一种被配置为耦合到薄膜沉积系统的膜前驱体蒸发系统，包括： 包括外壁和底部的容器，所述容器被配置为耦合到加热器并被加热到升高的温度； 被配置为可密封地耦合到所述容器的盖，所述盖包括被配置为可密封地耦合到所述薄膜沉积系统的出口； 盘堆栈，包括： 被配置为安放于所述容器的所述底部上的基座盘，所述基座盘具有被配置为保持所述基座盘上的所述膜前驱体的基座外壁和基座支撑边缘，和 一个或多个上部盘，所述一个或多个上部盘包括被支撑在所述基座支撑边缘上的第一上部盘和被配置为位于所述第一上部盘或前一额外上部盘上的一个或多个可选的额外上部盘，所述一个或多个上部盘中的每一个具有上部外壁和比所述上部外壁短的内壁，所述上部外壁具有用于支撑所述可选的额外上部盘中的一个的上部支撑边缘，所述上部外壁和内壁被配置为在其间保持所述膜前驱体，并且所述内壁限定了所述容器中的中央流动通道； 所述盘堆栈的所述基座外壁和上部外壁与所述容器的所述外壁之间的环形空间，所述环形空间被配置为耦合到载气供应系统，以向所述环形空间提供载气；以及 位于所述盘堆栈的所述基座外壁和上部外壁中并且耦合到所述环形空间的一个或多个开口，其被配置为使载气从所述环形空间经过所述膜前驱体上方朝向所述中央流动通道流动，并经过所述盖中的所述出口与膜前驱体一同排出所述载气。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于薄膜沉积的系统，更具体而言涉及用于使膜前驱体蒸发并将蒸汽传输到沉积室的系统。
技术介绍
将铜(Cu)金属引入到用于制造集成电路的多层金属化方案中可能必须使用扩散阻挡层/衬垫，以促进Cu层的粘附和生长并防止Cu扩散到介电材料中。沉积到介电材料上的扩散阻挡层/衬垫可包括折射材料，例如钨(W)、钼(Mo)和钽(Ta)，其是非反应性的并且与Cu不相溶，并且可以提供低电阻率。集成Cu金属化和介电材料的当前的集成方案可能要求在约400℃和约500℃之间(或更低)的衬底温度下进行阻挡层/衬垫沉积处理。例如，用于小于或等于130nm的技术节点的Cu集成方案当前采用低介电常数(低k)层间电介质，接着是物理气相沉积(PVD)TaN层和Ta阻挡层，接着是PVD Cu晶种层和电化学沉积(ECD)Cu填充。一般来说，选择Ta层是由于其粘附属性(即，能够粘附在低k膜上的能力)，选择Ta/TaN层一般是由于其阻挡属性(即，能够防止Cu扩散到低k膜中的能力)。如上所述，已经进行了显著的努力来研究并实现薄过渡金属层作为Cu扩散阻挡层，这些研究包括诸如铬、钽、钼和钨之类的材料。这些材料中的每一种都表现出与Cu的低混溶性。最近，其他材料，例如钌(Ru)和铑(Rh)已被识别为潜在的阻挡层，因为人们预期其性能类似于传统的难熔金属。然而，Ru或Rh的使用可以允许只使用一层阻挡层，而不是两层(例如Ta/TaN)。这一结果是由于这些材料的粘附和阻挡属性。例如，一个Ru层可以替代Ta/TaN阻挡层。而且，当前的研究表明一个Ru层还可以替代Cu晶种层，并且块Cu填充物可以在Ru沉积之后直接进行。这一结果是由于Cu和Ru层之间良好的粘附。传统上，Ru层可以通过在热化学气相沉积(TCVD)工艺中热分解诸如羰基钌前驱体之类的含钌前驱体来形成。当衬底温度降低到低于约400℃时，通过羰基金属前驱体(例如Ru3(CO)12)的热分解沉积的Ru层的材料属性可能恶化。结果，低沉积温度下Ru层的电阻率的增加和差的表面形态(例如，结核的形成)已被认为是增加了在热沉积的Ru层中CO反应副产物的结合的结果。这两种效应都可以由在低于约400℃的衬底温度下从羰基钌前驱体的热分解解吸附CO速率的减小来解释。另外，诸如羰基钌之类的羰基金属的使用可能导致低沉积速率，这是由于其低蒸汽压以及与之相关联的输运问题。总而言之，专利技术人已经观察到，当前的沉积系统速率很低，从而使得这种金属膜的沉积不太实用。
技术实现思路
本专利技术提供了一种多盘膜前驱体蒸发系统以及一种用于利用从多盘膜前驱体蒸发系统传输来的膜前驱体蒸汽沉积薄膜的系统。膜前驱体可以是固态金属前驱体。本专利技术还提供了一种用于以高速率利用固态金属前驱体沉积金属膜的系统。为此，提供了一种被配置为耦合到薄膜沉积系统的膜前驱体蒸发系统，包括具有外壁和底部的容器，该容器被配置为被加热器加热到升高的温度。盖被配置为可密封地耦合到容器，并且该盖包括被配置为可密封地耦合到薄膜沉积系统的出口。盘堆栈位于容器中，并且包括基座盘和一个或多个上部盘。基座盘安放于容器的底部上，并且具有被配置为保持基座盘上的膜前驱体的基座外壁和基座支撑边缘。上部盘包括被支撑在基座支撑边缘上的第一上部盘和位于第一上部盘或前一额外盘上的可选的额外盘。每个上部盘具有外壁和较短的内壁以在其间保持膜前驱体。在基座盘和上部盘的基座外壁和上部外壁与容器的外壁之间形成有环形空间。基座和上部外壁中的开口耦合到环形空间，以使得载气从环形空间经过膜前驱体上方向由上部盘的内壁限定的中央流动通道流动，并经过盖中的出口与膜前驱体蒸汽一同排出。在一个实施例中，上部盘是可分离的，并且可堆叠地放置在基座盘上，而在另一实施例中，基座和上部盘被形成为一体的单一整体件。本专利技术还提供了一种用于在衬底上形成薄膜的沉积系统。该沉积系统包括具有被配置为支撑衬底并加热衬底的衬底夹持器的处理室、被配置为在衬底上方引入膜前驱体蒸汽的蒸汽分配系统以及被配置为抽空处理室的泵系统。被配置为使膜前驱体蒸发的本专利技术的膜前驱体蒸发系统通过蒸汽传输系统耦合到蒸汽分配系统，蒸汽传输系统具有耦合到膜前驱体蒸发系统的出口的第一端和耦合到处理室的蒸汽分配系统的入口的第二端。在一个实施例中，载气供应系统耦合到容器中的环形空间以向盘堆栈提供载气，载气随后经过出口与膜前驱体蒸汽一同排出，并经由蒸汽传输系统传输到处理室。附图说明在附图中图1示出了根据本专利技术实施例的沉积系统的示意图；图2示出了根据本专利技术另一实施例的沉积系统的示意图；图3表示根据本专利技术实施例的膜前驱体蒸发系统的横截面图；图4表示用在根据本专利技术实施例的膜前驱体蒸发系统中的基座盘的横截面图；图5A表示用在根据本专利技术实施例的膜前驱体蒸发系统中的可堆叠上部盘(upper tray)的横截面图；图5B表示图5A的盘的透视图；图6表示根据本专利技术另一实施例的膜前驱体蒸发系统的透视图；以及图7图示了操作本专利技术的膜前驱体蒸发系统的方法。具体实施例方式在下面的描述中，为了帮助对本专利技术的全面理解并且出于说明而非限制的目的，给出了具体细节，例如沉积系统的特定几何形状以及各种组件的描述。然而，应当理解，在脱离这些具体细节的其他实施例中也可实施本专利技术。现在参考附图，附图中相似的标号在所有附图中指代相同或相应的部分，图1图示了根据一个实施例用于在衬底上沉积诸如钌(Ru)或铼(Re)金属膜之类的薄膜的沉积系统1。沉积系统1包括具有衬底夹持器20的处理室10，衬底夹持器20被配置为支撑在其上形成薄膜的衬底25。处理室10经由蒸汽前驱体传输系统40耦合到膜前驱体蒸发系统50。处理室10还通过导管36耦合到真空泵系统38，其中泵系统38被配置为将处理室10、蒸汽前驱体传输系统40和膜前驱体蒸发系统50抽空到适于在衬底25上形成薄膜并且适于膜前驱体蒸发系统50中膜前驱体(未示出)的蒸发的压强。仍然参考图1，膜前驱体蒸发系统50被配置为存储膜前驱体，并且将膜前驱体加热到足以使膜前驱体蒸发的温度，同时将气相膜前驱体引入到蒸汽前驱体传输系统40。如下面将参考图3-6更详细地讨论的，膜前驱体可以例如包括固态膜前驱体。另外，例如，膜前驱体可包括固态金属前驱体。另外，例如，膜前驱体可包括羰基金属。例如，羰基金属可包括羰基钌(Ru3(CO)12)或羰基铼(Re2(CO)10)。另外，例如，羰基金属可包括W(CO)6、Mo(CO)6、Co2(CO)8、Rh4(CO)12、Cr(CO)6或Os3(CO)12。为了获得用于使膜前驱体蒸发(或使固态金属前驱体升华)的期望温度，膜前驱体蒸发系统50耦合到被配置为控制蒸发温度的蒸发温度控制系统54。例如，在传统系统中膜前驱体的温度一般被升高到约40-45℃，以使例如羰基钌升华。在此温度下，羰基钌的蒸汽压范围例如从约1到约3mTorr。随着膜前驱体被加热到引起蒸发(或升华)，载气可以被传送经过膜前驱体上方或经过膜前驱体的旁边。载气可以例如包括诸如稀有气体(即，He、Ne、Ar、Kr、Xe)之类的惰性气体或诸如一氧化碳(CO)之类的一氧化物，以与羰基金属一起使用，或包括其混合物。例如，载气供应系统60耦合到膜前驱体蒸发系统50，并且其例如被配置为经由馈送管线61在膜前驱体上方提供载气。在另一示例中本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
【专利技术属性】
技术研发人员：铃木健二，以马利·P·盖德帝，格利特·J·莱乌辛克，原正道，黑岩大祐，
申请(专利权)人：东京毅力科创株式会社，
类型：发明
国别省市：
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