JP2004052108A - 基板処理装置 - Google Patents

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Naoki Dai
大 直樹
Masaya Seki
関 正也
Akihiro Tanizawa
谷澤 昭尋
Toshio Yokoyama
横山 俊夫
Akira Owatari
尾渡 晃
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Abstract

【課題】装置のイニシャルコスト、ランニングコストを低くでき、しかも広い設置スペースを必要とすることなく、例えば無電解めっきで基板の表面に配線保護層を効率よく形成できるようにする。
【解決手段】ドライ仕様とウエット仕様のハンド56,58を有する第1搬送ロボット24、基板を収納した基板カセット14を搭載するロードポート16及び基板の洗浄を行う洗浄ユニット20,22を収容したロード・アンロード及び洗浄エリア10と、反転機構66を備えた裏面吸着タイプのハンド68を有する第2搬送ロボット34、めっき前処理を行う前処理ユニット26,28,30及びめっき処理を行うめっき処理ユニット32を収容しためっき処理エリア12を有する。
【選択図】   図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板処理装置に関し、特に半導体ウェハ等の基板の表面に設けた配線用の微細な凹部に銅、銀または金等の導電体を埋め込んで構成した埋込み配線の露出表面に、例えば無電解めっきで配線保護層を形成するのに使用される基板処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体装置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。
【0003】
この種の配線、例えば配線材料として銅を使用した銅配線にあっては、平坦化後、銅からなる配線の表面が外部に露出しており、配線(銅)の熱拡散を防止したり、例えばその後の酸化性雰囲気の絶縁膜(酸化膜)を積層して多層配線構造の半導体装置を作る場合等に、配線(銅)の酸化を防止したりするため、Co合金やNi合金等からなる配線保護層(蓋材)で露出配線の表面を選択的に覆って、配線の熱拡散及び酸化を防止することが検討されている。このCo合金やNi合金等は、例えば無電解めっきによって得られる。
【0004】
ここで、例えば、図20に示すように、半導体ウェハ等の基板Wの表面に堆積したSiO等からなる絶縁膜2の内部に配線用の微細な凹部4を形成し、表面にTaN等からなるバリア層6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4の内部に埋め込み、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2の内部に銅膜からなる配線8を形成し、この配線(銅膜)8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)9を選択的に形成して配線8を保護する場合を考える。
【0005】
一般的な無電解めっきによって、このようなCo−W−P合金膜からなる配線保護層(蓋材)9を配線8の表面に選択的に形成する工程を説明すると、先ず、CMP処理を施した半導体ウェハ等の基板Wを、例えば液温が25℃で、0.5MのHSO等の酸溶液中に、例えば1分程度浸漬させて、絶縁膜2の表面に残った銅等のCMP残さ等を除去する。そして、基板Wの表面を超純水等の洗浄液で洗浄した後、例えば、液温が25℃で、0.005g/LのPdClと0.2ml/LのHCl等の混合溶液中に基板Wを、例えば1分間浸漬させ、これにより、配線8の表面に触媒としてのPdを付着させて配線8の露出表面を活性化させる。次に、基板Wの表面を超純水等の洗浄液で洗浄した後、例えば液温が25℃で、20g/LのNa・2HO(クエン酸ナトリウム)等の溶液中に基板Wを浸漬させて、配線8の表面に中和処理を施す。そして、基板Wの表面を超純水で水洗いした後、例えば液温が80℃のCo−W−Pめっき液中に基板Wを、例えば120秒程度浸漬させて、活性化させた配線8の表面に選択的な無電解めっき(無電解Co−W−P蓋めっき)を施し、しかる後、基板Wの表面を超純水等の洗浄液で洗浄する。これによって、配線8の表面に、Co−W−P合金膜からなる配線保護層9を選択的に形成して配線8を保護する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、無電解めっきによって、Co−W−P合金膜からなる配線保護層(蓋材)を形成する際には、前述のように、配線の表面に、例えばPd等の触媒を付与する触媒付与処理が施される。また絶縁膜上に配線保護層が形成されることを防止するため、絶縁膜上に残った銅等からなるCMP残さを除去する必要があり、これは、一般にHSOやHClなどの無機酸を使用して行われる。一方、無電解めっき液は、一般にアルカリ溶液から構成されており、このため、めっき処理の直前に中和工程を入れてめっきプロセスを安定化させることが必要となる。このため、工程が多くなって、各工程における処理槽の数も多くなる。この結果、スループットが低下するばかりでなく、各工程のプロセス管理が煩雑になり、しかも、装置が大きくなって、クリーンルーム内の設置スペースを広く占拠しクリーンルームのコストの増大に繋がってしまう。
【0007】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、装置のイニシャルコスト、ランニングコストを低くでき、しかも広い設置スペースを必要とすることなく、基板の表面に、例えば配線保護層を効率よく形成できるようにした基板処理装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明の基板処理装置は、ドライ仕様とウエット仕様のハンドを有する第1搬送ロボット、基板を収納した基板カセットを搭載するロードポート及び基板の洗浄を行う洗浄ユニットを収容したロード・アンロード及び洗浄エリアと、反転機構を備えた裏面吸着タイプのハンドを有する第2搬送ロボット、めっき前処理を行う前処理ユニット及びめっき処理を行うめっき処理ユニットを収容しためっき処理エリアを有することを特徴とする。
【0009】
このように、装置の内部をロード・アンロード及び洗浄エリアとめっき処理エリアの2つのエリアに分け、各エリア内にそれぞれプロセスの形態に合わせたハンドを有する搬送ロボットを配置することで、例えば無電解めっきによって配線保護層を形成する処理を1つの装置で連続して行うことができる。これにより、それぞれの処理工程を別々の装置で行う場合に比較して全体がコンパクトになり、広い設置スペースを必要とせず、装置のイニシャルコスト、ランニングコストを低くでき、且つ短い処理時間で配線保護層を形成できる。
【0010】
ここで、各エリア内の圧力を、
ロード・アンロード及び洗浄エリア>めっき処理エリア
となるように設定し、かつロード・アンロード及び洗浄エリアの圧力をクリーンルーム内の圧力より低く設定することで、めっき処理エリア内の空気がロード・アンロード及び洗浄エリア内に流出しないようにし、更にロード・アンロード及び洗浄エリア内の空気がクリーンルーム内に流出しないようにすることができる。
【0011】
前記ロード・アンロード及び洗浄エリア内に仮置台を配置し、前記第1搬送ロボットで、前記基板カセット、前記洗浄ユニット及び前記仮置台の間での基板の受渡しを行うようにしてもよい。
【0012】
前記ロード・アンロード及び洗浄エリア内には、前記洗浄ユニットとして、例えばロール・ブラシ洗浄ユニットとスピンドライユニットが備えられている。これにより、例えば無電解めっき等の処理を施した後の基板に対して2段階の洗浄を連続的に行ってスピン乾燥させることができる。
前記第2搬送ロボットは、前記仮置台、前記前処理ユニット及び前記めっき処理ユニットの間で基板の受渡しを行うようになっている。この第2搬送ロボットのハンドに反転機構を持たせることで、独立した反転機構を備える必要をなくして、装置としての簡略化を図ることができる。
【0013】
前記めっき処理エリア内には、前記前処理ユニットとして、例えば基板の予備洗浄を行う予備洗浄ユニット、基板の表面に触媒を付与する第1前処理ユニット、及びこの触媒を付与した基板の表面に薬液処理を行う第2前処理ユニットが備えられている。
前記めっき処理エリア内には、前記前処理ユニットとして、めっき間の待ち時間に基板の洗浄を行うめっき間洗浄ユニットを更に備えるようにしてもよい。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。この実施の形態は、無電解めっき装置に適用して、基板に形成した配線の表面に、例えば無電解めっきによる配線保護層を効率よく形成できるようにした無電解めっき装置に適用した例を示しているが、電解めっき装置やCVD等、他の基板処理装置にも適用できることは勿論である。
【0015】
図1は、本発明の実施の形態の基板処理装置(無電解めっき装置)の平面配置図を示す。同図に示すように、この基板処理装置は、ロード・アンロード及び洗浄エリア10とめっき処理エリア12の2つのエリアに区分されている。この基板処理装置(無電解めっき装置)は、クリーンルーム内に設置され、各エリアの圧力は、
ロード・アンロード及び洗浄エリア10>めっき処理エリア12
に設定され、且つロード・アンロード及び洗浄エリア10内の圧力は、クリーンルーム内圧力より低く設定される。これにより、めっき処理エリア12からロード・アンロード及び洗浄エリア10に空気が流出しないようにし、更にロード・アンロード及び洗浄エリア10からクリーンルーム内に空気が流出しないようにしている。
【0016】
ロード・アンロード及び洗浄エリア10内には、表面に形成した配線用の凹部4内に配線8を形成した基板W(図20参照)を収容した基板カセット14を載置収納する3つのロードポート16、仮置台18、洗浄ユニットとしてのロール・ブラシ洗浄ユニット20及びスピンドライユニット22、及びこれらの間で基板Wの受渡しを行う走行自在な第1搬送ロボット24が収容されている。
【0017】
めっき処理エリア12内には、前処理ユニットとしての予備洗浄ユニット26、第1前処理ユニット28及び第2前処理ユニット30、無電解めっき処理ユニット32、及びこれらの間、更には前記仮置台18との間で基板の受渡しを行う第2搬送ロボット34が収容されている。更にこの例では、めっき間の待ち時間に基板Wの洗浄(乾燥防止)を行うめっき間洗浄ユニット36が備えられている。
【0018】
次に、この無電解めっき装置による一連の無電解めっき処理について説明する。なお、この例では、図20に示すように、Co−W−P合金膜からなる配線保護層(蓋材)9を選択的に形成して配線8を保護する場合について説明する。
【0019】
先ず、表面に配線8を形成した基板W(図20参照、以下同じ)を該基板Wの表面を上向き(フェースアップ)で収納してロード・アンロード及び洗浄エリア10に搭載した基板カセット14から、1枚の基板Wを第1搬送ロボット24で取り出して仮置台18に載置する。そして、この仮置台18上に載置された基板Wを第2搬送ロボット34で予備洗浄ユニット26に搬送する。この搬送の途中で基板Wを反転させて、基板Wの表面が下を向く(フェースダウン)ようにする。
【0020】
この予備洗浄ユニット26では、基板Wをフェースダウンで保持して、この表面に予備洗浄を行う。つまり、例えば液温が25℃で、0.5molのHSO等の酸溶液中に基板Wを、例えば1分間程度浸漬させて、絶縁膜2(図20参照)の表面に残った銅等のCMP残さ等を除去し、しかる後、基板Wの表面を超純水等の洗浄液で洗浄する。
【0021】
次に、この予備洗浄後の基板Wを第2搬送ロボット34で第1前処理ユニット28に搬送し、ここで基板Wをフェースダウンで保持して、この表面に触媒付与処理を行う。つまり、例えば、液温が25℃で、0.005g/LのPdClと0.2ml/LのHCl等の混合溶液中に基板Wを、例えば1分間程度浸漬させ、これにより、配線8の表面に触媒としてのPdを付着させ、つまり配線8の表面に触媒核(シード)としてのPd核を形成して、配線8の表面配線の露出表面を活性化させ、しかる後、基板Wの表面を超純水等の洗浄液で洗浄する。
【0022】
そして、この触媒を付与した基板Wを第2搬送ロボット34で第2前処理ユニット30に搬送し、ここで基板Wをフェースダウンで保持して、この表面に薬液処理を行う。つまり、例えば、液温が25℃で、20g/LのNa・2HO(クエン酸ナトリウム)等の溶液中に基板Wを浸漬させて、配線8の表面に中和処理を施し、しかる後、基板Wの表面を超純水等で水洗いする。
【0023】
このようにして、無電解めっきの前処理を施した基板Wを第2搬送ロボット34で無電解めっき処理ユニット32に搬送し、ここで基板Wをフェースダウンで保持して、この表面に無電解めっき処理を施す。つまり、例えば、液温が80℃のCo−W−Pめっき液中に基板Wを、例えば120秒程度浸漬させて、活性化させた配線8の表面に選択的な無電解めっき(無電解Co−W−P蓋めっき)を施し、しかる後、基板Wの表面を超純水等の洗浄液で洗浄する。これによって、配線8の表面に、Co−W−P合金膜からなる配線保護層9(図20参照、以下同じ)を選択的に形成して配線8を保護する。
【0024】
次に、この無電解めっき処理後の基板Wを、必要に応じて、第2搬送ロボット34でめっき間洗浄ユニット36に搬送し、ここで、基板Wを純水で洗浄して基板Wの乾燥を防止する。そして、この基板Wを第2搬送ロボット34で仮置台18に搬送し、この搬送の過程で基板Wをその表面が上向き(フェースアップ)となるように反転させて仮置台18上に載置する。
【0025】
この仮置台18上に載置された基板Wを第1搬送ロボット24でロール・ブラシ洗浄ユニット20に搬送し、ここで基板Wの表面に付着したパーティクルや不要物をロール状ブラシで取り除く。しかる後、この基板Wを第1搬送ロボット24でスピンドライユニット22に搬送し、ここで基板Wの表面の化学洗浄及び純水洗浄を行って、スピン乾燥させる。このスピン乾燥後の基板Wを第1搬送ロボット24でロード・アンロード及び洗浄エリア10に搭載された基板カセット14に戻す。
【0026】
ここで、この例では、配線保護層9として、Co−W−B合金膜を使用している。つまり、Coイオン、錯化剤、pH緩衝剤、pH調整剤、還元剤としてのアルキルアミンボラン、及びWを含む化合物を含有した無電解めっき液を使用し、このめっき液に基板Wの表面を浸漬させることで、Co−W−B合金からなる配線保護層9を形成している。
【0027】
このめっき液には、必要に応じて、安定剤としての重金属化合物または硫黄化合物の1種または2種以上、または界面活性剤の少なくとも一方が添加され、また水酸化テトラメチルアンモニウムまたはアンモニア水等のpH調整剤を用いて、pHが好ましくは5〜14、より好ましくは6〜10に調整されている。めっき液の温度は、例えば30〜90℃、好ましくは40〜80℃である。
【0028】
めっき液のコバルトイオンの供給源としては、例えば硫酸コバルト、塩化コバルト、酢酸コバルト等のコバルト塩を挙げることができる。コバルトイオンの添加量は、例えば0.001〜1.0mol/L、好ましくは0.01〜0.3mol/L程度である。
【0029】
錯化剤としては、例えば酢酸等のカルボン酸及びそれらの塩、酒石酸、クエン酸等のオキシカルボン酸及びそれらの塩、グリシン等のアミノカルボン酸及びそれらの塩を挙げることができる。また、それらは単独で使用してもよく、2種以上併用してもよい。錯化剤の総添加量は、例えば0.001〜1.5mol/L、好ましくは0.01〜1.0mol/L程度である。pH緩衝剤としては、例えば硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム、ホウ酸等を挙げることができる。pH緩衝剤の添加量は、例えば0.01〜1.5mol/L、好ましくは0.1〜1.0mol/L程度である。
【0030】
pH調整剤としては、例えばアンモニア水、水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)等を挙げることができ、pHを5〜14、好ましくはpH6〜10に調整する。還元剤としてのアルキルアミンボランとしては、例えばジメチルアミンボラン(DMAB)、ジエチルアミンボラン等を挙げることができる。還元剤の添加量は、例えば0.01〜1.0mol/L、好ましくは0.01〜0.5mol/L程度である。
【0031】
タングステンを含む化合物としては、例えばタングステン酸及びそれらの塩、または、タングストリン酸(例えば、H(PW1240)・nHO)等のヘテロポリ酸及びそれらの塩等を挙げることができる。タングステンを含む化合物の添加量は、例えば0.001〜1.0mol/L、好ましくは0.01〜0.1mol/L程度である。
【0032】
このめっき液には、上記成分以外に公知の添加剤を添加することができる。この添加剤としては、例えば、浴安定剤として鉛化合物等の重金属化合物やチオシアン化合物等の硫黄化合物等の1種または2種以上、またアニオン系、カチオン系、ノニオン系の界面活性剤を挙げることができる。
【0033】
なお、この例では、配線保護層9としてCo−W−B合金を使用しているが、配線保護層9として、Co−B、Ni−BまたはNi−W−Bからなる配線保護層を形成するようにしてもよい。また、配線材料として、銅を使用した例を示しているが、銅の他に、銅合金、銀、銀合金、金及び金合金等を使用しても良い。
【0034】
次に、図1に示す無電解めっき装置に備えられている搬送ロボットや各種ユニット等の各機器の詳細を以下に説明する。なお、この無電解めっき装置の各エリア10,12に備えられている搬送ロボット24,34は、プロセスの形態に応じて、基板Wをフェースアップまたはフェースダウンで搬送でき、更には反転機構を備えたハンドを有しており、これにより、無電解めっきによって配線保護層の形成する処理を1つの装置で連続して行うことができるようになっている。
【0035】
図2乃至図4は、ロード・アンロード及び洗浄エリア10内に配置されている第1搬送ロボット24を示す。この第1搬送ロボット24は、ロボット本体50の上方に配置した伸縮自在一対のロボットアーム52,54と、この各ロボットアーム52,54の先端に取付けたロボットハンド56,58とを有している。そして、この一方のロボットハンド56として、ドライ仕様で薄型の吸着タイプのもの(ドライハンド)が使用され、他方のロボットハンド58として、ウエット仕様で厚型の落し込みタイプのもの(ウエットハンド)が使用されている。
【0036】
この第1搬送ロボット24は、前述のように、基板カセット14、仮置台18、ロール・ブラシ洗浄ユニット20及びスピンドライユニット22との間で基板Wを搬送するようになっており、ドライな基板とウエットな基板が混在しているため、このようなドライ仕様のハンド56とウエット仕様のハンド58が採用されている。つまり、基板カセット14から仮置台18への搬送及びスピンドライユニット22から基板カセット14への搬送は、基板が完全乾燥状態であるため、ドライ仕様のハンド56を使用し、仮置台18からロール・ブラシ洗浄ユニット20及びスピンドライユニット22への搬送は、基板がウエット状態であるため、ウエット仕様のハンド58を使用するようにしている。
【0037】
図5及び図6は、めっき処理エリア12内に配置されている第2搬送ロボット34を示す。この第2搬送ロボット34は、ロボット本体60の上方に配置した伸縮自在なロボットアーム62の先端に、水平方向に延びる回転軸64を回転させる反転機構66を有しており、この回転軸64に一つのハンド68が連結されている。そして、このハンド68として、厚型の裏面吸着タイプのものが使用されている。
【0038】
この第2搬送ロボット34は、基板Wを仮置台18から予備洗浄ユニット26に搬送する間に基板Wをフェースアップからフェースダウンに反転させ、無電解めっき処理ユニット32(またはめっき間洗浄ユニット36)から仮置台18に搬送する間に基板Wをフェースダウンからフェースアップに反転させ、その他の予備洗浄ユニット26、第1前処理ユニット28、第2前処理ユニット30及び無電解めっき処理ユニット32の間で基板Wをフェースダウンで搬送するようになっており、このため、裏面吸着タイプで、しかも基板Wの吸付き等による着脱への悪影響が回避可能な剛性の高い厚型のハンド68が採用されている。そして、第2搬送ロボット34自体に反転機構66を備えることで、反転装置を別途備える必要をなくして、装置としての簡略化を図るようになっている。
【0039】
めっき処理エリア12内に配置された予備洗浄ユニット26、第1前処理ユニット28及び第2前処理ユニット30は、使用される処理液(薬液)が異なるのみで、同じ構成の処理ユニットが使用されている。図7乃至図12は、これらの各ユニットに使用されている処理ユニット70を示す。この処理ユニット70は、異なる液体の混合を防ぐ2液分離方式を採用したもので、フェースダウンで搬送された基板Wの処理面(表面)である下面の周縁部をシールし、裏面側を押圧して基板Wを固定するようにしている。
【0040】
この処理ユニット70は、上下動自在な上下動体72を備えており、この上下動体72に、ヘッド回転用サーボモータ74が取付けられ、このサーボモータ74の下方に延びる出力軸(中空軸)76の下端に、下方に開口する中空円筒状の基板ホルダ78が連結されている。この基板ホルダ78の周壁部には、この内部に基板Wを挿入する基板挿入窓78aが設けられている。また、この基板ホルダ78の内部に位置して、基板押え80が配置され、この基板押え80は、サーボモータ74の側面に固着した、この例では3個の基板押え昇降用シリンダ82の作動に伴って上下動し、軸受84を介して回転自在な上下動板86に垂設した上下動棒88の下端に連結されている。
【0041】
基板ホルダ78の下端には、内方に突出する基板保持部90が設けられ、この基板保持部90の内周部上面に、基板Wの下面外周部に当接するシールリング92が取付けられている。また、基板押え80の外周部には、外周部下端が外方に突出する押圧リング93が取付けられている。そして、この押圧リング93内の円周方向に沿った所定の位置には、下端面を押圧リング93よりやや下方に突出させた押圧片94が、圧縮コイルばね95を介して下方に付勢させて収納されている。
【0042】
これにより、基板ホルダ78を上昇させた状態で、基板Wを基板挿入窓78aから基板ホルダ78の内部に挿入する。すると、この基板Wは、ガイドフレーム96の内周面に設けたテーパ面96aに案内され、位置決めされてシールリング92の上面の所定の位置に載置される。この状態で、基板押え80を下降させ、この押圧リング93を基板Wの外周部上面に接触させ、更に下降させることで、基板Wを押圧リング93の弾性力で下方に押圧し、これによって基板Wの表面(下面)の周縁部にシールリング92で圧接させて、ここをシールしつつ、基板Wを挟持保持する。この時、押圧片94は、基板Wに当接し、圧縮コイルばね95の弾性力に抗して上昇する。そして、基板押え80を上昇させて、基板Wをリリーフする時には、この押圧片94が圧縮コイルばね95の弾性力で基板Wを下方に押し下げて基板Wを押圧リング93から引き離し、これによって、基板Wのリリースの際に、基板が押圧リング93にくっついて押圧リング93と共に上昇してしまうことが防止される。
【0043】
なお、前記のように、基板Wを基板ホルダ78で保持した状態で、ヘッド回転用サーボモータ74を駆動すると、この出力軸76と基板ホルダ78が一体に回転し、軸受84を介して上下動板86も同時に回転する。
【0044】
基板ホルダ78の下方に位置して、上方に開口した薬液カップ100が配置され、この薬液カップ100の内方に、上下動自在な純水カップ102が該薬液カップ100と同心状に配置されている。更に純水カップ102を下降させた時に該純水カップ102の上端開口部を覆う位置に、外周部にプリーツ104を取付けた円板状のセパレータ106が配置されている。このセパレータ106は、モータ(図示せず)の駆動に伴うプーリ108の回転によって回転する回転軸110の上端に連結されている。
【0045】
この回転軸110の内部には、薬液または純水を個別に流通させる2つの流通孔112a(なお、図示では1つのみを示す)を内部に有するノズル軸112がモータ(図示せず)の駆動に伴うプーリ114の回転によって回転するように配置されている。そして、このノズル軸112の上端に、薬液を噴霧する複数の薬液噴霧ノズル116(図示では計19個)と純水を噴霧する複数の純水噴霧ノズル118(図示では計16個)を直線状に交互に配置したノズル板120が連結されている。これによって、基板ホルダ78で保持した基板Wに向けて薬液や純水がより均一に噴霧されるようになっている。なお、薬液カップ100の底面には、薬液(排液)を外部に排出する排水管122が接続されている。
【0046】
なお、図11は、薬液噴霧ノズル116から薬液を基板Wに向けて噴霧した時のスプレーパターンを、図12は、純水噴霧ノズル118から純水を基板Wに向けて噴霧した時のスプレーパターンをそれぞれ示す。
【0047】
これにより、基板ホルダ78で基板Wを保持した状態で下降させて、薬液カップ100の上端開口部を該基板ホルダ78で塞ぐように覆い、更に純水カップ102を下降させて、純水カップ102の上端開口部をセパレータ106で覆う。この状態で、基板ホルダ78を回転させつつ、ノズル板120の上面に配置した薬液噴霧ノズル116から薬液を基板Wに向けて噴霧することで、基板Wの下面(処理面)の全面に亘って薬液を均一に噴霧し、しかもこの時にセパレータ106を回転させることで、薬液の純水カップ102内への流入を防止しつつ薬液を排水管122から外部に排出できる。更に、純水カップ102を上昇させ、この純水カップ102で基板ホルダ78で保持した基板Wの外周部を包囲する。この状態で、基板ホルダ78を回転させつつ、ノズル板120の上面に配置した純水噴霧ノズル118から純水を基板Wに向けて噴霧する。これにより、基板Wの下面(処理面)の全面に亘って純水を均一に噴霧し、しかもこの時に純水が薬液カップ100内に流入することを防止して、基板Wの薬液処理と、この薬液処理後の純水等による洗浄を同一の処理ユニット70で連続して行い、しかも、この薬液と純水とが互いに混ざらないようになっている。
【0048】
ここで、この処理ユニット70を予備洗浄ユニット26として使用する場合には、薬液としてHSO等の酸溶液を、第1前処理ユニット28として使用する場合は、薬液としてPdClとHCl等の混合溶液を、第2前処理ユニット30として使用する場合は、薬液としてクエン酸ナトリウム等の溶液を使用し、その後純水等で洗浄して次工程に搬送する。
【0049】
めっき処理エリア12に配置されている無電解めっき処理ユニット32を図13及び図14に示す。この無電解めっき処理ユニット32は、めっき槽200と洗浄槽(リンス槽)202の2つの槽を有するモジュールとなっており、基板Wを保持して該基板Wをめっき槽200と洗浄槽202との間を移動させる基板ヘッド204を有している。
【0050】
この基板ヘッド204は、水平方向に延びる傾斜軸206の自由端に連結されており、この傾斜軸206の基端は、鉛直方向に延びる旋回軸208の上端に連結されている。そして、この旋回軸208は、支持板212に取付けられており、この支持板212に取付けられたヘッド旋回用サーボモータ214の駆動に伴って回転するようになっている。更に、支持板212は、ブラケット216を介して、ヘッド昇降用シリンダ217の駆動に伴って上下動するヘッド昇降用ねじ218に連結されている。これにより、基板ヘッド204は、旋回軸208と一体となって昇降し、また旋回軸208の旋回に伴って水平方向に移動(旋回)できるようになっている。
【0051】
傾斜軸206は、旋回軸208の上端に固着した支持体220に回転自在に支承されている。傾斜軸206の端面にプレートリンク224の一端が固着され、更に、プレートリンク224の他端は、支持体220に取付けたヘッド傾斜用サーボモータ226の出力軸に連結されている。これによって、ヘッド傾斜用サーボモータ226の出力軸の回転によりプレートリンク224が揺動し、このプレートリンク224の揺動に伴って、傾斜軸206が基板ヘッド204と一体に傾斜(チルト)するようになっている。この傾斜角は、メカストッパーを用いて任意の角度に調整が可能となっている。
【0052】
基板ヘッド204は、下方に開口した略円筒状のハウジング部230と、このこのハウジング部230の下端に連結した基板ホルダ部232を有している。ハウジング部230の周壁には、基板Wを出し入れする基板挿入窓230aが設けられており、また基板ホルダ部232の下端には、基板Wの下面外周縁に当接して基板Wを保持する基板保持部234が設けられている。なお、図示しないが、基板ホルダ部232の内部には、基板Wを吸着保持する吸着ヘッドが配置されている。
【0053】
これにより、基板Wを基板挿入窓230aからハウジング部230の内部に挿入して、基板Wを基板ホルダ部232の基板保持部234で一旦保持し、しかる後、吸着ヘッドを下降させることで、この基板保持部234と吸着ヘッドとの間に基板Wの周縁部を挟持して保持し、更に吸着ヘッド単独でも基板Wを吸着保持できるようになっている。
【0054】
基板ヘッド204は、基板回転用モータ238を有しており、この基板回転用モータ238の出力軸(中空軸)242は、ハウジング部230及び該ハウジング部230の内部に配置した基板ヒータ244に連結されている。これにより、基板回転用モータ238の駆動に伴って、ハウジング部230及び基板ヒータ244、更には図示しない吸着ヘッドも一体となって回転するようになっている。
【0055】
めっき槽200は、底部において、めっき液供給路に接続され、周壁部にめっき液回収溝が設けられている。これにより、めっき槽200の内部に、この底部からめっき液を常時供給し、溢れるめっき液をめっき液回収溝からめっき液供給タンクへ回収することで、めっき液が常時循環できるようになっている。このように、めっき槽200内に常時めっき液を循環させることにより、単純にめっき液を貯めておく場合に比べてめっき液の濃度の低下率を減少させ、基板Wの処理可能数を増大させることができる。
【0056】
洗浄槽202の底部には、純水等のリンス液を上方に向けて噴霧する複数(図示では計4個)の噴霧ノズル280が棒状に延びるノズル板282に取付けられて配置され、このノズル板282は、ノズル上下軸(図示せず)の上端に連結されている。
【0057】
この洗浄槽202は、基板ヘッド204の基板ホルダ部232で保持した基板Wを洗浄槽202内の所定の位置に配置し、噴霧ノズル280から純水等の洗浄液(リンス液)を噴霧して基板Wを洗浄(リンス)するためのものである。
【0058】
この無電解めっき処理ユニット32にあっては、旋回軸208を上昇させた位置で、前述のようにして、基板ヘッド204の基板ホルダ部232で基板Wを吸着保持し、めっき槽200のめっき液を常時循環させておく。この時、基板ヘッド204は、めっき槽200の直上方に位置しているものとする。
【0059】
そして、めっき処理を行うときには、ヘッド傾斜用サーボモータ226を作動させて、基板ヘッド204を所定角度傾斜(チルト)させる。この状態で、基板ホルダ部232を回転させながら旋回軸208と共に下降させ、基板ホルダ部232で保持した基板Wをめっき槽200内のめっき液に浸漬させる。このように、基板Wを傾斜させた状態でめっき液に浸漬させることで、基板Wの表面(下面)とめっき液との間に空気等の気体が混入して残ってしまうことを防止することができる。すなわち、基板Wを水平な状態にしてめっき液に浸すと、基板Wとめっき液の間に空気等の気体が滞在し、この気体が均一なめっきを阻害してしまうが、この例にあっては、このような弊害を防止することができる。
【0060】
そして、必要に応じて、基板Wを水平に戻して、基板Wを所定時間めっき液中に浸漬させた後、基板Wが水平な状態を維持したまま、或いは前述と同様にして、所定角度傾斜させた状態で、基板ヘッド204を上昇させて、基板Wをめっき槽200内のめっき液から引き上げて基板Wを水平に戻して、更に基板ヘッド204を上昇させて基板Wをめっき槽200の上方位置まで引き上げて、基板ホルダ部232の回転を停止させる。
【0061】
次に、基板ヘッド204の基板ホルダ部232で基板Wを保持したまま、旋回軸208を旋回させて基板ヘッド204を洗浄槽202の直上方位置に移動させる。そして、基板ホルダ部232を回転させながら旋回軸208と共に洗浄槽202内の所定の位置まで下降させ、噴霧ノズル280から純水等の洗浄液(リンス液)を噴霧して基板Wを洗浄(リンス)する。
【0062】
この基板Wの洗浄が終了した後、基板ホルダ部232の回転を停止させ、基板ヘッド204を上昇させて基板Wを洗浄槽202の上方位置まで引き上げ、更に旋回軸208を旋回させて基板ヘッド204を第2搬送ロボット34との受渡し位置まで移動させ、この第2搬送ロボット34に基板Wを受渡して次工程に搬送する。
この無電解めっき処理ユニット32にあっては、めっき処理とその後の洗浄処理を一つのモジュールで行うことができ、これにより、無電解めっき処理後の洗浄工程に移る時間を短縮して、余分なめっきの進行を防ぐことができる。
【0063】
次に、洗浄ユニットとしてのロール・ブラシ洗浄ユニット20について説明する。図15はロール・ブラシ洗浄ユニット20を示す正断面図、図16は側断面図、図17は平面図である。ロール・ブラシ洗浄ユニット20は、基板W上のパーティクルや不要物をロール状ブラシで強制的に取り除くようにしたユニットであり、図15乃至図17に示すように、基板Wの外周部を挟み込んで基板Wを保持する複数のローラ300と、ローラ300で保持した基板Wの表面に処理液(1系統)を供給する薬液用ノズル302と、基板Wの裏面に純水(1系統)を供給する純水用ノズル304と、基板Wの上方及び下方に配置された上下動自在のロールスポンジ(ロール状ブラシ)306a,306bとを備えている。
【0064】
ローラ300には図示しないローラ駆動モータが連結されており、回転自在となっている。このローラ駆動モータの駆動により、ローラ300に保持された基板Wが回転するようになっている。また、上側ロールスポンジ306aは、上側ロール回転ユニット308aに取付けられており、上側ロール回転ユニット308aの内部に設けられたモータ(図示せず)の駆動により回転するようになっている。この上側ロール回転ユニット308aは、その下方に配置された上側ロール昇降ユニット310aに取付けられており、この上側ロール昇降ユニット310aの駆動により上下動自在となっている。同様に、下側ロールスポンジ306bは、下側ロール回転ユニット308bに取付けられており、下側ロール回転ユニット308bの内部に設けられたモータ(図示せず)の駆動により回転するようになっている。この下側ロール回転ユニット308bは、その下方に配置された下側ロール昇降ユニット310bに取り付けられており、この下側ロール昇降ユニット310bの駆動により上下動自在となっている。
【0065】
このような構成のロール・ブラシ洗浄ユニット20においては、基板をローラ300で保持し、ローラ駆動モータを駆動して基板Wを回転させつつ、同時に薬液用ノズル302及び純水用ノズル304から基板Wの表裏面に所定の処理液を供給する。そして、ロール昇降用ユニット310a,310bの駆動により、上下のロールスポンジ306a,306bにより基板Wを上下から適度な圧力で挟み込み、ロール回転ユニット308a,308b内のモータを駆動させてロールスポンジ306a,306bを回転させて基板Wの洗浄を行う。なお、ロールスポンジ306a,306bを互いに独立して回転させることにより、洗浄効果を増大させることができる。
【0066】
次に、洗浄ユニットとしてのスピンドライユニット22について説明する。図18はスピンドライユニット22を示す正断面図、図19は平面図である。このスピンドライユニット22は、まず化学洗浄及び純水洗浄を行い、その後、スピンドル回転により洗浄後の基板Wを完全乾燥させるようにしたユニットであり、図18及び図19に示すように、基板Wのエッジ部を把持するクランプ機構320を備えた基板ステージ322と、このクランプ機構320の開閉を行う基板着脱用昇降プレート324とを備えている。
【0067】
基板ステージ322は、スピンドル回転用モータ(図示せず)の駆動に伴って高速回転するスピンドル326の上端に連結されている。また、クランプ機構320で把持した基板Wの周囲には、処理液の飛散を防止する洗浄カップ328が配置されており、この洗浄カップ328は図示しないシリンダの作動に伴って上下動するようになっている。
【0068】
また、スピンドライユニット22は、クランプ機構320で把持した基板Wの表面に処理液(1系統)を供給する薬液用ノズル330と、基板Wの裏面に純水(1系統)を供給する複数の純水用ノズル332と、クランプ機構320で把持した基板Wの上方に配置された回転可能なペンシル型洗浄スポンジ334とを備えている。この洗浄スポンジ334は、水平方向に揺動可能な旋回アーム336の自由端に取付けられている。なお、スピンドライユニット22の上部には、ユニット内にクリーンエアを導入するためのクリーンエア導入口338が設けられている。
【0069】
このような構成のスピンドライユニット22においては、基板Wをクランプ機構320で把持して回転させ、旋回アーム336を旋回させながら、薬液用ノズル330から処理液を洗浄スポンジ334に向けて供給しつつ、基板Wの表面に洗浄スポンジ334を擦り付けることで、基板Wの表面を洗浄するようになっている。このとき、純水用ノズル332から基板Wの裏面に純水が供給され、この純水用ノズル332から噴射される純水で基板Wの裏面も同時に洗浄される。このようにして洗浄された基板Wは、スピンドル326を高速回転させることでスピン乾燥させられ、このスピン乾燥後の基板Wは、第2搬送ロボット34で仮置台18まで搬送されてこの上面に載置される。
【0070】
なお、無電解めっきにあっては、めっき液を高温(約80℃程度)にして使用することがあり、これと対応するために、別置きのヒータを使用して昇温させた水を熱媒体に使用してめっき液を間接的に加熱する間接ヒーティング方法を採用している。この方法によれば、インライン・ヒーティング方式に比べ、非常にデリケートなめっき液に不要物等が混入するのを防止することができる。
【0071】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、装置の内部をロード・アンロード及び洗浄エリアとめっき処理エリアの2つのエリアに分け、各エリア内にそれぞれプロセスの形態に合わせたハンドを有する搬送ロボットを配置することで、例えば無電解めっきによって配線保護層を形成する処理を1つの装置で連続して行うことができる。これにより、それぞれの処理工程を別々の装置で行う場合に比較して全体がコンパクトになり、広い設置スペースを必要とせず、装置のイニシャルコスト、ランニングコストを低くでき、且つ短い処理時間で配線保護層を形成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の基板処理装置(無電解めっき装置)の平面配置図である。
【図2】第1搬送ロボットの平面図である。
【図3】第1搬送ロボットの正面図である。
【図4】第1搬送ロボットの側面図である。
【図5】第2搬送ロボットの正面図である。
【図6】第2搬送ロボットの平面図である。
【図7】予備洗浄ユニット及び前処理ユニットに使用される処理ユニットの上部を示す縦断正面図である。
【図8】図7の一部を拡大して示す拡大断面図である。
【図9】予備洗浄ユニット及び前処理ユニットに使用される処理ユニットの下部を示す正面図である。
【図10】処理ユニットの薬液噴霧ノズル及び純水噴霧ノズルを示す平面図である。
【図11】処理ユニットの薬液噴霧ノズルを使用して薬液を噴霧したときの薬液のスプレーパターンを示す図である。
【図12】処理ユニットの純水噴霧ノズルを使用して純水を噴霧したときの純水のスプレーパターンを示す図である。
【図13】無電解めっき処理ユニットの概略平面図である。
【図14】無電解めっき処理ユニットの基板ヘッドがめっき槽の上方に位置する時の状態を示す縦断正面図である。
【図15】ロール・ブラシ洗浄ユニットを示す側断面図である。
【図16】ロール・ブラシ洗浄ユニットを示す縦断正面図である。
【図17】ロール・ブラシ洗浄ユニットを示す平面図である。
【図18】スピンドルユニットを示す縦断正面図である。
【図19】スピンドルユニットを示す平面図である。
【図20】無電解めっきによって配線保護層を形成した状態を示す断面図である。
【符号の説明】
10 洗浄エリア
12 処理エリア
14 基板カセット
16 ロードポート
18 仮置台
20 ロール・ブラシ洗浄ユニット
22 スピンドライユニット
24 第1搬送ロボット
26 予備洗浄ユニット
28 第1前処理ユニット
30 第2前処理ユニット
32 無電解めっき処理ユニット
34 第2搬送ロボット
36 めっき間洗浄ユニット
50,60 ロボット本体
52,54,62 ロボットアーム
56,58,68 ロボットハンド
66 反転機構
70 処理ユニット
74 ヘッド回転用サーボモータ
76 出力軸
78 基板ホルダ
78a 基板挿入窓
82 昇降用シリンダ
90 基板保持部
92 シールリング
93 押圧リング
100 薬液カップ
102 純水カップ
106 セパレータ
112 ノズル軸
116 薬液噴霧ノズル
118 純水噴霧ノズル
120 ノズル板
200 めっき槽
202 洗浄槽
204 基板ヘッド
206 傾斜軸
208 旋回軸
214 ヘッド旋回用サーボモータ
217 ヘッド昇降用シリンダ
224 プレートリンク
226 ヘッド傾斜用サーボモータ
230 ハウジング部
232 基板ホルダ部
234 基板保持部
238 基板回転用モータ
244 基板ヒータ
280 噴霧ノズル
282 ノズル板
302 薬液用ノズル
304 純水用ノズル
306a,306b ロールスポンジ
308a,308b ロール回転ユニット
310a,310b ロール昇降用ユニット
320 クランプ機構
322 基板ステージ
324 基板着脱用昇降プレート
328 洗浄カップ
330 薬液用ノズル
332 純水用ノズル
334 洗浄スポンジ
336 旋回アーム

Claims (6)

  1. ドライ仕様とウエット仕様のハンドを有する第1搬送ロボット、基板を収納した基板カセットを搭載するロードポート及び基板の洗浄を行う洗浄ユニットを収容したロード・アンロード及び洗浄エリアと、
    反転機構を備えた裏面吸着タイプのハンドを有する第2搬送ロボット、めっき前処理を行う前処理ユニット及びめっき処理を行うめっき処理ユニットを収容しためっき処理エリアを有することを特徴とする基板処理装置。
  2. 前記ロード・アンロード及び洗浄エリア内に仮置台が配置され、前記第1搬送ロボットは、前記基板カセット、前記洗浄ユニット及び前記仮置台の間で基板の受渡しを行うことを特徴とする請求項1記載の基板処理装置。
  3. 前記ロード・アンロード及び洗浄エリア内には、前記洗浄ユニットとして、ロール・ブラシ洗浄ユニットとスピンドライユニットが備えられていることを特徴とする請求項1または2記載の基板処理装置。
  4. 前記第2搬送ロボットは、前記仮置台、前記前処理ユニット及び前記めっき処理ユニットの間で基板の受渡しを行うことを特徴とする請求項2記載の基板処理装置。
  5. 前記めっき処理エリア内には、前記前処理ユニットとして、基板の予備洗浄を行う予備洗浄ユニット、基板の表面に触媒を付与する第1前処理ユニット、及びこの触媒を付与した基板の表面に薬液処理を行う第2前処理ユニットが備えられていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の基板処理装置。
  6. 前記めっき処理エリア内には、前記前処理ユニットとして、めっき間の待ち時間に基板の洗浄を行うめっき間洗浄ユニットが更に備えられていることを特徴とする請求項5記載の基板処理装置。
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