JP4060700B2 - 基板処理装置及び基板処理方法 - Google Patents

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ＳｉＯ₂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、カバー上面に固定された処理液噴射手段から処理液を噴射することにより接液処理を行う第二処理手段とを具備し、前記第一処理手段による接液処理を行った後に、前記基板昇降手段により前記基板保持手段に保持した基板を前記処理槽から引き上げるとともに、前記カバーで前記処理槽の開口部を塞いで、前記第二処理手段による接液処理を行う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。
【００２１】
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１４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１６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１４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１７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１４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１８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１７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。
【００２６】
請求項１９記載の発明は、上下動可能な基板保持手段に保持した基板を処理槽内部に挿入し、前記基板保持手段に保持した状態で前記基板の被処理面に処理液による接液処理を行う第１の工程と、前記第１の工程による接液処理を行った後に、前記基板保持手段を処理槽上方へ移動し、処理槽の開口部をカバーで塞ぐ第２の工程と、前記第２の工程により、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、カバー上面に固定された処理液噴射手段から処理液を噴射することにより接液処理を行う第３の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２０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１９記載の基板処理方法である。
【００２８】
請求項２１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２０に記載の基板処理方法である。
【００２９】
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１９記載の基板処理方法である。
【００３０】
請求項２３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１９又は２０又は２１又は２２記載の基板処理方法である。
【００３１】
請求項２４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１９又は２０又は２１又は２２又は２３記載の基板処理方法である。
【００３２】
請求項２５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１９又は２０又は２１又は２２又は２３又は２４記載の基板処理方法である。
【００３３】
請求項２６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２５に記載の基板処理方法である。
【００３４】
請求項２７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２０又は２１記載の基板処理方法である。
【００３５】
請求項２８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１９乃至２７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、ＳｉＯ₂）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Ｎ₂ガス導入路１０１６内を流れるＮ₂ガスと、内部にフィルタ１０１４ｂを有するＨ₂ガス導入路１０１８内を流れるＨ₂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、Ｎ₂ガスと数％のＨ₂ガスを混合した混合ガスを流すようにしているが、Ｎ₂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。
【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）

Claims (28)

1. 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、カバー上面に固定された処理液噴射手段から処理液を噴射することにより接液処理を行う第二処理手段とを具備し、
   前記第一処理手段による接液処理を行った後に、前記基板昇降手段により前記基板保持手段に保持した基板を前記処理槽から引き上げるとともに、前記カバーで前記処理槽の開口部を塞いで、前記第二処理手段による接液処理を行うことを特徴とする基板処理装置。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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。
9. 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。
10. 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。
11. 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。
12. 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。
13. 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。
14. 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。
15. 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１４の内の何れか一項記載の基板処理装置。
16. 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１４の内の何れか一項記載の基板処理装置。
17. 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１４の内の何れか一項記載の基板処理装置。
18. 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１７の内の何れか一項記載の基板処理装置。
19. 上下動可能な基板保持手段に保持した基板を処理槽内部に挿入し、前記基板保持手段に保持した状態で前記基板の被処理面に処理液による接液処理を行う第１の工程と、
    前記第１の工程による接液処理を行った後に、前記基板保持手段を処理槽上方へ移動し、処理槽の開口部をカバーで塞ぐ第２の工程と、
    前記第２の工程により、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、カバー上面に固定された処理液噴射手段から処理液を噴射することにより接液処理を行う第３の工程とを具備することを特徴とする基板処理方法。
20. 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１９記載の基板処理方法。
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２０に記載の基板処理方法。
22. 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１９記載の基板処理方法。
23. 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１９又は２０又は２１又は２２記載の基板処理方法。
24. 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１９又は２０又は２１又は２２又は２３記載の基板処理方法。
25. 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１９又は２０又は２１又は２２又は２３又は２４記載の基板処理方法。
26. 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２５記載の基板処理方法。
27. 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２０又は２１記載の基板処理方法。
28. 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１９乃至２７の内の何れか一項記載の基板処理方法。

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