(57)【要約】【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
2004052108.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【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ＳｉＯ２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Ｈ２ＳＯ４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ＰｄＣｌ２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Ｎａ３Ｃ６Ｈ５Ｏ７・２Ｈ２Ｏ（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Ｈ２ＳＯ４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Ｈ２ＳＯ４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ＰｄＣｌ２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Ｎａ３Ｃ６Ｈ５Ｏ７・２Ｈ２Ｏ（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、Ｈ３（ＰＷ１２Ｐ４０）・ｎＨ２Ｏ）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Ｈ２ＳＯ４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ＰｄＣｌ２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
【図１】
2004052108.tif 000003
【図２】
2004052108.tif 000004
【図３】
2004052108.tif 000005
【図４】
2004052108.tif 000006
【図５】
2004052108.tif 000007
【図６】
2004052108.tif 000008
【図７】
2004052108.tif 000009
【図８】
2004052108.tif 000010
【図９】
2004052108.tif 000011
【図１０】
2004052108.tif 000012
【図１１】
2004052108.tif 000013
【図１２】
2004052108.tif 000014
【図１３】
2004052108.tif 000015
【図１４】
2004052108.tif 000016
【図１５】
2004052108.tif 000017
【図１６】
2004052108.tif 000018
【図１７】
2004052108.tif 000019
【図１８】
2004052108.tif 000020
【図１９】
2004052108.tif 000021
【図２０】
2004052108.tif 000022