【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】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
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に裏打ち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】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
プロセスフロー３００において上述されたように、基板３５５は、バリア層および銅層を堆積させるために統合システム３５０に持ち込まれる。プロセスフロー３００のステップ３０１において説明されたように、自然酸化タングステンを除去するために、コンタクト１２５のタングステン上面１２４ａがエッチングされる。酸化タングステンが除去されると、露出された図２Ａのタングステン表面１２４ａは、酸素に曝露されないように保護される必要がある。もし、除去プロセスがＡｒスパッタリングプロセスであるならば、リアクタ３７１は、真空搬送モジュール３７０に結合される。もし、湿式の化学的エッチングが選択されるならば、リアクタは、タングステン表面の酸素への曝露を制限するために、実験室雰囲気搬送モジュール３６０ではなく、制御雰囲気搬送モジュール３８０に結合されることが望ましい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
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または湿式化学的エッチングプロセスによって除去することができる。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。上述のように、バリア層の酸素への曝露を防ぐことは、銅とバリア層との間の接着性に優れた方式でバリア層上に確実に無電解銅を堆積させるのに重要である。同様に、バリア表面上に機能化層を適切に堆積させるためには、バリア表面は、バリア酸化物を除去されることが望ましい。バリア層が堆積されると、基板は、酸素への曝露を制限するために、制御雰囲気環境内において搬送または処理されることが望ましい。バリア層は、後続の銅シード堆積ステップのための触媒表面を提供する金属リッチ層を形成するために、ステップ６０５において、還元（すなわち水素含有）プラズマによって処理される。還元プラズマ処理は、表面の組成に応じて随意である。その後、基板表面は、ステップ６０６において、ケミカルグラフト錯化化合物の機能化層を堆積される。一実施形態では、ケミカルグラフト錯化化合物は、溶液に混入され、堆積プロセスは、湿式プロセスである。ステップ６０６における堆積ステップの後は、随意の洗浄ステップ６０７が必要になるであろう。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
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のタングステン表面１２４ａは、酸素に曝露されないように保護される必要がある。もし、除去プロセスがＡｒスパッタリングプロセスであるならば、Ａｒスパッタリングリアクタ６７１は、真空搬送モジュール６７０に結合される。もし、湿式の化学的エッチングが選択されるならば、リアクタは、清浄なタングステン表面の酸素への曝露を制限するために、実験室雰囲気搬送モジュール６６０ではなく、制御雰囲気搬送モジュール６８０に結合されることが望ましい。制御された処理＆搬送環境をともなうシステムに湿式プロセスを統合するには、リアクタをリンス／ドライヤに統合し、ドライイン、ドライアウトのプロセス能力を可能にする必要がある。また、システムは、基板の酸素への曝露を確実に最小限に抑えられるように、不活性ガスで満たされる必要がある。
【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、統合システム内において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、
前記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、前記金属バリア層を堆積させた後、前記基板が、金属バリア酸化物の形成を阻止するために制御環境内において搬送され処理される、ことと、
前記統合システム内において、前記金属層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、前記統合システム内において、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、さらに、
前記金属バリア層を堆積させる前に、前記統合システム内において、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３】
請求項１に記載の方法であって、さらに、
前記機能化層を堆積させる前に、前記統合システム内において、前記金属バリア層の表面を還元し、前記金属バリア層の前記表面を金属リッチにすることを備える方法。
【請求項４】
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５】
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６】
請求項４に記載の方法であって、
前記錯化基は、デカンチール、オクタデカンチオール、テトラフェニルポルフィン、二硫化ジフェニル、芳香族チオアセテート、ルテニウム（II）トリス（２，２，プライム−ビピリジン）チオール、チオフェノール、４，４プライム−ジチオジピリジン、二硫化ナフタレン、ビス（２−アントラキニル）二硫化物、３−メルカプトプロフィルトリメトキシシラン、γ−メタクリルオキシプロピルトリエトキシシラン、ペルフルオロオクタノキシルプロフィル−ジメチルシラン、アルキルトリクロロシラン、オクタデシルシロキサン、オクタノール、２２−メルカプト−１−ドコサン酸、アルカンホスホン酸、オクタデカン酸、ジアミノドデカン、ｎ−フェニルピロール、および２，５−ジチエニルピロールトライアッドからなる群より選択される、方法。
【請求項７】
請求項３に記載の方法であって、
前記金属バリア層の前記表面を還元することは、水素含有プラズマを使用して実施される、方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法であって、
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９】
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１０】
請求項２に記載の方法であって、
前記表面金属酸化物の前記露出表面を洗浄することは、Ａｒスパッタリングプロセスまたはフッ素含有ガスを使用したプラズマプロセスを使用して達成される、方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法であって、
前記フッ素含有ガスは、ＮＦ3、ＣＦ4、または両者の組み合わせである、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１６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めっき（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、
前記銅層は、前記機能化層に置き換わり、前記金属バリア層上に直接堆積する、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、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であって、前記制御雰囲気搬送チャンバに結合された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２０】
請求項１９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２１】
請求項１９に記載の統合システムであって、さらに、
前記銅配線に電気的に接続された下位の配線の一部である下位の金属の金属酸化物の露出表面を洗浄す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を備える統合システム。
【請求項２２】
請求項１９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る前に前記金属バリアの前記表面上の金属酸化物または金属窒化物を還元して前記表面を金属リッチにするために使用される水素含有還元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水素含有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２０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２０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１９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１９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２７】
請求項１９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前記少なくとも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２８】
請求項１９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２９】
請求項１９に記載の統合システムであって、
基板は、前記基板が酸素に曝露される時間を制限するために、前記統合システム内において搬送され処理される、統合システム。
【請求項３０】
請求項２９に記載の統合システムであって、
前記基板表面の酸素への曝露を制限することは、前記機能化層を前記金属バリア層の前記表面上に堆積させることを可能にする、統合システム。
【請求項３１】
請求項１９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、乾燥した状態で前記少なくとも１つのプロセスモジュールに出入りする、統合システム。