KR20180026157A - Method of fabricating interconnection structure by using dual damascene process - Google Patents
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Abstract
Description
본 출원은 듀얼 다마신 공정(dual damascene process)을 이용한 배선 구조체(interconnection structure)를 형성하는 방법에 관한 것이다. The present application relates to a method of forming an interconnection structure using a dual damascene process.
반도체 산업이 급속히 성장되며, 보다 높은 소자 밀도를 갖는 집적 회로를 구현하고자 노력하고 있다. 보다 많은 수의 소자들을 제한된 면적 내에 집적시키기 위해서, 평면적으로 단위 셀(cell)이 차지하는 면적을 감소시키고자 노력하고 있다. 수 ㎚ 내지 수십 ㎚의 수준의 나노 스케일(nanoscale)의 선폭(CD: Critical Dimension) 또는 피치(pitch)을 가지는 미세 패턴들의 구조를 구현하기 위해 다양한 기술들이 시도되고 있다. The semiconductor industry is rapidly growing, and efforts are being made to realize integrated circuits with higher device densities. In order to integrate a larger number of devices into a limited area, efforts are being made to reduce the area occupied by unit cells in a planar manner. Various techniques have been attempted to realize the structure of fine patterns having a nanoscale line width (CD: critical dimension or pitch) of several nm to several tens nm.
금속 배선 구조체(metal interconnection structure)를 듀얼 다마신 공정(dual damascene process)으로 형성하는 과정이 적용되고 있으나, 극심하게 감소하고 있는 도전성 비아(conductive via)의 패턴 크기가 공정 적용에 제약을 발생시키고 있다. 리소그래피 장비(lithography system)의 노광 해상력(exposure resolution) 한계에 의해서, 보다 미세한 크기의 도전성 비아를 패터닝하기가 점차 더 어려워지고 있어, 듀얼 다마신 공정으로 금속 배선 구조체를 형성하기가 어려워지고 있다. A process of forming a metal interconnection structure by a dual damascene process has been applied. However, the pattern size of a conductive via, which is greatly reduced, . Due to the exposure resolution limitations of lithography systems, it becomes increasingly more difficult to pattern conductive vias of finer sizes, making it difficult to form metal wiring structures with a dual damascene process.
본 출원은 블록코폴리머(block co-polymer)의 상분리를 듀얼 다마신 공정에 적용하여 도전성 비아를 가지는 금속 배선 구조체를 형성하는 방법을 제시하고자 한다. This application proposes a method of forming a metal wiring structure having a conductive via by applying a phase coherence of a block co-polymer to a dual damascene process.
본 출원의 일 관점은, 기판 상에 비아 패턴 템플레이트층(via pattern template layer)을 형성하는 단계; 상기 비아 패턴 템플레이트층 상에 트렌치(trench)를 제공하는 라인 패턴 템플레이트(line pattern template)를 형성하는 단계; 상기 트렌치를 채우는 블록코폴리머층(block copolymer layer)을 도입(applying)하는 단계; 상기 블록코폴리머층을 어닐링(annealing)하여 폴리머 매트릭스부(polymeric matrix) 및 폴리머 도메인들(polymer domains)을 유도하는 단계; 상기 폴리머 도메인들을 선택적으로 제거하여 캐비티(cavity)들을 형성하는 단계; 상기 캐비티들의 일부를 차단하는 비아 차단 패턴(via blocking pattern)을 형성하는 단계; 및 상기 비아 차단 패턴에 의해 노출된 상기 캐비티들의 다른 일부들을 상기 비아 패턴 템플레이트층 내로 연장시켜 비아홀(via hole)들을 형성하는 단계;를 포함하는 배선 구조체 형성 방법을 제시할 수 있다. One aspect of the present application includes a method of fabricating a semiconductor device, comprising: forming a via pattern template layer on a substrate; Forming a line pattern template that provides a trench on the via patterned template layer; Applying a block copolymer layer filling the trench; Annealing the block copolymer layer to induce a polymeric matrix and polymer domains; Selectively removing the polymer domains to form cavities; Forming a via blocking pattern to block a portion of the cavities; And forming via holes by extending other portions of the cavities exposed by the via blocking pattern into the via pattern template layer.
본 출원의 일 관점은, 기판 상에 비아 패턴 템플레이트층(via pattern template layer) 및 라인 패턴 템플레이트층(line pattern template layer)을 순차적으로 형성하는 단계; 상기 라인 패턴 템플레이트층에 제1트렌치들을 형성하는 단계; 상기 라인 패턴 템플레이트층에 제2트렌치들을 형성하는 단계; 상기 제1 및 제2트렌치들을 채우는 블록코폴리머층(block copolymer layer)을 도입(applying)하는 단계; 상기 블록코폴리머층을 어닐링(annealing)하여 폴리머 매트릭스부(polymeric matrix) 및 폴리머 도메인들(polymer domains)을 유도하는 단계; 상기 폴리머 도메인들을 선택적으로 제거하여 캐비티(cavity)들을 형성하는 단계; 상기 캐비티들의 일부를 차단하는 비아 차단 패턴(via blocking pattern)을 형성하는 단계; 및 상기 비아 차단 패턴에 의해 노출된 상기 캐비티들의 다른 일부들을 상기 비아 패턴 템플레이트층 내로 연장시켜 비아홀(via hole)들을 형성하는 단계;를 포함하는 배선 구조체 형성 방법을 제시할 수 있다. According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: sequentially forming a via pattern template layer and a line pattern template layer on a substrate; Forming first trenches in the line pattern template layer; Forming second trenches in the line pattern template layer; Applying a block copolymer layer filling the first and second trenches; Annealing the block copolymer layer to induce a polymeric matrix and polymer domains; Selectively removing the polymer domains to form cavities; Forming a via blocking pattern to block a portion of the cavities; And forming via holes by extending other portions of the cavities exposed by the via blocking pattern into the via pattern template layer.
본 출원의 일 관점은, 기판 상에 비아 패턴 템플레이트층(via pattern template layer) 및 라인 패턴 템플레이트층(line pattern template layer)을 순차적으로 형성하는 단계; 상기 라인 패턴 템플레이트층에 제1트렌치들을 형성하는 단계; 상기 제1트렌치들을 채우는 제1블록코폴리머층을 도입(applying)하는 단계; 상기 제1블록코폴리머층을 제1어닐링(annealing)하여 폴리머 제1매트릭스부(polymeric matrix) 및 폴리머 제1도메인들(polymer domains)을 유도하는 단계; 상기 폴리머 제1도메인들을 선택적으로 제거하여 제1캐비티(cavity)들을 형성하는 단계; 상기 라인 패턴 템플레이트층에 제2트렌치들을 형성하는 단계; 상기 제2트렌치들을 채우는 제2블록코폴리머층을 도입(applying)하는 단계; 상기 제2블록코폴리머층을 제2어닐링(annealing)하여 폴리머 제2매트릭스부(polymeric matrix) 및 폴리머 제2도메인들(polymer domains)을 유도하는 단계; 상기 폴리머 제2도메인들을 선택적으로 제거하여 제2캐비티(cavity)들을 형성하는 단계; 상기 제1 및 제2캐비티들의 일부를 차단하는 비아 차단 패턴(via blocking pattern)을 형성하는 단계; 및 상기 비아 차단 패턴에 의해 노출된 상기 제1 및 제2캐비티들의 다른 일부들을 상기 비아 패턴 템플레이트층 내로 연장시켜 비아홀(via hole)들을 형성하는 단계;를 포함하는 배선 구조체 형성 방법을 제시할 수 있다. According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: sequentially forming a via pattern template layer and a line pattern template layer on a substrate; Forming first trenches in the line pattern template layer; Applying a first block copolymer layer filling the first trenches; Annealing the first block copolymer layer to induce a polymeric first matrix polymer domain and polymeric first domains; Selectively removing the polymer first domains to form first cavities; Forming second trenches in the line pattern template layer; Applying a second block copolymer layer filling the second trenches; Annealing the second block copolymer layer to induce a polymeric second matrix polymer domain and polymer domain second polymer domains; Selectively removing the polymer second domains to form second cavities; Forming a via blocking pattern to block a portion of the first and second cavities; And forming via holes by extending other portions of the first and second cavities exposed by the via-blocking pattern into the via patterned template layer. .
본 출원의 실시예들에 따르면, 블록코폴리머(block co-polymer)의 상분리를 듀얼 다마신 공정에 적용하여 도전성 비아를 가지는 연결 배선 구조체를 형성하는 방법을 제시할 수 있다. According to embodiments of the present application, a method of forming a connection wiring structure having conductive vias by applying a phase coherence of a block co-polymer to a dual damascene process can be presented.
도 1 내지 도 15은 본 출원의 일 예에 의한 금속 배선 구조체 형성 방법을 보여주는 도면들이다.
도 16 내지 도 21은 본 출원의 일 예에 의한 금속 배선 구조체 형성 방법을 보여주는 도면들이다.
도 22 내지 도 36은 본 출원의 일 예에 의한 금속 배선 구조체 형성 방법을 보여주는 도면들이다.
도 37 내지 도 39는 블록코폴리머(block copolymer)의 상분리를 보여주는 도면들이다.1 to 15 are views showing a method of forming a metal wiring structure according to an example of the present application.
16 to 21 are views showing a method of forming a metal wiring structure according to an example of the present application.
22 to 36 are views showing a method of forming a metal wiring structure according to an example of the present application.
37 to 39 are diagrams showing phase separation of a block copolymer.
본 출원의 예의 기재에서 사용하는 용어들은 제시된 실시예에서의 기능을 고려하여 선택된 용어들로서, 그 용어의 의미는 기술 분야에서의 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 사용된 용어의 의미는 본 명세서에 구체적으로 정의된 경우 정의된 정의에 따르며, 구체적인 정의가 없는 경우 당업자들이 일반적으로 인식하는 의미로 해석될 수 있다. 본 출원의 예의 기재에서 "제1" 및 "제2", "상부(top)"및 "하부(bottom or lower)"와 같은 기재는 부재를 구분하기 위한 것이며, 부재 자체를 한정하거나 특정한 순서를 의미하는 것으로 사용된 것은 아니고, 상대적인 위치 관계를 의미하는 것이지 그 부재에 직접 접촉하거나 또는 사이 계면에 다른 부재가 더 도입되는 특정한 경우를 한정하는 것은 아니다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들에서도 마찬가지의 해석이 적용될 수 있다. The terms used in describing the example of the present application are selected in consideration of the functions in the illustrated embodiments, and the meaning of the terms may be changed according to the intentions or customs of the user, the operator in the technical field, and so on. The meaning of the term used is in accordance with the defined definition when specifically defined in this specification and can be interpreted in a sense generally recognized by those skilled in the art without specific definition. In the description of the examples of the present application, a substrate such as "first" and "second", "top" and "bottom" It is not meant to be taken to be a meaning but to mean a relative positional relationship and not to a specific case in which the member is directly contacted or further members are introduced into the interface between the members. The same interpretation can be applied to other expressions that describe the relationship between the components.
블록코폴리머(block co-polymer)의 상분리 과정을 비아를 가지는 다마신 금속 배선 구조체를 형성하는 과정에 적용하는 방법을 제시할 수 있다. 블록코폴리머의 상분리에 의해서 직접적자기정렬되는 블록 도메인(block domain)들을 유도하고, 블록 도메인들을 선택적으로 제거함으로써 도전성 비아들이 형성될 비아홀(via hole)들을 유도할 수 있다. 이에 따라, 도전성 비아들을 위한 별도의 추가적인 리소그래피 과정을 생략할 수 있고, 또한, 리소그래피 과정의 노광 해상력 한계를 극복할 수 있다. A method of applying a phase separation process of a block co-polymer to a process of forming a damascene metallization structure having vias can be suggested. Directly self-aligned block domains are induced by phase separation of the block copolymer, and via holes can be formed through which the conductive vias are formed by selectively removing the block domains. Thereby, a separate additional lithography process for the conductive vias can be omitted, and also the exposure resolution limit of the lithography process can be overcome.
블록코폴리머(BCP)의 특정 폴리머 블록이 정렬(ordering)되어 폴리머 블록들의 도메인(domain)들이 매트릭스(matrix)로부터 상분리되고, 상분리된 도메인들을 선택적으로 제거함으로써 나노 스케일(nano scale) 크기의 형상(feature)을 가지는 비아홀들을 유도할 수 있다. 블록 도메인은 수 ㎚ 내지 수십 ㎚의 크기의 나노 스케일 크기를 가질 수 있으므로, 도전성 비아들의 선폭 크기는 나노 스케일 선폭 크기로 매우 작은 크기로 구현될 수 있다. The specific polymer blocks of the block copolymer (BCP) are ordered so that the domains of the polymer blocks are phase separated from the matrix and the phase separated domains are selectively removed to form a nanoscale-sized shape features can be derived. Since the block domain can have a nanoscale size ranging from several nanometers to several tens nanometers, the line width size of the conductive vias can be realized with a very small nanoscale line width size.
본 출원의 실시예들은 PcRAM 소자나 ReRAM, SRAM, FLASH, MRAM 또는 FeRAM과 같은 메모리 소자나, 논리 집적회로가 집적된 로직(logic) 소자를 집적하는 데 적용될 수 있다. 본 출원의 실시예들은 상호간에 규칙적이지 않게 이격되거나 배치된 도전성 비아들과 이들 도전성 비아들을 상호 연결시키는 도전 라인들을 포함하여 이루어지는 로직 회로 배선 구조를 형성하는 데 적용될 수 있다. Embodiments of the present application can be applied to the integration of PcRAM devices, memory devices such as ReRAM, SRAM, FLASH, MRAM, or FeRAM, or logic devices in which logic integrated circuits are integrated. Embodiments of the present application can be applied to form a logic circuit interconnection structure comprising conductive vias spaced apart or arranged in a mutually non-regular manner and conductive lines interconnecting these conductive vias.
명세서 전문에 걸쳐 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 지칭할 수 있다. 동일한 참조 부호 또는 유사한 참조 부호들은 해당 도면에서 언급 또는 설명되지 않았더라도, 다른 도면을 참조하여 설명될 수 있다. 또한, 참조 부호가 표시되지 않았더라도, 다른 도면들을 참조하여 설명될 수 있다. Like reference characters throughout the specification may refer to the same elements. The same reference numerals or similar reference numerals can be described with reference to other drawings, even if they are not mentioned or described in the drawings. Further, even if the reference numerals are not shown, they can be described with reference to other drawings.
도 1 내지 도 15은 본 출원의 일 예에 의한 금속 배선 구조체 형성 방법을 보여준다. 1 to 15 show a method of forming a metal wiring structure according to an example of the present application.
도 1은 라인 패턴 템플레이트(template for line pattern: 400)의 트렌치(trench: 410)의 평면 배치 형상을 보여주는 레이아웃(layout)이다. 도 2는 도 2의 A1-A1'절단선을 따르는 단면 형상을 보여주는 도면이다. FIG. 1 is a layout showing a planar arrangement shape of a
도 1 및 도 2를 참조하면, 반도체 기판(도 2의 100) 상에 제1유전층(120)이 구비되고, 제1유전층(120) 상에 도전 요소(conductive element)로서 하부 도전 라인(210)들이 구비될 수 있다. 하부 도전 라인(210)들은 다층 배선 구조에서 제1메탈 라인(M1)으로 구비될 수 있다. 하부 도전 라인(210)들은 소자의 동작 속도 개선을 위해서 보다 저항이 낮은 구리(Cu)층을 포함하여 형성될 수 있다. Referring to FIGS. 1 and 2, a first
반도체 기판(100)에 게이트(113, 114) 및 정션(junction: 111, 112)을 포함하는 트랜지스터 구조와 같은 전자 요소(electronic element)들이 구비될 수 있다. 정션(111, 112)은 트랜지스터의 드레인 영역(drain region)이나 또는 소스 영역(source region)으로 구비될 수 있다. 제1하부 도전 라인(218)은 제1정션(111), 제1게이트(113)를 포함하여 이루어지는 제1트랜지스터의 제1정션(111)에 제1도전 플러그(conductive plug: 121)와 같은 연결 패턴 또는 도전 콘택(contact)에 의해 전기적으로 접속될 수 있다. 제2하부 도전 라인(217)은 제2정션(113), 제2게이트(114)를 포함하여 이루어지는 제2트랜지스터의 제2정션(113)에 제2도전 플러그(122)와 같은 연결 패턴에 의해 전기적으로 접속될 수 있다. 제1 및 제2트랜지스터들은 로직 회로(logic circuit)을 이루는 전자 요소들일 수 있다. The
하부 도전 라인(210)들 사이를 격리하여 절연하는 제2유전층(200)이 제1유전층(120) 상에 형성될 수 있다. 제1유전층(120)은 실리콘 산화물(SiO2), 실리콘 질화물(Si3N4)와 같은 실리콘 베이스(silicon base)의 유전 물질의 층을 포함할 수 있다. 제2유전층(200)은 실리콘 산화물(SiO2), 실리콘 질화물(Si3N4)와 같은 실리콘 베이스의 유전 물질의 층을 포함할 수 있다. 제1유전층(120)이나 제2유전층(200)은 단일 유전 물질의 층이나 복수의 다층 유전층들의 적층(stack) 구조로 형성될 수 있다. A second
하부 도전 라인(210)들을 덮는 비아 패턴 템플레이트층(template layer for via pattern: 300)이 제2유전층(200) 상에 형성될 수 있다. 비아 패턴 템플레이트층(300)은 하부 도전 라인(210)들과 비아 패턴 템플레이트층(300) 상에 구비될 상부 도전 라인(도시되지 않음)들 사이를 격리하는 층간 유전층(interlayered layer) 또는 다층 배선층 구조에서 금속층간 유전층(IMD: InterMetallic Dielecric layer)으로 형성될 수 있다. 비아 패턴 템플레이트층(300)은 유전 물질의 층, 예컨대, 실리콘 산화물(SiO2), 실리콘 질화물(Si3N4) 등과 같은 실리콘 베이스의 유전 물질의 층을 포함하여 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. A template layer for
비아 패턴 템플레이트층(300) 상에 상부 도전 라인의 패턴 형상을 제공하기 위한 라인 패턴 템플레이트(template for line pattern: 400)를 형성할 수 있다. 라인 패턴 템플레이트(400)는 하부 도전 라인(210)들과 비아 패턴에 의해서 전기적으로 접속될 상부 도전 라인의 패턴 형상을 제공할 층으로 형성될 수 있다. 라인 패턴 템플레이트(400)는 상부 도전 라인의 패턴 형상을 제공할 트렌치(trench: 410)를 리세스된 오프닝 영역(recessed opening region)으로 구비할 수 있다. A template for
비아 패턴 템플레이트층(300) 상에 라인 패턴 템플레이트(400)를 위한 층을 형성한 후, 라인 패턴 템플레이트층을 패터닝하기 위한 마스크 패턴(mask pattern: 700)을 형성할 수 있다. 마스크 패턴(700)은 라인 패턴 템플레이트층 상에 포토레지스트(photoresist layer)를 형성한 후, 노광 및 현상을 포함하는 리소그래피 과정을 수행하여 형성될 수 있다. 마스크 패턴(700)에 의해 노출된 라인 패턴 템플레이트층을 선택적으로 식각하여 제거함으로써, 트렌치(410)를 가지는 라인 패턴 템플레이트(400)가 형성될 수 있다. 트렌치(410)는 적어도 둘 이상의 하부 도전 라인(210)들, 예컨대, 제1하부 도전 라인(218) 및 제2하부 도전 라인(217)에 교차하여 중첩되도록 형성될 수 있다. 트렌치(410)의 바닥 부분에 비아 패턴 템플레이트층(300)의 표면이 노출될 수 있다. 라인 패턴 템플레이트(400)는 유전 물질의 층, 예컨대, 실리콘 산화물(SiO2), 실리콘 질화물(Si3N4) 등과 같은 실리콘 베이스의 유전 물질의 층을 포함하여 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. After forming a layer for the
라인 패턴 템플레이트(400)의 트렌치(410)는, 도 1에 제시된 바와 같이, 서로 직교하는 X축 방향으로 연장되거나 또는 Y축 방향으로 연장되는 라인 형상으로 패터닝될 수 있다. 또는 X축 방향으로 연장되고 이어서 Y축 방향으로 다시 연장되도록 벤딩(bending)된 형상으로 패터닝될 수 있다. The
도 3은 폴리머 매트릭스부(polymer matrix part; 520)의 평면 배치 형상을 보여주는 레이아웃(layout)이다. 도 4 내지 도 6은 폴리머 매트릭스부(520)를 형성하는 과정을 보여주고, 도 3의 A1-A1'절단선을 따르는 단면 형상들을 보여주는 도면들이다. 3 is a layout showing a planar arrangement shape of the
도 3 및 도 4를 참조하면, 라인 패턴 템플레이트(400)의 트렌치(410) 내에, 트렌치(410)를 채우는 블록코폴리머층(block copolymer layer: 500)을 코팅(coating)한다. 블록코폴리머층(500)은 폴리스티렌-폴리메틸메타아크릴레이트(PS-PMMA) 블록코폴리머를 코팅하여 형성될 수 있다. 또는 블록코폴리머층(500)은 폴리스티렌-폴리디메틸실록산(PS-PDMS) 블록코폴리머를 이용할 수 있다. 블록코폴리머층(500)은 PS와 PMMA의 블록코폴리머(polystyrene-polymethylmethacrylate block copolymer)로 형성될 경우, PS와 PMMA의 부피비는 대략 70: 30 의 비율로 조절될 수 있다. 이러한 부피비나 각각의 폴리머 블록 성분의 분자량 등은 공정에 부합되도록 조절될 수 있다. Referring to FIGS. 3 and 4, a
블록코폴리머(BCP)는 도 37에 제시된 바와 같이 두 가지 또는 그 이상의 서로 다른 구조를 가지는 폴리머 블록(polymer block)들이 공유 결합을 통해 하나의 폴리머로 결합된 형태의 기능성 고분자이다. 단일 블록코폴리머를 보여주는 도 37에 제시된 바와 같이, 폴리머 블록 성분 A와 폴리머 블록 성분 B는 공유 결합에 의한 연결점에 연결된 사슬형 폴리머(chain polymer) 형상을 가질 수 있다. 블록코폴리머는 도 38에 제시된 바와 같이 균일한 하나의 상(homogenous phase)로 섞인 상태로 코팅될 수 있다. The block copolymer (BCP) is a functional polymer in which polymer blocks having two or more different structures are combined with one polymer through covalent bonding as shown in FIG. As shown in FIG. 37 showing a single block copolymer, the polymer block component A and the polymer block component B may have a chain polymer shape connected to a covalent bond point. The block copolymer may be coated in a homogenous phase in a mixed state as shown in FIG.
블록코폴리머를 구성하는 각 폴리머 블록들은 각각의 화학 구조의 차이로 인해 서로 다른 섞임 특성 및 서로 다른 선택적 용해도를 가질 수 있다. 폴리머 블록 성분들은 상호 화학적으로 섞이지 않는(immiscible) 특성을 가져 어닐링(annealing)에 의해서 상분리될 수 있으며, 이러한 상분리를 이용하여 자기정렬 구조를 구현할 수 있다. 상분리 현상을 보여주는 도 39에 제시된 바와 같이, 균일한 단일 상으로 코팅된 블록코폴리머는 어닐링에 의해서 폴리머 블록 A들이 정렬(order)된 도메인(domain) A와 폴리머 블록 B들이 정렬된 도메인 B로 상분리될 수 있다. 또는 폴리머 블록 A들이 폴리머 블록 B들을 포함하는 매트릭스부 내에 도메인 A를 이루며 상분리될 수 있다. 이와 같이, 블록코폴리머가 용액상 혹은 고체상에서 상분리 또는 선택적 용해성을 제공할 수 있으므로, 이에 의해 자기조립 구조 (self-assembled structure)를 형성할 수 있다. Each of the polymer blocks constituting the block copolymer may have different mixing characteristics and different selective solubilities due to differences in their chemical structures. The polymer block components are chemically immiscible and can be phase-separated by annealing, and a self-aligned structure can be realized using such phase separation. As shown in Fig. 39 showing the phase separation phenomenon, a homogeneous monolayer coated block copolymer is obtained by annealing a domain A in which polymer blocks A are ordered and a domain B in which polymer blocks B are aligned, . Alternatively, the polymer blocks A may be phase-separated into domains A in a matrix portion containing polymer blocks B. As such, the block copolymer can provide phase separation or selective solubility in solution or solid phase, thereby forming a self-assembled structure.
블록코폴리머가 자기조립을 통해 특정 형상의 미세 구조를 구성하는 것은 각각의 블록 폴리머의 물리 또는/ 및 화학적 특성에 영향을 받을 수 있다. 2 개의 서로 다른 폴리머로 이루어진 블록코폴리머가 기판 상에 자기 조립되는 경우, 블록코폴리머의 자기조립 구조는 블록코폴리머를 구성하는 각 폴리머 블록들의 부피 비율, 상분리를 위한 어닐링 온도, 블록 폴리머의 분자의 크기 등에 따라 3차원 구조인 큐빅(cubic) 및 이중 나선형, 그리고 2차원 구조인 조밀 육방 기둥 (hexagonal packed column) 구조 및 판상(lamella) 구조 등과 같은 다양한 구조들로 형성될 수 있다. It is possible that the block copolymer constituting the microstructure of a specific shape through self-assembly may be influenced by the physical or / or chemical properties of each block polymer. When a block copolymer composed of two different polymers is self-assembled on a substrate, the self-assembled structure of the block copolymer is determined by the volume ratio of each polymer block constituting the block copolymer, the annealing temperature for phase separation, A hexagonal packed column structure and a lamella structure, which are three-dimensional structures, such as a cubic structure and a double helix structure, and a two-dimensional structure, depending on the size of the substrate.
블록코폴리머는 폴리부타디엔-폴리부틸메타크릴레이트 (polybutadiene-polybutylmethacrylate) 블록코폴리머, 폴리부타디엔-폴리디메틸실록산 (polybutadiene-polydimethylsiloxane) 블록코폴리머, 폴리부타디엔-폴리메틸메타크릴레이트(polybutadiene-polymethylmethacrylate) 블록코폴리머, 폴리부타디엔-폴리비닐피리딘 (polybutadienepolyvinylpyridine) 블록코폴리머, 폴리부틸아크릴레이트-폴리메틸메타크릴레이트 (polybutylacrylate-polymethylmethacrylate) 블록코폴리머, 폴리부틸아크릴레이트-폴리비닐피리딘 (polybutylacrylate-polyvinylpyridine) 블록코폴리머, 폴리이소프렌-폴리비닐피리딘 (polyisoprene-polyvinylpyridine) 블록코폴리머, 폴리이소프렌-폴리메틸메타크릴레이트(polyisoprene-polymethylmethacrylate) 블록코폴리머, 폴리헥실아크릴레이트-폴리비닐피리딘 (polyhexylacrylatepolyvinylpyridine) 블록코폴리머, 폴리이소부틸렌-폴리부틸메타크릴레이트 (polyisobutylene-polybutylmethacrylate) 블록코폴리머, 폴리이소부틸렌-폴리메틸메타크릴레이트 (polyisobutylene-polymethylmethacrylate) 블록코폴리머, 폴리이소부틸렌-폴리부틸메타크릴레이트 (polyisobutylene-polybutylmethacrylate) 블록코폴리머, 폴리이소부틸렌-폴리디메틸실록산 (polyisobutylenepolydimethylsiloxane) 블록코폴리머, 폴리부틸메타크릴레이트-폴리부틸아크릴레이트 (polybutylmethacrylatepolybutylacrylate) 블록코폴리머, 폴리에틸에틸렌-폴리메틸메타크릴레이트 (polyethylethylene-polymethylmethacrylate) 블록코폴리머, 폴리스티렌-폴리부틸메타크릴레이트 (polystyrene-polybutylmethacrylate) 블록코폴리머, 폴리스티렌-폴리부타디엔(polystyrene-polybutadiene) 블록코폴리머, 폴리스티렌-폴리이소프렌 (polystyrene-polyisoprene) 블록코폴리머, 폴리스티렌-폴리메틸실록산 (polystyrene-polydimethylsiloxane) 블록코폴리머, 폴리스티렌-폴리비닐피리딘 (polystyrene-polyvinylpyridine) 블록코폴리머, 폴리에틸에틸렌-폴리비닐피리딘 (polyethylethylene-polyvinylpyridine) 블록코폴리머, 폴리에틸렌-폴리비닐피리딘(polyethylene-polyvinylpyridine) 블록코폴리머, 폴리비닐피리딘-폴리메틸메타크릴레이트 (polyvinylpyridinepolymethylmethacrylate) 블록코폴리머, 폴리에틸렌옥사이드-폴리이소프렌 (polyethyleneoxide-polyisoprene) 블록코폴리머, 폴리에틸렌옥사이드-폴리부타디엔 polyethyleneoxide-polybutadiene) 블록코폴리머, 폴리에틸렌옥사이드-폴리스티렌(polyethyleneoxide-polystyrene) 블록코폴리머, 폴리에틸렌옥사이드-폴리메틸메타크릴레이트 (polyethyleneoxidepolymethylmethacrylate) 블록코폴리머, 폴리에틸렌옥사이드-폴리디메틸실록산 (polyethyleneoxide-polydimethylsiloxane) 블록코폴리머, 폴리스티렌-폴리에틸렌옥사이드 (polystyrene-polyethyleneoxide) 블록코폴리머 등을 사용할 수 있다.The block copolymer may be selected from the group consisting of a polybutadiene-polybutylmethacrylate block copolymer, a polybutadiene-polydimethylsiloxane block copolymer, a polybutadiene-polymethylmethacrylate block Polybutadienepolyvinylpyridine block copolymers, polybutylacrylate-polymethylmethacrylate block copolymers, polybutylacrylate-polyvinylpyridine block copolymers, polybutadiene-polyvinylpyridine block copolymers, Polymer, polyisoprene-polyvinylpyridine block copolymer, polyisoprene-polymethylmethacrylate block copolymer, polyhexylacrylatepolyvinylpyridine block copolymer, poly Polyisobutylene-polybutylmethacrylate block copolymer, polyisobutylene-polymethylmethacrylate block copolymer, polyisobutylene-polybutylmethacrylate block copolymer, polyisobutylene- polybutylmethacrylate block copolymers, polyisobutylenepolydimethylsiloxane block copolymers, polybutylmethacrylatepolybutylacrylate block copolymers, polyethylethylene-polymethyl methacrylate block copolymers, polymethylmethacrylate block copolymer, polystyrene-polybutylmethacrylate block copolymer, polystyrene-polybutadiene block copolymer, polystyrene-polyisoprene block copolymer, polystyrene- Polymethylsiloxane ( polystyrene-polydimethylsiloxane block copolymers, polystyrene-polyvinylpyridine block copolymers, polyethylethylene-polyvinylpyridine block copolymers, polyethylene-polyvinylpyridine block copolymers, Polymer, polyvinylpyridinepolymethylmethacrylate block copolymer, polyethyleneoxide-polyisoprene block copolymer, polyethyleneoxide-polybutadiene block copolymer, polyethylene oxide-polystyrene (polyvinylpyridinepolymethylmethacrylate) polyethyleneoxide-polystyrene block copolymer, polyethylene oxide-polymethylmethacrylate block copolymer, polyethylene oxide-polydimethylsiloxane block copolymer, polystyrene - it may be used polyethylene oxide (polyethyleneoxide-polystyrene) block copolymer and the like.
도 5를 참조하면, 라인 패턴 템플레이트(400)의 트렌치(410)를 채우는 블록코폴리머층(500)을 어닐링(annealing)하여, 실린더(cylinder) 형상의 폴리머 도메인(domain: 510)와 폴리머 매트릭스부(520)를 상분리한다. 블록코폴리머층(500)은 도 38에 제시된 바와 같이 제1폴리머 블록, 예컨대, PMMA 폴리머 블록 성분과 제2폴리머 블록, 예컨대 PS 폴리머 블록 성분이 섞여 혼재되어 균질한 동질의 상(homogenous phase)을 이루고 있는 상태에서, 어닐링에 의해서 도 38에 제시된 바와 같이 도메인 A 부분일 수 있는 폴리머 도메인(510)이 도메인 B 부분일 수 있는 폴리머 매트릭스부(520)로 상분리될 수 있다. 어닐링 과정은 열적 어닐링(thermal annealing)으로 수행될 수 있으며, 예컨대, 대략 200℃ 내지 300℃의 온도로 대략 1시간 보다 작은 시간에서 대략 100시간 정도 시간 동안 유지시키는 과정으로 수행될 수 있다. 도 38에 제시된 바와 같이 제1폴리머 블록 성분과 제2폴리머 블록 성분들이 재배열하여 제1폴리머 블록 성분들끼리 정렬(ordering)하여 도메인(510)들이 상분리될 수 있다. 5, a
폴리머 도메인(510)들 각각은 실린더 형상으로 폴리머 매트릭스부(520)에 에워싸인 형상으로 형성될 수 있다. 폴리머 도메인(510)와 도메인부(510)의 사이에 폴리머 매트릭스부(520) 부분이 위치하여, 개개의 폴리머 도메인(510)을 격리시킬 수 있다. 폴리머 도메인(510)들은 트렌치(410)의 길이(도 5의 L) 방향으로 다수 개가 일렬로 배열되도록 폴리머 매트릭스부(520)으로부터 상분리될 수 있다. 상분리된 폴리머 도메인(510)의 위치는 트렌치(410)의 길이(L)와 제1폴리머 블록, 예컨대, PMMA 폴리머 블록 성분의 부피비에 의존하여 조절될 수 있다. 트렌치(410) 내에서 형성될 수 있는 폴리머 도메인(510)들의 수는 트렌치(410)의 길이(L)와 제1폴리머 블록, 예컨대, PMMA 폴리머 블록 성분의 부피비에 의존하여 조절될 수 있다. 트렌치(410)의 길이(L)에 의존하여 폴리머 도메인(510)들 다수 개가 트렌치(410) 내에 형성될 수 있다. Each of the polymer domains 510 may be formed in a shape surrounded by the
도 6 및 도 3을 함께 참조하면, 폴리머 매트릭스부(520)으로부터 폴리머 도메인(510)들을 선택적으로 제거한다. 폴리머 도메인(510)들이 제거되며, 폴리머 도메인(510)들이 위치하던 위치에 비아홀을 위한 캐비티(cavity: 510V)들이 형성될 수 있다. 폴리머 도메인(510)를 이루는 PMMA 블록 폴리머 성분을 용해할 수 있는 용매를 이용하여, 예컨대 PS 블록 폴리머 성분을 포함하는 폴리머 매트릭스부(520)을 잔존시키며 폴리머 도메인(510)들을 식각할 수 있다. 폴리머 도메인(510)의 선택적인 제거에 의해서 실린더 형상으로 오목한 캐비티(cavity: 510V)가 유도될 수 있다. 실린더 형상의 캐비티(510V)들은 트렌치(410) 내의 폴리머 매트릭스부(520)에 다수 개가 자기 정렬된 형상으로 형성될 수 있다. 6 and 3, the polymer domains 510 are selectively removed from the
도 7은 비아 차단 패턴(via blocking pattern; 750)의 평면 배치 형상을 보여주는 레이아웃이다. 도 8 및 도 9는 비아 차단 패턴(750)을 형성하는 과정을 보여주고, 도 7의 A1-A1'절단선을 따르는 단면 형상들을 보여주는 도면들이다. FIG. 7 is a layout showing a planar layout shape of a via blocking
도 8을 도 7과 함께 참조하면, 캐비티(510V)들이 형성된 폴리머 매트릭스부(520)를 덮는 차단층(blocking layer: 751)을 형성한다. 차단층(751)은 폴리머 매트릭스부(520)에 오목한 형상으로 형성된 캐비티(510V)들을 메우도록 형성될 수 있다. 차단층(751)은 폴리머 매트릭스부(520)와 식각 선택비(etch selectivity)를 가질 수 있는 물질의 층으로 형성될 수 있다. 차단층(751)은 라인 패턴 템플레이트(400)와 식각 선택비를 가질 수 있는 물질의 층으로 형성될 수 있다. 차단층(751)은 비아 패턴 템플레이트층(300)과 식각 선택비를 가질 수 있는 물질의 층으로 형성될 수 있다. 차단층(751)은 다양한 유전 물질의 층들에서 선택될 수 있지만, 스핀온카본층(SOC: Spin On Carbon layer)이나 또는 포토레지스트층으로 형성될 수 있다. Referring to FIG. 8 together with FIG. 7, a
도 9를 도 7과 함께 참조하면, 차단층(751)을 패터닝하여 비아 차단 패턴(750)을 형성한다. 비아 차단 패턴(750)은 실재 도전 비아가 위치할 부분에 중첩되어 위치하는 제1캐비티(510V-1)들을 노출하도록 패터닝될 수 있다. 제1캐비티(510V-1)들은 후속 과정에서 하부의 비아 패턴 템플레이트층(300)에 비아홀로서 연장되거나 패턴 전사될 수 있다. 비아 차단 패턴(750)은 도전 비아가 위치하지 않을 부분에 중첩되어 위치하는 제2캐비티(510V-2)들을 메워 차단하도록 패터닝될 수 있다. 제2캐비티(510V-2)들은 후속 과정에서 하부의 비아 패턴 템플레이트층(300)에 비아홀로서 연장되지 않도록 차단될 수 있다. Referring to FIG. 9 together with FIG. 7, a
캐비티(510V)들을 유도하는 폴리머 도메인(도 5의 510)들은 상호 나란히 위치하도록 폴리머 매트릭스부(도 5의 520) 내에 상분리될 수 있다. 이에 따라, 캐비티(510V)들 중 일부는 도전 비아를 형성하는 데 유용하지 않아, 비아 패턴 템플레이트층(300)으로 패턴 전사되지 않아야 한다. 캐비티(510V)들 중의 일부인 도전 비아를 형성하는 데 유용하지 않은 제2캐비티(510V-2)들은 차단하도록 비아 차단 패턴(750)이 도입될 수 있다. The polymer domains (510 in FIG. 5) leading to the cavities (510V) can be phase separated within the polymer matrix portion (520 in FIG. 5) to lie side by side. Accordingly, some of the
도 10은 비아홀(via hole: 310)의 평면 배치 형상을 보여주는 레이아웃이다. 도 11 및 도 12는 비아홀(310)을 형성하는 과정을 보여주고, 도 10의 A1-A1'절단선을 따르는 단면 형상들을 보여주는 도면들이다. 10 is a layout showing a planar arrangement shape of a via
도 11을 도 10과 함께 참조하면, 제1캐비티(510V-1)를 비아 패턴 템플레이트층(300)으로 확장 및 연장시켜, 비아 패턴 템플레이트층(300)에 비아홀(310)을 형성한다. 비아홀(310)은 제1캐비티(510V-1)에 정렬되도록 연장된 형상으로 형성될 수 있다. 라인 패턴 템플레이트(400), 폴리머 매트릭스부(520) 및 비아 차단 패턴(750)을 식각 마스크 조합(etch mask assembly)으로 이용하여, 라인 패턴 템플레이트(400), 폴리머 매트릭스부(520) 및 비아 차단 패턴(750)의 조합에 노출된 제1캐비티(510V-1) 바닥 부분을 선택적으로 식각하여 제거한다. 제1캐비티(510V-1) 바닥 부분의 선택적 제거에 의해서, 제1캐비티(510V-1)의 바닥 부분에 노출되는 비아 패턴 템플레이트층(300) 부분이 점차적으로 제거된다. 이에 따라, 제1캐비티(510V-1)에 정렬되는 비아홀(310)이 비아 패턴 템플레이트층(300)을 관통하는 오목한 형상으로 형성될 수 있다. 비아홀(310)은 제1캐비티(510V-1)으로부터 연장되어 형성되므로, 비아홀(310)은 트렌치(410)에 자기 정렬(self align)될 수 있다. 폴리머 도메인(510)들이 트렌치(410)에 자기 정렬 또는 자기 조립되어 형성되므로, 폴리머 도메인(510)으로부터 유도되는 제1캐비티(510V-1) 및 비아홀(310)들은 트렌치(410)에 자기 정렬되도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 비아홀(310)은 트렌치(410)의 선폭에 비해 작은 선폭 크기를 가질 수 있다. 11, the
비아홀(310)은 비아 패턴 템플레이트층(300)을 완전히 관통하여 하부의 하부 도전 라인(210)을 노출하도록 형성될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 비아 패턴 템플레이트층(300)의 비아홀(310)의 바닥 부분에 위치하는 부분이 하부 도전 라인(210)의 표면을 덮는 패시베이션 부분(passivation portion: 310B)으로 잔류하도록 비아홀(310)을 형성하는 식각 과정을 중간에 종료(stop)시킬 수 있다. 비아홀(310)이 비아 패턴 템플레이트층(300)을 완전히 관통하지 않고 부분적으로 관통하도록 형성될 수 있다. 비아홀(310)의 바닥 부분에 일부 두께로 잔류하는 비아 패턴 템플레이트층(300) 부분을 패시베이션 부분(310B)으로 잔류하도록 함으로써, 패시베이션 부분(310B)이 하부에 정렬된 하부 도전 라인(210) 부분을 덮어 외부로 노출되지 않도록 할 수 있다. The via
하부 도전 라인(210)은 반도체 소자 또는 로직 소자의 동작 속도 개선을 위해서 구리층을 포함하여 형성된 상태일 수 있다. 하부 도전 라인(210)의 비아홀(310)에 정렬된 부분이 비아홀(310)의 바닥에 노출될 경우, 하부 도전 라인(210)을 이루는 구리층이 외부 환경에 노출될 수 있다. 구리층이 외부 환견에 노출될 경우, 공정 장비에 구리 오염을 유발할 수 있다. 또는 외부 환경에 노출된 구리층 표면이 산화되어 하부 도전 라인(210)과 이에 연결될 도전 비아 간의 전기적 저항이 원하지 않게 증가되는 불량이 유발될 수 있다. 이와 같은 하부 도전 라인(210)을 이루는 구리층에 불량을 방지하기 위해서, 비아홀(310)의 바닥 부분이 하부 도전 라인(210)을 덮는 패시베이션 부분(310B)으로 잔류하도록 비아홀(310)을 식각 과정을 수행할 수 있다. The lower
제2캐비티(510V-2)들은 비아 차단 패턴(750)에 의해 가려져 있는 상태이므로, 제1캐비티(510V-1)를 연장하여 비아홀(310)을 형성하는 식각 과정에서 하부의 비아 패턴 템플레이트층(300)으로 패턴 전사되지 않는다. 따라서, 폴리머 매트릭스부(520)는 제2캐비티(510V-2)들을 가지도록 형성되지만, 비아 차단 패턴(750)을 도입함으로써 원하는 위치에 있는 제1캐비티(510V-1)들만을 선택하여 비아홀(310)로 연장되도록 할 수 있다. 비아홀(310)들은 각각 하부 도전 라인(210)들에 정렬되는 홀들로 형성될 수 있다. Since the
도 12를 도 10과 함께 참조하면, 비아홀(310)을 형성한 후, 비아 차단 패턴(750)을 선택적으로 제거할 수 있다. 또한, 폴리머 매트릭스부(520)를 선택적으로 제거할 수 있다. 폴리머 매트릭스부(520)와 비아 차단 패턴(750)을 선택적으로 제거함으로써, 라인 패턴 템플레이트(400)의 트렌치(410)의 바닥 부분에 비아홀(310)이 형성된 템플레이트 구조가 다마신 공정을 위해서 형성될 수 있다.Referring to FIG. 12 together with FIG. 10, after the via
도 13은 도전 비아(630) 및 상부 도전 라인(650)을 포함하는 상부 도전층(600)을 보여주는 레이아웃이다. 도 14 및 도 15는 도전 비아(630) 및 상부 도전 라인(650)을 형성하는 과정을 보여주고, 도 13의 A1-A1'절단선을 따르는 단면 형상들을 보여주는 도면들이다. Figure 13 is a layout showing the top
도 14를 도 13과 함께 참조하면, 비아홀(310)의 바닥 부분에 잔존하고 있는 패시베이션 부분(도 12의 310B)를 식각하여 제거하여, 비아홀(310)의 바닥 부분에 하부 도전 라인(210)의 표면 부분을 노출시킨다. 이때, 패시베이션 부분(310B)이 제거되는 과정 중에 라인 패턴 템플레이트(400)에 의해 노출된 비아 패턴 템플레이트층(300)의 표면이 일부 두께 함께 제거될 수도 있다. Referring to FIG. 14 together with FIG. 13, the passivation portion (310B in FIG. 12) remaining in the bottom portion of the via
도 15를 도 13과 함께 참조하면, 바닥 부분에 하부 도전 라인(210)의 표면 부분이 노출된 비아홀(310)을 채우고, 트렌치(410)을 채우는 상부 도전층(600)을 형성할 수 있다. 상부 도전층(600)을 형성하는 과정은 비아홀(310)의 바닥 부분에 잔존하고 있는 패시베이션 부분(도 12의 310B)를 식각하여 제거하는 과정과 진공 단절(vacuum break)없이 인시튜(insitu) 과정으로 연이어 수행될 수 있다. 상부 도전층(600)을 형성하는 과정은 구리층을 도금하는 과정으로 수행될 수 있다. 구리층을 도금하는 과정에서 요구되는 도금 시드층(seed layer: 도시되지 않음)을 형성하는 증착 과정을 수행하기 직전에 패시베이션 부분(310B)를 제거하는 식각 과정을 인시튜로 수행될 수 있다. 패시베이션 부분(310B)를 제거하는 식각 과정에서 트렌치(410)의 바닥 부분이 일부 두께 리세스(recess)될 수 있다. 트렌치(410) 바닥에 노출된 비아 패턴 템플레이트층(300)의 표면이 일부 두께 리세스되어 제거될 수 있다. 구리층이 트렌치(410) 및 비아홀(310)을 채우도록 형성하고, 구리층을 평탄화하여 트렌치(410) 내로 한정하여 상부 도전층(600)을 형성할 수 있다. 구리층을 평탄화하는 과정은 화학기계적연마(CMP: Chemical Mechanical Polishing)로 수행될 수 있다. 15, the via
트렌치(410)를 채우는 패턴으로 패터닝된 상부 도전층(600)은, 트렌치(410) 내에 위치하는 상부 도전 라인(650) 부분과 비아홀(310)을 채우는 도전 비아(630) 부분을 포함할 수 있다. 비아홀(310)이 형성된 비아 패턴 템플레이트층(300)은 비아홀(310)의 형상을 따라 도전 비아(630)이 형성되도록 유도하고, 라인 패턴 템플레이트(400)는 트렌치(410) 형상을 따라 상부 도전 라인(650)이 패터닝되도록 유도할 수 있다. The top
도전 비아(630)를 위한 비아홀(310)은 블록코폴리머의 상분리에 의한 폴리머 도메인에 의해 유도되므로, 나노 스케일 수준의 매우 작은 선폭 크기를 가지도록 형성될 수 있다. 도전 비아(630)들 각각은 제1하부 도전 라인(218) 및 제2하부 도전 라인(217)에 접속되고, 도전 비아(630)들을 상부 도전 라인(650)이 상호 연결시키는 배선 구조가 이루어질 수 있다. Since the via
도 16 내지 도 21은 본 출원의 일 예에 의한 금속 배선 구조체 형성 방법을 보여준다. 본 실시예에서, 라인 패턴 템플레이트(400)의 트렌치(410)들은 더블 패터닝(double patterning) 기법을 적용하여 형성될 수 있다.16 to 21 show a method of forming a metal wiring structure according to an example of the present application. In this embodiment, the
도 16은 라인 패턴 템플레이트(400)의 트렌치(410)의 평면 배치 형상을 보여주는 타겟 레이아웃(target layout: 410T)이다. 도 17 및 도 18은 도 16의 타겟 레이아웃(410T)을 더블 패턴닝을 위해 분해한 서브 레이아웃들(sub-layout: 410T-1, 410T-2)이다. 도 19 및 20은 도 16 내지 도 18의 A1-A1' 및 A2-A2' 절단선을 따르는 단면 형상들을 보여주는 도면들이다. 16 is a target layout 410T showing a planar arrangement shape of the
도 16을 도 19와 함께 참조하면, 라인 패턴 템플레이트(400)의 트렌치(410)들은 X축 방향으로 연장되는 부분과 Y축 방향으로 연장되는 부분들이 불규칙적으로 혼재된 형태로 배치될 수 있다. 이러한 트렌치(410)의 타겟 레이아웃(410T)을 하나의 포토마스크(photomask)에 구현하여, 단일 포토 리소그래피 과정으로 라인 패턴 템플레이트(도 19의 400)에 트렌치(410)들을 형성하고자 하면, 정교한 패턴 전사가 어려울 수 있다. 이를 극복하기 위해서 더블 패터닝(double patterning) 기법을 이용하여 트렌치(410)들을 보다 정교하고 정밀한 패턴들로 형성할 수 있다. Referring to FIG. 16 together with FIG. 19, the
도 16에 제시된 바와 같이 설계 배치된 트렌치(410)들의 타겟 레이아웃(410T)을, 도 17의 제1트렌치(410-1)들의 제1서브 레이아웃(410T-1)과 도 18의 제2트렌치(410-2)들의 제2서브 레이아웃(410T-2)으로 분리 분해한다. 제1서브 레이아웃(410T-1)에 재 설계된 제1트렌치(410-1)들은 타겟 레이아웃(410T)에서 배치된 트렌치(410)들 보다 더 큰 피치(pitch)를 가지며 배치된 형상을 보일 수 있다. 제2서브 레이아웃(410T-2)에 재 설계된 제2트렌치(410-2)들은 타겟 레이아웃(410T)에서 배치된 트렌치(410)들 보다 더 큰 피치(pitch)를 가지며 배치된 형상을 보일 수 있다. 따라서, 제1서브 레이아웃(410T-1) 및 제2서브 레이아웃(410T-2)들을 포토마스크들로 각각 구현하여 2차례의 포토 리소그래피 과정들을 수행함으로써, 전체 트렌치(410)들을 보다 정교한 패턴으로 형성할 수 있다. The target layout 410T of the
도 19를 참조하면, 제1서브 레이아웃(도 17의 410T-1)의 패턴 형상을 가지는 제1마스크 패턴(710)을 라인 패턴 템플레이트(400)를 위한 층 상에 형성한다. 제1마스크 패턴(710)을 식각 마스크로 이용하는 선택적 식각을 수행하여 라인 패턴 템플레이트층(400L)에 제1트렌치(410-1)를 형성한다. Referring to Fig. 19, a first mask pattern 710 having a pattern shape of a first sub-layout (410T-1 in Fig. 17) is formed on a layer for a
도 20을 참조하면, 제2서브 레이아웃(도 18의 410T-2)의 패턴 형상을 가지는 제2마스크 패턴(730)을 제1트렌치(410-1)들이 형성된 라인 패턴 템플레이트층(400L) 상에 형성한다. 제2마스크 패턴(730)을 식각 마스크로 이용하는 선택적 식각을 수행하여 라인 패턴 템플레이트층(400L)에 제2트렌치(410-2)를 형성한다. 이와 같이 더블 패터닝을 이용하여 제1 및 제2트렌치들(410-1, 410-2)을 가지는 라인 패턴 템플레이트(400)를 패터닝할 수 있다. 제2트렌치들(410-2) 중 일부의 제2트렌치(도 16의 410-2B)는 서로 나란히 연장되도록 배치된 제1트렌치(410-1A)와 이에 이격된 다른 제1트렌치(410-1B) 사이에 배치될 수 있다. 도 16에 묘사된 바와 같이, 제2트렌치(도 16의 410-2B)는 제1트렌치(410-1A)에 나란하게 Y축 방향으로 연장된 라인 형상을 가질 수 있다. 제2트렌치(도 16의 410-2B)는 Y축 방향으로 연장된 제1트렌치(140-1C)와 다른 제1트렌치(140-1D)를 이어주도록 X축 방향으로 연장된 라인 형상을 가질 수 있다. 20, a
도 21을 참조하면, 라인 패턴 템플레이트(400)의 제1 및 제2트렌치들(410-1, 410-2)을 포함하는 트렌치(410)들을 채우는 블록코폴리머층(500)을 형성할 수 있다. 블록코폴리머층(500)을 형성하는 과정은, 도 4를 인용하여 설명한 과정으로 수행될 수 있다. 이후에, 도 5 내지 도 15를 인용하여 설명한 과정을 적용하여, 도전 비아(도 15의 630) 및 상부 도전 라인(650)을 패터닝할 수 있다. 21, a
도 22 내지 도 36은 본 출원의 일 예에 의한 금속 배선 구조체 형성 방법을 보여주는 도면들이다. 22 to 36 are views showing a method of forming a metal wiring structure according to an example of the present application.
도 22는 폴리머 제1매트릭스부(2512)의 평면 배치 형상을 보여주는 레이아웃이다. 도 23 내지 도 26은 폴리머 제1매트릭스부(2512)를 형성하는 과정을 보여주고, 도 16의 A1-A1' 및 A2-A2'절단선을 따르는 단면 형상들을 보여주는 도면들이다. 22 is a layout showing the planar arrangement shape of the polymer
도 23을 도 22와 함께 참조하면, 라인 패턴 템플레이트층(2400L)에 제1트렌치(2410-1)들을 형성한다. 제1트렌치(2410-1)들의 배치 형상은, 도 16 및 도 17을 인용하여 설명한 바와 같이, 트렌치(도 16의 410)들의 타겟 레이아웃(도 16의 410T)로부터 분리된 제1서브 레이아웃(도 17의 410T-1)을 따를 수 있다. 제1트렌치(2410-1)들은 더블 패터닝 기법을 적용하여 1차 패터닝으로 우선적으로 형성될 수 있다. 제1마스크 패턴(2710)을 식각 마스크로 이용하는 선택적 식각을 수행하여 라인 패턴 템플레이트층(2400L)에 제1트렌치(2410-1)를 형성할 수 있다. 제1마스크 패턴(2710)의 평면 형상은 트렌치(도 16의 410)들의 타겟 레이아웃(도 16의 410T)로부터 분리된 제1서브 레이아웃(도 17의 410T-1)을 따를 수 있다.Referring to FIG. 23 together with FIG. 22, first trenches 2410-1 are formed in the line
제1마스크 패턴(2710)은 포토레지스트 물질을 포함하여 형성될 수 있다. 제1마스크 패턴(2710)은 라인 패턴 템플레이트층(2400L)과 식각 선택비를 가지는 유전 물질, 예컨대, 실리콘 산질화물(SiON)이나 실리콘 산화물 등에서 선택될 수 있다. The
반도체 기판(2100) 상에 제1유전층(2120)이 구비되고, 제1유전층(2120) 상에 하부 도전 라인(2210)들이 구비될 수 있다. 반도체 기판(2100)에 게이트(2115) 및 정션(2113)을 포함하는 트랜지스터 구조와 같은 전자 요소들이 구비될 수 있다. 하부 도전 라인(2210)들은 도전 플러그(2125)와 같은 연결 패턴 또는 도전 콘택에 의해 정션(2113)에 전기적으로 접속될 수 있다. 하부 도전 라인(2210)들 사이를 격리하여 절연하는 제2유전층(2200)이 제1유전층(2120) 상에 형성될 수 있다. The
하부 도전 라인(2210)들을 덮는 비아 패턴 템플레이트층(2300)이 제2유전층(2200) 상에 형성될 수 있다. 비아 패턴 템플레이트층(2300) 상에 상부 도전 라인의 패턴 형상을 제공하기 위한 라인 패턴 템플레이트층(2400L)이 형성될 수 있다. A via
도 24를 참조하면, 라인 패턴 템플레이트층(2400L)의 제1트렌치(2410-1) 내에, 제1트렌치(2410-1)를 채우는 제1블록코폴리머층(2510)을 코팅한다. 제1블록코폴리머층(2510)은 폴리스티렌-폴리메틸메타아크릴레이트(PS-PMMA) 블록코폴리머를 코팅하여 형성될 수 있다. 블록코폴리머를 코팅하는 과정은 도 4를 인용하여 설명한 과정으로 수행될 수 있다.Referring to FIG. 24, a first
도 25를 참조하면, 제1블록코폴리머층(2510)을 제1어닐링하여, 폴리머 제1도메인(2511)와 폴리머 제1매트릭스부(2512)를 상분리한다. 상분리하는 과정은 도 5를 인용하여 설명한 과정으로 수행될 수 있다. 25, the first
도 26을 참조하면, 폴리머 제1매트릭스부(2512)로부터 폴리머 제1도메인(2511)들을 선택적으로 제거한다. 폴리머 제1도메인(2511)들이 제거되며, 폴리머 제1도메인(2511)들이 위치하던 위치에 비아홀을 위한 제1캐비티(2511V)들이 형성될 수 있다.Referring to FIG. 26, the polymer
도 27은 폴리머 제2매트릭스부(2522)의 평면 배치 형상을 보여주는 레이아웃이다. 도 28 내지 도 33은 폴리머 제2매트릭스부(2522)를 형성하는 과정을 보여주고, 도 22 및 도 27의 A1-A1' 및 A2-A2'절단선을 따르는 단면 형상들을 보여주는 도면들이다. 27 is a layout showing a planar arrangement shape of the polymer
도 28을 도 27과 함께 참조하면, 라인 패턴 템프레이트층(2400L)에 제1트렌치(2410-1)들을 덮고, 제2트렌치(도 27의 2410-2)들이 형성될 부분을 노출하는 제2마스크 패턴(2730)을 형성한다. 제2마스크 패턴(2730)은 제1트렌치(2410-1) 내에 형성된 제1캐비티(2511V)들 및 폴리머 제1매트릭스부(2512)를 덮어 차단하도록 형성될 수 있다. 제2마스크 패턴(2730)의 평면 형상은 트렌치(도 16의 410)들의 타겟 레이아웃(도 16의 410T)로부터 분리된 제2서브 레이아웃(도 18의 410T-2)을 따를 수 있다. 제2마스크 패턴(2730)은 포토레지스트 물질을 포함하여 형성될 수 있다. 제2마스크 패턴(2730)은 폴리머 제1매트릭스부(2512)와 식각 선택비를 가지는 유전 물질을 포함하여 형성될 수 있다. 제2마스크 패턴(2730)은 라인 패턴 템플레이트층(2400L)과 식각 선택비를 가지는 유전 물질, 예컨대, 실리콘 산질화물(SiON)이나 실리콘 산화물 등에서 선택될 수 있다. 28, the first trenches 2410-1 are covered with the line
도 29를 참조하면, 제2마스크 패턴(2730)을 식각 마스크로 이용하는 선택적 식각을 수행하여 라인 패턴 템플레이트(2400)에 제2트렌치(2410-2)를 형성할 수 있다. 제2마스크 패턴(2730)을 이용한 식각 과정은 더블 패터닝의 2차 패터닝 과정일 수 있다. 형성되는 제2트렌치(2410-2)들의 배치 형상은, 트렌치(도 16의 410)들의 타겟 레이아웃(도 16의 410T)로부터 분리된 제2서브 레이아웃(도 18의 410T-2)을 따를 수 있다. Referring to FIG. 29, a second trench 2410-2 may be formed in the
도 30을 참조하면, 제2마스크 패턴(2730)에 의해 노출된 라인 패턴 템플레이트(2400)의 제2트렌치(2410-2) 내에, 제2트렌치(2410-2)를 채우는 제2블록코폴리머층(2520)을 코팅한다. 제2블록코폴리머층(2520)은 폴리스티렌-폴리메틸메타아크릴레이트(PS-PMMA) 블록코폴리머를 코팅하여 형성될 수 있다. 블록코폴리머를 코팅하는 과정은 도 4를 인용하여 설명한 과정으로 수행될 수 있다.30, a second block copolymer layer 2410-2 filling the second trench 2410-2 is formed in the second trench 2410-2 of the
도 31을 참조하면, 제2블록코폴리머층(2520)을 제2어닐링하여, 폴리머 제2도메인(2521)과 폴리머 제2매트릭스부(2522)를 상분리한다. 상분리하는 과정은 도 5를 인용하여 설명한 과정으로 수행될 수 있다. Referring to FIG. 31, the second
도 32를 참조하면, 폴리머 제2매트릭스부(2522)로부터 폴리머 제2도메인(2521)들을 선택적으로 제거한다. 폴리머 제2도메인(2521)들이 제거되며, 폴리머 제2도메인(2521)들이 위치하던 위치에 비아홀을 위한 제2캐비티(2521V)들이 형성될 수 있다.Referring to FIG. 32, the polymer
도 33을 참조하면, 제2마스크 패턴(2730)을 선택적으로 제거하여, 폴리머 제1매트릭스부(2512) 및 제1캐비티(2511V)들을 노출할 수 있다. 제2마스크 패턴(2730)을 제거하는 과정에서, 폴리머 제1매트릭스부(2512)의 상단 일부가 함께 제거되어 높이가 낮아질 수도 있다. Referring to FIG. 33, the
도 34는 비아 차단 패턴(2750)의 평면 배치 형상을 보여주는 레이아웃이다. 도 35는 비아홀(2310)을 형성하는 과정을 보여주고, 도 34의 A1-A1' 및 A2-A2'절단선을 따르는 단면 형상을 보여주는 도면이다. 34 is a layout showing a planar arrangement shape of the via
도 35를 도 34와 함께 참조하면, 제1캐비티(2511V)들 중 실재 도전 비아가 위치할 부분에 중첩되어 위치하는 제3캐비티(2511V-1)들과, 제2캐비티(2521V)들 중 실재 도전 비아가 위치할 부분에 중첩되어 위치하는 제4캐비티(2521V-1)들을 노출하도록 비아 차단 패턴(2750)을 형성한다. 비아 차단 패턴(2750)을 형성하는 과정은 도 8 및 도 9를 인용하여 설명한 과정으로 수행될 수 있다. 제3캐비티(2511V-1)들 및 제4캐비티(2521V-1)들은 후속 과정에서 하부의 비아 패턴 템플레이트층(2300)에 비아홀(2310)로 연장될 수 있다. 비아 차단 패턴(2750)은 제1캐비티(2511V)들 중 도전 비아가 위치하지 않을 부분에 중첩되어 위치하는 제5캐비티(2511V-2)들과, 제2캐비티(2521V)들 중 도전 비아가 위치하지 않을 부분에 중첩되어 위치하는 제6캐비티(2521V-2)들을 메워 차단하도록 패터닝될 수 있다. 제5캐비티(2511V-2)들 및 제6캐비티(2521V-2)들은 후속 과정에서 하부의 비아 패턴 템플레이트층(2300)에 비아홀로서 연장되지 않도록 차단될 수 있다. 35, the
제3캐비티(2511V-1)들 및 제4캐비티(2521V-1)들을 비아 패턴 템플레이트층(2300)으로 확장 및 연장시켜, 비아 패턴 템플레이트층(2300)에 비아홀(2310)들을 형성한다. 라인 패턴 템플레이트(2400), 폴리머 제1 및 제2매트릭스부(2512, 2522) 및 비아 차단 패턴(2750)을 식각 마스크 조합(etch mask assembly)으로 이용하여, 제3캐비티(2511V-1) 및 제4캐비티(2521V-1)들의 바닥 부분을 선택적으로 식각하여 제거한다. 비아홀(2310)들을 형성하는 과정은 도 11을 인용하여 설명한 과정으로 수행될 수 있다. 비아홀(2310)들은 비아 패턴 템플레이트층(2300)을 완전히 관통하지 않고 바닥 부분이 패시베이션 부분(2310B)으로 잔류하도록 함으로써, 패시베이션 부분(2310B)이 하부에 정렬된 하부 도전 라인(2210) 부분을 덮어 외부로 노출되지 않도록 할 수 있다. The
도 36은 도전 비아(2630) 및 상부 도전 라인(2650)을 형성하는 과정을 보여준다. 36 shows the process of forming the
도 36을 참조하면, 라인 패턴 템플레이트(2400), 폴리머 제1 및 제2매트릭스부(2512, 2522) 및 비아 차단 패턴(2750)을 선택적으로 제거한 후, 비아홀(2310)들을 채우는 상부 도전층(2600)을 형성할 수 있다. 비아홀(2310)의 바닥 부분에 잔존하고 있는 패시베이션 부분(도 35의 2310B)를 식각하여 제거하여, 비아홀(3210)의 바닥 부분에 하부 도전 라인(2210)의 표면 부분을 노출시킨다. 바닥 부분에 하부 도전 라인(2210)의 표면 부분이 노출된 비아홀(2310)을 채우고, 제1 및 제2트렌치들(2410-1, 2410-2)을 채우는 상부 도전층(2600)을 형성할 수 있다. 상부 도전층(2600)을 형성하는 과정은 도 14 및 도 15를 인용하여 설명한 과정으로 수행될 수 있다. 비아홀(2310)이 형성된 비아 패턴 템플레이트층(2300)은 비아홀(2310)의 형상을 따라 도전 비아(2630)들이 형성되도록 유도하고, 라인 패턴 템플레이트(2400)는 제1 및 제2트렌치들(2410-1, 2410-2) 형상을 따라 상부 도전 라인(2650)이 패터닝되도록 유도할 수 있다. Referring to FIG. 36, after selectively removing the
본 출원에 따르면, 대면적의 기판 상에 나노 스케일 크기의 구조물 또는 나노 구조체를 형성할 수 있다. 나노 구조체는, 선격자를 포함하는 편광판의 제조, 반사형 액정표시장치의 반사 렌즈의 형성 등에 이용할 수 있다. 나노 구조체는 독립적인 편광판의 제조에 사용될 뿐만 아니라, 표시 패널과 일체형인 편광부의 형성에도 이용할 수 있다. 예컨대, 박막 트랜지스터를 포함하는 어레이(array) 기판이나, 컬러필터 기판 상에 직접적으로 편광부를 형성하는 공정에 이용할 수 있다. 나노 구조체는 나노 와이어 트랜지스터, 메모리의 제작을 위한 주형, 나노 스케일의 도선 패터닝을 위한 나노 구조물과 같은 전기 전자 부품의 주형, 태양 전지와 연료 전지의 촉매 제작을 위한 주형, 식각 마스크와 유기 다이오드(OLED) 셀 제작을 위한 주형 및 가스 센서 제작을 위한 주형에 이용할 수 있다.According to the present application, a nanoscale structure or nanostructure can be formed on a large-area substrate. The nanostructure can be used for the production of a polarizing plate including a line grating and the formation of a reflection lens of a reflection type liquid crystal display device. The nanostructure can be used not only for the production of independent polarizing plates but also for the formation of polarizing portions integral with the display panel. For example, it can be used for an array substrate including a thin film transistor or a process for forming a polarizing portion directly on a color filter substrate. The nanostructures can be used in various applications including nanowire transistors, templates for memory fabrication, molds for electrical and electronic components such as nanostructures for nanoscale patterning of leads, templates for catalysts for solar cells and fuel cells, etch masks and organic diodes ) Can be used for molds for making molds and gas sensors for cell fabrication.
상술한 본 출원에 따른 방법 및 구조체들은 집적 회로 칩(integrated circuit chip) 제조에 사용될 수 있다. 결과의 집적 회로 칩은 웨이퍼 형태(raw wafer form)나 베어 다이(bare die) 또는 패키지 형태(package form)으로 제조자에 의해 배포될 수 있다. 칩은 단일 칩 패키지(single chip package)나 멀티칩 패키지 chip package) 형태로 제공될 수 있다. 또한, 하나의 칩은 다른 집적 회로 칩에 집적되거나 별도의 회로 요소(discrete circuit element)에 집적될 수 있다. 하나의 칩은 마더보드(mother board)와 같은 중간 제품(intermediate product)이나 최종 제제품(end product) 형태의 한 부품으로 다른 신호 프로세싱 소자(signal processing device)를 이루도록 집적될 수 있다. 최종 제품은 집적 회로 칩을 포함하는 어떠한 제품일 수 있으며, 장난감이나 저성능 적용 제품(application)으로부터 고성능 컴퓨터 제품일 수 있으며, 표시장치(display)나 키보드(keyboard) 또는 다른 입력 수단(input device) 및 중앙연산장치(central processor)를 포함하는 제품일 수 있다.The methods and structures according to the present application described above can be used in the manufacture of integrated circuit chips. The resulting integrated circuit chip may be distributed by the manufacturer in a raw wafer form, a bare die, or a package form. The chip may be provided in the form of a single chip package or a multi-chip package chip package. In addition, one chip may be integrated into another integrated circuit chip or integrated into a discrete circuit element. One chip may be integrated to form another signal processing device as a part in the form of an intermediate product such as a mother board or an end product. The final product may be any product including an integrated circuit chip and may be a high performance computer product from a toy or low performance application and may be a display or keyboard or other input device, And a central processor.
상술한 바와 같이 본 출원의 실시 형태들을 도면들을 예시하며 설명하지만, 이는 본 출원에서 제시하고자 하는 바를 설명하기 위한 것이며, 세밀하게 제시된 형상으로 본 출원에서 제시하고자 하는 바를 한정하고자 한 것은 아니다. 본 출원에서 제시한 기술적 사상이 반영되는 한 다양한 다른 변형예들이 가능할 것이다.Although the embodiments of the present application as described above illustrate and describe the drawings, it is intended to illustrate what is being suggested in the present application and is not intended to limit what is presented in the present application in a detailed form. Various other modifications will be possible as long as the technical ideas presented in this application are reflected.
300: 비아 패턴 템플레이트층,
400: 라인 패턴 템플레이트층,
500: 블록코폴리머층,
750: 비아 차단 패턴.300: Via pattern template layer,
400: line pattern template layer,
500: block copolymer layer,
750: Via blocking pattern.
Claims (28)
상기 비아 패턴 템플레이트층 상에 트렌치(trench)를 제공하는 라인 패턴 템플레이트(line pattern template)를 형성하는 단계;
상기 트렌치를 채우는 블록코폴리머층(block copolymer layer)을 도입(applying)하는 단계;
상기 블록코폴리머층을 어닐링(annealing)하여 폴리머 매트릭스부(polymeric matrix) 및 폴리머 도메인들(polymer domains)을 유도하는 단계;
상기 폴리머 도메인들을 선택적으로 제거하여 캐비티(cavity)들을 형성하는 단계;
상기 캐비티들의 일부를 차단하는 비아 차단 패턴(via blocking pattern)을 형성하는 단계; 및
상기 비아 차단 패턴에 의해 노출된 상기 캐비티들의 다른 일부들을 상기 비아 패턴 템플레이트층 내로 연장시켜 비아홀(via hole)들을 형성하는 단계;를 포함하는 배선 구조체 형성 방법.Forming a via pattern template layer on the substrate;
Forming a line pattern template that provides a trench on the via patterned template layer;
Applying a block copolymer layer filling the trench;
Annealing the block copolymer layer to induce a polymeric matrix and polymer domains;
Selectively removing the polymer domains to form cavities;
Forming a via blocking pattern to block a portion of the cavities; And
And forming via holes by extending other portions of the cavities exposed by the via cutoff pattern into the via patterned template layer.
상기 기판과 상기 비아 패턴 템플레이트층 사이에
하부 도전 라인들을 형성하는 단계를 더 포함하고,
상기 비아홀들 각각은 상기 하부 도전 라인들 각각에 정렬되는 배선 구조체 형성 방법. The method according to claim 1,
Between the substrate and the via pattern template layer
Further comprising forming lower conductive lines,
And each of the via holes is aligned with each of the lower conductive lines.
상기 트렌치는
적어도 둘 이상의 상기 하부 도전 라인들에 교차하여 중첩되도록 위치하는 배선 구조체 형성 방법. 3. The method of claim 2,
The trench
Wherein the lower conductive lines are disposed to overlap at least two of the lower conductive lines.
상기 비아홀은
상기 비아 패턴 템플레이트층(via pattern template layer)을 부분적(partially)으로 관통하여
상기 비아 패턴 템플레이트층의 상기 하부 도전 라인들에 중첩되는 부분을 일부 두께 잔류시켜 상기 하부 도전 라인들을 보호하는 패시베이션 부분(passivation portion)으로 잔류시키도록 형성되는 배선 구조체 형성 방법.3. The method of claim 2,
The via-
By partially penetrating the via pattern template layer,
And a portion of the via pattern template layer overlapping the lower conductive lines is formed to remain in a passivation portion for protecting the lower conductive lines by remaining a part of the thickness.
상기 비아홀 및 상기 트렌치를 채우는 도전층을 형성하는 단계; 및
상기 도전층을 형성하기 이전에
상기 패시베이션 부분을 선택적으로 제거하는 단계를 더 포함하는 배선 구조체 형성 방법. 5. The method of claim 4,
Forming a via hole and a conductive layer filling the trench; And
Before forming the conductive layer
And selectively removing the passivation portion.
상기 도전층을 형성하는 단계는
상기 패시베이션 부분을 제거하는 단계와 진공 단절(vacuum break)없이 수행되는 배선 구조체 형성 방법. 5. The method of claim 4,
The step of forming the conductive layer
Removing the passivation portion and performing a vacuum break.
상기 비아홀(via hole)들을 형성하는 단계는
라인 패턴 템플레이트(line pattern template), 폴리머 매트릭스부(polymeric matrix) 및 상기 비아 차단 패턴(via blocking pattern)을 식각 마스크(etch mask)로 이용하여 상기 비아 패턴 템플레이트층(via pattern template layer)의 상기 노출된 캐비티들에 중첩된 부분을 제거하는 배선 구조체 형성 방법.The method according to claim 1,
The step of forming the via holes
The via pattern template layer is exposed using the line pattern template, the polymeric matrix and the via blocking pattern as an etch mask. And removing portions overlapping the cavities.
상기 블록코폴리머층은
상호 화학적으로 섞이지 않아(immiscible) 상분리될 수 있는 제1폴리머 블록 성분과 제2폴리머 블록 성분을 포함하는 배선 구조체 형성 방법.The method according to claim 1,
The block copolymer layer
A method of forming a wiring structure comprising a first polymer block component and a second polymer block component that can be chemically immiscible and phase-separated.
상기 폴리머 도메인은
상기 제1폴리머 블록 성분을 포함하고,
상기 폴리머 매트릭스부는
상기 제2폴리머 블록 성분을 포함하는 배선 구조체 형성 방법.9. The method of claim 8,
The polymer domain
Said first polymer block component,
The polymer matrix portion
And the second polymer block component.
상기 폴리머 도메인들은
상기 트렌치의 길이 방향으로 일렬로 배열되도록 상기 폴리머 매트릭스부로부터 상분리되는 배선 구조체 형성 방법.The method according to claim 1,
The polymer domains
Wherein the polymer matrix portion is phase-separated so as to be arranged in a row in the longitudinal direction of the trench.
상기 비아 차단 패턴은
상기 캐비티들의 일부를 채우도록 형성되는 배선 구조체 형성 방법.The method according to claim 1,
The via-
And filling a part of the cavities.
상기 라인 패턴 템플레이트층에 제1트렌치들을 형성하는 단계;
상기 라인 패턴 템플레이트층에 제2트렌치들을 형성하는 단계;
상기 제1 및 제2트렌치들을 채우는 블록코폴리머층(block copolymer layer)을 도입(applying)하는 단계;
상기 블록코폴리머층을 어닐링(annealing)하여 폴리머 매트릭스부(polymeric matrix) 및 폴리머 도메인들(polymer domains)을 유도하는 단계;
상기 폴리머 도메인들을 선택적으로 제거하여 캐비티(cavity)들을 형성하는 단계;
상기 캐비티들의 일부를 차단하는 비아 차단 패턴(via blocking pattern)을 형성하는 단계; 및
상기 비아 차단 패턴에 의해 노출된 상기 캐비티들의 다른 일부들을 상기 비아 패턴 템플레이트층 내로 연장시켜 비아홀(via hole)들을 형성하는 단계;를 포함하는 배선 구조체 형성 방법.Sequentially forming a via pattern template layer and a line pattern template layer on a substrate;
Forming first trenches in the line pattern template layer;
Forming second trenches in the line pattern template layer;
Applying a block copolymer layer filling the first and second trenches;
Annealing the block copolymer layer to induce a polymeric matrix and polymer domains;
Selectively removing the polymer domains to form cavities;
Forming a via blocking pattern to block a portion of the cavities; And
And forming via holes by extending other portions of the cavities exposed by the via cutoff pattern into the via patterned template layer.
상기 제1트렌치들을 형성하는 단계는
상기 라인 패턴 템플레이트층(line pattern template layer) 상에 제1마스크 패턴을 형성하는 단계; 및
상기 제1마스크 패턴을 식각 마스크로 이용하는 식각 과정을 수행하는 단계;를 포함하고,
상기 제2트렌치들을 형성하는 단계는
상기 라인 패턴 템플레이트층(line pattern template layer) 상에 제2마스크 패턴을 형성하는 단계; 및
상기 제2마스크 패턴을 식각 마스크로 이용하는 식각 과정을 수행하는 단계;를 포함하는 배선 구조체 형성 방법.13. The method of claim 12,
The step of forming the first trenches
Forming a first mask pattern on the line pattern template layer; And
And performing an etching process using the first mask pattern as an etching mask,
The forming of the second trenches
Forming a second mask pattern on the line pattern template layer; And
And performing an etching process using the second mask pattern as an etching mask.
상기 제2트렌치들 중 어느 하나는
상기 제1트렌치들 사이에 위치하도록 형성되는 배선 구조체 형성 방법. 13. The method of claim 12,
One of the second trenches
The second trenches are formed so as to be located between the first trenches.
상기 제2트렌치들 중 어느 하나는
상호 이격하여 배치된 두 개의 상기 제1트렌치들을 상호 연결하도록 형성되는 배선 구조체 형성 방법.13. The method of claim 12,
One of the second trenches
Wherein the first trenches are formed to interconnect the two first trenches spaced apart from each other.
상기 제2트렌치들 중 어느 하나는
상기 제1트렌치가 연장되는 방향과 직교하는 방향으로 연장되도록 형성되는 배선 구조체 형성 방법.13. The method of claim 12,
One of the second trenches
The first trench extends in a direction perpendicular to a direction in which the first trench extends.
상기 라인 패턴 템플레이트층에 제1트렌치들을 형성하는 단계;
상기 제1트렌치들을 채우는 제1블록코폴리머층을 도입(applying)하는 단계;
상기 제1블록코폴리머층을 제1어닐링(annealing)하여 폴리머 제1매트릭스부(polymeric matrix) 및 폴리머 제1도메인들(polymer domains)을 유도하는 단계;
상기 폴리머 제1도메인들을 선택적으로 제거하여 제1캐비티(cavity)들을 형성하는 단계;
상기 라인 패턴 템플레이트층에 제2트렌치들을 형성하는 단계;
상기 제2트렌치들을 채우는 제2블록코폴리머층을 도입(applying)하는 단계;
상기 제2블록코폴리머층을 제2어닐링(annealing)하여 폴리머 제2매트릭스부(polymeric matrix) 및 폴리머 제2도메인들(polymer domains)을 유도하는 단계;
상기 폴리머 제2도메인들을 선택적으로 제거하여 제2캐비티(cavity)들을 형성하는 단계;
상기 제1 및 제2캐비티들의 일부를 차단하는 비아 차단 패턴(via blocking pattern)을 형성하는 단계; 및
상기 비아 차단 패턴에 의해 노출된 상기 제1 및 제2캐비티들의 다른 일부들을 상기 비아 패턴 템플레이트층 내로 연장시켜 비아홀(via hole)들을 형성하는 단계;를 포함하는 배선 구조체 형성 방법.Sequentially forming a via pattern template layer and a line pattern template layer on a substrate;
Forming first trenches in the line pattern template layer;
Applying a first block copolymer layer filling the first trenches;
Annealing the first block copolymer layer to induce a polymeric first matrix polymer domain and polymeric first domains;
Selectively removing the polymer first domains to form first cavities;
Forming second trenches in the line pattern template layer;
Applying a second block copolymer layer filling the second trenches;
Annealing the second block copolymer layer to induce a polymeric second matrix polymer domain and polymer domain second polymer domains;
Selectively removing the polymer second domains to form second cavities;
Forming a via blocking pattern to block a portion of the first and second cavities; And
And forming via holes by extending other portions of the first and second cavities exposed by the via cut-off pattern into the via pattern template layer.
상기 제1트렌치들을 형성하는 단계는
상기 라인 패턴 템플레이트층(line pattern template layer) 상에 제1마스크 패턴을 형성하는 단계; 및
상기 제1마스크 패턴을 식각 마스크로 이용하는 식각 과정을 수행하는 단계;를 포함하는 배선 구조체 형성 방법.18. The method of claim 17,
The step of forming the first trenches
Forming a first mask pattern on the line pattern template layer; And
And performing an etching process using the first mask pattern as an etching mask.
상기 제2트렌치들을 형성하는 단계는
상기 라인 패턴 템플레이트층(line pattern template layer) 상에 상기 제1캐비티들을 채워 차단하고 상기 라인 패턴 템플레이트층(line pattern template layer)의 일부 부분을 노출하는 제2마스크 패턴을 형성하는 단계; 및
상기 제2마스크 패턴을 식각 마스크로 이용하는 식각 과정을 수행하는 단계;를 포함하는 배선 구조체 형성 방법.19. The method of claim 18,
The forming of the second trenches
Forming a second mask pattern that fills the first cavities on the line pattern template layer and exposes a portion of the line pattern template layer; And
And performing an etching process using the second mask pattern as an etching mask.
상기 제2마스크 패턴은
상기 폴리머 제1매트릭스부를 덮어 차단하도록 연장되는 배선 구조체 형성 방법. 20. The method of claim 19,
The second mask pattern
And extends to cover and block the polymer first matrix portion.
상기 제2트렌치들 중 어느 하나는
상기 제1트렌치들 사이에 위치하도록 형성되는 배선 구조체 형성 방법. 18. The method of claim 17,
One of the second trenches
The second trenches are formed so as to be located between the first trenches.
상기 제2트렌치들 중 어느 하나는
상호 이격하여 배치된 두 개의 상기 제1트렌치들을 상호 연결하도록 형성되는 배선 구조체 형성 방법.18. The method of claim 17,
One of the second trenches
Wherein the first trenches are formed to interconnect the two first trenches spaced apart from each other.
상기 제2트렌치들 중 어느 하나는
상기 제1트렌치가 연장되는 방향과 직교하는 방향으로 연장되도록 형성되는 배선 구조체 형성 방법.18. The method of claim 17,
One of the second trenches
The first trench extends in a direction perpendicular to a direction in which the first trench extends.
상기 기판과 상기 비아 패턴 템플레이트층 사이에
하부 도전 라인들을 형성하는 단계를 더 포함하고,
상기 비아홀들 각각은 상기 하부 도전 라인들 각각에 정렬되는 배선 구조체 형성 방법. 18. The method of claim 17,
Between the substrate and the via pattern template layer
Further comprising forming lower conductive lines,
And each of the via holes is aligned with each of the lower conductive lines.
상기 트렌치는
적어도 둘 이상의 상기 하부 도전 라인들에 교차하여 중첩되도록 위치하는 배선 구조체 형성 방법. 25. The method of claim 24,
The trench
Wherein the lower conductive lines are disposed to overlap at least two of the lower conductive lines.
상기 비아홀은
상기 비아 패턴 템플레이트층(via pattern template layer)을 부분적(partially)으로 관통하여
상기 비아 패턴 템플레이트층의 상기 하부 도전 라인들에 중첩되는 부분을 일부 두께 잔류시켜 상기 하부 도전 라인들을 보호하는 패시베이션 부분(passivation portion)으로 잔류시키도록 형성되는 배선 구조체 형성 방법.25. The method of claim 24,
The via-
By partially penetrating the via pattern template layer,
And a portion of the via pattern template layer overlapping the lower conductive lines is formed to remain in a passivation portion for protecting the lower conductive lines by remaining a part of the thickness.
상기 비아홀 및 상기 트렌치를 채우는 도전층을 형성하는 단계; 및
상기 도전층을 형성하기 이전에
상기 패시베이션 부분을 선택적으로 제거하는 단계를 더 포함하는 배선 구조체 형성 방법. 27. The method of claim 26,
Forming a via hole and a conductive layer filling the trench; And
Before forming the conductive layer
And selectively removing the passivation portion.
상기 비아홀(via hole)들을 형성하는 단계는
라인 패턴 템플레이트층(line pattern template layer), 폴리머 제1 및 제2매트릭스부(polymeric matrix)들 및 상기 비아 차단 패턴(via blocking pattern)을 식각 마스크(etch mask)로 이용하여 상기 비아 패턴 템플레이트층(via pattern template layer)의 상기 노출된 제1 및 제2캐비티들에 중첩된 부분을 제거하는 배선 구조체 형성 방법.18. The method of claim 17,
The step of forming the via holes
The via patterning layer (or the via patterning layer) may be formed using a line pattern template layer, polymer first and second polymeric matrices, and a via blocking pattern as an etch mask. and removing a portion overlapping the exposed first and second cavities of the via pattern template layer.
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