(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下のステップを含む、基材上に金属膜を堆積させる方法：
ａ）第１の移送モジュール内に配置された第１のロボットを介して（via）、第１の基材を第１の超臨界チャンバに移送するステップであって；該第１の超臨界チャンバが、第１の移送モジュールに連結され、且つその周囲に配置された（arranged about）複数の超臨界チャンバのうちの１つであるもの；
ｂ）第１の基材が第１の超臨界チャンバ内にある間（while）、第１のロボットを介して第２の基材を第２の超臨界チャンバへ移送するステップであって；該第２の超臨界チャンバは、前記複数の超臨界チャンバのうちの１つであるもの；
ｃ）第１の超臨界チャンバ内で、第１の基材と、超臨界二酸化炭素およびキレート化剤との接触を維持し、第１の基材の金属表面から酸化物層を除去して、それによりプレクリーンされた第１の基材を形成するステップであって；該第１の超臨界チャンバ内の温度を、臨界温度に、またはより高温に維持するもの；
ｄ）第２の超臨界チャンバ内で、第２の基材と、超臨界二酸化炭素およびキレート化剤との接触を維持し、第２の基材の金属表面から酸化物層を除去して、それによりプレクリーンされた第２の基材を形成するステップであって；該第２の超臨界チャンバ内の温度を、臨界温度に、またはより高温に維持するもの；
ｅ）プレクリーンされた第１の基材の金属表面を酸化する材料に、プレクリーンされた第１の基材を晒すことなく、第２の移送モジュール内に配置された第２のロボットを介して、プレクリーンされた第１の基材を、第１の金属堆積チャンバに移送するステップであって；該第１の金属堆積チャンバが、第２の移送モジュールに連結され、且つその周囲に配置された複数の金属堆積チャンバのうちの１つであるもの；
ｆ）プレクリーンされた第１の基材が第１の金属堆積チャンバ内にある間、プレクリーンされた第２の基材の金属表面を酸化する材料に、プレクリーンされた第２の基材を晒すことなく、第２のロボットを介して、プレクリーンされた第２の基材を、第２の金属堆積チャンバに移送するステップであって；該第２の金属堆積チャンバが、前記複数の金属堆積チャンバのうちの１つであるもの；
ｇ）プレクリーンされた第１の基材の金属表面を酸化する材料に、プレクリーンされた第１の基材を晒すことなく、第１の金属堆積チャンバ内で、プレクリーンされた第１の基材上に金属膜を堆積させるステップ；および、
ｈ）プレクリーンされた第２の基材の金属表面を酸化する材料に、プレクリーンされた第２の基材を晒すことなく、第２の金属堆積チャンバ内で、プレクリーンされた第２の基材上に金属膜を堆積させるステップ。
【請求項２】
前記超臨界二酸化炭素およびキレート化剤を、第１の基材および第２の基材と接触して維持するステップが、第１の基材および第２の基材の酸化物層を酸が溶解するように、第１の基材および第２の基材と酸を接触して維持することを更に含む請求項１の方法。
【請求項３】
前記酸が、有機酸および無機酸からなる群から選ばれる請求項２の方法。
【請求項４】
前記第１の基材および第２の基材の酸化物層が、酸化銅を含む請求項２の方法。
【請求項５】
前記酸が、有機酸を含む請求項４の方法。
【請求項６】
前記酸が、酢酸、ギ酸、シュウ酸、マロン酸、アルファ・ヒドロキシ酸、グリコール酸、クエン酸、リンゴ酸、乳酸、アミノ酸、グリシン、アラニン、ロイシン、バリン、グルタミンおよびリジンからなる群から選ばれる請求項４の方法。
【請求項７】
前記酸化物が、酸化アルミニウムを含む請求項２の方法。
【請求項８】
前記酸が無機酸を含む請求項７の方法。
【請求項９】
前記酸が、フッ化水素酸、緩衝されたフッ化水素酸、フッ化アンモニウムおよびアンモニウムビフルオリド（bifluoride）からなる群から選ばれる請求項７の方法。
【請求項１０】
金属膜を第１の基材上に堆積させるステップに先行して（prior to）、基材から吸着質（adsorbate）を脱着するために、超臨界二酸化炭素を第１の基材と接触して維持するステップを更に含む請求項１の方法。
【請求項１１】
超臨界二酸化炭素を第１の基材と接触して維持するステップが、第１の基材から吸収質（absorbate）を脱着する請求項１０の方法。
【請求項１２】
プレクリーンされた第１の基材上に金属膜を堆積させるステップに先行して、超臨界二酸化炭素および溶媒を第１の基材と接触して維持して、フォトレジスト、フォトレジスト残渣およびエッチング残渣からなる群から選ばれる残渣を、第１の基材から除去するステップを更に含む請求項１の方法。
【請求項１３】
前記キレート化剤が、２，４−ペンタンジオン、１，１，１，６，６，６−ヘキサフルオロ−２，４−ペンタンジオン、１，１，１−トリフルオロペンタン−２，４−ジオン、２，６−ジメチルヘプタン−３，５−ジオン、２，２，７−トリメチルオクタン−２，４−ジオン、２，２，６，６−テトラメチルヘプタン−３，５−ジオン、エチレンジアミン−ジ酢酸およびニトリロトリ酢酸からなる群から選ばれる請求項１の方法。
【請求項１４】
以下のステップを含む、基材上に金属膜を堆積させる方法：
ａ）第１の移送モジュール内に配置された第１のロボットを介して、第１の基材を第１の超臨界チャンバに移送するステップであって；該第１の超臨界チャンバが、第１の移送モジュールに連結され、且つその周囲に配置された複数の超臨界チャンバのうちの１つであるもの；
ｂ）第１の基材が第１の超臨界チャンバ内にある間、第１のロボットを介して第２の基材を第２の超臨界チャンバへ移送するステップであって；該第２の超臨界チャンバは、複数の超臨界チャンバのうちの１つであるもの；
ｃ）第１の超臨界チャンバ内で、第１の基材と、超臨界二酸化炭素およびアミンとの接触を維持し、第１の基材の金属表面から酸化物層を除去して、それによりプレクリーンされた第１の基材を形成するステップであって；該第１の超臨界チャンバ内の温度を、臨界温度に、またはより高温に維持するもの；
ｄ）第２の超臨界チャンバ内で、第２の基材と、超臨界二酸化炭素およびアミンとの接触を維持し、第２の基材の金属表面から酸化物層を除去して、それによりプレクリーンされた第２の基材を形成するステップであって；該第２の超臨界チャンバ内の温度を、臨界温度に、またはより高温に維持するもの；
ｅ）プレクリーンされた第１の基材の金属表面を酸化する材料に、プレクリーンされた第１の基材を晒すことなく、第２の移送モジュール内に配置された第２のロボットを介して、プレクリーンされた第１の基材を、第１の金属堆積チャンバに移送するステップであって；該第１の金属堆積チャンバが、第２の移送モジュールに連結され、且つその周囲に配置された複数の金属堆積チャンバのうちの１つであるもの；
ｆ）プレクリーンされた第１の基材が第１の金属堆積チャンバ内にある間、プレクリーンされた第２の基材の金属表面を酸化する材料に、プレクリーンされた第２の基材を晒すことなく、第２のロボットを介して、プレクリーンされた第２の基材を、第２の金属堆積チャンバに移送するステップであって；該第２の金属堆積チャンバが、前記複数の金属堆積チャンバのうちの１つであるもの；
ｇ）プレクリーンされた第１の基材の金属表面を酸化する材料に、プレクリーンされた第１の基材を晒すことなく、第１の金属堆積チャンバ内で、プレクリーンされた第１の基材上に金属膜を堆積させるステップ；および、
ｈ）プレクリーンされた第２の基材の金属表面を酸化する材料に、プレクリーンされた第２の基材を晒すことなく、第２の金属堆積チャンバ内で、プレクリーンされた第２の基材上に金属膜を堆積させるステップ。
【請求項１５】
前記アミンが、トリエタノールアミン、２−メチルアミノエタノール、ピリジン、２，２’−ビピリジンおよびペンタメチルジエチレントリアミンからなる群から選ばれる請求項１４の方法。
【請求項１６】
プレクリーンされた第１の基材上に金属膜を堆積させるステップに先行して、基材から吸着質を脱着するために、超臨界二酸化炭素を第１の基材と接触して維持するステップを更に含む請求項１４の方法。
【請求項１７】
超臨界二酸化炭素を第１の基材および第２の基材と接触して維持するステップが、第１の基材および第２の基材から吸収質を脱着する請求項１６の方法。
【請求項１８】
第１の基材上に金属膜を堆積させるステップに先行して、超臨界二酸化炭素および溶媒を第１の基材と接触して維持して、フォトレジスト、フォトレジスト残渣およびエッチング残渣からなる群から選ばれる残渣を、第１の基材から除去するステップを更に含む請求項１４の方法。
【請求項１９】
以下のステップを含む、基材上に膜を堆積させる方法：
ａ）第１の移送モジュール内に配置された第１のロボットを介して、第１の基材を第１のプロセス・チャンバに移送するステップであって；該第１のプロセス・チャンバが、第１の移送モジュールに連結され、且つその周囲に配置された複数のプロセス・チャンバのうちの１つであるもの；
ｂ）第１の基材が第１のプロセス・チャンバ内にある間、第１のロボットを介して第２の基材を第２のプロセス・チャンバへ移送するステップであって；該第２のプロセス・チャンバは、前記複数のプロセス・チャンバのうちの１つであるもの；
ｃ）超臨界二酸化炭素を、第１のプロセス・チャンバ内の第１の基材と接触して維持し、吸収質および吸着質からなる群から選ばれる被吸収体（sorbate）を第１の基材から除去し、これにより脱着された第１の基材を形成するテップであって；該第１のプロセス・チャンバ内の温度を、臨界温度に、またはより高温に維持するもの；
ｄ）超臨界二酸化炭素を、第２のプロセス・チャンバ内の第２の基材と接触して維持し、吸収質および吸着質からなる群から選ばれる被吸収体を第２の基材から除去し、これにより脱着された第２の基材を形成するテップであって；該第２のプロセス・チャンバ内の温度を、臨界温度に、またはより高温に維持するもの；
ｅ）不揮発性被吸収体を形成する材料に、脱着された第１の基材を晒すことなく、第２の移送モジュール内に配置された第２のロボットを介して、脱着された第１の基材を、第１の金属堆積チャンバに移送するステップであって；該第１の金属堆積チャンバが、第２の移送モジュールに連結され、且つその周囲に配置された複数の金属堆積チャンバのうちの１つであるもの；
ｆ）不揮発性被吸収体を形成する材料に、脱着された第２の基材を晒すことなく、第２のロボットを介して、脱着された第２の基材を、第２の金属堆積チャンバに移送するステップであって；該第２の金属堆積チャンバが、前記複数の金属堆積チャンバのうちの１つであるもの；
ｇ）不揮発性被吸収体を形成する材料に、脱着された第１の基材を晒すことなく、第１の金属堆積チャンバ内で、脱着された第１の基材上に金属膜を堆積させるステップ；および、
ｈ）不揮発性被吸収体を形成する材料に、脱着された第２の基材を晒すことなく、第２の金属堆積チャンバ内で、脱着された第２の基材上に金属膜を堆積させるステップ。
【請求項２０】
前記膜が金属膜を含む請求項１９の方法。
【請求項２１】
脱着された第１の基材上に金属膜を堆積させるステップに先行して、超臨界二酸化炭素およびキレート化剤を第１の基材と接触して維持して、第１の基材の金属表面から酸化物層を除去するステップを更に含む請求項２０の方法。
【請求項２２】
前記超臨界二酸化炭素およびキレート化剤を第１の基材と接触して維持するステップが、酸が第１の基材の酸化物層を溶解するように、酸を第１の基材と接触して維持することを更に含む請求項２１の方法。
【請求項２３】
脱着された第１の基材上に金属膜を堆積させるステップに先行して、超臨界二酸化炭素およびアミンを第１の基材と接触して維持して、第１の基材の金属表面から酸化物層を除去するステップを更に含む請求項２０の方法。
【請求項２４】
第１の基材上に金属膜を堆積させるステップに先行して、超臨界二酸化炭素および溶媒を第１の基材と接触して維持して、フォトレジスト、フォトレジスト残渣およびエッチング残渣からなる群から選ばれる残渣を第１の基材から除去するステップを更に含む請求項１９の方法。
【請求項２５】
以下のステップを含む、基材上に金属膜を堆積させる方法：
ａ）第１の移送モジュール内に配置された第１のロボットを介して、第１の基材を第１の超臨界チャンバに移送するステップであって；該第１の超臨界チャンバが、第１の移送モジュールに連結され、且つその周囲に配置された複数の超臨界チャンバのうちの１つであるもの；
ｂ）第１の基材が第１の超臨界チャンバ内にある間、第１のロボットを介して第２の基材を第２の超臨界チャンバへ移送するステップであって；該第２の超臨界チャンバは、前記複数のプロセス・チャンバのうちの１つであるもの；
ｃ）吸収質と吸着質からなる群から選ばれる被吸収体を第１の基材および第２の基材から除去するために、第１の超臨界チャンバ内の第１の基材および第２の超臨界チャンバ内の第２の基材と超臨界二酸化炭素を接触して維持するステップであって；該第１の超臨界チャンバ内および第２の超臨界チャンバ内の温度を、臨界温度に、またはより高温に維持するもの；
ｄ）第１の超臨界チャンバ内の第１の基材および第２の超臨界チャンバ内の第２の基材と超臨界二酸化炭素およびキレート化剤との接触を維持し、第１の基材の金属表面から、および第２の基材の金属表面から酸化物層を除去するステップであって；該超臨界チャンバ内の温度を、臨界温度に、またはより高温に維持するもの；
ｅ）第２の移送モジュール内に配置された第２のロボットを介して、第１の基材を、第１の金属堆積チャンバに移送するステップであって；該第１の金属堆積チャンバが、第２の移送モジュールに連結され、且つその周囲に配置された複数の金属堆積チャンバのうちの１つであるもの；
ｆ）第２のロボットを介して、第２の基材を、第２の金属堆積チャンバに移送するステップであって；該第２の金属堆積チャンバが、前記複数の金属堆積チャンバのうちの１つであるもの；および
ｇ）その後、金属膜を堆積させる前に、不揮発性被吸収体を形成する第１の材料に第１の基材または第２の基材を晒すことなく、および金属膜を堆積させる前に、酸化物を形成する第２の材料に第１の基材または第２の基材を晒すことなく、第１の金属堆積チャンバ内の第１の基材上、および第２の金属堆積チャンバ内の第２の基材上に金属膜を堆積するステップ。
【請求項２６】
前記超臨界二酸化炭素およびキレート化剤を第１の基材および第２の基材と接触して維持するステップが、第１の基材および第２の基材の酸化物層を酸が溶解するように、酸を、第１の基材および第２の基材と接触して維持することを更に含む請求項２５の方法。
【請求項２７】
第１の基材上に金属膜を堆積させるステップに先行して、超臨界二酸化炭素および溶媒を第１の基材と接触して維持して、フォトレジスト、フォトレジスト残渣およびエッチング残渣からなる群から選ばれる残渣を、第１の基材から除去するステップを更に含む請求項２５の方法。
【請求項２８】
以下のステップを含む、基材上に金属膜を堆積させる方法：
ａ）第１の移送モジュール内に配置された第１のロボットを介して、第１の基材を第１の超臨界チャンバに移送するステップであって；該第１の超臨界チャンバが、第１の移送モジュールに連結され、且つその周囲に配置された複数の超臨界チャンバのうちの１つであるもの；
ｂ）第１の基材が第１の超臨界チャンバ内にある間、第１のロボットを介して第２の基材を第２の超臨界チャンバへ移送するステップであって；該第２の超臨界チャンバは、前記複数のプロセス・チャンバのうちの１つであるもの；
ｃ）第１の超臨界チャンバ内の第１の基材および第２の超臨界チャンバ内の第２の基材と、超臨界二酸化炭素との接触を維持して、吸収質および吸着質からなる群から選ばれる被吸収体を第１の基材および第２の基材から除去するステップであって；該第１の超臨界チャンバ内および第２の超臨界チャンバ内の温度を、臨界温度に、またはより高温に維持するもの；
ｄ）第１の超臨界チャンバ内の第１の基材および第２の超臨界チャンバ内の第２の基材と、超臨界二酸化炭素およびアミンを接触して維持して、第１の基材の金属表面から、および第２の基材の金属表面から酸化物層を除去するステップであって；該第１の超臨界チャンバ内および第２の超臨界チャンバ内の温度を、臨界温度に、またはより高温に維持するもの；
ｅ）第２の移送モジュール内に配置された第２のロボットを介して、第１の基材を第１の金属堆積チャンバに移送するステップであって；該第１の金属堆積チャンバが、第２の移送モジュールに連結され、且つその周囲に配置された複数の金属堆積チャンバのうちの１つであるもの；
ｆ）第２のロボットを介して、第２の基材を第２の金属堆積チャンバに移送するステップであって；該第２の金属堆積チャンバが、前記複数の金属堆積チャンバのうちの１つであるもの；および
ｇ）その後、金属膜を堆積させる前に、不揮発性被吸収体を形成する第１の材料に第１の基材または第２の基材を晒すことなく、および金属膜を堆積させる前に、酸化物を形成する第２の材料に第１の基材または第２の基材を晒すことなく、第１の金属堆積チャンバ内の第１の基材上、および第２の金属堆積チャンバ内の第２の基材上に金属膜を堆積するステップ。
【請求項２９】
第１の基材上に金属膜を堆積させるステップに先行して、超臨界二酸化炭素および溶媒を第１の基材と接触して維持して、フォトレジスト、フォトレジスト残渣およびエッチング残渣からなる群から選ばれる残渣を、第１の基材から除去するステップを更に含む請求項２８の方法。
【請求項３０】
以下のステップを含む、基材上に金属膜を堆積させる方法：
ａ）第１の移送モジュール内に配置された第１のロボットを介して、第１の基材を第１の超臨界チャンバに移送するステップであって；該第１の超臨界チャンバが、第１の移送モジュールに連結され、且つその周囲に配置された複数の超臨界チャンバのうちの１つであるもの；
ｂ）第１の基材が第１の超臨界チャンバ内にある間、第１のロボットを介して第２の基材を第２の超臨界チャンバへ移送するステップであって；該第２の超臨界チャンバは、前記複数のプロセス・チャンバのうちの１つであるもの；
ｃ）第１の基材の金属表面から、および第２の基材の金属表面から酸が酸化物層を溶解するように、および更にキレート化剤が金属イオンを取り去るように、第１の超臨界チャンバ内の第１の基材と、および第２の超臨界チャンバ内の第２の基材と、超臨界二酸化炭素、キレート化剤および酸を接触して維持して、それによりプレクリーンされた第１の基材およびプレクリーンされた第２の基材を形成するステップであって；該第１の超臨界チャンバ内および第２の超臨界チャンバ内の温度を、臨界温度に、またはより高温に維持するもの；
ｄ）第２の移送モジュール内に配置された第２のロボットを介して、プレクリーンされた第１の基材を、第１の金属堆積チャンバに移送するステップであって；該第１の金属堆積チャンバが、第２の移送モジュールに連結され、且つその周囲に配置された複数の金属堆積チャンバのうちの１つであるもの；
ｅ）第２のロボットを介して、プレクリーンされた第２の基材を、第２の金属堆積チャンバに移送するステップであって；該第２の金属堆積チャンバが、前記複数の金属堆積チャンバのうちの１つであるもの；および
ｆ）プレクリーンされた第１の基材またはプレクリーンされた第２の基材の金属表面を酸化する材料に、プレクリーンされた第１の基材またはプレクリーンされた第２の基材を晒すことなく、第１の金属堆積チャンバ内のプレクリーンされた第１の基材上、および第２の金属堆積チャンバ内のプレクリーンされた第２の基材上に金属膜を堆積させるステップ。
【請求項３１】
以下を含む、基材上に金属膜を堆積させるための装置：
ａ）第１の移送モジュール；
ｂ）該第１の移送モジュール内に配置された第１のロボット；
ｃ）該第１の移送モジュールに連結され、且つその周囲に配置された複数の超臨界プロセシング・モジュールであって；個々の超臨界プロセシング・モジュールが、第１のロボットから基材を受領する（receive）ように構成された超臨界チャンバを含み；個々の超臨界プロセシング・モジュールが、受領した基材を超臨界流体に晒し、該超臨界チャンバ内の温度を、臨界温度に、またはより高温に維持するように構成されたものであり、
ｄ）第１の移送モジュールに連結された第２の移送モジュール；
ｅ）該第２の移送モジュール内に配置された第２のロボット；および
ｆ）該第２の移送モジュールに連結され、且つその周囲に配置された複数の金属堆積モジュールであって；個々の金属堆積モジュールが、第２のロボットから基材を受領し、該受領した基材上に金属膜を堆積するように構成されている。
【請求項３２】
前記第１の移送モジュールが、入口（entrance）を含む請求項３１の装置。
【請求項３３】
前記入口がロードロックを含む請求項３２の装置。
【請求項３４】
操作中に第１の移送モジュールが不活性ガス環境を与えるように、第１の移送モジュールに連結された不活性ガス注入装置を更に含む請求項３３の装置。
【請求項３５】
操作中に第１の移送モジュールが真空で動作するように、第１の移送モジュールに連結された真空ポンプを更に含む請求項３３の装置。
【請求項３６】
バルブを更に含み、該バルブが、第１の移送モジュールを第２の移送モジュールに連結させる請求項３１の装置。
【請求項３７】
第２の移送モジュールに連結された真空ポンプを更に含む請求項３６の装置。
【請求項３８】
ロードロックを更に含み、該ロードロックが、第１の移送モジュールを第２の移送モジュールに連結させる請求項３１の装置。
【請求項３９】
個々の超臨界プロセシング・モジュールが、圧力容器を含む請求項３１の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本出願は、２０００年４月２５日に出願され、参照することによりここに取り込まれる米国仮特許出願第６０／１９９，５８０号からの優先権を主張する。
【０００２】
本発明は、膜の堆積の分野に関する。より詳しくは、本発明は、先のプロセシング・ステップが基材を脱着（desorbing）またはプレクリーニングすることを含む、基材上への膜堆積の分野に関する。
【背景技術】
【０００３】
半導体プロセシングにおける金属膜の堆積は、金属膜の堆積の前に、しばしば脱着およびプレクリーンステップを必要とする。脱着およびプレクリーンステップは、基材に対する金属膜の良好な接着（adhesion）を確実なものし、更に基材金属と金属膜の間でより良好な接触抵抗を与える。
【０００４】
先行技術においては、脱着ステップ、プレクリーンステップおよび金属膜の堆積が、クラスタツール内で行われ、脱着またはプレクリーンステップと、金属膜の堆積との間において、基材が大気に晒されない。
【０００５】
先行技術の脱着ステップは、基材から脱ガスするために真空（vacuum）下で基材を加熱する。真空下で基材を加熱することによって、基材の表面に吸着された（adsorbed）、または基材内に吸収された（absorbed）材料は、基材から除去される。典型的なプロセス条件は、１０−３Ｔｏｒｒ真空以上の真空と、２００および４００℃の範囲内と温度を含む。通常、高い温度は、プロセス時間を最小化するために使用され、より高い温度のためのそれは、一般に３０および６０ｓの範囲内である。
【０００６】
先行技術のプレクリーンステップは、しばしばスパッタ−エッチ・プレクリーンと呼ばれる、イオン衝撃に基材を晒す。スパッタ−エッチ・プレクリーンにおいては、アルゴンイオン、水素イオン、ヘリウムイオン、またはそれらのいくつかの組み合わせと、電子とがプラズマを形成し、それは基材の表面を衝撃して、材料の薄層をスパッタ脱離させる。典型的には、半導体プロセシングにおいて、エッチング・ステップは、金属膜の堆積に先行する。エッチング・ステップは、基材において下層（underlying）金属層へのトレンチおよびヴィア孔（via holes）を形成する。エッチング・ステップの後、基材の大気への暴露のために、ヴィア孔において、下層金属層の晒された表面上で酸化物が形成される。スパッタ−エッチ・プレクリーンは、アッシングと湿式クリーニングの後で残る任意の残渣および酸化物をエッチ脱離させようとする。スパッタ−エッチ・プレクリーンは、典型的には１０−３Ｔｏｒｒ真空以上の真空を必要とする。
【０００７】
先行技術の特定の金属堆積プロセスは、半導体基材の上へバリア金属層と銅シード層を堆積させ、ヴィア孔において下層銅層とコンタクトを形成する。エッチング・ステップにおいて、ヴィア孔は、二酸化ケイ素と窒化ケイ素層を介して、下層銅層にまで形成される。先行技術の他のエッチング・ステップにおいて、ポリマーベースの材料およびフッ素のまたは炭素含有酸化物等の低ｋ誘電体材料中において、ヴィア孔が形成される。エッチング・ステップの後、および金属膜の堆積の前に、プラズマアッシングステップと湿式クリーニング・ステップは、実質的にフォトレジスト、フォトレジスト残渣とエッチング残渣を除去して、ヴィア孔において、下層銅層の上に薄い酸化銅層を残し、基材の表面に吸着された材料を残す。先行技術の脱着ステップは、基材の表面に吸着された材料を除去する。スパッタ−エッチ・プレクリーンは、ヴィア孔内において、酸化銅層を除去し、ヴィア孔を囲む基材の晒された層を除去する。バリア金属が次いで堆積され、銅シード層が続く。その後、電気めっきステップは、追加の銅層を銅シード層上に堆積させる。
【０００８】
先行技術のクラスタツールは、ハンドオフステーション、フロント移送（transfer）モジュール、バック移送モジュール、脱ガスモジュール、スパッタ−エッチ・モジュールおよび金属堆積モジュールを含む。フロント移送モジュールは、第１のロボットを含む。バック移送モジュールは、第２のロボットを含む。ハンドオフステーションは、第１のバルブまたはロードロックによってフロント移送モジュールに連結（coupled）される。脱ガスモジュールおよびスパッタ−エッチ・モジュールは、フロント移送モジュールに連結される。バック移送モジュールは、第２のバルブまたはロードロックによって、フロント移送モジュールに連結される。金属堆積モジュールは、バック移送モジュールに連結される。しばしば、クラスタツールは、２個の脱ガスモジュール、２個のスパッタ−エッチ・モジュール、および２個以上の金属堆積モジュールを含む。操作において、フロントおよびバック移送モジュールは、真空で動作する。先行技術の脱着、プレクリーンおよび金属堆積を行うための第２のクラスタツールは、単一の移送モジュール、脱ガスモジュール、スパッタ−エッチ・モジュール、および金属堆積モジュールを含み、そこで脱ガスモジュール、スパッタ−エッチ・モジュールおよび金属堆積モジュールは、単一の移送モジュールに連結される。
【０００９】
クラスタツールの操作は、第１のロボットが基材をハンドオフステーションから脱ガスモジュールへ移して、そこで脱着ステップが行われることで開始される。第１のロボットは、次いで基材をスパッタ−エッチモジュールに移し、そこでスパッタ−エッチ・プレクリーンが行われる。第１のロボットは次いで基材を第２のロボットへ移し、そこで金属堆積モジュール内に基材が配置される。金属膜の堆積の後、第２のロボットは次いで第１のロボットに基材を戻し、それは、ハンドオフステーションに基材を戻す。
【００１０】
先行技術の脱着ステップが高温で動作するため、基材の温度起因性ダメージが生ずる可能性がある。将来的な集積回路が、それらの低比誘電率性のためにポリマー材料を絶縁体として使用する可能性があるため、この懸念は、特にポリマー材料に当てはまる。
【００１１】
プレクリーンステップにおいて、プラズマが基材表面のプラズマダメージを生ずる可能性がある。また、トレンチのエッジにおいて、およびヴィア孔を形成するファセットのエッジにおいて、スパッタ−エッチ・プレクリーンがコーナークリッピング（clipping）を生ずることは周知である。コーナークリッピングは、隣接したラインの分離を減少させて、隣接したライン間の容認できない電気的な干渉をもたらすため、コーナークリッピングは、特により小さいディメンションの集積回路に対して有害である。スパッタ−エッチ・プレクリーンは、集積回路の物理的ダメージを引き起こすのみならず、電気的ダメージを引き起こす可能性がある。
【００１２】
更に、トレンチおよびヴィア孔における下層金属層のスパッタリングは、トレンチおよびヴィア孔の側壁上でスパッタされた材料の堆積のみならずバレリング（barreling）を引き起こす可能性がある。例えば、ヴィア孔中の酸化銅層のスパッタ−エッチ・プレクリーンは、ヴィア孔の側壁上に銅および酸化銅を堆積させる。更に、スパッタ−エッチプレクリーンは、スパッタ−エッチ・プレクリーンにおける物理的な衝撃によって引き起こされる予測されるダメージのために、ポリマーベースの材料をプレクリーニングすることに適していない。また、たとえスパッタ−エッチ・プレクリーンが使用可能としても、水素がポリマーベースの材料を水和（hydrate）させるため、ポリマー材料が晒されるとき、水素イオンを使うことはできない。加えて、トレンチの、およびヴィア孔のアスペクト比（幅によって割られた深さ）が増大するにつれて、スパッタ−エッチ・プレクリーンの効果が、より低下する。
【００１３】
脱ガスモジュールおよびスパッタ−エッチ・モジュールの両方は、高真空ポンプおよびこれに伴う真空管工事（plumbing）を必要とし、それはクラスタツールの購入およびメンテナンスコストを増大させる。それが比較的に複雑であり、微粒子コンタミネーションの源にならないことを確実にするために、頻繁なメンテナンスを必要とするために、スパッタ−エッチ・モジュールは、更にクラスタツールの購入およびメンテナンスコストを増大させる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
必要なことは、過剰の温度を必要としない金属堆積に適合する（compatible）脱着方法である。
【００１５】
必要なことは、プラズマを用いない金属堆積に適合するプレクリーン方法である。
【００１６】
必要なことは、ポリマー材料、フッ素または炭素を含有する酸化物等の低ｋ材料に適合する脱着方法である。
【００１７】
必要なことは、ポリマー材料、フッ素または炭素を含有する酸化物等の低ｋ材料に適合するプレクリーン方法である。
【００１８】
必要なことは、より高価でない金属堆積に適合する脱着方法である。
【００１９】
必要なことは、より高価でない金属堆積に適合するプレクリーン方法である。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
発明の概要
金属膜を基材上に堆積させる方法は、超臨界なプレクリーンステップ、超臨界脱着ステップ、および金属堆積ステップを含む。好ましくは、プレクリーンステップは、基材の金属表面から酸化物層を除去するために、基材と接触した超臨界二酸化炭素およびキレート化剤を維持することを含む。より好ましくは、プレクリーンステップは、キレート化剤が遊離した（loose）金属イオンに付着し、遊離金属イオンを取り去る一方で（while）、酸が酸化物層を溶解するところの基材と接触した超臨界二酸化炭素、キレート化剤、および酸を維持することを含む。あるいは、プレクリーンステップは、アミンが酸化物層を溶解して、金属イオンを取り去るところの酸化物層と接触して、超臨界二酸化炭素およびアミンを維持することを含む。脱着ステップは、基材から吸着された材料を除去するために、超臨界二酸化炭素を基材と接触して維持することを含む。金属堆積ステップは、プレクリーンされた基材の金属表面を酸化する酸化している材料に基材を晒すことなく、および基材に吸着する不揮発性吸着材料に基材を晒すことなく、次いで金属膜を基材上に堆積させる。
【００２１】
基材上に金属膜を堆積させるための装置は、移送モジュール、超臨界プロセシング・モジュール、真空モジュールおよび金属堆積モジュールを含む。超臨界プロセシング・モジュールは、移送モジュールに連結される。真空モジュールは、金属堆積モジュールを移送モジュールに連結させる。操作において、金属膜を堆積させための装置は、超臨界プレクリーン、超臨界脱着ステップおよび金属堆積ステップを行う。
【００２２】
本発明は、例えば、以下の態様を含む。
【００２３】
［１］  以下のステップを含む、基材上に金属膜を堆積させる方法：
ａ）超臨界二酸化炭素およびキレート化剤を基材と接触して維持（maintaining）して、基材の金属表面から酸化物層を除去し、それによりプレクリーンされた基材を形成すること；および
ｂ）プレクリーンされた基材の金属表面を酸化する材料に、プレクリーンされた基材を晒すことなく、プレクリーンされた基材上に金属膜を堆積させること。
［２］  前記超臨界二酸化炭素およびキレート化剤を基材と接触して維持するステップが、酸が酸化物層を溶解するように、酸を基材と接触して維持することを更に含む［１］の方法。
［３］  前記酸が、有機酸および無機酸からなる群から選ばれる［２］の方法。
［４］  前記酸化物層が酸化銅を含む［２］の方法。
［５］  前記酸が、有機酸を含む［４］の方法。
［６］  前記酸が、酢酸、ギ酸、シュウ酸、マロン酸、アルファ・ヒドロキシ酸、グリコール酸、クエン酸、リンゴ酸、乳酸、アミノ酸、グリシン、アラニン、ロイシン、バリン、グルタミンおよびリジンからなる群から選ばれる［４］の方法。
［７］  前記酸化物が、酸化アルミニウムを含む［２］の方法。
［８］  前記酸が無機酸を含む［７］の方法。
［９］  前記酸が、フッ化水素酸、緩衝されたフッ化水素酸、フッ化アンモニウムおよびアンモニウムビフルオリド（bifluoride）からなる群から選ばれる［７］の方法。
［１０］  金属膜を堆積させるステップに先行して（prior to）、基材から吸着質（adsorbate）を脱着するために、超臨界二酸化炭素を基材と接触して維持するステップを更に含む［１］の方法。
［１１］  超臨界二酸化炭素を基材と接触して維持するステップが、基材から吸収質（absorbate）を脱着する［１０］の方法。
［１２］  金属膜を堆積させるステップに先行して、超臨界二酸化炭素および溶媒を基材と接触して維持して、フォトレジスト、フォトレジスト残渣およびエッチング残渣からなる群から選ばれる残渣を基材から除去するステップを更に含む［１］の方法。
［１３］  前記キレート化剤が、２，４−ペンタンジオン、１，１，１，６，６，６−ヘキサフルオロ−２，４−ペンタンジオン、１，１，１−トリフルオロペンタン−２，４−ジオン、２，６−ジメチルヘプタン−３，５−ジオン、２，２，７−トリメチルオクタン−２，４−ジオン、２，２，６，６−テトラメチルヘプタン−３，５−ジオン、エチレンジアミン−ジ酢酸およびニトリロトリ酢酸からなる群から選ばれる［１］の方法。
［１４］  以下のステップを含む、基材上に金属膜を堆積させる方法：
ａ）超臨界二酸化炭素およびアミンを基材と接触して維持して、基材の金属表面から酸化物層を除去し、それによりプレクリーンされた基材を形成すること；および
ｂ）プレクリーンされた基材の金属表面を酸化する材料に、プレクリーンされた基材を晒すことなく、プレクリーンされた基材上に金属膜を堆積させること。
［１５］  前記アミンが、トリエタノールアミン、２−メチルアミノエタノール、ピリジン、２，２’−ビピリジンおよびペンタメチルジエチレントリアミンからなる群から選ばれる［１４］の方法。
［１６］  金属膜を堆積させるステップに先行して、基材から吸着質を脱着するために、超臨界二酸化炭素を基材と接触して維持するステップを更に含む［１４］の方法。
［１７］  超臨界二酸化炭素を基材と接触して維持するステップが、基材から吸収質を脱着する［１６］の方法。
［１８］  金属膜を堆積させるステップに先行して、超臨界二酸化炭素および溶媒を基材と接触して維持して、フォトレジスト、フォトレジスト残渣およびエッチング残渣からなる群から選ばれる残渣を基材から除去するステップを更に含む［１４］の方法。
［１９］  以下のステップを含む、基材上に膜を堆積させる方法：
ａ）超臨界二酸化炭素を基材と接触して維持し、吸収質および吸着質からなる群から選ばれる被吸収体（sorbate）を基材から除去し、これにより脱着された基材を形成すること；および
ｂ）不揮発性被吸収体を形成する材料へ脱着された基材を晒すことなく、脱着された基材上に膜を堆積させること。
［２０］  前記膜が金属膜を含む［１９］の方法。
［２１］  金属膜を基材上に堆積させるステップに先行して、基材と接触させつつ、超臨界二酸化炭素およびキレート化剤を維持して、基材の金属表面から酸化物層を除去するステップを更に含む［２０］の方法。
［２２］  前記超臨界二酸化炭素およびキレート化剤を基材と接触して維持するステップが、酸が酸化物層を溶解するように、酸を基材と接触して維持することを更に含む［２１］の方法。
［２３］  金属膜を基材上に堆積させるステップに先行して、超臨界二酸化炭素およびアミンを基材と接触して維持して、基材の金属表面から酸化物層を除去するステップを更に含む［２０］の方法。
［２４］  超臨界二酸化炭素および溶媒を基材と接触して維持して、金属膜を堆積させるステップに先行して、フォトレジスト、フォトレジスト残渣およびエッチング残渣からなる群から選ばれる残渣を基材から除去するステップを更に含む［１９］の方法。
［２５］  以下のステップを含む、基材上に金属膜を堆積させる方法
ａ）吸収質と吸着質からなる群から選ばれる被吸収体を基材から除去するために、超臨界二酸化炭素を基材と接触して維持すること；
ｂ）超臨界二酸化炭素およびキレート化剤を基材と接触して維持して、基材の金属表面から酸化物層を除去すること；および
ｃ）その後、金属膜を堆積させる前に、不揮発性被吸収体を形成する第１の材料に基材を晒すことなく、および金属膜を堆積させる前に、酸化物を形成する第２の材料に晒すことなく、基材上に金属膜を形成すること。
［２６］  超臨界二酸化炭素およびキレート化剤を基材と接触して維持するステップが、酸が酸化物層を溶解するように、酸を基材と接触して維持することを更に含む［２５］の方法。
［２７］  超臨界二酸化炭素および溶媒を基材と接触して維持して、金属膜を堆積させるステップに先行して、フォトレジスト、フォトレジスト残渣およびエッチング残渣からなる群から選ばれる残渣を基材から除去するステップを更に含む［２５］の方法。
［２８］  以下のステップを含む、基材上に金属膜を堆積させる方法：
ａ）超臨界二酸化炭素を基材と接触して維持し、吸収質および吸着質からなる群から選ばれる被吸収体を基材から除去すること；
ｂ）超臨界二酸化炭素およびアミンを基材と接触して維持して、基材の金属表面から酸化物層を除去すること；および
ｃ）その後、金属膜を堆積させる前に、不揮発性被吸収体を形成する第１の材料に基材を晒すことなく、および金属膜を堆積させる前に、酸化物を形成する第２の材料に晒すことなく、基材上に金属膜を形成すること。
［２９］  金属膜を堆積させるステップに先行して、超臨界二酸化炭素および溶媒を基材と接触して維持して、フォトレジスト、フォトレジスト残渣およびエッチング残渣からなる群から選ばれる残渣を基材から除去するステップを更に含む［２８］の方法。
［３０］  以下のステップを含む、基材上に金属膜を堆積させる方法：
ａ）酸が基材の金属表面から酸化物層を溶解するように、および更にキレート化剤が金属イオンを取り去るように、超臨界二酸化炭素、キレート化剤および酸を基材と接触して維持して、それによりプレクリーンされた基材を形成すること；および
ｂ）プレクリーンされた基材の金属表面を酸化する材料に、プレクリーンされた基材を晒すことなく、プレクリーンされた基材上に金属膜を堆積させること。
［３１］  以下を含む、基材上に金属膜を堆積させるための装置：
ａ）移送モジュール；
ｂ）移送モジュールに連結された超臨界プロセシング・モジュール；
ｃ）金属堆積モジュール；および
ｄ）金属堆積モジュールを移送モジュールに連結する真空連結モジュール。
［３２］  前記移送モジュールが、入口および第１のロボットを含む［３１］の装置。
［３３］  前記入口がロードロックを含む［３２］の装置。
［３４］  操作中に移送モジュールが不活性ガス環境を与えるように、移送モジュールに連結された不活性ガス注入装置を更に含む［３３］の装置。
［３５］  操作中に移送モジュールが真空で動作するように、移送モジュールに連結された真空ポンプを更に含む［３３］の装置。
［３６］  真空モジュールが第２のロボットを含む［３２］の装置。
［３７］  バルブを更に含み、該バルブが、移送モジュールを真空モジュールに連結させる［３６］の装置。
［３８］  真空モジュールに連結された真空ポンプを更に含む［３７］の装置。
［３９］  ロードロックを更に含み、該ロードロックが、移送モジュールを真空モジュールに連結させる［３６］の装置。
［４０］  超臨界プロセシングモジュールが圧力容器を含む［３１］の装置。
［４１］  以下を含む、金属膜を基材上に堆積させため］の装置：
ａ）入口および第１のロボットを含む移送モジュール；
ｂ）移送モジュールに連結された超臨界プロセシング・モジュール；
ｃ）金属堆積モジュール；および
ｄ）金属堆積モジュールを移送モジュールに連結させる真空モジュールであって、且つ該真空モジュールが、真空チャンバおよび第２のロボットを含む真空モジュール。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、本発明の好ましい方法を模式的に説明する。
【図２】図２は、本発明の代替的な方法を模式的に説明する。
【図３】図３は、本発明の好ましい金属堆積クラスタツールを説明する。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
好ましい態様の詳細な記述
本発明の好ましい方法は、図１において模式的に説明される。好ましい方法２０は、金属膜を基材上に堆積させる。好ましくは、基材は、誘電体材料を介して下層金属層に至るヴィア孔を有する半導体基材である。金属膜が半導体基材上に堆積される際に、金属膜は、ヴィア孔において下層金属層と接触する。より好ましくは、半導体基材は、デュアルダマシン（damascene）構造でヴィア孔およびトレンチを含む。デュアルダマシン構造では、ヴィア孔において、金属層は下層金属とも接触する。あるいは、金属膜は、金属膜が代替的な基材の上で晒された金属表面に接触する代替的な基材上に堆積される。
【００２６】
好ましい方法２０は、超臨界プレクリーンステップ２２、超臨界脱着ステップ２４と金属堆積ステップ２６を含む。超臨界プレクリーンステップ２２において、基材は超臨界チャンバ内に維持され、好ましくは超臨界二酸化炭素およびキレート化剤に晒される。超臨界二酸化炭素と組み合わされたキレート化剤は、下層金属層上で酸化物と反応して下層金属のキレートを形成する。超臨界二酸化炭素は、キレートを取り去る。超臨界脱着ステップ２４において、基材は超臨界チャンバ内に維持され、超臨界二酸化炭素に晒され、それは基材から、吸着された材料または吸収された材料を脱着させる。
【００２７】
より好ましくは、超臨界プレクリーンステップ２２は、超臨界二酸化炭素およびキレート化剤のみならず、酸を基材と接触して維持することを含む。キレート化剤が遊離金属イオンに付着して、遊離した金属イオンを取り去る一方で、酸は酸化物を溶解するように作用する。
【００２８】
好ましくは、キレート化剤は、２，４−ペンタンジオン、１，１，１，６，６，６−ヘキサフルオロ−２，４−ペンタンジオン、１，１，１−トリフルオロペンタン−２，４ジオン、２，６−ジメチルヘプタン−３，５−ジオン、２，２，７−トリメチルオクタン−２，４−ジオン、２，２，６，６−テトラメチル−ヘプタン−３，５−ジオン、エチレンジアミン−ジ酢酸（ＥＤＴＡ）、およびニトリロトリ酢酸（ＮＴＡ）を含む群から選ばれる。
【００２９】
好ましくは、酸はプレクリーンされるべき特定の酸化物に依存して、有機酸または無機酸を含む群から選ばれる。好ましくは、酸化銅のプレクリーンのために有機酸が使用される。より好ましくは、酸化銅のプレクリーンのために、有機酸は、酢酸、ギ酸、シュウ酸およびマロン酸；グリコール酸、クエン酸、リンゴ酸または乳酸等のアルファ・ヒドロキシ酸；またはグリシン、アラニン、ロイシン、バリン、グルタミンまたはリジン等のアミノ酸を含む群から選ばれる。
【００３０】
好ましくは、酸化アルミニウムのプレクリーンのために無機酸が使用される。より好ましくは、酸化アルミニウムのプレクリーンのために、無機酸は、フッ化水素酸、およびフッ化アンモニウムとアンモニウム・ビフルオリド等の緩衝されたフッ化水素酸処方を含む群から選ばれる。
【００３１】
あるいは、プレクリーンステップ２２において、キレート化剤および酸は、アミンと置き換えられる。アミンは、酸化物を溶解して、金属イオンを取り去るように作用する。好ましくは、アミンは、トリエタノールアミン、２−メチルアミノエタノール、ピリジン、２，２’−ビピリジンおよびペンタメチルジエチレントリアミンを含む群から選ばれる。
【００３２】
超臨界プレクリーンステップ２２において、超臨界チャンバは好ましくは臨界圧を超える高い圧力に加圧され、および超臨界二酸化炭素およびキレート化剤が基材の上に流される。より好ましくは、超臨界二酸化炭素、キレート化剤および酸は、基材の上に流される。あるいは、超臨界二酸化炭素およびアミンは、基材の上に流される。
【００３３】
超臨界チャンバ内で超臨界条件を達成するために、チャンバ内の温度は臨界温度（それは３０．５℃である）に、またはより高温に維持されなければならない。この後、圧力は少なくとも１．５の時間、高い圧力と低い圧力の間でサイクルされる。好ましくは、低い圧力は、臨界圧（critical pressure）より高い。
【００３４】
超臨界脱着ステップ２４は、好ましくは超臨界プレクリーンステップ２２の部分である。基材に吸着された、または基材内に吸収された液体およびガスは、超臨界プレクリーンステップ２２の間で脱着するであろう。チャンバ内の温度を上げることは、超臨界脱着ステップ２４を改善するために先行される。あるいは、超臨界脱着ステップ２４は、分離したステップとして、超臨界プレクリーンステップ２２の前か後のいずれかに行われる。
【００３５】
好ましくは、超臨界プレクリーンおよび脱着ステップ、２２と２４の間で、チャンバ内の温度は、３１および１００℃の範囲内にある。あるいは、チャンバ内の温度は、基材の温度限界より低く維持される。
【００３６】
金属堆積ステップ２６は、金属膜を基材上に堆積させることを含む。好ましくは、基材は、下層金属層へのヴィア孔を含む。金属堆積ステップ２６は、好ましくはヴィア孔内に金属膜を堆積させ、金属膜を下層金属層に接触させる。好ましくは、金属堆積ステップ２６は、化学気相堆積（ＣＶＤ）プロセスである。あるいは、金属堆積ステップ２６は、物理気相堆積（ＰＶＤ）プロセスである。
【００３７】
超臨界プレクリーン、超臨界脱着、および金属堆積ステップ、２２、２４および２６の間で、基材上に不揮発性吸着質（absorbate）を形成するであろう大気または他のガスに晒されないことが重要であり、それは基材内で不揮発性の吸着質を形成せず、またはそれは基材内で反応する。超臨界プレクリーンステップ２２の終端、または超臨界脱着ステップ２４の終端における真空への短い暴露は、基材から揮発性の吸着質を迅速に脱着させるため、基材上で揮発性の吸着質を形成することは有害でない。同様に、真空への短い暴露が基材から揮発性の吸着質を迅速に脱着させるため、揮発性の吸着質を形成することは有害でない。好ましくは、超臨界プレクリーン、超臨界脱着および金属堆積ステップ２２、２４および２６の間で、基材が真空に維持される。あるいは、超臨界プレクリーン、超臨界脱着および金属堆積ステップ２２、２４および２６の間で、基材は不活性ガス環境中に維持され、そこで不活性ガス環境は不揮発性吸着質（adsorbate）も不揮発性吸収質（absorbate）も形成しない。
【００３８】
スパッタ−エッチ・プレクリーンステップよりむしろ超臨界プレクリーンステップ２２を用いることによって、基材のプラズマダメージオンは避けられる。更に、スパッタ−エッチ・プレクリーンステップよりむしろ超臨界プレクリーンステップ２２を用いることによって、トレンチの、およびヴィア孔のエッジにおけるコーナークリッピングおよびファセット形成が避けられ、トレンチの、およびヴィア孔のバレリングが避けられ、およびトレンチの、およびヴィア孔の側壁上へのスパッタされた材料の堆積が避けられる。加えて、スパッタ−エッチ・プレクリーンステップよりむしろ超臨界プレクリーンステップ２２を用いることによって、基材上に形成される電気回路の電気的ダメージが避けられる。更に、超臨界プレクリーンステップ２２は、ポリマー・ベースの誘電体材料に対して与えるダメージが、スパッタ−エッチ・プレクリーンステップより少ない。
【００３９】
基材を脱ガスするために真空下で基材を加熱するよりむしろ超臨界脱着ステップ２４を用いることにより、基材プロセシングにおいて過剰温度の使用が避けられ、これは、特にポリマー・ベースの誘電体材料にとって重要である。
【００４０】
特定のプロセス条件（requirements）に従い、超臨界プレクリーンステップ２２または超臨界脱着ステップ２４のいずれかを不要とすることができる。本発明の第１の代替方法においては、超臨界なプレクリーンステップ２２および金属堆積ステップ２６が行われるが、超臨界脱着ステップ２４は行われない。本発明の第２の代替方法においては、超臨界脱着ステップ２４および金属堆積ステップ２６が行われるが、超臨界プレクリーンステップ２２は、行われない。本発明の第３の代替方法においては、第２の代替方法の金属堆積ステップ２６は、代替的な堆積ステップと置き換えられる。他の堆積ステップにおいては、金属膜以外の膜が、基材上に堆積される。
【００４１】
本発明の第４の代替方法は、図２に模式的に説明される。第４の代替方法３０は、好ましい方法２０に、超臨界残渣除去ステップ３２を加える。超臨界残渣除去ステップ３２は、先行するエッチング・ステップに続いて基材上で残っている残渣を除去する。前のエッチング・ステップにおいて、基材のマスクされていない部分だけがエッチングされるように、フォトレジストは基材の部分をマスクする。エッチング・ステップはフォトレジストもエッチングし、それは時々完全にエッチングされる。通常、エッチング・ステップに続いて、基材上にいくらかの残るフォトレジストがあり、また、基材上にエッチング残渣およびフォトレジスト残渣もある。したがって、エッチング・ステップの後に基材上で残っている残渣は、フォトレジスト残渣、エッチング残渣とおそらく残っているフォトレジストを含む。残渣が基材から除去されるまで、超臨界残渣除去ステップ３２は超臨界二酸化炭素および溶媒に、残渣とともに基材を晒すことを含む。超臨界残渣除去ステップ３２は、参照することによりその全体をここに取り込む、２０００年１０月２５日提出の米国特許出願第０９／６９７，２２７号の主題である。
【００４２】
本発明の好ましい金属堆積クラスタツールは、図３で説明される。好ましい金属堆積クラスタツール４０は、第１のローダー・モジュール４２、フロント移送モジュール４４、フロント移送モジュール・ロボット４６、第１〜第４の超臨界モジュール４８〜５１、バック移送モジュール５２、バック移送モジュール・ロボット５４、および第１〜第４の金属堆積モジュール５６〜５９を含む。ローダー・モジュール４２は、第１および第２のロードロック、６０および６２、とローダー・ロボット６４を含む。第１および第２のロードロック６０および６２は、フロント移送モジュールのための入口を含む。
【００４３】
ローダー・モジュール４２、フロント移送モジュール・ロボット４６、第１〜第４の超臨界モジュール、４８〜５１は、フロント移送モジュールに連結される。バック移送モジュール５２は、バルブ６６を介してフロント移送モジュールに連結される。バック移送モジュール・ロボット５４、および第１〜第４の金属堆積モジュール５６〜５９は、バック移送モジュール５２に連結される。
【００４４】
操作において、標準の機械的インターフェイス（ＳＭＩＦ）コンセプトを用いる第１および第２のフロント開口ユニット・ポッド（ＦＯＵＰ‘ｓ）６８および７０は、ローダーモジュール４２と連結される。好ましくは、第１のポッド６８は、当初は半導体基材７２を含み、それはエッチングされ、アッシングされ、湿式クリーンプロセスでクリーニングされる。ローダー・ロボット６４は、半導体基材７２を、第１のポッド６８から第１のロードロック６０へ移す。ロードロック６０は閉まり、ポンプで真空に引かれる。ロードロック６０は次いで、真空にあるフロント移送モジュール４６に開けられる。フロント移送モジュール・ロボット４６は、半導体基材７２を、超臨界プレクリーンおよび脱着ステップ２２および２４（図１）が行われる第１の超臨界モジュール４８へ移す。一方、追加の半導体基材は、第１のロードロック６０を介して、第１のポッドから、第２〜第３の超臨界モジュール４９〜５１へ装填される。あるいは、ＦＯＵＰ’Ｓは、ＳＭＩＦポッドまたはオープン・カセットと置き換えられる。
【００４５】
一旦超臨界プレクリーンおよび脱着ステップ２２および２４が完結されたならば、半導体基材７２がバルブ６６を介して、第１の超臨界モジュール４８からバック移送モジュール・ロボット５２に移される。バック移送モジュール５２も、真空で動作する。バック移送モジュール・ロボット５４は、次いで半導体基材７２を、金属堆積ステップ２６（図１）が行われる第１の金属堆積モジュール５６へ移す。一方、追加の半導体基材は、第２〜第３の超臨界モジュール４９〜５１から第２〜第３の金属堆積モジュール５７〜５９へ移される。
【００４６】
一旦金属堆積ステップ２６が完結したならば、半導体基材７２は第２の移送モジュール・ロボット５４によって、第１の金属堆積モジュール５６から、第１の移送モジュール・ロボット４６まで移される。第１の移送モジュール・ロボット４６は、次いで半導体基材７２を第１のロードロック６０へ移し、それは大気に加圧される。半導体基材７２は、次いで、ローダー・モジュール・ロボット４６によって第１のポッド６８に移される。その後、追加の半導体基材は、第２〜第３の金属堆積モジュール５７〜５９から、第１のポッド６８へ移される。その後、より多くの半導体基材が第２のポッド７０から処理され、次いで第２のポッド７０に戻される。
【００４７】
より多くの、またはより少ない超臨界プロセシング・モジュールを、フロント移送モジュール４４に連結できることは、当業者に容易に明らかであろう。更に、より多くの、またはより少ない金属堆積モジュールを、バック移送モジュール５２に連結できることは、当業者に容易に明らかであろう。更に、フロント移送モジュール４４のための単一のロードロックが、そのフロントモジュール４４への入口にとって充分であることは、当業者に容易に明らかであろう。
【００４８】
第１の代替的な金属堆積クラスタツールにおいて、フロント移送モジュール４４は、大気圧で動作して、半導体ウエハのために不活性ガス環境を与える。第１の代替的な金属堆積クラスタツールにおいて、第３および第４のロードロックは、フロント移送モジュール４４をバック移送モジュール５２に連結する。また、第１の代替的な金属堆積クラスタツールにおいて、不活性ガス注入装置（arrangement）は、フロント移送モジュールに連結される。
【００４９】
第２の代替的な金属堆積クラスタツールにおいて、第１および第２の超臨界プロセシング・モジュール、４８および４９と、第１および第２の金属堆積モジュール５６および５７は、単一の移送モジュールに連結される。好ましい金属堆積ツールがそれぞれの移送モジュールについてモジュールをアレンジすることによって超臨界プロセシング・モジュールを金属堆積モジュールから分離するため、第１の代替的な金属堆積ツールは、好ましい金属堆積ツール４０より好ましくない。これは、クリーナ金属堆積プロセスを与える。第１の代替的な金属堆積ツールは、参照することによりその全体をここに取り込む、２０００年１１月１日に提出の米国特許出願第０９／７０４，６４１号に教示される。
【００５０】
添付の請求項によって定義される本発明の精神および範囲から逸脱することなく、好ましい態様に他の種々の修正を加えることが可能であることは、当業者に容易に明らかであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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