JP2013064200A - 基板処理システムにおける材料蒸着方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】1つの面において、蒸発器は、キャリヤーガスと液体前駆体とを混合するための比較的短い混合用通路を有している。混合用通路は、液体前駆体の細かいエアロゾル状の分散体を発生し、この分散体はホットプレートに280よって気化される。
【選択図】図2
Description
2Cu(hfac)L Cu+Cu(hfac)2+2L (式1)
生じた銅(Cu)が、ウェーハの上面に堆積する。反応の副産物(即ちCu(hfac)2及び(2L))は、ウェーハ処理中に典型的に真空に維持されるチャンバからパージすることができる。
典型的には、液体Cupraselectを先ず気化させ、アンプルと処理チャンバとの間のアルゴン、ヘリウム、その他のガス(通常は、不活性ガス)のようなキャリヤーガスと混合させる。送給システム内には複数の蒸発器が組込まれており、典型的には、動作は2つの環境状態(温度または圧力)の一方を変化させることによって遂行される。多くの蒸発器は、先駆物質の温度を上昇させて所望の状態変化を確立する。不幸にも、温度を高くし過ぎると先駆物質が分解し、それ以後にアンプルと処理チャンバとの間の移送ラインにめっき(堆積)を生じさせる可能性がある。公知の蒸発器の1つの例は、先駆物質を気化させるために使用されるオランダのBronkhurst製GEM蒸発器である。不幸にもこれらのデバイスは、僅か約50−1500gのCupraselectを気化させただけで詰まってしまう。これらの詰まりは堆積レートを変化させ得る。多くのウェーハ製造応用の場合には、気化レートがウェーハ毎に再現可能であることが好ましい。
蒸発器12は、蒸発器の詰まりを減少させるような手法で反応物液体を気化させる。液体の流量は、液体流コントローラ14と、プログラムされたワークステーションを含むシステムコントローラ17との間の閉ループシステムによって制御される。システム10においては、Cupraselectのような液体反応物11は、液体バルク送給槽16から熱またはプラズマ強化型のCVD処理チャンバ18へ供給される。チャンバ18は、詳細を後述するように、好ましくは蒸発器12がチャンバ18の蓋19に直接取付けられていることを除いて、普通のものである。
適当なチャンバ18の例は(上述した蓋の変更を除いて)、1991年3月19日付Adamikらの米国特許第5,000,113号、1987年5月26日付Fosterらの米国特許第4,668,365号、1986年4月1日付Benzingらの米国特許第4,579,080号、1985年1月29日付Benzingらの米国特許第4,496,609号、及び1980年11月4日付Eastらの米国特許第4,232,063号を含む。
図示の実施の形態では、空洞260には注入チップまたは空洞内へ伸びる他の入口部材を設けてない。空洞260の反対側の端、即ち円筒形出口部分260bは、空洞入口262の内径より実質的に大きい内径を有する空洞出口264を限定している。図3に示すように、空洞の直径は、半球形部分260aから単調に増加している。その結果、空洞入口262において混合用通路220を出るキャリヤーガスと液体先駆物質との混合体は、それが半球形入口部分260aを通過する際に急激に膨張し、半球形入口部分260aによって狭められない。混合体流のこの急激な膨張が体先駆物質の分散を促進し、急激に膨張するキャリヤーガスの流れによって運ばれる極めて小さいエアロゾル状の流れにすると考えられる。
その結果、蒸発器チャンバ入口274の円錐台形部分274bの側は、分散した液体先駆物質材料の大部分をホットプレート280の中央ゾーン280b上に導いて気化させる。応用に依存して、他の角度を選択することができる。
メモリ804内の命令は、プログラムコードの形状である。プログラムコードは、多くの異なるプログラミング言語の何れか1つに従う。例えば、プログラムコードは、C+、C++、ベーシック、パスカル、または多くの他の言語で書くことができる。
11 液体反応物
12 蒸発器
13 遠隔制御バルブ
14 液体フローコントローラ
15 手動バルブ
16 液体バルク供給槽
17 システムコントローラ
18 CVD処理チャンバ
19 チャンバの蓋
20 浸漬管
24 加圧ガス源
26 ヘッド空間
30 液体入口
34 ガス槽
36 ガス入口
38 質量フローコントローラ
41 真空ライン
200 噴霧器
202 蒸発器チャンバ
204 バルブボディ
206、210 カップラ
208 液体先駆物質供給ライン
212 ガス供給ライン
220、222、224 流体通路
230 キャリヤーガスの流れ
232 流体先駆物質の流れ
236 剪断T交差
240 狭め用ノズル部分
244 ゼロデッドボリュームバルブ
246 バルブ部材
260 空洞
262 空洞入口
264 空洞出口
270 ハウジング
272 蒸発器チャンバの内部
274 中心入口
276 シール
280 ホットプレート
282 通路
284 処理チャンバの開口
286 処理チャンバの内部
288 溝
289 気化した材料の流れ
292 加熱用ジャケット
300 シール
302 側壁
304 床
308 シャワーヘッド
310 オリフィス
312 サセプタ
313 加熱器コイル
314 環状の板
316 ウェーハ
318 カバー環
324 シャドウプレート
326 凹状セグメント
338 絞りバルブ
342 圧力制御ユニット(真空ポンプ)
343 処理材料の流れ
344 オリフィス
345、350 不完全気化材料の流れ
347、352 再気化した材料の流れ
802 プロセッサユニット
804 メモリ
806 大容量記憶装置
808 入力制御ユニット
810 ディスプレイユニット
812 制御システムバス
813 加熱素子
814 バルブ
Claims (17)
- キャリヤーガス源、液体先駆物質源、及び化学蒸着を遂行する堆積チャンバと共に使用するための蒸発器であって、
出口及び入口を有する空洞を限定しているバルブボディを備え、上記バルブボディは、上記空洞入口に結合され且つキャリヤーガス及び液体先駆物質の流れを上記空洞入口へ運ぶための第1の通路を更に限定し、上記第1の通路は液体前駆物質入口を有し且つ幅W及び上記液体前駆物質入口と上記空洞入口との間の長さLとを限定し、上記バルブボディは、上記第1の通路の液体前駆物質入口に結合され且つ液体先駆物質の流れを上記第1の通路へ運ぶための第2の通路と、上記第1の通路に結合され且つキャリヤーガスの流れを上記第1の通路へ運ぶための第3の通路とを更に限定し、上記第1の通路は、上記液体先駆物質入口を通過するキャリヤーガスの流れを方向づけて、キャリヤーガスの流れが上記液体前駆物質の流れを剪断して液体前駆物質を小滴にし、上記液体先駆物質の小滴と上記キャリヤーガスの両者が混合した流れが上記液体前駆物質入口と上記空洞入口との間で形成されるような形状とされ、上記液体前駆物質入口と上記空洞入口との間の上記第1の通路の上記長さLと上記幅Wとの比は20:1を越えることはなく、上記空洞は、上記キャリヤーガスが上記空洞により膨張して上記液体先駆物質の小滴を分散させることができるような形状であり、上記蒸発器は、更に、上記空洞出口に対面し、分散された液体前駆物質を気化した材料に気化するホットプレートを更に備える、
ことを特徴とする蒸発器。 - 上記第1の通路の上記長さLと上記幅Wとの比は、少なくとも2:1であることを特徴とする請求項1に記載の蒸発器。
- 上記第1の通路の長さは、100ミルより短いことを特徴とし、ここで1ミル=1000分の1インチであり、1インチは約2.54cmである、請求項1に記載の蒸発器。
- 上記第1の通路は、30ミルより小さいことを特徴とし、ここで1ミル=1000分の1インチであり、1インチは約2.54cmである、請求項1に記載の蒸発器。
- 上記空洞入口は、陥凹していることを特徴とする請求項1に記載の蒸発器。
- 上記バルブボディは、上記第2の通路内に配置されているバルブを更に備え、上記バルブは開いた位置と閉じた位置とを有し、上記開いた位置にある時には上記第2の通路からの上記液体先駆物質の流れを上記第1の通路へ通過可能にすることを特徴とする請求項1に記載の蒸発器。
- 上記バルブは、ゼロデッドボリュームバルブであることを特徴とする請求項6に記載の蒸発器。
- 上記第2の通路は、上記バルブが上記閉じた位置にある時に上記バルブと上記第1の通路との間にデッドレッグ部分を限定し、上記デッドレッグ部分は0.1ccまたはそれ以下の容積を有していることを特徴とする請求項6に記載の蒸発器。
- 上記デッドレッグ部分は0.001ccまたはそれ以下の容積を有していることを特徴とする請求項8に記載の蒸発器。
- 上記第3の通路から上記第1の通路を通るキャリヤーガスの流れが、上記第2の通路からの液体先駆物質の流れと上記第1の通路内を流れる上記キャリヤーガスとを混合させるように、上記第2の通路が上記第1の通路に結合されていることを特徴とする請求項1に記載の蒸発器。
- 上記第1の通路は第1の流れ断面積を有し、上記第2の通路は上記第1の流れ断面積より小さい第2の流れ断面積を有していることを特徴とする請求項1に記載の蒸発器。
- 上記第1の通路は第1の流れ断面積を有し、上記第3の通路は上記第1の流れ断面積より大きい第3の流れ断面積を有していることを特徴とする請求項1に記載の蒸発器。
- 上記空洞は、上記空洞入口から上記空洞出口まで単調に増加する流れ断面積を有していることを特徴とする請求項1に記載の蒸発器。
- 上記ホットプレートは、上記空洞出口と対面し且つ複数の溝を限定している表面を有していることを特徴とする請求項1に記載の蒸発器。
- 上記ホットプレートの上記溝は、同心であることを特徴とする請求項14に記載の蒸発器。
- 上記ホットプレートの上記溝は、1/16乃至1/8インチの範囲内の幅を有していることを特徴とし、ここで、1インチは約2.54cmである請求項14に記載の蒸発器。
- 上記ホットプレートの上記溝は、1/4乃至1/2インチの範囲内の深さを有していることを特徴とし、ここで、1インチは約2.54cmである請求項14に記載の蒸発器。
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