JP2005191304A - 基板保持装置及び基板保持方法、並びに基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 基板の処理液中への浸漬深さを確保しつつ、装置としての小型コンパクト化の要請に応えることができるようにする。
【解決手段】 リング状の第１のシール部材９２を備え、この第１のシール部材９２に基板Ｗの処理面の周縁部を接触させて該基板Ｗを保持する基板ホルダ８４と、基板ホルダ８４と相対的に下降して該基板ホルダ８４で支持した基板Ｗを下方に押圧して第１のシール部材９２を基板Ｗに圧接させる基板押え部８５を有し、基板押え部８５には、基板ホルダ８４と相対的に下降した時に該基板ホルダ８４のリング状の保持部８２上面に圧接して該基板押え部８５の外周部をシールするリング状の第２のシール部材１７０が備えられている。
【選択図】図７

Description

本発明は、基板の表面（被処理面）をめっき液やその他の処理液によって処理する際に用いて好適な基板保持装置及び基板保持方法、並びにこの基板保持装置を用いて構成される基板処理装置に関する。

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。

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基板を作る場合等に、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。

例えば、図１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（層間絶縁膜）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の内部に銅を埋め込む（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２の内部に銅からなる配線８を形成し、この配線（銅）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（蓋めっきプロセス）。

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。先ず、ＣＭＰ処理を施した半導体ウエハ等の基板Ｗを、例えば液温が２５℃で、０．５ＭのＨ₂ＳＯ₄等の酸溶液（第１処理液）に１分程度接液させて、絶縁膜２の表面に残った銅等のＣＭＰ残渣等を除去する。そして、基板Ｗの表面を超純水等の洗浄液（第２処理液）で洗浄する（前洗浄処理プロセス）。次に例えば液温が２５℃で、０．００５ｇ／ＬのＰｄＣｌ₂と０．２ｍｌ／ＬのＨＣＬ等の混合溶液（第１処理液）に基板Ｗを１分程度接液させ、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。そして、基板Ｗの表面を超純水等の洗浄液（第２処理液）で洗浄する（第１前処理プロセス）。

次に、例えば液温が２５℃で、２０ｇ／ＬのＮａ₃Ｃ₆Ｈ₅Ｏ₇・２Ｈ₂Ｏ（クエン酸ナトリウム）等の溶液（第１処理液）に基板Ｗを接液させて、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（第２処理液）で水洗する（第２前処理プロセス）。次に例えば液温が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（めっき処理プロセス）。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。

従来、安定的且つ均一な基板のめっき（例えば無電解めっき）処理、或いは安定的且つ均一な基板のめっき前処理や洗浄処理等を行う方法として、基板を処理液に浸漬させてその表面（被処理面）に処理液を接触させるディップ処理方式が一般に用いられてきた。このディップ処理方式を採用した基板処理装置にあっては、表面の周縁部をシールして基板を保持する基板保持装置が一般に備えられ、これによって、基板を基板保持装置で保持し処理液に浸漬させて処理する際に、処理液が基板表面の周縁部、更には裏面側に回り込むことを防止するようにしている。

各種前処理工程や洗浄工程等を行う基板処理装置（めっき装置）にあっては、各種処理を品質よく行うことは勿論、装置としての小型コンパクト化を図ってスループットを上げることが求められている。しかし、特に、前記基板保持装置にあっては、基板保持装置で保持した基板の処理液中への十分な浸漬深さを確保して、処理の品質を向上させようとすると、例えば、基板を支持する基板ホルダ等の基板固定側に処理液の流れを堰止める堰等を設けて処理液の基板裏面側への入り込みを防止する必要があって、基板保持装置自体ばかりでなく、基板保持装置の内部に基板を搬入するロボットハンド等の大型化に繋がり、小型コンパクト化の要請と両立することが困難であるという問題があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、基板の処理液中への浸漬深さを確保しつつ、装置としての小型コンパクト化の要請に応えることができるようにした基板保持装置及び基板保持方法、並びに基板処理装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、リング状の第１のシール部材を備え、この第１のシール部材に基板処理面の周縁部を接触させて該基板を支持する基板ホルダと、前記基板ホルダと相対的に下降して該基板ホルダで支持した基板を下方に押圧して前記第１のシール部材を基板に圧接させる基板押え部を有し、前記基板押え部には、前記基板ホルダと相対的に下降した時に該基板ホルダのリング状の保持部上面に圧接して該基板押え部の外周部をシールするリング状の第２のシール部材が備えられていることを特徴とする基板保持装置である。

このように、基板押え部にリング状の第２のシール部材を取付け、基板保持時に該第２のシール部材を基板ホルダのリング状の保持部上面に圧接させて基板押え部の外周部をシールし、これによって、基板保持装置で保持した基板を処理液に浸漬させて処理を行う時に、処理液の流れを第２のシール部材で堰止めて処理液の基板裏面側への入り込みを防止することで、基板保持装置で保持した基板の処理液中への浸漬深さを確保することができる。しかも、第２のシール部材を、基板を押圧する側の基板押え部に設けることで、基板保持装置自体のみならず、基板保持装置内に基板を搬入するロボットハンドの小型コンパクト化が可能となる。

請求項２に記載の発明は、前記第２のシール部材は、弾性体で構成されていることを特徴とする請求項１記載の基板保持装置である。
この弾性体は、例えばシリコンゴムであり、このように、第２のシール部材をシリコンゴム等の弾性体で構成して該第２のシール部材に十分な弾性を持たせることで、少ない接触圧でシール効果を高めることができる。

請求項３に記載の発明は、前記第２のシール部材は、任意の高さに設定した堰部を有することを特徴とする請求項１または２記載の基板保持装置である。
この第２シール部材の堰部の高さを調整することで、基板保持装置で保持した基板の処理液中への浸漬深さを調整することができる。つまり、この堰部をより高くすることで、基板保持装置で保持した基板の処理液中への浸漬深さをより深くすることができる。

請求項４に記載の発明は、前記第１のシール部材は、内部に埋設した補強材で補強されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の基板保持装置である。
このように、第１のシール部材を補強材で補強して十分な強度を持たせることで、基板保持装置で基板を保持した時に該基板の表面で形成される平面から下方に突出する第１のシール部材の突出高さをより低くして、基板の表面に溜まる気泡の抜けをよくすることができる。

請求項５に記載の発明は、前記基板押え部には、下端を外部に露出させ、弾性体を介して下方に付勢した複数の押付けピン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保持装置である。
これにより、基板を基板保持装置で保持する際、弾性体の弾性力を介して、押付けピンで基板を下方に押付ることで、第１のシール部材に撓みが生じても、この撓み量に合わせて押付けピンの押付け量（縮み量）を調整して、シール面に隙間が生じることを防止し、しかも、処理終了後に基板を基板押え部から引き離す際、例え基板が基板押え部に引っ付いていても、弾性体の弾性力によって、基板を基板押え部第１のシール部材から確実に引き離すことができる。

請求項６に記載の発明は、前記基板押え部には、内部に空気穴を空けた平板状の被覆板が備えられていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の基板保持装置である。
これにより、基板保持装置で基板を保持した時、基板押え部の被覆板と基板との間に形成される空間が密封空間となることを防止して、基板が処理液に浸漬されること等によって、前記空間内の気体が膨張または収縮しても、これによって、基板に撓みが生じることを防止することができる。

請求項７に記載の発明は、基板ホルダに取付けたリング状の第１のシール部材を、基板押え部を介して基板の周縁部に圧接させて基板の周縁部をシールし、同時に、前記基板押え部に取付けた第２のシール部材を前記基板ホルダに圧接させて前記基板押え部の外周部をシールして基板を保持することを特徴とする基板保持方法である。
請求項８に記載の発明は、前記第２のシール部材は、任意の高さに設定した堰部を有することを特徴とする請求項７記載の基板保持方法である。

請求項９に記載の発明は、基板を保持する基板保持装置と、前記基板保持装置で保持した基板の被処理面を内部に溜めた処理液に接触させる処理槽とを有し、前記基板保持装置は、リング状の第１のシール部材を備え、この第１のシール部材に基板処理面の周縁部を接触させて該基板を支持する基板ホルダと、前記基板ホルダと相対的に下降して該基板ホルダで保持した基板を下方に押圧して前記第１のシール部材を基板に圧接させる基板押え部を有し、前記基板押え部には、前記基板ホルダと相対的に下降した時に該基板ホルダのリング状の保持部上面に圧接して該基板押え部の外周部をシールするリング状の第２のシール部材が備えられていることを特徴とする基板処理装置である。
請求項１０に記載の発明は、前記処理液による基板の被処理面の処理は、めっき前処理であることを特徴とする請求項９記載の基板処理装置である。

本発明によれば、基板保持装置で保持した基板を処理液に浸漬させ、基板の表面（被処理面）を処理液に接触させて処理を行う時に、処理液の流れを第２のシール部材で堰止めて処理液の基板裏面側への入り込みを防止することで、基板保持装置で保持した基板の処理液中への浸漬深さを確保して、処理の品質を向上させ、しかも、第２のシール部材を、基板を押圧する側の基板押え部に設けることで、基板保持装置自体のみならず、基板保持装置内に基板を搬入するロボットハンドの小型コンパクト化が可能となる。

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２（ａ）は、本発明の実施の形態にかかる基板保持装置８０を備え、例えば無電解めっきの第１前処理装置に用いられる基板処理装置１の側面図で、図２（ｂ）は、基板処理装置１の概略側断面図である。図２に示すように、基板処理装置１は、内部に処理液（第１前処理液）Ｑを溜めて基板Ｗのディップ処理を行う処理槽１０と、処理槽１０の開口部１１を塞ぐカバー４０と、カバー４０の上面に取付けられる噴霧ノズル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装置８０と、基板保持装置８０全体を回転、揺動及び昇降する基板保持装置駆動部６００と、処理槽１０内の処理液Ｑを循環する処理液循環装置４５０とを具備している。以下各構成部分について説明する。

図３は、処理槽１０の拡大断面図である。図３及び図２に示すように、処理槽１０は、処理液Ｑを溜める容器形状の処理槽本体１３と、処理槽本体１３の外周縁上端辺３１上をオーバーフローした処理液Ｑを回収する回収溝（オーバーフロー溝）１５と、回収溝１５の外周を囲んで筒状に上方に突出する覆い部１７と、処理槽本体１３の内部に設置され該処理槽本体１３の内部での処理液Ｑの均一な流れを形成させる整流板３７とを具備している。処理槽本体１３の底面中央には処理液供給口２１が設けられている。整流板３７は、円形の平板に多数の小さな貫通孔３７ａを設けることで、処理液供給口２１から供給された処理液Ｑが上方に向かってどの部分でも均一な流速となるようにしている。

図２に戻って、処理液循環装置４５０は、処理槽１０の回収溝１５にオーバーフローした処理液Ｑを配管によって供給タンク４５１に戻し、供給タンク４５１内に溜まった処理液ＱをポンプＰによって処理槽本体１３の処理液供給口２１に供給することで処理液Ｑを循環させる。即ち、この基板処理装置１は、常時処理液Ｑを処理槽１０の底部から該処理槽１０の内部に供給し、処理槽１０の外周部に設けた回収溝１５へオーバーフローした処理液を供給タンク４５１へ回収して循環させるようにしている。

カバー４０は、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、その両側面には板状のアーム部４５が取付けられており、アーム部４５の先端近傍部分が処理槽１０の両側部分に設置した軸支部４７に回動自在に支持されている。アーム部４５の先端は、駆動機構７０の連結アーム７５の先端に固定されている。
噴霧ノズル６０は、カバー４０の上面に複数個のノズル６３を上向きに取付けて構成されている。ノズル６３からは、この実施の形態においては、洗浄液（純水）が真上方向に向けて噴霧される。

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支承されている。
基板保持装置駆動部６００は、基板保持装置８０を回転駆動する回転用モータ４００と、基板保持装置８０を揺動する傾斜機構８１１と、基板保持装置８０を昇降する昇降機構８３１によって構成されている。

図４（ａ）は、傾斜機構８１１を基板保持装置８０と共に示す概略側面図で、図４（ｂ）は、図４（ａ）の右側面図である。図４に示すように、傾斜機構８１１は、取付け台９１５に固定されるとともに、固定側の傾斜軸用軸受８１４に回動自在に軸支される傾斜軸８１５と、ヘッド傾斜用シリンダ８１７と、一端をヘッド傾斜用シリンダ８１７の駆動軸８１８の側部に回動自在に取付け、他端を傾斜軸８１５に固定されるリンクプレート８１９とを具備している。そして、ヘッド傾斜用シリンダ８１７を駆動して、その駆動軸８１８を図４（ｂ）に示す矢印Ｈ方向に移動すれば、リンクプレート８１９によって傾斜軸８１５が所定角度回動し、これによって、取付け台９１５や基板保持装置８０が一体に揺動し、基板保持装置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。基板保持装置８０の傾斜角度は、メカストッパーを用いて任意の角度に調整が可能である。

図２に示す昇降機構８３１は、傾斜機構８１１を上下動自在に移動させる機構である。そして基板保持装置８０や回転用モータ４００等を取付けた取付け台９１５や傾斜機構８１１全体は、昇降機構８３１を駆動することで上下動する。この上下方向への移動量は、昇降機構８３１にて制御される。ここで上記傾斜機構８１１と昇降機構８３１によって、基板保持装置８０に保持した基板Ｗを傾斜させた状態のまま表面（被処理面）を処理液Ｑに接触させ、昇降機構８３１を介して、傾斜した基板Ｗの表面に処理液が接触する領域を、設定により、例えば０〜１００％の範囲で調節できるようになっている。

図５は、基板を保持する直前における基板保持装置８０及び回転用モータ４００を示す概略側断面図である。図６（ａ）は、図５のＡ部拡大図で、図６（ｂ）は、基板を保持した状態における図６（ａ）相当図である。図７は、図６（ｂ）の一部を拡大して示す要部拡大図である。

図５に示すように、基板保持装置８０は、所定間隔離間して配置された基部８１と保持部８２とを、その外周部で一対の連結板８３を介して互いに連結した基板ホルダ８４を備えており、この基板ホルダ８４の内部に基板押え部８５が配置されている。基板ホルダ８４の基部８１は、例えばサーボモータで構成される回転用モータ４００の中空の出力軸８６に連結されている。基板押付け部８５は、その中央において、出力軸８６の内部の中空部分を挿通して延びる駆動軸８７の下端にボールベアリング８８を介して連結され、この駆動軸８７の上端は、軸受部９０によって回転自在に支承されている。出力軸８６の中空部分と駆動軸８７は、スプライン嵌合とベアリングの組み合わせによって、同時に回転するが出力軸８６に対して駆動軸８７が独立して上下動できるように構成されている。

基板ホルダ８４の保持部８２には、リング状で、内周面に基板Ｗの端面に当接して該基板Ｗを案内する案内面９１ａを有する支持体９１が備えられ、この支持体９１の下面に、内方に突出し、基板Ｗの表面（被処理面）の周縁部に当接して該基板Ｗを支持するリング状の第１のシール部材９２がボルト９３を介して取付けられている。この第１のシール部材９２は、例えばシリコンゴム等からなる弾性体９４を、内部に埋設したチタン等からなる補強材９５で補強して構成され、更に薄肉で、補強材９５で補強されて内方に平板状に延出するシール部９２ａを有している。

このように、第１のシール部材９２を補強材９５で補強して十分な強度を持たせることで、図７に示すように、基板保持装置８０で基板Ｗを保持した時に該基板Ｗの表面で形成される平面から下方に突出する第１のシール部材９２の突出高さ、つまりシール部９２ａの肉厚ｔをより薄く、例えば１．５ｍｍ（ｔ＝１．５ｍｍ）して、基板Ｗの表面に溜まる気泡の抜けをよくすることができる。
基板ホルダ８４の外径は、図３に示す処理槽本体１３の上部の内径よりも少し小さく、処理槽本体１３の開口をほぼ塞ぐ寸法形状に構成されている。

基板押付け部８５は、固定リング１６０と被覆板１６１を有しており、この固定リング１６０の下面に、中間リング１６２を介在させた状態で、基板押圧リング１６３が取付けられている。この基板押圧リング１６３の円周方向に沿った所定の位置には、図７に示すように、複数の収納部１６３ａが設けられ、この収納部１６３ａの内部に、スプリング等の弾性体１６４を介して下方に付勢した押付けピン１６５がその下端を外部に露出させ、段部を介して下方への脱出を防止した状態で収納されている。

これにより、第１のシール部材９２の上面に周縁部を当接させて基板Ｗを支持した状態で、基板押え部８５を下降させ、弾性体１６４の弾性力を介して、基板押え部８５の複数の押付けピン１６５で基板Ｗを下方に押圧することで、第１のシール部材９２を基板Ｗの周縁部に圧接させ、ここを第１のシール部材９２でシールして基板Ｗを保持する。このとき、弾性体１６４の弾性力を介して、押付けピン１６５で基板Ｗを下方に押付ることで、第１のシール部材９２に撓みが生じても、この撓み量に合わせて押付けピン１６５の押付け量（縮み量）を弾性体１６４で調整して、シール面に隙間が生じることを防止し、しかも、処理終了後に基板Ｗを基板押圧リング１６３から引き離す際、例え基板Ｗが基板押圧リング１６３に引っ付いていても、弾性体１６４の弾性力によって、基板Ｗを基板押圧リング１６３から確実に引き離すことができる。

被覆板１６１は、図５に示すように、内部に複数の空気穴１６１ａを空けた平板から構成されている。これにより、基板保持装置８０で基板Ｗを保持した時、基板押え部８５の被覆板１６１と基板Ｗとの間に形成される空間が密封空間となることを防止して、基板Ｗが処理液Ｑに浸漬されること等によって、前記空間内の気体が膨張または収縮しても、これによって、基板Ｗに撓みが生じることを防止することができる。

更に、固定リング１６０と中間リング１６２との間に挟持されて、リング状の第２のシール部材１７０が固定されている。この第２のシール部材１７０は、横断面矩形状の堰部１７０ａと、この堰部１７０ａの外周面に一体に連接されて固定リング１６０の外方に延出し、外方に向けて徐々に薄肉となって下方に傾斜するシール部１７０ｂを有している。そして、基板押え部８５を下降させ、基板ホルダ８４との間で基板Ｗを保持した時、第２のシール部材１７０のシール部１７０ｂが基板ホルダ８４の保持部８２における支持体９１の上面に圧接して、基板押え部８５の外周部をシールするようになっている。

このように、基板押え部８５にリング状の第２のシール部材１７０を取付け、基板保持時に該第２のシール部材１７０を基板ホルダ８４の保持部８２の上面に圧接させて基板押え部８５の外周部をシールすることで、基板保持装置８０で保持した基板Ｗを処理液Ｑに浸漬させて処理を行う時に、図７に示すように、処理液Ｑの流れを第２のシール部材１７０で堰止めて処理液Ｑの基板Ｗの裏面側への入り込みを防止して、基板保持装置８０で保持した基板Ｗの処理液Ｑ中への浸漬深さＤを確保することができる。つまり、第２のシール部材１７０を設けない場合、基板Ｗの処理液Ｑ中への浸漬深さＤは、基板Ｗと基板ホルダ８４の保持部８２の上面との距離Ｌ_１以下（Ｄ＜Ｌ_１）となるが、この例によれば、この基板Ｗの浸漬深さＤを基板Ｗと基板ホルダ８４の保持部８２の上面との距離Ｌ_１以上の、基板Ｗと第２のシール部材１７０の上面との距離Ｌ_２以下（Ｄ＜Ｌ_２（＞Ｌ_１））にすることができる。

しかも、第２のシール部材１７０を、基板Ｗを押圧する側の基板押え部８５に設けることで、基板保持装置８０自体のみならず、基板保持装置８０内に基板Ｗを搬入するロボットハンドＲ（図５参照）の小型コンパクト化が可能となる。つまり、前述のような基板Ｗの浸漬深さＤを確保するためには、基板ホルダ８４の保持部８２に第２のシール部材１７０の高さに見合った高さを有するリング状の堰等を一体または水密的に設けることが考えられる。しかし、このように、基板ホルダ８４の保持部８２に堰等を設けると、基板ホルダ８４、ひいては基板保持装置８０自体の大型化に繋がってしまうばかりでなく、例えば図５に示すように、ロボットハンドＲの吸着部Ｂで基板Ｗの裏面を吸着して基板Ｗを基板保持装置８０の内部に搬入する時、このロボットハンドＲとして、その吸着部Ｂの高さＳが堰等の高さに見合った高さを有するものを使用する必要があって、その分、ロボットハンドＲの大型化に繋がってしまう。この例によれば、このような弊害を防止することができる。

第２のシール部材１７０は、例えばシリコンゴムからなる弾性体で構成されている。このように、第２のシール部材１７０をシリコンゴム等の弾性体で構成して該第２のシール部材１７０のシール部１７０ｂに十分な弾性を持たせることで、少ない接触圧でシール効果を高めることができる。

また、第２のシール部材１７０の堰部１７０ａの高さＨを任意の高さに設定し、この堰部１７０ａの高さＨを調整することで、基板保持装置８０で保持した基板Ｗの処理液Ｑ中への浸漬深さＤを調整することができる。つまり、この堰部１７０ａをより高くすることで、基板保持装置８０で保持した基板Ｗの処理液Ｑ中への浸漬深さＤをより深くすることができる。

軸受部９０は、この軸支部４７を上下動させる、シリンダからなる上下駆動機構９１１に連結されており、また上下駆動機構９１１自体は、回転用モータ４００等を載置する取付け台９１５側の部材に固定されている。そして基板押え部８５は、上下駆動機構９１１を駆動することによって基板ホルダ８４等に対して単独で上下動できる。また基板ホルダ８４は、回転用モータ４００によって回転駆動される。

次に、この基板処理装置１の動作を説明する。
先ず、図２に示すように、基板保持装置８０が処理槽１０の上方に上昇し、且つ基板保持装置８０の内部で、図５に示すように、基板押え部８５が上昇した状態にセットする。そして、ロボットの真空ハンドＲ（図５参照）によって、フェースダウン状態で保持された基板Ｗを基板ホルダ８４の内部に挿入してその真空吸着を解除し、これによって、基板Ｗを基板Ｗの外径よりも数ｍｍ小さい径を有するリング状の第１のシール部材９２の上に載せる。次に、上下駆動機構９１１を駆動して基板押え部８５を下降させ、図６（ｂ）及び図７に示すように、押付けピン１６５で基板Ｗの上面外周を押圧し、基板Ｗの下面（被処理面）の外周を第１のシール部材９２に押付て基板Ｗを固定する。この時、第１のシール部材９２は、基板Ｗの周縁部に圧接して、基板の周縁部をシールし、第２のシール部材１７０は、基板ホルダ８４の保持部８２の上面に圧接して基板押え部８５の外周部をシールする。

一方、処理槽１０においては、図２に示すポンプＰを駆動することで、処理液供給口２１から処理液Ｑを処理槽１０内に供給した後、処理槽１０の外周縁上端辺３１をオーバーフローさせ、回収溝１５に回収して再び供給タンク４５１に戻すように循環させておく。

次に、図４に示すヘッド傾斜用シリンダ８１７を駆動して、取付け台９１５や基板保持装置８０を一体に揺動して基板保持装置８０に保持した基板Ｗを水平位置から所定角度、例えば３゜傾斜させ、次に図５に示す回転用モータ４００を駆動して基板保持装置８０と基板Ｗとを一体に回転する。そして図２に示す昇降機構８３１を駆動することで、傾斜している基板保持装置８０をそのまま下降させて処理槽１０の処理液Ｑ中に基板Ｗを浸漬させる。このとき、基板Ｗを、全体ではなく、その一部、例えば、基板Ｗ全体の面積の５０％以上、好ましくは６０％以上を浸漬させる。このとき基板Ｗは回転している。このように基板Ｗを傾斜した状態で且つ基板Ｗの処理面の一部のみを浸漬することにて処理を行うことで、基板Ｗの下面の被処理面は、接液と離液とを繰り返す。このとき基板Ｗの被処理面上の気泡は、被処理面が傾斜していることで、深いほうから浅いほうに向けて自然に流れて排出される。

以上のようにして、処理液Ｑを基板Ｗの表面（被処理面）に所定時間接触させることで、めっきの第１前処理を行った後、昇降機構８３１を駆動することで、基板保持装置８０を図２に示す位置まで上昇させて第１前処理を終了させ、同時に傾斜機構８１１を駆動することで基板保持装置８０を水平状態に戻す。次に駆動機構７０を駆動し、カバー４０を旋回させて、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。次に、カバー４０の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の処理面を洗浄する。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の内部の処理液Ｑが希釈されることはなく、処理液Ｑの循環使用が可能になる。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、基板Ｗの洗浄が終了すると、図５に示すように、基板押え部８５を上昇させ、ロボットの真空ハンドＲを基板ホルダ８４の内部に挿入し基板Ｗの裏面中央を吸着部Ｂで吸着して、処理後の基板Ｗを外部に取り出す。そして次の未処理の基板Ｗを基板保持装置８０に装着し、再び前記第１前処理及び洗浄工程を行う。

なお、上記実施の形態では、処理槽１０に処理液Ｑとして、第１前処理液を溜めて第１前処理を行ったが、処理槽１０内に第２前処理液を溜めて第２前処理を行っても良い。またこの基板処理装置１をめっきの前処理装置として利用するのではなく、他の薬液処理を行う基板処理装置、例えば無電解めっき装置として利用することもできる。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良い。また本発明を適用する基板処理装置は、上記構造の基板処理装置１に限定されず、例えば前処理液による接液処理と、洗浄処理とを上下位置ではない別の場所で行う構造の基板処理装置にも適用できる。

図９は、上記実施の形態にかかる基板処理装置１を備えた基板処理システム（無電解めっき装置）の平面図である。同図に示すようにこの基板処理システムは、ロードアンロードエリア１００と、洗浄エリア２００と、めっき処理エリア３００の３つの処理エリアを具備している。ロードアンロードエリア１００には、２つのロードポート１１０、第１基板搬送ロボット１３０及び第１反転機１５０が設置されている。洗浄エリア２００には、基板仮置台２１０、第２基板搬送ロボット２３０、前洗浄ユニット２４０、第２反転機２５０、洗浄ユニット２６０及び第１薬液供給ユニット９００が設置されている。めっき処理エリア３００には、第３基板搬送ロボット３１０、第１前処理ユニット３２０、第２前処理ユニット３４０、２つのめっき処理ユニット３６０、めっき液供給ユニット３９０及び第２薬液供給ユニット９１０とが設置されている。これらの薬液供給ユニット９００，９１０は、薬液（原液）を使用する濃度に希釈して各装置に供給するユニットであり、第１薬液供給ユニット９００は、洗浄エリア２００内の前洗浄ユニット２４０及び洗浄ユニット２６０においてそれぞれ使用する薬液を供給し、第２薬液供給ユニット９１０は、めっき処理エリア３００内の第１前処理ユニット３２０及び第２前処理ユニット３４０においてそれぞれ使用する薬液を供給する。

そして各第１前処理ユニット３２０として、上記実施の形態にかかる基板処理装置１が用いられている。なお処理槽１０内に供給する処理液として第２前処理液を用いることで、第２前処理ユニット３４０についても、上記実施の形態にかかる基板処理装置１を用いることができる。また、処理槽１０内に供給する処理液としてめっき液を用いることで、めっき処理ユニット３６０についても、上記実施の形態にかかる基板処理装置１を用いることができる。

基板処理システム全体の動作を説明する。
先ず、ロードポート１１０に装着された基板カセットから、第１基板搬送ロボット１３０によって基板Ｗを一枚取り出す。取り出された基板Ｗは、第１反転機１５０に渡されて反転されてその被処理面が下側にされた後、第１基板搬送ロボット１３０によって基板仮置台２１０に載置される。次に、この基板Ｗは、第２基板搬送ロボット２３０によって前洗浄ユニット２４０に搬送され、前洗浄ユニット２４０において前洗浄される（前洗浄処理プロセス）。前洗浄が完了した基板Ｗは、第３基板搬送ロボット３１０によって第１前処理ユニット３２０に移送される。そして第１前処理ユニット３２０に移送された基板Ｗは、第１前処理ユニット３２０において第１前処理及び洗浄が行われる（第１前処理プロセス）。

第１前処理が完了した基板Ｗは、第３基板搬送ロボット３１０によって第２前処理ユニット３４０に移送され、第２前処理ユニット３４０において第２前処理及び洗浄が行われる（第２前処理プロセス）。第２前処理が完了した基板Ｗは、第３基板搬送ロボット３１０によってめっき処理ユニット３６０に移送され、めっき処理及び洗浄される。めっき処理が完了した基板Ｗは、第３基板搬送ロボット３１０によって、第２反転機２５０に移送されて反転された後、第２基板搬送ロボット２３０によって、後洗浄ユニット２６０の第１洗浄部２７０に移送され、洗浄された後、第２基板搬送ロボット２３０によって、第２洗浄乾燥部２９０に移送されて洗浄・乾燥される。

そしてこの洗浄・乾燥が完了した基板Ｗは、第２基板搬送ロボット２３０によって基板仮置台２１０に仮置きされた後、第１基板搬送ロボット１３０によってロードポート１１０に装着された基板カセットに収納される。
なお本発明にかかる基板処理装置を適用する基板処理システムが上記構成の基板処理システムに限定されないことは言うまでもない。

上記実施の形態では、基板保持装置８０に保持した基板Ｗを傾斜させた状態のまま、表面（被処理面）を処理液Ｑに接触させるように構成しているが、基板保持装置８０に保持した基板Ｗを傾斜させた状態で表面を処理液Ｑに接触させた後に基板を水平に戻すようにしてもよい。即ち、図２に示す基板処理装置１において、未処理の基板Ｗを保持した基板保持装置８０を傾斜機構８１１によって水平位置から所定角度傾斜させ、次に回転用モータ４００によって基板保持装置８０と基板Ｗとを回転した状態で、昇降機構８３１によって基板保持装置８０を傾斜状態のまま下降して処理槽１０の処理液Ｑ中に浸漬して基板Ｗの被処理面に接液する。次に傾斜機構８１１によって基板保持装置８０及び基板を水平状態に戻し、水平状態のままで基板Ｗの被処理面の接液処理を行う。以上のようにして接液処理が完了した後、昇降機構８３１を駆動することで基板保持装置８０を図２に示す位置まで上昇して接液処理を終了させ、駆動機構７０を駆動することでカバー４０を旋回して処理槽１０の開口部１１を塞ぐ。以下の洗浄工程は前記実施の形態と同様なのでその説明は省略する。

半導体基板の要部拡大断面図である。 （ａ）は本発明の実施の形態にかかる基板保持装置を備えた基板処理装置の側面図で、（ｂ）は基板処理装置の概略側断面図である。 処理槽の拡大断面図である。 （ａ）は傾斜機構を示す概略側面図（但し基板保持装置も記載されている）で、（ｂ）は（ａ）の右側面図である。 基板押え部を上昇させた状態でおける基板保持装置及び回転用モータを示す概略側断面図である。 （ａ）は図５のＡ部拡大図で、（ｂ）は基板を保持した状態における（ａ）相当図である。 図６（ｂ）の一部を拡大して示す要部拡大図である。 （ａ）は基板処理装置で基板の処理面を洗浄する時の状態における側面図、（ｂ）は基板処理装置の概略側断面図である。 基板処理装置を備えた基板処理システムの一例を示す平面図である。

符号の説明

１ 基板処理装置
１０ 処理槽
１１ 開口部
１３ 処理槽本体
２１ 処理液供給口
３７ 整流板
４０ カバー
６０ 噴霧ノズル
６３ ノズル
７０ 駆動機構
８０ 基板保持装置
８１ 基部
８２ 保持部
８４ 基板ホルダ
８５ 基板押え部
９１ 支持体
９２ 第１のシール部材
９５ 補強材
１００ ロードアンロードエリア
１６０ 固定リング
１６１ 被覆板
１６１ａ 空気穴
１６２ 中間リング
１６３ 基板押圧リング
１６４ 弾性体
１６５ 押付けピン
１７０ 第２のシール部材
１７０ａ 堰部
１７０ｂ シール部
２００ 洗浄エリア
２４０ 前洗浄ユニット
２６０ 後洗浄ユニット
３００ めっき処理エリア
３２０ 第１前処理ユニット
３４０ 第２前処理ユニット
３６０ めっき処理ユニット
３９０ めっき液供給ユニット
４００ 回転用モータ
４５０ 処理液循環装置
６００ 基板保持装置駆動部
８１１ 傾斜機構
８３１ 昇降機構
９１１ 上下駆動機構

Claims (10)

1. リング状の第１のシール部材を備え、この第１のシール部材に基板処理面の周縁部を接触させて該基板を支持する基板ホルダと、
   前記基板ホルダと相対的に下降して該基板ホルダで支持した基板を下方に押圧して前記第１のシール部材を基板に圧接させる基板押え部を有し、
   前記基板押え部には、前記基板ホルダと相対的に下降した時に該基板ホルダのリング状の保持部上面に圧接して該基板押え部の外周部をシールするリング状の第２のシール部材が備えられていることを特徴とする基板保持装置。
2. 前記第２のシール部材は、弾性体で構成されていることを特徴とする請求項１記載の基板保持装置。
3. 前記第２のシール部材は、任意の高さに設定した堰部を有することを特徴とする請求項１または２記載の基板保持装置。
4. 前記第１のシール部材は、内部に埋設した補強材で補強されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の基板保持装置。
5. 前記基板押え部には、下端を外部に露出させ、弾性体を介して下方に付勢した複数の押付けピン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保持装置。
6. 前記基板押え部には、内部に空気穴を空けた平板状の被覆板が備えられていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の基板保持装置。
7. 基板ホルダに取付けたリング状の第１のシール部材を、基板押え部を介して基板の周縁部に圧接させて基板の周縁部をシールし、同時に、前記基板押え部に取付けた第２のシール部材を前記基板ホルダに圧接させて前記基板押え部の外周部をシールして基板を保持することを特徴とする基板保持方法。
8. 前記第２のシール部材は、任意の高さに設定した堰部を有することを特徴とする請求項７記載の基板保持方法。
9. 基板を保持する基板保持装置と、
   前記基板保持装置で保持した基板の被処理面を内部に溜めた処理液に接触させる処理槽とを有し、
   前記基板保持装置は、
   リング状の第１のシール部材を備え、この第１のシール部材に基板処理面の周縁部を接触させて該基板を支持する基板ホルダと、
   前記基板ホルダと相対的に下降して該基板ホルダで保持した基板を下方に押圧して前記第１のシール部材を基板に圧接させる基板押え部を有し、
   前記基板押え部には、前記基板ホルダと相対的に下降した時に該基板ホルダのリング状の保持部上面に圧接して該基板押え部の外周部をシールするリング状の第２のシール部材が備えられていることを特徴とする基板処理装置。
10. 前記処理液による基板の被処理面の処理は、めっき前処理であることを特徴とする請求項９記載の基板処理装置。

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