるフォトレジストマスク１６とは反応性を持っていないので、付着物１０と共に改質層１８が除去される。
【００５３】
この例においても、オゾンガスに代えてオゾン水をウエハＷに供給しても良い。また、前処理として、オゾンガスを用いてガスクラスターを発生させ、当該ガスクラスターによりフォトレジストマスク１６の表面を酸化しても良いし、この場合にはオゾンガスのガスクラスターと二酸化炭素ガスのガスクラスターとを同時にウエハＷに供給して、前処理と付着物１０の除去とを同時に行っても良い。
また、フォトレジストマスク１６上の付着物１０を除去する場合には、前処理としては、オゾンガスの供給に代えて、図２０に示すように、紫外線（ＵＶ）を照射しても良い。即ち、紫外線を照射することによって、フォトレジストマスク１６の表面が劣化により硬化して脆くなる。そのため、このフォトレジストマスク１６に対して二酸化炭素ガスからなるガスクラスターを照射すると、同様に付着物１０と共にフォトレジストマスク１６の表面における硬化した層が除去される。従って、この例においては、二酸化炭素ガスからなるガスクラスターを照射する工程は、前処理の一部（フォトレジストマスク１６の表面のエッチング）を兼ねていると言える。あるいは、前処理として、オゾンガスの供給と紫外線（ＵＶ）を照射に同時に行っても良い。この場合、記述の例と同様に、表面のエッチングによって付着物１０の付着力が極めて弱くなるので、このウエハＷに対して二酸化炭素ガスからなるガスクラスターを照射すると、付着物１０は容易に除去される。
【００５４】
ウエハＷに紫外線を照射する装置について、図２１を参照して簡単に説明する。この装置には、処理容器９１と、この処理容器９１内に設けられた載置台９２とが配置されている。載置台９２に対向する位置における処理容器９１の天井面には、例えば石英などからなる透明窓９３が気密に取り付けられており、この透明窓９３の上方側に、載置台９２上のウエハＷに対して透明窓９３を介して紫外線を照射するための紫外線ランプ９４が前処理機構として設けられている。図２１中９５はガス供給管、９６は例えば窒素ガスの貯留されたガス源であり、また９７は真空ポンプ、９８は搬送口である。この処理容器９１は、例えば既述の真空搬送室６４に気密に接続される。尚、ウエハＷに紫外線を照射する前記処理容器９１と、ウエハＷにオゾンガスを供給する既述の図６の処理容器４２とを共通化して、ウエハＷに対してオゾンガスを供給しながら紫外線を照射しても良い。
【００５５】
［第４の実施の形態：金属膜］
以下に、本発明の第４の実施の形態について図２２及び図２３を参照して説明する。この第４の実施の形態では、ウエハＷのシリコン層１４に積層した金属膜１７あるいは既述の溝５内に埋め込んだ金属膜１７上の付着物１０を除去する例を示している。この例では、金属膜１７は、例えばタングステン（Ｗ）により構成されている。即ち、金属膜１７をＣＶＤ法などにより形成する時に用いられるソースガスには、既述のように有機物が含まれているので、図２２に示すように、当該有機物からなる残渣が金属膜１７の表面に付着物１０として付着する場合がある。そこで、以下のようにしてこの付着物１０を除去している。
【００５６】
具体的には、図２３に示すように、図６に示す装置を用いて、ウエハＷに対して前処理として塩化水素（ＨＣｌ）ガスを供給する。この塩化水素ガスにより、金属膜１７の表層が僅かにエッチングされて除去されていく。そのため、付着物１０は、金属膜１７に対する付着力が極めて弱くなる。従って、このウエハＷに対して、下地膜１２である金属膜１７に対して反応性を持っていない二酸化炭素ガスからなるガスクラスターを照射すると、付着物１０が容易に除去される。
この場合において前処理に用いられるガスとしては、塩化水素ガスに代えて、フッ化塩素（ＣｌＦ3）ガスを用いても良い。また、金属膜１７としては、タングステン膜に代えて、チタン膜であっても良い。
【００５７】
［第５の実施の形態：付着物のエッチング］
ここで、本発明の第５の実施の形態について述べる。以上の各例では、前処理としてウエハＷの表面をエッチングする例について説明したが、この第５の実施の形態では、ウエハＷの表面をエッチングすることに代えて、付着物１０の表面をエッチングしている。即ち、付着物１０を構成する材質が既知の場合には、あるいは付着物１０に含まれている材質の予測が立つ場合には、当該材質をエッチングすることにより、例えば付着物１０の下端部は、ウエハＷ側から見ると上方側に後退することになる。従って、この場合にも付着物１０がウエハＷから脱離しやすくなり、同様に二酸化炭素ガスからなるガスクラスターにより当該付着物１０を容易に除去できる。
【００５８】
図２４は、付着物１０を構成する材質が酸化シリコンである場合についての例を示しており、当該付着物１０は、ウエハＷの表面である例えば金属膜１７に付着している。この場合には、図２５に示すように、フッ化水素の蒸気をウエハＷに供給することにより、付着物１０の表面がエッチングされるので、当該付着物１０は、ウエハＷの表面にいわば乗っているだけの状態となり、そのためその後二酸化炭素ガスからなるガスクラスターを照射することにより容易に除去される。
【００５９】
この第５の実施の形態では、付着物１０が酸化シリコンである場合について説明したが、付着物１０が有機物の場合にはオゾンや紫外線が前処理時にウエハＷの表面に供給（照射）され、付着物１０が金属粒子の場合には塩素系のガスが前処理時に供給される。また、付着物１０がシリコンである場合には、既述の第１の実施の形態の変形例で説明したように、付着物１０の表面のエッチングを行う前に、当該表面を予め酸化しても良い。更に、付着物１０の内部が一様に同じ材質により構成されていなくても、付着物１０の一部にエッチングされる物質が含まれていれば、当該一部をエッチングすることにより、同様にウエハＷの表面に対する付着物１０の付着力を低下させることができる。
また、図２６に示すように、ウエハＷの表面と付着物１０の表面とに同じ材質この例では酸化シリコンが含まれている場合には、付着物１０の表面と共にウエハＷの表面についてもエッチングできるので、付着物１０の付着力を更に低下させることができる。
【００６０】
洗浄処理室２１にてウエハＷに照射するガスクラスターには、既述の各例では二酸化炭素ガスを用いたが、ガスクラスターに使用するガスとしては、二酸化炭素ガスに代えて、ウエハＷの下地膜１２に対して反応性を持たない非反応性ガス例えばアルゴン（Ａｒ）ガスや窒素（Ｎ2）ガスを用いても良いし、あるいはこれらガスを混合して用いても良い。この時、二酸化炭素ガスからなるガスクラスターは、ガスクラスターのサイズ、すなわちガスクラスターの運動エネルギーが前記アルゴンガスや窒素ガスよりも大きく付着物１０の除去効果が大きいので、この二酸化炭素ガスを用いてガスクラスターを生成させることが好ましい。
更に、後述の実施例に示すように、前記非反応性ガスと共に、ウエハＷの表面または付着物１０の表面をエッチングするエッチングガスによりガスクラスターを発生させ、いわば前処理（エッチング処理）と付着物１０の除去処理とを同時に行っても良い。
【００６１】
また、以上の各例において、洗浄工程あるいは前処理工程においてガスクラスターをウエハＷに照射するノズル２３については、各々一つだけ設けたが、各々複数配置しても良い。この場合には、各々のノズル２３は、例えばウエハＷの上方側において、当該ウエハＷの外縁と同心円状となるようにリング状に複数並べると共に、このリング状に配置した複数のノズル２３からなる照射部をウエハＷの中心部側から外縁部に向かって複数周に亘って配置しても良い。また、ノズル２３を複数配置する場合には、ウエハＷの上方側に碁盤の目状に配置しても良い。
【００６２】
以上説明した処理装置としては、前処理を行う装置と二酸化炭素ガスからなるガスクラスターを照射する装置とを備えた構成を挙げたが、これら装置を互いに個別にスタンドアローンの装置として配置して、これら装置間において外部のウエハアームによりウエハＷの受け渡しを行っても良い。
また、本発明は、付着物１０を除去するためのガスクラスターがイオン化していても、例えば解離の程度が弱い状態でイオン化していても権利範囲に含まれる。
【実施例】
【００６３】
以下に、本発明についての実験において得られた結果を説明する。この実験は、ベアシリコンウエハに対して粒径が２３ｎｍの酸化シリコン（シリカ）からなる粒子を吹き付けて当該ウエハを強制的に汚染させ、その後以下の実験条件に示す処理を行った時に、前記粒子の付着状況がどのように変化するか確認した。
【００６４】
（実験条件）
比較例
ガスクラスターのガス：アルゴンガス１００％
ガスクラスターノズルへの導入ガス圧力：０．８９９ＭＰａＧ（ゲージ読み値）
実施例
ガスクラスターのガス：アルゴンガス９５％＋フッ化水素５％
ガスクラスターノズルへの導入ガス圧力：０．８５ＭＰａＧ（ゲージ読み値）
【００６５】
比較例においてガスクラスターの照射前及び照射後において撮像したＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）写真を図２７の左側及び右側に夫々示す。図２７では、アルゴンガスのガスクラスターの照射では粒子はほとんど除去されていないことが分かる。
一方、実施例においてガスクラスターの照射前及び照射後におけるＳＥＭ写真を図２８の左側及び右側に夫々示すと、ガスクラスターの照射後には、ほぼ全ての粒子が除去できていることが分かる。従って、アルゴンガスのガスクラスターだけでは、粒子とウエハとの付着力に打ち勝つことができなかったが、アルゴンガスと共にフッ化水素ガスによりガスクラスターを発生させることにより、前記粒子を容易に除去できることが分かった。
【００６６】
従って、フッ化水素のガスクラスターにより、既述のようにシリカ粒子の表面がエッチングされて、ウエハへの付着力が低下していると言える。そのため、実施例では、比較例より導入圧力が低くても、粒子を容易に除去できていた。この時、実施例では、アルゴンガスと共にフッ化水素ガスを用いてガスクラスターを発生させているが、これらガスを混合させることにより、前処理と洗浄処理とが同時に行われること、詳しくはシリカ粒子がエッチングされると速やかにアルゴンガスのガスクラスターにより除去されることが分かった。そのため、前処理と洗浄処理とを別個にこの順番で行った場合であっても、この実施例と同様に粒子を容易に除去できることが分かる。
【符号の説明】
【００６７】
Ｗ  ウエハ
７  パターン
１０  付着物
１１  自然酸化膜
１２  下地膜
１３  酸化膜
１４  シリコン層
１５  酸化ゲルマニウム膜
１６  フォトレジストマスク
１７  金属膜
２３  ノズル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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