(57)【要約】    【課題】  塗布対象物の表面に金属薄膜を形成する方法及びその装置において、金属微粒子が溶解した溶液をスプレーノズルから塗布対象物に向けて噴射することによって、該塗布対象物の表面の微細部分にも金属薄膜を形成する。    【解決手段】  粒子表面が酸化防止膜で覆われた金属微粒子が溶解した溶液１１を収容する溶液チャンバ１０と、この溶液チャンバ１０内の溶液１１をウェハ１３に向けて噴射するスプレーノズル１２と、このスプレーノズル１２の下方に配置され上面にウェハ１３を載置するステージ１４とを備え、スプレーノズル１２とステージ１４上に載置されたウェハ１３とを相対的に二次元方向に移動することにより、該ウェハ１３の表面に金属微粒子の溶液１１を塗布して薄膜を形成するものである。これにより、ウェハ１３の表面の微細部分にも緻密な金属薄膜を常圧雰囲気中で形成することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子表面が酸化防止膜で覆われた金属微粒子が溶解した溶液を溶液チャンバ内に収容しておき、上記溶液チャンバ内の溶液をスプレーノズルから塗布対象物に向けて噴射し、上記スプレーノズルと塗布対象物とを相対的に二次元方向に移動することにより、該塗布対象物の表面に上記金属微粒子の溶液を塗布して薄膜を形成することを特徴とする金属膜形成方法。
【請求項２】
上記スプレーノズルから塗布対象物への溶液の噴射は、常圧雰囲気中で行うことを特徴とする請求項１記載の金属膜形成方法。
【請求項３】
上記塗布対象物を所定温度に加熱して、該塗布対象物の表面に塗布された金属微粒子を融合することを特徴とする請求項１又は２記載の金属膜形成方法。
【請求項４】
粒子表面が酸化防止膜で覆われた金属微粒子が溶解した溶液を内部に収容する溶液チャンバと、
この溶液チャンバにパイプで接続されて内部の溶液を塗布対象物に向けて噴射するスプレーノズルと、
このスプレーノズルの下方に配置され上面に塗布対象物を載置するステージとを備え、
上記スプレーノズルと上記ステージ上に載置された塗布対象物とを相対的に二次元方向に移動することにより、該塗布対象物の表面に上記金属微粒子の溶液を塗布して薄膜を形成することを特徴とする金属膜形成装置。
【請求項５】
上記ステージは、その上面に載置された塗布対象物を所定温度に加熱する加熱手段を備えたことを特徴とする請求項４記載の金属膜形成装置。
【請求項６】
上記塗布対象物を載置したステージを固定しておき、上記スプレーノズルを二次元方向に移動するようにしたことを特徴とする請求項４又は５記載の金属膜形成装置。
【請求項７】
上記スプレーノズルを固定しておき、上記塗布対象物を載置したステージを二次元方向に移動するようにしたことを特徴とする請求項４又は５記載の金属膜形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板やＦＰＤ用ガラス基板などの塗布対象物の表面に金属膜を形成する方法及びその装置に関し、詳しくは、粒子表面が酸化防止膜で覆われた金属微粒子が溶解した溶液をスプレーノズルから上記塗布対象物に向けて噴射することによって、該塗布対象物の表面の微細部分にも金属膜を形成可能とする金属膜形成方法及びその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体装置の配線には、アルミニウムの金属膜が使用されていた。アルミニウムは、スパッタリングや真空蒸着などの真空成膜装置を使用して容易に薄膜を形成できること、また、反応性ガスを使用したドライエッチング等により微細な配線パターンが精度良く形成できることから、配線用の金属膜として一般に使用されていた。
【０００３】
しかし、近年の加工技術の高度化に伴って、半導体装置の高集積化及び高速化に対する要求がより高くなっているが、アルミニウムを配線用材料として用いた場合には、その導電率が低いために配線の微細化に伴って電気抵抗が増加し、発熱や信号遅延の発生、さらにはエレクトロマイグレーションによる断線などの不具合が発生するという問題点があった。そこで、最近では、アルミニウムに替わる配線用材料として、銅などの導電率の高い材料が検討され始めている。そして、銅を用いた薄膜形成は、一般に電解液中における電解液めっき法により行われていた（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平６−２６０７６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、このような従来の電解液めっきによる銅の薄膜形成方法においては、図８に示すように、多層配線における半導体のゲート等の下層配線１と上層配線２とを接続するコンタクトホール３内に銅４を埋め込みするのが困難であった。特に、高集積化された多層配線の場合には、上記コンタクトホール３の幅が小さくなるので、めっき工程において電解液がコンタクトホール３内に浸入し難くなる。この場合、図８に示すように、コンタクトホール３内の空気が抜けずに気泡５として残ることがあったので、銅４のめっき膜がコンタクトホール３の途中で途切れてしまい、下層配線１と上層配線２との接続ができなくなることがあった。また、コンタクトホール３内に電解液が浸入できた場合でも、銅４のめっき膜はコンタクトホール３の内壁面から成長するため、図９に示すように、コンタクトホール３内に埋め込まれた銅４の配線の中心部に欠損部６を生じる場合があった。この場合、この欠損部６内に、例えば硫酸銅等の電解液が閉じ込められて残留するので、この残留した電解液により銅４が腐食し、配線が断線するという不具合が発生することがあった。
【０００５】
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、粒子表面が酸化防止膜で覆われた金属微粒子が溶解した溶液をスプレーノズルから塗布対象物に向けて噴射することによって、塗布対象物の表面の微細部分にも金属膜を形成可能とする金属膜形成方法及びその装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明による金属膜形成方法は、粒子表面が酸化防止膜で覆われた金属微粒子が溶解した溶液を溶液チャンバ内に収容しておき、上記溶液チャンバ内の溶液をスプレーノズルから塗布対象物に向けて噴射し、上記スプレーノズルと塗布対象物とを相対的に二次元方向に移動することにより、該塗布対象物の表面に上記金属微粒子の溶液を塗布して薄膜を形成するようにしたものである。
【０００７】
このような方法の実施により、溶液チャンバ内の金属微粒子の溶液をスプレーノズルから塗布対象物に向けて噴射し、上記スプレーノズルと塗布対象物とを相対的に二次元方向に移動することにより、該塗布対象物の表面の微細部分にも金属微粒子の溶液が塗布されて薄膜が形成される。
【０００８】
また、上記スプレーノズルから塗布対象物への溶液の噴射は、常圧雰囲気中で行うものである。これにより、真空成膜装置を使用せずに上記塗布対象物の表面に金属微粒子の薄膜が形成される。
【０００９】
さらに、上記塗布対象物を所定温度に加熱して、該塗布対象物の表面に塗布された金属微粒子を融合するようにしてもよい。これにより、上記塗布対象物の表面に塗布された金属微粒子が融合し、緻密な金属膜が形成される。
【００１０】
また、本発明による金属膜形成装置は、粒子表面が酸化防止膜で覆われた金属微粒子が溶解した溶液を内部に収容する溶液チャンバと、この溶液チャンバにパイプで接続されて内部の溶液を塗布対象物に向けて噴射するスプレーノズルと、このスプレーノズルの下方に配置され上面に塗布対象物を載置するステージと、を備え、上記スプレーノズルと上記ステージ上に載置された塗布対象物とを相対的に二次元方向に移動することにより、該塗布対象物の表面に上記金属微粒子の溶液を塗布して薄膜を形成するものである。
【００１１】
このような構成により、溶液チャンバの内部に粒子表面が酸化防止膜で覆われた金属微粒子が溶解した溶液を収容し、この溶液チャンバにパイプで接続されたスプレーノズルにより内部の溶液を塗布対象物に向けて噴射し、このスプレーノズルの下方に配置されたステージの載置面に塗布対象物を載置し、上記スプレーノズルと上記ステージ上に載置された塗布対象物とを相対的に二次元方向に移動することにより、該塗布対象物の表面の微細部分にも上記金属微粒子の溶液が塗布されて薄膜が形成される。
【００１２】
ここで、上記ステージは、その上面に載置された塗布対象物を所定温度に加熱する加熱手段を備えている。これにより、上記ステージの加熱手段によって、載置面に載置された塗布対象物が所定温度に加熱される。
【００１３】
そして、上記塗布対象物を載置したステージを固定しておき、上記スプレーノズルを二次元方向に移動するようにしてもよい。或いは、上記スプレーノズルを固定しておき、上記塗布対象物を載置したステージを二次元方向に移動するようにしてもよい。これにより、上記スプレーノズルとステージ上に載置された塗布対象物とを相対的に二次元方向に移動させて、該塗布対象物の表面の全面にわたって上記金属微粒子の溶液が塗布されて薄膜が形成される。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に係る金属膜形成方法によれば、溶液チャンバ内の金属微粒子の溶液をスプレーノズルから塗布対象物に向けて噴射し、上記スプレーノズルと塗布対象物とを相対的に二次元方向に移動することにより、該塗布対象物の表面に金属微粒子の溶液を塗布して薄膜を形成することができる。したがって、塗布対象物の表面の微細部分にも金属膜を形成することができる。また、電解液を使わずに、塗布対象物の表面に金属膜を形成できるので、成膜時に腐食することもない。
【００１５】
また、請求項２に係る発明によれば、上記スプレーノズルから塗布対象物への溶液の噴射は、常圧雰囲気中で行われることにより、真空成膜装置を使用せずに塗布対象物の表面に金属微粒子の薄膜を形成することができる。
【００１６】
さらに、請求項３に係る発明によれば、上記塗布対象物を所定温度に加熱して、該塗布対象物の表面に塗布された金属微粒子を融合することにより、緻密な金属膜を形成することができる。このとき、上記金属微粒子は、該金属の融点より低い温度で融合するので、塗布対象物の表面に形成された金属膜を低温で焼成することができる。
【００１７】
また、請求項４に係る金属膜形成装置によれば、溶液チャンバの内部に収容された粒子表面が酸化防止膜で覆われた金属微粒子の溶液をスプレーノズルから塗布対象物に向けて噴射し、このスプレーノズルの下方に配置されたステージの上面に塗布対象物を載置し、上記スプレーノズルと上記ステージ上に載置された塗布対象物とを相対的に二次元方向に移動することにより、該塗布対象物の表面に上記金属微粒子の溶液を塗布して薄膜を形成することができる。したがって、塗布対象物の表面の微細部分にも金属膜を形成することができる。また、電解液を使わずに、塗布対象物の表面に金属膜を形成できるので、成膜時に腐食することもない。
【００１８】
ここで、請求項５に係る発明によれば、上記ステージに備えられた加熱手段によって、塗布対象物を所定温度に加熱することができる。したがって、上記塗布対象物を加熱して該塗布対象物の表面に塗布された金属微粒子を融合し、緻密な金属膜を形成することができる。このとき、上記金属微粒子は、該金属の融点より低い温度で融合するので、塗布対象物の表面に形成された金属膜を低温で焼成することができる。
【００１９】
そして、請求項６又は請求項７に係る発明によれば、上記塗布対象物を載置したステージを固定しておき、上記スプレーノズルを二次元方向に移動し、或いは、上記スプレーノズルを固定しておき、上記塗布対象物を載置したステージを二次元方向に移動するようにしたことにより、上記スプレーノズルとステージ上に載置された塗布対象物とを相対的に二次元方向に移動させて、該塗布対象物の表面の全面にわたって上記金属微粒子の溶液を塗布して薄膜を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明による金属膜形成方法及び金属膜形成装置の実施形態を示す構成概要図である。そして、金属膜形成装置は、本発明に係る金属膜形成方法の実施に直接使用するものである。
【００２１】
まず、本発明による金属膜形成方法は、図１において、溶液チャンバ１０内に粒子表面が酸化防止膜で覆われた金属微粒子が溶解した溶液１１を収容しておき、上記溶液チャンバ１０内の溶液１１をスプレーノズル１２から塗布対象物となるウェハ１３に向けて噴射し、上記スプレーノズル１２とステージ１４上に載置されたウェハ１３とを相対的に二次元方向に移動することにより、ウェハ１３の表面に上記金属微粒子の溶液１１を塗布して薄膜を形成するものである。
【００２２】
すなわち、上記溶液チャンバ１０内には、図２に示す粒子表面が酸化防止膜１５で覆われた金属微粒子１６を揮発性の溶剤中で均一に溶解した溶液１１が収容されている。この金属微粒子１６は、例えば銅や金、銀などの導電率の高い金属をナノサイズにまで小さくしたナノパーティクルと呼ばれるもので、その平均粒径ｄが数１０ｎｍ程度の大きさとされている。この金属微粒子１６は、揮発性の溶剤中で安定に分散し、常温・常圧雰囲気中での耐酸化性もよく、またペースト時の分散性もよいので、図３に示すウェハ１３の表面に配線用の金属薄膜を形成する材料としての性質に優れている。また、拡大部分Ｐに示されるように、ウェハ１３の表面に形成された線幅ｗが１μｍ程度の配線用の溝１３ａ内にも上記金属微粒子１６を均一に埋め込むことができる。なお、上記金属微粒子１６の材質は、銅や金、銀に限られず、用途に応じてアルミニウム、ニッケル、クロムでもよい。
【００２３】
そして、図１に示す溶液チャンバ１０の底面に溶液供給パイプ１７で接続されたスプレーノズル１２から、上記金属微粒子１６の溶液１１を吸引すると共に該溶液１１をウェハ１３に向けて噴射する。ここで、上記スプレーノズル１２からウェハ１３への溶液１１の噴射は、常温・常圧雰囲気中で行われ、スパッタリングや真空蒸着などの真空成膜装置を使用なくても、ウェハ１３の表面に容易に薄膜が形成される。この状態で、上記スプレーノズル１２とステージ１４の載置面１４ａ上に載置されたウェハ１３とを相対的にＸ，Ｙの二次元方向に移動する。すなわち、図４に示すように、例えばウェハ１３を載置したステージ１４を固定しておき、スプレーノズル１２を図１の紙面に平行な面内でＸ，Ｘ′方向に移動すると共に、図１の紙面に直交する面内でＹ，Ｙ′方向（図示省略）に移動すればよい。なお、これとは逆に、上記スプレーノズル１２を固定しておき、ウェハ１３を載置したステージ１４をＸ，Ｙの二次元方向に移動してもよい。
【００２４】
これにより、スプレーノズル１２から噴射された金属微粒子１６の溶液１１は、ウェハ１３の表面の全体に吹き付けられて塗布されるので、該ウェハ１３の表面全体には、図５（ａ）に示すように、酸化防止膜１５で覆われた金属微粒子１６でできた薄膜が形成される。このとき、図３の拡大部分Ｐに示すウェハ１３表面上の配線用の溝１３ａ内にも、金属微粒子１６の薄膜が形成される。
【００２５】
そして、このようなスプレーノズル１２からウェハ１３への溶液１１の塗布は、図１に示すステージ１４の載置面１４ａ側に設けられたヒータ１８で、ウェハ１３を所定温度に加熱しながら行う。このウェハ１３の表面に塗布された金属微粒子１６は、粒径ｄがナノサイズにまで小さくされているので、該金属の融点より低い温度で融合する。例えば、銅のナノパーティクルの場合は、銅の融点より低い温度である１５０℃程度で融合するようになる。したがって、ウェハ１３を例えば２００℃程度に加熱しながら、スプレーノズル１２による溶液１１の塗布を行うと、図５（ｂ）に示すように、酸化防止膜１５が燃焼して消滅し、金属微粒子１６同士が融合した状態となる。これにより、ウェハ１３の表面の微細部分にも銅の薄膜１６′を焼成することができる。また、電解液を使わずに、ウェハ１３の表面の全体に銅の薄膜１６′を形成できるので、成膜時に該薄膜が腐食することもない。
【００２６】
次に、本発明による金属膜形成装置について説明する。この金属膜形成装置は、例えば半導体基板やＦＰＤ用ガラス基板などの塗布対象物の表面に金属膜を形成するもので、図１に示すように、溶液チャンバ１０と、スプレーノズル１２と、ステージ１４とを備えて成る。
【００２７】
上記溶液チャンバ１０は、粒子表面が酸化防止膜１５で覆われた金属微粒子１６が揮発性の溶剤内に均一に溶解した溶液１１を内部に収容しておくもので、所定の大きさの容器状に形成され、上面に蓋をして密閉可能とされている。そして、溶液チャンバ１０内には負圧空間となる内部空間Ｓが形成されるようになっている。なお、溶液チャンバ１０の上面には、該溶液チャンバ１０の内部に上記溶液１１を供給するためのパイプライン１９が接続されている。また、符号Ｖ1は上記パイプライン１９の途中に設けられた開閉バルブを示している。
【００２８】
上記溶液チャンバ１０の例えば底面には溶液供給パイプ１７が接続され、この溶液供給パイプ１７の先端にスプレーノズル１２が接続されている。なお、上記溶液供給パイプ１７の途中には、スプレーノズル１２への供給路を開閉する開閉バルブＶ2が設けられている。上記スプレーノズル１２は、外部からの高圧気体の送気により内部に発生する負圧を利用して上記溶液チャンバ１０からの溶液１１を負圧吸引して該溶液１１を噴射するもので、該スプレーノズル１２の側面部に上記溶液供給パイプ１７の先端が接続されている。また、このスプレーノズル１２の軸心部には高圧気体供給パイプ２０が接続されており、該高圧気体供給パイプ２０の後端に設けられたコンプレッサ２１から、上記スプレーノズル１２の軸芯部に高圧気体を供給して内部に負圧を発生するようになっている。
【００２９】
図６及び図７は、上記スプレーノズル１２の具体的な構造の一例を示す断面図である。図６は上記溶液供給パイプ１７が接続される面を含む縦断面図であり、図７は図６の断面と直交する縦断面図である。図６において、スプレーノズル１２の側面部には溶液送入口２４が形成され、この溶液送入口２４に上記溶液供給パイプ１７の先端が接続される。また、スプレーノズル１２の軸心部の後端には高圧気体送入口２５が形成され、この高圧気体送入口２５に上記高圧気体供給パイプ２０の先端が接続される。
【００３０】
この状態で、図１に示すコンプレッサ２１の運転により高圧気体供給パイプ２０を介して送られた高圧気体は、図６に示す高圧気体送入口２５からスプレーノズル１２内の軸心部に流入し、小口径の一次気体噴出口２６を通って高速噴射し、内部混合室２７に入る。このとき、図１に示す溶液供給パイプ１７が接続された溶液送入口２４の位置にベンチュリ管の原理により負圧を生じ、上記溶液供給パイプ１７からの溶液１１を内部混合室２７内に吸引する。上記一次気体噴出口２６から噴出する高速気体は、溶液送入口２４より吸引する溶液１１を破砕し、広くなった内部混合室２７の中で溶液１１と混合され、流速を落としてノズル先端の噴出口２８から噴射される。
【００３１】
一方、図７に示すように、上記高圧気体送入口２５からスプレーノズル１２内に流入した高圧気体は、スプレーノズル１２内の軸心部の外側に形成された二次気体通路２９を通って、スプレーノズル１２の先端部にスパイラル状に形成された二次気体噴出溝３０に至り、高速な旋回流となって噴射される。このとき、上記噴出口２８から噴射される溶液１１を二次混合しながら破砕微粒化して前方に噴射する。なお、図６及び図７では、旋回流を発生して噴射するスプレーノズル１２の例を示したが、本発明はこれに限られず、旋回流を発生しない通常のノズルであってもよい。
【００３２】
また、図１に示す溶液チャンバ１０の例えば上面には、開閉バルブＶ3を介して正圧供給手段２２が接続されている。この正圧供給手段２２は、上記溶液チャンバ１０内に形成された負圧空間となる内部空間Ｓに対し任意圧力の正圧ガスを供給するもので、基端部に１〜２気圧の不活性ガス、例えば窒素ガス（Ｎ2）を供給する窒素ガスボンベなどが接続されたパイプラインから成る。そして、上記正圧供給手段２２と溶液チャンバ１０との間には、圧力コントローラ２３が設けられている。この圧力コントローラ２３は、溶液チャンバ１０に供給する正圧ガスの圧力を調整する圧力制御手段となるもので、上記窒素ガスボンベから供給される窒素ガスの圧力を制御するようになっている。なお、上記正圧供給手段２２としてのパイプラインの途中には、溶液チャンバ１０への正圧供給路を開閉する開閉バルブＶ3が設けられている。そして、上記正圧供給手段２２により溶液チャンバ１０の正圧ガスを供給し、圧力コントローラ２３により正圧ガスの圧力を調整することによって、上記スプレーノズル１２への溶液の供給流量を制御するようになっている。
【００３３】
また、上記スプレーノズル１２から溶液１１が噴射される方向、例えばノズル先端の噴出口２８の下方に、ステージ１４が設けられている。このステージ１４は、載置面１４ａに塗布対象物となるウェハ１３を載置するもので、該載置面１４ａに載置されたウェハ１３を所定温度に加熱する加熱手段としてのヒータ１８を備えている。
【００３４】
次に、このように構成された金属膜形成装置の動作について説明する。まず、図１において、溶液チャンバ１０の底面に接続された溶液供給パイプ１７の途中の開閉バルブＶ2を閉じる。次に、パイプライン１９の途中の開閉バルブＶ1を開いて溶液チャンバ１０の内部に溶液１１を所定量だけ供給する。その後、上記開閉バルブＶ1を閉じると共に、正圧供給手段２２の途中の開閉バルブＶ3を閉じて、上記溶液チャンバ１０内を密閉状態とする。
【００３５】
この状態で、図１に示すコンプレッサ２１から高圧気体供給パイプ２０を介してスプレーノズル１２へ高圧気体を送る。すると、前述のように、スプレーノズル１２内の溶液送入口２４の位置に負圧（例えば0.1〜0.4気圧）が発生して溶液供給パイプ１７からの溶液１１を吸引し、スプレーノズル１２の噴出口２８（図６，７参照）から溶液１１を噴射する。このとき、溶液チャンバ１０の内部空間Ｓは上述のように負圧とされているので、スプレーノズル１２内に発生する負圧（Ｐ1）と、上記内部空間Ｓの負圧（Ｐ2）とが等しくなるように調整する。ここで、開閉バルブＶ2よりも下流側の溶液供給パイプ１７に圧力Ｐ1を計測する圧力計（図示省略）を取付け、また溶液チャンバ１０の内部空間Ｓの圧力Ｐ2を計測する圧力計（図示省略）を取り付けてもよい。
【００３６】
この状態では、Ｐ1＝Ｐ2となって溶液１１は流れず、溶液供給パイプ１７内で溶液１１が安定して停止する。そして、この状態をもって溶液供給の初期状態とし、ここから溶液供給の工程がスタートする。なお、このとき、溶液１１は図６に示すスプレーノズル１２内の溶液送入口２４の付近で停止することとなるので、スプレーノズル１２へ至る経路が乾くことがない。したがって、その後において、上記スプレーノズル１２から溶液１１をすぐに噴射することができる。
【００３７】
次に、スプレーノズル１２の噴出口２５を溶液１１の塗布対象物に向けて、すなわちステージ１４の載置面１４ａに載置されたウェハ１３に向けてセットし、上記と同様にコンプレッサ２１から高圧気体供給パイプ２０を介してスプレーノズル１２内に高圧気体を送る。しかし、この状態ではＰ1＝Ｐ2であるので、溶液１１はスプレーノズル１２から噴射されない。そこで、図１に示す正圧供給手段２２の途中の開閉バルブＶ3を開き、圧力コントローラ２３を適宜調整して、溶液チャンバ１０内に供給する正圧ガスの圧力を調整する。すると、上記溶液チャンバ１０の内部空間Ｓの圧力が変化して圧力Ｐ2が、スプレーノズル１２内の圧力Ｐ1より大きくなって、Ｐ2とＰ1との差が生じてこの差圧により溶液チャンバ１０からスプレーノズル１２に溶液１１が供給される。これにより、上記スプレーノズル１２からミスト状の溶液１１が噴射してウェハ１２に塗布され、該ウェハ１２の表面に金属微粒子の溶液１１の薄膜が形成される。
【００３８】
このとき、圧力コントローラ２３による圧力調整を細かく行うことにより、圧力Ｐ2とＰ1との差を微細に調整して、スプレーノズル１２への溶液１１の供給流量を微少に制御することができる。例えば、従来は不可能であった1ml/min程度、或いはそれ以下のレベル（例えば0.1〜0.9ml/min程度）で溶液１１の流量制御が可能となる。また、スプレーノズル１２へ至る溶液供給パイプ１７の途中には、従来のようなニードルバルブ等の流量調整バルブが設けられていないので、この部分に異物が詰まることはなく、スムーズに溶液１１がスプレーノズル１２に供給される。さらに、溶液１１が粘度の高いものであっても、スプレーノズル１２の負圧及び圧力Ｐ2とＰ1との差圧により溶液１１が供給される。
【００３９】
そして、このようにスプレーノズル１２の噴出口２５からミスト状の溶液１１を噴出しながら、図４に示すように、スプレーノズル１２をウェハ１３に対してＸ，Ｙの二次元方向に相対的に移動させることにより、上記ウェハ１３の表面全体にミスト状の溶液１１を噴射して塗布する。このとき、ミスト状の溶液１１は、図３の拡大部分Ｐに示される配線用の溝１３ａ内にも到達するので、該配線用の溝１３ａ内に金属微粒子１６が埋め込まれる。そして、ステージ１４に設けられたヒータ１８によって、ウェハ１３を所定温度に加熱すると、図５（ｂ）に示すように、酸化防止膜１５が燃焼して消滅し、金属微粒子１６同士が融合した状態となる。これにより、ウェハ１３の表面の微細部分にも緻密な銅の薄膜１６′を焼成することができる。また、電解液を使わずに、塗布対象物の表面に金属膜を形成できるので、成膜時に金属膜が腐食することもない。
【００４０】
次に、図示省略したが、銅の薄膜が焼成されたウェハ１３の表面にＣＭＰ加工を施し、不要な銅の薄膜を除去する。このようにして、ウェハ１３の表面に形成された配線用の微細な溝１３ａ内に金属膜が完全に埋め込まれて配線パターンが形成される。したがって、例えば銅や金、銀などの導電率の高い金属を配線材料として用いた微細配線を形成できるので、発熱が抑制される共に、高速応答性が高く、高集積化された半導体装置の提供が可能となる。
【００４１】
なお、以上の説明においては、上記スプレーノズル１２から金属微粒子１６が溶解した溶液１１を塗布してウェハ１３の表面に金属膜を形成するものとしたが、本発明はこれに限られず、他の塗布対象物に向けて上記溶液１１を塗布するものでもよい。例えば、ＦＰＤの製造に用いるガラス基板や不導通金属ミラー、フィルタ、各種ディスプレー金属膜に向けて、上記スプレーノズル１２から溶液１１を塗布することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明による金属膜形成方法及び金属膜形成装置の実施形態を示す構成概要図である。
【図２】図１に示す金属膜形成装置のスプレーノズルから噴射される溶液内に溶解した粒子表面が金属微粒子を示す断面図である。
【図３】図１に示す金属膜形成装置のステージ上にウェハを載置した状態を示す斜視図である。
【図４】上記スプレーノズルとステージ上のウェハとを相対的にＸ，Ｙの二次元方向に移動することにより、ウェハの表面に溶液を塗布する状態を示す平面説明図である。
【図５】上記ウェハの表面に塗布された金属微粒子が加熱されて融合した状態を示す説明図である。
【図６】上記スプレーノズルの具体的な構造の一例を示す断面図である。
【図７】図６に示す断面と直交する断面における上記スプレーノズルの具体的な構造の一例を示す断面図である。
【図８】従来の方法によりウェハの表面のコンタクトホール内に銅が埋め込まれた状態を示す断面図である。
【図９】従来の方法によりウェハの表面のコンタクトホール内に埋め込まれた銅内に欠損部が発生した状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０…溶液チャンバ
１１…溶液
１２…スプレーノズル
１３…ウェハ
１３ａ…溝
１４…ステージ
１４ａ…載置面
１５…酸化防止膜
１６…金属微粒子
１７…溶液供給パイプ
１８…ヒータ
１９…パイプライン
２０…高圧気体供給パイプ
２１…コンプレッサ
２２…正圧供給手段
２３…圧力コントローラ
２４…溶液送入口
２５…高圧気体送入口
２６…一次気体噴出口
２７…内部混合室
２８…噴出口
２９…二次気体通路
３０…二次気体噴出溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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