专利名称：抗蚀图案改善材料、形成抗蚀图案的方法以及制造半导体器件的方法
技术领域：
本文讨论的实施方式涉及抗蚀图案改善材料，形成抗蚀图案的方法，以及制造半导体器件的方法。
背景技术：
为了进一步改善半导体的集成度，例如对于大规模集成(LSI)，在半导体的制造中形成更精细的图案，且目前最小的图案尺寸为IOOnm或更小。在半导体器件中形成如此精细的图案已通过降低来自曝光装置的光源的光波长和改进抗蚀剂材料来实现。目前，已通过液体浸没式光刻法进行精细图案的形成，其中用发射波长为193nm的氟化氩(ArF)受激准分子激光的光源通过水进行曝光，并且作为用于该光刻法的抗蚀剂材料，已开发了多种使用丙烯酸树脂作为基质的ArF抗蚀剂材料。此外，已研究了作为下一代的光刻技术的使用波长为13. 5nm的软X射线作为光源的极紫外(EUV) 光刻法，因此很显然，图案尺寸从此会持续下降，如30nm或更小。随着如上文所述地将图案尺寸制作得更小，图案宽度的不均勻性变得更加明显， 这会对所得器件的形成造成不利影响。为了解决上述问题，已试图优化所用的曝光装置和抗蚀剂材料。然而，还未提供充分的结果。此外，曝光装置和抗蚀剂材料的改进需要大量时间和费用。因此，已研究了各种对策并提供在工艺条件中。例如，日本专利申请特开(JP-A)No. 2007-213013中公开了改善LWR的方法，其中在显影工序之后的淋洗工序中用含有离子型表面活性剂的水溶液处理抗蚀图案，以便溶解抗蚀图案的粗糙度同时降低由显影工序造成的缺陷(例如缺陷包括含有残余物和图案变形)(参见 JP-ANo. 2007-213013)。此外，JP-ANo. 2010-49247中公开了另一方法，在该方法中，将有机涂层材料(其为含有羧基的小分子酸性化合物)涂覆在已进行显影的抗蚀图案上，随后去除该涂层材料从而改善LWR以及使抗蚀图案变细(参见JP-A No. 2010-49247)。然而，这些方法的问题均在于在通过处理去除抗蚀图案的表面而实现LWR的改善时不能获得期望的抗蚀图案尺寸。此外，这些方法的问题是LWR有可能变差。本发明人已公开了抗蚀图案增厚材料，其能够通过使抗蚀图案膨胀(增厚)来实现精确处理(参见日本专利(JP-B)No. 3633595，以及JP-A No. 2006-259692)。然而，在使用这种抗蚀图案增厚材料对抗蚀图案进行增厚处理的情况下，很大地改变了抗蚀图案的尺寸。因此，其不适于作为可以合意地改善抗蚀图案的LWR，而不过分改变抗蚀图案的尺寸的用于改善LWR的材料。因此，现状是，需要能够改善抗蚀图案的LWR而不过分改变其尺寸的抗蚀图案改善材料、形成抗蚀图案的方法以及制造半导体器件的方法。
发明内容
本文公开的抗蚀图案改善材料包含C4_11直链链烷二醇和水。本文公开的用于形成抗蚀图案的方法包含在形成抗蚀图案之后，涂覆本文公开的抗蚀图案改善材料，以覆盖抗蚀图案的表面。本文公开的用于制造半导体器件的方法包含在加工表面上形成抗蚀图案之后， 涂覆本文公开的抗蚀图案改善材料，以覆盖抗蚀图案的表面，从而改善抗蚀图案；以及使用改善的抗蚀图案作为掩膜对加工表面进行刻蚀，使加工表面图案化。
图IA是解释使用本发明的抗蚀图案改善材料改善(降低)抗蚀图案的LWR的机理，并说明抗蚀图案改善材料被涂覆至抗蚀图案的表面的状态的示意图。图IB是解释使用本发明的抗蚀图案改善材料改善(降低)抗蚀图案的LWR的机理，并说明抗蚀图案改善材料穿透入抗蚀图案表面的状态的示意图。图IC是解释使用本发明的抗蚀图案改善材料改善(降低)抗蚀图案的LWR的机理，并说明抗蚀图案的表面被抗蚀图案改善材料改善的状态的示意图。图2A是解释制造本发明的半导体器件的方法的一个实施例，并说明在硅基板上形成层间绝缘膜的状态的示意图。图2B是解释制造本发明的半导体器件的方法的一个实施例，并说明在图2A的层间绝缘膜上形成钛膜的状态的示意图。图2C是解释制造本发明的半导体器件的方法的一个实施例，并说明在钛膜上形成抗蚀剂膜和在钛膜中形成孔图案的状态的示意图。图2D是解释制造本发明的半导体器件的方法的一个实施例，并说明在层间绝缘膜中也形成孔图案的状态的示意图。图2E是解释制造本发明的半导体器件的方法的一个实施例，并说明在其中已形成了孔图案的层间绝缘膜上形成Cu膜的状态的示意图。图2F是解释制造本发明的半导体器件的方法的一个实施例，并说明去除沉积在未提供孔图案的层间绝缘膜区域上的Cu的状态的示意图。图2G是解释制造本发明的半导体器件的方法的一个实施例，并说明层间绝缘膜形成在Cu塞(形成于孔图案中)和层间绝缘膜上的状态的示意图。图2H是解释制造本发明的半导体器件的方法的一个实施例，并说明在用作表面层的的层间绝缘膜中形成孔图案并形成Cu塞的状态的示意图。图21是解释制造本发明的半导体器件的方法的一个实施例，并说明形成三层结构布线的状态的示意图。
具体实施例方式(抗蚀图案改善材料)抗蚀图案改善材料至少含有直链链烷二醇和水，并且必要时还可以含有水溶性树月旨、表面活性剂和其它物质。<直链链烷二醇>
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根据预期的目的适当地、无任何限制地选择直链链烷二醇，条件是其为C4-11直链链烷二醇；优选的直链链烷二醇是C5-9直链链烷二醇，这样的直链链烷二醇有助于进一步改善(降低)线宽粗糙度(LWR)。此外，考虑到LWR的改善，直链链烷二醇优选为由以下通式1表示的化合物
权利要求
1.抗蚀图案改善材料，其包含 C4-11直链链烷二醇；和水。
2.如权利要求1所述的材料，其中所述直链链烷二醇是C5-9直链链烷二醇。
3.如权利要求1所述的材料，其中所述直链链烷二醇是由以下通式1表示的化合物
4.如权利要求1所述的材料，其中所述直链链烷二醇的量相对于100质量份的水为 0.01质量份至5质量份。
5.如权利要求1所述的材料，其中所述材料还包含水溶性树脂。
6.如权利要求5所述的材料，其中所述水溶性树脂选自以下至少一种聚乙烯醇、聚乙烯醇缩乙醛、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯吡咯烷酮以及至少部分地含有前述任一树脂的树脂。
7.如权利要求5所述的材料，其中所述水溶性树脂的量相对于100质量份的水为 0. 001质量份至10质量份。
8.如权利要求1所述的材料，其中所述材料还包含表面活性剂。
9.如权利要求1所述的材料，其中所述抗蚀图案改善材料是水溶液的形式。
10.形成抗蚀图案的方法，其包括在形成抗蚀图案之后，涂覆抗蚀图案改善材料，以覆盖所述抗蚀图案的表面， 其中所述抗蚀图案改善材料包含 C4-11直链链烷二醇；和水。
11.如权利要求10所述的方法，其中所述方法进一步包括用含水的显影剂使表面被所述抗蚀图案改善材料覆盖的所述抗蚀图案显影。
12.如权利要求10所述的方法，其中所述方法进一步包括 在所述涂覆后，烘焙所述抗蚀图案改善材料。
13.如权利要求10所述的方法，其中所述直链链烷二醇是C5-9直链链烷二醇。
14.如权利要求10所述的方法，其中所述直链链烷二醇是由以下通式1表示的化合物
15.如权利要求10所述的方法，其中所述直链链烷二醇的量相对于100质量份的水为0.01质量份至5质量份。
16.制造半导体器件的方法，其包括在加工表面上形成抗蚀图案之后，涂覆抗蚀图案改善材料，以覆盖所述抗蚀图案的表面，从而改善所述抗蚀图案；以及使用改善的抗蚀图案作为掩膜对所述加工表面进行刻蚀，使所述加工表面图案化； 其中所述抗蚀图案改善材料包含 C4-11直链链烷二醇；和水。
17.如权利要求16所述的方法，其中所述刻蚀是干刻蚀。
18.如权利要求16所述的方法，其中所述加工表面是介电常数为2.7或更低的层间绝缘材料的表面。
19.如权利要求16所述的方法，其中所述直链链烷二醇是C5-9直链链烷二醇。
20.如权利要求16所述的方法，其中所述直链链烷二醇是由以下通式1表示的化合物
全文摘要
本发明提供了抗蚀图案改善材料，其含有C4-11直链链烷二醇和水。本发明还提供了用于形成抗蚀图案的方法，以及用于制造半导体器件的方法。
文档编号H01L21/312GK102455599SQ20111022668
公开日2012年5月16日 申请日期2011年8月4日 优先权日2010年10月22日
发明者小泽美和, 野崎耕司 申请人:富士通株式会社