本发明专利技术提供一种抗蚀图案形成工艺，其在图案化步骤中甚至能采用ＡｒＦ准分子激光作曝光光源，能够增厚抗蚀图案（例如孔图案）而与其尺寸无关，并能高度精确地减小抗蚀空间图案的尺寸，同时避免改变抗蚀图案的形状，由此使这种工艺简单、廉价和有效，同时突破曝光设备的光源的曝光（分辨率）极限。本发明专利技术的抗蚀图案形成工艺包括：形成抗蚀图案；在抗蚀图案表面涂覆抗蚀图案增厚材料；加热抗蚀图案增厚材料以增厚抗蚀图案，随后显影；和加热已增厚的抗蚀图案。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种抗蚀图案形成工艺，其中通过在突破现有曝光设备的曝光(分辨率)极限的同时，在制造半导体器件时增厚抗蚀图案，形成微小的空间图案。本专利技术还涉及一种半导体及其制造方法。
技术介绍
半导体集成电路被高度的集成，因此，LSI和VLSI已投入实际使用中。伴随着这种趋势，互连图案也被减小。光刻技术在形成微小的布线图案中有很大的效用。在此方法中，将衬底用抗蚀膜涂覆，随后被选择性曝光并显影，形成抗蚀图案。随后，通过利用该抗蚀图案作为掩模进行干蚀刻，再除去该抗蚀图案，得到所需的图案(例如互连图案)。尽管现今已可实现更微小的互连图案，这种光刻技术在持续高产量的微小工艺技术中仍是非常需要的。因此，人们的努力不只开发可供应用的短波长的深紫外光(deep ultraviolet lay)作为曝光光源(即用作曝光的光源)，还开发关于掩模图案、光源形状等各种创新成果。 作为实例，提出一种技术，通过使用抗蚀图案增厚材料(也被称作抗蚀膨胀剂)来形成更微小的图案，所述抗蚀图案增厚材料能够通过增厚由现有抗蚀材料形成的抗蚀图案来提供微小抗蚀空间图案。例如，日本专利申请特开平(JP-A)No.10-73927公开了一种称作RELACS的技术。根据公开内容，通过将KrF(氟化氪)抗蚀膜曝光于波长为248nm(其为深紫外光)的KrF(氟化氪)准分子激光形成KrF抗蚀图案。此后，将一种水溶树脂组合物涂覆于KrF抗蚀图案之上以形成涂覆膜。随后，在残留于KrF抗蚀图案材料中的酸的协助下，于涂覆膜和KrF抗蚀图案之间的界面进行交联反应，由此，增厚(下文可能称作“膨胀”)KrF抗蚀图案。以这种方式，减小KrF抗蚀图案中相邻空间之间的距离(或孔图案的情况下使孔径减小)并形成微小空间图案。此后，形成具有与空间图案相同尺寸的所需图案(例如互连图案)。 为了形成更微小互连图案，对于曝光光源，需要具有比KrF(氟化氪)准分子激光(波长＝248nm)更短的波长，如ArF(氟化氩)准分子激光(波长＝193nm)。 另一实例包括一种图案最小化技术，称作热流(thermal flow)。在这种技术中，抗蚀图案形成后，该抗蚀在树脂流化的温度下被加热处理，由此，对抗蚀图案进行流化并进一步减小抗蚀空间图案的尺寸。 由于热流技术采用抗蚀树脂流化以进一步减小抗蚀空间图案的尺寸，一般而言，与使用该抗蚀图案增厚材料相比，抗蚀图案部分的体积越大，越容易实现更大的抗蚀空间图案尺寸的减小量。 适用于ArF光源的丙烯酸类抗蚀剂在树脂组合物中有别于常规的KrF抗蚀剂，因此，该抗蚀剂在常规温度或相对较低的温度下相对难以进行流化。为此，如图18A所示，当将衬底100上形成的抗蚀图案110适度加热时，仅导致抗蚀图案110边缘形状上的小变化，因此，减小抗蚀空间图案102的尺寸变得困难。此外，如图18B所示，当加热温度被提高以增加抗蚀空间尺寸的减小量时，抗蚀树脂被流化以致抗蚀图案110上部边缘变形(钝化)的可能性不合需要地增加，抗蚀图案110厚度减小等。 同时，在具有细小抗蚀图案比例的微小抗蚀图案中，如100nm宽或以下的线紧密排列的图案，进行流化的组成抗蚀树脂体积小，因此，使抗蚀空间的收窄变得困难。 日本专利申请特开平(JP-A)No.2000-58506提出一种技术，其中，在利用RELACS技术形成KrF抗蚀图案的抗蚀空间图案后，通过热流形成更微小的抗蚀空间图案。 然而，随着近期半导体集成电路在排列密度的增加，需要使用ArF(氟化氩)准分子激光(波长＝193nm)等以形成如上述说明的更微小互连图案。 需要开发一种技术能够使ArF准分子激光在图案化步骤中可用作曝光光源，并能够高度精确地减小ArF抗蚀剂中抗蚀空间图案的尺寸(该抗蚀剂难以用热流技术形成更微小空间图案)，同时避免抗蚀图案形状改变，从而简单、廉价地形成微小空间图案或互连图案。 本专利技术的目的是解决前述常规的问题并达到下面说明的目的。 具体地，本专利技术的目的在于提供一种形成抗蚀图案的工艺，其在图案化步骤中甚至能采用ArF准分子激光作曝光光源，无论抗蚀图案尺寸的大小如何都能增厚抗蚀图案(例如孔图案)，并能高度精确地减小抗蚀空间图案的尺寸，同时避免抗蚀图案的形状发生变化，从而使这种工艺简单、廉价和有效，同时突破现有曝光设备的光源的曝光(分辨率)极限。 本专利技术的另一目的在于提供(1)一种制造半导体器件的方法，该方法在图案化步骤中甚至能采用ArF准分子激光作曝光光源，能高度精确地减小抗蚀空间图案的尺寸，同时突破曝光设备的光源曝光(分辨率)极限，并能够制造大量具有微小互连图案的高性能半导体器件，以及提供(2)利用此方法制造的半导体器件。 本专利技术者进行了广泛的研究以克服前述问题，并且确定了以下各项在将抗蚀图案增厚材料涂覆于ArF抗蚀图案以增厚ArF抗蚀图案后(与常规KrF抗蚀剂相比，难以通过热流技术使该图案中抗蚀空间图案减小)，通过热流使增厚的ArF抗蚀图案的树脂流化，并由此高度精确地减小抗蚀空间图案的尺寸，同时避免抗蚀图案形状的改变。这种技术能适当地应用在存储装置上，例如闪存和DRAM，其中形成众多相同形状的(equally-shaped)重复线道，并因此需要更微小的抗蚀空间图案。 另外，本专利技术者确定了由本专利技术者所开发的作为抗蚀图案增厚材料的材料，该材料含有苄醇作试剂，并且不含有交联试剂，能够增厚抗蚀图案而与其尺寸无关，同时具有优异的蚀刻性，从而完成本专利技术。
技术实现思路
以下各项是解决前述问题的方法 本专利技术形成抗蚀图案的工艺包括形成抗蚀图案；在抗蚀图案表面上涂覆抗蚀图案增厚材料；将抗蚀图案增厚材料加热以增厚抗蚀图案，随后显影；并且将已增厚的抗蚀图案加热，其中该抗蚀图案增厚材料包括树脂以及由以下通式(1)表示的化合物 通式(1) 其中“X”是由以下结构式(1)表示的官能团，“Y”是羟基、氨基、由烷基取代的氨基、烷氧基、烷氧基羰基和烷基中的至少一个，并且取代基的数量为0至3的整数，“m”是1或更大的整数，“n”是0或更大的整数， 结构式(1) 其中“R1”和“R2”可以相同或不同，并且每个都是氢原子或取代基，“Z”是羟基、氨基、由烷基取代的氨基和烷氧基中的至少一个，并且取代基的数量为0至3的整数。 当抗蚀图案增厚材料涂覆在抗蚀图案上并在抗蚀图案形成工艺的抗蚀图案增厚步骤中加热时，抗蚀图案增厚材料在它们的界面处渗透至抗蚀图案并与抗蚀图案材料相互作用(混合)。在此，抗蚀图案增厚材料与抗蚀图案之间有优异的相容性，因此，在抗蚀图案表面上有效地形成了作为内层的表面层(混合层)，该层中，抗蚀图案增厚材料与抗蚀图案混合。结果，通过抗蚀图案增厚材料有效地使抗蚀图案增厚。由此增厚的抗蚀图案(下文有时称作“膨胀”)通过抗蚀图案增厚材料均匀地增厚(这种抗蚀图案在下文有时称作“增厚的抗蚀图案”)。由于抗蚀图案增厚材料包含由通式(1)表示的化合物，能够均匀地增厚抗蚀图案而与其尺寸或组成材料无关。这表示抗蚀图案增厚材料的增厚能力很少受抗蚀图案的尺寸或类型影响。此外，由于由通式(1)表示的化合物包含芳香环，抗蚀图案增厚材料有优异的耐蚀刻性。 随后，已增厚的抗蚀图案在加热步骤中被进一步加热(烘焙)。由于将组本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种抗蚀图案形成工艺，包括： 形成抗蚀图案； 在抗蚀图案表面涂覆抗蚀图案增厚材料； 加热抗蚀图案增厚材料以增厚抗蚀图案，随后显影；和 加热已增厚的抗蚀图案， 其中，抗蚀图案增厚材料包括树脂和由以下通式（１）表示的化合物： ＊＊＊ 通式（１） 其中“Ｘ”是由以下结构式（１）表示的官能团，“Ｙ”是羟基、氨基、由烷基取代的氨基、烷氧基、烷氧基羰基和烷基中的至少一个，并且取代基的数量为０至３的整数，“ｍ”是１或更大的整数，“ｎ”是０或更大的整数， ＊＊＊ 结构式（１） 其中“Ｒ↑［１］”和“Ｒ↑［２］”可以相同或不同，各自为氢原子或取代基，“Ｚ”是羟基、氨基、由烷基取代的氨基和烷氧基中的至少一个，并且取代基的数量为０至３的整数。
【技术特征摘要】
JP 2006-8-17 2006-2223101.一种抗蚀图案形成工艺，包括形成抗蚀图案；在抗蚀图案表面涂覆抗蚀图案增厚材料；加热抗蚀图案增厚材料以增厚抗蚀图案，随后显影；和加热已增厚的抗蚀图案，其中，抗蚀图案增厚材料包括树脂和由以下通式(1)表示的化合物通式(1)其中“ X” 是由以下结构式(1)表示的官能团，“Y”是羟基、氨基、由烷基取代的氨基、烷氧基、烷氧基羰基和烷基中的至少一个，并且取代基的数量为0至3的整数，“m”是1或更大的整数，“n”是0或更大的整数，结构式(1)其中“R1”和“R2”可以相同或不同，各自为氢原子或取代基，“Z”是羟基、氨基、由烷基取代的氨基和烷氧基中的至少一个，并且取代基的数量为0至3的整数。2.根据权利要求1所述的抗蚀图案形成工艺，其中增厚抗蚀图案时，在温度低于增厚后的抗蚀图案的流化温度下进行加热。3.根据权利要求2所述的抗蚀图案形成工艺，其中增厚抗蚀图案时，加热温度是70℃或更高且低于140℃。4.根据权利要求1所述的抗蚀图案形成工艺，其中抗蚀图案被增厚后，加热是在温度等于或大于增厚后的抗蚀图案的流化温度下进行。5.根据权利要求4所述的抗蚀图案形成工艺，其中抗蚀图案被增厚后，加热温度是140℃至180℃。6.根据权利要求1所述的抗蚀图案形成工艺，其中抗蚀图案增厚材料是水溶性或碱溶性的。7.根据权利要求1所述的抗蚀图案形成工艺，其中使用纯水和碱性显影液中的至少一种进行显影处理。8.根据权利要求1所述的抗蚀图案形成工艺，其中抗蚀图案由ArF抗蚀剂和含有丙烯酸树脂的抗蚀剂中的至少一种形成。9.根据权利要求8所述的抗蚀图案形成工艺，其中ArF抗蚀剂选自侧链具有脂环族官能团的丙烯酸抗蚀剂、环烯-马来酸酐抗蚀剂和环烯抗蚀剂中的至少一种。10.根据权利要求1所述的抗蚀图案形成工艺，其中构成抗蚀图案增厚材料的树脂选自聚乙烯醇、聚乙烯醇缩醛、聚乙酸乙烯酯中的至少一种。11.根据权利要求1所述的抗蚀图案形成工艺，其中抗蚀图案增厚材料中所含的由通式(1)表示的化合物的“m”是1。12.一种制造半导体器件...
【专利技术属性】
技术研发人员：野崎耕司，小泽美和，
申请(专利权)人：富士通株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[]
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