TW550677B - Metal film vapor phase deposition method and vapor phase deposition apparatus - Google Patents

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550677 A7 B7 五、發明説明（’） 發明背景 1. 發明之技術領域 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明有關於一種銅薄膜氣相沉積法以及氣相沉積設 備，其應用以形成半導體裝置之配線材料薄膜。 2. 相關技藝之敘述 舉例而言，使用來作爲配線材料與類似者之銅（Cu ) 薄膜係以諸如真空沉積、離子電鍍與濺鍍等物理薄膜形成 法，以及化學氣相沉積法（CVD )所形成。尤其，CVD係 一般所廣泛使用者，因爲其具有較佳的表面覆蓋特性。 使用CVD之習知銅薄膜形成方法使用一種液相有機銅 複合物，如Cu.六氟乙酰丙酮•三曱基乙烯基矽烷以作爲材 料。此外，日本專利申請案公開號第4-72066、4-74866與 9-5 3 1 77揭露使用不含氟之有機金屬複合物以作爲材料之方 法。這些材料係藉由熱、光、或電漿所昇華、傳送與激勵 ，以形成銅薄膜於予以處理之基板表面上。 不幸地，上述之習知銅薄膜形成法具有下列問題： 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (1 )由於化合物材料非常昂貴，所形成之銅薄膜成本 增力口； (2 )昇華非常難以控制，而且使得形成具有高度可重 製性之薄且均勻的銅薄膜十分困難； (3 )如果有機化合物包含碳，碳會混入銅薄膜，而負 面地影響電氣特性與類似者。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210XΜ?公釐） -4- 550677 A7 ____B7 五、發明説明（2 ) 發明之槪述 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 本發明之一目的在於提出一種銅薄膜氣相沉積方法， 其能夠形成具有商度可重製性之銅薄膜，其不包含如碳等 殘目余雜質並且具有尚薄膜品質，該方法係使用不昂貴的高 純鍍銅、不昂貴的氯、氯化氫或氯與氫以作爲源氣體。 本發明之另一目的在於提出一種銅薄膜氣相沉積設備 ，其能夠形成具有上述特性之銅薄膜。 根據本發明之一種銅薄膜氣相沉積方法包括以下步驟 將高純度銅曝露於一包含氯氣之氣體的電漿中，以触 去該高純度銅，藉此產生活性之CUxCly氣體，其中X爲1 至3且y爲1至3 ;以及 藉由傳达g亥C U X C 1 y熱體至予以處理之一k基板表面上， 以形成一銅薄膜。 根據本發明之另一種銅薄膜氣相沉積方法包括以下步 驟： 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 將高純度銅曝露於一包含氯化氫之氣體的電漿中，以 蝕去該高純度銅，藉此產生活性之CUxCly氣體，其中X爲1 至3且y爲1至3;以及 藉由傳送該CuxCly氣體至予以處理之一基板表面上， 以形成一銅薄膜。 根據本發明之又一種銅薄膜氣相沉積方法包括以下步 驟： 將高純度銅曝露於氯氣與氫之電漿中，以蝕去該高純 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -5- 550677 A7 ____B7____ 五、發明説明（3 ) 度銅，藉此產生包含活性之CuxCly之混合氣體，其中X爲1 至3且y爲1至3 ;以及 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 藉由傳送該混合氣體至予以處理之一基板表面上，以 形成一銅薄膜。 在根據本發明之每一種銅薄膜氣相沉積方法中，該高 純度銅係較佳地被加熱到200至400°C ,而且該基板係較佳 地被加熱到100至40CTC。 根據本發明之一種銅薄膜氣相沉積設備包括： 一反應腔，其中放置予以處理之一基板； 該反應腔中之高純度銅材，其面對該基板； 一氣體供應管，其插入該反應腔以供應一包含氯或氯 化氫之氣體至該高純度銅的附近； 電漿產生機構，以在該反應腔內之該高純度銅附近產 生氯或氯化氫之電漿；以及 排氣機構，以排除該反應腔內之氣體。 根據本發明之另一種銅薄膜氣相沉積設備包括： 一反應腔，其中放置予以處理之一基板； 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 該反應腔中之高純度銅材，其面對該基板； 一第一氣體供應管，其插入該反應腔以供應一包含氯 之氣體至該高純度銅的附近； 一第二氣體供應管，其插入該反應腔以供應氫氣至該 高純度銅的附近； 電漿產生機構，以在該反應腔內之該高純度銅附近產 生氯與氫之電漿；以及 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -6 - 550677 A7 _B7____ 五、發明説明（4 ) 排氣機構，以排除該反應腔內之氣體。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 根據本發明之每一種銅薄膜氣相沉積設備，較佳地更 包括第一溫度控制機構，以控制該高純度銅的溫度。 根據本發明之每一種銅薄膜氣相沉積設備，較佳地更 包括第二溫度控制機構，以控制該基板的溫度。 本發明之其他目的與優點將在下文中陳述，而且在某 種程度上從以下說明中被理解，或者藉由本發明之實現而 被明白。本發明之目的與優點可以藉由參照以下的說明與 附錄之申請專利範圍的圖式而被解釋明白。 圖式之簡要說明 被使用來構成本說明書之所附圖式描繪了本發明之具 體實施例，並且結合以下之一般說明與以下之較佳具體實 施例的詳細說明，用以解釋本發明之原理。其中： 圖1係爲根據本發明之銅薄膜氣相沉積設備之一具體 實施例的示意圖；以及 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖2係爲根據本發明之銅薄膜氣相沉積設備之另一具 體實施例的示意圖。 主要元件對照表 1 排氣元件 2 反應腔 3 加熱元件 4 高純度銅板 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 550677 A7 B7 、發明説明（5 ) 5 加熱/冷卻元件 6 氣體供應管 7 流速控制器 8 射頻線圈 9 射頻電源供應器 10 基板 11 CiuCly氣流 12 銅薄膜 13 第一氣體供應管 14 第二氣體供應管 15 流速控制器 16 流速控制器 17 CUxCly與氫的氣流 明之詳細描沭 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產苟員工消費合作社印製 在下文中，本發明之具體實施例將被參考而作爲解釋 之用。 (第一具體實施例） 圖1係爲根據第一具體實施例之銅薄膜氣相沉積設備 的不意圖。 在具有連接至諸如真空栗之排氣元件1之底部部分的 箱型反應腔2中，設置有第二溫度控制機構，諸如上方置 放有予以處理之基板的平板加熱元件3。高純度銅，諸如高 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -8 - 550677 A7 B7 五、發明説明（6 ) 純度銅板4，被設置於反應腔2之上部部分，以面對加熱元 件3。此處所指之高純度銅意即純度爲99.9%或更高之銅。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 請注意該高純度銅的形狀不一定需要爲平板，而可以 爲，例如，方塊狀。 第一溫度控制機構，諸如，加熱/冷卻元件5被置放 於高純度銅板4表面而遠離面對加熱元件3的表面。 用來供應包含氯氣之氣體（或是包含氯化氫氣體的氣 體）的氣體供應管6被連接至反應腔2之上部側壁。流速 控制器7被插入氣體供應管6之部分，其係設於反應腔2 之外側。 射頻線圈8纒繞反應腔2之上部側壁。射頻電源供應 器9被連接至射頻線圈8並且施加13.56MHz之射頻功率至 該射頻線圈8。這個電漿產生機構不必定是電感耦合型電漿 產生器，也可以爲電容耦合型電漿產生器。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 請參閱圖1 ,高純度銅板4被設置於反應腔2之上部部 分，而且其上方置放有基板10之加熱元件3以及排氣元件 1被設置於反應腔2之下部部分。然而，這種垂直的位置關 係也可以倒過來。 使用圖1所示之銅薄膜氣相沉積設備的銅薄膜形成方 法將在以下中說明。 首先，基板10被置放於反應腔2內的加熱元件3上。 排氣元件1被操作以排除反應腔2內的氣體（空氣），以 決定一預設之真空等級。 接著，包含氯（Cl2)的氣體透過氣體供應管6被供應 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -9- 550677 A7 B7 五、發明説明（7 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 至反應腔2。此含氯氣體之流速係由插入至氣體供應管6之 流速控制器7所控制。被設置於反應腔2之上部部分的高 純度銅板4之溫度係由加熱/冷卻元件5所控制。在該高 純度銅板4之溫度被控制後，射頻電源供應器9供應 13.56MHz之射頻功率至射頻線圈8,藉此產生氯電漿於反 應腔2中靠近高純度銅板4的下方。如果高純度銅板4之 溫度隨著氯電漿的產生而上升太多，加熱/冷卻元件5會 將高純度銅板4控制在一目標溫度。 因此藉由在反應腔2內產生氯電漿，高純度銅板4被 激勵之氯蝕刻並且反應以產生CiuCh ( x = 1至3 , y = 1至3 )氣體。此CllxCly氣流11被傳送至加熱元件3所加熱的基 板10,並且沈澱銅薄膜12於基板10的表面上。請注意， CUxCly氣體之X與y値係根據溫度而改變。舉例來說，此反 應可以表示爲： 2Cu + CI2 — 2CuCl 个一> 2Cu i + Cl2 个 氣體與未參與反應之蝕刻產物係由排氣元件1所排除 〇 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 舉例而言，銅薄膜具有lnm到ίμιη的厚度。 對於包含氯（Cl2)的氣體，也可以使用諸如氯氣或藉 由以如氨或氬之惰性氣體稀釋氯氣所形成而具有氯濃度爲 50%或更低之稀釋氣體。 藉由加熱元件3之加熱基板1 0之步驟最好是在低於高 純度銅（如高純度銅板）之設定溫度下完成，以保持實際 銅薄膜形成速率，藉以促進CUxCly氣體被吸附至基板表面 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21 OX29?公釐） -10- 550677 A7 ____B7 五、發明説明（8 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 。然而，如果此一溫度太低，可能在銅薄膜內形成氯化物 。因此，如果高純度銅的溫度被設定於200至400°C，基板 的溫度最好是被設定於100至200。〇。 藉由使用加熱/冷卻元件5 ,來調整高純度銅板4的溫 度於0至600 °C之範圍內，可以控制在氯電漿環境中之表面 蝕刻速率與蝕刻形狀。下限溫度係爲氯氣無法附著的溫度 ，而其上限溫度則爲高純度銅無法分解的溫度。亦即，當 溫度上升於上述之溫度範圍內時，可以增加蝕刻速率（ CuxCly產生量）並且增加銅薄膜形成速度。然而，當考量銅 的薄膜品質時，溫度最好是控制在200至400°C的範圍內， 以避免蝕刻反應的突然增加。 反應腔2內的氯氣壓力較佳者係爲控制在〇. 1至1 〇托 耳的範圍內，以在真空環境中，以實用的速率蝕刻該高純 度銅板。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在上述之第一具體實施例中，包含不昂貴的氯之氣體 透過氣體供應管6而被供應至置放有不昂貴之高純度銅（ 如高純度銅板4)的反應腔2內。射頻電源供應器9與射頻 線圈8產生氯電漿於反應腔2中靠近高純度銅板4的下方 。以此方式，高純度銅板4被激勵之氯所蝕刻並且反應以 產生CUxCly氣體。此CUxCly氣流11被傳送至基板10,以形 成銅薄膜12於基板10上。 此外，在此第一具體實施例中，可以獨立地調整高純 度銅之溫度、氯氣之壓力與流速以及予以處理之基板的溫 度。如此，相較於使用習用之昇華法來形成薄膜，可以增 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210X297公釐） -11 - 550677 A7 B7 五、發明説明（9 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 加控制參數的自由度。因此，不包含諸如碳等殘餘雜質並 且具有高薄膜品質之銅薄膜可以被形成於基板上，而且具 有高度可重製性。 (第二具體實施例） 根據第二具體實施例之銅薄膜形成方法將藉由使用上 述圖1所示之銅薄膜氣相沉積設備而在以下加以說明。 首先，予以處理之基板10被置放於反應腔2內的加熱 元件3上。排氣元件1被操作以排除反應腔2內的氣體（ 空氣），以決定一預設之真空度。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 接著，包含氯化氫（HC1)的氣體透過氣體供應管6被 供應至反應腔2。包含氯化氫的氣體之流速係由插入至氣體 供應管6之流速控制器7所控制。被設置於反應腔2之上 部部分的高純度銅（例如高純度銅板）4之溫度係由加熱/ 冷卻元件5所控制。在該高純度銅板4之溫度被控制後， 射頻電源供應器9供應13.56MHz之射頻功率至射頻線圈8 ，藉此產生氯化氫電漿於反應腔2中靠近高純度銅板4的 下方。如果高純度銅板4之溫度隨著氯化氫電漿的產生而 上升太多，則加熱/冷卻元件5會將高純度銅板4控制在 一目標溫度。 藉由在反應腔2內產生氯化氫電漿，高純度銅板4被 激勵之氯化氫蝕刻並且反應以產生CiuCh ( x = 1至3, y = 1 至3)氣體。此CiuCh氣流11被傳送至爲加熱元件3所加 熱的基板1 0 ,並且沈澱銅薄膜1 2於基板1 0的表面上。請 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -12- 550677 A7 B7 五、發明説明（10) 注意，CUxCly氣體之X與y値係根據溫度而改變。舉例來說 ，此反應可以表示爲： (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 2Cu + 2HC1 - 2CuCl t +H2 - 2Cu 丨 + Cl2 t + H2 未參與反應之氣體與蝕刻產物係由排氣元件1所排出 0 舉例而言，銅薄膜具有1 n m到1 μ m的厚度。 對於包含氯化氫（HC1 )的氣體，也可以使用諸如氯化 氫氣體或藉由以如氨或氬之惰性氣體稀釋氯化氫氣體所形 成而具有氯濃度爲5 0%或更低之稀釋氣體。 藉由加熱元件3之加熱基板10步驟最好是在低於高純 度銅（如高純度銅板）之設定溫度下完成，以保持實際銅 薄膜形成速率，藉以促進CiuCU氣體吸附至基板表面。然 而，如果此一溫度太低，可能在銅薄膜內形成氯化物。因 此，如果高純度銅的溫度被設定於200至400°C，基板的溫 度最好是被設定於100至200°C。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 藉由使用加熱/冷卻元件5，來調整高純度銅板4的溫 度於0至600t之範圍內，可以控制在氯化氫電漿環境中之 表面蝕刻速率與蝕刻形狀。下限溫度係爲氯氣無法附著的 溫度，而其上限溫度則爲高純度銅無法分解的溫度。亦即 ，當溫度上升於上述之溫度範圍內時，可以增加蝕刻速率 (CllxCly產生量）並且增加銅薄膜形成速度。然而，當考量 銅的薄膜品質時，溫度最好是控制在200至40(TC的範圍內 ，以避免蝕刻反應的突然增加。 反應腔2內的氯化‘氫氣體壓力較佳者係爲控制在0.1至 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -13- 550677 A7 B7 五、發明説明（Μ ) 10托耳的範圍內，以在真空環境中，以實用的速率·鈾刻該 1¾純度銅板。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 在上述之第二具體實施例中，包含不昂貴的氯化氫之 氣體透過氣體供應管6而被供應至置放有不昂貴之高純度 銅（如高純度銅板4)的反應腔2內。射頻電源供應器9與 射頻線圏8產生氯化氫電漿於反應腔2中靠近高純度銅板4 的下方。以此方式，高純度銅板4被激勵之氯化氫所蝕刻 並且反應以產生CUxCly氣體。此CUxCly氣流11被傳送至基 板10，以於基板10上形成銅薄膜12。 此外，在此第二具體實施例中，可以獨立地調整高純 度銅之溫度、氯化氫氣體之壓力與流速，以及予以處理之 基板的溫度。如此，相較於使用習用之昇華法來形成薄膜 ，可以增加控制參數的自由度。因此，不含諸如碳之雜質 且具有高薄膜品質之銅薄膜可以被形成於基板上，而且具 有高度可重製性。 (第三具體實施例） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖2係爲根據第三具體實施例之銅薄膜氣相沉積設備 的示意圖。與圖1相同的參考數字代表在圖2中相同的部 分，其詳細說明將予以省略。 該氣相沉積設備包括：一第一氣體供應管丨3，其被連 接至反應腔2之上部側壁，以供應包含氯氣之氣體；以及 一第二氣體供應管14,其被連接至反應腔2之上部側壁， 其與該第一氣體供應管π相對，以供應氫氣。流速控制器 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -14- 550677 A7 B7 五、發明説明（12 ) 1 5與1 6分別被插入第一氣體供應管1 3以及第二氣體供應 管14。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 請參閱圖2，高純度銅（高純度銅板）4被設置於反應 腔2之上部部分，而且其上方置放有基板1〇之加熱元件3 以及排氣元件1被設置於反應腔2之下部部分。然而，這 種垂直的位置關係也可以倒過來。 請注意該高純度銅的形狀不一定需要爲平板，也可以 例如爲方塊狀。 使用圖2所示之銅薄膜氣相沉積設備的銅薄膜形成方 法將在以下中說明。 首先，基板1 0被置放於反應腔2內的加熱元件3上。 排氣元件1被操作以排除反應腔2內的氣體（空氣），以 設定一預設之真空度。 經濟部智慧財產^員工消費合作社印製 接著，包含氯（CU)的氣體透過第一氣體供應管π被 供應至反應腔2，而氫氣透過第二氣體供應管14被供應至 反應腔2。含氯氣體以及氫氣之流速係由分別插入至氣體供 應管1 3、1 4之流速控制器1 5、1 6所控制。被設置於反應腔 2之上部部分的高純度銅板4之溫度係由加熱/冷卻元件5 所控制。在該高純度銅板4之溫度被控制後，射頻電源供 應器9供應13.5 6MHz之射頻功率至射頻線圏8,藉此產生 氯與氫的電漿，於反應腔2中靠近高純度銅板4的下方。 如果高純度銅板4之溫度隨著氯與氫的電漿之產生而上升 太多，加熱/冷卻元件5會將高純度銅板4控制在一目標 溫度。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -15- 550677 A7 __ _ B7 五、發明説明（13 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 藉由在反應腔2內產生氯與氫的電漿，高純度銅板4 被激勵之氯蝕刻，而且發生氫的分解，以產生 至3，y = 1至3 )與氫的氣流17。此氣流17被傳送至爲加 熱元件3所加熱的基板1 〇上，並且沈澱銅薄膜丨2於基板 10的表面上。請注意，CuuCly氣體之X與y値係根據溫度 而改變。舉例來說，此反應可以表示爲： 2Cu + Ch + Hi -> 2CuCl 个 + H2 -> 2Cu i + 2HC1 个 未參與反應之氣體與蝕刻產物係由排氣元件1所排出 〇 舉例而言，銅薄膜具有lnm到ίμιη的厚度。 至於包含氯（Cl2)的氣體，也可以使用諸如氯氣或藉 由以如氦或氬之惰性氣體稀釋氯氣所形成而具有氯濃度爲 50%或更低之稀釋氣體。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 藉由加熱元件3之加熱基板10步驟最好是在低於高純 度銅（如高純度銅板）之設定溫度下完成，以保持實際銅 薄膜形成速率，藉以促進CiuCly氣體吸附至基板表面。然 而，如果此一溫度太低，可能在銅薄膜內形成氯化物。因 此，如果高純度銅的溫度被設定於200至400°C，基板的溫 度最好是被設定於100至200°C。 藉由使用加熱/冷卻元件5來調整高純度銅板4的溫 度於0至600°C之範圍內，可以控制在氯與氫電漿氣氛中之 表面蝕刻速率與蝕刻形狀。下限溫度係爲氯氣無法附著的 溫度，而其上限溫度則爲高純度銅無法分解的溫度。亦即 ，當溫度上升於上述之溫度範圍內時，可以增加蝕刻速率 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -16- 550677 A7 _____ B7 _ 五、發明説明（14 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) (CluCly產生量）並且增加銅薄膜形成速度。然而，當考量 銅的薄膜品質時，溫度最好是控制在200至400°C的範圍內 ，以避免蝕刻反應的突然增加。 反應腔2內的氯氣壓力較佳者係爲控制在〇. 1至1 0托 耳的範圍內，以在真空環境中，以實用的速率鈾刻該高純 度銅板。 反應腔2內的氫氣壓力較佳者係爲控制在1至1 0托耳 的範圍內，以藉由還原有效率地沉澱（形成）銅膜。 在上述之第三具體實施例中，包含不昂貴的氯與氫之 氣體透過第一與第二氣體供應管13與14而被供應至置放 有不昂貴之高純度銅（如高純度銅板4)的反應腔2內。射 頻電源供應器9與射頻線圈8產生氯與氫的電漿，於反應 腔2中靠近高純度銅板4的下方。藉由以激勵之氯蝕刻高 純度銅板4以及氫的分解，產生CiuCU與Η的氣流17。此 氣流17被傳送至基板10，以於基板10上形成銅薄膜12。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 此外，在此第三具體實施例中，可以獨立地調整高純 度銅之溫度、氯氣與氫氣之壓力與流速以及予以處理之基 板的溫度。如此，相較於使用習用之昇華法來形成薄膜者 ，可以增加控制參數的自由度。因此，不包含諸如碳之雜 質並且具有高薄膜品質之銅薄膜可以被形成於基板上，而 且具有高度可重製性。 (範例） 本發明之較佳範例將藉由上述之圖1與圖2而被加以 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐） -17- 550677 A7 B7 五、發明説明（15) 說明。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) (範例一） 如圖1中所示，予以處理之具有直徑爲300nm的基板 10被置放於反應腔2內之加熱元件3上，並且被加熱至 200°C。排氣元件1被操作以排除反應腔2內的氣體（空氣 ),至設定之預設真空度。 接著，氯（CM氣透過氣體供應管6與流速控制器7 ，以lOOsccm的流速被供應至反應腔2。反應腔2內的氯氣 壓力爲5 Torr。被設置於反應腔2之上部部分的高純度銅板 4之溫度係由加熱/冷卻元件5所控制於300°C。在該高純 度銅板 4之溫度被控制後，射頻電源供應器 9供應 13.56MHz之射頻功率至射頻線圏8,藉此產生氯電漿於反 應腔2中靠近高純度銅板4的下方。因此，高純度銅板4 被激勵之氯鈾刻並且反應以產生CUxCly氣流11,藉此沈澱 具有厚度爲500nm之銅薄膜12於基板10的表面上。未參 與反應之氣體與蝕刻產物係由排氣元件1所排出。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在上述之範例一中，銅薄膜係均句地以1 〇 〇 η ϊπ / m i η的 速率形成於基板上，而且其變動範圍爲3%或更小。此銅薄 膜具有等同於銅塊材（bulk )之電阻率的特性。 (範例二） 如圖1中所示，予以處理之具有直徑爲300nm的基板 10被置放於反應腔2內之加熱元件3上，並且被加熱至 17(TC。排氣元件1被操作以排除反應腔2內的氣體（空氣 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -18- 550677 A7 B7 五、發明説明（16) )，至設定之一預設真空度。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 接著，氯化氫（HC1 )透過氣體供應管6與流速控制器 7,以lOOsccm的流速被供應至反應腔2。反應腔2內的氯 化氫壓力爲5托耳。被設置於反應腔2之上部部分的高純 度銅板4之溫度係由加熱/冷卻元件5所控制於300°C。在 該高純度銅板4之溫度被控制後，射頻電源供應器9供應 13.56MHz之射頻功率至射頻線圈8,藉此產生氯化氫電漿 於反應腔2中靠近高純度銅板4的下方。因此，高純度銅 板4被激勵之氯化氫鈾刻並且反應以產生CUxCly氣流11， 藉此沈澱具有厚度爲500nm之銅薄膜12於基板10的表面 上。未參與反應之氣體與鈾刻產物係由排氣元件1所排出 〇 在上述之範例二中，銅薄膜係均勻地以100nm/min的 速率形成於基板上，而且其變動範圍爲3%或更小。此銅薄 膜具有等同於銅塊材（bulk)之電阻率的特性。 (範例三） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 如圖2中所示，予以處理之具有直徑爲300nm的基板 10被置放於反應腔2內之加熱元件3上，並且被加熱至 150°C。排氣元件1被操作以排除反應腔2內的氣體（空氣 )，以設定一預設之真空度。 接著，氯氣透過第一氣體供應管13與流速控制器15， 以lOOsccm的流速被供應至反應腔2,而氫氣透過第二氣體 供應管14與流速控制器16,以500sccm的流速被供應至反 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -19- 550677 A7 _____B7 _ 五、發明説明（17) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 應腔2。反應腔2內的氯氣與氫氣之壓力分別爲2.5與5托 耳。被設置於反應腔2之上部部分的高純度銅板4之溫度 係由加熱/冷卻元件5所控制於300°C。在該高純度銅板4 之溫度被控制後，射頻電源供應器9供應13.5 6MHz之射頻 功率至射頻線圏8藉此產生氯與氫之電漿於反應腔2中靠 近高純度銅板4的下方。因此，高純度銅板4被激勵之氯 蝕刻而且氫被分解，以產生包含CiuCh與Η之氣流17 ,藉 此沈澱具有厚度爲500nm之銅薄膜12於基板10的表面上 。未參與反應之氣體與蝕刻產物係由排氣元件1所排出。 在上述之範例三中，銅薄膜係均勻地以lOOnm/min的 速率形成於基板上，而且其變動範圍爲3%或更小。此銅薄 膜具有等同於銅塊材（bulk)之電阻率的特性。 經濟部智慧財產局i工消費合作社印製 如上所述者，本發明提供一種銅薄膜氣相沉積方法， 其能夠形成具有高度可重製性之銅薄膜，其不包含如碳等 殘餘雜質並且具有商薄膜品質，該方法係使用不昂貴的高 純鍍銅、不昂貴的氯、氯化氫或氯與氫以作爲源氣體，而 且該方法係適用於形成半導體裝置與液晶顯示器之配線材 料薄膜。 此外，本發明提供一種銅薄膜氣相沉積設備，其能夠 形成具有上述特性之銅薄膜。。 本發明之圖式與描述以較佳實施例說明如上，僅用於 藉以幫助了解本發明之實施，非用以限定本發明之精神， 而熟悉此領域技藝者於領悟本發明之精神後，在不脫離本 發明之精神範圍內，當可作些許更動潤飾及同等之變化替 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐) '"~~— -20- 550677 A7 B7 五、發明説明（18 ) 換，其專利保護範圍當視後附之申請專利範圍及其等同領 域而定。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -21 -

Claims (1)

1. 550677 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍1 1. 一種銅薄膜氣相沉積方法，包括以下步驟： (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 將高純度銅曝露於一包含氯氣之氣體電漿中，以蝕去 該高純度銅，藉此產生活性之CiuCly氣體，其中x爲i至3 且y爲1至3 ;以及 藉由傳送該CiuCly氣體至予以處理之一基板表面上， 以形成一銅薄膜。 2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該高純度銅具 有平板的形狀。 3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該高純度銅被 加熱至200至400°C ,而且該基板被加熱至100至200°C。 4. 一種銅薄膜氣相沉積方法，包括以下步驟： 將高純度銅曝露於一包含氯化氫之氣體電漿中，以蝕 去該高純度銅，藉此產生活性之CuxCly氣體，其中X爲1 至3且y爲1至3 ;以及 藉由傳送該CUxCly氣體至予以處理之一基板表面上， 以形成一銅薄膜。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 5. 如申請專利範圍第4項之方法，其中該高純度銅具 有平板的形狀。 6. 如申請專利範圍第4項之方法，其中該高純度銅被 加熱至200至400°C，而且該基板被加熱至100至200°C。 7. —種銅薄膜氣相沉積方法，包括以下步驟： 將高純度銅曝露於含氯氣與氫之電漿中，以蝕去該高 純度銅，藉此產生包含活性之CiuCly之混合氣體，其中X 爲1至3且y爲1至3;以及 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） -22- 550677 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍2 藉由傳送該混合氣體至予以處理之一基板表面上，以 形成一銅薄膜。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 8 ·如申請專利範圍第7項之方法，其中該高純度銅具 有平板的形狀。 9·如申請專利範圍第7項之方法，其中該高純度銅被 加熱至200至400°C，而且該基板被加熱至1〇〇至200°C。 10. —種銅薄膜氣相沉積設備，包括： 一反應腔，其中放置予以處理之一基板； 高純度銅材設在該反應腔中，面對該基板； 一氣體供應管，其插入該反應腔，以供應包含從氯氣 與氯化氫構成群組中所選擇之一氣體的氣體至該高純度銅 的附近； 電漿產生機構，用以在該反應腔內之該高純度銅附近 ，產生從氯氣與氯化氫所構成群組所選擇之一材料之電漿 ;以及 排氣機構，以排除該反應腔內之氣體。 11. 如申請專利範圍第1〇項之設備，其中該高純度銅 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 具有平板的形狀。 12. 如申請專利範圍第10項之設備，更包括第一溫度 控制機構，用以控制該高純度銅之溫度。 . 13. 如申請專利範圍第10項之設備，更包括第二溫度 控制機構，用以控制該基板之溫度。 14. 一種銅薄膜氣相沉積設備，包括： 一反應腔，其中放置予以處理之一基板； 本&張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ~ -23 - 550677 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍3 高純度銅材設在該反應腔中，面對該基板； 一第一氣體供應管，其插入該反應腔，以供應一包含 氯之氣體至該高純度銅的附近； / 一第二氣體供應管，其插入該反應腔，以供應氫氣至 該高純度銅的附近； 電漿產生機構，以在該反應腔內之該高純度銅附近， 產生氯與氫之電漿；以及 排氣機構，以排'除該反應腔內之氣體。 15. 如申請專利範圍第14項之設備，其中該高純度銅 具有平板的形狀。 16. 如申請專利範圍第14項之設備，更包括第一溫度 控制機構，用以控制該高純度銅之溫度。 17. 如申請專利範圍第14項之設備，更包括第二溫度 控制機構，用以控制該基板之溫度。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨0X297公釐）