JP2011009464A - 配線形成方法、半導体装置及び回路基板 - Google Patents

Abstract

【課題】 半導体装置や回路基板の配線において、バリア膜の拡散バリアとしての機能を確保しながら、バリア膜による配線抵抗の増大を抑制する
【解決手段】 インプリント法に用いるスタンパ１３のパターン面をバリア膜形成化合物１４で被覆し、スタンパ１３のパターン面を、基板１１上に塗布された樹脂膜１２に押し当てつつ、バリア膜形成化合物１４の分解・転写処理を行う。これにより、スタンパ１３のパターン面のパターンにより樹脂膜１２内に配線溝１６が形成され、配線溝１６に沿ってバリア膜１７が形成される。その後、配線溝１６内にバリア膜１７を介して配線材料を埋め込み、配線１８を形成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、回路基板や半導体装置などの配線の形成方法、並びにそれを用いた半導体装置及び回路基板に関する。

電子機器の小型軽量化・高機能化などのため、それに用いられるＩＣ又はＬＳＩ等の半導体装置や実装回路基板などの高集積化が進められている。それに伴い、半導体装置や回路基板の配線には、微細化・高密度化が要求されている。

配線の微細化・高密度化の進展により、信号伝播遅延の問題が無視できなくなっている。すなわち、個々の配線による信号伝播遅延は個々の配線の抵抗と容量との積に比例するが、配線の微細化は抵抗を増大させ、配線の高密度化は、配線間隔の狭小化や配線の多層化を伴うため、配線間の寄生容量ひいては個々の配線の容量を増大させる。なお、配線間の寄生容量の増大は、配線厚を薄くして、横方向に隣接し合う配線間の対向面積を小さくすることにより抑制できるが、配線厚を薄くすることは配線抵抗の更なる増大をもたらす。故に、半導体装置やそれを実装する回路基板の配線の微細化及び高密度化は、それに伴う信号伝播遅延の増大のため、半導体装置の高速動作の妨げとなる。

信号伝播遅延を低減することには、半導体装置の層間絶縁膜や回路基板の絶縁層に用いられる誘電体の低誘電率化とともに、配線材料の低抵抗率化が有効である。低抵抗率の配線材料として、銅（Ｃｕ）が用いられるに至っている。しかし、銅は二酸化シリコン（ＳｉＯ_２）や有機系絶縁膜の内部に拡散しやすい性質を有し、リーク電流を増大させる等、半導体装置や回路基板の信頼性を低下させ得る。信頼性を確保するため、配線と絶縁膜との間にバリアメタル膜が形成されている。しかし、銅の拡散を抑制するためのバリアメタルとしては、チタン（Ｔｉ）やタンタル（Ｔａ）といった比較的高抵抗率のバリアメタルが適用されている。さらに、サブミクロン配線、特に０．１μｍ以下のサブミクロン配線においては、断面積的に、配線全体に占めるバリアメタル膜の割合が増加している。故に、配線の微細化に伴い、配線材料に銅を用いたことによる低抵抗化の効果を得ることが困難になる。

この問題を解決するため、より薄いバリア膜を形成することが検討されている。例えば、スパッタ法や原子層堆積（ＡＬＤ）法によって、より薄いバリア膜を形成することが試みられている。また、銅とマンガンとの合金（ＣｕＭｎ）膜を電界めっきのシード材として用い、酸化マンガン（ＭｎＯ）のバリア膜を自己組織的に形成する技術が提案されている。

特開２００３−３３２４２６号公報 特開２００７−５９６６０号公報 特開２００７−８１１１３号公報 特開２００７−１４９８１３号公報 特開２００８−２２００２号公報

バリア膜の薄膜化に関し、スパッタ法やＡＬＤ法を用いた技術は、溝内への堆積時に見られる所謂シャドー効果により、バリア膜を配線溝内に高い被覆性で堆積することが困難である。このことは、特に、高アスペクト比の微細配線を形成する場合に顕著である。故に、配線材料に対する拡散バリアとして必要な膜厚を配線溝の底部及び側壁の全体にわたって実現しようとすると、局所的に厚いバリア膜が形成され、配線全体の抵抗を増大させてしまう。また、ＭｎＯを自己組織的に形成する技術は、バリア膜として消費されない過剰なＭｎがＣｕ配線内に拡散し、配線抵抗を増大させてしまう。

従って、バリア膜の拡散バリアとしての機能を確保しながら、バリア膜による配線抵抗の増大を抑制する技術が依然として望まれる。

一観点によれば、配線形成方法が提供される。当該方法は、スタンパのパターン面をバリア膜形成化合物で被覆する工程と、スタンパのパターン面を樹脂膜に押し当てつつ、バリア膜形成化合物の分解・転写処理を行う工程とを含む。これにより、スタンパのパターン面のパターンにより樹脂膜内に配線溝が形成され、該配線溝に沿ってバリア膜が形成される。当該方法は更に、配線溝内にバリア膜を介して配線材料を埋め込む工程を含む。

他の観点によれば、半導体装置及び回路基板が提供される。当該半導体基板又は回路基板は、基板と該基板上の配線層とを含んでいる。この配線層は、樹脂膜と該樹脂膜内に形成された配線とを有する。樹脂膜と配線との間には、金属アルコキシド、又は金属と錯体を形成する化合物の分解により形成された金属酸化物膜が介在する。

開示の技術によれば、半導体装置や回路基板などの配線においてバリア膜を被覆性よく形成し得るので、拡散バリアとしての機能を確保しながら、配線全体中のバリア膜の占有率を低減し、バリア膜による配線抵抗の増大を抑制することができる。

一実施形態に係る配線形成方法を示す斜視図である。 一実施例に係る配線形成方法を示す断面図である。 一比較例に係る配線形成方法を示す断面図である。 一実施例に係る半導体装置の製造方法の工程群を示す断面図である。 一実施例に係る半導体装置の製造方法の図４に続く工程群を示す断面図である。 一実施例に係る半導体装置の製造方法の図５に続く工程群を示す断面図である。 一実施例に係る半導体装置の製造方法の図６に続く工程群を示す断面図である。

以下、添付図面を参照しながら実施形態について詳細に説明する。なお、図面において、種々の構成要素は必ずしも同一の尺度で描かれていない。また、図面全体を通して、同一あるいは対応する構成要素には同一又は類似の参照符号を付する。

図１を参照して、一実施形態に係る配線形成方法を説明する。この方法は、半導体装置や回路基板などの配線を形成するために使用し得るものである。本実施形態はインプリント工法を使用する。なお、インプリント工法それ自体は、レジストのパターニングへの適用例などから周知であり、熱インプリントや光インプリントがある。また、インプリント工法を配線溝の形成に直接的に使用した例も報告されている。本実施形態においては、配線溝を形成する工程において、バリア膜を形成するための化合物を表面にコートしたスタンパを、絶縁膜を塗布した基板に押し当て、配線溝とバリア膜とを同時に形成する。

先ず、図１（ａ）に示すように、配線層を形成すべき基板１１上に、例えばスピンコート法により、所望の厚さの絶縁膜１２を塗布する。基板１１は、特に限定されないが、例えば半導体装置のシリコン（Ｓｉ）等の半導体基板や回路基板の絶縁基板とし得る。基板１１には、絶縁層又は導電層等の各種の層や、能動素子又は受動素子等の回路要素などが既に形成あるいは実装されていてもよい。絶縁膜１２は、好ましくは樹脂膜であり、後の工程に応じて、光硬化性樹脂及び熱硬化性樹脂から選択し得る。

次いで、図１（ｂ）に示すように、所望の配線パターンに対応するパターンが形成されたスタンパ１３のパターン面を、バリア膜を形成するための化合物１４で被覆する。スタンパ１３の材料は、後続の押当て・転写処理において変形せず且つバリア膜形成化合物１４の絶縁膜１２側への転写が可能な材料が選択される。例えば、スタンパ１３は石英を有する。また、化合物１４によるスタンパ１３の表面コートは、例えば、スタンパ１３上への化合物１４含有液のスピンコート若しくは噴射、又は該含有液へのスタンパ１３のディッピング（浸漬）により行い得る。

バリア膜形成化合物１４は、好ましくは、金属アルコキシド、又は配線材料の金属と錯体を形成する化合物である。

ここで用い得る金属アルコキシドは、配線材料の金属に対するバリア性を有していれば特に限定されない。例えば、好適な配線材料であるＣｕに対して、金属アルコキシドは、例えば、タンタルメトキサイド、タンタルエトキサイド、タンタルｎ−ブトキサイド、アルミメトキサイド、アルミエトキサイド、アルミｎ−ブトキサイド、チタンメトキサイド、チタンエトキサイド、チタンｎ−ブトキサイド、鉄エトキサイド、ホウ酸エトキサイド、ホウ酸ｎ−ブトキサイド、ホウ酸ｔ−ブトキサイド、ホウ酸エトキサイド、ホウ酸イソプロポキサイド、ホウ酸メトキサイド、ジルコニウムｎ−ブトキサイド、ジルコニウム−ｔブトキサイド、ジルコニウムエトキサイド、及びジルコニウムイソプロポキサイドのうちの１つ、又は２つ以上の組み合わせとし得る。これらの金属アルコキシドは、当該金属アルコキシドが溶解可能な有機溶剤に希釈してからコートしてもよい。

ここで用い得る錯体形成化合物は、配線材料の金属と錯体を形成してバリア膜として機能するものであれば特に限定されない。例えば、配線材料がＣｕである場合、錯体形成化合物は、例えば、フタロシアニン化合物、ベンゾトリアゾール、クラウンエーテルのうちの１つ、又は２つ以上の組み合わせとし得る。錯体形成化合物が室温で固体の場合、スタンパ１３にコートする際、水、又はアルコール、トルエン若しくはキシレン等の有機溶剤に溶解させてからコートすることができる。

次いで、図１（ｃ）に示すように、絶縁膜１２を塗布した基板１１上に、化合物１４で被覆したスタンパ１３を押し当てる。この加圧時の圧力については、スタンパ１３のパターン形状を転写して絶縁膜１２内に配線溝を形成できれば特に限定されない。この圧力は例えば１０ＭＰａとし得る。

また、この加圧時において、化合物１４の分解・転写によるバリア膜の形成を行う。また、絶縁膜１２の硬化を同時に行い得る。この目的のため、絶縁膜１２及び化合物１４の種類に応じて、紫外線（ＵＶ）等の照射１５及び／又は加熱などの処理を行うことができる。

化合物１４が金属アルコキシドである場合、室温でＵＶ照射を行うことにより、金属アルコキシドを分解し、バリア膜となる金属酸化物を形成することが可能である。また、絶縁膜１２として感光性の光硬化性樹脂を用いることにより、同一の室温でのＵＶ照射処理で絶縁膜１２を硬化させることができる。しかしながら、好ましくは、基板１１を１５０℃以上に加熱しながらＵＶ照射１５を行う。金属アルコキシドの分解が促進され、膜質の優れたバリア膜が形成されるためである。また、光硬化性樹脂だけでなく、熱可塑性樹脂を用いることも可能になる。ただし、加熱温度は４００℃以下の温度、より好ましくは３００℃以下の温度とすることが好ましい。４００℃を超える温度では、絶縁膜１２の分解により膨れや絶縁性の劣化が生じる虞があり、３００℃超える温度では、選択された金属アルコキシドに応じて、金属アルコキシドがガス化してボイドを生じさせる虞があるためである。なお、ＵＶ照射１５を用いずに加熱処理のみで金属アルコキシドの分解・転写を行ってもよい。ＵＶ照射１５を用いない場合、金属アルコキシドの分解による金属酸化物膜の形成を実現するため、基板１１を２００℃から４００℃の範囲内の温度に加熱することが好ましい。

また、化合物１４が錯体形成化合物である場合、１５０℃以上の温度に加熱することにより化合物１４を活性化し、錯体形成を効率的に進めることができる。また、絶縁膜１２として熱可塑性樹脂を用いることにより、同一の加熱処理で絶縁膜１２を硬化させることができる。ただし、上述のように、加熱温度は４００℃以下の温度とすることが好ましい。また、絶縁膜１２が光硬化性樹脂である場合にはＵＶ照射１５を併用すればよい。なお、絶縁膜１２が光硬化性樹脂でない場合であっても、必要に応じてＵＶ照射１５を併用し得る。

次いで、図１（ｄ）に示すように、スタンパ１３を基板１１から離型する。この段階で、絶縁膜１２には、スタンパ１３に形成された所望パターンに従った配線溝１６が形成されている。さらに、配線溝１６の側壁及び底部と絶縁膜１２の頂面に金属アルコキシド又は錯体形成化合物の分解反応によるバリア膜１７’が転写形成されている。

次いで、図１（ｅ）に示すように、配線溝１６内に配線材料を埋め込み、配線１８を形成する。例えば、シード層となるＣｕ膜をスパッタ法により形成し、電解めっきによりＣｕを析出させ、平坦化処理により余分なＣｕ及びバリア膜１７’を除去する。また、例えば触媒を介した無電解めっきによりシード層を形成する等、その他の手法を用いてもよい。以上の工程により、絶縁膜１２、バリア膜１７及びＣｕ等の配線１８を含む単層の配線層１９が形成される。

多層配線を形成する場合には、図１（ａ）−（ｅ）に示した工程を繰り返せばよい。

この実施形態に従った配線形成方法によれば、スパッタ法やＡＬＤ法で観察されるシャドー効果の問題が発生せず、高アスペクト比の配線の形成時においても、バリア膜１７を、例えば２ｎｍといった厚さで、より均一に形成することができる。故に、配線全体（１７＋１８）に占めるバリア膜１７の割合を小さくし、且つＣｕ等の配線１８材料の絶縁膜１２中への拡散を防止することができる。また、金属アルコキシドや銅錯体形成化合物は、その性質上、銅配線１８内部に拡散しない。従って、幅が０．１μｍ未満の微細配線であっても、拡散バリアとしての機能を確保しながら、配線抵抗の増大を抑制することが可能であり、半導体装置や回路基板の信頼性及び高速動作を改善し得る。

続いて、上述の実施形態の具体例及び効果を、以下の実施例及び比較例を用いて説明する。

（実施例１）
図２に示すようにして、Ｌ／Ｓ（ライン／スペース）＝０．１／０．１μｍのクシ歯配線を有する評価用基板を作製した。先ず、図２（ａ）に示すように、Ｓｉ基板１１上に熱酸化膜（ＳｉＯ_２膜）２１を膜厚１００ｎｍに形成し、フェノール系感光性絶縁膜（ＷＰＲ−５１００、ＪＳＲ社製）１２−１をスピンコート法により膜厚１μｍで塗布した。また、フェノール系感光性絶縁膜１２−１の成膜後、１５０℃、３分の条件で溶剤乾燥を行った。次に、図２（ｂ）に示すように、インプリント法で使用する石英スタンパ１３に、エタノール中に８０ｗｔ％の濃度で含有させたチタンエトキサイド溶液１４をスピンコートし、薄膜バリア形成用スタンパを準備した。

次に、図２（ｃ）に示すように、２００℃に加熱した加熱ステージ２２上に配置したフェノール系感光性樹脂１２−１で被覆されたＳｉ基板１１に、チタンエトキサイド溶液１４で被覆されたスタンパ１３を圧力１０ＭＰａで加圧接触させ、ＵＶ照射１５を行った。ＵＶ照射１５は、波長３６０ｎｍの低圧水銀ランプで２４０秒とした。この時の紫外線照射量は５００ｍＪ／ｃｍ^２である。次に、スタンパ１３を離型した後、図２（ｄ）に示すように、フェノール系感光性絶縁膜１２−１内に配線溝が形成され且つバリア膜１７’が転写された基板１１上に、Ｃｕを５０ｎｍスパッタし、次いで、電解めっきによりＣｕ（スパッタＣｕと併せて参照符号１８’で示す）を成長させた。

次に、図２（ｅ）に示すように、化学的機械的研磨（Chemical Mechanical Polishing；ＣＭＰ）処理を行い、互いに分離された複数の配線１８を形成した。以上の工程により、絶縁膜１２−１、バリア膜１７及びＣｕ配線１８を含む単層の配線層１９の形成が完了した。そして、図２（ｆ）に示すように、第２のフェノール系感光性絶縁膜１２−２をスピンコート法により膜厚１μｍに成膜した。なお、フェノール系感光性絶縁膜１２−２のスピンコート後、１５０℃、３分の条件で溶剤乾燥を行い、更に、窒素ガス雰囲気のオーブンにて２００℃、１時間の加熱処理を行った。

（実施例２）
実施例１のチタンエトキサイド１４をタンタルエトキサイドに変更し、実施例１と同様の手法により、Ｌ／Ｓ＝０．１／０．１μｍのクシ歯配線を有する評価用基板を作製した。

（実施例３）
実施例１のチタンエトキサイド１４をアルミエトキサイドに変更し、実施例１と同様の手法により、Ｌ／Ｓ＝０．１／０．１μｍのクシ歯配線を有する評価用基板を作製した。

（実施例４）
実施例１のチタンエトキサイド１４をジルコニウムエトキサイドに変更し、実施例１と同様の手法により、Ｌ／Ｓ＝０．１／０．１μｍのクシ歯配線を有する評価用基板を作製した。

（実施例５）
実施例１のチタンエトキサイド溶液１４を、水に１ｗｔ％の濃度で溶解させたベンゾトリアゾール溶液に変更し、実施例１と同様の手法により、Ｌ／Ｓ＝０．１／０．１μｍのクシ歯配線を有する評価用基板を作製した。

（実施例６）
実施例１のチタンエトキサイド溶液１４を、キシレンに５ｗｔ％の濃度で溶解させたフタロシアニン溶液に変更し、実施例１と同様の手法により、Ｌ／Ｓ＝０．１／０．１μｍのクシ歯配線を有する評価用基板を作製した。

（実施例７）
ＵＶ照射１５を行わずに２００℃の加熱ステージで３０分加熱する熱インプリントとしたことを除いて、実施例１と同様の手法により、Ｌ／Ｓ＝０．１／０．１μｍのクシ歯配線を有する評価用基板を作製した。

（実施例８）
ＵＶ照射１５を行わずに２００℃の加熱ステージで３０分加熱する熱インプリントとしたこと、及びチタンエトキサイド１４をタンタルエトキサイドに変更したことを除いて、実施例１と同様の手法により、Ｌ／Ｓ＝０．１／０．１μｍのクシ歯配線を有する評価用基板を作製した。

（実施例９）
ＵＶ照射１５を行わずに２００℃の加熱ステージで３０分加熱する熱インプリントとしたこと、及びチタンエトキサイド１４をアルミエトキサイドに変更したことを除いて、実施例１と同様の手法により、Ｌ／Ｓ＝０．１／０．１μｍのクシ歯配線を有する評価用基板を作製した。

（実施例１０）
ＵＶ照射１５を行わずに２００℃の加熱ステージで３０分加熱する熱インプリントとしたこと、及びチタンエトキサイド１４をジルコニウムエトキサイドに変更したことを除いて、実施例１と同様の手法により、Ｌ／Ｓ＝０．１／０．１μｍのクシ歯配線を有する評価用基板を作製した。

（実施例１１）
ＵＶ照射１５を行わずに２００℃の加熱ステージ２２で３０分加熱する熱インプリントとしたこと、及びチタンエトキサイド溶液１４を、水に１ｗｔ％の濃度で溶解させたベンゾトリアゾール溶液に変更したことを除いて、実施例１と同様の手法により、Ｌ／Ｓ＝０．１／０．１μｍのクシ歯配線を有する評価用基板を作製した。

（実施例１２）
ＵＶ照射１５を行わずに２００℃の加熱ステージ２２で３０分加熱する熱インプリントとしたこと、及びチタンエトキサイド溶液１４を、キシレンに５ｗｔ％の濃度で溶解させたフタロシアニン溶液に変更したことを除いて、実施例１と同様の手法により、Ｌ／Ｓ＝０．１／０．１μｍのクシ歯配線を有する評価用基板を作製した。

（比較例１）
石英スタンパ１３のチタンエトキサイド溶液１４によるコート処理を行わずに、Ｌ／Ｓ＝０．１／０．１μｍのクシ歯配線を有する比較用の評価用基板を作製した。その他の工程は、図２と同様とした。

（比較例２）
石英スタンパ１３のチタンエトキサイド溶液１４によるコート処理、及びＵＶ照射１５を行わずに、Ｌ／Ｓ＝０．１／０．１μｍのクシ歯配線を有する比較用の評価用基板を作製した。その他の工程は、図２と同様とした。

（比較例３）
図３に示すようにして、Ｌ／Ｓ＝０．１／０．１μｍのクシ歯配線を有する比較用の評価用基板を作製した。先ず、図３（ａ）に示すように、Ｓｉ基板１１上に熱酸化膜（ＳｉＯ_２膜）２１を膜厚１００ｎｍに形成し、フェノール系感光性絶縁膜（ＷＰＲ−５１００、ＪＳＲ社製）１２−１をスピンコート法により膜厚１μｍで塗布した。また、フェノール系感光性絶縁膜１２−１の成膜後、１５０℃、３分の条件で溶剤乾燥を行った。次に、図３（ｂ）に示すように、２００℃に加熱した加熱ステージ２２上に配置したフェノール系感光性樹脂１２−１で被覆されたＳｉ基板１１にスタンパ１３を圧力１０ＭＰａで加圧接触させ、ＵＶ照射１５を行った。ＵＶ照射１５は、波長３６０ｎｍの低圧水銀ランプで２４０秒とした。この時の紫外線照射量は５００ｍＪ／ｃｍ^２である。

次に、スタンパ１３を離型した後、図３（ｃ）に示すように、フェノール系感光性絶縁膜１２−１内に配線溝が形成された基板１１上に、Ｔｉ膜１１７’を厚さ１０ｎｍ、Ｃｕ膜を厚さ５０ｎｍにスパッタし、次いで、電解めっきにより銅（スパッタＣｕと併せて参照符号１８’で示す）を成長させた。次に、図３（ｄ）に示すように、ＣＭＰ処理を行い、互いに分離された複数の配線１８を形成した。以上の工程により、絶縁膜１２−１、スパッタＴｉ膜１１７及びＣｕ配線１８を含む単層の配線層１１９の形成が完了した。

そして、図３（ｅ）に示すように、第２のフェノール系感光性絶縁膜１２−２をスピンコート法により膜厚１μｍに成膜した。なお、フェノール系感光性絶縁膜１１１’の塗布後、１５０℃、３分の条件で溶剤乾燥を行い、更に、窒素ガス雰囲気のオーブンにて２００℃、１時間の加熱処理を行った。

（比較例４）
比較例３のＴｉ膜１１７の膜厚を１０ｎｍから３ｎｍに変更し、比較例３と同様の手法により、Ｌ／Ｓ＝０．１／０．１μｍのクシ歯配線を有する比較用の評価用基板を作製した。

（特性の比較結果）
実施例１−１２及び比較例１−４の各々により作製した評価用基板において、隣接する２つの配線（１７＋１８、又は１１７＋１８）間に１０Ｖの直流電圧を印加し、配線間のリーク電流を測定した。

また、配線（１７＋１８、又は１１７＋１８）の抵抗値をＬＣＲメータにて測定し、配線がＣｕのみを有するとしたときに配線の断面積及び長さから決定される理想抵抗値に対する増大率を：
抵抗増大率＝測定抵抗値（Ω）／理想抵抗値（Ω） （１）
として算出した。すなわち、抵抗増大率の値は１に近いほど良好である。なお、上記の測定抵抗値は、ストレス試験前の（初期）抵抗値である。

さらに、各評価用基板を２００℃、２４時間の条件で高温放置した後、高温放置後の配線抵抗値を測定し、初期抵抗値に対する変化率を：
高温放置抵抗変化率＝高温放置後の抵抗値（Ω）／初期抵抗値（Ω） （２）
として算出した。すなわち、高温放置抵抗変化率の値も１に近いほど良好である。

表１は、リーク電流値、抵抗増大率、高温放置抵抗変化率の測定結果を示している。実施例１−１２は比較例１−４と比較して良好な特性を示している。具体的には、バリア膜を形成していない比較例１及び２は、抵抗増大率は当然ながら１に近いものの、ＤＣ１０Ｖのリーク電流試験で絶縁破壊し、上記の高温放置試験により抵抗値が２倍以上に増大する。また、異なる膜厚のスパッタＴｉのバリア膜１１７を有する比較例３及び４は、信頼性に関するリーク電流及び高温放置抵抗変化率と、配線抵抗値ひいては動作速度に関する抵抗増大率との間にトレードオフの関係があり、双方を満たす膜厚条件が得られていない。それに対し、実施例１−１２においては、信頼性と動作速度との双方において優れた特性を示している。

以上の比較結果が示すように、実施形態に従った配線形成方法によれば、バリア膜１７をより均一に形成することができ、断面積的に配線全体に占めるバリア膜の割合を小さくしながら、Ｃｕ配線１８から絶縁膜１２内へのＣｕ拡散を防止することが可能である。

（実施例１３）
図４−７に示すようにして、多層配線を有する半導体装置を作製した。

先ず、図４（ａ）に示すように、Ｓｉ基板１１に、ＬＯＣＯＳによる素子間分離膜３１及びトランジスタ３２を形成した。本実施例においては、トランジスタ３２は、ソース、ドレイン、ゲート、ゲート絶縁膜及びサイドウォール絶縁膜を有する電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）とした。次に、図４（ｂ）に示すように、リンガラス等の層間絶縁膜３３、ストッパ膜３４を形成し、電極取り出し用のコンタクトホール３５を形成した。次に、図４（ｃ）に示すように、コンタクトホ−ル３５内に、ＴｉＮ膜３６及びＷプラグ３７を有するコンタクトを形成した。このため、スパッタ法による５０ｎｍのＴｉＮ膜の堆積と、ＷＦ_６及び水素の混合ガスを用いたブランケットＷ膜の堆積と、その後のＣＭＰとを行った。

次いで、図５（ａ）に示すように、フェノール系感光性絶縁膜１２−１をスピンコート法で膜厚２００ｎｍに塗布し、１５０℃、３分の溶媒乾燥を行った。次に、図５（ｂ）に示すように、２００℃に加熱した加熱ステージ２２上に基板１１を載せ、実施例１と同様に、チタンエトキサイド溶液１４−１をスピンコートしたスタンパ１３−１を圧力１０ＭＰａで基板３１に加圧接触させ、ＵＶ照射１５−１を行った。ＵＶ照射１５−１は、波長３６０ｎｍの低圧水銀ランプで２４０秒とした。この時の紫外線照射量は５００ｍＪ／ｃｍ^２である。次に、スタンパ１３−１を離型した後、図５（ｃ）に示すように、バリア膜１７−１が転写された基板１１上で、膜厚５０ｎｍのＣｕスパッタ、電解Ｃｕめっき及びＣＭＰを行い、Ｃｕ配線１８−１を形成した。この段階で、絶縁膜１２−１、バリア膜１７−１及び銅配線１８−１を含む第１層配線１９−１の形成が完了した。

次いで、図６（ａ）に示すように、第１層配線１９−１上にフェノール系感光性絶縁膜１２−２をスピンコート法で膜厚４００ｎｍに塗布し、１５０℃、３分の溶媒乾燥を行った。次に、図６（ｂ）に示すように、２００℃に加熱した加熱ステージ２２上に基板１１を載せ、実施例１と同様に、チタンエトキサイド溶液１４−２をスピンコートしたスタンパ１３−２を圧力１０ＭＰａで基板１１に加圧接触させ、ＵＶ照射１５−２を行った。ＵＶ照射１５−２は、ＵＶ照射１５−１と同様に、波長３６０ｎｍの低圧水銀ランプで２４０秒とした。

次いで、スタンパ１３−２を離型した後、図７（ａ）に示すように、バリア膜１７−２が転写された基板１１上で、膜厚５０ｎｍのＣｕスパッタ、電解Ｃｕめっき及びＣＭＰを行った。この段階で、絶縁膜１２−２、バリア膜１７−２及び銅配線１８−２を含む第２層配線１９−２までの形成が完了した。次に、図６（ａ）−７（ａ）の工程を繰り返し、図７（ｂ）に示すように、フェノール系感光性絶縁膜１２−３、バリア膜１７−３及び銅配線１８−３を含む第３層配線１９−３を形成した。なお、図示のように、配線層１９−１、１９−２、１９−３が連続ビアを形成するようにした。

以上により作製した半導体装置において、１００万個の連続ビアを評価したところ、歩留まりは９５％であった。また、２００℃、１０００時間の高温放置の前後で配線抵抗を測定したところ、高温放置後の抵抗増大は見られなかった。

以上、実施形態について詳述したが、本発明は特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された要旨の範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。例えば、配線材料として、低抵抗な金属として周知の銅（Ｃｕ）を用いて説明したが、上述の実施形態は、例えばアルミニウム（Ａｌ）等、拡散バリア膜を必要とするその他の金属又は合金等にも適用可能である。

以上の説明に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
スタンパのパターン面をバリア膜形成化合物で被覆する工程と、
前記スタンパのパターン面を樹脂膜に押し当てつつ、前記バリア膜形成化合物の分解・転写処理を行う工程と、
前記パターン面のパターンにより前記樹脂膜内に形成された配線溝内に、前記分解・転写処理により形成されたバリア膜を介して、配線材料を埋め込む工程と、
を有する配線形成方法。
（付記２）
前記バリア膜形成化合物は、金属アルコキシド、又は金属と錯体を形成する化合物である、付記１に記載の配線形成方法。
（付記３）
前記バリア膜形成化合物の前記分解・転写処理は、紫外線照射を行うことを含む、付記１又は２に記載の配線形成方法。
（付記４）
前記バリア膜形成化合物の前記分解・転写処理は、１５０℃から４００℃の範囲内での加熱処理を含む、付記１乃至３の何れか一に記載の配線形成方法。
（付記５）
前記バリア膜形成化合物は金属アルコキシドであり、前記バリア膜形成化合物の前記分解・転写処理は、紫外線照射を行いつつ、１５０℃から３００℃の範囲内での加熱処理を行うことを含む、付記１に記載の配線形成方法。
（付記６）
前記バリア膜形成化合物は、チタンアルコキシド、アルミアルコキシド、タンタルアルコキシド、及びジルコニウムアルコキシドからなる群から選択される、付記１乃至５の何れか一に記載の配線形成方法。
（付記７）
前記バリア膜形成化合物は、トリアゾール系化合物、及びフタロシアニン系化合物からなる群から選択される、付記１乃至４の何れか一に記載の配線形成方法。
（付記８）
基板及び該基板上の配線層を有し、
前記配線層は、樹脂膜と該樹脂膜内に形成された配線とを有し、
前記樹脂膜と前記配線との間に、化合物の分解により形成された金属酸化物膜が介在し、
前記化合物は、金属アルコキシド、又は金属と錯体を形成する化合物である、
半導体装置。
（付記９）
前記配線は銅配線であり、
前記化合物は、チタンアルコキシド、アルミアルコキシド、タンタルアルコキシド、及びジルコニウムアルコキシド、トリアゾール系化合物、及びフタロシアニン系化合物からなる群から選択された化合物であり、
前記金属酸化物膜は、前記銅配線から前記樹脂膜への銅の拡散を防止するよう作用する、
付記７に記載の半導体装置。
（付記１０）
基板及び該基板上の配線層を有し、
前記配線層は、樹脂膜と該樹脂膜内に形成された配線とを有し、
前記樹脂膜と前記配線との間に、化合物の分解により形成された金属酸化物膜が介在し、
前記化合物は、金属アルコキシド、又は金属と錯体を形成する化合物である、
回路基板。

１１ 基板
１２ 絶縁膜（樹脂膜）
１３ スタンパ
１４ バリア膜形成化合物
１５ ＵＶ照射
１６ 配線溝
１７ バリア膜
１８ 配線
１９ 配線層
３１ 素子間分離膜
３２ トランジスタ

Claims (7)

1. スタンパのパターン面をバリア膜形成化合物で被覆する工程と、
   前記スタンパのパターン面を樹脂膜に押し当てつつ、前記バリア膜形成化合物の分解・転写処理を行う工程と、
   前記パターン面のパターンにより前記樹脂膜内に形成された配線溝内に、前記分解・転写処理により形成されたバリア膜を介して、配線材料を埋め込む工程と、
   を有する配線形成方法。
2. 前記バリア膜形成化合物は、金属アルコキシド、又は金属と錯体を形成する化合物である、請求項１に記載の配線形成方法。
3. 前記バリア膜形成化合物の前記分解・転写処理は、紫外線照射を行うことを含む、請求項１又は２に記載の配線形成方法。
4. 前記バリア膜形成化合物の前記分解・転写処理は、１５０℃から４００℃の範囲内での加熱処理を含む、請求項１乃至３の何れか一項に記載の配線形成方法。
5. 前記バリア膜形成化合物は金属アルコキシドであり、前記バリア膜形成化合物の前記分解・転写処理は、紫外線照射を行いつつ、１５０℃から３００℃の範囲内での加熱処理を行うことを含む、請求項１に記載の配線形成方法。
6. 基板及び該基板上の配線層を有し、
   前記配線層は、樹脂膜と該樹脂膜内に形成された配線とを有し、
   前記樹脂膜と前記配線との間に、化合物の分解により形成された金属酸化物膜が介在し、
   前記化合物は、金属アルコキシド、又は金属と錯体を形成する化合物である、
   半導体装置。
7. 基板及び該基板上の配線層を有し、
   前記配線層は、樹脂膜と該樹脂膜内に形成された配線とを有し、
   前記樹脂膜と前記配線との間に、化合物の分解により形成された金属酸化物膜が介在し、
   前記化合物は、金属アルコキシド、又は金属と錯体を形成する化合物である、
   回路基板。

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