以下、添付図面を参照して、本発明を実� ��するための最良の形態を詳細に説明する。� ��お、図面の説明において同一の要素には同� ��の符号を付し、重複する説明を省略する。

 図1は、本実施形態に係る表面処理装置1� �構成図である。この図に示される表面所理� �置1は、処理対象物2の表面を処理するための 装置であって、処理対象物2を載置して回転� �せる試料台10、処理対象物2の表面に処理液� �塗布する処理液塗布手段20、処理液塗布手段 20により塗布された処理液に電子ビームを照� ��する電子ビーム照射手段30、およびシール� �容器40を備える。

 試料台10は、吸着部11および回転部12を含� ��。吸着部11は、処理対象物2を真空吸引して� ��着固定する。回転部12は、吸着部11とともに 処理対象物2を回転させる。処理液塗布手段20 は、処理液塗布チューブ21および処理液供給� ��22を含む。処理液塗布チューブ21は、処理液 供給部22から供給される処理液を、吸着部11� �より吸着固定された処理対象物2の表面に塗� ��する。

 電子ビーム照射手段30は、真空チェンバ31 、Be膜32、熱電子源33、加速電極34、電圧源35� �雰囲気ガス噴射部36、雰囲気ガス供給部37お� ��び窒素ガス噴射部41を含む。真空チェンバ31 は、内部を排気状態とすることができ、その 内部に熱電子源33および加速電極34が配置さ� �る。真空チェンバ31の底面の一部は、電子ビ ームを内部から外部へ通過させ得るBe膜32と� �れている。このBe膜32の厚さは例えば10μm~20μ mである。ここで、この膜は、Be膜にかぎらず 、その他のダイヤモンド膜、Si膜等の電子を� ��易に通過させて、しかも真空にもつような� ��属であればよい。

 熱電子源33は、電圧源35から供給された電 力により加熱されて熱電子を放出するもので ある。また、加速電極34は、電圧源35によっ� �熱電子源33より高電位(例えば数十kV~200kV)に� �定され、熱電子源33から放出された熱電子を Be膜32へ向けて加速する。処理対象物2の周囲� ��雰囲気を設定する雰囲気設定手段としての� ��囲気ガス噴射部36は、雰囲気ガス供給部37か ら供給されるオゾンガスまたは高圧オゾンガ ス等を噴射することで、純水中にオゾンガス を供給できる。また、Be膜32の酸化を防止す� �ために、Be膜32の部分に、迷路状に構成され� ��窒素ガス噴射部が配置される。

 シールド室40は、その内部から外部へX線� ��漏洩するのを防止するものであって、鉛に� ��り構成されている。シールド室40の内部に� �試料台10、処理液塗布チューブ21の先端部分� ��真空チェンバ31、Be膜32、熱電子源33、加速� �極34および雰囲気ガス噴射部36が配置される� ��

 なお、処理液は、処理対象物2の表面をエ ッチングや洗浄するための液体であり、例え ばHF溶液や機能水である。機能水は、電解生� ��水(純水、水素水、イオン水、酸化還元水、 各種ガス(窒素ガス、Arガス、Heガス、酸素ガ� ��等)を含む水)およびオゾン水を含む概念の� �のである。また、処理液は、半導体をウェ� �ト洗浄する際に用いられるSC1溶液やSC2溶液� �どの洗浄液であってもよい。

 また、処理対象物2は、その材料が特に限 定されるものでは無いが、処理液がエッチン グ液である場合には、その処理液でエッチン グされ得る材料からなる。処理液が機能水で ある場合には、処理対象物2は、例えば、半� �体、金属、ガラス、セラミック等であり、� �理液は、この処理対象物2の表面に付着した� ��機物不純物、微粒子、金属不純物等を除去� ��る。例えば、処理対象物2がレジスト膜を表 面に有する半導体ウェハであり、この半導体 ウェハの表面に塗布された機能水に電子ビー ムを照射して、半導体ウェハの表面のレジス ト膜を除去する。

 次に、この表面処理装置1を用いた本実施 形態に係る表面処理方法について説明する。 処理対象物2は、吸着部11により吸着固定され 、回転部12により回転される。その状態で、� ��理液供給部22から供給される処理液は、処� �液塗布チューブ21を経て、処理対象物2の表� �に塗布される。そして、熱電子源33から放出 された熱電子は、加速電極34により加速され� ��Be膜32を透過して、処理対象物2の表面上の� �理液に照射される。処理対象物2の表面上の� ��理液に電子ビームが照射されると、その処� ��液がイオン化またはラジカル化して活性化� ��、これにより、処理対象物2の表面の処理が 効果的に行われ得る。ここで、図2に水中で� �電子ビームの透過距離を示す。電子ビーム� �エネルギが100KeVであると、電子ビームは水� �150μmを透過して全てのエネルギを、水に与� �ることがわかる。電子ビームのエネルギが� �いので、極めて活性な水の層が、水の表面� �作られることがわかる。

 本実施形態に係る表面処理装置1または表 面処理方法を用いれば、処理液が有害成分を 含む場合であっても、その有害成分の含有量 を減らすことができ、或いは、処理液の使用 量を減らすことができるので、処理対象物2� �表面を容易に処理することができる。また� �処理効率が向上し、処理時間を短縮するこ� �ができる。

 また、従来のプラズマを用いた表面処理� ��術では、高エネルギの分子が処理対象物の� ��面に衝突することから、その表面にダメー� ��を与えるという問題があった。これに対し� ��、本実施形態では、処理対象物の表面に適� ��な厚さで塗布された処理液に電子ビームが� ��射されるので、処理対象物の表面に衝突す� ��ときの電子のエネルギは例えば10KeV以下と� �って非常に小さく、また、イオンと比べて� �子の質量は約2000分の1であることから、処理 対象物の表面のダメージを抑制することがで きる。

 なお、上述したように熱電子の加速電圧� ��数十kV~200kVであることから、処理対象物2の� ��面における処理液の厚さは10μm~300μmの範囲� ��であるのが好ましい。このようにすること� ��より、処理液が効果的に活性化され、処理� ��象物2の表面の処理が効果的に行われ得る。 処理液の厚さは、処理液の粘度や処理対象物 の回転速度により調整される。

 また、処理対象物2の表面を昇温する第1� �温手段として例えばヒータが試料台10に設け られ、また、処理対象物2の表面に塗布する� �理液を昇温する第2昇温手段として例えばヒ� ��タが処理液供給部22に設けられて、これに� �り、処理対象物2の表面を昇温するとともに� ��処理液をも昇温して該処理液を処理対象物2 の表面に塗布するのが好適である。このよう にすることにより、処理対象物2の表面上の� �理液は、電子ビームが照射されると更に効� �的に活性化され、処理対象物2の表面の処理� ��更に効果的に行うことができる。

 また、処理液塗布チューブ21から処理液� �処理対象物2の表面に塗布する際に、処理液� ��噴霧して塗布するのが好適である。このよ� ��にすることにより、処理液塗布チューブ21� �先端から放出された処理液は、処理対象物2� ��表面に達するまでの間に電子ビームが照射� ��れて更に効果的に活性化され、処理対象物2 の表面の処理を更に効果的に行うことができ る。

 (実施例1)
 次に、表面処理装置1を用いた表面処理方法 のより具体的な実施例1について説明する。� �施例1では、Siウェハが処理対象物2として用� ��られ、0.01%~1%のHFを純水に含んだHF溶液が処� ��液として用いられた。回転しているSiウェ� �の表面にHF溶液が塗布されると、その表面上 のHF溶液の厚さは100μm程度であった。この状� ��で、数十keV~200keVのエネルギを有する電子ビ ームが、Siウェハ表面上のHF溶液に照射され� �。その結果、HF濃度が従来より低濃度である にも拘らず、Siウェハ表面上のSiO ₂ 膜が高効率にエッチングされた。

 電子ビーム照射により、Siウェハ表面上のHF 溶液は、これに含まれる分子がイオン化また はラジカル化されて活性化される。HF溶液に� ��るSiO ₂ のエッチングの速度は、溶液中のHF分子濃度[ HF]およびHF ₂ ^- イオン濃度[HF ₂ ^- ]に依存していて、「[HF]+7[HF ₂ ^- ]+0.3[HF] ² 」に比例すると言われている。HF溶液に電子� ��ームが照射されると、そのHF溶液中におい� �、F ^- イオンが発生し、さらに、このF ^- イオンとHF分子とが結合してHF ₂ ^- イオンが発生する。したがって、電子ビーム が照射されない場合と比較すると、電子ビー ムが照射されて活性化されたHF溶液でSiウェ� �表面が処理されることにより、Siウェハ表面 のSiO ₂ 膜が短時間にエッチング除去され得る。

 図3は、実施例1におけるSiO ₂ 膜エッチング所要時間とHF溶液濃度との関係� ��示すグラフである。ここで、SiO ₂ 膜の厚さは160nmであり、電子ビームの加速電� ��は100kVであり、Siウェハ表面上のHF溶液への� ��子ビームの照射量は10μA/cm ² であった。この図には、電子ビームが照射さ れなかった場合(比較例1)の結果も示されてい る。この図から判るように、電子ビームが照 射されなかった比較例1と対比すると、電子� �ームが照射された実施例1では、SiO ₂ 膜のエッチング所要時間は平均で4分の1倍程� ��に短縮された。

 (実施例2)
 次に、表面処理装置1を用いた表面処理方法 のより具体的な実施例2について説明する。� �施例2では、半導体、金属、ガラスまたはセ� ��ミックからなる平板状のものが処理対象物2 として用いられ、機能水が処理液として用い られた。処理対象物の表面には、有機物不純 物、微粒子または金属不純物が付着していた 。回転している処理対象物の表面に機能水が 塗布されると、その表面上の機能水の厚さは 100μm程度であった。この状態で、数十keV~200ke Vのエネルギを有する電子ビームが、処理対� �物の表面上の機能水に照射された。その結� �、処理対象物の表面に付着していた不純物� �高効率に除去された。

 電子ビーム照射により、処理対象物の表面� ��の機能水は、これ含まれる分子がイオン化� ��たはラジカル化され、或いは、オゾンが発� ��する。そして、発生したH ⁺ イオン、OH ^- イオンまたはオゾンを含む機能水は活性が高 いので、処理対象物の表面に付着している不 純物が高効率に除去され得る。図4は、電子� �ームを水の中に照射した場合の、水中で発� �したオゾン濃度のグラフである。ここで、� �子ビームの照射条件は、100kV、8マイクロア� �ペアの電子ビームで、20μmのBe膜を通して1cm� ��所に置いた試料を照射した。

 図5は、Siの表面に付着した有機不純物に� ��子ビームを照射して、有機物を除去したと� ��のグラフである。横軸は電子ビームの照射� ��間であり、また、縦軸は、有機物による汚� ��の状態を調べるために、表面張力を測定し� ��ものである。条件は、110kV、6マイクロアン� ��アの電子ビームで、20μmのBe膜を通して1cmの 所に置いた試料を照射した。有機物が有効に 除去されていることがわかる。電子ビームは 容易に数mAオーダに増加させることができる� ��で、迅速な有機物分解処理が可能である。