JP2002521566A - Ｃｖｄ装置 - Google Patents

Ｃｖｄ装置

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JP2002521566A
JP2002521566A JP2000561377A JP2000561377A JP2002521566A JP 2002521566 A JP2002521566 A JP 2002521566A JP 2000561377 A JP2000561377 A JP 2000561377A JP 2000561377 A JP2000561377 A JP 2000561377A JP 2002521566 A JP2002521566 A JP 2002521566A
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deposition
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ジョン シュミット，
フランク， ピー． チャン，
キン， シェン グオ，
リン チェン，
クリストフ マルカダル，
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Applied Materials Inc
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    • C23C16/4557—Heated nozzles

Abstract

(57)【要約】 堆積チャンバを含む化学的気相堆積法堆積を実行する堆積システム。該システムは、リッド及びリッドに取り付けられたベーパライザーを有する。更に、一つ以上のバルブリッド及びベーパライザーの間で配置され、チャンバに前駆体材料の流れを制限し、ベーパライザーに取り付けられ前駆体材料送出システムのパージを改善する。前駆体送出システムは、一つ以上の伝導ラインを有する。伝導ラインのうちの一つは、柔軟な伝導ラインであり、該ラインは、複数のターンコイルの形で、チャンバからリッドの脱離に好適なねじりの弾性を有し伝導ラインを切ったり分解することのない。好ましくは、柔軟な伝導ラインは、３０ターンコイルであり、約３インチの直径を有し、ステンレス鋼管材料から製造される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、集積回路製造分野に関する。本発明は、特に、堆積プロセス装置で
のプロセス及びパージ原料導入用の改善方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、アルミニウムは相互接続（例えばプラグとバイア）として、集積回路で
広く使用される。 しかし、より高いデバイス密度、より速い動作周波数及びよ
り大きいダイサイズは、相互接続構造で使われるアルミニウムより低い抵抗率を
有するメタルに対するニーズをつくりあげた。銅の低い抵抗率は、銅をアルミニ
ウムに代わる魅力的な候補とする。
【０００３】 銅堆積用の2つのかなり確立した技術に、化学気相堆積（「ＣＶＤ」）と物理
気相堆積（「ＰＶＤ」）がある。 より共形な堆積層を提供するので、ＣＶＤプ
ロセスは望ましい。たとえば、銅の化学気相堆積が、Cu(hfac)Lを フォーミュラ
として有するCupraselect（登録商標）として知られている前駆体を使って達成
される。CupraselectはカリフォルニアのSchumacher of Carlsbadの登録商標で
ある。Cupraselect（登録商標）は、（hfac）といった堆積制御化合物と熱安定
化合物（L）に結合された銅（Cu）から成る。（hfac）はヘキサフルオロアセチ
ルアセトナートを表し、（L）はリガント基部化合物（例えばトリメチルビニル
シラン（「TMVS」））を表す。
【０００４】 Cu(hfac)Lを使っている銅のＣＶＤの間、前駆体は気化され、ウェーハを含ん
でいる堆積チャンバに注入される。チャンバで、前駆体はウェーハの面で熱エネ
ルギーを吹き込まれる。要求された温度で、以下の反応は起こる。
【０００５】 2Cu(hfac)L→Cu + Cu(hfac)2 + 2L（式1） 結果として生じる銅（Cu）は、ウェーハ上面で堆積する。反応の副産物（つまり
、Cu(hfac)2 と(2L)）は、 ウエハプロセス中に真空維持されるチャンバからパ
ージされる。
【０００６】 ＣＶＤ用にCupraselect（登録商標）を使うことと関連する1つの課題は、液体
保管アンプルからＣＶＤが行われるプロセスチャンバへの原料のデリバリーであ
る。 概して、液体Cupraselect（登録商標）は、最初に気化する必要があり、ア
ンプルとプロセスチャンバの間でキャリアガス（例えばアルゴン、ヘリウム、ま
たは他のどの不活性ガス）と混ぜる必要がある。 ベーパライザーは、2つの環境
条件（温度または圧力）のうちの1つを変えることによってデリバリー装置及び
機能に組み込まれる。 大部分のベーパライザーは、所望の状態変化が確立され
るように前駆体の温度を上げる。残念なことに、温度を高く上げすぎると、アン
プルとプロセスチャンバの間のトランスファーラインで前駆体と次の鍍金（堆積
）の破壊を引き起こすことがありえる。 1つの実例は、前駆体液体を気化するた
めに使われるオランダのBronkhurstによって製造されるCEMベーパライザーであ
る。 残念なことに、これらのデバイスは、Cupraselect（登録商標）の約15−15
00gのみを気化した後に詰まりをおこす。 ウェーハ製造アプリケーションのため
には、気化レートは、ウェーハからウェーハまで繰り返し可能である必要がある
。
【０００７】 気化後、Cupraselect(登録商標）は、アルゴン、ヘリウムまたは他のどの不活
性ガスといったキャリアガスとともに、プロセスチャンバにポンプで送りこまれ
る。このポンピング動作は、あまり安定でない銅と、アンプルとデリバリー装置
とプロセスチャンバの間のトランスファーラインでの（hfac）を残しているCupr
aselectから、高濃度TMVSを引き離す傾向がある。 これらの条件下では、望まし
くない鍍金または堆積もまた重要な位置で発生しそうである。 たとえば、鍍金
はベーパライザー、バルブ、プロセスチャンバ・シャワーヘッド・オリフィスな
どの近くで発生する可能性がある。 鍍金は、チャンバと結果として生じる堆積
層の性能を低下させるこれらの重大な装置コンポーネントの大きさを変更する。
加えて、処理済みウェーハを不良であるか使えなくしてしまう可能性のある堆積
プロセス中に、不必要な鍍金は、はげるかもしれない。メンテナンス・サイクル
は、ウェーハ・スループットを減らすチャンバを取り替えるか、洗浄するために
プロセスチャンバ上で実行されなければならないだろう。
【０００８】 繰り返し可能な堆積条件を提供するためには、デリバリー装置の任意の箇所で
の堆積の尤度を最小にして、プロセスチャンバをパージする時間とコストを減ら
し、また最も重要な点では堆積装置での圧力勾配が減るようにして、プロセスチ
ャンバの出来るだけ近くに前駆体蒸気を生成することが望ましい。摩擦力が蒸気
に（すなわち、容器の内部表面と蒸気が進行するダクトに沿って）作用するとき
、圧力勾配は発生する。 ベーパライザーの効率（したがってスループット）が
圧力によって制限されるので、低圧がベーパライザーで要求される。加えて、前
駆体を送るのに使われる構成部分は、必要とされる場合に原価を減らし、装置の
完全なパージを容易にするために、最小にされなければならない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、堆積速度を増大させるのと同様に、装置内での鍍金またはパーテ
ィクル形成の尤度が減らされるように、改善された、基板プロセス装置での前駆
体材料の制御装置及び方法を提供することが、望ましい。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
先行技術に関連する不利な点は、改善された前駆体原料のデリバリー及び気化を
可能にする本発明の装置で解決される。具体的には、リッドと該リッドに取り付
けられたベーパライザーを有する堆積チャンバを含む、化学気相堆積を実行する
堆積装置が提供される。さらに、一つ以上のバルブがリッドとベーパライザーの
間に配置され、チャンバへの前駆体材料の流れを制限し、ベーパライザーに取り
付けられた前駆体材料デリバリー装置のパージを改善する。前駆体デリバリー装
置は、一つ以上の伝導線を持つ。伝導線の一つは、前駆体（液体）伝導線を壊す
か、分解する必要なく、チャンバからのリッドとベーパライザーの分離を可能に
するのに適したねじれの弾性を有する多重巻コイルの形状でのフレキシブルな伝
導線である。フレキシブル伝導線は、l/8"ステンレス鋼管材料から作られるおよ
そ3インチの直径を有する30巻コイルであるのが望ましい。
【００１１】 あるいは、フレキシブル伝導線は、浸透膜原料（例えばテフロン、テフロン変
種またはシースに入っているPFA 440-HP）から作られる。シースは、第１の端部
でベーパライザーに接続され、第２の端部でバルブを経て圧力調整装置に接続さ
れて、伝導線と、該伝導線とシース間の空間の脱気を可能にする。
【００１２】 堆積装置は、また、ベーパライザー、チャンバ内のシャワーヘッド上に配置さ
れたシャドウプレート、及びチャンバ内の前駆体材料注入装置に到達する前に、
コンダクタンス線を通って流れる前駆体材料を暖める前暖めモジュールといった
、更なる特徴を含んでもよい。これらの特徴の全ては、前駆体材料の改善された
気化と堆積速度を導き、チャンバが低圧力の支配下で操作されるのを可能にする
。このように、前駆体材料が壊され、装置内で望ましくなく（すなわち、処理さ
れる基板上以外のどこにでも）堆積するか、或いはパーティクルを形成する傾向
が低減される。したがって、装置の信頼性及び再現性が改善される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の新しい特徴は、装置の複雑さを過度に増したり、障害を生じさせること
なく、制御されたやり方で堆積装置に前駆体材料のデリバリー（すなわち銅ＣＶ
Ｄ用のCupraselect（登録商標））を提供する。前記の特徴はまた、低い作動圧
、改善された堆積速度、および装置のスループットを提供する。本発明は、前駆
体トランスファーラインとチャンバの内部でのパーティクルの形成を抑制する。
プロセス材料のデリバリーが正確に各堆積で繰り返され、前駆体がトランスファ
ーラインから簡単にパージされることが可能になるように、改善されたデリバリ
ー装置は配置される。 発明はＣＶＤによって成長させられる銅薄膜に関して記
述されるけれども、当業者は、発明が制御され且つ繰り返し可能なプロセス材料
のデリバリーを維持して、結果として生じる膜を改善し、装置での汚染レベルを
減らすことが望ましい、任意の薄膜堆積プロセスに適用可能であると認めるであ
ろう。
【００１４】 本発明の装置の第１の実施例は、図1において表される。具体的には、堆積装
置90は、堆積チャンバ100、ベーパライザー120、前駆体デリバリー装置130と制
御装置140を含む。使用可能な堆積チャンバの１例は、本発明に従って銅堆積を
実行するために修正されたサンタクララ（カリフォルニア）のアプライド・マテ
リアルズ社によって製造されるWxZチャンバーモデルである。好適な実施例では
、本発明は前駆体Cupraselectの使用を取り入れる。これは、しかしながら、Ｃ
ＶＤの当業者にかなり知られている他の先駆体及び添加剤の使用を排除するもの
ではない。
【００１５】 チャンバ100は、サイドウォール102、フロア104とリッド106によって画成され
る。リッド106は、複数のオリフィス110を有するシャワーヘッド108を含む。堆
積チャンバ100は、銅を堆積するのに望ましい半導体ウェーハといった基板116を
保持する加熱サセプタ112をさらに含む。サセプタ112は、アルミニウムまたはセ
ラミック（例えば窒化アルミニウムまたは窒化ボロン）のような耐久性のある金
属材料から作られる。サセプタ112はまた、ヒータまたは放熱器として機能し、
加熱用またはウェーハ116から熱を受けとる付加構成部分を含む。たとえば、サ
セプタ112は電源（図示せず）に接続される一つ以上の抵抗ヒータ・コイル113を
備えることが可能である。基板支持体112内で、ウェーハ116へ次いで伝えられる
熱を生成するコイル113を通して、電源は電流を提供する。 環状プレート114は
、チャンバ壁102の回りに線を引いて、支持体にカバーリング118を提供する。以
下で詳細に説明するように、気化前駆体が加熱されたウェーハに接触すると、銅
はＣＶＤによって基板116上に堆積する。カバーリング118は、基板116の周辺部
と堆積が望ましくない下部チャンバ領域を保護する。圧力調整装置142（例えば
真空ポンプ）は、チャンバ圧力を制御するためにバルブ138（例えばスロットル
バルブ）を通して、プロセスチャンバ100に結びつけられる。
【００１６】 前駆体デリバリー装置130の1つの実例で、液体Cupraselectのような前駆体材
料は、固定された伝導線136に、一つ以上のバルブ148を通してプロセス材料源15
0のうちの1つから送出される。固定された伝導線136は、屈曲伝導線134に接続し
ていることは、更に詳細に以下で説明する。 また、ベーパライザー120に接続し
ているベーパライザー伝導線132に、屈曲伝導線134は、接続される。ベーパライ
ザー120は、チャンバ100のリッド106に、順に接続される。ベーパライザーとチ
ャンバへの、液体前駆体ソースの中断されない接続を可能にするという点で、伝
導線132、134と136の配置はかなり実際的である。本発明の好適な実施例で、伝
導線132、134と136は、1/8インチの直径のステンレス鋼管材料（SST）の単一連
続長である。屈曲伝導線134の横断面図は、図2で示される。SST管材料の屈曲伝
導線134の一部は、3インチ直径を有する約30巻のコイルであるのが望ましい。
合力コイルは、以下で詳細に述べられる理由に役立つねじれ弾性を保持する。30
巻、3インチ直径のコイルについて述べたが、巻き又は直径の他の組み合わせが
望ましいコイルと弾性を生成するのに使われてもよい。
【００１７】 示され且つ述べられたように、前駆体デリバリー装置によって、液体トランス
ファーラインが外部電源から弱められるか、壊されることを過度に懸念すること
なく、チャンバ100のメンテナンスが容易になる。 具体的には、チャンバ100が
開けられ、リッド106がそこから取り外されたとき、屈曲伝導線134のねじれ弾性
は、液体トランスファーライン（例えば管材料）を切断するか、さもなければ損
害を与えることなしに、単一ユニットとして、リッド106の蝶番とベーパライザ
ー120（と上述の伴った接続構成要素）がチャンバ100から離れることを可能にす
る。すなわち、屈曲伝導線134を巻きつけることは、管材料の小さいが、有効な
弾性変形を可能にする。チャンバ100のメンテナンスが完了すると、リッド106は
トランスファーラインに再接続するか又は再装着する必要なく、チャンバ100に
蝶番をつけて固定される。このように、トランスファーラインは、トランスファ
ーラインとその間のバルブで材料の流れに影響を及ぼすことが可能な空気伝搬汚
染物に直接さらされることがほとんどない。
【００１８】 あるいは、伝導線132、134と136は、デュポンで製造されるTeflon（登録商標
）、Teflon（登録商標）変種または他の適当な浸透膜材料（例えばSwagelockに
よって製造されるPFA 440-HP）によってつくられてよい。このように、伝導線13
2、134と136は、デガッサーも形成することができる。具体的には、プッシュ・
ガス（例えばヘリウム）の拡散の結果として、バブルが液体前駆体で形成された
場合、伝導線132、134と136は選択的な膜の働きをすることができ、ヘリウムが
すっかり拡散され、液体流から除去されるのを可能にする。
【００１９】 図3は、透過物質で作られる伝導線132、134と136が更にシュラウドまたはシー
ス146に入っている本発明の更なる実施例を表す。シュラウドは、ベーパライザ
ー120によって第１の端部302で封じられ、圧力調整装置142またはシュラウド146
と伝導線132、134と136の間で空間306をポンピングする他の類似したデバイスで
によって第２の端部304で封じられる。このように、真空に空間306をポンピング
することは、伝導線の任意のバブルが浸透膜を通して装置130からガス抜きする
ことを可能にする。液体前駆体のデリバリーの繰返し性を増やすという理由で、
伝導線を空にすることは重要である。すなわち、定常流はバブルに起因する望ま
しくない断続的な流れ又は乱流の代わりに、伝導線で維持される。更に、脱ガス
中に、接続点で形成可能なパーティクルの形成を減じ、デリバリー装置130のパ
ージ能力を強化する、壊れていない液体線を有する利点を保持する。信頼性を維
持する間、構成部分の減少総計は低い生産コストとなる。
【００２０】 前駆体デリバリー装置130の更なる改良は、前駆体材料を前暖めする能力を含
み、図7で概略的に表される。ベーパライザー120でのより速い気化を可能にする
ので、前駆体材料を前暖めすることは望ましい。そのような条件は、前駆体デリ
バリー装置130に位置する前暖めモジュール700によって達成される。具体的には
、前暖めモジュールは、コンダクタンス線132、134と136のうちの1つ以上と通じ
ている加熱手段704（すなわちコイル）を有する。加熱手段は、電源702へに更に
接続されている。電源702は、ＡＣ又はＤＣであってよく、室温（20℃）より上
の温度であるが、ベーパライザー温度（およそ60-65℃）より低い温度にコンダ
クタンス線132、134または136での前駆体材料の温度を上げることができるどん
な電源出力でもよい。好適な実施例で、前暖め温度は、およそ40℃である。40℃
で、前駆体材料は、化学的に安定したままであるが、ベーパライザー120に入る
前の気化点に近ずくと励起する。このように、分解及び前駆体の次の鍍金が前駆
体デリバリー装置130で発生して、ベーパライザー120に入るとすばやく気化する
ことは起こりにくい。
【００２１】 更に、図１において見られ，システム９０に任意に含まれるものは、ベーパラ
イザー１２０とリッド１０６の間のバルブ１２２である。特に、バルブ１２２は
ベーパライザー１２０からチャンバ１００まで気化された前駆体及びキャリア材
料のフローを制御する高コンダクタンス・ゲートバルブである。即ち、送出シス
テム１３０を通して送出される液体先駆体は入ってベーパライザー１２０によっ
て気化される。好適なベーパライザーの一例が、一般に譲渡された発明の名称「
化学的気相堆積ベーパライザー」、Ｆｒａｎｋ Ｃｈａｎｇ， Ｃｈａｒｌｅｓ
Ｄｏｒｎｆｅｓｔ， Ｘｉａｏｌｉａｎｇ Ｊｉｎ， Ｌｅｅ Ｌｕｏによっ
て書かれ、代理人整理番号ＡＭＡＴ／２ ８ ４ ７／ＰＤＤ／ＨｉＫ／ＭＢＥ
のもとで用意された、特許出願で検討されている。気化された先駆体及びキャリ
ヤガスは、バルブ１２２を通して及びシャワーヘッドｌ０８に流れる。先駆体及
びキャリヤガスは、シャワーヘッド１０８を通してサセプタ１１２の上で維持さ
れるウェーハ１１６に送出される。ベーパライザー１２０及びバルブ１２２のチ
ャンバへの近接は、有利である。それはつくられる気化物質がチャンバに分散の
前に大きい間隔の移動する必要がないからである。かくして、トランスファーラ
インのつまり又はプレーティングはありそうでない。更に、チャンバ１００への
ベーパライザー１２０の近い近接は、堆積プロセスに影響を及ぼす圧力勾配の可
能性をかなりを低減する。例えば、堆積システム８０が１．５のｔｏｒｒの圧力
で動作しているならば、０．５のｔｏｒｒドロップイン圧力は、堆積している膜
の特性を低下させるのに十分重要である。更に、バルブ１２２の近接は、堆積材
料にチャンバ１００を密接することによってウェーハのより速い処理提供し、そ
れはチャンバからの更なるバルブと関連するタイムラグがない。堆積プロセスの
副生物は、送出システムの余分のボリュームの代わりに、ちょうどチャンバから
ポンピングされることができる。より少ない過剰加工材料は、チャンバに運ばれ
、それによってチャンバ部材の外側堆積及び、ウェーハ搬送中の隣接したチャン
バのクロスコンタミネーションが少なくなる。バルブ１２２の高コンダクタンス
見地により、チャンバ１００と同様に伝導性のライン１３２、１３４及び１３６
を迅速にポンピングして又はパージすることができるようにする。代わりとして
、高コンダクタンス・ゲートバルブは、同じこと結果を達成する高コンダクタン
ス・アイソレーション・バルブを有する取り替えることもできる。更なる、別個
のアイソレーション・バルブ１２８は、ベーパライザー１２０及びバルブ１２２
の間に配置され、送出システム１３０の急速なパージをできるようにする。
【００２２】 シャワーヘッド１０８は、主題堆積システム９０の新規な他の見地を更に含む
。特に、シャワーヘッド１０８は製造される気化された前駆体及びキャリア材料
のための分散プレートとして役立つだけでなく、しかし、また、のように二次の
「ホットプレート」としても役立ち、過剰プロセス材料を捕えて気化する。シャ
ワーヘッド１０８は、シャワーヘッドｌ０８のリッド表面４１６の上で形成され
る複数の凹セグメント１２６及びシャワーヘッドｌ０８上に配置されるシャドウ
・プレート１２４としてこの機能を実行する。図４は、シャワーヘッド１０８の
クローズアップの図を表し、気化物質及び不完全に気化された液体の流れを示す
。特に、完全に気化された加工材料４０２のフローは、ベーパライザー１２０及
びバルブ１２２（図１参照）から及びチャンバ１００に通り過ぎる。流れ４０２
は、複数のシャドウ・プレート１２４に提供されるオリフィス１４４を通し、シ
ャワーヘッド１０８の複数のオリフィス１１０を通して続く。シャドウ・プレー
ト・オリフィス１４４は、シャワーヘッド・オリフィス１１０からのオフセット
し、液体前駆体コンタミネーションを低減する。特に、不完全に気化された（液
体）材料の第一の流れ４０４は、ベーパライザー１２０及びバルブ１２２を通し
て通り過ぎる、シャワーヘッドｌ０８の上の凹の部分１２６のうちの一つに捕え
られる。シャワーヘッド１０８及びシャドウ・プレート１２４は、約６５℃に加
熱される。そしてそれは、液体前駆体材料（即ちカプラセレクト（商標））の気
化の好適な温度である。加熱は、チャンバ部材の加熱に認められたいかなる既知
の手段によっても達成され、それは、例えば、しかし限定的ではなく、遠隔で加
熱される流体を有する流体交換器、シャワーヘッド１０８に含まれる抵抗加熱エ
レメント４１４及び／又はシャドウ・プレート１２４、チャンバ１００又はその
他同種のもの内の加熱ランプ（図示せず）である。かくして、液体材料は４１２
を気化して経路４０６に続き、シャワーヘッド１０８での複数のオリフィス１１
０の一つを通る。不完全に気化された材料のフローは、また、経路４０８に沿っ
て生じることができ、シャドウ・プレート１２４上の気化４１２となり、経路４
１０に沿った気化した流れとして続く。理論的には、改善されられたシャワーヘ
ッド１０８及びシャドウ・プレートは、そのような液体を捕らえて及び二次的に
気化することによってウェーハ表面への液体材料の流れを防ぐ。
【００２３】 図５は、堆積システム９０の代替の実施形態を表すある吹込システム５０２が
チャンバに組み込まれ、気化されたプロセス材料の分散を促進する。特に、この
代替の実施形態で、複数のインジェクタ５０４が、リッド１０６の下に配置され
、液体プロセス材料ソース１５０のうちの一つ以上に連結されている。シャドウ
・プレート１２４は加熱され、それによって例えばベーパライザーの内側のホッ
トプレートといった別個の高温面の必要性に替わる。かくして、気化されたプロ
セス材料のより均一な分散パターンは、シャワーヘッド１０８上につくられる。
吹込システム５０２の更なる利益は、前駆体材料の増加させられた流速及び揮発
割合である。
【００２４】 更に、本発明は、改善されられたベーパライザー１２０であるそしてそれは、
図６ａ及び６ｂに更に詳細に見られる。特に、ベーパライザー１２０は、ホット
プレート６０２を収容し、噴霧された液体前駆体に熱エネルギー（電源（図示せ
ず）への接続を介して）を与える。コンダクタンス・ライン１３２（図１参照）
に接続しているノズル６０３から、噴霧された液体前駆体は、ベーパライザー１
２０に入る。ホットプレート６０２は、凹でベース６０４によってサポートされ
、そしてそれは、ホットプレートが機能するようにするために必要な電気的な及
び物理的な接続を含む。これらの正確な部材は、本発明の範囲外と考えられる。
一般に譲渡された典型的なベーパライザーは、実施形態で検討される改善を組み
込むだろう。液体前駆体材料がホットプレート６０２を撃つので、大部分の材料
は気化される。しかし、利用できる瞬間的な熱エネルギーが望ましい状態変更を
もたらすために不十分であるならば小さい溶滴は、ホットプレート６Ｏ２上に残
るだろう。即ち、前駆体が気化されると、ホットプレートの熱エネルギーは、前
駆体の運動のエネルギーに変えられ、もって、更なる気化に利用できる熱エネル
ギーを低減する。気化を改善されるために、液体の表面積を増加させることは、
望ましい。
【００２５】 表面積を増加させる一つの手段は、ホットプレート６０２を振動させることで
ある。特に、ホットプレートはバイブレーター６０５（図６ｂ参照）に取り付け
られ、それは、プロセス環境から保護されている。バイブレーター６０５は、ホ
ットプレート６０２の下でシャフト−装着ダイヤフラム６０６から製造される。
ダイヤフラム６０６のシャフト部分６０８は、コイル６１２に囲まれている。コ
イル６１２は、次にＡＣ電源６１０に接続している。ＡＣ電源６１０は、ベース
６０４内に含まれるか、又は遠隔に配置されるだろう。更なる、電源６１０は、
高局波範囲、好ましくは２００ＨＺ−６ＫＨＺ振動数範囲で動作する。高局波部
材６１８は、ダイヤフラム６０６をホットプレート６０２に結合させる。サポー
トリング６１６は、ベース上方でホットプレート６０２を柔軟に維持する。かく
して、矢印６１４によって表されるように、ダイヤフラム６０６及びホットプレ
ート６０２は垂直の態様で急速に振動する。この垂直の動きは、溶滴の移動度を
増加させ、それ故に、気化に利用できる表面積が生じる。
【００２６】 カプラセレクト（商標）のＣＶＤを実行するための改善されられた方法を、ま
た、主題発明の一部として説明する。特に、ホットプレート６０２を過熱するこ
とは、前駆体材料の揮発を大い増加させる。即ち、材料は遠隔ソースからベーパ
ライザー１２０に入る。ホットプレートは、過熱される（前駆体の分解温度より
少なくとも５０℃高い温度に加熱）。好ましい実施形態で、ホットプレート温度
は、約７０−２１０℃（カプラセレクトの分解温度は、約６０−６５℃である）
の範囲である。前駆体材料に与えられる結果の熱エネルギーは、それを完全に気
化し、そしてそれは大いに、チャンバ１００での凝結又は液滴形成の可能性を低
減する。前駆体材料のプレーティング又は堆積は、ベーパライザー１２０のホッ
トプレート又は内部表面の上でいくらか生じるだろう、しかし、ベーパライザー
１２０は、製造プロセス中断時間にあまり寄与しない高度に及び容易に役に立つ
部材である。
【００２７】 上記の装置及びプロセスは、それは、プロセッサ・ベース管理システム１４０
（図１）によって制御されるシステムで実行されることができる。図８は、例え
ば図１において表した、堆積システム９０のブロック線図を示し、それは、その
ような容量で使用されることができるそのような制御系１４０を有すること。制
御系１４０は、プロセッサユニット８０２、メモリ８０４、大容量記憶装置８０
６、ある入力制御装置８０８及び表示装置８１０を含み、それらは全て制御系バ
ス８１２結合する。
【００２８】 プロセッサユニット８０２は、汎用コンピュータを形成し、それは、本発明の
銅のＣＶＤを実行するプログラムのようなプログラムを実行するとき、特定用途
コンピュータになる。本発明は、本明細書で、ソフトウェアで実行され、汎用コ
ンピュータに実行されるように記載されているが、当業者は、本発明がハードウ
ェア、例えば、ある特定用途集積回路ＡＳＩＣ又は他のハードウェア回路として
を使用して動作される可能性があることが分かるであろう。かくして、本発明は
、ソフトウェアで、ハードウェアで又は両方で、全体又は部分的に、実行される
ことができることが理解されなければならない。
【００２９】 プロセッサユニット８０２は、メモリで記録される命令を実行することができ
るマイクロプロセッサ又は他の機関である。メモリ８０４には、ハードディスク
ドライブ、ランダムアクセスメモリー（「ＲＡＭ」）読取り専用メモリ（「ＲＯ
Ｍ」）、ＲＡＭ及びＲＯＭの結合、又は他のプロセッサ読取記憶媒体が含まれる
ことができる。メモリ８０４は、プロセッサユニット８０２が堆積システム９０
の性能を促進するために実行する命令を含む。メモリ８０４での命令は、プログ
ラムコードの形である。プログラムコードは、多数の異なるプログラミング言語
のいかなる一つにも一致するだろう。例えば、プログラムコードはＣ＋、Ｃ＋＋
、ＢＡＳＩＣ、Ｐａｓｃａｌ又は多数の他の言語で書き込まれることができる。
【００３０】 大容量記憶装置８０６は、データ及び命令をストアする及び、例えば磁気ディ
スク又は磁気テープ等のプロセッサ読取記憶媒体からデータ及びプログラムコー
ド命令を検索する。例えば、大容量記憶装置８０６はハードディスクドライブ、
フロッピーディスクドライブ、テープ・ドライブ又は光学的ディスクドライブで
ありえる。それがプロセッサユニット８０２から受け取る指示に応じて、大容量
記憶装置８０６は命令を格納・検索する。大容量記憶装置８０６によって格納・
検索されるデータ及びプログラムコード命令は、堆積システム９０を動作するプ
ロセッサユニット８０２によって使用される。データ及びプログラムコード命令
は、最初に媒体からの大容量記憶装置８０６によって検索され、プロセッサユニ
ット８０２によって使用されるメモリ８０４に次に伝達される。
【００３１】 表示装置８１０は、プロセッサユニット８０２のコントロールのもと、グラフ
ィックディスプレイ及び英数字の形でチャンバ・オペレータに情報を提供する。
入力制御装置８０８は、例えばキーボード、マウス又はライト・ペンといったデ
ータ入力装置をプロセッサユニット８０２に結合し、チャンバ・オペレータ入力
のレシピを提供する。
【００３２】 制御系バス８１２は、制御系バス８１２に結合する装置の全ての間で、データ
転送及びコントロール信号を提供する。制御系バスが、プロセッサユニット８０
２で直接に装置を接続する単母線として表示されるが、制御系バス８１２は、ま
た、バスの集合でもありえる。例えば、表示装置８１０、入力制御装置８０８及
び大容量記憶装置８０６は、入出力周辺バスに結合することができる、一方、プ
ロセッサユニット８０２及びメモリ８０４がローカル・プロセッサ・バスに結合
する。ローカル・プロセッサ・バス及び入出力周辺バスは、制御系バス８１２を
形成するために共に結合する。
【００３３】 制御系１４０は、本発明に従って銅ＣＶＤで使用される堆積システム９０の部
材に結合する。これらの部材の各々は、制御系１４０及び部材の間で通信を促進
するために制御系バス８１２に結合する。これらの部材は、以下を含む：複数の
バルブ８１４（例えば図１のバルブ１２２及び１４８）、加熱エレメント１１３
、圧力調整装置１４２、信号ソース１３８、ベーパライザー１２０、任意のミク
サー・ブロック８１６（図１に示さないが、送出システム１３０又はチャンバ１
００のどちらかに接続しているだろう）。制御系１４０は、チャンバ部材に信号
を提供し、これらの部材が、主題装置で銅の層を形成する操作を実行するように
する。
【００３４】 操作で、それがメモリ８０４から検索するプログラムコード命令に応じて、プ
ロセッサユニット８０２はチャンバ部材の操作を指示する。例えば、一旦ウェー
ハが処理チャンバ１００で置かれるならば、プロセッサユニット８０２は、加熱
エレメント１１３を作動させるような、メモリ８０４から検索される命令を実行
する、制御弁８１４に前駆体及びキャリア材料の望ましい流速を生産させ、ＣＶ
Ｄ等のための位置にサセプタ１１２を動かす。これらの命令の実行は、動作され
ている堆積システム９０の部材で、基板の上で材料の層を堆積させる。
【００３５】 上で説明される新規な堆積システムは、完全に及び一様に気化及びチャンバで
前駆体材料を分散することによって改善されられたＣＶＤ操作を提供する。更に
、堆積システムの種々の特徴が、詰まり又は過剰、及びチャンバで潜在的に粒子
をつくる不要のプレーティング及び／又はシステム構成部品の尚早の破損又は過
多なメンテナンスの可能性を低減する。改善は、低動作圧力を提供し、前駆体材
料の気化割合を改善する。それ故に、材料の堆積速度を改善される。
【００３６】 本発明の教示内容を組み込む種々の実施形態が示され、本明細書で詳述された
が、当業者は容易にまだこれらの教示内容を組み込む多くの他の変更された実施
形態を工夫することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のＣＶＤ銅堆積装置の第１の実施例の系統図を図示する。
【図２】 図1の線2-2に沿って見られる、堆積装置の屈曲伝導線の横断面図を図示する。
【図３】 堆積装置の前駆体デリバリー装置の一部を図示する。
【図４】 本発明のシャワーヘッドとシャドウプレートの詳細を図示する。
【図５】 シャワーヘッドとシャドウプレートより上に注入装置を含む本発明の代替実施
例を図示する。
【図６ａ】 ベーパライザーの代替実施例の詳細を図示する。
【図６ｂ】 ベーパライザーの代替実施例の詳細を図示する。
【図７】 前駆体デリバリー装置の更なる改良を図示する。
【図８】 堆積装置操作用の制御装置の系統図を図示する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 チャン， フランク， ピー． アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サン ノゼ， エッジマン コート 3538 (72)発明者 グオ， キン， シェン アメリカ合衆国， カリフォルニア州， ロス アルトス ヒルズ， バセット レ ーン 25745 (72)発明者 チェン， リン アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サニーヴェイル， ダートシャー ウェイ 784 (72)発明者 マルカダル， クリストフ アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サンタ クララ， プルーンリッジ アヴ ェニュー 3655 ナンバー124 Ｆターム(参考） 4K030 AA11 BA01 CA04 EA01 EA03 FA10 KA45 LA15 4M104 BB04 DD43 HH20

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】リッドを有する堆積チャンバと、リッドに取り付けられたベー
    パライザーと、を含む化学気相堆積を実行する装置。
  2. 【請求項２】リッド及びベーパライザーの間に配置されるバルブを更に含ん
    でいる請求項１記載の装置。
  3. 【請求項３】ベーパライザー及び一つ以上のプロセス材料ソースの間に連結
    された前駆体送出システムを更に含む請求項１記載の装置。
  4. 【請求項４】前駆体送出システムは、柔軟な伝導ラインを更に含む請求項３
    記載の装置。
  5. 【請求項５】柔軟な伝導ラインが複数のターンコイルの形の請求項４記載の
    装置。
  6. 【請求項６】 柔軟な伝導ラインが、約３インチの直径の３０ターンコイル
    である請求項５記載の装置。
  7. 【請求項７】柔軟な伝導ラインがステンレス鋼からつくられている請求項４
    記載の装置。
  8. 【請求項８】 柔軟な伝導ラインが浸透膜材料からつくられている請求項４
    記載の装置。
  9. 【請求項９】柔軟な伝導ラインがシースの中に入っている請求項８記載の装
    置。
  10. 【請求項１０】シースが、第一端部でベーパライザーに、第２端部でバルブ
    を介して圧力調整装置に接続した請求項９記載の装置。
  11. 【請求項１１】浸透膜材料が、テフロン、テフロン変種及びＰＦＡ ４４０
    −ＨＰからなるグループから選択されるした請求項８記載の装置。
  12. 【請求項１２】 コンダクタンス・ラインのうちの少なくとも一つに取り付
    けられる屈曲伝導ライン及びプリウォーム・モジュールに連結した一つ以上のラ
    インを更に含んでいる請求項３記載の装置。
  13. 【請求項１３】 プリウォーム・モジュールがコンダクタンス・ラインを通
    して流れている前駆体材料を訳４００度に暖めるそ請求項１２記載の装置。
  14. 【請求項１４】堆積チャンバがシャワーヘッド及びシャワーヘッドの上に配
    置されたシャドウ・プレートを更に含む請求項１記載の装置。
  15. 【請求項１５】 シャワーヘッドに複数のオリフィス、及びシャドウ・プレ
    ートでの複数オリフィスを更に含み、シャワーヘッド・オリフィスは、シャドウ
    ・プレート・オリフィスからオフセットしている請求項１４記載の装置。
  16. 【請求項１６】シャワーヘッドが、上面及び表面及び前記上面の上で複数の
    凹のセグメントを有する請求項１４記載の装置。
  17. 【請求項１７】配置されたリッドを有している堆積チャンバと、リッドの下
    で配置されるある吹込システムと、を含む化学気相堆積を実行する装置。
  18. 【請求項１８】堆積チャンバでシャドウ・プレート及びシャワーヘッドを更
    に含み、吹込システムが、、前記シャドウ・プレート及び前記シャワーヘッドに
    わたって配置された複数の射出ヘッドを更に含む請求項１７記載の装置。
  19. 【請求項１９】化学的気相堆積（ＣＶＤ）を実行する堆積システムであって
    、リッドを有している堆積チャンバと、リッドに取り付けられた高コンダクタン
    ス・バルブと、高コンダクタンス・バルブに取り付けられたベーパライザーと、
    少なくとも１つの伝導ラインを有し、ベーパライザーに取り付けられた前駆体送
    出システムと、を備え、堆積チャンバが更に、凹部分を有する上面を有するシャ
    ワーヘッドと、シャドウ・プレートより上に配置されるシャドウ・プレートと、
    ステンレス鋼コイルを含む屈曲伝導ラインを有する前駆体送出システムと伝導ラ
    インのうちの一つと通じているプリウォーム・モジュールとを含むシステム。
  20. 【請求項２０】前駆体送出システムが浸透膜材料伝導ラインをおおうシース
    であって、ベーパライザーに第一の端部で接続され、第２の端部で圧力調整装置
    に接続され伝導ライン及びシースの間でスペースから脱ガスするシースを更に含
    む請求項１９の堆積システム。
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