KR20180026157A - Method of fabricating interconnection structure by using dual damascene process - Google Patents

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Abstract

Provided is a method for forming a wiring structure, which comprises the steps of: forming a line pattern template which provides a via pattern template layer and a trench on a substrate; applying a block copolymer layer; 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 for blocking a part of the cavities; and forming a via hole by extending the other parts of the exposed cavities into the via pattern template layer.

Description

듀얼 다마신 공정을 이용한 배선 구조체 형성 방법{Method of fabricating interconnection structure by using dual damascene process}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a method of forming a wiring structure using a dual damascene process,

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 trench 410 of a line pattern template 400. 2 is a view showing a cross-sectional shape along the cutting line A1-A1 'in FIG.

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 dielectric layer 120 is formed on a semiconductor substrate 100 (FIG. 2), and a lower conductive line 210 is formed on a first dielectric layer 120 as a conductive element. Respectively. The lower conductive lines 210 may be provided as a first metal line Ml in the multilayer wiring structure. The lower conductive lines 210 may be formed to include a copper (Cu) layer having a lower resistance for improving the operating speed of the device.

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 semiconductor substrate 100 may be provided with electronic elements such as transistors structures including gates 113 and 114 and junctions 111 and 112. The junctions 111 and 112 may be provided as a drain region or a source region of the transistor. The first lower conductive line 218 is connected to the first junction 111 of the first transistor including the first junction 111 and the first gate 113 by a conductive plug 121 Or may be electrically connected by a conductive contact. The second lower conductive line 217 is connected to the second junction 113 of the second transistor including the second junction 113 and the second gate 114 by a connection pattern such as the second conductive plug 122 And can be electrically connected. The first and second transistors may be electronic elements forming a logic circuit.

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 dielectric layer 200 isolating and insulating the lower conductive lines 210 may be formed on the first dielectric layer 120. A first dielectric layer 120 may comprise a layer of dielectric material of the silicone base (silicon base), such as a silicon oxide (SiO 2), silicon nitride (Si 3 N 4). A second dielectric layer 200 may comprise a layer of dielectric material of a silicone base such as a silicon oxide (SiO 2), silicon nitride (Si 3 N 4). The first dielectric layer 120 or the second dielectric layer 200 may be formed of a stack of a single dielectric material or a plurality of multilayer dielectric layers.

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 via pattern 300 covering the lower conductive lines 210 may be formed on the second dielectric layer 200. [ The via patterned template layer 300 may be an interlayered layer or a multilayered wiring layer structure that isolates the upper conductive lines (not shown) to be provided on the lower conductive lines 210 and the via patterned template layer 300 May be formed of an intermetallic dielectric layer (IMD). Via pattern template layer 300 may be formed of a single layer or multiple layers, including a layer of dielectric material of a silicone base such as a layer of dielectric material, e.g., silicon oxide (SiO 2), silicon nitride (Si 3 N 4) .

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 line pattern 400 may be formed on the via patterned template layer 300 to provide a pattern shape of the upper conductive line. The line pattern template 400 may be formed as a layer that provides a pattern shape of the upper conductive line to be electrically connected to the lower conductive lines 210 by the via pattern. The line pattern template 400 may include a trench 410 to provide a patterned top conductive line with a recessed opening region.

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 line pattern template 400 on the via patterned template layer 300, a mask pattern 700 for patterning the line patterned template layer may be formed. The mask pattern 700 may be formed by forming a photoresist layer on the line pattern template layer, and then performing a lithography process including exposure and development. The line pattern template 400 having the trenches 410 can be formed by selectively etching and removing the line pattern template layer exposed by the mask pattern 700. [ The trenches 410 may be formed to overlap at least two lower conductive lines 210, for example, the first lower conductive line 218 and the second lower conductive line 217. The surface of the via pattern template layer 300 may be exposed at the bottom of the trench 410. Line pattern templates 400 may be formed as a single layer or multiple layers, including a layer of dielectric material of a silicone base such as a layer of dielectric material, e.g., silicon oxide (SiO 2), silicon nitride (Si 3 N 4).

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 trenches 410 of the line pattern template 400 may be patterned in a line shape extending in the X-axis direction orthogonal to each other or extending in the Y-axis direction, as shown in Fig. Or may be patterned into a shape that extends in the X-axis direction and then bends to extend again in the Y-axis direction.

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 polymer matrix part 520. In FIG. FIGS. 4 to 6 illustrate a process of forming the polymer matrix portion 520 and show cross-sectional shapes along the cutting line A1-A1 'of FIG.

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 block copolymer layer 500 filling the trenches 410 is coated in the trenches 410 of the line pattern template 400. The block copolymer layer 500 may be formed by coating a polystyrene-polymethylmethacrylate (PS-PMMA) block copolymer. Or the block copolymer layer 500 may utilize a polystyrene-polydimethylsiloxane (PS-PDMS) block copolymer. When the block copolymer layer 500 is formed of a polystyrene-polymethylmethacrylate block copolymer of PS and PMMA, the volume ratio of PS and PMMA can be adjusted to approximately 70:30. This volume ratio, the molecular weight of each polymer block component, and the like can be adjusted to match the process.

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 block copolymer layer 500 filling the trenches 410 of the line pattern template 400 is annealed to form a polymer domain 510 in the shape of a cylinder and a polymer matrix part 500 in the shape of a cylinder. (520). The block copolymer layer 500 can be formed by mixing a first polymer block, such as a PMMA polymer block component and a second polymer block, such as PS polymer block components, as shown in Figure 38, to form a homogenous homogeneous phase The polymer domain 510, which may be the domain A portion, may be phase separated into the polymer matrix portion 520, which may be a portion of the domain B, as shown in Figure 38 by annealing. The annealing process may be performed by thermal annealing, for example, at a temperature of about 200 캜 to 300 캜 for a time of less than about 1 hour to about 100 hours. The first polymer block component and the second polymer block components may be rearranged to order the first polymer block components so that the domains 510 are phase-separated as shown in FIG.

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 polymer matrix portion 520 in a cylindrical shape. A portion of the polymer matrix portion 520 may be located between the polymer domain 510 and the domain portion 510 to isolate the individual polymer domains 510. The polymer domains 510 may be phase separated from the polymer matrix portion 520 such that a plurality of the polymer domains 510 are aligned in the direction of the length of the trenches 410 (L in FIG. 5). The position of the phase separated polymer domain 510 can be adjusted depending on the length L of the trench 410 and the volume ratio of the first polymer block, e.g., PMMA polymer block component. The number of polymer domains 510 that may be formed in the trenches 410 may be adjusted depending on the length L of the trenches 410 and the volume ratio of the first polymer block, e.g., PMMA polymer block component. A plurality of polymer domains 510 may be formed in the trenches 410 depending on the length L of the trenches 410. [

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 polymer matrix portion 520. [ The polymer domains 510 are removed and cavities 510V for the via holes can be formed at positions where the polymer domains 510 are located. The polymer domains 510 may be etched using a solvent capable of dissolving the PMMA block polymer component constituting the polymer domain 510, for example, leaving the polymer matrix portion 520 containing the PS block polymer component. By selectively removing the polymer domain 510, a cylinder-shaped concave cavity (510 V) can be induced. Cylindrical cavities 510V may be formed in the polymer matrix portion 520 in the trenches 410 in a plurality of self-aligned shapes.

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 pattern 750. FIGS. 8 and 9 illustrate the process of forming the via interconnection pattern 750 and show cross-sectional shapes along the cut line A1-A1 'of FIG.

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 blocking layer 751 covering the polymer matrix portion 520 formed with the cavities 510V is formed. The barrier layer 751 may be formed to fill the cavities 510V formed in the concave shape in the polymer matrix portion 520. The barrier layer 751 may be formed of a layer of a material having an etch selectivity with the polymer matrix portion 520. The barrier layer 751 may be formed of a layer of material that may have an etch selectivity with the line pattern template 400. The barrier layer 751 may be formed of a layer of material that may have an etch selectivity with the via patterned template layer 300. The barrier layer 751 may be selected from layers of various dielectric materials, but may be formed of a spin on carbon (SOC) layer or a photoresist layer.

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 barrier layer 751 is patterned to form a via isolation pattern 750. The via cutoff pattern 750 may be patterned to expose the first cavities 510V-1 located overlying the portion where the actual conductive via will be located. The first cavities 510V-1 may be extended or pattern-transferred as a via hole to the lower via pattern template layer 300 in a subsequent process. The via cutoff pattern 750 may be patterned to fill and block the second cavities 510V-2 located overlying the portion where the conductive vias would not be located. The second cavities 510V-2 may be blocked so as not to extend as via holes in the lower via pattern template layer 300 in the subsequent process.

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 cavities 510V are not useful for forming the conductive vias, and must not be pattern-transferred to the via pattern template layer 300. [ The via blocking pattern 750 may be introduced to block the second cavities 510V-2 that are not useful for forming the conductive vias that are part of the cavities 510V.

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 hole 310. FIG. FIGS. 11 and 12 illustrate a process of forming the via hole 310, and show cross-sectional shapes along the cutting line A1-A1 'of FIG.

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 first cavity 510V-1 is extended and extended to the via pattern template layer 300 to form a via hole 310 in the via pattern template layer 300. Referring to FIG. The via hole 310 may be formed in an extended shape so as to be aligned with the first cavity 510V-1. The line pattern template 400, the polymer matrix portion 520 and the via cut-off pattern 750 are used as an etch mask assembly to form the line pattern template 400, the polymer matrix portion 520, The bottom portion of the first cavity 510V-1 exposed to the combination of the first cavity 510 and the second cavity 500 is selectively etched and removed. By selectively removing the bottom portion of the first cavity 510V-1, the portion of the via pattern template layer 300 exposed to the bottom portion of the first cavity 510V-1 is gradually removed. Accordingly, a via hole 310 aligned with the first cavity 510V-1 can be formed in a concave shape penetrating the via pattern layer 300. [ Since the via hole 310 is formed extending from the first cavity 510V-1, the via hole 310 can be self-aligned to the trench 410. [ The first cavities 510V-1 and the via holes 310 derived from the polymer domain 510 are self-aligned to the trenches 410 because the polymer domains 510 are formed by self- . Accordingly, the via hole 310 may have a line width size smaller than the line width of the trench 410.

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 hole 310 may be formed to completely penetrate the via patterning layer 300 to expose the underlying lower conductive line 210. Nevertheless, the portion of the via pattern 310 located at the bottom of the via pattern layer 300 remains in the passivation portion 310B covering the surface of the lower conductive line 210, The etching process to be performed can be stopped in the middle. The via hole 310 may be formed to partially penetrate the via patterning layer 300 without completely penetrating it. The portion of the via pattern template layer 300 remaining in the bottom portion of the via hole 310 to a certain thickness remains in the passivation portion 310B so that the passivation portion 310B contacts the portion of the lower conductive line 210 So that it is not exposed to the outside.

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 conductive line 210 may be formed to include a copper layer for improving the operation speed of the semiconductor device or the logic device. When the portion of the lower conductive line 210 aligned with the via hole 310 is exposed at the bottom of the via hole 310, the copper layer constituting the lower conductive line 210 may be exposed to the external environment. If the copper layer is exposed to external defects, copper contamination of the process equipment may result. Or that the copper layer surface exposed to the external environment is oxidized to undesirably increase the electrical resistance between the lower conductive line 210 and the conductive vias to be connected thereto. The via hole 310 is etched so that the bottom portion of the via hole 310 remains in the passivation portion 310B covering the lower conductive line 210 in order to prevent the copper layer of the lower conductive line 210 from being damaged. Can be performed.

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 second cavities 510V-2 are shielded by the via-intercepting pattern 750, the lower cavity pattern layer (the lower cavity pattern layer) may be formed in the etching process of forming the via hole 310 by extending the first cavity 510V- 300). ≪ / RTI > Accordingly, although the polymer matrix portion 520 is formed to have the second cavities 510V-2, only the first cavities 510V-1 at a desired position can be selected by introducing the via- 310, respectively. The via holes 310 may be formed with holes aligned with the lower conductive lines 210, respectively.

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 hole 310 is formed, the via blocking pattern 750 may be selectively removed. In addition, the polymer matrix portion 520 can be selectively removed. The template structure in which the via hole 310 is formed in the bottom portion of the trench 410 of the line pattern template 400 is formed for the damascene process by selectively removing the polymer matrix portion 520 and the via interception pattern 750 .

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 conductive layer 600 including the conductive vias 630 and the top conductive lines 650. [ FIGS. 14 and 15 illustrate a process of forming the conductive via 630 and the upper conductive line 650, and show cross-sectional shapes along the cutting line A1-A1 'of FIG.

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 hole 310 is etched and removed to form the bottom conductive line 210 in the bottom portion of the via hole 310 Expose the surface portion. At this time, the surface of the via pattern template layer 300 exposed by the line pattern template 400 may be removed together with some thickness during the process of removing the passivation part 310B.

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 hole 310 exposed at the surface portion of the lower conductive line 210 may be filled in the bottom portion and the upper conductive layer 600 filling the trench 410 may be formed. The process of forming the upper conductive layer 600 may include a process of etching and removing the passivation portion 310B remaining in the bottom portion of the via hole 310 and an insitu process . ≪ / RTI > The process of forming the upper conductive layer 600 may be performed by plating a copper layer. The etching process for removing the passivation portion 310B may be performed in situ just before performing the deposition process for forming the plating seed layer (not shown) required in the process of plating the copper layer. The bottom portion of the trench 410 may be recessed to some thickness in the etching process to remove the passivation portion 310B. The surface of the via pattern template layer 300 exposed at the bottom of the trench 410 may be partially recessed and removed. The copper layer can be formed to fill the trenches 410 and the via holes 310 and the copper layer can be planarized and confined within the trenches 410 to form the upper conductive layer 600. [ The process of planarizing the copper layer can be performed by chemical mechanical polishing (CMP).

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 conductive layer 600 patterned in a pattern filling the trench 410 may include a portion of the top conductive line 650 located in the trench 410 and a portion of the conductive via 630 filling the via hole 310 . The via pattern 310 formed in the via pattern 310 induces the conductive via 630 to be formed along the via hole 310 and the line pattern template 400 is formed along the shape of the trench 410, (650) may be patterned.

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 hole 310 for the conductive via 630 is induced by the polymer domain due to the phase separation of the block copolymer, it can be formed to have a very small linewidth size at the nanoscale level. Each of the conductive vias 630 is connected to a first lower conductive line 218 and a second lower conductive line 217 and a wiring structure may be formed in which the upper conductive lines 650 interconnect the conductive vias 630 have.

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 trenches 410 of the line pattern template 400 may be formed by applying a double patterning technique.

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 trench 410 of the line pattern template 400. As shown in FIG. 17 and 18 are sub-layouts 410T-1 and 410T-2 obtained by dividing the target layout 410T of FIG. 16 for double patterning. Figs. 19 and 20 are views showing cross-sectional shapes along cutting lines A1-A1 'and A2-A2' in Figs. 16 to 18. Fig.

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 trenches 410 of the line pattern template 400 may be arranged in an irregularly mixed manner in portions extending in the X-axis direction and portions extending in the Y-axis direction. If the target layout 410T of such a trench 410 is implemented in one photomask and trenches 410 are to be formed in the line pattern template 400 (Fig. 19) in a single photolithography process, Can be difficult. In order to overcome this, the trenches 410 can be formed into more precise and precise patterns by using a double patterning technique.

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 trenches 410 designed and arranged as shown in Fig. 16 is divided into a first sub-layout 410T-1 of the first trenches 410-1 of Fig. 17 and a second sub- 410-2 of the first sub-layout 410-2. The first trenches 410-1 redesigned in the first sub-layout 410T-1 may have a larger pitch than the trenches 410 disposed in the target layout 410T and may exhibit the arranged geometry . The second trenches 410-2 redesigned in the second sub-layout 410T-2 may show a shape that is arranged with a larger pitch than the trenches 410 disposed in the target layout 410T . Thus, by implementing the first sub-layout 410T-1 and the second sub-layout 410T-2 respectively with photomasks and performing two photolithography processes, the entire trenches 410 are formed in a more elaborate pattern can do.

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 line pattern template 400. Fig. A first trench 410-1 is formed in the line pattern template layer 400L by performing selective etching using the first mask pattern 710 as an etch mask.

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 second mask pattern 730 having a pattern shape of the second sub-layout (410T-2 in FIG. 18) is formed on the line pattern template layer 400L on which the first trenches 410-1 are formed . A second trench 410-2 is formed in the line pattern template layer 400L by performing selective etching using the second mask pattern 730 as an etching mask. In this manner, the line pattern template 400 having the first and second trenches 410-1 and 410-2 can be patterned using double patterning. The second trenches 410-2B of some of the second trenches 410-2 have a first trench 410-1A arranged to extend in parallel with the first trench 410-1A and another first trench 410-1B As shown in FIG. As depicted in FIG. 16, the second trench (410-2B of FIG. 16) may have a line shape extending in the Y-axis direction in parallel with the first trench 410-1A. The second trench (410-2B of FIG. 16) may have a line shape extending in the X-axis direction so as to connect the first trench 140-1C extending in the Y-axis direction and the other first trench 140-1D have.

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 block copolymer layer 500 filling the trenches 410 including the first and second trenches 410-1 and 410-2 of the line pattern template 400 can be formed . The process of forming the block copolymer layer 500 can be performed by the process described with reference to FIG. Thereafter, the conductive vias (630 in FIG. 15) and the upper conductive line 650 can be patterned by applying the process described with reference to FIGS. 5 to 15.

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 first matrix portion 2512. [ FIGS. 23 to 26 illustrate the process of forming the polymer first matrix portion 2512 and show cross-sectional shapes along the cutting lines A1-A1 'and A2-A2' in FIG.

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 pattern template layer 2400L. The layout of the first trenches 2410-1 is the same as the layout of the first sub-layouts (Fig. 16) separated from the target layout of the trenches 410 (Fig. 16D) 17, 410T-1). The first trenches 2410-1 may be preferentially formed by first patterning using a double patterning technique. The first trench 2410-1 may be formed in the line pattern template layer 2400L by performing selective etching using the first mask pattern 2710 as an etching mask. The planar shape of the first mask pattern 2710 may follow the first sub-layout (410T-1 in FIG. 17) separated from the target layout (410T in FIG. 16) of the trenches (410 in FIG. 16).

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 first mask pattern 2710 may be formed including a photoresist material. The first mask pattern 2710 may be selected from a dielectric material having an etch selectivity with the line pattern template layer 2400L, such as silicon oxynitride (SiON) or silicon oxide.

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 first dielectric layer 2120 may be provided on the semiconductor substrate 2100 and the lower conductive lines 2210 may be provided on the first dielectric layer 2120. [ Electronic elements such as a transistor structure including a gate 2115 and a junction 2113 may be provided on the semiconductor substrate 2100. [ The lower conductive lines 2210 may be electrically connected to the junction 2113 by a connection pattern or a conductive contact such as the conductive plug 2125. [ A second dielectric layer 2200 may be formed on the first dielectric layer 2120 to isolate and isolate between the lower conductive lines 2210. [

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 patterning layer 2300 covering the lower conductive lines 2210 may be formed on the second dielectric layer 2200. [ A line pattern template layer 2400L may be formed on the via pattern template layer 2300 to provide a pattern shape of the upper conductive line.

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 block copolymer layer 2510 filling the first trench 2410-1 is coated in the first trench 2410-1 of the line pattern template layer 2400L. The first block copolymer layer 2510 may be formed by coating a polystyrene-polymethylmethacrylate (PS-PMMA) block copolymer. The process of coating the block copolymer can be performed by the process described with reference to FIG.

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 block copolymer layer 2510 is first annealed to phase-separate the polymer first domain 2511 and the polymer first matrix portion 2512. The phase separation process can be performed by the process described with reference to FIG.

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 first domains 2511 are selectively removed from the polymer first matrix portion 2512. The polymer first domains 2511 are removed and first cavities 2511V for via holes may be formed at positions where the polymer first domains 2511 are located.

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 second matrix portion 2522. Fig. FIGS. 28 to 33 illustrate the process of forming the polymer second matrix portion 2522 and show cross-sectional shapes along the cutting lines A1-A1 'and A2-A2' of FIGS. 22 and 27. FIG.

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 pattern template layer 2400L, and the second trenches 2410-2 covering the second trenches 2410-2 A mask pattern 2730 is formed. The second mask pattern 2730 may be formed to cover and cover the first cavities 2511V and the polymer first matrix portion 2512 formed in the first trench 2410-1. The planar shape of the second mask pattern 2730 may follow the second sub-layout (410T-2 in FIG. 18) separated from the target layout (410T in FIG. 16) of the trenches (410 in FIG. 16). The second mask pattern 2730 may be formed including a photoresist material. The second mask pattern 2730 may include a polymeric first matrix portion 2512 and a dielectric material having an etch selectivity. The second mask pattern 2730 may be selected from a dielectric material having an etch selectivity with the line pattern template layer 2400L, such as silicon oxynitride (SiON) or silicon oxide.

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 line pattern template 2400 by performing selective etching using the second mask pattern 2730 as an etch mask. The etching process using the second mask pattern 2730 may be a second patterning process of double patterning. The arrangement shape of the second trenches 2410-2 to be formed can follow the second sub-layout (410T-2 in Fig. 18) separated from the target layout (410T in Fig. 16) of the trenches .

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 line pattern template 2400 exposed by the second mask pattern 2730, (2520). The second block copolymer layer 2520 may be formed by coating a polystyrene-polymethylmethacrylate (PS-PMMA) block copolymer. The process of coating the block copolymer can be performed by the process described with reference to FIG.

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 block copolymer layer 2520 is second annealed to phase-separate the polymer second domain 2521 and the polymer second matrix portion 2522. The phase separation process can be performed by the process described with reference to FIG.

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 second domains 2521 are selectively removed from the polymer second matrix portion 2522. The polymer second domains 2521 are removed, and the second cavities 2521V for via holes are formed at positions where the polymer second domains 2521 are located.

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 second mask pattern 2730 may be selectively removed to expose the polymer first matrix portion 2512 and the first cavities 2511V. In the process of removing the second mask pattern 2730, the upper part of the polymer first matrix portion 2512 may be removed together to lower the height.

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 interception pattern 2750. Fig. 35 is a view showing a process of forming a via hole 2310 and showing a cross-sectional shape along the cutting lines A1-A1 'and A2-A2' in FIG.

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 third cavities 2511V-1 overlapping the portion of the first cavities 2511V where the actual conductive vias are to be positioned, and the third cavities 2511V- A via cut-off pattern 2750 is formed to expose the fourth cavities 2521 V-1 overlapping the portion where the conductive vias will be located. The process of forming the via intercept pattern 2750 can be performed by the process described with reference to FIGS. 8 and 9. The third cavities 2511V-1 and the fourth cavities 2521V-1 may extend to the via hole 2310 in the lower via pattern template layer 2300 in a subsequent process. The via cutoff pattern 2750 is formed by the fifth cavities 2511V-2 in which the conductive vias are not located among the first cavities 2511V and the fifth cavities 2511V-2 in which the conductive vias among the second cavities 2521V are located May be patterned to fill and block the sixth cavities 2521 V-2 which are overlapped with portions not to be formed. The fifth cavities 2511V-2 and the sixth cavities 2521V-2 may be blocked so as not to extend as via holes in the lower via pattern template layer 2300 in a subsequent process.

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 third cavities 2511V-1 and fourth cavities 2521V-1 are extended and extended to the via pattern template layer 2300 to form via holes 2310 in the via pattern template layer 2300. [ Using the line pattern template 2400, the polymer first and second matrix portions 2512 and 2522 and the via cut-off pattern 2750 as an etch mask assembly, the third cavity 2511V- 4 cavities 2521V-1 are selectively etched and removed. The process of forming the via holes 2310 can be performed by the process described with reference to FIG. The via holes 2310 allow the bottom portion to remain in the passivation portion 2310B without completely penetrating the via pattern template layer 2300 so that the passivation portion 2310B covers the portion of the lower conductive line 2210, As shown in FIG.

도 36은 도전 비아(2630) 및 상부 도전 라인(2650)을 형성하는 과정을 보여준다. 36 shows the process of forming the conductive vias 2630 and the upper conductive line 2650.

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 line pattern template 2400, the polymer first and second matrix portions 2512 and 2522, and the via cutoff pattern 2750, the upper conductive layer 2600 filling the via holes 2310 ) Can be formed. The passivation portion (2310B in Fig. 35) remaining in the bottom portion of the via hole 2310 is etched and removed to expose the surface portion of the lower conductive line 2210 to the bottom portion of the via hole 3210. It is possible to fill the via hole 2310 exposed at the surface portion of the lower conductive line 2210 in the bottom portion and to form the upper conductive layer 2600 filling the first and second trenches 2410-1 and 2410-2 have. The process of forming the upper conductive layer 2600 can be performed by the process described with reference to FIGS. The via pattern 2300 formed with the via hole 2310 induces the conductive vias 2630 to be formed along the shape of the via hole 2310 and the line pattern template 2400 forms the first and second trenches 2410- 1, 2410-2), the upper conductive line 2650 may be patterned.

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)

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 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.
제1항에 있어서,
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.
제2항에 있어서,
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.
제2항에 있어서,
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.
제4항에 있어서,
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.
제4항에 있어서,
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.
제1항에 있어서,
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.
제1항에 있어서,
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.
제8항에 있어서,
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.
제1항에 있어서,
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.
제1항에 있어서,
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.
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 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.
제12항에 있어서,
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.
제12항에 있어서,
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.
제12항에 있어서,
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.
제12항에 있어서,
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.
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 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.
제17항에 있어서,
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.
제18항에 있어서,
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.
제19항에 있어서,
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.
제17항에 있어서,
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.
제17항에 있어서,
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.
제17항에 있어서,
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.
제17항에 있어서,
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.
제24항에 있어서,
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.
제24항에 있어서,
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.
제26항에 있어서,
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.
제17항에 있어서,
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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