WO2012002125A1

WO2012002125A1 - 金属膜形成装置

Info

Publication number: WO2012002125A1
Application number: PCT/JP2011/063235
Authority: WO
Inventors: 尚文木下
Original assignee: 東京エレクトロン株式会社
Priority date: 2010-06-30
Filing date: 2011-06-09
Publication date: 2012-01-05
Also published as: JP2012012647A; TW201217574A

Abstract

　本発明は、基板を収容し、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換え可能な処理容器と、この処理容器の内部に設けられた基板保持部、保持された基板の側方を囲むように設けられたカップ体、基板上に金属混合液を吐出する塗布ノズル、基板保持部上方から退避した塗布ノズルを待機させるカップ体の外側に設けられた待機部、基板保持部と待機部との間で塗布ノズルを移動させるノズル駆動部、塗布ノズルを支持し、ノズル駆動部の動力を塗布ノズルに伝達するノズル伝達部とを有する。

Description

金属膜形成装置

　本発明は、基板上に金属錯体と溶媒を混合した金属混合液を塗布して、当該基板上に金属膜を形成する金属膜形成装置に関する。

　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　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、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。

　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。

　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て、当該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。（特許文献１）。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。

日本国特開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、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を行う必要がある。また、処理雰囲気を効率よく不活性ガス雰囲気にするため、すなわち効率よく低酸素濃度且つ低水分濃度の処理雰囲気にするため、一旦減圧雰囲気にすることが好ましい。

　このように金属混合液を用いた方法では、基板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を形成する装置も未だ開発段階である。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。

　本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、処理雰囲気を適切に制御しつつ、金属混合液を用いて基板上に金属膜を適切に形成することを目的とする。

　前記の目的を達成するため、本発明は、基板上に金属錯体と溶媒を混合した金属混合液を塗布して、当該基板上に金属膜を形成する金属膜形成装置であって、基板を収容し、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換え可能な処理容器と、前記処理容器の内部に設けられ、基板を保持する保持部と、前記処理容器の内部に設けられ、前記保持部に保持された基板の側方を囲むように設けられたカップ体と、前記処理容器の内部に設けられ、前記保持部に保持された基板上に前記金属混合液を吐出する塗布ノズルと、前記処理容器の内部であって前記カップ体の外側に設けられ、前記保持部上方から退避した前記塗布ノズルを待機させる待機部と、前記処理容器の外部に設けられ、水平方向より所定の角度で傾斜した方向に沿って、前記保持部と前記待機部との間で前記塗布ノズルを移動させるためのノズル駆動部と、前記処理容器の内部に設けられ、前記塗布ノズルを支持し、前記ノズル駆動部の動力を前記塗布ノズルに伝達するノズル伝達部と、を有する。

　本発明によれば、塗布ノズルを移動させるためのノズル駆動部が処理容器の外部に設けられているので、動力発生源であるノズル駆動部から発生するパーティクル等が処理容器の内部に流入しない。このように処理容器の内部にパーティクル等の不純物が発生しないので、基板を処理する際に処理容器の内部を減圧しても、適切な減圧雰囲気にでき、さらにその後適切な不活性ガスの大気圧雰囲気にできる。そして、塗布ノズルから基板上に金属混合液を吐出して、当該基板上に金属膜が適切に形成される。しかも、水平方向より所定の角度で傾斜した方向に沿って、塗布ノズルは保持部と待機部との間で移動するので、この移動中に塗布ノズルがカップ体と干渉することがない。したがって、本発明によれば、処理雰囲気を適切に制御しつつ、金属混合液を用いて基板上に金属膜を適切に形成することができる。

　本発明によれば、処理雰囲気を適切に制御しつつ、金属混合液を用いて基板上に金属膜を適切に形成することができる。

本実施の形態にかかる金属膜形成装置の構成の概略を示す縦断面図である。本実施の形態にかかる金属膜形成装置の構成の概略を示す縦断面図である。本実施の形態にかかる金属膜形成装置の構成の概略を示す横断面図である。液供給装置の構成の概略を示す説明図である。リンス液供給装置の構成の概略を示す説明図である。塗布ノズルをノズルバスで待機させた様子を示す説明図である。ノズルバスを下降させた様子を示す説明図である。塗布ノズルをウェハ上方まで移動させた様子を示す説明図である。他の実施の形態にかかる金属膜形成装置の構成の概略を示す縦断面図である。

　以下、本発明の実施の形態について説明する。図１及び図２は、本実施の形態にかかる金属膜形成装置１の構成の概略を示す縦断面図である。図３は、金属膜形成装置１の構成の概略を示す横断面図である。なお、基板としてのウェハＷ上には、所定のパターン（図示せず）が予め形成されている。さらに、所定のパターン上には、例えばウェハＷと金属膜との定着性を向上させるため、例えば有機金属化合物を有する下地膜（図示せず）が予め形成されている。また、本実施の形態の金属膜形成装置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。

　金属膜形成装置１は、図１に示すように内部を密閉可能な処理容器１０を有している。処理容器１０の側面にはウェハＷの搬入出口（図示せず）が形成され、当該搬入出口にはゲートバルブ（図示せず）が設けられている。

　処理容器１０の天井面には、当該処理容器１０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１１が形成されている。ガス供給口１１には、ガス供給源１２に連通するガス供給管１３が接続されている。ガス供給管１３には、不活性ガスの流通を制御する制御弁１４が設けられている。

　処理容器１０の内部には、ウェハＷを吸着保持する保持部としてのスピンチャック２０が設けられている。スピンチャック２０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２０上に吸着保持できる。

　スピンチャック２０には、シャフト２１を介して、処理容器１０の外部に設けられた保持部用駆動部としてのチャック駆動部２２が取り付けられている。チャック駆動部２２は例えばモータなどを備え、このチャック駆動部２２によりスピンチャック２０は所定の速度に回転できる。また、チャック駆動部２２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２０は昇降自在になっている。なお、シャフト２１が処理容器１０を挿通する部分には、処理容器１０の内部を密閉するために例えばＯリングや真空用グリスが設けられている。また、シャフト２１自体がシリンダ構造を有していてもよい。

　スピンチャック２０の下方側には断面形状が山形のガイドリング３０が設けられており、このガイドリング３０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２０、スピンチャック２０に保持されたウェハＷ及びガイドリング３０を囲むようにカップ体３１が設けられている。カップ体３１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。

　このカップ体３１は上面にスピンチャック２０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３０の外周縁との間に排出路をなす隙間３２が形成されている。前記カップ体３１の下方側は、ガイドリング３０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。

　カップ体３１の底部の内側領域には、カップ体３１内の雰囲気及び処理容器１０内の雰囲気を吸引するための吸気口３３が形成されている。吸気口３３には吸気管３４が接続され、この吸気管３４は２本の吸気管３４ａ、３４ｂに分岐している。一の吸気管３４ａは、例えば真空ポンプ３５に連通し、例えば処理容器１０の内部を減圧雰囲気にする際に、当該処理容器１０の内部雰囲気を吸引するために用いられる。また、一の吸気管３４ａには、ガスの流れを制御する制御弁３６が設けられている。一方、他の吸気管３４ｂは、例えば真空ポンプ３７に連通し、例えば処理容器１０の内部を不活性ガスの大気圧雰囲気にする際に、当該処理容器１０の内部雰囲気を吸引するために用いられる。また、他の吸気管３４ｂには、ガスの流通を制御する制御弁３８が設けられている。かかる構成により、金属膜形成装置１は、その処理容器１０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。

　カップ体３１の底部の外側領域には、回収した液体を排出する排液口３９が形成されており、この排液口３９には排液管４０が接続されている。

　スピンチャック２０の下方であってガイドリング３０上には、ウェハＷの裏面に向けてリンス液を噴射するバックリンスノズル５０が例えば２箇所に設けられている。バックリンスノズル５０には、当該バックリンスノズル５０にリンス液を供給するリンス液供給装置５１が接続されている。

　処理容器１０の内部には、スピンチャック２０に保持されたウェハＷの中心部上に、金属錯体と溶媒を混合した金属混合液を吐出する塗布ノズル６０が設けられている。塗布ノズル６０には、当該塗布ノズル６０に金属錯体と溶媒を供給する液供給装置６１が接続されている。そして、塗布ノズル６０は、その内部において液供給装置６１から供給された金属錯体と溶媒を混合して金属混合液を形成するように構成されている。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。

　塗布ノズル６０には、図２及び図３に示すように支持部材６２、移動部６３及びノズル伝達部６４を介して、ノズル駆動部６５が取り付けられている。これら支持部材６２、移動部６３及びノズル伝達部６４はそれぞれ処理容器１０の内部に設けられ、ノズル駆動部６５は処理容器１０の外部に設けられている。また、処理容器１０の内部であってカップ体３１のＹ方向正方向（図２及び図３の右方向）側の外側には、スピンチャック２０上方から退避した塗布ノズル６０を待機させる待機部としてのノズルバス６６が設けられている。ノズルバス６６では、塗布ノズル６０の先端部を収容して、当該塗布ノズル６０を洗浄することができる。また、ノズルバス６６では、塗布ノズル６０からの金属混合液のダミーディスペンスも行うことができる。

　支持部材６２は、水平方向に延伸する水平支持部６２ａと鉛直方向に延伸する鉛直支持部６２ｂとを有している。水平支持部６２ａの先端部には、塗布ノズル６０が支持されている。また、鉛直支持部６２ｂの基端部には、移動部６３が取り付けられている。

　ノズル伝達部６４は、図３に示すようにカップ体３１のＸ方向負方向（図３の下方向）側に設けられている。また、ノズル伝達部６４は、そのＹ方向負方向（図３の左方向）側の端部がカップ体３１中心部Ｃより僅かにＹ方向負方向側に位置し、Ｙ方向正方向（図３の右方向）側の端部が処理容器１０の側壁に位置するように設けられている。なお、ノズル伝達部６４が処理容器１０を挿通する部分には、処理容器１０の内部を密閉するために例えばＯリングや真空用グリスが設けられている。さらに、ノズル伝達部６４は、図２に示すようにＹ方向（図２の（左右方向））より所定の角度で傾斜した方向に延伸している。なお、所定の角度は、後述するように塗布ノズル６０がスピンチャック２０とノズルバス６６との間で移動する際、当該塗布ノズル６０がカップ体３１と干渉しない角度に決定される。

　ノズル伝達部６４には、例えばボールネジが用いられる。移動部６３は、このノズル伝達部６４の外周面を囲うように設けられている。また、移動部６３の内周面には、ノズル伝達部６４の外周面に形成された雄ネジ部に螺合する雌ネジ部が形成されている。さらに、ノズル駆動部６５は、例えばモータなどを備えており、ノズル伝達部６４を回転させることができる。このようにノズル伝達部６４を回転させることにより、ノズル駆動部６５の動力がノズル伝達部６４を介して塗布ノズル６０、支持部材６２及び移動部６３に伝達される。そして、これら塗布ノズル６０、支持部材６２及び移動部６３は、ノズル伝達部６４に沿って、スピンチャック２０の中心部とノズルバス６６との間を移動自在に構成されている。なお、ノズル伝達部６３の雄ネジ部と移動部６３の雌ネジ部との間には、摺動によるパーティクル等の発生を抑制するために例えば真空用グリスが設けられている。

　上述したノズルバス６６には、図１に示すように待機部用伝達部としてのバス伝達部６７を介して、待機部用駆動部としてのバス駆動部６８が取り付けられている。

　バス伝達部６７は、処理容器１０の内部に設けられている。また、バス伝達部６７は、ノズルバス６６を支持し、鉛直方向に延伸して設けられている。バス伝達部６７は、例えばシリンダ構造を有し、バス駆動部６８の動力をノズルバス６６に伝達できる。すなわち、バス伝達部６７の内部には、例えばピストン（図示せず）が設けられ、ノズルバス６６を昇降させることができる。なお、バス伝達部６７とノズルバス６６との接続部分には、バス伝達部６７の内部を密閉するために例えばＯリングや真空用グリスが設けられている。また、バス伝達部６７が処理容器１０を挿通する部分には、処理容器１０の内部を密閉するために例えばＯリングや真空用グリスが設けられている。

　バス駆動部６８は、処理容器１０の外部に設けられている。また、バス駆動部６８は、例えばモータなどを備え、上述したようにノズルバス６６を昇降させることができる。

　また、処理容器１０の内部には、スピンチャック２０に保持されたウェハＷの外周部上にリンス液を吐出するエッジリンスノズル７０が設けられている。エッジリンスノズル７０には、当該エッジリンスノズル７０にリンス液を供給するリンス液供給装置７１が接続されている。エッジリンスノズル７０も、上述した塗布ノズル６０と同様に水平方向より所定の角度で傾斜した方向に構成されている。

　すなわち、エッジリンスノズル７０には、図２及び図３に示すように支持部材７２、移動部７３及びノズル伝達部７４を介して、ノズル駆動部７５が取り付けられている。これら支持部材７２、移動部７３及びノズル伝達部７４はそれぞれ処理容器１０の内部に設けられ、ノズル駆動部７５は処理容器１０の外部に設けられている。また、処理容器１０の内部であってカップ体３１のＹ方向負方向（図２及び図３の左方向）側の外側には、スピンチャック２０上方から退避したエッジリンスノズル７０を待機させるノズルバス７６が設けられている。ノズルバス７６では、エッジリンスノズル７０の先端部を収容して、当該エッジリンスノズル７０を洗浄することができる。また、ノズルバス７６では、エッジリンスノズル７０からのリンス液のダミーディスペンスも行うことができる。

　支持部材７２は、水平方向に延伸する水平支持部７２ａと鉛直方向に延伸する鉛直支持部７２ｂとを有している。水平支持部７２ａの先端部には、エッジリンスノズル７０が支持されている。また、鉛直支持部７２ｂの基端部には、移動部７３が取り付けられている。

　ノズル伝達部７４は、図３に示すようにカップ体３１のＸ方向負方向（図３の下方向）側に設けられている。また、ノズル伝達部７４は、そのＹ方向正方向（図３の右方向）側の端部がカップ体３１中心部Ｃより僅かにＹ方向負方向側に位置し、上述したノズル伝達部６４と干渉しないように位置している。また、ノズル伝達部７４のＹ方向正方向（図３の右方向）側の端部は、処理容器１０の側壁に位置している。なお、ノズル伝達部７４が処理容器１０を挿通する部分には、処理容器１０の内部を密閉するために例えばＯリングや真空用グリスが設けられている。さらに、ノズル伝達部７４は、図２に示すようにＹ方向（図２の（左右方向））より所定の角度で傾斜した方向に延伸している。なお、所定の角度は、後述するようにエッジリンスノズル７０がスピンチャック２０とノズルバス７６との間で移動する際、当該エッジリンスノズル７０がカップ体３１と干渉しない角度に決定される。

　ノズル伝達部７４には、例えばボールネジが用いられる。移動部７３は、このノズル伝達部７４の外周面を囲うように設けられている。また、移動部７３の内周面には、ノズル伝達部７４の外周面に形成された雄ネジ部に螺合する雌ネジ部が形成されている。さらに、ノズル駆動部７５は、例えばモータなどを備えており、ノズル伝達部７４を回転させることができる。このようにノズル伝達部７４を回転させることにより、ノズル駆動部７５の動力がノズル伝達部７４を介してエッジリンスノズル７０、支持部材７２及び移動部７３に伝達される。そして、これらエッジリンスノズル７０、支持部材７２及び移動部７３は、ノズル伝達部７４に沿って、スピンチャック２０の外周部とノズルバス７６との間を移動自在に構成されている。なお、ノズル伝達部７３の雄ネジ部と移動部７３の雌ネジ部との間には、摺動によるパーティクル等の発生を抑制するために例えば真空用グリスが設けられている。

　上述したノズルバス７６には、図１に示すようにバス伝達部７７を介してバス駆動部７８が取り付けられている。

　バス伝達部７７は、処理容器１０の内部に設けられている。また、バス伝達部７７は、ノズルバス７６を支持し、鉛直方向に延伸して設けられている。バス伝達部７７は、例えばシリンダ構造を有し、バス駆動部７８の動力をノズルバス７６に伝達できる。すなわち、バス伝達部７７の内部には、例えばピストン（図示せず）が設けられ、ノズルバス７６を昇降させることができる。なお、バス伝達部７７とノズルバス７６との接続部分には、バス伝達部７７の内部を密閉するために例えばＯリングや真空用グリスが設けられている。また、バス伝達部７７が処理容器１０を挿通する部分には、処理容器１０の内部を密閉するために例えばＯリングや真空用グリスが設けられている。

　バス駆動部７８は、処理容器１０の外部に設けられている。また、バス駆動部７８は、例えばモータなどを備え、上述したようにノズルバス７６を昇降させることができる。

　次に、上述した液供給装置６１の構成について説明する。液供給装置６１は、図４に示すように内部に金属錯体を貯留する金属供給源１００を有している。金属供給源１００の上部には、当該金属供給源１００内に空気、例えば不活性ガスを供給するための空気供給管１０１が接続されている。空気供給管１０１は、内部に空気を貯留する空気供給源１０２に連通している。また、空気供給管１０１には、空気の流通を制御する制御弁１０３が設けられている。そして、空気供給源１０２から金属供給源１００内に空気が供給され、金属供給源１００内の圧力が所定の圧力に維持されると共に、金属供給源１００内の金属錯体が後述する金属供給管１０４に供給されるようになっている。

　また、金属供給源１００の上部には、塗布ノズル６０に金属錯体を供給するための金属供給管１０４が接続されている。すなわち、金属供給管１０４は、金属供給源１００と塗布ノズル６０とを接続して設けられている。

　金属供給管１０４には、後述するように不活性ガスを供給する第１のガス供給管１２１が接続されている。第１のガス供給管１２１より下流側の金属供給管１０４には、金属錯体又は不活性ガスの流通を制御する第１の主制御弁１０５が設けられている。また、第１のガス供給管１２１より上流側の金属供給管１０４には、金属錯体の流通を制御する金属制御弁１０６が設けられている。

　また、液供給装置６１は、内部に溶媒を貯留する溶媒供給源１１０を有している。溶媒供給源１１０の上部には、当該溶媒供給源１１０内に空気、例えば不活性ガスを供給するための空気供給管１１１が接続されている。空気供給管１１１は、内部に空気を貯留する空気供給源１１２に連通している。また、空気供給管１１１には、空気の流通を制御する制御弁１１３が設けられている。そして、空気供給源１１２から溶媒供給源１１０内に空気が供給され、溶媒供給源１１０内の圧力が所定の圧力に維持されると共に、溶媒供給源１１０内の溶媒が後述する溶媒供給管１１４に供給されるようになっている。

　溶媒供給源１１０の上部には、塗布ノズル６０に溶媒を供給するための溶媒供給管１１４が接続されている。すなわち、溶媒供給管１１４は、溶媒供給源１１０と塗布ノズル６０とを接続して設けられている。

　溶媒供給管１１４には、後述するように不活性ガスを供給する第２のガス供給管１２３が接続されている。第２のガス供給管１２３より下流側の溶媒供給管１１４には、溶媒又は不活性ガスの流通を制御する第２の主制御弁１１５が設けられている。第２のガス供給管１２３より上流側の溶媒供給管１１４には、溶媒の流通を制御する溶媒制御弁１１６が設けられている。

　液供給装置６１は、内部に例えば窒素ガスなどの不活性ガスを貯留するガス供給源１２０を有している。ガス供給源１２０と金属供給管１０４との間には、上述した第１のガス供給管１２１が接続されている。第１のガス供給管１２１には、不活性ガスの流通を制御する第１のガス制御弁１２２が設けられている。ガス供給源１２０と溶媒供給管１１４との間には、上述した第２のガス供給管１２３が接続されている。第２のガス供給管１２３には、不活性ガスの流通を制御する第２のガス制御弁１２４が設けられている。

　なお、以上の第１の主制御弁１０５の開閉、金属制御弁１０６の開閉、第１のガス制御弁１２２の開閉、第２の主制御弁１１５の開閉、溶媒制御弁１１６の開閉、第２のガス制御弁１２４の開閉は、後述する制御部１５０により制御される。

　以上のように液供給装置６１から塗布ノズル６０に金属錯体と溶媒が供給される。そして、塗布ノズル６０内では、攪拌機構（図示せず）によって金属錯体と溶媒が混合されて金属混合液が生成され、塗布ノズル６０から金属混合液が吐出される。

　次に、上述したリンス液供給装置７１の構成について説明する。リンス液供給装置７１は、図５に示すように内部にリンス液を貯留するリンス液供給源１３０を有している。リンス液供給源１３０の上部には、当該リンス液供給源１３０内に空気、例えば不活性ガスを供給するための空気供給管１３１が接続されている。空気供給管１３１は、内部に空気を貯留する空気供給源１３２に連通している。また、空気供給管１３１には、空気の流通を制御する制御弁１３３が設けられている。そして、空気供給源１３２からリンス液供給源１３０内に空気が供給され、リンス液供給源１３０内の圧力が所定の圧力に維持されると共に、リンス液供給源１３０内のリンス液が後述するリンス液供給管１３４に供給されるようになっている。

　また、リンス液供給源１３０の上部には、エッジリンスノズル７０にリンス液を供給するためのリンス液供給管１３４が接続されている。すなわち、リンス液供給管１３４は、リンス液供給源１３０とエッジリンスノズル７０とを接続して設けられている。

　リンス液供給管１３４には、後述するように不活性ガスを供給するガス供給管１４１が接続されている。ガス供給管１４１より下流側のリンス液供給管１３４には、リンス液又は不活性ガスの流通を制御する主制御弁１３５が設けられている。また、ガス供給管１４１より上流側のリンス液供給管１３４には、リンス液の流通を制御するリンス液制御弁１３６が設けられている。

　リンス液供給装置７１は、内部に例えば窒素ガスなどの不活性ガスを貯留するガス供給源１４０を有している。ガス供給源１４０とリンス液供給管１３４との間には、上述したガス供給管１４１が接続されている。ガス供給管１４１には、不活性ガスの流通を制御するガス制御弁１４２が設けられている。

　以上の主制御弁１３５の開閉、リンス液制御弁１３６の開閉、ガス制御弁１４２の開閉は、後述する制御部１５０により制御される。

　バックリンスノズル５０に接続されるリンス液供給装置５１の構成は、上述したリンス液供給装置７１の構成と同様であるので説明を省略する。

　以上の金属膜形成装置１には、図１に示すように制御部１５０が設けられている。制御部１５０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、金属膜形成装置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１５０にインストールされたものであってもよい。

　本実施にかかる金属膜形成装置１は以上のように構成されている。次に、その金属膜形成装置１で行われる金属膜を形成する処理について説明する。なお、図６～図８は、金属膜形成装置１においてウェハＷ上に金属混合液を塗布する際の様子を示す。

　金属膜形成装置１に搬入されたウェハＷは、先ず、図６に示すようにスピンチャック２０に吸着保持される。このとき、塗布ノズル６０はノズルバス６６に待機している。そして、液供給装置６１において、金属制御弁１０６を閉塞し、且つ第１の主制御弁１０５と第１のガス制御弁１２２をそれぞれ開放し、ガス供給源１２０から第１のガス供給管１２１と金属供給管１０４を介して塗布ノズル６０に不活性ガスを供給する。同様に、溶媒制御弁１１６を閉塞し、且つ第２の主制御弁１１５と第２のガス制御弁１２４をそれぞれ開放し、ガス供給源１２０から第２のガス供給管１２３と溶媒供給管１１４を介して塗布ノズル６０に不活性ガスを供給する。

　このように塗布ノズル６０に供給された不活性ガスによって、当該塗布ノズル６０内に残留する金属混合液がノズルバス６６に追い出される。そうすると、その後、後述するように処理容器１０の内部を減圧しても、塗布ノズル６０から不要な金属混合液が流出することがない。また、金属混合液は、金属であるアルミニウムが析出し易い。例えば金属錯体と溶媒が混合されて金属混合液が形成されてから、所定の時間、例えば９０秒間経過すると、金属が析出する。したがって、待機中の塗布ノズル６０内には、前のウェハＷを処理する際に用いた金属混合液が残留し、金属が析出している。かかる場合でも、上述のように塗布ノズル６０に不活性ガスを供給することによって、塗布ノズル６０内に残留する金属混合液が除去され、その後の塗布処理を適切に行うことができる。

　また、塗布ノズル６０に供給された不活性ガスによって、金属供給管１０４の内部と溶媒供給管１１４の内部も洗浄される。

　一方、リンス液供給装置７１においても、リンス液制御弁１３６を閉塞し、且つ主制御弁１３５とガス制御弁１４２をそれぞれ開放し、ガス供給源１４０からガス供給管１４１とリンス液供給管１３４を介してエッジリンスノズル７０に不活性ガスを供給する。この不活性ガスによって、エッジリンスノズル７０内に残留するリンス液がノズルバス７６に追い出される。

　その後、真空ポンプ３５を作動させて、処理容器１０の内部雰囲気を吸引し、処理容器１０の内部を所定の真空度、例えば１３．３Ｐａに減圧する。その後、ガス供給源１２から処理容器１０の内部に不活性ガスを供給すると共に、真空ポンプ３７を作動させる。そして、処理容器１０の内部を大気圧の不活性ガス雰囲気に均圧する。なお、処理容器１０の内部の雰囲気を減圧するのは、当該処理容器１０の内部から酸素や水分を迅速に排出し、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、内部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、極めて短時間で処理容器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。

　このように処理容器１０の内部を減圧し、不活性ガスの大気圧雰囲気にする間、バス伝達部６７とバス駆動部６８によって、図７に示すようにノズルバス６６を下降させる。続いて、図８に示すようにノズル駆動部６５によって、塗布ノズル６０をノズル伝達部６４に沿って移動させ、ウェハＷの中心部上方の所定の位置に配置する。このとき、塗布ノズル６０は水平方向より所定の角度で傾斜した方向に沿って移動するので、当該塗布ノズル６０がカップ体３１と干渉することはない。また、このように塗布ノズル６０を移動させても、塗布ノズル６０内は不活性ガスによって洗浄されているため、塗布ノズル６０から不要な金属混合液が流出することがない。このため、塗布ノズル６０をウェハＷの中心部上方の所定の位置に配置した後、処理容器１０の内部を減圧してもよい。

　その後、すなわち処理容器１０の内部を不活性ガスの大気圧雰囲気にして、塗布ノズル６０をウェハＷ上方の所定の位置に配置した後、スピンチャック２０に吸着保持されたウェハＷを所定の回転数で回転させる。

　また、液供給装置６１では、第１のガス制御弁１２２を閉塞し、且つ第１の主制御弁１０５と金属制御弁１０６をそれぞれ開放し、金属供給源１００から金属供給管１０４を介して塗布ノズル６０に金属錯体を供給する。同様に、第２のガス制御弁１２４を閉塞し、且つ第２の主制御弁１１５と溶媒制御弁１１６をそれぞれ開放し、溶媒供給源１１０から溶媒供給管１１４を介して塗布ノズル６０に溶媒を供給する。供給された金属錯体と溶媒は塗布ノズル６０の内部で混合され、金属混合液が生成される。そして、回転中のウェハＷに対して塗布ノズル６０から金属混合液が吐出される。このとき、ウェハＷに吐出される直前に金属混合液が生成されるので、金属が析出することなく、適切な金属混合液をウェハＷ上に吐出することができる。吐出された金属混合液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が塗布される。

　こうしてウェハＷ上に金属混合液が塗布されると、液供給装置６１から塗布ノズル６０への金属錯体と溶媒の供給を停止し、塗布ノズル６０からウェハＷへの金属混合液の吐出を停止する。その後、ノズル駆動部６５によって塗布ノズル６０をノズルバス６６に移動させると共に、ノズル駆動部７５によってエッジリンスノズル７０をノズル伝達部７４に沿って移動させ、ウェハＷの外周部上方の所定の位置に配置する。

　その後、回転中のウェハＷに対してエッジリンスノズル７０からリンス液が吐出され、ウェハＷの外周部が洗浄される。また、バックリンスノズル５０からもリンス液が噴射され、ウェハＷの裏面が洗浄される。このとき、リンス液供給装置７１、５１では、ガス制御弁１４２を閉塞し、且つ主制御弁１３５とリンス液制御弁１３６をそれぞれ開放し、リンス液供給源１３０からリンス液供給管１３４を介してエッジリンスノズル７０とバックリンスノズル５０にそれぞれリンス液が供給される。そして、かかる洗浄後、エッジリンスノズル７０とバックリンスノズル５０からのリンス液の供給を停止し、さらにウェハＷを回転させることでウェハＷを乾燥させる。

　こうして、ウェハＷ上に金属膜が形成され、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。なお、ウェハＷ上に金属膜を形成する場合、本実施の形態では省略しているが、実際には金属膜形成システム１での塗布処理の後、加熱処理が行われる。かかる加熱処理を行うことにより、ウェハＷ上の金属混合液中の有機成分が揮発し、アルミニウムが金属化して、ウェハＷ上にアルミニウム膜の金属膜が形成される。

　以上の実施の形態によれば、塗布ノズル６０を移動させるためのノズル駆動部６５が処理容器１０の外部に設けられているので、動力発生源であるノズル駆動部６５から発生するパーティクル等が処理容器１０の内部に流入しない。同様に、エッジリンスノズル７０を移動させるためのノズル駆動部７５、ノズルバス６６を昇降させるためのバス駆動部６８、ノズルバス７６を昇降させるためのバス駆動部７８、及びスピンチャック２０を昇降且つ回転させるためのチャック駆動部２２もそれぞれ処理容器１０の外部に設けられているので、これら動力発生源から発生するパーティクル等が処理容器１０の内部に流入しない。このように処理容器１０の内部にパーティクル等の不純物が発生しないので、ウェハＷを処理する際に処理容器１０の内部を減圧しても、適切な減圧雰囲気にでき、さらにその後適切な不活性ガスの大気圧雰囲気にできる。そして、塗布ノズル６０からウェハＷ上に金属混合液を吐出して、当該ウェハＷ上に金属膜が適切に形成される。しかも、水平方向より所定の角度で傾斜した方向に沿って、塗布ノズル６０はスピンチャック２０とノズルバス６６との間で移動するので、この移動中に塗布ノズル６０がカップ体３１と干渉することがない。したがって、本実施の形態によれば、処理雰囲気を適切に制御しつつ、金属混合液を用いてウェハＷ上に金属膜を適切に形成することができる。

　また、ノズル伝達部６４、７４にはそれぞれボールネジが用いられ、ノズル伝達部６４、７４と移動部６３、７３との間にはそれぞれ真空用グリスが設けられている。したがって、処理容器１０の内部において、これらノズル伝達部６４、７４と移動部６３、７３と間の摺動によるパーティクルが発生しない。

　また、制御部１５０によって、処理容器１０の内部を減圧する前に、塗布ノズル６０をノズルバス６６で待機させた状態で、第１のガス供給管１２１と金属供給管１０４を介して塗布ノズル６０へ不活性ガスが供給されると共に、第２のガス供給管１２３と溶媒供給管１１４を介して塗布ノズル６０へ不活性ガスが供給される。この不活性ガスによって、塗布ノズル６０内に残留する金属混合液が追い出される。そうすると、その後新たなウェハＷを処理する際に処理容器１０の内部を減圧しても、塗布ノズル６０から不要な金属混合液が流出することがない。また、塗布ノズル６０内に残留する金属混合液に金属であるアルミニウムが析出しても、かかる金属混合液は上記不活性ガスによって除去される。

　続いて、処理容器１０の内部を不活性ガスの大気圧雰囲気にして、塗布ノズル６０をスピンチャック２０上方の所定位置に配置した状態で、金属供給管１０４を介して塗布ノズル６０へ金属錯体が供給されると共に、溶媒供給管１１４を介して塗布ノズル６０へ溶媒が供給される。そして、塗布ノズル６０内において、ウェハＷに吐出される直前に金属混合液が生成されるので、金属が析出していない適切な金属混合液をウェハＷに吐出することができ、ウェハＷの塗布処理を適切に行うことができる。したがって、本実施の形態によれば、処理容器１０内の処理雰囲気を適切に制御しつつ、金属混合液を用いてウェハＷ上に金属膜を適切に形成することができる。

　以上の実施の形態の塗布ノズル６０のノズル伝達部６４はボールネジであったが、ノズル伝達部６４の構造はこれに限定されず種々の構造を取り得る。例えばノズル伝達部６４は、シリンダ構造を有し、内部にボールネジが設けられていてもよい。そして、ノズル伝達部６４の内部を密閉すれば、当該ノズル伝達部６４の内部で発生するパーティクルが処理容器１０の内部に流出することはない。なお、エッジリンスノズル７０のノズル伝達部７４も、ノズル伝達部６４と同様にボールネジを有するシリンダ構造等の種々の構造を取り得る。

　また、以上の実施の形態では、ノズルバス６６のバス伝達部６７はシリンダ構造を有していたが、バス伝達部６７の構造はこれに限定されず種々の構造を取り得る。例えばバス伝達部６７に金属ベローズを用いてもよい。なお、ノズルバス７６のバス伝達部７７も、バス伝達部６７と同様に金属ベローズ等の種々の構造を取り得る。

　また、以上の実施の形態では、支持部材６２、移動部６３及びノズル伝達部６４を介してノズル駆動部６５によって塗布ノズル６０を移動させていたが、この塗布ノズル６０を移動させる構成はこれに限定されず、種々の構成を取り得る。例えば金属膜形成装置１には、上記支持部材６２、移動部６３、ノズル伝達部６４及びノズル駆動部６５に代えて、図９に示すようにマニピュレータからなるノズル伝達部１６０と当該ノズル伝達部１６０を伸縮させるノズル駆動部１６１が設けられる。

　ノズル伝達部１６０は、処理容器１０の内部に設けられている。また、ノズル伝達部１６０は、水平方向より所定の角度で傾斜した方向に伸縮自在に構成されている。この所定の角度は、上記実施の形態と同様に、塗布ノズル６０がスピンチャック２０とノズルバス６６との間で移動する際、当該塗布ノズル６０がカップ体３１と干渉しない角度に決定される。なお、ノズル伝達部１６０が処理容器１０を挿通する部分には、処理容器１０の内部を密閉するために例えばＯリングや真空用グリスが設けられている。

　ノズル駆動部１６１は、処理容器１０の外部に設けられている。また、ノズル駆動部１６１は、例えばモータなどを備え、上述したようにノズル伝達部１６０を伸縮させることができる。

　また、エッジリンスノズル７０を移動させる構成についても、上記支持部材７２、移動部７３、ノズル伝達部７４及びノズル駆動部７５に代えて、マニピュレータからなるノズル伝達部１７０と当該ノズル伝達部１７０を伸縮させるノズル駆動部１７１を設けてもよい。

　ノズル伝達部１７０は、処理容器１０の内部に設けられている。また、ノズル伝達部１７０は、水平方向より所定の角度で傾斜した方向に伸縮自在に構成されている。この所定の角度は、上記実施の形態と同様に、エッジリンスノズル７０がスピンチャック２０とノズルバス７６との間で移動する際、当該エッジリンスノズル７０がカップ体３１と干渉しない角度に決定される。なお、ノズル伝達部１７０が処理容器１０を挿通する部分には、処理容器１０の内部を密閉するために例えばＯリングや真空用グリスが設けられている。

　ノズル駆動部１７１は、処理容器１０の外部に設けられている。また、ノズル駆動部１７１は、例えばモータなどを備え、上述したようにノズル伝達部１７０を伸縮させることができる。

　なお、本実施の形態において、金属膜形成装置１のその他の構成については上記実施の形態と同様であるので説明を省略する。かかる場合でも、動力発生源であるノズル駆動部１６１、１７１が処理容器１０の外部に設けられているので、処理容器１０内にパーティクル等の発生を防止することができ、処理雰囲気を適切に制御しつつ、金属混合液を用いてウェハＷ上に金属膜を適切に形成することができる。

　以上の実施の形態では、塗布ノズル６０の内部で金属混合液を生成して、当該塗布ノズル６０から金属混合液をウェハＷに吐出していたが、金属混合液の吐出方法はこれに限定されず種々の方法を取り得る。例えば液供給装置６１内で金属混合液を生成した後、当該金属混合液を塗布ノズル６０に供給してもよい。そして、塗布ノズル６０からウェハＷに金属混合液が吐出される。

　また、例えば塗布ノズル６０に代えて、金属錯体を吐出する金属錯体ノズルと溶媒を吐出する溶媒ノズルとを用いてもよい。かかる場合、金属錯体ノズルから吐出された金属錯体と溶媒ノズルから吐出された溶媒をウェハＷに到達する前に混合して金属混合液を生成してもよい。あるいは、これら金属錯体と溶媒をウェハＷ上で混合して金属混合液を生成してもよい。さらに、ウェハＷ上を溶媒でプリウェットした後、金属錯体と溶媒をウェハＷ上で混合して金属混合液を生成してもよい。

　また、以上の実施の形態では、金属錯体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、以上の実施の形態の金属膜形成装置１は、カップ体３１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。

　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。

　　１　　金属膜形成装置
　　１０　処理容器
　　１２　ガス供給源
　　２０　スピンチャック
　　２２　チャック駆動部
　　３１　カップ体
　　３５、３７　真空ポンプ
　　５０　バックリンスノズル
　　５１　リンス液供給装置
　　６０　塗布ノズル
　　６１　液供給装置
　　６２　支持部材
　　６４　ノズル伝達部
　　６５　ノズル駆動部
　　６６　ノズルバス
　　６７　バス伝達部
　　６８　バス駆動部
　　７０　エッジリンスノズル
　　７１　リンス液供給装置
　　７２　支持部材
　　７４　ノズル伝達部
　　７５　ノズル駆動部
　　７６　ノズルバス
　　７７　バス伝達部
　　７８　バス駆動部
　　１００　金属供給源
　　１０４　金属供給管
　　１０５　第１の主制御弁
　　１０６　金属制御弁
　　１１０　溶媒供給源
　　１１４　溶媒供給管
　　１１５　第２の主制御弁
　　１１６　溶媒制御弁
　　１２０　ガス供給源
　　１２１　第１のガス供給管
　　１２２　第１のガス制御弁
　　１２３　第２のガス供給管
　　１２４　第２のガス制御弁
　　１５０　制御部
　　１６０　ノズル伝達部
　　１６０　ノズル駆動部
　　１７０　ノズル伝達部
　　１７０　ノズル駆動部
　　Ｗ　　ウェハ

Claims

基板上に金属錯体と溶媒を混合した金属混合液を塗布して、当該基板上に金属膜を形成する金属膜形成装置であって、
基板を収容し、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換え可能な処理容器と、
前記処理容器の内部に設けられ、基板を保持する保持部と、
前記処理容器の内部に設けられ、前記保持部に保持された基板の側方を囲むように設けられたカップ体と、
前記処理容器の内部に設けられ、前記保持部に保持された基板上に前記金属混合液を吐出する塗布ノズルと、
前記処理容器の内部であって前記カップ体の外側に設けられ、前記保持部上方から退避した前記塗布ノズルを待機させる待機部と、
前記処理容器の外部に設けられ、水平方向より所定の角度で傾斜した方向に沿って、前記保持部と前記待機部との間で前記塗布ノズルを移動させるためのノズル駆動部と、
前記処理容器の内部に設けられ、前記塗布ノズルを支持し、前記ノズル駆動部の動力を前記塗布ノズルに伝達するノズル伝達部と、を有する。
請求項１に記載の金属膜形成装置において、
前記ノズル伝達部は、水平方向より前記所定の角度で傾斜した方向に延伸するボールネジを有し、
前記金属膜形成装置は、前記塗布ノズルを支持し、且つボールネジに沿って移動自在の支持部材を有する。
請求項１に記載の金属膜形成装置において、
前記ノズル伝達部は、マニピュレータである。
請求項１に記載の金属膜形成装置において、
前記処理容器の外部に設けられ、前記待機部を昇降させるための待機部用駆動部と、
前記処理容器の内部に設けられ、前記待機部を支持し、前記待機部用駆動部の動力を前記待機部に伝達する待機部用伝達部と、を有する。
請求項１に記載の金属膜形成装置において、
前記処理容器の外部に設けられ、前記保持部を回転させるための保持部用駆動部を有する。
請求項１に記載の金属膜形成装置において、
前記金属錯体はアルミニウム原子を有する。