[发明专利]微细图形形成材料以及半导体装置的制造方法

说明书

本发明涉及在半导体工艺中形成抗蚀剂图形时缩小图形的分离尺寸或者通孔开口尺寸的微细分离抗蚀剂图形用的材料，使用了该材料的微细分离图形的形成方法，使用了该微细分离抗蚀剂图形的半导体装置的制造方法以及用该制造方法制造的半导体装置。

伴随着半导体器件的高集成度化，在制造工艺中所要求的布线以及分离宽度正在被极其微细化。一般微细图形的形成通过使用光刻技术形成抗蚀剂图形，然后，以形成了的抗蚀剂图形作为掩模，刻蚀下面的各种薄膜的方法进行。

因此，在微细图形的形成中，光刻技术非常重要。光刻技术由抗蚀剂涂敷，掩模对准，曝光，显影等构成，由于曝光波长对于微细化的制约，在微细化方面将产生限制。

还有，在以往的光刻技术中，难于控制抗蚀剂的耐刻蚀性，通过耐刻蚀性的控制，不可能控制表面形状，使得刻蚀后的图形侧壁表面粗糙化。

如以上说明的那样，在以往的由曝光进行的光刻技术中，形成超过其波长界限的微细抗蚀剂图形是非常困难的。

本发明提供在分离图形，通孔图形的微细化方面，实现能够形成超越波长界限的图形的微细分离抗蚀剂图形形成的不溶解衬底抗蚀剂的水溶性材料，同时还提供使用了该材料的微细分离抗蚀剂图形形成技术，另外，还提供在以往的光刻技术中难于控制的把刻蚀后的图形侧壁表面形状粗糙化的方法。

进而，还提供使用了其微细分离抗蚀剂图形形成技术的半导体装置的制造方法，还提供使用该制造方法制造了的半导体装置。    

本发明的微细图形形成材料，其特征在于以一种水溶性树脂、或2种以上上述水溶性树脂的混合物，或2种以上上述水溶性树脂形成的共聚物作为主要成分，通过酸的存在产生交联反应。

本发明的微细图形形成材料，其特征在于作为上述水溶性树脂，包括含有聚乙烯亚胺、聚环氧乙烷、苯乙烯-无水马来酸共聚物、聚乙烯胺、噁唑啉基的水溶性树脂、水溶性蜜胺树脂、水溶性尿素树脂、醇酸树脂、磺胺(sulfone amide)树脂中的1种，或者它们2种以上的混合物，或者主要成分为它们的盐。

还有，本发明的微细图形形成材料，其特征在于以一种或者两种以上的水溶性交联剂的混合物为主要成分，通过酸的存在产生交联反应。

还有，本发明的微细图形形成材料，其特征在于作为上述水溶性交联剂，以蜜胺，包括烷氧基亚甲基蜜胺的蜜胺衍生物，尿素衍生物，苯胍胺，甘脲中的一种或者它们中的两种以上的混合物为主要成分。

还有，本发明的微细图形形成材料，其特征在于作为上述尿素衍生物，以尿素，烷氧基亚甲基尿素，N-烷氧基亚甲基尿素，乙撑脲，乙撑脲羧酸中的一种或者它们的两种以上的混合物为主要成分。

另外，本发明的微细图形形成材料，其特征在于作为主要成分，包括一种或多种水溶性树脂和一种或多种水溶性交联剂的混合物，在酸存在的情况下发生交联反应。

还有，本发明的微细图形形成材料，其特征在于作为上述水溶性树脂使用聚乙烯缩醛，聚乙烯醇，或聚乙烯缩醛和聚乙烯醇的混合物的某一种，作为上述水溶性交联剂，使用蜜胺衍生物，尿素衍生物，或者蜜胺衍生物和尿素衍生物的混合物的某一种。

还有，本发明的微细图形形成材料，其特征在于作为添加剂含有可塑剂。

还有，本发明的微细图形形成材料，其特征在于作为添加剂含有表面活性剂。

其次，本发明半导体装置的制造方法，其特征在于包括用第1抗蚀剂在半导体衬底上形成第1抗蚀剂图形，在该第1抗蚀剂图形上用酸性气体实施表面处理使之产生酸，或进行热处理，曝光或曝光与加热处理的工序；在上述第1抗蚀剂图形上形成通过酸的存在而产生交联反应的第2抗蚀剂的工序；通过供给来自上述第1抗蚀剂图形的酸在上述第2抗蚀剂的连接到上述第1抗蚀剂图形的部分上形成交联膜的处理工序；剥离上述第2抗蚀剂的非交联部分形成第2抗蚀剂图形的工序；以该第2抗蚀剂为掩模刻蚀上述半导体衬底的工序。

还有，本发明的半导体装置制造方法，其特征在于作为上述第1抗蚀剂，使用以酚醛树脂和萘醌叠氮基系列感光剂的混合物为主要成分的抗蚀剂。

还有，本发明的半导体装置的制造方法，其特征在于作为上述第1抗蚀剂，使用具有产生酸的机制的化学放大型抗蚀剂。

还有，本发明的半导体装置的制造方法，其特征在于作为上述第2抗蚀剂，使用上述的微细图形形成材料。

还有，本发明的半导体装置的制造方法，其特征在于作为上述第2抗蚀剂，使用上述微细图形形成材料，通过调整上述水溶性树脂和上述水溶性交联剂的混合量，控制和上述第1抗蚀剂的反应量。