JP2022017828A - 基板処理装置、基板処理方法およびノズル - Google Patents

Abstract

【課題】Ａ液とＢ液との混合から短時間でめっき液を基板に供給する。【解決手段】基板処理装置は、金属イオンを含有するＡ液を供給するＡ液供給部と、 還元剤を含有するＢ液を供給するＢ液供給部と、前記Ａ液供給部から供給された前記Ａ液と前記Ｂ液供給部から供給された前記Ｂ液が混合されてめっき液が生成される混合部と、前記混合部を内部に含み、かつ、前記混合部で生成された前記めっき液を前記基板に吐出する吐出部を有するノズルブロックと、を備える。【選択図】図３

Description

本開示は、基板処理装置、基板処理方法およびノズルに関する。

近年、半導体デバイスの微細化や３次元化が進んでいることに伴い、半導体デバイスを加工する際のエッチングによる加工精度を向上させることが求められている。エッチングによる加工精度を向上させるための方法の一つとして、基板上にドライエッチング用のハードマスクをめっき処理により形成する技術が開発されている。

具体的には、メタルを含有するＡ液と還元剤を含有するＢ液とを混合してめっき液を作製し、このめっき液を所定のめっき温度に加熱する。この温調されためっき液を基板に供給することにより基板上にめっき層からなるハードマスクを形成する。このようにハードマスクが形成された基板に対してドライエッチング処理を施し、ハードマスクに覆われていない基板の一部をエッチングする。その後、ハードマスクをウェット洗浄により除去する。

特開２００９－２４９６７９号公報

本開示は、金属イオンを含有するＡ液と、還元剤を含有するＢ液とを混合して形成されためっき液を、混合後短時間で基板に供給することができる技術を提供する。

基板処理装置の一実施形態は、金属イオンを含有するＡ液を供給するＡ液供給部と、還元剤を含有するＢ液を供給するＢ液供給部と、前記Ａ液供給部から供給された前記Ａ液と前記Ｂ液供給部から供給された前記Ｂ液が混合されてめっき液が生成される混合部と、前記混合部を内部に含み、かつ、前記混合部で生成された前記めっき液を前記基板に吐出する吐出部を有するノズルブロックと、を備える。

本開示によれば、Ａ液とＢ液との混合から短時間でめっき液を基板に供給することができる。

基板処理装置の一実施形態に係る基板処理システムの横断面図である。 図１の基板処理システムに含まれる処理ユニットの一構成例を示す縦断面図である。 図２の処理ユニットに含まれるノズルの一構成例を示す縦断面図であって、ホームポジションに位置するノズルを周辺部品と一緒に示す図である。 図３に示すノズルの動作について説明する図である。 図３に示すノズルの動作について説明する図である。 図３に示すノズルの動作について説明する図である。 図３に示すノズルの動作について説明する図である。 図３に示すノズルの動作について説明する図である。 図３に示すノズルの動作について説明する図である。 図３に示すノズルの動作について説明する図である。

以下に添付図面を参照して基板処理装置（基板処理システム）の一実施形態について説明する。

図１は、一実施形態に係る基板処理システムの概略構成を示す図である。以下では、位置関係を明確にするために、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を規定し、Ｚ軸正方向を鉛直上向き方向とする。

図１に示すように、基板処理システム１は、搬入出ステーション２と、処理ステーション３とを備える。搬入出ステーション２と処理ステーション３とは隣接して設けられる。

搬入出ステーション２は、キャリア載置部１１と、搬送部１２とを備える。キャリア載置部１１には、複数枚の基板、本実施形態では半導体ウエハ（以下ウエハＷ）を水平状態で収容する複数のキャリアＣが載置される。

搬送部１２は、キャリア載置部１１に隣接して設けられ、内部に基板搬送装置１３と、受渡部１４とを備える。基板搬送装置１３は、ウエハＷを保持するウエハ保持機構を備える。また、基板搬送装置１３は、水平方向および鉛直方向への移動ならびに鉛直軸を中心とする旋回が可能であり、ウエハ保持機構を用いてキャリアＣと受渡部１４との間でウエハＷの搬送を行う。

処理ステーション３は、搬送部１２に隣接して設けられる。処理ステーション３は、搬送部１５と、複数の処理ユニット１６とを備える。複数の処理ユニット１６は、搬送部１５の両側に並べて設けられる。

搬送部１５は、内部に基板搬送装置１７を備える。基板搬送装置１７は、ウエハＷを保持するウエハ保持機構を備える。また、基板搬送装置１７は、水平方向および鉛直方向への移動ならびに鉛直軸を中心とする旋回が可能であり、ウエハ保持機構を用いて受渡部１４と処理ユニット１６との間でウエハＷの搬送を行う。

処理ユニット１６は、基板搬送装置１７によって搬送されるウエハＷに対して所定の基板処理を行う。

また、基板処理システム１は、制御装置４を備える。制御装置４は、たとえばコンピュータであり、制御部１８と記憶部１９とを備える。記憶部１９には、基板処理システム１において実行される各種の処理を制御するプログラムが格納される。制御部１８は、記憶部１９に記憶されたプログラムを読み出して実行することによって基板処理システム１の動作を制御する。

なお、かかるプログラムは、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、その記憶媒体から制御装置４の記憶部１９にインストールされたものであってもよい。コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体としては、たとえばハードディスク（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ィスク（ＭＯ）、メモリカードなどがある。

上記のように構成された基板処理システム１では、まず、搬入出ステーション２の基板搬送装置１３が、キャリア載置部１１に載置されたキャリアＣからウエハＷを取り出し、取り出したウエハＷを受渡部１４に載置する。受渡部１４に載置されたウエハＷは、処理ステーション３の基板搬送装置１７によって受渡部１４から取り出されて、処理ユニット１６へ搬入される。

処理ユニット１６へ搬入されたウエハＷは、処理ユニット１６によって処理された後、基板搬送装置１７によって処理ユニット１６から搬出されて、受渡部１４に載置される。
そして、受渡部１４に載置された処理済のウエハＷは、基板搬送装置１３によってキャリア載置部１１のキャリアＣへ戻される。

次に、処理ユニット１６の一実施形態の構成について図２を参照して説明する。処理ユニット１６は、枚葉式のめっき処理装置として構成されている。

処理ユニット１６は、ウエハＷに対して無電解めっき処理、その前処理および後処理等を含む一連の液処理を実行することができるように構成されている。無電解めっき処理は、例えば、半導体ウエハ等のウエハＷに埋め込み配線層を形成すること、あるいはドライエッチングのためのハードマスクを形成することなどを目的として行われる。

処理ユニット１６は、チャンバ５１と、チャンバ５１内に配置されたスピンチャック５２と、スピンチャック５２に保持されたウエハＷにめっき液を供給するめっき液供給部６１とを備えている。

スピンチャック５２は、回転駆動部５２４により回転軸５２１を介して鉛直軸線周りに回転させられるターンテーブル５２２と、ターンテーブル５２２の周縁部に設けられたチャック部５２３とを有する。ウエハＷは、チャック部５２３にクランプされることによりターンテーブル５２２の上面からわずかに離間した状態で水平に保持される。スピンチャック５２として、述したメカニカルチャックタイプのものに代えて、ウエハＷの裏面を真空吸着するいわゆるバキュームチャックタイプのものを用いることができる。

めっき液供給部６１は、ウエハＷにめっき液Ｍを吐出するノズル７０と、ノズル７０にめっき液Ｍの原料液としてのＡ液を供給するＡ液供給部６１ａと、ノズル７０にめっき液Ｍの原料液としてのＢ液を供給するＢ液供給部６１ｂとを有している。めっき液供給部６１は、補助的構成要素として、ノズル７０に洗浄液を供給する洗浄液供給部６１ｒと、ノズル７０にＮ２ガス（窒素ガス）を供給するためのＮ２ガス供給部６１ｎとを有している。

Ａ液供給部６１ａは、Ａ液供給源６１１ａと、図中に概略的に示された流れ調整機器類（開閉弁、流量制御弁、流量計等を意味する。以下同じ。）６１２ａが介設されたＡ液供給ライン６１３ａと、を備える。Ａ液供給源６１１ａはＡ液を貯留するタンクであってよい。Ａ液供給源６１１ａから、Ａ液供給ライン６１３ａに設けられた流れ調整機器類６１２ａにより制御された流量でＡ液がノズル７０に供給される。

Ｂ液供給部６１ｂは、Ｂ液供給源６１１ｂと、図中に概略的に示された流れ調整機器類６１２ｂが介設されたＢ液供給ライン６１３ｂとを備える。Ｂ液供給源６１１ｂはＢ液を貯留するタンクであってよい。Ｂ液供給源６１１ｂから、Ｂ液供給ライン６１３ｂに設けられた流れ調整機器類６１２ｂにより制御された流量でＢ液がノズル７０に供給される。

Ａ液は、錯化状体の金属イオン、錯化剤、ｐＨ調整剤、添加剤等を混合することにより形成される。Ａ液の作製時には、上記構成成分の混合比率を精密に制御する必要がある。このため、Ａ液は、比較的大型のタンクにより予め調整される。Ｂ液は還元剤である。Ｂ液をＡ液に混合することにより、Ａ液とＢ液との反応が徐々に進行し、析出が始まる（めっき液が活性化される）。Ａ液とＢ液との混合液を例えば６０～９５℃程度の温度（材料により変わる）に加熱することにより、より活性化が進み、十分な析出速度で無電解めっきを行える状態となる。この状態で、ウエハＷにめっき液Ｍを供給することが好ましい。

Ａ液とＢ液とを混合した後は析出が時間経過とともに進行するため、混合液（めっき液Ｍ）を長期間保存することはできない。このため、混合液は混合後速やかに使用することが望ましい。後に詳細に説明するが、本実施形態においては、ウエハＷへの吐出の直前に、Ａ液とＢ液とがノズル７０内で混合される。

Ａ液とＢ液とを混合することにより得られるめっき液Ｍは、自己触媒型（還元型）無電解めっき用のめっき液である。めっき液Ｍは、コバルト（Ｃｏ）イオン、ニッケル（Ｎｉ）イオン、タングステン（Ｗ）イオン等の金属イオンと、次亜リン酸、ジメチルアミンボラン等の還元剤とを含有する。なお、自己触媒型（還元型）無電解めっきでは、めっき液Ｍ中の金属イオンが、めっき液Ｍ中の還元剤の酸化反応で放出される電子によって還元されることにより、金属として析出し、金属膜（めっき膜）が形成される。めっき液Ｍは、添加剤等を含有していてもよい。

めっき液Ｍを使用しためっき処理により生じる金属膜（めっき層）としては、例えば、ＣｏＢ、ＣｏＰ、ＣｏＷＰ、ＣｏＷＢ、ＣｏＷＢＰ、ＮｉＷＢ、ＮｉＢ、ＮｉＷＰ、ＮｉＷＢＰ等が挙げられる。金属膜（めっき層）中のＰは、Ｐを含む還元剤（例えば次亜リン酸）に由来し、めっき膜中のＢは、Ｂを含む還元剤（例えばジメチルアミンボラン）に由来する。

洗浄液供給部６１ｒは、洗浄液供給源６１１ｒと、図中に概略的に示された流れ調整機器類６１２ｒが介設された洗浄液供給ライン６１３ｒとを備える。洗浄液供給源６１１ｒは洗浄液を貯留するタンクであってよい。洗浄液供給源６１１ｒから、洗浄液供給ライン６１３ｒに設けられた流れ調整機器類６１２ｒにより制御された流量で洗浄液がノズル７０に供給される。

洗浄液はノズル７０を洗浄するためのものであり、例えばＤＩＷ等からなるリンス液、リンゴ酸、塩酸、ＳＰＭ（硫酸過水）、ＳＣ１（アンモニア過水）などが例示される。複数種類の洗浄液が用いられる場合には、複数の洗浄液供給源６１１ｒおよび複数の洗浄液供給ライン６１３ｒを設けることができる。

Ｎ２ガス供給部６１ｎは、Ｎ２ガス供給源６１１ｎと、図中に概略的に示された流れ調整機器類６１２ｎ が介設されたＮ２ガス供給ライン６１３ｎとを備える。Ｎ２ガス供給源６１１ｎは半導体製造工場の工場用力であってよい。Ｎ２ガス供給源６１１ｎから、Ｎ２ガス供給ライン６１３ｎに設けられた流れ調整機器類６１２ｎにより制御された流量でＮ２ガスがノズル７０に供給される。ノズル７０に供給されるガスはＮ２ガスに限定されず、他の不活性ガスを用いることもできる。

ノズル７０は、ノズル移動機構５４に連結されている。ノズル移動機構５４は、先端にノズル７０を担持するアーム５４１と、アーム５４１を鉛直軸線周りに旋回させるとともに昇降させる旋回昇降機構５４３とを有する。ノズル移動機構５４は、ノズル７０を、スピンチャック５２に保持されたウエハＷの中心の上方の位置とウエハＷの周縁の上方の位置との間で移動させることができる。ノズル移動機構５４は、ノズル７０を、カップ５７の水平方向外側にある待機位置（ホームポジション）まで移動させることもできる。

ノズル移動機構５４は、ノズル７０を水平方向に並進運動させるように構成されていてもよい。

処理ユニット１６には、さらに、スピンチャック５２に保持されたウエハＷに、触媒液Ｋ１、洗浄液Ｋ２及びリンス液Ｋ３をそれぞれ供給する触媒液供給部（触媒付与部）５５ａ、洗浄液供給部５５ｂ及びリンス液供給部５５ｃが設けられている。

触媒液供給部（触媒付与部）５５ａは、スピンチャック５２に保持されたウエハＷに対して、触媒液Ｋ１を吐出するノズル５５１ａと、ノズル５５１ａに触媒液Ｋ１を供給する触媒液供給源５５２ａとを備える。触媒液供給源５５２ａは、触媒液Ｋ１を貯留するタンクであってよい。ノズル５５１ａには、触媒液供給源５５２ａから、図中に概略的に示された流れ調整機器類５５３ａが介設された供給ライン５５４ａを通じて、触媒液Ｋ１が供給される。

洗浄液供給部５５ｂは、スピンチャック５２に保持されたウエハＷに対して、洗浄液Ｋ２を吐出するノズル５５１ｂと、ノズル５５１ｂに洗浄液Ｋ２を供給する洗浄液供給源５５２ｂとを備える。洗浄液供給源５５２ｂは洗浄液Ｋ２を貯留するタンクであってよい。ノズル５５１ｂには、洗浄液供給源５５２ｂから、図中に概略的に示された流れ調整機器類５５３ｂが介設された供給ライン５５４ｂを通じて、洗浄液Ｋ２が供給される。

リンス液供給部５５ｃは、スピンチャック５２に保持されたウエハＷに対して、リンス液Ｋ３を吐出するノズル５５１ｃと、ノズル５５１ｃにリンス液Ｋ３を供給するリンス液供給源５５２ｃとを備える。リンス液供給源５５２ｃは、リンス液Ｋ３を貯留するタンクであってよい。ノズル５５１ｃには、リンス液供給源５５２ｃから、図中に概略的に示された流れ調整機器類５５３ｃが介設された供給ライン５５４ｃを通じて、リンス液Ｋ３が供給される。

触媒液Ｋ１は、めっき液Ｍ中の還元剤の酸化反応に対して触媒活性を有する金属イオンを含有する。無電解めっき処理において、めっき液Ｍ中の金属イオンの析出が開始されるためには、初期皮膜表面（すなわち、基板の被めっき面）がめっき液Ｍ中の還元剤の酸化反応に対して十分な触媒活性を有することが必要である。このような触媒としては、例えば、鉄族元素（Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ）、白金属元素（Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ）、Ｃｕ、Ａｇ又はＡｕを含むものが挙げられる。触媒活性を有する金属膜の形成は、置換反応により生じる。置換反応では、ウエハＷの被めっき面を構成する材料が還元剤となり、触媒液Ｋ１中の金属イオン（例えばＰｄイオン）が、基板の被めっき面上に還元析出する。

洗浄液Ｋ２としては、例えば、ギ酸、リンゴ酸、コハク酸、クエン酸、マロン酸等の有機酸、基板の被めっき面を腐食させない程度の濃度に希釈されたフッ化水素酸（ＤＨＦ）（フッ化水素の水溶液）等を使用することができる。

リンス液Ｋ３としては、例えば、純水（ＤＩＷ）等を使用することができる。

処理ユニット１６は、ノズル５５１ａ～５５１ｃを駆動するノズル移動機構５６を有する。ノズル移動機構５６は、先端にノズル５５１ａ～５５１ｃを担持するノズル保持部５６２を備えたノズルアーム５６１と、ノズルアーム５６１を鉛直軸線周りに旋回させるとともに昇降させる旋回昇降機構５６３とを有する。ノズル移動機構５６は、ノズル５５１ａ～５５１ｃを、スピンチャック５２に保持されたウエハＷの中心の上方の位置とウエハＷの周縁の上方の位置との間で移動させることができ、さらには、平面視で後述するカップ５７の外側にある待機位置（ホームポジション）まで移動させることができる。図示された実施形態においては、ノズル５５１ａ～５５１ｃは共通のアームにより保持されているが、それぞれ別々のアームに保持されて独立して移動できるようになっていてもよい。ノズル移動機構５４は、ノズル５５１ａ～５５１ｃを並進運動させるように構成されていてもよい。

スピンチャック５２の周囲には、カップ５７が配置されている。カップ５７は、ウエハＷから飛散した各種処理液（例えば、めっき液、洗浄液、リンス液等）を受け止めてチャンバ５１の外部に排出する。カップ５７は、カップ５７を上下方向に駆動させる昇降機構５８を有している。カップ５７の高さ位置を変化させることにより、ウエハＷから飛散した液の排出先を変更することができる。

次に、ノズル７０の構成について図３～図７を参照して説明する。

図３は、ホームポジションにあるノズル７０を示している。ホームポジションにあるノズル７０にあるノズル７０の近傍には、ダミーディスペンスポート（「排液バス」とも呼ばれる）８０および加熱装置８２が設けられている。ダミーディスペンスポート８０は、ノズル７０から受け取った液の種類に応じて排出先を切り替える切替機構８１を有していてもよい。

ノズル７０は、ノズルブロック（ノズル本体）７１を有している。ノズルブロック７１は例えば全体として概ね立方体形状に形成することができる。ノズルブロック７１内には概ね球形の混合室（混合部）７２が形成されている。混合室７２を球形とすることにより、混合室７２内の圧力上昇によりノズルブロック７１が破損する可能性を低くすることができる。さらに、混合室７２を球形とすることにより、混合室７２の洗浄が容易となる。また、混合室７２を球形とすることにより、熱対流がスムーズに行われるためＡ液とＢ液とが混じりやすくなるという利点もある。

ノズルブロック７１には、Ａ液ポート７１ａと、Ｂ液ポート７１ｂと、洗浄液ポート７１ｒと、Ｎ２ガス（窒素ガス）ポート７１ｎと、吐出ポート（ノズルの吐出口）７１ｄと、排出ポート７１ｅとが設けられており、これらのポートは混合室７２に連通している。

Ａ液ポート７１ａには、Ａ液供給ライン６１３ａが接続されている。Ａ液供給ライン６１３ａには、Ａ液供給ライン６１３ａから液を抜くためのドレンライン７１１ａが接続されている。Ａ液供給ライン６１３ａおよびドレンラインに７１１ａには開閉弁６１４ａ，７１２ａがそれぞれ介設されている。開閉弁６１４ａは、前述した流れ調整機器類６１２ａの一つである。

Ｂ液ポート７１ｂには、Ｂ液供給ライン６１３ｂが接続されている。Ｂ液供給ライン６１３ｂには、Ｂ液供給ライン６１３ｂから液を抜くためのドレンライン７１１ｂが接続されている。Ｂ液供給ライン６１３ｂおよびドレンラインに７１１ｂには開閉弁６１４ｂ，７１２ｂがそれぞれ介設されている。開閉弁６１４ｂは、前述した流れ調整機器類６１２ｂの一つである。

洗浄液ポート７１ｒには、洗浄液供給ライン６１３ｒが接続されている。洗浄液供給ライン６１３ｒには、洗浄液供給ライン６１３ｒから液を抜くためのドレンライン７１１ｒが接続されている。洗浄液供給ライン６１３ｒおよびドレンラインに７１１ｒには開閉弁６１４ｒ，７１２ｒがそれぞれ介設されている。開閉弁６１４ｒは、前述した流れ調整機器類６１２ｒの一つである。洗浄液としては、リンゴ酸、塩酸、ＳＣ１（アンモニア過水）、ＤＩＷ（純水）などが例示される。

洗浄液として、ＳＰＭ（硫酸過水）を混合室７２に供給できるようにしてもよい。この場合、好ましくは、洗浄液ポート７１ｒと同様の構成の洗浄液ポート７１ｓがノズルブロック７１に設けられ、そこに流れ調整機器類が介設されたＳＰＭ供給ラインを介してＳＰＭが制御された流量で供給される。

ＳＰＭを、Ａ液を調整するＡ液タンク（図示せず）に供給できるようにしてもよい。ＳＰＭはＡ液タンクを洗浄することもできる。また、Ａ液タンク（６１１ａ）からＡ液供給ライン６１３ａを介してＡ液ポート７１ａにＳＰＭを供給することによっても、Ａ液供給ライン６１３ａおよび混合室７２を洗浄することができる。

Ｎ２ガスポート７１ｎには、Ｎ２ガス供給ライン６１３ｎが接続されている。Ｎ２ガス供給ライン６１３ｎには、開閉弁６１４ｎが介設されている。開閉弁６１４ｎは、前述した流れ調整機器類６１２ｎの一つである。

吐出ポート７１ｄすなわち吐出部は、混合室７２内で生成されためっき液ＭをウエハＷに吐出するために設けられている。吐出ポート７１ｄは、混合室７２の底部に設けられている。

排出ポート７１ｅには、排出ライン７１１ｅが接続されている。排出ライン７１１ｅは、途中で圧抜きライン７１２ｅおよび排液ライン７１３ｅに分岐している。圧抜きライン７１２ｅには、リリーフ弁７１４ｅが設けられている。排液ライン７１３ｅには開閉弁７１５ｅが設けられている。

開閉弁７１５ｅは、例えばノズル７０の洗浄時に混合室７２内から洗浄液等の液体を排出するときに開かれる。リリーフ弁７１４ｅは、混合室７２内の圧力が過大になったときに、ノズルブロック７１が破損することを防止するために設けられている。

排出ポート７１ｅは、混合室７２の頂部に設けることが好ましい。そうすることにより、混合室７２内の液位に関わらず混合室７２内のガスを確実に排出することができる。また、洗浄時に、洗浄時において混合室７２の内壁面に洗い残しが生じることを防止することができる。

混合室７２内を満たす液（めっき液）の表面張力を考慮しつつ排出ポート７１ｅの内径（排出ポート７１ｅの出口の内径）を適切に設定することにより、混合室７２内に所定液位の液が存在しているときにも、排出ポート７１ｅからの液の垂れ落ちを防止することができる。しかしながら、排出ポート７１ｅに開閉弁を設けてもよく、あるいは排出ポート７１ｅを開閉するキャップを設けてもよい。

なお、液（Ａ液等）を混合室７２に送り込むときに、混合室７２の内圧が上昇することにより液を混合室７２に送り込むことが困難となる場合がある。この場合、混合室７２の圧抜きが必要となる。圧抜きは、開閉弁７１５ｅを開くことにより行うことができる。これに代えて、リリーフ弁７１４ｅの設定圧力が可変であるならば、液を混合室７２に供給するときの設定圧力（液供給を可能とする程度に低い値）と、混合室７２内の液を加熱するときの設定圧力（ノズルブロック７１の破損防止を目的とする高い値）とを変更してもよい。

混合室７２における液の混合（特にＡ液とＢ液との混合）を促進するために、循環ポンプ９０（例えばレビトロポンプ）を設けてもよい。この場合、混合室７２には入口ポート９１および出口ポート９２が設けられ、入口ポート９１と出口ポート９２とを結ぶ循環管路９３に、循環ポンプ９０が介設される。入口ポート９１および出口ポート９２は、前述したポート７１ａ，７１ｂ，７１ｒなどと同様の構成とすることができる。入口ポート９１および出口ポート９２は、混合室７２内に死水域が生じ無いように、互いに十分に離れた位置に設けることが好ましい。

ダミーディスペンスポート８０は、ホームポジションに位置するノズル７０の吐出ポート７１ｄの真下に位置し、ノズル７０から吐出される液を受け、工場排液系に流すことができるように構成されている。

加熱装置８２は、ランプ、例えば赤外線ランプからなり、ホームポジションに位置するノズル７０の下半部を加熱するに適した位置に配置されている。図示例では、概ね立方体に形成されたノズルブロック７１の下側角部が面取りされて斜め下方を向いた面７４が形成され、面７４に赤外線が概ね鉛直に入射するように加熱装置８２が配置されている。加熱装置８２は、ノズルブロック７１の材料（例えば、グラファイト、Ｎｉ、Ａｌ）を効率良く加熱することができるような波長の光を照射する。

ノズルブロック７１が加熱装置８２からの加熱光線を透過する材料（例えば、ガラス）から構成されている場合には、加熱光線を良く吸収して発熱するような材料を、面７４の表面に貼り付けてもよい。これに代えて、加熱光線を良く吸収して発熱するような材料を、ノズルブロック７１の面７４と混合室７２との間の領域に埋め込んでもよい。加熱装置８２が混合室７２内の液（つまりめっき液）を直接加熱してもよい。この場合、めっき液を直接的に効率良く加熱することができる波長の光を照射する加熱装置８２を設けることができる。

ヒーター、例えば抵抗加熱ヒーター８３によりノズルブロック７１あるいは混合室７２内の液を加熱してもよい。抵抗加熱ヒーター８３は、ノズルブロック７１の外面上に設けてもよく、ノズルブロック７１に埋め込んでもよい。このようにノズルブロック７１に加熱デバイスを設けることにより、ノズル７０がホームポジションから離れたときにも、めっき液を所望の温度に維持することが容易となる。抵抗加熱ヒーターを吐出ポート７１ｄの周囲に設けてもよい。ノズルブロック７１が十分な保温性を有しているなら、ノズルブロック７１にヒーターを設けなくてもよい。

ノズル７０の混合室７２内には、１枚のウエハＷを処理する毎に、Ａ液およびＢ液を原料としてめっき液Ｍが生成される。以下、図４～図１０を参照して、１枚のウエハＷを処理する毎にノズル７０にて実行される１サイクルの手順について説明する。なお、図４～図５および図７～図１０において、黒く塗りつぶされた開閉弁は閉じた状態にあり、黒く塗りつぶされていない開閉弁は開かれた状態にある。リリーフ弁７１４ｅは、黒く塗りつぶされていないが、通常時は常に閉じており、混合室７２内の圧力が閾値を超えた場合にのみ開くことは言うまでもない。また、図４～図５および図７～図１０において、太い矢印がその時に流れている流体を示している。

図４～図１０に示される一連の手順が実行されるとき、混合室７２に供給される各種流体（液およびガス）の供給流量は、流れ調整機器類６１２ａ，６１２ｂ，６１２ｒ，６１２ｎに含まれる開閉弁６１４ａ，６１４ｂ，６１４ｒ，６１４ｎおよび流量制御弁（図示せず）などにより、プロセスレシピに定められた条件に従い自動的に制御される。

［建浴（めっき液生成）工程］
まず、Ａ液ポート７１ａを介して混合室７２内に予め定められた量のＡ液が供給され（図４）、次に、Ｂ液ポート７１ｂを介して混合室７２内に予め定められた量のＢ液が供給される（図５）。Ａ液とＢ液の混合比は例えば１０：１程度（これには限定されない）である。Ａ液とＢ液は相互拡散のみによっても混じり合うが、後述する対流等によっても混合が促進される。

Ｂ液の供給が完了した時点で、混合室７２内におけるＡ液およびＢ液の混合液の液位Ｌｖは、例えば、図５に示すように、Ａ液ポート７１ａ、Ｂ液ポート７１ｂ、洗浄液ポート７１ｒ、Ｎ２ガスポート７１ｎおよび排出ポート７１ｅが混合室７２内に開口する高さ位置よりも低い位置にある。このような液位Ｌｖを実現するために、混合室７２は、１枚のウエハＷの１回の処理において使用されるめっき液の量（例えば１００～２００ｍｌ程度）よりもやや大きい内容積を有していることが好ましい。

Ａ液ポート７１ａの混合室７２内への出口は、前述した液位Ｌｖよりも高い位置にある。このため、Ａ液供給ライン６１３ａを流れるＡ液中に気泡が混入しても、そのような気泡が混合室７２内で液中に溶解する可能性は低く、また、気泡が混ざった液が吐出ポート７１ｄからウエハＷに吐出される可能性が低くなるという利点がある。

なお、気泡は、Ａ液供給ライン６１３ａ中に設けられたフィルタ（図示せず）を通過するときにＡ液中に混入する場合もあるし、Ａ液の圧力変動（減圧）によりＡ液中に溶け込んでいたガスが析出することにより生じ得る。他の液においても同様の原理で気泡が生じ得る。

図示例では、Ｂ液ポート７１ｂの混合室７２内への出口は、混合室７２の下部領域に開口するようになっている。このため、混合室７２の下部に流入したＢ液がノズルブロック７１の加熱により生じる対流（後述）に乗って移動するので、Ａ液とＢ液との混合が促進される。なお、ノズル７０に循環ポンプ９０が接続されているか、あるいは混合室７２内に撹拌子が設置されている場合には、Ｂ液ポート７１ｂの混合室７２内への出口は、Ａ液供給ライン６１３ａの出口と同様の高さ位置に設定してもよい。そうすることにより、Ｂ液に起因する気泡の問題の発生可能性を低下させることができる。

平面視でＢ液が球（混合室７２）の概ね接線方向に混合室７２内に吐出されるようにＢ液ポート７１ｂを設けることも好ましい（図６参照）。この場合、図６中の矢印で示すように、Ｂ液が混合室７２の壁面に沿って渦を巻くように流れるため、Ｂ液がＡ液との混合が促進される。前述したように循環ポンプ９０が設けられている場合には、循環ポンプ９０を稼働させて混合を促進させることも好ましい。混合の促進のため、マグネティックスターラーのような撹拌子（図示せず）を混合室７２内に配置してもよい。

混合室７２内でのＡ液とＢ液との混合を促進するため、混合室７２の内壁に凹凸（図示せず）を設けてもよい。このような凹凸を設けることにより、Ｂ液を混合室７２に注入するときにＢ液に乱流が生じることにより混合が促進される。また、Ａ液とＢ液との混合液Ｍが熱により対流するときにも混合液の流れが不均一となるため混合が促進される。

次に、図７に示すように、加熱装置８２により、ノズル７０を加熱し、Ａ液およびＢ液の混合液すなわちめっき液Ｍを予め定められた温度に加熱する。このときも、循環ポンプ９０が設けられている場合には、循環ポンプ９０を稼働させて混合室７２内のめっき液Ｍの温度の均一化を図る。撹拌子を稼働させることにより、混合室７２内のめっき液Ｍの温度の均一化を図ることもできる。なお、加熱装置８２によりノズル７０の下半部を加熱することにより、混合室７２内での液の対流（矢印ＣＶを参照）が発生し、Ａ液およびＢ液の混合が促進され、また、混合室７２内での液温度が均一化される。

混合室７２内のめっき液Ｍの温度が上昇すると、蒸気等の発生により混合室７２内の圧力が上昇する。圧力が過度に上昇したときにはリリーフ弁７１４ｅが開き、ノズルブロック７１の破損が防止される。なお、開閉弁７１５ｅは、後述する洗浄時以外の時には閉じている。

［めっき液吐出工程］
混合室７２内のめっき液Ｍの温度が所望の温度で安定したら、ノズル７０をウエハＷの中心部の真上に移動させ、ウエハＷに吐出ポート（ノズルの吐出口）７１ｄからめっき液Ｍを吐出する。このとき、好ましくは開閉弁６１４ａ，７１２ａ，７１５ｅ，６１４ｒ，７１２ｒ，６１４ｂ，７１２ｂが閉じられた状態で、開閉弁６１４ｎが開かれる（図８参照）。これにより混合室７２内にＮ２ガスが送り込まれ、Ｎ２ガスの圧力により吐出ポート７１ｄからめっき液Ｍが押し出される。

なお、Ｎ２ガスポート７１ｎの混合室７２内への出口は、液位Ｌｖより上にあるため、Ｎ２ガスによりめっき液Ｍがバブリングされることはない。

１枚のウエハＷに対してめっき液Ｍを吐出したら、混合室７２内のめっき液Ｍはほぼ空になる。このとき、吐出されるめっき液Ｍへの泡かみの防止のため、１枚のウエハＷに対してめっき液Ｍの吐出が終了した時点で、めっき液Ｍが混合室７２の底部にわずかに残存するようにしてもよい。

［洗浄工程］
ウエハＷへのめっき液Ｍの吐出が終了したらノズル７０をホームポジションに移動させ、ノズル７０の洗浄が行われる。この洗浄工程の最初に、（各弁をめっき液吐出工程と同じ状態にして）混合室７２内にＮ２ガスを供給して、混合室７２内にある全ての液を、吐出ポート７１ｄからダミーディスペンスポート８０に排出してもよい。

図９に示すように、開閉弁７１２ｒが閉じた状態で開閉弁６１４ｒが開かれ、混合室７２内に洗浄液が供給される。洗浄液は、混合室７２内を完全に満たすまで供給される。このとき、開閉弁７１５ｅを開いて洗浄液をさらに混合室７２内に供給して、排出ライン７１１ｅおよび排液ライン７１３ｅを介して洗浄液を排出することにより、排出ライン７１１ｅおよび排液ライン７１３ｅを洗浄してもよい。

次いで、開閉弁７１２ｒおよび開閉弁６１４ｒを閉じた状態で開閉弁６１４ｎを開き、混合室７２にＮ２ガスを供給して、混合室７２内にある洗浄液の全てを混合室７２からダミーディスペンスポート８０に排出する（図１０参照）。上記の操作を複数回繰り返してもよい。

複数種類の洗浄液を用いて上記の洗浄を行ってもよい。例えば、最初にリンゴ酸を用いて洗浄を行い、その後に純水を用いて洗浄を行ってもよい。

Ａ液ポート７１ａおよびその近傍の配管内にＡ液またはめっき液Ｍが残留することを回避したい場合には、混合室７２内を洗浄液で完全に満たした後に、開閉弁６１４ａを閉じかつ開閉弁７１２ａを開いた状態で混合室７２にＮ２ガスを供給することにより、洗浄液をＡ液供給ライン６１３ａおよびドレンライン７１１ａに流してこれらの配管を洗浄してもよい。Ｂ液ポート７１ｂおよびその近傍の配管についても同様の洗浄を行うことができる。

以上によりノズル７０に関連する１サイクルの動作が終了する。

次に、処理ユニット１６で行われるめっき処理に関連する一連の液処理について簡単に説明する。めっき処理は、例えば、半導体ウエハ等のウエハＷに埋め込み配線層を形成すること、あるいはドライエッチングのためのハードマスクを形成することなどを目的として行うことができる。以下に説明する処理は、制御装置４の制御の下で、プロセスレシピに従い自動的に実行される。

まず、ウエハＷが処理ユニット１６内に搬入され、スピンチャック５２に保持される。

次に、ウエハＷが回転を開始する。洗浄液供給部５５ｂのノズル５５１ｂがウエハＷの中心部の真上に位置し、ノズル５５１ｂからウエハＷに洗浄液Ｋ２が供給され、これにより、ウエハＷに付着した汚染物質がウエハＷから除去される。

なお、回転するウエハＷに供給された後に遠心力によりウエハＷの外方に飛散する液は、カップ５７を介して排出される。ウエハＷに供給される液の種類に応じてカップ５７の高さが変化させられ、液は、カップ５７の高さごとにカップ５７外の異なる場所に排出される。

次に、引き続きウエハＷを回転させたままで、ウエハＷの中心部の真上に位置するリンス液供給部５５ｃのノズル５５１ｃからリンス液Ｋ３がウエハＷに供給され、これにより、基板上の洗浄液Ｋ２および反応生成物を洗い流すリンス処理がウエハＷに施される。

次に、引き続きウエハＷを回転させたままで、ウエハＷの中心部の真上に位置する触媒液供給部５５ａのノズル５５１ａから触媒液Ｋ１が供給され、これにより、ウエハＷのめっき可能材料部分に対して選択的に触媒（触媒活性を有する金属膜）が付与される。ウエハＷのうち、めっき不可材料部分には実質的に触媒が付与されない。

めっき不可材料部分を構成する材料としては、ＳｉＯ_２を主成分とする材料が例示される。

めっき可能材料部分を構成する材料としては、
（１）ＯＣＨｘ基およびＮＨｘ基のうちの少なくとも一方を含む材料（例えばＳｉＯＣＨ，ＳｉＮ）、
（２）Ｓｉ系材料を主成分とした金属材料（例えばＢまたはＰがドープされたＰｏｌｙ-Ｓｉ、Ｐｏｌｙ－Ｓｉ、Ｓｉ）、および
（３）触媒金属材料を主成分とする材料（Ｃｕ、Ｐｔ）
などが例示される。

触媒活性を有する金属としては、例えば、鉄族元素（Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ）、白金属元素（Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ）、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ等が例示される。上記各金属は、めっき可能材料部分を構成する材料に対して高い吸着性を有する一方、めっき不可材料部分を構成する材料には吸着しにくい。

次に、引き続きウエハＷを回転させたままで、ウエハＷの中心部の真上に位置するリンス液供給部５５ｃのノズル５５１ｃからリンス液Ｋ３がウエハＷに供給され、これにより、基板上の余分な触媒液Ｋ１等を洗い流すリンス処理がウエハＷに施される。リンス処理の終了後ノズル５５１ｃ（およびノズル５５１ａ，５５１ｂ）は、ホームポジション（待機位置）に戻される。

次に、ホームポジションにあったノズル７０をウエハＷの中心部の真上に移動させる。ノズル７０内では先に説明しためっき液Ｍの建浴および温度調節が完了している。引き続きウエハＷを回転させたままで、ノズル７０からめっき液ＭをウエハＷに供給する（図８を参照）。めっき液ＭをウエハＷに供給した後にウエハＷの回転を低速にするか回転を停止してもよい。この状態を予め定められた時間だけ継続することにより、触媒（触媒活性を有する金属膜）が付与されためっき可能材料部分のみに選択的にめっき金属が析出する。めっき処理が終了したらノズル７０はホームポジションに戻される。

ノズル７０から１枚のウエハＷへのめっき液Ｍの供給終了時点から、ノズル７０から次の１枚のウエハＷへのめっき液Ｍの供給開始時点までの期間に、前述したノズル７０の洗浄およびノズル７０内でのめっき液Ｍの建浴（Ａ液、Ｂ液の混合、加熱等）が実施される。

めっき処理の終了後、ホームポジションにあった洗浄液供給部５５ｂのノズル５５１ｂがウエハＷの中心部の真上に移動し、ウエハＷを回転させた状態でノズル５５１ｂからウエハＷに洗浄液Ｋ２が供給され、これにより、ウエハＷに付着した異常めっき膜、反応副生成物等がウエハＷから除去される。

次に、ウエハＷを引き続き回転させながら、ウエハＷの中心部の真上に位置するリンス液供給部５５ｃのノズル５５１ｃからウエハＷにリンス液Ｋ３を供給する。これにより、基板上の洗浄液Ｋ２および反応生成物が洗い流される。

次に、ウエハＷを高速回転させることにより、基板の振り切り乾燥が行われる。以上にて、めっき処理に関連する一連の液処理が終了する。処理済みのウエハＷは処理ユニット１６から搬出される。

上記の実施形態によれば、Ａ液とＢ液の混合タンク等の建液のための大占有面積／容積の部材を廃止することができるため、めっき処理システム全体を超小型化することができる。また、部品点数も削減されるため、めっき処理システムの製造コストを大幅に削減することができる。

また、上記の実施形態によれば、一度に１枚のウエハＷに供給する量のめっき液Ｍを作製しているため、予期せぬ装置トラブル等によりめっき処理システムの運転が停止された場合に、高価なめっき液の廃棄を最小限とすることができる。上記の効果を考慮するにあたって、Ａ液とＢ液とを予め混合してタンクに貯留しておきこのタンクからノズルに供給する従来装置では、混合後長時間経過した後のめっき液を廃棄する必要があることに留意されたい。なお、混合室７２内で一度に生成するめっき液Ｍの量は、少数のウエハＷ（例えば２～３枚）に供給可能な程度の量であってもよい。

また、上記の実施形態によれば、従来装置と比較してめっき液が接触する部材の全表面積が小さいため、洗浄も容易且つ低コストで行うことができる。

Ａ液を作製する際には各成分の精密な調整が必要であるため、タンク建浴が必要となるが、Ｂ液にはそのような制限はなく、また、Ａ液とＢ液の混合精度もＡ液建浴時ほどの高い精密度が必要とされない。このため、本実施形態において建浴されるめっき液Ｍの性能は、従来装置で建浴されたものと遜色はない。

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。

めっき処理システムにより処理される基板は、半導体ウエハに限定されるものでなく、ガラス基板、セラミック基板等、半導体装置製造の分野で用いられる様々な基板であってよい。

ノズル７０は、めっき液に限らず、任意の２種類以上の原料液を混合して吐出する用途に使用することができる。

６１ａ（６１１ａ，６１２ａ，６１３ａ） Ａ液供給部
６１ｂ（６１１ｂ，６１２ｂ，６１３ｂ） Ｂ液供給部
７１ ノズルブロック
７１ｄ 吐出部
７２ 混合部

Claims (9)

1. 金属イオンを含有するＡ液を供給するＡ液供給部と、
   還元剤を含有するＢ液を供給するＢ液供給部と、
   前記Ａ液供給部から供給された前記Ａ液と前記Ｂ液供給部から供給された前記Ｂ液が混合されてめっき液が生成される混合部と、
   前記混合部を内部に含み、かつ、前記混合部で生成された前記めっき液を基板に吐出する吐出部を有するノズルブロックと、
   を備えた基板処理装置。
2. 前記混合部は、前記ノズルブロックに形成された球状の内部空間を有する、請求項１記載の基板処理装置。
3. 前記混合部内にある前記めっき液を加熱する加熱部をさらに備えた、請求項１記載の基板処理装置。
4. 基板を保持する基板保持部と、
   前記ノズルブロックを、前記基板保持部により保持された基板の上方の処理位置と、前記基板の上方から退避した待機位置との間で移動させるノズルアームと、をさらに備え、
   前記加熱部は、前記待機位置にある前記ノズルブロックの近傍に位置するように設けられている、請求項３記載の基板処理装置。
5. 前記加熱部は、前記混合部の下側領域に対応する前記ノズルブロックを加熱するように設けられている、請求項３または請求項４に記載の基板処理装置。
6. 前記加熱部は、前記ノズルブロックに内蔵されている、請求項３に記載の基板処理装置。
7. 前記Ｂ液供給部は、前記球状の内部空間を画定する球状の内壁面に沿って前記Ｂ液が前記混合部に流入するように前記混合部に接続されている、請求項２に記載の基板処理装置。
8. 金属イオンを含有するＡ液を供給するＡ液供給部と、
   還元剤を含有するＢ液を供給するＢ液供給部と、
   前記Ａ液供給部から供給された前記Ａ液と前記Ｂ液供給部から供給された前記Ｂ液が混合されてめっき液が生成される混合部と、
   前記混合部を内部に含み、かつ、前記混合部で生成された前記めっき液を基板に吐出する吐出部を有するノズルブロックと、
   を備えた基板処理装置を用いて、
   前記混合部において前記Ａ液と前記Ｂ液とを混合して前記めっき液を作製した後に、前記ノズルブロックの前記吐出部から前記めっき液を基板に向けて吐出することにより前記基板にめっき処理を施す、基板処理方法。
9. ノズルブロックと、
   前記ノズルブロック内に設けられた球状の空間からなる混合部と、
   前記ノズルブロックに設けられ、前記混合部に第１原料液を供給する第１供給ポートと、
   前記ノズルブロックに設けられ、前記混合部に第２原料液を供給する第２供給ポートと、
   前記ノズルブロックに設けられ、前記混合部内で混合された前記第１原料液および前記第２原料液の混合液からなる処理液を吐出する吐出部と、
   を備えたノズル。

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