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Gebiet der vorliegenden Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Herstellung integrierter Schaltungen und betrifft insbesondere die Herstellung einer Verbindungsstruktur durch zunächst Strukturieren eines dielektrischen Materials und anschließendes Abscheiden des Metalls.
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Beschreibung des Stands der Technik
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In einer komplexen integrierten Schaltung werden eine große Anzahl an Schaltungselementen, etwa Transistoren, Kondensatoren, Widerstände und dergleichen in oder auf einem geeigneten Substrat in einer im Wesentlichen ebenen Anordnung hergestellt. Auf Grund der großen Anzahl an Schaltungselementen und der erforderlichen komplexen Schaltungsanordnung der integrierten Schaltungen kann üblicherweise die elektrische Verbindung der einzelnen Schaltungselemente nicht in der gleichen Ebene verwirklicht werden, auf der die Schaltungselemente hergestellt werden, sondern es sind eine oder mehrere zusätzliche „Verdrahtungsschichten” erforderlich, die auch als Metallisierungsschichten bezeichnet werden. Diese Metallisierungsschichten enthalten typischerweise Metallleitungen, die die elektrische Verbindung innerhalb der Ebene herstellen, und enthalten auch eine Vielzahl von Zwischenebenenverbindungen, die auch als Kontaktdurchführungen bezeichnet werden, wobei die Metallleitungen und die Kontaktdurchführungen gemeinsam als Verbindungsstruktur bezeichnet werden.
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Auf Grund der stetigen Verringerung der Strukturgrößen von Schaltungselementen in modernen integrierten Schaltungen steigt auch die Anzahl der Schaltungselemente bei einer vorgegebenen Chipfläche, d. h. die Packungsdichte, ebenfalls an, wodurch ein noch größerer Anstieg in der Anzahl der elektrischen Verbindungen erforderlich ist, um die gewünschte Schaltungsfunktion bereitzustellen. Daher wächst auch typischerweise die Anzahl der gestapelten Metallisierungsschichten an, wenn die Anzahl der Schaltungselemente pro Chipfläche größer wird. Da die Herstellung einer Vielzahl von Metallisierungsschichten große Herausforderungen mit sich bringt, die es zu lösen gilt, etwa das Gewährleisten der mechanischen, thermischen und elektrischen Zuverlässigkeit der vielen gestapelten Metallisierungsschichten, die beispielsweise für moderne Mikroprozessoren, erforderlich sind, gehen Halbleiterhersteller zunehmend dazu über, ein Metall zu verwenden, das höhere Stromdichten und kleinere Abmessungen der Verbindungsstrukturen erlaubt. Beispielsweise ist Kupfer ein Metall, das allgemein als geeigneter Kandidat auf Grund der guten Eigenschaften im Hinblick auf eine höhere Widerstandsfähigkeit gegen Elektromigration und im Hinblick auf einen deutlichen kleineren elektrischen Widerstrand im Vergleich zu anderen Metallen, etwa Aluminium, das über die letzten Jahrzehnte verwendet wurde, betrachtet wird. Trotz dieser Vorteile zeigt Kupfer ebenfalls eine Reihe von Nachteilen im Hinblick auf die Bearbeitung und die Handhabung von Kupfer in einer Halbleiterfertigungsstätte. Beispielsweise kann Kupfer nicht effizient in größeren Mengen auf ein Substrat aufgebracht werden mittels gut etablierter Abscheideverfahren, etwa der chemischen Dampfabscheidung (CVD), und Kupfer kann auch nicht effizient durch die für gewöhnlich angewendeten anisotropen Ätzprozeduren strukturiert werden auf Grund der Tatsache, dass keine flüchtigen Ätznebenprodukte gebildet werden. Bei der Herstellung von Metallisierungsschichten mit Kupfer wird daher die sogenannte Einlege- oder Damaszener-Technik vorzugsweise eingesetzt, in der eine dielektrische Schicht zunächst aufgebracht und anschließend strukturiert wird, um Gräben und Kontaktöffnungen zu erhalten, die nachfolgend mit Kupfer gefüllt werden. Ein weiterer wesentlicher Nachteil des Kupfers besteht in seiner Fähigkeit, rasch in vielen dielektrischen Materialien mit kleinem ε zu diffundieren und ebenfalls auch in Silizium und Siliziumdioxid zu diffundieren, die gut etablierte und bewährte Materialien bei der Herstellung integrierter Schaltungen repräsentieren.
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Es ist daher für gewöhnlich erforderlich, ein sogenanntes Barrierenmaterial in Verbindung mit einer kupfergestützten Metallisierung vorzusehen, um ein Herausdiffundieren von Kupfer in das benachbarte dielektrische Material möglichst zu vermeiden, da Kupfer ansonsten zu empfindlichen Halbleiterbereichen wandern kann, wodurch deren Eigenschaften deutlich geändert werden. Andererseits soll das Barrierenmaterial auch die Diffusion von reaktiven Komponenten, etwa von Sauerstoff, Fluor und dergleichen in das Metallgebiet unterdrücken. Das Barrierenmaterial, das zwischen dem Kupfer und dem dielektrischen Material vorgesehen wird, sollte jedoch zusätzlich zu den erforderlichen Barriereneigenschaften auch eine gute Haftung an das dielektrische Material sowie an das Kupfer aufweisen und sollte einen möglichst geringen elektrischen Widerstand aufweisen, um nicht in unerwünschter Weise die elektrischen Eigenschaften der Verbindungsstruktur zu beeinträchtigen. Des weiteren kann die Barrierenschicht auch als eine „Schablone” für das nachfolgende Abscheiden des Kupfermaterials im Hinblick auf das Erzeugen einer gewünschten Kristallkonfiguration dienen, da ein gewisses Maß an Information der Oberflächenstruktur der Barrierenschicht in das Kupfermaterial übertragen werden kann, um damit eine gewünschte Korngröße und Konfiguration zu erhalten. Es zeigt sich jedoch, dass ein einzelnes Material den Erfordernissen eines gewünschten Barrierenmaterials nur schwer entsprechen kann. Daher wird eine Mischung aus Materialien häufig eingesetzt, um die gewünschten Barriereneigenschaften zu verwirklichen. Beispielsweise wird häufig eine Doppelschicht aus Tantal und Tantalnitrid als ein Barrierenmaterial in Verbindung mit einer Kupfer-Damaszener-Metallisierungsschicht verwendet. Tantal, das effektiv ein Diffundieren von Kupferatomen in ein benachbartes Material unterdrückt, selbst wenn es als sehr dünne Schicht vorgesehen ist, weist jedoch lediglich eine nur mäßige Haftung an einer Vielzahl dielektrischer Materialien, etwa siliziumdioxidbasierter Dielektrika, auf, so dass eine Kupferverbindungsstruktur mit einer Tantalbarrierenschicht eine geringere mechanische Stabilität aufweist, insbesondere während des chemisch-mechanischen Polierens der Metallisierungsschicht, das zum Entfernen von überschüssigem Kupfer und zum Einebnen der Oberfläche für das Vorsehen einer weiteren Metallisierungsschicht eingesetzt wird. Die geringere mechanische Stabilität während des CMP kann jedoch eine Reihe ernster Probleme nach sich ziehen im Hinblick auf die geringere thermische und elektrische Leitfähigkeit der Verbindungsstruktur. Andererseits weist Tantalnitrid eine ausgezeichnete Haftung zu siliziumdioxidbasierten Dielektrika auf, besitzt jedoch eine mäßige Haftung an Kupfer. Folglich wird in modernen integrierten Schaltungen mit einem kupferbasierten Metallisierungssystem typischerweise eine Barrierendoppelschicht aus Tantalnitrid/Tantal eingesetzt. Die Forderung nach einem geringen Widerstand der Verbindungsstruktur in Kombination mit der ständigen Verringerung der Abmessungen der Schaltungselemente und damit verknüpft mit einer Verringerung der Abmessungen der Metallleitungen und Kontaktdurchführungen führt dazu, dass die Dicke der Barrierenschicht zu verringern ist, wobei dennoch die erforderliche Barrierenwirkung bereitzustellen ist. Es wurde erkannt, dass Tantalnitrid ausgezeichnete Barriereneigenschaften aufweist, selbst wenn es mit einer Dicke von lediglich einigen wenigen Nanometern und darunter aufgebracht wird. Daher wurden aufwendige Abscheidetechniken entwickelt, um dünne Tantalnitridschichten mit einem hohen Maß an konformen Verhalten selbst in Öffnungen mit großem Aspektverhältnis zu bilden, etwa den Kontaktlochöffnungen moderner Metallisierungsstrukturen, wobei auch die gewünschte Oberflächentextur im Hinblick auf die weitere Bearbeitung erreicht wird.
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Da die Abmessungen der Gräben und Kontaktdurchführungen gegenwärtig eine Breite oder einen Durchmesser von ungefähr 0,1 μm und weniger bei einem Aspektverhältnis der Kontaktdurchführungen von ungefähr 5 oder höher erreicht haben, ist das Abscheiden einer Barrierenschicht zuverlässig auf allen Oberflächen der Kontaktdurchführungen und Gräben und das nachfolgende Füllen mit Kupfer im Wesentlichen ohne Hohlräume eine äußerst herausfordernde Aufgabe bei der Herstellung moderner integrierter Schaltungen. Aktuell wird die Herstellung einer kupferbasierten Metallisierungsschicht dadurch erreicht, dass eine geeignete dielektrische Schicht strukturiert und die Barrierenschicht, die beispielsweise aus Tantal (Ta) und/oder Tantalnitrid (TaN) aufgebaut ist, durch moderne PVD-(physikalische Dampfabscheide-)Techniken abgeschieden wird, etwa in Form einer Sputter-Abscheidung. Danach wird das Kupfer in die Kontaktdurchführungen und Gräben eingefüllt, wobei sich das Elektroplattieren als eine zuverlässige Prozesstechnik erwiesen hat, da dieses in der Lage ist, die Kontaktdurchführungen und Gräben mit einer hohen Abscheiderate im Vergleich zu CVD (chemische Dampfabscheidung) und PVD-Abscheideraten in einer Weise von unten nach oben zu füllen, wobei die Öffnungen beginnend an der Unterseite in einer im Wesentlichen hohlraumfreien Weise gefüllt werden. Im Allgemeinen wird beim Elektroplattieren eines Metalls ein externes elektrisches Feld zwischen der zu beschichtenden Oberfläche und der Elektrolytlösung angelegt. Da Substrate für die Halbleiterherstellung nur an beschränkten Bereichen kontaktiert werden können, d. h. für gewöhnlich am Rand des Substrats, muss eine leitende Schicht, die das Substrat und die Oberflächen, die das Metall erhalten sollen, bedecken, vorgesehen werden. Obwohl die Barrierenschicht, die zuvor über dem strukturierten Dielektrikum abgeschieden wurde, als eine Stromverteilungsschicht dienen kann, zeigt sich, dass im Hinblick auf die Kristallqualität, die Gleichmäßigkeit und die Haftungseigenschaften vorzugsweise eine sogenannte Saatschicht in dem nachfolgenden Elektroplattierungsprozess zu verwenden ist, um Kupfergräben und Kontaktdurchführungen mit den erforderlichen elektrischen und mechanischen Eigenschaften zu erhalten. Die Saatschicht, die für gewöhnlich aus Kupfer aufgebaut ist, wird typischerweise durch Sputter-Abscheidung unter Anwendung im Wesentlichen der gleichen Prozessanlagen aufgebracht, wie sie typischerweise für das Abscheiden der Barrierenschicht eingesetzt werden, wobei diese Abscheidetechniken die gewünschte Textur der Saatschicht in Verbindung mit dem zuvor abgeschiedenen Barrierenmaterial schaffen, wodurch geeignete Bedingungen für das nachfolgende Einfüllen des Großteils des Metalls geschaffen werden.
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Für Abmessungen von 0,1 μm und weniger von Kontaktlöchern in modernen Halbleiterbauelementen ist die Sputter-Abscheidung sehr dünner Metallschichten mit einem hohen Maß an konformen Abscheideverhalten, wie dies für die Barrierenschicht und die Saatschicht erforderlich ist, ein kritischer Prozessschritt, da die Stufenbedeckungseigenschaften der zuvor beschriebenen modernen Sputter-Techniken von den gesamten Oberflächeneigenschaften des dielektrischen Materials abhängen, das wiederum auf der Grundlage äußerst anspruchsvoller Lithographie- und Ätztechniken zu strukturieren ist. Selbst wenn andere Prozesstechniken zur Herstellung geeigneter Barrierenmaterialien eingesetzt werden, beispielsweise auf Grundlage sehr konformer Abscheideprozesse, etwa ALD (Atomlagenabscheidung), die eine gut steuerbare selbstbegrenzende CVD-artige Prozesstechnik ist, müssen ausgezeichnete Oberflächeneigenschaften vor dem Abscheiden des Barrierenmaterials und eines Saatmaterials, falls dieses erforderlich ist, geschaffen werden. Beispielsweise bewirken durch die Abscheidung hervorgerufene Unregelmäßigkeiten bei der Bildung des Barrierenmaterials und des Saatmaterials das Erzeugen von Hohlräumen in dem Barrierenmaterial und möglicherweise in dem nachfolgend abgeschiedenen Kupfermetall, wodurch das elektrische Leistungsverhalten der sich ergebenden Verbindungsstruktur beeinträchtigt wird, und wodurch auch zu einem geringen Maß an Zuverlässigkeit beigetragen wird, da ein vorzeitiger Ausfall der Verbindungsstrukturen auf Grund des geringeren Widerstands im Hinblick auf die Elektromigration beobachtet werden kann, was durch die Hohlräume und andere Grenzflächenunregelmäßigkeiten in dem Barrierenmaterial und/oder dem Kupfermaterial hervorgerufen wird. Aus diesem Grunde werden große Anstrengungen unternommen, um die Oberfläche des strukturierten dielektrischen Materials in geeigneter Weise vor dem Abscheiden des Barrierenmaterials und des Saatmaterials zu präparieren, wozu nasschemische und plasmaunterstützte Reinigungsprozesse gehören. Beispielsweise werden während anspruchsvoller Ätztechniken zur Herstellung von Kontaktöffnungen und Gräben in dem dielektrischen Material eine Vielzahl von Oberflächenkontaminationen erzeugt, beispielsweise in Form organischer Ätznebenprodukte und dergleichen, die aufwendige Reinigungsrezepte, etwa auf der Grundlage von nasschemischen Techniken unter Anwendung geeigneter Chemikalien, etwa wässriger Flusssäure, APN (Ammoniak-Wasserstoffperoxid-Mischung) und dergleichen erfordern. Andere mögliche Quellen der Kontamination sind die darunter liegenden Metallgebiete, die durch die vorhergehende Strukturierungssequenz freigelegt werden, so dass zunehmend Metallatome aus dem darunter liegenden Gebiet freigesetzt und an unteren Seitenwandbereichen kritischer Kontaktöffnungen abgelagert werden, wodurch entsprechende sich ansammelnde Metallgebiete gebildet werden, die auch zu durch die Abscheidung hervorgerufenen Unregelmäßigkeiten während der weiteren Bearbeitung des Halbleiterbauelements führen können. Des weiteren kann das dielektrische Material selbst eine Vielzahl flüchtiger Komponenten aufweisen, die zunehmend aus dem Material herausdiffundieren, beispielsweise über die entsprechende Öffnung, die durch den vorhergehenden Ätzprozess gebildet wurde. Diese flüchtigen Komponenten können selbst oder in Verbindung mit anderen Komponenten, etwa freigelegter Metalloberflächen und dergleichen, zu ungünstigeren Prozessbedingungen während des nachfolgenden Abscheidens des Barrieren- und Saatmaterials und möglicherweise auch während eines nachfolgenden nasschemischen Abscheideprozesses zur Herstellung des Kupfermaterials führen. Folglich werden die Halbleiterbauelemente zusätzlich zu den komplexen Reinigungsprozessen, die spezielle Reinigungsanlagen erforderlich machen, auch einer geeigneten Umgebung ausgesetzt, um das Ausgasen flüchtiger Komponenten unmittelbar vor dem Abscheiden des Barrierenmaterials zu fördern, um damit die gesamten Prozessbedingungen zu verbessern und das Erzeugen von durch Abscheidung hervorgerufenen Unregelmäßigkeiten zu unterdrücken. Beim Verringern der Strukturgrößen, etwa der Gatelänge von Transistorelementen, müssen auch die jeweiligen Metallstrukturelemente in der Metallisierungsebene des Halbleiterbauelements reduziert werden, wobei jedoch zunehmend Ausfälle der Verbindungsstrukturen auf Grund des Erzeugens von Hohlräumen an kritischen Grenzflächen beobachtet werden, beispielsweise an der Grenzfläche zwischen einem Barrierenmaterial und einem gut leitendem Metall, etwa Kupfer, obwohl aufwendige Reinigungs- und Ausgasprozesse vor dem Abscheiden der Barrieren- und Saatmaterialien ausgeführt werden.
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Die
US 2003/0027427 A1 bezieht sich auf die Verwendung einer Multifunktionsclusteranlage, in der die für Metallisierungsschichten relevanten Ätz- und Abscheide-Prozeßschritte ausgeführt werden, ohne das Substrat zwischenzeitlich der Atmosphäre auszusetzen. Ein Ausgasschritt wird unmittelbar vor dem Aufbringen der Barrierenschicht und der Saatschicht ausgeführt.
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Die
DE 10 2004 037 089 A1 offenbart eine Technik zum Herstellen einer Passivierungsschicht vor dem Abscheiden einer Barrierenschicht in einer Kupfermetallisierungsschicht, wobei naßchemische Reinigungsprozesse eingesetzt werden.
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Die
US 6 497 743 B1 offenbart eine Clusteranlage mit Vorheiz- und Ausgasmodulen in denen Substratstapel bearbeitet werden können.
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Die
US 5 259 881 A offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Ausgasen von Halbleitersubstraten.
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Angesichts der zuvor beschriebenen Situation ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Techniken zur Herstellung von Metallisierungsschichten moderner Halbleiterbauelemente bereitzustellen, wobei eines oder mehrere der oben erkannten Probleme vermieden oder zumindest verringert werden.
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Überblick über die vorliegende Erfindung
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Im Allgemeinen betrifft die vorliegende Erfindung Techniken zur Herstellung von Verbindungsstrukturen in Metallisierungsebenen moderner Halbleiterbauelemente, wobei die Wahrscheinlichkeit des Erzeugens von Hohlräumen oder anderen Unregelmäßigkeiten in den Verbindungsstrukturen insbesondere an den Grenzflächen verringert wird, indem durch Transport hervorgerufene Kontaminationen berücksichtigt werden, die als Ursache für eine erhöhte Hohlraumerzeugung während der gesamten Prozesssequenz angenommen werden. Ohne die vorliegende Anmeldung auf die folgende Erläuterung einschränken zu wollen, so wird dennoch angenommen, dass ein gewisses Maß an Ausgasung von flüchtigen Kontaminationsstoffen insbesondere während der Transportaktivität zwischen den jeweiligen Prozessanlagen in einem gemeinsamen Transportbehälter, etwa einem vorderseitig öffnenden Behälter (FOUP), deutlich zu den beeinträchtigten Prozessbedingungen während des Abscheidens des Barrierenmaterials und des Saatmaterials und auch danach beiträgt, wenn das Barrierenmaterial und/oder das Saatmaterial mit anderen Substraten und dem Transportbehälter in Kontakt kommen, die durch die vorhergehenden Transportaktivitäten kontaminiert sein können. Folglich können durch das Reduzieren der Ausgasungsrate flüchtiger Kontaminationsstoffe nach dem Strukturieren des dielektrischen Materials der Metallisierungsebene verbesserte Bedingungen während der nachfolgenden Fertigungssequenz verwirklicht werden, wodurch die Wahrscheinlichkeit des Erzeugens von Hohlräumen und anderen durch die Abscheidung hervorgerufenen Unregelmäßigkeiten verringert wird.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch die Verfahren der Ansprüche 1 oder 10 gelöst.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den angefügten Patentansprüchen definiert und gehen deutlicher aus der folgenden detaillierten Beschreibung hervor, wenn diese mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen studiert wird, in denen:
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1a schematisch einen Prozessablauf zur Herstellung einer Verbindungsstruktur in einer Metallisierungsebene eines Halbleiterbauelements zeigt, wobei mehrere Prozessanlagen und zugehörige Transportaktivitäten enthalten sind, und wobei angenommen wird gemäß den hierin offenbarten Prinzipien, dass eine Kontamination von Substraten und/oder Transportbehältern zu beeinträchtigten Prozessbedingungen während der gesamten Prozesssequenz führt;
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1b schematisch einen Mechanismus der Rückseiten- und Transportbehälterkontamination durch Ausgasen flüchtiger Kontaminationsstoffe während der Transportaktivitäten in konventionellen Strategien darstellt;
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2a schematisch einen Prozessablauf zur Herstellung einer Verbindungsstruktur auf der Grundlage verbesserter Prozessbedingungen durch eine reduzierte Wahrscheinlichkeit des Erzeugens von durch Abscheidung hervorgerufenen Unregelmäßigkeiten, etwa Hohlräumen und dergleichen, gemäß anschaulicher Ausführungsformen zeigt;
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2b schematisch einen weiteren Prozessablauf zeigt, in welchem die Wahrscheinlichkeit des Kontaminierens von Substraten und Transportbehältern verringert wird, wobei eine Ausgasungsumgebung in-situ bzw. Vorort in einer Reinigungsanlage gemäß weiterer anschaulicher Ausführungsformen eingerichtet wird;
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2c schematisch einen Prozessablauf zeigt, in welchem das Ausgasen vor oder nach einem Reinigungsprozess erfolgt, wobei dieser ebenfalls das Reinigen der Substratrückseite gemäß weiterer anschaulicher Ausführungsformen beinhaltet; und
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2d schematisch eine Prozesssequenz zeigt, in der die Wahrscheinlichkeit eines unerwünschten Ausgasens flüchtiger Komponenten zumindest während der Transportaktivitäten reduziert wird, indem eine geeignete Atmosphäre innerhalb der Transportbehälter gemäß weiterer anschaulicher Ausführungsformen erzeugt wird.
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Detaillierte Beschreibung
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Im Allgemeinen stellt die vorliegende Erfindung Techniken bereit, in denen verbesserte Prozessbedingungen zur Herstellung aufwendiger Verbindungsstrukturen in Metallisierungsebenen von Halbleiterbauelementen erreicht werden, indem transportabhängige Kontaminationsereignisse berücksichtigt werden. Wie nachfolgend mit Bezug zu den 1a bis 1b beschrieben ist, wird angenommen, dass das Freisetzen flüchtiger Komponenten nach dem Ätzprozess zu einer Kontamination von Transportbehältern und möglicherweise Rückseiten von Substraten beiträgt, was wiederum zu beeinträchtigten Abscheidebedingungen führt, wenn ein Barrierenmaterial, eine Saatschicht und ein gut leitendes Metall, etwa Kupfer, gebildet werden. Wie zuvor erläutert ist, ist typischerweise eine Sequenz aus sehr komplexen individuellen Prozessschritten erforderlich, die in speziellen Prozessanlagen ausgeführt werden, um damit Verbindungsstrukturen mit kritischen Abmessungen zu schaffen, die bei ungefähr 0,1 μm und darunter liegen, wobei jedoch auf Grund der komplexen gegenseitigen Abhängigkeiten der diversen Prozesse und Materialien selbst subtile Defekte das gesamte Prozessergebnis deutlich beeinflussen können, insbesondere wenn kritische Bauteilabmessungen weiter verringert werden. Durch Erkennen einer möglichen Quelle für das Erzeugen von Unregelmäßigkeiten, etwa von Hohlräumen, kann eine deutliche Verbesserung des Leistungsverhaltens und der Zuverlässigkeit der Metallisierungssysteme erreicht werden, indem die gesamte Prozesssequenz in geeigneter Weise modifiziert wird und/oder indem zusätzliche Maßnahmen eingeführt werden, um die Wahrscheinlichkeit des Erzeugens transportabhängiger Kontaminationen zu verringern. In einigen anschaulichen hierin offenbarten Aspekten wird das Ausmaß an Kontamination durch ausgasende Komponenten verringert, indem aktiv ein Ausgasungsprozess unmittelbar nach dem Strukturieren des dielektrischen Materials der betrachteten Metallisierungsschicht und vor dem Ausführen einer Transportaktivität in einem gemeinsamen Transportbehälter ausgeführt wird. Folglich kann durch Ausführen eines „in-situ”-Ausgasungsprozesses in einer Ätzanlage die Kontamination anderer Substrate und des Transportbehälters verringert werden, wodurch auch die Wahrscheinlichkeit verringert wird, Defekte während der weiteren Prozesssequenz zu erzeugen. In anderen anschaulichen hierin offenbarten Aspekten wird der Ausgasungsprozess mit dem Reinigen der Substrate kombiniert und mit dem Bereitstellen eines im Wesentlichen nicht-kontaminierten Transportbehälters verbunden, nachdem die Reinigungssequenz mit dem Ausgasungsprozess abgeschlossen ist, wodurch verbesserte Oberflächenbedingungen für die Substrate geschaffen werden, die dann anderen Prozessanlagen auf der Grundlage einer deutlich geringeren Kontamination zugeführt werden. In noch anderen anschaulichen hierin offenbarten Aspekten wird die Umgebung in dem Transportbehälter so modifiziert, dass die Rate des Ausgasens verringert wird, beispielsweise indem eine geeignete Umgebung mit Überdruck aufgebaut wird, wodurch ebenfalls zu einer geringeren Wahrscheinlichkeit des Erzeugens von Defekten während der weiteren Bearbeitung beigetragen wird, wobei jede der zuvor beschriebenen Techniken auch miteinander kombiniert werden kann, um insgesamt weiter verbesserte Prozessbedingungen zu schaffen.
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Mit Bezug zu den 1a bis 1b wird ein konventioneller Prozessablauf nunmehr detaillierter beschrieben, in welchem eine mögliche Quelle der Oberflächenkontaminationen gemäß den hierin offenbarten Prinzipien erkannt wird.
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1a zeigt schematisch einen Teil einer Fertigungsumgebung 100, die ein Transportsystem 110 aufweist, das ein automatisches Transportsystem oder ein halbautomatisches Transportsystem repräsentiert, wie es typischerweise in komplexen Fertigungsstätten für die Herstellung von Halbleiterbauelementen eingerichtet ist. Beispielsweise umfasst das Transportsystem 110 ein geeignet gestaltetes Schienensystem in Verbindung mit entsprechenden Transportfahrzeugen, die durch ein übergeordnetes Steuersystem (nicht gezeigt) gesteuert werden, um damit Transportbehälter 111 mit Prozessanlagen 120 innerhalb der Umgebung 100 gemäß einem spezifizierten Gesamtablauf auszutauschen. D. h., mittels des Transportsystems 110 werden Substrate 150 den entsprechenden Prozessanlagen 120 zugeführt und an diesen aufgenommen, wobei die Transportaktivitäten typischerweise eine Vielzahl von Substraten betreffen, etwa eine Gruppe, die auch als ein Los bezeichnet wird, und die in einem entsprechenden der Transportbehälter 111 enthalten ist. Beispielsweise wird gemäß konventionellen Transportstrategien eine spezielle Gruppe aus Substraten 150 mit einem entsprechenden Transportbehälter 111 verknüpft und wird durch eine Sequenz aus Prozessen unter Anwendung der Prozessanlagen 120 geführt. Folglich wird die Gruppe aus Substraten 150 einer speziellen Prozessanlage 120 zugeführt und nach der Bearbeitung darin wird die Gruppe erneut in dem gleichen Transportbehälter 111 bereitgehalten, so dass dies auf einem Transportsystem 111 aufgenommen und der nächsten Prozessanlage zugeführt werden kann. Beispielsweise umfassen die mehreren Prozessanlagen 120 eine Ätzanlage 120a, eine Reinigungsanlage 120b und eine Prozessanlage 120c, die ausgebildet ist, eine Ausgasungsumgebung zu erzeugen und ein Barrieren- oder Saatmaterial entsprechend einer spezifizierten Abscheidetechnik, etwa der Sputter-Abscheidung und dergleichen, aufzubringen.
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Während einer typischen Sequenz zur Herstellung einer Metallisierungsebene eines Halbleiterbauelements wird die Gruppe aus Substraten 150 der Ätzanlage 120a zugeführt, beispielsweise nach dem Bereitstellen einer geeigneten Ätzmaske auf der Grundlage von Lithographieverfahren. Nach dem Ausführen des Ätzprozesses werden die Substrate 150 der Reinigungsanlage 120b zugeführt, die auf Basis nasschemischer Ätzrezepte, plasmaunterstützter Ätzrezepte und dergleichen abhängig von der gesamten Prozessstrategie betrieben wird. Danach werden die Substrate 150 mittels des Transportbehälters 111 der Prozessanlage 120c zugeführt, in der eine geeignete Prozesskammer vorgesehen ist, in der eine Ausgasungsumgebung eingerichtet wird, d. h. eine Umgebung, die zum Erhöhen der Oberflächentemperatur der Substrate 150 und zum Fördern des Ausgasens flüchtiger Komponenten geeignet ist, beispielsweise durch Einrichten einer gewissen Unterdruckumgebung und dergleichen. Danach werden die Substrate 150 einem weiteren Prozessmodul durch das anlageninterne Transportsystem, etwa Substratroboter, und dergleichen zugeführt, ohne dass der Transportbehälter 111 verwendet wird. Nach dem Abscheiden eines geeigneten leitenden Barrierenmaterials und einer Saatschicht werden die Substrate 150 von dem Substratbehälter 111 aufgenommen und einer elektrochemischen Abscheideanlage zugeführt, in der ein Metall auf der Saatschicht entsprechend gut etablierter Prozesstechniken aufgebracht wird. Während der diversen Transportaktivitäten in der Umgebung 100 können entsprechende flüchtige Komponenten, etwa reaktive Komponenten in Form von Sauerstoff, Fluor, und dergleichen, sowie in Form organischer Ätznebenprodukte, metallenthaltender Sorten und dergleichen aus dem strukturierten dielektrischen Material herausdiffundieren und können sich auf anderen Substraten und auch auf Oberflächenbereichen des Transportbehälters 111 absetzen.
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1b zeigt schematisch den Transportbehälter 111 mit den mehreren Substraten 150 während einer Transportaktivität nach dem Bearbeiten der Substrate 150 in der Ätzanlage 120a. Wie schematisch dargestellt ist, werden flüchtige Komponenten 101 in der Atmosphäre innerhalb des Transportbehälters 111 freigesetzt und können sich an benachbarten Oberflächenbereichen anlagern. Beispielsweise ist das oberste Substrat in der Nähe eines Oberflächenbereichs des Transportbehälters 111 angeordnet, wodurch der entsprechende Oberflächenbereich kontaminiert wird. Andererseits können Substrate 150, die in Zwischenpositionen innerhalb des Transportbehälters 111 angeordnet sind, ebenfalls flüchtige Komponenten aussenden, die vorzugsweise sich auf den Rückseiten benachbarter Substrate anlagern. Folglich kann während der diversen Transportaktivitäten von der Anlage 120a zu der Anlage 120b und von der Anlage 120b zu der Anlage 120c ein zunehmendes Maß an Kontamination an den jeweiligen Rückseiten der Substrate 150 und an Oberflächenbereichen des Transportbehälters 111 auftreten. Abhängig von der Prozessstrategie führt die Ausgasungsumgebung, die in der Prozessanlage 120c eingerichtet wird, zu einer deutlichen Verringerung der flüchtigen Komponenten an der Vorderseite der Substrate 150, während die Rückseite der Substrate nur zu einem geringeren Maße beispielsweise im Hinblick auf die Substrathandhabung während des Ausgasungsprozesses und dergleichen gereinigt wird. Folglich kann während der entsprechenden Substrathandhabungsaktivitäten innerhalb der Prozessanlage 120c zum Positionieren der Substrate 150 in den entsprechenden Abscheidemodulen ein erhöhtes Maß an Kontamination auftreten, wodurch zu einer erhöhten Defektrate beigetragen wird. Nach dem Abscheiden des Saatmaterials werden die Substrate 150 erneut in den Transportbehälter 111 eingeladen, der die zuvor angesammelten Oberflächenkontaminationen aufweisen kann, möglicherweise in Verbindung mit zusätzlichen Kontaminationsstoffen, die an den Rückseiten der Substrate anhaften, wodurch weiterhin zu einem erhöhten Maß an Kontamination der Saatschicht beigetragen wird, das zu abscheidungsabhängigen Unregelmäßigkeiten während des nachfolgenden elektrochemischen Abscheideprozesses führen kann.
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Mit Bezug zu den 2a bis 2d werden nunmehr anschauliche Ausführungsformen detaillierter beschrieben, in denen die mit Bezug zu den 1a und 1b erläuterte technische Lehre berücksichtigt wird, um die Wahrscheinlichkeit des Erzeugens von Defekten während einer Prozesssequenz zur Herstellung von Verbindungsstrukturen in modernsten Halbleiterbauelementen zu verringern, wobei die mit Bezug zu den 2a bis 2c beschrieben Ausführungsformen in Kombination mit den mit Bezug zur 2d beschrieben Ausführungsformen angewendet werden.
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2a zeigt schematisch eine Fertigungsumgebung 200 mit einem Transportsystem 210 und mehreren Prozessanlagen 220. Im Hinblick auf das Transportsystem 210 und zumindest einige der Prozessanlagen 220 gelten die gleichen Kriterien, wie sie zuvor mit Bezug zu der Fertigungsumgebung 100 angegeben sind. Somit ist die Fertigungsumgebung 200, wie sie in 2a gezeigt ist, in geeigneter Weise ausgebildet, Substrate 250 zu bearbeiten, in und über welchem entsprechende Halbleiterbauelemente vorgesehen sind, und welche Verbindungsstrukturen erhalten, wie sie typischerweise für Metallisierungsebenen moderner Halbleiterbauelemente erforderlich sind. Die Substrate 250 werden durch das Transportsystem 210 auf Grundlage geeigneter Transportbehälter 211 gehandhabt, etwa in Form von FOUPs, wie dies zuvor erläutert ist. Folglich werden die Substrate 250 durch die mehreren Prozessanlagen 220 gemäß einem spezifizierten Ablauf und einer Prozessstrategie geführt, wobei jedoch im Gegensatz zu der Fertigungsumgebung 100, die in 1a gezeigt ist, transportabhängige Kontaminationen von Transportbehältern und/oder anderen Substraten berücksichtigt werden. In der gezeigten Ausführungsform umfasst die Fertigungsumgebung 200 eine Ätzanlage 220a in der ein oder mehrere Ätzmodule vorgesehen sind, um ein dielektrisches Material zu strukturieren, und wobei die Substrate individuell oder gemeinsam durch anlageninterne Substrattransportsysteme, etwa Substratroboter befördert werden, um die Substrate 250 einem weiteren Prozessmodul 221 zuzuführen, das ausgebildet ist, eine Ausgasungsumgebung zur Förderung des Ausgasens flüchtiger Komponenten einzurichten, wie dies zuvor erläutert ist. Folglich werden die Substrate 250 in der Prozessanlage 220a so bearbeitet, dass zunächst ein Ätzprozess ausgeführt wird und nachfolgend die Substrate 250 behandelt werden, um damit das Ausgasen flüchtiger Komponenten zu fördern, ohne dass eine dazwischenliegende Transportaktivität auf der Grundlage des Transportbehälters 211 erforderlich ist.
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Auf der rechten Seite der 2a sind die Prozessschritte, die in der Prozessanlage 220a ausgeführt werden, in beispielhafter Weise für eines der Substrate 250 dargestellt. Wie gezeigt, umfasst das Substrat 250 ein Basismaterial 251, das ein beliebiges geeignetes Trägermaterial repräsentiert, etwa ein Siliziummaterial und dergleichen, in und über welchem Schaltungselemente vorgesehen sind, beispielsweise in Form von Transistoren, Kondensatoren und dergleichen, wie dies durch die Entwurfsregeln des betrachteten Halbleiterbauelements erforderlich ist. Beispielsweise wird in dem Basismaterial 251 ein geeignetes Halbleitermaterial vorgesehen, in und über welchem Transistorelemente gebildet sind, die eine Gatelänge von ungefähr 50 nm oder weniger aufweisen, wenn modernste Schaltungenbetrachtet werden, die auf der Grundlage von Feldeffekttransistoren hergestellt werden. Des weiteren ist eine Metallisierungsschicht 252 über dem Basismaterial 251 gebildet, die in der frühen Fertigungsphase der Metallisierungsschicht 252 ein geeignetes dielektrisches Material 253 aufweist, beispielsweise in Form eines dielektrischen Materials mit kleinem ε in Form von Siliziumdioxid, Siliziumnitrid oder einem anderen geeigneten Material. Des weiteren ist in dieser Fertigungsphase eine Ätzmaske 255 über dem dielektrischen Material 253 vorgesehen, wobei entsprechende Öffnungen gemäß den Entwurfsregeln enthalten sind.
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Das in 2a gezeigte Substrat 250 in der Prozessanlage 220a kann auf der Grundlage gut etablierter Prozesstechniken hergestellt werden. In einem Prozessschritt in der Anlage 220a wird eine Ätzumgebung 222 eingerichtet, für die gut etablierte Prozessrezepte eingesetzt werden, um das dielektrische Material 253 auf der Grundlage der Ätzmaske 255 anisotrop zu ätzen, wodurch eine Öffnung 254 gebildet wird, beispielsweise in Form eines Grabens, möglicherweise in Verbindung mit einer Kontaktlochöffnung, wie sie zur Bereitstellung einer entsprechenden Verbindungsstruktur in der Metallisierungsebene 252 erforderlich sind. Nach dem Ätzprozess 222 wird das Substrat 250 in dem Prozessmodul 221 angeordnet, in welchem eine Ausgasungsumgebung 233 eingerichtet wird, beispielsweise durch Erwärmen des Substrats 250 und durch Erzeugen einer geeigneten Gasumgebung, beispielsweise einer inerten Gasumgebung mit reduziertem Druck und dergleichen. Folglich können flüchtige Komponenten 201 in der Umgebung 223 freigesetzt und entfernt werden. Nach dem Einwirken der Ausgasungsumgebung 223 auf die Substrate 250 werden diese erneut in dem Transportbehälter 211 angeordnet und werden von dem automatisierten Transportsystem 210 aufgenommen, wobei im Gegensatz zur konventionellen Strategie die Ausgasungsrate der flüchtigen Komponenten 201 während der Transportaktivitäten mit dem Transportbehälter 211 verringert ist.
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Danach werden die Substrate 250 einer Reinigungsanlage 220b zugeführt, in der eine geeignete Reinigungsumgebung 224 eingerichtet wird, wie dies auf der rechten Seite der 2a gezeigt ist. Die Reinigungsumgebung kann auf der Grundlage moderner nasschemischer Rezepte eingerichtet werden, beispielsweise auf der Grundlage von Flusssäure (HF), APM und dergleichen. In anderen Fällen werden plasmaunterstützte Reinigungsprozesse abhängig von der gesamten Prozessstrategie eingesetzt. Nach dem Behandeln der Substrate 250 in der Anlage 220b auf der Grundlage der Umgebung 224 werden die Substrate 250 in dem Transportbehälter 211 angeordnet und werden einer weiteren Prozessanlage 220c zugeführt, wobei auch während dieser Transportaktivität eine geringere Rate des Ausgasens der flüchtigen Komponenten 201 erreicht wird. In der Prozessanlage 220c wird ein leitendes Material 256, beispielsweise in Form eines Barrierenmaterials, möglicherweise in Verbindung mit einem Saatmaterial, abgeschieden, wobei dies von der gesamten Prozessstrategie abhängt. Beispielsweise können Tantal und Tantalnitrid als effiziente Barrierenmaterialien eingesetzt werden, wie dies zuvor erläutert ist, während ein effizientes Saatmaterial in Form von Kupfer vorgesehen werden kann. Es sollte beachtet werden, dass in anderen Prozessstrategien Kupfer direkt auf einem Barrierenmaterial, etwa tantalbasierten Materialien, Materialien auf Rutheniumbasis, und dergleichen, abgeschieden werden kann, ohne dass ein Saatmaterial erforderlich ist. Auch in diesem Falle sind jedoch bessere Oberflächenbedingungen des Barrierenmaterials erforderlich, so dass eine merkliche Kontamination durch die flüchtigen Komponenten 201 während der vorhergehenden Prozesse und Transportaktivitäten zu verringern ist. Wie zuvor angegeben ist, kann, selbst wenn ein empfindliches Kupfermaterial als eine Saatschicht in dem Material 256 vorgesehen wird, eine Kontamination davon auf Grund der geringeren Wahrscheinlichkeit des Freisetzens der flüchtigen Komponenten 201 reduziert werden. Nach dem Abscheiden des leitenden Materials 256 werden die Substrate 250 einer weiteren Prozessanlage 220d zugeführt, die eine elektrochemische Abscheideanlage, etwa einen Plattierungsreaktor und dergleichen repräsentieren kann, in welchem eine Schicht aus leitendem Metall 257, etwa Kupfer, während eines Prozesses 225 aufgebracht wird, wie dies auch auf der rechten Seite der 2a gezeigt ist. Danach wir die weitere Bearbeitung fortgesetzt, indem überschüssiges Material entfernt und die Oberflächentopographie der Metallisierungsebene 252 beispielsweise auf der Grundlage von CMP (chemisch-mechanisches Polieren) und dergleichen eingeebnet wird.
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Folglich wird die Öffnung 254 der Substrate 250 mit einem leitenden Material gefüllt, etwa einem Barrierenmaterial, einem Saatmaterial und dem Material der Schicht 257, wobei eine geringere Wahrscheinlichkeit des Erzeugens von durch Abscheidung hervorgerufenen Unregelmäßigkeiten, etwa von Hohlräumen, besteht, wodurch das elektrische Leistungsverhalten der jeweiligen Metallstrukturelemente der Metallisierungsebene 252 verbessert wird, und wodurch auch die Zuverlässigkeit im Hinblick auf die Lebensdauer erhöht wird, da durch Elektromigration hervorgerufene Verbindungsstrukturausfälle verringert werden.
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2b zeigt schematisch die Fertigungsumgebung 200 gemäß weiterer anschaulicher Ausführungsformen, in denen zusätzlich oder alternativ das Ausgasungsmodul 221 in der Prozessanlage 220b vorgesehen wird, um eine in-situ-Reinigung und einen Ausgasungsprozess zu ermöglichen. In der gezeigten Ausführungsform ist die Ätzanlage 220a in ähnlicher Weise ausgebildet, wie dies auch in der konventionellen Fertigungsumgebung 100 der Fall ist, wie sie in 1a gezeigt ist. Folglich werden die Substrate 250 in der Anlage 220a auf Grundlage gut etablierter Ätzrezepte bearbeitet und diese werden nachfolgend mittels des Behälters 211 zur Anlage 220b transportiert, wobei jedoch, wie zuvor beschrieben ist, ein gewisses Maß an Kontamination des Behälters 211 und möglicherweise andere Substrate auftreten kann. In der Prozessanlage 220b werden in einigen anschaulichen Ausführungsformen die Substrate 250 zunächst der Einwirkung der Ausgasungsumgebung 223 unterzogen, um die Menge an flüchtigen Komponenten 201 deutlich zu verringern, und nachfolgend werden die Substrate 250 dem Reinigungsprozess 224 unterzogen. In anderen anschaulichen Ausführungsformen wird der Reinigungsprozess 224 vor dem Ausgasungsprozess ausgeführt, während in anderen Fällen die Reinigungsumgebung 224 und die Ausgasungsumgebung 223 in der gleichen Prozesskammer eingerichtet werden, wobei dies von den Eigenschaften der Reinigungsumgebung 224 abhängt. Des weiteren wird der Ablauf der Transportaktivitäten an der Prozessanlage 220b in geeigneter Weise so gesteuert, dass ein im Wesentlichen nicht kontaminierter Substratbehälter 211a der Prozessanlage 220b zugeführt wird, so dass dieser die Substrate 250 aufnehmen kann, die aktuell in der Anlage 220b bearbeitet werden. Des weiteren kann der Substratbehälter 211 an der Anlage 220b entfernt werden, nachdem das letzte darin enthaltene Substrat 250 entladen ist, und der Behälter kann einem Reinigungsprozess in einer geeigneten Prozessanlage innerhalb der Umgebung 200 zugeführt werden. Folglich werden nach dem Prozess 220 die Substrate 250 mittels des Behälters 211a mit reduzierter Kontamination transportiert, während gleichzeitig die Wahrscheinlichkeit des Erzeugens weiterer Kontaminationen in dem Behälter 211a auf Grund des zuvor ausgeführten Entgasungsprozesses 223 reduziert ist. Somit können die Substrate 250 den weiteren Prozessanlagen 220c, 220d (siehe 2a) zugeführt werden, um die weitere Bearbeitung mit einem geringeren Risiko des Erzeugens von durch Abscheidung hervorgerufenen Unregelmäßigkeiten auszuführen. Das Vorsehen des Ausgasungsmoduls 221 in der Anlage 220b kann eine effiziente Gesamtprozessstrategie ermöglichen, da abhängig von dem angewendeten Reinigungsrezept die Wechselwirkung der Reinigungsumgebung 224 mit den freigelegten Oberflächenbereichen der Substrate 250 zu einer Wechselwirkung der Quellen des Ausgasens der Komponenten 201, so dass nach dem Ende der Bearbeitung in der Prozessanlage 220b im Allgemeinen ein sehr geringer Grad an Kontamination des Transportbehälters 211a erreicht werden kann.
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2c zeigt schematisch weitere Prozessablaufvarianten gemäß weiterer anschaulicher Ausführungsformen. Wie gezeigt, umfasst in einer anschaulichen Ausführungsform die Bearbeitung in der Anlage 220b einen Reinigungsprozess, etwa den Prozess 224 zum Entfernen von ätzabhängigen Nebenprodukten von der Vorderseite des Substrats 250 und auch von Kontaminationsstoffen von der Rückseite des Substrats 250, wodurch die Wahrscheinlichkeit des Erzeugens von Kontaminationen während der weiteren Bearbeitung der Substrate 250 weiter verringert wird. Das Reinigen der Rückseite der Substrate 250 kann auf der Grundlage spezieller Prozessmodule erreicht werden, die im Stand der Technik bekannt sind. Danach wird die Ausgasungsumgebung 223 eingerichtet, wie dies zuvor beschrieben ist.
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2c zeigt weiter eine Ausführungsform, in der die Ausgasungsumgebung 223 vor dem Ausführen einer Reinigungssequenz eingerichtet wird, die das Reinigen der Vorderseite und der Rückseite der Substrate 250 beinhaltet. In diesem Falle wird eine mögliche Kontamination der Substrate 250, die durch die flüchtigen Komponenten 201 hervorgerufen werden kann, die während der Einwirkung der Ausgasungsumgebung 223 freigesetzt werden, effizient während des Reinigungsprozesses in der Anlage 220b entfernt, und danach werden die Substrate 250 in dem Behälter 211a transportiert, wie dies zuvor beschrieben ist.
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Es sollte beachtet werden, dass der Rückseitenreinigungsprozess auch in dem Prozessablauf ausgeführt werden, wie er mit Bezug zu 2a beschrieben ist, so dass eine mögliche Kontamination, die durch das Ausgasen in der Umgebung 223 in der Anlage 220a hervorgerufen wird, ebenfalls effizient entfernt werden kann. Des weiteren kann eine weitere Ausgasungsumgebung während einer beliebigen geeigneten Phase der Fertigungssequenz in der Umgebung 200 zusätzlich zur Umgebung 223 eingerichtet werden. Beispielsweise kann ein entsprechender Ausgasungsprozess vor dem Abscheiden des leitenden Materials 256 in der Prozessanlage 220c ausgeführt werden, wie dies auch in der in 1a gezeigten konventionellen Strategie der Fall ist.
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Mit Bezug zu 2d werden anschauliche Ausführungsformen beschrieben, in denen die Rate des Ausgasens der flüchtigen Komponenten 201 zumindest während jeder Transportaktivität reduziert wird.
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2d zeigt schematisch die Umgebung 200, wobei die Substrate 250 der Anlage 220a mittels des Transportbehälters 211 zugeführt werden. In der Anlage 220a wird der Ätzprozess ausgeführt, wie dies zuvor beschrieben ist, möglicherweise in Verbindung mit einem Ausgasungsprozess, falls dies erforderlich ist. Danach werden die Substrate 250 in dem Behälter 211 angeordnet, in welchem zusätzlich eine Umgebung 212 eingerichtet wird, um damit das Ausgasen flüchtiger Komponenten 201 zu reduzieren. Beispielsweise wird eine inerte Gasumgebung eingerichtet, etwa mit einem gewissen Betrag an Überdruck im Vergleich zu konventionellen Strategien, um damit das Freisetzen und das Wiederabscheiden von flüchtigen Komponenten 201 zu unterdrücken. Auf der Grundlage der Umgebung 212 werden die Substrate 250 der Anlage 220b zugeführt und werden nach der Bearbeitung darin zu der Anlage 220c auf Grundlage der Umgebung 212 transportiert. In ähnlicher Weise werden die Substrate 250 in der Anlage 220c bearbeitet, beispielsweise durch Ausführen eines Entgasungsprozesses und danach werden die Substrate 250 weiteren Prozessanlagen zugeführt, etwa der elektrochemischen Abscheideanlage 220d (siehe 2h), wobei dies auf der Grundlage der Umgebung 212 erfolgt. Folglich wird die Wahrscheinlichkeit der Kontamination anderer Substrate und/oder von Oberflächenbereichen des Transportbehälters 211 verringert, indem die Umgebung 212 während jeder Transportaktivität in der Umgebung 200 eingerichtet wird. Des weiteren kann die Transportaktivität auf der Grundlage der Umgebung 212 mit jeglicher mit Bezug zu den 2a bis 2c beschriebenen Prozessstrategien kombiniert werden, um damit die Prozessbedingungen während des Abscheidens des leitenden Materials 256 und der Schicht 257 weiter zu verbessern.
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Es gilt also: Die vorliegende Offenbarung stellt Techniken bereit, um die Wahrscheinlichkeit des Erzeugens von Hohlräumen oder anderen Unregelmäßigkeiten während der Herstellung von Verbindungsstrukturen auf Kupferbasis zu verringern, indem das Ausgasen während der diversen Prozesse und der zugehörigen Transportaktivitäten berücksichtigt wird. Folglich können gut etablierte Ätzrezepte und andere Prozesstechniken eingesetzt werden, wodurch zu einem hohen Maß an Kompatibilität mit gut etablierten Rezepten beigetragen wird, während gleichzeitig ein verbessertes Leistungsverhalten und eine höhere Zuverlässigkeit der resultierenden Verbindungsstrukturen erreicht wird. In einigen anschaulichen Ausführungsformen wird ein Ausgasungsmodul in die Ätzanlage integriert wird, wodurch für eine in-situ-Verringerung des Ausgasens flüchtiger Komponenten gesorgt wird. In anderen anschaulichen Ausführungsformen wird das Disponieren des Transportsystems in-geeigneter Weise so gesteuert, dass der Transportbehälter zumindest ein mal vor den kritischen Abscheideprozessen ausgetauscht wird, um damit eine Kontamination kritischer Oberflächenbereiche zu verringern. Zu diesem Zweck wird vor dem Abscheiden des Barrierenmaterials oder vor dem Abscheiden des Kupfermaterials der Transportbehälter durch einen im Wesentlichen nicht kontaminierten Behälter ersetzt, beispielsweise wenn zugelassen wird, dass die entsprechenden Prozessanlagen die bearbeiteten Substrate von einem anderen Transportbehälter zuführen, wodurch die Gesamtwahrscheinlichkeit der Kontamination verringert wird, die durch flüchtige Komponenten hervorgerufen wird, die an den Oberflächenbereichen des Transportbehälters anhaften. In anderen anschaulichen Ausführungsformen wird das Ausführen eines Entgasungsprozesses mit dem Bereitstellen eines im Wesentlichen nicht-kontaminierten Transportbehälters kombiniert, nachdem beispielsweise die Bearbeitung in einer Reinigungsprozessanlage abgeschlossen ist, die ebenfalls ein entsprechendes Modul zum Einrichten einer Ausgasungsumgebung aufweisen kann, so dass insgesamt verbesserte Oberflächenbedingungen vor dem Abscheiden eines Barrierenmaterials geschaffen werden. In anschaulichen Ausführungsformen wird die Wahrscheinlichkeit des Ausgasens während der Transportaktivitäten reduziert, indem beispielsweise geeignete atmosphärische Bedingungen innerhalb des Transportbehälters eingerichtet werden. Die hierin offenbarten Prinzipien können vorteilhaft auch auf andere Ätzprozesse angewendet werden, die während der Herstellung von Metallisierungsebenen auszuführen sind. Beispielsweise kann durch das Einbinden eines entsprechenden Moduls oder das Erzeugen einer Ausgasungsumgebung in einer Ätzanlage ein beliebiger Ätzprozess, der während der Herstellung einer Metallisierungsebene auszuführen ist, mit einem Ausgasungsprozess kombiniert werden, ohne dass wesentlich zu einer zusätzlichen Prozesskomplexität beigetragen wird.
