金属膜形成システム、金属膜形成方法、プログラム及びコンピュータ記憶媒体
【課題】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。
【解決手段】金属膜形成システム１は、ウェハＷを搬入出する搬入出ステーション２と、ウェハＷ上に前処理液を塗布し、ウェハＷ上に下地膜を形成する前処理ステーション３と、下地膜が形成されたウェハＷ上に金属混合液を塗布し、ウェハＷ上に金属膜を形成する主処理ステーション４と、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を接続するロードロックユニット１０とを有している。前処理ステーション３、主処理ステーション４、ロードロックユニット１０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。
【解決手段】金属膜形成システム１は、ウェハＷを搬入出する搬入出ステーション２と、ウェハＷ上に前処理液を塗布し、ウェハＷ上に下地膜を形成する前処理ステーション３と、下地膜が形成されたウェハＷ上に金属混合液を塗布し、ウェハＷ上に金属膜を形成する主処理ステーション４と、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を接続するロードロックユニット１０とを有している。前処理ステーション３、主処理ステーション４、ロードロックユニット１０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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２２７８６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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と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、前記前処理ステーション及び前記主処理ステーションに接続され、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。
【００１０】
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、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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
前記ロードロックユニットは、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。
【００１４】
前記ロードロックユニットには、上下３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。
【００１５】
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。
【００１６】
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、前記前処理ステーション及び前記主処理ステーションに接続され、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ロードロックユニットに基板を搬送し、当該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ロードロックユニットに基板を搬送し、当該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５の工程と、を有することを特徴としている。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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５の工程において、前記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。
【００２０】
前記ロードロックユニットには、上下３段にロードロック室が配置され、前記第１の工程、前記第３の工程及び前記第５の工程は、前記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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【発明の効果】
【００２４】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本実施の形態にかかる金属膜形成システムの構成の概略を示す平面図である。
【図２】ロードロックユニットの構成の概略を示す縦断面図である。
【図３】前処理液塗布ユニットの構成の概略を示す縦断面図である。
【図４】金属混合液塗布ユニットの構成の概略を示す縦断面図である。
【図５】金属錯体ノズルと溶媒ノズルの配置を示した説明図である。
【図６】熱処理ユニットの構成の概略を示す縦断面図である。
【図７】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。
【図８】金属膜形成処理の各工程におけるウェハの状態を示した説明図であり、（ａ）はウェハ上に前処理液が塗布された様子を示し、（ｂ）はウェハ上に下地膜が形成された様子を示し、（ｃ）はウェハ上に金属混合液が塗布された様子を示し、（ｄ）はウェハ上に金属膜が形成された様子を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
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。
【００２７】
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、前処理ステーション３及び主処理ステーション１０との間には、ロードロックユニット１０が配置されている。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、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、ゲートバルブ１３を介して主処理ステーション４に接続されている。したがって、金属膜形成システム１は、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をロードロックユニット１０の周囲に配置して、一体に接続した構成を有している。
【００２８】
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。
【００２９】
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、カセットＣを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。
【００３０】
搬入出ステーション２には、水平方向に伸縮自在且つ鉛直方向及び鉛直周り（θ方向）に移動自在のウェハ搬送体２１が設けられている。ウェハ搬送体２１は、カセットＣと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。
【００３１】
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及びロードロックユニット１０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。
【００３２】
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及びロードロックユニット１０にウェハＷを搬送できる。
【００３３】
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。
【００３４】
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及びロードロックユニット１０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。
【００３５】
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及びロードロックユニット１０にウェハＷを搬送できる。
【００３６】
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。
【００３７】
次に、上述したロードロックユニット１０の構成について説明する。ロードロックユニット１０には、図２に示すように上下３段にロードロック室１００、１０１、１０２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、中段のロードロック室を中段ロードロック室１０１といい、下段のロードロック室を下段ロードロック室１０２という場合がある。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
なお、中段ロードロック室１０１の構成と下段ロードロック室１０２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。但し、中段ロードロック室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）には、上述したゲートバルブ１２、１３が設けられている。また、下段ロードロック室１０２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）には、上述したゲートバルブ１３、１１が設けられている。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
先ず、ウェハ搬送体２１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、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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
その後、ゲートバルブ３４、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がロードロックユニット１０の中段ロードロック室１０１に搬送される。その後、ゲートバルブ１２、１３を閉じた状態で真空ポンプ１２５を作動させ、中段ロードロック室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から中段ロードロック室１０１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））。
【００６９】
その後、ゲートバルブ１３、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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
その後、ゲートバルブ４６、１３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がロードロックユニット１０の下段ロードロック室１０２に搬送される。下段ロードロック室１０２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２１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Ｓ８（本発明における第５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。
【００７３】
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との間にロードロックユニット１０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。
【００７４】
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。
【００７５】
また、金属膜形成システム１は、ロードロックユニット１０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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
また、ロードロックユニット１０は、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、当該ロードロックユニット１０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。
【００８０】
また、ロードロックユニット１０には、上下３段にロードロック室１００、１０１、１０２が配置されているので、３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。
【００８１】
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。
【００８２】
また、以上の実施の形態のロードロックユニット１０には、上下３段のロードロック室１００、１０１、１０２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４段以上のロードロック室を設けてもよい。
【００８３】
また、以上の実施の形態のロードロックユニット１０の各ロードロック室１００、１０１、１０２には、それぞれ２つのウェハＷの搬入出口が形成され、各搬入出口にゲートバルブ１１、１２、１３のいずれか設けられていたが、各ロードロック室には３つのウェハＷの搬入出口が形成されていてもよい。すなわち、各ロードロック室に３つのゲートバルブを設けるようにしてもよい。かかる場合、各ロードロック室は、搬入出ステーション２、前処理ステーション３、主処理ステーション４のいずれにもアクセス可能になるため、ロードロックユニット１０におけるロードロック室の数を任意に設定することができる。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【符号の説明】
【００８７】
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 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 中段ロードロック室
１０２ 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
Ｗ ウェハ
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２２７８６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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と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、前記前処理ステーション及び前記主処理ステーションに接続され、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。
【００１０】
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、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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
前記ロードロックユニットは、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。
【００１４】
前記ロードロックユニットには、上下３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。
【００１５】
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。
【００１６】
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、前記前処理ステーション及び前記主処理ステーションに接続され、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ロードロックユニットに基板を搬送し、当該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ロードロックユニットに基板を搬送し、当該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５の工程と、を有することを特徴としている。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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５の工程において、前記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。
【００２０】
前記ロードロックユニットには、上下３段にロードロック室が配置され、前記第１の工程、前記第３の工程及び前記第５の工程は、前記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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【発明の効果】
【００２４】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本実施の形態にかかる金属膜形成システムの構成の概略を示す平面図である。
【図２】ロードロックユニットの構成の概略を示す縦断面図である。
【図３】前処理液塗布ユニットの構成の概略を示す縦断面図である。
【図４】金属混合液塗布ユニットの構成の概略を示す縦断面図である。
【図５】金属錯体ノズルと溶媒ノズルの配置を示した説明図である。
【図６】熱処理ユニットの構成の概略を示す縦断面図である。
【図７】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。
【図８】金属膜形成処理の各工程におけるウェハの状態を示した説明図であり、（ａ）はウェハ上に前処理液が塗布された様子を示し、（ｂ）はウェハ上に下地膜が形成された様子を示し、（ｃ）はウェハ上に金属混合液が塗布された様子を示し、（ｄ）はウェハ上に金属膜が形成された様子を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
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。
【００２７】
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、前処理ステーション３及び主処理ステーション１０との間には、ロードロックユニット１０が配置されている。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、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、ゲートバルブ１３を介して主処理ステーション４に接続されている。したがって、金属膜形成システム１は、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をロードロックユニット１０の周囲に配置して、一体に接続した構成を有している。
【００２８】
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。
【００２９】
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、カセットＣを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。
【００３０】
搬入出ステーション２には、水平方向に伸縮自在且つ鉛直方向及び鉛直周り（θ方向）に移動自在のウェハ搬送体２１が設けられている。ウェハ搬送体２１は、カセットＣと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。
【００３１】
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及びロードロックユニット１０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。
【００３２】
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及びロードロックユニット１０にウェハＷを搬送できる。
【００３３】
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。
【００３４】
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及びロードロックユニット１０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。
【００３５】
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及びロードロックユニット１０にウェハＷを搬送できる。
【００３６】
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。
【００３７】
次に、上述したロードロックユニット１０の構成について説明する。ロードロックユニット１０には、図２に示すように上下３段にロードロック室１００、１０１、１０２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、中段のロードロック室を中段ロードロック室１０１といい、下段のロードロック室を下段ロードロック室１０２という場合がある。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
なお、中段ロードロック室１０１の構成と下段ロードロック室１０２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。但し、中段ロードロック室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）には、上述したゲートバルブ１２、１３が設けられている。また、下段ロードロック室１０２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）には、上述したゲートバルブ１３、１１が設けられている。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
先ず、ウェハ搬送体２１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、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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
その後、ゲートバルブ３４、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がロードロックユニット１０の中段ロードロック室１０１に搬送される。その後、ゲートバルブ１２、１３を閉じた状態で真空ポンプ１２５を作動させ、中段ロードロック室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から中段ロードロック室１０１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））。
【００６９】
その後、ゲートバルブ１３、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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
その後、ゲートバルブ４６、１３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がロードロックユニット１０の下段ロードロック室１０２に搬送される。下段ロードロック室１０２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２１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Ｓ８（本発明における第５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。
【００７３】
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との間にロードロックユニット１０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。
【００７４】
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。
【００７５】
また、金属膜形成システム１は、ロードロックユニット１０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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
また、ロードロックユニット１０は、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、当該ロードロックユニット１０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。
【００８０】
また、ロードロックユニット１０には、上下３段にロードロック室１００、１０１、１０２が配置されているので、３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。
【００８１】
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。
【００８２】
また、以上の実施の形態のロードロックユニット１０には、上下３段のロードロック室１００、１０１、１０２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４段以上のロードロック室を設けてもよい。
【００８３】
また、以上の実施の形態のロードロックユニット１０の各ロードロック室１００、１０１、１０２には、それぞれ２つのウェハＷの搬入出口が形成され、各搬入出口にゲートバルブ１１、１２、１３のいずれか設けられていたが、各ロードロック室には３つのウェハＷの搬入出口が形成されていてもよい。すなわち、各ロードロック室に３つのゲートバルブを設けるようにしてもよい。かかる場合、各ロードロック室は、搬入出ステーション２、前処理ステーション３、主処理ステーション４のいずれにもアクセス可能になるため、ロードロックユニット１０におけるロードロック室の数を任意に設定することができる。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【符号の説明】
【００８７】
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 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 中段ロードロック室
１０２ 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
Ｗ ウェハ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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と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、前記前処理ステーション及び前記主処理ステーションに接続され、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。
【請求項２】
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ることを特徴とする、請求項１に記載の金属膜形成システム。
【請求項３】
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。
【請求項４】
前記ロードロックユニットは、基板を所定の温度に調節する温度調節機構を有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の金属膜形成システム。
【請求項５】
前記ロードロックユニットには、上下３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。
【請求項６】
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することを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の金属膜形成システム。
【請求項７】
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、前記前処理ステーション及び前記主処理ステーションに接続され、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ロードロックユニットに基板を搬送し、当該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ロードロックユニットに基板を搬送し、当該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５の工程と、を有することを特徴とする、金属膜形成方法。
【請求項８】
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ることを特徴とする、請求項７に記載の金属膜形成方法。
【請求項９】
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、当該基板を熱処理することを特徴とする、請求項７又は８に記載の金属膜形成方法。
【請求項１０】
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５の工程において、前記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７〜９のいずれかに記載の金属膜形成方法。
【請求項１１】
前記ロードロックユニットには、上下３段にロードロック室が配置され、
前記第１の工程、前記第３の工程及び前記第５の工程は、前記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７〜１０のいずれかに記載の金属膜形成方法。
【請求項１２】
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することを特徴とする、請求項７〜１１のいずれかに記載の金属膜形成方法。
【請求項１３】
請求項７〜１２のいずれかに記載の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。
【請求項１４】
請求項１３に記載の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。
【請求項１】
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と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、前記前処理ステーション及び前記主処理ステーションに接続され、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。
【請求項２】
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ることを特徴とする、請求項１に記載の金属膜形成システム。
【請求項３】
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。
【請求項４】
前記ロードロックユニットは、基板を所定の温度に調節する温度調節機構を有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の金属膜形成システム。
【請求項５】
前記ロードロックユニットには、上下３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。
【請求項６】
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することを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の金属膜形成システム。
【請求項７】
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、前記前処理ステーション及び前記主処理ステーションに接続され、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ロードロックユニットに基板を搬送し、当該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ロードロックユニットに基板を搬送し、当該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５の工程と、を有することを特徴とする、金属膜形成方法。
【請求項８】
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ることを特徴とする、請求項７に記載の金属膜形成方法。
【請求項９】
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、当該基板を熱処理することを特徴とする、請求項７又は８に記載の金属膜形成方法。
【請求項１０】
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５の工程において、前記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７〜９のいずれかに記載の金属膜形成方法。
【請求項１１】
前記ロードロックユニットには、上下３段にロードロック室が配置され、
前記第１の工程、前記第３の工程及び前記第５の工程は、前記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７〜１０のいずれかに記載の金属膜形成方法。
【請求項１２】
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することを特徴とする、請求項７〜１１のいずれかに記載の金属膜形成方法。
【請求項１３】
請求項７〜１２のいずれかに記載の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。
【請求項１４】
請求項１３に記載の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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−２３６４７９（Ｐ２０１１−２３６４７９Ａ）
【公開日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１０２０４（Ｐ２０１０−１１０２０４）
【出願日】平成２２年５月１２日（２０１０．５．１２）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月１２日（２０１０．５．１２）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
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