TWI300956B - Multi-tray film precursor evaporation system and thin film deposition system incorporating same - Google Patents

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TWI300956B TW094141834A TW94141834A TWI300956B TW I300956 B TWI300956 B TW I300956B TW 094141834 A TW094141834 A TW 094141834A TW 94141834 A TW94141834 A TW 94141834A TW I300956 B TWI300956 B TW I300956B
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Description

1300956 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種薄膜沈積系統，更具體而言，係關於一種 用以蒸發膜前驅物及輸送其蒸氣至沈積室之系統。 【先前技術】 將銅（Cu)金屬引進多層金屬化結構以製造積體電路，需要使 用到擴散阻障層/隔離層，以提升仏層之附著及成長，並防止⑶ ^散進入介電材料巾。沈積於介騎料上之阻障層/隔離層可包含 耐火材料，諸如鎢(W)、錮(Mo)及组㈤等與Cu呈非反應性且不 ^且可提供低電_之材料。目前將Gu金屬化及介電材料整合 ^起之整合結構，需要可在介於力棚至約5〇〇τ歧低之基 扳溫度下施行之阻障層/隔離層沈積製程。 =如’用於技術節點小於或等於'3() nm^Cu整合結構可使 τ，二電層間介電質，顧續以物理性氣相沈積⑽)之 二二夕，阻1^、再接續“PVD Cu種晶層’然後填人電化學沈 ^CD)^〇i。-般而言，吾人因附著特性而選擇Ta層（如其附 ι°Γ=能力）’而通常因阻障特性而選#Ta/TaN層（如 其防止Cu擴散進入i〇w—k膜之能力）。 声的有極努力奉獻在薄過渡金屬層如Cu之擴散阻障 為可^之^二f為相似於習知之耐火材料，故已被認定 鍺⑽)之使用可容許單—阻障a/ja=i了f二▲了⑽或 c ^ i可取代Cu之_，因而可直接在 良好附著性。A U，、入，此一發現係由於c_Ru層間的 1300956 ，慣例’釕層可在熱化學氣相沈( ，物如f基辦__成。當將基板溫 Ϊ亞?匕=ΐ細前驅物(如RU3㈣12)沈積之_的材料性質 沈積此層之反應副產物的增加，會使得在低 ^層的電畔增加及惡劣的表面形態性質(如ίϊ 400 碳_自幾基舒前驅物在基板溫度低^ 獅C熱解之去吸附速率的減少，可解釋上述之兩現象。-於、々 沈積系統為低沈積速率所苦而使得“ 【發明内容】 本^提供—種多托盤之麟驅物蒸發系統，及 4=2驅物蒸發ί統輸送薄膜前驅物的薄膜 二、、、σ為固體金屬刖驅物。本發明更庶 高沈積速率沈積金屬膜之系統。為達此目的=== 沈積系統之膜前驅物蒸發系統設置為包含：—容器， S容i藉其加熱至升高之溫度。-罩蓋’緊密地ί接 二ίΐ，Ϊ容器之中，包含：—基底托盤及-或多個上托:。 ^盤*在谷③之底部上’且具有—用以將膜前驅物留置在 托社的基底外壁及—基底支撐邊緣。上托盤包含：第-上 ίΐ’ίί底支财緣將其支撐於上；及位於第—上托盤上或前 HI盤上之選擇性附加托盤。每-上托盤皆具有外壁及較ΐ 托驅物留置在該兩者間。—環狀空間係形成於基底 i 之開口係連接至環形如’使载氣能夠自環形空間流i (過膜刚驅物而流向藉由上托盤内壁所定義之中心流動管道，且 1300956 使具有膜前驅物之载氣通 上托盤可堆疊在其成让私 里甲之開口排出。在一貫粑例中 分配系統，用以將膜前驅物4=ΐίίίί基Jif 2氣 本發明之用以蒸發膜i驅物的膜i 該基底托盤與上彳或f其分離’而在另—實施例中 太恭eB兩托係形成為一整體、單一之物件。 — 驅物蒸發系 有連接至至蒸氣分配系統，該蒸氣輸送系統具 ί糸統之出口的第一末端及連接至處理室之 統之入口的第二末端。在 係連接至容器中之頊壯办門〜坦以恭尸 τ戰乱仏、、、口糸統 前驅物錢之、】彳二u也、載氣至托盤疊，接著使具有膜 送至處理ί—通過出σ而加以排出，並藉由蒸氣輸送系統輸 【實施方式】 下列ίίϋ本發日狀全盤了糾及鱗_非_性目的，於 各種對李统么且;m細節，諸如沈積系統之特殊幾何形狀以及 定細節細應了解：树财魅舰離此特 邱。下，相似之參考號碼仙以指示相似之特徵 、、=ί；：實施例顯示用以將金屬薄膜(如_U)或鍊㈣ Μ屬fit積基板沈積錢1。該沈積系統1包含：處理室 基板奶之t板支座20，而金屬層係形成在該基 物蒸發ί統ΐ〇。0她由亂相刖驅物輸达系統4G而連接於膜前驅 1亩ίίΛ10更藉由輸送管36而連接至真空泵抽系統38，豆中 该真空泵抽系統38係用以排空處理室10、 /、二 4〇 ^前驅物蒸發系統5〇至適合在基板25上形成薄d:高人 在膜前驅物蒸發系統50中使膜前驅物（未圖示）蒸發的壓力。 1300956 仍參照圖1 ’膜鈿驅物蒸發系統50係用以儲存膜前驅物，及 將膜前驅物加熱至足以蒸發膜前驅物及將氣相膜前驅物通入至氣 相前驅物輸送系統40的溫度。如以下將配合圖3至圖6之詳細討 論，例如該膜前驅物可包含固體膜前驅物。此外，例如膜前驅物 可包含固體金屬前驅物。此外，例如膜前驅物可包含羰基金屬。 例如，羰基金屬可包含··羰基釕(RU3(C0)12)、或羰基鍊(Re2Jc〇)iQ)。 此外，例如此羰基金屬可包含：w(c〇)6、M〇(c〇)6、c〇 RhWCOh、Cr(CO)6、或 〇S3(c〇)12。 為達到用以使膜前驅物蒸發（或使固體膜前驅物升華 牵發系統5G連接至用以控制蒸發溫度之蒸發溫 膜前驅物的溫度升高至約歡至45T。在:二;以
如自約丨，3 -上;=物=J J 屬-a起使用Ϊ載7?勺^流動越過或經過膜前驅物。與基金 含例如：惰性氣體、如稀有氣錄、Ne、 載氣供給細 進入氣相前驅物輸送純仙日j4G朗以在膜則驅物之療氣 氣體源、-或多個ill未^; 供給祕⑼可包含： 例如，載氣流量範夕個過濾态、及質量流量控制器。 _ _。例如sccm (每分鐘標準立方公分）至約 經由更多例子，載圍可介於約ίο sccm至約測sccm。 自膜蒸發ΛίΐΓ膜_至約綱議。 驅物輸送系統4〇，直到其進入、表、β物瘵氟與載氣流動通過氣相前 為了控制蒸氣線之溫度ί防止至處王里室之蒸氣分配系統3〇。 驅物輪送系統40可遠接$ 則驅物蒸氣分解及凝結，氣相前 錢域線溫度_祕42。例如，可將蒸 1300956 ^2設?=等於或大於蒸發溫度之值。此外，例如，氣相 ϋΐΐΐ ί特徵在於超過約每秒5G升之高傳導性。 再L 1，連接至處理室10之基氣分配系统30包含.奋 3過蒸氣分_ 34然後進人基板25上之處理區 L剛田·f 中將蒸氣分散。另外，蒸氣分配板34可連 5至^ t制1、ΐ度之分配板溫度控制系統35。例如，可將蒸氣 刀配，，，度5又疋至約等於蒸氣線溫度之值 '然而此溫 更 低，或更高。 、
ρ rf膜前驅物蒸氣進人處理區33，吸附在基板表面之膜前驅 物=曰由於基板25之溫度的升高而馬上熱解，而在基板25上 ^成薄膜。基，支座2〇係藉由其連接至基板溫度控制系統22的 k點’用以升局基板25之溫度。例如，基板溫度控制系統22可 用以將基板25之溫度升高上至約5()()Τ。在—實施例中，，基板溫 度自約100T至約500。(：之範圍。在另一實施例中，基板溫度自約 300 C至約400T之範圍。此外，處理室1〇可連接至用以控制室壁 溫度之室體溫度控制系統12。 例^如上所述，習知之系統考慮··對於羰基釕而言，為了限 制。金屬瘵氣如驅物分解及金屬蒸氣前驅物凝結，在溫度範圍約 40 C至45 C内操作膜前驅物蒸發系統5〇及氣相前驅物輸送系統 40。例如，羰基釕可在升高之溫度下分解以形成副產物，如下所 不者·
Rus(C0)i2 Had) <=> Rus(CO)x Had) + (12-x) CO (g) (1) 或
Rw(CO)x *(ad) <=> 3Ru (s) + x CO (g) (2) 其中這些副產物可吸附GW(即凝結）至沈積系統1之内部表 面上。這些表面上所累積之材料可在基板與基板間引發問題(如製 程重覆性）。或者，例如羰基釕在經降低之溫度下會凝結而引起再 結晶，即： (3)
Rus(C0)i2 (g) <-> Rus(C0)i2 Had) 9 1300956 錢ΐΓ’在此類具有窄小製程窗之系助’絲▲了之低蒸氣壓 致沈積迷率變得極低的部份因素。例如，沈積速率可低至約 每分鐘。1Α。因此，根據一實施例，係將蒸發溫度提升至大於等 於約40Τ1或者，係將蒸發溫度提升至大於或等於約5〇。〇、在木 Λ範性實施财，係將蒸發溫度提升至大於或等於約 MOP在本务明之更一不範性實施例中，係將蒸發溫度提升至自& 度/、有較向瘵氣壓（例如其量幾乎大了一個階次） J加，且因此，本發明者預期沈積速率之增加。且 I處理一或多個基板後應週期性地清理沈積系統1。例如，由i太安 Ϊ =ΛΨ請且同在審理巾之美目專射請案猶1G/™，m 了 rMethod and System for Performing In-situ ^lea^ng Qf a DepQsitic)n System」之發明可獲得清理方法 、、先之額外詳細說明。其全部内容特包含於此作為參考。 ’、 者之沈魏耗無前麟在分解、錢結、或兩 一美板dt运至基板的量呈比例。因而’為了於基板至下 率沈積速率及維持相同之處理成效(如沈積速 前驅物度、膜形祕質等），提供監測、調整或控制膜 度及^巧^彳^要° if知系統中，操作者可使用蒸發溫 i。if 時改變，因此重要的是將流量量測得更準 ，由與本案在同一天申請且同在審理中之美國專利申心 ΜβΒ^πΓΛΤΤ 5 r^h〇d and^Syste, f：； 之發明可‘1。13 111 a S°lld PreCUrS°r Delivery 办_」 說明。其全部内容特包含於此作為參考。 之摔作^^沈積线1更可包含用以操作及控制沈積系統1 支^20 ίί 該控餘统⑼係連接至處理室1G、基板 ίί 3 控制系統22、室體溫度控制系統12、蒸氣分配 …、風相剧驅物輸送系，统40、膜前驅物蒸發系統5〇及載氣 10 1300956 供給系統60。 更f另貝把例中，圖2顯示用以將薄膜(如釕或銖全 上。處ί!^Γΐί)反孫、蛊;支座120 ’而金屬層係形成在該基板 105且有用·驅物輸送祕⑽，該_物輸送系統 及膜前驅物(未圖示）之膜前驅物蒸發系統 15〇及用讀賴刚驅物减之氣相前驅物輸送•、統⑽。 處理室110包含：上部腔室lu、下部腔室112、排氣室。 =籌請支撐基板支座12G。基板支座12 = 以將基板125 _在基板支座12Q上。 支座溫度控制系統128之加熱器126。該加敎哭 或多個電阻式加熱元件。或者，加熱器126可例 騰咖。基板支座溫度控制系請 你、^ n 電力至—或多個加熱元件之電源；用以量測基 ίίϋ 度或兩者之溫度的一或多個溫度感測器；用 或控制基板溫度或基板支座溫度至少其中一種 在處理期間’經加熱之基板125可熱解膜前驅物蒸氣之蒸 f 5前驅物、，並使_如金屬層能夠沈積在基板125二 上酿：膜前驅物包含固體前驅物。根據另-實施例，膜 =驅物包έ金屬前驅物。根據另—實施例，膜前 全 ，=物1根據另-實施例，膜前驅物包含錄金屬前驅: 另-貫施例，膜前驅物可為縣城驅物，例如Ru3(c〇)i2。 更^本發明之另-實施例，膜前驅物可為絲鍊前驅物，例如 &(0)>。。熟知熱化學氣相沈積技藝者應注意：在不脫離本發明之 1300956 範疇下當可使用其他羰基釕前驅物及羰基鍊前驅物。更在另一實 施例中，膜前驅物可為 w(co)6、M〇(co)6、c〇2(co)8、Κ〇〇12、、 Cr(CO)6、或〇s3(CO)i2。將基板支座120加熱至適合用以例如將期 主之Ru、Re或其他金屬層沈積至基板125上之預定溫度。此外， 可將連接至腔室溫度控制系統121之加熱器（未圖示）嵌於處理室 ，110之壁中以將腔室壁加熱至預定之溫度。該加熱器可將處理室之 壁溫維持在自約40T至約10〇。〇或自約40°C至約80。〇壓力儀（未 4 圖示）係用以量測處理室壓力。 在圖2中亦顯示，蒸氣分配系統13〇係連接至處理室11〇之 •上f腔室^11。蒸氣分配系統130包含用以自蒸氣分配充氣室132 將前驅物蒸氣藉由一或多個孔口 134通入至基板125上方之處理 區133的蒸氣分配板131。 此外，在上部腔室111設置開口 135，用以將前驅物蒸氣自 氣相前驅物輸送系統140通入蒸氣分配充氣室132。並且，設置溫 ，控制元件136(如用以使經冷卻或經加熱之液體流動之同軸液體 官道）用以控制蒸氣分配系統13〇之溫度，因而防止蒸氣分配系統 130中之膜前驅物分解或凝結。例如，可將一液體（如水）自蒸氣分 配溫度控制系統138供應至液體管道。蒸氣分配溫度控制系统 可包含：液體源；熱交換器；-或多個用以量測液體溫度或蒸3氣8 攀分配板溫度或兩者之溫度的感測器；及用以將蒸氣分配板131之 溫度控制在自約20T至約l〇〇QC之控制器。 膜前驅物蒸發系統150 _以支禮膜_物及藉由升高膜 驅物之溫度而使膜前驅物蒸發（或昇華）。設置前驅物加埶哭 ， 以加熱膜前驅物，以維持膜前驅物在可產生期望膜前驅物g氣壓 ， 之溫度。前驅物加熱器' 154係連接至用以控制膜前驅物溫度之塞 發溫度控制系統156。例如，前驅物加熱器154可用以調整膜焉區 物之溫度至大於或等於約40〇C。或者，將蒸發溫度升高至大於或 ，於約50T。例如，將蒸發溫度升高至大於或等於約6〇〇c。在一 實施例中，將蒸發溫度升高至自約6〇τ至1〇〇〇c之範圍，而在另 12 1300956 一實施例，至約60T至90°C之範圍。 當加熱膜前驅物以使其蒸發（或昇華）時，可使載氣流動越過 過膜前驅物。該載氣可包含，例如惰性氣體、如财氣體(如 』、Ne、Ar、Kr、Xe)、或一氧化物，或其組合以與羰基金屬_起 =。例如，載氣供給系統160係連接至膜前驅物蒸發系統， ，、用以例如供應膜前驅物上之載氣。雖然圖2未圖示，但 $給土統160亦可以連接至氣相前驅物輸送系统14〇，以在膜前驅 之蒸氣進入氣相命驅物輸送系統14〇之時或之後，供岸葡氣δ 膜前驅物之蒸氣。載氣供給系統可包含·^ 或多個過渡器164及質量流動控制器服。例 1， 載乱之抓里辄圍可自約5 sccm(每分鐘標準立方公分)至約 seem。例如在-實施财，減之流量翻 200 scon。例如在另一實施例中，載教 旦 =cm至約 至約100 _。 K載孔之机里耗圍可自約20sccm /二卜ΐ測器166係設置用以量測來自膜前驅物蒸發系統150 ΐίϊ哭：包含例如質量流量控制器165，使 用感，，及貝1流篁控制器165可決定輸送至 ， 膜前驅物的量。或者，感測器166可包 、^ / 處理室110之氣體流中的膜前驅物濃度。先感1。以L至 旁通線167可位於自感測器166之 物輸送系統⑽連接至排氣線116。旁通線1 ， 相前驅物輸送系統140，及用以穩定至虛 n^置用j排工軋 給:此:卜，旁通閥168位於自氣相前 === 下游，係設置於旁通線167之上。 侧i示、元Ι4ϋ之/刀支的 ，仍參照圖2，氣相前驅物輸送系、統14〇包含 及第一間142之高傳導性蒸氣線 / j弟閥141 更包含藉由加熱器（未圖示細加物輪送系統140 蒸氣線溫度控制系統143。可控制塞物輪送系統140之 蒸氣線中凝結。可將蒸氣線之溫度控^^膜前驅物在 t剌自約20 C至約loot，或自 13 1300956 G。例如，可將_溫度設定树於或大於蒸 體可包含卜，供應稀釋氣體。該稀釋氣 例如，稀釋氣體供給系i I連接且 '以與絲金屬-起使用。 且用以例如將舰連接至軋相羽區物輸送系統140， 190可包含：氣體^ 19/二^相膜前驅物。稀釋氣體供給系統 及質量流量控制器^或多個過濾器 scc^^ 貝里流1控制器165及195，盥， ，由控制器雇來控制，該控制器 及142 前驅物蒸氣及稀釋氣體之流量。中止及载乳、膜 而控制載氣流量，以獲得預期之貝里〜置控制器165 如m 9邮-二.』版別驅物流量輸送至處理室110。 ^ίι fii16113Π8° 在處理期間自處至，望之真空程度，及用以 及收集器m可與真空泵浦物 田自動Ϊ力控制器（APC)115 ίΐΐίί πΐ ^ί 釋，；前: 圍可?力广二：來調整腔體壓力。例如，腔體壓力之範 白…ς τ ^AU^U_rr，而更例如，腔體壓力之範圍可 壓力控制器115可包含一蝴蝶闕或 :: 木口° w自处理室110收集未反應之前驅物材料及副 座物。 ^照回處理室110中之基板支座12〇，如圖2所示，其設有 二欠土板升降銷127(只有其中兩者有圖示）用以支樓、舉起和放下 14 1300956 基板125。該基板升降銷127係連接至碟123，並可下 * i n的位置。一驅動機構129利用如氣紅之i置i 升、降碟123。藉著自動傳送系統(未圖示），基板125可 =====;=室11❶，並為基板4 會下降而鳴降r峨紐升降物 入於Ιΐί Wl11⑽包含：微處理11、記憶體及數位輸 壓不但足以溝通和活化沈«統⑽之 於控制處理室11 〇壓力的自動麗力制180連接至用 =儲存於記憶體中的程式可用以根矣資訊二 壞之沈積系統組件。製程李 衣玉趣方來控制前 之戴爾公司咖 =STAT⑽⑽™。_ ⑽i 的=LL 月自、數位吼號處理器等方式施行之。 ^曰通用途之電 控制裔180可設置在汝μ 1 ηη 、 網路或内部網路設置在沈積系貝统、100之^!近门或其可藉由網際 可使用直接連社、內邱緬放今力 之逡為。因此，控制器18〇 ^ 1〇〇 4ΐ； 〇 内部網路，或可連接連^至客戶端(如裝置製造者)之 «少=以藉由 ^ 3〇〇 联祕物療發糸統300包含··容!I 31〇，具^ 1300956 外壁312及底部314。此外，膜前驅物蒸發系統3〇〇 ，以緊密地連接至容H 310,其中罩蓋包含緊密地連接至 或圖2所示之薄膜沈積系統的出π 322。當容器31=囷3 連接至薄膜沈積系統時，形成密閉的空間。例如， 厂 蓋320可由祕i銘製造而成，可或未包含包覆層施二^罩 此外，容器310係用以連接至加熱器（未圖 井膜 物蒸發系統咖之蒸發溫度，及連接至溫度 施行監測、調整或控繼發温度中至少—者。 如？f述之適#?時，膜前驅物會蒸發(或昇華)；开】 經瘵氣輸送系統輸送至薄膜沈積系統之膜前驅物蒸氣。容琴、 亦緊益地連接至載氣供給系統(未圖示），其中容' 收用以輸送膜前驅物之載氣。 你用以接 仍參照圖3且亦參照圖4，膜前驅物蒸發系統咖更包含： 一基底托盤330，靠在容器310之底部314上， 置在基底托盤33◦上之基底外壁332。=外 二將上托盤支撐於其上的基底支稽邊緣333，討論如下。此 aH外1 332包含一或多個基底托盤開口 334，該基底托盤開 LI 吏來自載氣供給系統(未圖之載氣流動越過膜前驅 一而抓向谷為310之中心，且沿著中央流動管道318與膜前 =經，罩蓋32〇中之出口 322排出。因此，基底托盤33◦中之 膜則驅物水平應低於基底托盤開口 334之位置。 々人仍芩照圖3且亦參照圖5Α& 5Β，膜前驅物蒸發系統300更 ^ : 一或多個可堆疊上托盤340，用以支撐膜前驅物350且該可 支宜上托盤y位於基底托盤33〇或另一可堆疊上托盤3仙中至少 一者之;每一可堆疊上托盤340包含：上外壁342與内壁344， ，使膜則驅物留置於其兩者間。内壁344定義了中央流動管道 18。上外壁342更包含用以支撐附加之上托盤34〇的上支撐邊緣 έ43。因此’將第一上托盤340放置在基底托盤330之基底支撐邊 緣333而加以支撐，且若有需要，可將一或多個附加上托盤放置 16 1300956 t未圖#示5載綠動越過膜前驅物35G而^向容器31^=ί ς動=318 ,並無前驅物蒸氣經由 排 應等==内壁342之高度，且低於r減開口 346月=置化平 狀可ίί^330及可堆疊上托盤340係呈圓柱形。然而，直形 ^ ίΐ，托盤之雜可為方形、正謂或橢圓形。類似 m= 344及中央流動管道318可為不同形狀。、 312 M， mlXTIi m fa^m^ 360 ° 3i〇 )，用以造成介於基底托盤330之基底外壁332 疊上托盤_之上外壁342與容器外壁犯 f 保環形空間中之間隔-致。換而言之，在- 系以俾使基底外壁332與上外請為垂直 至(2=基底缝及可堆疊上托㈣者之托缝目翻自⑵個 在=範性im圖3所示在—實施例中托盤數目可為⑸個。 基底ί盤疊370包含一基底托盤330及至少由 4中所干十 f之上托盤340。基底托盤330可如圖3與圖 配置所1而=與=至圖5β中所示之上托盤_具有相同Ξ 中顯干托ΐ盤330可具有内壁。雖然於圖3至圖5Β 聂上托般37〇包含一基底托盤330與一或多個可分離之可堆 ί托24) ΐί統33〇>可包含容器310’與域疊370，， 或多如圖6中所示具有整合了一基底托盤330與一 ^ 托i 340的單一物件，俾使基底外壁3犯與上外壁342 17 1300956 為一整體。可了解：「敕 π〇 可辯識分界線的鑄模^人^^含二一結構，如在托盤間不具有 久性黏合或機械式連接“構可久性接合的永 任何黏合性或機械式之永 2=y分離式在托盤間不包含 糊，係用以支擇膜前驅或整體性之上托盤 根據另-細包含《前艇物。 ，膜前驅物35G包含_金屬前實施 前驅物350包含幾基金屬前驅物。更:攄貫施例’膜 350可為羰基釕前驅物，例如關’膜前驅物 採固膜f驅物350可包含固體前驅物。固體前驅物可 :f ?末戌’或可採一或多個固體錠劑形式。例如，= 數個處理來難-或多細體錠劑，該製程包含曰 理，或旋轉式塗佈處理，或任何其S’此外 托盤340。例如，可在燒結爐管中將耐火 j ==上至_及2觀之溫度加以燒結末或者忒純= 耐火至屬粉末分散於賴齡巾、將其分發至—減 ，塗佈處理將其平均地分配至托盤的整個表面。接續以 ‘金屬旋轉塗膜熱熟化。 、 如前所述，載氣係由载氣供給系統（未圖示）供應至容哭 310。如圖3及圖6所示，可藉由緊密連接至罩蓋32〇的^體供^ 線(未圖示}通過罩蓋32〇將載氣連接至容器別。。氣體供給線供▲ 氣體管道380’該氣體管道380向下延伸通過容器gw之外壁幻2, 通過容器310之底部314而向環狀空間36〇開口。 土 18 1300956
再參照圖3，例如容器外壁312之内直徑範自 /至約100 cm及例如自約15cm至約4〇 cm。例如，外壁“之T ΞΙί 20/m。例如’出口 322之直徑及上托盤340之内壁si ^直徑範圍可自約i cm至約30 cm，且此外，例如出 内壁直控範圍可自約5 on至約2〇 cm。例如，出口直徑 二。 此外，基底托盤330及每一上托盤340 〇卜^ γ ^ _ =_之外壁312的内直径的議至簡。例如直; 為19. 75 cm。此外，基底托盤33〇之基底外壁332及每一上^般 ^上外壁342的高度範圍自約5 mm至約5〇 mm，且例如 二 盖之高度約為30 mm。另外，每一外壁344之高 m度的約，每—内_高度範圍可自約‘ 至約45讓，且例如其高度為2〇腿。 般門多個基“—σ 334及—或多姐上托 ，開口 _可包含-或多個開縫。或者…或多個 334及-或多個上托盤開口 346可包含一或多個孔口。例如^一 孔口之直徑範圍可自約〇. 4 mm至約2麵。例如，每—孔』^ 可為約1画。在一實施例中，選擇孔口之直徑及 : 寬度巧經由環狀空間36G之傳導足以大於孔π之淨;^ 經由環狀空間流出之载氣賊實質上的均勻分配如： 數目範圍可自約2至約麵個孔口，且經由更多例丄可 至約100/孔口。例如，一或多個基底托盤開口 334可包含⑽個 直徑為1 mm之孔口，且一或多個可堆疊托盤開口 346可 個直徑為i ini^L口’其挪狀空間之寬度約為2 65麵。 發系統300及300’作為圖1中之膜前驅 物条發糸統50，或® 2之顯驅物蒸發系統⑽ 胁任何咖以自_統綱沈積至 現在參照ffi 7贿-種將細沈積在基板上之系統。使用流 19 1300956 程圖700顯示本發明在一沈積系統中沈積薄膜之步驟。薄膜沈積 開始於710 ’將基板放置在沈積系統中，使得接續可將薄膜形成於 基板上。例如，沈積系統可包含任何上述於圖丨及圖2中之沈積 系統。沈積系統可包含：處理室，用於沈積處理；基板支座，連 接至處理室且用以支撐基板。然後，在72〇中將膜前驅物通入沈 積系統。例如，將膜前驅物通入藉由前驅物蒸氣輸送系統連接至 處理室之膜前驅物蒸發系統。此外例如，可加熱前驅物基氣輸送 系統。 …
* ^在730中將膜如驅物加熱以形成膜前驅物蒸氣。接下來可將 W剷驅物蒸氣經由前驅物蒸氣輸送系統輸送至處理室。在74Q中， 將基板加熱至足以分解膜前驅物蒸氣的一基板溫度，然後在75〇 中將基板暴露於膜前驅物蒸氣中。步驟71〇至75〇可連續重覆期 望之次數以將金屬膜沈積至期望之基板數目。 、/ 从a If薄膜沈積在一或多個基板之後，可在760中週期性地更 370或370’、或一或多個基底托盤330或上托盤_ 以補充母一托盤中之膜前驅物350的水平。 去靡日只發日狀數個實_進行詳細·，但熟知此技藝 尚、貫質上不背離本發明之新穎教示及優點之下，可實 =或修改。因此，所有諸如此類之修改皆應包含於本發 【圖式簡單說明】 本發明之—實施例之—種沈積系統示意圖。 i ^仫本發明之另一實施例之一種沈積系統示意圖。 面圖。曰’、χ本發明之一實施例之一種膜前驅物蒸發系統橫剖 的下發批—實關之—賴前驅·發系統 θ係根據本發明之一實施例之一種用於膜前驅物蒸發系 20 1300956 統的疊式上托盤橫剖面圖。 圖5B顯示圖5A之托盤之立體圖。 圖6係根據本發明之另一實施例之一種膜前驅物蒸發系統立 體圖。 圖7顯示本發明之一種操作膜前驅物蒸發系統的方法。 ^ 【主要元件符號說明】 • 1:沈積系統 10 :處理室 12 :室體溫度控制系統 ❿ 2G :絲支座 22 :基板溫度控制系統 25 :基板 30:蒸氣分配系統 32 :充氣室 33 ·處理區 34 :蒸氣分配板 35 :分配板溫度控制系統 36 :輸送管 • 38 :真空泵抽系統 40 :氣相前驅物輸送系統 42 :蒸氣線溫度控制系統 50 :膜前驅物蒸發系統 . 54 :蒸發溫度控制系統 60:載氣供給系統 • 61 :饋送管線 63 :饋送管線 80 :控制系統 100 :沈積系統 21 1300956 105 ··前驅物輸送系統 110 ··處理室 111 :上部腔室 112 :下部腔室 113 :排氣室 114 ··開口 115 :自動壓力控制器（APC) 116 :排氣線 117 :收集器 118 :真空泵抽系統 119 :真空泵浦 120 :基板支座 121 :腔室溫度控制系統 122 :柱形支撐構件 123 ··碟 124 :導環 125 :基板 126 :加熱器 127 :基板升、降銷 128 :基板支座溫度控制系統 129 :驅動機構 130 :蒸氣分配系統 131 :蒸氣分配板 132 ··蒸氣分配充氣室 133 :處理區 134 :孔口 135 :開口 136 :溫度控制元件 140 :氣相前驅物輸送系統 22 1300956 141 :第一閥 142 :第二閥 143 :蒸氣線溫度控制系統 150 :膜前驅物蒸發系統 154 :前驅物加熱器 156 :蒸發溫度控制系統 ’ 160 :載氣供給系統 • 161 :氣體源 162 :控制閥 164 :過濾器 • 165 :質量流量控制器 166 :感測器 167 :旁通線 168 :旁通閥 180 :控制器 190 :稀釋氣體供給系統 191 :氣體源 192 :控制閥 194:過濾器 • 195 :質量流量控制器 196 :控制器 200 :閘閥 202 :腔體進出通道 . 300 :膜前驅物蒸發系統 330’ ：膜前驅物蒸發系統 \ 310 :容器 310’ ：容器 312 :容器外壁 314 :容器底部 23 1300956 318:中央流動管道 320 :罩墓 322 ;,备> 330 :基底托盤 332:基底外壁 333 :基底支撐邊緣 334 :基她盤開5 340 :上托盤 342 :上外壁 343 :上支撐邊緣 344 :内壁 346 : f托盤眼^ 350 :旗箭驅物 360 :環形空間 370 :托盤疊 370’ ：托盤疊 380 :氣體管道 700 :在一沈積系統中將薄膜沈積至基板上之步驟流程圖 710 :將基板放置在沈積系統中 720 :將膜前驅物通入沈積系統 730 :在多托盤蒸發系統中將膜前驅物加熱以使其蒸發 740 :將基板加熱 750 :將基板暴露於膜前驅物蒸氣中 760 :週期性地更換多托盤蒸發系統中的一或多個托盤疊 24

Claims (1)

  1. 1300956 十、申請專利範圍： 人· 1·-麵:^_蒸發祕，肖以連接至細沈齡統，包 加熱至一-容m卜壁及，’該_接至-加熱器並被 雜;咖，磁咖以緊密地 一托盤疊，包含： —基絲盤，肋靠在該容11之該底部上，該基底托盤 具有用以使該膜前驅物留置在該基底托盤上的—基底外壁及一基 底支撐邊緣；及 土 一或多個上托盤，包含由該基底支撐邊緣所支撐的一 一托盤及位於該第一上托盤上或一前一附加托盤上的一或多個 =性附加上托盤，每-該—或多個上托盤皆包含具有用以支撐該 &擇性附加上托盤中一者的上支撐邊緣的一上外壁及較該上外壁 為紐之一内壁，該上外壁及内壁係用以使該膜前驅物留置於其兩 者之間，且該内壁定義該容器中之一中央流動管道； ^ 一環形空間，介於該托盤疊之該基底外壁、上外壁與該 容器之該外壁間，該環形空間係連接至一載氣供給系統以供^」 載氣至該環形空間；及 " 一或多個開口，位於該托盤疊之該基底外壁及上外壁宁 且連接至違環形空間，且用以使該載氣自該環形空間流動越過該 膜前驅物而流向中央流動管道，且用以使該載氣通過該罩蓋之該 出口而與該艇如驅物条氣一起排出。 2·如申請專利範圍第1項之膜前驅物蒸發系統，其中該膜前 驅物為一金屬前驅物。 3·如申請專利範圍第1項之膜前驅物蒸發系統，其中該膜前 25 1300956 驅物為一固體前驅物。 、4·如申清專利範圍第3項之膜前驅物蒸發系統，其中該固體 前驅物包含一固體粉末形式。 5·如申請專利範圍第3項之膜前驅物蒸發系統，其中該固體 前驅物包含一固體錠劑形式。 6·如申請專利範圍第1項之膜前驅物蒸發系統，其中該膜前 驅物包含一羰基金屬。 、 7·如申請專利範圍第6項之膜前驅物蒸發系統，其中該羰基 金屬包含:W(C0)6、M〇(C0)6、C〇2(C0)8、Rh4(C0)12、Re2(C0)1Q、Cr(〇))6、 Rll3(C0)12 或 〇S3(CO)12。 8·如申明專利乾圍苐1項之膜前驅物蒸發系統，其中該一或 多個上托盤為可分離及可堆疊托盤以堆疊至該基底托盤上而形成 一多件式多托盤疊。 .9·如中請專利範圍第8項之麟驅物蒸發系統，其中用於托 盤疊之在該基底托盤上的該堆疊為—單―、不可分的多托盤結 構，在該結構中該基底托盤及該一或多個上托盤為一整體。 10·如申請專利範圍第i項之膜前驅物蒸發系統，其中該容 器更包含-或多個間隔件，用以將該基底托盤之該基底外壁、該 —或多個上托盤之該上外壁與該容器之該外壁間予以隔開。 „„ 1L如申請專纖圍第1項之膜前驅物蒸發祕，其中該容 器包含一圓柱形。 26 1300956 ▲ 12·申請專利範圍第^項之膜前驅物蒸發系統，其中該容器 之该外壁的一内直徑範圍自約10 cm至約100 cm。 13·申請專利範圍第n項之膜前驅物蒸發系統，其中 之該外壁的一内直徑範圍自約20 cm至40 cm。 口口 14二申請專利範圍第11項之膜前驅物蒸發系統，其中該其麻 托違及母一該上托盤為圓柱形〇' 土- 15·申叫專利範圍第μ項之膜前驅物蒸發系統，其中 外壁及每’上外壁之直徑範圍_容器之 約75%至約99%。 土心違内直偟的 16·申請專利範圍第14項之膜前驅物蒸發系統，复中 外壁及每一該上外壁之一直徑範圍為該容器之該外辟的氐 的約85%至約_。 ^内直經
    17·申請專利範圍第14項之膜前驅物蒸發系統，复 一 或多個上托盤之該内壁的一内直徑範圍自約ic ^母—該 1、、、勺 30 cm。 18·申請專利範圍第14項之膜前驅物蒸發系 卜 一或多個上托盤之該内壁的一内直徑範圍自約、、’f中每一該 m至約20 cm 〇 19·申請專利範圍第1項之膜前驢物蒸發系， 多個上托盤包含1至20個上托盤。 、、、、’其中該一或 20·申清專利範圍苐1項之膜如，驅物蒸發年会先 多個上托盤包含5個上托盤。 '1、、、、’其中該一或 27 1300956 21·申請專利範圍第1項之膜前驅物蒸發系統，其中該一或 多個開口包含一或多個開縫。 人’ 22·申請專利範圍第1項之膜前驅物蒸發系統，其中該一或 多個開口包含一或多個孔口。 〆、以 ^ 23·申請專利範圍第22項之膜前驅物蒸發系統，其中每一該 一或多個孔口的直徑範圍自約〇· 4至約1麵。 ^ 24·申請專利範圍第22項之膜前驅物蒸發系統，其中每一誃 一或多個孔口的直徑為約1 mm 〇 25·申請專利範圍第22項之膜前驅物蒸發系統，其中該一 多個孔口之數目範圍自2至1〇〇〇個孔口。 〆、以或 ’其中該一或 ’其中每一該 26·申請專利範圍第22項之膜前驅物蒸發系統 多個孔口之數目範圍自50至100個孔口。
    27·申請專利範圍第22項之膜前驅物蒸發系統 上托盤包含72個直徑為】mm之孔口。 '' 28·申請專利範圍第i項之膜前驅物蒸發系統，立 外壁及該上外壁之高度範圍自約5 mm至約5Q咖。’、〜& •申明專利乾圍弟1項之膜前驅物蒸發系统1 v v 外壁及該上外壁之高度為約3〇刪。 4、、先財该基底 30.申請專利範圍第i項之膜前驅物蒸發系統，其中在每一 28 1300956 忒一或多個上托盤及該基底托盤中之該膜前驅物的一水平低於該 開口之位置。 ^ ▲ 31·申請專利範圍第1項之膜前驅物蒸發系統，其中在每一 "玄一或多個上托盤中之該膜前驅物的一水平低於該内壁之高度。 #、32·申請專利範圍第1項之膜前驅物蒸發系統，更包含一氣 體笞道自该罩盍經由該容器之外壁延伸至該容器之該底部，且 接至該環形空間。 ^ 33·申明專利範圍弟32項之膜前驅物蒸發系統，更包含一載 ，供給系統經由該罩蓋緊密地連接至該容器之該外壁中的該氣 管道。 ㈣專利範圍第1項之麟驅物蒸m，更包含連接 “容器之一加熱器，該加熱器至少包含一電阻式加熱器組件。 35·申請專利範圍第^之膜前驅物蒸發系統，其中該 係經加熱至大於或等於4〇〇c之一升高之溫度。 杯般ϋ „範圍第1項之膜前驅物蒸發系、统，其中該基底 i或一或夕個該一或多個上托盤、或其任意組合為可替換。 一，薄膜沈積系統，用以將薄膜形成於基板上，包含： 座、用= 里以支撐該基板及加熱該基板的—基板支 該r上之一蒸氣分配系統、及 接至===_前織_統，其中該出口係連 29 1300956 38. —種沈積系統，用以將薄膜形成於基板上，包含： 一處理室’具有用以支撐該基板及加熱該基板的一基板支 座、用以將膜前驅物蒸氣通人至該基板上之—蒸氣分配系統、及 用以排空該處理室的一泵抽系統；及 、友一膜前驅物蒸發系統，用以將一膜前驅物蒸發，及輸送在一 載氣中之該膜前驅物蒸氣，其中該膜前驅物蒸發系統包含： 一容器，包含一外壁及一底部，一加熱器連接至該容器 及加熱該容器至一升高之溫度；
    攀 一罩蓋，緊密地連接至該容器，該罩蓋包含一出口； ^ 一基底托盤，放置在該容器之該底部上而用以支撐一膜 前驅物，該基底托盤具有俾使該膜前驅物留置在該基底托盤上之 一基底外壁，其中該基底外壁包含一或多個基底托盤開口，該美 底托盤開Π使-載氣流動越過麵前驅物而流向該容器之」$ 心，及使該載氣與膜前驅物蒸氣經由該罩蓋中之該出口排出·，及 -❹個可堆疊上托盤，用以支撐賴前驅物，用以缺 堆受至該基底托盤或另-該可堆疊托盤上，每—該—或多 ς 疊托盤皆含有-上外壁及-㈣俾使該膜前驅物留置於】 1其中該上外壁包含-或多個上托盤開口，該上托盤開 載氣流動越過該膜前驅物而流向該容器之一中心，及使誃 = 膜前驅物蒸氣經由該罩蓋中之該出口排出； 乳/、 其中該基底托盤及該一或多個可堆疊上托盤共同定 ^盤疊，其中使介於該基絲盤之該基底特、該—或多 «上托盤之該上外壁與該容器之該外壁間定義為環形空間；算 心一蒸氣輸送系統’具有一第一末端緊密地連接至該膜前 馬區，条發系統的該出口，及第二末端緊密地連接至該處理室之 条氣分配系統的一入口。 39·如申請專利範圍第38項之沈積系統，其中該膜前驅物為 30 1300956 一固體前驅物。 40. 如申請專利範圍第38項之沈積系統，其中該膜前驅物為 一固體金屬前驅物。 41. 如申請專利範圍第38項之沈積系統，其中該膜前驅物包 含一羰基金屬。 42. 如申請專利範圍第41項之沈積系統，其中該羰基金屬包 含：W(C0)6、Mo(C0)6、C〇2(CO)8、Rh4(C0)12、Re2(C0)H)、Cr(C0>、 ’ Rll3(CO)12 或 OS3(CO)12。 43.如申請專利範圍第38項之沈積系統，其中該載氣包含一 惰性氣體。 44. 如申請專利範圍第43項之沈積系統，其中該惰性氣體包 含一稀有氣體。 45. 如申請專利範圍第38項之沈積系統，其中該載氣包含一 • 種一氧化物氣體。 46. 如申請專利範圍第45項之沈積系統，其中該一氧化物氣 體包含一氧化碳(⑶）。 十一、圖式： 31
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