DE19956472B4

DE19956472B4 - Flüssigkeits-Abgabesystem und Verfahren zur Dampfabscheidung

Info

Publication number: DE19956472B4
Application number: DE19956472A
Authority: DE
Inventors: Sung Gyu Pyo
Original assignee: Hyundai Electronics Industries Co Ltd
Current assignee: Intellectual Discovery Co Ltd
Priority date: 1998-12-30
Filing date: 1999-11-24
Publication date: 2011-09-29
Anticipated expiration: 2019-11-25
Also published as: GB2345298B; GB2345298A; GB9925485D0; KR20000044852A; KR100368319B1; JP3831165B2; DE19956472A1; CN1260407A; GB2345298A8; JP2000199066A; TW414843B; CN1139672C; US6349887B1

Abstract

Flüssigkeits-Abgabesystem (100) umfassend: eine Kupfer-Precursor-Verdampfungseinrichtung (60); eine Einrichtung (70) zum Ausstoßen des verdampften Kupfer-Precursors in eine Reaktionskammer (80); eine Trägergas-Versorgungseinrichtung (50) zum Ausstoßen eines Trägergases, das bei einer Temperatur gehalten wird, bei der der Kupfer-Precursor über Ausstoßdüsen verdampft wird, an einer Ausstoßdüse (55) zur Ausbildung des über die Öffnung (47) abgegebenen flüssigen Kupfer-Precursors als Mikro-Tropfen; eine Einrichtung zur Versorgung der Verdampfungseinrichtung mit flüssigem Kupfer-Precursor (40), dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungseinrichtung eine um die axiale Richtung der Öffnung (47) drehbare Düse und eine Dreheinrichtung (48) zur Drehung der Düse um deren axiale Öffnung (47) aufweist.

Description

Gebiet der Erfindung:
Die Erfindung betrifft allgemein ein Flüssigkeits-Abgabesystem (LDS). Die Erfindung betrifft insbesondere ein Flüssigkeits-Abgabesystem, das nicht nur in der Lage ist die Ablagerungsgeschwindigkeit von Kupfer zu verbessern, sondern auch eine hohe Reproduzierbarkeit implementiert, wenn ein Kupferdraht unter Verwendung des chemischen Gasphasen-Abscheidungsverfahrens während des Herstellungsvorgangs für eine Halbleitervorrichtung gebildet wird.
Beschreibung des Standes der Technik:
EP 0 905 276 A2 beschreibt eine Vorrichtung zum Verdampfen und Verteilen eines flüssigen Materials, das zur chemischen Abscheidung aus der Gasphase geeignet ist. Als Substrat, auf dem das Material abgeschieden werden kann, können Halbleiterwafer verwendet werden. Hierzu wird das flüssige Material in einen Verdampfer überführt und unter Kontrolle der Flussrate durch eine Ultraschall-Atomisiereinrichtung atomisiert.
GB 2 275 877 A beschreibt ein Verfahren zur Atomisierung von Flüssigkeiten, wobei die Tröpfchengröße der Flüssigkeit durch Durchführen derselben durch eine oder mehrere Düsen unter Einwirkung von Zentrifugalkraft beliebig variiert wird.
US 5,372,754 A offenbart ein Verfahren zur Verdampfung von Flüssigkeiten. Hierzu wird ein Trägergas beschleunigt und in Kontakt mit der zu verdampfenden Flüssigkeit gebracht, die dabei zerstäubt bzw. vernebelt wird. Nach Vernebelung der Flüssigkeit wird diese wiederum mit Trägergas gemischt und weiteren Prozessen zugeführt.
US 5,419,924 A beschreibt ein CVD-Verfahren, bei dem eine definierte Menge an Flüssigkeit zur chemischen Abscheidung aus der Gasphase aus einem Tank gefördert wird und über einen Dreiwegehahn in eine Vorrichtung gefördert wird, in der die Flüssigkeit durch Einwirken eines erhitzten Trägergases verdampft wird.
Wenn eine Halbleitervorrichtung höher integriert ist und eine höhere Leistungsfähigkeit aufweist, besteht ein Trend dahingehend, dass ein Kupfermetalldraht weitverbreitet als ein Metalldraht zum Einsatz in der Halbleitervorrichtung verwendet wird. In dem Kupfermetalldraht wird die Metallschicht durch physikalische Dampfphasenabscheidung bzw. ein PVD-Verfahren, durch ein metall-organisches chemisches Dampfphasenabscheidungsverfahren bzw. MOCVD-Verfahren, oder durch ein Galvanisierungsverfahren bzw. ein elektrisches Beschichtungsverfahren usw. abgelagert. Eine herkömmliche Flüssigkeits-Abgabevorrichtung, die zur Ablagerung von Kupfer durch ein chemisches Dampfphasenabscheidungsverfahren verwendet wird, kann eine Blasen-Misch-Einrichtung und eine Direkt-Flüssigkeitseinspritzeinrichtung (DLI: Direct Liquid Injection) enthalten.
Wie man aus 1 erkennen kann, wird ein Trägergas über eine Einlass-Leitung 11 in eine herkömmliche Blasen-Misch-Einrichtung 10 eingeführt. Es wird dann mit einem vorgegebenen Verhältnis mit metallischen flüssigen Materialien 13, das in einem Behälter 12 der Blasen-Misch-Einrichtung enthalten ist, gemischt und tritt aus dem Behälter 12 über die Leitung 14 aus. Das Mischverhältnis des Trägergases mit den metallischen flüssigen Materialien bzw. Stoffen hängt von der Masseströmung bzw. dem Mengenfluss des Trägergases, von der Temperatur und dem Druck der Blasen-Misch-Einrichtung ab. Dieser herkömmliche Typ der Blasen-Misch-Einrichtung 10 eignet sich nicht für flüssige Materialien, wie beispielsweise einen flüssigen Kupfer-Precursor mit einem sehr niedrigen Dampfdruck. Genauer gesagt ist es erforderlich, dass die Temperatur der Blasen-Misch-Einrichtung 10 konstant gehalten wird. Dies bewirkt, dass der flüssige Kupfer-Precursor sich wahrscheinlich zersetzt bzw. zerlegt wird, so dass Teilchen gebildet werden. Dementsprechend entsteht bei der herkömmlichen Blasen-Misch-Einrichtung nicht nur das Problem, dass sie den Halbleiterablagerungsfilm nachteilig beeinflusst, sondern auch, dass sie die Reproduzierbarkeit verschlechtert und eine sehr niedrige Abscheidungsgeschwindigkeit aufweist.
2 ist eine schematische Ansicht einer Direkt-Flüssigkeitseinspritzvorrichtung 230 (DLI), die derzeit bei der Abscheidung von Kupfer durch das metall-organische chemische Dampfphasenabscheidungsverfahren am Weitesten verbreitetet ist, wobei die Betriebsweise der Vorrichtung im Weiteren im Detail beschrieben wird.
Die DLI-Vorrichtung 230 besteht hauptsächlich aus einer Mikropumpe 20 und einer Verdampfungseinrichtung 30. Die DLI-Vorrichtung setzt die von der Ampulle 19 stammenden metallischen flüssigen Materialien auf einen Druck von ungefähr 1,379 bar (20 psi) und befördert sie dann über das erste Ventil 21 zu der Mikropumpe 20. Zu diesem Zeitpunkt, wenn ein erster Kolben 23 durch einen ersten Schrittmotor 22 nach oben bewegt wird, füllen die metallischen flüssigen Materialien einen ersten Zylinder 24. Anschließend wird das erste Ventil 21 geschlossen und ein zweites Ventil 25 wird geöffnet. Wenn ein zweiter Kolben 27 aufgrund der Absenkung des ersten Kolbens 23 und angetrieben durch einen zweiten Schrittmotor 26 sich nach oben bewegt, strömen daher die metallischen flüssigen Materialien über das zweite Ventil 25 in den zweiten Zylinder 28. Falls der zweite Zylinder 28 völlig mit den metallischen flüssigen Materialien gefüllt ist, wird als nächstes das zweite Ventil 25 geschlossen und ein drittes Ventil 29 geöffnet. Aufgrund der Absenkung des zweiten Kolbens 27 werden folglich die metallischen flüssigen Materialien an die Verdampfungseinrichtung 30 über das dritte Ventil 29 übertragen. Zu diesem Zeitpunkt, wenn das erste Ventil 21 geöffnet wird und der erste Kolben 23 ansteigt, wird der erste Zylinder 24 erneut mit metallischen flüssigen Materialien gefüllt. Wenn diese Vorgänge wiederholt werden, werden die metallischen flüssigen Materialien von der Mikropumpe 20 an die Verdampfungseinrichtung 30 abgegeben. Die Steuerung des Mengendurchflusses wird durch die Zyklusanzahl bzw. Umlaufzahl der Schrittmotoren 22 und 26 bestimmt.
Die von der Mikropumpe 20 abgegebenen metallischen flüssigen Materialien strömen in Metallscheiben 32 über das Abgabeventil 31, werden durch Erwärmungszonen 33 in den Metallscheiben 32 verdampft und treten anschließend zusammen mit dem Trägergas aus.
Der Antrieb der Metallscheiben 32 in der Verdampfungseinrichtung 30 hängt von den darin eingeführten metallischen flüssigen Materialien ab. Die Verdampfungseinrichtung 30 weist auch einen Aufbau auf, bei dem die Mikropumpe 20 einen Druck aufbauen kann. Demzufolge bestehen Probleme dahingehend, dass es extrem schwierig ist, den Druck auf die metallischen flüssigen Materialien konstant zu halten und man benötigt viel Zeit (mehrere 10 Minuten) damit der Druck auf die metallischen flüssigen Materialien einen Gleichgewichtszustand erreicht. Zusätzlich wird in einem Anfangszustand, falls ein Ansaugen der metallischen flüssigen Materialien auftritt, eine große Menge der metallischen flüssigen Materialien in die Metallscheiben 32 eingeführt. Es treten daher Probleme dahingehend auf, dass die Verdampfung der metallischen flüssigen Materialien schwierig wird und ein großer Anteil der Materialien unverdampft zurückbleibt, wodurch ein Verstopfen der Verdampfungseinrichtung 30 hervorgerufen wird.
Dementsprechend weisen Materialien wie ein flüssiger Kupfer-Precursor Probleme dahingehend auf, dass es schwierig ist sie gleichmäßig auf einem Wafer abzulagern, da sie einen sehr niedrigen Dampfdruck besitzen und sich leicht zersetzen. Es kann daher vorkommen, dass sie eine Verstopfung verursachen, da die Materialien sich in den Metallscheiben zersetzen. Es besteht ferner ein Problem dahingehend, dass sie die Reproduzierbarkeit verschlechtern und somit nicht für eine Massenproduktion bei dem Herstellungsvorgang für eine Halbleitervorrichtung eingesetzt werden können, aufgrund der extrem kurzen aufeinander folgenden Abscheidungsperioden.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Flüssigkeits-Abgabesystem zu schaffen, das nicht nur in der Lage ist, die Ablagerungsgeschwindigkeit von Kupfer zu verbessern, sondern auch die Reproduzierbarkeit desselben zu implementieren, wenn eine Kupferschicht unter Verwendung von einem flüssigen Kupfer-Precursor mittels eines metall-organischen chemischen Dampfphasenabscheidungsverfahrens während des Herstellungsvorganges für eine Halbleitervorrichtung abgeschieden wird.
Die Lösung der dieser Aufgabe bei einem Flüssigkeits-Abgabesystem (LDS) gemäß der vorliegenden Erfindung ist gekennzeichnet durch eine Kupfer-Precursor-Versorgungseinrichtung, eine Einrichtung zum Ausstoßen des verdampften Kupfer-Precursors in eine Reaktionskammer, eine Trägergas-Versorgungseinrichtung zum Ausstoßen eines Trägergases, das bei einer Temperatur gehalten wird, bei der der Kupfer-Precursor über Ausstoßdüsen verdampft wird, an einer Ausstoßdüse zur Ausbildung des über die Öffnung abgegebenen flüssigen Kupfer-Precursors als Mikro-Tropfen, eine Einrichtung zur Versorgung der Verdampfungseinrichtung mit flüssigem Kupfer-Precursor, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungseinrichtung eine um die axiale Richtung der Öffnung drehbare Düse und eine Dreheinrichtung zur Drehung der Düse um deren axiale Öffnung aufweist.
Die Erfindung wird nachfolgend anband der Zeichnung und Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen:
1 in schematischer Ansicht eine herkömmliche Blasen-Misch-Einrichtung, die bei einem chemischen Gasphasen-Abscheidungsverfahren für eine Halbleitervorrichtung eingesetzt wird;
2 in schematischer Ansicht eine herkömmliche Direkt-Flüssigkeitseinspritzeinrichtung (DLI), die bei einem chemischen Gasphasen-Abscheidungsverfahren für eine Halbleitervorrichtung verwendet wird;
3 in schematischer Ansicht ein Flüssigkeits-Abgabesystem (LDS), das bei dem chemischen Gasphasen-Abscheidungsverfahren für eine Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
Die vorliegende Erfindung wird im weiteren im Detail anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen zur Kennzeichnung der gleichen oder ähnlicher Teile verwendet werden.
3 ist eine schematische Ansicht eines Flüssigkeits-Abgabesystem (LDS) zur Ablagerung einer Kupferschicht unter Verwendung des metall-organischen chemischen Gasphasen-Abscheidungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung.
Das Flüssigkeits-Abgabesystem 100 gemäß der vorliegenden Erfindung enthält eine Einrichtung zur Versorgung der Verdampfungseinrichtung mit flüssigem Kupfer-Precursor 40, eine Trägergas-Versorgungseinrichtung 50, eine Verdampfungseinrichtung 60 und eine Ausstoß-Einrichtung 70.
Die Einrichtung zur Versorgung der Verdampfungseinrichtung mit flüssigem Kupfer-Precursor 40 enthält eine unter Druck gesetzte Gas-Einlass-Leitung 41, die mit einem ersten Ventil 42 zum Einführen des unter Druck gesetzten Gases in einen Behälter 43 versehen ist, der mit flüssigem Kupfer-Precursor 44 gefüllt ist; und eine Auslassleitung 46 zur Zuführung von flüssigem Kupfer-Precursor, die mit einem zweiten Ventil 45 zur Übertragung des Kupfer-Precursors 44 zu einer Öffnung 47 versehen ist, wobei der von der Einlass-Leitung 41 ausgehende Druck eingesetzt wird.
Gase, wie beispielsweise Argon (Ar) oder Helium (He) können als Druckgase verwendet werden. An der Oberseite der Öffnung 47 ist eine durch einen Motor 49 drehbare Dreheinrichtung 48 vorgesehen, die ihrerseits eine um die axiale Richtung der Öffnung 47 drehbare Düse beim Antrieb des Systems dreht. Zu diesem Zeitpunkt muss die Temperatur der Versorgungseinrichtung 40 in jeder Hinsicht bei Raumtemperatur gehalten werden.
Die Trägergas-Versorgungseinrichtung 50 enthält eine erste Mengendurchfluss-Steuereinrichtung (MFC) 52 zur Steuerung des Mengendurchflusses des Trägergases, das von der Trägergas-Einlass-Leitung 51 eingeführt wird, eine Trägergas-Auslass-Leitung 53 zur Weiterleitung des Trägergases ausgehend von der ersten MFC-Steuereinrichtung 52 zu einer Ausstoßdüse 55, die mit einer ersten Erwärmungs- bzw. Erhitzungsummantelung 54 umgeben ist, wobei die Ummantelung 54 dazu dient, die Temperatur so hoch zu halten, dass der flüssige Kupfer-Precursor 44 verdampft wird, einen Isolierblock 56 zur Verhinderung, dass die Wärme bzw. Hitze der ersten Erwärmungsummantelung 54 zwischen der Öffnung 47 und der Trägergas-Auslass-Leitung 53 zu dem Abschnitt der Öffnung 47 übertragen wird, und der Abschnitt der Öffnung 47 stets bei Raumtemperatur gehalten wird, und eine Dichteinrichtung 57, die an der Ausstoßdüse 55 vorgesehen ist, die dazu dient, zu verhindern dass der Unterdruck bzw. das Vakuum von dem Verdampfer der Verdampfungseinrichtung 60 durch die Trägergas-Auslass-Leitung 53 ausleckt bzw. abgebaut wird.
Die Verdampfungseinrichtung 60 enthält einen Verdampfer 61 zur Verdampfung von ultramikrogroßen Flüssigkeitstropfen des flüssigen Kupfer-Precursors, die durch das Ausstoßen des flüssigen Kupfer-Precursors erzeugt werden, wenn dieser durch die Öffnung 47 durch die Ausstoßdüse 55 der Auslass-Leitung 53 hindurch tritt, eine zweite Erwärmungsummantelung 62, die sich an der Seite des Verdampfers 61 befindet, und die dazu dient, das Innere des Verdampfers 61 bei einer Temperatur zu halten, bei der der Kupfer-Precursor verdampft wird, eine Erwärmungseinrichtung 63, die an dem Boden des Verdampfers 61 vorgesehen ist, und die dazu dient einige nicht verdampfte ultra-mikrogroße Flüssigkeitstropfen mittels des Verdampfers 61 zu verdampfen, eine Druckmess-Einrichtung 64, die dazu dient das Innere des Verdampfers 61 bei einem konstanten Druck zu halten, sowie eine Druckpumpe 65 mit einem Drosselventil 66.
Die Ausstoß-Einrichtung 70 enthält eine Kupfer-Precursor-Einlass-Leitung 71 zum Übertragen bzw. Leiten von Kupfer-Precursor, der in der Verdampfungseinrichtung 60 verdampft wird, zu einer zweiten MFC-Steuereinrichtung 72 zusammen mit dem Trägergas und eine Kupfer-Precursor-Ausstoß-Einrichtung bzw. Düse 74 zur Aufnahme des Kupfer-Precursor-Dampfes, dessen Mengenstrom durch die zweite MFC-Steuereinrichtung 72 gesteuert wird, von der Kupfer-Precursor-Auslass-Leitung 73, wobei der Kupfer-Precursor in die Reaktionskammer 80 ausgestoßen wird. Um die Kupfer-Precursor-Einlass-Leitung 71 herum ist eine dritte Erwärmungsummantelung 75 vorgesehen.
Als nächstes wird die Betriebsweise des Flüssigkeits-Abgabesystems 100 gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben, das zur Ablagerung einer Kupferschicht auf einem Wafer durch ein metall-organisches chemisches Dampfphasenabscheidungsverfahren unter Verwendung von flüssigem Kupfer-Precursor beim Herstellungsvorgang für eine Halbleitervorrichtung konstruiert bzw. aufgebaut ist.
Wenn der Behälter 43, in dem sich der flüssige Kupfer-Precursor 44 befindet, auf einen Druck von 0,689 bar bis 13,789 bar (10–200 psi pounds per square inch) mittels eines Argon-(Ar) oder Helium-(He)gases gebracht wird, wird der darin enthaltene flüssige Kupfer-Precursor zu der Auslassleitung zur Zuführung von flüssigem Kupfer-Precursor 46 angehoben, während er durch die unter Druck gesetzte Gas-Einlass-Leitung 41 unter Druck steht. Anschließend wird er zu der um die axiale Richtung der Öffnung 47 drehbaren Düse geleitet bzw. übertragen, die durch die Dreheinrichtung 48 mit einer Dreh- bzw. Umlaufgeschwindigkeit von 10–1000 min^–1 gedreht wird. Hierbei muss die Auslassleitung 46 zur Zuführung von flüssigem Kupfer-Precursor auf Raumtemperatur gehalten werden. Trägergase, wie beispielsweise Argon (Ar), Helium (He), Wasserstoff (H) treten durch die Trägergas-Einlass-Leitung 51 hindurch zu der ersten MFC-Steuereinrichtung 52, die ihrerseits den Mengendurchfluss der Gase auf 20–1000 cm³/min regelt. Anschließend werden die geregelten Trägergase zu der Ausstoßdüse 55, die konusförmig ist, über die Trägergas-Auslass-Leitung 53 übertragen. Hierbei hält die Trägergas-Auslass-Leitung 53 den flüssigen Kupfer-Precursor mittels der ersten Erwärmungsummantelung 54 bei einer Temperatur, bei der er verdampft wird, wodurch die Trägergase, die an den Verdampfer 61 ausgestoßen werden, stets bei dieser Temperatur gehalten werden. Diese Trägergase werden in den Verdampfer 61 des Zyklontyps bei einem hohen Druck zusammen mit dem Kupfer-Precursor ausgestoßen, der von der Ausstoßdüse 55 zu der Öffnung 47 abgegeben wird. Zu diesem Zeitpunkt wird der Abschnitt der um die axiale Richtung der Öffnung 47 drehbaren Düse durch den Isolierblock 56 bei Raumtemperatur gehalten. Der ausgestoßene Kupfer-Precursor verbleibt in dem Verdampfer 61 in Form von ultra-mikrogroßen Tropfen in einem flüssigen oder gasförmigen Zustand. Da die zweite Erwärmungsummantelung 62 in dem Verdampfer 61 die Temperatur so hoch hält, dass Kupfer-Precursor verdampft wird, werden jedoch die meisten der ultra-mikrogroßen Tropfen durch den Verdampfer 61 verdampft. Jedoch werden einige ultra-mikrogroße Tropfen, die nicht verdampft werden, durch die Erwärmungseinrichtung 63 verdampft, die an dem Boden des Verdampfers 61 vorgesehen ist. Der Druck in dem Verdampfer 61 wird stets durch die Druckmess-Einrichtung 64 überwacht. Das Drosselventil 66, das an die Druckpumpe 65 angeschlossen ist, hält so den Druck in dem Verdampfer 61 konstant. Der Kupfer-Precursor, der durch die zweite Erwärmungsummantelung 62 und die Erhitzungseinrichtung 63 verdampft worden ist, wird anschließend über die Kupfer-Precursor-Einlass-Leitung 71, die zweite MFC-Steuereinrichtung 72 und die Kupfer-Precursor-Auslass-Leitung 73 an die Kupfer-Precursor-Ausstoß-Einrichtung bzw. Kupfer-Precursor-Ausstoß-Düse 74 abgeleitet bzw. übertragen. Der übertragene Kupfer-Precursor wird durch die Kupfer-Precursor-Ausstoß-Einrichtung 74 in die Reaktionskammer 80 ausgestoßen, in der der Wafer montiert ist.
Die Kupfer-Precursor-Einlass-Leitung 71 ist mit einer dritten Erwärmungsummantelung 75 versehen, die dazu dient, die Temperatur so hoch zu halten, dass Kupfer-Precursor verdampft wird, so dass der Kupfer-Precursor, der sich in der Einlass-Leitung befindet, sich nicht erneut verflüssigt. Die Einlass-Leitung 71 ist nach oben geneigt mit einem Neigungswinkel von mehr als 30°, vorzugsweise zwischen 40° und 70° derart montiert bzw. installiert, dass irgendwelche nicht vollständig verdampften Kupfer-Precursor-Nebenprodukte nicht in die Reaktionskammer 80 strömen. Zusätzlich ist die Kupfer-Precursor-Auslass-Leitung 73 vorzugsweise kurz genug, so dass ihre Leitfähigkeit gesteigert wird, wobei sie eine Länge von 5–20 cm und einen Durchmesser von 6,35 mm (= ¼'') aufweist.
Nach Vollendung des Abscheidungsvorgangs wird der Verdampfer 61 in einem Vakuum bzw. Unterdruckzustand durch die Druckpumpe 65 gehalten und dann mit einem atmosphärischen Gas gefüllt.
Das oben erwähnte Flüssigkeits-Abgabesystem 108 kann in der Zwischenzeit eingesetzt werden, um schwierig zu verdampfende Flüssigmaterialien zu verdampfen, wie beispielsweise Aluminium (Al), das in großem Umfang bei dem Herstellungsvorgang für eine Halbleitervorrichtung eingesetzt wird, Tantal (Ta), Oxide wie TEOS usw., Materialien wie BST usw. und Kupfer.
Wie aus der obigen Beschreibung der vorliegenden Erfindung hervorgeht, kann das Flüssigkeits-Abgabesystem 100 das Trägergas über die sich um die axiale Richtung der Öffnung 47 drehbare Düse zu der konusförmigen Ausstoßdüse abgeben werden, so dass der Kupfer-Precursor in Form ultra-mikrogroßer Teilchen ausgebildet werden kann. Auf diese Weise kann die vorliegende Erfindung das Phänomen bzw. das Auftreten des Verstopfens bei einem herkömmlichen Verdampfer beseitigen, eine hohe Reproduzierbarkeit implementieren und so die Ablagerungsgeschwindigkeit im Vergleich zu einer herkömmlichen Flüssigkeits-Abgabevorrichtung (Blasen-Misch-Einrichtung und DLI-Vorrichtung) erhöhen. Demzufolge weist die Erfindung große Vorteile auf, die darin bestehen, dass sie einen Kupferfilm unter Verwendung eines chemischen Dampfphasenabscheidungsverfahrens für eine Halbleitervorrichtung anwendbar macht und ferner den Umgang und das Reinigen der Ausrüstung aufgrund einer vereinfachten Verdampfungseinrichtung erleichtert.
Die vorliegende Erfindung wurde unter Bezugnahme auf eine bestimmte Ausführungsform im Zusammenhang mit einer besonderen Anwendung beschrieben. Der Fachmann, der Zugang zu der technischen Lehre der vorliegenden Erfindung hat, wird zusätzliche Abwandlungen und Anwendungen innerhalb dessen Schutzumfangs erkennen.

Claims

Flüssigkeits-Abgabesystem (100) umfassend: eine Kupfer-Precursor-Verdampfungseinrichtung (60); eine Einrichtung (70) zum Ausstoßen des verdampften Kupfer-Precursors in eine Reaktionskammer (80); eine Trägergas-Versorgungseinrichtung (50) zum Ausstoßen eines Trägergases, das bei einer Temperatur gehalten wird, bei der der Kupfer-Precursor über Ausstoßdüsen verdampft wird, an einer Ausstoßdüse (55) zur Ausbildung des über die Öffnung (47) abgegebenen flüssigen Kupfer-Precursors als Mikro-Tropfen; eine Einrichtung zur Versorgung der Verdampfungseinrichtung mit flüssigem Kupfer-Precursor (40), dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungseinrichtung eine um die axiale Richtung der Öffnung (47) drehbare Düse und eine Dreheinrichtung (48) zur Drehung der Düse um deren axiale Öffnung (47) aufweist.
Flüssigkeits-Abgabesystem (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungseinrichtung (40) einen mit flüssigem Kupfer-Precursor befüllbaren Behälter (44), eine Druckgas-Einlassleitung (41) zum Einleiten von unter Druck stehendem Gas in den Behälter, und eine Auslassleitung (46) zur Zuführung von flüssigem Kupfer-Precursor zur Öffnung (47) unter dem an der Einlassleitung (41) auf den Kupfer-Precursor ausgeübten Druck umfasst.
Flüssigkeits-Abgabesystem (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dreheinrichtung (48) einen Motor (49) umfasst, der die Düse mit einer Drehgeschwindigkeit von 10–1000 min^–1 dreht.
Flüssigkeits-Abgabesystem (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägergas-Versorgungseinrichtung (50) eine erste Massendurchfluss-Steuereinrichtung (MFC) zur Steuerung des Massenstromes an Trägergas, eine Trägergas-Auslassleitung (53) mit einer ersten Erwärmungsummantelung (54) zum Halten des von der ersten Steuereinrichtung ausgehenden Trägergases auf einer bestimmten Temperatur, einen Isolierblock (56) zur Isolierung der ersten Erwärmungsummantelung gegenüber der Öffnung (47), und eine Dichtungseinrichtung zur Verhinderung einer Leckage an Unterdruck der Verdampfungseinrichtung (60) zur Ausstoßdüse (55) umfasst.
Flüssigkeits-Abgabesystem (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdampfungseinrichtung (60) einen Verdampfer (61), eine zweite Erwärmungsummantelung (62) zum Verdampfen der Mikrotropfen, eine Heizeinrichtung (63), eine Druckpumpe (65), eine Druckmesseinrichtung (64) und ein Drosselventil (66) aufweist.
Flüssigkeits-Abgabesystem (100) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Erwärmungsummantelung an der Seite des Verdampfers (61) montiert ist, während die Heizeinrichtung (63) am Boden des Verdampfers vorgesehen ist.
Flüssigkeits-Abgabesystem (100) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausstoßeinrichtung eine Kupfer-Precursor-Einlassleitung (71) mit einer dritten Erwärmungsummantelung (75), eine zweite MFC-Steuerung (72) zum Steuern des Mengendurchflusses eines Gemisches, enthaltend Kupfer-Precursor-Dampf und Trägergas und eine Kupfer-Precursor-Auslassleitung (73) zur Überführung des besagten Gemisches von der zweiten MFC-Steuereinrichtung zur Kupfer-Precursor-Ausstoßeinrichtung (74) zum Ausstoßen des Trägergases in die Reaktionskammer (80) umfasst.
Flüssigkeits-Abgabesystem (100) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupfer-Precursor-Einlassleitung (71) nach oben unter einem Winkel von 40° bis 70° geneigt ist, um nicht vollständig verdampften Kupfer-Precursor an einem Eintritt in die Reaktionskammer (80) zu hindern.
Flüssigkeits-Abgabesystem (100) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupfer-Precursor-Auslassleitung (73) eine Länge von 5–20 cm und einen Durchmesser von 6,35 mm hat.
Verfahren zur Dampfabscheidung von Kupfer-Precursor bei der Herstellung eines Halbleitervorrichtung, das den folgenden Schritt umfasst: Zufuhr von flüssigem Kupfer-Precursor bei Raumtemperatur zu einem Verdampfer über eine Öffnung (47), und ferner durch nachfolgende Schritte charakterisiert ist: Drehen einer Düse um die axiale Richtung der Öffnung (47) mit einer konstanten Geschwindigkeit, so dass der flüssige Kupfer-Precursor in Zyklonform in den Verdampfer eingeführt wird, Zufuhr eines Trägergases bei einer Temperatur, bei der Kupfer-Precursor verdampft, so dass der an der sich drehenden Düse durch die Öffnung (47) abgegebene flüssige Kupfer-Precursor als Mikrotropfen ausgebildet wird, Verdampfen der Mikrotropfen im Verdampfer; und Ausstoßen des verdampften Kupfer-Precursors in eine Reaktionskammer.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der zugeführte flüssige Kupfer-Precursor mittels eines Druckgases mit einem Druck von 0,689 bar bis 13,789 bar beaufschlagt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse um die axiale Richtung der Öffnung (47) der Düse mit einer Geschwindigkeit von 10 bis 1000 min^–1 gedreht wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass als Trägergas Argon, Helium oder Wasserstoff verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampfer einschließlich seines Bodens auf einer Temperatur gehalten wird, bei der der Kupfer-Precursor verdampft.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck im Verdampfer konstant gehalten wird.