JP2004214222A

JP2004214222A - Substrate treatment apparatus and method therefor

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Publication number: JP2004214222A
Application number: JP2002373859A
Authority: JP
Inventors: Seiji Katsuoka; 誠司勝岡; Masahiko Sekimoto; 雅彦関本; Toshio Yokoyama; 俊夫横山; Teruyuki Watanabe; 輝行渡邉; Takahiro Ogawa; 貴弘小川; Kenichi Kobayashi; 賢一小林; Mitsuru Miyazaki; 充宮崎; Yasuyuki Motojima; 靖之本島
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2002-06-06
Filing date: 2002-12-25
Publication date: 2004-07-29
Anticipated expiration: 2022-12-25
Also published as: JP4060700B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a substrate treatment apparatus and a substrate treatment method by which the mixing of treatment liquids can be avoided even when a substrate is treated by a plurality of the treatment liquids in one apparatus. <P>SOLUTION: The substrate treatment apparatus has a treatment tank (a first treatment means) 10 in which a plating solution (a treatment liquid) Q is collected on the inside and the substrate W is plated and treated (a dipping treatment), a cover 40 opening and closing the opening section 11 of the tank 10, a spray nozzle (a second treatment means ) 60 installed on the top face of the cover 40, and a substrate holding means 80 adsorbing and holding the rear of the substrate W. The means 80 is lowered under the state in which the cover 40 is removed from the opening section 11 of the tank 10, the substrate W is dipped in the plating solution Q, and the substrate W is plated and treated. The substrate W is washed and treated by the nozzle 60 under the state in which the means 80 is elevated and the opening section 11 of the tank 10 is closed by the cover 40. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の液体によって基板を処理するのに好適な基板処理装置及び基板処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体基板の配線形成プロセスとして、配線溝及びコンタクトホールに金属（導電体）を埋め込むようにしたプロセス（いわゆる、ダマシンプロセス）が使用されつつある。これは、層間絶縁膜に予め形成した配線溝やコンタクトホールに、アルミニウム、近年では銅や銀等の金属をめっきによって埋め込んだ後、余分な金属を化学機械的研磨（ＣＭＰ）によって除去し平坦化するプロセス技術である。即ち例えば図１５に示すように、半導体ウエハ等の基板Ｗの表面に堆積したＳｉＯ_２等からなる絶縁膜２１０の内部に、配線用の微細な凹部２１２を形成し、表面にＴａＮ等からなるバリア層２１４を形成した後、例えば、銅めっきを施して、基板Ｗの表面に銅膜を成膜して凹部２１２の内部に埋め込む（ダマシンプロセス）。しかる後、基板Ｗの表面にＣＭＰ（化学機械的研磨）を施して平坦化することで絶縁膜２１０の内部に銅膜からなる配線２１６を形成し、この配線（銅膜）２１６の表面に、例えば無電解めっきによって得られるＣｏ−Ｗ−Ｐ合金膜からなる配線保護層（蓋材）２１８を選択的に形成して配線２１６を保護する（蓋めっきプロセス）。
【０００３】
一方めっき装置は従来、前記各種めっき工程を行うユニットやめっきに付帯する各種前処理工程を行うユニットや洗浄工程を行うユニット等、複数のユニットを設置して構成されていたが、その代わりに、これらの各処理工程を一つのユニットで行うめっき装置が提案されている。
【０００４】
しかしながら複数の処理工程（例えばめっき液等による薬液処理工程と純水等による洗浄処理工程、或いは複数の薬液処理工程）を一つのユニットで行うと、各処理で使用した処理液が混合（或いは希釈）してしまい、各処理液の再利用が出来なくなってしまうという問題点があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述の点に鑑みてなされたものでありその目的は、一つの装置内で複数の処理液による基板処理を行っても、処理液の混合を回避することができる基板処理装置及び基板処理方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、処理槽内部に基板保持手段に保持した基板を挿入した状態で基板の被処理面に処理液による接液処理を行う第一処理手段と、基板保持手段に保持した基板を上下動させる基板昇降手段と、処理槽の開口部を開閉するカバーと、前記処理槽の開口部を塞いだカバーの上部で前記基板保持手段に保持した基板の被処理面に処理液による接液処理を行う第二処理手段とを具備することを特徴とする基板処理装置である。
第一処理手段の処理槽の開口部をカバーによって塞いだ状態で、第二処理手段によって基板の別の接液処理を行うので、第二処理手段による接液処理時に第二処理手段で用いる処理液が処理槽内に入り込むことはなく、処理槽内の処理液と混合することを防止できる。また複数の基板処理工程を処理槽の内部とその上部とで行うので、装置のコンパクト化が図れる。
【０００７】
請求項２記載の発明は、前記第一処理手段は、処理槽内部に処理液を溜め、この処理液に基板の被処理面をディップして接液させる構造であることを特徴とする請求項１記載の基板処理装置である。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、前記処理槽内部に気体を噴出し封じ込める手段を具備したことを特徴とする請求項２に記載の基板処理装置である。
【０００９】
請求項４記載の発明は、前記第一処理手段は、処理槽内部に設置した処理液噴射手段から噴射される処理液を基板の被処理面に接液させる構造であることを特徴とする請求項１記載の基板処理装置である。
【００１０】
請求項５記載の発明は、前記処理槽には、処理槽内部に供給した処理液を回収して再び処理槽内部に供給する処理液循環手段を設置したことを特徴とする請求項１又は２又は３又は４記載の基板処理装置である。処理槽内に第二処理手段に用いる液体が入り込まないので、処理槽内の処理液を容易に循環して再使用することができる。
【００１１】
請求項６記載の発明は、前記基板保持手段は、基板の裏面を吸着して保持することで基板の被処理面全域を接液させる構造であることを特徴とする請求項１又は２又は３又は４又は５記載の基板処理装置である。これによってエッジ部分を含む基板の被処理面全体を容易に処理することができる。
【００１２】
請求項７に記載の発明は、前記基板保持手段は、基板の裏面をリング状に真空吸着するとともに基板の裏面の真空吸着した部分の内側への処理液の進入を防止するシール機構を持つリング状の基板吸着部を具備することを特徴とする請求項６に記載の基板処理装置である。
【００１３】
請求項８に記載の発明は、前記基板吸着部はゴム材料からなることを特徴とする請求項７に記載の基板処理装置である。
【００１４】
請求項９に記載の発明は、前記基板吸着部の基板に接触する部分には、基板吸着用の真空力を発生させる基板吸着溝を設けたことを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の基板処理装置である。
【００１５】
請求項１０に記載の発明は、前記基板吸着部は、前記基板裏面の外周部のみを吸着することを特徴とする請求項７又は請求項８又は請求項９に記載の基板処理装置である。
【００１６】
請求項１１に記載の発明は、前記基板吸着部が、前記基板の裏面に接触するのは前記基板の外周からその内側５ｍｍまでの間の部分であることを特徴とする請求項７又は請求項８又は請求項９又は請求項１０に記載の基板処理装置である。
【００１７】
請求項１２に記載の発明は、前記基板保持手段は、基板の裏面のみを吸着して保持することで、基板の被処理面上に接液する処理液に均一な流れを形成させ、基板のエッジ部を含む被処理面全域を均一に接液させる構造であることを特徴とする請求項１乃至１１の内の何れか一項記載の基板処理装置である。これによってエッジ部分を含む基板の被処理面全体を均一に処理することができる。
【００１８】
請求項１３記載の発明は、前記基板保持手段は、保持した基板を水平位置から所定角度傾斜させた状態で処理槽内部の処理液に浸す揺動機構を有していることを特徴とする請求項２又は３記載の基板処理装置である。基板を水平位置から所定角度傾斜させた状態で処理液に浸すので、基板の被処理面上に空気等の気体が残ることを防止でき、被処理面の均一な処理が行える。
【００１９】
請求項１４記載の発明は、前記カバーを処理槽の側部に位置する待避位置と、処理槽の上部に位置して処理槽の開口部を塞ぐ閉止位置の二つの位置に移動する駆動機構を設置したことを特徴とする請求項１乃至１３の内の何れか一項記載の基板処理装置である。カバーを処理槽の上部と側部に位置させるだけなので、基板処理装置全体のコンパクト化が図れる。
【００２０】
請求項１５記載の発明は、前記カバー上面には、このカバーが処理槽の開口部を塞いだ状態で基板の被処理面に処理液を接液させる処理液噴射手段を設けたことを特徴とする請求項１乃至１４の内の何れか一項記載の基板処理装置である。第二処理手段である処理液噴射手段（噴霧ノズル）をカバー上面に一体に取り付けたので、装置の簡素化を図ることができる。
【００２１】
請求項１６記載の発明は、前記カバー上面には、このカバーが処理槽の開口部を塞いだ状態から開く際にカバー上面に溜まった処理液が処理槽内に落ちるのを防止する土手を設けたことを特徴とする請求項１乃至１５の内の何れか一項記載の基板処理装置である。これによって第二処理手段による基板処理に用いた液体が処理槽内に流れ込むのをより確実に防止できる。
【００２２】
請求項１７記載の発明は、前記カバー上面の形状を、このカバーが処理槽の開口部を塞いだ状態でカバー上面に付着した処理液が流れ落ちる傾斜面形状或いは円錐形状に形成したことを特徴とする請求項１乃至１５の内の何れか一項記載の基板処理装置である。これによって第二処理手段による基板処理に用いた液体が処理槽内に流れ込むのをより確実に防止できる。
【００２３】
請求項１８記載の発明は、前記カバー上面に残留する処理液を除去するワイパー又はバイブレータ又はカバー回転機構を設置したことを特徴とする請求項１乃至１５の内の何れか一項記載の基板処理装置である。これによって第二処理手段による基板処理に用いた液体が処理槽内に流れ込むのをより確実に防止できる。
【００２４】
請求項１９記載の発明は、前記処理槽上部に上方向に向かって外径を小さくする傾斜部を設けることで、前記処理槽の開口部上端の外壁をその上を覆うカバーの内壁よりも内側に位置させたことを特徴とする請求項１乃至１８の内の何れか一項記載の基板処理装置である。これによって第二処理手段による基板処理に用いた液体が処理槽内に流れ込むのをより確実に防止できる。
【００２５】
請求項２０記載の発明は、上下動可能な基板保持手段に基板を保持する工程と、処理槽内で基板を処理する工程と、基板保持手段を処理槽上方へ移動し、処理槽開口部をカバーで塞ぐ工程と、処理槽開口部を塞いだカバーの上部で基板を接液処理する工程とを具備することを特徴とする基板処理方法である。
【００２６】
請求項２１記載の発明は、処理槽内部に基板保持手段に保持した基板を挿入した状態で基板の被処理面に処理液による接液処理を行う工程と、前記処理槽の上部に基板保持手段に保持した基板を上昇させた状態で処理槽の開口部をカバーで塞ぐ工程と、前記処理槽の開口部を塞いだカバーの上部で前記基板保持手段に保持した基板の被処理面に処理液による接液処理を行う工程とを具備することを特徴とする基板処理方法である。
【００２７】
請求項２２記載の発明は、前記処理槽内部での基板の被処理面への処理液による接液処理は、処理槽内部に処理液を溜め、この処理液に基板の被処理面をディップして行う接液処理であることを特徴とする請求項２１記載の基板処理方法である。
【００２８】
請求項２３記載の発明は、前記処理槽の開口部をカバーで塞いだ時に処理槽内部を不活性ガスで充填することにより、処理槽内の処理液を保護することを特徴とする請求項２２に記載の基板処理方法である。
【００２９】
請求項２４記載の発明は、前記処理槽内部での基板の被処理面への処理液による接液処理は、処理槽内部に設置した処理液噴射手段から噴射された処理液を基板の被処理面に接液させる接液処理であることを特徴とする請求項２１記載の基板処理方法である。
【００３０】
請求項２５記載の発明は、前記処理槽内部に供給した処理液を回収して再び処理槽内部に循環することを特徴とする請求項２１又は２２又は２３又は２４記載の基板処理方法である。
【００３１】
請求項２６記載の発明は、前記基板保持手段は基板の裏面を吸着して保持することを特徴とする請求項２１又は２２又は２３又は２４又は２５記載の基板処理方法である。
【００３２】
請求項２７記載の発明は、前記基板保持手段は、基板の裏面のみを吸着して保持することで、基板の被処理面上に接液する処理液の均一な流れを形成し、基板のエッジ部を含む被処理面全域に均一な接液処理を行うことを特徴とする請求項２１又は２２又は２３又は２４又は２５又は２６記載の基板処理方法である。
【００３３】
請求項２８に記載の発明は、前記処理液の均一な流れが、基板の被処理面上に巻き込まれた気泡あるいは接液処理により発生した気泡を、被処理面上から排出させることを特徴とする請求項２７に記載の基板処理方法である。
【００３４】
請求項２９記載の発明は、前記基板のディップ処理は、前記基板を斜めに傾斜させた状態で処理槽内部の処理液に浸して行うことを特徴とする請求項２２又は２３記載の基板処理方法である。
【００３５】
請求項３０記載の発明は、前記カバーによる処理槽の開口部の開閉は、前記カバーを処理槽の側部に位置する待避位置と、処理槽の上部に位置して処理槽の開口部を塞ぐ閉止位置の二つの位置にカバーを移動することで行うことを特徴とする請求項２１乃至２９の内の何れか一項記載の基板処理方法である。
【００３６】
請求項３１記載の発明は、前記カバーの上部での基板の被処理面への処理液による接液処理は、前記カバー上面に取り付けた処理液噴射手段から基板に向けて処理液を噴射して接液することで行うことを特徴とする請求項２１乃至３０の内の何れか一項記載の基板処理方法である。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明を無電解めっき装置に用いた基板処理装置１を示す図であり、図１（ａ）は側面図、図１（ｂ）は概略側断面図である。図１（ａ），（ｂ）に示すように基板処理装置１は、内部にめっき液（処理液）Ｑを溜めて基板Ｗのディップ処理を行う処理槽（第一処理手段）１０と、前記処理槽１０の開口部１１を塞ぐカバー４０と、カバー４０の上面に取り付けられる噴霧ノズル（処理液噴射手段、第二処理手段）６０と、カバー４０を駆動（旋回）する駆動機構７０と、基板Ｗを保持する基板保持手段８０と、基板保持手段８０全体を駆動する基板保持手段駆動機構１１０と、処理槽１０内のめっき液Ｑを循環する処理液循環手段１５０とを具備して構成されている。以下各構成部分について説明する。
【００３８】
処理槽１０は、めっき液Ｑを溜める容器形状の処理槽本体１３と、処理槽本体１３の上端外周部分に設置され処理槽本体１３からオーバーフローするめっき液Ｑを回収する外周溝１５と、外周溝１５の外周側を囲んで筒状に上方に突出する覆い部１７とを有して構成されている。覆い部１７の上部には上方向に向かってその外径を小さく絞る傾斜部１９が設けられている。処理槽本体１３の底面中央にはめっき液供給口２１が設けられている。処理槽１０の覆い部１７には、覆い部１７の内側壁から開口部１１に向けて洗浄液（純水）をワンショットで噴射するリンス用ノズル２３が取り付けられている。
【００３９】
処理液循環手段１５０は、前記処理槽１０の外周溝１５にオーバーフローしためっき液を配管によって供給タンク１５１に戻し、供給タンク１５１内に溜まっためっき液をポンプＰによって処理槽本体１３のめっき液供給口２１に供給してめっき液を循環させる。供給タンク１５１には処理槽１０内に供給するめっき液Ｑの温度を所定温度に保つためのヒーター１５３が設置されている。
【００４０】
カバー４０は、前記処理槽１０の開口部１１を塞ぐ大きさの板材によって構成されており、略円板状の上面部４１と、上面部４１の外周を囲む側面部４３と、上面部４１と側面部４３間をつなぐ傾斜面４２とを具備している。カバー４０の両側面には板状のアーム部４５が取り付けられており、その先端近傍部分が処理槽１０の略中央両側部分に設置した軸支部４７に回動自在に軸支されている。アーム部４５先端は駆動機構７０の連結アーム７５の先端に固定されている。
【００４１】
ここで図２は前記カバー４０が処理槽１０の上部に移動した際の、カバー４０と処理槽１０の外周部分における寸法関係を示す要部拡大断面図である。前述のように、処理槽１０の覆い部１７の上部には上方向に向かってその外径を小さく絞る傾斜部１９が設けられ、これによって処理槽１０の開口部１１上端の外壁（外径Ｌ１）を、その上を覆うカバー４０の内壁（内径Ｌ２）よりも内側に位置させる（Ｌ１＜Ｌ２）ように構成している。
【００４２】
噴霧ノズル（処理液噴射手段）６０は、カバー４０の上面中央に取り付けた一本の棒状の取付ブロック６１に、一列に複数個（５個）のノズル６３を上向きに取り付けて構成されている。ノズル６３からはこの実施形態においては洗浄液（純水）が真上方向に向けて噴霧される。なお取付ブロック６１の角部（各辺及び各頂点）は何れも丸くすることで、カバー４０旋回時に純水或いは他の液体がこの噴霧ノズル６０に残留してしまうことを防止している。
【００４３】
図１に戻って駆動機構７０は、カバー旋回用シリンダ７１と、カバー旋回用シリンダ７１内のピストンに連結されるロッド７３と、ロッド７３の先端に回動自在に連結される連結アーム７５とを具備して構成されている。カバー旋回用シリンダ７１の下端部は固定側部材に回動自在に固定されている。
【００４４】
図３（ａ）は基板保持手段８０の概略断面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＢ部分拡大図である。図３（ａ）に示すように基板保持手段８０は、基板保持部８１と基板保持部駆動部１００とを具備している。基板保持部８１は、下面が開放された略円筒状の基板受け８３の内部に、略円形の吸着ヘッド８９を収納して構成されている。基板受け８３はその下端面から内側に向けて基板Ｗを仮置きする仮置き部８５を突出して設け、またその外周側面に基板挿入口８７を設けている。吸着ヘッド８９は内部に真空兼気体供給ライン９３を設けた略円板状の基部９１と、基部９１の下面にリング状に取り付けられる基板吸着部９５とを具備して構成されている。基板吸着部９５はシール材（例えばゴム材料等）で構成され、その先端を基部９１の下面から突出することでこれに当接する下記する基板Ｗの裏面を吸着するとともに、基板Ｗの裏面へのめっき液の侵入を防止するシールの役目を果たす。なお、この基板吸着部９５の形状については、図３に示す形状のみならず円周幅にて吸着するものであればどのような形状でも構わない。また基板吸着部９５の基板Ｗに接触する部分には基板吸着溝（吸着兼引離し用孔）９７を設け、これに前記真空兼気体供給ライン９３を接続することで、この基板吸着溝９７に基板Ｗの吸着・引離しを行わせるように構成している。
【００４５】
一方基板保持部駆動部１００はその内部に、前記吸着ヘッド８９を回転駆動する基板回転用モータ１０１と、前記基板受け８３を上下の所定位置（少なくとも三ヶ所）に駆動する基板受け駆動用シリンダ１０３とを具備している。そして前記吸着ヘッド８９は基板回転用モータ１０１によって回転駆動され、前記基板受け８３は基板受け駆動用シリンダ１０３によって上下動される。つまり吸着ヘッド８９は回転のみで上下動せず、基板受け８３は上下動のみで回転しない。
【００４６】
ここで基板保持手段８０の動作を説明すると、まず図３（ａ）に示すように吸着ヘッド８９を回転しない状態で基板受け８３を最も下の位置（基板受渡し位置）に移動し、基板挿入口８７を介して基板搬送ハンド１０７に吸着された基板Ｗを基板受け８３内部に挿入し、基板搬送ハンド１０７の吸着を解除することで基板Ｗを仮置き部８５の上に載置する。このとき基板Ｗの被処理面は下を向いている。そして基板搬送ハンド１０７を基板挿入口８７から抜き出す。次に図４に示すように、基板受け８３を上昇して基板Ｗの外周裏面（上面）に基板吸着部９５の先端を当接して押し付け、基板吸着溝９７から真空引きすることで基板Ｗを基板吸着部９５に吸着する。この際、真空力は基板吸着部９５の基板に接触する部分の内部の基板吸着溝９７内に発生する。このときの基板受け８３の位置を基板固定位置とする。これによって基板Ｗの裏側の部分（被処理面と反対側の面）は基板吸着部９５によるシールによって被処理面側から遮断される。一般的に真空にて基板Ｗを吸着する場合は、従来吸着パッドが使用されていた。しかしながら、基板Ｗのエッジぎりぎりにて吸着且つ処理液の進入を防止するためには、吸着パッドのようにパッドの内側全体が真空状態になる吸着手段では中心から外周部にかけて基板Ｗが大きくたわみ、均一なめっき処理ができない等の悪影響ばかりか、基板Ｗ破損の事態も招きかねない。そこで本発明では、基板Ｗの外周をリング状の小さな幅（径方向）のシールにて吸着することにより、吸着幅を極力小さく抑えることで、基板Ｗへの影響（たわみ等）をなくすこととした。具体的には、この基板吸着部９５の幅は非常に薄く、基板吸着部９５が基板Ｗに接触する部分は基板Ｗの外周からその内側５ｍｍまでの間の部分である。基板Ｗ裏面の外周部のみが基板吸着部９５と接触するので、基板処理時に薬液の温度が不必要に基板吸着部９５との接触面を伝達して逃げる恐れがない。次に図５に示すように、基板受け８３を少し（例えば数ｍｍ）下降して基板Ｗを仮置き部８５から引き離す。このときの基板受け８３の位置を基板処理位置とする。この状態で基板保持手段８０全体を下降して図１に示す処理槽１０のめっき液Ｑ中に浸漬すると、基板Ｗはその裏面が吸着・保持されているだけなので、基板Ｗの被処理面全域及びエッジ部分についても全てめっき液にディップしてその処理を行うことが可能となる。更に、基板受け８３が下降して基板から離れ、基板Ｗはその裏面のみが吸着して保持されているだけなので、めっき液Ｑに浸漬しても基板Ｗに対するめっき液Ｑの流れＬ（図５（ｂ）参照）が阻害されることがなく、被処理面全域において均一なめっき液Ｑの流れが形成される。また、このめっき液Ｑの流れと共に基板Ｗの被処理面上に巻き込まれた気泡や、めっきによって発生した気泡を基板Ｗの被処理面上から処理槽１０内の他の部分へ排出することができる。これによって、めっきに悪影響を及ぼす不均一な流れあるいは気泡の影響を解決し、エッジを含んだ被処理面全域に均一なめっきを行うことが可能となる。また、基板Ｗの裏面のリング状に真空吸着した部分の内側は基板吸着部９５によるシールによって被処理面側から遮断されるので、処理液が基板Ｗの裏面の基板吸着部９５の内側へ侵入するのを防ぐことができる。基板Ｗの処理が終了した後、基板受け８３を図４に示す基板固定位置まで上昇して基板Ｗを仮置き部８５の上に載置し、基板吸着溝９７から気体（不活性ガス、例えば窒素ガス）を噴出して基板Ｗを基板吸着部９５から引き離し、同時に基板受け８３を図３に示す基板受け渡し位置まで下降し、基板挿入口８７から基板搬送ハンド１０７を挿入して基板Ｗを外部に引き出す。
【００４７】
図６は基板保持手段駆動機構（基板昇降手段）１１０の内部構造の概略側面図である。同図に示すように基板保持手段駆動機構１１０は、前記基板保持手段８０全体を揺動させる揺動機構１１１と、基板保持手段８０及び揺動機構１１１全体を旋回させる旋回機構１２１と、基板保持手段８０及び揺動機構１１１及び旋回機構１２１全体を昇降させる昇降機構１３１とを具備して構成されている。揺動機構１１１は基板保持手段８０に固定されたブラケット１１３を固定する軸１１５と、この軸１１５を回動する軸回動用シリンダ１１７とを具備して構成され、軸回動用シリンダ１１７を駆動することで軸１１５を所定角度回動して基板保持手段８０を揺動し、これによって基板保持手段８０に保持した基板Ｗを水平位置と水平位置から所定角度傾斜させた傾斜位置とに変更できるようにしている。旋回機構１２１はヘッド旋回用サーボモータ１２３とこのヘッド旋回用サーボモータ１２３によって回動される旋回軸１２５とを具備して構成されており、旋回軸１２５の上端に前記揺動機構１１１を固定している。昇降機構１３１はヘッド昇降用シリンダ１３３とヘッド昇降用シリンダ１３３によって昇降されるロッド１３５とを具備して構成され、ロッド１３５の先端に取り付けたステー１３７に前記旋回機構１２１を固定している。
【００４８】
次にこの基板処理装置１全体の動作を説明する。図１に示す状態は、カバー４０を旋回して処理槽１０の開口部１１を開き、且つ基板保持手段８０を上昇した状態を示している。即ちカバー４０は処理槽１０の側部に位置する待避位置に移動している。カバー４０の旋回動作は基板保持手段８０が上昇してできる基板保持手段８０と処理槽１０の間の空間を利用する。このとき処理液循環手段１５０は駆動されており、めっき液Ｑは処理槽１０と供給タンク１５１間を所定温度に維持されながら循環されている。この状態においてまず未処理の基板Ｗを前記図３乃至図５に示す方法で吸着ヘッド８９に吸着する。次に揺動機構１１１によって基板保持手段８０全体を揺動させて基板Ｗを水平位置から所定角度傾斜し、その状態のまま昇降機構１３１（図６参照）を駆動して基板保持手段８０を図７に示す位置まで下降してめっき液Ｑにディップする。基板Ｗをディップした後、揺動機構１１１によって基板保持手段８０全体を元の位置に揺動させて基板Ｗを水平位置にし、この状態で無電解めっきを行う。このとき図３に示す基板回転用モータ１０１を駆動することで基板Ｗを回転しておく。本基板処理装置１においては、基板Ｗを水平位置から所定角度傾斜した状態でめっき液Ｑ中にディップするので、基板Ｗの被処理面上に空気等の気体が混入することを防止できる。即ち基板Ｗを水平な状態にてめっき液Ｑに浸すと、空気等の気体が基板Ｗとめっき液Ｑの間に滞在し、均一なめっきが達成されない。そこで本基板処理装置１においては、基板Ｗをめっき液Ｑに浸す際、基板Ｗを傾斜させることで空気等の気体の進入を防止して均一なめっきを達成するようにしたのである。
【００４９】
以上のようにして基板Ｗの被処理面（下面）の無電解めっき（第一処理）を所定時間行った後、昇降機構１３１（図６参照）を駆動して基板保持手段８０を図１に示す位置まで上昇する。基板Ｗを上昇させている途中、前記処理槽１０に設けたリンス用ノズル２３から上昇中の基板Ｗの被処理面に向けて洗浄液（純水）をワンショットで噴射する。無電解めっき処理が終了したら直ちに冷却しなければ、基板Ｗに残っためっき液Ｑにより無電解めっきが進行してしまうので、ワンショットで洗浄液を基板Ｗの被処理面に噴射して冷却し、無電解めっきの進行を防止するのである。
【００５０】
次に駆動機構７０を駆動することでカバー４０を旋回して図８に示すように処理槽１０の開口部１１をカバー４０で塞ぐ。即ちカバー４０は処理槽１０の上部に位置して処理槽１０の開口部１１を塞ぐ閉止位置に移動する。次にカバー４０上面に固定した噴霧ノズル６０の各ノズル６３から真上に向けて洗浄液（純水）を噴霧して基板Ｗの被処理面に接液して洗浄する。このとき処理槽１０の開口部１１はカバー４０によって覆われているので、洗浄液が処理槽１０内に入り込むことはなく、処理槽１０内部のめっき液Ｑが希釈されることはなく、めっき液Ｑの循環使用が可能になる。特にこの実施形態においては図２に示すように、開口部１１上端の外壁（外径Ｌ１）を、その上を覆うカバー４０の内壁（内径Ｌ２）よりも内側に位置させる（Ｌ１＜Ｌ２）ように構成したので、カバー４０の外周を伝って落ちる洗浄液が必ず開口部１１上端の外壁側に落ち、開口部１１内に入り込むことはない。なお基板Ｗを洗浄した後の洗浄液は、図示しない排水口から排水される。以上のようにして洗浄が終了した基板Ｗは、前述のように基板保持手段８０から外部に取り出され、次の未処理の基板Ｗが基板保持手段８０に装着され、再び前記めっき及び洗浄工程が行われていく。
【００５１】
ところで上記実施形態にかかるカバー４０は図２に示すように、噴霧ノズル６０を取り付けた平面状の上面部４１と円筒状の側面部４３との間をテーパー状の傾斜面４２によって連結する形状とし、また前述のように噴霧ノズル６０の取付ブロック６１の角部（各辺及び各頂点）を何れも丸くすることで、カバー４０上に噴霧ノズル６０が噴霧した液体が残留しないようにし、これによって開口部１１を塞いだカバー４０が旋回する際に開口部１１内にカバー４０上の液体が落ち込まないようにしている。図９乃至図１４は開口部１１を塞いだカバー４０が旋回する際にカバー４０上の液体が開口部１１内に落ち込まないように、さらに工夫を凝らした各種の例を示している。
【００５２】
即ち図９に示すカバー４０−２の場合は、カバー４０−２の上面部４１の噴霧ノズル６０を囲む位置に半円弧状の土手５０を設けている。土手５０は高さ数ｍｍであってカバー４０−２旋回時に上方向に持ち上がる部分（カバー４０−２の中心位置より半分程度の部分）に設ける。これによってカバー４０−２旋回時にカバー４０−２上に滞留している液体がカバー４０−２から落ちようとするのを土手５０が堰き止め、確実にカバー４０−２が傾斜した方向に落とすことができ、処理槽１０内に流れ込む危険性を回避できる。
【００５３】
図１０に示すカバー４０−３の場合は、カバー４０−３の上面部（ノズル取付面）４１全体を傾斜（勾配）面としている。傾斜（勾配）はカバー４０−３旋回時に下方を向く方向に対して下降するように設ける。これにより洗浄時（噴霧ノズル６０からの噴霧時）にカバー４０−３上面に落ちた洗浄液（純水或いは他の液体）はこの傾斜（勾配）面に沿って流れ落ち、上面部４１に溜まることを防止でき、これによってカバー４０−３の旋回時に上面部４１に溜まった液体が処理槽１０内に流れ込むのを防止できる。
【００５４】
図１１に示すカバー４０−４の場合は、カバー４０−４の上面にシリンダ等の駆動機器５３によって駆動されるワイパー５１を設置し、駆動機器５３によってワイパー５１をカバー４０−４上面で水平に動作させてカバー４０−４上面の残液を排除する。この例においては、ワイパー５１はカバー４０−４の端（図１１（ａ）の実線で示す位置）からカバー４０−４の中心位置（図１１（ａ）の点線位置）まで動作する。またカバー４０−４の上面部４１のワイパー５１が摺接する半分の面４１ａは水平な面に、ワイパー５１が摺接しない他の半分の面４１ｂは傾斜面としている。また噴霧ノズル６０（ノズル６３）は、ワイパー５１の動作を妨害しないようにカバー４０−４内に埋め込む等の対策を行っている。そして噴霧ノズル６０による洗浄（又は他の薬液処理）が終了した後、ワイパー５１を動作させてカバー４０−４の端からカバー４０−４の中心位置まで移動させれば、面４１ａ上の残液は面４１ｂに送られて面４１ｂ上を流れ落ちる。このカバー４０−４によればワイパー５１のストロークが短く省スペースとなる。一方カバー４０−４の上面部４１全体を水平な平面とし、その代わりにワイパー５１をカバー４０−４の一方の端から他方の端まで動作させるように構成しても良い。この場合はワイパー５１のストロークは長くなるが、カバー４０−４上面全域にワイパー５１が作用する。
【００５５】
図１２に示すカバー４０−５の場合は、カバー４０−５に二つのバイブレータ５３を取り付けると共に、カバー４０−５の上面部４１全体を傾斜面としている。そして噴霧ノズル６０による洗浄（或いは他の薬液処理）が終了した後、バイブレータ５３を作動させることにより、カバー４０−５を振動させカバー４０−５上の残液を強制的に落下させる。このカバー４０−５の場合、上面部４１全体を傾斜面としているので、前記落下が効率良く行える。
【００５６】
図１３に示すカバー４０−６の場合は、カバー４０−６の形状を円錐形状にしている。これによってカバー４０−６上面に落下してきた洗浄液（或いは他の薬液）は、円錐形状に沿って流れ落ち、処理槽１０の外側へと落ちていく。
【００５７】
図１４に示すカバー４０−７の場合は、カバー４０−７にカバー回転機構５５を設置している。カバー回転機構５５は、アーム部４５にプレート５５１を固定し、このプレート５５１にモータ５５３を固定し、モータ５５３の軸に固定したプーリー５５５とその上を覆うように設置したカバー４０−７中央の回転軸に固定したプーリー５５７との間にベルト５５９を巻き掛けて構成されている。そして噴霧ノズル６０による洗浄液或いは他の薬液処理終了後にモータ５５３を駆動してカバー４０−７を回転駆動し、その上面に残っている液体を遠心力にて強制的に排出させる。なおカバー回転機構５５の構造に種々の変形が可能であることは言うまでもなく、要はカバー４０−７を回転駆動できる構造であればどのような機構であっても良い。
【００５８】
なお上記実施形態では処理槽１０にめっき液Ｑを溜めて無電解めっき処理を行ったが、処理槽１０内にアノードを設置し、また基板Ｗにカソード電極を接続するように構成することで、基板Ｗの被処理面を電解メッキすることもできる。またこの基板処理装置１をめっき装置として利用するのではなく、他の薬液処理（例えばめっきの前処理や後処理）を行う基板処理装置として利用することもできる。また噴霧ノズル（処理液噴射手段、第二処理手段）６０によって行う基板Ｗの処理も、洗浄液による洗浄処理工程に限定されず、その他の各種薬液処理であっても良い。
【００５９】
〔上記基板処理装置１を用いた基板処理機構〕
図１６は上記実施形態にかかる基板処理装置１を備えた基板処理機構（蓋めっき装置）の平面配置図である。同図に示すようにこの基板処理機構は、基板Ｗを収容した基板カセットを収納するロードユニット４００ａ及びアンロードユニット４００ｂと、基板Ｗの搬送を行なう三台の搬送部（搬送ロボット）４０１，４０３，４０５と、二台の反転機４０７，４０９と、一台の仮置き台４１０と、二台の乾燥部４１１，４１３と、二台の洗浄部４１５，４１７と、薬液（例えば希硫酸）を用いてなる一台の基板前処理装置４１９と、薬液（例えば酢酸パラジウム）を用いてなる二台の基板前処理装置４２１，４２３と、薬液（例えばクエン酸塩）を用いてなる二台の基板前処理装置４２５，４２７と、二台の無電解めっき装置４２９，４３１とを具備して構成されている。そして各無電解めっき装置４２９，４３１として、上記実施形態にかかる基板処理装置１が用いられている。
【００６０】
まず搬送部４０１がロードユニット４００ａ内の基板Ｗを取り出して反転機４０７に移送して基板Ｗを反転し、反転した基板Ｗを搬送部４０１によって仮置き台４１０に載置する。仮置き台４１０に載せた基板Ｗは搬送部４０３によって基板前処理装置４１９に搬送される。基板前処理装置４１９では薬液（例えば希硫酸）によって基板Ｗの被処理面Ｓが処理された後に洗浄液で洗浄される。
【００６１】
前記洗浄が完了した基板Ｗは搬送部４０５によって次の基板前処理装置４２１（又は４２３）に搬送され、薬液（例えば酢酸パラジウム）によって基板Ｗの被処理面Ｓが処理された後に洗浄液で洗浄される。同様に洗浄が完了した基板Ｗは搬送部４０５によって次の基板前処理装置４２５（又は４２７）に搬送され、薬液（例えばクエン酸塩）によって基板Ｗの被処理面Ｓが処理された後に洗浄液で洗浄される。
【００６２】
前記洗浄が完了した基板Ｗは搬送部４０５によって無電解めっき装置４２９（又は４３１）に移送され、無電解めっき処理（蓋めっき処理）と洗浄が行われた後、搬送部４０５によって反転機４０９に移送されて反転され、搬送部４０３によって洗浄部４１７（又は４１５）に移送されてロールブラシによる洗浄が行われ、さらに搬送部４０３によって乾燥部４１３（又は４１１）に移送され、洗浄後スピン乾燥され、搬送部４０１によってアンロードユニット４００ｂに移送される。
【００６３】
なお前記基板前処理装置４１９，４２１，４２３，４２５，４２７として上記基板処理装置１を用いても良い。
【００６４】
図１７は、半導体基板配線用の他の基板処理機構の平面構成を示す図である。図示するように、半導体基板配線用の基板処理機構は、半導体基板を搬入する搬入部６０１、銅めっき（ダマシンプロセス）を行う銅めっき槽（本発明の基板処理装置１を用いる。なお以下の各基板処理機構内の各種めっきを行う装置にも同様に適宜基板処理装置１を用いる）６０２、水洗浄を行う水洗槽６０３，６０４、化学機械研磨（ＣＭＰ）を行うＣＭＰ部６０５、水洗槽６０６，６０７、乾燥槽６０８及び配線層形成が終了した半導体基板を搬出する搬出部６０９を具備し、これら各槽に半導体基板を移送する図示しない基板移送手段が１つの装置として配置され、半導体基板配線用の基板処理機構を構成している。
【００６５】
上記配置構成の基板処理機構において、基板移送手段により、搬入部６０１に載置された基板カセット６０１−１から、配線層が形成されていない半導体基板を取り出し、銅めっき槽６０２に移送する。該銅めっき槽６０２において、配線溝や配線孔（コンタクトホール）からなる配線部を含む半導体基板Ｗの表面上に銅めっき層を形成する。
【００６６】
前記銅めっき槽６０２で銅めっき層の形成が終了した半導体基板Ｗを、基板移送手段で水洗槽６０３及び水洗槽６０４に移送し、水洗を行う。続いて該水洗浄の終了した半導体基板Ｗを基板移送手段でＣＭＰ部６０５に移送し、該ＣＭＰ部６０５で、銅めっき層から配線溝や配線孔に形成した銅めっき層を残して半導体基板Ｗの表面上の銅めっき層を除去する。
【００６７】
続いて上記のように銅めっき層から配線溝や配線孔からなる配線部に形成した銅めっき層を残して半導体基板Ｗの表面上の不要の銅めっき層の除去が終了した半導体基板Ｗを、基板移送手段で水洗槽６０６及び水洗槽６０７に送り、水洗浄し、更に水洗浄の終了した半導体基板Ｗは乾燥槽６０８で乾燥させ、乾燥の終了した半導体基板Ｗを配線層の形成の終了した半導体基板として、搬出部６０９の基板カセット６０９−１に格納する。
【００６８】
図１８は、基板処理機構の他の平面配置構成を示す図である。この基板処理機構は、バリア層成膜ユニット８１１、シード層成膜ユニット８１２、めっきユニット８１３、アニールユニット８１４、第１洗浄ユニット８１５、ベベル・裏面洗浄ユニット８１６、蓋めっきユニット８１７、第２洗浄ユニット８１８、第１アライナ兼膜厚測定器８４１、第２アライナ兼膜厚測定器８４２、第１基板反転機８４３、第２基板反転機８４４、基板仮置き台８４５、第３膜厚測定器８４６、ロード・アンロード部８２０、第１ポリッシング装置８２１、第２ポリッシング装置８２２、第１ロボット８３１、第２ロボット８３２、第３ロボット８３３、第４ロボット８３４を配置した構成である。なお、膜厚測定器８４１，８４２，８４６はユニットになっており、他のユニット（めっき、洗浄、アニール等のユニット）の間口寸法と同一サイズにしているため、入れ替え自在である。
【００６９】
この例では、バリア層成膜ユニット８１１は、無電解Ｒｕめっき装置、シード層成膜ユニット８１２は、無電解銅めっき装置、めっきユニット８１３は、電解めっき装置を用いることができる。
【００７０】
図１９は、この基板処理機構内での各工程の流れを示すフローチャートである。このフローチャートにしたがって、この装置内での各工程について説明する。先ず、第１ロボット８３１によりロード・アンロードユニット８２０に載置されたカセット８２０ａから取り出された半導体基板は、第１アライナ兼膜厚測定ユニット８４１内に被めっき面を上にして配置される。ここで、膜厚計測を行うポジションの基準点を定めるために、膜厚計測用のノッチアライメントを行った後、銅膜形成前の半導体基板の膜厚データを得る。
【００７１】
次に、半導体基板は、第１ロボット８３１により、バリア層成膜ユニット８１１へ搬送される。このバリア層成膜ユニット８１１は、無電解Ｒｕめっきにより半導体基板上にバリア層を形成する装置で、半導体装置の層間絶縁膜（例えば、ＳｉＯ_２）への銅拡散防止膜としてＲｕを成膜する。洗浄、乾燥工程を経て払い出された半導体基板は、第１ロボット８３１により第１アライナ兼膜厚測定ユニット８４１に搬送され、半導体基板の膜厚、即ちバリア層の膜厚を測定される。
【００７２】
膜厚測定された半導体基板は、第２ロボット８３２でシード層成膜ユニット８１２へ搬入され、前記バリア層上に無電解銅めっきによりシード層が成膜される。洗浄、乾燥工程を経て払い出された半導体基板は、第２ロボット８３２によりめっきユニット８１３に搬送される前に、ノッチ位置を定めるために第２アライナ兼膜厚測定器８４２に搬送され、銅めっき用のノッチのアライメントを行う。ここで、必要に応じて銅膜形成前の半導体基板の膜厚を再計測してもよい。
【００７３】
ノッチアライメントが完了した半導体基板は、第３ロボット８３３によりめっきユニット８１３へ搬送され、銅めっきが施される。洗浄、乾燥工程を経て払い出された半導体基板は、第３ロボット８３３により半導体基板端部の不要な銅膜（シード層）を除去するためにベベル・裏面洗浄ユニット８１６へ搬送される。ベベル・裏面洗浄ユニット８１６では、予め設定された時間でベベルのエッチングを行うとともに、半導体基板裏面に付着した銅をフッ酸等の薬液により洗浄する。この時、ベベル・裏面洗浄ユニット８１６へ搬送する前に、第２アライナ兼膜厚測定器８４２にて半導体基板の膜厚測定を実施して、めっきにより形成された銅膜厚の値を得ておき、その結果により、ベベルのエッチング時間を任意に変えてエッチングを行っても良い。なお、ベベルエッチングによりエッチングされる領域は、基板の周縁部であって回路が形成されない領域、または回路が形成されていても最終的にチップとして利用されない領域である。この領域にはベベル部分が含まれる。
【００７４】
ベベル・裏面洗浄ユニット８１６で洗浄、乾燥工程を経て払い出された半導体基板は、第３ロボット８３３で基板反転機８４３に搬送され、該基板反転機８４３にて反転され、被めっき面を下方に向けた後、第４ロボット８３４により配線部を安定化させるためにアニールユニット８１４へ投入される。アニール処理前及び／又は処理後、第２アライナ兼膜厚測定ユニット８４２に搬入し、半導体基板に形成された、銅膜の膜厚を計測する。この後、半導体基板は、第４ロボット８３４により第１ポリッシング装置８２１に搬入され、半導体基板の銅層、シード層の研磨を行う。
【００７５】
この際、砥粒等は所望のものが用いられるが、ディッシングを防ぎ、表面の平面度を出すために、固定砥粒を用いることもできる。第１ポリッシング終了後、半導体基板は、第４ロボット８３４により第１洗浄ユニット８１５に搬送され、洗浄される。この洗浄は、半導体基板直径とほぼ同じ長さを有するロールを半導体基板の表面と裏面に配置し、半導体基板及びロールを回転させつつ、純水又は脱イオン水を流しながら洗浄するスクラブ洗浄である。
【００７６】
第１の洗浄終了後、半導体基板は、第４ロボット８３４により第２ポリッシング装置８２２に搬入され、半導体基板上のバリア層が研磨される。この際、砥粒等は所望のものが用いられるが、ディッシングを防ぎ、表面の平面度を出すために、固定砥粒を用いることもできる。第２ポリッシング終了後、半導体基板は、第４ロボット８３４により、再度第１洗浄ユニット８１５に搬送され、スクラブ洗浄される。洗浄終了後、半導体基板は、第４ロボット８３４により第２基板反転機８４４に搬送され反転されて、被めっき面を上方に向けられ、更に第３ロボット８３３により基板仮置き台８４５に置かれる。
【００７７】
半導体基板は、第２ロボット８３２により基板仮置き台８４５から蓋めっきユニット８１７に搬送され、銅の大気による酸化防止を目的に銅面上にニッケル・ボロンめっきを行う。蓋めっきが施された半導体基板は、第２ロボット８３２により蓋めっきユニット８１７から第３膜厚測定器８４６に搬入され、銅膜厚が測定される。その後、半導体基板は、第１ロボット８３１により第２洗浄ユニット８１８に搬入され、純水又は脱イオン水により洗浄される。洗浄が終了した半導体基板は、第１ロボット８３１によりロード・アンロード部８２０に載置されたカセット８２０ａ内に戻される。
【００７８】
アライナ兼膜厚測定器８４１及びアライナ兼膜厚測定器８４２は、基板ノッチ部分の位置決め及び膜厚の測定を行う。
【００７９】
ベベル・裏面洗浄ユニット８１６は、エッジ（ベベル）銅エッチングと裏面洗浄が同時に行え、また基板表面の回路形成部の銅の自然酸化膜の成長を抑えることが可能である。図２０に、ベベル・裏面洗浄ユニット８１６の概略図を示す。図２０に示すように、ベベル・裏面洗浄ユニット８１６は、有底円筒状の防水カバー９２０の内部に位置して基板Ｗをフェイスアップでその周縁部の円周方向に沿った複数箇所でスピンチャック９２１により水平に保持して高速回転させる基板保持部９２２と、この基板保持部９２２で保持された基板Ｗの表面側のほぼ中央部上方に配置されたセンタノズル９２４と、基板Ｗの周縁部の上方に配置されたエッジノズル９２６とを備えている。センタノズル９２４及びエッジノズル９２６は、それぞれ下向きで配置されている。また基板Ｗの裏面側のほぼ中央部の下方に位置して、バックノズル９２８が上向きで配置されている。前記エッジノズル９２６は、基板Ｗの直径方向及び高さ方向を移動自在に構成されている。
【００８０】
このエッジノズル９２６の移動幅Ｌは、基板の外周端面から中心部方向に任意の位置決めが可能になっていて、基板Ｗの大きさや使用目的等に合わせて、設定値の入力を行う。通常、２ｍｍから５ｍｍの範囲でエッジカット幅Ｃを設定し、裏面から表面への液の回り込み量が問題にならない回転数以上であれば、その設定されたカット幅Ｃ内の銅膜を除去することができる。
【００８１】
次に、この洗浄装置による洗浄方法について説明する。まず、スピンチャック９２１を介して基板を基板保持部９２２で水平に保持した状態で、半導体基板Ｗを基板保持部９２２と一体に水平回転させる。この状態で、センタノズル９２４から基板Ｗの表面側の中央部に酸溶液を供給する。この酸溶液としては非酸化性の酸であればよく、例えばフッ酸、塩酸、硫酸、クエン酸、蓚酸等を用いる。一方、エッジノズル９２６から基板Ｗの周縁部に酸化剤溶液を連続的または間欠的に供給する。この酸化剤溶液としては、オゾン水、過酸化水素水、硝酸水、次亜塩素酸ナトリウム水等のいずれかを用いるか、またはそれらの組み合わせを用いる。
【００８２】
これにより、半導体基板Ｗの周縁部のエッジカット幅Ｃの領域では上面及び端面に成膜された銅膜等は酸化剤溶液で急速に酸化され、同時にセンタノズル９２４から供給されて基板の表面全体に拡がる酸溶液によってエッチングされ溶解除去される。このように、基板周縁部で酸溶液と酸化剤溶液を混合させることで、予めそれらの混合水をノズルから供給するのに比べて急峻なエッチングプロフィールを得ることができる。このときそれらの濃度により銅のエッチングレートが決定される。また、基板の表面の回路形成部に銅の自然酸化膜が形成されていた場合、この自然酸化物は基板の回転に伴って基板の表面全体に亘って広がる酸溶液で直ちに除去されて成長することはない。なお、センタノズル９２４からの酸溶液の供給を停止した後、エッジノズル９２６からの酸化剤溶液の供給を停止することで、表面に露出しているシリコンを酸化して、銅の付着を抑制することができる。
【００８３】
一方、バックノズル９２８から基板の裏面中央部に酸化剤溶液とシリコン酸化膜エッチング剤とを同時または交互に供給する。これにより半導体基板Ｗの裏面側に金属状で付着している銅等を基板のシリコンごと酸化剤溶液で酸化しシリコン酸化膜エッチング剤でエッチングして除去することができる。なおこの酸化剤溶液としては表面に供給する酸化剤溶液と同じものにする方が薬品の種類を少なくする上で好ましい。またシリコン酸化膜エッチング剤としては、フッ酸を用いることができ、基板の表面側の酸溶液もフッ酸を用いると薬品の種類を少なくすることができる。これにより、酸化剤供給を先に停止すれば疎水面が得られ、エッチング剤溶液を先に停止すれば飽水面（親水面）が得られて、その後のプロセスの要求に応じた裏面に調整することもできる。
【００８４】
このように酸溶液すなわちエッチング液を基板に供給して、基板Ｗの表面に残留する金属イオンを除去した後、更に純水を供給して、純水置換を行ってエッチング液を除去し、その後、スピン乾燥を行う。このようにして半導体基板表面の周縁部のエッジカット幅Ｃ内の銅膜の除去と裏面の銅汚染除去を同時に行って、この処理を、例えば８０秒以内に完了させることができる。なお、エッジのエッジカット幅を任意（２ｍｍ〜５ｍｍ）に設定することが可能であるが、エッチングに要する時間はカット幅に依存しない。
【００８５】
めっき後のＣＭＰ工程前に、アニール処理を行うことが、この後のＣＭＰ処理や配線の電気特性に対して良い効果を示す。アニール無しでＣＭＰ処理後に幅の広い配線（数μｍ単位）の表面を観察するとマイクロボイドのような欠陥が多数見られ、配線全体の電気抵抗を増加させたが、アニールを行うことでこの電気抵抗の増加は改善された。アニール無しの場合に、細い配線にはボイドが見られなかったことより、粒成長の度合いが関わっていることが考えられる。つまり、細い配線では粒成長が起こりにくいが、幅の広い配線では粒成長に伴い、アニール処理に伴うグレン成長の過程で、めっき膜中のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）でも見えないほどの超微細ポアが集結しつつ上へ移動することで配線上部にマイクロボイド用の凹みが生じたという推測ができる。アニールユニットのアニール条件としては、ガスの雰囲気は水素を添加（２％以下）、温度は３００〜４００℃程度で１〜５分間で上記の効果が得られた。
【００８６】
図２１及び図２２は、アニールユニット８１４を示すものである。このアニールユニット８１４は、半導体基板Ｗを出し入れするゲート１０００を有するチャンバ１００２の内部に位置して、半導体基板Ｗを、例えば４００℃に加熱するホットプレート１００４と、例えば冷却水を流して半導体基板Ｗを冷却するクールプレート１００６が上下に配置されている。また、クールプレート１００６の内部を貫通して上下方向に延び、上端に半導体基板Ｗを載置保持する複数の昇降ピン１００８が昇降自在に配置されている。更に、アニール時に半導体基板Ｗとホットプレート１００８との間に酸化防止用のガスを導入するガス導入管１０１０と、該ガス導入管１０１０から導入され、半導体基板Ｗとホットプレート１００４との間を流れたガスを排気するガス排気管１０１２がホットプレート１００４を挟んで互いに対峙する位置に配置されている。
【００８７】
ガス導入管１０１０は、内部にフィルタ１０１４ａを有するＮ_２ガス導入路１０１６内を流れるＮ_２ガスと、内部にフィルタ１０１４ｂを有するＨ_２ガス導入路１０１８内を流れるＨ_２ガスとを混合器１０２０で混合し、この混合器１０２０で混合したガスが流れる混合ガス導入路１０２２に接続されている。
【００８８】
これにより、ゲート１０００を通じてチャンバ１００２の内部に搬入した半導体基板Ｗを昇降ピン１００８で保持し、昇降ピン１００８を該昇降ピン１００８で保持した半導体基板Ｗとホットプレート１００４との距離が、例えば０．１〜１．０ｍｍ程度となるまで上昇させる。この状態で、ホットプレート１００４を介して半導体基板Ｗを、例えば４００℃となるように加熱し、同時にガス導入管１０１０から酸化防止用のガスを導入して半導体基板Ｗとホットプレート１００４との間を流してガス排気管１０１２から排気する。これによって、酸化を防止しつつ半導体基板Ｗをアニールし、このアニールを、例えば数十秒〜６０秒程度継続してアニールを終了する。基板の加熱温度は１００〜６００℃が選択される。
【００８９】
アニール終了後、昇降ピン１００８を該昇降ピン１００８で保持した半導体基板Ｗとクールプレート１００６との距離が、例えば０〜０．５ｍｍ程度となるまで下降させる。この状態で、クールプレート１００６内に冷却水を導入することで、半導体基板Ｗの温度が１００℃以下となるまで、例えば１０〜６０秒程度、半導体基板を冷却し、この冷却終了後の半導体基板を次工程に搬送する。
【００９０】
なお、この例では、酸化防止用のガスとして、Ｎ_２ガスと数％のＨ_２ガスを混合した混合ガスを流すようにしているが、Ｎ_２ガスのみを流すようにしてもよい。
【００９１】
〔他の基板処理装置１−２〕
図２３は本発明の他の実施の形態にかかる基板処理装置１−２の概略側断面図であり、前記図７（ｂ）に示す状態と同じ状態を示している。この基板処理装置１−２において前記基板処理装置１と同一又は相当部分には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。基板処理装置１−２において前記基板処理装置１と相違する点は、処理槽１０内部の構造である。即ち基板処理装置１−２においては、容器形状の処理槽本体１３の内部に、めっき液を溜める代わりに、めっき液（無電解めっき液）を噴霧する噴霧ノズル（処理液噴射手段）３０を設置している。噴霧ノズル３０にはポンプＰによって供給タンク１５１内のめっき液が供給される。そして処理槽本体１３内に下降して挿入された基板Ｗの被処理面に前記噴霧ノズル３０から噴射しためっき液を接液させ、めっき処理を行う。基板Ｗの被処理面に接液した後のめっき液は処理槽本体１３の底に落ち、配管３１によって供給タンク１５１に戻され、再びポンプＰによって噴霧ノズル３０に供給され循環される。このように構成しても基板Ｗの被めっき面を無電解めっきすることができる。
【００９２】
なお前記図１に示す基板処理装置１のめっき液Ｑを溜める処理槽本体１３の内部に、この基板処理装置１−２において設置した噴霧ノズル３０を設置することで、１つの処理槽１０内部で、めっき液への基板Ｗのディップ処理と噴霧ノズル３０による基板Ｗへのめっき液噴霧処理の両者が行えるように構成しても良い。このように構成すれば、一つの処理槽１０内部で二種類の処理方法が可能になる。
【００９３】
なお前記基板処理装置１と同様に、この基板処理装置１−２をめっき装置として利用するのではなく、他の薬液処理（例えばめっきの前処理や後処理）を行う基板処理装置として利用することもでき、また噴霧ノズル６０によって行う基板Ｗの処理も、洗浄液による洗浄処理工程に限定されず、その他の各種薬液処理であってもよい。
【００９４】
図２４は他の処理槽１０−２及びカバー４０を示す図である。処理槽１０−２において図１における基板処理装置１の処理槽１０と異なる点は、処理槽１０−２は処理槽１０−２の覆い部１７に不活性ガス（例えば窒素ガス）等の気体を処理槽１０−２内部に噴出させる気体噴出手段１８を設けた点である。気体噴出手段１８は処理槽１０−２の覆い部１７を貫通して処理槽１０−２内部と外部を連通する通路１８ａとその先端に取り付けられた継手１８ｂとで構成される。開口部１１をカバー４０で塞いだ状態において、気体噴出手段１８より処理槽１０−２内部に不活性ガス等の気体を噴出させ、処理槽１０−２内に不活性ガス等の気体を封じ込めることにより処理槽１０−２内部の雰囲気を置換することができる。これによりめっき液Ｑが酸素に接触することなく、めっき液Ｑの機能低下を防止し常時正常なめっき液Ｑに基板Ｗを接触させることが可能となる。なお、気体噴出手段１８の構造に種々の変更が可能であることは言うまでもなく、また気体噴出手段１８を設けるのは覆い部１７に限られず、カバー４０に設ける等、他の部分であってもよい。
【００９５】
以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお直接明細書及び図面に記載がない何れの形状や構造や材質であっても、本願発明の作用・効果を奏する以上、本願発明の技術的思想の範囲内である。
【００９６】
▲１▼例えば上記実施形態ではカバー４０を駆動機構７０によって旋回させたが、カバー４０は処理槽１０の開口部１１を塞ぐ位置と、それ以外の位置の二ヶ所に移動できる構造であれば良く、例えば旋回以外にも平行移動などする構造であっても良い。
【００９７】
▲２▼上記実施形態では第二処理手段としてカバー４０の上面に取り付けられる噴霧ノズル６０を用いたが、噴霧ノズル６０はカバー４０の上面以外の他の場所（例えば基板処理装置１を囲む外装カバー）に設置しても良い。もちろんカバー４０に噴霧ノズル６０を取り付ければ、基板処理装置１の小型化に好適なことは言うまでもない。
【００９８】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明によれば、一つの装置内で複数の処理液による基板処理を行っても処理液の混合を確実に回避することができると同時に、装置設置面積の小型化と装置コストの低廉化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を無電解めっき装置に用いた基板処理装置１を示す図であり、図１（ａ）は側面図、図１（ｂ）は概略側断面図である。
【図２】カバー４０が処理槽１０の上部に移動した際の、カバー４０と処理槽１０の外周部分における寸法関係を示す要部拡大断面図である。
【図３】図３（ａ）は基板保持手段８０の概略断面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＢ部分拡大図である。
【図４】図４（ａ）は基板保持手段８０の概略断面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＢ部分拡大図である。
【図５】図５（ａ）は基板保持手段８０の概略断面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＢ部分拡大図である。
【図６】基板保持手段駆動機構１１０の内部構造の概略側面図である。
【図７】図７（ａ），（ｂ）は基板処理装置１の動作説明図である。
【図８】図８（ａ），（ｂ）は基板処理装置１の動作説明図である。
【図９】カバー４０−２を取り付けた処理槽１０を示す図であり、図９（ａ）は平面図、図９（ｂ）は側面図である。
【図１０】カバー４０−３を取り付けた処理槽１０を示す図であり、図１０（ａ）は平面図、図１０（ｂ）は側面図である。
【図１１】カバー４０−４を取り付けた処理槽１０を示す図であり、図１１（ａ）は平面図、図１１（ｂ）は側面図である。
【図１２】カバー４０−５を取り付けた処理槽１０を示す図であり、図１２（ａ）は平面図、図１２（ｂ）は側面図である。
【図１３】カバー４０−６を取り付けた処理槽１０を示す図であり、図１３（ａ）は平面図、図１３（ｂ）は側面図である。
【図１４】カバー４０−７を取り付けた処理槽１０を示す図であり、図１４（ａ）は平面図、図１４（ｂ）は一部断側面図、図１４（ｃ）は図１４（ｂ）のＣ部分拡大図、図１４（ｄ）は図１４（ｂ）を右側面から見たときのカバー４０−７のみを切断した概略断面図である。
【図１５】半導体基板Ｗの要部拡大断面図である。
【図１６】基板処理装置１を備えた基板処理機構の平面配置図である。
【図１７】基板処理機構の他の例を示す平面配置図である。
【図１８】基板処理機構の更に他の例を示す平面配置図である。
【図１９】図１８に示す基板処理機構における各工程の流れを示すフローチャートである。
【図２０】ベベル・裏面洗浄ユニットを示す概要図である。
【図２１】アニールユニットの一例を示す縦断正面図である。
【図２２】図２１の平断面図である。
【図２３】本発明の他の実施の形態にかかる基板処理装置１−２の概略側断面図である。
【図２４】本発明の他の実施の形態にかかる処理槽１０−２及びカバー４０を示す図である。
【符号の説明】
１基板処理装置
Ｑめっき液（処理液）
Ｗ基板
Ｌめっき液の流れ
１０処理槽（第一処理手段）
１１開口部
１３処理槽本体
１５外周溝
１７覆い部
１８気体噴出手段
１９傾斜部
２１めっき液供給口
２３リンス用ノズル
４０カバー
４１上面部（ノズル取付面）
４５アーム部
６０噴霧ノズル（処理液噴射手段、第二処理手段）
６１取付ブロック
６３ノズル
７０駆動機構
７１カバー旋回用シリンダ
８０基板保持手段
８１基板保持部
８３基板受け
８５仮置き部
８７基板挿入口
８９吸着ヘッド
９１基部
９３真空兼気体供給ライン
９５基板吸着部
９７吸着兼引離し用孔
１００基板保持部駆動部
１１０基板保持手段駆動機構（基板昇降手段）
１１１揺動機構
１２１旋回機構
１３１昇降機構
１５０処理液循環手段
１５１供給タンク
１５３ヒーター
４０−２カバー
５０土手
４０−３カバー
４０−４カバー
５１ワイパー
５３駆動機器
４０−５カバー
５３バイブレータ
４０−６カバー
４０−７カバー
５５カバー回転機構
１−２基板処理装置
３０噴霧ノズル（処理液噴射手段）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a substrate processing apparatus and a substrate processing method suitable for processing a substrate with a plurality of liquids.
[0002]
[Prior art]
As a wiring formation process of a semiconductor substrate, a process (so-called damascene process) in which a metal (conductor) is embedded in wiring grooves and contact holes is being used. This is because the wiring trench or contact hole previously formed in the interlayer insulating film is filled with aluminum, such as copper or silver in recent years, by plating, and then the excess metal is removed by chemical mechanical polishing (CMP) for planarization. Process technology. That is, for example, as shown in FIG. 15, SiO deposited on the surface of a substrate W such as a semiconductor wafer. ₂ After forming a fine recess 212 for wiring inside the insulating film 210 made of, and the like, and forming a barrier layer 214 made of TaN or the like on the surface, for example, copper plating is performed to form a copper film on the surface of the substrate W Is deposited and embedded in the recess 212 (damascene process). Thereafter, the surface of the substrate W is subjected to CMP (Chemical Mechanical Polishing) and planarized to form a wiring 216 made of a copper film inside the insulating film 210. On the surface of the wiring (copper film) 216, For example, a wiring protective layer (cover material) 218 made of a Co—WP alloy film obtained by electroless plating is selectively formed to protect the wiring 216 (cover plating process).
[0003]
On the other hand, the plating apparatus has been conventionally configured by installing a plurality of units such as a unit for performing the various plating processes, a unit for performing various pretreatment processes incidental to plating, and a unit for performing a cleaning process. A plating apparatus that performs each of these processing steps in one unit has been proposed.
[0004]
However, if a plurality of processing steps (for example, a chemical processing step using a plating solution and a cleaning processing step using pure water, or a plurality of chemical processing steps) are performed in one unit, the processing solutions used in each processing are mixed (or diluted). There is a problem that each processing solution cannot be reused.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus and a substrate capable of avoiding mixing of processing liquids even when substrate processing with a plurality of processing liquids is performed in one apparatus. It is to provide a processing method.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, the first processing means for performing the liquid contact treatment with the processing liquid on the processing surface of the substrate in a state where the substrate held by the substrate holding means is inserted into the processing tank, and the substrate holding means Substrate lifting means for moving the substrate up and down, a cover for opening and closing the opening of the processing tank, and a processing liquid on the surface to be processed of the substrate held by the substrate holding means at the upper part of the cover closing the opening of the processing tank A substrate processing apparatus comprising: a second processing unit that performs liquid contact processing.
Since the second processing means performs another liquid contact processing of the substrate while the opening of the processing tank of the first processing means is closed with a cover, the processing used by the second processing means during the liquid contact processing by the second processing means The liquid does not enter the processing tank and can be prevented from mixing with the processing liquid in the processing tank. In addition, since the plurality of substrate processing steps are performed inside and above the processing tank, the apparatus can be made compact.
[0007]
According to a second aspect of the present invention, the first processing means has a structure in which a processing liquid is stored in a processing tank, and a surface to be processed of the substrate is dipped into the processing liquid to be in contact with the processing liquid. 1. The substrate processing apparatus according to 1.
[0008]
According to a third aspect of the present invention, there is provided the substrate processing apparatus according to the second aspect, further comprising means for ejecting and containing gas inside the processing tank.
[0009]
According to a fourth aspect of the present invention, the first processing means has a structure in which the processing liquid sprayed from the processing liquid spraying means installed inside the processing tank is in contact with the surface to be processed of the substrate. The substrate processing apparatus according to Item 1.
[0010]
According to a fifth aspect of the present invention, the processing tank is provided with a processing liquid circulation means for collecting the processing liquid supplied into the processing tank and supplying it again into the processing tank. Alternatively, the substrate processing apparatus according to 3 or 4. Since the liquid used for the second processing means does not enter the processing tank, the processing liquid in the processing tank can be easily circulated and reused.
[0011]
According to a sixth aspect of the present invention, the substrate holding means has a structure in which the entire surface to be processed of the substrate comes into contact with the substrate by adsorbing and holding the back surface of the substrate. Alternatively, the substrate processing apparatus according to 4 or 5. As a result, the entire surface to be processed of the substrate including the edge portion can be easily processed.
[0012]
According to a seventh aspect of the present invention, the substrate holding means has a ring having a seal mechanism that vacuum-sucks the back surface of the substrate in a ring shape and prevents the processing liquid from entering the vacuum-sucked portion of the back surface of the substrate. The substrate processing apparatus according to claim 6, further comprising a substrate-like substrate adsorption unit.
[0013]
The invention according to claim 8 is the substrate processing apparatus according to claim 7, wherein the substrate suction portion is made of a rubber material.
[0014]
According to a ninth aspect of the present invention, in the portion of the substrate suction portion that contacts the substrate, a substrate suction groove that generates a vacuum force for substrate suction is provided. It is a substrate processing apparatus of description.
[0015]
A tenth aspect of the present invention is the substrate processing apparatus according to the seventh, eighth, or ninth aspect, wherein the substrate adsorbing portion adsorbs only an outer peripheral portion of the back surface of the substrate.
[0016]
According to an eleventh aspect of the present invention, the substrate adsorbing portion contacts the back surface of the substrate at a portion between the outer periphery of the substrate and 5 mm inside thereof. The substrate processing apparatus according to claim 8 or claim 9 or claim 10.
[0017]
According to a twelfth aspect of the present invention, the substrate holding means adsorbs and holds only the back surface of the substrate, thereby forming a uniform flow in the processing liquid in contact with the surface to be processed of the substrate. 12. The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the entire surface to be processed including the edge portion is in contact with the liquid uniformly. As a result, the entire surface to be processed of the substrate including the edge portion can be processed uniformly.
[0018]
According to a thirteenth aspect of the present invention, the substrate holding means includes a swing mechanism that immerses the held substrate in a processing solution inside the processing tank in a state where the held substrate is inclined at a predetermined angle from a horizontal position. Item 4. The substrate processing apparatus according to Item 2 or 3. Since the substrate is immersed in the processing liquid in a state where the substrate is inclined at a predetermined angle from the horizontal position, it is possible to prevent a gas such as air from remaining on the processing surface of the substrate and to perform uniform processing on the processing surface.
[0019]
The invention according to claim 14 is provided with a drive mechanism for moving the cover to two positions: a retracted position located at the side of the processing tank and a closed position positioned above the processing tank to close the opening of the processing tank. 14. The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the substrate processing apparatus is installed. Since the cover is only positioned on the upper and side portions of the processing tank, the entire substrate processing apparatus can be made compact.
[0020]
The invention according to claim 15 is characterized in that a treatment liquid ejecting means is provided on the upper surface of the cover for bringing the treatment liquid into contact with the treated surface of the substrate in a state where the cover closes the opening of the treatment tank. The substrate processing apparatus according to claim 1. Since the processing liquid ejecting means (spray nozzle) as the second processing means is integrally attached to the upper surface of the cover, the apparatus can be simplified.
[0021]
According to a sixteenth aspect of the present invention, a bank is provided on the upper surface of the cover to prevent the processing liquid collected on the upper surface of the cover from falling into the processing tank when the cover is opened from a state where the opening of the processing tank is closed. The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the substrate processing apparatus is a substrate processing apparatus. This can more reliably prevent the liquid used for substrate processing by the second processing means from flowing into the processing tank.
[0022]
The invention according to claim 17 is characterized in that the shape of the upper surface of the cover is formed in an inclined surface shape or a conical shape in which the treatment liquid adhering to the upper surface of the cover flows in a state where the cover closes the opening of the treatment tank. The substrate processing apparatus according to claim 1. This can more reliably prevent the liquid used for substrate processing by the second processing means from flowing into the processing tank.
[0023]
The substrate processing according to any one of claims 1 to 15, wherein a wiper, a vibrator or a cover rotating mechanism for removing the processing liquid remaining on the upper surface of the cover is installed. Device. This can more reliably prevent the liquid used for substrate processing by the second processing means from flowing into the processing tank.
[0024]
According to the nineteenth aspect of the present invention, an inclined portion that decreases the outer diameter toward the upper direction is provided at the upper portion of the processing tank, so that the outer wall at the upper end of the opening of the processing tank is located inside the inner wall of the cover that covers the upper wall. The substrate processing apparatus according to any one of claims 1 to 18, wherein the substrate processing apparatus is located at a position. This can more reliably prevent the liquid used for substrate processing by the second processing means from flowing into the processing tank.
[0025]
According to a twentieth aspect of the present invention, a step of holding a substrate on a vertically movable substrate holding means, a step of processing a substrate in a processing tank, a substrate holding means is moved above the processing tank, and a processing tank opening is formed. A substrate processing method comprising: a step of closing with a cover; and a step of subjecting the substrate to a liquid contact process on an upper portion of the cover where the opening of the processing tank is closed.
[0026]
According to a twenty-first aspect of the present invention, there is provided a step of performing a liquid contact process with a processing liquid on a surface to be processed of a substrate in a state where a substrate held by the substrate holding means is inserted into the processing tank; A step of closing the opening of the processing tank with a cover in a state where the substrate held on the substrate is raised, and a processing liquid on the surface to be processed of the substrate held by the substrate holding means on the upper part of the cover closing the opening of the processing tank A substrate processing method characterized by comprising the step of:
[0027]
According to a twenty-second aspect of the present invention, in the liquid contact processing with the processing liquid on the surface to be processed of the substrate inside the processing tank, the processing liquid is stored in the processing tank, and the processing surface of the substrate is dipped in the processing liquid. The substrate processing method according to claim 21, wherein the substrate processing method is a liquid contact process performed in a step.
[0028]
The invention according to claim 23 is characterized in that the treatment liquid in the treatment tank is protected by filling the inside of the treatment tank with an inert gas when the opening of the treatment tank is closed with a cover. The substrate processing method according to claim 1.
[0029]
According to a twenty-fourth aspect of the present invention, in the liquid contact processing with the processing liquid on the processing surface of the substrate inside the processing tank, the processing liquid sprayed from the processing liquid spraying means installed inside the processing tank is treated with the processing target of the substrate. The substrate processing method according to claim 21, wherein the substrate processing method is a liquid contact process for contacting the surface.
[0030]
A twenty-fifth aspect of the invention is the substrate processing method according to the twenty-first, twenty-second, twenty-third or twenty-fourth aspect, wherein the processing liquid supplied to the inside of the processing tank is collected and circulated again inside the processing tank.
[0031]
A twenty-sixth aspect of the present invention is the substrate processing method according to the twenty-first, twenty-second, twenty-third, twenty-fourth or twenty-fifth, wherein the substrate holding means sucks and holds the back surface of the substrate.
[0032]
According to a twenty-seventh aspect of the present invention, the substrate holding means adsorbs and holds only the back surface of the substrate, thereby forming a uniform flow of the processing liquid in contact with the surface of the substrate to be processed. 27. The substrate processing method according to claim 21, wherein the uniform liquid contact processing is performed on the entire surface to be processed including the portion.
[0033]
The invention as set forth in claim 28 is characterized in that the uniform flow of the processing liquid discharges bubbles entrained on the surface to be processed of the substrate or bubbles generated by the liquid contact process from the surface to be processed. The substrate processing method according to claim 27.
[0034]
A twenty-ninth aspect of the present invention is the substrate processing method according to the twenty-second or twenty-third aspect, wherein the dipping process of the substrate is performed by immersing the substrate in a processing solution inside a processing tank in a state where the substrate is inclined obliquely. It is.
[0035]
According to a thirty-third aspect of the present invention, the opening and closing of the opening of the processing tank by the cover closes the opening of the processing tank by positioning the cover at a side position of the processing tank and an upper portion of the processing tank. 30. The substrate processing method according to claim 21, wherein the substrate processing method is performed by moving the cover to two positions of the closed position.
[0036]
According to the invention of claim 31, in the liquid contact processing with the processing liquid on the surface to be processed of the substrate at the upper part of the cover, the processing liquid is sprayed toward the substrate from the processing liquid ejecting means attached to the upper surface of the cover. The substrate processing method according to any one of claims 21 to 30, wherein the substrate processing method is performed by contact with liquid.
[0037]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a view showing a substrate processing apparatus 1 using the present invention in an electroless plating apparatus. FIG. 1 (a) is a side view and FIG. 1 (b) is a schematic side sectional view. As shown in FIGS. 1A and 1B, the substrate processing apparatus 1 includes a processing tank (first processing means) 10 for dipping the substrate W by storing a plating solution (processing solution) Q therein, A cover 40 that closes the opening 11 of the treatment tank 10, a spray nozzle (treatment liquid ejection means, second treatment means) 60 that is attached to the upper surface of the cover 40, a drive mechanism 70 that drives (turns) the cover 40, and a substrate A substrate holding means 80 for holding W, a substrate holding means driving mechanism 110 for driving the entire substrate holding means 80, and a processing liquid circulating means 150 for circulating the plating solution Q in the processing bath 10 are provided. Yes. Each component will be described below.
[0038]
The processing tank 10 includes a container-shaped processing tank main body 13 that stores the plating solution Q, an outer peripheral groove 15 that is installed at an upper peripheral portion of the upper end of the processing tank main body 13 and collects the plating solution Q that overflows from the processing tank main body 13, and an outer peripheral groove 15 and a cover portion 17 that protrudes upward in a cylindrical shape so as to surround the outer peripheral side of 15. An inclined portion 19 is provided on the upper portion of the cover portion 17 to reduce its outer diameter toward the upper direction. A plating solution supply port 21 is provided at the center of the bottom surface of the treatment tank body 13. A rinsing nozzle 23 is attached to the cover portion 17 of the processing tank 10 to inject the cleaning liquid (pure water) from the inner wall of the cover portion 17 toward the opening portion 11 in one shot.
[0039]
The processing liquid circulating means 150 returns the plating solution overflowed to the outer peripheral groove 15 of the processing tank 10 to the supply tank 151 by piping, and supplies the plating liquid accumulated in the supply tank 151 to the processing tank main body 13 by the pump P. The plating solution is circulated by supplying to the port 21. The supply tank 151 is provided with a heater 153 for keeping the temperature of the plating solution Q supplied into the treatment tank 10 at a predetermined temperature.
[0040]
The cover 40 is made of a plate material having a size that closes the opening 11 of the processing tank 10, and includes a substantially disk-shaped upper surface portion 41, a side surface portion 43 that surrounds the outer periphery of the upper surface portion 41, and an upper surface portion 41. And an inclined surface 42 connecting the side portions 43. Plate-like arm portions 45 are attached to both side surfaces of the cover 40, and portions near the tips thereof are pivotally supported by shaft support portions 47 provided at both sides of the substantially central portion of the processing tank 10. The tip of the arm part 45 is fixed to the tip of the connecting arm 75 of the drive mechanism 70.
[0041]
Here, FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the main part showing the dimensional relationship between the cover 40 and the outer peripheral portion of the processing tank 10 when the cover 40 moves to the upper part of the processing tank 10. As described above, the upper portion of the cover portion 17 of the processing tank 10 is provided with the inclined portion 19 that narrows the outer diameter in the upward direction, whereby the outer wall (outer diameter L1) at the upper end of the opening 11 of the processing tank 10 is provided. ) Is positioned on the inner side (L1 <L2) of the inner wall (inner diameter L2) of the cover 40 covering the upper side.
[0042]
The spray nozzle (treatment liquid ejecting means) 60 is configured by mounting a plurality of (five) nozzles 63 upward in a row on a single bar-shaped mounting block 61 mounted at the center of the upper surface of the cover 40. In this embodiment, the cleaning liquid (pure water) is sprayed from the nozzle 63 in the upward direction. Note that the corners (each side and each vertex) of the mounting block 61 are all rounded to prevent the pure water or other liquid from remaining in the spray nozzle 60 when the cover 40 turns.
[0043]
Returning to FIG. 1, the drive mechanism 70 includes a cover turning cylinder 71, a rod 73 connected to a piston in the cover turning cylinder 71, and a connecting arm 75 rotatably connected to the tip of the rod 73. It is comprised. The lower end of the cover turning cylinder 71 is fixed to the fixed member so as to be rotatable.
[0044]
3A is a schematic cross-sectional view of the substrate holding means 80, and FIG. 3B is an enlarged view of a portion B in FIG. 3A. As shown in FIG. 3A, the substrate holding unit 80 includes a substrate holding unit 81 and a substrate holding unit driving unit 100. The substrate holding portion 81 is configured by housing a substantially circular suction head 89 inside a substantially cylindrical substrate receiver 83 whose bottom surface is open. The substrate receiver 83 is provided with a temporary placement portion 85 for temporarily placing the substrate W inward from the lower end surface thereof, and a substrate insertion port 87 is provided on the outer peripheral side surface thereof. The suction head 89 includes a substantially disc-shaped base 91 provided with a vacuum and gas supply line 93 therein, and a substrate suction portion 95 attached to the lower surface of the base 91 in a ring shape. The substrate adsorbing portion 95 is made of a sealing material (for example, rubber material), and the front end of the substrate adsorbing portion 95 protrudes from the lower surface of the base portion 91 so as to adsorb the back surface of the substrate W to be in contact with the back surface. Serves as a seal to prevent plating solution from entering. The shape of the substrate adsorbing portion 95 may be any shape as long as it adsorbs not only the shape shown in FIG. A portion of the substrate suction portion 95 that contacts the substrate W is provided with a substrate suction groove (adsorption / separation hole) 97, and the vacuum / gas supply line 93 is connected to the substrate suction groove 97. The substrate W is configured to be attracted / separated.
[0045]
On the other hand, the substrate holding unit driving unit 100 includes therein a substrate rotating motor 101 that rotates the suction head 89 and a substrate receiving driving cylinder 103 that drives the substrate receiving 83 to upper and lower predetermined positions (at least three locations). It is equipped with. The suction head 89 is rotationally driven by a substrate rotating motor 101, and the substrate receiver 83 is moved up and down by a substrate receiving driving cylinder 103. That is, the suction head 89 does not move up and down only by rotation, and the substrate receiver 83 does not rotate only by up and down movement.
[0046]
Here, the operation of the substrate holding means 80 will be described. First, as shown in FIG. 3A, the substrate receiver 83 is moved to the lowest position (substrate delivery position) without rotating the suction head 89, and the substrate insertion slot is opened. The substrate W sucked by the substrate transport hand 107 is inserted into the substrate receiver 83 through 87, and the substrate W is placed on the temporary placement unit 85 by releasing the suction of the substrate transport hand 107. At this time, the surface to be processed of the substrate W faces downward. Then, the substrate transfer hand 107 is extracted from the substrate insertion port 87. Next, as shown in FIG. 4, the substrate receiver 83 is lifted, the tip of the substrate suction portion 95 is pressed against the outer peripheral back surface (upper surface) of the substrate W, and the substrate W is evacuated from the substrate suction groove 97. Adsorbed to the substrate adsorption unit 95. At this time, a vacuum force is generated in the substrate suction groove 97 inside the portion of the substrate suction portion 95 that contacts the substrate. The position of the substrate receiver 83 at this time is defined as a substrate fixing position. As a result, the portion on the back side of the substrate W (the surface opposite to the surface to be processed) is blocked from the surface to be processed by the seal by the substrate suction portion 95. In general, when the substrate W is sucked in a vacuum, a suction pad has been conventionally used. However, in order to prevent adsorption and processing liquid from entering the edge of the substrate W, the suction means in which the entire inside of the pad is in a vacuum state, such as a suction pad, the substrate W bends greatly from the center to the outer periphery, In addition to adverse effects such as inability to perform uniform plating, the substrate W may be damaged. Therefore, in the present invention, by adsorbing the outer periphery of the substrate W with a ring-shaped seal having a small width (in the radial direction), the influence on the substrate W (such as deflection) is eliminated by suppressing the adsorption width as much as possible. did. Specifically, the width of the substrate suction portion 95 is very thin, and the portion where the substrate suction portion 95 contacts the substrate W is a portion between the outer periphery of the substrate W and 5 mm inside thereof. Since only the outer peripheral portion of the back surface of the substrate W is in contact with the substrate adsorption portion 95, there is no possibility that the temperature of the chemical solution is unnecessarily transmitted through the contact surface with the substrate adsorption portion 95 during the substrate processing. Next, as shown in FIG. 5, the substrate receiver 83 is slightly lowered (for example, several mm), and the substrate W is pulled away from the temporary placement portion 85. The position of the substrate receiver 83 at this time is defined as a substrate processing position. In this state, when the entire substrate holding means 80 is lowered and immersed in the plating solution Q in the processing bath 10 shown in FIG. 1, the entire surface of the substrate W to be processed is obtained because the back surface of the substrate W is only adsorbed and held. In addition, all of the edge portions can be processed by dipping in the plating solution. Further, since the substrate receiver 83 is lowered and separated from the substrate, and only the back surface of the substrate W is adsorbed and held, the flow L of the plating solution Q with respect to the substrate W even when immersed in the plating solution Q (FIG. 5). (B) is not hindered, and a uniform flow of the plating solution Q is formed over the entire surface to be processed. In addition, bubbles entrained on the surface to be processed of the substrate W along with the flow of the plating solution Q and bubbles generated by plating may be discharged from the surface to be processed of the substrate W to other portions in the processing tank 10. it can. As a result, the influence of the non-uniform flow or bubbles that adversely affect plating can be solved, and uniform plating can be performed over the entire surface to be processed including the edges. Further, the inside of the portion of the back surface of the substrate W vacuum-sucked in a ring shape is blocked from the surface to be processed by the seal by the substrate suction portion 95, so that the processing liquid enters the inside of the substrate suction portion 95 on the back surface of the substrate W. Can be prevented. After the processing of the substrate W is completed, the substrate receiver 83 is raised to the substrate fixing position shown in FIG. 4 and the substrate W is placed on the temporary placement portion 85, and gas (inert gas, for example, Nitrogen gas) is ejected to separate the substrate W from the substrate adsorption portion 95, and the substrate receiver 83 is lowered to the substrate delivery position shown in FIG. 3 at the same time, and the substrate transport hand 107 is inserted from the substrate insertion port 87 to remove the substrate W from the outside. Pull out.
[0047]
FIG. 6 is a schematic side view of the internal structure of the substrate holding means driving mechanism (substrate lifting means) 110. As shown in the figure, the substrate holding means driving mechanism 110 includes a swing mechanism 111 that swings the whole substrate holding means 80, a turning mechanism 121 that turns the whole substrate holding means 80 and the swing mechanism 111, and a substrate holding mechanism. Means 80, swing mechanism 111, and elevating mechanism 131 for elevating the entire turning mechanism 121 are provided. The swing mechanism 111 includes a shaft 115 for fixing the bracket 113 fixed to the substrate holding means 80, and a shaft rotating cylinder 117 that rotates the shaft 115, and drives the shaft rotating cylinder 117. Thus, the shaft 115 is rotated by a predetermined angle to swing the substrate holding means 80, so that the substrate W held on the substrate holding means 80 can be changed between a horizontal position and an inclined position inclined by a predetermined angle from the horizontal position. I have to. The turning mechanism 121 includes a head turning servo motor 123 and a turning shaft 125 rotated by the head turning servo motor 123. The swing mechanism 111 is fixed to the upper end of the turning shaft 125. ing. The elevating mechanism 131 includes a head elevating cylinder 133 and a rod 135 that is raised and lowered by the head elevating cylinder 133, and the turning mechanism 121 is fixed to a stay 137 attached to the tip of the rod 135.
[0048]
Next, the overall operation of the substrate processing apparatus 1 will be described. The state shown in FIG. 1 shows a state where the cover 40 is turned to open the opening 11 of the processing tank 10 and the substrate holding means 80 is raised. That is, the cover 40 has moved to the retracted position located on the side of the processing tank 10. The swiveling operation of the cover 40 uses the space between the substrate holding means 80 and the processing tank 10 that is formed by raising the substrate holding means 80. At this time, the processing liquid circulation means 150 is driven, and the plating liquid Q is circulated between the processing tank 10 and the supply tank 151 while being maintained at a predetermined temperature. In this state, the unprocessed substrate W is first sucked to the suction head 89 by the method shown in FIGS. Next, the entire substrate holding means 80 is swung by the swinging mechanism 111 so that the substrate W is inclined at a predetermined angle from the horizontal position, and the lifting mechanism 131 (see FIG. 6) is driven in this state to move the substrate holding means 80 to the position shown in FIG. 7 is lowered to the position shown in FIG. After dipping the substrate W, the entire substrate holding means 80 is swung to the original position by the swing mechanism 111 to bring the substrate W into a horizontal position, and in this state, electroless plating is performed. At this time, the substrate W is rotated by driving the substrate rotating motor 101 shown in FIG. In this substrate processing apparatus 1, since the substrate W is dipped into the plating solution Q while being inclined at a predetermined angle from the horizontal position, it is possible to prevent a gas such as air from entering the surface of the substrate W to be processed. That is, when the substrate W is immersed in the plating solution Q in a horizontal state, a gas such as air stays between the substrate W and the plating solution Q, and uniform plating is not achieved. Therefore, in the present substrate processing apparatus 1, when the substrate W is immersed in the plating solution Q, the substrate W is tilted to prevent the entry of gas such as air and achieve uniform plating.
[0049]
After the electroless plating (first treatment) of the surface to be processed (lower surface) of the substrate W is performed for a predetermined time as described above, the lifting mechanism 131 (see FIG. 6) is driven to set the substrate holding means 80 in FIG. Ascend to the position shown. While the substrate W is being lifted, cleaning liquid (pure water) is sprayed from the rinsing nozzle 23 provided in the processing bath 10 toward the processing surface of the rising substrate W in one shot. If the electroless plating process is completed and the cooling is not performed immediately, the electroless plating proceeds with the plating solution Q remaining on the substrate W, so that the cleaning liquid is sprayed onto the surface to be processed of the substrate W in one shot and cooled. This prevents the progress of electroless plating.
[0050]
Next, by driving the drive mechanism 70, the cover 40 is turned to close the opening 11 of the processing tank 10 with the cover 40 as shown in FIG. That is, the cover 40 is located at the upper part of the processing tank 10 and moves to a closed position that closes the opening 11 of the processing tank 10. Next, the cleaning liquid (pure water) is sprayed from the nozzles 63 of the spray nozzle 60 fixed on the upper surface of the cover 40 toward the upper side, and is contacted with the surface to be processed of the substrate W for cleaning. At this time, since the opening 11 of the processing tank 10 is covered with the cover 40, the cleaning liquid does not enter the processing tank 10, the plating liquid Q inside the processing tank 10 is not diluted, and the plating liquid Q is not diluted. Can be recycled. In particular, in this embodiment, as shown in FIG. 2, the outer wall (outer diameter L1) at the upper end of the opening 11 is positioned inside the inner wall (inner diameter L2) of the cover 40 that covers the outer wall (L1 <L2). Therefore, the cleaning liquid that falls along the outer periphery of the cover 40 always falls to the outer wall side at the upper end of the opening 11 and does not enter the opening 11. The cleaning liquid after cleaning the substrate W is drained from a drain port (not shown). The substrate W that has been cleaned as described above is taken out from the substrate holding means 80 as described above, the next unprocessed substrate W is mounted on the substrate holding means 80, and the plating and cleaning steps are performed again. It will be done.
[0051]
By the way, as shown in FIG. 2, the cover 40 according to the above embodiment has a shape in which the flat upper surface portion 41 to which the spray nozzle 60 is attached and the cylindrical side surface portion 43 are connected by a tapered inclined surface 42. In addition, as described above, the corners (each side and each vertex) of the mounting block 61 of the spray nozzle 60 are rounded so that the liquid sprayed by the spray nozzle 60 does not remain on the cover 40. The liquid on the cover 40 is prevented from falling into the opening portion 11 when the cover 40 closing the opening portion 11 turns. 9 to 14 show various examples that are further devised so that the liquid on the cover 40 does not fall into the opening 11 when the cover 40 that covers the opening 11 turns.
[0052]
That is, in the case of the cover 40-2 shown in FIG. 9, the semi-arc-shaped bank 50 is provided in the position surrounding the spray nozzle 60 of the upper surface part 41 of the cover 40-2. The bank 50 has a height of several millimeters and is provided at a portion that lifts upward when the cover 40-2 is turned (a portion that is about half of the center position of the cover 40-2). As a result, the bank 50 prevents the liquid staying on the cover 40-2 from dropping from the cover 40-2 when the cover 40-2 is turned, and reliably drops the cover 40-2 in the inclined direction. And the danger of flowing into the treatment tank 10 can be avoided.
[0053]
In the case of the cover 40-3 shown in FIG. 10, the entire upper surface portion (nozzle mounting surface) 41 of the cover 40-3 is an inclined (gradient) surface. The inclination (gradient) is provided so as to descend with respect to the downward direction when the cover 40-3 is turned. As a result, the cleaning liquid (pure water or other liquid) that has fallen on the upper surface of the cover 40-3 during cleaning (spraying from the spray nozzle 60) flows down along this inclined (gradient) surface and accumulates on the upper surface portion 41. This can prevent the liquid accumulated on the upper surface portion 41 from flowing into the processing tank 10 when the cover 40-3 is turned.
[0054]
In the case of the cover 40-4 shown in FIG. 11, a wiper 51 driven by a driving device 53 such as a cylinder is installed on the upper surface of the cover 40-4, and the wiper 51 is horizontally placed on the upper surface of the cover 40-4 by the driving device 53. Operate to remove residual liquid on top of cover 40-4. In this example, the wiper 51 operates from the end of the cover 40-4 (the position indicated by the solid line in FIG. 11A) to the center position of the cover 40-4 (the dotted line position in FIG. 11A). The half surface 41a of the upper surface portion 41 of the cover 40-4, which is in sliding contact with the wiper 51, is a horizontal surface, and the other half surface 41b where the wiper 51 is not in sliding contact is an inclined surface. Further, the spray nozzle 60 (nozzle 63) takes measures such as embedding in the cover 40-4 so as not to disturb the operation of the wiper 51. Then, after the cleaning (or other chemical processing) by the spray nozzle 60 is completed, if the wiper 51 is operated and moved from the end of the cover 40-4 to the center position of the cover 40-4, the remaining liquid on the surface 41a. Is sent to the surface 41b and flows down on the surface 41b. According to this cover 40-4, the wiper 51 has a short stroke and saves space. On the other hand, the entire upper surface portion 41 of the cover 40-4 may be a horizontal plane, and instead, the wiper 51 may be configured to operate from one end to the other end of the cover 40-4. In this case, the stroke of the wiper 51 becomes long, but the wiper 51 acts on the entire upper surface of the cover 40-4.
[0055]
In the case of the cover 40-5 shown in FIG. 12, two vibrators 53 are attached to the cover 40-5, and the entire upper surface portion 41 of the cover 40-5 is an inclined surface. Then, after the cleaning (or other chemical treatment) by the spray nozzle 60 is completed, the vibrator 53 is operated to vibrate the cover 40-5 and forcibly drop the remaining liquid on the cover 40-5. In the case of this cover 40-5, since the entire upper surface portion 41 is an inclined surface, the dropping can be performed efficiently.
[0056]
In the case of the cover 40-6 shown in FIG. 13, the shape of the cover 40-6 is conical. As a result, the cleaning liquid (or other chemical liquid) that has fallen on the upper surface of the cover 40-6 flows down along the conical shape and falls to the outside of the processing tank 10.
[0057]
In the case of the cover 40-7 shown in FIG. 14, the cover rotation mechanism 55 is installed on the cover 40-7. The cover rotation mechanism 55 fixes the plate 551 to the arm portion 45, fixes the motor 553 to the plate 551, the pulley 555 fixed to the shaft of the motor 553, and the center of the cover 40-7 installed to cover the pulley 555. A belt 559 is wound around a pulley 557 fixed to the rotating shaft. Then, after the cleaning liquid or other chemical solution processing by the spray nozzle 60 is completed, the motor 553 is driven to rotate the cover 40-7, and the liquid remaining on the upper surface is forcibly discharged by centrifugal force. Needless to say, various modifications can be made to the structure of the cover rotation mechanism 55. In short, any structure may be used as long as the cover 40-7 can be rotationally driven.
[0058]
In the embodiment described above, the plating solution Q is stored in the treatment tank 10 and the electroless plating process is performed. However, by configuring the anode in the treatment tank 10 and connecting the cathode electrode to the substrate W, The surface to be processed of the substrate W can be electroplated. Further, the substrate processing apparatus 1 is not used as a plating apparatus, but can be used as a substrate processing apparatus for performing other chemical processing (for example, pre-processing and post-processing of plating). Further, the processing of the substrate W performed by the spray nozzle (processing liquid ejecting means, second processing means) 60 is not limited to the cleaning processing step using the cleaning liquid, and may be other various chemical processing.
[0059]
[Substrate Processing Mechanism Using the Substrate Processing Apparatus 1]
FIG. 16 is a plan layout view of a substrate processing mechanism (lid plating apparatus) including the substrate processing apparatus 1 according to the embodiment. As shown in the figure, the substrate processing mechanism includes a load unit 400a and an unload unit 400b that store a substrate cassette that stores a substrate W, and three transfer units (transfer robots) 401 and 403 that transfer the substrate W. , 405, two reversing machines 407, 409, one temporary placing table 410, two drying units 411, 413, two washing units 415, 417, and a chemical (for example, dilute sulfuric acid) One substrate pretreatment device 419 used, two substrate pretreatment devices 421 and 423 using a chemical solution (for example, palladium acetate), and two substrates using a chemical solution (for example, citrate) A pretreatment device 425, 427 and two electroless plating devices 429, 431 are provided. And as each electroless-plating apparatus 429,431, the substrate processing apparatus 1 concerning the said embodiment is used.
[0060]
First, the transport unit 401 takes out the substrate W in the load unit 400 a and transfers it to the reversing machine 407 to reverse the substrate W, and places the reversed substrate W on the temporary placement table 410 by the transport unit 401. The substrate W placed on the temporary placement table 410 is transferred to the substrate pretreatment apparatus 419 by the transfer unit 403. In the substrate pretreatment apparatus 419, the surface to be processed S of the substrate W is treated with a chemical solution (for example, dilute sulfuric acid) and then washed with a cleaning solution.
[0061]
The substrate W that has been cleaned is transferred to the next substrate pretreatment apparatus 421 (or 423) by the transfer unit 405, and the processed surface S of the substrate W is processed with a chemical solution (for example, palladium acetate) and then cleaned with the cleaning solution. The Similarly, the substrate W that has been cleaned is transported to the next substrate pretreatment device 425 (or 427) by the transport unit 405, and the surface to be processed S of the substrate W is treated with a chemical solution (for example, citrate). Washed.
[0062]
The substrate W that has been cleaned is transferred to the electroless plating apparatus 429 (or 431) by the transport unit 405, and after the electroless plating process (lid plating process) and cleaning are performed, the transport unit 405 sends it to the reversing machine 409. It is transferred and inverted, transferred to the cleaning unit 417 (or 415) by the transport unit 403 and cleaned with a roll brush, and further transferred to the drying unit 413 (or 411) by the transport unit 403, and spin-dried after cleaning. Then, it is transferred to the unload unit 400b by the transport unit 401.
[0063]
The substrate processing apparatus 1 may be used as the substrate pretreatment apparatuses 419, 421, 423, 425, and 427.
[0064]
FIG. 17 is a diagram showing a planar configuration of another substrate processing mechanism for semiconductor substrate wiring. As shown in the figure, a substrate processing mechanism for semiconductor substrate wiring uses a carry-in unit 601 for carrying in a semiconductor substrate, and a copper plating tank for performing copper plating (damascene process) (the substrate processing apparatus 1 of the present invention. Similarly, a substrate processing apparatus 1 is used as appropriate for various plating apparatuses in the substrate processing mechanism) 602, water washing tanks 603 and 604 for performing water cleaning, a CMP unit 605 for performing chemical mechanical polishing (CMP), and a water washing tank 606. 607, a drying tank 608, and a carry-out section 609 for carrying out the semiconductor substrate on which the wiring layer has been formed, and a substrate transfer means (not shown) for transferring the semiconductor substrate to each of these tanks is arranged as one device, for semiconductor substrate wiring The substrate processing mechanism is configured.
[0065]
In the substrate processing mechanism having the above arrangement configuration, the substrate transfer means takes out the semiconductor substrate on which the wiring layer is not formed from the substrate cassette 601-1 placed on the carry-in unit 601 and transfers it to the copper plating tank 602. In the copper plating tank 602, a copper plating layer is formed on the surface of the semiconductor substrate W including a wiring portion including wiring grooves and wiring holes (contact holes).
[0066]
The semiconductor substrate W, on which the formation of the copper plating layer in the copper plating tank 602 has been completed, is transferred to the water washing tank 603 and the water washing tank 604 by the substrate transfer means, and is washed with water. Subsequently, the semiconductor substrate W that has been washed with water is transferred to the CMP unit 605 by the substrate transfer means, and the CMP unit 605 leaves the copper plating layer formed in the wiring groove or wiring hole from the copper plating layer. Remove the copper plating layer on the surface.
[0067]
Subsequently, the semiconductor substrate W in which the removal of the unnecessary copper plating layer on the surface of the semiconductor substrate W is completed while leaving the copper plating layer formed in the wiring portion including the wiring groove and the wiring hole from the copper plating layer as described above. The semiconductor substrate W which is sent to the washing tank 606 and the washing tank 607 by the substrate transfer means, washed with water, and further washed with water is dried in the drying tank 608, and the formation of the wiring layer is finished on the dried semiconductor substrate W. The semiconductor substrate is stored in the substrate cassette 609-1 of the carry-out unit 609.
[0068]
FIG. 18 is a diagram showing another planar arrangement configuration of the substrate processing mechanism. The substrate processing mechanism includes a barrier layer film forming unit 811, a seed layer film forming unit 812, a plating unit 813, an annealing unit 814, a first cleaning unit 815, a bevel / back surface cleaning unit 816, a lid plating unit 817, and a second cleaning unit. 818, first aligner / film thickness measuring device 841, second aligner / film thickness measuring device 842, first substrate reversing device 843, second substrate reversing device 844, temporary substrate table 845, third film thickness measuring device 846, A load / unload unit 820, a first polishing apparatus 821, a second polishing apparatus 822, a first robot 831, a second robot 832, a third robot 833, and a fourth robot 834 are arranged. The film thickness measuring instruments 841, 842 and 846 are units and have the same size as the frontage dimension of other units (units for plating, cleaning, annealing, etc.) and can be interchanged.
[0069]
In this example, the barrier layer film forming unit 811 can be an electroless Ru plating apparatus, the seed layer film forming unit 812 can be an electroless copper plating apparatus, and the plating unit 813 can be an electrolytic plating apparatus.
[0070]
FIG. 19 is a flowchart showing the flow of each process in the substrate processing mechanism. Each step in this apparatus will be described according to this flowchart. First, the semiconductor substrate taken out from the cassette 820a placed on the load / unload unit 820 by the first robot 831 is placed in the first aligner / film thickness measurement unit 841 with the surface to be plated facing up. Here, in order to determine a reference point for a position at which film thickness measurement is performed, notch alignment for film thickness measurement is performed, and then film thickness data of the semiconductor substrate before the formation of the copper film is obtained.
[0071]
Next, the semiconductor substrate is transferred to the barrier layer deposition unit 811 by the first robot 831. This barrier layer forming unit 811 is an apparatus for forming a barrier layer on a semiconductor substrate by electroless Ru plating, and is an interlayer insulating film (for example, SiO 2) of a semiconductor device. ₂ Ru is deposited as a copper diffusion preventing film on the film. The semiconductor substrate dispensed through the cleaning and drying steps is transferred to the first aligner / film thickness measurement unit 841 by the first robot 831 and the thickness of the semiconductor substrate, that is, the thickness of the barrier layer is measured.
[0072]
The semiconductor substrate whose film thickness has been measured is carried into the seed layer deposition unit 812 by the second robot 832, and a seed layer is deposited on the barrier layer by electroless copper plating. The semiconductor substrate that has been dispensed through the cleaning and drying process is transferred to the second aligner / film thickness measuring instrument 842 to determine the notch position before being transferred to the plating unit 813 by the second robot 832, and is subjected to copper plating. Align the notch for use. Here, if necessary, the film thickness of the semiconductor substrate before forming the copper film may be measured again.
[0073]
The semiconductor substrate on which the notch alignment is completed is transported to the plating unit 813 by the third robot 833 and subjected to copper plating. The semiconductor substrate dispensed through the cleaning and drying processes is transferred to the bevel / back surface cleaning unit 816 by the third robot 833 in order to remove an unnecessary copper film (seed layer) at the end of the semiconductor substrate. The bevel / back surface cleaning unit 816 etches the bevel for a preset time and cleans the copper adhering to the back surface of the semiconductor substrate with a chemical solution such as hydrofluoric acid. At this time, before transporting to the bevel / back surface cleaning unit 816, the thickness of the semiconductor substrate is measured by the second aligner / film thickness measuring instrument 842 to obtain the value of the copper film thickness formed by plating. In addition, depending on the result, the bevel etching time may be arbitrarily changed for etching. Note that a region etched by bevel etching is a region where a circuit is not formed at the peripheral portion of the substrate, or a region which is not finally used as a chip even if a circuit is formed. This region includes a bevel portion.
[0074]
The semiconductor substrate discharged after the cleaning and drying process by the bevel / back surface cleaning unit 816 is transferred to the substrate reversing machine 843 by the third robot 833, reversed by the substrate reversing machine 843, and the surface to be plated is moved downward. After being directed, the fourth robot 834 is put into the annealing unit 814 to stabilize the wiring portion. Before the annealing treatment and / or after the treatment, it is carried into the second aligner / film thickness measuring unit 842, and the film thickness of the copper film formed on the semiconductor substrate is measured. Thereafter, the semiconductor substrate is carried into the first polishing apparatus 821 by the fourth robot 834, and the copper layer and seed layer of the semiconductor substrate are polished.
[0075]
At this time, desired abrasive grains and the like are used, but fixed abrasive grains can also be used in order to prevent dishing and to obtain surface flatness. After completion of the first polishing, the semiconductor substrate is transferred to the first cleaning unit 815 by the fourth robot 834 and cleaned. This cleaning is a scrub cleaning in which rolls having substantially the same length as the semiconductor substrate diameter are disposed on the front and back surfaces of the semiconductor substrate, and the semiconductor substrate and the roll are rotated while flowing pure water or deionized water. .
[0076]
After the first cleaning is completed, the semiconductor substrate is carried into the second polishing apparatus 822 by the fourth robot 834, and the barrier layer on the semiconductor substrate is polished. At this time, desired abrasive grains and the like are used, but fixed abrasive grains can also be used in order to prevent dishing and to obtain surface flatness. After completion of the second polishing, the semiconductor substrate is transferred again to the first cleaning unit 815 by the fourth robot 834 and scrubbed. After completion of the cleaning, the semiconductor substrate is conveyed to the second substrate reversing machine 844 by the fourth robot 834 and reversed, and the surface to be plated is directed upward, and further placed on the temporary substrate placement table 845 by the third robot 833.
[0077]
The semiconductor substrate is transported from the temporary substrate stand 845 to the lid plating unit 817 by the second robot 832, and nickel / boron plating is performed on the copper surface for the purpose of preventing oxidation of copper by the atmosphere. The semiconductor substrate that has been subjected to lid plating is carried into the third film thickness measuring instrument 846 from the lid plating unit 817 by the second robot 832 and the copper film thickness is measured. Thereafter, the semiconductor substrate is carried into the second cleaning unit 818 by the first robot 831 and cleaned with pure water or deionized water. The semiconductor substrate that has been cleaned is returned to the cassette 820a placed on the load / unload unit 820 by the first robot 831.
[0078]
The aligner / film thickness measuring device 841 and the aligner / film thickness measuring device 842 position the substrate notch and measure the film thickness.
[0079]
The bevel / back surface cleaning unit 816 can simultaneously perform edge (bevel) copper etching and back surface cleaning, and can suppress the growth of a natural oxide film of copper in the circuit forming portion on the substrate surface. FIG. 20 shows a schematic diagram of the bevel / back surface cleaning unit 816. As shown in FIG. 20, the bevel / back surface cleaning unit 816 is positioned inside a bottomed cylindrical waterproof cover 920 and spin-chucked at a plurality of locations along the circumferential direction of the peripheral portion of the substrate W face up. A substrate holding unit 922 that is horizontally held by 921 and rotates at high speed, a center nozzle 924 disposed substantially above the center of the surface side of the substrate W held by the substrate holding unit 922, and a peripheral portion of the substrate W An edge nozzle 926 disposed above. The center nozzle 924 and the edge nozzle 926 are disposed downward. In addition, a back nozzle 928 is disposed upward and positioned substantially below the center of the back side of the substrate W. The edge nozzle 926 is configured to be movable in the diameter direction and the height direction of the substrate W.
[0080]
The movement width L of the edge nozzle 926 can be arbitrarily positioned from the outer peripheral end surface of the substrate toward the center, and a set value is input in accordance with the size of the substrate W, the purpose of use, and the like. Usually, the edge cut width C is set in the range of 2 mm to 5 mm, and the copper film within the set cut width C is removed if the amount of liquid flowing from the back surface to the front surface is not a problem. be able to.
[0081]
Next, a cleaning method using this cleaning apparatus will be described. First, the semiconductor substrate W is horizontally rotated integrally with the substrate holding unit 922 while the substrate is held horizontally by the substrate holding unit 922 via the spin chuck 921. In this state, an acid solution is supplied from the center nozzle 924 to the central portion on the surface side of the substrate W. The acid solution may be any non-oxidizing acid such as hydrofluoric acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, citric acid, or succinic acid. On the other hand, the oxidant solution is continuously or intermittently supplied from the edge nozzle 926 to the peripheral edge of the substrate W. As the oxidant solution, ozone water, hydrogen peroxide water, nitric acid water, sodium hypochlorite water, or the like is used, or a combination thereof is used.
[0082]
Thereby, in the region of the edge cut width C at the peripheral edge of the semiconductor substrate W, the copper film or the like formed on the upper surface and the end surface is rapidly oxidized with the oxidant solution, and simultaneously supplied from the center nozzle 924 to the entire surface of the substrate. It is etched away by an acid solution that spreads out. In this way, by mixing the acid solution and the oxidant solution at the peripheral edge of the substrate, a steeper etching profile can be obtained as compared to supplying the mixed water from the nozzle in advance. At this time, the etching rate of copper is determined by their concentration. Further, when a copper natural oxide film is formed on the circuit forming portion on the surface of the substrate, the natural oxide is immediately removed by an acid solution spreading over the entire surface of the substrate as the substrate rotates, and grows. There is nothing. Note that after the supply of the acid solution from the center nozzle 924 is stopped, the supply of the oxidant solution from the edge nozzle 926 is stopped to oxidize silicon exposed on the surface and suppress the adhesion of copper. be able to.
[0083]
On the other hand, the oxidizing agent solution and the silicon oxide film etching agent are supplied simultaneously or alternately from the back nozzle 928 to the center of the back surface of the substrate. As a result, copper or the like adhering to the back surface side of the semiconductor substrate W can be removed by oxidizing the silicon on the substrate together with the oxidant solution and etching with the silicon oxide film etchant. It is preferable to use the same oxidant solution as the oxidant solution supplied to the surface in order to reduce the types of chemicals. Also, hydrofluoric acid can be used as the silicon oxide film etchant, and the number of chemicals can be reduced if hydrofluoric acid is used for the acid solution on the surface side of the substrate. As a result, a hydrophobic surface is obtained if the oxidant supply is stopped first, and a saturated surface (hydrophilic surface) is obtained if the etchant solution is stopped first, and the back surface is adjusted according to the requirements of the subsequent process. You can also
[0084]
After supplying the acid solution, that is, the etching solution to the substrate in this way to remove the metal ions remaining on the surface of the substrate W, the pure water is further supplied to perform pure water replacement, and then the etching solution is removed. Spin drying. In this way, the removal of the copper film within the edge cut width C at the peripheral edge portion of the semiconductor substrate surface and the removal of copper contamination on the back surface are simultaneously performed, and this process can be completed within 80 seconds, for example. The edge cut width of the edge can be arbitrarily set (2 mm to 5 mm), but the time required for etching does not depend on the cut width.
[0085]
Performing the annealing process before the CMP process after plating has a good effect on the subsequent CMP process and the electrical characteristics of the wiring. Observing the surface of a wide wiring (unit of several μm) after CMP treatment without annealing showed many defects such as microvoids, which increased the electrical resistance of the entire wiring. The increase in was improved. In the case of no annealing, voids were not seen in the thin wiring, which may be related to the degree of grain growth. In other words, grain growth is unlikely to occur with thin wiring, but with wide wiring, the grain growth is accompanied by grain growth and the ultrafine fineness that cannot be seen with a scanning electron microscope (SEM) in the plating film during the process of grain growth. It can be inferred that a recess for a microvoid has occurred in the upper part of the wiring by moving upward while the pores gather. As the annealing conditions of the annealing unit, hydrogen was added (2% or less) in the gas atmosphere, and the temperature was about 300 to 400 ° C., and the above effect was obtained in 1 to 5 minutes.
[0086]
21 and 22 show the annealing unit 814. FIG. This annealing unit 814 is located inside a chamber 1002 having a gate 1000 for taking in and out the semiconductor substrate W, a hot plate 1004 for heating the semiconductor substrate W to 400 ° C., for example, and a semiconductor substrate W by flowing cooling water, for example. The cool plate 1006 for cooling is arranged vertically. In addition, a plurality of elevating pins 1008 that pass through the inside of the cool plate 1006 and extend in the vertical direction and place and hold the semiconductor substrate W on the upper end are arranged to be movable up and down. Further, a gas introduction pipe 1010 for introducing an antioxidation gas between the semiconductor substrate W and the hot plate 1008 at the time of annealing, and the gas introduction pipe 1010 introduces and flows between the semiconductor substrate W and the hot plate 1004. Gas exhaust pipes 1012 for exhausting the exhausted gas are arranged at positions facing each other across the hot plate 1004.
[0087]
The gas introduction pipe 1010 has an N filter 1014a inside. ₂ N flowing in the gas introduction path 1016 ₂ Gas and H with filter 1014b inside ₂ H flowing in the gas introduction path 1018 ₂ The gas is mixed in a mixer 1020 and connected to a mixed gas introduction path 1022 through which the gas mixed in the mixer 1020 flows.
[0088]
Thus, the semiconductor substrate W carried into the chamber 1002 through the gate 1000 is held by the lift pins 1008, and the distance between the semiconductor substrate W holding the lift pins 1008 by the lift pins 1008 and the hot plate 1004 is, for example, 0. The height is raised to about 1 to 1.0 mm. In this state, the semiconductor substrate W is heated through the hot plate 1004 to 400 ° C., for example, and at the same time, an antioxidation gas is introduced from the gas introduction pipe 1010 so that the gap between the semiconductor substrate W and the hot plate 1004 is increased. To exhaust from the gas exhaust pipe 1012. As a result, the semiconductor substrate W is annealed while preventing oxidation, and this annealing is continued, for example, for several tens of seconds to 60 seconds, thereby terminating the annealing. The heating temperature of the substrate is selected from 100 to 600 ° C.
[0089]
After the annealing, the elevating pins 1008 are lowered until the distance between the semiconductor substrate W holding the elevating pins 1008 and the cool plate 1006 becomes, for example, about 0 to 0.5 mm. In this state, by introducing cooling water into the cool plate 1006, the semiconductor substrate is cooled, for example, for about 10 to 60 seconds until the temperature of the semiconductor substrate W becomes 100 ° C. or lower. To the next process.
[0090]
In this example, N is used as an antioxidant gas. ₂ Gas and several percent H ₂ The gas mixture is made to flow, but N ₂ You may make it flow only gas.
[0091]
[Other substrate processing apparatus 1-2]
FIG. 23 is a schematic sectional side view of a substrate processing apparatus 1-2 according to another embodiment of the present invention, showing the same state as that shown in FIG. In this substrate processing apparatus 1-2, the same or corresponding parts as those in the substrate processing apparatus 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. The difference between the substrate processing apparatus 1-2 and the substrate processing apparatus 1 is the structure inside the processing tank 10. That is, in the substrate processing apparatus 1-2, instead of storing the plating solution, a spray nozzle (treatment solution injection means) 30 for spraying the plating solution (electroless plating solution) is installed inside the vessel-shaped treatment tank body 13. doing. A plating solution in the supply tank 151 is supplied to the spray nozzle 30 by a pump P. Then, the plating solution sprayed from the spray nozzle 30 is brought into contact with the surface to be processed of the substrate W which is lowered and inserted into the processing tank body 13 to perform the plating process. The plating solution after coming into contact with the surface to be processed of the substrate W falls to the bottom of the processing tank body 13, is returned to the supply tank 151 by the pipe 31, and is supplied to the spray nozzle 30 by the pump P and circulated again. Even if comprised in this way, the to-be-plated surface of the board | substrate W can be electroless-plated.
[0092]
In addition, in the inside of one processing tank 10 by installing the spray nozzle 30 installed in this substrate processing apparatus 1-2 in the inside of the processing tank main body 13 which accumulates the plating solution Q of the substrate processing apparatus 1 shown in FIG. In addition, both the dipping process of the substrate W to the plating solution and the plating solution spraying process to the substrate W by the spray nozzle 30 may be configured. If comprised in this way, two types of processing methods will become possible in one processing tank 10. FIG.
[0093]
Similar to the substrate processing apparatus 1, the substrate processing apparatus 1-2 is not used as a plating apparatus, but is used as a substrate processing apparatus for performing other chemical processing (for example, pre-processing and post-processing of plating). In addition, the processing of the substrate W performed by the spray nozzle 60 is not limited to the cleaning processing step by the cleaning liquid, and may be other various chemical processing.
[0094]
FIG. 24 is a diagram showing another treatment tank 10-2 and a cover 40. The processing tank 10-2 is different from the processing tank 10 of the substrate processing apparatus 1 in FIG. 1 in that the processing tank 10-2 applies a gas such as an inert gas (for example, nitrogen gas) to the cover portion 17 of the processing tank 10-2. It is the point which provided the gas ejection means 18 to be ejected inside the processing tank 10-2. The gas ejection means 18 includes a passage 18a that penetrates the cover portion 17 of the processing tank 10-2 and communicates the inside and outside of the processing tank 10-2, and a joint 18b attached to the tip thereof. In a state where the opening 11 is closed with the cover 40, a gas such as an inert gas is ejected from the gas ejection means 18 into the treatment tank 10-2, and a gas such as an inert gas is contained in the treatment tank 10-2. The atmosphere inside the processing tank 10-2 can be replaced. This prevents the plating solution Q from coming into contact with oxygen, prevents the plating solution Q from deteriorating in function, and allows the substrate W to always be in contact with the normal plating solution Q. Needless to say, various changes can be made to the structure of the gas jetting means 18, and the gas jetting means 18 is not limited to the cover portion 17, and may be provided in other parts such as the cover 40. Good.
[0095]
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the technical idea described in the claims and the specification and drawings. Is possible. Note that any shape, structure, or material not directly described in the specification and drawings is within the scope of the technical idea of the present invention as long as the effects and advantages of the present invention are exhibited.
[0096]
(1) For example, in the above embodiment, the cover 40 is swung by the drive mechanism 70. However, the cover 40 may be any structure as long as it can move to two positions, the position where the opening 11 of the processing tank 10 is closed and the other position. For example, a structure that performs parallel movement other than turning may be used.
[0097]
(2) In the above embodiment, the spray nozzle 60 attached to the upper surface of the cover 40 is used as the second processing means. However, the spray nozzle 60 is located at a location other than the upper surface of the cover 40 (for example, an exterior cover surrounding the substrate processing apparatus 1). ) May be installed. Of course, if the spray nozzle 60 is attached to the cover 40, it goes without saying that it is suitable for downsizing the substrate processing apparatus 1.
[0098]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, even when substrate processing is performed with a plurality of processing liquids in one apparatus, mixing of processing liquids can be reliably avoided, and at the same time, the apparatus installation area can be reduced. And the device cost can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing a substrate processing apparatus 1 using the present invention in an electroless plating apparatus, FIG. 1 (a) is a side view, and FIG. 1 (b) is a schematic side sectional view.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a dimensional relationship between the cover 40 and the outer peripheral portion of the processing tank 10 when the cover 40 is moved to the upper part of the processing tank 10;
3A is a schematic cross-sectional view of a substrate holding means 80, and FIG. 3B is an enlarged view of a portion B in FIG. 3A.
4A is a schematic sectional view of a substrate holding means 80, and FIG. 4B is an enlarged view of a portion B in FIG. 4A.
5A is a schematic cross-sectional view of the substrate holding means 80, and FIG. 5B is an enlarged view of part B of FIG. 5A.
6 is a schematic side view of an internal structure of a substrate holding unit driving mechanism 110. FIG.
FIGS. 7A and 7B are explanatory views of the operation of the substrate processing apparatus 1. FIGS.
FIGS. 8A and 8B are explanatory diagrams of the operation of the substrate processing apparatus 1. FIGS.
FIGS. 9A and 9B are views showing the processing tank 10 to which a cover 40-2 is attached, in which FIG. 9A is a plan view and FIG. 9B is a side view.
10A and 10B are views showing the processing tank 10 to which a cover 40-3 is attached, in which FIG. 10A is a plan view and FIG. 10B is a side view.
11A and 11B are views showing the processing tank 10 to which a cover 40-4 is attached. FIG. 11A is a plan view and FIG. 11B is a side view.
FIGS. 12A and 12B are views showing the processing tank 10 to which a cover 40-5 is attached, in which FIG. 12A is a plan view and FIG. 12B is a side view.
FIGS. 13A and 13B are views showing the processing tank 10 to which a cover 40-6 is attached, in which FIG. 13A is a plan view and FIG. 13B is a side view.
14A and 14B are views showing the processing tank 10 to which a cover 40-7 is attached. FIG. 14A is a plan view, FIG. 14B is a partially cutaway side view, and FIG. FIG. 14 (d) is a schematic cross-sectional view of only the cover 40-7 when FIG. 14 (b) is viewed from the right side surface.
15 is an enlarged cross-sectional view of a main part of a semiconductor substrate W. FIG.
FIG. 16 is a plan layout view of a substrate processing mechanism including the substrate processing apparatus 1;
FIG. 17 is a plan view showing another example of the substrate processing mechanism.
FIG. 18 is a plan layout view showing still another example of the substrate processing mechanism.
FIG. 19 is a flowchart showing the flow of each process in the substrate processing mechanism shown in FIG. 18;
FIG. 20 is a schematic view showing a bevel / back surface cleaning unit.
FIG. 21 is a longitudinal front view showing an example of an annealing unit.
22 is a plan sectional view of FIG. 21. FIG.
FIG. 23 is a schematic cross-sectional side view of a substrate processing apparatus 1-2 according to another embodiment of the present invention.
FIG. 24 is a diagram showing a processing tank 10-2 and a cover 40 according to another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Substrate processing equipment
Q plating solution (treatment solution)
W substrate
L Flow of plating solution
10 treatment tank (first treatment means)
11 opening
13 Processing tank body
15 peripheral groove
17 Cover
18 Gas ejection means
19 Inclined part
21 Plating solution supply port
23 Rinsing nozzle
40 cover
41 Upper surface (nozzle mounting surface)
45 Arm
60 Spray nozzle (treatment liquid injection means, second treatment means)
61 Mounting block
63 nozzles
70 Drive mechanism
71 Cylinder for cover rotation
80 Substrate holding means
81 Substrate holder
83 Substrate holder
85 Temporary placement
87 Substrate insertion slot
89 Suction head
91 Base
93 Vacuum and gas supply line
95 Substrate suction part
97 Hole for adsorption and separation
100 Substrate holder drive unit
110 Substrate holding means driving mechanism (substrate lifting means)
111 Swing mechanism
121 Turning mechanism
131 Lifting mechanism
150 Treatment liquid circulation means
151 Supply tank
153 heater
40-2 Cover
50 Bank
40-3 Cover
40-4 Cover
51 Wiper
53 Drive equipment
40-5 Cover
53 Vibrator
40-6 Cover
40-7 Cover
55 Cover rotation mechanism
1-2 Substrate processing equipment
30 Spray nozzle (treatment liquid injection means)

Claims

処理槽内部に基板保持手段に保持した基板を挿入した状態で基板の被処理面に処理液による接液処理を行う第一処理手段と、
基板保持手段に保持した基板を上下動させる基板昇降手段と、
処理槽の開口部を開閉するカバーと、
前記処理槽の開口部を塞いだカバーの上部で前記基板保持手段に保持した基板の被処理面に処理液による接液処理を行う第二処理手段とを具備することを特徴とする基板処理装置。A first processing means for performing a liquid contact treatment with a processing liquid on a surface to be processed of the substrate in a state where the substrate held by the substrate holding means is inserted inside the processing tank;
Substrate lifting and lowering means for vertically moving the substrate held by the substrate holding means;
A cover for opening and closing the opening of the treatment tank;
A substrate processing apparatus comprising: a second processing unit that performs a liquid contact process with a processing liquid on a surface to be processed of a substrate held by the substrate holding unit at an upper part of a cover that covers an opening of the processing tank. .

前記第一処理手段は、処理槽内部に処理液を溜め、この処理液に基板の被処理面をディップして接液させる構造であることを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the first processing means has a structure in which a processing liquid is stored in a processing tank, and a surface to be processed of the substrate is dipped into the processing liquid to be in contact with the processing liquid.

前記処理槽内部に気体を噴出し封じ込める手段を具備したことを特徴とする請求項２に記載の基板処理装置。The substrate processing apparatus according to claim 2, further comprising means for ejecting and containing gas inside the processing tank.

前記第一処理手段は、処理槽内部に設置した処理液噴射手段から噴射される処理液を基板の被処理面に接液させる構造であることを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the first processing unit has a structure in which a processing liquid sprayed from a processing liquid spraying unit installed in a processing tank is in contact with a surface to be processed of the substrate.

前記処理槽には、処理槽内部に供給した処理液を回収して再び処理槽内部に供給する処理液循環手段を設置したことを特徴とする請求項１又は２又は３又は４記載の基板処理装置。5. The substrate processing according to claim 1, 2, 3, or 4, wherein the processing tank is provided with a processing liquid circulation means for collecting the processing liquid supplied to the inside of the processing tank and supplying the processing liquid to the inside of the processing tank again. apparatus.

前記基板保持手段は、基板の裏面を吸着して保持することで基板の被処理面全域を接液させる構造であることを特徴とする請求項１又は２又は３又は４又は５記載の基板処理装置。The substrate processing according to claim 1, 2, 3, 4, or 5, wherein the substrate holding means has a structure in which the entire surface to be processed of the substrate comes into contact with the substrate by adsorbing and holding the back surface of the substrate. apparatus.

前記基板保持手段は、基板の裏面をリング状に真空吸着するとともに基板の裏面の真空吸着した部分の内側への処理液の進入を防止するシール機構を持つリング状の基板吸着部を具備することを特徴とする請求項６に記載の基板処理装置。The substrate holding means includes a ring-shaped substrate suction portion having a seal mechanism that vacuum-sucks the back surface of the substrate in a ring shape and prevents the processing liquid from entering the inside of the vacuum-sucked portion of the back surface of the substrate. The substrate processing apparatus according to claim 6.

前記基板吸着部はゴム材料からなることを特徴とする請求項７に記載の基板処理装置。The substrate processing apparatus according to claim 7, wherein the substrate adsorption unit is made of a rubber material.

前記基板吸着部の基板に接触する部分には、基板吸着用の真空力を発生させる基板吸着溝を設けたことを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の基板処理装置。9. The substrate processing apparatus according to claim 7, wherein a substrate suction groove that generates a vacuum force for substrate suction is provided in a portion of the substrate suction portion that contacts the substrate.

前記基板吸着部は、前記基板裏面の外周部のみを吸着することを特徴とする請求項７又は請求項８又は請求項９に記載の基板処理装置。The substrate processing apparatus according to claim 7, wherein the substrate adsorbing unit adsorbs only an outer peripheral portion of the back surface of the substrate.

前記基板吸着部が、前記基板の裏面に接触するのは前記基板の外周からその内側５ｍｍまでの間の部分であることを特徴とする請求項７又は請求項８又は請求項９又は請求項１０に記載の基板処理装置。The said board | substrate adsorption | suction part contacts the back surface of the said board | substrate from the outer periphery of the said board | substrate to the inner 5mm, The Claim 7, 8 or 9 or 10 characterized by the above-mentioned. 2. The substrate processing apparatus according to 1.

前記基板保持手段は、基板の裏面のみを吸着して保持することで、基板の被処理面上に接液する処理液に均一な流れを形成させ、基板のエッジ部を含む被処理面全域を均一に接液させる構造であることを特徴とする請求項１乃至１１の内の何れか一項記載の基板処理装置。The substrate holding means adsorbs and holds only the back surface of the substrate to form a uniform flow in the processing liquid in contact with the processing surface of the substrate, and covers the entire processing surface including the edge portion of the substrate. 12. The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the substrate processing apparatus has a structure in which the liquid is uniformly contacted.

前記基板保持手段は、保持した基板を水平位置から所定角度傾斜させた状態で処理槽内部の処理液に浸す揺動機構を有していることを特徴とする請求項２又は３記載の基板処理装置。4. The substrate processing according to claim 2, wherein the substrate holding means has a swinging mechanism that immerses the held substrate in a processing liquid inside the processing tank in a state where the held substrate is inclined at a predetermined angle from a horizontal position. apparatus.

前記カバーを処理槽の側部に位置する待避位置と、処理槽の上部に位置して処理槽の開口部を塞ぐ閉止位置の二つの位置に移動する駆動機構を設置したことを特徴とする請求項１乃至１３の内の何れか一項記載の基板処理装置。The drive mechanism is installed to move the cover to two positions: a retracted position located on the side of the treatment tank and a closed position located above the treatment tank to close the opening of the treatment tank. Item 14. The substrate processing apparatus according to any one of Items 1 to 13.

前記カバー上面には、このカバーが処理槽の開口部を塞いだ状態で基板の被処理面に処理液を接液させる処理液噴射手段を設けたことを特徴とする請求項１乃至１４の内の何れか一項項記載の基板処理装置。The processing liquid ejecting means for bringing the processing liquid into contact with the processing surface of the substrate in a state where the cover closes the opening of the processing tank is provided on the upper surface of the cover. The substrate processing apparatus as described in any one of Claims 1-3.

前記カバー上面には、このカバーが処理槽の開口部を塞いだ状態から開く際にカバー上面に溜まった処理液が処理槽内に落ちるのを防止する土手を設けたことを特徴とする請求項１乃至１５の内の何れか一項記載の基板処理装置。The bank is provided on the upper surface of the cover to prevent the processing liquid accumulated on the upper surface of the cover from falling into the processing tank when the cover is opened from a state in which the opening of the processing tank is closed. The substrate processing apparatus according to any one of 1 to 15.

前記カバー上面の形状を、このカバーが処理槽の開口部を塞いだ状態でカバー上面に付着した処理液が流れ落ちる傾斜面形状或いは円錐形状に形成したことを特徴とする請求項１乃至１５の内の何れか一項記載の基板処理装置。The shape of the upper surface of the cover is formed in an inclined surface shape or a conical shape in which the processing liquid attached to the upper surface of the cover flows in a state where the cover closes the opening of the processing tank. The substrate processing apparatus according to any one of the above.

前記カバー上面に残留する処理液を除去するワイパー又はバイブレータ又はカバー回転機構を設置したことを特徴とする請求項１乃至１５の内の何れか一項記載の基板処理装置。16. The substrate processing apparatus according to claim 1, further comprising a wiper, a vibrator, or a cover rotating mechanism that removes the processing liquid remaining on the upper surface of the cover.

前記処理槽上部に上方向に向かって外径を小さくする傾斜部を設けることで、前記処理槽の開口部上端の外壁をその上を覆うカバーの内壁よりも内側に位置させたことを特徴とする請求項１乃至１８の内の何れか一項記載の基板処理装置。It is characterized in that the outer wall of the upper end of the opening of the processing tank is positioned on the inner side of the inner wall of the cover that covers the upper edge of the processing tank by providing an inclined portion that reduces the outer diameter upward in the upper part of the processing tank. 19. The substrate processing apparatus according to any one of claims 1 to 18.

上下動可能な基板保持手段に基板を保持する工程と、
処理槽内で基板を処理する工程と、
基板保持手段を処理槽上方へ移動し、処理槽開口部をカバーで塞ぐ工程と、
処理槽開口部を塞いだカバーの上部で基板を接液処理する工程とを具備することを特徴とする基板処理方法。Holding the substrate on a vertically movable substrate holding means;
A step of processing the substrate in the processing tank;
Moving the substrate holding means upward of the processing tank and closing the processing tank opening with a cover;
And a step of subjecting the substrate to a liquid contact process on an upper portion of a cover that covers the processing tank opening.

処理槽内部に基板保持手段に保持した基板を挿入した状態で基板の被処理面に処理液による接液処理を行う工程と、
前記処理槽の上部に基板保持手段に保持した基板を上昇させた状態で処理槽の開口部をカバーで塞ぐ工程と、
前記処理槽の開口部を塞いだカバーの上部で前記基板保持手段に保持した基板の被処理面に処理液による接液処理を行う工程とを具備することを特徴とする基板処理方法。Performing a liquid contact treatment with a treatment liquid on a surface to be treated of the substrate in a state where the substrate held by the substrate holding means is inserted into the treatment tank;
A step of closing the opening of the processing tank with a cover in a state where the substrate held by the substrate holding means is raised above the processing tank;
And a step of performing a liquid contact treatment with a treatment liquid on a surface to be treated of the substrate held by the substrate holding means on an upper portion of a cover that covers an opening of the treatment tank.

前記処理槽内部での基板の被処理面への処理液による接液処理は、処理槽内部に処理液を溜め、この処理液に基板の被処理面をディップして行う接液処理であることを特徴とする請求項２１記載の基板処理方法。The liquid contact processing with the processing liquid on the surface to be processed of the substrate inside the processing tank is a liquid contact processing performed by storing the processing liquid inside the processing tank and dipping the processing surface of the substrate into the processing liquid. The substrate processing method according to claim 21.

前記処理槽の開口部をカバーで塞いだ時に処理槽内部を不活性ガスで充填することにより、処理槽内の処理液を保護することを特徴とする請求項２２に記載の基板処理方法。The substrate processing method according to claim 22, wherein the processing liquid in the processing tank is protected by filling the inside of the processing tank with an inert gas when the opening of the processing tank is closed with a cover.

前記処理槽内部での基板の被処理面への処理液による接液処理は、処理槽内部に設置した処理液噴射手段から噴射された処理液を基板の被処理面に接液させる接液処理であることを特徴とする請求項２１記載の基板処理方法。The liquid contact process with the processing liquid on the surface to be processed of the substrate inside the processing tank is a liquid contact process in which the processing liquid sprayed from the processing liquid spraying means installed inside the processing tank is in contact with the surface to be processed of the substrate. The substrate processing method according to claim 21, wherein:

前記処理槽内部に供給した処理液を回収して再び処理槽内部に循環することを特徴とする請求項２１又は２２又は２３又は２４記載の基板処理方法。The substrate processing method according to claim 21, 22, 23, or 24, wherein the processing liquid supplied to the inside of the processing tank is collected and circulated again inside the processing tank.

前記基板保持手段は基板の裏面を吸着して保持することを特徴とする請求項２１又は２２又は２３又は２４又は２５記載の基板処理方法。26. The substrate processing method according to claim 21, wherein the substrate holding means sucks and holds the back surface of the substrate.

前記基板保持手段は、基板の裏面のみを吸着して保持することで、基板の被処理面上に接液する処理液の均一な流れを形成し、基板のエッジ部を含む被処理面全域に均一な接液処理を行うことを特徴とする請求項２１又は２２又は２３又は２４又は２５又は２６記載の基板処理方法。The substrate holding means adsorbs and holds only the back surface of the substrate, thereby forming a uniform flow of the processing liquid in contact with the surface to be processed of the substrate, over the entire surface to be processed including the edge portion of the substrate. 27. The substrate processing method according to claim 21, 22 or 23 or 24 or 25 or 26, wherein uniform liquid contact processing is performed.

前記処理液の均一な流れが、基板の被処理面上に巻き込まれた気泡あるいは接液処理により発生した気泡を、被処理面上から排出させることを特徴とする請求項２７記載の基板処理方法。28. The substrate processing method according to claim 27, wherein the uniform flow of the processing liquid causes bubbles entrained on the surface to be processed of the substrate or bubbles generated by the liquid contact processing to be discharged from the surface to be processed. .

前記基板のディップ処理は、前記基板を斜めに傾斜させた状態で処理槽内部の処理液に浸して行うことを特徴とする請求項２２又は２３記載の基板処理方法。24. The substrate processing method according to claim 22 or 23, wherein the dip processing of the substrate is performed by immersing the substrate in a processing liquid inside a processing tank in a state where the substrate is inclined obliquely.

前記カバーによる処理槽の開口部の開閉は、前記カバーを処理槽の側部に位置する待避位置と、処理槽の上部に位置して処理槽の開口部を塞ぐ閉止位置の二つの位置にカバーを移動することで行うことを特徴とする請求項２１乃至２９の内の何れか一項記載の基板処理方法。The opening and closing of the opening of the processing tank by the cover covers the cover in two positions: a retracted position where the cover is located on the side of the processing tank and a closed position where the cover is positioned above the processing tank and closes the opening of the processing tank. The substrate processing method according to claim 21, wherein the substrate processing method is performed by moving the substrate.

前記カバーの上部での基板の被処理面への処理液による接液処理は、前記カバー上面に取り付けた処理液噴射手段から基板に向けて処理液を噴射して接液することで行うことを特徴とする請求項２１乃至３０の内の何れか一項記載の基板処理方法。The liquid contact processing with the processing liquid on the surface to be processed of the substrate at the upper part of the cover is performed by spraying the processing liquid toward the substrate from the processing liquid spraying means attached to the upper surface of the cover. The substrate processing method according to any one of claims 21 to 30, wherein the substrate processing method is any one of claims 21 to 30.