抗蚀剂组合物和半导体器件的制造方法
【专利摘要】本发明公开了抗蚀剂组合物和使用该抗蚀剂组合物的半导体器件的制造方法。所述抗蚀剂组合物包括：在存在酸的情况下引发交联的交联材料；包合物；和溶剂。所述制造方法包括如下步骤：使用第一抗蚀剂组合物在半导体基板上形成能够供给酸的第一抗蚀剂图案；通过涂布含有包合物、溶剂和在存在酸的情况下引发交联的交联材料的第二抗蚀剂组合物，在所述第一抗蚀剂图案上形成第二抗蚀剂层；通过使来自所述第一抗蚀剂图案的酸扩散进入所述第二抗蚀剂层，在所述第二抗蚀剂层中形成交联层；以及去除所述第二抗蚀剂层的未交联部分。根据本发明，能够使抗蚀剂图案的开口小型化。
【专利说明】抗蚀剂组合物和半导体器件的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及在半导体元件的制造工艺中形成图案时能够减小抗蚀剂图案的开口 尺寸的抗蚀剂组合物，以及使用该抗蚀剂组合物的半导体器件的制造方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着半导体元件变得越来越高度集成化，制造工艺所需的图案的尺寸变 得越来越极度小型化。一般来说，通过利用光刻技术形成抗蚀剂图案并使用形成的抗蚀剂 图案作为掩模，来生成微细图案或微细杂质分布。通过使用例如形成的抗蚀剂图案作为掩 模对基底的各种类型的薄膜进行蚀刻，在基底上形成微细图案。此外，通过使用形成的抗蚀 剂图案作为掩模在基底中进行离子注入来形成这样的微细杂质分布。
[0003] 光刻技术在如上所述的微细图案的形成方面是非常重要的。光刻技术包括抗蚀剂 的涂布、曝光和显影处理。主要通过将曝光波长变为短波长能够进行利用光刻技术的小型 化。然而，短波长化具有技术限制并增大了制造成本，从而存在波长偏移的技术的限制。
[0004] 为此，已经提出了微细抗蚀剂图案的如下形成方法，该方法克服了使用现有技术 中的曝光的光刻技术的这样的限制(例如，专利文献JP2000-298356A)。在抗蚀剂图案的该 形成方法中，通过对使用光刻技术生成的抗蚀剂图案进行额外的处理使抗蚀剂图案进一步 小型化。
[0005] 在上述方法中，首先，在使用光刻技术生成的抗蚀剂图案上涂布包含交联材料的 抗蚀剂组合物，所述交联材料在存在酸的情况下导致交联。然后，存在于抗蚀剂图案的表面 上的酸与交联材料发生交联反应。因此，在以光刻技术生成的抗蚀剂图案上形成交联层，从 而能够使抗蚀剂图案进一步小型化。
【发明内容】
[0006] 然而，在上述方法中，来自以光刻技术生成的抗蚀剂图案的酸的供给引发交联反 应。因此，当来自抗蚀剂图案的酸与抗蚀剂组合物的结合不充分时，无法令人满意地形成交 联层，并且开口的小型化程度不够。
[0007] 如上所述，利用来自抗蚀剂图案的酸的供给由抗蚀剂组合物形成交联层的相关技 术的这种小型化方法面临的问题在于难以实现令人满意的小型化。
[0008] 在本发明中，期望提出一种能够使抗蚀剂图案的开口小型化的抗蚀剂组合物和半 导体器件的制造方法。
[0009] 根据本发明实施方式的抗蚀剂组合物包括：交联材料，所述交联材料在存在酸的 情况下导致交联；包合物；以及溶剂。
[0010] 此外，根据本发明实施方式的半导体器件的制造方法具有如下步骤：使用第一抗 蚀剂组合物在半导体基板上形成能够供给酸的第一抗蚀剂图案。另外，所述方法具有如下 步骤：通过涂布含有包合物、溶剂和在存在酸的情况下引发交联的交联材料的第二抗蚀剂 组合物，在所述第一抗蚀剂图案上形成第二抗蚀剂层。此外，所述方法具有如下步骤：通过 使酸从所述第一抗蚀剂图案扩散进入所述第二抗蚀剂层，在所述第二抗蚀剂层中形成交联 层；以及去除所述第二抗蚀剂层的未交联部分。
[0011] 在根据本发明实施方式的抗蚀剂组合物中，抗蚀剂图案中生成的酸被包含于包合 物中。因此，由于包合物的存在，促进了酸与抗蚀剂组合物的结合，且足够用于交联材料的 交联的数量的酸被引入抗蚀剂组合物。因此，在利用通过酸的供给来形成交联层的小型化 方法中，能够形成更微细的开口图案。
[0012] 因此，通过使用这样的抗蚀剂组合物，能够制造出使用微细开口图案的半导体器 件。
[0013] 根据本发明的实施例，能够提供使抗蚀剂图案的开口小型化的抗蚀剂组合物和半 导体器件的制造方法。
【专利附图】
【附图说明】
[0014] 图1的A至图1的C是用于说明本发明的半导体器件的制造方法的实施例的工艺 流程图；
[0015] 图2的D至图2的F是用于说明本发明的半导体器件的制造方法的实施例的工艺 流程图；且
[0016] 图3的A至图3的C是实施例和比较例的抗蚀剂图案的样品的扫描电子显微镜 (SEM)照片。
【具体实施方式】
[0017] 在下文中，将参照附图详细说明本发明的优选实施例。注意，在本说明书和附图 中，使用相同的附图标记表示基本上具有相同作用和结构的结构元件，且省略对这些结构 元件的重复说明。
[0018] 在下文中，将说明用于实施本发明的典型实施例，然而，本发明不限于下面的示 例。
[0019] 注意，将以下面的顺序进行说明。
[0020] 1.抗蚀剂组合物的实施方式
[0021] 2.半导体器件的制造方法的实施方式
[0022] 3.半导体器件的制造方法的实施例
[0023] 1.抗蚀剂组合物的实施方式
[0024] 在下文中，将说明抗蚀剂组合物的详细的实施方式。
[0025] 在与通过使用曝光的光刻技术生成的抗蚀剂图案的侧壁相接触的部分中，抗蚀剂 组合物形成新的抗蚀剂图案。以下，将抗蚀剂组合物说明为化学收缩材料并且将以使用曝 光的光刻技术等生成的抗蚀剂图案说明为第一抗蚀剂图案。此外，将由抗蚀剂组合物(化学 收缩材料）形成的新的抗蚀剂图案说明为第二抗蚀剂图案。
[0026] 化学收缩材料包括包合物（inclusion compound)、溶剂和在存在酸的情况下引发 交联的交联材料，该包合物在其与第一抗蚀剂图案的侧壁相接触的部分中能够包括从第一 抗蚀剂图案供给来的酸。
[0027] 在下文中，将按照溶剂、包合物和交联材料的顺序说明化学收缩材料的组成。
[0028] [溶剂]
[0029] 形成第二抗蚀剂层的化学收缩材料在被涂布时不对第一抗蚀剂图案产生影响是 期望的。这里所述的影响例如是第一抗蚀剂层的形状和特性等的变化，例如，第一抗蚀剂图 案的溶解或溶胀。
[0030] 因此，使用不造成第一抗蚀剂图案的溶解等的溶剂来涂布化学收缩材料。作为这 样的溶剂，使用例如水、不对第一抗蚀剂图案产生影响的水溶性有机溶剂、水与水溶性有机 溶剂的混合溶剂、或者一种有机溶剂或有机溶剂的混合物。
[0031] 作为水溶性有机溶剂，能够使用例如乙醇、甲醇或异丙醇等醇类、丁内酯、丙酮 或N-甲基吡咯烷酮等。根据用作第二抗蚀剂组合物的材料的溶解特性，在不造成第一抗蚀 剂图案溶解的范围内将这些材料混合。
[0032] 此外，作为不对第一抗蚀剂图案产生影响的有机溶剂，例如，能够使用诸如乙醇、 甲醇、异丙醇或二甲醚等醇基溶剂或醚基溶剂的一种或混合物。
[0033] [包合物]
[0034] 对于化学收缩材料中包含的包合物，使用上述的能够在与第一抗蚀剂图案的侧壁 相接触的部分中包含从第一抗蚀剂图案供给来的酸的化合物。第一抗蚀剂图案中生成的酸 在其部分结构中具有疏水部。因此，由于化学收缩材料包括能够包含具有疏水部的酸的包 合物，所以能够促进存在于第一抗蚀剂图案的侧壁上的酸扩散进入该化学收缩材料。
[0035] 包含于化学收缩材料中的包合物必须能够溶于上述的诸如水、水溶性有机溶剂或 有机溶剂等溶剂。作为能够溶于这样的溶剂的包合物，例如，以由下面的通式（1)表示的环 糊精作为示例。
[0036]
【权利要求】
1. 一种抗蚀剂组合物，其包括： 交联材料，所述交联材料在存在酸的情况下导致交联； 包合物；和 溶剂。
2. 根据权利要求1所述的抗蚀剂组合物，其中，所述包合物是环糊精衍生物。
3. 根据权利要求1或2所述的抗蚀剂组合物，其中，所述溶剂是水或者水与水溶性有机 溶剂的混合溶剂。
4. 根据权利要求1或2所述的抗蚀剂组合物，其中，所述交联材料是从水溶性交联剂和 水溶性交联树脂中选择的至少一种或多种。
5. -种半导体器件的制造方法，所述方法包括如下步骤： 使用第一抗蚀剂组合物在半导体基板上形成能够供给酸的第一抗蚀剂图案； 通过涂布如权利要求1至4中任一项所述的抗蚀剂组合物，在所述第一抗蚀剂图案上 形成第二抗蚀剂层； 通过使酸从所述第一抗蚀剂图案扩散进入所述第二抗蚀剂层，在所述第二抗蚀剂层中 形成交联层；并且 去除所述第二抗蚀剂层的未交联部分。
6. 根据权利要求5所述的半导体器件的制造方法，其中，在在所述第二抗蚀剂层中形 成所述交联层的步骤中，通过以70°C至150°C的温度进行加热使酸从所述第一抗蚀剂图案 扩散进入所述第二抗蚀剂层。
【文档编号】G03F7/004GK104062846SQ201410085597
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年3月10日 优先权日:2013年3月18日
【发明者】三田勲, 松泽伸行, 有光晃二 申请人:索尼公司