基板処理装置
【課題】保持体の回転により被処理物の全ての箇所が処理液に浸漬でき、被処理物の全領域で均一な処理が可能で、被処理物の全領域を製品として使用可能とすることができる基板処理装置を提供する。
【解決手段】ウエハ５を処理するための処理液４を貯留する処理槽１と、ウエハ５の中心から最外位置までの距離より大きい半径を有する円の円周上位置においてウエハ５を把持することなく保持してウエハ５を処理液４に浸漬する保持体３０と、円周の中心を回転中心として保持体３０を回転させる回転手段１０１とを備える。
【解決手段】ウエハ５を処理するための処理液４を貯留する処理槽１と、ウエハ５の中心から最外位置までの距離より大きい半径を有する円の円周上位置においてウエハ５を把持することなく保持してウエハ５を処理液４に浸漬する保持体３０と、円周の中心を回転中心として保持体３０を回転させる回転手段１０１とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、処理液が入った処理槽に被処理物を浸漬処理する基板処理装置に関し、特に、被処理物の全領域で均一な処理が可能で、被処理物の全領域を製品として使用可能に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
表裏導通型の半導体素子の電極部には、はんだ付性確保のために、Ａｌ、Ｎｉ、Ａｕ等からなる多層構造の膜が形成されている。近年、電気的な性能の向上を狙って基板厚の薄肉化が進んでいるが、広く用いられている蒸着やスパッタ等の乾式法による成膜は高温でなされるため、基板と電極との線膨張係数の差によって基板が反ってしまうという問題がある。そこで、従来の乾式法に加え、基板の反りを抑制する方法として低温での成膜が可能な無電解めっきによる成膜が用いられている。
【０００３】
無電解めっきにより成膜を行う場合、従来の乾式法による成膜と比べ、膜厚の均一性が低いという問題がある。無電解めっきの成膜速度は、槽内の温度分布、被めっき面でのめっき液流れの向き等の条件が支配的な要因となって変化する。このため、均一なめっき膜を得るためには、めっき槽全体において温度、流れの向きを均一化させることが肝要であるが、完全に均一化させることは困難であった。
【０００４】
従来の基板処理装置では、処理槽内で基板を回転させることで、槽内の位置に依存した温度分布、流れの向き等の影響をなくし、膜厚分布を均一に形成するものが示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−５７５９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の基板処理装置は、基板の固定を治具の隙間に嵌入する構成により行っている。基板のズレによる保持具からの落下や、基板が動いた際に治具に衝突し割れることを防ぐためには、固定部分の保持具と基板と間の間隔は非常に狭いものとならざるを得ない。しかし、基板と保持具と間の間隔が狭い場合、水洗工程において保持具と基板と間に水が溜まり、次工程で処理液と溜まった水との置換が行われなかった場合、この領域は処理ムラとなるという問題点があった。さらに、この水が処理液中で基板表面を伝って広がった場合は、保持具近傍の領域にも処理ムラは広がり、製品として使用不可能な領域が拡大してしまうという問題点があった。また、この問題は回転機構を有しない一般的なバッチ処理方法においても基板と保持具と間の相対的な位置は変化しないため同様に存在する。
【０００７】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、被処理物の全領域で均一な処理が可能で、被処理物の全領域を製品として使用可能となる基板処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は、被処理物を処理するための処理液を貯留する処理槽と、
上記被処理物の中心から最外位置までの距離より大きい半径を有する円の円周上位置において上記被処理物を把持することなく保持して上記被処理物を上記処理液に浸漬する保持体と、
上記円周の中心を回転中心として上記保持体を回転させる回転手段とを備えるものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明の基板処理装置は、被処理物を処理するための処理液を貯留する処理槽と、
上記被処理物の中心から最外位置までの距離より大きい半径を有する円の円周上位置において上記被処理物を把持することなく保持して上記被処理物を上記処理液に浸漬する保持体と、
上記円周の中心を回転中心として上記保持体を回転させる回転手段とを備えるので、
保持体の回転により被処理物の全ての箇所が処理液に浸漬でき、
被処理物の全領域で均一な処理が可能で、被処理物の全領域を製品として使用可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１の基板処理装置の構成を示す図である。
【図２】図１に示し基板処理装置のＡ−Ａ’断面を示す断面図である。
【図３】図２に示した基板処理装置のＢ−Ｂ’断面を示す断面拡大図である。
【図４】図１に示した保持体の開閉機構を説明する図である。
【図５】図１に示した基板処理装置におけるウエハのケースに係る力の関係を説明する図である。
【図６】図１に示した基板処理装置における回転前のウエハとケースとの相対的な位置関係を示した図である。
【図７】図１に示した基板処理装置におけるケースがα回転した場合の回転後のウエハとケースとの相対的な位置関係を示した図である。
【図８】図１に示した基板処理装置の回転前の保持具とウエハとの位置関係を示した図ある。
【図９】図８に示した基板処理装置のケースが１回転した場合の回転後の保持具により挟まれた領域を示した図である。
【図１０】図１に示した基板処理装置のケースの構成を示した断面図および斜視図である。
【図１１】この発明の実施の形態２における基板処理装置のケースの構成を示した断面図および斜視図である。
【図１２】この発明の実施の形態３における基板処理装置の保持具とウエハとの位置関係を示した図ある。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
以下、本願発明の実施の形態について説明する。本実施の形態においては、被処理物として円盤形状の半導体のウエハ、被処理物を保持する保持体としてケースを利用した場合で、基板処理装置として、前処理およびめっき処理装置について述べるが、本発明は、ウエハ以外の円盤状または回転可能な形状の被処理物、ケース以外の被処理物を保持しうる保持体に対しても適宜適応できるものである。
【００１２】
図１は実施の形態１における基板処理装置としてのめっき処理装置の構成を示す図、図２は図１に示し基板処理装置のＡ−Ａ’断面を示す断面図、図３は図２に示した基板処理装置のＢ−Ｂ’断面を示す断面拡大図、図４は図１に示した保持体の開閉機構を説明する図、図５は図１に示した基板処理装置におけるウエハのケースに係る力の関係を説明する図、図６は図１に示した基板処理装置における回転前のウエハとケースとの相対的な位置関係を示した図、図７は図１に示した基板処理装置におけるケースがα回転した場合の回転後のウエハとケースとの相対的な位置関係を示した図、図８は図１に示した基板処理装置の回転前の保持具とウエハとの位置関係を示した図、図９図８に示した基板処理装置のケースが１回転した場合の回転後の保持具により挟まれた領域を示した図である。
【００１３】
図において、基板処理装置１００は被処理物としてのウエハ５の処理を行うものであり、ウエハ５を処理する例えばめっき処理するための処理液４として例えばめっき液を貯留する処理槽１と、ウエハ５の中心から最外位置までの距離、すなわち、ウエハ５は円盤形状にて形成されているためウエハ５の半径がこれに相当する距離であり、ウエハ５の半径より大きい半径を有する円の円周上位置においてウエハ５を把持することなく保持してウエハ５を処理液４に浸漬する保持体３０と、保持体３０の円周の中心を回転中心の軸７として保持体３０を回転速度を制御して回転させる回転手段１０１とを備えている。
【００１４】
保持体３０は、円周位置上においてウエハ５の外周面を支持する支持壁部１７が内面の円周の円筒形状の容器としてのケース３にて構成されている。そして支持壁部１７は、処理液４を通過可能となるように例えば図１０に示したような格子形状にて形成されている。さらに、保持体３０は、例えば図３に示すようにウエハ５の表面側および裏面側からウエハ５を挟持する複数の保持具６を支持壁部１７に備えている。そして、この保持具６を、ウエハ５の中心に対して等角度δで配置され、等角度δは保持体３０に対するウエハ５の１回転あたりの相対的な回転角度（以下、ズレ角度とする）をγとした時、δ＝Ｎγ（Ｎは自然数）となる式が成り立つように設置されている。そして、保持具６はケース３の回転および液中での揺動に伴うウエハ５の移動によって、ウエハ５がケース３から外れてしまうことを防ぐ役割を担う。
【００１５】
回転手段１０１は、ケース３を側板１２にて把持し、ケース３を移動して浸漬処理を行う駆動アーム２と、ケース３の側板１２に固定された軸７に形成された第１プーリ８と、回転速度が制御可能なモータ１１と、モータ１１に連結された第２プーリ１０と、第１プーリ８と第２プーリ１０とに係止されている駆動ベルト９とにて構成されている。そして、モータ１１は第２プーリ１０を回転させ、この第２プーリ１０の回転は駆動ベルト９を介して第１プーリ８に伝わる。そして、第１プーリ８が回転することにより軸７が回転し、軸７はケース３の側板１２と固定されているので、ケース３が回転する。尚、第１プーリ８、第２プーリ１０、および駆動ベルト９は駆動アーム２中で密閉されており、処理槽１への浸漬時に処理液４が入り込まないように防水されている。また、これらの保持具６は図３の図２中Ｂ−Ｂ’断面拡大図に示すように、ウエハ５と接する可能性のある面の端部は滑らかに加工されており、ウエハ５の移動に伴う接触により、ウエハ５が割れてしまうことがないように配慮されている。
【００１６】
そして、ケース３の側板１２を除く領域は、図４に示すようにケース上部１８とケース下部１９との２領域からなっており、これらは蝶番２０で連結されており開閉可能である。そして、ウエハ５をケース３にセットする際には、図３のようにケース３を開いた状態でケース下部１９の保持具６間にウエハ５をセットし、ケース上部１８を閉じる。その後、回転によりケース３が開いてしまうことがないように、ケース上部１８に取り付けられた固定具２１をケース下部１９に固定する。
【００１７】
処理槽１は温度調節機１３が配設されており、さらに、循環ポンプ１４を利用して導入口１５から処理液４を噴出して処理槽１に導入し、導出口１６から処理液４を吸入して処理槽１から導出することにより処理液４を循環させている。この循環による処理液４の流れの向きは、ウエハ５の回転が妨げとならないように設定されている。
【００１８】
上記のように構成された実施の形態１の基板処理装置の動作について説明する。まず、ケース３の固定具２１を開放して、蝶番２０を軸として、ケース上部１８とケース下部１９とを離反させる。次に、ケース３の各保持具６に複数のウエハ５を保持させる。そして、複数のウエハ５が保持されたケース３を駆動アーム２により搬送し、処理槽１中に浸漬させる。この時、処理液４は温度調節機１３により一定の温度に保たれており、循環ポンプ１４を用いて循環されている。次に、ケース３内全体が処理液４に浸された後、モータ１１が起動し、所定の速度でケース３が回転する。次に、所定時間の処理が終了した後、モータ１１は停止する。次に、ケース３が駆動アーム２により処理液４内すなわち処理槽１から取り出される。この一連の処理工程を通して、ウエハ５と保持体３０との位置は相対的に変化し続けているので、保持具６とウエハ５と間の液溜まりによる処理ムラの発生を防ぐことができる。
【００１９】
本発明の回転による処理ムラ防止の効果は、ウエハ５が処理液４中で滑ることなく転がることにより生じる。ウエハ５が滑ることなく転がる条件は下記（６）式であらわされるので、ケース３の素材は式（６）の条件を満たす素材を選定する。また、本発明では、ウエハ５がケース３中を転がることで移動するため、ウエハ５は処理時間の全てにおいて保持具６が存在する領域は存在しない。しかしながら、保持具６に挟持されているウエハ５の保持具６間で処理される領域はその領域の狭さのため、保持具６が存在しない領域と比べると液の対流が悪く、保持具６の存在しない領域と比べると処理速度が劣る可能性がある。このため、保持具６で囲まれる領域は可能な限り狭く、保持具６で囲まれた状態で処理される時間は短い方が望ましい。また、製品の均一性のため保持具６で囲まれた領域での処理時間は均一である必要がある。
【００２０】
これらの条件を満たすためには、ウエハ５とケース３の支持壁部１７との半径比、保持具６の本数、幅等の様々な条件の兼ね合いを考慮する必要がある。ウエハ５とケース３との半径比により、ケース３が１回転した際のウエハ５との回転角度のズレ角度γは下記式（１０）であらわされる。
γ＝β−α＝（（ａ−ｂ）／ｂ）×２π ・・・・（１０）
β：ウエハ５の回転した角度
α：ケース３の回転した角度
ａ：ケースの半径
ｂ：ウエハの半径
【００２１】
そして、ケース３が１回転した場合の保持具６により挟まれることになるウエハ５の領域は、１回転のズレ角度γにより、図９に示すような斜線にて囲まれた処理領域３１となる。よって、ウエハ５の外周部全域を均一に処理するためには、下記式（１１）が成り立つ必要がある。
δ＝Ｎγ ・・・・（１１）
δ：保持具６の設置の等角度
Ｎ：自然数
【００２２】
この時、保持具６に囲まれて処理されることになる時間の全処理時間に対する割合Ｘは下記式（１２）であらわされる。
Ｘ＝（Ｋｗ／２πｂ） ・・・・（１２）
Ｋ：保持具６の数
ｗ：保持具６の１個が占める幅（図９参照）
【００２３】
次に、ウエハ５が滑らずに回転する条件について説明する。ケース３の回転に従ってウエハ５が転がり、かつウエハ５が滑らない条件を求める。ウエハ５は回転方向に対して垂直になるように並べられており、さらに非常に薄い（１００ｕｍ〜６５０ｕｍ程度）ため、本実施の形態１では処理液４からの抗力は無視できるものと考える。このため、ケース３が少しでも傾けば、ウエハ５はケース３の支持壁部１７（または、保持具６）に沿って転がりだす。次に、傾けた場合にウエハ５が接触面で滑り出さない条件を考える。
【００２４】
ケース３がθだけ回転した場合のウエハ５とケース３とに働く力は図５に示すようになる。この時、ウエハ５にはウエハ５自身の重力Ｍｇ（Ｍ＝ウエハ５の質量）、ウエハ５とケース３との設置部分からの垂直抗力Ｎ、摩擦抵抗Ｆが働いている。この時のウエハ５の重心周りの運動方程式を考えると下記式（１）、式（２）が成り立つ。
Ｍ（ｄｖ／ｄｔ）＝Ｍｇｓｉｎθ−Ｆ ・・・・（１）
Ｎ＝Ｍｇｃｏｓθ ・・・・（２）
【００２５】
さらに、ウエハ５の重心周りの回転運動方程式を考えると下記式（３）、式（４）が成り立つ。
（１／２）×Ｍａ２×（ｄω／ｄｔ）＝ａＦ ・・・・（３）
ｖ＝ａω より
（ｄｖ／ｄｔ）＝ａ（ｄω／ｄｔ） ・・・・（４）
ｖ：ウエハ５の移動速度
ω：ウエハ５の回転角速度
【００２６】
上記式（１）〜式（４）を用いて、Ｆについて解くと下記式（５）となる。
Ｆ＝（１／３）Ｍｇｓｉｎθ ・・・・（５）
【００２７】
ウエハ５が滑り出さない条件は、
Ｆ≦Ｎμ
μ：静止摩擦係数
より、上記式（２）を式（５）に代入し、ウエハ５が滑ることなく回転する条件は下記式（６）であらわされる。
ｔａｎθ≦３μ ・・・・（６）
【００２８】
次に、ケース３の回転角とウエハ５の回転角の関係について説明する。ケース３がα回転した場合について考える。図６は回転前の状態を示したものであり、この時のケース３の支持壁部１７とウエハ５との接点をそれぞれＴａ、Ｔｂ、円の中心をＯａ、Ｏｂ、とおく。図７はケース３がα回転した後の状態を示したものであり、この時のケース３とウエハ５との接点をそれぞれ、Ｔａ’、Ｔｂ’とおく。ケース３の支持壁部１７をなす円の半径をａ、回転した角度をα（＝∠ＴａＯａＴａ’）、ウエハ５の半径をｂ、回転した角度をβ（＝∠ＴｂＯｂＴｂ’）とおくと。円弧の長さＴａ−Ｔａ’、Ｔｂ−Ｔｂ’は下記式（７）、下記式（８）であらわされる。
【００２９】
Ｔａ−Ｔａ’＝２ａπ×（α／２π） ・・・・（７）
Ｔｂ−Ｔｂ’＝２ｂπ×（β／２π） ・・・・（８）
【００３０】
ウエハ５はケース３の回転に従って滑ることなく転がるので、その接点の移動距離である円弧Ｔａ−Ｔａ’と円弧Ｔｂ−Ｔｂ’の長さは等しい。よって、上記式（７）、上記式（８）より下記式（９）が成り立つ。
ａα＝ｂβ ・・・・（９）
【００３１】
ケース３の支持壁部１７はウエハ５より大きい半径を持つａ＞ｂであることから、β＞αであり、ウエハ５はケース３に対して相対的にβ−αだけ多く回転していることとなる。ケース３が１回転した時のβ−αを１回転時のズレとしてズレ角度γで定義すると。ズレ角度γは上記式（１０）であらわされる。
【００３２】
次に、保持具６の位置、幅、設置間隔とその保持具６により挟まれることになるウエハ５の領域とその処理時間について説明する。図８に示すように、ケース３の支持壁部１７に複数の保持具６が設置されている場合、処理中に保持具６により挟まれることになるウエハ５の領域を考える。実際はケース３の支持壁部１７の半径とウエハ５の半径とが異なるため、保持具６とウエハ５との位置関係は保持具６０のように設置位置が上方にあるものほど、ウエハ５を挟むことになる領域は狭く、処理時間も短くなる。しかしながら今回は簡便に説明するため、ケース３の半径とウエハ５の半径とがほぼ同じであり、保持具６の位置に依存した差は微少であり考慮に入れないものとして扱い、この場合の処理領域と処理時間とについて考える。尚、この仮定は保持具６に挟まれることになる領域、処理時間が最大である場合の仮定であり、最も処理が行われにくい状況を想定したものである。
【００３３】
上記式（１０）より、ケース３が１回転した場合の、ケース３とウエハ５との回転角の差はズレ角度γであらわされるから、ケース３とウエハ５との相対的な位置関係は、固定されたケース３に対して、ウエハ５がズレ角度γ（ｒａｄ／回転）なる回転速度で回転しているものとして扱うことができる。よって、ケース３が１回転した場合の保持具６に挟まれて処理されたウエハ５の領域は図８の斜線部に示すウエハ５中心に対してズレ角度γの角を持った処理領域３１となる。また、ケース３に対するウエハ５の回転速度は等速であるから、処理領域３１は挟まれて処理される時間も等しい。保持具６がウエハ５の中心に対して等角度δで配置されている場合、ケース３の回転数をＮとすると、可能な限少ない回転数でウエハ５外周部全域が均等に処理されるためには、上記式（１１）が成り立つ必要がある。
【００３４】
次に、上記式（１１）が成り立つようなケース３の外周部全域が均等な時間だけ処理された場合の、全体の処理時間に対するウエハ５の保持具６に囲まれて処理されることになる時間の割合を求める。この割合をＸとおく。保持具６に囲まれて処理されることになるケース３とウエハ５との相対的な位置関係は、固定されたケース３に対して、ウエハ５がズレ角度γ（ｒａｄ／回転）なる回転速度で回転しているものとして扱うことができるので、Ｘは、ウエハ５の円周全域の長さに対する、保持具６が占める幅の大きさに等しい。ウエハ５の半径をｂ、保持具６の数をＫ、保持具６の１個が占める幅の大きさをｗとすると上記式（１２）式が成り立つ。
【００３５】
以上、上記式（１０）〜（１２）の条件を踏まえ、本実施の形態１では、例えば８インチのウエハ５（半径＝１０ｃｍ）を用いる場合を想定して、［表１］に示すような各条件を設定する各実施例を示す。
【００３６】
【表１】
【００３７】
実施例１は、ケース３の内周半径（支持壁部１７の半径）＝１０．８［ｃｍ］、ウエハ５：ケース３の半径比＝１２：１３、保持具６の設置間隔δ＝π／３［ｒａｄ］おき、保持具６の数＝６個、保持具６の幅＝１．７５［ｃｍ］（ウエハ５円周の１０°に相当）となるように設計しているものである。この場合、式（１０）よりγ＝π／６［ｒａｄ］、上記式（１１）を満たす最小のＮ＝２、上記式（１２）よりＸ＝０．１７となる。
【００３８】
実施例２は、ケース３の内周半径＝１２．５［ｃｍ］、ウエハ５：ケース３の半径比＝５：４、治具設置間隔δ＝π／４［ｒａｄ］おき、保持具６の数＝４個、保持具６の幅＝１．７５［ｃｍ］（ウエハ５円周の１０°に相当）となるように設計しているものである。この場合、上記式（１０）よりγ＝π／４［ｒａｄ］、上記式（１１）を満たす最小のＮ＝１、式（１２）よりＸ＝０．１１となる。
【００３９】
実施例３は、ケース３の内周半径＝１０．８［ｃｍ］、ウエハ５：ケース３の半径比＝１３：１２、治具設置間隔δ＝２π／３［ｒａｄ］おき、保持具６の数＝３個、保持具６の幅＝２．００［ｃｍ］（ウエハ５円周の１１°に相当）となるように設計しているものである。この場合、上記式（１０）よりγ＝π／６［ｒａｄ］、上記式（１１）を満たす最小のＮ＝４、式（１２）よりＸ＝０．１０となる。
【００４０】
この各実施例のように色々な条件に設定することができる。すなわち、実施例１の場合であれば、ケース３が２回転する毎に保持具６で囲まれて処理が行われる領域はウエハ５外周部全域に均一に分布し、保持具６にて囲まれた状態で処理される時間も等しくなる。保持具６にて囲まれた状態で処理される時間の全処理時間に対する割合は、全処理時間全体の１７％となりムラの低減効果が得られる。
【００４１】
他の実施例２、実施例３の場合であれば、［表１］からも明らかなように、実施例１と比較すると［表２］に示すように各条件の長所と短所とが存在する。
【００４２】
【表２】
【００４３】
この［表２］から明らかなように、例えば、実施例２は実施例１より処理時間の短い工程を必要とする場合に対して有効なものである。また、実施例３は実施例１より保持具６の数が少なく、ウエハ５の保持具に挟まれて処理する割合が少なく、処理の均一性がより一層向上する。一方で、保持具６数が少なくなるため、ウエハ５の安定性を向上させるために、保持具６をウエハ５中心方向への高さをより高く配設する等の配慮が必要となる。それぞれの長所、短所を考慮に入れ、ウエハ５の処理条件において適当となる場合を選択することが可能である。
【００４４】
例えば、前処理のような処理時間の短い工程では、一般的なバッチ処理を施した場合、最後に処理液４に浸され、最初に処理液４から取り出される、ウエハ５上部と最初に処理液４に浸され、最後に処理液４から取り出される下部で処理時間に差が生じるため、ムラ発生の可能性がある。この問題はウエハ５投入時と取り出し時の向きを反転させることにより回避可能である。Ｎ回転時のウエハ５の回転角度はＮγであらわされるから、Ｎγ＝π＋２ｎπ（ｎは整数）の関係が成り立つ時に、ウエハ５の向きは反転する。このような制御を求める場合は、短い処理時間で所定の角度を回転させることが可能である方が都合よく、例えば実施例２のようなズレ角度γの大きい設計とした場合は、４回転でウエハ５を反転させることが可能となり適している。
【００４５】
上記のように構成された実施の形態１の基板処理装置によれば、被処理物は保持体に把持されることなく、保持されているため、保持体の回転に従い被処理物が転がるので、処理中に被処理物の保持部分が連続的に変化する。このため、保持体により保持されたままの状態となる被処理物の領域は存在せず、処理ムラが生じない。さらに、処理中は被処理物が回転を続けているため、良好な処理（例えば膜厚均一性）が得られる。
【００４６】
また、内面が略円形状の容器により形成されているため、容器の回転に従って常に被処理物は回転し続ける。そのため、被処理物が保持具に挟まれて処理されることになる時間をより一層均一化することが可能になる。また、回転に従って微小距離ずつ容器内を移動するため、容器内面に接触する際の衝撃が少なく、被処理物の破損が起こりにくい。
【００４７】
また、回転手段は、保持具の回転速度を制御しているため、取り出し時の被処理物の向きを投入時の向きとを反転された状態となるように制御可能であり、処理時間の差に起因したムラの発生を抑えることが可能となる。
【００４８】
また、δ＝Ｎγの関係が成り立ち、その関係が成り立つ最小のＮ回の回転数で被処理物の外周全域が均等に処理することができるため、より少ない回転数で均一な処理を行うことができる。
【００４９】
また、支持壁部は、処理液を通過可能な格子形状にて形成しているため、被処理物への処理液の循環を効果的に行うことを可能とし、被処理物の処理がより一層均一となる。
【００５０】
実施の形態２．
上記実施の形態１に示したような基板処理装置においては、保持具６間の液溜まりに起因して処理ムラは生じる可能性がある。そこで、保持具６間の液溜まりの排出能力が、上記実施の形態１より優れたものについて説明する。上記実施の形態１では図１０のように、ケース３の側面部全体を処理液４を通しうる格子構造としていたが、この実施の形態では、図１１に示すような所定の領域のみに限定する。この所定領域とは、保持具６の存在する領域と対応しており、この領域からケース３内への処理液４の流入、流出が行われる。そのため、効果的に保持具６間の液溜まりを排出することができるようになる。
【００５１】
上記のように構成された実施の形態２の基板処理装置によれば、上記実施の形態１と同様の効果を奏するのはもちろんのこと、保持体の被処理物を保持している保持具間の液溜まりを排出させるために、保持具間の領域のみを格子形状に形成しているため、この領域への流量を増大させ、保持具間の液溜まりの排出を活発にし、被処理物の処理をより一層均一に行うことができる。
【００５２】
実施の形態３．
上記各実施の形態に示したような基板処理装置においては、保持具６は、ウエハ５の同一箇所の表面側および裏面側を挟持する例を示したが、これに限られることはなく、例えば図１２に示すように、保持具６はウエハ５の表面側６ａおよび裏面側６ｂに交互に形成することも考えられる。その場合、ウエハにおける保持具に挟まれて処理される割合が少なく、処理の均一性がより一層向上する。
【００５３】
また、上記各実施の形態においては、一度に複数のウエハを処理するバッチ処理に対応する例を示したが、これに限られることはなく、１回に１枚のウエハを処理する場合であってもよいことは言うまでもなく、その場合は、保持体は１枚のウエハのみを上記各実施の形態と同様に保持可能な構成とすれば、上記各実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１ 処理槽、３ ケース、４ 処理液、５ ウエハ、６，６０ 保持具、７ 軸、
１７ 支持壁部、３０ 保持体、３１ 処理領域、１００ 基板処理装置、
１０１ 回転手段。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、処理液が入った処理槽に被処理物を浸漬処理する基板処理装置に関し、特に、被処理物の全領域で均一な処理が可能で、被処理物の全領域を製品として使用可能に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
表裏導通型の半導体素子の電極部には、はんだ付性確保のために、Ａｌ、Ｎｉ、Ａｕ等からなる多層構造の膜が形成されている。近年、電気的な性能の向上を狙って基板厚の薄肉化が進んでいるが、広く用いられている蒸着やスパッタ等の乾式法による成膜は高温でなされるため、基板と電極との線膨張係数の差によって基板が反ってしまうという問題がある。そこで、従来の乾式法に加え、基板の反りを抑制する方法として低温での成膜が可能な無電解めっきによる成膜が用いられている。
【０００３】
無電解めっきにより成膜を行う場合、従来の乾式法による成膜と比べ、膜厚の均一性が低いという問題がある。無電解めっきの成膜速度は、槽内の温度分布、被めっき面でのめっき液流れの向き等の条件が支配的な要因となって変化する。このため、均一なめっき膜を得るためには、めっき槽全体において温度、流れの向きを均一化させることが肝要であるが、完全に均一化させることは困難であった。
【０００４】
従来の基板処理装置では、処理槽内で基板を回転させることで、槽内の位置に依存した温度分布、流れの向き等の影響をなくし、膜厚分布を均一に形成するものが示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−５７５９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の基板処理装置は、基板の固定を治具の隙間に嵌入する構成により行っている。基板のズレによる保持具からの落下や、基板が動いた際に治具に衝突し割れることを防ぐためには、固定部分の保持具と基板と間の間隔は非常に狭いものとならざるを得ない。しかし、基板と保持具と間の間隔が狭い場合、水洗工程において保持具と基板と間に水が溜まり、次工程で処理液と溜まった水との置換が行われなかった場合、この領域は処理ムラとなるという問題点があった。さらに、この水が処理液中で基板表面を伝って広がった場合は、保持具近傍の領域にも処理ムラは広がり、製品として使用不可能な領域が拡大してしまうという問題点があった。また、この問題は回転機構を有しない一般的なバッチ処理方法においても基板と保持具と間の相対的な位置は変化しないため同様に存在する。
【０００７】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、被処理物の全領域で均一な処理が可能で、被処理物の全領域を製品として使用可能となる基板処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は、被処理物を処理するための処理液を貯留する処理槽と、
上記被処理物の中心から最外位置までの距離より大きい半径を有する円の円周上位置において上記被処理物を把持することなく保持して上記被処理物を上記処理液に浸漬する保持体と、
上記円周の中心を回転中心として上記保持体を回転させる回転手段とを備えるものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明の基板処理装置は、被処理物を処理するための処理液を貯留する処理槽と、
上記被処理物の中心から最外位置までの距離より大きい半径を有する円の円周上位置において上記被処理物を把持することなく保持して上記被処理物を上記処理液に浸漬する保持体と、
上記円周の中心を回転中心として上記保持体を回転させる回転手段とを備えるので、
保持体の回転により被処理物の全ての箇所が処理液に浸漬でき、
被処理物の全領域で均一な処理が可能で、被処理物の全領域を製品として使用可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１の基板処理装置の構成を示す図である。
【図２】図１に示し基板処理装置のＡ−Ａ’断面を示す断面図である。
【図３】図２に示した基板処理装置のＢ−Ｂ’断面を示す断面拡大図である。
【図４】図１に示した保持体の開閉機構を説明する図である。
【図５】図１に示した基板処理装置におけるウエハのケースに係る力の関係を説明する図である。
【図６】図１に示した基板処理装置における回転前のウエハとケースとの相対的な位置関係を示した図である。
【図７】図１に示した基板処理装置におけるケースがα回転した場合の回転後のウエハとケースとの相対的な位置関係を示した図である。
【図８】図１に示した基板処理装置の回転前の保持具とウエハとの位置関係を示した図ある。
【図９】図８に示した基板処理装置のケースが１回転した場合の回転後の保持具により挟まれた領域を示した図である。
【図１０】図１に示した基板処理装置のケースの構成を示した断面図および斜視図である。
【図１１】この発明の実施の形態２における基板処理装置のケースの構成を示した断面図および斜視図である。
【図１２】この発明の実施の形態３における基板処理装置の保持具とウエハとの位置関係を示した図ある。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
以下、本願発明の実施の形態について説明する。本実施の形態においては、被処理物として円盤形状の半導体のウエハ、被処理物を保持する保持体としてケースを利用した場合で、基板処理装置として、前処理およびめっき処理装置について述べるが、本発明は、ウエハ以外の円盤状または回転可能な形状の被処理物、ケース以外の被処理物を保持しうる保持体に対しても適宜適応できるものである。
【００１２】
図１は実施の形態１における基板処理装置としてのめっき処理装置の構成を示す図、図２は図１に示し基板処理装置のＡ−Ａ’断面を示す断面図、図３は図２に示した基板処理装置のＢ−Ｂ’断面を示す断面拡大図、図４は図１に示した保持体の開閉機構を説明する図、図５は図１に示した基板処理装置におけるウエハのケースに係る力の関係を説明する図、図６は図１に示した基板処理装置における回転前のウエハとケースとの相対的な位置関係を示した図、図７は図１に示した基板処理装置におけるケースがα回転した場合の回転後のウエハとケースとの相対的な位置関係を示した図、図８は図１に示した基板処理装置の回転前の保持具とウエハとの位置関係を示した図、図９図８に示した基板処理装置のケースが１回転した場合の回転後の保持具により挟まれた領域を示した図である。
【００１３】
図において、基板処理装置１００は被処理物としてのウエハ５の処理を行うものであり、ウエハ５を処理する例えばめっき処理するための処理液４として例えばめっき液を貯留する処理槽１と、ウエハ５の中心から最外位置までの距離、すなわち、ウエハ５は円盤形状にて形成されているためウエハ５の半径がこれに相当する距離であり、ウエハ５の半径より大きい半径を有する円の円周上位置においてウエハ５を把持することなく保持してウエハ５を処理液４に浸漬する保持体３０と、保持体３０の円周の中心を回転中心の軸７として保持体３０を回転速度を制御して回転させる回転手段１０１とを備えている。
【００１４】
保持体３０は、円周位置上においてウエハ５の外周面を支持する支持壁部１７が内面の円周の円筒形状の容器としてのケース３にて構成されている。そして支持壁部１７は、処理液４を通過可能となるように例えば図１０に示したような格子形状にて形成されている。さらに、保持体３０は、例えば図３に示すようにウエハ５の表面側および裏面側からウエハ５を挟持する複数の保持具６を支持壁部１７に備えている。そして、この保持具６を、ウエハ５の中心に対して等角度δで配置され、等角度δは保持体３０に対するウエハ５の１回転あたりの相対的な回転角度（以下、ズレ角度とする）をγとした時、δ＝Ｎγ（Ｎは自然数）となる式が成り立つように設置されている。そして、保持具６はケース３の回転および液中での揺動に伴うウエハ５の移動によって、ウエハ５がケース３から外れてしまうことを防ぐ役割を担う。
【００１５】
回転手段１０１は、ケース３を側板１２にて把持し、ケース３を移動して浸漬処理を行う駆動アーム２と、ケース３の側板１２に固定された軸７に形成された第１プーリ８と、回転速度が制御可能なモータ１１と、モータ１１に連結された第２プーリ１０と、第１プーリ８と第２プーリ１０とに係止されている駆動ベルト９とにて構成されている。そして、モータ１１は第２プーリ１０を回転させ、この第２プーリ１０の回転は駆動ベルト９を介して第１プーリ８に伝わる。そして、第１プーリ８が回転することにより軸７が回転し、軸７はケース３の側板１２と固定されているので、ケース３が回転する。尚、第１プーリ８、第２プーリ１０、および駆動ベルト９は駆動アーム２中で密閉されており、処理槽１への浸漬時に処理液４が入り込まないように防水されている。また、これらの保持具６は図３の図２中Ｂ−Ｂ’断面拡大図に示すように、ウエハ５と接する可能性のある面の端部は滑らかに加工されており、ウエハ５の移動に伴う接触により、ウエハ５が割れてしまうことがないように配慮されている。
【００１６】
そして、ケース３の側板１２を除く領域は、図４に示すようにケース上部１８とケース下部１９との２領域からなっており、これらは蝶番２０で連結されており開閉可能である。そして、ウエハ５をケース３にセットする際には、図３のようにケース３を開いた状態でケース下部１９の保持具６間にウエハ５をセットし、ケース上部１８を閉じる。その後、回転によりケース３が開いてしまうことがないように、ケース上部１８に取り付けられた固定具２１をケース下部１９に固定する。
【００１７】
処理槽１は温度調節機１３が配設されており、さらに、循環ポンプ１４を利用して導入口１５から処理液４を噴出して処理槽１に導入し、導出口１６から処理液４を吸入して処理槽１から導出することにより処理液４を循環させている。この循環による処理液４の流れの向きは、ウエハ５の回転が妨げとならないように設定されている。
【００１８】
上記のように構成された実施の形態１の基板処理装置の動作について説明する。まず、ケース３の固定具２１を開放して、蝶番２０を軸として、ケース上部１８とケース下部１９とを離反させる。次に、ケース３の各保持具６に複数のウエハ５を保持させる。そして、複数のウエハ５が保持されたケース３を駆動アーム２により搬送し、処理槽１中に浸漬させる。この時、処理液４は温度調節機１３により一定の温度に保たれており、循環ポンプ１４を用いて循環されている。次に、ケース３内全体が処理液４に浸された後、モータ１１が起動し、所定の速度でケース３が回転する。次に、所定時間の処理が終了した後、モータ１１は停止する。次に、ケース３が駆動アーム２により処理液４内すなわち処理槽１から取り出される。この一連の処理工程を通して、ウエハ５と保持体３０との位置は相対的に変化し続けているので、保持具６とウエハ５と間の液溜まりによる処理ムラの発生を防ぐことができる。
【００１９】
本発明の回転による処理ムラ防止の効果は、ウエハ５が処理液４中で滑ることなく転がることにより生じる。ウエハ５が滑ることなく転がる条件は下記（６）式であらわされるので、ケース３の素材は式（６）の条件を満たす素材を選定する。また、本発明では、ウエハ５がケース３中を転がることで移動するため、ウエハ５は処理時間の全てにおいて保持具６が存在する領域は存在しない。しかしながら、保持具６に挟持されているウエハ５の保持具６間で処理される領域はその領域の狭さのため、保持具６が存在しない領域と比べると液の対流が悪く、保持具６の存在しない領域と比べると処理速度が劣る可能性がある。このため、保持具６で囲まれる領域は可能な限り狭く、保持具６で囲まれた状態で処理される時間は短い方が望ましい。また、製品の均一性のため保持具６で囲まれた領域での処理時間は均一である必要がある。
【００２０】
これらの条件を満たすためには、ウエハ５とケース３の支持壁部１７との半径比、保持具６の本数、幅等の様々な条件の兼ね合いを考慮する必要がある。ウエハ５とケース３との半径比により、ケース３が１回転した際のウエハ５との回転角度のズレ角度γは下記式（１０）であらわされる。
γ＝β−α＝（（ａ−ｂ）／ｂ）×２π ・・・・（１０）
β：ウエハ５の回転した角度
α：ケース３の回転した角度
ａ：ケースの半径
ｂ：ウエハの半径
【００２１】
そして、ケース３が１回転した場合の保持具６により挟まれることになるウエハ５の領域は、１回転のズレ角度γにより、図９に示すような斜線にて囲まれた処理領域３１となる。よって、ウエハ５の外周部全域を均一に処理するためには、下記式（１１）が成り立つ必要がある。
δ＝Ｎγ ・・・・（１１）
δ：保持具６の設置の等角度
Ｎ：自然数
【００２２】
この時、保持具６に囲まれて処理されることになる時間の全処理時間に対する割合Ｘは下記式（１２）であらわされる。
Ｘ＝（Ｋｗ／２πｂ） ・・・・（１２）
Ｋ：保持具６の数
ｗ：保持具６の１個が占める幅（図９参照）
【００２３】
次に、ウエハ５が滑らずに回転する条件について説明する。ケース３の回転に従ってウエハ５が転がり、かつウエハ５が滑らない条件を求める。ウエハ５は回転方向に対して垂直になるように並べられており、さらに非常に薄い（１００ｕｍ〜６５０ｕｍ程度）ため、本実施の形態１では処理液４からの抗力は無視できるものと考える。このため、ケース３が少しでも傾けば、ウエハ５はケース３の支持壁部１７（または、保持具６）に沿って転がりだす。次に、傾けた場合にウエハ５が接触面で滑り出さない条件を考える。
【００２４】
ケース３がθだけ回転した場合のウエハ５とケース３とに働く力は図５に示すようになる。この時、ウエハ５にはウエハ５自身の重力Ｍｇ（Ｍ＝ウエハ５の質量）、ウエハ５とケース３との設置部分からの垂直抗力Ｎ、摩擦抵抗Ｆが働いている。この時のウエハ５の重心周りの運動方程式を考えると下記式（１）、式（２）が成り立つ。
Ｍ（ｄｖ／ｄｔ）＝Ｍｇｓｉｎθ−Ｆ ・・・・（１）
Ｎ＝Ｍｇｃｏｓθ ・・・・（２）
【００２５】
さらに、ウエハ５の重心周りの回転運動方程式を考えると下記式（３）、式（４）が成り立つ。
（１／２）×Ｍａ２×（ｄω／ｄｔ）＝ａＦ ・・・・（３）
ｖ＝ａω より
（ｄｖ／ｄｔ）＝ａ（ｄω／ｄｔ） ・・・・（４）
ｖ：ウエハ５の移動速度
ω：ウエハ５の回転角速度
【００２６】
上記式（１）〜式（４）を用いて、Ｆについて解くと下記式（５）となる。
Ｆ＝（１／３）Ｍｇｓｉｎθ ・・・・（５）
【００２７】
ウエハ５が滑り出さない条件は、
Ｆ≦Ｎμ
μ：静止摩擦係数
より、上記式（２）を式（５）に代入し、ウエハ５が滑ることなく回転する条件は下記式（６）であらわされる。
ｔａｎθ≦３μ ・・・・（６）
【００２８】
次に、ケース３の回転角とウエハ５の回転角の関係について説明する。ケース３がα回転した場合について考える。図６は回転前の状態を示したものであり、この時のケース３の支持壁部１７とウエハ５との接点をそれぞれＴａ、Ｔｂ、円の中心をＯａ、Ｏｂ、とおく。図７はケース３がα回転した後の状態を示したものであり、この時のケース３とウエハ５との接点をそれぞれ、Ｔａ’、Ｔｂ’とおく。ケース３の支持壁部１７をなす円の半径をａ、回転した角度をα（＝∠ＴａＯａＴａ’）、ウエハ５の半径をｂ、回転した角度をβ（＝∠ＴｂＯｂＴｂ’）とおくと。円弧の長さＴａ−Ｔａ’、Ｔｂ−Ｔｂ’は下記式（７）、下記式（８）であらわされる。
【００２９】
Ｔａ−Ｔａ’＝２ａπ×（α／２π） ・・・・（７）
Ｔｂ−Ｔｂ’＝２ｂπ×（β／２π） ・・・・（８）
【００３０】
ウエハ５はケース３の回転に従って滑ることなく転がるので、その接点の移動距離である円弧Ｔａ−Ｔａ’と円弧Ｔｂ−Ｔｂ’の長さは等しい。よって、上記式（７）、上記式（８）より下記式（９）が成り立つ。
ａα＝ｂβ ・・・・（９）
【００３１】
ケース３の支持壁部１７はウエハ５より大きい半径を持つａ＞ｂであることから、β＞αであり、ウエハ５はケース３に対して相対的にβ−αだけ多く回転していることとなる。ケース３が１回転した時のβ−αを１回転時のズレとしてズレ角度γで定義すると。ズレ角度γは上記式（１０）であらわされる。
【００３２】
次に、保持具６の位置、幅、設置間隔とその保持具６により挟まれることになるウエハ５の領域とその処理時間について説明する。図８に示すように、ケース３の支持壁部１７に複数の保持具６が設置されている場合、処理中に保持具６により挟まれることになるウエハ５の領域を考える。実際はケース３の支持壁部１７の半径とウエハ５の半径とが異なるため、保持具６とウエハ５との位置関係は保持具６０のように設置位置が上方にあるものほど、ウエハ５を挟むことになる領域は狭く、処理時間も短くなる。しかしながら今回は簡便に説明するため、ケース３の半径とウエハ５の半径とがほぼ同じであり、保持具６の位置に依存した差は微少であり考慮に入れないものとして扱い、この場合の処理領域と処理時間とについて考える。尚、この仮定は保持具６に挟まれることになる領域、処理時間が最大である場合の仮定であり、最も処理が行われにくい状況を想定したものである。
【００３３】
上記式（１０）より、ケース３が１回転した場合の、ケース３とウエハ５との回転角の差はズレ角度γであらわされるから、ケース３とウエハ５との相対的な位置関係は、固定されたケース３に対して、ウエハ５がズレ角度γ（ｒａｄ／回転）なる回転速度で回転しているものとして扱うことができる。よって、ケース３が１回転した場合の保持具６に挟まれて処理されたウエハ５の領域は図８の斜線部に示すウエハ５中心に対してズレ角度γの角を持った処理領域３１となる。また、ケース３に対するウエハ５の回転速度は等速であるから、処理領域３１は挟まれて処理される時間も等しい。保持具６がウエハ５の中心に対して等角度δで配置されている場合、ケース３の回転数をＮとすると、可能な限少ない回転数でウエハ５外周部全域が均等に処理されるためには、上記式（１１）が成り立つ必要がある。
【００３４】
次に、上記式（１１）が成り立つようなケース３の外周部全域が均等な時間だけ処理された場合の、全体の処理時間に対するウエハ５の保持具６に囲まれて処理されることになる時間の割合を求める。この割合をＸとおく。保持具６に囲まれて処理されることになるケース３とウエハ５との相対的な位置関係は、固定されたケース３に対して、ウエハ５がズレ角度γ（ｒａｄ／回転）なる回転速度で回転しているものとして扱うことができるので、Ｘは、ウエハ５の円周全域の長さに対する、保持具６が占める幅の大きさに等しい。ウエハ５の半径をｂ、保持具６の数をＫ、保持具６の１個が占める幅の大きさをｗとすると上記式（１２）式が成り立つ。
【００３５】
以上、上記式（１０）〜（１２）の条件を踏まえ、本実施の形態１では、例えば８インチのウエハ５（半径＝１０ｃｍ）を用いる場合を想定して、［表１］に示すような各条件を設定する各実施例を示す。
【００３６】
【表１】
【００３７】
実施例１は、ケース３の内周半径（支持壁部１７の半径）＝１０．８［ｃｍ］、ウエハ５：ケース３の半径比＝１２：１３、保持具６の設置間隔δ＝π／３［ｒａｄ］おき、保持具６の数＝６個、保持具６の幅＝１．７５［ｃｍ］（ウエハ５円周の１０°に相当）となるように設計しているものである。この場合、式（１０）よりγ＝π／６［ｒａｄ］、上記式（１１）を満たす最小のＮ＝２、上記式（１２）よりＸ＝０．１７となる。
【００３８】
実施例２は、ケース３の内周半径＝１２．５［ｃｍ］、ウエハ５：ケース３の半径比＝５：４、治具設置間隔δ＝π／４［ｒａｄ］おき、保持具６の数＝４個、保持具６の幅＝１．７５［ｃｍ］（ウエハ５円周の１０°に相当）となるように設計しているものである。この場合、上記式（１０）よりγ＝π／４［ｒａｄ］、上記式（１１）を満たす最小のＮ＝１、式（１２）よりＸ＝０．１１となる。
【００３９】
実施例３は、ケース３の内周半径＝１０．８［ｃｍ］、ウエハ５：ケース３の半径比＝１３：１２、治具設置間隔δ＝２π／３［ｒａｄ］おき、保持具６の数＝３個、保持具６の幅＝２．００［ｃｍ］（ウエハ５円周の１１°に相当）となるように設計しているものである。この場合、上記式（１０）よりγ＝π／６［ｒａｄ］、上記式（１１）を満たす最小のＮ＝４、式（１２）よりＸ＝０．１０となる。
【００４０】
この各実施例のように色々な条件に設定することができる。すなわち、実施例１の場合であれば、ケース３が２回転する毎に保持具６で囲まれて処理が行われる領域はウエハ５外周部全域に均一に分布し、保持具６にて囲まれた状態で処理される時間も等しくなる。保持具６にて囲まれた状態で処理される時間の全処理時間に対する割合は、全処理時間全体の１７％となりムラの低減効果が得られる。
【００４１】
他の実施例２、実施例３の場合であれば、［表１］からも明らかなように、実施例１と比較すると［表２］に示すように各条件の長所と短所とが存在する。
【００４２】
【表２】
【００４３】
この［表２］から明らかなように、例えば、実施例２は実施例１より処理時間の短い工程を必要とする場合に対して有効なものである。また、実施例３は実施例１より保持具６の数が少なく、ウエハ５の保持具に挟まれて処理する割合が少なく、処理の均一性がより一層向上する。一方で、保持具６数が少なくなるため、ウエハ５の安定性を向上させるために、保持具６をウエハ５中心方向への高さをより高く配設する等の配慮が必要となる。それぞれの長所、短所を考慮に入れ、ウエハ５の処理条件において適当となる場合を選択することが可能である。
【００４４】
例えば、前処理のような処理時間の短い工程では、一般的なバッチ処理を施した場合、最後に処理液４に浸され、最初に処理液４から取り出される、ウエハ５上部と最初に処理液４に浸され、最後に処理液４から取り出される下部で処理時間に差が生じるため、ムラ発生の可能性がある。この問題はウエハ５投入時と取り出し時の向きを反転させることにより回避可能である。Ｎ回転時のウエハ５の回転角度はＮγであらわされるから、Ｎγ＝π＋２ｎπ（ｎは整数）の関係が成り立つ時に、ウエハ５の向きは反転する。このような制御を求める場合は、短い処理時間で所定の角度を回転させることが可能である方が都合よく、例えば実施例２のようなズレ角度γの大きい設計とした場合は、４回転でウエハ５を反転させることが可能となり適している。
【００４５】
上記のように構成された実施の形態１の基板処理装置によれば、被処理物は保持体に把持されることなく、保持されているため、保持体の回転に従い被処理物が転がるので、処理中に被処理物の保持部分が連続的に変化する。このため、保持体により保持されたままの状態となる被処理物の領域は存在せず、処理ムラが生じない。さらに、処理中は被処理物が回転を続けているため、良好な処理（例えば膜厚均一性）が得られる。
【００４６】
また、内面が略円形状の容器により形成されているため、容器の回転に従って常に被処理物は回転し続ける。そのため、被処理物が保持具に挟まれて処理されることになる時間をより一層均一化することが可能になる。また、回転に従って微小距離ずつ容器内を移動するため、容器内面に接触する際の衝撃が少なく、被処理物の破損が起こりにくい。
【００４７】
また、回転手段は、保持具の回転速度を制御しているため、取り出し時の被処理物の向きを投入時の向きとを反転された状態となるように制御可能であり、処理時間の差に起因したムラの発生を抑えることが可能となる。
【００４８】
また、δ＝Ｎγの関係が成り立ち、その関係が成り立つ最小のＮ回の回転数で被処理物の外周全域が均等に処理することができるため、より少ない回転数で均一な処理を行うことができる。
【００４９】
また、支持壁部は、処理液を通過可能な格子形状にて形成しているため、被処理物への処理液の循環を効果的に行うことを可能とし、被処理物の処理がより一層均一となる。
【００５０】
実施の形態２．
上記実施の形態１に示したような基板処理装置においては、保持具６間の液溜まりに起因して処理ムラは生じる可能性がある。そこで、保持具６間の液溜まりの排出能力が、上記実施の形態１より優れたものについて説明する。上記実施の形態１では図１０のように、ケース３の側面部全体を処理液４を通しうる格子構造としていたが、この実施の形態では、図１１に示すような所定の領域のみに限定する。この所定領域とは、保持具６の存在する領域と対応しており、この領域からケース３内への処理液４の流入、流出が行われる。そのため、効果的に保持具６間の液溜まりを排出することができるようになる。
【００５１】
上記のように構成された実施の形態２の基板処理装置によれば、上記実施の形態１と同様の効果を奏するのはもちろんのこと、保持体の被処理物を保持している保持具間の液溜まりを排出させるために、保持具間の領域のみを格子形状に形成しているため、この領域への流量を増大させ、保持具間の液溜まりの排出を活発にし、被処理物の処理をより一層均一に行うことができる。
【００５２】
実施の形態３．
上記各実施の形態に示したような基板処理装置においては、保持具６は、ウエハ５の同一箇所の表面側および裏面側を挟持する例を示したが、これに限られることはなく、例えば図１２に示すように、保持具６はウエハ５の表面側６ａおよび裏面側６ｂに交互に形成することも考えられる。その場合、ウエハにおける保持具に挟まれて処理される割合が少なく、処理の均一性がより一層向上する。
【００５３】
また、上記各実施の形態においては、一度に複数のウエハを処理するバッチ処理に対応する例を示したが、これに限られることはなく、１回に１枚のウエハを処理する場合であってもよいことは言うまでもなく、その場合は、保持体は１枚のウエハのみを上記各実施の形態と同様に保持可能な構成とすれば、上記各実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１ 処理槽、３ ケース、４ 処理液、５ ウエハ、６，６０ 保持具、７ 軸、
１７ 支持壁部、３０ 保持体、３１ 処理領域、１００ 基板処理装置、
１０１ 回転手段。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理物を処理するための処理液を貯留する処理槽と、
上記被処理物の中心から最外位置までの距離より大きい半径を有する円の円周上位置において上記被処理物を把持することなく保持して上記被処理物を上記処理液に浸漬する保持体と、
上記円周の中心を回転中心として上記保持体を回転させる回転手段とを備えたことを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
上記保持体は、上記被処理物の表面側および裏面側から上記被処理物を挟持する複数の保持具を備えたことを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
上記保持具は、上記被処理物の中心に対して等角度δで配置され、
上記等角度δは、上記保持体に対する上記被処理物の１回転あたりの相対的な回転角度をγとしたとき、δ＝Ｎγ（Ｎは自然数）となる式が成り立つことを特徴とする請求項２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
上記保持体は、上記円周位置上において上記被処理物の外周面を支持する支持壁部を備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項５】
上記保持体は、上記支持壁部の内面が上記円周の円筒形状の容器にてなることを特徴とする請求項４に記載の基板処理装置。
【請求項６】
上記支持壁部は、上記処理液を通過可能な格子形状にてなることを特徴とした請求項４または請求項５に記載の基板処理装置。
【請求項７】
上記支持壁部は、上記被処理物の保持箇所のみ上記処理液が通過可能な格子形状にてなることを特徴とした請求項４または請求項５に記載の基板処理装置。
【請求項８】
上記回転手段は、上記保持具の回転速度を制御することを特徴とした請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項１】
被処理物を処理するための処理液を貯留する処理槽と、
上記被処理物の中心から最外位置までの距離より大きい半径を有する円の円周上位置において上記被処理物を把持することなく保持して上記被処理物を上記処理液に浸漬する保持体と、
上記円周の中心を回転中心として上記保持体を回転させる回転手段とを備えたことを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
上記保持体は、上記被処理物の表面側および裏面側から上記被処理物を挟持する複数の保持具を備えたことを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
上記保持具は、上記被処理物の中心に対して等角度δで配置され、
上記等角度δは、上記保持体に対する上記被処理物の１回転あたりの相対的な回転角度をγとしたとき、δ＝Ｎγ（Ｎは自然数）となる式が成り立つことを特徴とする請求項２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
上記保持体は、上記円周位置上において上記被処理物の外周面を支持する支持壁部を備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項５】
上記保持体は、上記支持壁部の内面が上記円周の円筒形状の容器にてなることを特徴とする請求項４に記載の基板処理装置。
【請求項６】
上記支持壁部は、上記処理液を通過可能な格子形状にてなることを特徴とした請求項４または請求項５に記載の基板処理装置。
【請求項７】
上記支持壁部は、上記被処理物の保持箇所のみ上記処理液が通過可能な格子形状にてなることを特徴とした請求項４または請求項５に記載の基板処理装置。
【請求項８】
上記回転手段は、上記保持具の回転速度を制御することを特徴とした請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−１５３９１４（Ｐ２０１２−１５３９１４Ａ）
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１６９６（Ｐ２０１１−１１６９６）
【出願日】平成２３年１月２４日（２０１１．１．２４）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２４日（２０１１．１．２４）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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