抗蝕劑組合物和半導(dǎo)體器件的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了抗蝕劑組合物和使用該抗蝕劑組合物的半導(dǎo)體器件的制造方法。所述抗蝕劑組合物包括：在存在酸的情況下引發(fā)交聯(lián)的交聯(lián)材料；包合物；和溶劑。所述制造方法包括如下步驟：使用第一抗蝕劑組合物在半導(dǎo)體基板上形成能夠供給酸的第一抗蝕劑圖案；通過(guò)涂布含有包合物、溶劑和在存在酸的情況下引發(fā)交聯(lián)的交聯(lián)材料的第二抗蝕劑組合物，在所述第一抗蝕劑圖案上形成第二抗蝕劑層；通過(guò)使來(lái)自所述第一抗蝕劑圖案的酸擴(kuò)散進(jìn)入所述第二抗蝕劑層，在所述第二抗蝕劑層中形成交聯(lián)層；以及去除所述第二抗蝕劑層的未交聯(lián)部分。根據(jù)本發(fā)明，能夠使抗蝕劑圖案的開口小型化。
【專利說(shuō)明】抗蝕劑組合物和半導(dǎo)體器件的制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及在半導(dǎo)體元件的制造工藝中形成圖案時(shí)能夠減小抗蝕劑圖案的開口 尺寸的抗蝕劑組合物，以及使用該抗蝕劑組合物的半導(dǎo)體器件的制造方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，隨著半導(dǎo)體元件變得越來(lái)越高度集成化，制造工藝所需的圖案的尺寸變 得越來(lái)越極度小型化。一般來(lái)說(shuō)，通過(guò)利用光刻技術(shù)形成抗蝕劑圖案并使用形成的抗蝕劑 圖案作為掩模，來(lái)生成微細(xì)圖案或微細(xì)雜質(zhì)分布。通過(guò)使用例如形成的抗蝕劑圖案作為掩 模對(duì)基底的各種類型的薄膜進(jìn)行蝕刻，在基底上形成微細(xì)圖案。此外，通過(guò)使用形成的抗蝕 劑圖案作為掩模在基底中進(jìn)行離子注入來(lái)形成這樣的微細(xì)雜質(zhì)分布。
[0003] 光刻技術(shù)在如上所述的微細(xì)圖案的形成方面是非常重要的。光刻技術(shù)包括抗蝕劑 的涂布、曝光和顯影處理。主要通過(guò)將曝光波長(zhǎng)變?yōu)槎滩ㄩL(zhǎng)能夠進(jìn)行利用光刻技術(shù)的小型 化。然而，短波長(zhǎng)化具有技術(shù)限制并增大了制造成本，從而存在波長(zhǎng)偏移的技術(shù)的限制。
[0004] 為此，已經(jīng)提出了微細(xì)抗蝕劑圖案的如下形成方法，該方法克服了使用現(xiàn)有技術(shù) 中的曝光的光刻技術(shù)的這樣的限制(例如，專利文獻(xiàn)JP2000-298356A)。在抗蝕劑圖案的該 形成方法中，通過(guò)對(duì)使用光刻技術(shù)生成的抗蝕劑圖案進(jìn)行額外的處理使抗蝕劑圖案進(jìn)一步 小型化。
[0005] 在上述方法中，首先，在使用光刻技術(shù)生成的抗蝕劑圖案上涂布包含交聯(lián)材料的 抗蝕劑組合物，所述交聯(lián)材料在存在酸的情況下導(dǎo)致交聯(lián)。然后，存在于抗蝕劑圖案的表面 上的酸與交聯(lián)材料發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)。因此，在以光刻技術(shù)生成的抗蝕劑圖案上形成交聯(lián)層，從 而能夠使抗蝕劑圖案進(jìn)一步小型化。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 然而，在上述方法中，來(lái)自以光刻技術(shù)生成的抗蝕劑圖案的酸的供給引發(fā)交聯(lián)反 應(yīng)。因此，當(dāng)來(lái)自抗蝕劑圖案的酸與抗蝕劑組合物的結(jié)合不充分時(shí)，無(wú)法令人滿意地形成交 聯(lián)層，并且開口的小型化程度不夠。
[0007] 如上所述，利用來(lái)自抗蝕劑圖案的酸的供給由抗蝕劑組合物形成交聯(lián)層的相關(guān)技 術(shù)的這種小型化方法面臨的問題在于難以實(shí)現(xiàn)令人滿意的小型化。
[0008] 在本發(fā)明中，期望提出一種能夠使抗蝕劑圖案的開口小型化的抗蝕劑組合物和半 導(dǎo)體器件的制造方法。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的抗蝕劑組合物包括：交聯(lián)材料，所述交聯(lián)材料在存在酸的 情況下導(dǎo)致交聯(lián)；包合物；以及溶劑。
[0010] 此外，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的制造方法具有如下步驟：使用第一抗 蝕劑組合物在半導(dǎo)體基板上形成能夠供給酸的第一抗蝕劑圖案。另外，所述方法具有如下 步驟：通過(guò)涂布含有包合物、溶劑和在存在酸的情況下引發(fā)交聯(lián)的交聯(lián)材料的第二抗蝕劑 組合物，在所述第一抗蝕劑圖案上形成第二抗蝕劑層。此外，所述方法具有如下步驟：通過(guò) 使酸從所述第一抗蝕劑圖案擴(kuò)散進(jìn)入所述第二抗蝕劑層，在所述第二抗蝕劑層中形成交聯(lián) 層；以及去除所述第二抗蝕劑層的未交聯(lián)部分。
[0011] 在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的抗蝕劑組合物中，抗蝕劑圖案中生成的酸被包含于包合 物中。因此，由于包合物的存在，促進(jìn)了酸與抗蝕劑組合物的結(jié)合，且足夠用于交聯(lián)材料的 交聯(lián)的數(shù)量的酸被引入抗蝕劑組合物。因此，在利用通過(guò)酸的供給來(lái)形成交聯(lián)層的小型化 方法中，能夠形成更微細(xì)的開口圖案。
[0012] 因此，通過(guò)使用這樣的抗蝕劑組合物，能夠制造出使用微細(xì)開口圖案的半導(dǎo)體器 件。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，能夠提供使抗蝕劑圖案的開口小型化的抗蝕劑組合物和半 導(dǎo)體器件的制造方法。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014] 圖1的A至圖1的C是用于說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法的實(shí)施例的工藝 流程圖；
[0015] 圖2的D至圖2的F是用于說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法的實(shí)施例的工藝 流程圖；且
[0016] 圖3的A至圖3的C是實(shí)施例和比較例的抗蝕劑圖案的樣品的掃描電子顯微鏡 (SEM)照片。

【具體實(shí)施方式】
[0017] 在下文中，將參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。注意，在本說(shuō)明書和附圖 中，使用相同的附圖標(biāo)記表示基本上具有相同作用和結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)元件，且省略對(duì)這些結(jié)構(gòu) 元件的重復(fù)說(shuō)明。
[0018] 在下文中，將說(shuō)明用于實(shí)施本發(fā)明的典型實(shí)施例，然而，本發(fā)明不限于下面的示 例。
[0019] 注意，將以下面的順序進(jìn)行說(shuō)明。
[0020] 1.抗蝕劑組合物的實(shí)施方式
[0021] 2.半導(dǎo)體器件的制造方法的實(shí)施方式
[0022] 3.半導(dǎo)體器件的制造方法的實(shí)施例
[0023] 1.抗蝕劑組合物的實(shí)施方式
[0024] 在下文中，將說(shuō)明抗蝕劑組合物的詳細(xì)的實(shí)施方式。
[0025] 在與通過(guò)使用曝光的光刻技術(shù)生成的抗蝕劑圖案的側(cè)壁相接觸的部分中，抗蝕劑 組合物形成新的抗蝕劑圖案。以下，將抗蝕劑組合物說(shuō)明為化學(xué)收縮材料并且將以使用曝 光的光刻技術(shù)等生成的抗蝕劑圖案說(shuō)明為第一抗蝕劑圖案。此外，將由抗蝕劑組合物(化學(xué) 收縮材料）形成的新的抗蝕劑圖案說(shuō)明為第二抗蝕劑圖案。
[0026] 化學(xué)收縮材料包括包合物（inclusion compound)、溶劑和在存在酸的情況下引發(fā) 交聯(lián)的交聯(lián)材料，該包合物在其與第一抗蝕劑圖案的側(cè)壁相接觸的部分中能夠包括從第一 抗蝕劑圖案供給來(lái)的酸。
[0027] 在下文中，將按照溶劑、包合物和交聯(lián)材料的順序說(shuō)明化學(xué)收縮材料的組成。
[0028] [溶劑]
[0029] 形成第二抗蝕劑層的化學(xué)收縮材料在被涂布時(shí)不對(duì)第一抗蝕劑圖案產(chǎn)生影響是 期望的。這里所述的影響例如是第一抗蝕劑層的形狀和特性等的變化，例如，第一抗蝕劑圖 案的溶解或溶脹。
[0030] 因此，使用不造成第一抗蝕劑圖案的溶解等的溶劑來(lái)涂布化學(xué)收縮材料。作為這 樣的溶劑，使用例如水、不對(duì)第一抗蝕劑圖案產(chǎn)生影響的水溶性有機(jī)溶劑、水與水溶性有機(jī) 溶劑的混合溶劑、或者一種有機(jī)溶劑或有機(jī)溶劑的混合物。
[0031] 作為水溶性有機(jī)溶劑，能夠使用例如乙醇、甲醇或異丙醇等醇類、丁內(nèi)酯、丙酮 或N-甲基吡咯烷酮等。根據(jù)用作第二抗蝕劑組合物的材料的溶解特性，在不造成第一抗蝕 劑圖案溶解的范圍內(nèi)將這些材料混合。
[0032] 此外，作為不對(duì)第一抗蝕劑圖案產(chǎn)生影響的有機(jī)溶劑，例如，能夠使用諸如乙醇、 甲醇、異丙醇或二甲醚等醇基溶劑或醚基溶劑的一種或混合物。
[0033] [包合物]
[0034] 對(duì)于化學(xué)收縮材料中包含的包合物，使用上述的能夠在與第一抗蝕劑圖案的側(cè)壁 相接觸的部分中包含從第一抗蝕劑圖案供給來(lái)的酸的化合物。第一抗蝕劑圖案中生成的酸 在其部分結(jié)構(gòu)中具有疏水部。因此，由于化學(xué)收縮材料包括能夠包含具有疏水部的酸的包 合物，所以能夠促進(jìn)存在于第一抗蝕劑圖案的側(cè)壁上的酸擴(kuò)散進(jìn)入該化學(xué)收縮材料。
[0035] 包含于化學(xué)收縮材料中的包合物必須能夠溶于上述的諸如水、水溶性有機(jī)溶劑或 有機(jī)溶劑等溶劑。作為能夠溶于這樣的溶劑的包合物，例如，以由下面的通式（1)表示的環(huán) 糊精作為示例。
[0036]

【權(quán)利要求】
1. 一種抗蝕劑組合物，其包括： 交聯(lián)材料，所述交聯(lián)材料在存在酸的情況下導(dǎo)致交聯(lián)； 包合物；和 溶劑。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗蝕劑組合物，其中，所述包合物是環(huán)糊精衍生物。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的抗蝕劑組合物，其中，所述溶劑是水或者水與水溶性有機(jī) 溶劑的混合溶劑。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的抗蝕劑組合物，其中，所述交聯(lián)材料是從水溶性交聯(lián)劑和 水溶性交聯(lián)樹脂中選擇的至少一種或多種。
5. -種半導(dǎo)體器件的制造方法，所述方法包括如下步驟： 使用第一抗蝕劑組合物在半導(dǎo)體基板上形成能夠供給酸的第一抗蝕劑圖案； 通過(guò)涂布如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的抗蝕劑組合物，在所述第一抗蝕劑圖案上 形成第二抗蝕劑層； 通過(guò)使酸從所述第一抗蝕劑圖案擴(kuò)散進(jìn)入所述第二抗蝕劑層，在所述第二抗蝕劑層中 形成交聯(lián)層；并且 去除所述第二抗蝕劑層的未交聯(lián)部分。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中，在在所述第二抗蝕劑層中形 成所述交聯(lián)層的步驟中，通過(guò)以70°C至150°C的溫度進(jìn)行加熱使酸從所述第一抗蝕劑圖案 擴(kuò)散進(jìn)入所述第二抗蝕劑層。
【文檔編號(hào)】G03F7/004GK104062846SQ201410085597
【公開日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2014年3月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月18日
【發(fā)明者】三田勲, 松澤伸行, 有光晃二 申請(qǐng)人:索尼公司