JP2023526789A - 誘電体表面の湿式官能化 - Google Patents

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Abstract

【解決手段】様々な実施形態は、相互接続構造またはその一部を形成するための方法、装置、およびシステムに関する。方法は、基板を第１の溶媒および官能化反応剤を含む官能化浴と接触させ、修飾された第１の材料を形成することと、次に無電解めっき、電気めっき、化学気相堆積、または原子層堆積により修飾された第１の材料上に第２の材料を堆積することとを含む。様々な実施形態に従って、第１の材料は、誘電体材料、バリア層、またはライナであってもよく、第２の材料は、バリア層またはバリア層前駆体、ライナ、シード層、または導電性金属であってもよく、これらにより相互接続構造の相互接続が形成される。【選択図】図２

Description

参照による援用
本出願の一部として、本明細書と同時にＰＣＴ出願願書が提出される。この同時出願されたＰＣＴ出願願書に明記され、本出願が利益または優先権を主張する各出願は、参照によりその全体があらゆる目的で本明細書に組み込まれる。
半導体デバイスの寸法が縮小し続けるにつれて、そのようなデバイスの製作はますます困難になっている。多くの場合、既存のプロセスは、許容範囲内で所望の材料および構造を形成することが不可能である。
ここで提供される背景の説明は、本開示の内容を概ね提示することを目的とする。この背景技術のセクションで説明される範囲内における、現時点で名前を挙げられている発明者らによる研究、ならびに出願の時点で先行技術として別途みなされ得ない説明の態様は、明示または暗示を問わず、本開示に対抗する先行技術として認められない。
本明細書の様々な実施形態は、半導体基板上に相互接続構造またはその一部を形成するための方法、装置、およびシステムに関する。様々な実施形態において、湿式処理法を使用して露出面を官能化し、その後の層の堆積の改善を促進する。
開示された実施形態の一態様では、基板上に相互接続構造またはその一部を形成する方法が提供され、方法は、（ａ）湿式処理チャンバ内に基板を受け入れることであって、基板は、誘電体材料であって、誘電体材料に形成された凹状フィーチャを有する誘電体材料を含み、相互接続構造は、凹状フィーチャに形成され、第１の材料は、凹状フィーチャ内に露出していることと、（ｂ）基板を第１の溶媒および官能化反応剤を含む官能化浴（ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚａｔｉｏｎ ｂａｔｈ）と接触させ、第１の材料の表面上に修飾された第１の材料を形成することであって、（ｉ）修飾された第１の材料は、官能化反応剤によって修飾された第１の材料を含み、（ｉｉ）官能化反応剤は、（１）官能化反応剤を第１の材料に結合する結合官能基、および（２）修飾された第１の材料上への第２の材料の堆積を促進する活性官能基を含み、結合官能基および活性官能基は、同じであっても異なっていてもよいことと、（ｃ）修飾された第１の材料上に第２の材料を堆積することであって、（ｉ）第２の材料は、無電解めっき、電気めっき、化学気相堆積、または原子層堆積により堆積され、（ｉｉ）以下の条件：（１）第１の材料が誘電体材料であり、第２の材料がバリア層またはバリア層前駆体であること、（２）第１の材料がバリア層であり、第２の材料がライナであること、（３）第１の材料がバリア層であり、第２の材料が相互接続構造の相互接続を形成する導電性金属であること、（４）第１の材料がバリア層であり、第２の材料がシード層であること、（５）第１の材料がライナであり、第２の材料がシード層であること、または（６）第１の材料がライナであり、第２の材料が相互接続構造の相互接続を形成する導電性金属であること、のうちの１つが満たされることとを含む。
いくつかの実施形態では、第１の材料は、誘電体材料であってもよく、第２の材料は、バリア層またはバリア層前駆体であってもよい。いくつかの実施形態では、第１の材料は、バリア層であってもよく、第２の材料は、ライナであってもよい。いくつかの実施形態では、第１の材料は、バリア層であってもよく、第２の材料は、相互接続構造の相互接続を形成する導電性金属であってもよい。いくつかの実施形態では、第１の材料は、ライナであってもよく、第２の材料は、相互接続構造の相互接続を形成する導電性金属であってもよい。いくつかの実施形態では、第１の材料は、バリア層であってもよく、第２の材料は、シード層であってもよい。いくつかの実施形態では、第１の材料は、ライナであってもよく、第２の材料は、シード層であってもよい。
いくつかの実施態様では、活性官能基は、還元官能基を含んでもよい。いくつかのそのような実施態様では、還元官能基は、水素化ホウ素、ボラン、アルデヒド、酸、次亜リン酸塩、ヒドラジン、グリコール、還元性金属イオン、これらの材料のいずれかの置換形態、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含んでもよい。場合によっては、還元官能基は、水素化ホウ素を含む。場合によっては、還元官能基は、ボランを含む。場合によっては、還元官能基は、アルデヒドを含む。いくつかのそのような場合には、アルデヒドは、ホルムアルデヒドである。場合によっては、還元官能基は、酸を含む。酸は、グリオキシル酸、ピルビン酸、アスコルビン酸、およびそれらの組み合わせからなる群から選択されてもよい。場合によっては、還元官能基は、次亜リン酸塩を含む。場合によっては、還元官能基は、ヒドラジンを含む。場合によっては、還元官能基は、グリコールを含む。場合によっては、グリコールは、エチレングリコールである。場合によっては、還元官能基は、還元性金属イオンを含む。場合によっては、還元性金属イオンは、Ｆｅ（ＩＩ）、Ｃｒ（ＩＩ）、Ｔｉ（ＩＩＩ）、Ｖ（ＩＩ）、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される。いくつかの実施態様では、活性官能基は、触媒官能基を含んでもよい。いくつかのそのような実施態様では、触媒官能基は、金属のナノ粒子および／または金属酸化物のナノ粒子を含んでもよい。
特定の実施形態では、活性官能基は、脱錯化官能基（ｄｅｃｏｍｐｌｅｘｉｎｇ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｇｒｏｕｐ）を含んでもよい。いくつかのそのような実施形態では、脱錯化官能基は、水酸化物、アルコール、エステル、エーテル、カルボン酸、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含んでもよい。場合によっては、活性官能基は、接着性官能基を含んでもよい。いくつかのそのような実施形態では、接着性官能基は、水酸化物、アルコール、カルボン酸、金属酸化物、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含んでもよい。場合によっては、接着性官能基は、水酸化物を含む。場合によっては、接着性官能基は、アルコールを含む。場合によっては、接着性官能基は、カルボン酸を含む。場合によっては、接着性官能基は、金属酸化物を含む。
いくつかの実施形態では、結合官能基は、物理吸着官能基（ｐｈｙｓｉｓｏｒｂｉｎｇ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｇｒｏｕｐ）を含んでもよい。いくつかのそのような実施形態では、物理吸着官能基は、ホスホン酸塩、カルボン酸塩、アミン、アルキン、アルケン、カテコール、カテコール誘導体、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含んでもよい。いくつかの実施形態では、物理吸着官能基は、ホスホン酸塩を含む。いくつかの実施形態では、物理吸着官能基は、カルボン酸塩を含む。いくつかの実施形態では、物理吸着官能基は、アミンを含む。いくつかの実施形態では、物理吸着官能基は、アルキンを含む。いくつかの実施形態では、物理吸着官能基は、アルケンを含む。いくつかの実施形態では、物理吸着官能基は、を含むいくつかの実施形態では、結合官能基は、化学吸着官能基（ｃｈｅｍｉｓｏｒｂｉｎｇ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｇｒｏｕｐ）を含む。いくつかのそのような実施形態では、化学吸着官能基は、水酸化物、シラン、エステル、シラザン、シリルアセトアミド、シリルイミダゾール、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含んでもよい。場合によっては、化学吸着官能基は、水酸化物を含む。場合によっては、化学吸着官能基は、ケイ素を含む。場合によっては、化学吸着官能基は、シランを含む。いくつかのそのような場合には、シランは、ハロシランである。場合によっては、シランは、アルコキシシランである。場合によっては、シランは、アシロキシシランである。場合によっては、シランは、アリルシランである。場合によっては、シランは、アリールシランである。場合によっては、シランは、メチルシランである。場合によっては、シランは、ビニルシランである。場合によっては、化学吸着官能基は、エステルを含む。場合によっては、エステルは、Ｎ－ヒドロキシスクシンイミドエステルである。場合によっては、化学吸着官能基は、シラザンを含む。場合によっては、シラザンは、ジシラザンまたはトリシラザンである。場合によっては、化学吸着官能基は、シリルアセトアミドを含む。場合によっては、化学吸着官能基は、シリルイミダゾールを含む。
官能化浴は、追加の種を含んでもよい。いくつかの実施形態では、官能化浴は、塩基または酸を含むｐＨ調整種をさらに含んでもよい。場合によっては、ｐＨ調整種は、塩基を含む。場合によっては、ｐＨ調整種の塩基は、トリエチルアミン、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化アンモニウム、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含んでもよい。場合によっては、ｐＨ調整種は、酸を含む。場合によっては、ｐＨ調整種の酸は、硫酸、塩酸、硝酸、リン酸、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含んでもよい。
第２の材料は、様々な堆積技法を使用して堆積されてもよい。いくつかの実施形態では、第２の材料は、無電解めっきにより堆積されてもよい。いくつかの実施形態では、第２の材料は、電気めっきにより堆積されてもよい。いくつかの実施形態では、第２の材料は、化学気相堆積により堆積されてもよい。いくつかの実施形態では、第２の材料は、原子層堆積により堆積されてもよい。いくつかの実施態様では、第２の材料は、溶媒および金属物質源（ｍｅｔａｌ ｍａｓｓ ｓｏｕｒｃｅ）を含む堆積浴内で堆積されてもよく、第２の材料は、金属物質源の金属を含む。特定の実施形態では、第２の材料は、金属物質源を使用して気相堆積チャンバ内で堆積されてもよく、第２の材料は、金属物質源の金属を含む。
様々な実施形態において、金属物質源は、金属塩を含んでもよい。例えば、金属塩は、金属ハロゲン化物、金属亜硫酸塩、金属硫酸塩、金属水酸化物、金属硝酸塩、金属亜リン酸塩、金属リン酸塩、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含んでもよい。場合によっては、金属塩は、金属ハロゲン化物を含む。場合によっては、金属塩は、金属亜硫酸塩を含む。場合によっては、金属塩は、金属硫酸塩を含む。場合によっては、金属塩は、金属水酸化物を含む。場合によっては、金属塩は、金属硝酸塩を含む。場合によっては、金属塩は、金属亜リン酸塩を含む。場合によっては、金属塩は、金属リン酸塩を含む。いくつかの実施形態では、金属物質源は、配位有機金属前駆体（ｌｉｇａｔｅｄ ｏｒｇａｎｏｍｅｔａｌｌｉｃ ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ）を含んでもよい。いくつかのそのような場合には、配位有機金属前駆体は、金属ハロゲン化物、金属アルキル、金属シクロペンタジエニル、金属ヘキサン誘導体、環状有機金属化合物、金属アルコキシド、金属ベータジケトネート、金属アミド、金属イミド、金属アミジネート、金属ホスフィン、金属ビニルシラン、金属カルボキシル、金属アミジナート、金属ピロリル誘導体、金属バイデンテート、金属多環配位子、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含んでもよい。場合によっては、配位有機金属前駆体は、金属ハロゲン化物を含む。場合によっては、配位有機金属前駆体は、金属アルキルを含む。場合によっては、配位有機金属前駆体は、金属シクロペンタジエニルを含む。場合によっては、配位有機金属前駆体は、金属ヘキサン誘導体を含む。場合によっては、配位有機金属前駆体は、環状有機金属化合物を含む。場合によっては、配位有機金属前駆体は、金属アルコキシドを含む。場合によっては、配位有機金属前駆体は、金属ベータジケトネートを含む。場合によっては、配位有機金属前駆体は、金属アミドを含む。場合によっては、配位有機金属前駆体は、金属イミドを含む。場合によっては、配位有機金属前駆体は、金属アミジネートを含む。場合によっては、配位有機金属前駆体は、金属ホスフィンを含む。場合によっては、配位有機金属前駆体は、金属ビニルシランを含む。場合によっては、配位有機金属前駆体は、金属カルボキシルを含む。場合によっては、配位有機金属前駆体は、金属アミジナートを含む。場合によっては、配位有機金属前駆体は、金属ピロリル誘導体を含む。場合によっては、配位有機金属前駆体は、金属バイデンテートを含む。場合によっては、配位有機金属前駆体は、金属多環配位子を含む。
いくつかの実施形態では、第２の材料は、バリア層前駆体であってもよく、方法は、基板を、バリア層前駆体をバリア層に変換するアニールプロセスに曝露することをさらに含んでもよい。いくつかのそのような場合には、アニールプロセスは、基板を約１５０～４００℃の温度に加熱することを含んでもよい。これらまたは他の場合において、アニールプロセスは、基板を水素プラズマに曝露することを含んでもよい。特定の実施態様では、バリア層は、誘電体材料とバリア層前駆体中の金属との間の反応から形成される金属ケイ酸塩を含んでもよい。
様々な実施形態において、第２の材料は、タンタル、チタン、亜鉛、スズ、マグネシウム、マンガン、インジウム、アルミニウム、コバルト、イリジウム、ルテニウム、銅、モリブデン、パラジウム、タングステン、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される金属を含んでもよい。場合によっては、第２の材料中の金属は、マグネシウム、チタンタンタル、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される。場合によっては、第２の材料中の金属は、マンガン、コバルト、銅、亜鉛、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される。場合によっては、第２の材料中の金属は、モリブデン、ルテニウム、パラジウム、タングステン、イリジウム、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される。場合によっては、第２の材料中の金属は、アルミニウム、インジウム、スズ、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される。場合によっては、第２の材料中の金属は、タンタルを含む。場合によっては、第２の材料中の金属は、チタンを含む。場合によっては、第２の材料中の金属は、亜鉛を含む。場合によっては、第２の材料中の金属は、スズを含む。場合によっては、第２の材料中の金属は、マグネシウムを含む。場合によっては、第２の材料中の金属は、マンガンを含む。場合によっては、第２の材料中の金属は、インジウムを含む。場合によっては、第２の材料中の金属は、アルミニウムを含む。場合によっては、第２の材料中の金属は、コバルトを含む。場合によっては、第２の材料中の金属は、イリジウムを含む。場合によっては、第２の材料中の金属は、ルテニウムを含む。場合によっては、第２の材料中の金属は、銅を含む。場合によっては、第２の材料中の金属は、モリブデンを含む。場合によっては、第２の材料中の金属は、パラジウムを含む。場合によっては、第２の材料中の金属は、タングステンを含む。いくつかの実施形態では、第１の材料は、誘電体材料であってもよく、第２の材料は、バリア層またはバリア層前駆体であってもよく、第２の材料は、金属酸化物を含む。様々な場合において、金属酸化物は、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化マンガン、酸化マグネシウム、窒化モリブデン、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含んでもよい。
特定の実施態様では、官能化浴の第１の溶媒は、水を含んでもよい。他の実施態様では、官能化浴の第１の溶媒は、非極性であってもよい。
いくつかの実施形態では、第１の材料は、誘電体材料であってもよく、第２の材料は、バリア層前駆体であってもよく、第１の溶媒および官能化反応剤は各々、水であってもよく、官能化反応剤の結合官能基は、誘電体材料に結合することができるヒドロキシルであってもよく、官能化反応剤の活性官能基はまた、バリア層前駆体の堆積を促進することができるヒドロキシルであってもよく、バリア層前駆体は、化学気相堆積または原子層堆積により堆積されてもよく、方法は、基板をアニールプロセスに曝露し、バリア層前駆体をバリア層に変換することをさらに含んでもよい。
特定の実施形態では、第１の材料は、誘電体材料であってもよく、第２の材料は、バリア層前駆体であってもよく、第１の溶媒は、水を含んでもよく、官能化反応剤の結合官能基は、誘電体材料に結合する物理吸着官能基を含んでもよく、官能化反応剤の活性官能基は、バリア層前駆体の堆積を促進する還元基を含んでもよく、バリア層前駆体は、第２の溶媒および金属塩を含む堆積浴内で無電解めっきにより全体的または部分的に堆積されてもよく、還元官能基は、金属塩の金属を還元し、バリア層前駆体の堆積を引き起こしてもよい。いくつかの実施態様では、物理吸着官能基は、アルコールを含んでもよい。アルコールは、カテコールまたはカテコール誘導体を含んでもよく、還元官能基は、水素化ホウ素を含んでもよく、第２の溶媒は、水を含んでもよく、金属塩は、金属硫酸塩を含んでもよい。いくつかの実施態様では、方法は、基板を官能化浴と再び接触させ、次に基板を堆積浴と再び接触させ、バリア層前駆体のさらなる堆積を引き起こすことをさらに含んでもよい。いくつかの実施態様では、方法は、バリア層前駆体の一部が堆積された後、還元種を堆積浴に添加し、バリア層前駆体のさらなる堆積を引き起こすことをさらに含んでもよい。いくつかの実施態様では、方法は、バリア層前駆体の最初の部分が無電解めっきにより堆積された後、化学気相堆積または原子層堆積により追加のバリア層前駆体を堆積することをさらに含んでもよい。いくつかの実施態様では、方法は、基板をアニールに曝露し、バリア層前駆体をバリア層に変換することをさらに含んでもよい。
いくつかの実施形態では、第１の材料は、誘電体材料であってよく、第２の材料は、バリア層前駆体であってよく、官能化浴の第１の溶媒は、非極性であってもよく、官能化反応剤の結合官能基は、誘電体材料に結合する化学吸着基を含んでもよく、官能化反応剤の活性官能基は、バリア層前駆体の堆積を促進する還元官能基を含んでもよい。いくつかの実施態様では、第１の溶媒は、トルエンを含んでもよく、化学吸着基は、アルコキシシランを含んでもよく、還元官能基は、グリコールを含んでもよい。グリコールは、エチレングリコールであってもよい。いくつかの実施態様では、基板は、官能化浴と接触している間、約６０～８０℃の温度に維持されてもよい。いくつかの実施態様では、バリア層前駆体は、第２の溶媒および金属塩を含む堆積浴内で無電解めっきにより堆積されてもよく、官能化反応剤の還元官能基は、金属塩中の金属を還元してバリア層前駆体の堆積を引き起こすように作用してもよい。いくつかの実施態様では、バリア層前駆体は、金属物質源を使用して化学気相堆積または原子層堆積により堆積されてもよく、官能化反応剤の還元官能基は、金属物質源中の金属を還元してバリア層前駆体の堆積を引き起こすように作用してもよい。いくつかの実施態様では、方法は、基板をアニールプロセスに曝露し、バリア層前駆体をバリア層に変換することをさらに含んでもよい。
特定の実施形態では、第１の材料は、誘電体材料であってもよく、第２の材料は、バリア層前駆体であってもよく、官能化反応剤の活性官能基は、触媒官能基を含んでもよく、バリア層前駆体は、第２の溶媒、金属塩、および還元種を含む堆積浴内で無電解めっきを使用して堆積されてもよい。いくつかの実施態様では、官能化浴の第１の溶媒は、水を含んでもよく、官能化反応剤の結合基は、カテコールまたはカテコール誘導体を含んでもよく、官能化反応剤の触媒官能基は、コバルトナノ粒子を含んでもよく、堆積浴の第２の溶媒は、水を含んでもよく、金属塩は、金属硫酸塩を含んでもよく、還元種は、水素化ホウ素を含んでもよい。いくつかの実施態様では、方法は、バリア層前駆体の堆積中、目標範囲内に堆積浴中の溶存酸素濃度を維持することをさらに含んでもよい。いくつかの実施態様では、方法は、基板をアニールプロセスに曝露し、バリア層前駆体をバリア層に変換することをさらに含んでもよい。
特定の実施形態では、第１の材料は、誘電体材料であってもよく、第２の材料は、バリア層前駆体であってもよく、官能化反応剤の活性官能基は、脱錯化官能基を含んでもよく、バリア層前駆体は、第２の溶媒および配位有機金属前駆体を含む堆積浴内で無電解めっきにより部分的または全体的に堆積されてもよく、脱錯化官能基は、配位有機金属前駆体と相互作用して配位有機金属前駆体から金属を放出し、バリア層前駆体の堆積を引き起こしてもよい。いくつかの実施態様では、官能化浴の第１の溶媒は、水を含んでもよく、官能化反応剤の脱錯化官能基は、カルボン酸を含んでもよく、配位有機金属前駆体は、アセテートが配位した金属（ａｃｅｔａｔｅ－ｌｉｇａｔｅｄ ｍｅｔａｌ）を含んでもよい。いくつかの実施態様では、方法は、基板を官能化浴と再び接触させ、次に基板を堆積浴と再び接触させ、バリア層前駆体のさらなる堆積を引き起こすことをさらに含んでもよい。いくつかの実施態様では、方法は、バリア層前駆体の最初の部分が無電解めっきにより堆積された後、化学気相堆積または原子層堆積により追加のバリア層前駆体を堆積することをさらに含んでもよい。いくつかの実施態様では、方法は、基板をアニールに曝露し、バリア層前駆体をバリア層に変換することをさらに含んでもよい。いくつかの実施態様では、官能化浴の第１の溶媒および官能化反応剤は各々、水であってもよく、官能化反応剤の結合官能基は、誘電体材料に結合することができるヒドロキシルであってもよく、官能化反応剤の活性官能基はまた、バリア層前駆体の堆積を促進することができるヒドロキシルであってもよく、バリア層前駆体は、配位有機金属前駆体を用いた化学気相堆積を使用して堆積されてもよく、官能化反応剤のヒドロキシルは、配位有機金属前駆体と相互作用して配位有機金属前駆体中の金属を放出し、バリア層前駆体の堆積を引き起こしてもよい。いくつかの実施態様では、配位有機金属前駆体は、ジエチル亜鉛を含んでもよい。いくつかの実施形態では、方法は、基板を、バリア層前駆体をバリア層に変換するアニールプロセスに曝露することをさらに含んでもよく、バリア層は、ケイ酸亜鉛を含む。いくつかの実施形態では、方法は、基板を水素プラズマに曝露して過剰な亜鉛を揮発させ、次に銅シード層を堆積し、次に電気めっきにより相互接続構造の相互接続を形成する導電性金属を堆積することをさらに含んでもよい。
開示された実施形態の別の態様では、基板上に相互接続構造またはその一部を形成するためのシステムが提供され、システムは、（ａ）第１の湿式処理チャンバと、（ｂ）任意選択の第２の湿式処理チャンバと、（ｃ）任意選択の真空チャンバと、（ｄ）本明細書に記載の方法のいずれかを引き起こすように構成されたコントローラとを含む。
開示された実施形態の別の態様では、基板上に相互接続構造またはその一部を形成するためのシステムが提供され、システムは、（ａ）第１の湿式処理チャンバと、（ｂ）任意選択の第２の湿式処理チャンバと、（ｃ）任意選択の真空チャンバと、（ｄ）コントローラであって、（ｉ）湿式処理チャンバ内に基板を受け入れることであって、基板は、誘電体材料であって、誘電体材料に形成された凹状フィーチャを有する誘電体材料を含み、相互接続構造は、凹状フィーチャに形成され、第１の材料は、凹状フィーチャ内に露出していることと、（ｉｉ）基板を第１の溶媒および官能化反応剤を含む官能化浴と接触させ、第１の材料の表面上に修飾された第１の材料を形成することであって、（１）修飾された第１の材料は、官能化反応剤によって修飾された第１の材料を含み、（２）官能化反応剤は、（Ａ）官能化反応剤を第１の材料に結合する結合官能基、および（Ｂ）修飾された第１の材料上への第２の材料の堆積を促進する活性官能基を含み、結合官能基および活性官能基は、同じであっても異なっていてもよいことと、（ｉｉｉ）基板が第１の湿式処理チャンバ、任意選択の第２の湿式処理チャンバ、または任意選択の真空チャンバのいずれかにある間に修飾された第１の材料上に第２の材料を堆積することであって、（１）第２の材料は、無電解めっき、電気めっき、化学気相堆積、または原子層堆積により堆積され、（２）以下の条件：（ａ）第１の材料が誘電体材料であり、第２の材料がバリア層またはバリア層前駆体であること、（ｂ）第１の材料がバリア層であり、第２の材料がライナであること、（ｃ）第１の材料がバリア層であり、第２の材料が相互接続構造の相互接続を形成する導電性金属であること、（ｄ）第１の材料がバリア層であり、第２の材料がシード層であること、（ｅ）第１の材料がライナであり、第２の材料がシード層であること、または（ｆ）第１の材料がライナであり、第２の材料が相互接続構造の相互接続を形成する導電性金属であること、のうちの１つが満たされることとを引き起こすように構成されたコントローラとを含む。
これらおよび他の態様は、図面を参照して以下でさらに説明される。
図１は、様々な実施形態による相互接続構造を示す図である。
図２は、材料の層を官能化し、その上に追加の材料を堆積する方法を説明するフローチャートである。
図３は、図２の方法の特定の実施形態を説明するフローチャートであり、修飾される材料の層は、誘電体材料の層であり、誘電体材料上に堆積される追加の材料は、バリア層またはバリア層前駆体である。
図４は、様々な実施形態による湿式処理容器を図示する図である。
以下の説明では、提示された実施形態の完全な理解を提供するために、多くの具体的な詳細が記載されている。開示された実施形態は、これらの具体的な詳細の一部または全部なしで実践することができる。他の例では、開示された実施形態を不必要に曖昧にしないように、周知のプロセス動作は詳細に説明されていない。開示された実施形態は、特定の実施形態と併せて説明されるが、開示された実施形態を限定することを意図するものではないことが理解されるであろう。
バックエンドオブライン（ＢＥＯＬ）半導体製作に関与するプロセスの１つは、２つ以上の回路要素を互いに電気的に接続する相互接続の形成である。図１は、その上に相互接続構造が形成された基板１０１の一例を示している。基板１０１はその上に誘電体材料１０３を有し、これはエッチングされて凹状フィーチャを形成する。凹状フィーチャ内において、バリア層１０５が誘電体材料１０３上に存在する。任意選択のライナ１０７が、バリア層１０５上に存在してもよい。導電性金属１０９が、任意選択のライナ１０７上またはバリア層１０５上に存在する。導電性金属１０９は、相互接続として機能する。
一般的に言えば、図１に示す相互接続構造を形成するために（例えば、ＢＥＯＬ相互接続を金属化するために）広く使用されている業界標準が存在する。この業界標準は、製造直後および経時的に欠陥が少ないことが証明されているプロセスによって製造された材料の特定のスタックを利用する。しかし、デバイスの寸法が縮小し続けるにつれて、業界標準のスタックが利用可能な相互接続容積を過度に占有し始めており、ライン抵抗が高すぎる結果となる。しかし、様々な制約により、業界標準のスタックを修正することは困難であり得る。
例えば、誘電体材料１０３は、回路のＲＣ遅延を最小限に抑えるために、低い誘電率（ｐｅｒｍｉｔｔｉｖｉｔｙ）および関連する低い誘電率（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｎｓｔａｎｔ）（κ）を有するべきである。本明細書で使用される場合、約３．７以下の誘電率を有する材料は、低ｋ材料と見なされる。誘電体材料１０３はまた、関連する回路を形成するために容易にエッチングされるべきであり、エッチング後にパターン崩壊に抵抗するのに十分な機械的強度を有するべきである。
バリア層１０５は、誘電体材料１０３への導電性金属１０９の拡散を最小限に抑えるかまたは排除するために設けられる。バリア層１０５がない場合、導電性金属１０９は、典型的には誘電体材料１０３に拡散し、その結果誘電率が増加し、最終的に相互接続が短絡する。したがって、バリア層１０５は、導体金属１０９の拡散を防止するのに効果的でなければならない。さらに、バリア層１０５は、誘電体材料１０３および任意選択のライナ１０７または導電性金属１０９自体に対して良好な接着性を有するべきである。バリア層１０５は、可能な限り薄く導電性であることが望ましい。バリア層１０５を形成するために使用されるプロセスは、誘電体材料１０３上で良好な核形成を示す必要があり、金属拡散を防止するバリア層の能力を損なう欠陥をほとんどまたは全く有さない連続膜を生成する必要があり、狭いフィーチャがピンチオフするのを防止するために概して共形的なステップカバレッジをもたらす必要がある。商業的処理のために、これらの制約を満たすことができたバリア材料はほとんどない。場合によっては、タンタル／窒化タンタルのスタックがバリア層１０５として使用される。いくつかの限られた場合において、チタン／窒化チタンのスタックがバリア層１０５として使用される。物理気相堆積または反応性スパッタリングが、これらの材料を堆積してバリア層１０５を形成するために一般に使用される。
任意選択のライナ１０７は、バリア層１０５と導電性金属１０９との間に設けられてもよい。存在する場合、ライナ１０７は、バリア層１０５の欠点を軽減することができる。例えば、バリア層１０５が導電性金属１０９に対して十分な接着性を有していない場合、ライナ１０７は、関連する層の間（例えば、バリア層１０５とライナ１０７との間、およびライナ１０７と導電性金属１０９との間）の適切な接着を確保するために設けられてもよい。場合によっては、コバルトライナが、例えば窒化タンタルバリア層と銅との間に使用される。
シード層（図１には図示せず）が、場合によっては、バリア層１０５上または任意選択のライナ１０７上に設けられもよい。シード層は導電性であり、バルク導電性金属１０９と同じ材料で作製することができる。シード層は、バルク導体金属１０９のその後の堆積を可能にする。場合によっては、スタック内の別の層（例えば、バリア層１０５または任意選択のライナ１０７）が十分に導電性であるため、追加のシード層は必要ない。シード層が堆積される場合、これは典型的には物理気相堆積により形成される。
導電性金属１０９は、基板１０１上の異なるデバイスを電気的に接続する相互接続として作用する。導電性金属１０９は、典型的には電着により形成され、これは比較的低コストで良好な充填性質を提供する。導電性金属１０９は、典型的には、上述の他の層によって占有されていない凹状フィーチャの容積を充填する。
上述のスタック構成要素の各々は、材料性質、界面性質などに関するいくつかの制約を提示する。したがって、スタック内の任意の個々の構成要素に対する変更は、スタックの残りに関して重大な問題を引き起こす可能性がある。さらに、利用可能な多くの材料は、例えば代替の堆積方法が核形成、純度、形態、コスト、または欠陥に関して不十分な結果を示しているため、単一の堆積技法によってのみ堆積することが可能である。
本明細書の様々な実施形態において、図１に記載された層の１つまたは複数は、その後の処理を容易にするために湿式官能化プロセスで修飾され得る。多くのタイプの修飾が、利用可能である。一般に、修飾は、基板の露出面を官能化し、湿式または乾式技法により堆積することができるその後の層の堆積を可能にする、または実質的に改善することを伴う。
本明細書の説明の多くは、湿式官能化ステップが誘電体材料１０３上で実施され、それによってバリア層１０５またはバリア層１０５を形成するためにさらに処理される材料のその後の堆積を容易にする実施形態に関する。しかし、本明細書に記載の技法は、図１に示す層／界面の任意の１つまたは複数に適用されてもよいことが理解される。例えば、一実施形態では、本明細書に記載の技法は、バリア層１０５の上面を官能化するために使用され、それによってライナ１０７のその後の堆積を容易にする。別の実施形態では、本明細書に記載の技法は、バリア層１０５の上面を官能化するために使用され、それによってシード層のその後の堆積を容易にする。別の実施形態では、本明細書に記載の技法は、バリア層１０５の上面を官能化するために使用され、それによって導電性金属１０９のその後の堆積を容易にする。別の実施形態では、本明細書に記載の技法は、ライナ１０７の上面を官能化するために使用され、それによってシード層のその後の堆積を容易にする。別の実施形態では、本明細書に記載の技法は、ライナ１０７の上面を官能化するために使用され、それによって導電性金属１０９のその後の堆積を容易にする。別の実施形態では、本明細書に記載の技法は、図１に示す層／界面の２つ以上を官能化するために繰り返される。
湿式官能化プロセスの１つの利点は、例えばバリア層１０５、ライナ１０７、およびシード層のために、以前は利用することができなかったより多様な材料の堆積を可能にすることである。言い換えると、湿式処理プロセスは、有用な性質および材料を有するが、適切な処理方法がないために以前は製造することができなかった相互接続スタックの形成を可能にする。本明細書の技法は、製造能力における実質的な改善を表す。
特定の実施形態では、誘電体材料１０３は、ケイ素、酸化ケイ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素、またはＳｉおよびＣ、Ｎ、またはＯの組み合わせを含む三元素の組み合わせなどのケイ素含有誘電体材料であってもよい。誘電体材料１０３は、炭素、窒素などの材料でドープされてもよい。これらまたは他の実施形態では、バリア層１０５は、金属および／または金属窒化物であってもよい。バリア層１０５は、金属、金属窒化物、金属酸化物、金属炭化物、および／または金属ケイ酸塩であってもよく、タンタル、チタン、亜鉛、スズ、マグネシウム、マンガン、インジウム、アルミニウム、コバルト、イリジウム、ルテニウム、銅、モリブデン、パラジウム、タングステン、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される金属を含んでもよい。バリア層１０５のために選択された材料は、導電性金属１０９が誘電体材料１０３に拡散するのを防止するために良好な拡散バリアを提供する必要がある。したがって、材料は、導電性金属１０９内の金属とは異なる金属を含む必要があるか、あるいは導電性金属を不動のままにするような状態で結合する必要がある。バリア層１０５についての特定の例示的な材料には、限定はしないが、上に挙げた材料に加えて、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化マンガン、酸化マグネシウム、および炭窒化タングステンが挙げられる。
これらまたは他の実施形態では、ライナ１０７（存在する場合）は、タンタル、チタン、亜鉛、スズ、マグネシウム、マンガン、インジウム、アルミニウム、コバルト、イリジウム、ルテニウム、銅、モリブデン、パラジウム、タングステン、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される金属であるか、またはその金属を含んでもよい。これらまたは他の実施形態では、シード層（存在する場合）は、アルミニウム、銅、コバルト、イリジウム、ルテニウム、モリブデン、パラジウム、タングステン、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される金属であるか、またはその金属を含んでもよい。これらまたは他の実施形態では、導電性金属１０９は、アルミニウム、銅、コバルト、イリジウム、ルテニウム、モリブデン、パラジウム、タングステン、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される金属であってもよい。
湿式官能化ステップの別の利点は、このステップを使用して、ＢＥＯＬ相互接続形成に関して以前には利用することができなかった堆積方法を可能にすることができることである。例えば、上述のように、バリア層材料は、典型的には、物理気相堆積または反応性スパッタリング技法により堆積される。化学気相堆積（ＣＶＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、および無電解めっきは、該プロセスが誘電体材料上での核形成が非常に貧弱であることを示し、かつ誘電体材料と堆積されたバリア層材料（またはバリア層前駆体）との間の接着が貧弱であるため、このステップには以前は利用することができなかった。しかし、本明細書の様々な実施形態において、湿式官能化ステップが誘電体材料に対して実施され、それによってその後のＣＶＤ、ＡＬＤ、電気めっき、または無電解めっきステップ中の核形成および接着を強化する官能基で誘電体材料の上面を官能化することができる。そのような強化は、場合によっては湿式官能化ステップなしで発生する貧弱な核形成および接着を克服することができる。したがって、本明細書に記載の技法は、以前は利用することができなかった堆積プロセス／プロセスフローの使用を可能にする。
過去において、バルク導電性金属（例えば、図１の導電性金属１０９）の電着を除いて、湿式プロセスはＢＥＯＬ相互接続製作の場面では回避されてきた。液体の水が基板およびその上の材料と接触しないことを確実にするために、ＢＥＯＬ相互接続の場面では基板のすすぎさえも回避されてきた。湿式プロセスは、基板上に存在する誘電体材料および／または他の材料に対して損傷を引き起こすと見なさていたため、回避されてきた。しかし、本発明者らは、本明細書に記載の技法に従って実践した場合、湿式処理中に起こり得る特定の表面修飾が有害ではなく有利になり得ることを発見した。これらの発見は、予想外であった。
Ｉ．官能化浴
湿式官能化ステップの間、基板は、官能化浴に曝露される。官能化浴は液相であり、溶媒と、修飾される層（例えば、誘電体材料の層、バリア層、またはライナ）と反応する少なくとも１つの化学物質とを含む。修飾される層と反応する化学物質は、官能化反応剤と呼ばれることがある。多くの場合、溶媒および官能化反応剤は別々の種であり、官能化反応剤は溶媒に溶解される。場合によっては、官能化反応剤は、溶媒自体であってもよい（例えば、一例では、溶媒は水であり、関連する材料をヒドロキシル基で官能化する）。官能化反応剤は、単一の種を含んでいてもよいし、種の組み合わせを含んでもよい。多くのクラスの官能化反応剤が利用可能であり、開示された実施形態の範囲内にあると考えられる。場合によっては、官能化浴は、官能化浴のｐＨを調整するための種をさらに含んでもよい。
Ａ．溶媒
官能化浴中の溶媒は、官能化反応剤および官能化浴中に存在し得る任意の他の化学物質を適切に溶媒和するように選択される。さらに、溶媒は、修飾される材料（例えば、誘電体材料の層、バリア層、またはライナ）を適切に濡らすように選択される。
様々な実施形態において、官能化浴中の溶媒は、水、トルエン、ヘキサン、アルコール（例えば、メタノール、エタノールなど）、アセトン、四塩化炭素、クロロホルム、グリセリン、アセトニトリル、ジメチルスルホキシド、これらの材料の誘導体、およびそれらの組み合わせを含んでもよい。
溶媒がアルコールを含む場合、アルコールは、Ｘ－Ｃ（Ｒ）n（ＯＨ）－Ｙの式を有してもよく、
ｎは、１であり、
各ＸおよびＹは、水素、－［Ｃ（Ｒ1）2］m－Ｃ（Ｒ2）3、またはＯＨから独立して選択することができ、各Ｒ1およびＲ2は、水素、ヒドロキシル、脂肪族、ハロ脂肪族、ハロヘテロ脂肪族、ヘテロ脂肪族、芳香族、脂肪族－芳香族、ヘテロ脂肪族－芳香族、またはそれらの任意の組み合わせから独立して選択され、ｍは、０～１０の整数であり、各Ｒは、水素、ヒドロキシル、脂肪族、ハロ脂肪族、ハロヘテロ脂肪族、ヘテロ脂肪族、芳香族、脂肪族－芳香族、ヘテロ脂肪族－芳香族、またはそれらの任意の組み合わせから独立して選択される。
いくつかの実施形態では、各Ｒ、Ｒ1およびＲ2は、アルキル、アルケニル、アルキニル、ヘテロアルキル、ヘテロアルケニル、ヘテロアルキニル、ハロアルキル、ハロアルケニル、ハロアルキニル、ハロヘテロアルキル、ハロヘテロアルケニル、ハロヘテロアルキニル、アリール、ヘテロシクリル、ヘテロアリール、アルキル－アリール、アルケニル－アリール、アルキニル－アリール、アルキル－ヘテロシクリル、アルケニル－ヘテロシクリル、アルキニル－ヘテロシクリル、アルキル－ヘテロアリール、アルケニル－ヘテロアリール、アルキニル－ヘテロアリール、ヘテロアルキル－アリール、ヘテロアルケニル－アリール、ヘテロアルキニル－アリール、ヘテロアルキル－ヘテロシクリル、ヘテロアルケニル－ヘテロシクリル、ヘテロアルキニル－ヘテロシクリル、ヘテロアルキル－ヘテロアリール、ヘテロアルケニル－ヘテロアリール、ヘテロアルキニル－ヘテロアリール、またはそれらの任意の組み合わせから独立して選択される。特定の開示された実施形態では、アルコールは、アルコキシ、アミド、アミン、チオエーテル、チオール、アシルオキシ、シリル、脂環式、アリール、アルデヒド、ケトン、エステル、カルボン酸、アシル、ハロゲン化アシル、シアノ、ハロゲン、スルホン酸塩、ニトロ、ニトロソ、第四級アミン、ピリジニル（または窒素原子が脂肪族またはアリール基で官能化されるピリジニル）、ハロゲン化アルキル、またはそれらの任意の組み合わせなどの１つまたは複数の置換基でさらに置換されてもよい。
他の実施形態では、ＸまたはＹ＝－［Ｃ（Ｒ1）2］m－Ｃ（Ｒ2）3またはＲの少なくとも１つが水素であり、ｍが１である場合、アルコールは、Ｃ3アルコールとすることができる。例えば、少なくとも１つのＲ1および１つのＲ2が存在しない場合、Ｃ3アルコールは、Ｃ3アルケノール（例えば、アリルアルコール）とすることができる。別の例では、Ｒおよび１つのＲ2は、一緒になって環（脂環式など）を形成することができ、その場合Ｃ3アルコールは、シクロプロパノールまたは２－シクロプロペノールとすることができる。
さらに他の実施形態では、ＸまたはＹ＝－［Ｃ（Ｒ1）2］m－Ｃ（Ｒ2）3またはＲの少なくとも１つが水素であり、ｍが２である場合、アルコールは、Ｃ4アルコールとすることができる。例えば、少なくとも１つのＲ1および１つのＲ2が存在しない場合、Ｃ4アルコールは、Ｃ4アルケノール（例えば、２－ブテン－１－オールまたは３－ブテン－１－オール）とすることができる。別の例では、Ｒおよび１つのＲ2は、一緒になって環（脂環式など）を形成することができ、その場合Ｃ4アルコールは、Ｃ4環式アルコール（例えば、シクロブタノールまたはシクロプロピルメタノール）とすることができる。さらに別の例では、ＸとＹの両方がＯＨでない場合、Ｃ4アルコールは、Ｃ4分岐アルコール（例えば、２－ブタノール、イソブタノール、またはｔｅｒｔ－ブタノール）とすることができる。
場合によっては、Ｘ＝ＯＨおよびＹ＝－［Ｃ（Ｒ1）2］m－Ｃ（Ｒ2）3である場合、アルコールは、ジオールとすることができる。他の例では、少なくとも１つのＸまたはＹ＝－［Ｃ（Ｒ1）2］m－Ｃ（Ｒ2）3および少なくとも１つのＲ1＝ＯＨまたは１つのＲ2＝ＯＨの場合、またはＲ＝ＯＨの場合、アルコールは、ジオールとすることができる。例示的なジオールには、限定はしないが、１，４－ブタンジオール、プロピレン－１，３－ジオールなどが挙げられる。
他の例では、Ｘ＝Ｙ＝ＯＨの場合、アルコールは、トリオールとすることができる。さらに他の例では、Ｘ＝Ｒ＝ＯＨの場合、アルコールは、トリオールとすることができる。場合によっては、ＸまたはＹの少なくとも１つが－［Ｃ（Ｒ1）2］m－Ｃ（Ｒ2）3であり、１つのＲ1および少なくとも１つのＲ2がＯＨである場合、アルコールは、トリオールとすることができる。他の例では、Ｒ＝ＯＨおよびＸ＝－［Ｃ（Ｒ1）2］m－Ｃ（Ｒ2）3であり、１つのＲ1および少なくとも１つのＲ2がＯＨである場合、アルコールは、トリオールとすることができる。例示的なトリオールには、限定はしないが、グリセロールまたはそのグリセリン誘導体が挙げられる。
特定の実施形態では、Ｒ＝シクロヘテロ脂肪族、ヘテロシクリル、ヘテロアリール、アルキル－ヘテロシクリル、アルケニル－ヘテロシクリル、アルキニル－ヘテロシクリル、ヘテロアルキル－ヘテロシクリル、ヘテロアルケニル－ヘテロシクリル、またはヘテロアルキニル－ヘテロシクリルである場合、アルコールは、ヘテロシクリルアルコール（例えば、フルフリルアルコールなどのまたはそれ以上のヒドロキシルで置換される任意選択で置換されたヘテロシクリル）とすることができる。他の実施形態では、ＸまたはＹの少なくとも１つが－［Ｃ（Ｒ1）2］m－Ｃ（Ｒ2）3であり、１つのＲ1および少なくとも１つのＲ2がシクロヘテロ脂肪族、ヘテロシクリル、ヘテロアリール、アルキル－ヘテロシクリル、アルケニル－ヘテロシクリル、アルキニル－ヘテロシクリル、ヘテロアルキル－ヘテロシクリル、ヘテロアルケニル－ヘテロシクリル、またはヘテロアルキニル－ヘテロシクリルである場合、アルコールは、ヘテロシクリルアルコールとすることができる。
様々な実施形態において、アルコールは、１～１０個の炭素原子を有し得る。アルコールは、第一級アルコール、第二級アルコール、または第三級アルコールであり得る。場合によっては、アルコールは、メタノール、エタノール、１－プロパノール、２－プロパノール、１－ブタノール、２－ブタノール、ｔ－ブタノール、１－ペンタノール、１－ヘキサノール、１－ヘプタノール、１－オクタノール、１－ノナノール、１－デカノール、およびそれらの組み合わせからなる群から選択されてもよい。
官能化反応剤が極性である場合、溶媒も極性であり得る。本明細書で使用される場合、約０．２以上の相対極性を有する溶媒または官能化反応剤は、極性であると考えられる。相対極性は、対象の材料の極性と純水の極性との間の比として計算される。極性溶媒の一例は、水（相対極性１）である。官能化反応剤が非極性である場合、または官能化反応剤もしくは基板が水に対して反応性である場合、溶媒は非極性であり得る。例示的な非極性溶媒には、トルエン（相対極性０．０９９）およびヘキサン（相対極性０．００９）が挙げられる。一般に、極性溶媒は、高い双極子モーメントおよび高い誘電率を有する傾向がある。
Ｂ．官能化反応剤
官能化浴中の官能化反応剤は、修飾される材料に結合し、その後の処理ステップでの堆積を容易にするために提供される。したがって、官能化反応剤は、結合官能基および活性官能基を含むことができる。
１．結合官能基
結合官能基は、官能化反応剤が修飾される表面に結合するか、あるいは接着することを可能にする。誘電体材料が修飾される一例では、結合官能基により、官能化反応剤が誘電体材料に直接接着することが可能になる。同様に、バリア層またはライナが修飾されている場合、結合官能基は、官能化反応剤がバリア層またはライナにそれぞれ直接接着することを可能にする。接着は、例えば、物理吸着および／または化学吸着を含む様々なメカニズムを通じて起こり得る。
結合官能基を使用する１つの利点は、所望の表面の標的化／優先的修飾および表面上への堆積を可能にすることである。例えば、基板が第１の露出材料および第２の露出材料を含む一実施形態では、結合官能基は、第２の露出材料と比較して第１の露出材料に優先的に結合するように選択することができる。結果として、第１の露出材料は、第２の露出材料と比較して優先的に修飾される。修飾は堆積を容易にするため、その後の堆積ステップは、第２の露出材料と比較して、修飾された第１の露出材料上に優先的に堆積するように進行することができる。
ａ．物理吸着官能基
物理吸着官能基は、ファンデルワールス力によって関連する表面に一時的に結合する。関連する表面は、修飾される材料（例えば、誘電体材料、バリア層、またはライナ）である。物理吸着官能基は、修飾される材料に強力に吸着し、それによって官能化反応剤およびそれに関連する活性官能基が修飾される材料と密接に関連する（例えば、物理的に近接する）ことを確実にする。
様々な実施形態において、物理吸着官能基は、ホスホン酸塩、カルボン酸塩、アミン、炭化水素（例えば、アルキン、アルケンなど）、またはカテコールであるか、またはそれらを含んでもよい。
場合によっては、物理吸着官能基は、ホスホン酸塩であるか、またはホスホン酸塩を含む。ホスホネートは、Ｃ－ＰＯ（ＯＨ）2またはＣ－ＰＯ（ＯＲ）2を含む有機リン化合物であり、
各Ｒは、独立して、アルキル、アリールである。
場合によっては、物理吸着官能基は、カルボン酸塩であるか、またはカルボン酸塩を含む。カルボン酸塩は、カルボン酸の塩またはエステルであり、式Ｒ－ＣＯＯ-を含む。
場合によっては、物理吸着官能基は、アミンであるか、またはアミンを含む。アミンは、ＮＲ1Ｒ2Ｒ3の式を有してもよく、
Ｒ1、Ｒ2、およびＲ3の各々は、水素、ヒドロキシル、脂肪族、ハロ脂肪族、ハロヘテロ脂肪族、ヘテロ脂肪族、芳香族、脂肪族－芳香族、ヘテロ脂肪族－芳香族、またはそれらの任意の組み合わせから独立して選択され、
Ｒ1およびＲ2は、各々が結合している原子と一緒になって、任意選択でクロヘテロ脂肪族を形成することができ、
Ｒ1、Ｒ2、およびＲ3は、各々が結合している原子と一緒になって、任意選択でシクロヘテロ脂肪族を形成することができる。
いくつかの実施形態では、Ｒ1、Ｒ2、およびＲ3の各々は、アルキル、アルケニル、アルキニル、ヘテロアルキル、ヘテロアルケニル、ヘテロアルキニル、ハロアルキル、ハロアルケニル、ハロアルキニル、ハロヘテロアルキル、ハロヘテロアルケニル、ハロヘテロアルキニル、アリール、ヘテロシクリル、ヘテロアリール、アルキル－アリール、アルケニル－アリール、アルキニル－アリール、アルキル－ヘテロシクリル、アルケニル－ヘテロシクリル、アルキニル－ヘテロシクリル、アルキル－ヘテロアリール、アルケニル－ヘテロアリール、アルキニル－ヘテロアリール、ヘテロアルキル－アリール、ヘテロアルケニル－アリール、ヘテロアルキニル－アリール、ヘテロアルキル－ヘテロシクリル、ヘテロアルケニル－ヘテロシクリル、ヘテロアルキニル－ヘテロシクリル、ヘテロアルキル－ヘテロアリール、ヘテロアルケニル－ヘテロアリール、ヘテロアルキニル－ヘテロアリール、またはそれらの任意の組み合わせから独立して選択される。特定の開示された実施形態では、アミンは、アルコキシ、アミド、アミン、ヒドロキシル、チオエーテル、チオール、アシルオキシ、シリル、脂環式、アリール、アルデヒド、ケトン、エステル、カルボン酸、アシル、ハロゲン化アシル、シアノ、ハロゲン、スルホン酸塩、ニトロ、ニトロソ、第四級アミン、ピリジニル（または窒素原子が脂肪族またはアリール基で官能化されるピリジニル）、ハロゲン化アルキル、またはそれらの任意の組み合わせなどの１つまたは複数の置換基でさらに置換されてもよい。
いくつかの実施形態では、Ｒ1、Ｒ2、およびＲ3の少なくとも１つが脂肪族、ハロ脂肪族、ハロヘテロ脂肪族、またはヘテロ脂肪族である場合、添加剤は、アルキルアミンである。アルキルアミンは、ジアルキルアミン、トリアルキルアミン、およびそれらの誘導体を含むことができる。例示的なアルキルアミンには、ジメチルイソプロピルアミン、Ｎ－エチルジイソプロピルアミン、トリメチルアミン、ジメチルアミン、メチルアミン、トリエチルアミン、ｔ－ブチルアミンなどが挙げられる。
他の実施形態では、Ｒ1、Ｒ2、およびＲ3の少なくとも１つがヒドロキシルを含む場合、添加剤は、アルコールアミンである。一例では、Ｒ1、Ｒ2、およびＲ3の少なくとも１つは、１つまたは複数のヒドロキシルで置換された脂肪族基である。例示的なアルコールアミンには、２－（ジメチルアミノ）エタノール、２－（ジエチルアミノ）エタノール、２－（ジプロピルアミノ）エタノール、２－（ジブチルアミノ）エタノール、Ｎ－エチルジエタノールアミン、Ｎ－ｔｅｒｔブチルジエタノールアミンなどが挙げられる。
いくつかの実施形態では、Ｒ1およびＲ2が、各々が結合している原子と一緒になってシクロヘテロ脂肪族を形成する場合、添加剤は、環状アミンとすることができる。例示的な環状アミンには、ピペリジン、Ｎ－アルキルピペリジン（例えば、Ｎ－メチルピペリジン、Ｎ－プロピルピペリジンなど）、ピロリジン、Ｎ－アルキルピロリジン（例えば、Ｎ－メチルピロリジン、Ｎ－プロピルピロリジンなど）、モルホリン、Ｎ－アルキルモルホリン（例えば、Ｎ－メチルモルホリン、Ｎ－プロピルモルホリンなど）、ピペラジン、Ｎ－アルキルピペラジン、Ｎ，Ｎ－ジアルキルピペラジン（例えば、１，４－ジメチルピペラジン）などが挙げられる。
他の実施形態では、Ｒ1、Ｒ2、およびＲ3の少なくとも１つが芳香族を含む場合、添加剤は、芳香族アミンである。いくつかの実施形態では、Ｒ1、Ｒ2、およびＲ3の少なくとも１つは、芳香族、脂肪族－芳香族、またはヘテロ脂肪族－芳香族である。他の実施形態では、Ｒ1とＲ2の両方は、芳香族を含む。さらに他の実施形態では、Ｒ1およびＲ2、ならびに任意選択でＲ3は、各々が結合している原子と一緒になって、芳香族であるシクロヘテロ脂肪族に由来する。例示的な芳香族アミンには、アニリン、ヒスタミン、ピロール、ピリジン、イミダゾール、ピリミジン、およびそれらの誘導体が挙げられる。
いくつかの実施形態では、添加剤は、メチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、イソプロピルアミン、１，２－エチレンジアミン、アニリン（およびＮ，Ｎ－ジメチルアニリンなどのアニリン誘導体）、Ｎ－エチルジイソプロピルアミン、ｔｅｒｔ－ブチルアミン、およびそれらの組み合わせからなる群から選択されるアミンを含んでもよい。
いくつかの実施形態では、物理吸着官能基は、炭化水素であるか、炭化水素を含む。場合によっては、炭化水素は、環状炭化水素（例えば、メチルシクロヘキサン）、置換芳香族炭化水素（例えば、ハロ置換ベンゼン、アミン置換ベンゼン、Ｃ2-8アルキル置換ベンゼン、またはクメン、アニリン、Ｎ，Ｎ－ジメチルアニリンなどのハロおよびアルキル置換ベンゼンなど）、またはハロカーボン（例えば、１つまたは複数のハロを有するＣ2-12アルキル）であってもよい。いくつかの実施形態では、炭化水素は、１つまたは複数の二重結合または三重結合を有する不飽和炭化水素である。他の実施形態では、炭化水素は、不飽和環状炭化水素（例えば、シクロペンテン、シクロヘキセン、シクロヘプテン、フルオレンなど）である。特定の実施形態では、炭化水素は、１つまたは複数の二重結合を有するアルケンまたは１つまたは複数の三重結合を有するアルキンであり、アルケンまたはアルキンは、直鎖状または環状であり得る。例示的なアルケンには、エテン、プロペン、１－ブテン、１－ペンテン、１－ヘキセン、１－ヘプテン、１－オクテン、および１－ノネン、ならびにこれらのいずれかのジエン、および利用可能な場合に位置異性体が挙げられ、二重結合の場合は、変更される（例えば、１－ブテンの位置異性体は２－ブテンなどであり得る）。例示的なアルキンには、エチン、プロピン、１－ブチン、１－ペンチン、１－ヘキシン、１－ヘプチン、１－オクチン、および１－ノニン、ならびに利用可能な場合に位置異性体が挙げられ、三重結合の場所は、変更される（例えば、１－ブチンの位置異性体は２－ブチンなどであり得る）。
いくつかの実施形態では、物理吸着官能基は、上記で定義および説明したアルコールであるか、またはアルコールを含む。場合によっては、アルコールは、芳香族アルコールである。例示的なアルコールには、限定はしないが、カテコールおよび上述の他のアルコールが挙げられる。カテコールは、Ｃ6Ｈ4（ＯＨ）2の式を有し、隣接する炭素に結合した２つのヒドロキシル基を有する不飽和６炭素環である。カテコールの置換形態が、場合によっては、例えば、ヒドロキシル、脂肪族、ハロ脂肪族、ハロヘテロ脂肪族、ヘテロ脂肪族、芳香族、脂肪族－芳香族、ヘテロ脂肪族－芳香族、またはそれらの任意の組み合わせを含む置換と共に使用されてもよい。
ｂ．化学吸着官能基
化学吸着官能基は、共有結合またはイオン化学結合を介して関連する表面に結合する。これらの結合は、官能基を物理吸着することによって作製されるものよりも強力かつ永続的である。化学吸着官能基は、修飾される材料と化学的に反応し、それによって官能化反応剤およびそれに関連する活性官能基が修飾される材料と密接に関連する（例えば、物理的に近接する）ことを確実にする。様々な実施形態において、化学吸着官能基は、水酸化物、ハロシラン、アルコキシシラン、アシルオキシシラン、Ｎ－ヒドロキシスクシンイミドエステル、ジシラザン、トリシラザン、アリルシラン、アリールシラン、シリルアセトアミド、シリルイミダゾール、メチリルシラン、ビニルシラン、およびそれらの組み合わせであるか、またはそれらを含んでもよい。
場合によっては、化学吸着官能基は、式ＯＨ-を有する水酸化物であるか、またはその水酸化物を含む。
化学吸着官能基が水酸化物であるか、または水酸化物を含む特定の実施形態では、基板は、ほぼ室温（例えば、約１５～３０℃）で官能化浴に曝露されてもよい。
場合によっては、化学吸着官能基は、ハロシランであるか、またはハロシランを含む。ハロシランは、ＸmＳｉＲnの式を有してもよく、
各Ｘは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、またはＩから独立して選択され、
各Ｒは、水素、ヒドロキシル、脂肪族、ハロ脂肪族、ハロヘテロ脂肪族、ヘテロ脂肪族、芳香族、脂肪族－芳香族、ヘテロ脂肪族－芳香族、またはそれらの任意の組み合わせから独立して選択され、
ｍは、１～４の整数であり、
ｎ＝４－ｍである。
化学吸着官能基がハロシランであるか、またはハロシランを含む特定の実施形態では、官能化浴は、塩基をさらに含んでもよい。特定の場合、塩基は、ＯＨ-を提供することができる。他のタイプの塩基がまた、使用されてもよい。一例では、トリエチルアミンなどの塩基を使用することができる。例示的なハロシランには、限定はしないが、Ｃｌ－ＳｉＲ3およびＢｒ－ＳｉＲ3が挙げられる。
場合によっては、化学吸着官能基は、アルコキシシランであるか、またはアルコキシシランを含む。アルコキシシランは、（Ｒ1Ｏ）m－（ＳｉＲ2）nの式を有してもよく、
各Ｒ1は、アルキルまたはアルキル誘導体であり、
各Ｒ2は、水素、ヒドロキシル、脂肪族、ハロ脂肪族、ハロヘテロ脂肪族、ヘテロ脂肪族、芳香族、脂肪族－芳香族、ヘテロ脂肪族－芳香族、またはそれらの任意の組み合わせから独立して選択され、
ｍは、１～４の整数であり、
ｎ＝４－ｍである。
場合によっては、アルコキシシランは、Ｒ1Ｏ－ＳｉＲ2 3の式を有してもよい。
化学吸着基がアルコキシシランであるか、またはアルコキシシランを含む特定の実施形態では、基板は、高温（例えば、約４０℃以上の温度）で官能化浴に曝露されてもよい。これらまたは他の実施形態では、アルコキシシランは、反応剤として水および／または塩基と組み合わせて使用することができる。
場合によっては、化学吸着官能基は、アシルオキシシランであるか、またはアシルオキシシランを含む。アシルオキシシランは、（Ｒ1ＣＯ2）m－ＳｉＲ2 nの式を有してもよく、
各Ｒ1は、アルキルまたはアルキル誘導体であり、
各Ｒ2は、水素、ヒドロキシル、脂肪族、ハロ脂肪族、ハロヘテロ脂肪族、ヘテロ脂肪族、芳香族、脂肪族－芳香族、ヘテロ脂肪族－芳香族、またはそれらの任意の組み合わせから独立して選択され、
ｍは、１～４の整数であり、
ｎ＝４－ｍである。
場合によっては、アシロキシシランは、Ｒ1ＣＯ2－ＳｉＲ2 3の式を有してもよい。
場合によっては、化学吸着官能基は、Ｎ－ヒドロキシスクシンイミドエステルであるか、またはＮ－ヒドロキシスクシンイミドエステルを含む。Ｎ－ヒドロキシスクシンイミドエステルは、（Ｒ1ＣＯ2）m－ＸＲ2 nの式を有してもよく、
Ｘは、ＳｉまたはＯであり、
Ｒ1およびＲ2の各々は、水素、ヒドロキシル、脂肪族、ハロ脂肪族、ハロヘテロ脂肪族、ヘテロ脂肪族、芳香族、脂肪族－芳香族、ヘテロ脂肪族－芳香族、またはそれらの任意の組み合わせから独立して選択される。
Ｘがケイ素である場合、化学吸着官能基は、上記のようにアシルオキシシランであってもよい。Ｘが酸素である場合、化学吸着官能基は、ヒドロキシエステルであってもよい。
場合によっては、化学吸着官能基は、ジシラザンであるか、またはジシラザンを含む。ジシラザンは、ＮＨ（ＳｉＲ3）2の式を有してもよく、
各Ｒは、水素、ヒドロキシル、脂肪族、ハロ脂肪族、ハロヘテロ脂肪族、ヘテロ脂肪族、芳香族、脂肪族－芳香族、ヘテロ脂肪族－芳香族、またはそれらの任意の組み合わせから独立して選択される。
例示的なジシラザンには、限定はしないが、ヘキサメチルジシラザン、テトラメチルジシラザン、テトラフェニルジメチルジシラザン、テトラメチルジビニルシラザン、およびヘキサメチルジシラザンが挙げられる。
場合によっては、化学吸着官能基は、トリシラザンであるか、またはトリシラザンを含む。トリシラサンは、Ｎ（ＳｉＲ3）3の式を有してもよく、
各Ｒは、水素、ヒドロキシル、脂肪族、ハロ脂肪族、ハロヘテロ脂肪族、ヘテロ脂肪族、芳香族、脂肪族－芳香族、ヘテロ脂肪族－芳香族、またはそれらの任意の組み合わせから独立して選択される。
場合によっては、化学吸着官能基は、アリルシランであるか、またはアリルシランを含む。特定の実施形態では、アリルシランは、（Ｈ2Ｃ＝ＣＨ－ＣＨ2）m－ＳｉＲnの式を有してもよく、
各Ｒは、水素、ヒドロキシル、脂肪族、ハロ脂肪族、ハロヘテロ脂肪族、ヘテロ脂肪族、芳香族、脂肪族－芳香族、ヘテロ脂肪族－芳香族、またはそれらの任意の組み合わせから独立して選択され、
ｍは、１～４の整数であり、
ｎ＝４－ｍである。
場合によっては、アリルシランは、Ｈ2Ｃ＝ＣＨ－ＣＨ2－ＳｉＲ3の式を有してもよい。特定の例では、アリルシランは、２－プロペニル（３－クロロプロピル）－ジメチル－シランであってもよい。
場合によっては、化学吸着官能基は、アリールシランであるか、またはアリールシランを含む。アリールシランは、Ｒ1 mＳｉＲ2 nの式を有してもよく、
各Ｒ1は、アリールまたはアリール誘導体であり、
各Ｒ2は、水素、ヒドロキシル、脂肪族、ハロ脂肪族、ハロヘテロ脂肪族、ヘテロ脂肪族、芳香族、脂肪族－芳香族、ヘテロ脂肪族－芳香族、またはそれらの任意の組み合わせから独立して選択され、
ｍは、１～４の整数であり、
ｎ＝４－ｍである。
一例では、アリールシランは、Ｒ1ＳｉＲ2 3の式を有してもよい。
場合によっては、化学吸着官能基は、シリルアセトアミドであるか、またはシリルアセトアミドを含む。シリルアセトアミドは、Ｒ１3Ｓｉ－ＮＣＭｅＯ－ＳｉＲ２3の式を有してもよく、
Ｍｅは、ＣＨ3であり、
各Ｒ1およびＲ2は、水素、ヒドロキシル、脂肪族、ハロ脂肪族、ハロヘテロ脂肪族、ヘテロ脂肪族、芳香族、脂肪族－芳香族、ヘテロ脂肪族－芳香族、またはそれらの任意の組み合わせから独立して選択される。
場合によっては、化学吸着官能基は、シリルイマダゾールであるか、またはシリルイマダゾールを含む。シリルイミダゾールは、Ｒ1 mＳｉＲ2 nの式を有してもよく、
各Ｒ1は、イミダゾールまたはイミダゾール誘導体であり、
各Ｒ2は、水素、ヒドロキシル、脂肪族、ハロ脂肪族、ハロヘテロ脂肪族、ヘテロ脂肪族、芳香族、脂肪族－芳香族、ヘテロ脂肪族－芳香族、またはそれらの任意の組み合わせから独立して選択され、
ｍは、１～４の整数であり、
ｎ＝４－ｍである。
場合によっては、化学吸着官能基は、メタリルシランであるか、またはメタリルシランを含む。メタリルシランは、（ＣＨ3Ｃ＝ＣＨ2ＣＨ2）mＳｉＲnの式を有してもよく、
各Ｒは、水素、ヒドロキシル、脂肪族、ハロ脂肪族、ハロヘテロ脂肪族、ヘテロ脂肪族、芳香族、脂肪族－芳香族、ヘテロ脂肪族－芳香族、またはそれらの任意の組み合わせから独立して選択され、
ｍは、１～４の整数であり、
ｎ＝４－ｍである。
場合によっては、化学吸着官能基は、ビニルシランであるか、またはビニルシランを含む。ビニルシランは、（Ｈ2Ｃ＝ＣＨ）mＳｉＲnの式を有してもよく、
各Ｒは、水素、ヒドロキシル、脂肪族、ハロ脂肪族、ハロヘテロ脂肪族、ヘテロ脂肪族、芳香族、脂肪族－芳香族、ヘテロ脂肪族－芳香族、またはそれらの任意の組み合わせから独立して選択され、
ｍは、１～４の整数であり、
ｎ＝４－ｍである。
本明細書の様々な実施形態において、官能化反応剤の結合官能基は、少なくとも１つの物理吸着および／または化学吸着官能基を含む。場合によっては、物理吸着官能基の組み合わせ、または化学吸着官能基の組み合わせ、または物理吸着官能基と化学吸着官能基の組み合わせを使用することができる。結合官能基は、官能化反応剤を修飾される材料に結合するように作用する。これにより、官能化反応剤の活性官能基が修飾される材料と密接に接触することが確実になる。
２．活性官能基
官能化反応剤は、その後の堆積ステップでの堆積を容易にするように作用する１つまたは複数の活性官能基を含む。例えば、還元官能基、触媒官能基、脱錯化官能基、および接着性官能基を含む、様々な異なるタイプの活性官能基を使用することができる。これらのタイプの官能基の各々について、順番に説明する。
いくつかの実施形態では、活性官能基は、結合官能基と同じであってもよい。言い換えると、単一の官能基が、結合官能基と活性官能基の両方として機能し得る。他の実施形態では、活性官能基は、結合官能基とは異なる。いくつかのそのような場合には、活性官能基は、１～１０原子長の間の炭素原子の鎖によって結合官能基から分離され得る。場合によっては、活性官能基は、ファンデルワールス力または他の分子間相互作用により結合官能基（または官能化反応剤の別の部分）に結合される別々の分子であり得る。
ａ．還元官能基
還元官能基は、修飾される材料の表面で金属イオンをその金属形態に化学的に還元することが可能な官能基である。還元官能基により、その後の堆積ステップのための高品質で均一な核形成層が形成される。関連する材料が還元官能基を含むように修飾された後、堆積ステップ（例えば、湿式電気めっきもしくは無電解めっきプロセス、または乾式気相プロセス）は、還元官能基が存在する領域（例えば、官能化反応剤が修飾される材料に結合している領域）において金属をその金属形態に優先的に還元するために使用され得る。この技法は、例えば、官能化反応剤の非存在下での貧弱な核形成のために他の方法では達成することができない高品質の膜の形成をもたらす。
様々な実施形態において、還元官能基は、水素化ホウ素、ボラン、アルデヒド（例えば、ホルムアルデヒド）、酸（例えば、グリオキシル酸、ピルビン酸、アスコルビン酸など）、次亜リン酸塩、ヒドラジン、グリコール（例えば、エチレングリコール）、還元性金属イオン（例えば、Ｆｅ（ＩＩ）、Ｃｒ（ＩＩ）、Ｔｉ（ＩＩＩ）、Ｖ（ＩＩ）など、酸化されて電子を失うことによって還元をもたらす金属イオン）、これらの例の置換形態、およびそれらの組み合わせであるか、またはそれらを含んでもよい。
還元官能基が水素化ホウ素であるか、または水素化ホウ素を含む場合、水素化ホウ素は、ＢＨmＲn -の式を有してもよく、
各Ｒは、水素、ヒドロキシル、脂肪族、ハロ脂肪族、ハロヘテロ脂肪族、ヘテロ脂肪族、芳香族、脂肪族－芳香族、ヘテロ脂肪族－芳香族、またはそれらの任意の組み合わせから独立して選択され、
ｍは、１～４の整数であり、
ｎ＝４－ｍである。
特定の例では、水素化ホウ素は、ＢＨ4 -の式を有してもよい。場合によっては、水素化ホウ素は、塩の形態で提供されてもよい。
還元官能基がボランであるか、またはボランを含む場合、ボランは、ＢxＨyの式を有してもよく、
ｘおよびｙは、整数である。
いくつかの実施形態では、ボランは、１つまたは複数のヒドロキシル、脂肪族、ハロ脂肪族、ハロヘテロ脂肪族、ヘテロ脂肪族、芳香族、脂肪族－芳香族、ヘテロ脂肪族－芳香族、またはそれらの任意の組み合わせで置換されてもよい。
還元官能基がアルデヒドであるか、またはアルデヒドを含む場合、アルデヒドは、Ｒ－ＣＨＯの式を有してもよい。特定の場合に使用され得るアルデヒドの特定の例は、ホルムアルデヒドである。
還元官能基がグリコールであるか、またはグリコールを含む場合、グリコールは、各々異なる炭素原子上に２つの－ＯＨ基を有するアルコールであってもよい。場合によっては使用され得るグリコールの一例は、エチレングリコールである。
ｂ．触媒官能基
触媒官能基は、金属イオンの還元または錯体からの金属原子の放出を触媒することができる官能基である。触媒官能基は、金属イオンと直接相互作用しないが、代わりに触媒作用により金属イオンを還元または脱錯化させる。
いくつかの実施形態では、触媒官能基は、金属および／または金属酸化物のナノ粒子であるか、またはそれらを含んでもよい。ナノ粒子は、約５～３０Ａ（オングストローム）の直径を有し得る。特定の実施態様では、ナノ粒子は、金、銅、酸化銅、亜鉛、酸化亜鉛、白金、酸化白金、パラジウム、酸化パラジウム、ルテニウム、酸化ルテニウム、モリブデン、酸化モリブデン、銀、酸化銀、バナジウム、酸化バナジウム、タングステン、酸化タングステン、または合金、または列挙された材料の２つ以上の他の組み合わせであってもよい。
ｃ．脱錯化官能基
脱錯化官能基は、配位子と反応して結合し、それによって配位子と以前に錯化された金属を放出することが可能な官能基である。配位子との反応は、修飾される表面上への堆積のために金属を解放する。
いくつかの実施形態では、脱錯化官能基は、水酸化物、アルコール、エステル、エーテル、カルボン酸、およびそれらの組み合わせであるか、またはそれらを含んでもよい。
脱錯化官能基が水酸化物であるか、または水酸化物を含む特定の実施形態では、水酸化物は、式－ＯＨ-を有してもよい。
脱錯化官能基がアルコールであるか、またはアルコールを含む特定の実施形態では、アルコールは、アルコール溶媒に関連して上述した式を有してもよい。
脱錯化官能基がエステルであるか、またはエステルを含む特定の実施形態では、エステルは、Ｘ－［Ｏ］n－Ｃ（Ｏ）－Ｏ－Ｙの式を有してもよく、
ｎは、０または１であり、
各ＸおよびＹは、－［Ｃ（Ｒ1）2］m－Ｃ（Ｒ2）または－｛［Ｃ（Ｒ1）2］m－［Ｏ］n｝p－Ｃ（Ｒ2）または－［Ｃ（Ｒ1）2］m－Ｃ（Ｏ）－Ｎ（Ｒ2）2または－［Ｃ（Ｒ1）2］m－Ｃ（Ｏ）－Ｏ－［Ｃ（Ｒ2）2］m－Ｃ（Ｒ3）から独立して選択することができ、各Ｒ1、Ｒ2、およびＲ3は、水素、ヒドロキシル、脂肪族、ハロ脂肪族、ハロヘテロ脂肪族、ヘテロ脂肪族、芳香族、脂肪族－芳香族、ヘテロ脂肪族－芳香族、またはそれらの任意の組み合わせから独立して選択され、ｍは、０～１０の整数であり、ｐは、１～１０の整数であり、
ＸおよびＹは、各々が結合している原子と一緒になって、任意選択でシクロヘテロ脂肪族基を形成することができる。
いくつかの実施形態では、各Ｒ1、Ｒ2、およびＲ3は、アルキル、アルケニル、アルキニル、ヘテロアルキル、ヘテロアルケニル、ヘテロアルキニル、ハロアルキル、ハロアルケニル、ハロアルキニル、ハロヘテロアルキル、ハロヘテロアルケニル、ハロヘテロアルキニル、アリール、ヘテロシクリル、ヘテロアリール、アルキル－アリール、アルケニル－アリール、アルキニル－アリール、アルキル－ヘテロシクリル、アルケニル－ヘテロシクリル、アルキニル－ヘテロシクリル、アルキル－ヘテロアリール、アルケニル－ヘテロアリール、アルキニル－ヘテロアリール、ヘテロアルキル－アリール、ヘテロアルケニル－アリール、ヘテロアルキニル－アリール、ヘテロアルキル－ヘテロシクリル、ヘテロアルケニル－ヘテロシクリル、ヘテロアルキニル－ヘテロシクリル、ヘテロアルキル－ヘテロアリール、ヘテロアルケニル－ヘテロアリール、ヘテロアルキニル－ヘテロアリール、またはそれらの任意の組み合わせから独立して選択される。特定の開示された実施形態では、エステルは、アルコキシ、アミド、アミン、チオエーテル、チオール、アシルオキシ、シリル、脂環式、アリール、アルデヒド、ケトン、エステル、カルボン酸、アシル、ハロゲン化アシル、シアノ、ハロゲン、スルホン酸塩、ニトロ、ニトロソ、第四級アミン、ピリジニル（または窒素原子が脂肪族またはアリール基で官能化されるピリジニル）、ハロゲン化アルキル、またはそれらの任意の組み合わせなどの１つまたは複数の置換基でさらに置換されてもよい。
いくつかの実施形態では、ＸおよびＹが、シクロヘテロ脂肪族基を形成するために各々が結合している原子と一緒になる場合、エステルは、環状エステルであり得る。例示的な環状エステルには、ε－カプロラクトン、γ－カプロラクトン、γ－バレロラクトン、δ－バレロラクトンなどのラクトンが挙げられる。）
いくつかの実施形態では、ＸまたはＹの少なくとも１つが－［Ｃ（Ｒ1）2］m－Ｃ（Ｏ）－Ｎ（Ｒ2）2である場合、エステルは、アミノエステルであり得る。例示的なアミノエステルには、メチル－５－（ジメチルアミノ）－２－メチル－５－オキソペンタノエートなどが挙げられる。
いくつかの実施形態では、Ｘ＝－ＣＨ3およびｎ＝０である場合、エステルは、Ｙ＝－［Ｃ（Ｒ1）2］m－Ｃ（Ｒ2）であり、ｍが２～１０の整数であるアセテートであり得る。他の実施形態では、Ｘ＝－ＣＨ3およびｎ＝０の場合、エステルは、Ｙ＝－［Ｃ（Ｒ1）2］m－Ｃ（Ｒ2）であり、ｍが１～１０の整数であり、少なくとも１つのＲ1またはＲ２がＣ1-10脂肪族、ハロ脂肪族、ハロヘテロ脂肪族、ヘテロ脂肪族、芳香族、脂肪族－芳香族、ヘテロ脂肪族－芳香族、またはそれらの任意の組み合わせであるアセテートであり得る。例示的なアセテートには、酢酸ｎ－プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸ｎ－ブチル、酢酸ｔ－ブチル、イソブチルアセテート、プロピレングリコールメチルエーテルアセテートなどが挙げられ、エチレングリコールのメチル、エチル、プロピル、ならびにブチルモノエーテルおよびジエーテルの対応するアセテートを含む。
いくつかの実施形態では、ＸまたはＹの少なくとも１つが－｛［Ｃ（Ｒ1）2］m－［Ｏ］n｝ｐ－Ｃ（Ｒ2）である場合、エステルは、グリコール系エステルであり得る。例示的なグリコール系エステルには、プロピレングリコールメチルエーテルアセテートなどが挙げられる。
他の実施形態では、ＸまたはＹの少なくとも１つがヒドロキシルを含む場合、エステルは、ヒドロキシエステルであり得る。例示的なヒドロキシエステルには、アルファ－ヒドロキシエステル、例えば乳酸由来のもの（例えば、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸ｎ－プロピル、乳酸イソプロピル、乳酸ｎ－ブチル、乳酸イソブチル、乳酸ｔ－ブチルなど）が挙げられる。
いくつかの実施形態では、ｎ＝１の場合、エステルは、炭酸エステルであり得る。特定の実施形態では、ＸおよびＹは、各々が結合している原子と一緒になって環状ヘテロ脂肪族基を形成し、それによって環状炭酸エステルを提供する。例示的な炭酸エステルには、プロピレンカーボネート、ジエチルカーボネート、グリセロールカーボネートなどが挙げられる。
他の実施形態では、Ｘ＝－［Ｃ（Ｒ1）2］m－Ｃ（Ｏ）－Ｏ－［Ｃ（Ｒ2）2］m－Ｃ（Ｒ3）（および、例えば、ｎ＝０）の場合、エステルは、ジエステルであり得る。例示的なジエステルには、ジメチル２－メチルグルタレート、ジメチルスクシネート、ジメチルアジペートなどが挙げられる。
脱錯化官能基がエーテルであるか、またはエーテルを含む特定の実施形態では、エーテルは、Ｘ－Ｏ－ＹまたはＸ－Ｏ－［Ｃ（Ｒ）2］n－Ｏ－Ｙの式を有してもよく、
ｎは１～４の整数であり、
各ＸおよびＹは、－［Ｃ（Ｒ1）2］m－Ｃ（Ｒ2）または－Ｒ3または－［Ｃ（Ｒ4）2］p－Ｏ－［Ｃ（Ｒ5）2］m－Ｃ（Ｒ6）から独立して選択することができ、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、およびＲの各々は、水素、ヒドロキシル、脂肪族、ハロ脂肪族、ハロヘテロ脂肪族、ヘテロ脂肪族、芳香族、脂肪族－芳香族、ヘテロ脂肪族－芳香族、またはそれらの任意の組み合わせから独立して選択され、ｍは、０～１０の整数であり、ｐは、１～１０の整数であり、
ＸおよびＹは、各々が結合している原子と一緒になって、任意選択でシクロヘテロ脂肪族基を形成することができる。
いくつかの実施形態では、各Ｒ、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、およびＲ6は、アルキル、アルケニル、アルキニル、ヘテロアルキル、ヘテロアルケニル、ヘテロアルキニル、ハロアルキル、ハロアルケニル、ハロアルキニル、ハロヘテロアルキル、ハロヘテロアルケニル、ハロヘテロアルキニル、アリール、ヘテロシクリル、ヘテロアリール、アルキル－アリール、アルケニル－アリール、アルキニル－アリール、アルキル－ヘテロシクリル、アルケニル－ヘテロシクリル、アルキニル－ヘテロシクリル、アルキル－ヘテロアリール、アルケニル－ヘテロアリール、アルキニル－ヘテロアリール、ヘテロアルキル－アリール、ヘテロアルケニル－アリール、ヘテロアルキニル－アリール、ヘテロアルキル－ヘテロシクリル、ヘテロアルケニル－ヘテロシクリル、ヘテロアルキニル－ヘテロシクリル、ヘテロアルキル－ヘテロアリール、ヘテロアルケニル－ヘテロアリール、ヘテロアルキニル－ヘテロアリール、またはそれらの任意の組み合わせから独立して選択される。特定の開示された実施形態では、エーテルは、アルコキシ、アミド、アミン、チオエーテル、チオール、アシルオキシ、シリル、脂環式、アリール、アルデヒド、ケトン、エステル、カルボン酸、アシル、ハロゲン化アシル、シアノ、ハロゲン、スルホン酸塩、ニトロ、ニトロソ、第四級アミン、ピリジニル（または窒素原子が脂肪族またはアリール基で官能化されるピリジニル）、ハロゲン化アルキル、またはそれらの任意の組み合わせなどの１つまたは複数の置換基でさらに置換されてもよい。
いくつかの実施形態では、ＸおよびＹが、シクロヘテロ脂肪族基を形成するために各々が結合している原子と一緒になる場合、有機溶媒は、アセタール、ジオキサン、ジオキソランなどの環状エーテルである。いくつかの実施形態では、ｎ＝１であり、各Ｒ＝Ｈである場合、ＸおよびＹが一緒になって、６、７、８、９、または１０員環を形成する。例示的なエーテルには、限定はしないが、１，３－ジオキソラン、またはその誘導体が挙げられる。他の実施形態では、ｎ＝２およびＲ＝Ｈの場合、ＸおよびＹは、７、８、９、または１０員環を形成する。例示的なエーテルには、限定はしないが、１，４－ジオキサン、またはその誘導体が挙げられる。さらに他の実施形態では、ｎ＝１またはｎ＝２の場合、Ｒは、脂肪族、ハロ脂肪族、ハロヘテロ脂肪族、ヘテロ脂肪族、芳香族、脂肪族－芳香族、ヘテロ脂肪族－芳香族、またはそれらの任意の組み合わせである。例示的な環状エーテルには、テトラヒドロフラン、２－メチルテトラヒドロフラン、２－メチル－１，３－ジオキソランなどが挙げられる。
他の実施形態では、ＸまたはＹの少なくとも１つ＝芳香族である場合、有機溶媒は、芳香族エーテルであり得る。例示的な芳香族エーテルには、アニソール、ジフェニルエーテルなどが挙げられる。
いくつかの実施形態では、ＸまたはＹの少なくとも１つ＝脂環式である場合、有機溶媒は、シクロアルキルエーテルであり得る。例示的なシクロアルキルエーテルには、シクロペンチルメチルエーテル、シクロヘキシルメチルエーテルなどが挙げられる。
他の実施形態では、ＸまたはＹの少なくとも１つ＝－［Ｃ（Ｒ4）2］p－Ｏ－［Ｃ（Ｒ5）2］m－Ｃ（Ｒ6）である場合、有機溶媒は、グリコール系エーテルであり得る。例示的なグリコール系エーテルには、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ポリ（エチレングリコール）ジメチルエーテルなどが挙げられ、エチレングリコールのメチル、エチル、プロピル、ならびにブチルモノエーテルおよびジエーテルなどを含む。
脱錯化官能基がカルボン酸であるか、またはカルボン酸を含む特定の実施形態では、カルボン酸は、Ｒ－ＣＯＯＨの式を有してもよく、
Ｒは、アルキルである。
ｄ．接着性官能基
接着性官能基は、修飾される材料上に直接堆積される材料に効果的に結合することが可能な官能基である。図１を参照すると、誘電体材料１０３が修飾される一例では、接着性官能基は、バリア層１０５（またはバリア層１０５に対する前駆体）に使用される材料に効果的に結合することができる。バリア層１０５が修飾される別の例では、接着性官能基は、任意選択のライナ１０７に使用される材料、またはシード層に使用される材料、または導電性金属１０９に使用される材料に効果的に結合することが可能である。接着性官能基は、その後の材料がその上に堆積されるとき、修飾される材料に対する接着および／または核形成を改善することができる。
いくつかの実施形態では、接着性官能基は、結合官能基と同じであってもよい。そのような場合、接着剤および結合官能基として作用する材料は、修飾される材料と、修飾される材料上にその後堆積される材料の両方に十分に接着する、薄いライナとして作用することができる。
様々な実施形態において、接着性官能基は、水酸化物、アルコール、カルボン酸、金属酸化物、およびそれらの組み合わせであるか、またはそれらを含んでもよい。
接着性官能基が水酸化物であるか、水酸化物を含む場合、水酸化物は、水酸化物脱錯化官能基に関連して上で述べた式を有してもよい。
接着性官能基がアルコールであるか、またはアルコールを含む場合、アルコールは、アルコール溶媒に関連して上に列挙した式を有してもよい。
接着性官能基がカルボン酸であるか、またはカルボン酸を含む場合、カルボン酸は、脱錯化官能基に関連して上に列挙した式を有してもよい。
接着性官能基が金属酸化物であるか、または金属酸化物を含む場合、金属酸化物は、ＭｅmＯnの式を有してもよく、
Ｍｅは、対象の金属であり、
ｍおよびｎは、金属と酸素との間の化学量論的バランスを表す場合も表さない場合もある整数である。
様々な実施形態において、対象の金属は、その後のステップで堆積される金属と同じであってもよい。例えば、図１を参照すると、一例では、誘電体材料の層１０３は、バリア層１０５の一部として堆積される金属を含む金属酸化物接着性官能基を含む官能化反応剤を使用することにより修飾される。別の例では、バリア層１０５は、任意選択のライナ１０７の一部として、またはシード層として、または導電性金属１０９として堆積される金属を含む金属酸化物接着性官能基を含む官能化反応剤で修飾される。別の例では、任意選択のライナ１０７は、シード層または導電性金属１０９として堆積される金属を含む金属酸化物接着性官能基を含む官能化反応剤で修飾される。他の場合では、対象の金属は、その後のステップ／層で堆積される金属とは異なる場合がある。
いくつかの実施形態で使用することができる例示的な金属酸化物には、限定はしないが、酸化タンタル、酸化チタン、酸化スズ、酸化銅、酸化モリブデン、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化マンガン、酸化インジウム、酸化アルミニウム、酸化コバルト、酸化イリジウム、酸化ルテニウム、酸化パラジウムなどが挙げられる。
Ｃ．ｐＨ調整種
官能化浴は、特定の実施形態ではｐＨ調整種をさらに含んでもよい。ｐＨ調整種は、所望の範囲内に官能化浴のｐＨを調整するために提供され得る。このｐＨ制御は、所望の反応を促進し、望ましくない反応を抑制することができる。場合によっては、１つまたは複数のｐＨ調整種が、酸安定種について約０～５の間、またはアルカリ安定種について約９～１２の間に官能化浴のｐＨを維持するために提供されてもよい。
場合によっては、ｐＨ調整種は、塩基または酸を含んでもよい。例示的な塩基には、限定はしないが、トリエチルアミン、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化アンモニウム、およびそれらの組み合わせが挙げられる。例示的な酸には、限定はしないが、硫酸、塩酸、硝酸、リン酸、およびそれらの組み合わせが挙げられる。
Ｄ．官能化浴による処理
基板上の所望の材料を官能化するために、所望の材料が基板表面上に露出している間に基板を官能化浴と接触させる。基板は、官能化浴に全体的または部分的に浸漬されてもよく、または官能化浴が基板上に噴霧されてもよい。基板は、必要に応じて、表面を適切に官能化するのに十分な期間にわたって官能化浴と接触させる。いくつかの実施形態では、この期間は、約５秒～約２分であり得る。この期間は、官能化反応剤、ならびに官能化反応剤の一部であり得る結合および／または活性官能基の同一性に依存し得る。
基板を官能化浴と接触させた後、官能化浴を任意選択で基板表面からすすぐことができる。様々な実施形態において、基板は、水または別のすすぎ液ですすがれる。場合によっては、すすぎ液は、官能化浴で使用されるのと同じ溶媒であるか、またはその溶媒を含むことができる。
所望の材料が官能化され、基板が任意選択ですすがれた後、基板は、任意選択で乾燥されてもよい。一例では、基板は、その表面上の過剰な液体をスピンオフすることによって乾燥される。別の例では、基板は、熱、対流などを適用することによって乾燥させることができる。
基板を官能化浴で処理する間、多くの処理変数を制御することができる。制御され得る例示的な処理変数には、限定はしないが、官能化が行われている処理チャンバ内の圧力、官能化浴および／または基板の温度、官能化が行われている処理チャンバ内の雰囲気の組成、官能化浴の組成、官能化浴内の溶存酸素の量、および官能化浴内の物質輸送（例えば、流量、混合速度など）が挙げられる。
場合によっては、基板は、減圧下（例えば、大気圧よりも低い圧力、例えば約１００Ｔｏｒｒ以下）で官能化浴と接触させることができる。この減圧は、気泡の形成を防止するのに役立ち、それによって小さなフィーチャが官能化浴で十分に湿潤されることを確実にすることができる。
官能化浴および／または基板の温度は、官能化浴が基板と接触している間に制御することができる。場合によっては、官能化浴および／または基板は、官能化浴が基板と接触している間に約１５～７０℃の温度に維持することができる。最適な温度は、例えば修飾される材料と官能化反応剤の結合基との間の所望の反応に依存し得る。
官能化が行われる反応チャンバ内の雰囲気の組成は、制御することができる。場合によっては、大気は、空気である。他の場合では、雰囲気は、不活性であってもよい（例えば、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｎ2など）。
官能化浴の組成は、制御することができる。溶媒、官能化反応剤、およびｐＨ調整種は各々、特定の用途のために、例えば特定の材料を修飾してその後の材料の堆積を容易にするために選択されてもよい。場合によっては、官能化反応剤（および／または官能化反応剤に寄与する官能基）は、約１～１０００ｍＭの濃度で提供されてもよい。ｐＨ調整種が使用される場合、官能化反応剤は、約１～１０００ｍＭの濃度で提供され得る。特定の場合、官能化浴内の溶存酸素の濃度は、約０～９ｐｐｍに制御することができる。
官能化が行われる反応チャンバ内の物質輸送特性もまた、同様に制御することができる。これらの特性は、例えば、反応チャンバに送給される官能化浴の流量、反応チャンバ内の撹拌速度、チャンバ内の基板の回転などを調節することによって制御され得る。
図２は、ＢＥＯＬ相互接続構造を形成する場面でのさらなる処理を容易にするために基板が湿式官能化浴で処理される様々な実施形態を説明するフローチャートを示している。
方法は、基板が反応チャンバ内に受け入れられる動作２０１から始まる。受け入れられる基板は、その上に形成された凹状フィーチャを含む。凹状フィーチャは、ＢＥＯＬ相互接続構造が形成される場所に対応する。図１を参照すると、一例では、反応チャンバ内に受け入れられた基板１０１は、基板表面上に露出した誘電体材料１０３を含む。言い換えると、この例では、バリア層１０５、任意選択のライナ１０７、および導電性金属１０９は、まだ堆積されていない。別の例では、基板１０１は、誘電体材料１０３と、バリア層１０５とを含み、バリア層１０５は、基板表面上に露出している。この例では、任意選択のライナ１０７および導電性金属１０９は、まだ堆積されていない。別の例では、基板１０１は、誘電体材料１０３と、バリア層１０５と、任意選択のライナ１０７とを含み、任意選択のライナ１０７は、基板表面上に露出している。この例では、導電性金属１０９は、まだ堆積されていない。
動作２０３において、基板は、露出材料が官能化浴中の官能化反応剤で官能化されるのを可能にするのに十分な期間にわたって官能化浴と接触される。上述のように、この接触は、官能化浴に基板を全体的または部分的に浸漬することによって（例えば、電気めっきまたは無電解めっきのために基板を浸漬するのと同様に）、または基板の表面の上に官能化浴を噴霧することによって生じ得る。官能化浴が基板上の露出材料と接触すると、官能化反応剤は露出材料に結合し（例えば、官能化反応剤上の結合官能基を介して）、それによって露出材料を官能化し、基板の表面上に修飾された材料を形成する。上述のように、基板は、官能化浴と接触した後、任意選択ですすぎおよび／または乾燥されてもよい。
動作２０５において、基板は、以下で説明されるように、湿式技法（例えば、無電解めっきまたは電気めっき）または乾式技法（例えば、化学気相堆積または原子層堆積）を使用してさらに処理される。さらなる処理は、例えば追加の材料が修飾された材料と反応する際、基板上に追加の材料を堆積する。図１を参照すると、一例では、動作２０３は、誘電体材料１０３を修飾することを伴い、動作２０５は、バリア層１０５（またはバリア層１０５の前駆体）を堆積することを伴う。別の例では、動作２０３は、バリア層１０５を修飾することを伴い、動作２０５は、任意選択のライナ１０７、またはシード層、または導電性金属１０９を堆積することを伴う。別の例では、動作２０３は、任意選択のライナ１０７を修飾することを伴い、動作２０５は、シード層または導電性金属１０９を堆積することを伴う。
本明細書に記載の多くの材料および堆積技法について、官能化浴による修飾がなければ、動作２０５のさらなる処理ステップは、例えば、核形成および関連する材料間の接着が不十分なために失敗するかまたは品質が非常に悪くなる。動作２０３中に発生する表面修飾／官能化は、動作２０５における堆積を促進して可能にする。
図３は、誘電体材料がバリア層（またはバリア層前駆体）のその後の堆積を容易にするために修飾される図２の特定の実施形態を示している。図３の方法は、基板が反応チャンバ内に受け入れられる動作３０１から始まる。図１を参照すると、基板１０１は、その上に誘電体材料１０３を含み、凹状フィーチャが誘電体材料１０３に形成されている。基板は、バリア層１０５、任意選択のライナ１０７、または導電性金属１０９をまだ含んでいない。動作３０３において、基板は官能化浴と接触され、それによって基板表面上に誘電体材料の修飾された形態を形成する。誘電体材料は、官能化反応剤が誘電体材料に結合すると（例えば、官能化反応剤の結合官能基を介して）修飾され、それによって官能化された表面を形成する。基板は、動作３０３の後に任意選択ですすぎおよび／または乾燥されてもよい。動作３０５において、基板は、以下で説明されるように、湿式または乾式技法を使用してさらに処理され、バリア層またはバリア層に対する前駆体として作用する材料を堆積する。
ＩＩ．官能化後処理
関連する材料が官能化反応剤で修飾された後、追加の材料が基板表面上に堆積される。追加の材料（または追加の材料を形成するために使用される反応剤）は、基板表面上の修飾された材料と反応し、２つの材料間の高度な核形成および高品質の接着を促進することができる。例えば、追加の材料（または追加の材料を形成するために使用される反応剤）は、官能化反応剤の結合官能基を介して修飾された材料に結合され得る、官能化反応剤の活性官能基と反応し得る。これにより、２つの関連する材料間の高品質の連動が確実になる。
官能化後処理中に堆積される層は、前のステップで修飾／官能化された層に依存する。図１を参照すると、一例では、誘電体材料１０３の層は、湿式官能化ステップ（例えば、基板を官能化浴に曝露する）中に修飾され、バリア層１０５は、官能化後処理ステップで堆積される。別の例では、バリア層１０５は、湿式官能化ステップ中に修飾され、任意選択のライナ１０７、またはシード層、または導電性金属１０９は、官能化後処理ステップ中に堆積される。別の例では、任意選択のライナ１０７は、湿式官能化ステップ中に修飾され、シード層または導電性金属１０９は、官能化後処理ステップ中に堆積される。
一般に、別段の記載がない限り、官能化後処理ステップは、修飾／官能化材料上に堆積される追加の材料を形成するための堆積ステップを指す。材料の２つ以上の層が修飾／官能化される場合、２つ以上の官能化後処理ステップ（例えば、修飾／官能化ステップの各々の後に実施される１つの官能化後プロセスステップ）が存在してもよい。
追加の材料を堆積させるために、多数の異なる処理方法が利用可能である。いくつかの実施形態では、追加の材料は、無電解めっきまたは電気めっきなどの湿式処理技法により堆積される。いくつかの実施形態では、追加の材料は、化学気相堆積（ＣＶＤ）または原子層堆積（ＡＬＤ）などの乾式処理技法により堆積され、そのいずれも熱エネルギー（例えば、熱ＣＶＤまたは熱ＡＬＤ）またはプラズマエネルギー（例えば、プラズマ強化ＣＶＤまたはプラズマ強化ＡＬＤ）によって駆動され得る。
Ａ．湿式処理：無電解めっきおよび電気めっき
無電解めっきまたは電気めっきなどの湿式処理技法を使用して、基板に露出された材料が湿式官能化ステップで官能化反応剤で修飾された後、追加の材料を堆積することができる。無電解めっきは、基板がその上に導電性シード層を有していない状況において特に有用である。例えば、無電解めっきを使用して、修飾／官能化誘電体材料上にバリア層（またはバリア層に対する前駆体）を直接堆積することができる。対照的に、電気めっきは、基板が導電性シード層を含む状況において特に有用である。例えば、バリア層または任意選択のライナ（官能化反応剤によって修飾される）が十分に導電性である場合、これらの層は、例えば、任意選択のライナまたは導電性金属を堆積するために、その後の電気めっきステップのためのシード層として作用することができる。
官能化反応剤によって修飾された材料上に追加の材料を堆積するために使用される溶液は、堆積浴と呼ばれることがある。堆積浴は、少なくとも溶媒および物質源を含む。追加の種が、堆積メカニズムに応じて堆積浴に含まれてもよい。様々な堆積メカニズムが、利用可能である。
いくつかの実施形態では、単一の処理チャンバが使用され、官能化ステップと堆積ステップの両方を実施する。そのような例では、官能化浴および堆積浴は各々、異なる時間に同じチャンバに設けられてもよい。他の実施形態では、第１の処理チャンバが官能化ステップを実施するために設けられてもよく、第２の処理チャンバが堆積ステップを実施するために設けられてもよい。
この例では、官能化浴は第１の処理チャンバに設けることができ、堆積浴は第２の処理チャンバに設けることができる。この場合、各処理チャンバを介して異なる浴を循環させる必要はない。代わりに、必要に応じて、基板を処理チャンバ間で移送することができる。
１．溶媒
堆積浴中の溶媒は、物質源および堆積浴中に存在し得る任意の他の化学物質を適切に溶媒和するように選択され得る。さらに、溶媒は、修飾された材料を適切に濡らすように選択される。一般に、官能化浴中の溶媒に関して上述した特徴は、堆積浴にも適用することができる。
様々な実施形態において、堆積浴中の溶媒は、水、トルエン、ヘキサン、アルコール（例えば、メタノール、エタノールなど）、アセトン、四塩化炭素、クロロホルム、グリセリン、アセトニトリル、ジメチルスルホキシド、これらの材料の誘導体、およびそれらの組み合わせを含んでもよい。
２．物質源および堆積メカニズム
物質源（またはその一部）は、追加の材料が修飾された材料上に堆積されるときに成長膜に組み込まれる。多くの実施形態では、物質源は、対象の金属を含む。例えば、堆積される追加の材料がタンタルを含む場合、物質源は、タンタルを含む。堆積される追加の材料がチタンを含む別の例では、物質源は、チタンを含む。堆積される追加の材料が銅を含む別の例では、物質源は、銅を含む。堆積される追加の材料がスズを含む別の例では、物質源は、スズを含む。堆積される追加の材料がモリブデンを含む別の例では、物質源は、モリブデンを含む。堆積される追加の材料が亜鉛を含む別の例では、物質源は、亜鉛を含む。堆積される追加の材料がマグネシウムを含む別の例では、物質源は、マグネシウムを含む。堆積される追加の材料がマンガンを含む別の例では、物質源は、マンガンを含む。堆積される追加の材料がインジウムを含む別の例では、物質源は、インジウムを含む。堆積される追加の材料がアルミニウムを含む別の例では、物質源は、アルミニウムを含む。堆積される追加の材料がコバルトを含む別の例では、物質源は、コバルトを含む。堆積される追加の材料がイリジウムを含む別の例では、物質源は、イリジウムを含む。堆積される追加の材料がルテニウムを含む別の例では、物質源は、ルテニウムを含む。堆積される追加の材料がパラジウムを含む別の例では、物質源は、パラジウムを含む。必要に応じて、他の金属／材料が使用されてもよい。
例えば、金属塩、配位前駆体、および金属と反応する非金属源を含む、様々な実施形態で使用され得る３つの一般的なタイプの物質源が存在する。使用される物質源のタイプは、使用される官能化反応剤のタイプに依存し得る。より詳細には、物質源のタイプは、官能化反応剤に使用される活性官能基のタイプに依存し得る。異なるタイプの活性官能基が物質源と相互作用し、異なる方法で堆積を引き起こす。
ａ．金属塩
特定の場合、物質源は、金属塩であってもよい。金属塩中の金属は、追加の材料の成長膜に組み込まれる。言い換えると、金属塩は、金属または他の金属含有材料を堆積するための金属物質源を提供する。例示的な金属塩には、限定はしないが、金属ハロゲン化物（例えば、金属フッ化物、金属塩化物、金属臭化物、金属ヨウ化物）、金属亜硫酸塩、金属硫酸塩、金属水酸化物、金属硝酸塩、金属亜リン酸塩、および金属リン酸塩が挙げられる。金属塩中の金属は、堆積される対象の金属である。例えば、堆積される金属が銅を含む場合、金属塩は、銅塩であってもよい。同様に、堆積される金属がタンタルまたはチタンを含む場合、金属塩は、それぞれタンタル塩またはチタン塩であってもよい。金属塩に含まれ得る例示的な金属には、限定はしないが、銅、タンタル、チタン、スズ、モリブデン、亜鉛、マグネシウム、マンガン、マンガン、インジウム、アルミニウム、コバルト、イリジウム、ルテニウム、パラジウム、タングステン、白金などが挙げられる。
有利には、金属塩は、溶媒への導入時に溶解し、基板の表面での堆積のために金属イオンを解放する。これらの金属イオンは、基板表面に結合している官能化反応剤の活性官能基と相互作用することができる。
一例では、金属塩からの金属イオンは、官能化反応剤の還元活性官能基と相互作用し、それによって金属塩を還元し、基板表面上に（例えば、官能化反応剤によって修飾された材料上に直接）金属を堆積する。
別の例では、金属塩からの金属イオンは、堆積浴中に存在する還元剤で還元され、還元剤は、官能化反応剤の一部として提供されない。そのような一例では、官能化反応剤は、触媒官能基を含み、触媒官能基は、金属イオンの還元を触媒し、触媒官能基が存在する基板表面上に（例えば、官能化反応剤によって修飾された材料上に直接）金属の堆積を引き起こす。前述の例のいずれにおいても、還元／堆積は、基板の表面上に官能化反応剤が局所的に存在するため、一般に堆積浴中と比較して基板の表面上で優先的に発生する。
ｂ．配位有機金属前駆体
いくつかの実施形態では、物質源は、配位有機金属前駆体であってもよい。配位有機金属前駆体は、追加の材料の成長膜に組み込まれる金属（例えば、中性金属）を含むことができる。配位有機金属前駆体は、基板上に堆積することができる金属イオンまたは原子の溶媒和（または気相堆積の場合は揮発）形態を提供する。
配位前駆体は、化学気相堆積および原子層堆積などの気相堆積技法で一般的に使用される。しかし、気相堆積技法で使用される種類の揮発性前駆体は、湿式処理では一般的に使用されない。配位前駆体中の金属が追加の材料の成長膜に組み込まれる前に、金属はその有機骨格から放出される。この放出は、様々な異なる技法によって駆動され得る。放出された金属は、中性であるか帯電している場合がある。
配位有機金属前駆体が使用される一例では、熱エネルギーを使用して、その有機骨格からの金属の放出を駆動することができる。放出を駆動するための例示的な温度は、約４０～９０℃であり得る。そのような場合、遊離金属が官能化反応剤の接着性官能基と相互作用し、それによって修飾された材料上に金属を堆積することができる。
配位有機金属前駆体が使用される別の例では、配位有機金属前駆体は、官能化反応剤の触媒官能基と間接的に相互作用し、それによってその有機骨格からの金属の放出を触媒する。そのような場合、遊離金属が基板の表面に集中し、遊離金属は追加の材料の成長膜に組み込まれ得る。
配位有機金属前駆体が使用される別の例では、配位有機金属前駆体は、官能化反応剤の脱錯化官能基と直接反応する。結果として、配位有機金属前駆体中の金属は、基板の表面の近くで放出され、金属は追加の材料の成長膜に組み込まれ得る。
多くの異なるタイプの配位有機金属前駆体が、使用されてもよい。例には、限定はしないが、金属ハロゲン化物、金属アルキル、金属シクロペンタジエニル、金属ヘキサン誘導体、他の環状有機金属、金属アルコキシド、金属ベータジケトネート、金属アミド、金属イミド、金属アミジネート、金属ホスフィン、金属ビニルシラン、金属カルボキシル、金属アミジナート、金属ピロリル誘導体、金属バイデンテート、および金属多環配位子が挙げられる。
配位有機金属前駆体中の金属は、金属塩に関して上述した金属のいずれかであってもよい。
配位有機金属前駆体は、金属ハロゲン化物であるか、または金属ハロゲン化物を含む。金属ハロゲン化物は、ＭmＸnＲzの式を有してもよく、
Ｍは、金属であり、
Ｘは、ハロゲン（例えば、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素など）であり、
各Ｒは、水素、ヒドロキシル、脂肪族、ハロ脂肪族、ハロヘテロ脂肪族、ヘテロ脂肪族、芳香族、脂肪族－芳香族、ヘテロ脂肪族－芳香族から独立して選択され、
ｍおよびｎは、化学量論的バランスを表す場合も表さない場合もある整数であり、
ｚは、０または任意の正の数であってもよい。
例示的な金属ハロゲン化物には、金属フッ化物、金属塩化物、金属臭化物、および金属ヨウ化物が挙げられる。金属ハロゲン化物の置換形態も使用することができ、例示的な置換物には、例えば、ヒドロキシル、脂肪族、ハロ脂肪族、ハロヘテロ脂肪族、ヘテロ脂肪族、芳香族、脂肪族－芳香族、ヘテロ脂肪族－芳香族、またはそれらの任意の組み合わせが挙げられる。
配位有機金属前駆体は、金属アルキルであるか、または金属アルキルを含む。金属アルキルは、ＭmＲ1 nＲ2 zの式を有してもよく、
Ｍは、金属であり、
各Ｒ1は、アルキルまたはアルキル誘導体であり、
各Ｒ2は、水素、ヒドロキシル、脂肪族、ハロ脂肪族、ハロヘテロ脂肪族、ヘテロ脂肪族、芳香族、脂肪族－芳香族、ヘテロ脂肪族－芳香族、またはそれらの任意の組み合わせから独立して選択され、
ｍおよびｎは、化学量論的バランスを表す場合も表さない場合もある整数であり、
ｚは、０または任意の正の数であってもよい。
例示的な金属アルキル前駆体には、限定はしないが、メチル金属、テトラメチル金属、エチル金属、ジエチル金属、イソプロピル金属、アリル金属、ｎ－ブチル金属、イソブチル金属、ｔｅｒｔ－ブチル金属、ネオペンチル金属、カルボニル金属、３－アミノプロピル金属などが挙げられる。これらの置換形態も使用することができ、例示的な置換物には、例えば、ヒドロキシル、脂肪族、ハロ脂肪族、ハロヘテロ脂肪族、ヘテロ脂肪族、芳香族、脂肪族－芳香族、ヘテロ脂肪族－芳香族、またはそれらの任意の組み合わせが挙げられる。
配位有機金属前駆体は、シクロペンタジエニル金属であるか、またはシクロペンタジエニル金属を含む。金属シクロペンタジエニルは、ＭmＲ1 nＲ2 zの式を有してもよく、
Ｍは、金属であり、
各Ｒ1は、シクロペンタジエニルまたはシクロペンタジエニル誘導体であり、
各Ｒ2は、水素、ヒドロキシル、脂肪族、ハロ脂肪族、ハロヘテロ脂肪族、ヘテロ脂肪族、芳香族、脂肪族－芳香族、ヘテロ脂肪族－芳香族、またはそれらの任意の組み合わせから独立して選択され、
ｍおよびｎは、化学量論的バランスを表す場合も表さない場合もある整数であり、
ｚは、０または任意の正の数であってもよい。
例示的な金属シクロペンタジエニルには、限定はしないが、シクロペンタジエニル金属、メチルシクロペンタジエニル金属、ペンタメチルシクロペンタジエニル金属、エチルシクロペンタジエニル金属、イソプロピルシクロペンタジエニル金属、トリイソプロピルシクロペンタジエニル金属、トリス（ｔｅｒｔ－ブチル）シクロペンタジエニル金属、ｎ－プロピルテトラメチルシクロペンタジエニル金属、Ｎ－Ｎ’－ジメチル－１－シクロペンタジエニルエタンアミン金属、およびトリメチルシリルシクロペンタジエニル金属が挙げられる。これらの置換形態も使用することができ、置換物には、例えば、ヒドロキシル、脂肪族、ハロ脂肪族、ハロヘテロ脂肪族、ヘテロ脂肪族、芳香族、脂肪族－芳香族、ヘテロ脂肪族－芳香族、またはそれらの任意の組み合わせが挙げられる。
特定の実施形態では、配位有機金属前駆体は、金属ヘキサン誘導体であるか、または金属ヘキサン誘導体を含む。金属ヘキサン誘導体は、ＭmＲ1 nＲ2 zの式を有してもよく、
Ｍは、金属であり、
各Ｒ1は、ヘキサンまたはヘキサン誘導体であり、
各Ｒ2は、水素、ヒドロキシル、脂肪族、ハロ脂肪族、ハロヘテロ脂肪族、ヘテロ脂肪族、芳香族、脂肪族－芳香族、ヘテロ脂肪族－芳香族、またはそれらの任意の組み合わせから独立して選択され、
ｍおよびｎは、化学量論的バランスを表す場合も表さない場合もある整数であり、
ｚは、０または任意の正の数であってもよい。
例示的な金属ヘキサン誘導体には、限定はしないが、１，３－シクロヘキサジエン金属、フェニル金属、２，４－ジメチルペンタジエニル金属、および１－イソプロピル－４－メチルフェニル金属が挙げられる。
特定の実施形態では、配位有機金属前駆体は、別の環状有機金属化合物であるか、または別の環状有機金属化合物を含む。例には、限定はしないが、１，５－シクロ－オクタジエン金属、および２，２－ビス（シクロペンタジエニル）プロパン金属が挙げられる。これらの置換形態も使用することができ、置換物には、例えば、ヒドロキシル、脂肪族、ハロ脂肪族、ハロヘテロ脂肪族、ヘテロ脂肪族、芳香族、脂肪族－芳香族、ヘテロ脂肪族－芳香族、またはそれらの任意の組み合わせが挙げられる。
特定の実施形態では、配位有機金属前駆体は、金属アルコキシドであるか、または金属アルコキシドを含む。金属アルコキシドは、ＭmＲ1 nＲ2 zの式を有してもよく、
Ｍは、金属であり、
各Ｒ1は、アルコキシドまたはアルコキシド誘導体であり、
各Ｒ2は、水素、ヒドロキシル、脂肪族、ハロ脂肪族、ハロヘテロ脂肪族、ヘテロ脂肪族、芳香族、脂肪族－芳香族、ヘテロ脂肪族－芳香族、またはそれらの任意の組み合わせから独立して選択され、
ｍおよびｎは、化学量論的バランスを表す場合も表さない場合もある整数であり、
ｚは、０または任意の正の数であってもよい。
例示的な金属アルコキシドには、限定はしないが、メトキシ金属、エトキシ金属、ｎ－プロポキシ金属、ｎ－ブトキシ金属、イソブトキシ金属、ｔｅｒｔ－ブトキシ金属、ｔｅｒｔペントキシ金属、１－メトキシ－２－メチル－２－プロポキシ金属、２，３－ジメチル－２－ブトキシ金属、３－メチル－２－ペントキシ金属、およびＮ，Ｎ’－ジエチルヒドロキシアミド金属が挙げられる。これらの置換形態も使用することができ、置換物には、例えば、ヒドロキシル、脂肪族、ハロ脂肪族、ハロヘテロ脂肪族、ヘテロ脂肪族、芳香族、脂肪族－芳香族、ヘテロ脂肪族－芳香族、またはそれらの任意の組み合わせが挙げられる。
特定の実施形態では、配位有機金属前駆体は、金属ベータジケトネートであるか、または金属ベータジケトネートを含む金属ベータジケトネートは、ＭmＲ1 nＲ2 zの式を有してもよく、
Ｍは、金属であり、
各Ｒ1は、ベータジケトネートまたはベータジケトネート誘導体であり、
各Ｒ2は、水素、ヒドロキシル、脂肪族、ハロ脂肪族、ハロヘテロ脂肪族、ヘテロ脂肪族、芳香族、脂肪族－芳香族、ヘテロ脂肪族－芳香族、またはそれらの任意の組み合わせから独立して選択され、
ｍおよびｎは、化学量論的バランスを表す場合も表さない場合もある整数であり、
ｚは、０または任意の正の数であってもよい。
例示的な金属ベータジケトネートには、限定はしないが、アセチルアセトナート金属、２，２，６－トリメチル－３，５－ヘプタンジオナート金属、２，２，６，６－テトラメチル－３，５－ヘプタンジオナト金属、２，２，６，６－テトラメチル－３，５－オクタンジオナト金属、オクタン－２，４－ジオナト金属、６－エチル－２，２－ジメチル－３，５－デカンジオナト金属、１－（２－メトキシエトキシ）－２，２，６，６－テトラメチル－３，５－ヘプタンジジオナト金属、および１，１，１，５，５，５－ヘキサフルオロアセチルアセトナト金属が挙げられる。これらの置換形態も使用することができ、置換物には、例えば、ヒドロキシル、脂肪族、ハロ脂肪族、ハロヘテロ脂肪族、ヘテロ脂肪族、芳香族、脂肪族－芳香族、ヘテロ脂肪族－芳香族、またはそれらの任意の組み合わせが挙げられる。
特定の実施形態では、配位有機金属前駆体は、金属アミドであるか、または金属アミドを含む。 金属アミドは、ＭmＲ1 nＲ2 zの式を有してもよく、
Ｍは、金属であり、
各Ｒ1は、アミドまたはアミド誘導体であり、
各Ｒ2は、水素、ヒドロキシル、脂肪族、ハロ脂肪族、ハロヘテロ脂肪族、ヘテロ脂肪族、芳香族、脂肪族－芳香族、ヘテロ脂肪族－芳香族、またはそれらの任意の組み合わせから独立して選択され、
ｍおよびｎは、化学量論的バランスを表す場合も表さない場合もある整数であり、
ｚは、０または任意の正の数であってもよい。
例示的な金属アミドには、限定はしないが、アミド金属、ジメチルアミド金属、エチルメチルアミド金属、ジエチルアミド金属、ｔｅｒｔ－ブチルアミド金属、およびビス（トリメチル－シリル）アミド金属が挙げられる。これらの置換形態も使用することができ、置換物には、例えば、ヒドロキシル、脂肪族、ハロ脂肪族、ハロヘテロ脂肪族、ヘテロ脂肪族、芳香族、脂肪族－芳香族、ヘテロ脂肪族－芳香族、またはそれらの任意の組み合わせが挙げられる。
特定の実施形態では、配位有機金属前駆体は、金属イミドであるか、または金属イミドを含む。金属イミドは、ＭmＲ1 nＲ2 zの式を有してもよく、
Ｍは、金属であり、
各Ｒ1は、イミドまたはイミド誘導体であり、
各Ｒ2は、水素、ヒドロキシル、脂肪族、ハロ脂肪族、ハロヘテロ脂肪族、ヘテロ脂肪族、芳香族、脂肪族－芳香族、ヘテロ脂肪族－芳香族、またはそれらの任意の組み合わせから独立して選択され、
ｍおよびｎは、化学量論的バランスを表す場合も表さない場合もある整数であり、
ｚは、０または任意の正の数であってもよい。
例示的な金属イミドには、限定はしないが、エチルイミド金属、イソプロピルイミド金属、ｔｅｒｔ－ブチルイミド金属、テトラミリミド金属、ニトロシル金属、およびイソシアネート金属が挙げられる。これらの置換形態も使用することができ、置換物には、例えば、ヒドロキシル、脂肪族、ハロ脂肪族、ハロヘテロ脂肪族、ヘテロ脂肪族、芳香族、脂肪族－芳香族、ヘテロ脂肪族－芳香族、またはそれらの任意の組み合わせが挙げられる。
特定の実施形態では、配位有機金属前駆体は、金属アミジネートであるか、または金属アミジネートを含む。金属アミジネートは、ＭmＲ1 nＲ2 zの式を有してもよく、
Ｍは、金属であり、
各Ｒ1は、アミジネートまたはアミジネート誘導体であり、
各Ｒ2は、水素、ヒドロキシル、脂肪族、ハロ脂肪族、ハロヘテロ脂肪族、ヘテロ脂肪族、芳香族、脂肪族－芳香族、ヘテロ脂肪族－芳香族、またはそれらの任意の組み合わせから独立して選択され、
ｍおよびｎは、化学量論的バランスを表す場合も表さない場合もある整数であり、
ｚは、０または任意の正の数であってもよい。
１つの例示的な金属アミジネートは、Ｎ，Ｎ’－ジイソプロピルアセトアミジナート金属である。置換形態も使用することができ、置換物には、例えば、ヒドロキシル、脂肪族、ハロ脂肪族、ハロヘテロ脂肪族、ヘテロ脂肪族、芳香族、脂肪族－芳香族、ヘテロ脂肪族－芳香族、またはそれらの任意の組み合わせが挙げられる。
特定の実施形態では、配位有機金属前駆体は、金属ホスフィンであるか、または金属ホスフィンを含む。金属ホスフィンは、ＭmＲ1 nＲ2 zの式を有してもよく、
Ｍは、金属であり、
各Ｒ1は、ホスフィンまたはホスフィン誘導体であり、
各Ｒ2は、水素、ヒドロキシル、脂肪族、ハロ脂肪族、ハロヘテロ脂肪族、ヘテロ脂肪族、芳香族、脂肪族－芳香族、ヘテロ脂肪族－芳香族、またはそれらの任意の組み合わせから独立して選択され、
ｍおよびｎは、化学量論的バランスを表す場合も表さない場合もある整数であり、
ｚは、０または任意の正の数であってもよい。
例示的な金属ホスフィンには、限定はしないが、トリエチルホスフィン金属、およびトリブチルホスフィン金属が挙げられる。これらの置換形態も使用することができ、置換物には、例えば、ヒドロキシル、脂肪族、ハロ脂肪族、ハロヘテロ脂肪族、ヘテロ脂肪族、芳香族、脂肪族－芳香族、ヘテロ脂肪族－芳香族、またはそれらの任意の組み合わせが挙げられる。
特定の実施形態では、配位有機金属前駆体は、金属ビニルシランであるか、または金属ビニルシランを含む。金属ビニルシランは、ＭmＲ1 nＲ2 zの式を有してもよく、
Ｍは、金属であり、
各Ｒ1は、ビニルシランまたはビニルシラン誘導体であり、
各Ｒ2は、水素、ヒドロキシル、脂肪族、ハロ脂肪族、ハロヘテロ脂肪族、ヘテロ脂肪族、芳香族、脂肪族－芳香族、ヘテロ脂肪族－芳香族、またはそれらの任意の組み合わせから独立して選択され、
ｍおよびｎは、化学量論的バランスを表す場合も表さない場合もある整数であり、
ｚは、０または任意の正の数であってもよい。
例示的な金属ビニルシランには、限定はしないが、ビニルトリメチルシラン金属、およびビニルトリメトキシシラン金属が挙げられる。これらの置換形態も使用することができ、置換物には、例えば、ヒドロキシル、脂肪族、ハロ脂肪族、ハロヘテロ脂肪族、ヘテロ脂肪族、芳香族、脂肪族－芳香族、ヘテロ脂肪族－芳香族、またはそれらの任意の組み合わせが挙げられる。
特定の実施形態では、配位有機金属前駆体は、金属カルボキシルであるか、または金属カルボキシルを含む。金属カルボキシルは、ＭmＲ1 nＲ2 zの式を有してもよく、
Ｍは、金属であり、
各Ｒ1は、カルボキシルまたはカルボキシル誘導体であり、
各Ｒ2は、水素、ヒドロキシル、脂肪族、ハロ脂肪族、ハロヘテロ脂肪族、ヘテロ脂肪族、芳香族、脂肪族－芳香族、ヘテロ脂肪族－芳香族、またはそれらの任意の組み合わせから独立して選択され、
ｍおよびｎは、化学量論的バランスを表す場合も表さない場合もある整数であり、
ｚは、０または任意の正の数であってもよい。
例示的な金属カルボキシルには、限定はしないが、アセテート金属、および２，２－ジメチルプロパネート金属が挙げられる。これらの置換形態も使用することができ、置換物には、例えば、ヒドロキシル、脂肪族、ハロ脂肪族、ハロヘテロ脂肪族、ヘテロ脂肪族、芳香族、脂肪族－芳香族、ヘテロ脂肪族－芳香族、またはそれらの任意の組み合わせが挙げられる。
特定の実施形態では、配位有機金属前駆体は、金属アミジナートであるか、または金属アミジナートを含む。金属アミジナートは、ＭmＲ1 nＲ2 zの式を有してもよく、
Ｍは、金属であり、
各Ｒ1は、アミジナートまたはアミジナート誘導体であり、
各Ｒ2は、水素、ヒドロキシル、脂肪族、ハロ脂肪族、ハロヘテロ脂肪族、ヘテロ脂肪族、芳香族、脂肪族－芳香族、ヘテロ脂肪族－芳香族、またはそれらの任意の組み合わせから独立して選択され、
ｍおよびｎは、化学量論的バランスを表す場合も表さない場合もある整数であり、
ｚは、０または任意の正の数であってもよい。
例示的な金属アミジナートには、限定はしないが、Ｎ，Ｎ’－ジメチルアミジナート金属、Ｎ，Ｎ’－ジイソプロピルアセトアミジナート金属、Ｎ，Ｎ’－ジイソプロピルホルムアミジナート金属、Ｎ，Ｎ’－ジｔｅｒｔブチルアセトアミジナート金属、Ｎ，Ｎ’－ジｓｅｃブチルアミジナート金属、Ｎ，Ｎ’－ジイソプロピルグアニジナート金属、およびＮ，Ｎ’－ジイソプロピルイソプロピルアミドグアニジナート金属が挙げられる。これらの置換形態も使用することができ、置換物には、例えば、ヒドロキシル、脂肪族、ハロ脂肪族、ハロヘテロ脂肪族、ヘテロ脂肪族、芳香族、脂肪族－芳香族、ヘテロ脂肪族－芳香族、またはそれらの任意の組み合わせが挙げられる。
特定の実施形態では、配位有機金属前駆体は、金属ピロリル誘導体であるか、または金属ピロリル誘導体を含む。金属ピロリル誘導体は、ＭmＲ1 nＲ2 zの式を有してもよく、
Ｍは、金属であり、
各Ｒ1は、ピロリルまたはピロリル誘導体であり、
各Ｒ2は、水素、ヒドロキシル、脂肪族、ハロ脂肪族、ハロヘテロ脂肪族、ヘテロ脂肪族、芳香族、脂肪族－芳香族、ヘテロ脂肪族－芳香族、またはそれらの任意の組み合わせから独立して選択され、
ｍおよびｎは、化学量論的バランスを表す場合も表さない場合もある整数であり、
ｚは、０または任意の正の数であってもよい。
例示的な金属ピロリル誘導体には、限定はしないが、ピロリル金属、および３，５－ジｔｅｒｔ－ブチルピラゾレート金属が挙げられる。これらの置換形態も使用することができ、置換物には、例えば、ヒドロキシル、脂肪族、ハロ脂肪族、ハロヘテロ脂肪族、ヘテロ脂肪族、芳香族、脂肪族－芳香族、ヘテロ脂肪族－芳香族、またはそれらの任意の組み合わせが挙げられる。
特定の実施形態では、配位有機金属前駆体は、金属バイデンテートであるか、または金属バイデンテートを含む。金属バイデンテートは、ＭmＲ1 nＲ2 zの式を有してもよく、
Ｍは、金属であり、
各Ｒ1は、バイデンデート基であり、
各Ｒ2は、水素、ヒドロキシル、脂肪族、ハロ脂肪族、ハロヘテロ脂肪族、ヘテロ脂肪族、芳香族、脂肪族－芳香族、ヘテロ脂肪族－芳香族、またはそれらの任意の組み合わせから独立して選択され、
ｍおよびｎは、化学量論的バランスを表す場合も表さない場合もある整数であり、
ｚは、０または任意の正の数であってもよい。
使用され得る例示的な金属バイデンデートには、限定はしないが、ジエチルジチオカルバメート金属、ジメチルドリオキシメート金属、２－メトキシエトキシ金属、ジメチルアミノエトキシ金属、ジメチルアミノ－２－プロポキシ金属、Ｎ，Ｎ，２－トリメチル－２－ブトキシ金属、Ｎ，Ｎ，２－トリメチル－２－プロポキシ金属、Ｎ，Ｎ－ジ－ｔｅｒｔ－ブチルブタン－２，３－ジアミド金属、および２－アミノ－ペント－２－エン－４－オネート金属が挙げられる。これらの置換形態も使用することができ、置換物には、例えば、ヒドロキシル、脂肪族、ハロ脂肪族、ハロヘテロ脂肪族、ヘテロ脂肪族、芳香族、脂肪族－芳香族、ヘテロ脂肪族－芳香族、またはそれらの任意の組み合わせが挙げられる。
特定の実施形態では、配位有機金属前駆体は、金属多環配位子であるか、または金属多環配位子を含む。金属多環配位子は、ＭmＲ1 nＲ2 zの式を有してもよく、
Ｍは、金属であり、
各Ｒ1は、多環配位子であり、
各Ｒ2は、水素、ヒドロキシル、脂肪族、ハロ脂肪族、ハロヘテロ脂肪族、ヘテロ脂肪族、芳香族、脂肪族－芳香族、ヘテロ脂肪族－芳香族、またはそれらの任意の組み合わせから独立して選択され、
ｍおよびｎは、化学量論的バランスを表す場合も表さない場合もある整数であり、
ｚは、０または任意の正の数であってもよい。
使用され得る例示的な金属多環配位子には、限定はしないが、２－（２－アミノ－プロパ－２－エニル）－１－ピロリニル金属、１，１０－フェナントロリン金属、トリス（３，５－ジエチル－ピラゾリル）ボレート金属、および１，２－ビス（２，６－ジ－イソプロピルフィニルイミノ）アセナフテン金属が挙げられる。これらの置換形態も使用することができ、置換物には、例えば、ヒドロキシル、脂肪族、ハロ脂肪族、ハロヘテロ脂肪族、ヘテロ脂肪族、芳香族、脂肪族－芳香族、ヘテロ脂肪族－芳香族、またはそれらの任意の組み合わせが挙げられる。
ｃ．金属と反応する非金属源
多くの実施形態では、物質源は、金属と反応して堆積化合物を形成する非金属源を含むことができる。金属との反応は、金属酸化物、金属窒化物、金属硫化物、金属炭化物、またはそれらの組み合わせを生成することができ、官能化反応剤で修飾された材料上に堆積される。
金属と反応する非金属物質源は、酸素含有反応剤、窒素含有反応剤、硫黄含有反応剤、反応性炭素含有反応剤などであり得る。
金属と反応する非金属源は、金属についての物質源に加えて提供され得る。金属についての物質源は、中性形態またはイオン形態で金属を提供することができる。金属がイオン形態で提供される場合、追加の材料を堆積するための堆積メカニズムは、金属の還元を含む場合も含まない場合もある。１つまたは複数の反応性化学物質が、所望の追加の材料（例えば、金属酸化物、金属窒化物、金属硫化物など）を生成するために提供されてもよい。反応性化学物質は、酸素含有反応剤、窒素含有反応剤、硫黄含有反応剤などであり得る。
３．追加の種および追加の浴
いくつかの実施形態では、堆積浴は、１つまたは複数の追加の種を含むことができる。そのような種は、例えば、還元種、および／またはめっきに一般的に使用される支持電解質を含み得る。官能化反応剤の活性官能基が触媒官能基を含む場合、堆積浴に還元種を含めることは特に有用であり得る。触媒官能基は、還元種と金属との間の反応を触媒し、それによって金属の還元（および堆積）を引き起こすことができる。
特定の実施態様では、堆積浴の組成は、経時的に変化し得る。例えば、場合によっては、基板が一定期間にわたって堆積浴に曝露された後、還元種が堆積浴に添加されてもよい。還元種は、官能化反応剤の活性官能基に関連して説明されるように１つまたは複数の還元官能基を含み得る。還元種の添加は、官能化反応剤が還元種を含む場合に特に有用であり得る。（基板表面上に固定化された）官能化反応剤の還元官能基が堆積浴中で金属物質源の一部と反応して還元した後、還元種を堆積浴に添加することによって金属のさらなる還元／堆積を促進することができる。還元種は、官能化反応剤と同じ還元官能基を含んでもよく、または異なる還元官能基を含んでもよい。
あるいは、種を堆積浴に添加する代わりに、第２の堆積浴が基板が第１の堆積浴から取り出された後に提供されてもよい。第２の堆積浴は、第１の堆積浴とは異なる組成を有することができる。特定の例では、官能化反応剤は活性官能基として還元官能基を含み、第１の堆積浴は金属塩などの金属源を含むが還元種を含まず、基板を第１の堆積浴に曝露すると、基板表面上に金属の薄層が堆積され、第２の堆積浴は還元種と金属塩などの金属源の両方を含み、基板を第２の堆積浴に曝露すると、さらに金属が堆積する。この例では、基板上の還元官能基が反応した後にはさらなる還元は起こらないので、第１の堆積浴における金属の堆積は自己制限的である。対照的に、還元種と金属源の両方が第２の堆積浴に自由に提供されるので、第２の堆積浴における金属の堆積は自己制限的ではない。同様に、還元種が堆積浴に添加される場合、金属堆積は、還元種の添加の前に自己制限的に起こり、還元種の添加の後に非自己制限的に起こる場合がある。２つの異なる堆積浴が使用される場合、それらは単一の処理チャンバに順次提供されてもよく、または基板が異なる処理チャンバ間で移動されてもよい。
場合によっては、基板は、以下でさらに説明されるように、周期的に官能化浴および堆積浴に曝露されてもよい。
４．プロセス変数の制御
官能化反応剤によって修飾された材料上への追加の材料の堆積中、様々なプロセス変数を制御することができる。そのようなプロセス変数を制御して基板上での所望の反応を促進し、かつ／または望ましくない反応を抑えることができる。制御され得るプロセス変数の例には、限定はしないが、堆積浴および／または装置の温度、堆積浴の通気度、堆積浴内の物質輸送、堆積浴中の基板の曝露時間、基板（存在する場合）に適用される電流または電圧、ならびに堆積浴の組成（例えば、溶存酸素の濃度、物質源の濃度および識別、溶媒の識別、堆積浴中の追加の材料の存在など）などが挙げられる。
様々な例において、堆積浴および／または装置の温度は、約１０～９０℃の間で制御され得る。これらの温度は、ヒータ、チラー、熱交換器などで制御することができる。これらまたは他の例では、ガス交換膜を通過する溶液をポンピングし、溶存ガスを監視することによって通気を制御することができる。特定の実施形態では、溶存Ｏ2は、例えば０．５ｐｐｍ未満の低レベルに制御することができる。浴内の物質輸送は、例えば堆積浴が反応チャンバを通過する流量を制御することによって、堆積中に基板が回転する（または回転しない）速度を制御することによって、混合パドルまたは他の混合要素の速度を制御することなどによって、多数の方法で制御することができる。曝露期間は、約３０秒～約１時間であり得る。曝露時間が長いほど堆積が大きくなり、曝露時間が短いほど薄層（例えば、バリア層、バリア層前駆体、または任意選択のライナ）の堆積により適切であり、曝露時間が長いほどより厚い層（例えば、相互接続を形成する導電性金属）の堆積により適切である。
浴の組成は、堆積浴への溶媒、物質源、および任意の追加の種の導入を調節することによって制御することができる。場合によっては、物質源は、堆積浴中で約１～１０００ｍＭの金属濃度を提供することができる。さらに、堆積浴中の溶存酸素の量は、所望の酸素濃度を達成するために脱気装置および／またはガス注入器を使用して制御され得る。特定の実施形態では、堆積浴中の溶存酸素の量は、上述のように、約０～９ｐｐｍの間、例えば場合によっては約０．５ｐｐｍ以下に制御されてもよい。
Ｂ．乾式処理：化学気相堆積および原子層堆積
特定の実施形態では、化学気相堆積または原子層堆積などの乾式処理技法を使用して、官能化反応剤によって修飾された材料上に追加の材料を堆積することができる。場合によっては、乾燥処理技法を使用して、上述のように、官能化反応剤によって修飾された層上に材料を堆積し、次いで無電解めっきまたは電気めっきを使用してさらに処理することができる。化学気相堆積および原子層堆積プロセスは、熱エネルギーまたはプラズマエネルギーによって駆動され得る。
以前は、化学気相堆積および原子層堆積は、例えば、誘電体材料上での核形成が不十分であるためにＢＥＯＬ相互接続形成の場面では利用することができなかった。本明細書に記載の官能化ステップは、核形成挙動を大幅に改善し、それによって化学気相堆積および原子層堆積を使用して所望の材料を堆積する可能性を開く。
１．物質源および堆積メカニズム
官能化後湿式処理技法に関連して上述したように、様々なタイプの物質源を使用することができる。一般に、上述の物質源は、乾式反応チャンバ内で揮発することができるという条件で、特定の用途に対して必要に応じて、乾式処理技法に関連して使用することができる。
同様に、湿式処理技法（例えば、物質源と官能化反応剤との間の相互作用を含む）に関連して説明された堆積メカニズムは、乾式処理技法にも同様に適用することができる。堆積メカニズムの様々な例が、本出願全体にわたって説明されている。堆積メカニズムは、例えば、還元、触媒作用、脱錯化、共有結合またはイオン化学結合の形成、ファンデルワールス力による結合などを伴い得る。
一般に、化学気相堆積は、基板を１つまたは複数の気相反応剤に曝露すること、および気相反応を駆動して基板上に堆積を引き起こすことを同時に伴う。原子層堆積は、基板を１つまたは複数の反応剤に周期的に曝露し（各反応剤は別々に流すことができる）、反応剤を基板表面上に吸着させ（例えば、自己制限プロセスにおいて）、続いて基板上に堆積を引き起こす表面反応を駆動するためにエネルギーを適用することを伴う。化学気相堆積と原子層堆積の両方で、反応は、特定の用途に対して必要に応じて、熱エネルギーまたはプラズマエネルギーによって駆動され得る。
２．プロセス変数の制御
本明細書に記載の乾式堆積技法を実施する場合、多数のプロセス変数を制御することができる。そのようなプロセス変数を制御して基板上での所望の反応を促進し、かつ／または望ましくない反応を抑えることができる。制御され得るプロセス変数の例には、限定はしないが、反応剤曝露期間および流量、パージ期間（存在する場合）、温度（例えば、基板支持温度）、圧力、プラズマ生成条件（例えば、ＲＦ電力、ＲＦ周波数、デューティサイクル、基板バイアス電力、イオンエネルギーなど）が挙げられる。これらの条件は、特定の用途に対して必要に応じて制御することができる。
一般に、反応剤曝露期間は、化学気相堆積用途では約１０秒～５分、原子層堆積用途では約１秒～６０秒であり得る。パージが使用される場合、期間は、約１～６０秒の期間を有し得る。基板支持体は、約３０～４００℃の温度に維持することができる。圧力は、約１０-8Ｔｏｒｒ（例えば、超高真空ＣＶＤの場合）～７６０Ｔｏｒｒ（例えば、大気圧ＣＶＤの場合）に維持することができる。プラズマは、約０．２～３ｋＷのＲＦ電力で生成することができる。プラズマは、１つまたは複数の周波数、例えば１３．５６ｋｈｚおよび／または１００ｋｈｚで生成されてもよい。プラズマは、約１０％～９０％のデューティサイクルを有することができる。基板支持体に適用されるバイアスは、約０Ｖ～４００Ｖであり得る。これらの範囲は一般に、多くの異なる実施形態にわたって使用することができる処理条件を反映しているが、特定の場合には、これらの処理変数の任意の１つまたは複数をより小さな範囲内で制御されてもよいことが理解される。
ＩＩＩ．官能化および官能化後処理ステップの循環
再び図２を参照すると、動作２０３の官能化ステップは、官能化される材料の上面を修飾する。次に、動作２０５の堆積ステップは、官能化された材料上に追加の材料の層を堆積することに進む。特定の実施形態では、動作２０３は１回行われ、動作２０５で堆積されるすべての追加の材料が１回の堆積動作で形成され得る。他の実施形態では、動作２０３および２０５は、互いに循環し得る。そのような場合、動作２０３の２回目以降の反復は、動作２０５の前の反復で堆積された材料（および任意選択で、動作２０３の最初の反復で修飾された材料（そのような材料がその時点で基板表面上に露出したままである場合））を官能化することを伴い得る。そのような循環は、追加の材料が所望の厚さに達するまで続けることができる。
ＩＶ．バリア製造
本明細書の多数の実施形態は、バリア層の形成を伴う。図１を参照すると、バリア層１０５は、誘電体材料１０３と任意選択のライナ１０７、シード層、または導電性金属１０９との間に位置決めされ得る。
以前は、バリア層材料のタイプおよびそのようなバリア層材料を形成するための堆積方法は、上述の様々な制約のために制限されていた。例えば、誘電体材料上の核形成が不十分であり、誘電体材料とバリア層（またはバリア層前駆体）の材料との間の接着が不十分であるため、多くの材料および堆積方法は使用することができなかった。
有利なことに、本明細書に記載の技法は、固有のバリア層およびバリア層スタックの製造を可能にする。例えば、この技法は、以前は誘電体材料上に直接形成することができなかった材料スタックの高品質の製造を可能にする。さらに、この技法は、別の堆積方法を使用して以前に利用可能であった材料の製造を可能にする。これらの要素は、ＢＥＯＬ相互接続形成のための利用可能な処理材料および方法を実質的に広げることになる。
いくつかの実施形態では、官能化反応剤によって修飾された材料上に堆積される追加の材料は、バリア層またはバリア層に対する前駆体である。バリア層またはバリア層に対する前駆体は、本明細書に記載の湿式プロセス（例えば、無電解めっき）または乾式プロセス（例えば、化学気相堆積、原子層堆積）により提供することができる。追加の材料がバリア層に対する前駆体である場合、バリア層に対する前駆体を実際のバリア層に変換するために追加の処理ステップを行うことができる。この追加の処理は、熱アニーリングプロセスおよび／またはプラズマアニーリングプロセスを伴い得る。
熱アニーリングプロセスは、基板を熱に曝露し、実際のバリア層へのバリア層前駆体の変換を引き起こすことを伴い得る。特定の実施形態では、アニールプロセスは、基板をフォーミングガス（例えば、水素と窒素の混合物）または別の反応性ガスに曝露することを伴う。ガスは、バリア層前駆体と反応し、バリア層の形成を引き起こすことができる。特定の実施形態では、アニールプロセスは、基板を約１５０～４００℃の高温に曝露することを伴い得る。場合によっては、アニーリングに使用されるチャンバ内の基板支持体は、この範囲内の温度に加熱されてもよい。
プラズマアニーリングプロセスは、基板をプラズマに曝露し、実際のバリア層へのバリア層前駆体の変換を引き起こすことを伴い得る。特定の実施形態では、プラズマは、還元プラズマ、例えば水素含有プラズマであってもよい。他の実施形態では、プラズマは、酸化プラズマ、例えば酸化物バリアを形成するための酸素含有プラズマであってもよい。
Ｖ．追加の例
ＢＥＯＬ相互接続形成に関連して、様々な例が説明される。これらの例は、限定を意図するものではない。これらの例について、図３を参照して説明する。様々な例において、動作３０３において官能化反応剤で修飾される材料は誘電体材料であり、動作３０５において誘電体材料上に堆積される追加の材料はバリア層またはバリア層に対する前駆体である。
一例では、動作３０３の官能化ステップは、基板を溶媒（例えば、水）を含む官能化浴に曝露することを伴い、それ自体が基板と反応し、誘電体材料上に結合末端（例えば、ヒドロキシル基）の均一なセットを形成する。この場合、水は、官能化浴の溶媒と官能化反応剤の両方として作用する。官能化反応剤に関して、ヒドロキシル基は、結合官能基（例えば、化学吸着官能基）と活性官能基（例えば、脱錯化官能基または接着性官能基）の両方として作用する。動作３０３の後、基板は、動作３０５において、例えば、化学気相堆積または原子層堆積を伴う真空金属化プロセスを使用して金属化される。この金属化プロセスは、前駆体をバリア層に堆積する。この例では、官能化反応剤によって修飾された材料上に堆積される追加の材料は、バリア層に対する前駆体である。バリア層に対する前駆体が堆積された後、基板は、バリア層の反応形成を提供する熱またはプラズマアニールプロセスに供される。
別の例では、動作３０３の官能化ステップは、基板を、溶媒（例えば、水）と、結合官能基としての物理吸着基（例えば、カテコール）および活性官能基としての還元官能基（例えば、水素化ホウ素）を含む官能化反応剤とを含む官能化浴に曝露することを伴う。基板は、官能化反応剤の物理吸着基がファンデルワールス力により基板上の誘電体材料に一時的に結合することを可能にする期間にわたって、例えば１分間、官能化浴に曝露される。次いで、官能化浴は、官能化反応剤を含まない溶媒（例えば、水）によって洗い流される。基板は、任意選択で乾燥させる。次に、動作３０５の堆積ステップは、前駆体をバリア層に堆積するための無電解めっきを伴う。このステップでは、基板は、溶媒（例えば、水）および金属物質源（例えば、金属硫酸塩）を含む堆積浴に曝露される。金属物質源からの金属は、官能化反応剤上の還元官能基と相互作用し、金属物質源の還元および基板表面上への金属の堆積を引き起こす。この還元は、熱制御、流量制御、または別のプロセス修正を使用することにより促進することができる。金属と還元性官能基との間の反応の後、動作３０３の官能化ステップおよび動作３０５の堆積ステップを繰り返すことによって、または還元種（例えば、水素化ホウ素）を堆積浴に添加することによって、（例えば、追加のバリア層前駆体を堆積するために）さらなる金属化を実施することができる。上述のように、還元種を第１の堆積浴に添加する代わりに、第２の堆積浴を使用することもできる（例えば、還元種を含む第２の堆積浴）。還元種が堆積浴に提供される場合、金属のさらなる還元は、前に還元された金属層によって触媒され得る。あるいは、化学気相堆積または原子層堆積などの乾式技法により、さらなる金属化が実施されてもよい。堆積浴中で誘電体材料上に堆積された最初の金属層は、誘電体材料上の金属の高品質の核形成および接着を確実にする。金属化が十分に完了すると（例えば、バリア層に対する前駆体が完全に堆積されると）、次に基板を熱またはプラズマアニールプロセスに曝露し、バリア層前駆体からのバリア層の反応形成を可能にする。
別の例では、動作３０３の官能化ステップは、基板を、溶媒（例えば、トルエン）と、結合官能基としての化学吸着基（例えば、アルコキシシラン）および活性官能基としての還元部分（例えば、エチレングリコール、還元官能基）を含むＲ基を含む官能化反応剤とを含む官能化浴に曝露することを伴う。官能化反応剤の化学吸着基は、基板表面上の誘電体材料に結合する。基板は、制御された温度、例えば約６０～８０℃において、反応化学物質（例えば、化学吸着基と制御可能に反応して基板をシラン化することができる水）の存在下で処理される。官能化浴は基板からすすがれ、基板は任意選択で乾燥させる。次いで基板は動作３０５において金属化され、バリア層に対する前駆体を形成する。ある場合では、基板は、例えば、水および金属塩を含む堆積浴中で湿式プロセスにより金属化される。金属塩は、官能化反応剤の還元官能基によって還元することができる。別の場合では、基板は、乾式堆積プロセス（例えば、化学気相堆積または原子層堆積）で金属化され、官能化反応剤の還元官能基は、乾式堆積プロセスを有効化／強化する。バリア層に対する前駆体が完全に金属化された後、基板を熱またはプラズマアニールプロセスに曝露し、それによってバリア層前駆体を実際のバリア層に変換することができる。特定の実施形態では、アニールプロセスは、基板を約１５０～４００℃の温度に加熱することを伴う。あるいは、本明細書で説明されるプラズマアニールプロセスが実施されてもよい。
別の例では、動作３０３の官能化ステップは、基板を、溶媒（例えば、水）と、活性官能基としての結合官能基（例えば、カテコールなどの物理吸着官能基）および触媒官能基（例えば、コバルトナノ粒子）を含む官能化反応剤とを含む官能化浴に曝露することを伴う。結合官能基は、官能化反応剤を基板上の誘電体材料に結合する。結果として、誘電体材料は、触媒的に活性になるように修飾される。基板が一定期間にわたって官能化浴に曝露された後、官能化浴を一掃し、基板は任意選択ですすぎ、かつ任意選択で乾燥させ、次いで動作３０５において基板は無電解めっきに供されてバリア層に対する前駆体を形成する。無電解めっきは、基板を溶媒（例えば、水）、金属源（例えば、金属硫酸塩）、および還元種（例えば、水素化ホウ素）を含む堆積浴に曝露することを伴う。堆積浴を制御して温度、物質輸送、溶存ガスなどを調節し、還元種が触媒修飾された誘電体表面上に金属を堆積するのを促進することができる。堆積は、バリア層に対する前駆体が所望の厚さに達するまで続けることができる。所望の厚さに達した後、基板は、熱またはプラズマアニールに供され、バリア層前駆体からのバリア層の反応形成を促進することができる。一実施形態では、アニールは、基板を約１５０～４００℃の温度に加熱することを伴う。別の実施形態では、アニールは、基板を水素プラズマに曝露することを伴う。
別の例では、動作３０３の官能化ステップは、基板を、溶媒（例えば、水）と、活性官能基としての結合官能基および脱錯化基（例えば、カルボン酸）を含む官能化反応剤とを含む官能化浴に曝露することを伴う。結合官能基は、基板上の誘電体材料に結合する。次いで、基板は任意選択ですすぎ、かつ任意選択で乾燥させる。次に、動作３０５は、基板を溶媒（例えば、ヘキサン）および配位金属前駆体（例えば、アセテートが配位した金属）を含む堆積浴に曝露することを伴う。堆積浴を制御して温度、物質輸送、および溶存ガスを調節して基板表面上への脱錯化金属の堆積を促進し、それによってバリア層前駆体（またはその一部）を形成することができる。追加のバリア層前駆体の堆積は、動作３０３および３０５を繰り返すことによって実施することができる。代替的または追加的に、追加のバリア層前駆体の堆積は、化学気相堆積または原子層堆積などの乾式技法を使用して実施されてもよい。乾式技法が使用される場合、堆積は、前の表面修飾によって有効化／強化される。バリア層前駆体が完全に堆積された後、基板を熱またはプラズマアニールプロセスに曝露し、バリア層前駆体を実際のバリア層に変換することができる。一実施形態では、アニールプロセスは、基板を約１５０～４００℃の温度に加熱することを伴う熱アニールである。別の実施形態では、アニールプロセスは、基板を水素プラズマに曝露することを伴う。
別の例では、動作３０３の官能化ステップは、基板を官能化反応剤としても作用する溶媒（例えば、水）を含む官能化浴に曝露することを伴う。この例では、ヒドロキシル基は、官能化反応剤の結合官能基と活性官能基の両方として作用する。官能化浴中の水は、誘電体材料上にヒドロキシル末端を生成する。次いで、基板は任意選択ですすぎ、かつ任意選択で乾燥させる。次に、動作３０５の堆積ステップは、基板を、金属物質源として作用するジエチル亜鉛への基板の曝露を伴う化学気相堆積プロセスに曝露することを伴う。化学気相堆積プロセスは、誘電体材料上のヒドロキシル末端によって有効化／強化され、基板上に亜鉛の層が形成される。次に、基板は、熱またはプラズマアニールプロセスに供され、ケイ酸亜鉛を生成する（例えば、ケイ素含有誘電体材料と亜鉛バリア層前駆体材料との間の反応において）。次いで、基板を水素プラズマに曝露することによって、過剰な亜鉛を揮発させることができる。次に、銅シード層を堆積させ（任意の利用可能なメカニズムにより）、続いて相互接続構造の導電性金属を形成するためにエレクトロフィルバルク金属化を行うことができる。
いくつかの実施形態では、バリア層またはバリア層前駆体は、前の湿式官能化ステップによって有効化または強化される化学気相堆積または原子層堆積プロセスにより堆積される。他の実施形態では、バリア層またはバリア層前駆体は、湿式プロセスのみを使用して堆積される。このようなプロセスに続いてアニールを行い、例えば、バリア層前駆体からのバリア層の形成を完了することができる。
ＶＩ．定義
「アシル」または「アルカノイル」という用語は、本明細書で交換可能に使用される場合、本明細書で定義されるカルボニル基を介して親分子基に結合した、直鎖、分岐、環状構成、飽和、不飽和、および芳香族、ならびにそれらの組み合わせの１、２、３、４、５、６、７、８個またはそれ以上の炭素原子の基、または水素を表す。この基は、ホルミル、アセチル、プロピオニル、イソブチリル、ブタノイルなどによって例示される。いくつかの実施形態では、アシル基またはアルカノイル基は、－Ｃ（Ｏ）－Ｒであり、Ｒは、本明細書で定義される水素、脂肪族基、または芳香族基であるる。
「ハロゲン化アシル」とは、－Ｃ（Ｏ）Ｘを意味し、Ｘは、Ｂｒ、Ｆ、Ｉ、またはＣｌなどのハロゲンである。
「アルデヒド」とは、－Ｃ（Ｏ）Ｈ基を意味する。
「脂肪族」とは、少なくとも１個の炭素原子～５０個の炭素原子（Ｃ1-50）、例えば１～２５個の炭素原子（Ｃ1-25）、または１～１０個の炭素原子（Ｃ1-10）を有する炭化水素基を意味し、これはアルカン（またはアルキル）、アルケン（またはアルケニル）、アルキン（またはアルキニル）を含み、それらの環状バージョンを含み、さらに直鎖および分岐鎖配列、ならびにすべての立体異性体および位置異性体も含む。
「アルキル－アリール」、「アルケニル－アリール」、および「アルキニル－アリール」とは、本明細書で定義されるアルキル基、アルケニル基、またはアルキニル基をそれぞれ介して親分子基にカップリング（または結合）されるか、またはカップリング（または結合）することができる、本明細書で定義されるアリール基を意味する。アルキル－アリール基、アルケニル－アリール基、および／またはアルキニル－アリール基は、置換または非置換であり得る。例えば、アルキル－アリール基、アルケニル－アリール基、および／またはアルキニル－アリール基は、アルキル、アルケニル、アルキニル、および／またはアリールについて本明細書で説明される１つまたは複数の置換基で置換することができる。例示的な非置換アルキル－アリール基は、７～１６個の炭素（Ｃ7-16アルキル－アリール）のもの、ならびに１～６個の炭素を有するアルキル基および４～１８個の炭素を有するアリール基（すなわち、Ｃ1-6アルキル－Ｃ4-18アリール）を有するものである。例示的な非置換アルケニル－アリール基は、７～１６個の炭素（Ｃ7-16アルケニル－アリール）のもの、ならびに２～６個の炭素を有するアルケニル基および４～１８個の炭素を有するアリール基（すなわち、Ｃ2-6アルケニル－Ｃ4-18アリール）を有するものである。例示的な非置換アルキニル－アリール基は、７～１６個の炭素（Ｃ7-16アルキニル－アリール）のもの、ならびに２～６個の炭素を有するアルキニル基および４～１８個の炭素を有するアリール基（すなわち、Ｃ2-6アルキニル－Ｃ4-18アリール）を有するものである。いくつかの実施形態では、アルキル－アリール基は、－Ｌ－Ｒであり、Ｌは、本明細書で定義されるアルキル基であり、Ｒは、本明細書で定義されるアリール基である。いくつかの実施形態では、アルケニル－アリール基は、－Ｌ－Ｒであり、Ｌは、本明細書で定義されるアルケニル基であり、Ｒは、本明細書で定義されるアリール基である。いくつかの実施形態では、アルキニル－アリール基は、－Ｌ－Ｒであり、Ｌは、本明細書で定義されるアルキニル基であり、Ｒは、本明細書で定義されるアリール基である。
「アルケニル」とは、少なくとも２個の炭素原子～５０個の炭素原子（Ｃ2-50）、例えば２～２５個の炭素原子（Ｃ2-25）、または２～１０個の炭素原子（Ｃ2-10）、および少なくとも１個の炭素－炭素二重結合を有する不飽和一価炭化水素を意味し、不飽和一価炭化水素は、親アルケンの１個の炭素原子から１個の水素原子を除去することから得ることができる。アルケニル基は、分岐、直鎖、環状（例えば、シクロアルケニル）、シス、またはトランス（例えば、ＥまたはＺ）であり得る。例示的なアルケニルには、１つまたは複数の二重結合を有する任意選択で置換されたＣ2-24アルキル基が挙げられる。アルケニル基は、親分子基への適切な結合、または親分子基と別の置換基との間に適切な結合を形成するために１つまたは複数の水素を除去することによって、一価または多価（例えば、二価）になり得る。アルケニル基は、置換または非置換であり得る。例えば、アルケニル基は、アルキルについて本明細書で説明される１つまたは複数の置換基で置換することができる。
「アルキル－ヘテロアリール」とは、本明細書で定義されるアルキル基を介して親分子基に結合した、本明細書で定義されるヘテロアリール基を意味する。いくつかの実施形態では、アルキル－ヘテロアリール基は、－Ｌ－Ｒであり、Ｌは、本明細書で定義されるアルキル基であり、Ｒは、本明細書で定義されるヘテロアリール基である。
「アルキルヘテロシクリル」、「アルケニルヘテロシクリル」、および「アルキニルヘテロシクリル」とは、本明細書で定義されるアルキル基、アルケニル基、またはアルキニル基をそれぞれ介して親分子基にカップリング（または結合）されるか、またはカップリング（または結合）することができる、本明細書で定義されるヘテロシクリル基を意味する。アルキル－ヘテロシクリル基、アルケニル－ヘテロシクリル基、および／またはアルキニル－ヘテロシクリル基は、置換または非置換であり得る。例えば、アルキル－ヘテロシクリル基、アルケニル－ヘテロシクリル基、および／またはアルキニル－ヘテロシクリル基は、アルキル、アルケニル、アルキニル、および／またはヘテロシクリルについて本明細書で説明される１つまたは複数の置換基で置換することができる。例示的な非置換アルキル－ヘテロシクリル基は、２～１６個の炭素（Ｃ2-16アルキル－ヘテロシクリル）のもの、ならびに１～６個の炭素を有するアルキル基および１～１８個の炭素を有するヘテロシクリル基（すなわち、Ｃ1-6アルキル－Ｃ1-18ヘテロシクリル）を有するものである。例示的な非置換アルケニル－ヘテロシクリル基は、３～１６個の炭素（Ｃ3-16アルケニル－ヘテロシクリル）のもの、ならびに２～６個の炭素を有するアルケニル基および１～１８個の炭素を有するヘテロシクリル基（すなわち、Ｃ2-6アルケニル－Ｃ1-18ヘテロシクリル）を有するものである。例示的な非置換アルキニル－ヘテロシクリル基は、３～１６個の炭素（Ｃ3-16アルキニル－ヘテロシクリル）のもの、ならびに２～６個の炭素を有するアルキニル基および１～１８個の炭素を有するヘテロシクリル基（すなわち、Ｃ2-6アルキニル－Ｃ1-18ヘテロシクリル）を有するものである。いくつかの実施形態では、アルキル－ヘテロシクリル基は、－Ｌ－Ｒであり、Ｌは、本明細書で定義されるアルキル基であり、Ｒは、本明細書で定義されるヘテロシクリル基である。いくつかの実施形態では、アルケニル－ヘテロシクリル基は、－Ｌ－Ｒであり、Ｌ、は本明細書で定義されるアルケニル基であり、Ｒは、本明細書で定義されるヘテロシクリル基である。いくつかの実施形態では、アルキニル－ヘテロシクリル基は、－Ｌ－Ｒであり、Ｌは、本明細書で定義されるアルキニル基であり、Ｒは、本明細書で定義されるヘテロシクリル基である。
「アルコキシ」とは、－ＯＲを意味し、Ｒは、本明細書で説明される任意選択で置換された脂肪族基である。例示的なアルコキシ基には、限定はしないが、メトキシ、エトキシ、ｎ－プロポキシ、イソプロポキシ、ｎ－ブトキシ、ｔ－ブトキシ、ｓｅｃ－ブトキシ、ｎ－ペントキシ、トリハロアルコキシ、例えばトリフルオロメトキシなどが挙げられる。アルコキシ基は、置換または非置換であり得る。例えば、アルコキシ基は、アルキルについて本明細書で説明される１つまたは複数の置換基で置換することができる。例示的な非置換アルコキシ基には、Ｃ1-3、Ｃ1-6、Ｃ1-12、Ｃ1-16、Ｃ1-18、Ｃ1-20、またはＣ1-24アルコキシ基が挙げられる。
「アルキル」とは、少なくとも１個の炭素原子～５０個の炭素原子（Ｃ1-50）、例えば１～２５個の炭素原子（Ｃ1-25）、または１～１０個の炭素原子（Ｃ1-10）を有する飽和一価炭化水素を意味し、飽和一価炭化水素は、親化合物（例えば、アルカン）の１個の炭素原子から１個の水素原子を除去することから得ることができる。アルキル基は、分岐、直鎖、または環状（例えば、シクロアルキル）であり得る。例示的なアルキルには、メチル、エチル、ｎ－プロピル、イソプロピル、ｎ－ブチル、イソブチル、ｓ－ブチル、ｔ－ブチル、ｎ－ペンチル、イソペンチル、ｓ－ペンチル、ネオペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ドデシル、テトラデシル、ヘキサデシル、エイコシル、テトラコシルなど、１～２４個の炭素原子の分岐または非分岐の飽和炭化水素基が挙げられる。アルキル基は、置換または非置換であり得る。アルキル基は、親分子基への適切な結合、または親分子基と別の置換基との間に適切な結合を形成するために１つまたは複数の水素を除去することによって、一価または多価（例えば、二価）になり得る。例えば、アルキル基は、以下からなる群から独立して選択される１、２、３個、または２個以上の炭素のアルキル基の場合には４個の置換基で置換することができる：（１）Ｃ1-6アルコキシ（例えば、－Ｏ－Ｒ、Ｒは、Ｃ1-6アルキルである）、（２）Ｃ1-6アルキルスルフィニル（例えば、－Ｓ（Ｏ）－Ｒ、Ｒは、Ｃ1-6アルキルである）、（３）Ｃ1-6アルキルスルホニル（例えば、－ＳＯ2－Ｒ、Ｒは、Ｃ1-6アルキルである）、（４）アミン（例えば、－Ｃ（Ｏ）ＮＲ1Ｒ2または－ＮＨＣＯＲ1、Ｒ1およびＲ2の各々は、独立して、本明細書で定義される水素、脂肪族、ヘテロ脂肪族、ハロ脂肪族、ハロヘテロ脂肪族、芳香族、またはそれらの任意の組み合わせから選択されるか、またはＲ1およびＲ2は、各々が結合している窒素原子と一緒になって、本明細書で定義されるヘテロシクリル基を形成する）、（５）アリール、（６）アリールアルコキシ（例えば、－Ｏ－Ｌ－Ｒ、Ｌは、アルキルであり、Ｒは、アリールである）、（７）アリーロイル（例えば、－Ｃ（Ｏ）－Ｒ、Ｒは、アリールである）、（８）アジド（例えば、－Ｎ3）-、（９）シアノ（例えば、－ＣＮ）、（１０）アルデヒド（例えば、－Ｃ（Ｏ）Ｈ）、（１１）Ｃ3-8シクロアルキル、（１２）ハロ、（１３）ヘテロシクリル（例えば、本明細書で定義される、１、２、３、または４個の非炭素ヘテロ原子を含む５、６、または７員環など）、（１４）ヘテロシクリルオキシ（例えば、－Ｏ－Ｒ、Ｒは、本明細書で定義されるヘテロシクリルである）、（１５）ヘテロシクリル（例えば、－Ｃ（Ｏ）－Ｒ、Ｒは、本明細書で定義されるヘテロシクリルである）、（１６）ヒドロキシル（例えば、－ＯＨ）、（１７）Ｎ－保護アミノ、（１８）ニトロ（例えば、－ＮＯ2）、（１９）オキソ（例えば、＝Ｏ）、（２０）Ｃ1-6チオアルコキシ（例えば、－Ｓ－Ｒ、Ｒは、アルキルである）、（２１）チオール（例えば、－ＳＨ）、（２２）－ＣＯ2Ｒ1、Ｒ1は、（ａ）水素、（ｂ）Ｃ1-6アルキル、（ｃ）Ｃ4-18アリール、および（ｄ）Ｃ1-6アルキル－Ｃ4-18アリール（例えば、－Ｌ－Ｒ、Ｌは、Ｃ1-6アルキルであり、Ｒは、Ｃ4-18アリールである）からなる群から選択される、（２３）－Ｃ（Ｏ）ＮＲ1Ｒ2、Ｒ1およびＲ2の各々は、独立して、（ａ）水素、（ｂ）Ｃ1-6アルキル、（ｃ）Ｃ4-18アリール、および（ｄ）Ｃ1-6アルキル－Ｃ4-18アリール（例えば、－Ｌ－Ｒ、Ｌは、Ｃ1-6アルキルであり、Ｒは、Ｃ4-18アリールである）からなる群から選択される、（２４）－ＳＯ2Ｒ1、Ｒ1は、（ａ）Ｃ1-6アルキル、（ｂ）Ｃ4-18アリール、および（ｃ）Ｃ1-6アルキル－Ｃ4-18アリール（例えば、－Ｌ－Ｒ、Ｌは、Ｃ1-6アルキルであり、Ｒは、Ｃ4-18アリールである）からなる群から選択される、（２５）－ＳＯ2ＮＲ1Ｒ2、Ｒ1およびＲ2の各々は、独立して、（ａ）水素、（ｂ）Ｃ1-6アルキル、（ｃ）Ｃ4-18アリール、および（ｄ）Ｃ1-6アルキル－Ｃ4-18アリール（例えば、－Ｌ－Ｒ、Ｌは、Ｃ1-6アルキルであり、Ｒは、Ｃ4-18である）からなる群から選択される、ならびに（２６）－ＮＲ1Ｒ2、Ｒ1およびＲ2の各々は、独立して、（ａ）水素、（ｂ）Ｎ－保護基、（ｃ）Ｃ1-6アルキル、（ｄ）Ｃ2-6アルケニル、（ｅ）Ｃ2-6アルキニル、（ｆ）Ｃ4-18アリール、（ｇ）Ｃ1-6アルキル－Ｃ4-18アリール（例えば、－Ｌ－Ｒ、Ｌは、Ｃ1-6アルキルであり、Ｒは、Ｃ4-18である）、（ｈ）Ｃ3-8シクロアルキル、および（ｉ）Ｃ1-6アルキル－Ｃ3-8シクロアルキル（例えば、－Ｌ－Ｒ、Ｌは、Ｃ1-6アルキルであり、Ｒは、Ｃ3-8である）からなる群から選択され、一実施形態では、カルボニル基またはスルホニル基を介して窒素原子に結合する基は２つも存在しない。アルキル基は、１つまたは複数の置換基（例えば、１つまたは複数のハロまたはアルコキシ）で置換された第一級、第二級、または第三級アルキル基であり得る。いくつかの実施形態では、非置換アルキル基は、Ｃ1-3、Ｃ1-6、Ｃ1-12、Ｃ1-16、Ｃ1-18、Ｃ1-20、またはＣ1-24アルキル基である。
「アルキルスルフィニル」とは、－Ｓ（Ｏ）－基を介して親分子基に結合した、本明細書で定義されるアルキル基を意味する。いくつかの実施形態では、非置換アルキルスルフィニル基は、Ｃ1-6またはＣ1-12アルキルスルフィニル基である。他の実施形態では、アルキルスルフィニル基は、－Ｓ（Ｏ）－Ｒであり、Ｒは、本明細書で定義されるアルキル基である。
「アルキルスルホニル」とは、－ＳＯ2－基を介して親分子基に結合した、本明細書で定義されるアルキル基を意味する。いくつかの実施形態では、非置換アルキルスルホニル基は、Ｃ1-6またはＣ1-12アルキルスルホニル基である。他の実施形態では、アルキルスルホニル基は、ＳＯ2－Ｒであり、Ｒは、任意選択で置換されたアルキル（例えば、本明細書で説明される、任意選択で置換されたＣ1-12アルキル、ハロアルキル、またはパーフルオロアルキルを含む）である。
「アルキニル」とは、少なくとも２個の炭素原子～５０個の炭素原子（Ｃ2-50）、例えば２～２５個の炭素原子（Ｃ2-25）、または２～１０個の炭素原子（Ｃ2-10）、および少なくとも１個の炭素－炭素三重結合を有する不飽和一価炭化水素を意味し、不飽和一価炭化水素は、親アルキンの１個の炭素原子から１個の水素原子を除去することから得ることができる。アルキニル基は、分岐、直鎖、または環状（例えば、シクロアルキニル）であり得る。例示的なアルキニルには、１つまたは複数の三重結合を有する任意選択で置換されたＣ2-24アルキル基が挙げられる。アルキニル基は、環状または非環状とすることができ、エチニル、１－プロピニルなどによって例示される。アルキニル基は、親分子基への適切な結合、または親分子基と別の置換基との間に適切な結合を形成するために１つまたは複数の水素を除去することによって、一価または多価（例えば、二価）になり得る。アルキニル基は、置換または非置換であり得る。例えば、アルキニル基は、アルキルについて本明細書で説明される１つまたは複数の置換基で置換することができる。
「アミド」とは、－Ｃ（Ｏ）ＮＲ1Ｒ2または－ＮＨＣＯＲ1を意味し、Ｒ1およびＲ2の各々は、独立して、本明細書で定義される水素、脂肪族、ヘテロ脂肪族、ハロ脂肪族、ハロヘテロ脂肪族、芳香族、またはそれらの任意の組み合わせから選択されるか、またはＲ1およびＲ2は、各々が結合している窒素原子と一緒になって、本明細書で定義されるヘテロシクリル基を形成する。
「アミン」とは、－ＮＲ1Ｒ2を意味し、Ｒ1およびＲ2の各々は、独立して、本明細書で定義される水素、脂肪族、ヘテロ脂肪族、ハロ脂肪族、ハロヘテロ脂肪族、芳香族、またはそれらの任意の組み合わせから選択されるか、またはＲ1およびＲ2は、各々が結合している窒素原子と一緒になって、本明細書で定義されるヘテロシクリル基を形成する。
「アミノアルキル」とは、本明細書で定義されるアミン基によって置換された、本明細書で定義されるアルキル基を意味する。いくつかの実施形態では、アミノアルキル基は、－Ｌ－ＮＲ1Ｒ2であり、Ｌは、本明細書で定義されるアルキル基であり、Ｒ1およびＲ2の各々は、独立して、本明細書で定義される水素、脂肪族、ヘテロ脂肪族、ハロ脂肪族、ハロヘテロ脂肪族、芳香族、またはそれらの任意の組み合わせから選択されるか、またはＲ1およびＲ2は、各々が結合している窒素原子と一緒になって、本明細書で定義されるヘテロシクリル基を形成する。他の実施形態では、アミノアルキル基は、－Ｌ－Ｃ（ＮＲ1Ｒ2）（Ｒ3）－Ｒ4であり、Ｌは、本明細書で定義される共有結合またはアルキル基であり、Ｒ1およびＲ2の各々は、独立して、本明細書で定義される水素、脂肪族、ヘテロ脂肪族、ハロ脂肪族、ハロヘテロ脂肪族、芳香族、またはそれらの任意の組み合わせから選択されるか、またはＲ1およびＲ2は、各々が結合している窒素原子と一緒になって、本明細書で定義されるヘテロシクリル基を形成し、Ｒ3およびＲ4の各々は、独立して、本明細書で定義されるＨまたはアルキルである。
「芳香族」とは、別段の指定がない限り、単環（例えば、フェニル）、または少なくとも１つの環が芳香族（例えば、ナフチル、インドリル、またはピラゾロピリジニル）である複数の縮合環を有する環状の共役基または５～１５個の環原子の部分を意味し、すなわち、少なくとも１つの環、および任意選択で複数の縮合環は、連続的な非局在化π電子系を有する。典型的には、面外π電子の数は、ヒュッケル則（４ｎ＋２）に対応する。親構造への結合点は、典型的には、縮合環系の芳香族部分を介する。
「アリール」とは、単環または複数の縮合環を有する、少なくとも５個の炭素原子～１５個の炭素原子（Ｃ5-15）、例えば５～１０個の炭素原子（Ｃ5-10）を含む芳香族炭素環式基を意味し、その縮合環は、本明細書に開示される化合物の残りの位置への結合点が芳香族炭素環基の原子を介する場合、芳香族であってもなくてもよい。アリール基は、脂肪族、ヘテロ脂肪族、芳香族、他の官能基、またはそれらの任意の組み合わせなど、水素以外の１つまたは複数の基で任意選択で置換されてもよい。例示的なアリール基には、限定はしないが、ベンジル、ナフタレン、フェニル、ビフェニル、フェノキシベンゼンなどが挙げられる。アリールという用語は、芳香族基の環内に組み込まれた少なくとも１つのヘテロ原子を有する芳香族基を含む基として定義されるヘテロアリールも含む。ヘテロ原子の例には、限定はしないが、窒素、酸素、硫黄、およびリンが挙げられる。同様に、アリールという用語にも含まれる非ヘテロアリールという用語は、ヘテロ原子を含まない芳香族基を含む基を定義する。アリール基は、置換または非置換であり得る。アリール基は、以下からなる群から独立して選択される１、２、３、４、または５個の置換基で置換することができる：（１）Ｃ1-6アルカノイル（例えば、－Ｃ（Ｏ）－Ｒ、Ｒは、Ｃ1-6アルキルである）、（２）Ｃ1-6アルキル、（３）Ｃ1-6アルコキシ（例えば、－Ｏ－Ｒ、Ｒは、Ｃ1-6アルキルである）、（４）Ｃ1-6アルコキシ－Ｃ1-6アルキル（例えば－Ｌ－Ｏ－Ｒ、ＬおよびＲの各々は、独立して、Ｃ1-6アルキルである）、（５）Ｃ1-6アルキルスルフィニル（例えば、－Ｓ（Ｏ）－Ｒ、Ｒは、Ｃ1-6アルキルである）、（６）Ｃ1-6アルキルスルフィニル－Ｃ1-6アルキル（例えば－Ｌ－Ｓ（Ｏ）－Ｒ、ＬおよびＲの各々は、独立して、Ｃ1-6アルキルである）、（７）Ｃ1-6アルキルスルホニル（例えば、－ＳＯ2－Ｒ、Ｒは、Ｃ1-6アルキルである）、（８）Ｃ1-6アルキルスルホニル－Ｃ1-6アルキル（例えば、－Ｌ－ＳＯ2－Ｒ、ＬおよびＲの各々は、独立して、Ｃ1-6アルキルである）、（９）アリール、（１０）アミン（例えば、－ＮＲ1Ｒ2、Ｒ1およびＲ2の各々は、独立して、本明細書で定義される水素、脂肪族、ヘテロ脂肪族、ハロ脂肪族、ハロヘテロ脂肪族、芳香族、またはそれらの任意の組み合わせから選択されるか、またはＲ1およびＲ2は、各々が結合している窒素原子と一緒になって、本明細書で定義されるヘテロシクリル基を形成する）、（１１）Ｃ1-6アミノアルキル（例えば、－Ｌ1－ＮＲ1Ｒ2または－Ｌ2－Ｃ（ＮＲ1Ｒ2）（Ｒ3）－Ｒ4、Ｌ1は、Ｃ1-6アルキルであり、Ｌ２は、共有結合またはＣ1-6アルキルであり、Ｒ1およびＲ2の各々は、独立して、本明細書で定義される水素、脂肪族、ヘテロ脂肪族、ハロ脂肪族、ハロヘテロ脂肪族、芳香族、またはそれらの任意の組み合わせから選択されるか、またはＲ1およびＲ2は、各々が結合している窒素原子と一緒になって、本明細書で定義されるヘテロシクリル基を形成し、Ｒ3およびＲ4の各々は、独立して、ＨまたはＣ1-6アルキルである）、（１２）ヘテロアリール、（１３）Ｃ1-6アルキル－Ｃ4-18アリール（例えば、－Ｌ－Ｒ、Ｌは、Ｃ1-6アルキルであり、Ｒは、Ｃ4-18アリールである）、（１４）アリーロイル（例えば、－Ｃ（Ｏ）－Ｒ、Ｒは、アリールである）、（１５）アジド（例えば、－Ｎ3）、（１６）シアノ（例えば、－ＣＮ）、（１７）Ｃ1-6アジドアルキル（例えば、－Ｌ－Ｎ3、Ｌは、Ｃ1-6アルキルである）、（１８）アルデヒド（例えば、－Ｃ（Ｏ）Ｈ）、（１９）アルデヒド－Ｃ1-6アルキル（例えば、－Ｌ－Ｃ（Ｏ）Ｈ、Ｌは、Ｃ1-6アルキルである）、（２０）Ｃ3-8シクロアルキル、（２１）Ｃ1-6アルキル－Ｃ3-8シクロアルキル（例えば、－Ｌ－Ｒ、Ｌは、Ｃ1-6アルキルであり、Ｒは、Ｃ3-8シクロアルキルである）、（２２）ハロ、（２３）Ｃ1-6ハロアルキル（例えば、－Ｌ1－Ｘまたは－Ｌ2－Ｃ（Ｘ）（Ｒ1）－Ｒ2、Ｌ1は、Ｃ1-6アルキルであり、Ｌ2は、共有結合またはＣ1-6アルキルであり、Ｘは、フルオロ、ブロモ、クロロ、またはヨードであり、Ｒ1およびＲ2の各々は、独立して、ＨまたはＣ1-6アルキルである）、（２４）ヘテロシクリル（例えば、本明細書で定義される、１、２、３、または４個の非炭素ヘテロ原子を含む５、６、または７員環など）、（２５）ヘテロシクリルオキシ（例えば、－Ｏ－Ｒ、Ｒは、本明細書で定義されるヘテロシクリルである）、（２６）ヘテロシクリル（例えば、－Ｃ（Ｏ）－Ｒ、Ｒは、本明細書で定義されるヘテロシクリルである）、（２７）ヒドロキシル（－ＯＨ）、（２８）Ｃ1-6ヒドロキシアルキル（例えば、－Ｌ1－ＯＨまたは－Ｌ2－Ｃ（ＯＨ）（Ｒ1）－Ｒ2、Ｌ1は、Ｃ1-6アルキルであり、Ｌ2は、共有結合またはアルキルであり、Ｒ1およびＲ2の各々は、独立して、本明細書で定義されるＨまたはＣ1-6アルキルである）、（２９）ニトロ、（３０）Ｃ1-6ニトロアルキル（例えば、－Ｌ1－ＮＯまたは－Ｌ2－Ｃ（ＮＯ）（Ｒ1）－Ｒ2、Ｌ1は、Ｃ1-6アルキルであり、Ｌ2は、共有結合またはアルキルであり、Ｒ1およびＲ2の各々は、独立して、本明細書で定義されるＨまたはＣ1-6アルキルである）、（３１）Ｎ－保護アミノ、（３２）Ｎ－保護アミノ－Ｃ1-6アルキル、（３３）オキソ（例えば、＝Ｏ）、（３４）Ｃ1-6チオアルコキシ（例えば、－Ｓ－Ｒ、Ｒは、Ｃ1-6アルキルである）、（３５）チオ－Ｃ1-6アルコキシ－Ｃ1-6アルキル（例えば、－Ｌ－Ｓ－Ｒ、ＬおよびＲの各々は、独立して、Ｃ1-6アルキルである）、（３６）－（ＣＨ2）rＣＯ2Ｒ1、ｒは、０～４の整数であり、Ｒ1は、（ａ）水素、（ｂ）Ｃ1-6アルキル、（ｃ）Ｃ4-18アリール、および（ｄ）Ｃ1-6アルキル－Ｃ4-18アリール（例えば、－Ｌ－Ｒ、Ｌは、Ｃ1-6アルキルであり、Ｒは、Ｃ4-18アリールである）からなる群から選択される、（３７）－（ＣＨ2）rＣＯＮＲ1Ｒ2、ｒは、０～４の整数であり、各Ｒ1およびＲ2は、（ａ）水素、（ｂ）Ｃ1-6アルキル、（ｃ）Ｃ4-18アリール、および（ｄ）Ｃ1-6アルキル－Ｃ4-18アリール（例えば、－Ｌ－Ｒ、Ｌは、Ｃ1-6アルキルであり、Ｒは、Ｃ4-18アリールである）からなる群から独立して選択される、（３８）－（ＣＨ2）rＳＯ2Ｒ1、ｒは、０～４の整数であり、Ｒ1は、（ａ）Ｃ1-6アルキル、（ｂ）Ｃ4-18アリール、および（ｃ）Ｃ1-6アルキル－Ｃ4-18アリール（例えば、－Ｌ－Ｒ、Ｌは、Ｃ1-6アルキルであり、Ｒは、Ｃ4-18アリールである）からなる群から選択される、（３９）－（ＣＨ2）rＳＯ2ＮＲ1Ｒ2、ｒは、０～４の整数であり、Ｒ1およびＲ2の各々は、独立して、（ａ）水素、（ｂ）Ｃ1-6アルキル、（ｃ）Ｃ4-18アリール、および（ｄ）Ｃ1-6アルキル－Ｃ4-18アリール（例えば、－Ｌ－Ｒ、Ｌは、Ｃ1-6アルキルであり、Ｒは、Ｃ4-18アリールである）からなる群から選択され、（４０）－（ＣＨ2）rＮＲ1Ｒ2、ｒは、０～４の整数であり、Ｒ1およびＲ2の各々は、独立して、（ａ）水素、（ｂ）Ｎ－保護基、（ｃ）Ｃ1-6アルキル、（ｄ）Ｃ2-6アルケニル、（ｅ）Ｃ2-6アルキニル、（ｆ）Ｃ4-18アリール、（ｇ）Ｃ1-6アルキル－Ｃ4-18アリール（例えば、－Ｌ－Ｒ、Ｌは、Ｃ1-6アルキルであり、Ｒは、Ｃ4-18アリールである）、（ｈ）Ｃ3-8シクロアルキル、および（ｉ）Ｃ1-6アルキル－Ｃ3-8シクロアルキル（例えば、－Ｌ－Ｒ、Ｌは、Ｃ1-6アルキルであり、Ｒは、Ｃ3-8シクロアルキルである）からなる群から選択され、一実施形態では、カルボニル基またはスルホニル基を介して窒素原子に結合する基は２つも存在しない、（４１）チオール（例えば、－ＳＨ）、（４２）パーフルオロアルキル（例えば、－（ＣＦ2）nＣＦ3、ｎは、０～１０の整数である）、（４３）パーフルオロアルコキシ（例えば、－Ｏ－（ＣＦ2）nＣＦ3、ｎは、０～１０の整数である）、（４４）アリールオキシ（例えば、－Ｏ－Ｒ、Ｒは、アリールである）、（４５）シクロアルコキシ（例えば、－Ｏ－Ｒ、Ｒは、シクロアルキルである）、（４６）シクロアルキルアルコキシ（例えば、－Ｏ－Ｌ－Ｒ、Ｌは、アルキルであり、Ｒは、シクロアルキルである）、ならびに（４７）アリールアルコキシ（例えば、－Ｏ－Ｌ－Ｒ、Ｌは、アルキルであり、Ｒは、アリールである）。特定の実施形態では、非置換アリール基は、Ｃ4-18、Ｃ4-14、Ｃ4-12、Ｃ4-10、Ｃ6-18、Ｃ6-14、Ｃ6-12、またはＣ6-10アリール基である。
「アリールアルコキシ」とは、酸素原子を介して親分子基に結合した、本明細書で定義されるアルキル－アリール基を意味する。いくつかの実施形態では、アリールアルコキシ基は、－Ｏ－Ｌ－Ｒであり、Ｌは、本明細書で定義されるアルキル基であり、Ｒは、本明細書で定義されるアリール基である。
「アリールオキシ」とは、－ＯＲを意味し、Ｒは、本明細書で説明される任意選択で置換されたアリール基である。いくつかの実施形態では、非置換アリールオキシ基は、Ｃ4-18またはＣ6-18アリールオキシ基である。
「アリーロイル」とは、カルボニル基を介して親分子基に結合しているアリール基を意味する。いくつかの実施形態では、非置換アリーロイル基は、Ｃ7-11アリーロイルまたはＣ5-19アリーロイル基である。他の実施形態では、アリーロイル基は、－Ｃ（Ｏ）－Ｒであり、Ｒは、本明細書で定義されるアリール基である。
「アジド」とは、－Ｎ3基を意味する。
「アジドアルキル」とは、本明細書で定義されるアルキル基を介して親分子基に結合したアジド基を意味する。いくつかの実施形態では、アジドアルキル基は、－Ｌ－Ｎ3であり、Ｌは、本明細書で定義されるアルキル基である。「アゾ」とは、－Ｎ＝Ｎ－基を意味する。
「カルボニル」とは、－Ｃ（Ｏ）－基を意味し、＞Ｃ＝Ｏとして表すこともできる。
「カルボキシル」とは、－ＣＯ2Ｈ基またはその陰イオンを意味する。
「触媒」とは、当業者によって容易に理解されるように、合成反応を触媒することが可能な、通常は反応剤に対して少量で存在する化合物を意味する。いくつかの実施形態では、触媒は、遷移金属配位錯体を含んでもよい。
「シアノ」とは、－ＣＮ基を意味する。
「脂環式」とは、環状である、本明細書で定義される脂肪族基を意味する。
「シクロアルコキシ」とは、酸素原子を介して親分子基に結合した、本明細書で定義されるシクロアルキル基を意味する。いくつかの実施形態では、シクロアルコキシ基は、－Ｏ－Ｒであり、Ｒは、本明細書で定義されるシクロアルキル基である。
「シクロアルキルアルコキシ」とは、酸素原子を介して親分子基に結合した、本明細書で定義されるアルキル－シクロアルキル基を意味する。いくつかの実施形態では、シクロアルキルアルコキシ基は、－Ｏ－Ｌ－Ｒであり、Ｌは、本明細書で定義されるアルキル基であり、Ｒは、本明細書で定義されるシクロアルキル基である。
「シクロアルキル」とは、特に明記しない限り、３～８個の炭素の一価の飽和または不飽和非芳香族環状炭化水素基を意味し、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、ビシクロ［２．２．１．ヘプチルなどによって例示される。シクロアルキル基は、置換または非置換であり得る。例えば、シクロアルキル基は、アルキルについて本明細書で説明されるものを含む１つまたは複数の基で置換することができる。
「シクロヘテロ脂肪族」とは、環状である、本明細書で定義されるヘテロ脂肪族基を意味する。
「エステル」とは、－Ｃ（Ｏ）ＯＲまたは－ＯＣ（Ｏ）Ｒを意味し、Ｒは、本明細書で定義される脂肪族、ヘテロ脂肪族、ハロ脂肪族、ハロヘテロ脂肪族、芳香族、またはそれらの任意の組み合わせから選択される。
「ハロ」とは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、またはＩを意味する。
「ハロ脂肪族」とは、本明細書で定義される脂肪族基を意味し、１～１０個の水素原子などの１つまたは複数の水素原子は、独立して、フルオロ、ブロモ、クロロ、またはヨードなどのハロゲン原子で置き換えられる。
「ハロアルキル」とは、本明細書で定義されるアルキル基を意味し、１～１０個の水素原子などの１つまたは複数の水素原子は、独立して、フルオロ、ブロモ、クロロ、またはヨードなどのハロゲン原子で置き換えられる。独立した実施形態では、ハロアルキルは、－ＣＸ3基とすることができ、各Ｘは、独立して、フルオロ、ブロモ、クロロ、またはヨードから選択することができる。いくつかの実施形態では、ハロアルキル基は、－Ｌ－Ｘであり、Ｌは、本明細書で定義されるアルキル基であり、Ｘは、フルオロ、ブロモ、クロロ、またはヨードである。他の実施形態では、ハロアルキル基は、－Ｌ－Ｃ（Ｘ）（Ｒ1）－Ｒ2であり、Ｌは、本明細書で定義される共有結合またはアルキル基であり、Ｘは、フルオロ、ブロモ、クロロ、またはヨードであり、Ｒ1およびＲ2の各々は、独立して、本明細書で定義されるＨまたはアルキルである。
「ハロヘテロ脂肪族」とは、本明細書で定義されるヘテロ脂肪族を意味し、１～１０個の水素原子などの１つまたは複数の水素原子は、独立して、フルオロ、ブロモ、クロロ、またはヨードなどのハロゲン原子で置き換えられる。
「ヘテロ脂肪族」とは、本明細書で定義される脂肪族基を意味し、少なくとも１個のヘテロ原子～２０個のヘテロ原子、例えば１～１５個のヘテロ原子、または１～５個のヘテロ原子を含み、これらは、限定はしないが、酸素、窒素、硫黄、ケイ素、ホウ素、セレン、リン、および群内のそれらの酸化形態から選択することができる。
「ヘテロアルキル」、「ヘテロアルケニル」、および「ヘテロアルキニル」とは、本明細書で定義されるアルキル基、アルケニル基、またはアルキニル基（分岐、直鎖、または環状であり得る）をそれぞれ意味し、少なくとも１個のヘテロ原子～２０個のヘテロ原子、例えば１～１５個のヘテロ原子、または１～５個のヘテロ原子を含み、これらは、限定はしないが、酸素、窒素、硫黄、ケイ素、ホウ素、セレン、リン、および群内のそれらの酸化形態から選択することができる。
「ヘテロアルキル－アリール」、「ヘテロアルケニル－アリール」、および「ヘテロアルキニル－アリール」とは、本明細書に開示される化合物にカップリングされるか、またはカップリングすることができる、本明細書で定義されるアリール基を意味し、アリール基は、本明細書で定義されるヘテロアルキル基、ヘテロアルケニル基、またはヘテロアルキニル基をそれぞれ介してカップリングされるか、またはカップリングされるようになる。いくつかの実施形態では、ヘテロアルキル－アリール基は、－Ｌ－Ｒであり、Ｌは、本明細書で定義されるヘテロアルキル基であり、Ｒは、本明細書で定義されるアリール基である。いくつかの実施形態では、ヘテロアルケニル－アリール基は、－Ｌ－Ｒであり、Ｌは、本明細書で定義されるヘテロアルケニル基であり、Ｒは、本明細書で定義されるアリール基である。いくつかの実施形態では、ヘテロアルキニル－アリール基は、－Ｌ－Ｒであり、Ｌは、本明細書で定義されるヘテロアルキニル基であり、Ｒは、本明細書で定義されるアリール基である。
「ヘテロアルキル－ヘテロアリール」、「ヘテロアルケニル－ヘテロアリール」、および「ヘテロアルキニル－ヘテロアリール」とは、本明細書に開示される化合物にカップリングされるか、またはカップリングすることができる、本明細書で定義されるヘテロアリール基を意味し、ヘテロアリール基は、本明細書で定義されるヘテロアルキル基、ヘテロアルケニル基、またはヘテロアルキニル基をそれぞれ介してカップリングされるか、またはカップリングされるようになる。いくつかの実施形態では、ヘテロアルキル－ヘテロアリール基は、－Ｌ－Ｒであり、Ｌは、本明細書で定義されるヘテロアルキル基であり、Ｒは、本明細書で定義されるヘテロアリール基である。いくつかの実施形態では、ヘテロアルケニル－ヘテロアリール基は、－Ｌ－Ｒであり、Ｌは、本明細書で定義されるヘテロアルケニル基であり、Ｒは、本明細書で定義されるヘテロアリール基である。いくつかの実施形態では、ヘテロアルキニル－ヘテロアリール基は、－Ｌ－Ｒであり、Ｌは、本明細書で定義されるヘテロアルキニル基であり、Ｒは、本明細書で定義されるヘテロアリール基である。
「ヘテロアリール」とは、少なくとも１個のヘテロ原子～６個のヘテロ原子、例えば１～４個のヘテロ原子を含むアリール基を意味し、これらは、限定はしないが、酸素、窒素、硫黄、ケイ素、ホウ素、セレン、リン、および環内のそれらの酸化形態から選択することができる。そのようなヘテロアリール基は、単環または複数の縮合環を有することができ、縮合環は、結合点が芳香族ヘテロアリール基の原子を介する場合、芳香族であってもなくてもよく、かつ／またはヘテロ原子を含んでもよい。ヘテロアリール基は、脂肪族、ヘテロ脂肪族、芳香族、他の官能基、またはそれらの任意の組み合わせなど、水素以外の１つまたは複数の基で置換されてもよい。例示的なヘテロアリールには、芳香族である、すなわち、単環式または多環式環系内に４ｎ＋２個のπ電子を含む、本明細書で定義されるヘテロシクリル基のサブセットが挙げられる。
「ヘテロ原子」とは、炭素以外の原子、例えば酸素、窒素、硫黄、ケイ素、ホウ素、セレン、またはリンを意味する。原子価の制約が許されない場合などの特定の開示された実施形態では、ヘテロ原子は、ハロゲン原子を含まない。
「ヘテロシクリル」とは、別段の指定がない限り、１、２、３、または４個の非炭素ヘテロ原子（例えば、窒素、酸素、リン、硫黄、またはハロからなる群から独立して選択される）を含む５、６、または７員環を意味する。５員環は、０～２個の二重結合を有し、６員環および７員環は、０～３個の二重結合を有する。「ヘテロシクリル」という用語はまた、二環式、三環式、および四環式の基を含み、上記の複素環のいずれかは、アリール環、シクロヘキサン環、シクロヘキセン環、シクロペンタン環、シクロペンテン環、およびインドリル、キノリル、イソキノリル、テトラヒドロキノリル、ベンゾフリル、ベンゾチエニルなどの別の単環式複素環からなる群から独立して選択される１つ、２つ、または３つの環に縮合している。複素環には、チイラニル、チエタニル、テトラヒドロチエニル、チアニル、チエパニル、アジリジニル、アゼチジニル、ピロリジニル、ピペリジニル、アゼパニル、ピロリル、ピロリニル、ピラゾリル、ピラゾリニル、ピラゾリジニル、イミダゾリル、イミダゾリニル、イミダゾリジニル、ピリジル、ホモピペリジニル、ピラジニル、ピペラジニル、ピリミジニル、ピリダジニル、オキサゾリジニル、オキサゾリジニル、オキサゾリドニル、イソキサゾリル、イソキサゾリジニル、モルホリニル、チオモルホリニル、チアゾリル、チアゾリジニル、イソチアゾリル、イソチアゾリジニル、インドリル、キノリニル、イソキノリニル、ベンゾイミダゾリル、ベンゾチアゾリル、ベンゾオキサゾリル、フリル、チエニル、チアゾリジニル、イソチアゾリル、イソインダゾイル、トリアゾリル、テトラゾリル、オキサジアゾリル、ウリシル、チアジアゾリル、ピリミジル、テトラヒドロフラニル、ジヒドロフラニル、ジヒドロチエニル、ジヒドロインドリル、テトラヒドロキノリル、テトラヒドロイソキノリル、ピラニル、ジヒドロピラニル、テトラヒドロピラニル、ジチアゾリル、ジオキサニル、ジオキシニル、ジチアニル、トリチアニル、オキサジニル、チアジニル、オキソチオラニル、トリアジニル、ベンゾフラニル、ベンゾチエニルなどが挙げられる。
「ヘテロシクリルオキシ」とは、酸素原子を介して親分子基に結合した、本明細書で定義されるヘテロシクリル基を意味する。いくつかの実施形態では、ヘテロシクリルオキシ基は、－Ｏ－Ｒであり、Ｒは、本明細書で定義されるヘテロシクリル基である。
「ヘテロシクリロイル」とは、カルボニル基を介して親分子基に結合した、本明細書で定義されるヘテロシクリル基を意味する。いくつかの実施形態では、ヘテロシクリル基は、－Ｃ（Ｏ）－Ｒであり、Ｒは、本明細書で定義されるヘテロシクリル基である。
「ヒドロキシル」とは、－ＯＨを意味する。
「ヒドロキシアルキル」とは、１～３個のヒドロキシル基によって置換された、本明細書で定義されるアルキル基を意味するが、１個以下のヒドロキシル基がアルキル基の単一の炭素原子に結合され得るという条件付きであり、この基はヒドロキシメチル、ジヒドロキシプロピルなどによって例示される。いくつかの実施形態では、ヒドロキシアルキル基は、－Ｌ－ＯＨであり、Ｌは、本明細書で定義されるアルキル基である。他の実施形態では、ヒドロキシアルキル基は、－Ｌ－Ｃ（ＯＨ）（Ｒ1）－Ｒ2であり、Ｌは、本明細書で定義される共有結合またはアルキル基であり、Ｒ1およびＲ2の各々は、独立して、本明細書で定義されるＨまたはアルキルである。
「ケトン」とは、－Ｃ（Ｏ）Ｒを意味し、Ｒは、本明細書で定義される脂肪族、ヘテロ脂肪族、芳香族、またはそれらの任意の組み合わせから選択される。
「ニトロ」とは、－ＮＯ2基を意味する。
「ニトロアルキル」とは、１～３個のニトロ基によって置換された、本明細書で定義されるアルキル基を意味する。いくつかの実施形態では、ニトロアルキル基は、－Ｌ－ＮＯであり、Ｌは、本明細書で定義されるアルキル基である。他の実施形態では、ニトロアルキル基は、－Ｌ－Ｃ（ＮＯ）（Ｒ1）－Ｒ2であり、Ｌは、本明細書で定義される共有結合またはアルキル基であり、Ｒ1およびＲ2の各々は、独立して、本明細書で定義されるＨまたはアルキルである。
「オキソ」とは、＝Ｏ基を意味する。
「オキシ」とは、－Ｏ－を意味する。
「パーフルオロアルキル」とは、フッ素原子で置換された各水素原子を有する、本明細書で定義されるアルキル基を意味する。例示的なパーフルオロアルキル基には、トリフルオロメチル、ペンタフルオロエチルなどが挙げられる。いくつかの実施形態では、パーフルオロアルキル基は、－（ＣＦ2）nＣＦ3であり、ｎは、０～１０の整数である。
「パーフルオロアルコキシ」は、フッ素原子で置換された各水素原子を有する、本明細書で定義されるアルコキシ基を意味する。いくつかの実施形態では、パーフルオロアルコキシ基は、－Ｏ－Ｒであり、Ｒは、本明細書で定義されるパーフルオロアルキル基である。
「塩」とは、電気的に中性の化合物または構造を形成するカチオンまたはアニオン化合物を含む、化合物または構造（例えば、本明細書に記載の任意の式、化合物、または組成）のイオン形態を意味する。塩は、当技術分野で周知である。例えば、非毒性塩は、Ｂｅｒｇｅ Ｓ Ｍ ｅｔ ａｌ．，“Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ ｓａｌｔｓ，”Ｊ．Ｐｈａｒｍ．Ｓｃｉ．１９７７ Ｊａｎｕａｒｙ；６６（１）：１－１９、および“Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ Ｓａｌｔｓ：Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ，ａｎｄ Ｕｓｅ，”Ｗｉｌｅｙ－ＶＣＨ，Ａｐｒｉｌ ２０１１（２ｎｄ ｒｅｖ．ｅｄ．，ｅｄｓ．Ｐ．Ｈ．Ｓｔａｈｌ ａｎｄ Ｃ．Ｇ．Ｗｅｒｍｕｔｈに記載されている。塩は、本発明の化合物の最終的な単離および精製中にｉｎ－ｓｉｔｕで、または遊離塩基基を適切な有機酸と反応させることによって（それによってアニオン塩を生成する）、または酸基を適切な金属もしくは有機塩と反応させることによって（それによってカチオン塩を生成する）、別々に調製することができる。代表的なアニオン塩には、酢酸塩、アジピン酸塩、アルギン酸塩、アスコルビン酸塩、アスパラギン酸塩、ベンゼンスルホン酸塩、安息香酸、重炭酸塩、重硫酸塩、重酒石酸塩、ホウ酸塩、臭化物、酪酸塩、樟脳酸塩、樟脳スルホン酸塩、塩化物、クエン酸塩、シクロペンタンプロピオン酸塩、ジグルコン酸塩、二塩酸塩、二リン酸塩、ドデシル硫酸塩、エデト酸塩、エタンスルホン酸塩、フマル酸塩、グルコヘプトン酸塩、グルコン酸塩、グルタミン酸塩、グリセロリン酸塩、ヘミスル酸塩、ヘプトン酸塩、ヘキサン酸塩、臭化水素酸塩、塩酸塩、ヨウ化水素酸塩、ヒドロキシエタンスルホン酸塩、ヒドロキシナフトエ酸塩、ヨウ化物、乳酸塩、ラクトビオン酸塩、ラウリン酸塩、硫酸ラウリル、リンゴ酸塩、マレイン酸塩、マロン酸塩、マンデル酸塩、メシル酸塩、メタンスルホン酸塩、臭化メチル、硝酸メチル、硫酸メチル、ムケート（ｍｕｃａｔｅ）、２－ナフタレンスルホン酸塩、ニコチン酸塩、硝酸塩、オレイン酸塩、シュウ酸塩、パルミチン酸塩、パモ酸塩、ペクチン酸塩、過硫酸塩、３－フェニルプロピオン酸塩、リン酸塩、ピクリン酸塩、ピバリン酸塩、ポリガラクツロン酸塩、プロピオン酸塩、サリチル酸塩、ステアリン酸塩、亜酢酸塩、コハク酸塩、硫酸塩、タンニン酸塩、酒石酸塩、テオフィリン酸塩、チオシアン酸塩、トリエチオジド、トルエンスルホン酸塩、ウンデカン酸塩、吉草酸塩などが挙げられる。代表的なカチオン塩には、金属塩、例えばアルカリまたはアルカリ土類塩、例えば、バリウム、カルシウム（例えば、エデト酸カルシウム）、リチウム、マグネシウム、カリウム、ナトリウムなど；他の金属塩、例えばアルミニウム、ビスマス、鉄、および亜鉛；ならびに、限定はしないが、アンモニウム、テトラメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、メチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、エチルアミン、ピリジニウムなどを含む、非毒性アンモニウム、第四級アンモニウム、およびアミンカチオンが挙げられる。他のカチオン塩には、クロロプロカイン、コリン、ジベンジルエチレンジアミン、ジエタノールアミン、エチレンジアミン、メチルグルカミン、およびプロカインなどの有機塩が挙げられる。さらに他の塩には、アンモニウム、スルホニウム、スルホキソニウム、ホスホニウム、イミニウム、イミダゾリウム、ベンズイミダゾリウム、アミジニウム、グアニジニウム、ホスファジニウム、ホスファゼニウム、ピリジニウムなど、ならびに本明細書に記載の他のカチオン基（例えば、任意選択で置換されたイソキサゾリウム、任意選択で置換されたオキサゾリウム、任意選択で置換されたチアゾリウム、任意選択で置換されたピロリウム、任意選択で置換されたフラニウム、任意選択で置換されたチオフェニウム、任意選択で置換されたイミダゾリウム、任意選択で置換されたピラゾリウム、任意選択で置換されたイソチアゾリウム、任意選択で置換されたトリアゾリウム、任意選択で置換されたテトラゾリウム、任意選択で置換されたフラザニウム、任意選択で置換されたピリジニウム、任意選択で置換されたピリミジニウム、任意選択で置換されたピラジニウム、任意選択で置換されたトリアジニウム、任意選択で置換されたテトラジニウム、任意選択で置換されたピリダジニウム、任意選択で置換されたオキサジニウム、任意選択で置換されたピロリジニウム、任意選択で置換されたピラゾリジニウム、任意選択で置換されたイミダゾリニウム、任意選択で置換されたイソキサゾリジニウム、任意選択で置換されたオキサゾリジニウム、任意選択で置換されたピペラジニウム、任意選択で置換されたピペリジニウム、任意選択で置換されたモルホリニウム、任意選択で置換されたアゼパニウム、任意選択で置換されたアゼピニウム、任意選択で置換されたインドリウム、任意選択で置換されたイソインドリウム、任意選択で置換されたインドリジニウム、任意選択で置換されたインダゾリウム、任意選択で置換されたベンズイミダゾリウム、任意選択で置換されたイソキノリニウム、任意選択で置換されたキノリジニウム、任意選択で置換されたデヒドロキノリジニウム、任意選択で置換されたキノリニウム、任意選択で置換されたイソインドリニウム、任意選択で置換されたベンズイミダゾリニウム、および任意選択で置換されたプリニウム）が挙げられる。
「スルホ」とは、－Ｓ（Ｏ）2ＯＨ基を意味する。
「スルホニル」または「スルホン酸塩」とは、－Ｓ（Ｏ）2－基または－ＳＯ2Ｒを意味し、Ｒは、本明細書で定義される水素、脂肪族、ヘテロ脂肪族、ハロ脂肪族、ハロヘテロ脂肪族、芳香族、またはそれらの任意の組み合わせから選択される。
「チオアルコキシ」とは、硫黄原子を介して親分子基に結合した、本明細書で定義されるアルキル基を意味する。例示的な非置換チオアルコキシ基には、Ｃ1-6チオアルコキシが挙げられる。いくつかの実施形態では、チオアルコキシ基は、－Ｓ－Ｒであり、Ｒは、本明細書で定義されるアルキル基である。
「チオール」とは、－ＳＨ基を意味する。
当業者は、上記の定義が許容できない置換パターン（例えば、５つの異なる基で置換されたメチルなど）を含むことを意図していないことを認識するであろう。そのような許容できない置換パターンは、当業者によって容易に認識される。本明細書に開示され、かつ／または上で定義されたあらゆる官能基は、別段の指示がない限り、置換または非置換であり得る。
装置
本明細書に開示される方法は、任意の適切な装置または装置の組み合わせによって実施されてもよい。一般に、本明細書に記載の官能化ステップおよび湿式堆積ステップは各々、任意の湿式処理チャンバで行うことができる。 図４は、湿式処理チャンバの一例を提供する。特定の実施形態では、単一の湿式処理チャンバが官能化ステップと堆積ステップの両方に使用される。
図４の湿式処理チャンバは、官能化浴４０３を保持するための容器４０１と、基板４０７が官能化浴４０３に全体的または部分的に浸漬されているときに基板４０７を支持する基板ホルダ４０５とを含む。基板ホルダ４０５は、場合によっては上下に移動することができ、かつ／または基板４０７を回転させることができる。代替的または追加的に、湿式処理チャンバは、基板の表面上に官能化浴を噴霧するためのノズルまたは他の流体分配デバイス（図示せず）を含んでもよい。湿式処理チャンバは、容器への流体の導入および容器からの流体の除去をそれぞれ行うための入口および／または出口（図示せず）を含むことができる。湿式処理チャンバはまた、以下で説明されるようなコントローラ（図示せず）を有することができる。湿式処理チャンバが電気めっきに使用される場合、湿式処理チャンバは、基板およびアノードに接続して基板上への堆積を駆動するための電気接続および電源をさらに含むことができる（図示せず）。使用することができる例示的な装置には、カリフォルニア州フリーモントのＬａｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ社から入手可能なＳａｂｒｅ（登録商標）製品ファミリーのものが挙げられる。
いくつかの実施形態では、気相堆積チャンバを使用して、例えば図２の動作２０５で堆積ステップを実施することができる。気相堆積チャンバは、低圧で処理することが可能な処理チャンバと、堆積中に基板を支持するための基板支持体と、種を処理チャンバに導入する、または処理チャンバから種を除去するための入口および出口とを含む。場合によっては、気相堆積チャンバは、２つ以上の基板を同時に処理するための多数のステーションを含むことができる（例えば、各ステーションにおいて１つの基板）。気相堆積チャンバは、以下で説明されるようなコントローラを含むことができる。気相堆積チャンバは、所望の基板温度を維持し、かつ／または反応を駆動するためのヒータおよびまたはチラーをさらに含んでもよい。気相堆積がプラズマエネルギーによって駆動される場合、気相堆積チャンバは、プラズマ発生器をさらに含むことができる。使用することができる例示的な気相堆積装置には、カリフォルニア州フリーモントのＬａｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ社から入手可能なＡｌｔｕｓ（登録商標）製品ファミリーのものが挙げられる。
様々な実施態様において、２つ以上の処理チャンバを単一のツールに一緒に含めることができる。ツールは、処理チャンバ間で基板を移動させるための基板搬送メカニズムを含むことができる。ツールはまた、例えば基板移送または他の動作中、基板を大気への曝露から保護するように動作するロードロックを含むことができる。様々な例において、ツールは、少なくとも（１）上述の１つまたは複数の湿式官能化動作を実行するように構成された第１の処理チャンバと、（２）上述の追加の材料の堆積を実施するように構成された第２の処理チャンバとを含む。第２の処理チャンバは、特定の用途に対して必要に応じて、湿式処理または乾式処理用に構成することができる。一例では、第１および第２の処理チャンバの両方が湿式処理を実施するように構成され、湿式官能化は第１の処理チャンバで行われ、追加の材料の湿式堆積は第２の処理チャンバで行われる。別の例では、第１の処理チャンバのみが湿式処理（例えば、湿式官能化）を実施するように構成され、第２の処理チャンバは乾式処理（例えば、追加の材料を乾式堆積する）を実施するように構成される。いくつかの他の例では、第１および第２の処理チャンバは、別々の装置として設けられてもよい。これらの装置は、システムを形成するために一緒に使用することができる。
上述のように、湿式処理チャンバおよび／または気相堆積チャンバは、コントローラを含むことができる。いくつかの実施態様では、コントローラはシステムの一部であり、そのようなシステムは上述した例の一部であってもよい。そのようなシステムは、１つまたは複数の処理ツール、１つまたは複数のチャンバ、１つまたは複数の処理用プラットフォーム、および／または特定の処理構成要素（ウエハ台座、ガス流システムなど）を含む半導体処理機器を備えることができる。これらのシステムは、半導体ウエハまたは基板の処理前、処理中、および処理後のシステム動作を制御するための電子機器と一体化されてもよい。そのような電子機器は「コントローラ」と呼ばれることがあり、１つまたは複数のシステムの様々な構成要素または副部品を制御してもよい。コントローラは、処理要件および／またはシステムのタイプに応じて、本明細書に開示されるプロセスのいずれかを制御するようにプログラムされてもよい。そのようなプロセスとしては、処理ガスの送給、温度設定（例えば、加熱および／または冷却）、圧力設定、真空設定、電力設定、無線周波数（ＲＦ）発生器設定、ＲＦ整合回路設定、周波数設定、流量設定、流体送給設定、位置および動作設定、ツールに対するウエハの搬入と搬出、ならびに、特定のシステムに接続または連動する他の移送ツールおよび／またはロードロックに対するウエハの搬入と搬出が含まれる。
広義には、コントローラは、命令を受信し、命令を発行し、動作を制御し、洗浄動作を可能にし、エンドポイント測定を可能にするなどの様々な集積回路、論理、メモリ、および／またはソフトウェアを有する電子機器として定義されてもよい。集積回路は、プログラム命令を記憶するファームウェアの形式のチップ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）として定義されたチップ、および／または１つまたは複数のマイクロプロセッサ、すなわちプログラム命令（例えば、ソフトウェア）を実行するマイクロコントローラを含んでもよい。プログラム命令は、様々な個々の設定（またはプログラムファイル）の形式でコントローラに通信される命令であって、特定のプロセスを半導体ウエハ上で、または半導体ウエハ用に、またはシステムに対して実行するための動作パラメータを定義してもよい。動作パラメータは、いくつかの実施形態では、１つまたは複数の層、材料、金属、酸化物、ケイ素、二酸化ケイ素、表面、回路、および／またはウエハダイの製作における１つまたは複数の処理ステップを実現するためプロセスエンジニアによって定義されるレシピの一部であってもよい。
コントローラは、いくつかの実施態様では、システムと統合または結合されるか、他の方法でシステムにネットワーク接続されるコンピュータの一部であってもよく、またはそのようなコンピュータに結合されてもよく、またはそれらの組み合わせであってもよい。例えば、コントローラは、「クラウド」内にあってもよいし、ファブホストコンピュータシステムのすべてもしくは一部であってもよい。これにより、ウエハ処理のリモートアクセスが可能となる。コンピュータは、システムへのリモートアクセスを可能にして、製作動作の現在の進捗状況を監視し、過去の製作動作の履歴を検討し、複数の製作動作から傾向または性能基準を検討し、現在の処理のパラメータを変更し、現在の処理に続く処理ステップを設定するか、または新しいプロセスを開始してもよい。いくつかの例では、リモートコンピュータ（例えば、サーバ）は、ネットワークを通じてプロセスレシピをシステムに提供することができる。そのようなネットワークは、ローカルネットワークまたはインターネットを含んでいてもよい。リモートコンピュータは、パラメータおよび／または設定のエントリまたはプログラミングを可能にするユーザインターフェースを含んでもよく、そのようなパラメータおよび／または設定は、その後リモートコンピュータからシステムに通信される。いくつかの例では、コントローラは命令をデータの形式で受信する。そのようなデータは、１つまたは複数の動作中に実施される各処理ステップのためのパラメータを特定するものである。パラメータは、実施されるプロセスのタイプ、およびコントローラが連動または制御するように構成されるツールのタイプに特有のものであってもよいことを理解されたい。したがって、上述したように、コントローラは、例えば、互いにネットワーク接続され共通の目的（本明細書で説明されるプロセスおよび制御など）に向けて協働する１つまたは複数の個別のコントローラを備えることによって分散されてもよい。このような目的のための分散型コントローラの例として、チャンバ上の１つまたは複数の集積回路であって、（例えば、プラットフォームレベルで、またはリモートコンピュータの一部として）遠隔配置されておりチャンバにおけるプロセスを制御するよう組み合わせられる１つまたは複数の集積回路と通信するものが挙げられるであろう。
例示的なシステムは、プラズマエッチングチャンバまたはモジュール、堆積チャンバまたはモジュール、スピンリンスチャンバまたはモジュール、金属めっきチャンバまたはモジュール、洗浄チャンバまたはモジュール、ベベルエッジエッチングチャンバまたはモジュール、物理気相堆積（ＰＶＤ）チャンバまたはモジュール、化学気相堆積（ＣＶＤ）チャンバまたはモジュール、原子層堆積（ＡＬＤ）チャンバまたはモジュール、原子層エッチング（ＡＬＥ）チャンバまたはモジュール、イオン注入チャンバまたはモジュール、追跡チャンバまたはモジュール、ならびに半導体ウエハの製作および／または製造に関連するか使用されてもよい任意の他の半導体処理システムを含むことができるが、これらに限定されない。
上記のように、ツールによって実施される１つまたは複数のプロセスステップに応じて、コントローラは、１つまたは複数の他のツール回路もしくはモジュール、他のツール構成要素、クラスタツール、他のツールインターフェース、隣接するツール、近接するツール、工場全体に位置するツール、メインコンピュータ、別のコントローラ、または半導体製造工場内のツール場所および／もしくはロードポートに対してウエハの容器を搬入および搬出する材料搬送に使用されるツールと通信してもよい。
結論
前述の実施形態は、明確な理解のために多少詳しく説明されてきたが、一定の変更および修正が添付の特許請求の範囲の範囲内で実践されてもよいことは明らかであろう。本実施形態のプロセス、システム、および装置の実施には多くの別の方法があることに留意されたい。したがって、本実施形態は、限定ではなく例示と見なされるべきであり、それらの実施形態は本明細書に述べられる詳細に限定されるべきではない。

Claims (56)

  1. 基板上に相互接続構造またはその一部を形成する方法であって、
    ａ．湿式処理チャンバ内に前記基板を受け入れることであって、前記基板は、誘電体材料であって、前記誘電体材料に形成された凹状フィーチャを有する誘電体材料を含み、前記相互接続構造は、前記凹状フィーチャに形成され、第１の材料は、前記凹状フィーチャ内に露出していることと、
    ｂ．前記基板を第１の溶媒および官能化反応剤を含む官能化浴と接触させ、前記第１の材料の表面上に修飾された第１の材料を形成することであって、
    ｉ．前記修飾された第１の材料は、前記官能化反応剤によって修飾された前記第１の材料を含み、
    ｉｉ．前記官能化反応剤は、（１）前記官能化反応剤を前記第１の材料に結合する結合官能基、および（２）前記修飾された第１の材料上への第２の材料の堆積を促進する活性官能基を含み、前記結合官能基および前記活性官能基は、同じであっても異なっていてもよいことと、
    ｃ．前記修飾された第１の材料上に前記第２の材料を堆積することであって、
    ｉ．前記第２の材料は、無電解めっき、電気めっき、化学気相堆積、または原子層堆積により堆積され、
    ｉｉ．以下の条件：
    １．前記第１の材料が前記誘電体材料であり、前記第２の材料がバリア層またはバリア層前駆体であること、
    ２．前記第１の材料が前記バリア層であり、前記第２の材料がライナであること、
    ３．前記第１の材料が前記バリア層であり、前記第２の材料が前記相互接続構造の相互接続を形成する導電性金属であること、
    ４．前記第１の材料が前記バリア層であり、前記第２の材料がシード層であること、
    ５．前記第１の材料が前記ライナであり、前記第２の材料が前記シード層であること、または
    ６．前記第１の材料が前記ライナであり、前記第２の材料が前記相互接続構造の前記相互接続を形成する前記導電性金属であること、
    のうちの１つが満たされることと
    を含む、方法。
  2. 請求項１に記載の方法であって、
    前記活性官能基は、水素化ホウ素、ボラン、アルデヒド、酸、次亜リン酸塩、ヒドラジン、グリコール、還元性金属イオン、これらの材料のいずれかの置換形態、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含む還元基を含む、方法。
  3. 請求項１に記載の方法であって、
    前記活性官能基は、触媒官能基を含む、方法。
  4. 請求項３に記載の方法であって、
    前記触媒官能基は、金属のナノ粒子または金属酸化物のナノ粒子の少なくとも１つを含む、方法。
  5. 請求項１に記載の方法であって、
    前記活性官能基は、脱錯化官能基を含む、方法。
  6. 請求項５に記載の方法であって、
    前記脱錯化官能基は、水酸化物、アルコール、エステル、エーテル、カルボン酸、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含む、方法。
  7. 請求項１に記載の方法であって、
    前記活性官能基は、接着性官能基を含む、方法。
  8. 請求項７に記載の方法であって、
    前記接着性官能基は、水酸化物、アルコール、カルボン酸、金属酸化物、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含む、方法。
  9. 請求項１に記載の方法であって、
    前記結合官能基は、物理吸着官能基を含む、方法。
  10. 請求項９に記載の方法であって、
    前記物理吸着官能基は、ホスホン酸塩、カルボン酸塩、アミン、アルキン、アルケン、カテコール、カテコール誘導体、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含む、方法。
  11. 請求項１に記載の方法であって、
    前記結合官能基は、化学吸着官能基を含む、方法。
  12. 請求項１１に記載の方法であって、
    前記化学吸着官能基は、水酸化物、シラン、エステル、シラザン、シリルアセトアミド、シリルイミダゾール、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含む、方法。
  13. 請求項１に記載の方法であって、
    前記官能化浴は、塩基または酸を含むｐＨ調整種をさらに含む、方法。
  14. 請求項１３に記載の方法であって、
    前記ｐＨ調整種の前記塩基または酸は、トリエチルアミン、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化アンモニウム、硫酸、塩酸、硝酸、リン酸、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含む、方法。
  15. 請求項１に記載の方法であって、
    前記第２の材料は、無電解めっきまたは電気めっきにより堆積され、前記第２の材料は、溶媒および金属物質源を含む堆積浴内で堆積され、前記第２の材料は、前記金属物質源の金属を含む、方法。
  16. 請求項１に記載の方法であって、
    前記第２の材料は、化学気相堆積または原子層堆積により堆積され、前記第２の材料は、金属物質源を使用して気相堆積チャンバ内で堆積され、前記第２の材料は、前記金属物質源の金属を含む、方法。
  17. 請求項１に記載の方法であって、
    前記第２の材料は、無電解めっき、電気めっき、化学気相堆積、または原子層堆積により堆積され、前記第２の材料は、金属物質源を使用して堆積され、前記第２の材料は、前記金属物質源の金属を含み、前記金属物質源は、金属塩を含む、方法。
  18. 請求項１７に記載の方法であって、
    前記金属塩は、金属ハロゲン化物、金属亜硫酸塩、金属硫酸塩、金属水酸化物、金属硝酸塩、金属亜リン酸塩、金属リン酸塩、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含む、方法。
  19. 請求項１に記載の方法であって、
    前記第２の材料は、無電解めっき、電気めっき、化学気相堆積、または原子層堆積により堆積され、前記第２の材料は、金属物質源を使用して堆積され、前記第２の材料は、前記金属物質源の金属を含み、前記金属物質源は、配位有機金属前駆体を含む、方法。
  20. 請求項１９に記載の方法であって、
    前記配位有機金属前駆体は、金属ハロゲン化物、金属アルキル、金属シクロペンタジエニル、金属ヘキサン誘導体、環状有機金属化合物、金属アルコキシド、金属ベータジケトネート、金属アミド、金属イミド、金属アミジネート、金属ホスフィン、金属ビニルシラン、金属カルボキシル、金属アミジナート、金属ピロリル誘導体、金属バイデンテート、金属多環配位子、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含む、方法。
  21. 請求項１に記載の方法であって、
    前記第１の材料は、前記誘電体材料であり、前記第２の材料は、前記バリア層前駆体であり、前記方法は、前記基板を、前記バリア層前駆体を前記バリア層に変換するアニールプロセスに曝露することをさらに含む、方法。
  22. 請求項２１に記載の方法であって、
    前記アニールプロセスは、前記基板を約１５０～４００℃の温度に加熱することを含む、方法。
  23. 請求項２１に記載の方法であって、
    前記アニールプロセスは、前記基板を水素プラズマに曝露することを含む、方法。
  24. 請求項２１に記載の方法であって、
    前記バリア層は、前記誘電体材料と前記バリア層前駆体中の金属との間の反応から形成される金属ケイ酸塩を含む、方法。
  25. 請求項１に記載の方法であって、
    前記第２の材料は、タンタル、チタン、亜鉛、スズ、マグネシウム、マンガン、インジウム、アルミニウム、コバルト、イリジウム、ルテニウム、銅、モリブデン、パラジウム、タングステン、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される金属を含む、方法。
  26. 請求項１に記載の方法であって、
    前記第１の材料は、前記誘電体材料であり、前記第２の材料は、前記バリア層または前記バリア層前駆体であり、前記第２の材料は、金属酸化物を含む、方法。
  27. 請求項１に記載の方法であって、
    前記官能化浴の前記第１の溶媒は、水を含む、方法。
  28. 請求項１に記載の方法であって、
    前記官能化浴の前記第１の溶媒は、非極性である、方法。
  29. 請求項１に記載の方法であって、
    前記第１の材料は、前記誘電体材料であり、前記第２の材料は、前記バリア層前駆体であり、前記第１の溶媒および前記官能化反応剤は各々、水であり、前記官能化反応剤の前記結合官能基は、前記誘電体材料に結合することができるヒドロキシルであり、前記官能化反応剤の前記活性官能基はまた、前記バリア層前駆体の堆積を促進するヒドロキシルであり、前記バリア層前駆体は、化学気相堆積または原子層堆積により堆積され、前記方法は、前記基板をアニールプロセスに曝露し、前記バリア層前駆体を前記バリア層に変換することをさらに含む、方法。
  30. 請求項１に記載の方法であって、
    前記第１の材料は、前記誘電体材料であり、前記第２の材料は、前記バリア層前駆体であり、前記第１の溶媒は、水を含み、前記官能化反応剤の前記結合官能基は、前記誘電体材料に結合する物理吸着官能基を含み、前記官能化反応剤の前記活性官能基は、前記バリア層前駆体の堆積を促進する還元基を含み、前記バリア層前駆体は、第２の溶媒および金属塩を含む堆積浴内で無電解めっきにより全体的または部分的に堆積され、前記還元官能基は、前記金属塩の前記金属を還元し、前記バリア層前駆体の堆積を引き起こす、方法。
  31. 請求項３０に記載の方法であって、
    前記物理吸着官能基は、カテコールまたはカテコール誘導体を含み、前記還元官能基は、水素化ホウ素を含み、前記第２の溶媒は、水を含み、前記金属塩は、金属硫酸塩を含む、方法。
  32. 請求項３０または３１に記載の方法であって、
    前記基板を前記官能化浴と再び接触させ、次に前記基板を前記堆積浴と再び接触させ、前記バリア層前駆体のさらなる堆積を引き起こすことをさらに含む、方法。
  33. 請求項３０または３１に記載の方法であって、
    前記バリア層前駆体の一部が堆積された後、還元種を前記堆積浴に添加し、前記バリア層前駆体のさらなる堆積を引き起こすことをさらに含む、方法。
  34. 請求項３０または３１に記載の方法であって、
    前記バリア層前駆体の最初の部分が無電解めっきにより堆積された後、化学気相堆積または原子層堆積により追加のバリア層前駆体を堆積することをさらに含む、方法。
  35. 請求項３０または３１に記載の方法であって、
    前記基板をアニールに曝露し、前記バリア層前駆体を前記バリア層に変換することをさらに含む、方法。
  36. 請求項１に記載の方法であって、
    前記第１の材料は、前記誘電体材料であり、前記第２の材料は、前記バリア層前駆体であり、前記官能化浴の前記第１の溶媒は、非極性であり、前記官能化反応剤の前記結合官能基は、前記誘電体材料に結合する化学吸着基を含み、前記官能化反応剤の前記活性官能基は、前記バリア層前駆体の堆積を促進する還元官能基を含む、方法。
  37. 請求項３６に記載の方法であって、
    前記第１の溶媒は、トルエンを含み、前記化学吸着基は、アルコキシシランを含み、前記還元官能基は、グリコールを含む、方法。
  38. 請求項３６または３７に記載の方法であって、
    前記基板は、前記官能化浴と接触している間、約６０～８０℃の温度に維持される、方法。
  39. 請求項３６または３７に記載の方法であって、
    前記バリア層前駆体は、第２の溶媒および金属塩を含む堆積浴内で無電解めっきにより堆積され、前記官能化反応剤の前記還元官能基は、前記金属塩中の金属を還元して前記バリア層前駆体の堆積を引き起こすように作用する、方法。
  40. 請求項３６または３７に記載の方法であって、
    前記バリア層前駆体は、金属物質源を使用して化学気相堆積または原子層堆積により堆積され、前記官能化反応剤の前記還元官能基は、前記金属物質源中の金属を還元して前記バリア層前駆体の堆積を引き起こすように作用する、方法。
  41. 請求項３６または３７に記載の方法であって、
    前記基板をアニールプロセスに曝露し、前記バリア層前駆体を前記バリア層に変換することをさらに含む、方法。
  42. 請求項１に記載の方法であって、
    前記第１の材料は、前記誘電体材料であり、前記第２の材料は、前記バリア層前駆体であり、前記官能化反応剤の前記活性官能基は、触媒官能基を含み、前記バリア層前駆体は、第２の溶媒、金属塩、および還元種を含む堆積浴内で無電解めっきを使用して堆積される、方法。
  43. 請求項４２に記載の方法であって、
    前記官能化浴の前記第１の溶媒は、水を含み、前記官能化反応剤の前記結合基は、カテコールまたはカテコール誘導体を含み、前記官能化反応剤の前記触媒官能基は、コバルトナノ粒子を含み、前記堆積浴の前記第２の溶媒は、水を含み、前記金属塩は、金属硫酸塩を含み、前記還元種は、水素化ホウ素を含む、方法。
  44. 請求項４２または４３に記載の方法であって、
    前記バリア層前駆体の堆積中、目標範囲内に前記堆積浴中の溶存酸素濃度を維持することをさらに含む、方法。
  45. 請求項４２または４３に記載の方法であって、
    前記基板をアニールプロセスに曝露し、前記バリア層前駆体を前記バリア層に変換することをさらに含む、方法。
  46. 請求項１に記載の方法であって、
    前記第１の材料は、前記誘電体材料であり、前記第２の材料は、前記バリア層前駆体であり、前記官能化反応剤の前記活性官能基は、脱錯化官能基を含み、前記バリア層前駆体は、第２の溶媒および配位有機金属前駆体を含む堆積浴内で無電解めっきにより部分的または全体的に堆積され、前記脱錯化官能基は、前記配位有機金属前駆体と相互作用して前記配位有機金属前駆体から金属を放出し、前記バリア層前駆体の堆積を引き起こす、方法。
  47. 請求項４６に記載の方法であって、
    前記官能化浴の前記第１の溶媒は、水を含み、前記官能化反応剤の前記脱錯化官能基は、カルボン酸を含み、前記配位有機金属前駆体は、アセテートが配位した金属を含む、方法。
  48. 請求項４６または４７に記載の方法であって、
    前記基板を前記官能化浴と再び接触させ、次に前記基板を前記堆積浴と再び接触させ、前記バリア層前駆体のさらなる堆積を引き起こすことをさらに含む、方法。
  49. 請求項４６または４７に記載の方法であって、
    前記バリア層前駆体の最初の部分が無電解めっきにより堆積された後、化学気相堆積または原子層堆積により追加のバリア層前駆体を堆積することをさらに含む、方法。
  50. 請求項４６または４７に記載の方法であって、
    前記基板をアニールに曝露し、前記バリア層前駆体を前記バリア層に変換することをさらに含む、方法。
  51. 請求項１に記載の方法であって、
    前記官能化浴の前記第１の溶媒および前記官能化反応剤は各々、水であり、前記官能化反応剤の前記結合官能基は、前記誘電体材料に結合するヒドロキシルであり、前記官能化反応剤の前記活性官能基はまた、前記バリア層前駆体の堆積を促進するヒドロキシルであり、前記バリア層前駆体は、配位有機金属前駆体を用いた化学気相堆積を使用して堆積され、前記官能化反応剤の前記ヒドロキシルは、前記配位有機金属前駆体と相互作用して前記配位有機金属前駆体中の金属を放出し、前記バリア層前駆体の堆積を引き起こす、方法。
  52. 請求項５１に記載の方法であって、
    前記配位有機金属前駆体は、ジエチル亜鉛を含む、方法。
  53. 請求項５２に記載の方法であって、
    前記方法は、前記基板を、前記バリア層前駆体を前記バリア層に変換するアニールプロセスに曝露することをさらに含み、前記バリア層は、ケイ酸亜鉛を含む、方法。
  54. 請求項５３に記載の方法であって、
    前記基板を水素プラズマに曝露して過剰な亜鉛を揮発させ、次に銅シード層を堆積し、次に電気めっきにより前記相互接続構造の前記相互接続を形成する前記導電性金属を堆積することをさらに含む、方法。
  55. 基板上に相互接続構造またはその一部を形成するためのシステムであって、
    ａ．第１の湿式処理チャンバと、
    ｂ．任意選択の第２の湿式処理チャンバと、
    ｃ．任意選択の真空チャンバと、
    ｄ．本明細書に記載の方法のいずれかを引き起こすように構成されたコントローラと
    を備える、システム。
  56. 基板上に相互接続構造またはその一部を形成するためのシステムであって、
    ａ．第１の湿式処理チャンバと、
    ｂ．任意選択の第２の湿式処理チャンバと、
    ｃ．任意選択の真空チャンバと、
    ｄ．コントローラであって、
    ｉ．前記湿式処理チャンバ内に前記基板を受け入れることであって、前記基板は、誘電体材料であって、前記誘電体材料に形成された凹状フィーチャを有する誘電体材料を含み、前記相互接続構造は、前記凹状フィーチャに形成され、第１の材料は、前記凹状フィーチャ内に露出していることと、
    ｉｉ．前記基板を第１の溶媒および官能化反応剤を含む官能化浴と接触させ、前記第１の材料の表面上に修飾された第１の材料を形成することであって、
    １．前記修飾された第１の材料は、前記官能化反応剤によって修飾された前記第１の材料を含み、
    ２．前記官能化反応剤は、（Ａ）前記官能化反応剤を前記第１の材料に結合する結合官能基、および（Ｂ）前記修飾された第１の材料上への第２の材料の堆積を促進する活性官能基を含み、前記結合官能基および前記活性官能基は、同じであっても異なっていてもよいことと、
    ｉｉｉ．前記基板が前記第１の湿式処理チャンバ、前記任意選択の第２の湿式処理チャンバ、または前記任意選択の真空チャンバのいずれかにある間に、前記修飾された第１の材料上に前記第２の材料を堆積することであって、
    １．前記第２の材料は、無電解めっき、電気めっき、化学気相堆積、または原子層堆積により堆積され、
    ２．以下の条件：
    ａ．前記第１の材料が前記誘電体材料であり、前記第２の材料がバリア層またはバリア層前駆体であること、
    ｂ．前記第１の材料が前記バリア層であり、前記第２の材料がライナであること、
    ｃ．前記第１の材料が前記バリア層であり、前記第２の材料が前記相互接続構造の相互接続を形成する導電性金属であること、
    ｄ．前記第１の材料が前記バリア層であり、前記第２の材料がシード層であること、
    ｅ．前記第１の材料が前記ライナであり、前記第２の材料が前記シード層であること、または
    ｆ．前記第１の材料が前記ライナであり、前記第２の材料が前記相互接続構造の前記相互接続を形成する前記導電性金属であること、
    のうちの１つが満たされることと
    を引き起こすように構成されたコントローラと
    を備える、システム。
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