JP2011236478A - Metal film forming system, method of forming metal film, program and computer storage medium - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板上に金属膜を形成する金属膜形成システム、当該金属膜形成システムを用いた金属膜形成方法、プログラム及びコンピュータ記憶媒体に関する。 The present invention relates to a metal film forming system for forming a metal film on a substrate, a metal film forming method using the metal film forming system, a program, and a computer storage medium.
例えば半導体デバイスなどの電子デバイスに使用されている配線や電極の材料として、例えばアルミニウムが使用されている。従来、アルミニウムの配線や電極を形成するには、例えば基板上に所定のパターンを形成して配線又は電極となるべき部位にトレンチを形成し、当該トレンチ内を含む基板上にアルミニウム膜を形成した後、余剰の部分を化学機械研磨等により除去する方法が一般的に採用されていた。また、このアルミニウム膜を形成する方法として、例えばスパッタリング法、真空蒸着法、CVD法(Chemical Vapor Deposiotion、化学気相成長法)などの真空プロセスでアルミニウム膜を形成する方法が用いられていた。 For example, aluminum is used as a material for wiring and electrodes used in electronic devices such as semiconductor devices. Conventionally, in order to form an aluminum wiring or electrode, for example, a predetermined pattern is formed on a substrate, a trench is formed in a portion to be a wiring or an electrode, and an aluminum film is formed on the substrate including the inside of the trench. Thereafter, a method of removing excess portions by chemical mechanical polishing or the like was generally employed. Further, as a method of forming this aluminum film, a method of forming an aluminum film by a vacuum process such as a sputtering method, a vacuum deposition method, a CVD method (Chemical Vapor Deposition) has been used.
ところで、近年、半導体デバイスのさらなる高集積化を図るため、配線や電極の構造の微細化、複雑化が進んでおり、これらの形状に関する精度の向上が要求されている。かかる場合、基板上のトレンチの開口幅が小さくなり、またトレンチのアスペクト比(トレンチの深さをトレンチの表面開口部の最小距離で除した値)が大きくなる。このため、基板上にアルミニウム膜を形成する際に、従来のスパッタリング法、真空蒸着法、CVD法などを採用すると、トレンチの開口に近い領域に堆積したアルミニウムがトレンチの開口を閉塞し、その結果としてトレンチの内部にアルミニウムが充填されない欠陥部分が生じるおそれがある。 Incidentally, in recent years, in order to further increase the integration of semiconductor devices, the structures of wirings and electrodes have been miniaturized and complicated, and improvement in the accuracy of these shapes is required. In such a case, the opening width of the trench on the substrate is reduced, and the aspect ratio of the trench (the value obtained by dividing the trench depth by the minimum distance of the surface opening of the trench) is increased. For this reason, when a conventional sputtering method, vacuum evaporation method, CVD method or the like is employed when forming an aluminum film on a substrate, aluminum deposited in a region close to the opening of the trench closes the opening of the trench. As a result, there is a possibility that a defective portion that is not filled with aluminum is generated in the trench.
そこで、アルミニウム膜を形成する方法として、例えばアミン化合物と水酸化アルミニウムの錯体を溶媒に溶解した金属混合液を基板上に塗布した後、所定の温度で基板を熱処理して、基板上にアルミニウム膜を形成する方法が提案されている。かかる場合、金属混合液が流動性を有するため、基板上のトレンチが微小の場合でも、当該トレンチ内に金属混合液が流入し、アルミニウム膜の欠陥の発生を抑制できる。また、基板とアルミニウム膜との定着性を向上させるため、金属混合液を基板上に塗布する前に、基板上に有機金属化合物の下地膜を形成することも提案されている。この下地膜は、例えばチタン原子を含む有機金属化合物の溶液を基板上に塗布した後、所定の温度で基板を熱処理して形成される(特許文献1)。 Therefore, as a method of forming an aluminum film, for example, after applying a metal mixed solution in which a complex of an amine compound and aluminum hydroxide is dissolved in a solvent, the substrate is heat-treated at a predetermined temperature, and the aluminum film is formed on the substrate. There has been proposed a method for forming the. In such a case, since the metal mixed solution has fluidity, even when the trench on the substrate is very small, the metal mixed solution flows into the trench and generation of defects in the aluminum film can be suppressed. In order to improve the fixability between the substrate and the aluminum film, it has also been proposed to form a base film of an organometallic compound on the substrate before the metal mixed solution is applied onto the substrate. This base film is formed, for example, by applying a solution of an organometallic compound containing titanium atoms on a substrate and then heat-treating the substrate at a predetermined temperature (Patent Document 1).
特許文献1の方法を用いて基板上にアルミニウム膜を形成する場合、処理雰囲気中に微量の酸素や水分が存在すると、金属混合液はこれら酸素や水分と反応して劣化するおそれがある。このため、低酸素濃度且つ低水分濃度の処理雰囲気、例えば窒素ガス等の不活性ガス雰囲気中で、金属混合液の塗布処理や基板の熱処理を行う必要がある。また、かかる金属混合液の劣化を避けるため、アルミニウム膜を形成する際の処理雰囲気と下地膜を形成する際の処理雰囲気とを隔離する必要もある。
When an aluminum film is formed on a substrate using the method of
このように金属混合液を用いた方法では、各処理の処理雰囲気を厳格に制御する必要がある。しかしながら、現状は、かかる金属混合液を用いた方法が試験的に行われている段階であり、処理雰囲気を適切に制御しつつアルミニウム膜の形成を効率よく行うことまでは考慮されていない。例えば各処理を行う際に、都度処理雰囲気を制御しており、アルミニウム膜を形成するのに多大な時間を要している。したがって、複数の基板に対してアルミニウム膜を連続的に形成することは現実的に困難であり、半導体デバイスの量産化に対応できていない。 As described above, in the method using the metal mixed solution, it is necessary to strictly control the treatment atmosphere of each treatment. However, the present situation is a stage where a method using such a metal mixed solution is being experimentally performed, and it has not been considered to efficiently form the aluminum film while appropriately controlling the processing atmosphere. For example, when each treatment is performed, the treatment atmosphere is controlled each time, and it takes a long time to form the aluminum film. Therefore, it is practically difficult to continuously form aluminum films on a plurality of substrates, and it cannot cope with mass production of semiconductor devices.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、金属混合液を用いて基板上に金属膜を適切且つ効率よく形成することを目的とする。 This invention is made | formed in view of this point, and it aims at forming a metal film on a board | substrate appropriately and efficiently using a metal liquid mixture.
前記の目的を達成するため、本発明は、基板上に金属膜を形成する金属膜形成システムであって、基板と金属膜との定着性を向上させるための前処理液を基板上に塗布して、当該基板上に下地膜を形成する前処理ステーションと、前記下地膜が形成された基板上に金属錯体と溶媒の金属混合液を塗布して、当該基板上に金属膜を形成する主処理ステーションと、前記前処理ステーションに対して基板を搬入出する搬入出ステーションと、前記搬入出ステーションと前記前処理ステーションとに接続され、内部を不活性ガスの大気圧雰囲気又は減圧雰囲気に切り替え可能で、且つ基板を一時的に収容する第1のロードロックユニットと、前記前処理ステーションと前記主処理ステーションとに接続され、内部を不活性ガスの大気圧雰囲気又は減圧雰囲気に切り替え可能で、且つ基板を一時的に収容する第2のロードロックユニットと、を有し、前記主処理ステーションは、内部を不活性ガスの大気圧雰囲気又は減圧雰囲気に切り替え可能に構成されていることを特徴としている。 In order to achieve the above object, the present invention provides a metal film forming system for forming a metal film on a substrate, wherein a pretreatment liquid for improving fixability between the substrate and the metal film is applied on the substrate. A pre-treatment station for forming a base film on the substrate, and a main process for forming a metal film on the substrate by applying a metal mixed solution of a metal complex and a solvent on the substrate on which the base film is formed. Connected to the station, the loading / unloading station for loading / unloading the substrate to / from the preprocessing station, the loading / unloading station and the preprocessing station, and the inside can be switched to an atmospheric pressure atmosphere or a reduced pressure atmosphere of an inert gas. And a first load lock unit that temporarily accommodates a substrate, the pretreatment station, and the main treatment station, and the inside of the atmosphere is reduced to an atmospheric pressure of an inert gas or reduced. And a second load lock unit that temporarily accommodates a substrate, and the main processing station is configured to be able to switch the inside to an atmospheric pressure atmosphere or a reduced pressure atmosphere of an inert gas. It is characterized by having.
本発明の金属膜形成システムには、前処理ステーションと主処理ステーションとの間に第2のロードロックユニットが設けられているので、前処理ステーションの内部の雰囲気と主処理ステーションの内部の雰囲気とを隔離することができる。また、主処理ステーションは、その内部の処理雰囲気を不活性ガスの大気圧雰囲気にすることができる。したがって、各処理の雰囲気を厳格に制御することができ、基板上に金属膜を適切に形成することができる。また、搬入出ステーションと前処理ステーションとの間に第1のロードロックユニットが設けられており、金属膜形成システムは、第1のロードロックユニットと第2のロードロックユニットを介して、搬入出ステーション、前処理ステーション及び主処理ステーションが一体に接続された構成を有している。このため、当該金属膜形成システムにおいて、基板上に下地膜と金属膜を連続的に形成することができ、しかも複数の基板を連続して処理することができる。さらに、主処理ステーションは、その内部を不活性ガスの大気圧雰囲気又は減圧雰囲気に切り替え可能に構成されているので、例えばメンテナンス時に主処理ステーションの内部を大気に開放した場合でも、メンテナンス終了後、主処理ステーション内の雰囲気を一旦真空引きして減圧することで、迅速に不活性ガスの大気圧雰囲気にすることができる。したがって、メンテナンス後、直ぐに金属膜形成システムを立ち上げて基板を処理することができる。以上のように、本発明によれば、金属混合液を用いて基板上に金属膜を適切且つ効率よく形成することができる。 In the metal film forming system of the present invention, since the second load lock unit is provided between the preprocessing station and the main processing station, the atmosphere inside the preprocessing station and the atmosphere inside the main processing station Can be isolated. Further, the main processing station can make the processing atmosphere inside it an atmospheric pressure atmosphere of an inert gas. Therefore, the atmosphere of each treatment can be strictly controlled, and a metal film can be appropriately formed on the substrate. In addition, a first load lock unit is provided between the loading / unloading station and the pretreatment station, and the metal film forming system is loaded / unloaded via the first load lock unit and the second load lock unit. The station, the preprocessing station, and the main processing station are connected together. For this reason, in the said metal film formation system, a base film and a metal film can be continuously formed on a board | substrate, and a several board | substrate can be processed continuously. Furthermore, the main processing station is configured so that the inside of the main processing station can be switched to an atmospheric pressure atmosphere or a reduced pressure atmosphere of an inert gas.For example, even when the inside of the main processing station is opened to the atmosphere during maintenance, By temporarily evacuating and reducing the atmosphere in the main processing station, an atmospheric pressure atmosphere of an inert gas can be quickly obtained. Therefore, the substrate can be processed by immediately starting up the metal film forming system after maintenance. As described above, according to the present invention, a metal film can be appropriately and efficiently formed on a substrate using a metal mixed solution.
前記前処理ステーションは、内部を不活性ガスの大気圧雰囲気又は減圧雰囲気に切り替え可能に構成されていてもよい。 The pretreatment station may be configured so that the inside can be switched to an atmospheric pressure atmosphere or a reduced pressure atmosphere of an inert gas.
前記前処理ステーションは、基板上に前記前処理液を塗布する前処理液塗布ユニットと、前記前処理液が塗布された基板を熱処理する熱処理ユニットと、前記前処理液塗布ユニット、前記熱処理ユニット、前記第1のロードロックユニット及び前記第2のロードロックユニットに接続され、基板を搬送する基板搬送機構を備えた第1の搬送ユニットと、を有し、前記主処理ステーションは、基板上に前記金属混合液を塗布する金属混合液塗布ユニットと、前記金属混合液が塗布された基板を第1の温度まで熱処理する前熱処理ユニットと、前記第1の温度まで熱処理された基板をさらに第1の温度よりも高い第2の温度まで熱処理する後熱処理ユニットと、前記金属混合液塗布ユニット、前記前熱処理ユニット、前記後熱処理ユニット及び前記第2のロードロックユニットに接続され、基板を搬送する基板搬送機構を備えた第2の搬送ユニットと、を有し、前記前処理液塗布ユニット、前記熱処理ユニット、前記第1の搬送ユニット、前記金属混合液塗布ユニット、前記前熱処理ユニット、前記後熱処理ユニット、前記第2の搬送ユニットは、それぞれ内部を不活性ガスの大気圧雰囲気又は減圧雰囲気に切り替え可能に構成されていてもよい。 The pretreatment station includes a pretreatment liquid application unit for applying the pretreatment liquid on a substrate, a heat treatment unit for heat treating the substrate coated with the pretreatment liquid, the pretreatment liquid application unit, the heat treatment unit, A first transport unit connected to the first load lock unit and the second load lock unit, and having a substrate transport mechanism for transporting a substrate, and the main processing station is arranged on the substrate. A metal mixed solution application unit for applying a metal mixed solution, a pre-heat treatment unit for heat-treating the substrate coated with the metal mixed solution to a first temperature, and a substrate heat treated to the first temperature, A post-heat treatment unit that heat-treats to a second temperature higher than the temperature, the metal mixture application unit, the pre-heat treatment unit, the post-heat treatment unit, and the front A second transport unit connected to a second load lock unit and provided with a substrate transport mechanism for transporting a substrate, the pretreatment liquid coating unit, the heat treatment unit, the first transport unit, The metal liquid mixture application unit, the pre-heat treatment unit, the post-heat treatment unit, and the second transfer unit may be configured to be capable of switching the inside to an atmospheric pressure atmosphere or a reduced pressure atmosphere of an inert gas.
前記第1のロードロックユニットと前記第2のロードロックユニットは、それぞれ基板を所定の温度に調節する温度調節機構を有していてもよい。 Each of the first load lock unit and the second load lock unit may have a temperature adjustment mechanism for adjusting the substrate to a predetermined temperature.
前記第1のロードロックユニットと前記第2のロードロックユニットには、それぞれ上下2段にロードロック室が配置され、前記各ロードロック室は、内部を不活性ガスの大気圧雰囲気又は減圧雰囲気に切り替え可能で、且つ基板を一時的に収容するように構成されていてもよい。 Each of the first load lock unit and the second load lock unit is provided with a load lock chamber in two upper and lower stages, and each of the load lock chambers has an atmospheric pressure atmosphere or a reduced pressure atmosphere of an inert gas. It may be configured to be switchable and temporarily accommodate the substrate.
また、前記第1のロードロックユニットと前記第2のロードロックユニットには、それぞれ2室のロードロック室が水平方向に配置され、前記各ロードロック室は、内部を不活性ガスの大気圧雰囲気又は減圧雰囲気に切り替え可能で、且つ基板を一時的に収容するように構成されていてもよい。 The first load lock unit and the second load lock unit each have two load lock chambers arranged in a horizontal direction, and each of the load lock chambers has an atmospheric pressure atmosphere of an inert gas. Alternatively, it may be possible to switch to a reduced-pressure atmosphere and to accommodate the substrate temporarily.
前記金属錯体はアルミニウム原子を有し、前記前処理液は有機金属化合物を有していてもよい。 The metal complex may have an aluminum atom, and the pretreatment liquid may have an organometallic compound.
別な観点による本発明は、金属膜形成システムを用いて、基板上に金属膜を形成する金属膜形成方法であって、前記金属膜形成システムは、基板と金属膜との定着性を向上させるための前処理液を基板上に塗布して、当該基板上に下地膜を形成する前処理ステーションと、前記下地膜が形成された基板上に金属錯体と溶媒の金属混合液を塗布して、当該基板上に金属膜を形成し、且つ内部を不活性ガスの大気圧雰囲気又は減圧雰囲気に切り替え可能な主処理ステーションと、前記前処理ステーションに対して基板を搬入出する搬入出ステーションと、前記搬入出ステーションと前記前処理ステーションとに接続され、内部を不活性ガスの大気圧雰囲気又は減圧雰囲気に切り替え可能で、且つ基板を一時的に収容する第1のロードロックユニットと、前記前処理ステーションと前記主処理ステーションとに接続され、内部を不活性ガスの大気圧雰囲気又は減圧雰囲気に切り替え可能で、且つ基板を一時的に収容する第2のロードロックユニットと、を有し、前記金属膜形成方法は、前記搬入出ステーションから前記第1のロードロックユニットに基板を搬送し、当該第1のロードロックユニット内の雰囲気を減圧した後、不活性ガスの大気圧雰囲気にする第1の工程と、その後、前記第1のロードロックユニットから前記前処理ステーションに基板を搬送し、当該前処理ステーションにおいて、前記前処理液を基板上に塗布して、当該基板上に下地膜を形成する第2の工程と、その後、前記前処理ステーションから前記第2のロードロックユニットに基板を搬送し、当該第2のロードロックユニット内の雰囲気を減圧した後、不活性ガスの大気圧雰囲気にする第3の工程と、その後、前記第2のロードロックユニットから前記主処理ステーションに基板を搬送し、当該主処理ステーションにおいて、不活性ガスの大気圧雰囲気中で前記金属混合液を基板上に塗布して、当該基板上に金属膜を形成する第4の工程と、その後、前記主処理ステーションから前記第2のロードロックユニットに基板を搬送し、当該第2のロードロックユニット内の雰囲気を減圧した後、不活性ガスの大気圧雰囲気にする第5の工程と、その後、前記第2のロードロックユニットから前記前処理ステーション及び前記第1のロードロックユニットを介して前記搬入出ステーションに基板を搬送する第6の工程と、を有することを特徴としている。 Another aspect of the present invention is a metal film forming method for forming a metal film on a substrate using a metal film forming system, and the metal film forming system improves fixability between the substrate and the metal film. A pretreatment liquid for applying a pretreatment liquid on the substrate, forming a base film on the substrate, and applying a metal mixed solution of a metal complex and a solvent on the substrate on which the base film is formed, A main processing station capable of forming a metal film on the substrate and switching the inside to an atmospheric pressure atmosphere or a reduced pressure atmosphere of an inert gas; a loading / unloading station for loading / unloading the substrate to / from the preprocessing station; A first load lock unit connected to the carry-in / out station and the pretreatment station, the inside of which can be switched to an atmospheric pressure atmosphere or a reduced pressure atmosphere of an inert gas, and which temporarily accommodates a substrate. And a second load lock unit connected to the pre-processing station and the main processing station, the interior of which can be switched to an atmospheric pressure atmosphere or a reduced-pressure atmosphere of an inert gas, and which temporarily accommodates a substrate. The method for forming a metal film includes transferring a substrate from the loading / unloading station to the first load lock unit, depressurizing an atmosphere in the first load lock unit, and then an atmospheric pressure atmosphere of an inert gas. And then transporting the substrate from the first load lock unit to the pretreatment station, applying the pretreatment liquid onto the substrate at the pretreatment station, A second step of forming a base film, and then the substrate is transferred from the pretreatment station to the second load lock unit, and the second load A third step of reducing the atmosphere in the rack unit to an atmospheric pressure of an inert gas, and then transporting the substrate from the second load lock unit to the main processing station, in the main processing station, A fourth step of applying the metal mixed solution on the substrate in an inert gas atmosphere and forming a metal film on the substrate; and then the second load lock unit from the main processing station. A fifth step of bringing the substrate into the second load lock unit and reducing the atmosphere in the second load lock unit to an atmospheric pressure of an inert gas, and then from the second load lock unit to the pretreatment station. And a sixth step of conveying the substrate to the loading / unloading station via the first load lock unit.
前記前処理ステーションは、内部を不活性ガスの大気圧雰囲気又は減圧雰囲気に切り替え可能に構成され、前記第2の工程は、前記前処理ステーションの内部を不活性ガスの大気圧雰囲気にした状態で行われてもよい。 The pretreatment station is configured to be switchable to an atmospheric pressure atmosphere or a reduced pressure atmosphere of an inert gas, and in the second step, the inside of the pretreatment station is in an atmospheric pressure atmosphere of an inert gas. It may be done.
前記第2の工程において、基板上に前記前処理液を塗布した後、当該基板を熱処理し、前記第4の工程において、基板上に前記金属混合液を塗布した後、当該基板を熱処理してもよい。 In the second step, after the pretreatment liquid is applied on the substrate, the substrate is heat-treated. In the fourth step, the metal mixture liquid is applied on the substrate, and then the substrate is heat-treated. Also good.
前記第3の工程において、基板を常温に温度調節し、前記第6の工程において、前記第1のロードロックユニットで基板を常温に温度調節してもよい。 In the third step, the temperature of the substrate may be adjusted to room temperature, and in the sixth step, the temperature of the substrate may be adjusted to normal temperature by the first load lock unit.
前記第1のロードロックユニットと前記第2のロードロックユニットには、それぞれ上下2段にロードロック室が配置され、前記第1の工程と前記第6の工程は、前記第1のロードロックユニットの各ロードロック室でそれぞれ行われ、前記第3の工程と前記第5の工程は、前記第2のロードロックユニットの各ロードロック室でそれぞれ行われてもよい。 The first load lock unit and the second load lock unit have load lock chambers arranged in two upper and lower stages, respectively, and the first step and the sixth step are the first load lock unit. The third step and the fifth step may be respectively performed in each load lock chamber of the second load lock unit.
また、前記第1のロードロックユニットと前記第2のロードロックユニットには、それぞれ2室のロードロック室が水平方向に配置され、前記第1の工程と前記第6の工程は、前記第1のロードロックユニットの各ロードロック室でそれぞれ行われ、前記第3の工程と前記第5の工程は、前記第2のロードロックユニットの各ロードロック室でそれぞれ行われてもよい。 Further, each of the first load lock unit and the second load lock unit has two load lock chambers arranged in a horizontal direction, and the first step and the sixth step are the first load lock unit and the second load lock unit, respectively. The third lock step may be performed in each load lock chamber of the second load lock unit, and the third step and the fifth step may be performed in each load lock chamber of the second load lock unit, respectively.
前記金属錯体はアルミニウム原子を有し、前記前処理液は有機金属化合物を有していてもよい。 The metal complex may have an aluminum atom, and the pretreatment liquid may have an organometallic compound.
また別な観点による本発明によれば、前記金属膜形成方法を金属膜形成システムによって実行させるために、当該金属膜形成システムを制御する制御部のコンピュータ上で動作するプログラムが提供される。 According to another aspect of the present invention, there is provided a program that operates on a computer of a control unit that controls the metal film forming system in order to cause the metal film forming system to execute the metal film forming method.
さらに別な観点による本発明によれば、前記プログラムを格納した読み取り可能なコンピュータ記憶媒体が提供される。 According to another aspect of the present invention, a readable computer storage medium storing the program is provided.
本発明によれば、金属混合液を用いて基板上に金属膜を適切且つ効率よく形成することができる。 According to the present invention, a metal film can be appropriately and efficiently formed on a substrate using a metal mixed solution.
以下、本発明の実施の形態について説明する。図1は本実施の形態にかかる金属膜形成システム1の構成の概略を示す平面図である。なお、基板としてのウェハW上には、予め所定のパターン(図示せず)が形成されている。また、本実施の形態の金属膜形成システム1では、金属膜として、アルミニウム膜をウェハW上に形成する。
Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 is a plan view schematically showing the configuration of a metal
金属膜形成システム1は、図1に示すように例えば複数のウェハWをカセット単位で外部と金属膜形成システム1との間で搬入出したり、カセットCに対してウェハWを搬入出したりする搬入出ステーション2と、ウェハW上に下地膜を形成するため、ウェハWに対して所定の処理を施す複数の処理ユニットを備えた前処理ステーション3と、下地膜が形成されたウェハW上に金属膜を形成するため、ウェハWに対して所定の処理を施す複数の処理ユニットを備えた主処理ステーション4とを有している。搬入出ステーション2と前処理ステーション3との間には、第1のロードロックユニット10が配置されている。第1のロードロックユニット10は、ゲートバルブ11を介して搬入出ステーション2に接続されると共に、ゲートバルブ12を介して前処理ステーション3に接続されている。また、前処理ステーション3と主処理ステーション4との間には、第2のロードロックユニット13が配置されている。第2のロードロックユニット13は、ゲートバルブ14を介して前処理ステーション3に接続されると共に、ゲートバルブ15を介して主処理ステーション4とに接続されている。金属膜形成システム1は、これら搬入出ステーション2、第1のロードロックユニット10、前処理ステーション3、第2のロードロックユニット13、主処理ステーション4をY方向(図1中の左右方向)にこの順で並べて配置して、一体に接続した構成を有している。
As shown in FIG. 1, the metal
なお、前処理ステーション3と主処理ステーション4は、後述するように、それぞれ内部を例えば窒素ガスなどの不活性ガスの大気圧雰囲気又は減圧雰囲気に切り替え可能に構成されている。
As will be described later, each of the
搬入出ステーション2には、カセット載置台20が設けられている。カセット載置台20は、複数のカセットCをX方向(図1中の上下方向)に一列に載置自在になっている。すなわち、搬入出ステーション2は、複数のウェハWを保有可能に構成されている。
The loading /
搬入出ステーション2には、X方向に延伸する搬送路21上を移動可能なウェハ搬送体22が設けられている。ウェハ搬送体22は、水平方向に伸縮自在、且つ鉛直方向及び鉛直周り(θ方向)にも移動自在であり、カセットCと第1のロードロックユニット10との間でウェハWを搬送できる。
The carry-in / out
前処理ステーション3は、ウェハWと金属膜との定着性を向上させるための前処理液をウェハW上に塗布する前処理液塗布ユニット30と、前処理液が塗布されたウェハWを熱処理する熱処理ユニット31と、前処理液塗布ユニット30、熱処理ユニット31、第1のロードロックユニット10及び第2のロードロックユニット13に接続され、各ユニットにウェハWを搬送する第1の搬送ユニット32とを有している。前処理液塗布ユニット30は、第1の搬送ユニット32のX方向負方向側において、ゲートバルブ33を介して第1の搬送ユニット32に接続されている。熱処理ユニット31は、第1の搬送ユニット32のX方向正方向側において、ゲートバルブ34を介して第1の搬送ユニット32に接続されている。
The
第1の搬送ユニット32の内部には、ウェハWを搬送する基板搬送機構としてのウェハ搬送機構35が設けられている。ウェハ搬送機構35は、ウェハWを支持するための一対の搬送アーム36、36を有している。ウェハ搬送機構35は、水平方向に伸縮自在、且つ鉛直方向及び鉛直周り(θ方向)に移動自在であり、前処理液塗布ユニット30、熱処理ユニット31、第1のロードロックユニット10及び第2のロードロックユニット13にウェハWを搬送できる。
A
また、第1の搬送ユニット32には、内部に例えば窒素ガスなどの不活性ガスを供給するガス供給管(図示せず)と、内部の雰囲気を真空引きする吸気管(図示せず)が接続されている。すなわち、第1の搬送ユニット32は、その内部を不活性ガスの大気圧雰囲気又は減圧雰囲気に切り替え可能に構成されている。
Further, a gas supply pipe (not shown) for supplying an inert gas such as nitrogen gas and an intake pipe (not shown) for evacuating the internal atmosphere are connected to the
主処理ステーション4は、前処理ステーション3で下地膜が形成されたウェハW上に金属混合液を塗布する金属混合液塗布ユニット40と、金属混合液が塗布されたウェハWを熱処理する前熱処理ユニット41と、前熱処理ユニット41で熱処理されたウェハWをさらに熱処理する後熱処理ユニット42と、金属混合液塗布ユニット40、前熱処理ユニット41、後熱処理ユニット42及び第2のロードロックユニット13に接続され、各ユニットにウェハWを搬送する第2の搬送ユニット43とを有している。金属混合液塗布ユニット40は、第2の搬送ユニット43のX方向負方向側において、ゲートバルブ44を介して第2の搬送ユニット43に接続されている。前熱処理ユニット41は、第2の搬送ユニット43のY方向正方向側において、ゲートバルブ45を介して第2の搬送ユニット43に接続されている。後熱処理ユニット42は、第2の搬送ユニット43のX方向正方向側において、ゲートバルブ46を介して第2の搬送ユニット43に接続されている。
The
第2の搬送ユニット43の内部には、ウェハWを搬送する基板搬送機構としてのウェハ搬送機構47が設けられている。ウェハ搬送機構47は、ウェハWを支持するための一対の搬送アーム48、48を有している。ウェハ搬送機構47は、水平方向に伸縮自在、且つ鉛直方向及び鉛直周り(θ方向)に移動自在であり、金属混合液塗布ユニット40、前熱処理ユニット41、後熱処理ユニット42及び第2のロードロックユニット13にウェハWを搬送できる。
A
また、第2の搬送ユニット43には、内部に例えば窒素ガスなどの不活性ガスを供給するガス供給管(図示せず)と、内部の雰囲気を真空引きする吸気管(図示せず)が接続されている。すなわち、第2の搬送ユニット43は、その内部を不活性ガスの大気圧雰囲気又は減圧雰囲気に切り替え可能に構成されている。
Further, a gas supply pipe (not shown) for supplying an inert gas such as nitrogen gas and an intake pipe (not shown) for evacuating the internal atmosphere are connected to the
次に、上述した第1のロードロックユニット10と第2のロードロックユニット13の構成について説明する。
Next, the configuration of the first
第1のロードロックユニット10には、図2に示すように上下2段にロードロック室100、101が配置されている。以下、上段のロードロック室を上段ロードロック室100といい、下段のロードロック室を下段ロードロック室101という場合がある。
In the first
上段ロードロック室100は、内部を密閉可能なケーシング110を有している。ケーシング110の側面にはウェハWの搬入出口(図示せず)が形成され、当該搬入出口には上述したゲートバルブ11、12が設けられている。ケーシング110の内部には、ウェハWを支持する支持ピン111が設けられ、ウェハWを一時的に収容できるように構成されている。
The upper
ケーシング110の側壁内部には、支持ピン111に支持されたウェハWを温度調節する温度調節機構112が設けられている。温度調節機構112には、例えばペルチェ素子や水冷ジャケットなどの冷却部材(図示せず)が内蔵されている。温度調節機構112の冷却温度は、例えば後述する制御部250により制御される。
A
ケーシング110の側面には、当該ケーシング110の内部に例えば窒素ガスなどの不活性ガスを供給するガス供給口120が形成されている。ガス供給口120には、ガス供給源121に連通するガス供給管122が接続されている。ガス供給管122には、不活性ガスの流れを制御するバルブや流量調節部等を含む供給機器群123が設けられている。また、ケーシング110の側面には、当該ケーシング110の内部の雰囲気を所定の真空度まで減圧するための吸気口124が形成されている。吸気口124は、例えば真空ポンプ125に連通する吸気管126が接続されている。したがって、上段ロードロック室100は、その内部を不活性ガスの大気圧雰囲気又は減圧雰囲気に切り替え可能に構成されている。
A
なお、下段ロードロック室101の構成は、上述した上段ロードロック室100の構成と同様であるので説明を省略する。下段ロードロック室101のケーシング110の側面に形成されたウェハWの搬入出口(図示せず)にも、上述したゲートバルブ11、12が別途設けられている。また、第2のロードロックユニット13の構成は、第1のロードロックユニット10の構成と同様であるので説明を省略する。
The configuration of the lower
次に、前処理ステーション3の前処理液塗布ユニット30の構成について説明する。前処理液塗布ユニット30は、図3に示すように内部を密閉可能なケーシング130を有している。ケーシング130の側面にはウェハWの搬入出口(図示せず)が形成され、当該搬入出口には上述したゲートバルブ33が設けられている。
Next, the configuration of the pretreatment
ケーシング130の天井面には、当該ケーシング130の内部に例えば窒素ガスなどの不活性ガスを供給するガス供給口131が形成されている。ガス供給口131には、ガス供給源132に連通するガス供給管133が接続されている。ガス供給管133には、不活性ガスの流れを制御するバルブや流量調節部等を含む供給機器群134が設けられている。
A
ケーシング130の内部には、ウェハWを吸着保持するスピンチャック140が設けられている。スピンチャック140は、水平な上面を有し、当該上面には、例えばウェハWを吸引する吸引口(図示せず)が設けられている。この吸引口からの吸引により、ウェハWをスピンチャック140上に吸着保持できる。
A
スピンチャック140には、シャフト141を介して、ケーシング130の外部に設けられた駆動機構142が取り付けられている。駆動機構142は例えばモータなどを備え、この駆動機構142によりスピンチャック140は所定の速度に回転できる。また、駆動機構142にはシリンダなどの昇降駆動源が設けられており、スピンチャック140は昇降自在になっている。なお、シャフト141がケーシング130を挿通する部分には、ケーシング130の内部を密閉するために例えばOリングやグリスが設けられている。
A
スピンチャック140の下方側には断面形状が山形のガイドリング150が設けられており、このガイドリング150の外周縁は下方側に屈曲して延びている。前記スピンチャック140、スピンチャック140に保持されたウェハW及びガイドリング150を囲むようにカップ151が設けられている。カップ151は、ウェハWから飛散又は落下する液体を受け止め、回収することができる。
A
このカップ151は上面にスピンチャック140が昇降できるようにウェハWよりも大きい開口部が形成されていると共に、側周面とガイドリング150の外周縁との間に排出路をなす隙間152が形成されている。前記カップ151の下方側は、ガイドリング150の外周縁部分と共に屈曲路を形成して気液分離部を構成している。カップ151の底部の内側領域には、カップ151内の雰囲気及びケーシング130内の雰囲気を所定の真空度まで減圧するための吸気口153が形成されている。吸気口153には、例えば真空ポンプ154に連通する吸気管155が接続されている。さらに前記カップ151の底部の外側領域には、回収した液体を排出する排液口156が形成されており、この排液口156には排液管157が接続されている。かかる構成により、前処理液塗布ユニット30は、その内部を不活性ガスの大気圧雰囲気又は減圧雰囲気に切り替え可能に構成されている。
The
ケーシング130の内部であってスピンチャック140の上方には、ウェハW上に前処理液を吐出する前処理液ノズル160が配置されている。前処理液ノズル160には、前処理液供給源161に連通する供給管162が接続されている。前処理液供給源161内には、前処理液が貯留されている。供給管162には、前処理液の流れを制御するバルブや流量調節部等を含む供給機器群163が設けられている。なお、前処理液には、例えばウェハWと金属膜との定着性を向上させるための液、例えば有機金属化合物を溶媒に溶解させた溶液が用いられる。本実施の形態においては、有機金属化合物として例えばチタンオキサイドが用いられる。また、溶媒としては、有機金属化合物を溶解させるものであれば限定されないが、例えばエーテル類や炭化水素類が用いられる。
A pretreatment
前処理液ノズル160は、アーム164を介して移動機構(図示せず)に接続されている。前処理液ノズル160は、移動機構により、ケーシング130の長さ方向(Y方向)に沿って、カップ151の一端側(図3の右側)の外側に設けられた待機領域165からカップ151の一端側に向かって移動できると共に、上下方向に移動できる。
The pretreatment
なお、主処理ステーション4の金属混合液塗布ユニット40は、図4に示すように、上述した前処理液塗布ユニット30の前処理液ノズル160に代えて、ウェハW上に金属錯体を吐出する金属錯体ノズル170と、その金属錯体を溶解させるための溶媒を吐出する溶媒ノズル171を配置した構成を有している。なお、金属錯体には、アルミニウム原子を有する錯体が用いられる。本実施の形態においては、例えばアミン化合物と水酸化アルミニウムの錯体が用いられる。また、金属錯体を溶解させる溶媒としては、金属錯体を溶解させるものであれば限定されないが、例えばエーテル類や炭化水素類が用いられる。
In addition, the metal liquid
金属錯体ノズル170には、金属錯体供給源172に連通する供給管173が接続されている。金属錯体供給源172内には、上述した金属錯体が貯留されている。供給管173には、金属錯体の流れを制御するバルブや流量調節部等を含む供給機器群174が設けられている。金属錯体ノズル170は、アーム175を介して移動機構(図示せず)に接続されている。金属錯体ノズル170は、移動機構により、ケーシング130の長さ方向(Y方向)に沿って、カップ151の一端側(図4の右側)の外側に設けられた待機領域176からカップ151の一端側に向かって移動できると共に、上下方向に移動できる。
A
溶媒ノズル171には、溶媒供給源180に連通する供給管181が接続されている。溶媒供給源180内には、上述した溶媒が貯留されている。供給管181には、溶媒の流れを制御するバルブや流量調節部等を含む供給機器群182が設けられている。溶媒ノズル171は、アーム183を介して移動機構(図示せず)に接続されている。溶媒ノズル171は、移動機構により、ケーシング130の長さ方向(Y方向)に沿って、カップ151の一端側(図4の左側)の外側に設けられた待機領域184からカップ151の一端側に向かって移動できると共に、上下方向に移動できる。
A
金属錯体ノズル170と溶媒ノズル171は、図5に示すように金属錯体ノズル170から吐出される金属錯体の吐出流の中心線(図中の点線)と、溶媒ノズル171から吐出される溶媒の吐出流の中心線(図中の点線)とがウェハW上で交わるように配置される。すなわち、金属錯体ノズル170と溶媒ノズル171は、それらの軸方向が鉛直方向から所定の角度、傾斜して配置されている。このように金属錯体ノズル170と溶媒ノズル171を配置することにより、後述するとおり金属錯体ノズル170から吐出された金属錯体と溶媒ノズル171から吐出された溶媒がウェハWに到達する前に混合されて、金属混合液が生成される。
As shown in FIG. 5, the
なお、以上の構成では、金属錯体ノズル170と溶媒ノズル171が別々のアーム175、183に支持されていたが、同じアームに支持され、そのアームの移動の制御により、金属錯体ノズル170と溶媒ノズル171の移動と供給タイミングを制御してもよい。
In the above configuration, the
金属混合液塗布ユニット40のその他の構成は、上述した前処理液塗布ユニット30の構成と同様であるので説明を省略する。
Since the other structure of the metal liquid
次に、前処理ステーション3の熱処理ユニット31の構成について説明する。熱処理ユニット31は、図6に示すように内部を密閉可能なケーシング190を有している。ケーシング190の側面にはウェハWの搬入出口(図示せず)が形成され、当該搬入出口には上述したゲートバルブ34が設けられている。
Next, the configuration of the
ケーシング190の天井面には、当該ケーシング190の内部に例えば窒素ガスなどの不活性ガスを供給するガス供給口191が形成されている。ガス供給口191には、ガス供給源192に連通するガス供給管193が接続されている。ガス供給管193には、不活性ガスの流れを制御するバルブや流量調節部等を含む供給機器群194が設けられている。
A
ケーシング190の底面には、当該ケーシング190の内部の雰囲気を所定の真空度まで減圧するための吸気口195が形成されている。吸気口195には、例えば真空ポンプ196に連通する吸気管197が接続されている。かかる構成により、熱処理ユニット31は、その内部を不活性ガスの大気圧雰囲気又は減圧雰囲気に切り替え可能に構成されている。
An
ケーシング190の内部には、ウェハWを載置して熱処理する熱処理板200が設けられている。熱処理板200の外周部には、当該熱処理板200を保持する保持部材201が設けられている。また、保持部材201の外周には、当該保持部材を支持する略円筒状のサポートリング202が設けられている。熱処理板200の加熱温度は、例えば後述する制御部250により制御される。
Inside the
サポートリング202の内部であって熱処理板200の下方には、ウェハWを下方から支持し昇降させるための昇降ピン203が設けられている。昇降ピン203は、熱板200に形成された貫通孔200aを挿通するように設けられている。昇降ピン203には、ケーシング190の外部に設けられた支持部材204を介して、駆動機構205が取り付けられている。駆動機構205は例えばモータなどを備え、この駆動機構205により、昇降ピン203は昇降自在になっている。なお、昇降ピン203がケーシング190を挿通する部分には、ケーシング190の内部を密閉するために例えばOリングやグリスが設けられている。
Inside the
なお、主処理ステーション4の前熱処理ユニット41と後熱処理ユニット42の構成は、上述した熱処理ユニット31の構成と同様であるので説明を省略する。
Note that the configurations of the
以上の金属膜形成システム1には、図1に示すように制御部250が設けられている。制御部250は、例えばコンピュータであり、プログラム格納部(図示せず)を有している。プログラム格納部には、金属膜形成システム1におけるウェハWの金属膜形成処理を実行するプログラムが格納されている。なお、このプログラムは、例えばコンピュータ読み取り可能なハードディスク(HD)、フレキシブルディスク(FD)、コンパクトディスク(CD)、マグネットオプティカルデスク(MO)、メモリーカードなどのコンピュータに読み取り可能な記憶媒体Hに記録されていたものであって、その記憶媒体Hから制御部250にインストールされたものであってもよい。
In the metal
本実施にかかる金属膜形成システム1は以上のように構成されている。次に、その金属膜形成システム1で行われる金属膜を形成する処理について説明する。図7は、かかる金属膜形成処理の主な工程を示すフローチャートであり。図8は、各工程におけるウェハWの状態を示している。
The metal
なお、金属膜形成処理中、前処理ステーション3の前処理液塗布ユニット30、熱処理ユニット31及び第1の搬送ユニット32の内部と、主処理ステーション4の金属混合液塗布ユニット40、前熱処理ユニット41、後熱処理ユニット42及び第2の搬送ユニット43の内部は、それぞれ不活性ガスが充満されて大気圧に維持されている。
During the metal film forming process, the inside of the pretreatment
先ず、ウェハ搬送体22によって、搬入出ステーション2のカセット載置台20上のカセットCからウェハWが取り出され、第1のロードロックユニット10の上段ロードロック室100に搬送される。その後、ゲートバルブ11、12を閉じた状態で真空ポンプ125を作動させ、上段ロードロック室100の内部の雰囲気を所定の真空度、例えば13.3Paに減圧する。その後、不活性ガス供給源121から上段ロードロック室100の内部に不活性ガスを供給し、内部を不活性ガスで充満させて大気圧に均圧する(図7の工程S1(本発明における第1の工程))。なお、上段ロードロック室100の内部の雰囲気を減圧するのは、当該上段ロードロック室100の内部の雰囲気を迅速に不活性ガス雰囲気にするためである。このため、雰囲気の減圧は厳格に真空雰囲気にすることまでは要求されず、上述の通り例えば13.3Paの真空度まで減圧すればよい。したがって、極めて短時間、例えば10秒間で上段ロードロック室100の内部の雰囲気を所定の真空度まで減圧することができる。
First, the wafer W is taken out from the cassette C on the cassette mounting table 20 of the loading /
その後、ゲートバルブ12、33を順に開き、第1の搬送ユニット32のウェハ搬送機構35によって、ウェハWが前処理液塗布ユニット30に搬送される。前処理液塗布ユニット30内に搬送されたウェハWは、スピンチャック140に吸着保持される。このとき、ゲートバルブ33が閉じられる。次に、スピンチャック140によってウェハWを所定の位置まで下降させ、当該ウェハWを所定の回転数で回転させる。そして、図8(a)に示すように回転中のウェハWに対して、前処理液ノズル160から前処理液300が吐出される。吐出された前処理液300は遠心力によってウェハW上を拡散し、ウェハWの表面全面に前処理液300が塗布される(図7の工程S2(本発明における第2の工程))。このとき、前処理液300は流動性を有するため、ウェハW上に所定のパターンが形成されていても、前処理液300は当該パターンのトレンチ内に適切に流入する。なお、この前処理液の塗布処理中、前処理液塗布ユニット30の内部には、ガス供給源132から不活性ガスが供給されると共に、真空ポンプ154によって内部の雰囲気が吸気される。そして、前処理液塗布ユニット30の内部は、大気圧の不活性ガス雰囲気に維持されている。
Thereafter, the
その後、ゲートバルブ33、34を順に開き、第1の搬送ユニット32のウェハ搬送機構35によって、ウェハWが熱処理ユニット31に搬送される。熱処理ユニット31内に搬送されたウェハWは、昇降ピン203に受け渡される。このとき、ゲートバルブ34が閉じられる。次に、昇降ピン203を下降させ、ウェハWを熱処理板200上に載置する。そして、熱処理板200上のウェハWは例えば400℃で5分間加熱され、図8(b)に示すようにウェハW上に所定のパターンに沿った下地膜310が形成される(図7の工程S3(本発明における第2の工程))。なお、この熱処理中、熱処理ユニット31の内部には、ガス供給源192から不活性ガスが供給されると共に、真空ポンプ196によって内部の雰囲気が吸気される。そして、熱処理ユニット30の内部は、大気圧の不活性ガス雰囲気に維持されている。
Thereafter, the
その後、ゲートバルブ34、14を順に開き、第1の搬送ユニット32のウェハ搬送機構35によって、ウェハWが第2のロードロックユニット13の上段ロードロック室100に搬送される。その後、ゲートバルブ14、15を閉じた状態で真空ポンプ125を作動させ、上段ロードロック室100の内部の雰囲気を所定の真空度、例えば13.3Paに減圧する。その後、不活性ガス供給源121から上段ロードロック室100の内部に不活性ガスを供給し、内部を不活性ガスで充満させて大気圧に均圧する。また、このとき、温度調節機構112によって、ウェハWを例えば常温まで冷却する(図7の工程S4(本発明における第3の工程))。
Thereafter, the
その後、ゲートバルブ15、44を順に開き、第2の搬送ユニット43のウェハ搬送機構47によって、ウェハWが金属混合液塗布ユニット40に搬送される。金属混合液塗布ユニット40内に搬送されたウェハWは、スピンチャック140に吸着保持される。このとき、ゲートバルブ44が閉じられる。次に、スピンチャック140によってウェハWを所定の位置まで下降させ、当該ウェハWを所定の回転数で回転させる。そして、図8(c)に示すように回転中のウェハWに対して、金属錯体ノズル170から金属錯体320が吐出されると共に、溶媒ノズル171から溶媒321が吐出される。これら金属錯体320と溶媒321は、ウェハWに到達する前に混合され、金属混合液322が生成される。ここで、金属混合液322は、金属であるアルミニウムが析出し易いため、一旦混合された後少なくとも90秒以内にウェハW上に塗布する必要がある。本実施の形態では、ウェハWに供給される直前に金属混合液322が生成されるので、適切な金属混合液322をウェハW上に供給することができる。そして、供給された金属混合液322は遠心力によってウェハW上を拡散し、ウェハWの表面全面に金属混合液322が塗布される(図7の工程S5(本発明における第4の工程))。このとき、金属混合液322は流動性を有するため、ウェハW上に所定のパターンが形成されていても、金属混合液322は当該パターンのトレンチ内に適切に流入する。なお、この金属混合液の塗布処理中、金属混合液塗布ユニット40の内部には、ガス供給源132から不活性ガスが供給されると共に、真空ポンプ154によって内部の雰囲気が吸気される。そして、金属混合液塗布ユニット40の内部は、大気圧の不活性ガス雰囲気に維持されている。
Thereafter, the
その後、ゲートバルブ44、45を順に開き、第2の搬送ユニット43のウェハ搬送機構47によって、ウェハWが前熱処理ユニット41に搬送される。前熱処理ユニット41内に搬送されたウェハWは、昇降ピン203に受け渡される。このとき、ゲートバルブ45が閉じられる。次に、昇降ピン203を下降させ、ウェハWを熱処理板200上に載置する。そして、熱処理板200上のウェハWは、第1の温度である、例えば150℃で5分間加熱される(図7の工程S6(本発明における第4の工程))。そうすると、金属混合液322中の有機成分が揮発し、ウェハW上にコロイド状のアルミニウムが析出する。なお、この熱処理中、前熱処理ユニット41の内部には、ガス供給源192から不活性ガスが供給されると共に、真空ポンプ196によって内部の雰囲気が吸気される。そして、前熱処理ユニット41の内部は、大気圧の不活性ガス雰囲気に維持されている。
Thereafter, the
その後、ゲートバルブ45、46を順に開き、第2の搬送ユニット43のウェハ搬送機構47によって、ウェハWが後熱処理ユニット42に搬送される。後熱処理ユニット42内に搬送されたウェハWは、昇降ピン203に受け渡される。このとき、ゲートバルブ46が閉じられる。次に、昇降ピン203を下降させ、ウェハWを熱処理板200上に載置する。そして、熱処理板200上のウェハWは、第1の温度よりも高い第2の温度である、例えば400℃で5分間加熱される(図7の工程S7(本発明における第4の工程))。そうすると、図8(d)に示すようにコロイド状のアルミニウムが金属化し、ウェハW上にアルミニウム膜の金属膜330が形成される。このとき、ウェハW上に下地膜310が形成されているため、ウェハWと金属混合液322との定着性が向上し、金属混合液322が所定のパターンに沿って適切に形成される。なお、この熱処理中、後熱処理ユニット42の内部には、ガス供給源192から不活性ガスが供給されると共に、真空ポンプ196によって内部の雰囲気が吸気される。そして、後熱処理ユニット42の内部は、大気圧の不活性ガス雰囲気に維持されている。
Thereafter, the
その後、ゲートバルブ46、15を順に開き、第2の搬送ユニット43のウェハ搬送機構47によって、ウェハWが第2のロードロックユニット13の下段ロードロック室101に搬送される。その後、ゲートバルブ14、15を閉じた状態で真空ポンプ125を作動させ、下段ロードロック室101の内部の雰囲気を所定の真空度、例えば13.3Paに減圧する。その後、不活性ガス供給源121から上段ロードロック室100の内部に不活性ガスを供給し、内部を不活性ガスで充満させて大気圧に均圧する。また、このとき、温度調節機構112によって、ウェハWを所定の温度まで冷却する(図7の工程S8(本発明における第5の工程))。
Thereafter, the
その後、ゲートバルブ14、12を順に開き、第1の搬送ユニット32のウェハ搬送機構35によって、ウェハWが第1のロードロックユニット10の下段ロードロック室101に搬送される。下段ロードロック室101では、温度調節機構112によって、ウェハWを例えば常温まで冷却する。その後、ウェハ搬送体22によって、搬入出ステーション2のカセット載置台20上のカセットCにウェハWが搬送される(図7の工程S9(本発明における第6の工程))。こうして、金属膜形成システム1における一連の金属膜形成処理が終了する。
Thereafter, the
以上の実施の形態の金属膜形成システム1には、前処理ステーション3と主処理ステーション4との間に第2のロードロックユニット13が設けられているので、前処理ステーション3の内部の雰囲気と主処理ステーション4の内部の雰囲気とを隔離することができる。また、主処理ステーション4は、その内部の処理雰囲気を不活性ガスの大気圧雰囲気にすることができる。したがって、各処理の雰囲気を厳格に制御することができ、ウェハW上に金属膜330を適切に形成することができる。
Since the second
また、前処理ステーション3も、その内部の処理雰囲気を不活性ガスの大気圧雰囲気にすることができるため、ウェハW上に下地膜310を適切に形成することができる。これにより、ウェハW上に金属膜330をより適切に形成することができる。
In addition, since the
また、搬入出ステーション2と前処理ステーション3との間に第1のロードロックユニット10が設けられており、金属膜形成システム1は、第1のロードロックユニット10と第2のロードロックユニット13を介して、搬入出ステーション2、前処理ステーション3及び主処理ステーション4が一体に接続された構成を有している。このため、当該金属膜形成システム1において、ウェハW上に下地膜310と金属膜330を連続的に形成することができ、しかも複数のウェハWを連続して処理することができる。したがって、ウェハW上に金属膜330を効率よく形成することができる。
A first
また、前処理ステーション3において、前処理液塗布ユニット30と熱処理ユニット31は、第1の搬送ユニット32を挟んで近接して設けられているので、ウェハW上に下地膜310を効率よく形成することができる。また、主処理ステーション4においても、金属混合液塗布ユニット40、前熱処理ユニット41及び後熱処理ユニット42は、第2の搬送ユニット43を挟んで近接して設けられているので、ウェハW上に金属膜330を効率よく形成することができる。
In the
また、主処理ステーション4において、ウェハW上に金属混合液322を塗布した後、前熱処理ユニット41と後熱処理ユニット42において2段階でウェハWを熱処理している。かかる場合、1つの熱処理ユニットでウェハWを所定の温度まで熱処理する場合に比べて、各熱処理ユニット41、42でのウェハWの熱処理の時間を短縮できる。したがって、複数のウェハWを連続して効率よく熱処理することができる。
In the
さらに、前処理ステーション3と主処理ステーション4は、それぞれ内部を不活性ガスの大気圧雰囲気又は減圧雰囲気に切り替え可能に構成されているので、例えばメンテナンス時に前処理ステーション3と主処理ステーション4の内部を大気に開放した場合でも、メンテナンス終了後、前処理ステーション3と主処理ステーション4内の雰囲気を一旦真空引きして減圧することで、迅速に不活性ガスの大気圧雰囲気にすることができる。したがって、メンテナンス後、直ぐに金属膜形成システム1を立ち上げてウェハWを処理することができる。
Furthermore, since the
また、第1のロードロックユニット10と第2のロードロックユニット13は、それぞれウェハWを所定の温度に調節する温度調節機構112を有しているので、当該第1のロードロックユニット10と第2のロードロックユニット13においてウェハWを一時的に収容している間に、当該ウェハWを温度調節することができる。これにより、ウェハWをより効率よく処理することができる。
Further, each of the first
また、第1のロードロックユニット10と第2のロードロックユニット13には、それぞれ上下2段にロードロック室100、101が配置されているので、2枚のウェハWを同時に収容して処理することができる。したがって、ウェハWをより効率よく処理することができる。
In addition, since the first
以上の実施の形態では、金属錯体320はアルミニウム原子を有していたが、他の金属原子、例えば銅原子や金原子、銀原子などを有していてもよい。また、前処理液についても、チタンオキサイドに限定されず、他のパラジウム酸化物やアルミニウム酸化物を用いてもよい。さらに、前処理液の種類によっては、上述の前処理ステーション3内の雰囲気を窒素ガス雰囲気にせず、大気に開放してもよい。かかる場合、上述の第1のロードロックユニット10を省略することができる。
In the above embodiment, the
また、以上の実施の形態の第1のロードロックユニット10と第2のロードロックユニット13には、それぞれ上下2段のロードロック室100、101が設けられていたが、ロードロック室の数はこれに限定されない。例えば上下3段以上のロードロック室を設けてもよい。
Further, the first
さらに、以上の実施の形態の第1のロードロックユニット10と第2のロードロックユニット13には、それぞれ上下2段のロードロック室100、101が設けられていたが、これら2室のロードロック室は水平方向に配置されていてもよい。かかる場合、図9に示すように第1のロードロックユニット10には、2室のロードロック室350、351が水平方向(図9のX方向)に並べて配置されている。そして、X方向正方向側に配置されたロードロック室350は、上述の上段ロードロック室100に相当し、当該上段ロードロック室100と同様の構成を有している。また、X方向負方向側に配置されたロードロック室351は、上述の下段ロードロック室101に相当し、当該下段ロードロック室101と同様の構成を有している。なお、これらロードロック室350、351は、その両端部に上述のゲートバルブ11、12がそれぞれ設けられ、搬入出ステーション2と前処理ステーション3に接続されている。そして、搬入出ステーション2から前処理ステーション3へウェハWを搬送する際に行われる上述の工程S1は、ロードロック室350において行われる。また、前処理ステーション3から搬入出ステーション2へウェハWを搬送する際に行われる上述の工程S9は、ロードロック室351において行われる。
Further, the first
第2のロードロックユニット13も、第1のロードロックユニット10と同様に、2室のロードロック室360、361が水平方向に配置されている。これらロードロック室360、361は、X方向に並べて配置されている。そして、X方向正方向側に配置されたロードロック室360は、上述の上段ロードロック室100に相当し、当該上段ロードロック室100と同様の構成を有している。また、X方向負方向側に配置されたロードロック室361は、上述の下段ロードロック室101に相当し、当該下段ロードロック室101と同様の構成を有している。なお、これらロードロック室360、361は、その両端部に上述のゲートバルブ14、15がそれぞれ設けられ、前処理ステーション3と主処理ステーション4に接続されている。そして、前処理ステーション3から主処理ステーション4へウェハWを搬送する際に行われる上述の工程S4は、ロードロック室360において行われる。また、主処理ステーション4から前処理ステーション3へウェハWを搬送する際に行われる上述の工程S8は、ロードロック室361において行われる。
Similarly to the first
なお、第2のロードロックユニット13のロードロック室360、361間には、予備の熱処理ユニット362が設けられていてもよい。熱処理ユニット362は、ゲートバルブ363を介して前処理ステーション3の第1の搬送ユニット32に接続されると共に、ゲートバルブ364を介して主処理ステーション4の第2の搬送ユニット43に接続されている。熱処理ユニット362は、その内部に温度調節機構(図示せず)が設けられ、且つその内部を不活性ガスの大気圧雰囲気又は減圧雰囲気に切り替え可能に構成されている。そして、熱処理ユニット362は、ウェハWを所定の温度に温度調節することができ、例えばロードロック室360、361のメンテナンス時などに使用される。
A spare
また、主処理ステーション4には、予備の熱処理ユニット370が設けられていてもよい。熱処理ユニット370は、ゲートバルブ371を介して第2の搬送ユニット43に接続されている。熱処理ユニット370は、その内部に熱処理板(図示せず)や温度調節機構(図示せず)が設けられ、且つその内部を不活性ガスの大気圧雰囲気又は減圧雰囲気に切り替え可能に構成されている。そして、熱処理ユニット370は、ウェハWを所定の温度に熱処理することができ、例えば前熱処理ユニット41や後熱処理ユニット42のメンテナンス時などに使用される。
The
なお、金属膜形成システム1のその他の構成は、前記実施の形態における金属膜形成システム1の構成と同様であるので説明を省略する。本実施の形態においても、前記実施の形態と同様の効果を享受することができる。また、第1のロードロックユニット10にはロードロック室350、351が水平方向に配置されているので、第1の搬送ユニット32のウェハ搬送機構35の鉛直方向への移動を省略することが可能となる。同様に、第2のロードロックユニット13にも、ロードロック室360、361が水平方向に配置されているので、第2の搬送ユニット43のウェハ搬送機構47の鉛直方向への移動を省略することが可能となる。したがって、第1の搬送ユニット32と第2の搬送ユニット43の装置構成を簡略化することができる。
Since the other configuration of the metal
また、以上の実施の形態の前処理液塗布ユニット30と金属混合液塗布ユニット40は、ウェハWの裏面を洗浄するバックリンスノズルを備えていてもよく、またカップ151を洗浄するカップリンスノズルを備えていてもよい。
In addition, the pretreatment
また、以上の実施の形態では、基板としてウェハWを用いた場合について説明したが、本発明は、基板がウェハ以外のFPD(フラットパネルディスプレイ)、フォトマスク用のマスクレチクルなどの他の基板である場合にも適用できる。さらに、本発明は、例えば有機太陽電池の製造プロセスや低酸素雰囲気下での成膜プロセスにも適用することができる。 In the above embodiment, the case where the wafer W is used as the substrate has been described. However, the present invention is not limited to the wafer but may be another substrate such as an FPD (flat panel display) other than the wafer or a mask reticle for a photomask. It can also be applied in some cases. Furthermore, the present invention can be applied to, for example, a manufacturing process of an organic solar cell and a film forming process in a low oxygen atmosphere.
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。本発明はこの例に限らず種々の態様を採りうるものである。 The preferred embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It is obvious for those skilled in the art that various modifications or modifications can be conceived within the scope of the idea described in the claims, and these naturally belong to the technical scope of the present invention. It is understood. The present invention is not limited to this example and can take various forms.
1 金属膜形成システム
2 搬入出ステーション
3 前処理ステーション
4 主処理ステーション
10 第1のロードロックユニット
13 第2のロードロックユニット
30 前処理液塗布ユニット
31 熱処理ユニット
32 第1の搬送ユニット
35 ウェハ搬送機構
40 金属混合液塗布ユニット
41 前熱処理ユニット
42 後熱処理ユニット
43 第2の搬送ユニット
47 ウェハ搬送機構
100 上段ロードロック室
101 下段ロードロック室
112 温度調節機構
121 ガス供給源
125 真空ポンプ
132 ガス供給源
154 真空ポンプ
160 前処理液ノズル
170 金属錯体ノズル
171 溶媒ノズル
192 ガス供給源
196 真空ポンプ
200 熱処理板
250 制御部
300 前処理液
310 下地膜
320 金属錯体
321 溶媒
322 金属混合液
330 金属膜
350、351、360、361 ロードロック室
W ウェハ
DESCRIPTION OF
Claims (16)
基板と金属膜との定着性を向上させるための前処理液を基板上に塗布して、当該基板上に下地膜を形成する前処理ステーションと、
前記下地膜が形成された基板上に金属錯体と溶媒の金属混合液を塗布して、当該基板上に金属膜を形成する主処理ステーションと、
前記前処理ステーションに対して基板を搬入出する搬入出ステーションと、
前記搬入出ステーションと前記前処理ステーションとに接続され、内部を不活性ガスの大気圧雰囲気又は減圧雰囲気に切り替え可能で、且つ基板を一時的に収容する第1のロードロックユニットと、
前記前処理ステーションと前記主処理ステーションとに接続され、内部を不活性ガスの大気圧雰囲気又は減圧雰囲気に切り替え可能で、且つ基板を一時的に収容する第2のロードロックユニットと、を有し、
前記主処理ステーションは、内部を不活性ガスの大気圧雰囲気又は減圧雰囲気に切り替え可能に構成されていることを特徴とする、金属膜形成システム。 A metal film forming system for forming a metal film on a substrate,
A pretreatment station for applying a pretreatment liquid on the substrate to improve the fixing property between the substrate and the metal film, and forming a base film on the substrate;
A main processing station for applying a metal complex and a metal mixed solution of a solvent on the substrate on which the base film is formed, and forming a metal film on the substrate;
A loading / unloading station for loading / unloading substrates to / from the pretreatment station;
A first load lock unit connected to the carry-in / out station and the pre-treatment station, the inside of which can be switched to an atmospheric pressure atmosphere or a reduced-pressure atmosphere of an inert gas, and which temporarily stores a substrate;
A second load lock unit connected to the pre-processing station and the main processing station, the inside of which can be switched to an atmospheric pressure atmosphere or a reduced-pressure atmosphere of an inert gas, and which temporarily stores a substrate. ,
The metal processing system is characterized in that the main processing station can be switched to an atmospheric pressure atmosphere or a reduced pressure atmosphere of an inert gas.
基板上に前記前処理液を塗布する前処理液塗布ユニットと、
前記前処理液が塗布された基板を熱処理する熱処理ユニットと、
前記前処理液塗布ユニット、前記熱処理ユニット、前記第1のロードロックユニット及び前記第2のロードロックユニットに接続され、基板を搬送する基板搬送機構を備えた第1の搬送ユニットと、を有し、
前記主処理ステーションは、
基板上に前記金属混合液を塗布する金属混合液塗布ユニットと、
前記金属混合液が塗布された基板を第1の温度まで熱処理する前熱処理ユニットと、
前記第1の温度まで熱処理された基板をさらに第1の温度よりも高い第2の温度まで熱処理する後熱処理ユニットと、
前記金属混合液塗布ユニット、前記前熱処理ユニット、前記後熱処理ユニット及び前記第2のロードロックユニットに接続され、基板を搬送する基板搬送機構を備えた第2の搬送ユニットと、を有し、
前記前処理液塗布ユニット、前記熱処理ユニット、前記第1の搬送ユニット、前記金属混合液塗布ユニット、前記前熱処理ユニット、前記後熱処理ユニット、前記第2の搬送ユニットは、それぞれ内部を不活性ガスの大気圧雰囲気又は減圧雰囲気に切り替え可能に構成されていることを特徴とする、請求項2に記載の金属膜形成システム。 The pretreatment station is
A pretreatment liquid application unit for applying the pretreatment liquid on a substrate;
A heat treatment unit for heat-treating the substrate coated with the pretreatment liquid;
A first transport unit having a substrate transport mechanism connected to the pretreatment liquid application unit, the heat treatment unit, the first load lock unit, and the second load lock unit and transporting a substrate; ,
The main processing station is
A metal mixture application unit for applying the metal mixture on a substrate;
A pre-heat treatment unit for heat-treating the substrate coated with the metal mixed solution to a first temperature;
A post-heat treatment unit that heat-treats the substrate heat-treated to the first temperature to a second temperature higher than the first temperature;
A second transport unit provided with a substrate transport mechanism connected to the metal liquid mixture application unit, the pre-heat treatment unit, the post-heat treatment unit, and the second load lock unit, and transports a substrate;
The pretreatment liquid coating unit, the heat treatment unit, the first transport unit, the metal mixed liquid coating unit, the preheat treatment unit, the post heat treatment unit, and the second transport unit are each filled with an inert gas. The metal film forming system according to claim 2, wherein the metal film forming system is configured to be switchable to an atmospheric pressure atmosphere or a reduced pressure atmosphere.
前記各ロードロック室は、内部を不活性ガスの大気圧雰囲気又は減圧雰囲気に切り替え可能で、且つ基板を一時的に収容するように構成されていることを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載の金属膜形成システム。 In the first load lock unit and the second load lock unit, load lock chambers are arranged in two upper and lower stages, respectively.
Each of the load lock chambers can be switched to an atmospheric pressure atmosphere or a reduced pressure atmosphere of an inert gas, and is configured to temporarily accommodate a substrate. The metal film formation system in any one.
前記各ロードロック室は、内部を不活性ガスの大気圧雰囲気又は減圧雰囲気に切り替え可能で、且つ基板を一時的に収容するように構成されていることを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載の金属膜形成システム。 In each of the first load lock unit and the second load lock unit, two load lock chambers are arranged in the horizontal direction,
Each of the load lock chambers can be switched to an atmospheric pressure atmosphere or a reduced pressure atmosphere of an inert gas, and is configured to temporarily accommodate a substrate. The metal film formation system in any one.
前記金属膜形成システムは、
基板と金属膜との定着性を向上させるための前処理液を基板上に塗布して、当該基板上に下地膜を形成する前処理ステーションと、
前記下地膜が形成された基板上に金属錯体と溶媒の金属混合液を塗布して、当該基板上に金属膜を形成し、且つ内部を不活性ガスの大気圧雰囲気又は減圧雰囲気に切り替え可能な主処理ステーションと、
前記前処理ステーションに対して基板を搬入出する搬入出ステーションと、
前記搬入出ステーションと前記前処理ステーションとに接続され、内部を不活性ガスの大気圧雰囲気又は減圧雰囲気に切り替え可能で、且つ基板を一時的に収容する第1のロードロックユニットと、
前記前処理ステーションと前記主処理ステーションとに接続され、内部を不活性ガスの大気圧雰囲気又は減圧雰囲気に切り替え可能で、且つ基板を一時的に収容する第2のロードロックユニットと、を有し、
前記金属膜形成方法は、
前記搬入出ステーションから前記第1のロードロックユニットに基板を搬送し、当該第1のロードロックユニット内の雰囲気を減圧した後、不活性ガスの大気圧雰囲気にする第1の工程と、
その後、前記第1のロードロックユニットから前記前処理ステーションに基板を搬送し、当該前処理ステーションにおいて、前記前処理液を基板上に塗布して、当該基板上に下地膜を形成する第2の工程と、
その後、前記前処理ステーションから前記第2のロードロックユニットに基板を搬送し、当該第2のロードロックユニット内の雰囲気を減圧した後、不活性ガスの大気圧雰囲気にする第3の工程と、
その後、前記第2のロードロックユニットから前記主処理ステーションに基板を搬送し、当該主処理ステーションにおいて、不活性ガスの大気圧雰囲気中で前記金属混合液を基板上に塗布して、当該基板上に金属膜を形成する第4の工程と、
その後、前記主処理ステーションから前記第2のロードロックユニットに基板を搬送し、当該第2のロードロックユニット内の雰囲気を減圧した後、不活性ガスの大気圧雰囲気にする第5の工程と、
その後、前記第2のロードロックユニットから前記前処理ステーション及び前記第1のロードロックユニットを介して前記搬入出ステーションに基板を搬送する第6の工程と、を有することを特徴とする、金属膜形成方法。 A metal film forming method for forming a metal film on a substrate using a metal film forming system,
The metal film forming system includes:
A pretreatment station for applying a pretreatment liquid on the substrate to improve the fixing property between the substrate and the metal film, and forming a base film on the substrate;
A metal mixed solution of a metal complex and a solvent is applied on the substrate on which the base film is formed, a metal film is formed on the substrate, and the inside can be switched to an atmospheric pressure atmosphere or a reduced pressure atmosphere of an inert gas. A main processing station;
A loading / unloading station for loading / unloading substrates to / from the pretreatment station;
A first load lock unit connected to the carry-in / out station and the pre-treatment station, the inside of which can be switched to an atmospheric pressure atmosphere or a reduced-pressure atmosphere of an inert gas, and which temporarily stores a substrate;
A second load lock unit connected to the pre-processing station and the main processing station, the inside of which can be switched to an atmospheric pressure atmosphere or a reduced-pressure atmosphere of an inert gas, and which temporarily stores a substrate. ,
The metal film forming method includes:
A first step of transporting the substrate from the loading / unloading station to the first load lock unit, depressurizing the atmosphere in the first load lock unit, and then setting the atmosphere to an inert gas atmospheric pressure;
Thereafter, the substrate is transported from the first load lock unit to the pretreatment station, and the pretreatment liquid is applied onto the substrate at the pretreatment station to form a base film on the substrate. Process,
A third step of transferring the substrate from the pretreatment station to the second load lock unit, depressurizing the atmosphere in the second load lock unit, and then setting the atmosphere to an inert gas atmospheric pressure;
Thereafter, the substrate is transported from the second load lock unit to the main processing station, and the metal mixture is applied onto the substrate in an atmospheric pressure atmosphere of an inert gas at the main processing station. A fourth step of forming a metal film on the substrate;
Thereafter, a substrate is transferred from the main processing station to the second load lock unit, and after reducing the atmosphere in the second load lock unit, a fifth step of bringing the atmosphere into an inert gas atmospheric pressure;
And a sixth step of transporting the substrate from the second load lock unit to the carry-in / out station via the pretreatment station and the first load lock unit. Forming method.
前記第2の工程は、前記前処理ステーションの内部を不活性ガスの大気圧雰囲気にした状態で行われることを特徴とする、請求項8に記載の金属膜形成方法。 The pretreatment station is configured to be able to switch the inside to an atmospheric pressure atmosphere or a reduced pressure atmosphere of an inert gas,
9. The method of forming a metal film according to claim 8, wherein the second step is performed in a state where the inside of the pretreatment station is in an atmospheric pressure atmosphere of an inert gas.
前記第4の工程において、基板上に前記金属混合液を塗布した後、当該基板を熱処理することを特徴とする、請求項8又は9に記載の金属膜形成方法。 In the second step, after applying the pretreatment liquid on the substrate, the substrate is heat-treated,
The metal film forming method according to claim 8 or 9, wherein, in the fourth step, after the metal mixed solution is applied onto the substrate, the substrate is heat-treated.
前記第6の工程において、前記第1のロードロックユニットで基板を常温に温度調節することを特徴とする、請求項8〜10のいずれかに記載の金属膜形成方法。 In the third step, the temperature of the substrate is adjusted to room temperature,
11. The metal film forming method according to claim 8, wherein in the sixth step, the temperature of the substrate is adjusted to room temperature by the first load lock unit.
前記第1の工程と前記第6の工程は、前記第1のロードロックユニットの各ロードロック室でそれぞれ行われ、
前記第3の工程と前記第5の工程は、前記第2のロードロックユニットの各ロードロック室でそれぞれ行われることを特徴とする、請求項8〜11のいずれかに記載の金属膜形成方法。 In the first load lock unit and the second load lock unit, load lock chambers are arranged in two upper and lower stages, respectively.
The first step and the sixth step are respectively performed in each load lock chamber of the first load lock unit,
The method for forming a metal film according to claim 8, wherein the third step and the fifth step are respectively performed in each load lock chamber of the second load lock unit. .
前記第1の工程と前記第6の工程は、前記第1のロードロックユニットの各ロードロック室でそれぞれ行われ、
前記第3の工程と前記第5の工程は、前記第2のロードロックユニットの各ロードロック室でそれぞれ行われることを特徴とする、請求項8〜11のいずれかに記載の金属膜形成方法。 In each of the first load lock unit and the second load lock unit, two load lock chambers are arranged in the horizontal direction,
The first step and the sixth step are respectively performed in each load lock chamber of the first load lock unit,
The method for forming a metal film according to claim 8, wherein the third step and the fifth step are respectively performed in each load lock chamber of the second load lock unit. .
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