(57)【要約】  デュアル・ダマシン構造を製造するためのフォトマスク、およびこれを形成する方法が提供される。多層ステップ・アンド・プリント（ＳＦＩＬ）テンプレートの製造方法は、基板と金属化層と第１のレジスト層とを含むブランクを提供するステップとを含んでいる。デュアル・ダマシン構造の金属層パターンは、リソグラフィ・システムを使用して基板内に第１の深さで形成される。ブランクから第１のレジスト層が除去され、第２のレジスト層が塗布される。リソグラフィ・システムを使用して、第１のパターンが第２の深さにエッチングされると同時に、第１の深さでデュアル・ダマシン構造のバイア層パターンが形成される。第１および第２のパターンは、ＳＦＩＬ工程を使用してデバイスの多層内に形成されるべきフィーチャに対応している。
2009523312.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多層ステップ・アンド・フラッシュ式インプリント・リソグラフィ（ＳＦＩＬ）テンプレートの製造方法であって、
基板と吸収層と第１のレジスト層とを含むブランクを提供するステップと、
リソグラフィ・システムを使用して基板内に第１の深さでデュアル・ダマシン構造の金属層パターンを形成するステップと、
前記ブランクから前記第１のレジスト層を除去するステップと、
前記ブランク上に第２のレジスト層を加えるステップと、
リソグラフィ・システムを使用して、第２の深さで金属層パターンを形成すると同時に、第１の深さで前記デュアル・ダマシン構造のバイア層パターンを形成するステップとを含む方法。
【請求項２】
前記金属層パターンを形成するためにリソグラフィ・システムを使用する工程が、
前記リソグラフィ・システムを使用して、前記吸収層の部分を露出させるべく前記第１のレジスト層内に前記金属層パターンを形成するステップと、
前記基板の部分を露出させるべく前記吸収層の前記露出部分をエッチングするステップと、
前記基板内に前記金属パターンを形成するべく前記基板の前記露出部分をエッチングするステップとを含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記吸収層が、前記基板の前記部分のエッチング中にエッチ・ストップが生ずるように作用可能である請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記バイア層パターンを形成するためにリソグラフィ・システムを使用する工程が、
前記リソグラフィ・システムを使用して、前記吸収層の部分を露出させるべく前記第２レジスト層内の前記バイア層パターンを形成するステップと、
前記基板の部分を露出させるべく前記吸収層の前記露出部分をエッチングするステップと、
前記基板内に前記バイア・パターンを形成するべく前記基板の前記露出部分をエッチングするステップとを含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記吸収層が、前記基板の前記部分のエッチング中にエッチ・ストップが生ずるように作用可能である請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記第２のレジスト層が、前記吸収層の前記露出部分のエッチング中にエッチ・ストップが生ずるように作用可能な請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記吸収層が、前記基板内への前記金属層パターンの形成中に第１のエッチ・ストップが生ずるように作用可能である請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記吸収層が、前記基板内への前記バイア層パターンの形成中に第２のエッチ・ストップが生ずるように作用可能である請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記第２の深さが前記第１の深さの約２倍である請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１および第２の深さが約１０ｎｍと約５０ｎｍとの間である請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１および第２の深さが約５０ｎｍと約１００ｎｍとの間である請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１および第２の深さが約１００ｎｍと約５００ｎｍとの間である請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１および第２の深さが約５００ｎｍと約２０００ｎｍとの間である請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記基板が、水晶、合成水晶、溶融石英、フッ化マグネシウム、およびフッ化カルシウムからなる群から選択された材料を含む請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
多層ステップ・アンド・フラッシュ式インプリント・リソグラフィ（ＳＦＩＬ）テンプレートの製造方法であって、
基板と、吸収層と、該吸収層の第１の部分を露出させるべく内部に形成された第１のパターンを含む第１のレジスト層とを含むブランクを提供するステップと、
前記基板の第１の部分を露出させるべく前記吸収層の前記露出された第１の部分をエッチングするステップと、
前記基板内に前記第１のパターンを形成するべく前記基板の前記露出された第１の部分をエッチングするステップとを含み、前記吸収層が、前記基板の前記第１の部分のエッチング中に第１のエッチ・ストップが生ずるように作用可能であり、
前記方法がさらに、第２のレジスト層を前記基板の前記エッチング部分、および前記吸収層の露出された第１の部分の上に堆積するステップと、
前記吸収層の第２の部分を露出させるべく前記第２のレジスト層内の第２のパターンを現像するステップと、
前記基板の第２の部分を露出させるべく前記吸収層の前記露出された第２の部分をエッチングするステップとを含み、前記基板の第２の部分が前記基板の前記第１の部分を含み、
前記方法がさらに、前記基板内に前記第２のパターンを形成するべく前記基板の前記露出された第２の部分をエッチングするステップを含み、前記吸収層が、前記基板の前記第２の部分のエッチング中に第２のエッチ・ストップが生ずるように作用可能であり、
前記方法がさらに多層ＳＦＩＬテンプレートを形成するべく前記吸収層および前記第２のレジスト層を除去するステップを含む方法。
【請求項１６】
前記基板の前記第１の部分が第１の深さを有し、
前記基板の前記第２の部分が第２の深さを有し、前記第１の深さが前記第２の深さの約２倍である請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１のパターンがデュアル・ダマシン構造内の金属層に対応し、
前記第２のパターンが前記デュアル・ダマシン構造内のバイア層に対応する請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記基板が、水晶、合成水晶、溶融石英、フッ化マグネシウム、およびフッ化カルシウムからなる群から選択された材料を含む請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記吸収層が、クロム、窒化クロム、および銅からなる群から選択された材料を含む請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
前記吸収層が金属酸炭窒化物を含む請求項１５に記載の方法。
【請求項２１】
前記金属酸炭窒化物の金属成分がクロム、コバルト、鉄、亜鉛、モリブデン、ニオビウム、タンタル、チタン、タングステン、アルミニウム、マグネシウムおよびシリコンからなる群から選択される請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記第１のレジスト層が、前記吸収層の前記第１の露出部分のエッチング中にエッチ・ストップが生ずるように作用可能な請求項１５に記載の方法。
【請求項２３】
前記第２のレジスト層が、前記吸収層の前記第２の露出部分のエッチング中にエッチ・ストップが生ずるように作用可能な請求項１５に記載の方法。
【請求項２４】
多層ＳＦＩＬテンプレートであって、
基板と、
前記基板内に第１の深さで形成された第１のトレンチであり、ＳＦＩＬ工程を使用した半導体ウェハ上のデュアル・ダマシン構造の金属層に対応するトレンチと、
前記基板内に第２の深さで形成された第２のトレンチであり、前記デュアル・ダマシン構造のバイア層に対応するトレンチとを備え、
前記第１および第２のトレンチが前記基板をエッチングし、かつエッチ・ストップとして吸収層を使用して前記基板内に形成されるテンプレート。
【請求項２５】
前記第１の深さが前記第２の深さの約２倍である請求項２４に記載のテンプレート。
【請求項２６】
前記基板が、水晶、合成水晶、溶融石英、フッ化マグネシウム、およびフッ化カルシウムからなる群から選択された材料を含む請求項２４に記載のテンプレート。
【請求項２７】
前記吸収層が、クロム、窒化クロム、および銅からなる群から選択された材料を含む請求項２４に記載のテンプレート。
【請求項２８】
前記吸収が金属酸炭窒化物を含む請求項２４に記載のテンプレート。
【請求項２９】
前記金属酸炭窒化物の金属成分が、クロム、コバルト、鉄、亜鉛、モリブデン、ニオビウム、タンタル、チタン、タングステン、アルミニウム、マグネシウムおよびシリコンからなる群から選択される請求項２８に記載のテンプレート。
【請求項３０】
前記吸収層をエッチングし、かつエッチ・ストップとしてレジスト層を使用して前記基板内に形成される前記第１および第２のトレンチをさらに備える請求項２４に記載のテンプレート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般にステップ・アンド・フラッシュ式インプリント・リソグラフィに関し、より具体的にはデュアル・ダマシン構造を製造するためのフォトマスクおよびその形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
デバイス・メーカーはより小型でより複雑なデバイスを絶えず製造しているので、これらのデバイスを製造するために使用されるフォトマスクはより広範囲の能力を絶えず必要としている。最新のマイクロプロセッサは、デバイス間で、かつ外部回路に電気信号および電力を伝送するために８レベル以上の配線を必要とすることがある。バイア層を介して各配線レベルをそのレベル以上、および以下のレベルに接続することができる。
【０００３】
標準的なデュアル・ダマシン工程では、単一の金属堆積ステップだけを用いて金属層およびバイア層を同時に形成してもよい。２つのリソグラフィ・ステップと少なくとも１つのエッチング・ステップを用いてバイアおよびトレンチを画定することができる。バイアおよびトレンチの凹みがエッチングされた後、トレンチを充填して金属層を画定するために用いられるステップと同じステップで、バイアに金属材料を充填することができる。金属インレーを有する平坦構造を形成するべく、トレンチの外側に堆積された余剰金属を化学機械研磨（ＣＭＰ）工程によって除去することができる。平坦化された表面が達成された後は、誘電体層についてはＣＭＰを実施する必要はない。したがって、デュアル・ダマシン工程を用いることによってＣＭＰステップを省くことができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ステップ・アンド・フラッシュ式インプリント・リソグラフィ（ＳＦＩＬ）工程は、基板上にパターンを形成するためのモールドと同様のテンプレートを使用する。基板表面上に重合化された流体を堆積することができ、この流体は、テンプレートがウェハ上の流体に当てられるとテンプレート内のレリーフ・パターンによって画定されるギャップを充填できる。重合化された流体は固化されて、デバイス上にパターンを形成するべくデバイス上にマスクを形成することができる。ＳＦＩＬ工程は高解像度をもたらしたり、パターンの忠実度に優れていること、ならびに室温および低圧で利用できることなど、他のリソグラフィ技術と比較して利点を有している。しかし、標準のＳＦＩＬテンプレートは単一のデバイス層を形成するためにしか使用できない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の教示によって、デュアル・ダマシン構造のフォトマスクの形成に関連する欠点および問題点を大幅に軽減または除去された。特定の実施形態では、基板のエッチング中のエッチ・ストップ層（ｅｔｃｈ  ｓｔｅｐ  ｌａｙｅｒ）としてクロムとレジストとの組合せを用いて多層テンプレートが形成される。
【０００６】
本開示の一実施形態によれば、ステップ・アンド・フラッシュ式インプリント・リソグラフィ（ＳＦＩＬ）テンプレートを形成するための方法が提供される。基板、金属化層、および第１のレジスト層を含むブランクが備えられる。リソグラフィ・システムを使用してデュアル・ダマシン構造の金属層パターンが第１の深さで基板内に形成される。第１のレジスト層がブランクから除去され、第２のレジスト層が施される。同時に金属層パターンが第２の深さでエッチングされている間に、リソグラフィ・システムを使用してデュアル・ダマシン構造のｃｉａ層パターンが第１の深さで形成される。
【０００７】
本開示の別の実施形態によれば、ＳＦＩＬテンプレートを製造する方法は、基板と、吸収層と、該吸収層の第１の部分を露出させるべく第１のパターンが内部に形成された第１のレジスト層とを有するブランクを備えるステップを含んでいる。吸収層の露出された第１の部分は基板の第１の部分を露出させるべくエッチングされ、基板の露出された第１の部分は基板内に第１のパターンを形成するべくエッチングされる。吸収層は基板の第１の部分のエッチング中に第１のエッチ・ストップをもたらす機能を果たす。第２のレジスト層は基板のエッチングされた第１の部分および吸収層の露出された第１の部分の上に堆積される。第２のパターンは、吸収層の第２の部分を露出させるべく第２のレジスト層内で現像される。吸収層の露出された第２の部分は、基板の第２の部分を露出させるべくエッチングされて、基板の第２の部分が基板のエッチングされた第１の部分を含むようにされる。基板の露出された第２の部分は、基板内に第２のパターンを形成するべくエッチングされる。吸収層は基板の第２の部分のエッチング中に第２のエッチ・ストップをもたらす機能を果たす。吸収層および第２のレジスト層は、多層ＳＦＩＬテンプレートを形成するべく除去される。
【０００８】
本開示の別の実施形態によれば、多層ＳＦＩＬテンプレートは基板と、基板内に第１の深さで形成された第１のトレンチと、基板内に第２の深さで形成された第２のトレンチとを含んでいる。第１のトレンチはＳＦＩＬ工程を用いた半導体ウェハ上のデュアル・ダマシン構造の金属層に対応し、第２のトレンチはデュアル・ダマシン構造のバイア層に対応する。第１および第２のトレンチは基板をエッチングし、吸収層をエッチ・ストップとして使用することによって基板内に形成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
この実施形態およびその利点のより完全で徹底した理解は、添付図面に関連した以下の説明を参照することによって得ることができ、図中、同様の参照番号は同様の特徴要素を示している。
【００１０】
本開示の好ましい実施形態およびその利点は図１から図５を参照することで最も良く理解され、図中、同様の番号は同様の、および対応する部品を示すために用いられている。
【００１１】
図１Ａから１Ｊは、デュアル・ダマシン構造用の従来の製造工程の様々な段階での半導体ウェハの側断面図を図示している。デュアル・ダマシン構造の従来の製造工程には、単一の金属−バイア層を製造するために２０ステップ以上を必要とするものもある。図示した実施形態では、従来のデュアル・ダマシン工程は、単一の金属−バイア層を製造するために２３の工程ステップを含んでいる。集積回路が８層の金属層を含むものと仮定すると、８つの金属−バイア層のすべてを形成するために必要な全ステップ数は約１６１である。
【００１２】
図１Ａは、デュアル・ダマシン構造の従来の製造工程の最初の８つのステップを示している。半導体ウェハ１２上のデバイス層（図示せず）の上に形成された絶縁材料１４内に金属層１６を形成することができる。金属層１６は銅、アルミニウム、または電気信号および電力を集積回路内のデバイス間で伝送するために使用できる他のいずれかの適当な金属でよい。誘電体層１４は二酸化シリコン（ＳｉＯ２）、低誘電率の層間誘電体（ＩＬＤ）〔ｌｏｗ−ｋ  ｉｎｔｅｒｌａｙｅｒ  ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ〕、または集積回路の誘電体層を提供することができる他のいずれかの適当な材料でよい。半導体ウェハ１２はシリコン、ガリウムヒ素、または集積回路を形成するために使用できる他のいずれかの適当な材料でよい。
【００１３】
製造工程の第１のステップで、銅のような金属エッチング障壁膜１８を金属層１６および誘電体層１４の上に堆積することができる。第２のステップで、バイアＩＬＤ層２０を金属エッチング障壁膜１８上に堆積することができる。第３のステップで、バイアＩＬＤ層２０の上にトレンチ・エッチ・ストップ材料２２を塗布することができる。第４のステップで、金属ＩＬＤ層２４をトレンチ・エッチ・ストップ層２２の上に堆積することができる。第５のステップで、バイア・ハード・マスク２６を金属ＩＬＤ層２４の上に塗布し、その後、第６のステップでバイア・ハード・マスク２６上へのトレンチ・ハード・マスク２８の堆積がなされる。一実施形態では、バイアおよびトレンチ・ハード・マスクを形成するために使用される材料は、プラズマで成膜したシリコン窒化膜でよい。別の実施形態では、トレンチ・ハード・マスクはフォトレジスト剥離工程中にＩＬＤ層を保護し、かつ／または化学機械研磨（ＣＭＰ）工程中にエッチ・ストップをもたらすいずれかの適当な材料のものでよい。第７のステップで、トレンチ・ハード・マスク２８の上に底部反射防止コーティング（ＢＡＲＣ）層３０を堆積することができる。ＢＡＲＣ材料は有機材料でも無機材料でもよい。第８のステップで、フォトレジスト３２をＢＡＲＣ層３０の上に堆積することができる。フォトレジスト３２はいずれかの適宜の正または負のフォトレジストでよい。
【００１４】
図１Ｂは、デュアル・ダマシン構造の従来の製造工程の第９および第１０のステップを示している。第９のステップで、フォトマスク（図示せず）およびリソグラフィ・システム（図示せず）を使用してフォトレジストを露出させることによって、誘電体層１４内に形成された金属層１６とほぼ同じサイズのトレンチをフォトレジスト３２内に形成することができる。第１０のステップで、ＢＡＲＣ層３０を露出し、誘電体層１４内に形成された金属１６とほぼ同じサイズのトレンチを形成するべく、フォトレジスト３２を現像することができる。正のフォトレジストが使用される場合は、レジストの露出部分が現像されればよく、負のフォトレジストが使用される場合は、レジストの非露出部分が現像されればよい。
【００１５】
図１Ｃはデュアル・ダマシン構造の従来の製造工程のステップ１１および１２を示している。ステップ１１では、ＢＡＲＣ層３０、およびフォトレジスト３２の除去によって形成されたトレンチ内のトレンチ・ハード・マスク層２８をエッチングするために適当ないずれかのエッチング工程を用いてもよい。エッチング工程は異方性ドライエッチング、またはトレンチ・ハード・マスク層を除去する他のいずれかの適当なエッチング工程を用いてもよい。ステップ１２では、残存のフォトレジスト３２があればそれを除去するためにアッシュ工程（ａｓｈ  ｐｒｏｃｅｓｓ）を用いてもよい。一実施形態では、アッシュ工程は強度に酸化したガス雰囲気中で行ってもよい。
【００１６】
図１Ｄはデュアル・ダマシン構造の従来の製造工程のステップ１３および１４を示している。ステップ１３では、バイア・ハード・マスク層２６の上、およびトレンチ・ハード・マスク２８の残存部の上に第２のＢＡＲＣ層３１をトレンチ内に堆積することができる。ステップ１４では、第２のＢＡＲＣ層３１の上に第２のフォトレジスト層３４を形成することができる。
【００１７】
図１Ｅは、デュアル・ダマシン構造の従来の製造工程のステップ１５から１７を示している。ステップ１５では、第２のフォトマスク（図示せず）およびリソグラフィ・システム（図示せず）を使用してバイア・パターンをフォトレジスト３４内に結像することができる。ステップ１６では、フォトレジスト３４内にバイア・パターンを形成し、バイア・ハード・マスク２６の部分を露出させるべく、フォトレジスト３４を現像することができる。ステップ１７では、金属ＩＬＤ層２４の表面を露出させるべく、バイア内のバイア・ハード・マスク層２６の露出部分をエッチングすることができる。
【００１８】
図１Ｆは、デュアル・ダマシン構造の従来の製造工程のステップ１８を示している。ステップ１８では、バイア内の金属ＩＬＤ層２４の露出部分、およびバイア内のトレンチ・エッチ・ストップ層２２をエッチングするためにいずれかの適当なエッチング工程を用いてもよい。
【００１９】
図１Ｇは、デュアル・ダマシン構造の従来の製造工程のステップ１９を示している。ステップ１９では、残存のフォトレジスト３４があればそれを除去するためにアッシュ工程を用いてもよく、バイアを画定するトレンチ内のバイアＩＬＤ２０をエッチング工程によって除去してもよい。
【００２０】
図１Ｈは、デュアル・ダマシン構造の従来の製造工程のステップ２０を示している。ステップ２０では、金属層１６の表面を露出させるべく、バイア内に障壁層１８をエッチングすることができる。一実施形態では、金属層１６は銅でよい。
【００２１】
図１Ｉは、デュアル・ダマシン構造の従来の製造工程のステップ２１および２２を示している。ステップ２１および２２ではそれぞれ、露出面の上に銅シード層３６を堆積しもよく、バイア内に形成された銅シード層３６の上、およびトレンチ内のトレンチ・エッチ・ストップ層２２の露出部分の上に銅層３７をメッキしてもよい。
【００２２】
図１Ｊは、デュアル・ダマシン構造の従来の製造工程のステップ２３を示している。トレンチ内に形成された金属層３７がステップ２３で残存する金属ＩＬＤ２４と同じ高さになるように、ＣＭＰ工程を用いて金属・バイア層を仕上げることができる。工程が完了すると、バイア３８および金属層３９を作製し、これらを金属層１６と電気的に結合することができる。
【００２３】
図２Ａから２Ｅは、デュアル・ダマシン構造のＳＦＩＬ製造工程の様々な段階での半導体ウェハ５２、およびステップ・アンド・プリント式インプリント・リソグラフィ（ＳＦＩＬ）テンプレート６２の側断面図を示している。ＳＦＩＬ工程では、テンプレートを例えばウェハ上の薄膜６０のような薄膜と接触させることによって半導体ウェハ上のパターンを形成するために、例えばＳＦＩＬテンプレート６２のようなテンプレートをモールドまたはスタンプとして使用してもよい。一実施形態では、薄膜は、粘性が低く、光硬化性の重合化された流体でよい。テンプレートが薄膜と接触すると、薄膜はテンプレートと半導体ウェハの表面との間の空隙を埋める。次いで薄膜は、これを光または熱に曝すことによって固化される。テンプレートは薄膜がひとたび硬化されると、薄膜との接触から解放されて、ウェハ上に適切な構造を形成できる。
【００２４】
図２Ａは、本開示によるデュアル・ダマシン構造のＳＦＩＬ製造工程の最初の２つのステップを示している。半導体ウェハ５２上に形成される絶縁材料５４内に金属層５６を形成することができる。一実施形態では、金属層５６は銅でよい。金属層５６および誘電体層５４は、図１Ａから１Ｊを参照して記載した金属層１６および誘電体層１４と同様のものでよい。製造工程の第１のステップで、銅のような金属エッチング障壁膜５８を金属層５６および誘電体層５４上に堆積することができる。第２のステップで、薄膜６０をエッチング障壁膜５８の上に分与することができる。一実施形態では、薄膜６０は、集積回路の様々な層を分離する絶縁体として作用するレジスト材料でよい。例えば、薄膜６０は多面低重合体シルセスキオキサン（ＰＯＳＳ）タイプの材料〔ｐｏｌｙｈｅｄｒａｌ  ｏｌｉｇｏｍｅｒｉｃ  ｓｉｌｓｅｓｑｕｉｘａｎｅ  (ＰＯＳＳ)  ｔｙｐｅ  ｍａｔｅｒｉａｌ〕のようなインプリント可能な絶縁材料でよい。別の実施形態では、薄膜６０は、有機アクリレート、有機架橋剤（ｏｒｇａｎｉｃ  ｃｒｏｓｓｌｉｎｋｅｒ）、シリコン含有アクリレート、および／または光開始剤（ｐｈｏｔｏｉｎｉｔｉａｔｏｒ）を含む化合物、あるいはその他の適当な化合物を含むがこれらに限定されない重合可能な流体でよい。
【００２５】
図２Ｂは、デュアル・ダマシン構造のＳＦＩＬ製造工程の第３のステップを示している。第３のステップでは、例えばＳＦＩＬテンプレート６２に圧力を加えることによって、半導体ウェハ上の薄膜６０上にＳＦＩＬテンプレート６２を当てることができる。一実施形態では、ＳＦＩＬテンプレート６２は、水晶、合成水晶、溶融石英、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）、およびフッ化カルシウム（ＣａＦ２）のような透明材料、または約１０ナノメートル（ｎｍ）から約４５０ｎｍの波長を有する入射光の少なくとも７５パーセント（７５％）を透過する他のいずれかの適当な材料のものでよい。別の実施形態では、ＳＦＩＬテンプレート６２は、ＳＦＩＬテンプレート６２または半導体ウェハ５２に熱が加えられても形状を保持する不透明材料でもよい。図示した実施形態では、薄膜６０は、ＳＦＩＬテンプレート６２を紫外光（ＵＶ）または深紫外光（ＤＵＶ）のような放射源に露光させることによって硬化されてもよい。別の実施形態では、薄膜６０は、熱源をＳＦＩＬテンプレート６２か半導体ウェハ５２のいずれかに当てることによって、硬化することができる。薄膜６０が十分に硬化した後は、ＳＦＩＬテンプレート６２を剥がすことができる。図示のように、テンプレートによって形成されたバイア内に薄膜６０の薄層があってもよい。
【００２６】
図２Ｃは、デュアル・ダマシン構造のＳＦＩＬ製造工程の第４および第５のステップを示している。第４のステップでは、障壁層５８を露出させるべく、バイアの底部に残る薄膜６０の残存部分を除去するためにエッチングを行うことができる。エッチング工程は絶縁材料を除去するいずれかの適当な工程でよい。第５のステップでは、バイアによって露出された障壁層５８の部分を除去し、金属層５６の表面を露出させるべく、エッチング工程を行うことができる。エッチング工程は金属障壁層を除去するいずれかの適当な工程でよい。
【００２７】
図２Ｄは、デュアル・ダマシン構造のＳＦＩＬ製造工程の最後の３つのステップを示している。第６および第７のそれぞれのステップでは、露出面の上の銅シード層７６を堆積することができ、バイア内に形成された銅シード層７６の上、およびトレンチ内に薄膜６０の露出部分の上に銅層７７をメッキすることができる。トレンチ内に形成された金属層７７がステップ８で残存する薄膜６０と同じ高さになるように、ＣＭＰ工程を用いて金属・バイア層を仕上げることができる。工程が完了すると、バイア７８および金属層７９を作製し、これらを図２Ｅに示されるように金属層５６と電気的に結合することができる。
【００２８】
したがって、ＳＦＩＬ工程がデュアル・ダマシン構造を製造するために用いるステップは従来の製造工程よりも少ない。例えば、図１Ａから１Ｊに関して記載した従来の製造工程では１６１のステップが必要であるのに対して、ＳＦＩＬ工程を用いた場合、８つの金属層（例えば７つの金属・バイア層）を含む集積回路には５６のステップが必要である。必要なステップ数を低減することによって、集積回路を製造するために必要な時間、および製造工程に関連するコストを大幅に削減できる。
【００２９】
図３Ａは半導体ウェハ上にデュアル・ダマシン構造を製造するために使用される多層ＳＦＩＬテンプレート８２の上面図を示し、図３Ｂは図３Ａに示されたＳＦＩＬテンプレート８２の側断面図を示している。ＳＦＩＬテンプレート８２はフィーチャ８４、金属フィーチャ８６、およびバイア・フィーチャ８８を含むことができる。ＳＦＩＬテンプレート８２は、例えば図２Ａから２Ｅを参照して前述した重合可能な流体として作用する絶縁材料と共にＳＦＩＬ工程で使用することができる。半導体ウェハ上に堆積された薄膜に当てられる場合、バイア・フィーチャ８８を用いてバイア層、および金属フィーチャ８６を用いて金属層を半導体ウェハの露出面上にＳＦＩＬテンプレート８２を同時に形成するために、ＳＦＩＬテンプレート８２を使用することができる。ＳＦＩＬ工程でＳＦＩＬテンプレート８２を使用することによって、デバイス内に２つの層を形成するために必要なステップ数を大幅に低減できる。
【００３０】
図４は、例えばＳＦＩＬテンプレート６２または８２のようなデュアル・ダマシンＳＦＩＬテンプレートの製造方法１００の流れ図を示している。図５Ａは、本開示の教示により、例えばＳＦＩＬテンプレート６２または８２のような多層ＳＦＩＬテンプレートを製造するために使用される、マスク・パターン・ファイルに含まれる設計データ１３０の上面図を示している。図５Ｂから５Ｅは、例えばＳＦＩＬテンプレート６２または８２のようなＳＦＩＬテンプレートの、本開示による様々な製造段階での側断面図を示している。一般に、基板１４２上に形成された吸収層１４４と、吸収層１４４上に形成されたフォトレジスト層１４６とを含むフォトマスク・ブランク１４２を備えることができる。マスク・パターン・ファイルおよびリソグラフィ・システムを使用して、金属パターン１３２をフォトレジスト層１４６に結像することができる。レジスト層１４６の露出部分の現像が終わると、吸収層１４４の露出部分をエッチングすることができる。次いで、基板１４２をエッチングし、エッチング障壁膜として吸収層１４４を使用して、基板１４２内に金属パターン１３２を形成することができる。フォトレジスト１４８の別の層を吸収層１４４の表面上に堆積することができ、別のマスク・パターン・ファイルおよびリソグラフィ・システムを使用してフォトレジスト１４８にバイア・パターン１３４を結像するために、追加のトレンチを基板１４２内に形成することができる。この場合も、吸収層１４４内にバイア・パターン１３４を形成するため、レジスト層１４８の露出部分が現像され終わると、吸収層１４４の露出部分をエッチングすることができる。吸収層１４４の残存部分は、基板１４２の露出部分をエッチングすることによって基板１４２内にバイア・パターン１３４を形成するためのエッチング障壁膜として使用される。
【００３１】
方法１００のステップ１０１で、マスク・パターン・ファイル内に含まれる金属パターン１３２をリソグラフィ・システムによってフォトマスク・ブランク１４０のフォトレジスト層１４６へと結像することができる。マスク・パターン・ファイルに含まれるデュアル・ダマシン構造の金属層の例示的パターン１３２が図５Ａに示されている。設計データ１３０を１つのマスク・パターン・ファイルに含めてもよく、または金属パターン１３２およびバイア・パターン１３４を別個のマスク・パターン・ファイルに含めてもよい。レーザ、電子ビーム、またはＸ線リソグラフィ・システムを使用して、所望のパターンをフォトマスク・ブランクのレジスト層へと写像することができる。一実施形態では、レーザ・リソグラフィ・システムは波長が約３６４ナノメートル（ｎｍ）の光線を発するアルゴン−イオン・レーザを使用する。代替実施形態では、レーザ・リソグラフィ・システムは約１５０ｎｍから約３００ｎｍの波長で光線を発するレーザを使用する。別の実施形態では、２５ＫｅＶまたは５０ＫｅＶの電子ビーム・リソグラフィ・システムは六ホウ化ランタン（ｌａｎｔｈａｎｕｍ  ｈｅｘａｂｏｒｉｄｅ）または熱電子放出源を使用する。さらに別の実施形態では、異なる電子ビーム・リソグラフィ・システムを使用してもよい。
【００３２】
それに加えて、方法１００のステップ１０１で、金属押パターン１３２を形成すべくレジスト層１４６を現像することができる。露出部分（正のフォトレジスト）または非露出部分（負のフォトレジスト）のいずれかを除去するアルカリ溶液でレジスト層１４６の露出部分を現像することによって、金属パターン１３２に対応する吸収層１４４の部分を露出することができる。現像液は水酸化テトラメチル・アンモニウム（ＴＭＡＨ）のような金属・イオンを含まない現像液でよい。別の実施形態では、適当などの現像液を使用してもよい。図５Ｂはステップ１０１の完了後のフォトマスク・ブランク１４０を示している。
【００３３】
前述のように、フォトマスク・ブランク１４０は基板１４２、吸収層１４４の、およびフォトレジスト層１４６を含んでいてもよい。基板１４２は、水晶、合成水晶、溶融石英、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）、およびフッ化カルシウム（ＣａＦ２）のような透明材料、または他のいずれかの適当な材料のものでよい。吸収層１４４は、クロム、窒化クロム、銅、金属酸炭窒化物（例えばＭＯＣＮ、ただしＭはクロム、コバルト、鉄、亜鉛、モリブデン、ニオビウム、タンタル、チタン、タングステン、アルミニウム、マグネシウムおよびシリコンからなる群から選択される）などの金属材料、または基板エッチング・ステップ中にエッチ・ストップが生ずる他のいずれかの適当な材料でよい。代替実施形態では、吸収層１４４をケイ化モリブデン（ＭｏＳｉ）から形成してもよい。レジスト層１４６はポリメチル・メタクリレート（ＰＭＭＰ）レジスト、ポリブタン−１−スルフォン（ＰＢＳ）レジスト、ポリクロロメチルスチレン（ＰＣＭＳ）レジスト、またはその他の適当な正または負のレジストでよい。
【００３４】
方法１００のステップ１０２で、吸収層１４４内に金属層パターン１３２を作製するため、吸収層１４４の露出部分をエッチングすることができる。一実施形態では、吸収層１４４は過塩化第２鉄（Ｆｅｃｌ３６Ｈ２Ｏ）エッチング、いずれかの塩化物（ｃｌ２）を含むガス・エッチング、アクア・レジア・エッチング、または吸収層１４４用に使用される材料に応じてその他のいずれかの適当なエッチングを使用してエッチングしてもよい。残存のレジスト層１４６は、吸収層１４４をエッチングするために使用されるエッチング工程のエッチ・ストップをもたらす。
【００３５】
方法１００のステップ１０３で、基板１４２内に金属パターン１３２を作製するために基板１４２の露出部分をエッチングすることができる。一実施形態では、基板１４２は、緩衝酸素エッチング、水酸化カリウム（ＫＯＨ）エッチング、またはその他の適当なエッチングを用いてエッチングすることができる。ある実施形態では、基板１４２内へのエッチング深さは約５００ｎｍであってよい。他の実施形態では、半導体ウェハ上に適切な金属層をもたらすいずれかの適当な深さでよい。方法１００のステップ１０４で、フォトレジスト層１４６の残存部分をフォトマスク・ブランク１４０から除去することができる。別の実施形態では、レジストは基板をエッチングする前に除去されてよい。図５Ｃは、ステップ１０４の完了後のフォトマスク・ブランク１４０を示している。
【００３６】
方法１００のステップ１０５で、吸収層１４４の残存部分、および基板１４２内のエッチングされたトレンチ（１つまたは複数）１４５を覆うために、フォトマスク・ブランク１４０上に第２のフォトレジスト層１４８を形成することができる。一実施形態では、第２のレジスト層１４８は基本的に抵抗層１４６と同じ化合物でよい。別の実施形態では、第２のレジスト層１４８は、第１のレジスト層１４６を形成するために使用されたものと異なる化合物でよい。次いで、マスク・パターン・ファイルに含まれるバイア・パターン１３４をリソグラフィ・システムで第２のレジスト層１４８上に結像することができる。マスク・パターン・ファイルに含まれるデュアル・ダマシン構造のバイア層の例示的パターン１３４が図５Ａに示されている。方法１００のステップ１０６で、露出部分（正のフォトレジスト）または非露出部分（負のフォトレジスト）のいずれかを除去する溶液でレジスト層１４８の露出部分を現像することによって、バイア・パターン１３４に対応する吸収層１４４の部分を露出することができる。
【００３７】
方法１００のステップ１０７で、バイア・パターン１３４に対応する基板１４２の部分を露出させるべく吸収層１４４の露出部分をエッチングすることができる。一実施形態では、バイア・パターン１３４を形成するために使用される吸収層エッチング工程は、金属パターン１３２を形成するために使用される吸収層エッチング工程と同様のものでよい。別の実施形態では、バイア・パターン１３４を形成するために使用される吸収層エッチング工程は、金属パターン１３４を形成するために使用される吸収層エッチング工程と異なるものでよい。図５Ｄは、ステップ１０７の完了後のフォトマスク・ブランク１４０を示している。
【００３８】
方法１００のステップ１０８で、基板１４２内にバイア・パターン１３４を形成すべく基板１４２の露出部分をエッチングすることができる。一実施形態では、エッチング深さは約５００ｎｍでよい。別の実施形態では、エッチング深さは、半導体ウェハ上に適切なバイア層をもたらすいずれかの適当な深さでよい。ある実施形態では、第１と第２の基板エッチングはほぼ同じでよい。例えば、図３Ｂに示されるように、フィーチャ８４によって形成されるトレンチは、金属フィーチャ８６によって形成されるトレンチの２倍の深さを有していてもよい。他の実施形態では、第１と第２の基板エッチングが異なっていて、第１のエッチングが第２のエッチングよりも深くなり、または第２のエッチングが第１のエッチングよりも深くなるようにしてもよい。方法１００のステップ１０９で、第２のレジスト１４８の残存部分を剥離することができ、かつ方法１００のステップ１１０で、吸収層１４４の残存部分を剥離することができる。その結果得られる図５Ｅに示された基板１４２は、バイア・フィーチャ（ｖｉａ  ｆｅａｔｕｒｅ）１５４および金属フィーチャ（ｍｅｔａｌ  ｆｅａｔｕｒｅ）１５２を含むＳＦＩＬテンプレート１５０を備えることができる。その結果得られるＳＦＩＬテンプレート１５０は、ＳＦＩＬテンプレート６２と同様の機能と特徴を有することができる。ＳＦＩＬテンプレートを製造するための上記の工程は、デュアル・ダマシン構造に必要な位置合わせされた金属層とバイア層とを提供する。
【００３９】
製造工程全体を通して他のＳＦＩＬステップを使用することもできる。例えば、重合可能な流体から確実に分離できるように、ＳＦＩＬテンプレート６２、８２、および／またはテンプレート１５０の表面に剥離層を形成してもよい。剥離層はフルオロアルキルトリクロルシレン先駆物質またはその他の適当な化合物を含んでよい。
【００４０】
デバイス内にデュアル・ダマシン・フィーチャを作製するために、例えばＳＦＩＬテンプレート６２、８２、および／または１５０のようなＳＦＩＬテンプレートを使用することは多くの利点をもたらすことができる。ある実施形態では、デバイス内に複数の層を同時に形成できるので、デバイスを形成するために必要なステップ数を大幅に減らすことができる。別の利点は、従来のデュアル・ダマシン方式の最も困難なステップのうちの幾つかを省くことができることである。加えて、ＳＦＩＬ工程の使用によって、第１の層と、接続される第２の層とが同時に形成されるので、デバイス内の位置合わせ誤差を低減できる。他の利点は、当業者には明らかであろう。
【００４１】
上記の実施形態で示された本開示を詳細に説明したが、当業者には様々な変化形態が明らかであろう。例えば、様々な清浄および計測ステップを加えてもよい。加えて、あるステップを別の順序で実施してもよい。例えば、レジストを剥離した後に基板をエッチングしてもよい。特定のニーズに応じて材料、サイズおよび形状をも変更してもよい。添付の特許請求の範囲に示される本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく、様々な変更、置き換え、および代替が可能であることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１Ａ】先行技術の教示によるデュアル・ダマシン構造製造の様々な段階のひとつでの、半導体ウェハの側断面図である。
【図１Ｂ】先行技術の教示によるデュアル・ダマシン構造製造の様々な段階のひとつでの、半導体ウェハの側断面図である。
【図１Ｃ】先行技術の教示によるデュアル・ダマシン構造製造の様々な段階のひとつでの、半導体ウェハの側断面図である。
【図１Ｄ】先行技術の教示によるデュアル・ダマシン構造製造の様々な段階のひとつでの、半導体ウェハの側断面図である。
【図１Ｅ】先行技術の教示によるデュアル・ダマシン構造製造の様々な段階のひとつでの、半導体ウェハの側断面図である。
【図１Ｆ】先行技術の教示によるデュアル・ダマシン構造製造の様々な段階のひとつでの、半導体ウェハの側断面図である。
【図１Ｇ】先行技術の教示によるデュアル・ダマシン構造製造の様々な段階のひとつでの、半導体ウェハの側断面図である。
【図１Ｈ】先行技術の教示によるデュアル・ダマシン構造製造の様々な段階のひとつでの、半導体ウェハの側断面図である。
【図１Ｉ】先行技術の教示によるデュアル・ダマシン構造製造の様々な段階でのひとつの、半導体ウェハの側断面図である。
【図１Ｊ】先行技術の教示によるデュアル・ダマシン構造製造の様々な段階のひとつでの、半導体ウェハの側断面図である。
【図２Ａ】本開示の教示によるステップ・アンド・プリント式インプリント・リソグラフィ（ＳＦＩＬ）工程を使用したデュアル・ダマシン構造製造の様々な段階での側断面図である。
【図２Ｂ】本開示の教示によるステップ・アンド・プリント式インプリント・リソグラフィ（ＳＦＩＬ）工程を使用したデュアル・ダマシン構造製造の様々な段階のひとつでの側断面図である。
【図２Ｃ】本開示の教示によるステップ・アンド・プリント式インプリント・リソグラフィ（ＳＦＩＬ）工程を使用したデュアル・ダマシン構造製造の様々な段階のひとつでの側断面図である。
【図２Ｄ】本開示の教示によるステップ・アンド・プリント式インプリント・リソグラフィ（ＳＦＩＬ）工程を使用したデュアル・ダマシン構造製造の様々な段階のひとつでの側断面図である。
【図２Ｅ】本開示の教示によるステップ・アンド・プリント式インプリント・リソグラフィ（ＳＦＩＬ）工程を使用したデュアル・ダマシン構造製造の様々な段階のひとつでの側断面図である。
【図３Ａ】本開示の教示による半導体ウェハ上にデュアル・ダマシン構造を作製するためのＳＦＩＬ工程と共に使用されるＳＦＩＬテンプレートの上面図である。
【図３Ｂ】本開示の教示による、図３ＡのＳＦＩＬテンプレートの側断面図である。
【図４】本開示の教示による多層ＳＦＩＬテンプレートの製造方法の流れ図である。
【図５Ａ】本開示の教示による多層ＳＦＩＬテンプレートを製造するために使用されるマスク・パターン・ファイルに含まれる設計データの上面図である。
【図５Ｂ】本開示の教示による多層ＳＦＩＬテンプレート製造の様々な段階のひとつでのＳＦＩＬテンプレートの側断面図である。
【図５Ｃ】本開示の教示による多層ＳＦＩＬテンプレート製造の様々な段階のひとつでのＳＦＩＬテンプレートの側断面図である。
【図５Ｄ】本開示の教示による多層ＳＦＩＬテンプレート製造の様々な段階のひとつでのＳＦＩＬテンプレートの側断面図である。
【図５Ｅ】本開示の教示による多層ＳＦＩＬテンプレート製造の様々な段階のひとつでのＳＦＩＬテンプレートの側断面図である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図１Ｆ】
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【図１Ｇ】
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【図１Ｈ】
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【図１Ｉ】
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【図１Ｊ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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