[发明专利]抗蚀剂图案改善材料、抗蚀剂图案形成方法、半导体装置及其制造方法

说明书

技术领域

本文中所讨论的实施方式涉及抗蚀剂图案改善材料、抗蚀剂图案的形成方法、半导体装置的制造方法和半导体装置。 

背景技术

为了进一步改善如大规模集成电路(LSI)等的半导体的集成度，需要在制造半导体时形成更为精细的图案，目前最小的图案尺寸为100nm以下。 

在半导体装置中形成如此精细的图案已通过缩短来自曝光装置的光源的光的波长和改善抗蚀剂材料而得以实现。目前，已经通过液体浸没式光刻法来进行精细图案的形成，其中采用发射波长为193nm的氟化氩(ArF)准分子激光的光源透过水来进行曝光，作为用于光刻法的抗蚀剂材料，也已开发出使用丙烯酸类树脂作为基质的多种ArF抗蚀剂材料。此外，作为下一代的光刻技术，已经研究了使用波长为13.5nm的软X射线作为光源的远紫外(EUV)光刻法，因而显而易见的是图案尺寸在今后将不断减小，例如30nm以下。 

伴随上述的图案尺寸减小，抗蚀剂图案侧壁的粗糙度(即线边缘粗糙度(LER))和抗蚀剂图案线宽的不均一性(即抗蚀剂图案的线宽粗糙度(LWR))变得更为显著，这会带来这些缺陷可能会对所得装置的性能造成有害影响的关注。虽然已经进行了多种研究来通过优化曝光装置、抗蚀剂材料和工艺条件来抑制抗蚀剂图案的LER和LWR，但仍未获得足够的结果。注意到LWR和LER彼此相关。随着LWR得到改善，LER也会得到改善。 

作为解决前述问题的方法，例如，公开了一种改善LWR和LER的方法，在该方法中，在显影过程后进行的漂洗过程中用含有离子型表面活性剂的水溶液处理抗蚀剂图案，从而在减少因显影过程造成的缺陷(例如，包括残渣以及图案变形等缺陷)的同时溶解抗蚀剂图案的凹凸(roughness)(日本特开2007-213013号公报)。 

此外，在日本特开2010-49247号公报中公开了另一种方法，在该方法中，将添加有含羧基的低分子酸性化合物的有机涂布材料施加至已显影的抗蚀剂图案，并且随后除去该涂布材料，由此在使抗蚀剂图案微细化的同时降低LWR和LER(参见日本特开2010-49247号公报)。 

不过，这些提出的方法可能会显著增加LWR和LER的值，即，显著增加抗蚀剂图案的不均一性和粗糙度。 

本发明人已经公开了一种抗蚀剂图案增厚材料，该材料通过使抗蚀剂图案膨胀(增厚)而使得能够进行精细加工(日本特许第3633595号公报和特开2006-259692号公报)。不过，在使用这种抗蚀剂图案增厚材料对抗蚀剂图案进行增厚处理的情况中，抗蚀剂图案的尺寸变化很大。因此，其不适用于改善LWR用材料，理想的是，改善LWR用材料可改善抗蚀剂图案的LWR却不会超过必要地引起抗蚀剂图案尺寸变化。 

如上所述，现有技术具有下述问题：即使LWR和LER得到改善，也无法获得理想的抗蚀剂图案尺寸，或者LWR和LER的值可能会显著增加，即，抗蚀剂图案的粗糙度或不均一性可能会显著增加。 

作为类似的方法，公开了抗蚀剂图案形成方法(参见日本特开2005-294354号公报)，在该方法中，显影后用含有特定表面活性剂的水溶液作为漂洗液处理抗蚀剂图案，从而避免抗蚀剂图案脱落，但并没有公开关于改善LWR和LER的任何内容。 

因此，目前需要提供能够降低抗蚀剂图案的LWR却不会超过必要地改变抗蚀剂图案尺寸的抗蚀剂图案改善材料、抗蚀剂图案的形成方法和使用前述抗蚀剂图案改善材料制造半导体装置的方法，以及通过前述用于制造半导体装置的方法制造的半导体装置。 

发明内容

本发明旨在提供一种能够降低抗蚀剂图案的LWR却不会超过必要地改变抗蚀剂图案尺寸的抗蚀剂图案改善材料、抗蚀剂图案的形成方法和使用前述抗蚀剂图案改善材料制造半导体装置的方法，以及通过前述用于制造半导体装置的方法制造的半导体装置。 

所公开的抗蚀剂图案改善材料包含： 

水；和 

由以下通式(1)表示的氯化苄烷铵： 

通式(1) 

其中，n是8～18的整数。 

所公开的抗蚀剂图案的形成方法包括： 

施加所公开的抗蚀剂图案改善材料以覆盖抗蚀剂图案的表面； 

加热施加的所述抗蚀剂图案改善材料和所述抗蚀剂图案；和 

用含有水的漂洗液漂洗经加热的所述抗蚀剂图案改善材料和所述抗蚀剂图案， 

其中，通过将抗蚀剂材料施加至加工表面、使施加的所述抗蚀剂材料曝光并使经曝光的抗蚀剂材料显影以使所述抗蚀剂材料图案化，从而形成所述抗蚀剂图案。