JP3167547U - 金属混合液ノズル - Google Patents

Abstract

【課題】金属錯体と溶媒との混合を適切且つ効率よく行うと共に、混合された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金属混合液ノズルを提供する。【解決手段】基板上に金属混合液３０２を吐出する金属混合液ノズル３５０において、金属錯体３００を供給する手段に接続され、金属錯体３００を通流する金属錯体流路３５２と、溶媒３０１を供給する手段に接続され、溶媒３０１を通流する溶媒流路３５１と、金属錯体流路３５２と溶媒流路３５１とを一体にする合流路３５３と、合流路３５３に連通する吐出部３５６と、合流路３５３に形成され、金属錯体３００と溶媒３０１とを混合して金属混合液を生成する金属混合液生成部例えば合流路３５３の流路径を絞って形成される細径部３５４と、を具備する。【選択図】図３

Description

本考案は、金属錯体と溶媒とを混合した金属混合液を基板上に吐出する金属混合液ノズルに関する。

例えば半導体デバイスなどに使用されている配線や電極の材料としては、例えば金属アルミニウムが知られている。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は、例えばスパッタ法、蒸着法、化学気相成長法などの真空プロセスが主流であった。

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、従来のスパッタ法、蒸着法、化学気相成長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。

これに対し最近、アルミニウム膜を形成する方法として、アルミニウム原子を有する金属錯体、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）。

特開２００９−２２７８６４号公報

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、金属混合液は金属であるアルミニウムが析出し易いため、一旦混合された金属混合液は所定時間内に基板に対して塗布される必要がある。すなわち、金属混合液においてアルミニウムの濃度が均一な状態である時間は短く、金属錯体を溶媒に溶解して金属混合液とした後は速やかに金属混合液を基板に対して塗布しなければ、得られるアルミニウム膜の膜厚が基板面内または複数の基板間でばらついてしまうおそれがある。また、所定時間が経過してしまった金属混合液は、液の貯留手段、配管、吐出手段から速やかに排出されると共に、金属混合液が付着していたこれらの貯留手段、配管、吐出手段内は、次の金属混合液の形成の前に洗浄される必要がある。

本考案は、かかる点に鑑みてなされたものであり、金属錯体と溶媒との混合を適切且つ効率よく行うことを目的とすると共に、こうして混合された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。

上記目的を達成するために、本考案の金属混合液ノズルは、基板上に金属混合液を吐出する金属混合液ノズルであって、金属錯体を供給する手段に接続され、前記金属錯体を通流する金属錯体流路と、溶媒を供給する手段に接続され、前記溶媒を通流する溶媒流路と、前記金属錯体流路と前記溶媒流路とを一体にする合流路と、前記合流路に連通する吐出部と、前記合流路に形成され、前記金属錯体と前記溶媒とを混合して金属混合液を生成する金属混合液生成部と、を具備することを特徴とする。この場合、前記金属混合液生成部を、前記合流路の流路径を絞った細径部によって形成するか、あるいは、前記合流路の内周面に設けられたスパイラル形状部によって形成することができる。

このような構成とすることによって、基板に供給される直前に金属混合液ノズル内で金属混合液が生成され、生成後の金属混合液を直ちに基板に塗布することができる。したがって、金属混合液の金属が析出する前に、適切な金属混合液を基板上に供給することができ、得られる金属膜の膜厚を基板面内及び複数の基板間で均一化することができる。また、金属混合液ノズル内の合流路の一部に合流路の流路径を絞った細径部を設けるか、あるいは、合流路の内周面にスパイラル形状部を形成することで、金属錯体と溶媒との混合効率を向上させることができ、２液の混合時間も短縮化することができる。

また、本考案の金属混合液ノズルにおいて、前記金属混合液ノズル内に洗浄液を供給する手段に接続され、前記洗浄液を通流する洗浄液流路をさらに備え、当該洗浄液流路は、前記金属錯体流路と前記溶媒流路とが合流する箇所に連通されている構成とする方が好ましい。

このような構成とすることによって、金属混合液の流路を効率よく洗浄することができる。さらに、基板上に金属混合液を塗布する直前に金属混合液ノズル内で金属錯体と溶媒とを混合しているため、洗浄領域が比較的狭くて済み、洗浄液の使用量を低減できると共に洗浄時間も短くできる。

前記金属錯体はアルミニウム原子を有していても良い。

以上説明したように、本考案によれば、金属錯体と溶媒との混合を適切且つ効率よく行うことができると共に、混合された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。

本考案に係る金属混合液ノズルを有する金属混合液塗布ユニットを備えた金属膜形成システムの構成の概略を示す平面図である。 前記金属混合液塗布ユニットの構成を示す縦断面図である。 本考案の第１実施形態に係る金属混合液ノズルを示す拡大断面図である。 金属膜形成処理の主な工程を示すフローチャートである。 本考案の第２実施形態に係る金属混合液ノズルを示す拡大断面図である。 本考案の第３，４実施形態に係る金属混合液ノズルを示す拡大断面図である。

以下、本考案の実施の形態について説明する。図１は本実施の形態に係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、基板としてのウエハ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エハＷ上に形成する。

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エハ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に対してウエハＷを搬入出したりする搬入出ステーション２と、ウエハＷ上に下地膜を形成するため、ウエハ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エハＷ上に金属膜を形成するため、ウエハ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。

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。

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、複数のウエハＷを保有可能に構成されている。

搬入出ステーション２には、Ｘ方向に延伸する搬送路２１上を移動可能なウエハ搬送体２２が設けられている。ウエハ搬送体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との間でウエハＷを搬送できる。

前処理ステーション３は、ウエハ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エハ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エハ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、各ユニットにウエハ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。なお、前処理液には、例えばウエハ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。

第１の搬送ユニット３２の内部には、ウエハＷを搬送する基板搬送機構としてのウエハ搬送機構３５が設けられている。ウエハ搬送機構３５は、ウエハ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。ウエハ搬送機構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にウエハＷを搬送できる。

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。

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エハ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エハ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で熱処理されたウエハ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、各ユニットにウエハ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。

第２の搬送ユニット４３の内部には、ウエハＷを搬送する基板搬送機構としてのウエハ搬送機構４７が設けられている。ウエハ搬送機構４７は、ウエハ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。ウエハ搬送機構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にウエハＷを搬送できる。

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。

次に、主処理ステーション４の金属混合液塗布ユニット４０の構成について説明する。金属混合液塗布ユニット４０は、図２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の側面にはウエハ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４４が設けられている。

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流量制御部１３４が介設されている。

ケーシング１３０の内部には、ウエハ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、例えばウエハ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、ウエハＷをスピンチャック１４０上に吸着保持できる。

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（図示せず）が設けられている。

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に保持されたウエハ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、ウエハ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。

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エハ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。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、金属混合液塗布ユニット４０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。

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、ウエハＷ上に金属混合液を吐出する金属混合液ノズル３５０が配置されている。金属混合液ノズル３５０には、金属錯体供給源１６２に連通する供給管１６３と、溶媒供給源１７０に連通する供給管１７１とが接続されており、後述するように、金属錯体供給源１６２からの金属錯体３００と溶媒供給源１７０からの溶媒３０１が金属混合液ノズル３５０内に供給される。金属混合液ノズル３５０内では、後述する混合機構を有する金属混合液生成部によって金属錯体３００と溶媒３０１が混合され、金属混合液３０２が生成される。このように生成された金属混合液３０２は、金属混合液ノズル３５０からウエハＷ上に吐出される。なお、金属錯体３００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３００を溶解させる溶媒３０１としては、金属錯体３００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。

ここでエーテル類としては、例えばジエチルエーテルを挙げることができ、炭化水素類としては、例えばシクロペンタン等の脂肪族炭化水素やベンゼン等の芳香族炭化水素を挙げることができる。これらエーテル類、炭化水素類は、一つの物質のみを使用することに限らず、複数の物質を混合して使用する場合もある。また、金属錯体３００と溶媒３０１とを混合して金属混合液３０２を生成するときには、添加成分として、例えばチタン化合物等を含有させても良い。ここでチタン化合物は、金属錯体３００と溶媒３０１とが混合しやすくなるための触媒のような役割を果たす。なお、チタン化合物の添加成分は、予め溶媒３０１に添加させても良く、金属混合液ノズル３５０で添加しても良い。

金属混合液ノズル３５０は、移動機構（図示せず）に接続されている。金属混合液ノズル３５０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２の右側）の外側に設けられた待機領域１７３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。

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におけるウエハ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。

ここで、金属混合液ノズル３５０の内部構成について説明する。図３に示すように金属混合液ノズル３５０の内部には、金属錯体供給源１６２に連通する供給管１６３に接続されて金属錯体３００を通流する金属錯体流路３５２と、溶媒供給源１７０に連通する供給管１７１に接続されて溶媒３０１を通流する溶媒流路３５１と、金属錯体流路３５２と溶媒流路３５１とを一体にする合流路３５３と、合流路３５３に連通する金属混合液吐出部３５６とが形成されている。合流路３５３には、金属錯体３００と溶媒３０１とを混合して金属混合液３０２を生成する金属混合液生成部である細径部３５４が形成されている。この細径部３５４は、合流路３５３の流路径を絞った断面略鼓状に形成されており、合流路３５３の上流側大径部３５３ａと細径部３５４及び細径部３５４の下流側大径部３５３ｂは、金属錯体３００と溶媒３０１とを混合する混合機構の役目を果たしている。また、細径部３５４の内径は、上流側大径部３５３ａ及び下流側大径部３５３ｂの内径よりも小さく形成されており、例えば上流側大径部３５３ａ及び下流側大径部３５３ｂの内径１ｍｍに対し、細径部３５４の内径０．５ｍｍであり、流路径を絞って圧損をつけることで、金属錯体３００と溶媒３０１とのさらなる混合効率を上げている。このようにして金属錯体３００と溶媒３０１とは、金属混合液ノズル３５０内で混合されて金属混合液３０２を生成し、生成された金属混合液３０２は金属混合液吐出部３５６からウエハＷ上に吐出される。

なお、金属錯体供給源１６２に連通する供給管１６３には、金属錯体３００の流れを制御するバルブや流量調節部等を含む流量制御部１６４が介設されている。また、溶媒供給源１７０に連通する供給管１７１には、溶媒３０１の流れを制御するバルブや流量調節部等を含む流量制御部１７２が介設されている。

本実施の形態に係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４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る。

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。

先ず、ウエハ搬送体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からウエハＷが取り出され、第１のロードロックユニット１０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（図示せず）を作動させ、第１のロードロックユニット１０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（図示せず）から第１のロードロックユニット１０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４の工程Ｓ１）。なお、第１のロードロックユニット１０の内部の雰囲気を減圧するのは、当該第１のロードロックユニット１０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秒間で第１のロードロックユニット１０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。

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のウエハ搬送機構３５によって、ウエハＷが前処理液塗布ユニット３０に搬送され、例えばスピン塗布により、ウエハＷの表面全面に前処理液３００が塗布される（図４の工程Ｓ２）。このとき、前処理液３００は流動性を有するため、ウエハ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（図示せず）から不活性ガスが供給されると共に、真空ポンプ（図示せず）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。

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のウエハ搬送機構３５によって、ウエハＷが熱処理ユニット３１に搬送される。熱処理ユニット３１内に搬送されたウエハＷは、熱処理板（図示せず）上に載置され、例えば４００℃で５分間加熱され、ウエハＷ上に所定のパターンに沿った下地膜が形成される（図４の工程Ｓ３）。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（図示せず）から不活性ガスが供給されると共に、真空ポンプ（図示せず）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。

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のウエハ搬送機構３５によって、ウエハＷが第２のロードロックユニット１３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、第２のロードロックユニット１３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（図示せず）から第２のロードロックユニット１３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、第２のロードロックユニット１３内に設けられた温度調節機構（図示せず）によって、ウエハＷを例えば常温まで冷却する（図４の工程Ｓ４）。

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のウエハ搬送機構４７によって、ウエハ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内に搬送されたウエハ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によってウエハＷを所定の位置まで下降させ、当該ウエハＷを所定の回転数で回転させる。そして、回転中のウエハＷに対して、金属混合液ノズル３５０から金属混合液３０２が吐出される。金属混合液３０２は、金属混合液ノズル３５０内に別々に供給される金属錯体３００と溶媒３０１とを金属混合液ノズル３５０内で混合して生成される。ここで、金属混合液３０２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秒以内にウエハＷ上に塗布する必要がある。本実施の形態では、ウエハＷに供給される直前に金属混合液ノズル３５０内で金属混合液３０２が生成されるので、当該金属混合液３０２の金属（アルミニウム）が析出せず、適切な金属混合液３０２をウエハ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３０２は遠心力によってウエハＷ上を拡散し、ウエハＷの表面全面に金属混合液３０２が塗布される（図４の工程Ｓ５）。このとき、金属混合液３０２は流動性を有するため、ウエハＷ上に所定のパターンが形成されていても、金属混合液３０２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（図示せず）から不活性ガスが供給されると共に、真空ポンプ（図示せず）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。

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のウエハ搬送機構４７によって、ウエハ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内に搬送されたウエハＷは、第１の温度である、例えば１５０℃で５分間加熱される（図４の工程Ｓ６）。そうすると、金属混合液３０２中の有機成分が揮発し、ウエハ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（図示せず）から不活性ガスが供給されると共に、真空ポンプ（図示せず）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。

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のウエハ搬送機構４７によって、ウエハ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内に搬送されたウエハ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４の工程Ｓ７）。そうすると、コロイド状のアルミニウムが金属化し、ウエハＷ上にアルミニウム膜の金属膜が形成される。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（図示せず）から不活性ガスが供給されると共に、真空ポンプ（図示せず）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。

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のウエハ搬送機構４７によって、ウエハＷが第２のロードロックユニット１３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（図示せず）を作動させ、第２のロードロックユニット１３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（図示せず）から第２のロードロックユニット１３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（図示せず）によって、ウエハＷを所定の温度まで冷却する（図４の工程Ｓ８）。

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のウエハ搬送機構３５によって、ウエハＷが第１のロードロックユニット１０に搬送される。第１のロードロックユニット１０では、温度調節機構（図示せず）によって、ウエハＷを例えば常温まで冷却する。その後、ウエハ搬送体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にウエハＷが搬送される（図４の工程Ｓ９）。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。

以上の実施の形態によれば、金属混合液ノズル３５０内に別々に供給される金属錯体３００と溶媒３０１とを金属混合液ノズル３５０内で混合して金属混合液３０２を生成しているので、生成後の金属混合液３０２を直ちにウエハＷに塗布することができる。金属混合液３０２は、金属であるアルミニウムが析出し易いため、混合された後少なくとも９０秒以内にウエハＷ上に塗布される必要があるが、この塗布方法であれば確実に９０秒以内にウエハＷ上に金属混合液３０２を供給することができる。このため、得られるアルミニウム膜の膜厚をウエハＷ面内及び複数のウエハＷ間で均一化することができる。

また、金属混合液ノズル３５０に導入された金属錯体流路３５２と溶媒流路３５１とが一体となる合流路３５３には、金属錯体３００と溶媒３０１とを混合する混合機構としての金属混合液生成部である細径部３５４の上下流側に上流側大径部３５３ａ及び下流側大径部３５３ｂが形成されている。ここで細径部３５４は上流側大径部３５３ａ及び下流側大径部３５３ｂに対して内径が十分に小さく、流路径を絞って圧損をつけてあるので、金属錯体３００と溶媒３０１との混合効率を向上することができる。２液を十分に混合するためには流路長を長くすることも考えられるが、これでは金属混合液ノズル３５０、ひいては金属膜形成システム１全体が大型化してしまうため、金属混合液ノズル３５０内の流路長には自ずと限界が生じる。以上の実施形態によれば、限られた大きさのノズル内で、十分に２液の混合を行うことができる。また、上述のように、金属錯体３００と溶媒３０１との混合には、２液混合後少なくとも９０秒以内にウエハＷへ供給するという時間的制約があるが、以上の実施形態では流路径を絞って圧損をつけ、２液の混合効率を向上させているため、２液の混合時間も短縮化することができる。

以上の実施形態の金属混合液ノズル３５０では、金属錯体３００と溶媒３０１との混合効率を向上させるため、金属錯体流路３５２と溶媒流路３５１とが一体となる合流路３５３の一部の流路径（内径）を小さくすることで圧損をつけていたが、図５に示すように金属混合液ノズル３５０内で金属錯体流路３５２と溶媒流路３５１とが一体となった合流路３５３の一部をスパイラル形状の金属混合液生成部としてもよい。このスパイラル形状部３５７において、金属錯体３００と溶媒３０１とは、混合効率を向上した状態で混合されるため、金属混合液ノズル３５０内で、金属錯体３００及び溶媒３０１から迅速に金属混合液３０２を生成することができる。また、この実施形態においても金属混合液３０２は生成後直ちにウエハＷに塗布されるため、得られるアルミニウム膜の膜厚をウエハＷ面内及び複数のウエハＷ間で均一化することができる。

また、例えば図６に示すように、金属混合液ノズル３５０内に洗浄液３０３を供給できる構成としてもよい。かかる場合、洗浄液３０３は、洗浄液供給源１８０に連通する供給管１８１に接続された洗浄液流路３５８を経て金属混合液ノズル３５０内に通流される。なお、洗浄液供給源１８０に連通する供給管１８１には、洗浄液３０３の流れを制御するバルブや流量調節部等を含む流量制御部１８２が介設されている。

図６（ａ）は金属錯体３００と溶媒３０１とを混合する混合機構を有する金属混合液生成部に細径部３５４を用いる場合に洗浄液３０３を供給する例であり、図６（ｂ）は混合機構を有する金属混合液生成部にスパイラル形状部３５７を用いる場合に洗浄液３０３を供給する例である。どちらの例においても、金属錯体流路３５２と溶媒流路３５１とが一体となる合流路３５３に対して洗浄液３０３を供給できるように、洗浄液流路３５８は、金属錯体流路３５２と溶媒流路３５１とが合流する箇所に接続されている。これは、ウエハＷ上に金属混合液３０２を塗布した後、次のウエハＷに対して金属混合液３０２を塗布する前に、金属錯体流路３５２と溶媒流路３５１とが一体となった合流路３５３を洗浄しておくためである。

金属混合液３０２は、上述のように混合された後、時間が経過するにつれて金属であるアルミニウムが析出し易くなる。そのため制御部２５０は、ウエハＷ上に所定量の金属混合液３０２を塗布した後、金属混合液ノズル３５０を待機領域１７３に移動し、そこで金属混合液ノズル３５０から、ノズル内に残った金属錯体３００、溶媒３０１及び金属混合液３０２を全て吐出させると共に洗浄液３０３を吐出させる。このようにして、金属錯体流路３５２と溶媒流路３５１とが一体となった合流路３５３及び金属混合液の吐出部３５６は、洗浄液３０３で洗浄される。本考案においては、上述のようにウエハＷ上に金属混合液３０２を塗布する直前に金属混合液ノズル３５０内で金属錯体３００と溶媒３０１とを混合しているため、洗浄液３０３で洗浄するべき部位、すなわち洗浄領域が比較的狭くて済み、洗浄液３０３の使用量を低減できると共に洗浄時間も短くできる。また、混合効率を向上することを目的として金属錯体流路３５２と溶媒流路３５１とが一体となる合流路３５３に用いた、金属混合液生成部である細径部３５４またはスパイラル形状部３５７の構成によれば、洗浄液３０３での洗浄効率も向上することができ、洗浄液３０３の使用量削減及び洗浄時間の短縮に、より一層効果的である。また、洗浄時間が短くなれば、次のウエハＷに対する処理に移行する時間も早くなる。したがって、金属膜形成システム１において、複数のウエハＷに対し、連続して効率よく金属膜形成処理を行うことができる。

以上の実施の形態の金属膜形成システム１では、主処理ステーション４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、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を立ち上げてウエハＷを処理することができる。

さらに、主処理ステーション４は、ウエハＷ上に金属混合液３０２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段階でウエハ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エハ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でのウエハＷの熱処理の時間を短縮できる。したがって、複数のウエハＷを連続して効率よく熱処理することができる。

以上の実施の形態では、金属錯体３００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。

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、ウエハ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。

また、以上の実施の形態では、基板としてウエハＷを用いた場合について説明したが、本考案は、基板がウエハ以外の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、本考案は、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。

１６２ 金属錯体供給源
１６３ 供給管
１７０ 溶媒供給源
１７１ 供給管
１８０ 洗浄液供給源
１８１ 供給管
３００ 金属錯体
３０１ 溶媒
３０２ 金属混合液
３５０ 金属混合液ノズル
３５１ 溶媒流路
３５２ 金属錯体流路
３５３ 合流路
３５３ａ 上流側大径部
３５３ｂ 下流側大径部
３５４ 細径部（金属混合液生成部）
３５６ 金属混合液吐出部
３５７ スパイラル形状部（金属混合液生成部）
Ｗ ウエハ（基板）

Claims (5)

1. 基板上に金属混合液を吐出する金属混合液ノズルであって、
   金属錯体を供給する手段に接続され、前記金属錯体を通流する金属錯体流路と、
   溶媒を供給する手段に接続され、前記溶媒を通流する溶媒流路と、
   前記金属錯体流路と前記溶媒流路とを一体にする合流路と、
   前記合流路に連通する吐出部と、
   前記合流路に形成され、前記金属錯体と前記溶媒とを混合して金属混合液を生成する金属混合液生成部と、を具備することを特徴とする金属混合液ノズル。
2. 請求項１に記載の金属混合液ノズルにおいて、
   前記金属混合液生成部が、前記合流路の流路径を絞った細径部によって形成されていることを特徴とする金属混合液ノズル。
3. 請求項１に記載の金属混合液ノズルにおいて、
   前記金属混合液生成部が、前記合流路の内周面に設けられたスパイラル形状部によって形成されていることを特徴とする金属混合液ノズル。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の金属混合液ノズルにおいて、
   洗浄液を供給する手段に接続され、洗浄液を通流する洗浄液流路をさらに備え、当該洗浄液流路は、前記金属錯体流路と前記溶媒流路とが合流する箇所に連通されていることを特徴とする金属混合液ノズル。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の金属混合液ノズルにおいて、
   前記金属錯体はアルミニウム原子を有することを特徴とする金属混合液ノズル。

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