液体输送系统技术方案

本发明专利技术披露了一种在制造半导体器件过程中通过化学气相淀积法淀积铜线时使用的液体输送系统（ＬＤＳ），其包括：铜液体材料供给装置，用于经过以恒定速度旋转的注入孔向汽化器装置供给具有室温的铜液体材料；载体供给装置，用于经过注射喷嘴注射保持在铜汽化温度的载气，并使经过所述注入孔提供到所述汽化器装置的铜液体材料形成微小液滴；和注射装置，用于把汽化的铜蒸汽注射到反应室中，所述微小液滴是在所述汽化器装置中汽化的。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及一种液体输送系统(LDS)。更具体地讲，本专利技术涉及一种在半导体器件制造过程中利用化学气相淀积法形成铜线时不仅能够提高铜淀积速度而且能够实现高再生性的液体输送系统。对于高集成化和高性能的半导体器件，广泛使用铜金属线作为半导体器件中使用的金属线。在铜金属线中，通过物理气相淀积(PVD)法，金属有机化学气相淀积(MOCVD)法，电镀法等来淀积金属层。通过化学气相淀积法淀积铜所用的常用液体输送装置可以包括鼓泡器(bubbler)和直接液体注射(DLI)装置。在附图说明图1中可见，在常用的鼓泡器10中经过输入管线11引入载气。然后以给定的比率与盛在鼓泡器10的罐体12中的金属液体材料13混合，并经过输出管线14输出罐体12。载气与金属液体材料的混合比率取决于载气的质量流量，鼓泡器的温度和压力。这种常用类型的鼓泡器10不适用于像铜液体材料这样的具有很低蒸汽压的液体材料。更具体地讲，要求鼓泡器的温度必须保持恒定。这可能使铜液体材料分解，因而产生颗粒。因此，常用鼓泡器的问题在于，它不仅对半导体淀积膜造成不利影响，而且降低再生性，并且淀积速度低，等等。图2是当前在通过金属有机化学气相淀积法淀积铜中最广泛使用的直接液体注射(DLI)装置230的示意图，下面详细说明它的操作。DLI装置230主要包括一个微型泵20和一个汽化器30。DLI装置给来自安瓿19的金属液体材料施以大约20psi的压力，并把它们经过第一阀门21送到微型泵20。此时，当第一步进电机22提升第一活塞23时，金属液体材料充满第一缸体24。然后，第一阀门21关闭，第二阀门25打开。接着，由于第一活塞23的下降并且借助第二步进电机26提升第二活塞27，充入第一缸体24的金属液体材料经过第二阀门25流入第二缸体28。接下来，如果第二缸体28完全被金属液体材料充满，则第二阀门25关闭，第三阀门29打开。结果，由于第二活塞27下降，把金属液体材料通过第三阀门29输送到汽化器30。此时，随着第一阀门21打开和第一活塞23升起，金属液体材料再次充入第一缸体24。重复进行这些过程，把金属液体材料从微型泵20提供到汽化器30。质量流量的控制是由步进电机22和26的循环次数确定的。从微型泵20供给的金属液体材料经过输送阀门31流入99个金属盘32，在金属盘32中由加热区33汽化，并随后与载气一同排出。汽化器30中金属盘32的驱动依赖于引入的金属液体材料。汽化器30还有微型泵20可以在其中形成压力的结构。因此，存在的问题是，极难使金属液体材料的压力保持恒定，并且要花费很多时间(几十分钟)使金属液体材料的压力获得平衡态。此外，在初始状态，如果发生金属液体材料的抽吸，大量的金属液体材料将进入金属盘32。因而产生了金属液体材料汽化困难和一些金属材料未被汽化而造成汽化器30堵塞的问题。因此，像铜金属液体材料这样的材料所具有的问题在于，由于很低的蒸汽压和易于分解，很难把它们均匀地淀积在晶片上。因此，由于材料在金属盘中分解，它们可能会造成堵塞。还有一个问题是，它们会降低再生性，并且由于极短的连续淀积周期，它们不可能应用于制造半导体器件过程的批量生产。因此，本专利技术的目的是要提供一种液体输送系统，在制造半导体器件过程中借助金属有机化学气相淀积法利用铜液体材料淀积铜层时，不仅能够提高铜的淀积速度并且还能够实现高的再生性。为了实现上述目的，根据本专利技术的液体输送系统(LDS)的特征在于它包括铜液体材料供给装置，用于经过一个以恒定速度旋转的注入孔把具有室温的铜液体材料提供到汽化器装置；载气供给装置，用于通过注射喷嘴注射保持在铜汽化温度的载气，并使要经过所述注入孔提供到所述汽化器装置的铜液体材料形成微小液滴；和注射装置，用于把汽化的铜蒸汽注射到反应室，所述微小液滴在所述汽化器装置中汽化。在以下的说明中结合附图解释本专利技术的上述各个方面和其它特征，其中图1是在半导体器件的化学气相淀积法中使用的常用鼓泡器装置的示意图；图2是在半导体器件的化学气相淀积法中使用的常用直接液体注射(DLI)装置的示意图；图3是在根据本专利技术的半导体器件的化学气相淀积法中使用的液体输送系统(LDS)的示意图。下面参考附图通过优选实施例详细说明本专利技术，其中相同或相似的部件使用相同的参考号标注。图3是用于使用根据本专利技术的金属有机化学气相淀积法淀积铜层的液体输送系统(LDS)的示意图。根据本专利技术的液体输送系统100包括铜液体材料供给装置40，载气供给装置50，汽化器装置60，和注射装置70。铜液体材料供给装置40包括加压气体输入管线41，其设置有第一阀门42，用于把加压气体引入充有铜液体材料44的罐体43；和铜液体材料输出管线46，设置有第二阀门45，用于利用来自输入管线41的压力把铜液体材料44输送到注入孔47。可以使用氩(Ar)或氦(He)之类的气体作为加压气体。在注入孔47的顶部装备有一个用电机49转动的旋转装置48，在系统运行时该旋转装置48转动注入孔47。此时，供给装置40的温度在各个方面必须保持在室温。载气供给装置50包括第一质量流量控制器(MFC)52，用于控制从载气输入管线51引入的载气的质量流量；载气输出管线53，用于把载气从第一MFC 52输送到被用于保持铜液体材料44汽化温度的第一加热套54围绕的注射喷嘴55；隔热块56，在注入孔47和载气输出管线53之间用于防止第一加热套54的热传递到注入孔47区并把注入孔47区总是保持在室温；和密封装置57，安装在注射喷嘴55区，用于防止真空通过载气输出管线53从汽化器装置60的汽化器泄漏。汽化器装置60包括汽化器61，用于通过输出管线53的注射喷嘴55对通过注入孔47注射铜液体材料产生的铜液体材料的超微液滴进行汽化；第二加热套62，安装在汽化器61侧面，用于使汽化器61的内部保持在铜汽化温度；加热器63，安装在汽化器61底部，用于汽化一些经过汽化器61而未汽化的超微液滴；压力测量装置64，用于使汽化器61内部保持在恒定压力；和具有节流阀66的压力泵65。注射装置70包括铜蒸汽输入管线71，用于把在汽化器装置60汽化的铜与载气一起输送到第二MFC 72；和铜蒸汽注射器74，用于从铜蒸汽输出管线73接收其质量流量受第二MFC 72控制的铜蒸汽，从而将其注射到反应室80。环绕铜蒸汽输入管线71提供有第三加热套75。下面说明根据本专利技术的液体输送系统100的操作，液体输送系统100被构造成在半导体器件制造过程中，通过金属有机化学气相淀积法利用铜液体材料在晶片上淀积铜层。当通过氩(Ar)或氦(He)气把装有铜液体材料44的罐体43加压到10至200psi的压力时，其中的铜液体材料将上升到铜液体材料输出管线46，同时被加压气体输入管线41加压。然后，它们被输送到由转动装置48驱动以10至1000rpm转速旋转的注入孔47。此时，要求铜液体材料输出管线46必须保持在室温。氩(Ar)、氦(He)、氢(H)之类的载气通过载气输入管线51到达第一MFC 52，MFC 52把气体质量流量控制在20至1000sccm。接着，将受控的载气经过载气输出管线53输送到锥形注射喷嘴55。此时，通过第一加热套54，载气输出管线53把铜液体材料保持在它们的汽化温度，因而总是把注射本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液体输送系统，包括： 铜液体材料供给装置，用于经过以恒定速度旋转的注入孔向汽化器装置供给具有室温的铜液体材料； 载气供给装置，用于经过注射喷嘴注射保持在铜汽化温度的载气，并使经过所述注入孔提供到所述汽化器装置的铜液体材料形成微小液滴；和 注射装置，用于把汽化的铜蒸汽注射到反应室中，所述微小液滴是在所述汽化器装置中汽化的。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：表成奎，
申请(专利权)人：现代电子产业株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]