JP2002515645A - Method and manufacturing tool structure for use in forming one or more metallization levels in a workpiece - Google Patents

Method and manufacturing tool structure for use in forming one or more metallization levels in a workpiece

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JP2002515645A JP2000548908A JP2000548908A JP2002515645A JP 2002515645 A JP2002515645 A JP 2002515645A JP 2000548908 A JP2000548908 A JP 2000548908A JP 2000548908 A JP2000548908 A JP 2000548908A JP 2002515645 A JP2002515645 A JP 2002515645A
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metallization
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イー ヘンリー スティーヴンス
ロバート ダブリュー バーナー
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Abstract

(57)【要約】 ツールセット間で最小数の被加工片転送操作を行うだけで半導体被加工片の全体的に平らな誘電体表面に1つ以上の相互接続金属化レベルを与えるための半導体製造ツール構成体及び対応する方法が開示される。   (57) [Summary] Semiconductor fabrication tool arrangements and methods for providing one or more interconnect metallization levels on a generally planar dielectric surface of a semiconductor workpiece with only a minimal number of workpiece transfer operations between tool sets A method is disclosed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 (発明の背景) 集積回路とは、半導体材料内および半導体材料の表面に重なる誘電体内に形成
した相互接続する装置のアンサンブルである。半導体材料内に形成され得る装置
としては、MOSトランジスタ、二極式トランジスタ、ダイオードおよび放散レ
ジスタがある。誘電体内に形成され得る装置としては、薄膜レジスタ、コンデン
サがある。代表的には、100より多い集積回路ダイ(ICチップ)が、単一の
8インチ直径シリコン・ウェーハ上に構成される。各ダイで利用される装置は、
誘電体内に形成した導体経路によって相互接続される。代表的には、2つ以上の
レベルの導体経路が、誘電層によって分離された連続レベルと共に、相互接続部
として使用される。現在の実務においては、それぞれ、導体および誘電体につい
て、アルミニウム合金およびシリコン酸化物が普通に使用されている。
BACKGROUND OF THE INVENTION An integrated circuit is an ensemble of interconnecting devices formed in a semiconductor material and in a dielectric overlying the surface of the semiconductor material. Devices that can be formed in semiconductor materials include MOS transistors, bipolar transistors, diodes, and dissipation resistors. Devices that can be formed in the dielectric include thin film resistors and capacitors. Typically, more than 100 integrated circuit dies (IC chips) are constructed on a single 8-inch diameter silicon wafer. The equipment used for each die is
Interconnected by conductor paths formed in the dielectric. Typically, two or more levels of conductor paths are used as interconnects, with successive levels separated by dielectric layers. In current practice, aluminum alloys and silicon oxides are commonly used for conductors and dielectrics, respectively.

【0002】 単一のダイス上の装置間における電気信号の伝播遅れが、集積回路の性能を制
限する。より詳しくは、これらの遅延は、集積回路がこれらの電気信号を処理し
得る測度を制限する。伝播遅延が大きくなると、集積回路が電気信号を処理し得
る速度が低下し、一方、伝播遅延が小さくなれば、この速度が増大する。したが
って、集積回路製造業者は、伝播遅延を短くする方法を探し求めている。
[0002] The propagation delay of electrical signals between devices on a single die limits the performance of integrated circuits. More specifically, these delays limit the measure by which an integrated circuit can process these electrical signals. As the propagation delay increases, the speed at which the integrated circuit can process the electrical signal decreases, while as the propagation delay decreases, the speed increases. Therefore, integrated circuit manufacturers are looking for ways to reduce the propagation delay.

【0003】 各相互接続経路について、信号伝播遅延は、時間遅延τによって特徴付けるこ
とができる。E.H. Stevens, Interconnect Technology, QMC, Inc., July 1993
を参照されたい。集積回路上のトランジスタ間での信号の伝送に関係するので、
時間遅延(τ)についての近似式は、 τ=RC[1+(VSAT/RISAT)] で与えられる。
[0003] For each interconnect path, the signal propagation delay can be characterized by a time delay τ. EH Stevens, Interconnect Technology, QMC, Inc., July 1993
Please refer to. As it relates to the transmission of signals between transistors on an integrated circuit,
The approximate expression for the time delay (τ) is given by τ = RC [1+ (V SAT / RI SAT )].

【0004】 この式において、RおよびCは、それぞれ、相互接続経路のための等価レジスタ
ンス、キャパシタンスであり、ISATおよびVSATは、それぞれ、信号を相互接続経
路に付与するトランジスタについての電流飽和のオンセットでの飽和(最大)電
流およびドレイン対ソース電位である。経路レジスタンスは、導体材料の固有抵
抗(ρ)に比例する。経路キャパシタンスは、誘電体の相対誘電率(Ke)に比例
する。τが小さい値のときは、相互接続ラインが充分に大きい電流密度を搬送し
て比VSAT/RISATを小さくしなければならない。したがって、高電流密度を搬送
できる低ρ導体および低Ke誘電体を、高性能集積回路の製造において利用しなけ
ればならない。
[0004] In this equation, R and C are the equivalent resistance and capacitance, respectively, for the interconnect path, and I SAT and V SAT are respectively the current saturation of the transistor that applies the signal to the interconnect path. Saturation (maximum) current at onset and drain to source potential. Path resistance is proportional to the resistivity (ρ) of the conductor material. Path capacitance is proportional to the relative dielectric constant (K e ) of the dielectric. For small values of τ, the interconnect line must carry a sufficiently large current density to reduce the ratio V SAT / RI SAT . Therefore, low ρ conductors and low Ke dielectrics that can carry high current densities must be utilized in the manufacture of high performance integrated circuits.

【0005】 前述の基準を満たすために、低Ke誘電体内の銅製相互接続ラインの代わりに、
シリコン酸化物誘電体内にアルミニウム合金ラインを使用することが、おそらく
は、最も好ましい相互接続構造となろう。ここで、「Copper Goes Mainstream:
Low-k to Follow」、Semiconductor International, November 1997, pp. 67-70
を参照されたい。銅フィルムの固有抵抗は、1.7〜2.0μΩcmの範囲である
のに対し、アルミニウム合金フィルムの固有抵抗は、それより高く、3.0〜3
.5μΩcmの範囲にある。
To meet the aforementioned criteria, instead of copper interconnect lines in a low K e dielectric,
Using aluminum alloy lines in silicon oxide dielectrics is probably the most preferred interconnect structure. Here, "Copper Goes Mainstream:
Low-k to Follow, Semiconductor International, November 1997, pp. 67-70.
Please refer to. The specific resistance of the copper film is in the range of 1.7 to 2.0 μΩcm, while the specific resistance of the aluminum alloy film is higher and is higher than 3.0 to
. It is in the range of 5 μΩcm.

【0006】 銅の有利な特性にもかかわらず、大規模製造プロセスにおいて銅製相互接続部
を現実的にするためにはいくつかの問題を処理しなければならない。
[0006] Despite the advantageous properties of copper, several issues must be addressed to make copper interconnects practical in large-scale manufacturing processes.

【0007】 銅の拡散が、このような問題の1つである。電界の影響の下に、ほんの控えめ
に上昇した温度で、銅は急速にシリコン酸化物を貫いて移動する。銅は低Ke誘電
体を貫いても急速に移動すると考えられる。このような銅の拡散によって、シリ
コン内に形成される装置の故障が生じる。
[0007] Copper diffusion is one such problem. Under the influence of an electric field, at only moderately elevated temperatures, copper moves rapidly through silicon oxide. It is believed that copper migrates rapidly through the low Ke dielectric. Such copper diffusion results in the failure of devices formed in the silicon.

【0008】 他の問題は、水溶液に浸漬したとき、あるいは、酸素含有雰囲気にさらされた
とき、銅が急速に酸化する傾向があるということである。銅の酸化表面は非導電
性となり、同様の寸法の非酸化銅経路と比較して、所与の導体経路の電流搬送能
力を制限することになる。
Another problem is that copper tends to oxidize rapidly when immersed in an aqueous solution or when exposed to an oxygen-containing atmosphere. The oxidized surface of copper becomes non-conductive, limiting the current carrying capacity of a given conductor path as compared to non-copper oxide paths of similar dimensions.

【0009】 集積回路で銅を使用するのに伴うまたさらに別の問題は、マルチレイヤ集積回
路構造で銅を誘電体と共に使用することが難しいということである。伝統的な銅
蒸着方法を使用すると、銅の誘電体に対する接着がかなり弱くなるのである。
[0009] Yet another problem with the use of copper in integrated circuits is the difficulty of using copper with dielectrics in multilayer integrated circuit structures. Using traditional copper deposition methods, the adhesion of copper to the dielectric is much weaker.

【0010】 最後に、銅が揮発性ハロゲン化合物を形成しないので、銅の細線パターン化で
銅の直接プラズマ・エッチングを使用できないのである。このように、銅は、高
度な集積回路装置について必要なますます小さくなる幾何学的形状寸法で使用す
るのが困難である。
Finally, direct plasma etching of copper cannot be used in copper fine line patterning because copper does not form volatile halogen compounds. Thus, copper is difficult to use in the increasingly smaller geometries required for advanced integrated circuit devices.

【0011】 半導体産業は、前述の問題いくつかを処理してきたが、銅製相互接続部のため
に一般的に標準の相互接続アーキテクチャを採用してきた。このために、銅の細
線パターン化を達成するには、誘電体にトレンチ、バイアをエッチングし、これ
らのトレンチ、バイアに銅を蒸着して満たし、化学機械的研摩(CMP)によっ
て誘電体の頂面上方から銅を除去するという方法を見出している。二重波模様と
呼ばれる相互接続アーキテクチャを使用して銅線を誘電体内に形成することもで
きる。図1は、この二重波模様アーキテクチャを実行するのに一般的に必要なプ
ロセス段階を示している。
[0011] Although the semiconductor industry has addressed some of the aforementioned problems, it has generally adopted a standard interconnect architecture for copper interconnects. To this end, to achieve copper fine line patterning, trenches and vias are etched in the dielectric, copper is deposited in the trenches and vias, and the top of the dielectric is etched by chemical mechanical polishing (CMP). They found a method of removing copper from above the surface. Copper wires can also be formed in the dielectric using an interconnect architecture called a double wave pattern. FIG. 1 illustrates the process steps typically required to implement this double-wave pattern architecture.

【0012】 本発明の発明者等は、二重波模様アーキテクチャを、半導体製造業者が大規模
製造プロセスで実施するのは難しいことが多いということを見出している。その
下にある低Ke材料を損傷させることなく薄い窒化ケイ素エッチング停止層を堆積
させることは難しい。誘電体をプラズマ・エッチングする技術は充分に確立され
ているが、窒化ケイ素に対する選択性を維持しながら低Ke誘電体においてサブハ
ーフ・マイクロメータ性のエッチングを行うのは難しい。
The present inventors have found that it is often difficult for a semiconductor manufacturer to implement a double-wave pattern architecture in a large-scale manufacturing process. It is difficult to deposit a thin silicon nitride etch stop layer without damaging the underlying low Ke material. Although techniques for plasma etching the dielectric is well established, it is difficult to perform Sabuhafu micrometer of etching the low-K e dielectrics while maintaining selectivity to silicon nitride.

【0013】 二重波模様アーキテクチャの形成に際して、特に煩雑なプロセスは少なくとも
2つある。第1に、高アスペクト比(深さ/直径)のバイアおよび高アスペクト
比(深さ/幅)のトレンチ内に薄くて均一なバリア層およびシード層を蒸着させ
るのは難しいのである。このようなトレンチ、バイアの上部は、それぞれのトレ
ンチおよび/またはバイアを所望材料で完全に満たしたり、層被覆したりする前
にピンチオフする傾向がある。さらに、CMPおよびそれに関連したクリーニン
グ処置は、特に複雑で、実施困難である。
There are at least two particularly complicated processes in forming a double-wave pattern architecture. First, it is difficult to deposit thin and uniform barrier and seed layers in high aspect ratio (depth / diameter) vias and high aspect ratio (depth / width) trenches. The tops of such trenches, vias, tend to pinch off before completely filling or layering the respective trenches and / or vias with the desired material. In addition, CMP and its associated cleaning procedures are particularly complex and difficult to perform.

【0014】 その困難さおよび複雑さに加えて、二重波模様アーキテクチャは、相互接続性
能に制限を与える。エッチング停止層(代表的には、窒化ケイ素からなる)は、
高い誘電率を有する。したがって、エッチング停止層がライン太さに比べて非常
に薄くない限り、同じ相互接続レベルにおける金属ライン間のキャパシタンスは
、エッチング停止を介するカップリングによって支配される。公知のバリア材料
の導電率は、銅の導電率と比較して無視し得る程度であり、したがって、細い相
互接続ラインのコンダクタンスは、銅、誘電体間に挿設しなければならないバリ
ア層によって、著しく減少する。
[0014] In addition to its difficulties and complexity, the double-wave pattern architecture limits interconnect performance. The etch stop layer (typically consisting of silicon nitride)
Has a high dielectric constant. Thus, unless the etch stop layer is very thin compared to the line thickness, the capacitance between metal lines at the same interconnect level is dominated by coupling through the etch stop. The conductivity of known barrier materials is negligible compared to the conductivity of copper, so the conductance of thin interconnect lines is reduced by the barrier layer, which must be interposed between copper and dielectric. It decreases significantly.

【0015】 図1に示す二重波模様プロセス段階を実行するのに適している処理ツール・ア
ーキテクチャが、図2に示してある。図2に示したように、この二重波模様アー
キテクチャは、10個のツール・セットによって実施され得る。各相互接続レベ
ルの形成は、一般的に、2回の精密な写真印刷プロセス、2回の精密エッチング
、4回の誘電体蒸着、バリア層、シード層蒸着、銅蒸着、CMPおよびpost-C
MPクリーンを必要とする。小さいバイア、トレンチは、共にエッチングされな
ければならない。したがって、エッチング・ツールは、窒化ケイ素フィルムにバ
イア特性を定めることを必要とする。そして、第2のエッチング・ツールは、低
Ke誘電体にバイア開口およびトレンチ機能を定めることを必要とする。図2の伝
統的な処理ツール・アーキテクチャを使用すると、各金属被覆レベルの形成には
、ツール・セットのうち少なくとも13個のワークピースを移動させることが必
要になる。
A processing tool architecture suitable for performing the double-wavy process steps shown in FIG. 1 is shown in FIG. As shown in FIG. 2, this double wave pattern architecture can be implemented by a set of 10 tools. The formation of each interconnect level generally involves two precision photo printing processes, two precision etchings, four dielectric depositions, barrier layers, seed layer depositions, copper depositions, CMP and post-C
Requires MP Clean. Small vias and trenches must be etched together. Therefore, the etching tool requires defining the via properties in the silicon nitride film. And the second etching tool is low
Requires that define the via openings and trenches function K e dielectric. Using the traditional processing tool architecture of FIG. 2, forming each metallization level requires moving at least 13 workpieces of the tool set.

【0016】 二重波模様相互接続金属被覆構造を形成するのに使用されるかなりの回数のウ
ェーハ移動は、製造プロセスの信頼性、歩留まりを低下させる。ウェーハ移動回
数が増えるにつれて、1つまたはそれ以上のウェーハの誤った取り扱いの可能性
が高まる。さらに、二重波模様相互接続金属被覆構造を適用するための製造設備
を具体化するには、必要なツール・セットの平均より上の購入のために相当な投
下資本を必要とする。このような信頼性および投下資本費用の問題点は、本発明
の少なくとも1つの局面によって処理される。
The significant number of wafer movements used to form the double-wave pattern interconnect metallization structure reduces the reliability and yield of the manufacturing process. As the number of wafer movements increases, the possibility of mishandling of one or more wafers increases. In addition, embodying manufacturing facilities for applying a double-wavy interconnect metallization structure requires significant invested capital for purchases above the average of the required tool set. Such reliability and invested capital costs issues are addressed by at least one aspect of the present invention.

【0017】 前述の問題に鑑みて、本発明の発明者等は、銅の金属被覆層が、銅の拡散を防
ぐ効果的なバリア材料と、銅の酸化を防ぐ銅金属被覆層上の効果的な保護層とを
必要とすることも認識した。このような金属被覆層を製造するための既存のプロ
セスは、能率が悪く、大規模製造作業で使用するには経済的に現実的でない。 (発明の概要) ツール・セット間のワークピース転送作業回数を最小限に抑えながら半導体ワ
ークピースのほぼ平らな誘電性表面に1つまたはそれ以上の相互接続金属被覆レ
ベルを適用するための半導体製造ツール構造が、ここに開示されている。このツ
ール構造は、フィルム蒸着ツール・セットと、パターン処理ツール・セットと、
湿式処理ツール・セットと、誘電体処理ツール・セットを包含する。フィルム蒸
着ツール・セットは、半導体ワークピースの平らな誘電表面と無関係なバリア層
と、バリア層と無関係の導電性シード層とを蒸着するのに使用する。パターン処
理ツール・セットは、シード層を覆って相互接続ライン・パターンを設け、相互
接続ライン・パターンを使用して形成した相互接続ライン金属被覆部を覆ってポ
スト・パターンを設けるのに使用する。湿式処理ツール・セットは、少なくとも
以下の湿式処理作業を実施するのに使用する。すなわち、電気化学蒸着プロセス
を使用して銅の金属被覆を、パターン処理ツール・セットによって形成した相互
接続ライン・パターンおよびポスト・パターンに塗布すること、パターン処理ツ
ール・セットによって塗布した材料を除去し、相互接続ライン・パターンとポス
ト・パターンとを形成すること、そして、相互接続ライン金属被覆の重なってい
ないシード層、バリア層の一部を除去することである。誘電体処理ツール・セッ
トは、相互接続ライン金属被覆およびポスト金属被覆を覆って誘電層を蒸着し、
蒸着した誘電層をエッチングしてポスト金属被覆の上方接続領域を露出させるの
に使用する。
In view of the foregoing problems, the present inventors have determined that a copper metallization layer may be an effective barrier material to prevent copper diffusion and an effective barrier material on the copper metallization layer to prevent copper oxidation. It also recognized that a protective layer was required. Existing processes for producing such metallization layers are inefficient and not economically viable for use in large-scale manufacturing operations. SUMMARY OF THE INVENTION Semiconductor fabrication for applying one or more interconnect metallization levels to a substantially planar dielectric surface of a semiconductor workpiece while minimizing the number of workpiece transfer operations between tool sets. A tool structure is disclosed herein. This tool structure consists of a film deposition tool set, a pattern processing tool set,
It includes a wet processing tool set and a dielectric processing tool set. The film deposition tool set is used to deposit a barrier layer independent of the planar dielectric surface of the semiconductor workpiece and a conductive seed layer independent of the barrier layer. The patterning tool set is used to provide an interconnect line pattern over the seed layer and to provide a post pattern over the interconnect line metallization formed using the interconnect line pattern. The wet processing tool set is used to perform at least the following wet processing operations. Applying a copper metallization to the interconnect line and post patterns formed by the patterning tool set using an electrochemical deposition process, removing the applied material by the patterning tool set. Forming interconnect line patterns and post patterns, and removing portions of the non-overlapping seed and barrier layers of the interconnect line metallization. A dielectric processing tool set deposits a dielectric layer over the interconnect line metallization and post metallization,
It is used to etch the deposited dielectric layer to expose the upper connection area of the post metallization.

【0018】 ツール・セット間で複数回ワークピースを移動させてただ1つの金属被覆レベ
ルを形成してもよい。好ましくは、ツール・セット間で10回以下のワークピー
ス移動を行い、さらに好ましくは、ツール・セット間で5回以下のワークピース
移動を行う。
The workpiece may be moved multiple times between tool sets to form a single metallization level. Preferably, no more than 10 workpiece movements between the tool sets are performed, more preferably, no more than 5 workpiece movements between the tool sets.

【0019】 いくつかの例では、相互接続金属被覆をパターン形成するためのハードマスク
を使用する必要があるかも知れないし、あるいは、望ましいかも知れない。この
ために、代替案のツール構造は、フィルム蒸着ツール・セットと、ハードマスク
形成ツール・セットと、ハードマスク・エッチング・ツール・セットと、パター
ン処理ツール・セットと、湿式処理ツール・セットと、誘電体処理ツール・セッ
トとを包含する。フィルム蒸着ツール・セットは、ワークピースの平らな誘電表
面の外面に導電性バリア層を蒸着し、このバリア層の外面に導電性シード層を蒸
着するのに使用する。ハードマスク形成ツール・セットは、ここに開示するプロ
セスのうちの1つに従ってシード層の外面にハードマスク誘電層を形成し、そし
て、ハードマスク誘電層の外面にまたさらに別のハードマスク誘電層を形成する
のに使用する。最初に開示されたプロセスによれば、パターン処理ツール・セッ
トは、ハードマスク誘電層を覆って相互接続ライン・パターンを設け、そして、
相互接続ライン・パターンを使用して形成した相互接続ライン金属被覆を覆って
ポスト・パターンを設けるのに使用する。第2の開示されたプロセスによれば、
パターン処理ツール・セットは、前記さらに別のハードマスク誘電層を覆ってポ
スト・パターンを設け、このポスト・パターンが、究極的に、前記さらに別のハ
ードマスク誘電層内に形成されるようにするのに使用する。ハードマスク・エッ
チング・ツール・セットは、相互接続ライン・パターンの形成後にハードマスク
誘電層の露出領域をエッチングするのに使用し、第2の開示されたプロセスによ
れば、ポスト・パターンの形成後に前記さらに別のハードマスク誘電層の露出し
た部分をエッチングするのに使用する。湿式処理ツール・セットは、少なくとも
以下の湿式処理作業を実施する。すなわち、1)電気化学蒸着プロセスを用いて
、パターン処理ツール・セットによって形成された相互接続ライン・パターンお
よびポスト・パターンに銅の金属被覆を塗布すること、2)パターン処理ツール
・セットによって塗布された材料を除去して相互接続ライン・パターンおよびポ
スト・パターン形成すること、3)ハードマスク誘電層を除去し、必要に応じて
、さらに別のハードマスク誘電層を除去すること、そして、4)相互接続ライン
金属被覆の重なっていないシード層、バリア層の一部を除去することである。誘
電体処理ツール・セットは、相互接続ライン金属被覆およびポスト金属被覆を覆
って誘電層を蒸着し、そして、蒸着した誘電層をエッチングしてポスト金属被覆
の上方連結領域を露出させるのに使用する。
In some instances, it may be necessary or desirable to use a hard mask to pattern the interconnect metallization. To this end, alternative tool structures include a film deposition tool set, a hard mask forming tool set, a hard mask etching tool set, a pattern processing tool set, a wet processing tool set, A dielectric processing tool set. The film deposition tool set is used to deposit a conductive barrier layer on the outer surface of a flat dielectric surface of a workpiece and a conductive seed layer on the outer surface of the barrier layer. The hardmask forming tool set forms a hardmask dielectric layer on the outer surface of the seed layer according to one of the processes disclosed herein, and then applies yet another hardmask dielectric layer on the outer surface of the hardmask dielectric layer. Used to form. According to the first disclosed process, a pattern processing tool set provides an interconnect line pattern over a hardmask dielectric layer;
Used to provide a post pattern over an interconnect line metallization formed using the interconnect line pattern. According to a second disclosed process,
The patterning tool set provides a post pattern over the additional hardmask dielectric layer such that the post pattern is ultimately formed within the additional hardmask dielectric layer. Used for The hardmask etch tool set is used to etch exposed areas of the hardmask dielectric layer after forming the interconnect line pattern, and according to the second disclosed process, after forming the post pattern. Used to etch exposed portions of the further hardmask dielectric layer. The wet processing tool set performs at least the following wet processing operations. 1) applying copper metallization to the interconnect line and post patterns formed by the patterning tool set using an electrochemical deposition process; and 2) applying the copper metallization by the patterning tool set. 3) removing the hardmask dielectric layer and, if necessary, removing another hardmask dielectric layer; and 4) removing the removed material to form interconnect line and post patterns. The removal of the non-overlapping seed and barrier layers of the interconnect line metallization. A dielectric processing tool set is used to deposit a dielectric layer over the interconnect line metallization and the post metallization, and to etch the deposited dielectric layer to expose the upper interconnect region of the post metallization. .

【0020】 ツール・セット・アーキテクチャの特定の実施例によれば、点検ツール・セッ
トを含めてもよい。半導体ワークピースは、金属被覆プロセスの種々の中間ステ
ージで点検装置へ移され、たとえば、パターン層およびその結果として生じた金
属被覆構造の適正な位置決めを保証する。このような例において、ツール・セッ
ト間で10回以下のワークピース移動を行ってただ1つの金属被覆レベルを形成
することができる。ハードマスク・ツール・アーキテクチャを使用する場合、点
検ツール・セットが使用されたとき、ツール・セット間で14回以下のワークピ
ース移動を行うと好ましい。さらに好ましくは、ツール・セット間で7回以下の
ワークピース移動を行う。
According to a particular embodiment of the tool set architecture, an inspection tool set may be included. The semiconductor workpiece is transferred to an inspection device at various intermediate stages of the metallization process, for example, to ensure proper positioning of the pattern layer and the resulting metallization structure. In such an example, no more than 10 workpiece movements between the tool sets can be made to form a single metallization level. When using a hardmask tool architecture, when the inspection tool set is used, it is preferable to make no more than 14 workpiece movements between the tool sets. More preferably, no more than seven workpiece movements are made between the tool sets.

【0021】 ワークピースの表面上に1つまたはそれ以上の被保護銅要素を設けるプロセス
も記載されている。このプロセスによれば、バリア層が、ワークピースに塗布さ
れる。バリア層が引き続く電気メッキ・プロセスにとってシード層として不適切
である場合、別のシード層がバリア層の表面を覆って塗布される。次に、1つま
たはそれ以上の銅要素をシード層の選定部分に電気メッキするか、あるいは、適
切であれば、バリア層の選定部分に電気メッキする。使用されている場合、シー
ド層は、次に、実質的に除去される。バリア層の表面の少なくとも一部は、電気
メッキに適した銅要素を残しながら、メッキできなくする。次に、1つまたはそ
れ以上の銅要素の表面上へ保護層を電気メッキする。
A process for providing one or more protected copper elements on a surface of a workpiece is also described. According to this process, a barrier layer is applied to a workpiece. If the barrier layer is not suitable as a seed layer for a subsequent electroplating process, another seed layer is applied over the surface of the barrier layer. Next, one or more copper elements are electroplated on selected portions of the seed layer, or, if appropriate, on selected portions of the barrier layer. If used, the seed layer is then substantially removed. At least a portion of the surface of the barrier layer is rendered non-plateable while leaving copper elements suitable for electroplating. Next, a protective layer is electroplated on the surface of the one or more copper elements.

【0022】 前述のプロセスを実行するためのツール・アーキテクチャも、ここに記載され
ている。開示したツール・アーキテクチャは、完全な金属被覆層構造を形成する
のに必要なツール・セット間でのウェーハの移動回数を最小限に抑えるのに使用
する。
A tool architecture for performing the above-described process is also described herein. The disclosed tool architecture is used to minimize the number of wafer movements between tool sets required to form a complete metallization structure.

【0023】 (発明の詳細な説明) ここで用いられる或る種の用語の基本的理解は、開示された主題事項を理解す
る上で読者を支援することになる。このために、本開示において用いられている
ような或る種の用語の基本的な定義を以下に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION A basic understanding of certain terms used herein will assist the reader in understanding the disclosed subject matter. To this end, the basic definitions of certain terms as used in this disclosure are set forth below.

【0024】 ただ1つの金属被覆レベルは、基体とは無関係なワークピースの複合レベルと
定義する。この複合レベルは、誘電層によって実質的に覆われた1つまたはそれ
以上の相互接続ライン、1つまたはそれ以上の相互接続ポストを包含し、その結
果、誘電層が、互いに相互接続するように設計されていない選択された相互接続
ライン、相互接続ポストを絶縁する。
A single level of metallization is defined as a composite level of the workpiece independent of the substrate. This composite level includes one or more interconnect lines, one or more interconnect posts substantially covered by a dielectric layer, such that the dielectric layers interconnect with each other. Isolate selected interconnect lines, interconnect posts that are not designed.

【0025】 基体は、1つまたはそれ以上の金属被覆レベルが配置された1つの基本材料層
と定義する。たとえば、基体は、半導体ウェーハ、セラミック・ブロック等であ
ってもよい。
A substrate is defined as one base material layer on which one or more metallization levels are disposed. For example, the substrate may be a semiconductor wafer, ceramic block, or the like.

【0026】 ワークピースは、少なくとも基体を含む対象物と定義し、さらに別の材料層あ
りは製造した構成要素、たとえば、基体上に配置された1つまたはそれ以上の金
属被覆レベルを含んでいてもよい。
A workpiece is defined as an object that includes at least a substrate, and includes another layer of material or a manufactured component, such as one or more metallization levels disposed on the substrate. Is also good.

【0027】 本発明は、銅の金属被覆をワークピース(たとえば、半導体製品)に塗布する
新規な方法を使用する。この方法は、処理ツール・セットの数を最小限に抑え、
ツール・セット間でのワークピース移動回数を最小限に抑えながら容易に製造で
きる銅の金属被覆レベルを与える。その結果として生じた銅の相互接続レベルを
構成するのに用いる製造プロセス段階は、波模様相互接続構造に伴う固有の問題
を含む多くの処理段階を避けることができる。たとえば、シード層、銅金属被覆
層およびバリア層は、もはや、不適合の蒸着プロセスを使用して高アスペクト比
トレンチ、バイアに蒸着する必要がない。むしろ、バリア層および金属シード層
は、ワークピースの平面化された表面を覆ってブランケット蒸着プロセスでワー
クピースに塗布されるのが好ましい。少なくともラインを形成するのに使用され
る銅金属被覆の引き続く蒸着は、パターン形成したハードマスク層の開口の底で
始めて銅を蒸着する電気化学蒸着プロセスを用いて行われ、それによって、ライ
ンを確実完全に形成し、波模様処理で使用されるトレンチ、バイアの三次元充填
に伴うピンチオフ問題を排除することができる。同様に、ポストを形成するのに
使用される銅金属被覆の蒸着は、電気化学蒸着プロセスを使用して達成され、そ
こにおいて、パターン形成済みのハードマスク層あるいはパターン形成済みのフ
ォトレジスト層のいずれかにおける開口の底で始めて銅を蒸着する。さらに、化
学機械研磨プロセスを避けて、電気化学平面化および/またはエッチング・プロ
セスを選んでもよい。
The present invention uses a novel method of applying a copper metallization to a workpiece (eg, a semiconductor product). This method minimizes the number of processing tool sets,
Provides an easily manufacturable copper metallization level with a minimum number of workpiece transfers between tool sets. The manufacturing process steps used to construct the resulting copper interconnect levels can avoid many processing steps, including the inherent problems associated with corrugated interconnect structures. For example, seed layers, copper metallization layers, and barrier layers no longer need to be deposited on high aspect ratio trenches, vias using an incompatible deposition process. Rather, the barrier layer and the metal seed layer are preferably applied to the workpiece in a blanket deposition process over the planarized surface of the workpiece. Subsequent deposition of the copper metallization used to form at least the lines is performed using an electrochemical deposition process that deposits copper only at the bottom of the openings in the patterned hard mask layer, thereby ensuring the lines. The pinch-off problem associated with the three-dimensional filling of trenches and vias that are completely formed and used in the wave patterning process can be eliminated. Similarly, deposition of the copper metallization used to form the posts is accomplished using an electrochemical deposition process, where either a patterned hard mask layer or a patterned photoresist layer is formed. Copper is deposited first at the bottom of the opening in the hole. Further, an electrochemical planarization and / or etching process may be chosen, avoiding a chemical mechanical polishing process.

【0028】 開示された相互接続レベル・アーキテクチャの製造は、最小数のワークピース
処理ツール・セットと、ツール・セット間での最小回数のワークピース移動とに
よって達成される。このようにして、この相互接続構造の生成のために使用され
る製造設備の設計における投下資本コストが最小限に抑えられ得る。さらに、ツ
ール・セット間でのワークピース移動回数を減らすことによって、ワークピース
への損傷の危険性をかなり減らすことができる。
Manufacturing of the disclosed interconnect level architecture is achieved with a minimum number of workpiece processing tool sets and a minimum number of workpiece movements between the tool sets. In this way, the invested capital costs in the design of the manufacturing facility used for the creation of this interconnect structure can be minimized. Further, by reducing the number of workpiece movements between tool sets, the risk of damage to the workpiece can be significantly reduced.

【0029】 本発明の一実施例によるツール・アーキテクチャを実施するための基本的ツー
ル・セットが、図3に示してある。図示のように、ツール・セットは、フィルム
蒸着ツール・セット20と、パターン処理ツール・セット25と、湿式処理ツー
ル・セット30と、誘電体処理ツール・セット35とを包含する。
A basic tool set for implementing a tool architecture according to one embodiment of the present invention is shown in FIG. As shown, the tool set includes a film deposition tool set 20, a pattern processing tool set 25, a wet processing tool set 30, and a dielectric processing tool set 35.

【0030】 図3の開示実施例において、フィルム蒸着ツール・セット20は、好ましくは
、真空蒸着ツール・セットである。半導体ワークピースに実施される処理作業の
以下の説明から明らかになるように、フィルム蒸着ツール・セット20は、1つ
またはそれ以上のフィルムを、半導体ワークピースのほぼ平らな表面に蒸着する
。このようなフィルム蒸着は、波模様処理において使用される微小くぼみ特徴を
もってフィルムを蒸着するのに好ましい。このようにして、低コストの真空蒸着
技術、たとえば、物理的な蒸着(PVD)を使用することができる。化学蒸着(
CVD)プロセスも使用できる。
In the disclosed embodiment of FIG. 3, the film deposition tool set 20 is preferably a vacuum deposition tool set. As will become apparent from the following description of the processing operations performed on the semiconductor workpiece, the film deposition tool set 20 deposits one or more films on a substantially planar surface of the semiconductor workpiece. Such film deposition is preferred for depositing films with micro-indentation features used in corrugating processes. In this way, low cost vacuum deposition techniques, such as physical vapor deposition (PVD), can be used. Chemical vapor deposition (
CVD) processes can also be used.

【0031】 図3に示すフィルム蒸着ツール・セット20の特別な実施例は、半導体ワーク
ピースを受け取るように配置した入力ステーション40を包含する。入力ステー
ション40は、マルチ・ワークピース・カセットまたはマルチ・ワークピースあ
るいはシングル・ワークピース清潔ポッド内に半導体ワークピースを受け入れる
ように構成することができる。半導体ワークピースは、入力ステーション40か
ら複数の処理ステーションまで転送される。好ましくは、半導体ワークピースは
、最初に、状態調整ステーション45に転送され、そこで、基体の外面に配置さ
れたほぼ平らな誘電層の表面を処理して次のフィルム層の接着性を向上させる。
誘電層のこのような接着性向上は、1つまたはそれ以上の任意公知の乾式化学プ
ロセスを使用して達成することができる。誘電層およびそれに続くフィルム層の
特性に依存して、接着性向上は不要となるかも知れない。このような例において
、状態調整ステーション45は、フィルム蒸着ツール・セット20に含まれる必
要はない。
A particular embodiment of the film deposition tool set 20 shown in FIG. 3 includes an input station 40 arranged to receive a semiconductor workpiece. The input station 40 can be configured to receive a semiconductor workpiece in a multi-workpiece cassette or multi-workpiece or single-workpiece clean pod. The semiconductor workpiece is transferred from the input station 40 to a plurality of processing stations. Preferably, the semiconductor workpiece is first transferred to a conditioning station 45, where the surface of the substantially planar dielectric layer disposed on the outer surface of the substrate is treated to improve the adhesion of the next film layer.
Such adhesion enhancement of the dielectric layer can be achieved using one or more any of the known dry chemical processes. Depending on the properties of the dielectric layer and the subsequent film layer, adhesion enhancement may not be necessary. In such an example, conditioning station 45 need not be included in film deposition tool set 20.

【0032】 次いで、各半導体ワークピースを接合フィルム塗布ステーション50に送り、
そこにおいて、オプションの接合層を誘電層の外面に(好ましくは、直接的に)
塗布する。接合層に適した材料としては、アルミニウム、チタン、クロミウムが
ある。好ましくは、このような接合層の材料は、蒸着技術(たとえば、PVDま
たはCVD)を使用して蒸着する。隣接したフィルム層の特性に依存して、接合
層は望ましくないかも知れない。その場合、フィルム塗布ステーション50をフ
ィルム蒸着ツール・セット20に含ませる必要はない。
Next, each semiconductor workpiece is sent to a bonding film application station 50,
There, an optional bonding layer is applied to the outer surface of the dielectric layer (preferably directly).
Apply. Suitable materials for the bonding layer include aluminum, titanium, and chromium. Preferably, such bonding layer material is deposited using a deposition technique (eg, PVD or CVD). Depending on the properties of the adjacent film layers, tie layers may not be desirable. In that case, the film application station 50 need not be included in the film deposition tool set 20.

【0033】 バリア層塗布ステーション55が、フィルム蒸着ツール・セット20内に配置
されており、半導体ワークピースの誘電体の外面にバリア層材料を塗布するよう
になっている。相互接続構造内に組み込まれる他の材料の特性に依存して、バリ
ア層は、タンタル、窒化タンタル、チタン窒化物、チタン酸窒化物、チタン・タ
ングステン合金またはタングステン窒化物からなっていてもよい。特に、相互接
続レベルが半導体装置のターミナルに接触しているとき、Stevensの米国特許第
4,977,440号および米国特許第5,070,036号に教示されている
ように、2つの層からなる複合バリアを使用すると有利である。このバリア層は
、真空蒸着プロセス(たとえば、PVDまたはCVD)を使用して形成すること
ができる。
A barrier layer application station 55 is located within the film deposition tool set 20 and is adapted to apply a barrier layer material to a dielectric outer surface of the semiconductor workpiece. Depending on the properties of other materials incorporated into the interconnect structure, the barrier layer may be comprised of tantalum, tantalum nitride, titanium nitride, titanium oxynitride, titanium-tungsten alloy or tungsten nitride. In particular, when the interconnect level is in contact with the terminal of the semiconductor device, the two layers can be used as taught in Stevens US Pat. No. 4,977,440 and US Pat. No. 5,070,036. Advantageously, a composite barrier is used. This barrier layer can be formed using a vacuum deposition process (eg, PVD or CVD).

【0034】 バリア層の導電率を高め、引き続いて形成された層の接着性を良好にするため
に、フィルム蒸着ツール・セット20は、好ましくは、シード層塗布ステーショ
ン60を包含する。シード層塗布ステーション60は、好ましくは、PVDまた
はCVDプロセスを使用してシード層を蒸着する。シード層は、好ましくは、銅
であるが、シード層は、ニッケル、イリジウム、プラチナ、パラジウム、クロミ
ウム、バナジウム等の金属または他の導電性材料(たとえば、イリジウム酸化物
)からなるものであってもよい。シード層を塗布した後、半導体ワークピースを
出力ステーション62へ転送し、ここから他の半導体処理ツール・セットへ転送
する。
To increase the conductivity of the barrier layer and improve the adhesion of subsequently formed layers, the film deposition tool set 20 preferably includes a seed layer application station 60. Seed layer application station 60 preferably deposits the seed layer using a PVD or CVD process. The seed layer is preferably copper, but may be made of a metal such as nickel, iridium, platinum, palladium, chromium, vanadium, or other conductive material (eg, iridium oxide). Good. After the seed layer has been applied, the semiconductor workpiece is transferred to the output station 62 and from there to another set of semiconductor processing tools.

【0035】 パターン処理ツール・セット25は、複数の処理ステーションを包含し、これ
らの処理ステーションは、フィルム蒸着処理ステーション20によって塗布され
たシード層を覆って相互接続ライン・パターンを設けるのに使用する。パターン
処理ツール・セット25は、相互接続ライン・パターンを使用して形成された相
互接続金属被覆を覆ってポスト・パターンを設けるのにも使用する。さらに詳し
く以下に説明するように、相互接続ライン・パターンが、主要な導体経路が半導
体ワークピースの平面における水平方向電気相互接続部となる領域を定めると共
に、ポスト・パターンが、主要な導体経路が半導体ワークピースの隣接した平面
間の垂直方向電気連結部となる領域を定める。
The pattern processing tool set 25 includes a plurality of processing stations that are used to provide an interconnect line pattern over the seed layer applied by the film deposition processing station 20. . The patterning tool set 25 is also used to provide a post pattern over the interconnect metallization formed using the interconnect line pattern. As described in more detail below, the interconnect line pattern defines an area where the primary conductor paths are horizontal electrical interconnects in the plane of the semiconductor workpiece, and the post pattern defines An area is defined as a vertical electrical connection between adjacent planes of the semiconductor workpiece.

【0036】 図3に示すツール・セット実施例においては、パターン処理ツール・セット2
5は、フォトリソグラフィ・ツール・セットである。こうして、パターン処理ツ
ール・セット25は、マルチ・ワークピース・カセットまたはシングル・ワーク
ピースあるいはマルチ・ワークピース清潔ポッド内に半導体ワークピースを収容
する入力ステーション65を包含する。半導体ワークピースは、それぞれの処理
ステーション70、75、80で、標準のフォトリソグラフィック状態調整、被
覆、焼付けの諸プロセスを受ける。フォトレジストがステーション80で半導体
ワークピース上へ焼き付けられた後、ワークピースは、フォトレジスト露光装置
90の入力ステーション85へ転送される。フォトレジスト露光装置90は、フ
ォトレジスト層に選択的に影響を及ぼし、その後、フォトレジスト層の部分を除
去して相互接続ライン・パターンまたはポスト・パターンを形成し得るように、
フォトレジストを紫外線光に露光させる段階的反復装置であってもよい。
In the tool set embodiment shown in FIG. 3, the pattern processing tool set 2
5 is a photolithography tool set. Thus, the pattern processing tool set 25 includes an input station 65 that houses the semiconductor workpiece in a multi-workpiece cassette or single-workpiece or multi-workpiece clean pod. The semiconductor workpiece undergoes standard photolithographic conditioning, coating, and baking processes at respective processing stations 70, 75, 80. After the photoresist has been printed onto the semiconductor workpiece at station 80, the workpiece is transferred to an input station 85 of a photoresist exposure apparatus 90. Photoresist exposure apparatus 90 selectively affects the photoresist layer and then removes portions of the photoresist layer to form an interconnect line pattern or post pattern.
It may be a step-and-repeat device that exposes the photoresist to ultraviolet light.

【0037】 フォトレジスト露光装置90での処理後、半導体ワークピースを装置90の出
力ステーション95に送り、そこからさらに別の処理ステーションに転送する。
これらの別の処理ステーションは、フォトレジスト層を選択的に除去し、フォト
レジスト露光装置90におけるパターン露光に一致するパターンを層に形成する
。このような処理ステーションとしては、フォトレジスト現像ステーション10
0およびプラズマ・クリーニング(「垢除去」)ステーション105がある。フ
ォトレジスト層を選択的に除去し、プラズマ・クリーニングを行った後、半導体
ワークピースを、出力ステーション110に転送してもよいし、あるいは、オプ
ションとして、中間紫外線キュア・ステーション107に転送し、そこから1つ
またはそれ以上のさらに別のツール・セットを備える出力ステーション110に
転送してもよい。
After processing in the photoresist exposure apparatus 90, the semiconductor workpiece is sent to an output station 95 of the apparatus 90, from where it is transferred to another processing station.
These other processing stations selectively remove the photoresist layer and form a pattern in the layer that matches the pattern exposure in the photoresist exposure apparatus 90. Such a processing station includes a photoresist developing station 10
0 and a plasma cleaning (“descaling”) station 105. After selectively removing the photoresist layer and performing a plasma cleaning, the semiconductor workpiece may be transferred to an output station 110 or, optionally, to an intermediate UV cure station 107, where From one to more output stations 110 with one or more further tool sets.

【0038】 湿式処理ツール・セット30は、相互接続ライン金属被覆およびポスト金属被
覆の諸構造を形成するのに使用される広範囲にわたるプロセスを実施する。湿式
処理ツール・セット30は、Semitool, Inc., of Kalispell, Montanaから入手
可能なLT-210刄uランドの銅メッキ・ツールで実施しもよい。このような湿式処
理ツール・セットは、好ましくは、マルチ・ワークピース・カセットまたはシン
グル・ワークピースあるいはマルチ・ワークピース・ポッド内に半導体ワークピ
ースを収容する入力ステーション115と、1つまたはそれ以上の後続のツール
・セットにポッドまたはカセットに入っている処理済みのワークピースを供給す
る出力ステーション120とを包含する。ステーション115、120は、好ま
しくは、単一の入出力ステーションにまとめられる。二重のロボット・アーム1
25a、125bが、矢印130の方向に移動するように配置してあり、複数の
処理ステーション間で、出力ステーション120および入力ステーション115
へ、また、それらから半導体ワークピースを転送するのに使用される。
The wet processing tool set 30 implements a wide range of processes used to form interconnect line metallization and post metallization structures. The wet processing tool set 30 may be implemented with LT-210 blade copper plating tools available from Semitool, Inc. of Kalispell, Montana. Such a wet processing tool set preferably includes an input station 115 that houses semiconductor workpieces in a multi-workpiece cassette or single-workpiece or multi-workpiece pod, and one or more An output station 120 for supplying processed workpieces in pods or cassettes to a subsequent set of tools. Stations 115, 120 are preferably combined into a single input / output station. Double robot arm 1
25a, 125b are arranged to move in the direction of arrow 130, and output stations 120 and input stations 115 between a plurality of processing stations.
Used to transfer semiconductor workpieces to and from them.

【0039】 湿式処理ツール・セット30の処理ステーションは、少なくとも3つの主要な
湿式処理作業を実施する。第1に、湿式処理ツール・セット30は、電気化学蒸
着プロセスを使用して、パターン処理ツール・セット25によって形成された相
互接続ライン・パターンおよびポスト・パターンに銅の金属被覆を塗布するのに
用いる処理ステーションを包含する。このために、電気化学蒸着ステーション1
35、140が設けられる。それに加えて、状態調整ステーション145を使用
して、銅を電気化学的に堆積させようとしている半導体ワークピースの表面を状
態調整することができる。第2に、湿式処理ツール・セット30は、パターン処
理ツール15によって塗布された相互接続ライン・パターンおよびポスト・パタ
ーンを形成するのに使用される、材料を除去するのに使用される1つまたはそれ
以上の処理ステーションを包含する。処理ステーション150および洗浄/乾燥
ステーション155、160が、この目的のために設けられる。最後に、金属被
覆の相互接続ラインと重ならないシード層および/またはバリア層の部分を除去
したり、このような部分を非導電性にしたりするのに用いられる。以下にさらに
詳しく説明するように、このようなシード層、バリア層処理のために、酸化ステ
ーション165、エッチング・ステーション170および電気化学除去ステーシ
ョン175を使用し得る。酸化ステーション165およびエッチング・ステーシ
ョン170は、単一の処理ステーションに合併してもよい。
The processing stations of the wet processing tool set 30 perform at least three primary wet processing operations. First, the wet processing tool set 30 uses an electrochemical vapor deposition process to apply copper metallization to the interconnect line and post patterns formed by the pattern processing tool set 25. Includes the processing station used. For this purpose, the electrochemical deposition station 1
35 and 140 are provided. In addition, conditioning station 145 can be used to condition the surface of the semiconductor workpiece on which copper is to be electrochemically deposited. Second, the wet processing tool set 30 is used to remove one or more of the materials used to form the interconnect line and post patterns applied by the pattern processing tool 15. Includes further processing stations. A processing station 150 and washing / drying stations 155, 160 are provided for this purpose. Finally, it is used to remove portions of the seed layer and / or barrier layer that do not overlap the metallized interconnect lines, or to render such portions non-conductive. As described in more detail below, an oxidation station 165, an etching station 170, and an electrochemical removal station 175 may be used for such seed layer, barrier layer processing. Oxidation station 165 and etching station 170 may be combined into a single processing station.

【0040】 オプションとして、処理ツール30は、相互接続ライン金属被覆およびポスト
金属被覆を覆って保護コーティングを塗布するのに使用してもよい。図示実施例
において、電気化学蒸着ステーション180が、この目的のために使用し得る。
保護コーティングのための材料は、好ましくは、誘電体内への銅の移動、被覆さ
れた銅の酸化の両方を妨げる材料である。たとえば、保護コーティングのために
使用し得る材料としては、ニッケル、ニッケル合金およびクロミウムがある。
Optionally, the processing tool 30 may be used to apply a protective coating over the interconnect line metallization and post metallization. In the illustrated embodiment, an electrochemical deposition station 180 may be used for this purpose.
The material for the protective coating is preferably a material that prevents both migration of the copper into the dielectric and oxidation of the coated copper. For example, materials that can be used for protective coatings include nickel, nickel alloys, and chromium.

【0041】 誘電体処理ツール・セット35は、相互接続ライン金属被覆およびポスト金属
被覆を覆って誘電層を堆積させるのに用いられる複数の処理ステーションを包含
する。その上、誘電体処理ツール・セット35は、ポスト金属被覆の上方接続領
域を露出させるように蒸着誘電層をエッチングするための1つまたはそれ以上の
処理ステーションを包含する。図示実施例において、誘電体処理ツール・セット
35は、マルチ・ワークピース・カセットあるいはシングル・ワークピースまた
はマルチ・ワークピース清潔ポッド内に半導体ワークピースを収容するようにな
っている入力ステーション185を包含する。半導体ワークピースは、入力ステ
ーション185からコーティング・ステーション190へ送られ、そこにおいて
、各半導体ワークピースの表面が誘電前駆物等で被覆される。ワークピースは、
被覆された後、引き続いて、焼付けステーション195および硬化ステーション
200に送られ、相互接続ライン金属被覆およびポスト金属被覆を取り囲む誘電
体の形成を完了する。半導体ワークピースは、次に、エッチング・バック・ステ
ーション205に送られ、そこにおいて、誘電層の上面がエッチング・バックさ
れ、ポスト金属被覆の上方接続領域を露出させる。
The dielectric processing tool set 35 includes a plurality of processing stations used to deposit a dielectric layer over the interconnect line metallization and post metallization. Moreover, the dielectric processing tool set 35 includes one or more processing stations for etching the deposited dielectric layer to expose the upper connection area of the post metallization. In the illustrated embodiment, the dielectric processing tool set 35 includes an input station 185 adapted to house the semiconductor workpiece in a multi-workpiece cassette or single-workpiece or multi-workpiece clean pod. I do. Semiconductor workpieces are sent from input station 185 to coating station 190, where the surface of each semiconductor workpiece is coated with a dielectric precursor or the like. The workpiece is
After being coated, it is subsequently sent to the bake station 195 and cure station 200 to complete the formation of the dielectric surrounding the interconnect line metallization and post metallization. The semiconductor workpiece is then sent to an etch back station 205, where the upper surface of the dielectric layer is etched back, exposing the upper connection area of the post metallization.

【0042】 ここで再び図3を参照して、ツール・セット20のための別々の入力、出力ス
テーション40、62は、オプションとして、単一の入出力ステーションに統合
してもよい。同様に、オプションとして、ツール・セット25の別々の入力、出
力ステーション65、110を単一の入出力ステーションに統合し、ツール・セ
ット30の単一の入出力ステーション115を別々の入力、出力ステーションに
分割してもよい。1つまたはそれ以上のカセットまたはポッドが、任意の時点で
、入出力ステーション内に存在し得る。ツール・セット35のための別々の入力
、出力ステーション185、210も、オプションとして、単一の入出力ステー
ションに統合してもよい。
Referring again to FIG. 3, separate input and output stations 40, 62 for tool set 20 may optionally be integrated into a single input / output station. Similarly, optionally, separate input / output stations 65, 110 of tool set 25 are integrated into a single input / output station, and single input / output station 115 of tool set 30 is separated into separate input / output stations May be divided. One or more cassettes or pods may be present in the I / O station at any one time. Separate input and output stations 185, 210 for tool set 35 may also optionally be integrated into a single input / output station.

【0043】 図6を参照して、図3と関連して説明した処理ツール・セットは、図4と関連
して以下に説明する製造プロセス手順を実施するのに使用することができ、ツー
ル・セット間でのワークピース移動回数を最小限にすることができる。図4のプ
ロセス段階215、225、237、260は、フィルム蒸着ツール・セット2
0において実施し得る。プロセス段階270および300は、パターン処理ツー
ル・セット25において実施し得る。プロセス段階280、290および308
〜380は、湿式処理ツール・セット30において実施し得る。プロセス段階4
00〜425は、誘電体処理ツール・セット35において実施する。
Referring to FIG. 6, the processing tool set described in connection with FIG. 3 can be used to implement a manufacturing process procedure described below in connection with FIG. The number of workpiece movements between sets can be minimized. The process steps 215, 225, 237, 260 of FIG.
0. Process steps 270 and 300 may be implemented in pattern processing tool set 25. Process steps 280, 290 and 308
380 may be implemented in the wet processing tool set 30. Process stage 4
Steps 00 to 425 are performed in the dielectric processing tool set 35.

【0044】 各処理段階の利用と各種ツールセットの間への処理段階の配分の結果として、
上記の二重ダマスク法の場合に必要な13回の工作物のツールセット間移動に比べ
てかなり少ないわずか10回の、好ましくは、5回の工作物の移動により、単一相
互接続メタライゼーションレベルを形成することもできる。この目的のために、
膜蒸着ツールセット20とパターン処理ツールセット25との間で工作物を移送
するのには、図6の矢印500により示された1回だけの工作物の移動が採用さ
れる。パターン処理ツールセット25と湿式処理ツールセット30との間で工作
物を移送するために、矢印505、510および515により示された3回の工
作物の移動が採用される。湿式処理ツールセット30と誘電処理ツールセット3
5との間で工作物を移送するために、矢印520により示された1回だけの工作
物の移動が採用される。このように、図1および2の伝統的な二重ダマスク法お
よびツールアーキテクチャと比べた場合、ツールセット間での工作物の移動回数
が大幅に減少している。
As a result of the use of each processing stage and the distribution of the processing stages between the various tool sets,
A single interconnect metallization level with only 10 and preferably 5 workpiece movements, significantly less than the 13 work-to-tool set movements required for the dual damascene method described above Can also be formed. For this purpose,
Transferring the workpiece between the film deposition tool set 20 and the pattern processing tool set 25 employs a one-time movement of the workpiece as indicated by arrow 500 in FIG. To transfer the workpiece between the pattern processing tool set 25 and the wet processing tool set 30, three workpiece movements indicated by arrows 505, 510 and 515 are employed. Wet processing tool set 30 and dielectric processing tool set 3
In order to transfer the work piece to and from the work piece 5, only one movement of the work piece, indicated by arrow 520, is employed. Thus, when compared to the traditional dual damascene method and tool architecture of FIGS. 1 and 2, the number of workpiece movements between tool sets is greatly reduced.

【0045】 ツールセット間での工作物の移動回数を最小限に抑えられるよう開示されたメ
タライゼーション構造を形成するために採用された基本的方法の1つの実施例が
図4のフローチャートに示され、各種処理状態におけるメタライゼーション構造
の1つの実施例の対応する形成が図5A〜5Kに示されている。図4および5A
に示したように、誘電層210が半導体ウェーハのような基板上に提供される。
図5Aに特に示しているわけではないが、誘電層210は、すでに平面化された
状態で誘電層の頂部に暴露し、誘電層の平面化表面の下方の1つ以上のコンポー
ネントの間に電気的結線を提供する金属充填バイアとの接点を含むことが多い。
誘電層の平面化表面の下方のこの1つ以上のコンポーネントは、基板等の中に形
成された半導体コンポーネントとの直接結線となる別の相互接続メタライゼーシ
ョンレベルを形成することもできる。誘電層210は好ましくは4未満の比誘電
率を有しており、1種類または数種類の前駆物質をスピン適用またはスプレー適
用し、その後に,嫌気性または酸素含有雰囲気中において温度450℃未満で硬
化させることにより形成することもできる。好ましい誘電材料はベンゾシクロブ
テン(BCB)である。
One embodiment of the basic method employed to form the disclosed metallization structure to minimize the number of movements of the workpiece between the tool sets is shown in the flowchart of FIG. The corresponding formation of one embodiment of a metallization structure in various processing states is shown in FIGS. Figures 4 and 5A
As shown, a dielectric layer 210 is provided on a substrate such as a semiconductor wafer.
Although not specifically shown in FIG. 5A, the dielectric layer 210 is exposed to the top of the dielectric layer in an already planarized state and provides electrical contact between one or more components below the planarized surface of the dielectric layer. It often includes contacts with metal-filled vias that provide a secure connection.
This one or more components below the planarized surface of the dielectric layer may also form another interconnect metallization level that provides a direct connection to semiconductor components formed in the substrate or the like. The dielectric layer 210 preferably has a dielectric constant of less than 4, spin or spray apply one or more precursors, and then cure in an anaerobic or oxygen containing atmosphere at a temperature below 450 ° C. It can also be formed by performing. The preferred dielectric material is benzocyclobutene (BCB).

【0046】 後に適用される層の付着力を高めるために、好ましくは、誘電層210の表面
は段階215におけるように状態調節される。誘電層210の表面は、湿式また
は乾式化学法またはイオンミリング法により状態調節することができる。図5A
の矢印220は、例えば、アルゴンまたは窒素イオンを衝突させることによる誘
電層210の上部表面の状態調節を示したものである。あるいはまた、上部表面
は、フッ化水素酸の1%〜2%脱イオン水溶液中での短時間(10〜30秒)の
エッチングにより状態調節することもできる。
Preferably, the surface of the dielectric layer 210 is conditioned as in step 215 to increase the adhesion of the subsequently applied layers. The surface of the dielectric layer 210 can be conditioned by a wet or dry chemical method or an ion milling method. FIG. 5A
Arrow 220 indicates the conditioning of the upper surface of dielectric layer 210 by bombarding, for example, argon or nitrogen ions. Alternatively, the top surface can be conditioned by short-time (10-30 seconds) etching in a 1% to 2% aqueous solution of hydrofluoric acid in deionized water.

【0047】 図5に示したように、さらには、図4の段階225におけるように、任意のボ
ンディング層230を誘電層210の表面に適用することもできる。このボンデ
ィング層230は、上記のように、PVDのような蒸着技術により蒸着されたア
ルミニウム、チタンまたはクロムとすることができる。
As shown in FIG. 5, and further, as in step 225 of FIG. 4, an optional bonding layer 230 may be applied to the surface of the dielectric layer 210. This bonding layer 230 may be aluminum, titanium or chromium deposited by a deposition technique such as PVD, as described above.

【0048】 図4の段階237では、障壁層240が、もし使用されていれば、ボンディン
グ層の上に、または誘電層210の表面に直接適用される。障壁層240は、図
示したように、半導体工作物の一般的に平らな表面に適用され、それにより、障
壁層240を高アスペクト比トレンチおよびバイア内に適用する必要がなくなる
。相互接続構造の内部に組込まれるその他の材料の特性に応じて、障壁層240
はタンタル、窒化タンタル、窒化チタン、オキシ窒化チタン、チタン・タングス
テン合金または窒化タングステンとすることができる。上記のように、半導体デ
バイス接点への接点として、アメリカ特許第4,977,440号およびアメリ
カ特許第5,070,036号においてスティーブンスが教示しているような2
つの層からなる複合障壁を使用することもできる。蒸着されたボンディング層が
チタン障壁層と誘電層の適正に状態調節されたBCB層との間で良好な付着を達
成することを要求されないことが注目される。相互接続ラインを蒸着するための
後続の電気化学蒸着工程とポストメタライゼーションとを容易にするために、障
壁層240に十分な導電性を与えることもできる。しかしながら、もし障壁層2
40の導電性が不十分な場合は、シード層が必要になることがある。
In step 237 of FIG. 4, a barrier layer 240 is applied over the bonding layer, if used, or directly on the surface of the dielectric layer 210. Barrier layer 240 is applied to the generally planar surface of the semiconductor workpiece, as shown, thereby eliminating the need to apply barrier layer 240 in high aspect ratio trenches and vias. Depending on the properties of other materials incorporated within the interconnect structure, the barrier layer 240
Can be tantalum, tantalum nitride, titanium nitride, titanium oxynitride, titanium-tungsten alloy or tungsten nitride. As described above, as contacts to semiconductor device contacts, two such as those taught by Stevens in U.S. Pat. Nos. 4,977,440 and 5,070,036.
A composite barrier consisting of two layers can also be used. It is noted that the deposited bonding layer is not required to achieve good adhesion between the titanium barrier layer and the properly conditioned BCB layer of the dielectric layer. The barrier layer 240 may also be provided with sufficient conductivity to facilitate a subsequent electrochemical deposition step for depositing interconnect lines and post metallization. However, if the barrier layer 2
If the conductivity of 40 is insufficient, a seed layer may be required.

【0049】 図5Bと図4の段階260とは、例えば、PVDまたはCVD法により蒸着さ
れるシード層265の適用を示したものである。シード層265は一般的には銅
であるが、ニッケル、イリジウム、プラチナ、パラジウム、クロム、バナジウム
、または酸化イリジウムのようなその他の導電性材料のような金属とすることも
できる。シード層と障壁層との好ましい厚さは200〜600Åの範囲である。
5B and step 260 in FIG. 4 show the application of a seed layer 265 deposited, for example, by PVD or CVD. Seed layer 265 is typically copper, but could be a metal such as nickel, iridium, platinum, palladium, chromium, vanadium, or other conductive materials such as iridium oxide. The preferred thickness of the seed layer and the barrier layer is in the range of 200-600 °.

【0050】 再び図5Bと図4の段階270とによれば、例えば、フォトレジスト272を
マスクとして使用して相互接続ラインパターンを蒸着するために、写真製版技術
においてきちんと確立された手順を採用することもできる。かかる事例において
は、シード層表面の暴露部からフォトレジスト残留物を除去するために、写真製
版手順の最終段階として、または、相互接続ラインメタライゼーションの電気化
学蒸着に先立つ任意の処理段階に、プラズマ処理を含めることもできる。フォト
レジストと銅シード層265との付着を促進する層270を形成するために、H
MDSでの処理を採用することもできる。それに加えて、あるいはまた、層27
0を形成し、それによりシード層とフォトレジストとの付着を促進するために、
酸化銅の薄い層(100Å未満)をシード層265の上部表面に形成することも
できる。
Referring again to FIG. 5B and step 270 of FIG. 4, employ well-established procedures in photolithography, for example, to deposit an interconnect line pattern using photoresist 272 as a mask. You can also. In such cases, the plasma may be removed as a final step in a photolithographic procedure or in any processing step prior to electrochemical deposition of interconnect line metallization to remove photoresist residues from exposed portions of the seed layer surface. Processing can also be included. To form a layer 270 that promotes the adhesion between the photoresist and the copper seed layer 265, H
Processing in MDS can also be adopted. Additionally or alternatively, layer 27
0 to thereby promote adhesion between the seed layer and the photoresist.
A thin layer of copper oxide (less than 100 °) can also be formed on the top surface of seed layer 265.

【0051】 図5Cと図4の段階280とによれば、例えば、銅をフォトレジスト相互接続
パターン内に選択的に電気化学蒸着することにより、相互接続ラインメタライゼ
ーションを形成する。好ましくは酸性電気化学浴を電気化学蒸着に採用する。こ
の化学浴は、硫酸銅と硫酸とを脱イオン水に添加することにより調製することが
できる。金属めっき技術で公知のように、金属粒度と膜適合性とに影響を与える
材料を低濃度で化学浴に含めることもできる。
According to FIG. 5C and step 280 of FIG. 4, an interconnect line metallization is formed, for example, by selectively electrochemically depositing copper into the photoresist interconnect pattern. Preferably, an acidic electrochemical bath is employed for electrochemical deposition. This chemical bath can be prepared by adding copper sulfate and sulfuric acid to deionized water. As is known in the metal plating art, materials that affect metal particle size and film compatibility can also be included in the chemical bath at low concentrations.

【0052】 相互接続メタライゼーション285がフォトレジスト相互接続パターンに蒸着
された後に、フォトレジストが除去される。フォトレジストの除去は、フォトレ
ジストを溶剤または(オゾン処理脱イオン水のような)酸化剤に暴露し、その後
に水洗いすることにより行うこともできる。かかる段階が図4の段階290と2
95とに示してあり、この段階は選択的金属蒸着の後にフォトレジストを除去す
るのに十分なものでなければならない。結果として生じる構造が図5Dに示して
ある。
After the interconnect metallization 285 has been deposited on the photoresist interconnect pattern, the photoresist is removed. Removal of the photoresist can also be accomplished by exposing the photoresist to a solvent or an oxidizing agent (such as ozonized deionized water), followed by a water rinse. These steps correspond to steps 290 and 2 in FIG.
At 95, this step must be sufficient to remove the photoresist after selective metal deposition. The resulting structure is shown in FIG. 5D.

【0053】 図5Eと図4の段階400とに示したように、段階308におけるようにポス
トメタライゼーション307を電気化学的に蒸着するための開口を形成するため
に、別のフォトレジストパターン305を半導体工作物に適用する。メタライジ
ングされたポスト307が図5Fに示してある。ポストメタライゼーションが蒸
着された後に、フォトレジストパターンを除去し、それにより図5Gの相互接続
構造を残す。
As shown in FIG. 5E and step 400 of FIG. 4, another photoresist pattern 305 is formed to form an opening for electrochemically depositing post-metallization 307 as in step 308. Applies to semiconductor workpieces. The metallized post 307 is shown in FIG. 5F. After the post metallization has been deposited, the photoresist pattern is removed, thereby leaving the interconnect structure of FIG. 5G.

【0054】 次に図5Hと図4の段階315、320および325によれば、例えば、電気
化学エッチング法により、シード層265は一部または全部を除去する。電気化
学エッチングはリン酸を含む溶液のような適当な電解液にシード層を暴露するこ
とにより行うこともでき、一方、シード層265は電解液に浸漬された電極に対
してプラスの電位に保たれる。
Next, according to steps 315, 320 and 325 of FIGS. 5H and 4, part or all of the seed layer 265 is removed, for example, by an electrochemical etching method. Electrochemical etching can also be performed by exposing the seed layer to a suitable electrolyte, such as a solution containing phosphoric acid, while the seed layer 265 is maintained at a positive potential with respect to the electrode immersed in the electrolyte. Dripping.

【0055】 図5Hに示したのは、暴露シード層の部分的除去後の代表的な横断面であり、
この後に、障壁層の暴露表面上には酸化銅タンタルが形成され、ラインおよびポ
ストの表面上には酸化銅が形成される。すでに詳述したように、シード層265
はリン酸を含む電解液への浸漬により一部を除去することができ、一方、シード
層は同じ電解液に浸漬された電極に対してプラスの電位に保たれる。電気化学エ
ッチングの後に残ったシード層は酸化銅に転換される。あるいはまた、シード層
の厚さが最小ライン幅の約10%未満の場合は、電気化学エッチングは省略する
こともでき、シード層は全部を酸化銅に転換することもできる。
FIG. 5H shows a representative cross section after partial removal of the exposed seed layer,
Thereafter, copper tantalum oxide is formed on the exposed surface of the barrier layer, and copper oxide is formed on the lines and posts. As already detailed, the seed layer 265
Can be partially removed by immersion in an electrolyte containing phosphoric acid, while the seed layer is kept at a positive potential with respect to the electrodes immersed in the same electrolyte. The seed layer remaining after the electrochemical etching is converted to copper oxide. Alternatively, if the thickness of the seed layer is less than about 10% of the minimum line width, the electrochemical etching can be omitted and the seed layer can be entirely converted to copper oxide.

【0056】 段階320によれば、銅構造285、307および265と障壁層240との
暴露表面は、空気、酸素、溶解酸素含有水または水中溶解オゾンの溶液への暴露
により酸化される。あるいはまた、暴露表面は酸素含有雰囲気中で加熱すること
により酸化させることもできる。段階325に示したように、結果として生じる
酸化銅は、硫酸、塩化水素酸、または硫酸と塩化水素酸の両方を含む溶液への暴
露により除去することもできる。図3によれば、酸化銅の除去はツールセット2
5のステーション145において行うこともできる。
According to step 320, the exposed surfaces of the copper structures 285, 307 and 265 and the barrier layer 240 are oxidized by exposure to a solution of air, oxygen, dissolved oxygen-containing water or dissolved ozone in water. Alternatively, the exposed surface can be oxidized by heating in an oxygen-containing atmosphere. As shown in step 325, the resulting copper oxide can also be removed by exposure to sulfuric acid, hydrochloric acid, or a solution containing both sulfuric acid and hydrochloric acid. According to FIG. 3, removal of copper oxide is performed by tool set 2
5 station 145.

【0057】 保護コーティング370を好ましくは残った相互接続構造の上に提供する。か
かる保護コーティングは、段階375におけるように、好ましくは、材料を暴露
銅には蒸着するが、酸化物コーティングされた暴露障壁材料には蒸着しない金属
化学法により形成する。保護コーティング用材料は、好ましくは、誘電体への銅
の移行を妨げるとともに、コーティングされた銅の酸化も妨げる材料である。か
かる材料とは、ニッケル、ニッケル合金およびクロムである。保護コーティング
の好ましい厚さは50Å〜500Åの範囲である。結果として生じる構造が図5
Iに示してある。
A protective coating 370 is preferably provided over the remaining interconnect structure. Such a protective coating, as in step 375, is preferably formed by a metal chemistry method that deposits the material on the exposed copper but not on the oxide-coated exposed barrier material. The protective coating material is preferably a material that prevents migration of copper to the dielectric and also prevents oxidation of the coated copper. Such materials are nickel, nickel alloys and chromium. The preferred thickness of the protective coating ranges from 50 ° to 500 °. The resulting structure is shown in FIG.
I.

【0058】 図4の段階380によれば、障壁層240とその上の酸化物層は、銅により覆
われていない場合は、湿式化学エッチング液により除去することもできる。もし
障壁除去手順が相互接続構造の銅機能または障壁層240の下にある誘電体21
0に過剰に破壊的化学作用を及ぼすことがなければ、湿式化学エッチング液はフ
ッ化水素酸の1%〜5%水溶液とすることもできる。
According to step 380 of FIG. 4, the barrier layer 240 and the oxide layer thereon may be removed by a wet chemical etchant if not covered by copper. If the barrier removal procedure is performed on the copper function of the interconnect structure or dielectric 21 underlying the barrier layer 240
The wet chemical etchant can be a 1% to 5% aqueous solution of hydrofluoric acid, provided that it does not cause excessive destructive chemistry to zero.

【0059】 図5Jに示したように、さらには、図4の段階400および405におけるよ
うに、相互接続構造のポストの上部表面を覆うのに十分な厚さまで別の誘電層4
10を形成する。この別の誘電層410は、好ましくは、1種類または数種類の
前駆物質をスピン適用またはスプレー適用し、その後に,嫌気性または酸素含有
雰囲気中において温度450℃未満で硬化させることにより形成する。誘電層4
10の組成は、誘電層210と異なる組成でもよいし、同じ組成でもよい。
As shown in FIG. 5J, and as in steps 400 and 405 of FIG. 4, another dielectric layer 4 is formed to a thickness sufficient to cover the top surface of the posts of the interconnect structure.
Form 10 This additional dielectric layer 410 is preferably formed by spinning or spraying one or several precursors, followed by curing in an anaerobic or oxygen containing atmosphere at a temperature below 450 ° C. Dielectric layer 4
The composition of 10 may be different from or the same as that of the dielectric layer 210.

【0060】 別の誘電層410が硬化した後に、ポスト構造307の上部接触領域420を
暴露するために、層410の暴露表面をエッチバックする。例えば、ポスト構造
307の全ての上部表面が暴露されるまで層410の厚さを減らすために、ブラ
ンケットプラズマエッチングを採用することもできる。BCBのエッチングは、
例えば、酸素およびフッ素イオンを含むプラズマ中で行うこともできる。かかる
段階が図4の段階425に示してあり、結果として生じる構造が図5Kに示して
ある。
After another dielectric layer 410 is cured, the exposed surface of layer 410 is etched back to expose upper contact area 420 of post structure 307. For example, a blanket plasma etch may be employed to reduce the thickness of layer 410 until all of the upper surface of post structure 307 is exposed. BCB etching is
For example, it can be performed in a plasma containing oxygen and fluorine ions. Such a step is shown in FIG. 4 at step 425 and the resulting structure is shown in FIG. 5K.

【0061】 上記の各段階を実施するのに適したツールアーキテクチャの別の実施例が図7
に示してある。図7に示したツールアーキテクチャは、図6のツールアーキテク
チャに組込まれたものとして図3に示したツールセットの実施例に類似したもの
である(ただし、図6のより総括的な処理ツールセットの名称は、図3に開示さ
れたツールセットを組込まずに、図7においても同様に使用できることが理解さ
れよう)。しかしながら、図7のツールアーキテクチャは、単一のメタライゼー
ションレベルの適用の中間段階における半導体工作物をチェックするために使用
する検査ツールセットを含んでいる。中間チェックは、例えば、各種のフォトレ
ジストパターンと対応するメタライゼーションとの適正な登録を確実に行い、さ
らには、適正な誘電エッチバックを行うために、実施される。このように、図4
に示した処理段階270、290、300、380および425の後に、各半導
体工作物を検査ツールセットに提供することもできる。図示実施例では、ツール
処理アーキテクチャの各種のツール間で半導体工作物を移送し、単一の相互接続
メタライゼーションレベルを形成するために、工作物を10回移動させる。検査
ツールセット600は、例えば、KLA−Tencor社から入手可能な検査装
置により構成することもできる。 ハードマスクパターニングを使用するツールアーキテクチャと方法 ハードマスクパターニングを使用してメタライゼーションレベルを製造する方
法の少なくとも4つの実施例を開示する。第1実施例では、ハードマスク誘電層
を使用して、相互接続メタライゼーションパターンだけを形成する。第2実施例
では、ハードマスク誘電層を使用して、相互接続メタライゼーションパターンと
ポストパターンの両方を形成する。第3実施例と第4実施例は、相互接続ライン
およびポストパターンの適正な形成を確実に行うために処理中に中間検査を実施
する点を除けば、それぞれ第1実施例と第2実施例に類似している。処理アーキ
テクチャ、処理ツールセット、および工作物の移動については、各実施例ごとに
示してある。本発明の1つの実施例に従って処理アーキテクチャを実現するため
の基本的ツールセットが図8に示してある。図示したように、ツールセットは、
膜蒸着ツールセット1020と、ハードマスク形成ツールセット1023と、パ
ターン処理ツールセット1025と、電気化学・湿式処理ツールセット1030
と、誘電処理ツールセット1035とからなる。
Another embodiment of a tool architecture suitable for performing the above steps is shown in FIG.
It is shown in The tool architecture shown in FIG. 7 is similar to the embodiment of the toolset shown in FIG. 3 as being incorporated into the tool architecture of FIG. 6 (except for the more general processing toolset of FIG. 6). It will be appreciated that the names could be used in FIG. 7 as well, without incorporating the toolset disclosed in FIG. 3). However, the tool architecture of FIG. 7 includes a set of inspection tools used to check semiconductor workpieces in the middle of a single metallization level application. The intermediate check is performed, for example, in order to ensure proper registration of various photoresist patterns and corresponding metallization, and to perform proper dielectric etchback. Thus, FIG.
After each of the processing steps 270, 290, 300, 380 and 425 shown in FIG. In the illustrated embodiment, the semiconductor workpiece is transported between the various tools of the tool processing architecture and the workpiece is moved ten times to form a single interconnect metallization level. The inspection tool set 600 can also be configured by, for example, an inspection device available from KLA-Tencor. Tool Architecture and Method Using Hard Mask Patterning At least four embodiments of a method of fabricating metallization levels using hard mask patterning are disclosed. In a first embodiment, a hard mask dielectric layer is used to form only the interconnect metallization pattern. In a second embodiment, a hard mask dielectric layer is used to form both interconnect metallization patterns and post patterns. The third and fourth embodiments are the first and second embodiments, respectively, except that an intermediate inspection is performed during processing to ensure proper formation of interconnect lines and post patterns. Is similar to The processing architecture, processing tool set, and workpiece movement are shown for each embodiment. The basic toolset for implementing a processing architecture according to one embodiment of the present invention is shown in FIG. As shown, the toolset
Film deposition tool set 1020, hard mask forming tool set 1023, pattern processing tool set 1025, and electrochemical / wet processing tool set 1030
And a dielectric processing tool set 1035.

【0062】 図8の開示実施例では、膜蒸着セット1020は好ましくは真空蒸着ツールセ
ットである。工作物に対して行う処理作業に関する下記の検討から明らかになる
が、膜蒸着ツールセット1020は1つ以上の膜を工作物の一般的に平らな表面
に蒸着する。かかる膜蒸着は、ダマスク処理に採用される微細凹部に膜を蒸着す
るのに好適である。このように、物理蒸着(PVD)のような、低コストの真空
蒸着技術を採用することもできる。化学蒸着 (CVD)法も採用することができる。
In the disclosed embodiment of FIG. 8, the film deposition set 1020 is preferably a vacuum deposition tool set. As will become apparent from the following discussion of processing operations performed on a workpiece, the film deposition tool set 1020 deposits one or more films on a generally flat surface of a workpiece. Such film deposition is suitable for depositing a film in a fine concave portion used for damascene processing. Thus, low-cost vacuum deposition techniques, such as physical vapor deposition (PVD), may be employed. Chemical vapor deposition (CVD) may also be employed.

【0063】 図9に示した膜蒸着ツールセット1020の実施例は、工作物の表面を状態調
節し、ボンディング層を蒸着し、障壁層を蒸着し、シード層を工作物に蒸着する
ための複数の処理ステーションを含んでいる。好ましくは、工作物は最初に状態
調節ステーションに移送し、そこで、工作物基板の外側に蒸着された一般的に平
らな誘電層の表面を処理し、後続の膜層の付着力を高める。かかる誘電層の付着
力強化は、任意の1つ以上の公知のプラズマ法の利用により実現することができ
る。誘電層と後続の膜層との特性に応じて、付着力強化が不必要なこともある。
かかる事例においては、状態調節ステーションを膜蒸着ツールセット20に含め
る必要はない。各工作物は次にボンディング膜適用ステーションに提供され、そ
こで、任意のボンディング層が誘電層の外側に(好ましくは、直接)適用される
。ボンディング層に適した材料はアルミニウム、チタンおよびクロムである。隣
接する膜層の特性によっては、ボンディング層が望ましくないこともあり、その
場合は、ボンディング膜適用ステーションを膜蒸着ツールセット1020に含め
る必要はない。工作物の誘電材料の外側に障壁層材料を適用するためには、障壁
層適用ステーションを使用する。相互接続構造の内部に組込まれるその他の材料
の特性に応じて、障壁層はタンタル、窒化タンタル、窒化チタン、オキシ窒化チ
タン、チタン・タングステン合金または窒化タングステンとすることができる。
特に相互接続レベルが半導体デバイスの端子と接触する場合は、アメリカ特許第
4,977,440号およびアメリカ特許第5,070,036号においてステ
ィーブンスが教示しているような2つの層からなる複合障壁を採用するのが有利
である。
The embodiment of the film deposition tool set 1020 shown in FIG. 9 is used to condition a surface of a workpiece, deposit a bonding layer, deposit a barrier layer, and deposit a seed layer on the workpiece. Processing station. Preferably, the workpiece is first transferred to a conditioning station where the surface of the generally planar dielectric layer deposited on the outside of the workpiece substrate is treated to increase the adhesion of subsequent film layers. Such enhanced adhesion of the dielectric layer can be achieved through the use of any one or more known plasma techniques. Depending on the properties of the dielectric layer and subsequent film layers, adhesion enhancement may not be necessary.
In such cases, the conditioning station need not be included in the film deposition tool set 20. Each workpiece is then provided to a bonding film application station where an optional bonding layer is applied (preferably directly) outside the dielectric layer. Suitable materials for the bonding layer are aluminum, titanium and chromium. Depending on the properties of adjacent film layers, a bonding layer may not be desired, in which case a bonding film application station need not be included in the film deposition tool set 1020. A barrier layer application station is used to apply the barrier layer material outside the dielectric material of the workpiece. The barrier layer can be tantalum, tantalum nitride, titanium nitride, titanium oxynitride, titanium-tungsten alloy, or tungsten nitride, depending on the properties of the other materials incorporated within the interconnect structure.
Particularly when the interconnect level is in contact with the terminals of the semiconductor device, a two layer composite as taught by Stevens in U.S. Pat. No. 4,977,440 and U.S. Pat. No. 5,070,036. Advantageously, barriers are employed.

【0064】 障壁層の導電性を高め、以降に形成される層をきちんと付着させるために、膜
蒸着ツールセット1020は好ましくはシード層適用ステーションを含んでいる
。シード層適用ステーションは好ましくはPVDまたはCVD法を使用してシー
ド層を蒸着する。シード層は好ましくは銅である。シード層が適用された後に、
工作物は出力ステーションに移送され、その後さらにその他の処理ツールセット
に移送される。
The film deposition tool set 1020 preferably includes a seed layer application station to increase the conductivity of the barrier layer and to properly adhere subsequently formed layers. The seed layer application station deposits the seed layer, preferably using a PVD or CVD method. The seed layer is preferably copper. After the seed layer has been applied,
The workpiece is transferred to an output station and then further to another set of processing tools.

【0065】 ハードマスク形成ツールセット1023は、膜蒸着処理ツールセット1020
により適用されたシード層上にハードマスク誘電層を提供するために使用される
複数の処理ステーションを含んでいる。このハードマスク誘電層は究極的にはパ
ターン処理ツールセット1025により適用されたフォトレジストパターンに従
ってパターン化される。相互接続ラインメタライゼーションとポストメタライゼ
ーションの一方または両方を蒸着するために使用するパターン化マスクを提供す
るために、1つ以上のハードマスク層を適用する。以下にさらに詳細に示すよう
に、相互接続ラインパターンは、工作物の平面内での水平電気相互接続のために
導体通路が提供される領域を形成し、一方、ポストパターンは、工作物の隣接す
る平面間の垂直電気接続のために導体通路が提供される領域を形成する。
The hard mask forming tool set 1023 includes a film deposition processing tool set 1020.
Including a plurality of processing stations used to provide a hard mask dielectric layer over the seed layer applied by the method. This hardmask dielectric layer is ultimately patterned according to the photoresist pattern applied by the patterning tool set 1025. One or more hardmask layers are applied to provide a patterned mask used to deposit one or both of the interconnect line metallization and post metallization. As will be shown in more detail below, the interconnect line pattern forms an area in which conductor paths are provided for horizontal electrical interconnection in the plane of the workpiece, while the post pattern is adjacent to the workpiece. Forming areas in which conductor paths are provided for vertical electrical connections between the two planes.

【0066】 図10に示したツールセット実施例では、ハードマスク形成ツールセット10
23は、工作物を好ましくは多工作物カセットまたは単一工作物カセットまたは
多工作物衛生ポッドの中に受取る入力ステーション1465を含んでいる。入力
ステーション1465から、工作物はコーティングステーション1467に提供
され、そこで、工作物は1つ以上の前駆物質材料をコーティングされる。工作物
は次に、例えば、溶剤を焼切るために、焼付けステーション1470に提供され
る。焼付けステーションは一般的にはホットプレートである。焼付けステーショ
ン1470での処理の後に、工作物は硬化ステーション1473に提供される。
硬化サイクルの長さに応じて、硬化ステーション1473はホットプレートとす
ることもできるし、小型バッチ炉とすることもできる。硬化サイクルが工作物に
損傷を与えてはならない。硬化の後、工作物は出力ステーション1475に提供
される。図示実施例では入力ステーションと出力ステーションが分離して示して
あるが、これらのステーションを組合わせて、単一の入力・出力ステーションと
することもできる。
In the tool set embodiment shown in FIG. 10, the hard mask forming tool set 10
23 includes an input station 1465 for receiving a workpiece, preferably in a multi-workpiece cassette or a single-workpiece cassette or a multi-workpiece sanitary pod. From the input station 1465, the workpiece is provided to a coating station 1467, where the workpiece is coated with one or more precursor materials. The workpiece is then provided to a baking station 1470, for example, to burn off the solvent. The baking station is typically a hot plate. After processing at the baking station 1470, the workpiece is provided to a curing station 1473.
Depending on the length of the cure cycle, the cure station 1473 can be a hot plate or a small batch furnace. The curing cycle must not damage the workpiece. After curing, the workpiece is provided to output station 1475. In the illustrated embodiment, the input station and the output station are shown separately, but these stations can be combined into a single input / output station.

【0067】 図8のパターン処理ツールセット1025は、ハードマスク形成ツールセット
1023により適用されたハードマスク層上に相互接続ラインパターンを提供す
るために使用される複数の処理ステーションを含んでいる。開示された方法の1
つに従って、パターン処理ツールセット1025は、相互接続ラインパターンを
使用して形成される相互接続メタライゼーション上にポストパターンを提供する
ためにも使用される。あるいはまた、以下に示すように、パターン処理ツールセ
ット1025は、ポストメタライゼーションの蒸着用のマスクを提供するハード
マスク形成ツールセットにより蒸着された別のハードマスク層上にポストパター
ンを提供するために使用される。
The pattern processing tool set 1025 of FIG. 8 includes a plurality of processing stations used to provide interconnect line patterns on the hard mask layer applied by the hard mask forming tool set 1023. One of the disclosed methods
Accordingly, the pattern processing toolset 1025 is also used to provide post patterns on interconnect metallizations formed using interconnect line patterns. Alternatively, as shown below, a pattern processing tool set 1025 may be used to provide a post pattern on another hard mask layer deposited by a hard mask forming tool set that provides a mask for post metallization deposition. used.

【0068】 図9に示したツールセットの実施例では、パターン処理ツールセット1025
は写真製版ツールセットである。パターン処理ツールセット1025は、その場
合は、半導体ウェーハのような工作物を多工作物カセットまたは単一工作物カセ
ットまたは多工作物衛生ポッドの中に受取る入力ステーションを含んでいる。ツ
ールセット1025の内部では、工作物は、状態調節、コーティングおよび焼付
けという標準写真製版処理を連続的に受ける。フォトレジストが工作物に焼付け
られた後に、工作物は、相互接続ラインまたはポストパターンを形成するために
フォトレジスト層の一部を後に除去することができるようフォトレジストに選択
的に影響を与えるような形でフォトレジストを紫外線に暴露するステップ・リピ
ート装置のようなフォトレジスト暴露装置の入力ステーションに移送される。フ
ォトレジスト層の暴露の後に、工作物は出力ステーションに送られ、さらに、フ
ォトレジスト暴露装置内でのパターン暴露との整合性を有するパターンをフォト
レジスト層内に形成するためにフォトレジスト層を選択的に除去する別の処理ス
テーションに移送される。かかる処理ステーションはフォトレジスト現像ステー
ションを含んでおり、プラズマクリーニング(「脱スカム」)ステーションを含
むこともできる。フォトレジスト層の選択的除去とプラズマクリーニングとの後
に、工作物は出力ステーションに移送され、さらに、1つ以上の別のツールセッ
トに提供される。
In the embodiment of the tool set shown in FIG. 9, the pattern processing tool set 1025
Is a photoengraving tool set. The pattern processing tool set 1025 then includes an input station for receiving a workpiece, such as a semiconductor wafer, into a multi-workpiece cassette or a single-workpiece cassette or a multi-workpiece sanitary pod. Inside the tool set 1025, the workpiece is continuously subjected to standard photomechanical processes of conditioning, coating and baking. After the photoresist has been baked onto the workpiece, the workpiece selectively affects the photoresist so that portions of the photoresist layer can be subsequently removed to form interconnect lines or post patterns. The photoresist is then transferred to an input station of a photoresist exposure device, such as a step repeat device, which exposes the photoresist to ultraviolet light. After exposure of the photoresist layer, the workpiece is sent to the output station, and a photoresist layer is selected to form a pattern in the photoresist layer that is compatible with pattern exposure in the photoresist exposure apparatus. Transferred to another processing station where it is removed. Such processing stations include a photoresist development station, and may also include a plasma cleaning ("descum") station. After selective removal of the photoresist layer and plasma cleaning, the workpiece is transferred to an output station and further provided to one or more additional tool sets.

【0069】 図9に示したように、ハードマスクエッチングツールセット1027は、工作
物を好ましくは多工作物カセットまたは単一工作物カセットまたは多工作物衛生
ポッドの中に受取る入力ステーション1480を含んでいる。入力ステーション1
480から、工作物はエッチングステーション1483に提供され、そこで、ハ
ードマスク層は、パターン処理ツールセット1025により適用されたパターン
化フォトレジスト層の開放領域を通じて選択的にエッチングされる。所望のマス
クパターンを形成するためにハードマスク層がエッチングされた後に、工作物は
出力ステーション1485に提供される。図10に示した実施例では入力ステー
ションと出力ステーションが分離して示してあるが、単一の入力・出力ステーシ
ョンを使用することもできる。ハードマスクエッチングツールセット1027は
、Tegal社、Applied Material社またはLAM Rese
achが販売しているようなプラズマエッチング装置とすることもできる。
As shown in FIG. 9, the hard mask etching tool set 1027 includes an input station 1480 for receiving a workpiece, preferably in a multi-workpiece cassette or a single-workpiece cassette or a multi-workpiece sanitary pod. I have. Input station 1
From 480, the workpiece is provided to an etching station 1483, where the hard mask layer is selectively etched through open areas of the patterned photoresist layer applied by the patterning tool set 1025. After the hard mask layer has been etched to form the desired mask pattern, the workpiece is provided to output station 1485. Although the input and output stations are shown separately in the embodiment shown in FIG. 10, a single input and output station may be used. Hard mask etching tool set 1027 is available from Tegal, Applied Material, or LAM
A plasma etching apparatus such as that sold by ach may be used.

【0070】 図8の電気化学・湿式処理ツールセット1030は、相互接続ラインメタライ
ゼーションおよびポストメタライゼーション構造を形成するために使用される広
範囲な処理を実現する。湿式処理ツールセット1030は、モンタナ州カリスペ
ルのSemitool社からいずれも入手可能なEquinoxTMブランドのツ
ールまたはLT−210TMブランドのツールの形で実現することもできる。図9
に示したように、かかる電気化学・湿式処理ツールセットは好ましくは入力ステ
ーションと、出力ステーションと、電気化学法と湿式化学法とを実施するための
複数のステーションを含んでいる。湿式処理ツールセット30の処理ステーショ
ンは少なくとも3つの1次処理作業を行う。第1に、湿式処理ツールセット30
は、パターン処理ツールセット25および/またはハードマスクエッチングツー
ルセット1027を使用して形成された相互接続ラインパターンとポストパタン
との中に、電気化学蒸着法を使用して、銅メタライゼーションを適用するために
使用される処理ステーションを含んでいる。それに加えて、銅を電気化学的に蒸
着すべき工作物の表面を状態調節するために、状態調節ステーションを使用する
こともできる。第2に、ツールセット30は、ハードマスク形成ツールセット1
023により適用され、ハードマスクエッチングツールセット1027によりエ
ッチングされる相互接続ラインパターンと、いくつかの実施例では、ポストパタ
ーンとを形成するために使用されるハードマスク材料を除去するために使用され
る1つ以上の処理ステーションを含んでいる。同様に、湿式処理ツールセット3
0は、ハードマスク層内に相互接続ラインパターンを形成するために採用された
フォトレジスト材料と、いくつかの処理実施例では、ポストパターンを形成する
ために採用されたフォトレジスト材料とを除去するために使用される1つ以上の
処理ステーションを含んでいる。一般的には、溶剤ステーションとすすぎ/乾燥
ステーションとがフォトレジスト除去のために提供される。最後に、相互接続ラ
インが重ねられていないシード層および/または障壁層の部分を除去するために
、および/または、かかる部分を非導電性にするために、1つ以上の処理ステー
ションが採用されている。
The electrochemical and wet processing toolset 1030 of FIG. 8 implements a wide range of processes used to form interconnect line metallization and post-metallization structures. The wet processing tool set 1030 can also be implemented in the form of Equinox brand tools or LT-210 brand tools, both available from Semitool, Kalispell, MT. FIG.
As shown in Table 1, such an electrochemical and wet processing tool set preferably includes an input station, an output station, and a plurality of stations for performing electrochemical and wet chemical methods. The processing stations of the wet processing tool set 30 perform at least three primary processing operations. First, the wet processing tool set 30
Applies copper metallization, using electrochemical deposition, into interconnect line patterns and post patterns formed using pattern processing tool set 25 and / or hard mask etching tool set 1027. Includes processing station used for In addition, a conditioning station can be used to condition the surface of the workpiece on which the copper is to be electrochemically deposited. Second, the tool set 30 is a hard mask forming tool set 1
023, and is used to remove the hard mask material used to form the interconnect line pattern and, in some embodiments, the post pattern, etched by the hard mask etching tool set 1027. It includes one or more processing stations. Similarly, wet processing tool set 3
0 removes the photoresist material employed to form the interconnect line pattern in the hard mask layer and, in some processing embodiments, the photoresist material employed to form the post pattern. It includes one or more processing stations used for processing. Generally, a solvent station and a rinse / dry station are provided for photoresist removal. Finally, one or more processing stations are employed to remove portions of the seed and / or barrier layers where the interconnect lines do not overlap and / or to render such portions non-conductive. ing.

【0071】 任意であるが、相互接続メタライゼーションとポストメタライゼーションとの
上に保護コーティングを適用するために、処理ツール30を使用することもでき
る。1つの特定の実用例では、この目的で電気化学蒸着ステーションを使用する
こともできる。保護コーティング用材料は、好ましくは、誘電体への銅の移行と
コーティングされた銅の酸化との両方を妨げる材料である。保護コーティング用
に採用できる材料とは、ニッケル、ニッケル合金およびクロムである。
Optionally, the processing tool 30 can be used to apply a protective coating over the interconnect metallization and the post metallization. In one particular implementation, an electrochemical vapor deposition station may be used for this purpose. The protective coating material is preferably a material that prevents both migration of the copper to the dielectric and oxidation of the coated copper. Materials that can be employed for the protective coating are nickel, nickel alloys and chromium.

【0072】 誘電処理ツールセット1035は、相互接続メタライゼーションとポストメタ
ライゼーションとの上に誘電層を形成するために使用される複数の処理ステーシ
ョンを含んでいる。それに加えて、ポストメタライゼーションの上部接続領域を
暴露するために、誘電処理ツールセット1035は蒸着誘電層をエッチングする
ための1つ以上の処理ステーションを含んでいる。図9に示した誘電処理ツール
セットの実施例に関しては、工作物は入力ステーションからコーティングステー
ションに提供され、そこで、各工作物の表面を誘電性前駆物質等でコーティング
する。コーティングされた後に、工作物は連続的に焼付けステーションと硬化ス
テーションとに供給され、相互接続メタライゼーションとポストメタライゼーシ
ョンとを囲む誘電材料の形成を完了する。工作物は次にエッチバックステーショ
ンに供給され、そこで、誘電層の上部表面をエッチバックし、ポストメタライゼ
ーションの上部接続領域を暴露する。
The dielectric processing tool set 1035 includes a plurality of processing stations used to form a dielectric layer over interconnect metallization and post metallization. In addition, to expose the upper connection area of the post-metallization, the dielectric processing tool set 1035 includes one or more processing stations for etching the deposited dielectric layer. For the embodiment of the dielectric processing tool set shown in FIG. 9, a workpiece is provided from an input station to a coating station where the surface of each workpiece is coated with a dielectric precursor or the like. After being coated, the workpiece is continuously fed to a bake station and a cure station to complete the formation of the dielectric material surrounding the interconnect metallization and post metallization. The workpiece is then provided to an etchback station, where the upper surface of the dielectric layer is etched back, exposing the upper connection areas of the post-metallization.

【0073】 図8に関しては、図11との関連で以下に記載した製造工程手順をツールセッ
ト間での工作物の移動回数を最小にして実施するために、処理ツールセットを使
用することもできる。図11の処理段階1215、1225、1237および1
260は膜蒸着ツールセット1020内で実施することもできる。処理段階12
70および1308はパターン処理ツールセット1025内で実施することもで
きる。処理段階1277、1280および1039〜1380は湿式処理ツール
セット1030内で実施することもできる。処理段階1400〜1425は誘電
処理ツールセット1035内で実施される。処理段階1261はハードマスク形
成ツールセット1023内で実施することもでき、処理段階1273はハードマ
スクエッチングツールセット1027内で実施することもできる。
Referring to FIG. 8, a processing tool set can also be used to implement the manufacturing process procedures described below in connection with FIG. 11 with a minimum number of workpiece movements between the tool sets. . Processing steps 1215, 1225, 1237 and 1 in FIG.
260 can also be implemented within the film deposition tool set 1020. Processing stage 12
70 and 1308 may also be implemented within the pattern processing tool set 1025. Processing steps 1277, 1280 and 1039-1380 may also be performed within wet processing tool set 1030. Processing steps 1400-1425 are performed within dielectric processing tool set 1035. Processing step 1261 may be performed in hard mask forming tool set 1023, and processing step 1273 may be performed in hard mask etching tool set 1027.

【0074】 各処理段階の利用と各種ツールセットの間への処理段階の配分の結果として、
相互接続ラインだけをパターン化するためにハードマスクを使用する場合は、わ
ずか7回の工作物のツールセット間移動により、単一相互接続メタライゼーショ
ンレベルを形成することもできる。相互接続ラインとポストとの両方をパターン
化するためにハードマスクを使用する場合は、図16に示したように、わずか9
回の工作物のツールセット間移動により、単一相互接続メタライゼーションレベ
ルを形成することもできる。
As a result of the use of each processing stage and the distribution of the processing stages among the various tool sets,
If a hard mask is used to pattern only the interconnect lines, a single interconnect metallization level can also be formed with only seven movements of the workpiece between the tool sets. If a hard mask is used to pattern both the interconnect lines and the posts, only 9 as shown in FIG.
A single interconnect metallization level may be created by multiple workpiece movements between the tool sets.

【0075】 この目的のために、膜蒸着ツールセット1020とハードマスク形成ツールセ
ット1023との間で工作物を移送するのには、図8の矢印1500により示さ
れた1回だけの工作物の移動が使用される。ハードマスク形成ツールセット10
23とパターン処理ツールセット1025との間で工作物を移送するために、矢
印1505により示された1回だけの工作物の移動が使用される。パターン処理
ツールセット1025と湿式処理ツールセット1030との間で工作物を移送す
るために、2回の工作物の移動1510および1512が使用される。パターン
処理ツールセット1025とハードマスクエッチングツールセット1027との
間で工作物を移送するために、1回だけの工作物の移動1515が使用される。
同様に、ハードマスクエッチングツールセット1027と湿式処理ツールセット
1030との間で工作物を移送するために、1回だけの工作物の移動1515が
使用される。最後に、湿式処理ツールセット1030と誘電処理ツールセット1
035との間で工作物を移送するために、1回だけの工作物の移動1520が使
用される。このように、図1および2の伝統的な二重ダマスク処理アーキテクチ
ャおよびツールコンフィグレーションと比べた場合、ツールセット間での工作物
の移動回数が大幅に減少している。
For this purpose, the transfer of the workpiece between the film deposition tool set 1020 and the hard mask forming tool set 1023 requires only a one-time workpiece transfer indicated by arrow 1500 in FIG. Movement is used. Hard mask forming tool set 10
A one-time movement of the workpiece, indicated by arrow 1505, is used to transfer the workpiece between 23 and the pattern processing tool set 1025. Two workpiece movements 1510 and 1512 are used to transfer the workpiece between the pattern processing tool set 1025 and the wet processing tool set 1030. A one-time workpiece transfer 1515 is used to transfer the workpiece between the pattern processing tool set 1025 and the hard mask etching tool set 1027.
Similarly, a one-time workpiece transfer 1515 is used to transfer the workpiece between the hard mask etching tool set 1027 and the wet processing tool set 1030. Finally, the wet processing tool set 1030 and the dielectric processing tool set 1
A one-time work transfer 1520 is used to transfer the work piece to and from 035. Thus, when compared to the traditional dual damascene processing architecture and tool configuration of FIGS. 1 and 2, the number of movements of the workpiece between the tool sets is greatly reduced.

【0076】 図11の段階1261では、ハードマスク形成ツールセット1023において
、ハードマスク誘電層1263をシード層1265に蒸着する。図11の段階1
270では、例えば、フォトレジストを中間マスクとして使用して、相互接続ラ
インパターンをハードマスク誘電層に蒸着するために、写真製版技術においてき
ちんと確立された手順を採用することもできる。ハードマスク誘電層1263は
、1273により示されたようなフォトレジスト層1272の開放部分を通じて
選択的にエッチングされる。段階1273はハードマスクエッチングステーショ
ン1027において行われる。図11の段階1277に関しては、フォトレジス
ト層1272はツールセット1030内の湿式化学処理ステーションにおいて除
去され、それにより、相互接続メタライゼーションパターンを形成するための実
質的に垂直な壁を有するパターン化ハードマスク誘電層1263を残すことにな
る。
In step 1261 of FIG. 11, a hard mask dielectric layer 1263 is deposited on the seed layer 1265 in the hard mask forming tool set 1023. Step 1 in FIG.
At 270, well established procedures in photolithography may be employed, for example, to deposit an interconnect line pattern on a hardmask dielectric layer using photoresist as an intermediate mask. Hard mask dielectric layer 1263 is selectively etched through open portions of photoresist layer 1272 as indicated by 1273. Step 1273 is performed at a hard mask etching station 1027. With respect to step 1277 of FIG. 11, the photoresist layer 1272 is removed at a wet chemical processing station in the tool set 1030, thereby forming a patterned hard with substantially vertical walls for forming an interconnect metallization pattern. The mask dielectric layer 1263 will be left.

【0077】 図11の段階1280に関しては、例えば、銅をハードマスク相互接続パター
ン内に選択的に電気化学蒸着することにより、相互接続ラインメタライゼーショ
ンを形成する。好ましくは酸性電気化学浴を電気化学蒸着に採用する。この化学
浴は、硫酸銅と硫酸とを脱イオン水に添加することにより調製することができる
。金属めっき技術で公知のように、金属粒度と膜適合性とに影響を与える材料を
低濃度で任意に化学浴に含めることもできる。
With respect to step 1280 of FIG. 11, an interconnect line metallization is formed, for example, by selectively electrochemically depositing copper into the hard mask interconnect pattern. Preferably, an acidic electrochemical bath is employed for electrochemical deposition. This chemical bath can be prepared by adding copper sulfate and sulfuric acid to deionized water. Materials that affect metal grain size and film compatibility can optionally be included in the chemical bath at low concentrations, as is known in the metal plating art.

【0078】 銅の電気化学蒸着後に生じる構造が図12に示してある。図12では、工作物
の一般的に平らな表面は1210に示してあり、工作物の状態調節された部分は
1230に示してあり、障壁層は1240に示してあり、ハードマーク層は12
63に示してあり、シード層は1265に示してあり、例示相互接続メタライゼ
ーションラインは横断面が1285に示してある。
The resulting structure after electrochemical deposition of copper is shown in FIG. In FIG. 12, the generally flat surface of the workpiece is shown at 1210, the conditioned portion of the workpiece is shown at 1230, the barrier layer is shown at 1240, and the hard mark layer is shown at 1210.
At 63, the seed layer is shown at 1265, and an exemplary interconnect metallization line is shown at 1285 in cross section.

【0079】 相互接続メタライゼーションがパターン化ハードマスク誘電層内に蒸着された
後に、工作物はパターン処理ツールセット1025に戻すこともでき、そこで、
例えば、従来のフォトレジストパターン化技術により適用され、パターン化され
るフォトレジスト層を使用して、ポストメタライゼーション用パターンを形成す
る。段階1308では、ポストメタライゼーションを電気化学的に蒸着するため
の開口を形成するために、この別のフォトレジストパターンを工作物に適用する
。図13はフォトレジスト層1305のパターン化と図11の段階1309にお
けるポストメタライゼーション1307の電気化学蒸着との後に生じる構造を示
している。
After the interconnect metallization has been deposited in the patterned hardmask dielectric layer, the workpiece can also be returned to the patterning tool set 1025, where:
For example, a pattern for post-metallization is formed using a photoresist layer applied and patterned by conventional photoresist patterning techniques. In step 1308, the additional photoresist pattern is applied to the workpiece to form openings for electrochemically depositing the post-metallization. FIG. 13 shows the structure that results after patterning of the photoresist layer 1305 and electrochemical deposition of the post metallization 1307 in step 1309 of FIG.

【0080】 ポストメタライゼーションが段階1309において蒸着された後に、フォトレ
ジストパターンを段階1310において除去し、ハードマスク誘電層を段階13
13において除去する。ハードマスク誘電層の除去は好ましくはツールセット1
030内で行うが、2回のさらなるウェーハの移動を追加することにより、ハー
ドマスクエッチングツールセット1027において行うこともできる。
After the post metallization has been deposited in step 1309, the photoresist pattern is removed in step 1310 and the hard mask dielectric layer is removed in step 1310.
Remove at 13. Removal of the hardmask dielectric layer is preferably performed by tool set 1
030, but can also be performed in the hard mask etching tool set 1027 with the addition of two additional wafer movements.

【0081】 ハードマスク誘電層1263はパターン化フォトレジスト層の形成の前に除去
することもできる。図14はフォトレジスト層1305のパターン化とポストメ
タライゼーション1307の電気化学蒸着との後に生じる構造を示している。フ
ォトレジストと銅シード層265との付着を促進する層を形成するために、HM
DSでの処理を採用することもできる。それに加えて、あるいはまた、酸化銅の
薄い層(100Å未満)をシード層1265の上部表面に形成し、それによりシ
ード層とフォトレジストとの付着を促進することもできる。
The hard mask dielectric layer 1263 can be removed before forming the patterned photoresist layer. FIG. 14 shows the structure that results after the patterning of the photoresist layer 1305 and the electrochemical deposition of the post-metallization 1307. To form a layer that promotes adhesion between the photoresist and the copper seed layer 265, the HM
Processing in DS can also be adopted. Additionally or alternatively, a thin layer of copper oxide (less than 100 °) may be formed on the top surface of the seed layer 1265, thereby promoting adhesion between the seed layer and the photoresist.

【0082】 次に図5Hと図4の段階1315、1320および1325によれば、例えば、
電気化学エッチング法により、シード層265は一部または全部を除去する。電
気化学エッチングはリン酸を含む溶液のような適当な電解液にシード層を暴露す
ることにより行うこともでき、一方、シード層1265は電解液に浸漬された電
極に対してプラスの電位に保たれる。
Next, according to steps 1315, 1320 and 1325 of FIGS. 5H and 4, for example,
Part or all of the seed layer 265 is removed by an electrochemical etching method. Electrochemical etching can also be performed by exposing the seed layer to a suitable electrolyte, such as a solution containing phosphoric acid, while the seed layer 1265 is maintained at a positive potential with respect to the electrode immersed in the electrolyte. Dripping.

【0083】 段階1320においては、銅構造1285、1307および1265と障壁
層1240との暴露表面は、溶解空気、酸素またはオゾンを含む水への暴露によ
り酸化される。あるいはまた、暴露表面は酸素含有雰囲気中で加熱することによ
り酸化させることもできる。段階1325に示したように、結果として生じる酸
化銅は、硫酸、塩化水素酸、または硫酸と塩化水素酸の両方を含む溶液への暴露
により除去することもできる。図3によれば、酸化銅の除去はツールセット30
のエッチングステーション145において行うこともできる。
In step 1320, the exposed surfaces of copper structures 1285, 1307, and 1265 and barrier layer 1240 are oxidized by exposure to dissolved air, oxygen, or water containing ozone. Alternatively, the exposed surface can be oxidized by heating in an oxygen-containing atmosphere. As shown in step 1325, the resulting copper oxide may also be removed by exposure to sulfuric acid, hydrochloric acid, or a solution containing both sulfuric acid and hydrochloric acid. According to FIG. 3, the removal of copper oxide is performed by the tool set 30.
At the etching station 145 of FIG.

【0084】 保護コーティング370を好ましくは残った相互接続構造の上に提供する。か
かる保護コーティングは、段階1375におけるように、好ましくは、材料を暴
露銅には蒸着するが、酸化物コーティングされた暴露障壁材料には蒸着しない金
属化学法により形成する。保護コーティング用材料は、好ましくは、誘電体への
銅の移行を妨げるとともに、コーティングされた銅の酸化も妨げる材料である。
かかる材料とは、ニッケル、ニッケル合金およびクロムである。保護コーティン
グの好ましい厚さは50Å〜500Åの範囲である。
A protective coating 370 is preferably provided over the remaining interconnect structure. Such a protective coating, as in step 1375, is preferably formed by a metal chemistry method that deposits the material on exposed copper but not on the oxide coated exposed barrier material. The protective coating material is preferably a material that prevents migration of copper to the dielectric and also prevents oxidation of the coated copper.
Such materials are nickel, nickel alloys and chromium. The preferred thickness of the protective coating ranges from 50 ° to 500 °.

【0085】 図11の段階1380によれば、障壁層1240とその上の酸化物層は、銅に
より覆われていない場合は、湿式化学エッチング液により除去することもできる
。もし障壁除去手順が相互接続構造の銅機能または障壁層1240の下にある誘
電体1210に過剰に破壊的化学作用を及ぼすことがなければ、湿式化学エッチ
ング液はフッ化水素酸の1%〜5%水溶液のような希酸とすることもできる。
According to step 1380 of FIG. 11, the barrier layer 1240 and the oxide layer thereon may be removed by a wet chemical etchant if not covered by copper. If the barrier removal procedure does not cause excessive destructive chemistry to the copper function of the interconnect structure or the dielectric 1210 underneath the barrier layer 1240, the wet chemical etchant may be 1% to 5% hydrofluoric acid. % Aqueous solution.

【0086】 図11の段階1400においては、相互接続構造のポストの上部表面を覆うの
に十分な厚さまで別の誘電層を形成する。この別の誘電層は、好ましくは、1種
類または数種類の前駆物質をスピン適用またはスプレー適用し、その後に,嫌気
性または酸素含有雰囲気中において温度450℃未満で硬化させることにより形
成する。誘電層組成は、誘電層1210と異なる組成でもよいし、同じ組成でも
よい。
In step 1400 of FIG. 11, another dielectric layer is formed to a thickness sufficient to cover the top surface of the interconnect structure post. This additional dielectric layer is preferably formed by spinning or spraying one or several precursors, followed by curing in an anaerobic or oxygen-containing atmosphere at a temperature below 450 ° C. The composition of the dielectric layer may be different from or the same as the composition of the dielectric layer 1210.

【0087】 この別の誘電層が硬化した後に、ポスト構造1307の上部接触領域420を
暴露するために、層の暴露表面をエッチバックする。例えば、ポスト構造130
7の全ての上部表面が暴露されるまで層の厚さを減らすために、ブランケットプ
ラズマエッチングを採用することもできる。BCBのエッチングは、例えば、酸
素およびフッ素イオンを含むプラズマ中で行うこともできる。
After the additional dielectric layer has cured, the exposed surface of the layer is etched back to expose the upper contact area 420 of the post structure 1307. For example, the post structure 130
A blanket plasma etch can also be employed to reduce the thickness of the layer until all upper surfaces of 7 are exposed. The etching of BCB can be performed, for example, in a plasma containing oxygen and fluorine ions.

【0088】 いくつかの事例では、ポストと相互接続ラインとのパターン化にハードマスク
を使用するのが望ましいことがある。ポスト構造のパターン化にハードマスクを
利用する方法の1つの実施例が図15に示してある。ツールセット間での対応す
るウェーハの移動が図16に示してある。
In some cases, it may be desirable to use a hard mask for patterning the posts and interconnect lines. One embodiment of the use of a hard mask for patterning post structures is illustrated in FIG. The corresponding movement of the wafer between the tool sets is shown in FIG.

【0089】 この実施例では、工作物の処理は図11に示した処理とほぼ同じである。処理
の点で、主たる相違点は電気化学蒸着段階1280の後である。この後者の実施
例では、工作物を湿式処理ツールセット1030から除去し、ハードマスク形成
ツールセット1023に戻し、そこで、図15の段階1427に示したように、
別のハードマスク誘電層1422(図17)を工作物の表面に蒸着する。この別
のハードマスク誘電層の形成の後に、工作物をパターン形成ツールセット102
5に移送し、そこで、例えば、別のフォトレジスト層1432をこの別のハード
マスク誘電層1422に蒸着し、段階1249のように、所望のポストメタライ
ゼーションパターンに従ってパターン化する。ポスト構造を内部に形成するため
の開口を形成するために、段階1443において、ハードマスク誘電層1422
をこのパターンに従ってエッチングする。次に工作物を湿式化学処理ツールセッ
ト1030に戻し、そこで、フォトレジスト層1432を段階1310において
剥取り、銅ポスト構造を段階1309においてハードマスク誘電層1422を通
じて電気化学蒸着する。図18に関しては、ポストメタライゼーションの蒸着の
後に、ハードマスク層を除去し、処理は図11との関連で示したのと同じ形で進
行する。図16に示したように、図示したツールセット間をウェーハが9回移動
することにより、メタライゼーションレベル全体を形成することができる。
In this embodiment, the processing of the workpiece is almost the same as the processing shown in FIG. The main difference in terms of processing is after the electrochemical deposition stage 1280. In this latter embodiment, the workpiece is removed from the wet processing tool set 1030 and returned to the hard mask forming tool set 1023, where the workpiece is removed as shown in step 1427 of FIG.
Another hard mask dielectric layer 1422 (FIG. 17) is deposited on the surface of the workpiece. After the formation of this additional hardmask dielectric layer, the workpiece is transferred to the patterning tool set 102.
5, where, for example, another photoresist layer 1432 is deposited on this another hardmask dielectric layer 1422 and patterned, as in step 1249, according to the desired post-metallization pattern. In step 1443, a hard mask dielectric layer 1422 is formed to form openings for forming post structures therein.
Is etched according to this pattern. The workpiece is then returned to the wet chemical processing tool set 1030, where the photoresist layer 1432 is stripped in step 1310 and the copper post structure is electrochemically deposited in step 1309 through the hard mask dielectric layer 1422. Referring to FIG. 18, after deposition of the post-metallization, the hard mask layer is removed and processing proceeds in the same manner as shown in connection with FIG. As shown in FIG. 16, nine movements of the wafer between the illustrated tool sets can form an entire metallization level.

【0090】 上記の方法およびツールセット・ウェーハ移動の各々のさらなる強化策が図1
9および20に示してある。図19および20のツール構成はそれぞれ単一のメ
タライゼーションレベルの適用の中間段階で工作物をチェックするために使用す
る検査ツールセットを含んでいる。中間チェックは、例えば、各種のフォトレジ
ストパターンおよび/またはハードマスクパターンと対応するメタライゼーショ
ンとの適正な登録を確実に行い、さらには、適正な誘電エッチバックを行うため
に、実施される。図19に示したように、図11に示した処理段階1270、1
290、1300、1380および1425の後に、各工作物を検査ツールセッ
ト1600に提供することもできる。同様に、図20に示したように、図16に
示した処理段階1270、1290、1300、1380および1425の後に
、各工作物を検査ツールセット1600に提供することもできる。図19に示し
た実施例では、ツール処理アーキテクチャの各種のツール間で工作物を移送し、
単一の相互接続メタライゼーションレベルを形成するために、工作物を12回移
動させる。図15に示した実施例では、ツール処理アーキテクチャの各種のツー
ル間で工作物を移送し、単一の相互接続メタライゼーションレベルを形成するた
めに、工作物を14回移動させる。検査ツールセット600は、例えば、KLA
−Tencor社から入手可能な検査装置により構成することもできる。
A further enhancement of each of the above methods and toolset wafer movements is shown in FIG.
9 and 20. The tool configurations of FIGS. 19 and 20 each include a set of inspection tools used to check the workpiece in the middle of applying a single metallization level. Intermediate checks are performed, for example, to ensure proper registration of various photoresist patterns and / or hard mask patterns with corresponding metallization, and to perform proper dielectric etchback. As shown in FIG. 19, processing steps 1270, 1270 shown in FIG.
After 290, 1300, 1380 and 1425, each workpiece may also be provided to the inspection tool set 1600. Similarly, as shown in FIG. 20, each workpiece may be provided to the inspection tool set 1600 after the processing steps 1270, 1290, 1300, 1380, and 1425 shown in FIG. In the embodiment shown in FIG. 19, the workpiece is transferred between various tools of the tool processing architecture,
Workpiece is moved 12 times to form a single interconnect metallization level. In the embodiment shown in FIG. 15, the workpiece is moved 14 times to transfer the workpiece between the various tools of the tool processing architecture and to form a single interconnect metallization level. The inspection tool set 600 is, for example, a KLA
-It can also be constituted by an inspection device available from Tencor.

【0091】 上記のシステムの基本的な教示に反することなしに、数多くの修正を加えるこ
とも可能である。本発明を1つ以上の特有の実施例について説明したが、添付ク
レームに記載した発明の範囲と精神とに反することなしに変更を行うことができ
ることが当業者には了解されよう。
Many modifications can be made without violating the basic teachings of the system described above. While the invention has been described with respect to one or more specific embodiments, those skilled in the art will recognize that changes may be made without departing from the scope and spirit of the invention as set forth in the appended claims.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 図1は、二重波模様相互接続アーキテクチャを実施する1つ方法
を示しているプロセス・フローチャートである。
FIG. 1 is a process flow chart illustrating one method of implementing a double-wave pattern interconnect architecture.

【図2】 図2は、図1に示すプロセスを実施するためのツール・セット・
アーキテクチャおよび対応するワークピース移動を示している。
FIG. 2 shows a tool set for implementing the process shown in FIG.
Figure 2 illustrates an architecture and corresponding workpiece movement.

【図3】 図3は、本発明のツール・セット・アーキテクチャのためのツー
ル・セットを構成する1つ方法を示している。
FIG. 3 illustrates one method of configuring a tool set for the tool set architecture of the present invention.

【図4】 図4は、図3のツール・セット間でのワークピース移動回数を最
小限に抑えて相互接続金属被覆構造を実現する1つ方法を示すプロセス・フロー
チャートである。
FIG. 4 is a process flow chart illustrating one method of achieving an interconnect metallization structure with a minimum number of workpiece movements between the tool sets of FIG. 3;

【図5】 図5A〜5Kは、種々の金属被覆レベル発生ステージで図4のプ
ロセスを使用して形成した相互接続金属被覆構造を示している。
5A-5K show interconnect metallization structures formed using the process of FIG. 4 at various metallization level generation stages.

【図6】 図6は、図4に示すプロセスを実施するためのツール・セット・
アーキテクチャおよび対応するワークピース移動を示している。
FIG. 6 shows a tool set for implementing the process shown in FIG.
Figure 2 illustrates an architecture and corresponding workpiece movement.

【図7】 図7は、図4に示すプロセスを実施するためのツール・セット・
アーキテクチャおよび対応するワークピース移動を示す図であり、点検ツール・
セットを使用して金属被覆処理の中間ステージで半導体ワークピースを点検して
いる状態を示す図である。
FIG. 7 shows a tool set for implementing the process shown in FIG.
FIG. 4 shows the architecture and the corresponding workpiece movement,
FIG. 3 is a diagram illustrating a state where a semiconductor workpiece is being inspected at an intermediate stage of a metal coating process using a set.

【図8】 図8は、ハードマスクを相互接続パターン形成のために使用する
本発明の他のプロセス・アーキテクチャを実施するためのツール・セットを構成
する1つの方法を示している。
FIG. 8 illustrates one method of constructing a tool set for implementing another process architecture of the present invention that uses a hard mask for interconnect patterning.

【図9、10】 図9、10は、図8のツール・セット構造において使用し
得るツール・セットの特別な実施例を示している。
9 and 10 show a special embodiment of a tool set that can be used in the tool set structure of FIG.

【図11】 図11は、図8に示すツール・セット間でのワークピース移動
回数を最小限に抑えながら相互接続金属被覆構造を形成する1つ方法を示してい
るプロセス・フローチャートである。
FIG. 11 is a process flowchart illustrating one method of forming an interconnect metallization structure while minimizing the number of workpiece movements between the tool sets shown in FIG.

【図12〜14】 図12〜14は、金属被覆発生の選択ステージで図11
のプロセスを用いて形成した相互接続金属被覆構造を示している。
FIGS. 12 to 14 show a selection stage for metal coating generation in FIG.
2 shows an interconnect metallization structure formed using the process of FIG.

【図15】 図15は、ワークピース移動回数を最小限に抑え、ハードマス
ク・パターン形成を使用して相互接続金属被覆構造を具現するさらに別の方法を
示すプロセス・フローチャートである。
FIG. 15 is a process flowchart illustrating yet another method of minimizing the number of workpiece movements and implementing an interconnect metallization structure using hardmask patterning.

【図16】 図16は、図15に示すプロセスを実施するためのツール・セ
ット構造および対応するワークピース移動を示している。
FIG. 16 shows a tool set structure and corresponding workpiece movement for performing the process shown in FIG.

【図17】 図17は、金属被覆生成の選択されたステージで図15のプロ
セスを使用して形成した相互接続金属被覆構造を示している。
FIG. 17 illustrates an interconnect metallization structure formed using the process of FIG. 15 at selected stages of metallization generation.

【図18】 図18は、金属被覆生成の選択されたステージで図15のプロ
セスを使用して形成した相互接続金属被覆構造を示している。
FIG. 18 illustrates an interconnect metallization structure formed using the process of FIG. 15 at a selected stage of metallization generation.

【図19】 図19は、それぞれ、図11、15のそれぞれに示すプロセス
を実施するためのツール・セット構造および対応するワークピース移動を示して
おり、点検ツール・セットを用いて金属被覆処理中間ステージでワークピースを
点検する状態を示す図である。
19 shows, respectively, a tool set structure and a corresponding workpiece movement for performing the process shown in each of FIGS. 11 and 15, using an inspection tool set to perform a metallization intermediate. It is a figure showing the state where a work piece is inspected in a stage.

【図20】 図20は、それぞれ、図11、15のそれぞれに示すプロセス
を実施するためのツール・セット構造および対応するワークピース移動を示して
おり、点検ツール・セットを用いて金属被覆処理中間ステージでワークピースを
点検する状態を示す図である。
FIG. 20 shows a tool set structure and corresponding workpiece movement, respectively, for performing the process shown in each of FIGS. 11 and 15, using an inspection tool set to perform a metallization process It is a figure showing the state where a work piece is inspected in a stage.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

20 フィルム蒸着ツール・セット 25 パターン処理ツール・セット 30 湿式処理ツール・セット 35 誘電体処理ツール・セット 40 入力ステーション 45 状態調整ステーション 50 接合フィルム塗布ステーション 55 バリア層塗布ステーション 60 シード層塗布ステーション 62 出力ステーション。 Reference Signs List 20 Film deposition tool set 25 Pattern processing tool set 30 Wet processing tool set 35 Dielectric processing tool set 40 Input station 45 Conditioning station 50 Bonding film application station 55 Barrier layer application station 60 Seed layer application station 62 Output station .

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 09/128,238 (32)優先日 平成10年8月3日(1998.8.3) (33)優先権主張国 米国(US) (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),CN,JP,K R,SG Fターム(参考) 5F004 AA14 BD01 DA00 DA26 DB07 DB26 EA23 EB02 EB03 5F033 HH07 HH08 HH11 HH17 HH18 HH21 HH23 HH32 HH33 HH34 HH35 JJ07 JJ11 JJ17 KK07 KK08 KK11 KK17 KK18 KK21 KK23 KK32 KK33 KK34 KK35 MM08 MM11 NN03 NN05 NN19 PP06 PP14 PP27 QQ08 QQ09 QQ12 QQ19 QQ31 RR21 SS22 5F043 AA26 AA29 BB18 BB21 DD16 GG03 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (31) Priority claim number 09 / 128,238 (32) Priority date August 3, 1998 (August 1998) (33) Priority claim country United States (US) ( 81) Designated countries EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE), CN, JP, KR , SG F term (reference) 5F004 AA14 BD01 DA00 DA26 DB07 DB26 EA23 EB02 EB03 5F033 HH07 HH08 HH11 HH17 HH18 HH21 HH23 HH32 HH33 HH34 HH35 JJ07 JJ11 JJ17 KK07 KK11 KK11 KK18 KK11 KK18 PP27 QQ08 QQ09 QQ12 QQ19 QQ31 RR21 SS22 5F043 AA26 AA29 BB18 BB21 DD16 GG03

Claims (198)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被加工片の全体的に平らな誘電体表面に1つ以上の相互接続
金属化レベルを与えるための製造ツール構成体において、 上記平らな誘電体表面の外部にバリア層を付着し、そしてそのバリア層の外部
にシード層を付着するためのフィルム付着ツールセットと、 上記シード層上に相互接続線パターンを設け、そしてその相互接続線パターン
を使用して形成された相互接続線金属化部分上にポストパターンを設けるための
パターン処理ツールセットと、 少なくとも次の湿式処理操作、即ち 上記パターン処理ツールセットによって形成された相互接続線パターン及び
ポストパターンに、電気化学的付着プロセスを使用して、銅の金属化を与え、 上記パターン処理ツールセットにより付着された材料を除去して、相互接続
線パターン及びポストパターンを形成し、そして 相互接続線金属化部分により覆われていないシード層及びバリア層の部分を
除去する、 という操作を実行するための湿式処理ツールセットと、 上記相互接続線金属化部分及びポスト金属化部分の上に誘電体層を付着し、そ
してその付着された誘電体層をエッチングして、ポスト金属化部分の上方接続領
域を露出させるための誘電体処理ツールセットとを備え、 上記ツールセット間に10回以下の被加工片移動を使用して、相互接続線金属
化部分、ポスト金属化部分及び誘電体層より成る単一金属化レベルが形成される
ことを特徴とする製造ツール構成体。
1. A manufacturing tool arrangement for providing one or more interconnect metallization levels to a generally planar dielectric surface of a workpiece, wherein a barrier layer is deposited outside the planar dielectric surface. And a film deposition tool set for depositing a seed layer outside the barrier layer; providing an interconnect line pattern on the seed layer; and an interconnect line formed using the interconnect line pattern. A patterning tool set for providing a post pattern on the metallized portion, and at least the following wet processing operation, i.e., an electrochemical deposition process for the interconnect line pattern and the post pattern formed by the patterning tool set. To provide copper metallization and remove material deposited by the patterning toolset described above to provide interconnect line patterns and Forming a post pattern and removing portions of the seed and barrier layers not covered by the interconnect line metallization; a wet processing tool set for performing the operations of: A dielectric processing tool set for depositing a dielectric layer over the post metallization and etching the deposited dielectric layer to expose the upper connection area of the post metallization; Manufacturing tool characterized in that a single metallization level comprising interconnect line metallization, post metallization and dielectric layer is formed using less than 10 workpiece movements between tool sets. Construct.
【請求項2】 上記湿式処理ツールセットは、銅金属化部分の外部に電気化
学的に付着される保護被覆を付着するための少なくとも1つの処理ステーション
を含む請求項1に記載の製造ツール構成体。
2. The manufacturing tool arrangement according to claim 1, wherein the wet processing tool set includes at least one processing station for applying a protective coating that is electrochemically applied to the exterior of the copper metallization. .
【請求項3】 上記湿式処理ツールセットは、その湿式処理ツールセット内
で更に処理を行う前に被加工片の表面をコンディショニングするための少なくと
も1つの処理ステーションを含む請求項1に記載の製造ツール構成体。
3. The manufacturing tool according to claim 1, wherein the wet processing tool set includes at least one processing station for conditioning a surface of a workpiece prior to further processing within the wet processing tool set. Construct.
【請求項4】 上記湿式処理ツールセットは、被加工片の露出された金属化
部分を酸化するための少なくとも1つの処理ステーションを含む請求項1に記載
の製造ツール構成体。
4. The manufacturing tool arrangement according to claim 1, wherein the wet processing tool set includes at least one processing station for oxidizing exposed metallized portions of the workpiece.
【請求項5】 上記湿式処理ツールセットは、被加工片の酸化された金属部
分を除去するための少なくとも1つの処理ステーションを含む請求項4に記載の
製造ツール構成体。
5. The manufacturing tool arrangement according to claim 4, wherein the wet processing tool set includes at least one processing station for removing oxidized metal portions of the workpiece.
【請求項6】 上記酸化された金属部分を除去するための少なくとも1つの
処理ステーションは、その後の処理の前に表面をコンディショニングするのにも
使用される請求項5に記載の製造ツール構成体。
6. The manufacturing tool arrangement according to claim 5, wherein the at least one processing station for removing oxidized metal parts is also used for conditioning a surface prior to subsequent processing.
【請求項7】 上記フィルム付着ツールセットは、真空蒸着ツールセットで
ある請求項1に記載の製造ツール構成体。
7. The manufacturing tool assembly according to claim 1, wherein the film deposition tool set is a vacuum deposition tool set.
【請求項8】 上記フィルム付着ツールセットは、ほぼ平らなボンディング
層を付着し、上記バリア層は、フィルム付着ツールセットによりこのボンディン
グ層の上に付着される請求項1に記載の製造ツール構成体。
8. The manufacturing tool arrangement according to claim 1, wherein said film deposition tool set deposits a substantially flat bonding layer, and said barrier layer is deposited over said bonding layer by a film deposition tool set. .
【請求項9】 上記フィルム付着ツールセットは、ほぼ平らなボンディング
層を誘電体層上に直接付着する請求項1に記載の製造ツール構成体。
9. The manufacturing tool arrangement according to claim 1, wherein said film deposition tool set deposits a substantially planar bonding layer directly on a dielectric layer.
【請求項10】 上記パターン処理ツールセットは、ホトレジスト処理ツー
ルセットである請求項1に記載の製造ツール構成体。
10. The manufacturing tool structure according to claim 1, wherein the pattern processing tool set is a photoresist processing tool set.
【請求項11】 上記誘電体付着ツールセットは、低K誘電体材料を付着す
る請求項1に記載の製造ツール構成体。
11. The manufacturing tool arrangement according to claim 1, wherein said dielectric deposition tool set deposits low K dielectric material.
【請求項12】 上記フィルム付着ツールセットは、単一の一体化されたツ
ールである請求項1に記載の製造ツール構成体。
12. The manufacturing tool arrangement according to claim 1, wherein said film deposition tool set is a single integrated tool.
【請求項13】 上記パターン処理ツールセットは、単一の一体化されたツ
ールである請求項1に記載の製造ツール構成体。
13. The manufacturing tool arrangement according to claim 1, wherein the pattern processing tool set is a single integrated tool.
【請求項14】 上記誘電体付着ツールセットは、単一の一体化されたツー
ルである請求項1に記載の製造ツール構成体。
14. The manufacturing tool arrangement according to claim 1, wherein said dielectric deposition tool set is a single integrated tool.
【請求項15】 単一金属化レベルの形成中に1つ以上の処理状態において
被加工片を検査するための検査ツールセットを更に備えた請求項1に記載の製造
ツール構成体。
15. The manufacturing tool arrangement according to claim 1, further comprising an inspection tool set for inspecting a workpiece in one or more processing states during formation of a single metallization level.
【請求項16】 上記湿式処理ツールセットは、銅金属化部分の外部に電気
化学的に付着される保護被覆を付着するための少なくとも1つの処理ステーショ
ンを含む請求項15に記載の製造ツール構成体。
16. The manufacturing tool arrangement according to claim 15, wherein the wet processing tool set includes at least one processing station for applying a protective coating that is electrochemically applied to the exterior of the copper metallization. .
【請求項17】 上記湿式処理ツールセットは、その湿式処理ツールセット
内で更に処理を行う前に被加工片の表面をコンディショニングするための少なく
とも1つの処理ステーションを含む請求項15に記載の製造ツール構成体。
17. The manufacturing tool according to claim 15, wherein the wet processing tool set includes at least one processing station for conditioning a surface of a workpiece prior to further processing within the wet processing tool set. Construct.
【請求項18】 上記湿式処理ツールセットは、被加工片の露出された金属
化部分を酸化するための少なくとも1つの処理ステーションを含む請求項15に
記載の製造ツール構成体。
18. The manufacturing tool arrangement according to claim 15, wherein the wet processing tool set includes at least one processing station for oxidizing exposed metallized portions of the workpiece.
【請求項19】 上記湿式処理ツールセットは、被加工片の酸化された金属
部分を除去するための少なくとも1つの処理ステーションを含む請求項18に記
載の製造ツール構成体。
19. The manufacturing tool arrangement according to claim 18, wherein the wet processing tool set includes at least one processing station for removing oxidized metal portions of the workpiece.
【請求項20】 上記酸化のための少なくとも1つの処理ステーションと、
酸化された金属部分を除去するための少なくとも1つの処理ステーションとは、
同じ処理ステーションである請求項19に記載の製造ツール構成体。
20. At least one processing station for said oxidation;
At least one processing station for removing oxidized metal parts;
20. The manufacturing tool arrangement of claim 19, being the same processing station.
【請求項21】 上記フィルム付着ツールセットは、真空蒸着ツールセット
である請求項15に記載の製造ツール構成体。
21. The manufacturing tool assembly according to claim 15, wherein the film deposition tool set is a vacuum deposition tool set.
【請求項22】 上記フィルム付着ツールセットは、ほぼ平らなボンディン
グ層を付着し、上記バリア層は、フィルム付着ツールセットによりこのボンディ
ング層の上に付着される請求項15に記載の製造ツール構成体。
22. The production tool arrangement according to claim 15, wherein said film deposition tool set deposits a substantially planar bonding layer, and said barrier layer is deposited over said bonding layer by a film deposition tool set. .
【請求項23】 上記フィルム付着ツールセットは、ほぼ平らなボンディン
グ層を誘電体層上に直接付着する請求項15に記載の製造ツール構成体。
23. The manufacturing tool arrangement of claim 15, wherein the film deposition tool set deposits a substantially planar bonding layer directly on a dielectric layer.
【請求項24】 上記パターン処理ツールセットは、ホトレジスト処理ツー
ルセットである請求項15に記載の製造ツール構成体。
24. The manufacturing tool structure according to claim 15, wherein the pattern processing tool set is a photoresist processing tool set.
【請求項25】 上記誘電体付着ツールセットは、低K誘電体材料を付着す
る請求項15に記載の製造ツール構成体。
25. The manufacturing tool arrangement according to claim 15, wherein the dielectric deposition tool set deposits low K dielectric material.
【請求項26】 上記フィルム付着ツールセットは、単一の一体化されたツ
ールである請求項15に記載の製造ツール構成体。
26. The manufacturing tool arrangement according to claim 15, wherein the film deposition tool set is a single integrated tool.
【請求項27】 上記パターン処理ツールセットは、単一の一体化されたツ
ールである請求項15に記載の製造ツール構成体。
27. The manufacturing tool arrangement according to claim 15, wherein the pattern processing tool set is a single integrated tool.
【請求項28】 上記誘電体付着ツールセットは、単一の一体化されたツー
ルである請求項15に記載の製造ツール構成体。
28. The manufacturing tool arrangement according to claim 15, wherein the dielectric deposition tool set is a single integrated tool.
【請求項29】 上記検査ツールセットは、上記パターン処理ツールセット
により形成された相互接続線パターンとポストパターンとの適切な整列を確保す
るために被加工片を検査する請求項15に記載の製造ツール構成体。
29. The method of claim 15, wherein the inspection tool set inspects a workpiece to ensure proper alignment of an interconnect line pattern and a post pattern formed by the pattern processing tool set. Tool construct.
【請求項30】 上記検査ツールセットは、誘電体処理ツールセットによる
適切な誘電体エッチングを確保するために被加工片を検査する請求項15に記載
の製造ツール構成体。
30. The manufacturing tool assembly of claim 15, wherein the inspection tool set inspects a workpiece to ensure proper dielectric etching by the dielectric processing tool set.
【請求項31】 被加工片の全体的に平らな誘電体面に1つ以上の相互接続
金属化レベルを与えるための製造ツール構成体において、 上記平らな誘電体面の外部にバリア層を付着し、そしてそのバリア層の外部に
シード層を付着するためのフィルム付着ツールセットと、 上記シード層上に相互接続線パターンを設け、そしてその相互接続線パターン
を使用して形成された相互接続線金属化部分上にポストパターンを設けるための
パターン処理ツールセットと、 少なくとも次の湿式処理操作、即ち 上記パターン処理ツールセットによって形成された相互接続線パターン及び
ポストパターンに、電気化学的付着プロセスを使用して、銅の金属化を与え、 上記パターン処理ツールセットにより付着された材料を除去して、相互接続
線パターン及びポストパターンを形成し、そして 相互接続線金属化部分により覆われていないシード層及びバリア層の部分を
除去する、 という操作を実行するための湿式処理ツールセットと、 上記相互接続線金属化部分及びポスト金属化部分の上に誘電体層を付着し、そ
してその付着された誘電体層をエッチングして、ポスト金属化部分の上方接続領
域を露出させるための誘電体処理ツールセットとを備え、 上記ツールセット間に5回以下の被加工片移動を使用して、相互接続線金属化
部分、ポスト金属化部分及び誘電体層より成る単一金属化レベルが形成されるこ
とを特徴とする製造ツール構成体。
31. A manufacturing tool arrangement for providing one or more interconnect metallization levels on a generally planar dielectric surface of a workpiece, comprising: depositing a barrier layer outside the planar dielectric surface; And a film deposition tool set for depositing a seed layer outside the barrier layer; providing an interconnect line pattern on the seed layer; and interconnect line metallization formed using the interconnect line pattern. A patterning toolset for providing a post pattern on the portion, and at least the following wet processing operations: an interconnect line pattern and a post pattern formed by the patterning toolset, using an electrochemical deposition process. Providing copper metallization, removing material deposited by the patterning tool set, and providing interconnect line patterns and A wet processing toolset for performing the operations of forming a strike pattern and removing portions of the seed and barrier layers not covered by the interconnect line metallization; A dielectric processing tool set for depositing a dielectric layer over the post metallization and etching the deposited dielectric layer to expose the upper connection area of the post metallization; A manufacturing tool characterized in that a single metallization level comprising interconnect line metallization, post metallization and a dielectric layer is formed using no more than five workpiece movements between tool sets. Construct.
【請求項32】 上記湿式処理ツールセットは、銅金属化部分の外部に電気
化学的に付着される保護被覆を付着するための少なくとも1つの処理ステーショ
ンを含む請求項30に記載の製造ツール構成体。
32. The manufacturing tool arrangement of claim 30, wherein the wet processing tool set includes at least one processing station for applying a protective coating that is electrochemically applied to an exterior of the copper metallization. .
【請求項33】 上記湿式処理ツールセットは、その湿式処理ツールセット
内で更に処理を行う前に被加工片の表面をコンディショニングするための少なく
とも1つの処理ステーションを含む請求項31に記載の製造ツール構成体。
33. The manufacturing tool according to claim 31, wherein the wet processing tool set includes at least one processing station for conditioning a surface of a workpiece prior to further processing in the wet processing tool set. Construct.
【請求項34】 上記湿式処理ツールセットは、被加工片の露出された金属
化部分を酸化するための少なくとも1つの処理ステーションを含む請求項31に
記載の製造ツール構成体。
34. The manufacturing tool arrangement according to claim 31, wherein the wet processing tool set includes at least one processing station for oxidizing exposed metallized portions of the workpiece.
【請求項35】 上記湿式処理ツールセットは、被加工片の酸化された金属
部分を除去するための少なくとも1つの処理ステーションを含む請求項34に記
載の製造ツール構成体。
35. The manufacturing tool arrangement according to claim 34, wherein the wet processing tool set includes at least one processing station for removing oxidized metal portions of the workpiece.
【請求項36】 上記酸化された金属部分を除去するための少なくとも1つ
の処理ステーションは、その後の処理の前に表面をコンディショニングするのに
も使用される請求項35に記載の製造ツール構成体。
36. The manufacturing tool arrangement according to claim 35, wherein the at least one processing station for removing oxidized metal parts is also used to condition a surface prior to subsequent processing.
【請求項37】 上記フィルム付着ツールセットは、真空蒸着ツールセット
である請求項31に記載の製造ツール構成体。
37. The manufacturing tool assembly according to claim 31, wherein the film deposition tool set is a vacuum deposition tool set.
【請求項38】 上記フィルム付着ツールセットは、ほぼ平らなボンディン
グ層を付着し、上記バリア層は、フィルム付着ツールセットによりこのボンディ
ング層の上に付着される請求項31に記載の製造ツール構成体。
38. The production tool arrangement according to claim 31, wherein said film deposition tool set deposits a substantially flat bonding layer, and said barrier layer is deposited over said bonding layer by a film deposition tool set. .
【請求項39】 上記フィルム付着ツールセットは、ほぼ平らなボンディン
グ層を誘電体層上に直接付着する請求項31に記載の製造ツール構成体。
39. The manufacturing tool arrangement according to claim 31, wherein the film deposition tool set deposits a substantially planar bonding layer directly on a dielectric layer.
【請求項40】 上記パターン処理ツールセットは、ホトレジスト処理ツー
ルセットである請求項31に記載の製造ツール構成体。
40. The manufacturing tool structure according to claim 31, wherein the pattern processing tool set is a photoresist processing tool set.
【請求項41】 上記誘電体付着ツールセットは、低K誘電体材料を付着す
る請求項31に記載の製造ツール構成体。
41. The manufacturing tool arrangement according to claim 31, wherein the dielectric deposition tool set deposits low K dielectric material.
【請求項42】 上記フィルム付着ツールセットは、単一の一体化されたツ
ールである請求項31に記載の製造ツール構成体。
42. The manufacturing tool arrangement according to claim 31, wherein the film deposition tool set is a single integrated tool.
【請求項43】 上記パターン処理ツールセットは、単一の一体化されたツ
ールである請求項31に記載の製造ツール構成体。
43. The manufacturing tool arrangement according to claim 31, wherein the pattern processing tool set is a single integrated tool.
【請求項44】 上記誘電体付着ツールセットは、単一の一体化されたツー
ルである請求項31に記載の製造ツール構成体。
44. The manufacturing tool arrangement according to claim 31, wherein the dielectric deposition tool set is a single integrated tool.
【請求項45】 被加工片の全体的に平らな誘電体面に1つ以上の相互接続
金属化レベルを与えるための製造構成体において、 上記平らな誘電体表面の外部にバリア層を付着し、そしてそのバリア層の外部
にシード層を付着するための第1手段と、 上記シード層上に相互接続線パターンを設け、そしてその相互接続線パターン
を使用して形成された相互接続線金属化部分上にポストパターンを設けるための
第2手段と、 少なくとも次の湿式処理操作、即ち 上記第2手段により形成された相互接続線パターン及びポストパターンに、
電気化学的付着プロセスを使用して、銅の金属化を与え、 上記第2手段によって付着された材料を除去して、相互接続線パターン及び
ポストパターンを形成し、そして 相互接続線金属化部分により覆われていないシード層及びバリア層の部分を
除去する、 という操作を実行するための第3手段と、 上記相互接続線金属化部分及びポスト金属化部分の上に誘電体層を付着し、そ
してその付着された誘電体層をエッチングして、ポスト金属化部分の上方接続領
域を露出させるための第4手段とを備え、 上記第1、第2、第3及び第4手段間に10回以下の被加工片移動を用いて、
相互接続線金属化部分、ポスト金属化部分及び誘電体層より成る単一金属化レベ
ルが形成されることを特徴とする製造構成体。
45. A fabrication structure for providing one or more interconnect metallization levels on a generally planar dielectric surface of a workpiece, comprising: depositing a barrier layer external to the planar dielectric surface; And first means for depositing a seed layer external to the barrier layer; providing an interconnect line pattern on the seed layer; and an interconnect line metallization formed using the interconnect line pattern. A second means for providing a post pattern thereon, and at least the following wet processing operation, namely the interconnect line pattern and the post pattern formed by said second means,
Providing a metallization of copper using an electrochemical deposition process to remove material deposited by the second means to form an interconnect line pattern and post pattern; Removing a portion of the uncovered seed and barrier layers, depositing a dielectric layer over the interconnect line metallization and post metallization; and Fourth means for etching the deposited dielectric layer to expose the upper connection area of the post-metallization portion, no more than 10 times between said first, second, third and fourth means. Using the workpiece movement of
A fabrication structure, wherein a single metallization level is formed comprising an interconnect line metallization, a post metallization and a dielectric layer.
【請求項46】 上記第3手段は、銅金属化部分の外部に電気化学的に付着
される保護被覆を付着するための手段を含む請求項45に記載の製造構成体。
46. The fabrication structure of claim 45, wherein said third means includes means for applying a protective coating that is electrochemically applied to the exterior of the copper metallization.
【請求項47】 上記第3手段は、その第3手段により更に処理を行う前に
被加工片の表面をコンディショニングするための少なくとも1つの処理ステーシ
ョンを含む請求項45に記載の製造構成体。
47. The manufacturing structure of claim 45, wherein said third means includes at least one processing station for conditioning a surface of a workpiece before further processing by said third means.
【請求項48】 上記第3手段は、被加工片の露出された金属化部分を酸化
するための少なくとも1つの処理ステーションを含む請求項45に記載の製造構
成体。
48. The manufacturing structure according to claim 45, wherein said third means includes at least one processing station for oxidizing exposed metallized portions of the workpiece.
【請求項49】 上記第3手段は、被加工片の酸化された金属部分を除去す
るための少なくとも1つの処理ステーションを含む請求項48に記載の製造構成
体。
49. The manufacturing structure according to claim 48, wherein said third means includes at least one processing station for removing oxidized metal portions of the workpiece.
【請求項50】 上記酸化された金属部分を除去するための少なくとも1つ
の処理ステーションは、その後の処理の前に表面をコンディショニングするのに
も使用される請求項49に記載の製造構成体。
50. The manufacturing component of claim 49, wherein said at least one processing station for removing oxidized metal portions is also used to condition a surface prior to subsequent processing.
【請求項51】 上記第1、第2、第3及び第4手段間に5回以下の被加工
片移動を用いて、相互接続線金属化部分、ポスト金属化部分及び誘電体層より成
る単一金属化レベルが形成される請求項45に記載の製造構成体。
51. A method comprising a single piece of interconnect line metallization, a post metallization and a dielectric layer using up to five workpiece movements between said first, second, third and fourth means. 46. The manufacturing structure of claim 45, wherein a single metallization level is formed.
【請求項52】 上記第1手段は、真空蒸着ツールセットである請求項45
に記載の製造構成体。
52. The first means is a vacuum evaporation tool set.
3. The production structure according to claim 1.
【請求項53】 上記第1手段は、ほぼ平らなボンディング層を付着し、上
記バリア層は、上記第1手段によりボンディング層上に付着される請求項45に
記載の製造構成体。
53. The fabrication structure of claim 45, wherein said first means deposits a substantially planar bonding layer and said barrier layer is deposited on said bonding layer by said first means.
【請求項54】 上記第1手段は、ほぼ平らなボンディング層を誘電体層に
直接付着する請求項45に記載の製造構成体。
54. The fabrication structure of claim 45, wherein said first means applies a substantially planar bonding layer directly to the dielectric layer.
【請求項55】 上記第2手段は、ホトレジスト処理ツールセットである請
求項45に記載の製造構成体。
55. The manufacturing structure according to claim 45, wherein said second means is a photoresist processing tool set.
【請求項56】 上記第4手段は、低K誘電体材料を付着する請求項45に
記載の製造構成体。
56. The fabrication structure of claim 45, wherein said fourth means deposits a low K dielectric material.
【請求項57】 単一金属化レベルの形成中に1つ以上の処理状態において
被加工片を検査する第5手段を更に備えた請求項45に記載の製造構成体。
57. The fabrication structure of claim 45, further comprising: fifth means for inspecting the workpiece in one or more processing states during formation of the single metallization level.
【請求項58】 上記第1手段は、真空蒸着ツールセットである請求項51
に記載の製造構成体。
58. The first means is a vacuum deposition tool set.
3. The production structure according to claim 1.
【請求項59】 上記第1手段は、ほぼ平らなボンディング層を付着し、上
記バリア層は、上記第1手段によりボンディング層上に付着される請求項51に
記載の製造構成体。
59. The fabrication structure of claim 51, wherein said first means deposits a substantially planar bonding layer, and said barrier layer is deposited on said bonding layer by said first means.
【請求項60】 上記フィルム付着ツールセットは、ほぼ平らなボンディン
グ層を誘電体層に直接付着する請求項51に記載の製造構成体。
60. The manufacturing structure of claim 51, wherein said film deposition tool set deposits a substantially planar bonding layer directly on a dielectric layer.
【請求項61】 上記第2手段は、ホトレジスト処理ツールセットである請
求項51に記載の製造構成体。
61. The manufacturing structure according to claim 51, wherein said second means is a photoresist processing tool set.
【請求項62】 上記第4手段は、低K誘電体材料を付着する請求項51に
記載の製造構成体。
62. The fabrication structure of claim 51, wherein said fourth means deposits a low K dielectric material.
【請求項63】 単一金属化レベルの形成中に1つ以上の処理状態において
被加工片を検査する第5手段を更に備えた請求項51に記載の製造構成体。
63. The fabrication structure of claim 51, further comprising: fifth means for inspecting the workpiece in one or more processing states during formation of the single metallization level.
【請求項64】 被加工片の全体的に平らな誘電体面に1つ以上の相互接続
金属化レベルを与えるための製造ツール構成体において、 上記平らな誘電体表面の外部にバリア層を付着するためのフィルム付着ツール
セットと、 上記バリア層の外部に相互接続線パターンを設け、そしてその相互接続線パタ
ーンを使用して形成された相互接続線金属化部分上にポストパターンを設けるた
めのパターン処理ツールセットと、 少なくとも次の湿式処理操作、即ち 上記パターン処理ツールセットによって形成された相互接続線パターン及び
ポストパターンに、電気化学的付着プロセスを使用して、銅の金属化を与え、 上記パターン処理ツールセットにより付着された材料を除去して、相互接続
線パターン及びポストパターンを形成し、そして 相互接続線金属化部分により覆われていないバリア層の部分を除去する、 という操作を実行するための湿式処理ツールセットと、 上記相互接続線金属化部分及びポスト金属化部分の上に誘電体層を付着し、そ
してその付着された誘電体層をエッチングして、ポスト金属化部分の上方接続領
域を露出させるための誘電体処理ツールセットとを備え、 上記ツールセット間に10回以下の被加工片移動を使用して、相互接続線金属
化部分、ポスト金属化部分及び誘電体層より成る単一金属化レベルが形成される
ことを特徴とする製造ツール構成体。
64. A manufacturing tool arrangement for providing one or more interconnect metallization levels on a generally planar dielectric surface of a workpiece, wherein a barrier layer is deposited outside the planar dielectric surface. A film deposition tool set for providing an interconnect line pattern external to the barrier layer, and pattern processing for providing a post pattern on the interconnect line metallization formed using the interconnect line pattern Providing a metallization of copper to the toolset and at least the following wet processing operations: an interconnect line pattern and a post pattern formed by the patterning toolset using an electrochemical deposition process; Removing material deposited by the tool set to form interconnect line patterns and post patterns; A wet processing toolset for performing the operation of removing portions of the barrier layer not covered by the line metallization, and depositing a dielectric layer over the interconnect line metallization and post metallization And a set of dielectric treatment tools for exposing the deposited dielectric layer to expose the upper connection area of the post metallization, wherein no more than 10 workpiece movements between said tool sets A manufacturing tool arrangement characterized in that a single metallization level comprising an interconnect line metallization, a post metallization and a dielectric layer is formed using the method.
【請求項65】 上記ツールセット間に5回以下の被加工片移動を使用して
、相互接続線金属化部分、ポスト金属化部分及び誘電体層より成る単一金属化レ
ベルが形成される請求項64に記載の処理ツール構造体。
65. A single metallization level comprising an interconnect line metallization, a post metallization and a dielectric layer using no more than five workpiece movements between the tool sets. Item 65. The processing tool structure according to Item 64.
【請求項66】 被加工片の全体的に平らな誘電体面に1つ以上の相互接続
金属化レベルを与えるための製造ツール構成体において、 上記平らな誘電体表面の外部にバリア層を付着し、そしてそのバリア層の外部
にシード層を付着するためのフィルム付着ツールセットと、 上記シード層上に相互接続線パターンを設け、そしてその相互接続線パターン
を使用して形成された相互接続線金属化部分上にポストパターンを設けるための
パターン処理ツールセットと、 少なくとも次の湿式処理操作、即ち 上記パターン処理ツールセットによって形成された相互接続線パターン及び
ポストパターンに、電気化学的付着プロセスを使用して、銅の金属化を与え、 上記パターン処理ツールセットにより付着された材料を除去して、相互接続
線パターン及びポストパターンを形成し、そして 相互接続線金属化部分により覆われていないシード層及びバリア層の部分を
除去する、 という操作を実行するための湿式処理ツールセットと、 上記相互接続線金属化部分及びポスト金属化部分の上に誘電体層を付着し、そ
してその付着された誘電体層をエッチングして、ポスト金属化部分の上方接続領
域を露出させるための誘電体処理ツールセットとを備え、 上記ツールセット間に複数の被加工片移動を使用して、相互接続線金属化部分
、ポスト金属化部分及び誘電体層より成る単一金属化レベルが形成されることを
特徴とする製造ツール構成体。
66. A fabrication tool arrangement for providing one or more interconnect metallization levels on a generally planar dielectric surface of a workpiece, comprising: depositing a barrier layer outside the planar dielectric surface. A film deposition tool set for depositing a seed layer outside of the barrier layer; and providing an interconnect line pattern on the seed layer, and an interconnect line metal formed using the interconnect line pattern. A patterning toolset for providing a post pattern on the patterned portion, and at least the following wet processing operations: an interconnect line pattern and a post pattern formed by the patterning toolset using an electrochemical deposition process. To provide copper metallization, remove material deposited by the patterning tool set, Forming a post pattern and removing portions of the seed and barrier layers not covered by the interconnect line metallization; a wet processing tool set for performing the operations of: A dielectric processing tool set for depositing a dielectric layer over the post metallization and etching the deposited dielectric layer to expose the upper connection area of the post metallization; A manufacturing tool arrangement characterized in that a single metallization level comprising interconnect line metallization, post metallization and a dielectric layer is formed using a plurality of workpiece movements between tool sets. .
【請求項67】 被加工片の表面に1つ以上の保護された銅素子を形成する
方法において、 被加工片にバリア層を付着し、 バリア層にシード層を付着し、 シード層の選択された部分に1つ以上の銅素子を電気メッキし、 シード層を実質的に除去し、 バリア層の表面の少なくとも一部分をメッキ不能な状態にし、そして 1つ以上の銅素子の表面に保護層を電気メッキする、 という段階を含むことを特徴とする方法。
67. A method of forming one or more protected copper elements on a surface of a workpiece, depositing a barrier layer on the workpiece, depositing a seed layer on the barrier layer, selecting a seed layer. Electroplating one or more copper elements on the exposed portion, substantially removing the seed layer, rendering at least a portion of the surface of the barrier layer unplateable, and providing a protective layer on the surface of the one or more copper elements. Electroplating.
【請求項68】 1つ以上の銅素子の少なくとも一部分上に誘電体層を付着
する段階を更に含む請求項67に記載の方法。
68. The method of claim 67, further comprising depositing a dielectric layer on at least a portion of the one or more copper devices.
【請求項69】 シード層を実質的に除去する上記段階は、燐酸を含む電解
溶液槽に浸漬された電極に対してシード層を正の電位に保持しながらシード層に
電解槽処理を受けさせる段階を含む請求項67に記載の方法。
69. The step of substantially removing the seed layer includes subjecting the seed layer to an electrolytic bath treatment while maintaining the seed layer at a positive potential with respect to an electrode immersed in an electrolytic bath containing phosphoric acid. 68. The method of claim 67, comprising the steps.
【請求項70】 1つ以上の銅素子を実質的にカバーするように誘電体層を
付着し、そして 誘電体層の表面部分を除去して、1つ以上の銅素子の1つ以上の上方領域を露
出する、 という段階を更に含む請求項67に記載の方法。
70. Deposit a dielectric layer to substantially cover one or more copper elements, and remove a surface portion of the dielectric layer to remove one or more of the one or more copper elements. 68. The method of claim 67, further comprising: exposing a region.
【請求項71】 バリア層の表面の少なくとも一部分をメッキ不能な状態に
する上記段階は、バリア層材料の露出面を酸化する段階を含む請求項67に記載
の方法。
71. The method of claim 67, wherein said step of rendering at least a portion of the surface of the barrier layer non-plateable comprises oxidizing an exposed surface of the barrier layer material.
【請求項72】 シード層の選択された部分上に1つ以上の銅素子を電気メ
ッキする上記段階は、 シード層の選択された部分上に1つ以上の銅線を電気メッキし、そして 銅線の選択された部分上に1つ以上の銅ポストを電気メッキする、 という段階を含む請求項67に記載の方法。
72. Electroplating one or more copper elements on selected portions of the seed layer; electroplating one or more copper wires on selected portions of the seed layer; 68. The method of claim 67, comprising: electroplating one or more copper posts on selected portions of the lines.
【請求項73】 バリア層の表面の少なくとも一部分をメッキ不能な状態に
する上記段階は、 バリア層材料の露出面及び1つ以上の銅素子を同時に酸化し、そして それにより生じた銅酸化物を1つ以上の銅素子から除去する、 という段階を含む請求項67に記載の方法。
73. The step of rendering at least a portion of the surface of the barrier layer unplatable comprises simultaneously oxidizing the exposed surface of the barrier layer material and the one or more copper elements, and removing the resulting copper oxide. 68. The method of claim 67, comprising removing from one or more copper devices.
【請求項74】 シード層を実質的に除去する上記段階は、上記生じた銅酸
化物層を1つ以上の銅素子から除去する上記段階中に同時に行なわれる請求項7
3に記載の方法。
74. The step of substantially removing the seed layer is performed simultaneously during the step of removing the resulting copper oxide layer from one or more copper devices.
3. The method according to 3.
【請求項75】 シード層の選択された部分に1つ以上の銅素子を電気メッ
キする上記段階は、 シード層の選択された部分上に1つ以上の銅線を電気メッキし、そして 銅線の選択された部分上に1つ以上の銅ポストを電気メッキする、 という段階を含む請求項73に記載の方法。
75. Electroplating one or more copper elements on a selected portion of the seed layer; electroplating one or more copper lines on the selected portion of the seed layer; 74. The method of claim 73, comprising: electroplating one or more copper posts on selected portions of the.
【請求項76】 保護層を電気メッキした後にバリア層を除去する段階を更
に含む請求項67に記載の方法。
76. The method of claim 67, further comprising removing the barrier layer after electroplating the protective layer.
【請求項77】 上記バリア層及びシード層は、第1の処理ツールセットで
付着される請求項67に記載の方法。
77. The method of claim 67, wherein the barrier layer and the seed layer are deposited with a first set of processing tools.
【請求項78】 上記電気メッキ段階及び上記メッキ不能な状態にする段階
は、第2の処理ツールセットで実行される請求項77に記載の方法。
78. The method of claim 77, wherein said electroplating and said non-plating steps are performed on a second processing toolset.
【請求項79】 第1の処理ツールセットは、真空蒸着ツールセットである
請求項78に記載の方法。
79. The method of claim 78, wherein the first processing toolset is a vacuum deposition toolset.
【請求項80】 第2の処理ツールセットは、湿式処理ツールセットである
請求項79に記載の方法。
80. The method of claim 79, wherein the second processing toolset is a wet processing toolset.
【請求項81】 第1の処理ツールセットは、真空蒸着ツールセットである
請求項77に記載の方法。
81. The method of claim 77, wherein the first processing toolset is a vacuum deposition toolset.
【請求項82】 上記バリア層は、タンタルより成る請求項67に記載の方
法。
82. The method of claim 67, wherein said barrier layer comprises tantalum.
【請求項83】 上記シード層は、銅より成る請求項67に記載の方法。83. The method of claim 67, wherein said seed layer comprises copper. 【請求項84】 上記保護層は、ニッケル、ニッケル合金及びクロムより成
るグループから選択された材料を含む請求項67に記載の方法。
84. The method of claim 67, wherein said protective layer comprises a material selected from the group consisting of nickel, nickel alloy and chromium.
【請求項85】 1つ以上の銅素子を電気メッキする上記段階は、 シード層上にパターンマスク層を付着して、シード層の選択された部分が露出
されるようにし、そして その露出された選択された部分を通してシード層に1つ以上の銅素子を電気メ
ッキする、 という段階を含む請求項67に記載の方法。
85. The step of electroplating one or more copper devices comprises depositing a pattern mask layer on the seed layer so that selected portions of the seed layer are exposed, and 68. The method of claim 67, comprising: electroplating one or more copper devices on the seed layer through selected portions.
【請求項86】 被加工片の表面に1つ以上の保護された銅素子を形成する
方法において、 被加工片に導電性バリア層を付着し、 この導電性バリア層の選択された部分に1つ以上の銅素子を電気メッキし、 導電性バリア層の表面の少なくとも一部分をメッキ不能な状態にし、そして 1つ以上の銅素子の表面に保護層を電気メッキする、 という段階を含むことを特徴とする方法。
86. A method of forming one or more protected copper elements on a surface of a work piece, comprising: depositing a conductive barrier layer on the work piece; Electroplating one or more copper elements, rendering at least a portion of the surface of the conductive barrier layer unplatable, and electroplating a protective layer on the surface of the one or more copper elements. And how.
【請求項87】 1つ以上の銅素子の少なくとも一部分上に誘電体層を付着
する段階を更に含む請求項86に記載の方法。
87. The method of claim 86, further comprising depositing a dielectric layer on at least a portion of the one or more copper devices.
【請求項88】 1つ以上の銅素子を実質的にカバーするように誘電体層を
付着し、そして 誘電体層の表面部分を除去して、1つ以上の銅素子の1つ以上の上方領域を露
出する、 という段階を更に含む請求項86に記載の方法。
88. Deposit a dielectric layer to substantially cover one or more copper elements, and remove a surface portion of the dielectric layer to remove one or more copper elements over one or more copper elements. 87. The method of claim 86, further comprising: exposing an area.
【請求項89】 バリア層の表面の少なくとも一部分をメッキ不能な状態に
する上記段階は、バリア層材料の露出面を酸化する段階を含む請求項86に記載
の方法。
89. The method of claim 86, wherein the step of rendering at least a portion of the surface of the barrier layer non-plateable comprises oxidizing an exposed surface of the barrier layer material.
【請求項90】 導電性バリア層の選択された部分に1つ以上の銅素子を電
気メッキする上記段階は、 導電性バリア層の選択された部分に1つ以上の銅線を電気メッキし、そして その銅線の選択された部分に1つ以上の銅ポストを電気メッキする、 という段階を含む請求項86に記載の方法。
90. Electroplating one or more copper elements on selected portions of the conductive barrier layer comprises: electroplating one or more copper wires on selected portions of the conductive barrier layer; 87. The method of claim 86, further comprising: electroplating one or more copper posts on selected portions of the copper wire.
【請求項91】 バリア層の表面の少なくとも一部分をメッキ不能な状態に
する上記段階は、 バリア層材料の露出面及び1つ以上の銅素子を同時に酸化し、そして それにより生じた銅酸化物を1つ以上の銅素子から除去する、 という段階を含む請求項86に記載の方法。
91. The step of rendering at least a portion of the surface of the barrier layer unplatable comprises simultaneously oxidizing the exposed surface of the barrier layer material and the one or more copper elements, and removing the resulting copper oxide. 87. The method of claim 86, comprising removing from one or more copper devices.
【請求項92】 保護層を電気メッキした後にバリア層を除去する段階を更
に含む請求項86に記載の方法。
92. The method of claim 86, further comprising removing the barrier layer after electroplating the protective layer.
【請求項93】 上記バリア層は、第1の処理ツールセットで付着される請
求項86に記載の方法。
93. The method of claim 86, wherein said barrier layer is applied with a first processing tool set.
【請求項94】 上記電気メッキ段階及び上記メッキ不能な状態にする段階
は、第2の処理ツールセットで行なわれる請求項93に記載の方法。
94. The method of claim 93, wherein said electroplating and said non-plating are performed in a second processing tool set.
【請求項95】 上記第1の処理ツールセットは、真空蒸着ツールセットで
ある請求項94に記載の方法。
95. The method of claim 94, wherein said first processing toolset is a vacuum deposition toolset.
【請求項96】 上記第2の処理ツールセットは、湿式処理ツールセットで
ある請求項95に記載の方法。
96. The method of claim 95, wherein said second processing toolset is a wet processing toolset.
【請求項97】 上記第1の処理ツールセットは、真空蒸着ツールセットで
ある請求項93に記載の方法。
97. The method of claim 93, wherein said first processing toolset is a vacuum deposition toolset.
【請求項98】 上記バリア層は、窒化チタンより成る請求項86に記載の
方法。
98. The method according to claim 86, wherein said barrier layer comprises titanium nitride.
【請求項99】 上記保護層は、ニッケル、ニッケル合金及びクロムより成
るグループから選択された材料を含む請求項86に記載の方法。
99. The method according to claim 86, wherein said protective layer comprises a material selected from the group consisting of nickel, nickel alloy and chromium.
【請求項100】 上記バリア層は、窒化タンタルの上に横たわる窒化チタ
ンより成り、そして上記保護層は、ニッケル、ニッケル合金及びクロムより成る
グループから選択された材料を含む請求項86に記載の方法。
100. The method of claim 86, wherein said barrier layer comprises titanium nitride overlying tantalum nitride, and wherein said protective layer comprises a material selected from the group consisting of nickel, nickel alloy and chromium. .
【請求項101】 1つ以上の銅素子を電気メッキする上記段階は、 バリア層上にパターンマスク層を付着して、導電性バリア層の選択された部分
が露出されるようにし、そして その露出された選択された部分を通して導電性バリア層に1つ以上の銅素子を
電気メッキする、 という段階を含む請求項86に記載の方法。
101. The step of electroplating one or more copper elements comprises depositing a pattern mask layer on the barrier layer so that selected portions of the conductive barrier layer are exposed, and 87. The method of claim 86, comprising: electroplating one or more copper devices on the conductive barrier layer through the selected portions.
【請求項102】 半導体被加工片の表面に1つ以上の金属化層を形成する
方法において、 上記半導体被加工片にバリア層を付着し、 そのバリア層にシード層を付着し、 上記シード層の選択された部分に1つ以上の銅の相互接続線を電気メッキし、 銅の相互接続線の選択された部分に1つ以上の銅のポストを電気メッキし、 シード層を実質的に除去し、 1つ以上の銅の相互接続線の露出面、1つ以上の銅ポストの露出面及びバリア
層の露出面を同時に酸化し、 それにより生じた銅酸化物層を1つ以上の銅の相互接続線及び1つ以上の銅ポ
ストから除去する一方、酸化されたバリア層の表面を実質的に不変のままにして
バリア層の表面をメッキ不能な状態に保ち、そして 1つ以上の銅の相互接続線の露出面に保護層を電気メッキする、 という段階を含むことを特徴とする方法。
102. A method of forming one or more metallization layers on a surface of a semiconductor workpiece, comprising: attaching a barrier layer to the semiconductor workpiece; attaching a seed layer to the barrier layer; Electroplating one or more copper interconnect lines on selected portions of the copper, electroplate one or more copper posts on selected portions of the copper interconnect lines, substantially removing the seed layer Simultaneously oxidizing the exposed surface of the one or more copper interconnect lines, the exposed surface of the one or more copper posts, and the exposed surface of the barrier layer, thereby converting the resulting copper oxide layer to the one or more copper Removing the interconnect lines and one or more copper posts while leaving the surface of the oxidized barrier layer substantially unchanged while keeping the surface of the barrier layer non-plateable; Electroplate a protective layer on the exposed surfaces of the interconnect lines, A method comprising the steps of:
【請求項103】 1つ以上の銅素子の少なくとも一部分上に誘電体層を付
着する段階を更に含む請求項102に記載の方法。
103. The method of claim 102, further comprising depositing a dielectric layer on at least a portion of the one or more copper devices.
【請求項104】 1つ以上の銅の相互接続線及び1つ以上の銅ポストを実
質的にカバーするように誘電体層を付着し、そして その誘電体層の表面部分を除去して、1つ以上の銅ポストの上方領域を露出す
るという段階を更に含む請求項102に記載の方法。
104. Depositing a dielectric layer to substantially cover one or more copper interconnect lines and one or more copper posts, and removing a surface portion of the dielectric layer, 103. The method of claim 102, further comprising exposing an upper region of one or more copper posts.
【請求項105】 保護層を電気メッキした後にバリア層を除去する段階を
更に含む請求項102に記載の方法。
105. The method of claim 102, further comprising removing the barrier layer after electroplating the protective layer.
【請求項106】 上記バリア層及びシード層は、第1の処理ツールセット
で付着される請求項102に記載の方法。
106. The method of claim 102, wherein the barrier layer and the seed layer are deposited with a first set of processing tools.
【請求項107】 上記電気メッキ段階及び酸化段階は、第2の処理ツール
セットで行なわれる請求項106に記載の方法。
107. The method of claim 106, wherein said electroplating and oxidation steps are performed in a second set of processing tools.
【請求項108】 第1の処理ツールセットは、真空蒸着ツールセットであ
る請求項107に記載の方法。
108. The method of claim 107, wherein the first processing toolset is a vacuum deposition toolset.
【請求項109】 第2の処理ツールセットは、湿式処理ツールセットであ
る請求項108に記載の方法。
109. The method of claim 108, wherein the second set of processing tools is a wet processing toolset.
【請求項110】 第1の処理ツールセットは、真空蒸着ツールセットであ
る請求項106に記載の方法。
110. The method of claim 106, wherein the first processing toolset is a vacuum deposition toolset.
【請求項111】 1つ以上の銅相互接続線を電気メッキする上記段階は、 シード層上にパターンマスク層を付着して、シード層の選択された部分が露出
されるようにし、そして その露出された選択された部分を通してシード層に1つ以上の銅相互接続線を
電気メッキする、 という段階を含む請求項102に記載の方法。
111. The step of electroplating one or more copper interconnect lines comprises: depositing a pattern mask layer on the seed layer so that selected portions of the seed layer are exposed; 103. The method of claim 102, comprising: electroplating one or more copper interconnect lines on the seed layer through the selected portions.
【請求項112】 1つ以上の銅ポストを電気メッキする上記段階は、 シード層及び1つ以上の相互接続線上にパターンマスク層を付着して、銅相互
接続線の選択された上方部分が露出されるようにし、そして その露出された部分を通して銅相互接続線に1つ以上の銅ポストを電気メッキ
する、 という段階を含む請求項111に記載の方法。
112. The step of electroplating one or more copper posts comprises: depositing a pattern mask layer over the seed layer and the one or more interconnect lines, exposing selected upper portions of the copper interconnect lines. 112. The method of claim 111, including the steps of: electroplating one or more copper posts through the exposed portions of the copper interconnect lines.
【請求項113】 上記バリア層はタンタルより成る請求項102に記載の
方法。
113. The method of claim 102, wherein said barrier layer comprises tantalum.
【請求項114】 上記シード層は銅より成る請求項102に記載の方法。114. The method of claim 102, wherein said seed layer comprises copper. 【請求項115】 上記保護層は、ニッケル、ニッケル合金及びクロムより
成るグループから選択された材料を含む請求項102に記載の方法。
115. The method of claim 102, wherein said protective layer comprises a material selected from the group consisting of nickel, nickel alloy and chromium.
【請求項116】 シード層を実質的に除去する上記段階は、上記生じた銅
酸化物層を1つ以上の銅相互接続線及び1つ以上の銅ポストから除去する段階の
間に同時に行なわれる請求項102に記載の方法。
116. The step of substantially removing the seed layer is performed simultaneously during the step of removing the resulting copper oxide layer from one or more copper interconnect lines and one or more copper posts. 103. The method of claim 102.
【請求項117】 シード層を実質的に除去する上記段階は、燐酸を含む電
解溶液槽に浸漬された電極に対してシード層を正の電位に保持しながらシード層
に電解溶液槽処理を受けさせる段階を含む請求項102に記載の方法。
117. The step of substantially removing the seed layer includes subjecting the seed layer to an electrolytic bath treatment while maintaining the seed layer at a positive potential with respect to the electrode immersed in the electrolytic bath containing phosphoric acid. 103. The method of claim 102, comprising the step of causing.
【請求項118】 被加工片の表面に1つ以上の保護された銅素子を形成す
る方法において、 被加工片にバリア層を付着し、 そのバリア層にシード層を付着し、 上記シード層の選択された部分に1つ以上の銅素子を電気メッキし、 シード層を実質的に除去し、 バリア層の表面の少なくとも一部分をメッキ不能な状態にし、そして 1つ以上の銅素子の表面に保護層を電気メッキする、 という段階を含むことを特徴とする方法。
118. A method of forming one or more protected copper elements on a surface of a workpiece, comprising: attaching a barrier layer to the workpiece; attaching a seed layer to the barrier layer; Electroplating one or more copper elements on selected portions, substantially removing the seed layer, rendering at least a portion of the barrier layer surface non-plateable, and protecting the surface of the one or more copper elements Electroplating a layer.
【請求項119】 1つ以上の銅素子の少なくとも一部分上に誘電体層を付
着する段階を更に含む請求項118に記載の方法。
119. The method of claim 118, further comprising depositing a dielectric layer on at least a portion of the one or more copper devices.
【請求項120】 シード層を実質的に除去する上記段階は、燐酸を含む電
解溶液槽に浸漬された電極に対してシード層を正の電位に保持しながらシード層
に電解溶液槽処理を受けさせる段階を含む請求項118に記載の方法。
120. The step of substantially removing the seed layer includes subjecting the seed layer to an electrolytic bath treatment while maintaining the seed layer at a positive potential with respect to the electrode immersed in the electrolytic bath containing phosphoric acid. 119. The method of claim 118, comprising the step of causing.
【請求項121】 1つ以上の銅素子を実質的にカバーするように誘電体層
を付着し、そして 誘電体層の表面部分を除去して、1つ以上の銅素子の1つ以上の上方領域を露
出する、 という段階を更に含む請求項118に記載の方法。
121. Depositing a dielectric layer to substantially cover one or more copper elements, and removing a surface portion of the dielectric layer to remove one or more of the one or more copper elements 119. The method of claim 118, further comprising: exposing an area.
【請求項122】 バリア層の表面の少なくとも一部分をメッキ不能な状態
にする上記段階は、バリア層材料の露出面を酸化する段階を含む請求項118に
記載の方法。
122. The method of claim 118, wherein said step of rendering at least a portion of the surface of the barrier layer non-plateable comprises oxidizing an exposed surface of the barrier layer material.
【請求項123】 シード層の選択された部分上に1つ以上の銅素子を電気
メッキする上記段階は、 シード層の選択された部分上に1つ以上の銅線を電気メッキし、そして 銅線の選択された部分上に1つ以上の銅ポストを電気メッキする、 という段階を含む請求項118に記載の方法。
123. Electroplating one or more copper elements on selected portions of the seed layer; electroplating one or more copper wires on selected portions of the seed layer; 120. The method of claim 118, comprising: electroplating one or more copper posts on selected portions of the lines.
【請求項124】 バリア層の表面の少なくとも一部分をメッキ不能な状態
にする上記段階は、 バリア層材料及び1つ以上の銅素子の露出面を同時に酸化し、そして それにより生じた銅酸化物を1つ以上の銅素子から除去する、 という段階を含む請求項118に記載の方法。
124. The step of rendering at least a portion of the surface of the barrier layer unplatable comprises simultaneously oxidizing the barrier layer material and the exposed surface of the one or more copper elements, and removing the resulting copper oxide. 119. The method of claim 118, comprising: removing from one or more copper devices.
【請求項125】 シード層を実質的に除去する上記段階は、上記生じた銅
酸化物層を1つ以上の銅素子から除去する上記段階中に同時に行なわれる請求項
124に記載の方法。
125. The method of claim 124, wherein said step of substantially removing a seed layer is performed simultaneously during said step of removing said resulting copper oxide layer from one or more copper devices.
【請求項126】 シード層の選択された部分に1つ以上の銅素子を電気メ
ッキする上記段階は、 シード層の選択された部分上に1つ以上の銅線を電気メッキし、そして 銅線の選択された部分上に1つ以上の銅ポストを電気メッキする、 という段階を含む請求項124に記載の方法。
126. Electroplating one or more copper elements on selected portions of the seed layer; electroplating one or more copper wires on selected portions of the seed layer; 125. The method of claim 124, comprising: electroplating one or more copper posts on selected portions of the.
【請求項127】 保護層を電気メッキした後にバリア層を除去する段階を
更に含む請求項118に記載の方法。
127. The method of claim 118, further comprising removing the barrier layer after electroplating the protective layer.
【請求項128】 上記バリア層及びシード層は、第1の処理ツールセット
で付着される請求項118に記載の方法。
128. The method of claim 118, wherein said barrier layer and seed layer are deposited with a first processing tool set.
【請求項129】 上記電気メッキ段階及び上記メッキ不能な状態にする段
階は、第2の処理ツールセットで実行される請求項128に記載の方法。
129. The method of claim 128, wherein the electroplating step and the non-plating step are performed with a second processing toolset.
【請求項130】 第1の処理ツールセットは、真空蒸着ツールセットであ
る請求項129に記載の方法。
130. The method of claim 129, wherein the first processing toolset is a vacuum deposition toolset.
【請求項131】 第2の処理ツールセットは、湿式処理ツールセットであ
る請求項130に記載の方法。
131. The method of claim 130, wherein the second processing toolset is a wet processing toolset.
【請求項132】 第1の処理ツールセットは、真空蒸着ツールセットであ
る請求項128に記載の方法。
132. The method of claim 128, wherein the first processing toolset is a vacuum deposition toolset.
【請求項133】 上記バリア層はタンタルより成る請求項118に記載の
方法。
133. The method of claim 118, wherein said barrier layer comprises tantalum.
【請求項134】 上記シード層は銅より成る請求項118に記載の方法。134. The method of claim 118, wherein said seed layer comprises copper. 【請求項135】 上記保護層は、ニッケル、ニッケル合金及びクロムより
成るグループから選択された材料を含む請求項118に記載の方法。
135. The method of claim 118, wherein said protective layer comprises a material selected from the group consisting of nickel, nickel alloy and chromium.
【請求項136】 1つ以上の銅素子を電気メッキする上記段階は、 シード層上にパターンマスク層を付着して、シード層の選択された部分が露出
されるようにし、そして その露出された選択された部分を通してシード層に1つ以上の銅素子を電気メ
ッキする、 という段階を含む請求項118に記載の方法。
136. The step of electroplating one or more copper devices comprises depositing a pattern mask layer on the seed layer so that selected portions of the seed layer are exposed, and 119. The method of claim 118, comprising: electroplating one or more copper devices on the seed layer through selected portions.
【請求項137】 被加工片の表面に1つ以上の保護された銅素子を形成す
る方法において、 被加工片に導電性バリア層を付着し、 その導電性バリア層の選択された部分に1つ以上の銅素子を電気メッキし、 導電性バリア層の表面の少なくとも一部分をメッキ不能な状態にし、そして 1つ以上の銅素子の表面に保護層を電気メッキする、 という段階を含むことを特徴とする方法。
137. A method of forming one or more protected copper elements on a surface of a workpiece, comprising: attaching a conductive barrier layer to the workpiece; and applying one or more conductive barrier layers to selected portions of the conductive barrier layer. Electroplating one or more copper devices, rendering at least a portion of the surface of the conductive barrier layer unplatable, and electroplating a protective layer on the surface of the one or more copper devices. And how to.
【請求項138】 1つ以上の銅素子の少なくとも一部分上に誘電体層を付
着する段階を更に含む請求項137に記載の方法。
138. The method of claim 137, further comprising depositing a dielectric layer on at least a portion of the one or more copper devices.
【請求項139】 1つ以上の銅素子を実質的にカバーするように誘電体層
を付着し、そして 誘電体層の表面部分を除去して、1つ以上の銅素子の1つ以上の上方領域を露
出する、 という段階を更に含む請求項137に記載の方法。
139. A dielectric layer is deposited to substantially cover the one or more copper elements, and a surface portion of the dielectric layer is removed to remove one or more of the one or more copper elements. 138. The method of claim 137, further comprising: exposing an area.
【請求項140】 バリア層の表面の少なくとも一部分をメッキ不能な状態
にする上記段階は、バリア層材料の露出面を酸化する段階を含む請求項137に
記載の方法。
140. The method of claim 137, wherein the step of rendering at least a portion of the surface of the barrier layer non-plateable comprises oxidizing an exposed surface of the barrier layer material.
【請求項141】 導電性バリア層の選択された部分上に1つ以上の銅素子
を電気メッキする上記段階は、 導電性バリア層の選択された部分上に1つ以上の銅線を電気メッキし、そして 銅線の選択された部分上に1つ以上の銅ポストを電気メッキする、 という段階を含む請求項137に記載の方法。
141. The step of electroplating one or more copper elements on selected portions of the conductive barrier layer comprises: electroplating one or more copper wires on selected portions of the conductive barrier layer. 138. The method of claim 137, comprising: and electroplating one or more copper posts on selected portions of the copper wire.
【請求項142】 バリア層の表面の少なくとも一部分をメッキ不能な状態
にする上記段階は、 バリア層材料及び1つ以上の銅素子の露出面を同時に酸化し、そして それにより生じた銅酸化物を1つ以上の銅素子から除去する、 という段階を含む請求項137に記載の方法。
142. The step of rendering at least a portion of the surface of the barrier layer unplatable comprises simultaneously oxidizing the barrier layer material and the exposed surface of the one or more copper elements, and removing the resulting copper oxide. 138. The method of claim 137, comprising: removing from one or more copper devices.
【請求項143】 保護層を電気メッキした後にバリア層を除去する段階を
更に含む請求項137に記載の方法。
143. The method of claim 137, further comprising removing the barrier layer after electroplating the protective layer.
【請求項144】 上記バリア層は、第1の処理ツールセットで付着される
請求項137に記載の方法。
144. The method of claim 137, wherein said barrier layer is applied with a first processing tool set.
【請求項145】 上記電気メッキ段階及び上記メッキ不能な状態にする段
階は、第2の処理ツールセットで実行される請求項144に記載の方法。
145. The method of claim 144, wherein the electroplating step and the non-plating step are performed with a second processing toolset.
【請求項146】 第1の処理ツールセットは、真空蒸着ツールセットであ
る請求項145に記載の方法。
146. The method of claim 145, wherein the first processing toolset is a vacuum deposition toolset.
【請求項147】 第2の処理ツールセットは、湿式処理ツールセットであ
る請求項146に記載の方法。
147. The method of claim 146, wherein the second processing toolset is a wet processing toolset.
【請求項148】 第1の処理ツールセットは、真空蒸着ツールセットであ
る請求項144に記載の方法。
148. The method of claim 144, wherein the first processing toolset is a vacuum deposition toolset.
【請求項149】 上記バリア層は窒化チタンより成る請求項137に記載
の方法。
149. The method according to claim 137, wherein said barrier layer comprises titanium nitride.
【請求項150】 上記保護層は、ニッケル、ニッケル合金及びクロムより
成るグループから選択された材料を含む請求項137に記載の方法。
150. The method of claim 137, wherein said protective layer comprises a material selected from the group consisting of nickel, nickel alloy and chromium.
【請求項151】 上記バリア層は、窒化タンタルの上に横たわる窒化チタ
ンより成り、そして上記保護層は、ニッケル、ニッケル合金及びクロムより成る
グループから選択された材料を含む請求項137に記載の方法。
151. The method of claim 137, wherein said barrier layer comprises titanium nitride overlying tantalum nitride, and said protective layer comprises a material selected from the group consisting of nickel, nickel alloy and chromium. .
【請求項152】 1つ以上の銅素子を電気メッキする上記段階は、 バリア層上にパターンマスク層を付着して、導電性バリア層の選択された部分
が露出されるようにし、そして その露出された選択された部分を通して導電性バリア層に1つ以上の銅素子を
電気メッキする、 という段階を含む請求項137に記載の方法。
152. The step of electroplating one or more copper devices comprises depositing a pattern mask layer on the barrier layer so that selected portions of the conductive barrier layer are exposed, and 138. The method of claim 137, comprising: electroplating one or more copper devices on the conductive barrier layer through the selected portions.
【請求項153】 半導体被加工片の表面に1つ以上の銅金属化層を形成す
る方法において、 上記半導体被加工片にバリア層を付着し、 そのバリア層にシード層を付着し、 上記シード層の選択された部分に1つ以上の銅の相互接続線を電気メッキし、 銅の相互接続線の選択された部分に1つ以上の銅のポストを電気メッキし、 シード層を実質的に除去し、 1つ以上の銅の相互接続線の露出面、1つ以上の銅ポストの露出面及びバリア
層の露出面を同時に酸化し、 それにより生じた銅酸化物層を1つ以上の銅の相互接続線及び1つ以上の銅ポ
ストから除去する一方、酸化されたバリア層の表面を実質的に不変のままにして
バリア層の表面をメッキ不能な状態に保ち、そして 1つ以上の銅の相互接続線の露出面に保護層を電気メッキする、 という段階を含むことを特徴とする方法。
153. A method of forming one or more copper metallization layers on a surface of a semiconductor workpiece comprising: attaching a barrier layer to the semiconductor workpiece; attaching a seed layer to the barrier layer; Electroplating one or more copper interconnect lines on selected portions of the layer, electroplating one or more copper posts on selected portions of the copper interconnect lines, and substantially disposing the seed layer. Removing, simultaneously oxidizing the exposed surface of the one or more copper interconnect lines, the exposed surface of the one or more copper posts, and the exposed surface of the barrier layer, thereby removing the resulting copper oxide layer to the one or more copper Removing one or more of the interconnect lines and one or more copper posts while leaving the surface of the barrier layer non-plateable while leaving the surface of the oxidized barrier layer substantially unchanged; and Electroplating a protective layer on the exposed surfaces of the interconnect lines, and A method comprising the steps of:
【請求項154】 1つ以上の銅素子の少なくとも一部分上に誘電体層を付
着する段階を更に含む請求項153に記載の方法。
154. The method of claim 153, further comprising depositing a dielectric layer on at least a portion of the one or more copper devices.
【請求項155】 1つ以上の銅の相互接続線及び1つ以上の銅ポストを実
質的にカバーするように誘電体層を付着し、そして その誘電体層の表面部分を除去して、1つ以上の銅ポストの上方領域を露出す
るという段階を更に含む請求項153に記載の方法。
155. A dielectric layer is deposited to substantially cover one or more copper interconnect lines and one or more copper posts, and a surface portion of the dielectric layer is removed. 154. The method of claim 153, further comprising exposing an upper region of the one or more copper posts.
【請求項156】 保護層を電気メッキした後にバリア層を除去する段階を
更に含む請求項153に記載の方法。
156. The method of claim 153, further comprising removing the barrier layer after electroplating the protective layer.
【請求項157】 1つ以上の銅相互接続線を電気メッキする上記段階は、 シード層上にパターンマスク層を付着して、シード層の選択された部分が露出
されるようにし、そして その露出された選択された部分を通してシード層に1つ以上の銅相互接続線を
電気メッキする、 という段階を含む請求項153に記載の方法。
157. The step of electroplating one or more copper interconnect lines comprises: depositing a pattern mask layer on the seed layer so that selected portions of the seed layer are exposed; 154. The method of claim 153, comprising: electroplating one or more copper interconnect lines on the seed layer through the selected portions.
【請求項158】 1つ以上の銅ポストを電気メッキする上記段階は、 シード層及び1つ以上の相互接続線上にパターンマスク層を付着して、銅相互
接続線の選択された上方部分が露出されるようにし、そして その露出された部分を通して銅相互接続線に1つ以上の銅ポストを電気メッキ
する、 という段階を含む請求項153に記載の方法。
158. The step of electroplating one or more copper posts includes depositing a pattern mask layer over the seed layer and the one or more interconnect lines, exposing selected upper portions of the copper interconnect lines. 154. The method of claim 153, including the steps of: electroplating one or more copper posts through the exposed portions of the copper interconnect lines.
【請求項159】 上記バリア層はタンタルより成る請求項153に記載の
方法。
159. The method according to claim 153, wherein said barrier layer comprises tantalum.
【請求項160】 上記シード層は銅より成る請求項153に記載の方法。160. The method of claim 153, wherein said seed layer comprises copper. 【請求項161】 上記保護層は、ニッケル、ニッケル合金及びクロムより
成るグループから選択された材料を含む請求項153に記載の方法。
161. The method of claim 153, wherein said protective layer comprises a material selected from the group consisting of nickel, nickel alloy and chromium.
【請求項162】 シード層を実質的に除去する上記段階は、上記生じた銅
酸化物層を1つ以上の銅相互接続線及び1つ以上の銅ポストから除去する段階の
間に同時に行なわれる請求項153に記載の方法。
162. The step of substantially removing the seed layer is performed simultaneously during the step of removing the resulting copper oxide layer from one or more copper interconnect lines and one or more copper posts. 154. The method of claim 153.
【請求項163】 シード層を実質的に除去する上記段階は、燐酸を含む電
解溶液槽に浸漬された電極に対してシード層を正の電位に保持しながらシード層
に電解溶液槽処理を受けさせる段階を含む請求項153に記載の方法。
163. The step of substantially removing the seed layer includes subjecting the seed layer to an electrolytic bath treatment while maintaining the seed layer at a positive potential with respect to the electrode immersed in the electrolytic bath containing phosphoric acid. 153. The method of claim 153, comprising the step of causing.
【請求項164】 被加工片の全体的に平らな誘電体表面に1つ以上の相互
接続金属化レベルを与えるための製造ツール構成体において、 上記平らな誘電体表面の外部にバリア層を付着し、そしてそのバリア層の外部
にシード層を付着するためのフィルム付着ツールセットと、 上記シード層の外部にハードマスク誘電体層を形成するハードマスク形成ツー
ルセットと、 上記ハードマスク誘電体層上に相互接続線パターンを設け、そしてその相互接
続線パターンを使用して形成された相互接続線金属化部分上にポストパターンを
設けるためのパターン処理ツールセットと、 相互接続線パターンを形成した後にハードマスク誘電体層の露出領域をエッチ
ングするためのハードマスクエッチングツールセットと、 少なくとも次の湿式処理操作、即ち 上記ハードマスクで画成された相互接続線パターン及びパターン処理ツール
セットに使用されたパターン材料で画成されたポストパターンに、電気化学的付
着プロセスを使用して、銅の金属化を与え、 上記パターン処理ツールセットにより付着された材料を除去して、相互接続
線パターン及びポストパターンを形成し、 ハードマスク誘電体層を除去し、そして 相互接続線金属化部分により覆われていないシード層及びバリア層の部分を
除去する、 という操作を実行するための湿式処理ツールセットと、 上記相互接続線金属化部分及びポスト金属化部分の上に誘電体層を付着し、そ
してその付着された誘電体層をエッチングして、ポスト金属化部分の上方接続領
域を露出させるための誘電体処理ツールセットとを備え、 上記ツールセット間に12回以下の被加工片移動を使用して、相互接続線金属
化部分、ポスト金属化部分及び誘電体層より成る単一金属化レベルが形成される
ことを特徴とする製造ツール構成体。
164. A manufacturing tool arrangement for providing one or more interconnect metallization levels to a generally planar dielectric surface of a workpiece, wherein a barrier layer is deposited outside the planar dielectric surface. A film deposition tool set for depositing a seed layer outside the barrier layer, a hard mask forming tool set for forming a hard mask dielectric layer outside the seed layer, and on the hard mask dielectric layer A pattern processing tool set for providing an interconnect line pattern on the interconnect line pattern and providing a post pattern on the interconnect line metallization formed using the interconnect line pattern; and A hard mask etching toolset for etching exposed areas of the mask dielectric layer, and at least the following wet processing operations; Providing an interconnect line pattern defined by the hard mask and a post pattern defined by the pattern material used in the pattern processing toolset to a metallization of copper using an electrochemical deposition process; Remove material deposited by patterning tool set to form interconnect line patterns and post patterns, remove hard mask dielectric layer, and seed layer and barrier not covered by interconnect line metallization A wet processing toolset for performing an operation of removing a portion of a layer; depositing a dielectric layer over the interconnect line metallization and post metallization; and depositing the deposited dielectric layer A dielectric processing tool set for etching the upper contact area of the post metallization portion, To use the work piece moves below 12 times, interconnect line metallization, manufacturing tool structure, wherein a single metallization level is formed consisting of the post-metallization and dielectric layers.
【請求項165】 上記湿式処理ツールセットは、銅金属化部分の外部に電
気化学的に付着される保護被覆を付着するための少なくとも1つの処理ステーシ
ョンを含む請求項164に記載の製造ツール構成体。
165. The manufacturing tool arrangement of claim 164, wherein the wet processing tool set includes at least one processing station for applying a protective coating that is electrochemically applied to an exterior of the copper metallization. .
【請求項166】 上記湿式処理ツールセットは、その湿式処理ツールセッ
ト内で更に処理を行う前に被加工片の表面をコンディショニングするための少な
くとも1つの処理ステーションを含む請求項164に記載の製造ツール構成体。
166. The manufacturing tool according to claim 164, wherein the wet processing tool set includes at least one processing station for conditioning a surface of a workpiece prior to further processing within the wet processing tool set. Construct.
【請求項167】 上記湿式処理ツールセットは、被加工片の露出された金
属化部分を酸化するための少なくとも1つの処理ステーションを含む請求項16
4に記載の製造ツール構成体。
167. The wet processing tool set includes at least one processing station for oxidizing exposed metallized portions of the workpiece.
5. The manufacturing tool structure according to 4.
【請求項168】 上記湿式処理ツールセットは、被加工片の酸化された金
属部分を除去するための少なくとも1つの処理ステーションを含む請求項167
に記載の製造ツール構成体。
168. The wet processing tool set includes at least one processing station for removing oxidized metal portions of a workpiece.
3. The manufacturing tool structure according to claim 1.
【請求項169】 上記酸化された金属部分を除去するための少なくとも1
つの処理ステーションは、その後の処理の前に表面をコンディショニングするの
にも使用される請求項168に記載の製造ツール構成体。
169. at least one for removing said oxidized metal portion;
169. The manufacturing tool arrangement of claim 168, wherein one processing station is also used to condition the surface prior to subsequent processing.
【請求項170】 上記フィルム付着ツールセットは、真空蒸着ツールセッ
トである請求項164に記載の製造ツール構成体。
170. The manufacturing tool assembly of claim 164, wherein said film deposition tool set is a vacuum deposition tool set.
【請求項171】 上記フィルム付着ツールセットは、ほぼ平らなボンディ
ング層を付着し、上記バリア層は、フィルム付着ツールセットによりこのボンデ
ィング層の上に付着される請求項164に記載の製造ツール構成体。
171. The manufacturing tool arrangement of claim 164, wherein the film deposition tool set deposits a substantially planar bonding layer, and wherein the barrier layer is deposited over the bonding layer by a film deposition tool set. .
【請求項172】 上記フィルム付着ツールセットは、ほぼ平らなボンディ
ング層を誘電体層上に直接付着する請求項164に記載の製造ツール構成体。
172. The manufacturing tool arrangement of claim 164, wherein the film deposition tool set deposits a substantially planar bonding layer directly on a dielectric layer.
【請求項173】 上記パターン処理ツールセットは、ホトレジスト処理ツ
ールセットである請求項164に記載の製造ツール構成体。
173. The manufacturing tool assembly of claim 164, wherein said pattern processing tool set is a photoresist processing tool set.
【請求項174】 上記誘電体付着ツールセットは、低K誘電体材料を付着
する請求項164に記載の製造ツール構成体。
174. The manufacturing tool arrangement of claim 164, wherein the dielectric deposition tool set deposits a low K dielectric material.
【請求項175】 上記フィルム付着ツールセットは、単一の一体化された
ツールである請求項164に記載の製造ツール構成体。
175. The manufacturing tool arrangement of claim 164, wherein the film deposition tool set is a single integrated tool.
【請求項176】 上記パターン処理ツールセットは、単一の一体化された
ツールである請求項164に記載の製造ツール構成体。
176. The manufacturing tool arrangement of claim 164, wherein the pattern processing tool set is a single integrated tool.
【請求項177】 上記誘電体付着ツールセットは、単一の一体化されたツ
ールである請求項164に記載の製造ツール構成体。
177. The manufacturing tool construction of claim 164, wherein the dielectric deposition tool set is a single integrated tool.
【請求項178】 上記電気化学/湿式処理ツールセットは、単一の一体化
されたツールである請求項164に記載の製造ツール構成体。
178. The manufacturing tool arrangement of claim 164, wherein the electrochemical / wet processing tool set is a single integrated tool.
【請求項179】 単一金属化レベルの形成中に1つ以上の処理状態におい
て被加工片を検査するための検査ツールセットを更に備えた請求項164に記載
の製造ツール構成体。
179. The manufacturing tool arrangement of claim 164, further comprising an inspection tool set for inspecting a workpiece in one or more processing states during formation of a single metallization level.
【請求項180】 上記湿式処理ツールセットは、銅金属化部分の外部に電
気化学的に付着される保護被覆を付着するための少なくとも1つの処理ステーシ
ョンを含む請求項179に記載の製造ツール構成体。
180. The manufacturing tool arrangement of claim 179, wherein the wet processing tool set includes at least one processing station for applying a protective coating that is electrochemically applied to the exterior of the copper metallization. .
【請求項181】 上記湿式処理ツールセットは、その湿式処理ツールセッ
ト内で更に処理を行う前に被加工片の表面をコンディショニングするための少な
くとも1つの処理ステーションを含む請求項179に記載の製造ツール構成体。
181. The manufacturing tool of claim 179, wherein the wet processing tool set includes at least one processing station for conditioning a surface of a workpiece prior to further processing within the wet processing tool set. Construct.
【請求項182】 上記湿式処理ツールセットは、被加工片の露出された金
属化部分を酸化するための少なくとも1つの処理ステーションを含む請求項17
9に記載の製造ツール構成体。
182. The wet processing tool set includes at least one processing station for oxidizing exposed metallized portions of a workpiece.
10. The manufacturing tool structure according to 9.
【請求項183】 上記湿式処理ツールセットは、被加工片の酸化された金
属部分を除去するための少なくとも1つの処理ステーションを含む請求項182
に記載の製造ツール構成体。
183. The wet processing tool set includes at least one processing station for removing oxidized metal portions of a workpiece.
3. The manufacturing tool structure according to claim 1.
【請求項184】 上記酸化のための少なくとも1つの処理ステーションと
、酸化された金属部分を除去するための少なくとも1つの処理ステーションは、
同じ処理ステーションである請求項183に記載の製造ツール構成体。
184. At least one processing station for said oxidation and at least one processing station for removing oxidized metal parts,
183. The manufacturing tool arrangement of claim 183, being the same processing station.
【請求項185】 被加工片の全体的に平らな誘電体表面に1つ以上の相互
接続金属化レベルを与えるための製造ツール構成体において、 上記平らな誘電体表面の外部にバリア層を付着し、そしてそのバリア層の外部
にシード層を付着するためのフィルム付着ツールセットと、 上記シード層の外部にハードマスク誘電体層を形成するハードマスク形成ツー
ルセットと、 上記ハードマスク誘電体層上に相互接続線パターンを設け、そしてその相互接
続線パターンを使用して形成された相互接続線金属化部分上にポストパターンを
設けるためのパターン処理ツールセットと、 相互接続線パターンを形成した後にハードマスク誘電体層の露出領域をエッチ
ングするためのハードマスクエッチングツールセットと、 少なくとも次の湿式処理操作、即ち 上記パターン処理ツールセットを用いて形成された相互接続線パターン及び
ポストパターンに、電気化学的付着プロセスを使用して、銅の金属化を与え、 上記パターン処理ツールセットにより付着された材料を除去して、相互接続
線パターン及びポストパターンを形成し、 ハードマスク誘電体層を除去し、そして 相互接続線金属化部分により覆われていないシード層及びバリア層の部分を
除去する、 という操作を実行するための湿式処理ツールセットと、 上記相互接続線金属化部分及びポスト金属化部分の上に誘電体層を付着し、そ
してその付着された誘電体層をエッチングして、ポスト金属化部分の上方接続領
域を露出させるための誘電体処理ツールセットとを備え、 上記ツールセット間に7回以下の被加工片移動を使用して、相互接続線金属化
部分、ポスト金属化部分及び誘電体層より成る単一金属化レベルが形成されるこ
とを特徴とする製造ツール構成体。
185. A manufacturing tool arrangement for providing one or more levels of interconnect metallization to a generally planar dielectric surface of a workpiece, wherein a barrier layer is deposited outside the planar dielectric surface. A film deposition tool set for depositing a seed layer outside the barrier layer, a hard mask forming tool set for forming a hard mask dielectric layer outside the seed layer, and on the hard mask dielectric layer A pattern processing tool set for providing an interconnect line pattern on the interconnect line pattern and providing a post pattern on the interconnect line metallization formed using the interconnect line pattern; and A hard mask etching toolset for etching exposed areas of the mask dielectric layer, and at least the following wet processing operations, The interconnect line patterns and post patterns formed using the patterning toolset are provided with a copper metallization using an electrochemical deposition process to remove material deposited by the patterning toolset. Forming interconnect line patterns and post patterns, removing the hard mask dielectric layer, and removing portions of the seed and barrier layers not covered by the interconnect line metallization. A wet processing tool set for depositing a dielectric layer over the interconnect line metallization and post metallization, and etching the deposited dielectric layer to connect the post metallization over A dielectric processing tool set for exposing regions, and using no more than seven workpiece movements between said tool sets, Manufacturing tool structure, characterized in that the connection line metallization, single metallization level composed of post metallization and dielectric layers are formed.
【請求項186】 上記湿式処理ツールセットは、銅金属化部分の外部に電
気化学的に付着される保護被覆を付着するための少なくとも1つの処理ステーシ
ョンを含む請求項185に記載の製造ツール構成体。
186. The manufacturing tool arrangement of claim 185, wherein the wet processing tool set includes at least one processing station for applying a protective coating that is electrochemically applied to an exterior of the copper metallization. .
【請求項187】 上記湿式処理ツールセットは、その湿式処理ツールセッ
ト内で更に処理を行う前に被加工片の表面をコンディショニングするための少な
くとも1つの処理ステーションを含む請求項185に記載の製造ツール構成体。
187. The manufacturing tool of claim 185, wherein the wet processing tool set includes at least one processing station for conditioning a surface of a workpiece prior to further processing within the wet processing tool set. Construct.
【請求項188】 上記湿式処理ツールセットは、被加工片の露出された金
属化部分を酸化するための少なくとも1つの処理ステーションを含む請求項18
5に記載の製造ツール構成体。
188. The wet processing tool set includes at least one processing station for oxidizing exposed metallized portions of the workpiece.
6. The manufacturing tool structure according to 5.
【請求項189】 上記フィルム付着ツールセットは、真空蒸着ツールセッ
トである請求項185に記載の製造ツール構成体。
189. The manufacturing tool assembly of claim 185, wherein said film deposition tool set is a vacuum deposition tool set.
【請求項190】 上記フィルム付着ツールセットは、ほぼ平らなボンディ
ング層を付着し、上記バリア層は、フィルム付着ツールセットによりこのボンデ
ィング層の上に付着される請求項185に記載の製造ツール構成体。
190. The manufacturing tool arrangement of claim 185, wherein the film deposition tool set deposits a substantially planar bonding layer, and wherein the barrier layer is deposited over the bonding layer by a film deposition tool set. .
【請求項191】 上記フィルム付着ツールセットは、ほぼ平らなボンディ
ング層を誘電体層上に直接付着する請求項185に記載の製造ツール構成体。
191. The manufacturing tool arrangement of claim 185, wherein said film deposition tool set deposits a substantially planar bonding layer directly on a dielectric layer.
【請求項192】 上記パターン処理ツールセットは、ホトレジスト処理ツ
ールセットである請求項185に記載の製造ツール構成体。
192. The manufacturing tool assembly of claim 185, wherein said pattern processing tool set is a photoresist processing tool set.
【請求項193】 上記誘電体付着ツールセットは、低K誘電体材料を付着
する請求項185に記載の製造ツール構成体。
193. The manufacturing tool arrangement of claim 185, wherein the dielectric deposition tool set deposits a low K dielectric material.
【請求項194】 上記フィルム付着ツールセットは、単一の一体化された
ツールである請求項185に記載の製造ツール構成体。
194. The manufacturing tool arrangement of claim 185, wherein said film deposition tool set is a single integrated tool.
【請求項195】 上記パターン処理ツールセットは、単一の一体化された
ツールである請求項185に記載の製造ツール構成体。
195. The manufacturing tool arrangement of claim 185, wherein the pattern processing tool set is a single integrated tool.
【請求項196】 上記誘電体付着ツールセットは、単一の一体化されたツ
ールである請求項185に記載の製造ツール構成体。
196. The manufacturing tool arrangement of claim 185, wherein said dielectric deposition tool set is a single integrated tool.
【請求項197】 上記電気化学/湿式処理ツールセットは、単一の一体化
されたツールである請求項185に記載の製造ツール構成体。
197. The manufacturing tool arrangement of claim 185, wherein the electrochemical / wet processing tool set is a single integrated tool.
【請求項198】 被加工片の全体的に平らな誘電体表面に1つ以上の相互
接続金属化レベルを与えるための製造ツール構成体において、 上記平らな誘電体表面の外部にバリア層を付着し、そしてそのバリア層の外部
にシード層を付着するためのフィルム付着ツールセットと、 上記シード層の外部に第1ハードマスク誘電体層を形成すると共に、この第1
ハードマスク誘電体層の外部に第2ハードマスク誘電体層を形成するためのハー
ドマスク形成ツールセットと、 上記第1ハードマスク誘電体層上に相互接続線パターンを設けると共に、第2
ハードマスク誘電体層上にポストパターンを設けるためのパターン処理ツールセ
ットと、 相互接続線パターンを形成した後に第1ハードマスク誘電体層の露出領域をエ
ッチングすると共に、ポストパターンを形成した後に第2ハードマスク誘電体層
をエッチングするためのハードマスクエッチングツールセットと、 少なくとも次の湿式処理操作、即ち 上記第1ハードマスクで画成された相互接続線パターン及び第2ハードマス
クで画成されたポストパターンに、電気化学的付着プロセスを使用して、銅の金
属化を与え、 上記パターン処理ツールセットにより付着された材料を除去して、相互接続
線パターン及びポストパターンを上記ハードマスク誘電体層に形成し、 ハードマスク誘電体層を除去し、そして 相互接続線金属化部分により覆われていないシード層及びバリア層の部分を
除去する、 という操作を実行するための湿式処理ツールセットと、 上記相互接続線金属化部分及びポスト金属化部分の上に誘電体層を付着し、そ
してその付着された誘電体層をエッチングして、ポスト金属化部分の上方接続領
域を露出させるための誘電体処理ツールセットとを備え、 上記ツールセット間に9回以下の被加工片移動を使用して、相互接続線金属化
部分、ポスト金属化部分及び誘電体層より成る単一金属化レベルが形成されるこ
とを特徴とする製造ツール構成体。
198. A manufacturing tool arrangement for providing one or more levels of interconnect metallization to a generally planar dielectric surface of a workpiece, wherein a barrier layer is deposited outside the planar dielectric surface. And a film deposition tool set for depositing a seed layer outside the barrier layer; forming a first hardmask dielectric layer outside the seed layer;
A hard mask forming tool set for forming a second hard mask dielectric layer outside the hard mask dielectric layer; and providing an interconnect line pattern on the first hard mask dielectric layer;
A pattern processing tool set for providing a post pattern on the hard mask dielectric layer, and an exposed area of the first hard mask dielectric layer after forming the interconnect line pattern and a second after forming the post pattern. A hard mask etching tool set for etching the hard mask dielectric layer; and at least the following wet processing operations: an interconnect line pattern defined by the first hard mask and a post defined by the second hard mask. The pattern is provided with a copper metallization using an electrochemical deposition process to remove material deposited by the patterning toolset and to provide interconnect line and post patterns to the hardmask dielectric layer. Form, remove the hard mask dielectric layer, and cover with interconnect line metallization Removing a portion of the seed layer and barrier layer that have not been removed; depositing a dielectric layer over the interconnect line metallization and post metallization; and A dielectric processing tool set for etching the deposited dielectric layer to expose the upper connection area of the post metallization, using no more than nine workpiece movements between said tool sets. A single metallization level comprising interconnect line metallization, post metallization and a dielectric layer is formed.
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