【手続補正書】
【提出日】平成22年8月6日(2010.8.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
バリア層１０２の上に、金属線誘電体層１０６が堆積される。１０６の堆積に使用することができる誘電体材料は、上述されている。誘電体層１０６の堆積後、基板は、金属トレンチ１１６を形成するために、パターン形成されエッチングされる。図２Ｂは、金属トレンチ１１６の形成後、金属トレンチ１１６を被覆するために金属バリア層１３０が堆積されることを示している。図２Ｃは、バリア層１３０の堆積後、バリア層１３０の上に銅層１３２が堆積されることを示している。デュアルダマシン配線構造の場合と同様に、バリア層１３０は、窒化タンタル（ＴａＮ）、タンタル（Ｔａ）、Ｒｕ、またはこれらの膜の組み合わせで作成することができる。次いで、金属トレンチ１１６に充填するために、銅膜１３２が堆積される。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
２２ｎｍノードなど４５ｎｍまたはサブ４５ｎｍの技術ノードの場合に、機能化層を施してバリア層と銅層との間の接着性を向上させるためには、バリア金属酸化物層３０２をともなうバリア層３０１を、可能な限り薄くすることが望ましい。図４は、ビアホールまたは金属トレンチであることが可能な配線構造４０１を示している。開口４０５内に、バリア層４０３が堆積される。もし、バリア堆積プロセスが物理気相成長（ＰＶＤ）であるならば、構造４０１の上面上にあるバリア膜の厚さＴTは、構造の下隅（すなわち底の隅）におけるバリア層の厚さＴLCの１０倍になりうる。ＰＶＤプロセスは、一般に、ステップカバレッジに優れず、上隅ＢTC1，ＢTC2におけるバリア膜は、バリア層が底から充填されてくる前に接触し、配線構造４０１内に鍵穴を残す恐れがある。配線構造内の鍵穴は、ギャップ充填プロセスに使用される化学物質を捕捉して、平坦化後の低圧、高温のプロセス中に腐食もしくは爆発的蒸発を引き起こす恐れがある、または金属ＣＭＰ中に開かれて、汚染を内側に捕捉し、歩留まりを低下させる恐れがある。したがって、鍵穴の形成は、回避されることが望ましい。結論として、バリア層の厚さは、可能な限り薄く維持されることが望ましく、バリア膜は、可能な限り共形であることが望ましい。バリア層と銅層との間に挟まれた機能化単分子層を使用すると、銅層の堆積に使用できる開口の大きさが小さくなる。したがって、機能化単分子層は、可能な限り薄く維持することが望ましい。一実施形態では、機能化層の厚さは、約１０オングストロームから約３０オングストロームまでの間である。また、機能化層は、全体の金属線抵抗またはビア抵抗を大幅に増大させないことが望ましい。３Ｄパッケージング応用用のスルーホールビアプロセスの場合、単分子層の存在は、ビア内の金属の抵抗性に僅かな影響しか及ぼさず、ビア抵抗に全く寄与しない。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
図６Ａは、無電解銅堆積のためにバリア（またはライナ）層表面を調整するプロセスフローの一実施形態を示している。ステップ６０１において、図２Ａのコンタクト１２５の上面１２４ａは、自然金属酸化物を除去するために洗浄される。金属酸化物は、Ａrスパッタリングプロセス、ＮＦ3、ＣＦ4、もしくは両者の組み合わせなどのフッ素含有ガスを使用したプラズマプロセス、湿式化学的エッチングプロセス、または例えば水素含有プラズマを使用した還元プロセスによって除去することができる。金属酸化物は、１ステップまたは２ステップの湿式化学的プロセス手順の湿式化学的除去プロセスによって除去することができる。湿式化学的除去プロセスは、日本の関東化学株式会社によって提供されているDeerCleanなどの有機酸、デラウェア州ウィルミントンのDuPontによって提供されているESC 5800などの半水性溶媒、塩化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）などの有機塩基、エチレンジアミンやジエチレントリアミンなどの錯化アミン、またはコネティカット州ウェストヘーブンのEnthone, Inc.によって提供されているELD洗浄およびCap Clean 61などの特許化学剤を使用することができる。また、とりわけ酸化銅などの金属酸化物は、クエン酸などの弱い有機酸を使用して除去することができる、あるいはその他の有機酸または無機酸を使用することができる。また、硫黄−過酸化物混合などの、非常に薄い（すなわち＜０．１％の）過酸化物含有酸もまた、使用することができる。ステップ６０３では、ＡＬＤシステム内またはＰＶＤシステム内のいずれかにおいて、バリア層が堆積される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
図６Ａのプロセスフロー６００において上述されたように、基板６５５は、バリア層を堆積させるため、そして銅層の堆積のためにバリア表面を調整するために、統合システム６５０に持ち込まれる。プロセスフロー６００のステップ６０１において説明されたように、自然金属酸化物を除去するために、コンタクト１２５のコンタクト上面１２４ａがエッチングされる。金属酸化部が除去されると、露出された図２Ａの金属表面１２４ａは、酸素に曝露されないように保護される必要がある。システム６５０は、統合システムであるので、基板は、１つのプロセスステーションから直ちに次のプロセスステーションへと搬送され、これは、清浄なバリア表面が低レベルの酸素に曝露される時間を制限する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅配線のエレクトロマイグレーション耐性を向上させるために、前記銅配線の金属バリア層の上に機能化層を堆積させ、前記銅配線内における銅層の堆積を助けるための、基板の基板表面を調整する方法であって、
統合システム内において、前記銅配線を覆うために前記金属バリア層を堆積させることと、
前記金属バリア層の表面を酸化させることと、
前記金属バリア層の前記酸化表面の上に前記機能化層を堆積させることと、
前記金属バリア層の上に前記機能化層が堆積された後に、前記銅配線内に前記銅層を堆積させることと、
を備える方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、
前記金属バリア層の材料は、窒化タンタル（ＴａＮ）、タンタル（Ｔａ）、ルテニウム（Ｒｕ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、ジルコン（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）、バナジウム（Ｖ）、ルテニウム（Ｒｕ）、およびクロム（Ｃｒ）、およびこれらの材料の異種混合からなる群より選択される、方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、
前記機能化層のために使用される材料は、少なくとも２つの端をともなう錯化基を含み、前記錯化基の一方の端は、前記金属バリア層の前記酸化表面との結合を形成し、前記錯化基のもう一方の端は、銅との結合を形成する、方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法であって、
前記金属バリア層の酸化表面との結合を形成する前記錯化基の端は、リン酸リン酸（ＰＯ4−）、シリコン、シラン（Ｓｉ（ＯＲ）3）、および酸または酢酸（−Ｏ−ＣＯ−Ｒ）からなる群より選択され、Ｒは、ＨまたはＣxＨyである、方法。
【請求項５】
請求項３に記載の方法であって、
銅との結合を形成する前記錯化基の端は、金属性または有機金属性であり、Ｒｕ−ピリジン、Ｐｄ−アミン（パラジウム−アミン）、Ｐｄ−ピリジン、Ｃｕ−ピリジン、Ｃｕ−アミン、Ｒｕ−アミン、Ｒｕ−アセテート、Ｃｕ−アセテート、およびＰｄ−アセテートからなる群より選択される、方法。
【請求項６】
請求項３に記載の方法であって、
銅との結合を形成する前記錯化基の端は、チオール含有配位子であり、後続の銅堆積ステップのための触媒部位を形成するために、金ナノ粒子が堆積される、方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法であって、
前記金属バリア層の前記表面を酸化させることは、酸化雰囲気によって実施される、方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法であって、さらに、
前記金属バリア層を堆積させる前に、前記銅配線に対して下位の金属の露出表面を洗浄し、前記下位の金属の前記露出表面の表面金属酸化物を除去することであって、前記下位の金属は、前記銅配線に電気的につながれた下位の配線の一部である、ことを備える方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法であって、
前記銅配線はビアの上の金属線を含み、前記下位の配線は金属線を含む、方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法であって、
前記銅配線は金属線を含み、前記下位の配線はコンタクトを含む、方法。
【請求項１１】
請求項１に記載の方法であって、
前記銅配線は、３次元（３Ｄ）パッケージングまたはパソコン基板（ＰＣＢ）におけるスルーホールビアを含む、方法。
【請求項１２】
請求項１に記載の方法であって、
前記金属バリア層を堆積させることは、さらに、
第１の金属バリア層を堆積させることと、
第２の金属バリア層を堆積させることと、
を含む、方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法であって、
前記第１の金属バリア層は、原子層成長（ＡＬＤ）プロセスによって堆積され、前記第２の金属バリア層は、物理気相成長（ＰＶＤ）プロセスによって堆積される、方法。
【請求項１４】
請求項１２に記載の方法であって、
前記第１の金属バリア層は、ＡＬＤプロセスによって堆積され、前記第２の金属バリア層は、ＡＬＤプロセスによって堆積される、方法。
【請求項１５】
請求項１に記載の方法であって、さらに、
前記銅層を堆積させる前に、前記統合性ステム内において、前記機能化層の表面を洗浄することを備える方法。
【請求項１６】
請求項１に記載の方法であって、
前記銅配線内に前記銅層を堆積させることは、選択的に薄い銅シード層を無電解プロセスによって堆積することを含む、方法。
【請求項１７】
請求項１に記載の方法であって、
前記銅配線内に前記銅層を堆積させることは、さらに、ギャップ充填銅層を電解メッキ（ＥＣＰ）プロセスによって前記薄い銅シード層の上に堆積することを含む、方法。
【請求項１８】
請求項１に記載の方法であって、
前記金属バリア層を堆積させること、前記金属バリア層の前記表面を酸化させること、前記機能化層を堆積させること、および前記銅層を堆積させることは、統合システム内において実施される、方法。
【請求項１９】
銅配線のエレクトロマイグレーション耐性を向上させるために、前記銅配線の金属バリア層の上に機能化層を堆積させ、前記銅配線内における銅層の堆積を助けるための、基板の基板表面を調整する方法であって、
統合システム内において、前記銅配線を覆うために前記金属バリア層を堆積させることと、
前記金属バリア層の酸化表面の上に前記機能化層を堆積させることと、
前記金属バリア層の上に前記機能化層が堆積された後に、前記銅配線内に前記銅層を堆積させることと、
を備える方法。
【請求項２０】
銅配線のエレクトロマイグレーション耐性を向上させるために、制御環境内において基板を処理し、前記銅配線の金属バリア層の上に機能化層を堆積させることを可能にするための、統合システムであって、
実験室雰囲気搬送チャンバであって、前記実験室雰囲気搬送チャンバに結合された基板カセットから前記統合システム内へと前記基板を搬送可能である実験室雰囲気搬送チャンバと、
圧力が１トール未満の真空下において動作される真空搬送チャンバと、
前記金属バリア層を堆積させるための真空プロセスモジュールであって、前記真空搬送チャンバに結合され、圧力が１トール未満の真空下において動作される真空プロセスモジュールと、
不活性ガスの群より選択される不活性ガスで満たされた制御雰囲気搬送チャンバと、
前記金属バリア層の前記表面上に前記機能化層を堆積させるために使用される堆積プロセスモジュールと、
を備える統合システム。
【請求項２１】
請求項２０に記載の統合システムであって、さらに、
前記金属バリア層の前記表面上に前記機能化層が堆積された後に前記銅配線内に薄い銅シード層を堆積させるために使用される無電解銅堆積プロセスモジュールであって、前記制御雰囲気搬送チャンバに結合された無電解銅堆積プロセスモジュールを備える統合システム。
【請求項２２】
請求項２０に記載の統合システムであって、さらに、
前記金属バリア層の表面上に前記機能化層が堆積される前に前記金属バリア層の前記表面を酸化させるために使用される酸化プロセスモジュールであって、前記真空搬送チャンバに結合され、圧力が１トール未満の真空下において動作される酸化プロセスモジュールを備える統合システム。
【請求項２３】
請求項２１に記載の統合システムであって、
前記無電解銅堆積プロセスモジュールは、前記薄い銅シード層の上にギャップ充填銅層を堆積させるためにも使用される、統合システム。
【請求項２４】
請求項２１に記載の統合システムであって、さらに、
前記薄い銅シード層の上にギャップ充填銅層を堆積させるための無電解銅堆積プロセスモジュールを備える統合システム。
【請求項２５】
請求項２０に記載の統合システムであって、さらに、
前記金属バリア層の上に前記機能化層を堆積させた後に前記基板表面を洗浄するために使用される基板洗浄プロセスモジュールであって、前記制御雰囲気搬送モジュールに結合された基板洗浄プロセスモジュールを備える統合システム。
【請求項２６】
請求項２０に記載の統合システムであって、
前記機能化層を堆積させるために使用される前記堆積プロセスモジュールは、湿式プロセスモジュールであり、前記制御雰囲気搬送モジュールに結合される、統合システム。
【請求項２７】
請求項２０に記載の統合システムであって、
前記機能化層を堆積させるために使用される前記堆積プロセスモジュールは、乾式プロセスモジュールであり、真空搬送モジュールに結合される、統合システム。
【請求項２８】
請求項２０に記載の統合システムであって、さらに、
前記真空搬送チャンバおよび前記制御雰囲気搬送チャンバに結合され、前記真空搬送チャンバと前記制御雰囲気搬送チャンバとの間における前記基板の搬送を支援する第１のロードロックと、
前記真空搬送チャンバおよび前記実験室雰囲気搬送チャンバに結合され、前記真空搬送チャンバと前記実験室雰囲気搬送チャンバとの間における前記基板の搬送を支援する第２のロードロックと、
を備え、
前記第１のロードロックは、圧力が１トール未満の真空下において動作されるように、又は、不活性ガスの群より選択される不活性ガスで満たされるように構成されており、
前記第２のロードロックは、圧力が１トール未満の真空下において動作されるように、又は、実験室雰囲気において動作されるように、又は、不活性ガスの群より選択される不活性ガスで満たされるように構成されている、
統合システム。
【請求項２９】
請求項２０に記載の統合システムであって、
前記真空搬送チャンバおよび前記真空搬送チャンバに結合された少なくとも１つの真空プロセスモジュールは、前記基板の酸素への曝露を制御するために、１トール未満の圧力において動作される、統合システム。
【請求項３０】
請求項２０に記載の統合システムであって、
前記制御雰囲気搬送チャンバおよび前記制御雰囲気搬送チャンバに結合された少なくとも１つのプロセスモジュールは、前記基板の酸素への曝露を制御するために、不活性ガスの群より選択される１つまたは２つ以上の不活性ガスで満たされる、統合システム。
【請求項３１】
請求項２０に記載の統合システムであって、
前記制御雰囲気搬送モジュールに結合された前記少なくとも１つのプロセスモジュールは、前記基板のドライイン、ドライアウト処理を可能にし、前記基板は、乾燥した状態で少なくとも１つのプロセスモジュールに出入りする、統合システム。
【請求項３２】
請求項２０に記載の統合システムであって、
前記酸化プロセスモジュールは、前記機能化層が堆積される前記金属バリア層の前記表面を調整する、統合システム。