CN1379732A - 使用有机金属源试剂的化学气相沉积过程的流出物的消除 - Google Patents

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Abstract

一种用于消除使用源试剂的CVD过程的流出物的方法和装置,所述的源试剂含有一种与有机或有机金属分子松弛键合金属有机物,一旦受热(36),这样的键很容易断裂,所述的CVD过程例如包括在衬底(32)上形成膜的铜沉积过程,其中通过金属有机化学气相沉积(CVD),使用一种前体组合物(16)形成这样的膜。本发明的特定实施方案中的消除方法对消除使用Cu(hfac)TMVS作为铜源试剂(14)的铜沉积过程的流出物非常有效。

Description

使用有机金属源试剂的化学气相沉积过程的流出物的消除
发明背景
发明领域
本发明涉及一种用于消除所有使用源试剂的CVD过程的流出物，例如消除涉及通过化学气相沉积(CVD)使铜沉积在衬底上的过程的流出物的方法和装置，所述的源试剂含有与有机或有机金属分子松弛键合的金属有机物，一旦受热，这样的键很容易断裂。
相关技术描述
铜沉积已经成为集成电路制造业的一个最重要的并迅速发展的领域。铜沉积可以通过多种技术实现，其中以化学气相沉积(CVD)法的应用越来越广泛。
但是，铜CVD中使用的前体较新，且出版的关于消除这些前体的资料很有限。近来被用于CuCVD的一种主要的化学方法使用了Cu(hfac)TMVS作为铜源试剂。前体Cu(hfac)TMVS可从Air Productsand Chemicals，Inc.(Allentown，PA)的Schumacher Division购得，商标为CupraSelect，Cu(hfac)TMVS中的hfac＝1，1，1，5，5，5-六氟乙酰丙酮，TMVS是三甲基乙烯基硅烷CH2＝CH-Si(CH3)3。
在CupraSelectTM过程中，关于通过CVD由Cu(hfac)TMVS前体沉积铜的一个普遍接受的机理包括在晶片表面上释放TMVS及其完整的脱附作用。然后，通过两个Cu(I)(hfac)分子的碰撞和歧化作用，产生Cu(O)(金属)和Cu(II)(hfac)2。从而金属铜被合入到成长的膜中，而Cu(II)(hfac)2从膜上脱附。
在特定的工艺条件下，在膜形成过程中产生hfac的质子化的、酸形式Hhfac(CF3-CO-CH＝COH-CF3)。这可能作为加入水或存在水的结果而发生。或者，Hhfac的形成可能是使用H2作为CVD过程的还原气的结果。
因此，在使用Cu(hfac)TMVS作为CVD的铜源试剂时，铜沉积过程的反应副产物包括Hhfac、TMVS和Cu(II)(hfac)2。当使用Cu(hfac)TMVS作为铜源试剂时，这些反应副产物相应地存在于铜CVD过程的流出物中，并且在处理该过程的流出气时需要消除这些副产物。
CupraSelectTM过程的一个主要的过程问题与这样的一个事实有关，即Cu(hfac)TMVS前体倾向于在该过程中使用的干式真空泵的热环境中分解。该分解产生的相应的分解产物会大大缩短真空泵的寿命。
Schumacher开发了一种技术用于消除CupraSelectTM过程产生的废气物质。在该消除技术中，从CVD处理腔中逸出的铜CVD物质通过一个位于CVD腔下游和真空泵上游的真空管线中的加热区，从而将铜物质转化为挥发性的物质(Cu(hfac)2和TMVS，铜沉积在加热区的内表面)。这些挥发性物质随后通过干式真空泵而不会发生沉积，也不会由于沉积的固体伴发对真空泵的损害。有价值的物质hfac从干式真空泵的下游回收入一个冷阱中，冷阱将Cu(hfac)2冷凝而允许TMVS通过。然后收集有价值的Cu(hfac)2并再循环进入Cu(hfac)TMVS制造过程的上游。
Schumacher技术由B.Zorich和M.Majors在1998年9月的《固相技术》(Solid State Technology)第101-106页上发表的“CVD铜前体的安全性及环境影响”(“Safety and environmental concerns of CVDcopper precursors”)一文中进行了详细描述。
尽管也具有实用性，但Schmacher的流出物消除技术仍然存在一些缺陷。
一个主要的缺陷涉及这样一个事实，即大量的Cu(hfac)TMVS和Cu(hfac)2通过工艺系统，这可以导致在排放气体中排出过多的铜。
Schmacher技术的另一个缺陷涉及这样一个事实，即大量的游离TMVS通过工艺系统。TMVS是高度可燃的，其闪点为-19℃，在空气中的爆炸下限(LEL)为0.5％。
Schmacher技术的一个进一步的缺陷涉及这样的一个事实，即冷阱对于除去Cu(hfac)2并不是特别有效。冷阱还带来显著的操作困难，因为为回收Cu(hfac)2，必须移开冷阱并单独处理。
因此，使用一个克服了上述缺点的工艺过程，将使采用CupraSelectTM试剂用以在衬底上形成铜的半导体制造业及其它工业经营大大受益。
前面的问题并不是CupraSelectTM过程或使用其它CuCVD前体的其它铜金属化过程所独有的，其它CuCVD前体如Cu(hfac)-R，其中R为任意有机或有机金属分子。部分例子包括Cu(hfacac)-3-己炔、(C5HF6O2)Cu-(C6H10)和含有诸如3-己炔(CH3-CH2-C≡C-CH2-CH3)、二甲基环十八碳烯(DMCOD)和3-甲基六-烯-炔(3MHY)的有机部分的CuCVD前体。这些问题也存在于使用这样的一种源试剂的其它CVD过程，所述的源试剂含有与有机或有机金属分子松弛键合的金属有机物，一旦受热，这样的键很容易断裂。
发明概述
本发明涉及一种用于消除所有使用前体(源试剂)的CVD过程的流出物的方法和装置，所述前体含有与有机或有机金属分子松弛键合的金属有机物，一旦受热，这样的键很容易断裂。更具体地，本发明涉及一种用于消除在衬底上由有机铜源试剂沉积铜的过程的流出物的方法和装置。
一方面，本发明涉及一种方法，其中CVD过程的流出物与一种吸附剂接触，所述的吸附剂对有机金属源试剂以及在使用这样的源试剂的沉积过程产生的副产物具有吸附亲合力。
按照需要实现的对流出物的消除需要，该吸附剂可以包括一种物理吸附剂和/或一种化学吸附剂。
可以在吸附剂的上游安置一台泵，用于维持上游沉积过程的预定压力条件，该泵带有(1)一个泵前加热装置，其运转时至少部分将流出物中的有机铜物质转化为更不易于在泵中沉淀的转化产物，和/或(2)泵后冷阱，其运转时将可冷凝的和/或可凝固的组分从流出物中除去。
上述的方法可以进一步包括监控从接触吸附剂的步骤中排出的流出物，例如通过一台石英微量天平检测器来检测漏出的选定组分。
另一方面，本发明涉及一种用于消除使用有机金属源试剂的CVD过程的流出物的装置，这样的装置包含：
一个吸附剂床，其对源试剂和由源试剂产生的副产物具有吸附亲合力；和
一条连接该过程的流路，其与吸附剂床气体流动相连，从而使流出物流过吸附剂床，以至少部分地从流出物中除去源试剂和沉淀性副产物。
可以在吸附剂的上游安置一台泵，用于维持上游沉积过程的预定压力条件，该泵带有(1)一个泵前加热装置，其运转时至少部分地将流出物中的有机铜物质转化为更不易于在泵中沉淀的转化产物，和/或(2)泵后冷阱，其运转时将可冷凝的和/或可凝固的组分从流出物中除去。
该装置可以进一步包含一个终点传感器，用来检测从吸附剂床排出的流出物的一种或多种流出物组分的漏出。
该装置可以进一步包含一个半导体制造装备，其中铜例如通过CVD过程沉积在一个衬底上。
通过以下的公开和附带的权利要求书，本发明的其它方面和特征将更加显而易见。
附图的简要说明
图1是薄膜制造装备的示意图，该制造装备包括一个与本发明的一个实施方案对应的流出物消除系统。
本发明及其优选实施方案详述
本发明提供一种流出物消除系统，用于处理任何使用源试剂或前体的CVD过程排出的流出物流，所述的源试剂或前体含有与有机或金属分子松弛键合的金属有机物，一旦受热，这样的键很容易断裂。更具体地，本发明涉及一种用于消除沉积铜过程的流出物的方法和装置。
在下文描述的具体实施方案中，对Cupra SelectTM过程的流出物进行处理。
尽管本文结合涉及处理CupraSelectTM过程的流出物的特定的实施方案进行描述，但应理解本文所揭示的装置和方法可以广泛且有效地应用于消除从包括使用源试剂或前体的任何CVD过程的操作中产生的物流，所述的源试剂或前体含有一种与有机或有机金属分子松弛键合的金属有机物，一旦受热，这样的键很容易断裂，所述的源试剂或前体包括多种其它铜源试剂。
可以有效地利用具有下文描述的可选的终点检测能力的本发明的消除装置和方法，以测定是否吸附剂接近耗尽，所述的吸附剂用于消除含有有机和有机金属物质的流出物流中的有机和有机金属物质。而这样的测定也可用于更换接近耗尽的吸附剂介质，或这样的测定可以用于将耗尽的吸附剂介质，例如在含有吸附剂介质的洗涤装置中转换至新鲜的洗涤装置，以使工艺系统连续运转。
为方便下文讨论参照，以下对图1作概括说明，图1是薄膜制造装备10的示意图，装备10包括一个与本发明的一个实施方案对应的流出物消除系统12。
在图1的装备中，由源14供给有机金属源试剂或前体物质。源14可以包含一个储备池，该储备池装有前体物质的溶液，或如果该前体物质在供料条件下为液态时，装有纯物质形式的前体。作为选择，源14可以包含一个混合或合成单元，在该单元中首先制备或配制该前体。
液体前体从源14流经管线16进入蒸发器单元18，在蒸发器单元中闪蒸该液体前体以使其蒸发，形成相应的前体蒸气。同时，如果需要，可以将一种载气如氩气、氦气、氢气等从载气源20流经管线22进入蒸发器单元18。这样，前体蒸气就夹带在载气中并形成前体蒸气混合物。
前体蒸气混合物从蒸发器单元18流经管线24进入CVD反应器26，通过喷头排放装置28将混合物以蒸气流30的形式分散在反应器的内部空间中。在此，前体蒸气混合物的气流被导向并撞击置于由加热元件36加热的基座34上的晶片衬底。晶片衬底保持足够的高温以使前体蒸气混合物分解，并将前体的需要的组分化学气相沉积在晶片衬底的表面上。
含有废气和分解副产物的流出物从反应器26排放出来，并流经管线38进入流出物消除系统12。
流出物消除系统12选择性包含一个泵前加热装置40，该加热装置可以包含任何用于将流出物加热至适当温度的合适的加热装置。这样的装置例如可以包括流出物在其中流过的热交换器、置于管线38上的伴热装置、置于管线中用于加热流过的流出物气流的嵌入式电阻加热器、由可以例如通过红外加热器连续或间断加热的高热容填充元件填充的填充塔、热管单元，或其它可将流出物加热到适当温度的装置。
流出物从可选的泵前加热装置40流经管线42进入泵44，泵44用作流出物气流的动力液体传动装置。尽管示例性地画出了一个泵，但应当理解可以使用任何其它的动力液体传动装置，例如压缩机、喷射器、涡轮机、扇风机、鼓风机等等。可以设置并操作泵，以在反应器26的上游提供适宜的压力水平，例如低于大气压的压力水平。
泵44将流出物排放到排出管线46中，流出物从管线46流入可选的泵后冷阱48。在冷阱48中，可在适宜的温度条件下从流出物中提取可冷凝的和/或可凝固的组分，并将其从冷阱排放至管线50中用于回收和/或再利用。处理过的流出物从冷阱48流经管线52进入吸附剂床54。
吸附剂床54适宜地包含一个装有一种吸附剂的容器，所述的吸附剂对流出物的待除去的组分具有吸附亲合力。按照需要及适合将要进行的去除操作，吸附材料可以包括物理吸附剂和/或化学吸附剂。
尽管示例性地表示为包含一个单一的吸附器单元，但事实上吸附剂床可以是包含以串联和/或并联(歧路连接)方式多样连接的吸附剂床的多层结构。
在吸附剂床54中进行吸附处理后，所得的处理过的流出物从吸附剂床流入管线58，并可被排放至大气中，或按照本发明的指定的最终用途的必要或需要进一步处理或加工。
出于再生的目的，可将一个加热线圈56缠绕在含有吸附剂床的容器上。加热线圈可以包含一种电阻加热带、伴流管(stream-tracingline)、可以选择性让传热液体流过的热交换线圈，或任何其它适宜的加热器。作为选择，可为该容器加上夹套，使热交换液体能够流过夹套以加热装在容器中的吸附剂。
再生吸附剂床的另外一个特征是，可将吸附剂床与再生液体源68连接，所述的再生液体可以选择性地流经管线70进入加热器72，以在再生过程中将其加热至适合实现所吸附物质从吸附剂床脱附的高温。所得的加热的液体从加热器72流经管线74进入吸附剂床，并流过吸附剂床以实现脱附。
应当理解加热器72是可选的，在某些情况下，可以仅通过由吸附剂和流过吸附剂床的再生气体之间的浓度差引起的物质传递来实现所需要的使吸附物质从吸附剂床的脱附。
也可以在吸附剂床上安装排放管线76，用于再生气体在与吸附剂床中的吸附剂接触后排出。管线76可以与一个回收单元78连接，在回收单元78中，可以实现脱附气体的分离以回收其组分用于最终处理、再循环或其它用途。在示例的回收单元中，将脱附气体分离成第一馏分和第二馏分，第一馏分从回收单元经由管线80排放，第二馏分从回收单元经由管线82排放。
可以有效地使用所有其它合适的再生吸附剂床的方法和方式。
在吸附剂床54的出口端安装了一个带旋塞的流出物管线60，该管线将流出气的侧流输送至一个终点检测器62，这在下文将详细说明。
终点检测器62一旦检测到受监控的流出物中的一种或多种物质漏出或开始漏出，就会发出一个控制信号，该信号通过传输线64传输到中央处理单元(CPU)66，该中央处理单元可被设置成有效地在装备中产生相应的活动。
例如，可以这样设置系统，终点检测器一旦检测到开始漏出，即将流出物气流转移至第二吸附剂床，或转移至一个储存缓冲容器，以在进行吸附剂床再生之前储存流出物气流。
作为选择，或另外，这样的终点漏出检测器可以用来启动一个再生程序，以在随后的运转过程中更新耗尽的吸附剂床。
图1所示的半导体制造装备的特征和设计在性质上仅是示例性的，也可以有利地采用任何其它合适的特征、设计和操作。
现在将说明用于消除示例性的CupraSelectTM过程的流出物的一个本发明的实施方案。
在该实施方案中，在泵后面使用一个化学吸附剂或物理吸附剂床，以除去从上游的CupraSelectTM过程产生的流出物中的所有残余的Cu(hfac)TMVS、Cu(hfac)2和TMVS。该吸附剂也可用来捕获通过系统的H(hfac)、H(hfac)二氢化物和金属铜。从上游CVD处理腔产生的少量无毒的有机碎片也可被吸附剂床吸附，或可以将吸附剂床设置成使这样的碎片通过。该吸附剂床可以是任意适宜的类型，例如固定床、喷淋床、流化床、再循环流化床等等。
吸附剂床可选择性地与一个泵前加热装置(此处使用的泵前是指在用于将流出物从化学气相沉积反应器排出的管线中的泵前面的一个上游位置)协同将Cu(hfac)TMVS转化为Cu(hfac)2和一个加合物部分。或者，可以不必使用泵前加热装置。
另外或作为选择，吸附剂床可选择性地与一个泵后冷阱协同除去Cu(hfac)2。在某些情况下，泵后冷阱不是必须的。
因此，本发明的消除系统可以包括下列多种构造：a)一个吸附剂床，b)一个泵前加热管、一个泵和一个吸附剂床，c)一个泵前加热管、一个泵、一个泵后冷阱和吸附剂床，或d)任何其它的构造，该构造利用选自或至少包含列举的一个或多个合适的组件。
在一个示例的构造中，吸附剂床包含一种合适的吸附剂，例如大表面积活性碳的床层。这样的吸附剂将除去重的有机金属物质，以及前体加合物分子。可以使用多种等级的活性碳，包括高纯度颗粒活性碳、椰子碳、沥青质碳等。作为选择，吸附剂可以包括用高锰酸盐浸渍的碳或WetleriteTM碳，其含有某种金属氧化物，赋予吸附剂氧化性能。
另外，可以使用特种催化性碳，如可商购自Calgon CarbonCorporation的Centaur产品系列的一部分。这些碳被配制成具有特别高的催化性能，但没有加入金属氧化物。示例的Centaur碳包括美国专利5,356,849和5,494,869所述的那些，该专利文献的公开内容整体引入本文作参考。
除活性碳以外或者替代活性碳，可以使用大表面积的氧化铝物理吸附Cu(hfac)2和Cu(hfac)TMVS，以及物理捕获Cu(hfac)2和H(hfac)。如果需要，可以使用一种“湿”氧化铝。可以用一种强氧化剂如KMnO4浸渍具有大表面积的氧化铝，以部分氧化TMVS。如果需要，也可以使用用CuSO4浸渍的硅胶以提供较弱的氧化作用。
在这一点上，一些氧化剂物质对诸如SiH4等的物质是有效的，原因是氧化剂中的氧原子具有与Si键合的有利倾向，但却不足以氧化TMVS，因为TMVS中的硅原子被碳原子围绕或缓冲。
KMnO4足以将TMVS氧化成醇，如三甲基硅醇((CH3)3SiOH)、乙醇(CH3CH2OH)和(CH3)3SiCH2CH2OH。氧化铝床对这些醇具有部分亲合力；作为选择，可以在氧化铝床后面使用一个碳床，这样部分氧化的TMVS碎片被吸附在氧化铝床或碳床上，而无毒的碎片通过系统。
除了或替代活性碳和/或大表面积的氧化铝以外，可以使用Cu2O以物理去除与TMVS有关的物质并使其部分反应。
可以在流出物消除系统中使用Cu2O，以与进料H(hfac)和TMVS发生反应，生成Cu(hfac)TMVS，随后可以用活性碳床或氧化铝床消除Cu(hfac)TMVS。通过这种方式，Cu2O按照如下的反应式发生不可逆反应：
使用过量的Cu2O减少第一反应。上述反应有效地捕获H(hfac)及TMVS，但后者程度要弱一些。当不使用泵前加热管和/或冷阱时这样的捕获作用特别具有吸引力，因为这使得进料气生成Cu(hfac)2和Cu(hfac)TMVS，在本发明实践中，这两种物质都很容易消除。
另一种方法是在Cu2O床上方使用一个氧化铝床。上覆床层中的氧化铝将物理吸附Cu(hfac)2。然后，Cu2O可用来与过程流出物发生反应，生成Cu(hfac)TMVS。当在消除处理结束时提供设备以捕获所生成的Cu(hfac)TMVS时，这种方法特别有利。
再一种方法是在碳床的上方使用一个氧化铝床(或用一种强氧化剂浸渍的氧化铝)作为消除系统的一个组件。
该消除系统可以进一步选择性地包含一种终点检测装置，作为检测吸附剂的终点或耗尽的一种方法。该终点检测装置可以例如包含：
a)一台压电石英晶体微量天平，用对气体组分具有亲合力的薄膜涂层涂覆其石英晶体；
b)一种比色材料，如用KMnO4浸渍的氧化铝，该材料可以置于一个视镜(为避免比色性能退化，使视镜免受正常光照射)中，一旦受到氧化这种材料会改变颜色。
c)一种热导检测器，置于系统的排气装置上；和/或
d)一种红外(IR)装置，如非色散式红外(NDIR)系统。
作为选择，可以使用任何其它多种终点检测方案。
如果使用一种可逆的物理吸附材料作为吸附剂介质，所述的消除装置也可以与一种用于循环hfac物质的方法和装置结合。一旦吸附剂耗尽，可以从流出物消除系统中移出失效的物理吸附剂/化学吸附剂罐，并可将其送回再生位置。在该位置可向吸附剂床施加热、真空或热与真空，从而使被物理吸附的物质部分或全部再次挥发。在某些情况下，当用碳作为物理吸附材料时，热解碳以使被吸附物质挥发并从吸附剂中释放可能是有利的。
由于有机物质与有机金属物质的物理吸附性能的差异，在再生加热或真空周期中，将在不同的时间放出不同的被吸附的物质。
可以使用该过程的色谱特性将流出气的有价值的吸着物组分与无价值的吸着物组分分离。然后，有价值的吸着物组分可以被再循环返回至前体制备工序，而可以通过其它方法，如焚烧除去无价值的组分。
作为选择，无价值的吸着物组分可以留在吸附剂介质上，然后可以焚烧或填埋吸附剂介质。在另一种可选方法中，可以将再生的物理吸附剂/化学吸附剂再循环并再次用在Cu CVD流出物的消除过程中。
本发明还设计了一种装置，用于再生用过的物理吸附剂/化学吸附剂。该装置包含一个加热部件，优选为传导接触型或红外辐射型，例如，缠绕在待再生的吸附剂罐上。第一加热器防止床的热损失并将沿着床壁的冷点消除，以及促使热进入床本身。
第一加热器通常依靠传导机理在床中传送热量。在这一点上，多孔床的热导率通常不好，原因是为传热提供传导路的点接触和/或小面积接触。对于大直径的床，此种热导通路的不连续性(由空隙和孔隙空间引起)可能不足以获得令人满意的短的床加热时间，必须选择性使用其它加热装置和方法。
因此，当使用大直径的吸附剂床时，使用第二对流加热设备可能是理想的，由此，一种载气(如N2、Ar、空气等)通过加热器而升高了气体温度，然后，使所获得的被加热的气体通过将被再生的物理吸附剂/化学吸附剂床。通过这种方式，来自载气的热被施加到吸附剂床上。
可以用传热增强介质如湍流器、球体、诸如Pall环形填料或Intalox鞍形填料的填料介质、螺旋带形插入物、三角翼形插入物或螺旋缠绕线形插入物(如Cal Gavin制造的那些)填充第二对流加热器。
第二对流加热器可以使用直接的、电加热的部件，或可以使用间接加热(如感应加热等)加热载气。也可以使用基于燃烧的加热方式，如果这样的加热方式可与吸附剂相容；通常对活性碳吸附剂不使用基于燃烧的加热方式，因为许多活性碳组合物具有可燃性。
也可以将带有节流部件(如阀或可变流量装置(VFD))的真空装置用于吸附剂罐的真空再生。然后，可将吸附剂罐或真空泵的废气通入一个回收单元，例如冷凝器、插入前体制备单元的进料管线(由此，回收的组分被再次用于源试剂的合成)、反应容器或蒸馏回收处理单元。
作为一个根据本发明的终点检测系统的示例性实施方案，使用一种涂覆了一种对流出物的有机和有机金属组分具有亲合力的简单聚合物涂层的石英微量天平(QMB)传感器元件进行检测。
聚合物涂层与目标有机和有机金属物质不起反应，但具有一种性能，即在气相的有机/有机金属物质和吸附在聚合物涂层中的相同物质之间建立一种平衡。平衡的结果是当极少量或没有有机物通过洗气器容器时，极少或没有有机物被吸附在QMB传感器的聚合物涂层上。
但是，当有机物开始通过洗气器时，受平衡的约束，某些有机物吸附在QMB的聚合物涂层上。结果是，使QMB的重量发生变化，同时使QMB的频率输出值发生变化。频率输出值的这种变化可用来产生一个合适的信号类型(听觉、视觉、触觉等)，指示吸附剂罐已到达终点，需要更换。
这种终点检测方案可有多种形式，为了捕获所关心的特定的有机或有机金属物质，可以将多种涂层，包括疏水性或亲水性涂层涂覆到QMB上。优选QMB传感器利用可逆的化学反应，这样当有机物慢速流过系统时不会引起系统错误“关闭”。
为检测TMVS，通过喷涂0.33克Carbowax在约200ml甲醇/乙腈(20∶75 v∶v)中形成的溶液，可以将Carbowax 20M(分子量为每摩尔20,000克的聚乙二醇)涂布在QMB(AT切割的石英晶体)上。聚合物的活性载量总计约2毫克，该载量转换为与未涂布的基础频率之间的约8000Hz的频率差异。
为了仅允许目标物质通过传感器，也可以将这样的QMB技术与多种选择性的吸附剂或捕获剂协同使用。例如，如果QMB传感器涂层可能倾向于在存在水或水的浓度高度可变的环境中物理吸附H2O分子，则可以使用一种除水单元，例如Permapure过滤器，以从被QMB终点检测器监控的流出物中除去大部分水分子。
作为选择，可以在本发明的广泛实践中使用其它低成本的终点监控方法。例如，可以使用Kitigawa管，其化学原理为使用Cr(VI)或Cr(VI)和H2SO4。当仅存在受监控的组分时，某些这样的管发生颜色变化，但是这样的管利用可以用作简单终点监控方法的化学原理。
特定的终点监控方法例如可能包括：
a)使用具有Cr(VI)或Cr(VI)和H2SO4特性的样品管，用于定期对CVD反应器的排出气流进行“局部采样”，
b)在洗气器吸附剂罐中加入一个视镜，用Cr(VI)或Cr(VI)和H2SO4化学物质浸渍视镜后面的树脂，当洗气器树脂(吸附材料)的终端部分与所关心的有机分子接触时，产生可通过视觉识别的颜色变化，或
c)在自动监测器中加入Cr(VI)或Cr(VI)和H2SO4化学物质，所述的监测器使用如Zellweger Analytics制造并在其公司的监控系统的MDA线路中使用的比色传感带。
可能有效地用于本发明的广泛实践中的另一种化学物质的例子包括加载了KMnO4、用于当与有机分子接触时进行比色指示的具有大表面积的氧化铝吸附剂。与有机物质反应后，可观察到一个明显的颜色变化。为检测终点状态，这种具有强氧化性化学物质可与任何上述的任何物理方法协同使用。
为消除Cu(hfac)TMVS或Cu(hfac)-有机配体物质，可以使用一种具有大表面积的有机吸附剂床如碳或有机聚合物吸附剂，如DowSorbathene丸粒或Rohm & Haas Amberlite丸粒。也可以使用具有大表面积的无机材料床，如氧化铝、分子筛、硅胶、疏水沸石、亲水沸石等。此外，对于某些或全部吸附剂床，也可以采用一种用强氧化剂如KMnO4浸渍的、具有大表面积的吸附剂(有机或无机)床。
因此，尽管参考特定的特征和示例性实施方案描述了本发明，但应当理解本发明的应用并不因此受到限制，相反却扩展到并包括其它特征、改进和备选实施方案，基于本文的揭示示例性的教导，本领域的普通技术人员将容易地想到这些方案。因此，随后的权利要求书应当被理解和阐释为在其精神和范围内包括所有这样的特征、改进和备选实施方案。

Claims (72)

1.一种用于消除由有机金属源试剂在衬底上沉积铜的过程的流出物的方法，所述的方法包括将所述的流出物与一种对所述的源试剂及其分解产物具有吸附亲合力的吸附剂接触，以从流出物中至少部分除去残留的源试剂和分解产物。
2.权利要求1所要求的方法，其中所述的吸附剂包括物理吸附剂。
3.权利要求1所要求的方法，其中所述的吸附剂包括化学吸附剂。
4.权利要求1所要求的方法，其中在吸附剂的上游安置一台泵，所述的泵可有效保持铜沉积过程的预定的压力条件。
5.权利要求4所要求的方法，其进一步包括使用一台泵前加热装置，所述的加热装置运转时将流出物中的源试剂转化为其分解物质。
6.权利要求5所要求的方法，其进一步包括使用一个泵后冷阱，冷阱运转时从流出物中除去残留的分解产物。
7.一种用于消除由Cu(hfac)TMVS源试剂在衬底上沉积铜的过程的流出物的方法，所述的方法包括使CVD过程的流出物流过对Cu(hfac)TMVS、Cu(hfac)2和TMVS具有吸附亲合力的吸附剂床，以从流出物中除去残留的Cu(hfac)TMVS、Cu(hfac)2和TMVS。
8.权利要求7所要求的方法，其中所述的吸附剂床包含物理吸附剂。
9.权利要求7所要求的方法，其中所述的吸附剂床包含化学吸附剂。
10.权利要求7所要求的方法，其中所述的吸附剂床有效地捕获流过其上的流出物中的H(hfac)、H(hfac)二氢化物和金属铜。
11.权利要求7所要求的方法，其中所述的吸附剂床的床的构造选自由固定床、喷淋床、流化床和再循环流化床组成的组。
12.权利要求7所要求的方法，其中所述的泵置于吸附剂床的上游，泵运转时使CVD过程保持在预定的压力条件。
13.权利要求12所要求的方法，其进一步包括使用一台泵前加热器，加热器运转时将流出物中的Cu(hfac)加合物物质转化为Cu(hfac)2和加合物部分。
14.权利要求12所要求的方法，其进一步包括使用一个泵后冷阱，冷阱运转时从流出物中除去Cu(hfac)2。
15.权利要求13所要求的方法，其进一步包括使用一个泵后冷阱，冷阱运转时从流出物中除去Cu(hfac)2。
16.权利要求7所要求的方法，其中所述的吸附剂床包含活性碳吸附剂。
17.权利要求16所要求的方法，其中所述的活性碳吸附剂包括选自由颗粒活性碳、椰子碳、沥青质碳及其混合物组成的组中的吸附剂。
18.权利要求7所要求的方法，其中所述的吸附剂床包含碳吸附剂。
19.权利要求18所要求的方法，其中所述的碳吸附剂进一步含有高锰酸盐。
20.权利要求18所要求的方法，其中所述的碳吸附剂进一步含有金属氧化物。
21.权利要求7所要求的方法，其中所述的吸附剂床包含催化性碳吸附剂。
22.权利要求7所要求的方法，其中所述的吸附剂床包含具有大表面积的无机吸附剂。
23.权利要求7所要求的方法，其中所述的吸附剂床包含具有大表面积的无机材料，所述的无机材料选自由氧化铝、分子筛、硅胶、沸石组成的组。
24.权利要求7所要求的方法，其中所述的吸附剂床包含用氧化剂浸渍的氧化铝。
25.权利要求24所要求的方法，其中所述的氧化剂包括高锰酸钾。
26.权利要求7所要求的方法，其中所述的吸附剂床包含用硫酸铜浸渍的硅石。
27.权利要求7所要求的方法，其中所述的吸附剂床包含活性碳吸附剂和氧化铝吸附剂。
28.权利要求7所要求的方法，其中所述的吸附剂床包含Cu2O。
29.权利要求7所要求的方法，其中所述的吸附剂床包含Cu2O和活性碳吸附剂。
30.权利要求7所要求的方法，其中所述的吸附剂床包含Cu2O和氧化铝吸附剂。
31.权利要求7所要求的方法，其中所述的吸附剂床包含活性碳吸附剂和用氧化剂浸渍的氧化铝吸附剂。
32.权利要求7所要求的方法，其进一步包含监控从吸附剂床排放的流出物，以检测选定组分的漏出。
33.权利要求32所要求的方法，其中所述的监控包括将流出物与一种比色介质接触，一旦所述的选定组分漏出，所述的比色介质会发生色度变化。
34.权利要求32所要求的方法，其中所述的监控包括检测流出物的热导率。
35.权利要求32所要求的方法，其中所述的监控包括非色散性红外监控。
36.权利要求32所要求的方法，其中所述的监控包括将流出物与一种石英微量天平检测器接触，所述的检测器包含压电晶体，所述的压电晶体表面上具有一个对流出物的选定组分具有亲合力的涂层，借此压电晶体具有指示流出物的选定组分漏出的频率变化特性。
37.权利要求36所要求的方法，其中所述的涂层对选定的组分具有可逆的亲合力。
38.权利要求36所要求的方法，其中所述的涂层选自由亲水性涂层和疏水性涂层组成的组。
39.权利要求32所要求的方法，其进一步包括在流出物与压电晶体的涂层接触之前，除去流出物中的水。
40.权利要求32所要求的方法，其中所述的监控包括将流出物与一种含有Cr(VI)或Cr(VI)和H2SO4的化学组成物质接触。
41.权利要求32所要求的方法，其中所述的监控包括用比色化学组成物质浸渍吸附剂床的出口端部分并在可观察到吸附剂床浸渍出口末端的位置安装视镜，一旦流出物的选定的组分漏出，所述的比色化学组成物质发生视觉可识别的色度变化。
42.权利要求7所要求的方法，其中所述的hfac物质吸附在吸附剂床上，被吸附的hfac随后从吸附剂床上脱附并再循环用于Cu(hfac)TMVS的合成。
43.权利要求7所要求的方法，其中所述的吸附剂通过加热进行再生。
44.权利要求7所要求的方法，其中通过真空脱附吸附剂床上先前吸附的物质再生所述的吸附剂床。
45.权利要求7所要求的方法，其中所述的吸附剂床通过热解进行再生。
46.权利要求7所要求的方法，其中通过从吸附剂床上脱附先前吸附的物质再生所述的吸附剂床，其中所述的脱附在不同的脱附条件下进行，所述的脱附条件包括用于脱附第一吸着物组分的第一脱附条件和用于脱附第二吸着物组分的第二脱附条件。
47.权利要求7所要求的方法，其中在第一再生步骤和第二再生步骤中再生所述的吸附剂床，所述的第一再生步骤包括通过传导方式向吸附剂床传递热量，所述的第二再生步骤包括由流过吸附剂的被加热的气体进行对流供热。
48.权利要求7所要求的方法，其进一步包括节流通过吸附剂床的气体，以控制吸附剂床的真空压力。
49.权利要求7所要求的方法，其中从所述的吸附剂床中排出的流出物流入一个回收单元，以回收流出物的选定组分。
50.权利要求49所要求的方法，其中所述的回收单元包含选自由冷凝单元、蒸馏单元、合成单元和反应单元组成的组中的单元。
51.权利要求7所要求的方法，其中所述的吸附剂床包含选自由碳、有机聚合物、氧化铝、分子筛、硅胶、亲水性沸石、疏水性沸石及其组合物组成的组中的吸附剂。
52.一种用于消除使用有机金属源试剂的CVD过程的流出物的装置，所述的装置包括：
吸附剂床，其包含对有机金属源试剂及其分解产物具有吸附亲合力的吸附剂；和
将吸附剂床与CVD过程气流连通的流路，从而使流出物流过气体流路到达吸附剂床进行流出物消除。
53.权利要求52所要求的装置，其进一步包含置于流路中的泵。
54.权利要求52所要求的装置，其进一步包含一个位于泵上游的被加热的流路部分。
55.权利要求52所要求的装置，其进一步包含安装在泵下游流路的冷阱。
56.权利要求52所要求的装置，其进一步包含终点检测器，用来检测来自所述的吸附剂床的流出物组分的漏出。
57.一种用于消除由Cu(hfac)TMVS源试剂在衬底上沉积铜的CVD过程排出的流出物的装置，所述的装置包含：
吸附剂床，其对Cu(hfac)TMVS、Cu(hfac)2和TMVS具有吸附亲合力；
将吸附剂床与沉积过程气流连通的流路，从而使CVD过程的流出物通过所述的吸附剂床，以从流出物中除去残留的Cu(hfac)TMVS、Cu(hfac)2和TMVS。
58.权利要求57所要求的装置，其进一步包含置于所述的流路中的泵。
59.权利要求58所要求的装置，其进一步包含位于泵上游的被加热的流出物流路。
60.权利要求59所要求的装置，其进一步包含置于泵下游的冷阱。
61.权利要求57所要求的装置，其进一步包含用于再生吸附剂床的装置。
62.权利要求57所要求的装置，其进一步包含用于检测吸附剂床的吸附终点的装置。
63.权利要求62所要求的装置，其中所述的用于检测吸附剂的吸附终点装置包含一个石英微量天平检测器。
64.权利要求57所要求的装置，其进一步包含一种半导体制造装备，所述装备的操作包括所述的CVD过程。
65.一种用于消除使用源试剂的CVD过程的流出物的方法，所述的源试剂含有一种与有机或有机金属分子松弛键合的金属有机物，一旦受热，这样的键很容易断裂，所述的方法包括使CVD过程的流出物流过一个对所述的源试剂及其分解产物具有吸附亲合力的吸附剂床，以至少部分地除去流出物的残余源试剂和分解产物。
66.权利要求65所要求的方法，其中在吸附剂床的上游安装泵，所述的泵运转时维持CVD过程的预定的压力条件。
67.权利要求65所要求的方法，其进一步包括监控从吸附剂床排放的流出物，以检测选定组分的漏出。
68.权利要求67所要求的方法，其中所述的监控包括将所述的流出物与一种石英微量天平检测器接触，所述的检测器包含一种压电晶体，所述的压电晶体表面上具有一个对流出物的选定组分具有亲合力的涂层，借此压电晶体具有指示流出物的选定组分漏出的频率变化特性。
69.权利要求68所要求的方法，其中所述的涂层对选定的组分具有可逆的亲合力。
70.权利要求68所要求的方法，其中所述的涂层选自由亲水性涂层和疏水性涂层组成的组。
71.权利要求68所要求的方法，其进一步包括在流出物与压电晶体的涂层接触之前除去流出物中的水。
72.权利要求67所要求的方法，其中所述的监控包括用比色化学物质浸渍吸附剂床的出口端部分并在可观察到吸附剂床的浸渍出口末端的位置安装视镜，一旦流出物的选定的组分漏出，所述的比色化学物质发生视觉可识别的色度变化。
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