JPH08509652A

JPH08509652A - 照射による表面汚染物質の除去方法及び装置

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Publication number: JPH08509652A
Application number: JP6523346A
Authority: JP
Inventors: オードリーシーエンゲルスバーグ
Original assignee: コールドロンリミテッドパートナーシップ
Priority date: 1993-04-12
Filing date: 1994-04-11
Publication date: 1996-10-15
Anticipated expiration: 2013-11-05
Also published as: FI954837A7; FI954837L; CZ267195A3; LV11288B; JP2820534B2; TW252211B; EP0693978B1; NO954027L; CN1066644C; FI954837A0; ATE186859T1; AU684772B2; EP0693978A1; DE69421806D1; SG41949A1; CA2160255A1; BR9405973A; CN1125917A; AU6629794A; HU9502907D0

Abstract

(57)【要約】基板を照射すると同時に基板表面（１２）上に不活性ガス（１８）の層流を供給するように構成された、基板表面から表面汚染物質を除去する装置及び方法。本発明は、基板表面の下の分子結晶構造を変えることなく表面汚染物質を除去することを可能にする。高エネルギ照射源は、パルス形又は連続波レーザ又は高エネルギランプを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】照射による表面汚染物質の除去方法及び装置発明の背景本願は、１９９３年４月１２日付米国特許出願第08/045,165号からの優先権を主張する。該米国特許出願は１９９２年３月３１日付一部継続米国特許出願第07 /865,039号であり、該一部継続米国特許出願は１９９０年１１月９日付一部継続米国特許出願第07/611,198号（現在、米国特許第5,099,557号として成立）である。該米国特許出願は１９８８年７月８日付米国特許出願第07/216,903号（現在、米国特許第5,024,968号として成立）の分割出願である。これらの米国特許出願は、本願に援用する。本発明は、表面から汚染物質を除去する技術に関する。より詳しくは、本発明は、処理表面の分子結晶構造を変えることがない照射により基板表面から汚染物質を除去する技術に関する。本願で使用するように、用語「汚染物質（contaminants）」は、粒子、フィルム及び好ましくない化学元素又は化合物を含む。汚染粒子は、サブミクロンから肉眼で見ることができる顆粒までの範囲のサイズをもつ離散微細片である。汚染フィルムは有機物質又は無機物質であり、指紋からの体脂肪のような汚染物質を含む。汚染化学物質は、洗浄プロセスが行なわれるときに好ましくないあらゆる化学元素又は化合物を含む。例えば、ヒドロキシル基（−ＯＨ）は、プロセスの一段階では基板表面上での好ましい反応促進剤であり、他の段階では好ましくない汚染物質となる。汚染物質は、弱い共有結合、静電力、ファンデルワールス力、水素結合、クーロン力又は双極子相互作用により表面に付着されるので、汚染物質の除去は困難である。或る場合には、表面汚染物質が存在すると、汚染基板の効率が低下するか、基板の指定目的が達成できなくなる。例えば、或る正確な科学的測定装置では、該装置の光学レンズ又はミラーが微細表面汚染物質で覆われると精度が失われる。同様に、半導体では、小さな分子汚染物質による表面欠陥が、しばしば、半導体マスク又はチップを価値のないものにする。水晶半導体マスクの分子表面欠陥の個数が少量でも減少すると、半導体チップの生産歩留りが顕著に改善される。同様に、カーボン又は酸素のような分子表面汚染物質を、ウェーハ上に又は蒸着層（deposition of layers）間に回路層が蒸着される前にシリコンウェーハの表面から除去すると、製造されるコンピュータチップの品質が大幅に改善される。また、製造中にシリコンウェーハを最終的に汚染する塵埃の大部分は、ウェーハが置かれるプロセスチャンバ等の製造装置及びプロセスガスをチャンバに導入するパイプから発生する。従って、このような装置の洗浄を周期的に行なうことにより、製造工程中に受けるウェーハの汚染レベルを大幅に低下できる。最も微細な汚染物質さえも存在しないきれいな表面を得る必要性が、種々の表面洗浄方法の開発をもたらした。しかしながら、これらの既知の各方法は下記のような欠点を有する。下記の方法は、外面薬剤（outside agent）を基板表面に導入する工程を有する。ウエットケミカル洗浄技術−ＲＣＡ法ＲＣＡ洗浄法は、現在、半導体製造、フラットパネルディスプレイ製造及びディスク製造に使用されている。ＲＣＡ法は２つの変形、すなわちＳＣ−１及びＳＣ−２（ここで、ＳＣとは標準洗浄（Standard Clean）である）を有する。一般に、ＳＣ−１法は微量有機物質及び粒子を除去するのに使用される。これは、水酸化アンモニウム（NH₄OH）水溶液、過酸化水素（H₂O₂）及び水（H₂O）の連続浴からなる。ＳＣ−２法は、表面の微量金属を除去し且つシリコン表面又は類似表面を親水性にすべく不動態薄酸化物を形成するのに使用される。これは、塩酸（ HCl）過酸化水素及び水の連続浴からなる。実際の製造現場において、液浴は常時ではあるがゆっくりと新鮮化され、このため、例えばウェーハの連続ロットが前のロットからの粒子に曝され、これらの汚染物質は表面上に再付着する。 0.2μｍという小さな粒子を除去するため、ＲＣＡ法の能力を高めるのにかなりの研究がなされている。これらの液体は0.3μｍ以下のサイズの粒子を除去する物理的限度に近い。なぜならば、新鮮な薬剤でも0.5μｍ以下の粒子を10,000 個／ｌ程含んでいるからであり、これは１２５ｍｍ／ウェーハ当たり１０個の粒子が存在するという確率に相当する（C.M．Osburn，R.P．Donovan，H．Berger及びG．Jonesの論文“J．Environ．Sci.”、１９８８年３月／４月号、第４５頁参照）。また、当業者は、ウエットケミカル浴は、シリコン上に酸化物を形成し、表面を微小粗面化し且つ浴中に溶解されている有機化合物及び金属元素（例えば、鉄、銅、アルミニウム及びマグネシウム）からの汚染を受けると指摘している（M ．Itano，M．Miyashita及びT．Ohmiの論文“Proceedings”、Microcontaminatio n 91、１９９１年、第５２１頁及びT．Shinono，M．Tsuji，M．Morita及びY．Mu ramatuの論文“Ibid”、５４４頁参照）。希フッ化水素酸有機汚染物質、微量金属汚染物質汚染物質及び薄い自然酸化物の除去のため、希フッ化水素酸（ＨＦ）が最近半導体工業に導入されている。しかしながら、ＨＦは基板表面に微小エッチングを引き起こし、これはコントロールが困難で重大な効果をもたらす。また、残留フッ素分子はゲートスタックの酸化物の破壊を引き起こし且つチップの他の電気的パラメータに悪影響を及ぼす。Ohmi等は、最近、ＨＦの微小粗面化効果をコントロールするには、液体のpHを厳格に制御し、超純水を温度制御下に維持し、且つFe及びCu等の好ましくない金属の付着を防止するため超純粋薬剤を使用する必要があることを報告している（M．Itano，M．Miy ashita及びT．Ohmiの論文“Proceedings”、Microcontamination 91、1991年、第５２１頁及びT．Shinono，M．Tsuji，M．Morita及びY．Muramatuの論文“Ibid ”、５４４頁参照）。メガソニック洗浄及び超音波洗浄メガソニック洗浄技術は、有機質フィルム及び粒子を除去するＲＣＡウエットケミカル法を補完するため、１９７９年にＲＣＡ社により開発された。メガソニック法では、例えばウェーハは、水、アルコール又は希ＳＣ−１溶液中に浸漬され且つ（圧電変換器により発生される）８５０〜９００KHzの音波に曝される。２〜５Ｗ／ｃｍ²の入力電力密度で、数ミクロンから最小0.3μｍの粒子が効率的に除去される（W．Kernの論文“J．Electrochem．Soc．137 (6)、１９９０年、第１８８７年参照）。メガソニック法は最小0.3μｍの粒子を除去できることが確認されており且つ0.5μｍ幅の幾何学的寸法で、許容可能な洗浄効率を達成するのに必要な電力レベルで金属ラインを容易に持ち上げることができることが実証されている（A．A．Busnania及びI．I．Kaskkoushの論文“Proceedings”、M- icrocontamination 92、1992年、第５６３頁参照）。従って、より小さな幾何学的寸法に対しては、メガソニック法はデバイスを破壊する。超音波洗浄はメガソニック法と同じ原理で作動するけれども、２０〜８０KHz の範囲の液体キャビテーション周波数及びメガソニック法より５０倍大きい電力密度を使用する。超音波法は、１μｍ以下の粒子の除去には有効でない（W．Ke- rnの論文“J．Electrochem．Soc．137 (6)”、１９９０年、第１８８７年参照）。超音波洗浄及びメガソニック洗浄の両方法共、粒子の下にキャビテーション液体媒体を導入し、静水圧力によって表面から粒子を除去するという原理に基づいて作動する。0.1μｍの粒子の除去に必要なファンデルワールス力及び２次付着力は１０⁸ダインであると見積もられている。メガソニック洗浄法により発生される力は約１０³ダインであり、これは、0.3μｍ以下の粒子は除去できないことを示している（M．Ranadaの論文“Aerosol．Sci．and Technol．7”、1987年、第１６１頁参照）。紫外線／オゾン洗浄紫外線／オゾン（ＵＶ／Ｏ₃）洗浄法は、１８５〜２５４ｎｍの領域のエネルギを供給できる水銀ランプ又は水銀／キセノンランプを使用する。この方法は、フォトレジスト等の残留有機質フィルムの除去には比較有効であることが証明されているけれども、塩、塵埃、指紋及びオゾンにより分解されたポリマーには有効でない。表面上の残留過酸化物分子及び揮発性ヒドロキシル基は表面を疎水性から親水性に変化させ、このため、下流側の蒸着工程での問題を引き起こし且つ下流側の洗浄工程から好ましくない汚染物質を吸着する。表面によってはオゾンにより好ましくない酸化物が形成されることがあり、従ってこれを除去する別の洗浄工程が必要になる。最後に、真に有効なものとするには、ＵＶ／Ｏ₃法は、無機物質を除去するための予洗浄工程を必要とする（J．R．Vig，J．の論文“V- ac．Sci．Technol．A．３ (3)”、１９８５年、第１０２７頁参照）。ブラシ洗浄脱イオン水又はアルカリ性溶液を用いたブラシ洗浄は、1.0μｍ程度の小さな粒子を表面から有効に除去できることが判明している。ブラシ洗浄は、化学的機械的研摩後のスラリを除去する最終洗浄のような半導体工業における特殊ニッチである。表面の破壊及びブラシ材料の目こぼれを防止するには、ブラシ材料及び表面上でのブラシの位置を入念に制御することが要求される（W．Kern の論文“ J．Electrochem．Soc．137 (6)”、１９９０年、第１８８７年参照）。蒸気フッ化水素酸クラスタ（集合）ツールシステムの出現により、洗浄剤として蒸気相ＨＦの研究がなされるようになった。なぜならば、ウエットケミカルシステム及び機械的システムはクラスタツールに組み込むことが事実上不可能だからである。ウェーハは、プロセス及びツールから汚染されるため、重要な各プロセス工程の前又は後に洗浄する必要がある。現行の全ての洗浄技術はウエットケミカル法又は機械的方法であるため、ウェーハは洗浄のためにクラスタ環境から取り出さなくてはならず、従って、クラスタシステムの多くの長所が除去される。クラスタツールの一部であるモジュールに蒸気ＨＦ洗浄を組み込む研究がなされてきた。Genus Inc.は、クラスタシステムに組み込むことができるモジュール（最初は、Advantage Production Technology，Inc．により開発された）を発表している。SEMATECH社の報告は、ＨＦ蒸気エッチングは制御不可能であり且つ重大な微小粗面化を引き起こすことを示している（B．Van Eck，S．Bhat及びV.Men onの論文“Proceedings”、Microcontamination 92、1992年、第６９４頁参照）。ＨＦの制御は重要な問題となっている。Genus社は、次のような蒸気試薬の組合せすなわちＵＶ／Ｏ₃、ＵＶ／Ｃｌ₂／Ｈ⁺及びＵＶ／ＣＬ₂／Ｈ₂の使用を研究している。実験結果から、これらの特定の蒸気相試薬を用いたエッチング速度は、システムが現在のように構成されているときには制御できない。ＣＭＯＳゲートスタックから制限された歩留りを高めるための蒸気ＨＦの有効性を研究したこれらの実験から、ゲート酸化物の劣化も証明された（J．deLarios，W．Kru- sell，D．McKean，G．Smolinsky，S．Bhat，B．Doris及びM．Gordonの論文“P-r oceedings”、Microcontamination 92、1992年、第７０６頁参照）。表面上に残留するフッ化物、塩素及びヒドリドイオン及びこれらのイオンが如何にしてパラメータ性能を低下させ或いは下流側工程の問題を引き起こすかについての関心がある。超臨界流体洗浄超臨界流体技術は、エアロゾル中に冷凍ガス（例えばアルゴン）の粒子を用いることからなる（W．T．McDermott，R．C．Ockovic，J．J．Wu及びR．J．Miller の論文Microcontamination 1991年１０月、第３３頁；K．S．Schumacherの論文 “Proceedings”SEMI Ultraclean Manufacturing Conference，1993年、第５３頁；及びE．Bokの論文“Solid State Technology”、1992年６月第１１７頁参照）。この技術の基礎は、アルゴンペレットを表面粒子に指向させる高速ガス流からの運動量輸送にある。ガスが、0.68気圧で８４Ｋ（−１８４℃）の温度まで冷却されると、アルゴンは凝固してエアロゾルを形成する。アルゴン粒子が表面に衝突すると、エネルギが表面粒子に伝達され、表面粒子は冷却されたガス流中に除去される。この技術を用いることの関心は、ウェーハへの熱衝撃、サブサーフェスイオン移動、表面構造破壊及び電気的パラメータ破壊にある。超臨界媒体が何らかの電気的パラメータ破壊を引き起こすか否かを研究するため、完全に加工されたウェーハについていかなる研究も今日まで発表されていない。レーザ補助液体洗浄他の既知の方法はレーザにより過熱された液体を用いる洗浄である。この技術には２種類、すなわちアレン(Allen)法及びタム(Tam)法がある。アレン法−−アレン法（米国特許第4,987,286号及びS．Allenの論文“Appl． Phys．Lett．58 (3)”、1991年、第２０３頁参照）は、水と、熱源として1064ｎｍの波長をもつＣＯ₂レーザとを使用するウエット洗浄技術である。水は、粒子と基板表面との間の間隙内に侵入しなければならず、レーザからのパルスにより急激に加熱されると「爆発的に蒸発」して、粒子を基板から追い出す。アレン法には、幾つかの潜在的問題が知られている。パターン形成されたウェーハでは、水が金属ラインの下に侵入し、蒸発するときにこれらの金属ラインを持ち上げるが、回路に損傷を与えるだけでなく、表面上に粒子を発生させる。アレンが説明するように、３０Ｊ／ｃｍ²のエネルギ束で幅狭に合焦されたＣＯ₂レーザを使用すると、パターン表面上に研摩効果を引き起こす。なぜならば、殆どの有機質フィルム、ポリマーフィルム及び金属フィルムは、２０Ｊ／ｃｍ²で全く容易に磨耗するからである。アレンは、重力により、基板を垂直にすなわち倒立位置に取り付けることを提案している。別の方法として、アレンは、ガス供給導管からのガス流を、表面を横切る方向に指向させ粒子を運び出すことを提案している。タム法−−タム法（W．Zapka，W．Zemlich及びA．C．Tamの論文“Appl．Phys ．Lett．58 (20)”、1991年、第２２１７頁及びA．C．Tam等の論文“J．Appl．P hys．71 (7)”、1992年、第３５１５頁参照）は、アレン法と非常に良く似ている。タム法は、エタノール及びイソプロパノール等のアルコール並びに水を使用する。タム法は、チャンバを通る加熱窒素ガスのバーストを使用して液体媒体を拡散し、この直後にIr：ＹＡＧレーザパルスを加える点でアレン法とは異なっている。このシーケンスは数サイクル反復される。アルコールを使用すると、粒子を除去するのに５Ｊ／ｃｍ²のエネルギ密度が必要であるが、表面の損傷が観察された。タムは、0.35μｍのAl₂O₃球を除去するのにエタノール及び３５０ｍＪ／ｃｍ²より大きいエネルギ束をもつパルス形KrFエキシマレーザを使用したが、液体媒体を使用しない大気条件中では成功しなかった。他の方法加圧流体ジェット洗浄は、粒子を容易に除去するけれども、洗浄粒子が維持される高圧により処理表面に損傷を与える危険がある。また、この技術は、洗浄流体中のイオンの存在により、処理表面を静電的に損傷することがある。同様に、剥離可能なポリマーテープのポリマーが処理表面上に堆積して処理表面を汚染することもある。基板表面を洗浄する他の既知の方法は、外部薬剤の使用を回避する。これらの方法として次のものがある。表面溶融この方法は、処理表面を溶融させ、次の超高真空によりこれらの汚染物質を除去できるようにする。この方法は、処理すべき表面を少しだけ溶融しなければならないという欠点を有する。このような溶融は、例えば半導体表面を蒸着回路層間で洗浄するとき、前に蒸着された層の一体性が損なわれないようにしたいときに好ましくない。また、このような作業は、例えばパイプ及びウェーハプロセスチャンバに見られるような広い不規則表面を洗浄できなければ困難であろう。最後に、この方法に使用される超高真空は高価であり且つ作業に時間を要する。アニーリングアニーリング処理法も同様な欠点を有する。アニーリング法で表面を洗浄するとき、洗浄すべき基板の処理表面は、処理される材料の融点よりも低い温度であるが、材料の分子結晶構造の再構成するのに充分な高温まで加熱される。処理表面は長時間この高温に保持され、この間に、表面の分子結晶構造が再構成され、汚染物質が超高真空により除去される。アニーリング洗浄法は、基板表面の分子結晶構造を維持したい場合には使用できない。研摩研摩として知られている、現在用いられている他の洗浄法には、該方法自体に固有の欠点がある。研摩法では、表面又は表面上の汚染物質は気化温度まで加熱される。研摩される材料に基づき、材料は気化される前に溶融するか、加熱時に直接昇華する。研摩洗浄技術では、処理表面への損傷を防止するには、研摩エネルギを、汚染物質が付着している表面ではなく、汚染物質のみに正確に加えなくてはならないが、この作業は、汚染物質が極めて小さいかランダムな間隔で付着している場合、又は処理表面が不規則な形状を有する場合には困難である。研摩エネルギが汚染物質のみに首尾よく加えられる場合でも、汚染物質の下に位置する処理表面を損傷することなく汚染物質を気化させることは困難である。溶融、アニーリング及び研摩による表面洗浄は、レーザエネルギ源を用いて行なわれる。しかしながら、レーザエネルギ源を用いて溶融、アニーリング又は研摩により表面から汚染物質を除去することは、これらの方法の固有の欠点を解消することはできない。例えば、「レーザ照射を用いて原子的にきれいなシリコン及びゲルマニウム表面を製造する方法（Method Using Laser Irradiation For t he Production of Atomically Clean Crystalline Sillicon and Germanium S-u rfaces）」という名称に係る米国特許第4,292,093号には、レーザアニーリング法が、処理表面の再構成及び溶融を引き起こすのに充分な真空条件及びエネルギレベルを必要とすることが開示されている。米国特許第4,181,538号及び第4,680 ,616号に開示されているように、溶融又はアニーリングを含む他の既知のレーザ表面洗浄法は同様な高エネルギレージング及び／又は真空条件を必要とする。同様に、「レーザ研摩機（Laser Eraser）」という名称に係る米国特許第3,464,53 4号に開示されたレーザ研摩技術は、他の高エネルギ研摩法と同じ欠点を有する。ウェーハ表面上に付着する１つの汚染物質源は、ウェーハの処理に使用される機器である。加工機器から汚染物質を減少させる主要技術は、一般に工具の分解及び個々の部品の労働集約的検査を含む機器に関する主要な周期的洗浄プロセスを遂行することである。しかしながら、主要な洗浄プロセスの遂行に暫定的に使用される洗浄法は、このような主要洗浄プロセスの頻度を減少できる。このような暫定洗浄法の１つとして、機器を収容するチャンバを不活性ガスでパージングし、あらゆる表面汚染物質を帯同させ且つ運び出す方法がある。このような方法は、刊行物「半導体製造における粒子制御（Particle Control in S- emiconductor Manufacturing）」（R．P．Donovan，ed.，New York，Marcel De- kker，1990年）に記載されており、これには、不活性ガスへの汚染物質の帯同を高めるには、機器を通るガス流が乱流状態になるようにパージガスの流量を充分に高く維持するのが望ましいことが教示されている。この刊行物によれば、乱流境界層は層流境界層より薄いこと、及び乱流は瞬間流体速度が平均速度より大きい領域を有することから、乱流が粒子の帯同を補助すると記載されている。しかしながら、このような方法をウェーハの洗浄自体に適用する場合、乱流がウェーハ表面に対して垂直な局部速度成分を有するため、乱流の使用が問題であることが証明されている。これらの速度成分は、帯同した粒子をウェーハ表面に向かって運び且つ該表面と接触させ、粒子をウェーハ表面に保有させる。これは、ウェーハ表面から解放されたばかりの粒子について特にいえることである。この「解放されたばかりの」粒子はウェーハ表面の比較的近くにあり、従って、ウェーハ表面に対して垂直な局部的速度成分によりウェーハ表面に一層再付着し易い。発明の要約本発明は、処理すべき基板表面の分子結晶構造を変えることなく且つ基板表面に損傷を与えることなく該表面から汚染物質を除去することにより、従来技術の問題を解決し且つ欠点を解消することにある。ガスは基板の処理表面を横切って流され、且つ基板は、その処理表面から汚染物質を解放させるのに充分大きいけれども、処理表面の分子結晶構造を変えるには充分小さい或るエネルギ密度及び時間で連続的に照射される。ガスは、基板処理表面に対し不活性であるものが最適である。また、流れに帯同される汚染物質が処理表面上に付着する可能性を最良に防止するため、ガス流は層流の状態にする。照射源は、パルス形又は連続波レーザ又は高エネルギランプのような当業界で知られた任意の手段で構成できる。照射は、パルス形紫外線レーザにより発生させるのが好ましい。本発明は、半導体基板上に回路層を蒸着させる前、間及び後に、全体として平らな半導体基板から表面汚染物質を除去するのに有効に適用できる。また、本発明は、不規則な形状をもつ表面、より詳しくは、不一致関係平面（non-coincidently related p l-anes）内にある表面にも適用できる。このような平面として、同じ空間又は平面を占める表面を除く、基板の表面間の可能性あるあらゆる関係が含まれる。例えば、管の対向内壁又は立方体チャンバの隣接壁のように平行関係又は角度関係をなす表面は、それぞれ不一致関係平面を占める。図面の簡単な説明第１図は、本発明による汚染物質除去方法及び装置を示す概略図である。第２図は、本発明の一実施例において、比較的平らな処理表面から汚染物質を除去するのに、如何にしてレーザ放射線を当てるかを示す概略図である。第３図は、本発明の他の実施例において、比較的平らな処理表面から汚染物質を除去するのに、如何にしてレーザ放射線を当てるかを示す概略図である。第４図は、比較的平らな処理表面から汚染物質を除去するのに、本発明に従って加えられる放射線及びガスと組み合わせてマスクを使用する方法を示す概略図である。第５図は、不規則形状の処理表面から汚染物質を除去する本発明の汚染物質除去装置を示す概略図である。第６図〜第１１図は、本発明の原理に従って、ガス及び放射線を不規則形状の処理表面に運ぶ装置を示す概略端面図である。第１２図及び第１３図は、長い閉鎖通路の内面から汚染物質を除去するのに、第５図の発明を如何にして適用するかを示す概略側面図である。第１４図は、本発明の原理に従って、ガス及び放射線を不規則形状の処理表面に運ぶ装置を示す概略端面図である。第１５図は、第１４図に示す装置の部分平面図である。第１６図は、本発明の原理に従って、ガス及び放射線を不規則形状の処理表面に運ぶ装置の別の形態を示す部分平面図である。第１７図及び第１７ａ図は、可撓性のある多孔質心出し支持構造を用いて第５図の発明を適用する方法を示す概略側面図である。第１８図は、光学ディフューザを用いて本発明を適用する方法を示す概略側面図である。第１９図及び第２０図は、プロセスチャンバの内面から汚染物質を除去するのに、第５図の発明を如何にして適用するかを示す概略側面図である。第２１図及び第２２図は、不規則形状の対象物の外面から汚染物質を除去するのに、第５図の発明を如何にして適用するかを示す概略側面図である。第２３図及び第２４図は、ダクト状内面から汚染物質を除去する本発明の他の実施例において、如何にして放射線を当てるかを示す概略側面図である。第２５図及び第２６図は、不規則形状の対象物の外面から汚染物質を除去するのに、本発明の他の実施例において如何にして放射線を当てるかを示す、それぞれ概略端面図及び概略側面図である。第２７Ａ図及び第２７Ｂ図は、本発明の原理に従ってガス及び放射線を処理表面に運ぶ装置の異なる高さの平面図である。第２８図は、第２７Ａ図の２８−２８線に沿う第２７図の装置の断面図である。第２９図は、第２７図の装置の分解図である。第３０図は、フローチャンネルの異なる段階でのガス流速度分布を示す概略図である。第３１図は、第２７図の装置用フィルタの選択に使用する流量／圧力データを示すグラフである。第３２図は、或る基板製品の加工に使用するクラスタツールを示す概略図である。第３３図〜第３５図は、本発明による汚染物質除去方法及び装置を示す概略図である。第３６図は、本発明の原理を具現するプロセスチャンバの一部の形状を示すランキン楕円を示す図面である。第３７図は、プロセスチャンバ内の流れの速度分布を示すグラフである。第３８図及び第３９図は、本発明の方法に使用される試験セルの、それぞれ概略平面図及び概略断面図である。第４０図は、本発明の方法の試験から得られたデータを示すグラフである。第４１図は、不活性ガスの２次流が導入されるときの基板のキャビティを通る不活性ガス流の流線を示す概略図である。第４２図は、本発明の原理を取り入れた装置の別の実施例を示す概略図である。詳細な説明以下、添付図面に示す本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。尚、全図面を通じ、同じ参照符号は同じ構成要素を示すのに使用されている。１．基本的処理方法及び装置第１図には、基板表面の分子結晶構造を変えることなくすなわち基板表面に損傷を与えることなく、基板表面から表面汚染物質を除去する方法及び装置が概略的に示されている。第１図に示すように、組立体１０は、表面から汚染物質を除去すべき基板１２を保持する。ガス源１６からのガス１８は、基板１２上に一定に流される。ガス１８は基板１２に対して不活性であり且つ非反応性ガス環境中に基板１２を浴するため基板１２を横切って流される。ガス１８は、ヘリウム、窒素又はアルゴン等の化学的に不活性のガスが好ましい。基板１２を保持する包囲体１５は、一連の管２１、弁２２及びガス流量計２０を介してガス源１６に連通している。第１図に示す本発明の実施例によれば、包囲体１５は、対向するガス入口ポート２３及びガス出口ポート２５をそれぞれ備えたステンレス鋼製の試料反応セルからなる。包囲体１５にはシールされた光学グレード水晶窓１７が設けられており、該窓１７を放射線が通ることができる。入口ポート２３及び出口ポート２５は、例えば、弁が設けられたステンレス鋼管からなる。試料１２が包囲体１５内に置かれた後、包囲体１５はガス１８により反復してフラッシュ及びバックフィルされ且つ他のガスの流入を防止するため周囲の大気圧より僅かに高い圧力に維持される。包囲体１５は固体チャンバとして示されているけれども、洗浄すべき表面は、ガスを通すことができる任意の形式の包囲体内に包囲することを考えることができる。例えば、処理される表面が大形の固定対象物である場合には、プラスチックバッグのような大形の可搬包囲体を使用できる。ガス１８の流量は適当な流量計２０により調整され、流量計２０としてはMat- heson Model 602流量計が適している。弁２２は、高温及び高圧に適しており且つ有毒で、危険で、腐食性又は膨張性を有するガス又は液体に使用する計量弁、調整弁又はベローズ弁が好ましく、例えばオハイオ州 SolonのSwagelok Co.により提供されるSwagelok SS-4H（商標）シリーズがある。弁２２は、包囲体１５を遮断し、ガス源１６と連通させ、又は基板１２上に付着させるガスのような別の物質（別の供給源４０から供給される）と連通させるため開閉することができる。本発明の方法によれば、基板の処理表面から表面汚染物質を解放させるのに必要なエネルギ密度及び時間と、基板の分子結晶構造を変えるエネルギ密度及び時間との間で、高エネルギ放射線が基板処理表面に照射される。第１図に示す本発明の方法によれば、放射線源１４（レーザ又は高エネルギランプで構成できる）は、基板１２の処理表面に向けられる放射線１１を発生する。第１図において、放射線源１４は包囲体１５の外部にあって、水晶窓１７を通して試料１２を照射するものとして示されている。しかしながら、別の構成として、放射線源１４は包囲体１５内に配置することを考えることができる。高エネルギ照射のエネルギ束及び波長は、除去すべき表面汚染物質に基づいて選択するのが好ましい。このため、出口ポート２５にガス分析器２７を連結できる。分析器２７は、放射線源１４の選択的エネルギ調節及び波長調節を行なうため、包囲体１５からの放出ガスの含有物を分析する。ガス分析器２７は、例えば、マサチューセッツ州、BillericaのBruker Instruments，Inc.又はミネソタ州、Eden PrairieのPerkin Elmer社により製造される四極子型質量分析計のような質量分析計で構成できる。本発明に使用される照射源は所望の放射エネルギ及び波長に基づいて選択される。電子ボルト／光子（Ev/photon）で表す放射線のエネルギレベルは、洗浄すべき表面に汚染物質を付着させる結合力を破壊するのに必要な少なくとも２倍あることが好ましい。「化学及び物理学ハンドブック（Handbook of Chemistry an d Physics）」（６８th ed.，F-169〜F-177頁（CRC Press 1987年）参照）に記載されているように、一般的な汚染物質（例えばカーボン及び酸素）と一般的な基板材料（例えばシリコン、チタン、ゲルマニウム、鉄、プラチナ及びアルミニウム）との間の結合エネルギは、２〜７Ev/bondの範囲にある。従って、４〜１４Ev/photonのエネルギで光子を放射する放射線源が好ましい。波長は、本願に援用するG．W．Castellan著「物理化学（Physical Chemistry）」（2d ed.,第45 8〜４５９頁、（Academic Press、1975年）参照）に記載されているように、良く知られている光電効果により基板表面の一体性を損なう虞れのある波長より小さくすべきである。好ましい波長は、除去すべき分子種及び該分子種の共鳴状態に基づいて定めるのが好ましい。本発明には、適当なエネルギレベルの放射線を発生させるための、従来技術において知られた任意の手段、例えば高エネルギランプ及びレーザを使用できる。このような放射線源からの光エネルギは、用途に応じ、深い紫外線から赤外線（対応する波長は、それぞれ１９３〜３０００ｎｍ）の範囲にすることができる。多数の適当なレーザの波長及び光子エネルギを下記の表Ｉに示す。これらのレーザは、次の参考文献により詳細に記載されている。すなわち、M．J ．Webber著「レーザ科学のＣＲＣハンドブック（CRC Handbook of Laser Scien- ce）」（Vols.１−５（1982〜1987年））；Mitsuo Maeda著「レーザ色素（Laser D-yes）」（Academic Press、1984年）；及びマサチューセッツ州、Acton，289 Gr-eat RoadのLambda Physik社、カリフォルニア州、Palo Alto，3210 Porter Dr-iveのCoherent Inc．、カリフォルニア州、Mountain View，1250 West Middl e-field RoadのSpectra-Physics社からのレーザ製品文献である。適当な放射線源として、高エネルギキセノンランプ又は水銀ランプ、又は可視光、紫外線、赤外線、Ｘ線又は自由電子レーザを含む他の形式のレーザを使用できる。本発明によれば、汚染物質を除去すべき基板処理表面に向けられる照射は、該表面の分子結晶構造を変えるのに必要な出力密度より小さな出力密度を有する。照射の出力密度及び時間は、基板表面の構造を変えるのに必要なエネルギより大幅に小さいエネルギ量を基板表面に伝達するように選択される。好ましいエネルギレベルは、処理される基板の組成に基づいて定められる。例えば、プラスチックのような或る基板材料では、このエネルギレベルは、高強度超硬鋼のような他の材料より非常に低いであろう。種々の材料についての生成熱は良く知られており且つ「化学及び物理学ハンドブック（Handbook of Chemistry and Physics）」（６８th ed.，D33〜D42頁（CRC Press 1987年）参照）において報告されている。生成熱は、種々の材料の破壊に必要な熱量にほぼ一致し且つ処理表面の分子結晶構造を変えない照射エネルギ密度及び時間を選択するガイドラインとして使用できる。多数の一般的基板材料の生成熱を下記の表ＩＩに示す。本発明に使用される照射エネルギ密度及び照射時間は、生成熱が基板処理表面に近づくようにする。しかしながら、所与の基板材料に使用できる最大エネルギを見出すには、当該材料の既知の生成熱を考慮した何らかの実験が必要であろう。このような実験は、アニーリング、研摩及び溶融が生じないことを確保するためのものである。照射源からの所与の出力に対し、表面でのエネルギ束を最大にするためには、処理される基板の部分の平面に対して垂直に照射するのが好ましい。しかしながら、特定環境での本発明の方法の実施に便利又は必要ならば、基板に対して或る角度で照射することができる。もちろん、表面でのエネルギ束は入射角の正弦（サイン）に従って変化し、このことは、照射源の出力及び滞留時間（dwell t-im e）の選択に際し考慮に入れなくてはならない。基板表面が上記のように照射されると、基板表面に汚染物質を保持する結合（ bonds）及び／又は力が破壊され、不活性ガスは、照射中に汚染物質を基板表面から運び去る。洗浄された基板が不活性ガス環境内に留まっている限り、新たな汚染物質が基板表面上に形成されることはない。必要ならば、除去された汚染物質種を捕捉し且つ安全化するための捕捉システムを包囲体出口２５に連結することができる。ａ．プロセスのための理論的量子力学の基礎不活性ガス流と組み合わせた照射による、表面からの汚染物質の除去は、量子力学の一分野である非線形光学理論により説明できる。非線形光学理論の基礎は、非線形媒体におけるマクスウェル方程式から導かれ、次のようになる。ここで、Ｅは電界；Ｂは磁界；Ｊは電流密度；及びρは電荷密度である。レーザ及び他の高エネルギ照射源の出現により、１８８０年代から理論的に仮定されている非線形プロセスへのアクセスが可能になった。非線形光学理論は、 N．Bloembergen著「非線形光学（Nonlinear Optics）」（New York，Benjamin/C umming Publishing Company，1965年（第４版、1982年）及びY．R．Shen著「非線形光学の原理（The Principles of Nonlinear Optics）」（New York，J-ohn Wiley and Sons，1984年）に記載されている。レーザは干渉性及び高指向性を有するビームを発生する。ビームのこの特性は、付着した汚染物質を表面から除去するのに使用できるユニークな特性である放射線力（radiation force）として定義される。均一媒体中での放射線力は次式（５）で与えられる（この式もマクスウェル方程式から導かれる）。ここで、ρは媒体の密度；ｐは圧力；Ｇは真空中の電磁密度である。 Ashkin及びDziedicの実験（A．Ashkin and J．M．Dziedic，Appl．Phys．Le- tt．28（1976年）第３３３頁、30（1977年）第２０２頁及び19（1971年）第729 頁参照）は、１０μｍのラテックス球のような小さな粒子が、充分な光子束のレーザ界中で表面から除去されることを証明している。ひとたびレーザビームを停止すると、ラテックス球は表面に戻された。この非線形プロセスは光学的浮揚（ optical levitation）と呼ばれている。Ashkinの実験は、照射源の特性が局部的付着及び重力を打ち負かすのに使用できることを証明した。この現象は、５μｍの粒子に関する本発明の試験においても観察されている。放射線照射野（r-adia tion field）が或る位置を通過した後の粒子の再付着は、流動する不活性ガスを用いることにより防止される。本発明の方法及び装置の試験で観察されている他の非線形プロセスは多光子解離（multiphoton dissociation，“ＭＰＤ”）である。汚染物質が付着された表面と相互作用する充分な光子束をもつ高エネルギ照射が、該汚染物質をＭＰＤにより除去できる（Y．R．Shen著「非線形光学の原理（The Principles of Nonli- near Optics）」（New York，John Wiley and Sons，1984年、第２３章、第437 〜４６５頁）参照）。このプロセスを通じ、幾つかの光子は、古典的手段では不可能な振動状態及び回転状態の励起が行なえる。汚染物質がアクセスしたこれらの新しい状態は、準安定状態として説明できる。準安定状態は、表面からの汚染物質の解離又は汚染物質の破壊に導かれる。解離プロセスは、表面及び汚染物質が寄与する非線形感受性（nonlinear susceptibilities）により更に高められる。また、ＭＰＤプロセスの理論は、表面及び除去すべき化学種の知識に基づいて、光子束を調整することにより選択的に結合を除去し、非線形機構の利益を得ることができると仮定するものである。上記非線形プロセスは補完的なものであると思われる。汚染物質及び表面に基づいて、或る非線形プロセスの方が他の非線形プロセスよりも好ましいことがあり、またこれらを相前後して用いることもできる。ｂ．基礎的処理の例平らな処理表面に関する上記基礎的処理方法及び装置の適用を、下記に例示する。例Ｉでは、種々のエネルギ密度のパルス形KrFエキシマレーザが、成功の度合いを変えながら酸化ケイ素に加えられる。例ＩＩでは、光学的コンポーネンツの領域における本発明の必要性が試験される。ｉ．例Ｉ半導体表面上での薄フィルム成長の促進には、シリコンの自然酸化物が必要である。残念なことに、酸化ケイ素の半導体表面が環境に曝されると、カーボン汚染物質が半導体表面に弱く付着する。これらの汚染物質が存在すると、蒸着すべき薄フィルムの導電性又は絶縁性が大幅に低下される。従って、半導体製造に際し、入念な真空、化学及び機械的技術を用いて、環境への露出に関し大きな注意を払わなくてはならない。加工ステップ間に表面をきれいに保つのに、高真空又は準超高真空を使用する場合には、真空技術は特に高価である。化学的技術（ウェット及びドライ）及び機械的技術は、基板表面表面（該表面が加工済み集積回路の場合には、下層構造）が損傷を受け易い。これらの問題を解決する試みとして、２４８ｎｍ（ＵＶレンジ）の基本波長をもつパルス形KrFエキシマレーザ（Lambda Physik社のモデルEMG 150）からの放射線を、アルゴンガスが流入されるシール形チャンバ内のシリコン基板の表面に当てた。表面のカーボン汚染物質及び半導体製造におけるアルミニウム薄フィルム形成の前駆物質である化学吸収された有機金属（トリメチルアルミニウム）に関連するカーボン（％）を減少させるため、KrFエキシマレーザを用いて、６０００レーザショットの３５ｍＪ／ｃｍ²の照射を、１０Ｈｚの反復速度で酸化ケイ素基板表面に２０分間加えた。レーザ処理表面は、1.03×10^-3トルのレギュレータ背圧下で１６ｌ／時間（4.5ｍl／秒）の流量をもつアルゴンガスの連続流中に曝された。処理後のＸ線光電子分光（X-ray Photoelectron Spectro-scopy ，“ＸＰＳ”）分析によると、基板表面の３０〜４５％を覆う処理前の平均表面カーボンから、基板表面の１９％を覆う処理後の平均表面カーボンまで、基板の表面カーボンが大幅に減少したことが証明された。基板表面自体は、いかなる損傷又は変化を受けていないことも証明された。非レーザ処理表面に有機金属ガスを曝した後には基板表面の４０〜４５％がカーボンで覆われるのに対し、上記のようにしてレーザ照射により処理され且つ次に有機金属ガス流に曝された表面は、該表面の20.8％がカーボンで覆われたことが、ＸＰS分析により証明された。上記のようにしてレーザを当てると、有機金属ガスに曝す前及び曝した後の両場合共、表面の8.9％のみがカーボンで覆われたに過ぎない。レーザに曝された領域（レーザ露出領域）に隣接する領域も、レーザ洗浄処理に幾分の効果を示した。処理領域に隣接する領域は、12.7％のカーボンレベルが減少した。この効果は、多分、加えられたレーザパルスのガウス特性によるものであろう。試料セルからＸＰＳ分析器へのウェーハの移送は、アルゴン充填グローブボックスを通して行なわれる。シリコンウェーハは、不活性ＵＨＶトランスファーロッドを通してＸＰＳに移送される。これにより、環境への露出が最小に維持される。酸化ケイ素からなる別のウェーハを、上記のようにアルゴンガスに曝すと同時に、１０Ｈｚの反復速度で６０００ショットだけ、９ｍＪ／ｃｍ²のパルス形KrF エキシマレーザの照射に曝した。ＸＰS分析の結果、レーザ処理の前後共、平均４０〜４５％の表面カーボンが証明された。従って、９ｍＪ／ｃｍ²での照射では、吸着された表面カーボンを除去できなかった。酸化ケイ素からなる別のウェーハを、上記のようにアルゴンガスに曝すと同時に、１０Ｈｚの反復速度で６０００ショットだけ、３００ｍＪ／ｃｍ²のパルス形KrFエキシマレーザの照射に曝した。処理の終時に、基板表面は、該基板を貫通する孔を含む大きな損傷を受けた。従って、３００ｍＪ／ｃｍ²での照射は、基板表面の分子結晶構造を変えてしまった。これらの例は、適当なエネルギ束及び波長でのレーザ照射を行なえば、下方の表面すなわち隣接構造を損傷することなく表面汚染物質を減少できることを証明している。 SiO₂の生成熱を考慮すると、１０Ｈｚの反復速度で６０００ショットだけ、１００ｍＪ／ｃｍ²以下のパルス形KrFエキシマレーザの照射に曝される酸化ケイ素の基板表面は、該基板の分子結晶構造を変化させないと考えられる。１０Ｈｚの反復速度で６０００ショットだけ、７５ｍＪ／ｃｍ²以下のパルス形KrFエキシマレーザに照射することは、いかなる場合でも、酸化ケイ素の基板表面を変化させないと考えられる。ｉｉ．例ＩＩレーザ溶融部品、Ｘ線リソグラフィ部品及びＵＶエキシマレーザ部品等の技術で高エネルギ光学コンポーネンツを製造することは困難である。レーザ溶融技術及びＸ線リソグラフィ技術は、専ら「クリーン」な環境内で使用される。現在の商業的フィルム蒸着技術では長時間の高エネルギ束に耐え得るフィルムを製造することが困難であるので、エキシマレーザ光学部品の作動寿命は短い。高エネルギ光学部品に関する永続的な問題は、光学的破壊（optical breakdo- wn）である。この現象は、「強力なレーザ照射野中で透明媒体に生じる損傷の破滅的展開（the catastrophic evolution of damage inflicted in a transpare- nt medium in a strong laser field）」（Y．R．Shen著「非線形光学の理論（P r-inciples of Nonlinear Optics）」（1st ed.，第５２８〜５４０頁、Wiley I -nterscience，1984年）参照）として説明できる。この現象は固体中でもガス中でも生じる。高エネルギ光学部品のような固体では、光学的破壊は、バルク材料のスクラッチ及び微孔等の表面欠陥の存在により悪化される。殆どの場合、光学的破壊は、吸着された塵埃粒子等の表面汚染物質による。これらの汚染物質の存在は、所与のレーザシステムから使用される最大レーザ出力を制限する破壊閾値を低下させる。この事実は、外部のポンプエネルギ源によるレーザ媒体（固体状態又はガス状）のポンピングに関して非常に重要な制限である。これは、光学窓、レンズ及び他の光学コンポーネンツを通してエネルギを伝達するのに使用されるレーザ出力を制限する。例えば固体の光学的破壊は、表面に付着した汚染物質の存在により促進される。レーザパルストレーンと充分なエネルギクロスセクションとの相互作用により、固体表面上に「電子なだれ（avalanche）」イオン化を引き起こす充分なエネルギを与える。これは、固体を壊変する表面プラズマを形成する。汚染物質の存在は、レーザの効率を有効に低下させ且つ潜在的用途でのその使用を減少させる。上記問題を解決するため、本願に開示の汚染物質除去方法を使用して、吸着塵埃のような付着汚染物質を除去できる。例えば、光学コンポーネンツを処理するため、光学コンポーネンツはアルゴンガスの連続流に曝され、この間にパルス形 KrFエキシマレーザが光学コンポーネンツの表面に向けられる。レーザは、高エネルギ光学部品のイオン化及びその後のプラズマ化を促進するのに必要な高エネルギパルスよりかなり小さい適当なエネルギ束及び波長に調整される。光学コンポーネントの表面は、選択されたエネルギ束及び波長で、吸着汚染物質を除去するのに充分な時間照射される。ｉｉｉ．例ＩＩＩ Potomac Photonics社（メリーランド州、Lanham）の製造に係るPotomac Pho-t onics SGX-1000 KrFレーザを用いて定性実験を行なった。レーザは、６０ｍＪ／ｓの平均出力、0.02秒の滞留時間（dwell time）及び２０μｍのビームスポットで作動された。１４０ｍｌ／ｓの流量で窒素が使用され、一方、基板は１ｍｍ／ｓのステージ速度で移送ステージ上に取り付けられた。レーザ出力は、Molectro n Detector，inc．（オレゴン州、Portland）の販売に係るJ3-09プローブを備えたMolectron JD-1000ジュールメータにより測定した。洗浄結果の視覚検査（1,0 00倍の倍率）により、アルミニウムから有機オイル（指紋）及びアルミニウム破片が除去され、シリコンからシリコン破片及びシリコンヘイズ（シリコン曇り）が除去され、且つ3.0μｍのＣＭＯＳパターンウェーハから未確認異物が除去されたことが証明された。ｃ．基板の選択的処理本発明に従って処理される平らな基板は、レーザを用いて選択的に照射される。例えば第２図に示すように、基板１２は、レーザパルス１１′の固定ビームに対して選択的に移動されるＸＹテーブル１３上に固定される。レーザパルス１１ ′は、レーザ１４′により発生され、ビームスプリッタ２４及び集束レンズ２８を通り、基板１２（該基板上を不活性ガス１８が流れる）の表面の選択された部分に向けられる。別の構成として、第３図に示すように、レーザパルス１１′は、ビームスプリッタ３０、３２により２組のパルスに分けられ、これらのパルスは、ミラー３４〜３７を調節することにより、固定テーブル１９上の基板１２の表面上に選択的に移動される。レーザからのエネルギを直接測定するレーザ出力計２６は、基板に加えられるレーザ出力を精密にモニタリングすることができる。適当なレーザ出力計は、Digirad社（ニューヨーク州、Oriskany）及びSciente-ch ．Inc.（コロラド州、Boulder）から入手できる。また、平らな表面の選択的な照射は、放射線源と処理基板との間に配置されるマスク（半導体工業で使用されているものと同様なマスク）を用いて行なうことができる。第４図に示すように、マスク９は、放射線１１がマスク通路ａを通って基板１２にアクセスすることを制限することにより、固定テーブル１９に固定された基板１２の選択的照射を行なう。第１図に詳細に示すように、包囲体１５は、ステンレス鋼製の試料反応セルからなり、該セルには、対向するそれぞれガス入口ポート２３及びガス出口ポート２５と、シールされた光学グレード水晶窓１７（該窓を放射線が通ることができる）とが設けられている。高エネルギランプを第２図〜第４図に示すものと同様な形態で平らな表面の照射に使用することを考えることもできる。第４２図には、平らな表面を選択的に照射できる別の実施例が概略的に示されている。適当なレーザ１１０からの出力は、集束レンズ１１２に向けられ、リレーミラー１１３、１１４により反射され、ガリレイ望遠鏡１１５に通される。レーザからの照射は、次に、別のリレーミラー１１６により反射され、調節可能な最終集束レンズ１１７を通って合焦されて、ｘ−ｙ並進ステージ上のホルダ118 に取り付けられた基板に到達する。少なくともホルダ１１８は、不活性ガスが流されるセル（図示せず）内に配置される。セルの出口には流量計１１９が配置されている。第４２図に概略的に示す構成は、特にコンパクトな装置を構成する。ｄ．不活性ガスの層流照射により基板表面から解放され且つガスに帯同された汚染物質が、下流側で基板表面上に再付着する傾向を低減させるためには、ガス流が帯同した汚染物質に、基板表面に対して垂直な速度成分を伝達しないようにガス流を制御することが好ましい。表面に垂直なこの速度成分は、乱流ガス流、乱流又は層流、再循環流の領域においても、当然当てはまることである。従って、本発明の原理によれば、基板を横切って流れるガス流を層流状態に維持し且つ流れの再循環ゾーンの形成を防止することが好ましい。内部流（管内の流れ、すなわち本実施例ではプロセスチャンバ内の流れ）に対しては、層流を約２０００以下のレイノルズ数に維持することは良く知られている。レイノルズ数（Ｒｅ）は、次式（６）に従って計算される。ここで、ρ及びμは、ガスの、それぞれ密度及び絶対速度；ｈは、流れの境界をガス流中に帯同された解放粒子のようなガス中の自由粒子に作用する牽引力Ｆし、次式に示す関係を有する。ここで、ｃは、滑り補正係数である。粒子に関し、この係数を最大にする、従って、粒子がガス流に帯同され且つガス流中に留まる傾向を最大にするには、流れの速度を最大にすべきである。しかしながら、これは、レイノルズ数を約2,000 以下に維持して層流を維持すべきであるため、制限を受ける。また、フローチャンネルの１／２高さｈを小さくすることにより、所与のガスについてより高いガス速度を達成できることは明らかである。関して定まり、Ｑは次式から求める。ここで、Ａはフローチャンネルの断面積である。かくして、所与の平均速度を維持すべくフローチャンネルに供給しなければならないガスの体積流量は、小さい断面積をもつフローチャンネルについては小さい。フローチャンネルの幅は、一般に、処理すべき基板の幅により定められるけれども、通常、幾分かの融通性を用いてチャンネルの高さを制御できる。従って、所望の速度を達成するのに必要なガス量を最小にするには、チャンネルの高さを最小にするのが好ましい。当業者ならば、ガス流の速度は、フローチャンネルの幅を横切る方向に均一でないことが理解されよう。すなわち、この速度は壁においてゼロであり、チャンネルの中心線において最大値まで単調に増大する。完全に展開された管の層流については、速度分布は次式で表される。ここで、ｙは、フローチャンネルの壁からの距離である。従って、第３０図に示すように、速度分布は事実上放物線になる。フローチャンネルの入口領域Ｅ、すなわち、フローチャンネルの各対向壁上に生じる境界層がチャンネルの中心と出合わない領域Ｅには、壁に近い境界層領域とポテンシャルコアとがある。第３０図に示すように、速度についての閉形の解（closed-form solution）はないけれども、壁の近くの所与の距離での流れの速度は、完全展開流（fully developed flow）Ｆの領域における流れの速度よりも、入口領域Ｅにおける流れの速度の方が大きい。汚染物質の帯同に関する他のパラメータは、ガスの密度及び絶対粘度の特性である。これらの特性は、密度と絶対粘度との比である動粘度νで組み合わされる。すなわち、レイノルズ数の式（上記式（６））から明らかなように、所与のレイノルズ数及びフローチャンネルの寸法に対し、動粘度が大きい程、リニアな関係をなして、高い速度を達成できる。競合する考察は境界層の厚さである。すなわち、一般に、壁の近くでできる限り高い速度をもつようにするのが好ましい。これは、境界層の厚さは薄い方が好ましいことを意味している。しかしながら、これは、同じ条件に対し、一般に乱流境界層の方が層流境界層より薄いけれども乱流を回避すべきであるという拘束を受ける。境界層の厚さは、動粘度の平方根に比例し且つフローチャンネル内での平均速度の平方根に反比例する。従って、フローチャンネル内の所与の速度について、境界層の厚さは、比較的小さな動粘度をもつガスの境界層の厚さよりも、比較的大きな動粘度をもつガスの境界層の厚さの方が厚いであろう。しかしながら、レイノルズ数の関係から、動粘度の増大は、同じレイノルズ数を維持しながら（従って、層流を維持しながら）、速度を比例的に増大させることを可能にする。かくして、平均流れ速度を増大させることにより、境界層厚さに及ぼす大きな動粘度の好ましくない効果を解消できる。もちろん、これらの考察は入口領域のみに関係する。すなわち、境界層厚さは、完全展開領域におけるフローチャンネルの１／２幅に等しく、ガス特性による影響は受けない。粘度は、上式（９）に示すように、粒子に作用する牽引力における重要なパラメータである。すなわち、ガスの粘度が大きい程、粒子に作用する力は大きくなる。従って、より大きな絶対粘度をもつガスが好ましい。上記のように、処理を行なうのに、基板に対して不活性なあらゆるガスを使用できる。事実上全ての基板材料に対して不活性な貴ガスが特に適している。窒素も、殆どの基板に対して適したガスである。貴ガスのうち、ヘリウム及びアルゴンが最も容易に利用でき且つ経済的に魅力的に使用できる。これらの３種類のガスすなわちヘリウム、アルゴン及び窒素のうちアルゴンが好ましい。なぜならば、アルゴンが最高の絶対粘度を有するからである。フローチャンネルを通る流れの状態に関する他のパラメータは、ガスの温度及び圧力である。殆どのガスの粘度（絶対粘度及び動粘度の両方）は、温度と共に僅かに増大する。しかしながら、処理プロセスの殆どの商業的用途において、ガス温度はほぼ室温である。これに対し、ガス圧力は大きく変化する。ガス密度はその静圧に比例する。従って、上記式（６）に示すレイノルズ数の方程式を再び参照すると、所与のレイノルズ数、ガス及びフローチャンネルの高さＤに対し、（圧力の増大による）密度の増大には、平均速度の減少を必要とする。従って、層流状態では、圧力が低い程、高い速度を達成できる。帯同された汚染物質に、表面に対して垂直な速度成分が伝達されることを防止する第２の特徴に戻ると、流れの再循環は、ガスが流れる表面の輪郭における流れ方向の不連続性すなわち急激な変化により生じる、流れ中の悪い圧力勾配によって引き起こされることが当業界において知られている。従って、基板を処理すべきプロセスチャンバの表面（より詳しくは、基板の直ぐ上流側の部分の表面）におけるこのような不連続部の形成を回避することが望まれる。また、フローチャンネルに流入する流れは、フローチャンネルの軸線に対して平行な速度ベクトルをもつ均一な速度分布をもつべきである。再循環及び乱流を回避するためのこれらの流れ考察の重要性が、再循環しない層流を維持するためのほぼ最適形状をもつ反応セル内で行なわれる試験の結果により示される。これは、上記例I及び例ＩＩで説明した試験で使用したものと同じセル形状である。反応セル２００は、その平面図が第３８図に、断面図が第３９図に概略的に示されている。セルは、該セルの床２０１と同一面内にある入口２０２及び出口２１０を有し、該入口及び出口の各々が0.25インチ（0.6ｃｍ）の直径を有する。処理すべき基板も床２０１上に取り付けられる。セルは、7.6 ｃｍの直径及び2.5ｃｍの高さを有する。裸シリコンの試料が室（ルーム）環境に曝され且つ２００〜３１５ｎｍ領域の範囲の４０μＪ／ｓの出力エネルギを有する電子時間コントローラ（Oriel Cor- porationの市販に係るModel 84350）に接続された、直径４インチのレンズを備えた５００ＷHg/Xe低圧ランプ（コネチカット州、StamfordのOriel Corporation の市販に係るModel 6288）を用いたセル内で洗浄された。ランプは、トータルで８ｍＪ／ｃｍ²を３０分間供給した。エネルギ測定は、２００〜３１５ｎｍ範囲用のJSEL/240QnDS2/TD検出器及び３００〜４００ｎｍ範囲用のJXRL140B検出器を備えたJL-1400A測光器（いずれも、カリフォルニア州、laguna HillsのJetlight Company，Inc.から提供されている）を用いて行なった。試料（処理前及び処理後の試料）の分析は、現在マサチューセッツ州、DanversのFisonslnstruments社から販売されているVG Instruments Model 310 Auger/XPS分光計を用いて行なった。セルを通るガス流量は、下記の表ＩＩＩ及び第４０図に示すように、イリノイ州、NilesのCle-Parmer Instruments，Inc.の販売に係るL-03217シリーズ150ｍｍ可変流量計により制御され且つアルゴン、窒素及びヘリウムについてキャリブレーションを行なった。このデータから、この方法の除去効率が、ガス流量（及びセル内の流れ条件）に基づいて定まることが明らかである。セルの１／２高さに基づいて計算されるレイノルズ数は層流範囲内にあることが明らかであるので、高流量では、入口２０２からセル内へのガスの制限されない膨張により、入口の両側に再循環領域（多分、下流側には渦流）を創出すると考えられる。この再循環効果が、多分、汚染物質の再付着を誘起させるであろう。本発明の原理を具現する上記反応セル（基板の処理表面上に再循環しない層流を形成する反応セル）が、第２７図〜第２９図に示されている。また、この実施例は、フローチャンネルへの入口に均一流を形成する。これにより、このセル２００は、処理表面からの汚染物質の除去を最大にし且つ再付着を最小にするように設計されている。反応セル２００は、小さな混合チャンバ２０６と流体連通した入口２０２を有し、混合チャンバ２０６は低運動量プレナム２３０及びこれに隣接する溝２０４を備えている。プレナム２３０は、その両端部がフィルタ組立体２２６及び垂直支柱２２８と境界を接している。フィルタ組立体２２６は、フローチャンネル２３２への入口に立てられており且つ調節可能な２つのポジショナ２０８によりこの位置に拘束されている。フィルタ組立体の各部材の周囲には、テフロンガスケット、Ｏリング又は弾性バンド等のシール（図示せず）が配置されており、混合チャンバ２０６からフローチャンネル２３２へとバイパスすることを防止する。フローチャンネル２３２はフィルタ組立体２２６の下流側に延びており且つ基板試料（図示せず）を受け入れる凹部２１４を備えている。この凹部は、試料の処理表面がチャンネル面と同一面（フラッシュ）になるように寸法が定められている。処理中に試料を拘束しておくため、試料の背面には、真空吸引ポート216 及び真空チャンネル２１８を介して真空が加えられる。基板試料を受け入れる凹部２１４の上方には、前述のようにして放射線が通り得る水晶ディスク２２０が配置されている。水晶ディスク２２０は、それぞれ、着脱可能な板及び適当なサイズのＯリングによりセル２００内に固定され且つシールされている。凹部２１４の下流側には放出ダクト２１０が設けられており、該放出ダクトは、「ランキン楕円（Rankine oval）」の形状をもつように構成されたフローチャンネル２３２の部分内に配置されている。当業者には良く知られているように、ランキン楕円の形状は、シンク点に流入する均一流について非粘性流れ溶液を考慮に入れる。このような関係において、ランキン楕円の構成は、フローチャンネル２３２内に流れが再循環することを防止すると同時に、放出ダクト２１０に流れを導く機能を有する。「ランキン楕円」の形状は、（第３６図の図表に関連して）下記の方程式により説明される。ここで、Ｒは、ランキン楕円と、Ｘ軸の正の側との交点である。セル２００を通るガス流は入口２０２から出発する。ガスは、ガスの圧力及び流量を制御するための適当な圧力調整器（図示せず）が設けられた圧縮ガスリザーバから、入口に供給される。ガス供給源は、適当なパイプを介して入口に連結されている。入口２０２から、ガスは、溝２０４の表面に衝突する方向に向けられる。溝２０４を出ると、ガス流はプレナム２３０に入り、次にフィルタ組立体２２６に流入する。プレナム２３０を出る流れが非均一（すなわち、プレナムの出口平面を横切って変化する速度を有し且つフローチャンネルの軸線に対して平行でない速度成分を有する）であることは容易に明らかであろう。前述のように、これらの両状態をなくし、フローチャンネルに流入する流れが、第３０図に示すようにフローチャンネル２３２の軸線に対して平行になる均一な速度分布をもつようにすることが望まれる。これは、フィルタ組立体２２６により達成される。フィルタ組立体２２６はセルのフローチャンネルの入口に配置されている。流れがフィルタ組立体２２６に通されると、流れは、フローチャンネル２３２の幅及び高さを横切る均一且つ平行な速度分布を形成するように変化される。流れ損失を許容限度内に維持するには、フィルタの前後の圧力降下を１〜２ｐｓｉに制限するのが好ましい。フィルタ組立体は、Pall Ultrafine Filtration Company により提供されているような多孔質焼結金属フィルタで構成するのが好ましい。必要とするフィルタの個数及び形式は、流れ条件によって定まる。例えば、０〜５００ｃｃ／sの範囲の空気の流れに対し、所望の１〜２ｐｓｉの最大圧力降下が得られるフィルタを選択できるデータが第３１図に示されている。実線１Ｆ〜４Ｆは、ＰＳＳ GradeFとして販売されている一連の粗いメッシュのPallフィルタである。破線１Ｈ、２Ｈ、３Ｈ及び４Ｈは、ＰＳＳ GradeＨとして販売されている一連の細かいメッシュのPallフィルタである。７０ｃｃ／ｓの最初の設計条件に対しては、第３１図は、１Ｈフィルタが所望の１〜２ｐｓｉの圧力降下が得られることを示している。このことは、第３０図から実験的に確認されている。第３１図により与えられる情報は空気についてのものであるが、その理由は、空気が主として窒素からなり、窒素に良く似ているからである。アルゴン及びヘリウム等の他の不活性ガスについては、このデータの調節が必要である。直径約６インチの基板試料を処理するのに使用されるセル２００については、フローチャンネル２３２は約6.5インチ（16.51ｃｍ）の幅及び約0.125インチ（0.31ｃｍ）の高さを有し、従って、約0.8125ｉｎ²（5.24ｃｍ²）の断面積をもつフローチャンネルが形成される。全セルの寸法は、１０×２０インチ（25.4× 50.8ｃｍ）である。セルには、その入口２０２及び２１０の両方に、直径0.25インチ（0.6ｃｍ）の管フィッティングが取り付けられており、これは、５００ｃｃ／ｓまでの流量に対して充分である。より大きな流量に対しては、より大形のフィッティングが必要になることもある。についてのレイノルズ数の方程式ことにより決定される。アルゴンについては、すなわち、1,675ｃｍ／ｓとなる。この速度を達成するのに必要な流量は、式（１１）から決定され、Ｑ＝（1,675 cｍ／ｓ）（5.24ｃｍ²）（１７）すなわち、8,777ｃｍ³／ｓとなる。プロセスチャンバ内のガス流れは、ナビエ・ストークスの方程式、連続方程式及び境界層方程式を含む良く知られた流体力学の原理を用いてモデル化でき、セル内のガス流のモデルは公式化できる。ガスの種類及び体積流量等の種々のパラメータを代入すれば、レイノルズ数を計算できる。また、フローチャンネルの入口から選択された距離における速度分布を決定することもできる。例えば、アルゴンを１０００ｃｃ／ｓの流量で使用する場合には、平均流速は１９１ｃｍ／ｓ、レイノルズ数は２３３となる。入口長さは３０ｍｍになる。次のようにして定まる幾つかの値ζに対するガスの速度分布が第３７図に示されている。ここで、ｘは軸線方向距離；Ｅは流れの入口距離である。この例では、入口長さは約３０ｍｍである。第３７図に示す速度分布は、平均速度（ｕ／Ｕ＿ｍ）に対する局部速度の比と、フローチャンネルの表面からの距離yとの間の関係を示す。本発明の方法及び装置によれば、実質的に前に述べた方法で、不活性ガスがセル２００に供給される。ガスはガス供給源から供給され且つ層流をなして基板表面上で定常的に流れる。流れは、適当な弁調整器及び流量計により調整され且つモニタリングされる。特に、第３２図に概略的に示すような普通に使用されているクラスタプロセスツールに本発明の処理方法を使用することに関連して、商業的環境において本発明の処理装置及び方法を実施するため、この実施例の種々の変更を考えることができよう。一般的なクラスタツールは中央の基板ステージングチャンバ３２０を有し、該チャンバ内で、基板製品３２１は加工ステップ間で保持される。ステージングチャンバ３２０の周囲には種々の加工ツール包囲体３０２、３０４、３０６、３０８が配置されており、基板製品３２１はプログラムされた加工ステップに従って各包囲体内に導入される。洗浄加工ユニットは、装填ユニット３１２及び取出しユニット３１０のいずれか一方又は両方に配置するのが便利であり、層流を使用する処理装置及び方法を具現する。基板製品３２１がプロセスチャンバ３２０内に導入され前に、装填ユニット３１２内で洗浄処理が行なわれる。同様に、プロセスチャンバ３２０内の加工完了後に、取出しユニット３１０内で洗浄処理を行なうことができる。クラスタユニットのプロセスチャンバ３２０は、一般に、部分真空圧力から１ ×１０^-3トルの低真空状態で作動するように構成されている。中央のプロセスチャンバ３２０と洗浄加工ユニットとの間のガス流（このガス流は、これらの間の境界の周囲のチャンバ壁上の潜在的汚染物質を攪乱して別の汚染物質源を導入する作用をする）を最小にするのが好ましい。従って、洗浄加工ユニットとプロセスチャンバ３２０とは同じ圧力で作動することが商業的に好ましい。前述のように、本発明の方法はこのような圧力でも満足できる作動をする。種々の用途では、基板表面を横切って流れる層流を維持すると同時に、流体の流れを導入することによって、チャンバ内のガス流の状態（圧力及び流量）を制御するのが好ましいことも理解されよう。一般に、チャンバを通るガスの流量及びチャンバ内のガスの静圧は、ガス圧力、入口に供給される流量及び出口圧力によって制御される。例えば、（上記のような）圧縮ガスシリンダからセル入口２０２に導入されるガスは、入口領域にガス圧縮機を使用することにより補完することも考えられる。この補完は、ガスが、同じ相対速度での高い静圧で、又は同じ静圧で補完を行なわない場合よりも高い速度で、セルを通って移動できるようにする。同様に、放出ポート２１０を通るガス流の放出は、出口領域に連結される真空ポンプを用いて補完することもできる。出口制御及び入口制御は組み合わせることもできる。２．不規則形状をもつ表面の処理第２図〜第４図及び第２７図〜第２９図に開示した実施例は、主として、シリコンウェーハのような平らな基板の処理に関するものであった。従って、これらの用途は、プロセスチャンバ内に便利に固定され且つほぼ一定の位置から出る放射線源に充分に露出できるように構成された基板表面に制限された。これとは別に、第５図〜第２６図には、不規則な形状の基板内表面及び外表面（より詳しくは、一致しない関係をもつ表面）を備えた対象物から表面汚染物質を除去できる本発明の実施例が開示されている。これらの平面は、同じ空間又は平面を占めるものを除く基板の表面間の可能性ある全ての関係を包含する。例えば、管の対向内壁又は立方体チャンバの隣接壁のような平行表面又は角度的に関連した表面は、一致しない関係をもつ平面（不一致関係平面）を占める。重要なことは、第２図〜第４図及び第２７図〜第２９図に示す装置は、このような基板表面を処理できないことである。これらの装置は、単一の平らな基板に厳密に制限される。これに対し、第５図〜第２６図に示す装置は、以下により詳細に説明するように、連続的に又は同時に不一致関係平面を占める表面を有効に処理できる。これらの図面には示されていないけれども、これらの実施例には、供給源１４のエネルギ及び波長の選択的調節を行なうため、前述のようなガス分析器及び／又は粒子検出器を組み込むことができる。コロラド州、BoulderのParticle Me-a suring Systems，Inc．及びカリフォルニア州、MountainviewのTencor Instru-m ents社から、適当な粒子検出器を入手できる。第５図は、管７１のような長い包囲通路から汚染物質を除去する装置８０を概略的に示している。放射線源１４からの放射線は、放射線導管５０（該導管は、光ファイバの束又は光パイプのような光学導波管である）を通って基板の処理表面に導かれ、一方、基板処理表面に対して不活性なガスが、ガス源１６からガスライン５１を通って処理表面へと導かれる。放射線導管５０及びガスライン５１は、ケーブルヘッド５３の箇所又はこれより前方の箇所で一体にし、単一ケーブル５２に「束ねる」ことができる。ケーブル５２の端部に連結されるケーブルヘッド５３は、放射線通路５４（該通路は１本以上の光ファイバで構成できる）及びガス通路５５を備えている。第６図〜第１１図には、ケーブルヘッド５３の種々の構成が断面で示されている。ケーブルヘッド５３の端部における放射線通路５４及びガス通路５５の幾何学的形状及び構成は、特定用途（すなわち、長い包囲通路又はより広い平らな表面）に必要な放射線及び／又はガス乱流の強度及び分布に基づいて選択される。例えば、第６図及び第７図は、それぞれ、増強された放射線露出及びガス乱流に向かう傾向を生じさせる構成を開示する。また、第６図〜第９図は、不均一な量のガス及び／又は放射線が表面上を垂直に反復通過するときに、これらのガス及び放射線を搬送する幾何学的形状を与える。これらは、表面に対して垂直に向けられるときに第１０図及び第１１図により与えられるガス及び放射線の均一分布とは異なっている。第８図及び第９図の構成は、より詳細に後述するように、ケーブルヘッド５３の軸線に対してほぼ平行な表面に適用されるときに、ガス及び放射線の比較的均一な分布を与える。ガス及び放射線制御はケーブルヘッド５３の使用により増強されるけれども、或る用途では、ケーブルヘッドを省略し、ガス及び放射線が、ガス導管５１及び放射線導管５０の端部から直接簡単に出ることができるようにすることを考えることもできる。多数の放射線通路５４及びガス通路５５を構成することに加え、ケーブルヘッド５３は、放射線及びガスを基板処理表面７０に再び向ける手段（再指向手段）を構成する。このような再指向は、装置８０が、第１２図及び第１３図に示すように、管７１のような狭い通路の内部を洗浄（この場合には、ケーブルヘッド５３の軸線が、処理表面７０に対してほぼ平行にならなくてはならない）するのに使用される。第１５図に示すように、放射線通路５４及びガス通路５５はケーブルヘッド５３の中心線から外方に拡がっており、これにより、放射線及びガス流の両方を、洗浄すべき通路の内壁の方向に向ける。ケーブルヘッド５３の中心線からの拡がり角度は、第１５図及び第１６図にそれぞれ示すように、数度から９０°以上の範囲を有する。ケーブルヘッド５３の構成は、汚染物質除去のためのガス流量条件及び光子供給条件に関し、用途に応じたものにする。より詳しくは、ケーブルヘッド５３は、特定汚染物質及び基板について、照射される基板の部分を横切る不活性ガスの連続流を維持すると同時に、適当な密度及び入射角に放射線を指向させる。作動に際し、装置８０、より詳しくはケーブル５２及びケーブルヘッド５３は、長い包囲通路７１を、第１２図及び第１３図にそれぞれ示すように前方又は後方へと移動される。第１２図に矢印６０で示すように前方に移動させるときは、ケーブルヘッド５３は第１５図に示すように構成できる。放射線通路５４及びガス通路５５は、ケーブルヘッド５３のそれぞれ内側通路及び外側通路内に配置できる。このように構成すれば、放射線通路５４を通して搬送されるエネルギによる基板表面７０の照射は、ガス通路５５の放出端から出るガス流から下流側に生じ、除去されたあらゆる汚染物質は、ケーブルヘッドが前方に移動するときに、放出ガスによりケーブルヘッド５３の前方に向かって連続的に押し出される。或いは、ケーブルヘッド５３は、第１３図の矢印６１で示すように、逆方向すなわち後方に向かって移動させることができる。後方に移動させる場合には、ケーブルヘッド５３′を、第１６図に示すように構成できる。放射線通路５４及びガス通路５５は、ケーブルヘッド５３′の、それぞれ外側通路及び内側通路に配置できる。ガス通路５５から放出されるガスは、ケーブルと管７１との間の環状空間内でケーブル５２に沿って後方に流れる。このように構成すれば、放射線通路５４を通って導かれるエネルギにより照射される基板表面７０の部分はガスにより覆われ、ケーブルヘッドが管に沿って後方に移動するとき、除去されたあらゆる汚染物質が、ガスによりケーブルヘッド５３′の移動方向に連続的に押し出される。汚染物質を帯同するガスが、既に処理された管の部分を通ることを防止するため、最初に処理される部分に最も近い管の端部にキャップを配置することができる。或いは、第１６図に示すように、ケーブルヘッド５３′の端部にキャップ５３ａ′を取り付けることができる。このキャップは管７１の内径より僅かに小さい外径を有し、これにより、キャップと管との間の環状流面積が、管７１とケーブル５２又はケーブルヘッド５３′との間の環状流面積より非常に小さくなるようにする。これにより、ガスはキャップ５３ａ′から離れ、ケーブル５２の方向に向かって流れる。前方に移動する構成及び後方に移動する構成の両場合において、ガス通路５５から放出される一定流量の不活性ガスで、汚染物質を処理領域から離れる方向に充分移動させることができる。ガスのこの流れは、ケーブルヘッド５３を、洗浄すべき長い包囲通路内の中心に位置させる手段（心出し手段）としても機能する。第１４図〜第１６図に示すように、ガス通路５５は、ケーブル５２の中心線から外方を向いた環状リングとして構成できる。充分なガス圧力が加えられるならば、ガス通路５５から外方を向いた均一なガスが、長い包囲通路内でケーブルヘッド５３を心出しする。別の構成として、第１７図及び第１７a図に示すように、心出しを目的として、安定性があり且つ粒子がこぼれない材料からなる、可撓性のある多孔質支持構造５６をケーブルヘッド５３の周囲に配置できる。洗浄された表面の汚染を防止するため、支持構造５６は、ケーブルヘッド５３が前方（矢印６０の方向）又は後方（矢印６１の方向）のいずれの方向に移動する場合でも、決して処理表面と接触すべきではない。従って、支持構造５６は、放射線処理の前に、基板表面上を通すべきである。このような用途では、支持構造は充分に多孔質であって、ケーブルヘッド５３が包囲通路を移動するときに、ガス及び離脱した汚染物質が支持構造を通過できるものでなくてはならない。第１７図に示す前方に移動する実施例では、支持構造５６をガス及び汚染物質の流れの下流側に取り付けることができるように、ガス通路５５及び放射線通路５４（図示せず）は、第１４図及び第１５図に示すようにその面から出るのではなく、側面から出るように構成できる。長い包囲通路の内部が、塩基性焼き鈍し３１６ステンレス鋼（basic annealed 316 stainless steel）のように充分な反射性材料から構成されている場合には、高エネルギランプ又は端部に光学拡散器５７を備えた放射線導管５０を使用し、通路への入口で放射線１１を放射し、第１８図に示すように放射線１１が内部７０を反射的に横切ることができるように構成することもできる。長い通路７１′ の内部７０′は、放射線源を移動させることなく放射線１１が内部を横切ることができる充分な反射性を有している。当業界で知られた任意の手段により通路７１′の入口へと搬送された不活性ガスの流れ１８は、ひとたび基板表面７０′から離脱した粒子が下流側に移動できるようにする。また、反射器５８（該反射器も３１６ステンレス鋼から構成できる）が通路７１′の入口の周囲に固定されていて、放射線及びガスの逆流を防止する。照射により離脱された汚染物質を、細くて長い通路から運び出す不活性媒体として、ガスではなく液体を使用することを考えることもできる。このような変更は、血管の内壁からプラークを除去するのに特に有効である。このような用途では、加えられる放射線は、エネルギ密度と、処理表面から表面汚染物質を解放させるのに必要な時間と、血管構造の組成を損傷する時間との間の時間とにより特徴付けられる。長い包囲通路と同様に、装置８０、より詳しくはケーブル５２及びケーブルヘッド５３は、プロセスチャンバの内部のようなより広い内部の洗浄にも使用できる。このような場合には、放射線及び不活性ガスがケーブルの軸線に沿ってケーブルの端部から真っ直ぐに向くように、ケーブルヘッド５３を拡がらないように構成できる。組立体がこのような表面を移動するときに、手動又はロボット制御を用いて組立体を案内することができる。第１９図に示すように、例えばチャンバ１５″は、ケーブルヘッド５３のガス通路５５に具現されたガス入口と、ガス出口２５とを有している。チャンバ内では、ベース８３に取り付けられたロボットアーム８１が、チャンバの内壁（基板処理表面７０として示されている）の回りでケーブルヘッド５３を移動させる手段を形成する。アームは完全に３６０°回転し且つベース８３は矢印６２で示すように上下に移動して、チャンバの内部に完全なアクセスが行なえるようになっている。放射線及びガスがケーブルヘッド５３の通路５４、５５により基板処理表面７０に搬送されると、汚染物質が表面から離脱し、重力及びガス流によって出口２５へと引き出される。別の構成として、第２０図は、ガス出口がチャンバの頂部に配置されたチャンバ洗浄構造を示している。第１９図の実施例と同様に、ベース８３に取り付けられたロボットアーム８１が、チャンバの内壁の回りでケーブルヘッド５３を移動させる手段を構成する。しかしながら、この実施例の場合には、離脱した汚染物質をガス出口２５に向かって引き出すのに重力を利用することはできない。従って、チャンバ１５″の基部に一定の乱流を維持するため、矢印５５′で示すような２次ガス流が与えられる。この２次流れは、チャンバの全深さに亘ってガスを出口２５に向かわせる一定移動を創出する。従って、基板表面７０が底部から頂部まで洗浄されるとき、汚染物質は、２次流５５′により形成される上向きガス流により運ばれ且つ出口２５から追い出される。チャンバ１５″に１つ以上の２次ガス源を設け、種々のチャンバの幾何学的形状及びガス出口位置（すなわち、側方出口）に適応させることを考えることもできる。内部以外に、ケーブル５２及びケーブルヘッド５３は、不規則形状をもつ対象物の外表面から汚染物質を除去するのに使用できる。例えば第２１図に示すように、チャンバ１５′にはガス入口２３及びガス出口２５が設けられており、バルクガス流１８がチャンバを移動できるようになっている。チャンバ内で、ベース８２に取り付けられたロボットアーム８１は、基板処理表面７０を備えた対象物７２の回りでケーブルヘッド５３を移動させる手段を構成する。対象物７２の全表面７０へのアクセスは、ターンテーブル８４により行なわれる。ケーブルヘッド５３内の通路５４、５５は、放射線及び充分なガス流を、処理すべき特定領域に搬送し、基板表面７０から汚染物質を離脱させる。汚染物質がひとたび処理領域から離脱されると、汚染物質はバルクガス流１８に捕捉され、ガス出口２５を通ってチャンバ１５′から除去される。上記のように、放射線源１４（図示せず）の選択的なエネルギ及び波長調節を行なうため、この排出ガスはガス分析器及び／又は粒子検出器によりモニタリングされる。第２１図の原理は、対象物７３がペイント上に見出されるような一層平らな基板処理表面７０を備えた第２２図の実施例にも等しく適用される。不規則形状をもつ対象物の外表面は、チャンバを使用しない前工程で、導管５１により供給されるガスのみを用いて、首尾よく処理することができる。このような装置は、ガス分析器及び／又は粒子検出器ではなく視覚検査により、充分な汚染物質を測定できる手持ち形装置の形態に構成できる。不規則形状の表面をもつ幾つかの用途では、ガスを放射線伝達手段から完全に分離することにより装置８０を変えるのが有効である。例えば、プロセスチャンバの内部から汚染物質を除去するとき、第２３図に示すように支持体８５を介して、紫外線ランプのような１つ以上の放射線源をチャンバ内に配置できる。紫外線ランプがチャンバ内部７０（基板処理表面）を照射するとき、離脱した汚染物質を出口２５を通してチャンバ１５″′から追い出すため、１つ以上の入口２３からガスを供給することができる。ガス流１８は、前述のように弁２２により制御できる。或いは、放射線は、第２４図に示すように、導管５０及びロボットアーム８１を介してチャンバ１５″′の内部に搬入できる。最後に、第２５図及び第２６図に示すように、汚染物質を除去するのに充分なレベルの放射線で対象物７４の基板処理表面７０を本質的に浴する高エネルギランプ５９の列により放射線を発生させることができる。対象物７４（装甲車両でもよい）は、「かまぼこ」形ハット８５内のランプ５９に曝され、同時に、ファン８６により加速される不活性ガス１８が基板表面７０上に流される。幾何学的にシールドされた領域が、ファン８６により発生されたガス乱流又は列５９により発生された放射線を逃散させる場合には、これらの領域にアクセスする１つ以上の装置８０（図示せず）を用いることができる。３．重力により補完される処理本発明の装置及び方法の別の実施例では、処理中に基板製品を倒立位置に保持する構造を設けることにより或る長所を得ることを考えた。一般に、汚染物質が基板表面から離脱されるとき、不活性ガス流が汚染物質を運び出し、基板表面に対して垂直な速度成分を汚染物質に伝達する虞のあるガス流条件を回避することが、汚染物質が基板上に再付着する機会を減少させるであろう。しかしながら、処理すべき表面が上になるようにして基板を配置すると、離脱した汚染物質に作用する重力は基板表面に向いており、汚染物質の再付着を促進する傾向を有する。従って、離脱した汚染物質が基板に向かうのではなく、基板から離れる方向に落下するように基板を取り付けることが一般に好ましい。しかしながら、製造又は他のプロセスファクタを考慮する場合には、基板を倒立位置に取り付けることは好ましくないことが理解されよう。第３３図に示すように、基板製品３０１には、しばしば、汚染物質３０３が入り込む多数の凹み又はキャビティ３０５があることが理解されよう。このような基板は、重力による汚染物質の再付着を防止するため、倒立位置に取り付けるのに特に適している。前述と同様に、放射線源３１３から放射線３０９を当てながら、不活性ガスの流れ３０７が処理表面に与えられる。放射線は水晶窓３１１を透過する。もちろん、基板を倒立位置に保持するには、例えば第２７図に示す真空チャンネル２１６のような何らかの手段を設けなくてはならない。キャビティ３０５のアスペクト比（深さ対幅の比）が大きいと、不活性ガス流がキャビティの床に殆ど流入せず、汚染物質の除去を補助しない。従って、第３４図及び第３５図に示すように倒立位置に取り付けるとき、製品３０１の処理中に、主不活性ガス流３０７に２次不活性ガス３１５の流れを導入することを考えることもできる。２次不活性ガス流３１５は、この付加流体の流れが、凹みすなわちキャビティ３０５から汚染物質３０３を離脱させる放射線及び主ガス流３０７の作用を補助するように、基板製品３０１の平面に対して実質的に垂直に導入する。この流れの速度は、主要流３０７が混乱して非層流（すなわち乱流）状態を創出する程度までには到達しない。第４１図に示すように、２次流３１５は、キャビティ３０５を通る流れの流線３２５（該流線は、ほぼキャビティの壁に沿って流れる）を誘起すると考えられる。このことは、再循環に関係し、且つこの流れは、基板を局部的に見たときに基板全体の表面に対して垂直な速度成分をもつと考えられるけれども、この流れは、実際には、壁及びキャビティの床に対して垂直な比較的小さい成分を有するに過ぎない。従って、この流れは、汚染物質の除去を補助し、再付着を促進するものではない。２次流３１５は、汚染物質３０３の離脱を最も良く補助するのに最適な任意の角度で導入される。同様に、前述のように、基板表面に対してできる限り垂直な角度でキャビティの壁を照射し、該壁からの汚染物質の除去を高めることができる、基板の平面に対する角度で入射放射線３０９を配向するのが好ましい。もちろん、入射角はキャビティのアスペクト比に基づいて定められる。

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Claims

【特許請求の範囲】１．処理すべき表面の結晶構造を保護しながら基板の処理表面から表面汚染物質を除去する方法において、前記処理表面を横切る方向に層流のガス流を導入するステップを有し、前記ガスが処理表面に対して不活性であり、前記処理表面を高エネルギ照射で照射するステップを更に有し、前記照射が、処理表面から表面汚染物質を解放させるには充分であるが、処理表面の結晶構造を変えるには不充分なエネルギ密度及び時間を有することを特徴とする表面汚染物質の除去方法。２．前記層流のガス流は、前記処理表面の上流側に配置されたフィルタに通されるガス流から出発することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。３．前記層流のガス流は、前記フィルタの上流側に配置された混合チャンバ内に導入されるガス流から出発することを特徴とする請求の範囲第２項に記載の方法。４．前記層流を導入するステップの前に、前記処理表面を、前記層流を与えるように構成されたフローチャンネルの表面と同一面となるように置くことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。５．前記基板表面が、真空によりフローチャンネルの前記表面上に拘束されることを特徴とする請求の範囲第４項に記載の方法。６．前記層流を導入するステップの前に、前記処理表面が重力に対し上下が逆になるようにしてフローチャンネル内に置くことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。７．２次不活性ガス流が、前記層流に対して或る角度をなして前記処理表面に導入されることを特徴とする請求の範囲第６項に記載の方法。８．前記層流は、前記処理表面の上流側に配置された圧縮機の作用により補完されるガス流から出発することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。９．前記層流は、前記処理表面の上流側に配置されたポンプの作用により補完されるガス流から出発することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。 10．前記層流は、前記処理表面の下流側に配置された吸引ポンプにより出口に吸引されることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。 11．前記層流のガス流は、層流のアルゴンガス流であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。 12．前記処理表面を横切る前記層流は、実質的に均一で且つ処理表面に対して実質的に平行な速度分布を有することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。 13．処理すべき表面の結晶構造を保護しながら基板の処理表面から表面汚染物質を除去する装置において、処理表面に対して不活性なガスのリザーバと、前記基板の前記処理表面を支持し且つ前記リザーバからの前記不活性ガスの層流を前記処理表面上に導くハウジングと、処理表面から表面汚染物質を解放させるには充分であるが、処理表面の結晶構造を変えるには不充分なエネルギ密度及び時間で、前記処理表面を高エネルギ照射で照射する照射装置とを有することを特徴とする表面汚染物質の除去装置。 14．前記ハウジングは、前記処理表面を受け入れる凹部を備えたフローチャンネルを有していることを特徴とする請求の範囲第１３項に記載の装置。 15．前記フローチャンネルの入口領域には、実質的に均一で且つ前記処理表面に対して実質的に平行な速度分布を前記層流内に発生させるフィルタ組立体が配置されていることを特徴とする請求の範囲第１３項に記載の装置。 16．前記ハウジングは前記ガスリザーバからのガス流を混合する混合チャンバを備えており、該混合チャンバが前記フィルタ組立体の上流側に配置されていることを特徴とする請求の範囲第１４項に記載の装置。 17．前記ハウジングは、前記処理表面を前記凹部内に保持するための真空機構を備えていることを特徴とする請求の範囲第１３項に記載の装置。 18．前記ハウジングは、重力に対し上下が逆になるようにして前記処理表面を保持する凹部を備えていることを特徴とする請求の範囲第１３項に記載の装置。 19．前記ハウジングは、２次不活性ガス流を前記処理表面に導く手段を備え、前記２次不活性ガス流は前記処理表面に対して或る角度をなして前記処理表面に向けられることを特徴とする請求の範囲第１７項に記載の装置。 20．処理すべき表面の結晶構造を保護しながら基板の処理表面から表面汚染物質を除去する装置において、処理表面に対して不活性なガスのリザーバと、重力に対し上下が逆になるようにして前記処理表面を保持し且つ前記リザーバからの前記不活性ガスの流れを前記処理表面上に導くハウジングと、処理表面から表面汚染物質を解放させるには充分であるが、処理表面の結晶構造を変えるには不充分なエネルギ密度及び時間で、前記処理表面を高エネルギ照射で照射する照射装置とを有することを特徴とする表面汚染物質の除去装置。