包括可置换可堆叠盘的固态前驱体传输系统技术方案

本发明专利技术描述了用于与高传导率蒸汽传输系统相耦合的多盘固态前驱体蒸发系统（５０、１５０、３００、３００’）的可置换前驱体盘，其用于通过增大固态前驱体的暴露表面积来增大沉积速率。多盘固态前驱体蒸发系统（５０、１５０、３００、３００’）被配置为耦合到薄膜沉积系统（１、１００）的处理室（１０、１１０），并且包括基座盘（３３０）以及一个或多个可堆叠上部盘（３４０）。每个盘（３３０、３４０）被配置为支撑并保持例如固态粉末形式或固态片形式的膜前驱体（３５０）。另外，每个盘（３３０、３４０）被配置为在加热膜前驱体（３５０）的同时提供膜前驱体（３５０）上方的载气的高传导率流动。例如，载气在膜前驱体（３５０）上方向内流动，并且垂直地向上经过可堆叠盘（３７０、３７０’）内部的流动通道（３１８），并经过固态前驱体蒸发系统（５０、１５０、３００、３００’）中的出口（３２２）。

【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，涉及用在薄膜沉积系统的膜前驱体蒸发系统中的可置换膜前驱体支撑组件。
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用在薄膜沉积系统的膜前驱体蒸发系统中的可置换膜前驱体支撑组件，用于通过增大膜前驱体的暴露表面积来增大沉积速率。为此，前驱体支撑组件包括可置换盘，该可置换盘被配置为支撑膜前驱体，并且在膜前驱体蒸发系统中与一个或多个额外可堆叠盘相堆叠。可置换盘包括被配置为在其间保持膜前驱体的可堆叠外壁和内壁以及可堆叠外壁中的一个或多个盘开口，所述盘开口被配置为使来自载气供应系统的载气在膜前驱体上方和内壁上方朝向容器中心流动，以与膜前驱体蒸汽一同经过膜前驱体蒸发系统的盖中的出口排出，从而传输到薄膜沉积系统的处理室。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底部盘的横截面图；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，载气供应系统60耦合到蒸汽前驱体传输系统40，并且被配置为在膜前驱体的蒸汽进入蒸汽前驱体传输系统40时或进入之后经由馈送管线63向膜前驱体的蒸汽提供载气。尽管未示出，但是载气供应系统60可包括气体源、一个或多个控制阀、一个或多个过滤器以及质量流量控制器。例如，载气的流率范围可以从约5sccm(每分钟标准立方厘米)到约1000sccm。例如，载气的流率范围可以从约10sccm到约200sccm。作为又一示例，载气的流率范围可以从约20sccm到约100sccm。在膜前驱体蒸发系统50下游，膜前驱体蒸汽随着载气流经蒸汽前驱体传输系统40，直到其进入耦合到处理室10的蒸发分配系统30。蒸汽前驱体传输系统40可以耦合到蒸汽管线温度控制系统42，以控制蒸汽管线温度并防止膜前驱体的分解以及膜前驱体蒸汽的冷凝。例如，蒸汽管线温度可被设为约等于或大于蒸发温度的值。另外，例如，蒸汽前驱体传输系统40可以具有超过约50公升/秒的高传导率。再次参考图1，耦合到处理室10的蒸汽分配系统30包括蒸汽分配空间32，蒸汽在经过蒸汽分配板34并进入衬底25上方的处理区33之前在蒸汽分配空间32内分散。另外，蒸汽分配板34可以耦合到被配置为控制蒸汽分配板34的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用在膜前驱体蒸发系统中的可置换膜前驱体支撑组件，其中，所述膜前驱体蒸发系统包括具有外容器壁和底部的容器以及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处理室的出口，所述处理室被配置为在衬底上沉积薄膜，所述组件包括：可置换盘，所述可置换盘被配置为支撑膜前驱体，并且在所述膜前驱体蒸发系统中与一个或多个额外可堆叠盘相堆叠，其中所述可置换盘包括被配置为在其间保持所述膜前驱体的可堆叠外壁和内壁，并且所述可置换盘包括所述可堆叠外壁中的一个或多个盘开口，所述盘开口被配置为使来自载气供应系统的载气在所述膜前驱体上方和所述内壁上方朝向所述容器的中心流动，以与膜前驱体蒸汽一同经过所述盖中的所述出口排出。

【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：JP[日本]