CN1421743A - 抗蚀剂图形增厚材料、抗蚀剂图形及其形成方法以及半导体器件及其制造方法 - Google Patents

抗蚀剂图形增厚材料、抗蚀剂图形及其形成方法以及半导体器件及其制造方法 Download PDF

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Abstract

抗蚀剂图形增厚材料含有树脂、交联剂和水溶性芳香化合物。抗蚀剂图形包括在下层抗蚀剂图形上的上层，下层抗蚀剂图形与上层的腐蚀率(/s)的比(下层抗蚀剂图形/上层)为1.1或更高，或包括在下层抗蚀剂图形上的含有芳香化合物的上层。形成抗蚀剂图形的方法包括在形成下层抗蚀剂图形之后在图形的表面涂覆抗蚀剂图形增厚材料。半导体器件包括由抗蚀剂图形形成的图形。半导体器件的制造方法包括在底层上形成下层抗蚀剂图形之后，在图形的表面涂覆抗蚀剂图形增厚材料以增厚图形，并通过采用图形作为掩模进行腐蚀以构图底层。

Description

抗蚀剂图形增厚材料、抗蚀剂图形及其 形成方法以及半导体器件及其制造方法
                    相关申请的交叉参考
本申请以申请日为2001年11月27日的日本专利申请No.平-1-361505为基础并要求其优先权，在此引入其内容作为参考。
                         发明背景
发明领域
本发明涉及具有在下层抗蚀剂图形之上的具有出色的抗蚀性的上层可用ArF受激准分子激光构图并能形成精细图形的抗蚀剂图形、有效形成抗蚀剂图形的方法、适用于形成抗蚀剂图形并能有效增厚下层抗蚀剂图形以形成精细图形的抗蚀剂增厚材料、具有由该抗蚀剂形成的精细图形的半导体器件以及该半导体器件的有效制造方法。
相关技术说明
近年来，积极进行使半导体器件等的图形越来越精细的工作。根据更精细图形的发展，形成图形需要的曝光光也已由可见光、激光等光变为X射线和电子射线。然而，从保持高批量生产率的观点看，仍强烈需要继续使用作为形成精细图形的曝光光源的光。因此，期望开发通过采用短波长的深紫外线光束作为曝光光源能有效形成精细图形的方法。
在日本专利申请特许公开No.10-73927中说明了称作RELACS的技术，其中通过使用KrF(氟化氪)受激准分子激光(波长：248nm)的深紫外线光束作为光致抗蚀剂(下文简称为“抗蚀剂”)的曝光光源，可形成精细的图形。该技术包括：通过采用KrF(氟化氪)受激准分子激光(波长：248nm)作为曝光光源曝光抗蚀剂(正型或负型)来形成抗蚀剂图形、提供通过采用水溶性树脂合成物以覆盖抗蚀剂图形的薄膜、通过使用在抗蚀剂图形的材料中的残留酸液使该薄膜与接触面上的抗蚀剂图形相互作用以增厚(下文也常称为膨胀)抗蚀剂图形，从而缩短抗蚀剂图形之间的距离以形成精细图形。根据该技术，例如，在通孔图形的情况下，可以形成超过曝光极限的更精细的通孔图形。
最近，提倡实际使用ArF(氟化氩)受激准分子激光(波长：193nm)作为代替KrF (氟化氪)受激准分子激光(波长：248nm)的下一代曝光光源，但在上述技术中无法使用ArF受激准分子激光作为曝光光源。因为在上述技术中用到的用于KrF受激准分子激光的抗蚀剂(在下文中称作“KrF抗蚀剂”)为芳香树脂合成物，诸如多羟基苯乙烯、萘醌二嗪农等，并由于在芳香树脂合成物中的芳香环强烈吸收ArF受激准分子激光，即使将上述技术中的曝光光源由KrF受激准分子激光简单地变为ArF受激准分子激光，ArF受激准分子激光不能穿透KrF抗蚀剂薄膜。因此，当ArF受激准分子激光或一光比上述技术中所用的曝光光源的光的波长更短时，不能使用KrF抗蚀剂，并且用于ArF受激准分子激光的抗蚀剂(在下文中称作“ArF抗蚀剂”)必须采用不含芳香环的抗蚀剂。
然而，在上述技术中采用ArF抗蚀剂作为抗蚀剂导致不能有效地进行抗蚀剂图形增厚的问题。此外，由于在上述技术中用于薄膜的水溶性树脂合成物的薄膜的抗蚀性不足，由该薄膜增厚的ArF抗蚀剂的抗蚀性整体上太差以至于不能由ArF抗蚀剂将抗蚀剂图形准确地传送到工作层。
在现有条件下，在用ArF受激准分子激光作为曝光光源形成抗蚀剂图形之后，能够在抗蚀剂上形成薄膜以增厚抗蚀剂图形并提高抗蚀性的材料、方法等技术还未出现，并且期望开发这种技术。此外，适用于RELACS通过用于RELACS中的KrF抗蚀剂以增厚抗蚀剂图形并能充分提高抗蚀性的材料、方法等的技术也尚未出现，并且也期望开发这种技术。
                         发明概述
本发明的目的是提供一种采用抗蚀剂图形来形成精细图形的抗蚀剂增厚材料，以有效增厚下层抗蚀剂图形并能赋予该表面抗蚀性。
本发明的另一个目的是提供一种拥有位于下层抗蚀剂图形之上的具有出色的抗蚀性的上层的抗蚀剂图形，不仅适用于KrF受激准分子激光而且适用于ArF受激准分子激光进行构图，并能形成精细图形。
本发明的另一个目的是提供一种抗蚀剂图形的形成方法，能够使用具有出色的批量生产率的作为曝光光源的光，并且通过抗蚀剂图形超过光的曝光极限来精确制造精细图形。
本发明的另外一个目的是提供一种通过抗蚀剂图形形成具有精细图形的高性能半导体器件。
本发明的另外一个目的是提供一种制造半导体器件的方法，该方法通过使形成的图形超过光的曝光极限的抗蚀剂图形，能够使用光作为曝光光源，并高效地大量生产具有精细图形的半导体器件。
本发明的抗蚀剂图形增厚材料含有树脂、交联剂和水溶性芳香化合物。
当抗蚀剂图形增厚材料涂覆到抗蚀剂图形上时，其与抗蚀剂图形接触面附近的部分渗入抗蚀剂图形中并与抗蚀剂图形材料交联。因此，在抗蚀剂图形的表面形成与抗蚀剂图形合为一体的上层而抗蚀剂图形作为下层。由于上层是由抗蚀剂图形增厚材料形成的，并含有水溶性芳香化合物，因此抗蚀剂图形中的上层具有出色的抗蚀性。由于抗蚀剂图形被抗蚀剂图形增厚材料增厚，由抗蚀剂图形形成的图形具有精细的结构。
根据本发明的一个实施例的抗蚀剂图形包括一在下层抗蚀剂图形上的上层，在相同的条件下，上层与下层抗蚀剂图形的腐蚀率(/s)的比(下层抗蚀剂图形/上层)为1.1或更高。
由于该抗蚀剂图形具有高抗蚀性，因此它适用于腐蚀工艺并适用于形成精细图形。
根据本发明的另一个实施例的抗蚀剂图形包括在含有非水溶性芳香化合物的下层抗蚀剂图形上的含有芳香化合物的上层。
由于下层抗蚀剂图形可由ArF受激准分子激光作为曝光光源形成，并且下层抗蚀剂图形上有高抗蚀性的上层，该抗蚀剂图形适用于腐蚀工艺等并适用于形成精细图形。
本发明形成抗蚀剂图形的方法包括涂覆抗蚀剂图形增厚材料以在形成下层抗蚀剂图形之后覆盖下层抗蚀剂图形的表面的步骤。
在该方法中，在形成下层抗蚀剂图形之后在下层抗蚀剂图形的表面涂覆抗蚀剂图形增厚材料。然后，位于与下层抗蚀剂图形接触面附近的抗蚀剂图形增厚材料渗入抗蚀剂图形中并与下层抗蚀剂图形材料交联。因此，在下层抗蚀剂图形上形成与下层抗蚀剂图形合为一体的上层。由于上层是由抗蚀剂图形增厚材料形成的，并含有水溶性芳香化合物，因此在最终的抗蚀剂图形中的上层具有出色的抗蚀性。由于最终的抗蚀剂图形被抗蚀剂图形增厚材料增厚，因此由抗蚀剂图形形成的图形具有精细的结构。
本发明的半导体器件包括至少一个由上述抗蚀剂图形形成的图形。
由于由该抗蚀剂图形形成的半导体器件具有精细的图形，所以它具有高质量和高性能。
本发明制造半导体器件的方法包括涂覆抗蚀剂图形增厚材料以在底层上形成下层抗蚀剂图形之后覆盖下层抗蚀剂图形的表面以增厚下层抗蚀剂图形形成抗蚀剂图形的步骤，和通过采用在形成抗蚀剂图形步骤中形成的抗蚀剂图形作为掩模进行腐蚀以构图底层的步骤。
在该制造半导体器件的方法中，在底层上形成下层抗蚀剂图形之后，在下层抗蚀剂图形上涂覆抗蚀剂图形增厚材料。然后，位于与下层抗蚀剂图形接触面附近的抗蚀剂图形增厚材料渗入抗蚀剂图形中并与抗蚀剂图形材料交联。因此，在下层抗蚀剂图形上形成与下层抗蚀剂图形合为一体的上层。由于上层是由抗蚀剂图形增厚材料形成的，并含有水溶性芳香化合物，因此在最终的抗蚀剂图形中的上层具有出色的抗蚀性，并且适于进行腐蚀工艺等。由于最终的抗蚀剂图形被抗蚀剂图形增厚材料增厚，抗蚀剂图形的图形宽度小于由抗蚀剂图形增厚材料增厚部分的下层抗蚀剂图形的宽度，并且由抗蚀剂图形形成的图形的精细程度超过了光源的曝光极限。由于下层采用图形作为掩模用蚀刻来构图，可以高效地制作具有极精细图形的半导体器件。
                         附图简要说明
图1A到图1C为通过使用根据本发明的抗蚀剂图形增厚材料的抗蚀剂图形(下层抗蚀刻图)的增厚机制的示意图。
图2A到图2E为根据本发明形成抗蚀剂图形的方法的示意图。
图3A和3B为一FLASH EPROM的上表面图它作为根据本发明的半导体器件的一个例子。
图4A到4C为用于表示FLASH EPROM的制造方法的示意剖面图(1)该方法为根据本发明制造的半导体器件制造方法的一例。
图5D到F示出了根据本发明用于EPROM的制造方法的示意剖面图(2)该方法是制造半导体器件的方法的一例。
图6G到I示出了根据本发明用于EPROM的制造方法的示意剖面图(3)该方法是制造半导体器件方法的一例。
图7A到C示出了根据本发明用于EPROM制造方法的示意剖面图，该方法是制造半导体器件的方法的另一实施例。
图8A到C示出了根据本发明用于EPROM的制造方法的示意剖面图，该方法是制造半导体器件的方法的另一实施例。
图9A到D是表示抗蚀图形用于制造磁头的一应用例的示意剖面图，该抗蚀图形使用本发明的抗蚀图形增厚材料被增厚。
图10是表示抗蚀图形用于制造磁头的另一应用例的工艺(1)的示意剖面图，该抗蚀图使用本发明的抗蚀图形增厚材料增厚。
图11是表示抗蚀图形用于制造磁头的另一应用例的工艺(2)的示意剖面图，该抗蚀图使用本发明的抗蚀图形增厚材料增厚。
图12是表示抗蚀图形用于制造磁头的另一应用例的工艺(3)的示意剖面图，该抗蚀图使用本发明的抗蚀图形增厚材料增厚。
图13是表示抗蚀图形用于制造磁头的另一应用例的工艺(4)的示意剖面图，该抗蚀图使用本发明的抗蚀图形增厚材料增厚。
图14是表示抗触图形用于制造磁头的另一应用例的工艺(5)的示意剖面图，该抗蚀图使用本发明的抗蚀图形增厚材料增厚。
图15是表示抗蚀图形用于制造磁头的另一应用例的工艺(6)的示意剖面图，该抗蚀图使用本发明的抗蚀图形增厚材料增厚。
图16 示出了在图10-15的工艺中制造的磁头的一个例子的平面图。
                       优选实施例的说明
本发明基于本发明人的下面的了解。即，抗蚀图形的增厚不能有效地用到ArF抗蚀剂上。抗蚀剂图形与在其表面上由ArF抗蚀剂形成的膜和由KrF抗蚀剂形成的膜的亲合性有明显的不同，由ArF抗蚀剂形成的抗蚀剂图形的形成物的亲合性非常差。因此，为了用ArF抗蚀剂增强抗蚀剂图形的亲合性通过改进膜的成分，可以有效增厚抗蚀剂图形，并且通过采用水溶性芳香化合物，可显著提高抗蚀剂图形表面的抗蚀性。(抗蚀剂图形增厚材料)
本发明的抗蚀剂图形增厚材料为水溶性组合物，含有树脂、交联剂和水溶性芳香化合物，还含有非离子表面活性剂、有机溶剂和其它特定需要的成分。
该抗蚀剂图形增厚材料可为任何含水形式、胶质形式、乳胶形式等，但优选含水形式。-树脂-
对树脂没有特殊的限制，根据目的可适当选择任一树脂。优选可交联的和不可交联但能与水溶性交联剂混合的树脂，包括聚乙烯醇、聚乙烯醇缩乙醛、聚乙酸乙烯酯、聚丙烯酸、聚乙烯砒硌烷酮、聚乙烯亚胺、聚环氧乙烷、苯乙烯-顺丁烯二酸共聚物、聚乙烯胺、聚芳基胺、呃唑啉基-含水溶性树脂、水溶性三聚氰胺树脂、水溶性尿素树脂、醇酸树脂、磺胺树脂等。
这些可以单独或组合使用。其中优选使用聚乙烯醇、聚乙烯醇缩乙醛和聚乙酸乙烯酯。在本发明中，因为通过交联容易改变溶解度，所以优选含有聚乙烯醇缩乙醛的树脂，并且更优选聚乙烯醇缩乙醛的质量(摩尔)百分比为5-40％的树脂。
虽然抗蚀剂图形增厚材料中的树脂的含量随着上述交联剂、水溶性芳香化合物等的种类、含量等的不同而变化，但可以适当地确定在抗蚀剂图形增厚材料中的树脂的含量，并且不能不加选择的调整。-交联剂-
对交联剂没有特殊的限制，根据目的可适当的选择任一交联剂。优选可通过加热或酸化交联的水溶性交联剂，适用的包括氨基型交联剂等。
氨基型交联剂的适当的例子包括三聚氰胺衍生物、尿素衍生物、uril衍生物等。这些可以单独或组合使用。
尿素衍生物的例子包括尿素、烷氧基亚甲基尿素、N-烷氧基亚甲基尿素、环亚乙基脲、环亚乙基脲羧酸及其衍生物等。
三聚氰胺衍生物的例子包括烷氧甲基三聚氰胺及其衍生物等。
uril衍生物的例子包括苯胍胺[即2，4＝氨基-6-苯基间-三氮杂苯]，glycouril，及其衍生物等。
虽然抗蚀剂图形增厚材料中的交联剂的含量随着上述树脂、水溶性芳香化合物等的种类、含量等的不同而变化，但可以适当地确定在抗蚀剂图形增厚材料中的交联剂的含量，并且不能不加选择的调整。-水溶性芳香化合物-
对水溶性芳香化合物没有特殊的限制，根据目的可适当选择任意的水溶性芳香化合物。特别的，在100g 25℃水中优选的溶解度为1g或更高，在100g 25℃水中更优选的溶解度为3g或更高，在100g 25℃水中特别优选的溶解度为5g或更高。
水溶性芳香化合物的例子包括多酚化合物、芳香羧酸化合物、过氧羟基萘化合物、二苯(甲)酮化合物、类黄酮化合物、卟吩、水溶性苯氧基的树脂、含芳香剂的水溶性涂剂、及其衍生物和配糖物等。这些可以单独或组合使用。
多酚化合物及其衍生物的例子包括儿茶素、花色素(花葵素型(4’-羟基)、花青素类(3’、4’-二羟基)、翠雀素类(3’、4’、5’-三羟基)、黄烷-3、4-二醇、proantocyanidin、resolcinol、resolcinol[4]芳烃、连苯三酚、正镓酸、其衍生物和配糖物等。
芳香羧酸化合物及其衍生物的例子包括水杨酸、苯二甲酸、二羟基苯甲(dihydroxybenzoic)酸、丹宁酸及其衍生物和配糖物等。
过氧羟基萘化合物及其衍生物的例子包括萘二醇、萘三醇及其衍生物和配糖物等。
苯甲酮化合物及其衍生物的例子包括茜素黄A、及其衍生物和配糖物等。
类黄酮化合物及其衍生物的例子包括黄酮、异黄酮、黄烷醇、二氢黄酮、黄酮醇、黄烷-3-醇、酮、查耳酮、二氢查耳酮、栎精、及其衍生物和配糖物等。
从出色水溶性这点来看，这种水溶性芳香化合物优选具有至少两极性的基团，更优选三极性或更多极性的基团，特别优选四极性或更多极性的基团。
对极性基团不做特殊限制，根据目的可适当选择任意的极性基团，包括羧基、羧基、羰基磺酰基等。
虽然抗蚀剂图形增厚材料中的水溶性芳香化合物的含量随着上述树脂、交联剂等的种类、含量等的不同而变化，但可以适当地确定在抗蚀剂图形增厚材料中的交联剂的含量，并且不能不加选择的调整。-表面活性剂-
当抗蚀剂图形增厚材料与涂覆在抗蚀剂图形增厚材料上的抗蚀剂图形(下层抗蚀剂图形)的亲合性不足时，可适当采用表面活性剂。当在抗蚀剂图形增厚材料中含有表面活性剂时，在出色的平面一致性的状态下抗蚀剂图形(下层抗蚀剂图形)可被有效增厚以形成精细图形，并且可以有效地抑制抗蚀剂图形增厚材料的泡沫。
对表面活性剂没有特殊的限制，根据目的可适当选择任一的表面活性剂，包括非离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、两性电解质表面活性剂、硅树脂型表面活性剂等。在这些活性剂中，由于非离子表面活性剂的结构中不包含金属离子，所以优选非离子表面活性剂。这些可以单独或组合使用。
表面活性剂的具体的例子包括聚氧乙烯烷-氧乙烯烷浓缩型、聚乙二醇烷基醚型、聚氧乙烯烷基醚型、聚氧乙烯衍生物型、山梨聚糖脂肪酸酯型、甘油脂肪酸酯型、伯醇乙氧基化合物型、酚乙氧基化合物型等。
虽然抗蚀剂图形增厚材料中的表面活性剂的含量随着上述树脂、交联剂、水溶性芳香化合物等的种类、含量等的不同而变化，但可以适当地确定在抗蚀剂图形增厚材料中的表面活性剂的含量，并且不能不加选择的调整。-有机溶剂-
通过在抗蚀剂图形增厚材料中加入有机溶剂，可改进上述抗蚀剂图形增厚材料中的树脂、交联剂、水溶性芳香化合物的溶解性。
对有机溶剂没有特殊的限制，根据目的可适当选择任一有机溶剂，包括酒精有机溶剂、链酯有机溶剂、环酯有机溶剂、酮有机溶剂、链醚有机溶剂、环醚有机溶剂等。
酒精有机溶剂的例子包括甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇等。
链酯有机溶剂的例子包括乙基乳酸脂、丙二醇甲醚乙酸酯(PGMEA)等。
环酯有机溶剂的例子包括内酯型，诸如γ-丁内酯等。
酮有机溶剂的例子包括酮型，诸如丙酮、环己酮、庚酮等。
链醚有机溶剂的例子包括乙二醇二甲基醚等。
环醚有机溶剂的例子包括四氢呋喃、二氧杂环乙烷等。
这些有机溶剂可以单独或组合使用。在这些有机溶剂中，因为要精细地进行增厚，优选使用其中沸点为大约80-200℃的有机溶剂。
虽然抗蚀剂图形增厚材料中的有机溶剂的含量随着上述树脂、交联剂、水溶性芳香化合物和表面活性剂等的种类、含量等的不同而变化，但可以适当地确定在抗蚀剂图形增厚材料中的有机溶剂的含量，并且不能不加选择的调整。-其它成分-
对其它成分只要不削弱本发明的效果就没有特殊的限制，根据目的可适当地选择任一其他成分，包括各种已知的添加剂，例如，热酸(thermal acid)发生器、通过胺型、酰胺型、铵盐等表现的猝火剂等。
虽然抗蚀剂图形增厚材料中的其它成分的含量随着上述树脂、交联剂、水溶性芳香化合物、表面活性剂和有机溶剂等的种类、含量等的不同而变化，但可以适当地确定在抗蚀剂图形增厚材料中的其它成分的含量，并且不能不加选择的调整。-使用等-
本发明的抗蚀剂图形增厚材料可用于涂覆在抗蚀剂图形(下层抗蚀剂图形)上。
在涂覆中，表面活性剂可在涂覆抗蚀剂图形增厚材料之前分开涂覆，不必包含在抗蚀剂图形增厚材料中。
当抗蚀剂图形增厚材料涂覆在抗蚀剂图形(下层抗蚀剂图形)上并与其交联时，抗蚀剂图形(下层抗蚀剂图形)增厚以在抗蚀剂图形(下层抗蚀剂图形)上形成具有出色抗蚀性的上层。因此，由抗蚀剂图形(下层抗蚀剂图形)形成的图形的宽度更窄，以形成精细图形。-抗蚀剂图形(下层抗蚀剂图形)的材料-
对抗蚀剂图形(下层抗蚀剂图形)的材料没有特殊的限制，根据目的可从已知的抗蚀剂材料中适当选择，抗蚀剂材料可以是正型或负型，包括由KrF抗蚀剂和ArF抗蚀剂代表的化学放大抗蚀剂材料。
对ArF抗蚀剂没有特殊的限制，根据目的可适当选择任何抗蚀剂，适当地包括脂环族抗蚀剂。
脂环族抗蚀剂的例子包括在侧链中具有脂环族功能基的丙烯酸盐抗蚀剂、环烯-顺丁烯二酸酐(COMA型)抗蚀剂、环烯抗蚀剂、杂化物(脂环族丙烯酸盐-COMA共聚物)抗蚀剂等。
对脂环族功能基没有特殊的限制，根据目的可适当选择任何脂环族功能基，适当地包括金刚烷基(adamantyl group)、基等。环烯抗蚀剂适当地包括在主链中含有金刚烷、降冰片烷(norbornane)、三环壬烯等的一种。
对抗蚀剂图形(下层抗蚀剂图形)形成的方法、尺寸、厚度等没有特殊的限制，根据目的可适当选择任何一种。特别是，虽然可根据下层的工作、腐蚀条件等适当确定其厚度，但厚度通常设定为0.3-0.7μm。
采用本发明的抗蚀剂图形增厚材料增厚抗蚀剂图形(下层抗蚀剂图形)在下文中结合附图进行说明。
如图1A所示，在衬底(基底材料)5上形成抗蚀剂图形(下层抗蚀剂图形)3，然后将抗蚀剂图形增厚材料1涂覆到抗蚀剂图形(下层抗蚀剂图形)3的表面，并预烘焙(加热和干燥)以形成膜。随后在抗蚀剂图形(下层抗蚀剂图形)3与抗蚀剂图形增厚材料1之间的接触面上发生抗蚀剂图形增厚材料1混入(渗入)抗蚀剂图形(下层抗蚀剂图形)3。
如图1B所示，当交联烘焙(交联反应)在高于预烘焙(加热和干燥)的温度下进行时，在抗蚀剂图形(下层抗蚀剂图形)3与抗蚀剂图形增厚材料1之间的接触面上的混合(渗入)部分发生交联。
因此，如图1C所示，进行显影工艺，从而使涂覆的抗蚀剂图形增厚材料1中未与抗蚀剂图形(下层抗蚀剂图形)3交联的部分和弱交联部分(高水溶性部分)被溶解和清除掉，以形成(显影)增厚的抗蚀剂图形10。
显影的步骤可以是水显影或用弱碱水溶液显影。因为水显影步骤能低成本有效地进行，所以优选水显影。
抗蚀剂图形10包括在下层抗蚀剂图形10b的表面上由抗蚀剂图形增厚材料1与抗蚀剂图形(下层抗蚀剂图形)3交联形成的上层10a。由于抗蚀剂图形10由上层10a的厚度部分增厚，与抗蚀剂图形(下层抗蚀剂图形)3相比，由抗蚀剂图形10形成的图形宽度小于由抗蚀剂图形(下层抗蚀剂图形)3形成的图形宽度，并且由抗蚀剂图形10形成的图形更精细。
在抗蚀剂图形10中的上层10a由抗蚀剂图形增厚材料1形成，由于抗蚀剂图形增厚材料1含有水溶性芳香化合物，所以其抗蚀性非常出色。因此，即使抗蚀剂图形(下层抗蚀剂图形)3由抗蚀性差的材料形成，在其表面上具有出色的抗蚀性上层10a的抗蚀剂图形10由此具有出色的抗蚀性。-使用-
本发明的抗蚀剂图形增厚材料适用于由树脂等构成的暴露于等离子体的结构，等离子体要求表面抗蚀性的提高，更适用于当芳香化合物不能作为结构材料时的情况，进一步适用于抗蚀剂图形的增厚，特别适用于本发明的抗蚀剂图形及其形成方法以及本发明的半导体器件及其制造方法。(抗蚀剂图形)
本发明的抗蚀剂图形包括在下层抗蚀剂图形上的上层。
与下层抗蚀剂图形相比，优选具有出色抗蚀性的上层，并且优选腐蚀率(/s)小的。具体地，下层抗蚀剂图形与上层的腐蚀率(/s)的比(下层抗蚀剂图形/上层)优选1.1或更高，更优选1.2或更高，特别优选1.3或更高。
例如，腐蚀率(/s)可通过使用已知的腐蚀器件在预定的时间内进行腐蚀工艺，通过测量样品的膜的减少量并计算单位时间内膜减少的量来测量。
上层优选含有芳香化合物并可通过使用本发明的抗蚀剂图形增厚材料来适当地形成上层。
例如，通过分析上层的IR或UV吸收光谱可确定该上层是否含有芳香化合物。
本发明的抗蚀剂图形可以在下层抗蚀剂图形与上层之间具有清晰的界限或不清晰的界限的结构。在前一种结构中，从上层到内部的芳香化合物的含量通常不连续的减少，而在后一种结构中，从上层到内部的芳香化合物的含量通常逐渐减少。
根据下述本发明的抗蚀剂图形的形成方法适于制造本发明的抗蚀剂图形。
本发明的抗蚀剂图形适用于诸如掩模图形、rectile图形、磁头、LCD(液晶显示器)、PDP(等离子体显示平板)、sAW滤波器(声表面波滤波器)等功能部件；用于通过光布线连接的光学部件；诸如微型执行机构等的微型部件；半导体器件等，并适用于本发明后面介绍的半导体器件。(抗蚀剂图形的形成方法)
本发明的抗蚀剂图形的形成方法包括在形成下层抗蚀剂图形之后涂覆抗蚀剂图形增厚材料以覆盖下层抗蚀剂图形的表面的步骤。
下层抗蚀剂图形的材料包括上述的用于本发明的抗蚀剂图形增厚材料。
下层抗蚀剂图形可根据已知的方法形成。
下层抗蚀剂图形可由底层(基底材料)形成。对底层(基底材料)没有特殊的限制，根据目的可适当选择任何底层(基底材料)。当下层抗蚀剂图形形成在半导体器件上时，衬底可以是诸如硅等材料。
对抗蚀剂图形增厚材料的用法没有特殊的限制，根据目的可由已知的应用方法中适当选择任何方法，适当地包括旋涂等。旋涂的条件，例如，转速设为大约100-10000rpm，优选800-5000rpm，旋涂时间设为大约1秒-10分钟，优选1-60秒。
在涂覆中，表面活性剂可在涂覆抗蚀剂图形增厚材料之前分开涂覆，不必包含在抗蚀剂图形增厚材料中。
由于可有效地促使在下层抗蚀剂图形与抗蚀剂图形增厚材料之间的接触面上发生抗蚀剂图形增厚材料混入(渗入)下层抗蚀剂图形中，优选在涂敷中或之后预烘焙(加热和干燥)抗蚀剂图形增厚材料。
对预烘焙的条件、方法等没有特殊的限制，根据目的可适当选择任何一种。例如，温度设为大约40-120℃，优选70-100℃，时间设为大约10秒-5分钟，优选40-100秒。
由于在下层抗蚀剂图形与抗蚀剂图形增厚材料之间的接触面上的混合(渗入)部分的交联反应能够有效地进行，优选在预烘焙(加热和干燥)之后进行涂覆的抗蚀剂图形增厚材料的交联烘焙(交联反应)。
对交联烘焙(交联反应)的条件、方法等没有特殊的限制，根据目的可适当选择任何一种。通常，采用的温度条件高于预烘焙(加热和干燥)的温度。交联烘焙(交联反应)的条件，例如，温度设为大约70-150℃，优选90-130℃，时间设为大约10秒-5分钟，优选40-100秒。
由于涂覆的抗蚀剂图形增厚材料中未与下层抗蚀剂图形交联的部分和弱交联部分(高水溶性部分)可以被溶解和清除掉，优选在交联烘焙(交联反应)之后进行涂覆的抗蚀剂图形增厚材料的显影步骤，以显示本发明在增厚状态下制造的抗蚀剂图形。
显影步骤与前述相同。
下面参考附图说明本发明的抗蚀剂图形的形成方法。
如图2A所示，抗蚀剂材料3a涂覆到衬底(基底材料)上，然后，如图2B所示，构图以形成抗蚀剂图形(下层抗蚀剂图形)3。抗蚀剂图形增厚材料1涂覆到抗蚀剂图形(下层抗蚀剂图形)3的表面上，并预烘焙(加热和干燥)以形成涂膜。在抗蚀剂图形(下层抗蚀剂图形)3与抗蚀剂图形增厚材料1之间的接触面上发生抗蚀剂图形增厚材料1混入(渗入)抗蚀剂图形(下层抗蚀剂图形)3。
如图2D所示，当交联烘焙(交联反应)在高于预烘焙(加热和干燥)的温度下进行时，在抗蚀剂图形(下层抗蚀剂图形)3与抗蚀剂图形增厚材料1之间的接触面上的混合(渗入)部分发生交联。随后，如图2E所示，进行显影步骤，从而使涂覆的抗蚀剂图形增厚材料1中未与抗蚀剂图形(下层抗蚀剂图形)3交联的部分和弱交联部分(高水溶性部分)被溶解和清除掉，以形成(显影)具有在下层抗蚀剂图形10b上的上层10a的抗蚀剂图形10。
显影步骤可采用水显影或弱碱性水溶液显影。优选水显影，因为显影步骤可以低成本有效地进行。
抗蚀剂图形10包括在下层抗蚀剂图形10b的表面上将抗蚀剂图形增厚材料1与抗蚀剂图形(下层抗蚀剂图形)3交联形成的上层10a。由于抗蚀剂图形10由上层10a的厚度部分增厚，与抗蚀剂图形(下层抗蚀剂图形)3相比，由抗蚀剂图形10形成的图形宽度小于由抗蚀剂图形(下层抗蚀剂图形)3形成的图形宽度，并且由抗蚀剂图形10形成的图形更精细。
在抗蚀剂图形10中的上层10a由抗蚀剂图形增厚材料1形成，由于抗蚀剂图形增厚材料1含有水溶性芳香化合物，所以其抗蚀性非常出色。因此，即使抗蚀剂图形(下层抗蚀剂图形)3由抗蚀性差的材料形成，在其表面上具有出色的抗蚀性上层10a的抗蚀剂图形10由此具有出色的抗蚀性。
根据本发明的抗蚀剂图形的形成方法形成的抗蚀剂图形为本发明的抗蚀剂图形。抗蚀剂图形包括在下层抗蚀剂图形的表面上将本发明的抗蚀剂图形增厚材料与下层抗蚀剂图形交联形成的上层，由于抗蚀剂图形增厚材料含有水溶性芳香化合物，所以其抗蚀性非常出色。因此，即使下层抗蚀剂图形由抗蚀性差的材料形成，在下层抗蚀图形的表面上具有出色抗蚀性上层的抗蚀剂图形可根据本发明的抗蚀剂图形的形成方法高效的形成。根据本发明的抗蚀剂图形的形成方法形成的抗蚀剂图形被上层的增厚部分增厚，与下层抗蚀剂图形相比，由制造的抗蚀剂图形形成的图形宽度小于由下层抗蚀剂图形形成的宽度。根据本发明的抗蚀剂图形的形成方法，可以高效地制作精细图形。
根据本发明的抗蚀剂图形的形成方法形成的抗蚀剂图形可以适用于诸如掩模图形、rectile图形、磁头、LCD(液晶显示器)、PDP(等离子体显示平板)、SAW滤波器(声表面波滤波器)等功能部件；用于通过光布线连接的光学部件；诸如微型执行机构的微型部件；半导体器件等，并适用于本发明下面介绍的半导体器件。(半导体器件以及制造半导体器件的方法)
对本发明的半导体器件除具有上述本发明的抗蚀剂图形外没有特殊的限制，根据目的可从已知元件中适当选择。
本发明的半导体器件的具体例子包括快闪存储器、DRAM、FRAM等。
根据下述本发明的半导体器件的制造方法适于制造本发明的半导体器件。
本发明的半导体器件的制造方法包括形成抗蚀剂图形的步骤和构图的步骤，还包括根据具体需要适当选择的其它工序。
形成抗蚀剂图形的步骤包括，在下层上形成下层抗蚀剂图形之后通过涂覆抗蚀剂图形增厚材料以覆盖下层抗蚀剂图形的表面以增厚下层抗蚀剂图形形成抗蚀剂图形的形成的一抗蚀刻图形步骤。下层包括半导体器件中的各种部件的表面层，并且适于采用例如硅晶片的衬底及其表面层。下层抗蚀剂图形与上述相同。涂覆方法也与上述相同。涂覆之后，优选进行上述预烘焙、交联烘焙等。
构图的步骤包括采用在抗蚀剂图形形成步骤中形成的抗蚀剂图形作为掩模，通过腐蚀，构图下层。
对腐蚀方法没有特殊的限制，根据目的可由已知的方法中适当选择任何方法，适当的方法包括干腐蚀等。对腐蚀条件没有特殊的限制，根据目的可适当选择。
其它工艺的适当例子包括涂覆表面活性剂的步骤、显影的步骤等。
涂覆表面活性剂的步骤包括在形成抗蚀剂图形之前在下层抗蚀剂图形的表面涂覆表面活性剂。
表面活性剂与上述相同，并优选非离子表面活性剂，更优选聚氧乙烯-聚氧丙烯浓缩化合物、聚氧化烯烷基醚化合物、聚氧乙烯烷基醚化合物、聚乙烯衍生物化合物、山梨聚糖脂肪酸酯化合物、甘油脂肪酸酯化合物、伯醇乙氧基化合物、酚乙氧基化合物等中的至少一种类型。
显影步骤包括在形成抗蚀剂图形的步骤之后及构图步骤之前对涂覆的抗蚀剂图形增厚材料显影的步骤。显影步骤与上述相同。
根据本发明的半导体器件的制造方法，例如，包括快闪存储器、DRAM、FRAM等的各种类型的半导体器件均可高效地制造。[例子]
下面更具体的说明本发明的优选实施例，但本发明并不被这些实施例所限定。[例1]-准备抗蚀剂图形增厚材料-
准备具有在表1中示出的成分的根据本发明的抗蚀剂图形增厚材料A-I。在表1中，在圆括号中的数字的单位表示一份质量。在“树脂”列中，“KW3”代表聚乙烯醇缩乙醛树脂(由SEKISUI CHEMICAL制造)，而“PVA”表示聚乙烯醇树脂(由KURARAY，Poval 117制造)。在“交联剂”列中，“Uril”代表四甲氧基甲基glycouril，“尿素”表示N，N’-二甲氧基甲基二甲氧基乙烯脲，而“三聚氰胺”表示六甲氧基甲基三聚氰胺。在“表面活性剂”列中，“TN-80”代表非离子表面活性剂(由ASAHI DENKA制造的聚氧乙烯单烷基醚表面活性剂)。作为主要溶剂成分的除了上述树脂、交联剂和水溶性芳香化合物外，还使用了纯水(去离子水)与异丙醇(纯水(去离子水)与异丙醇的质量比＝82.6∶0.4)的混合物。表1
    树脂   交联剂  水溶性芳香化合物   表面活性剂
  A     KW3(16)   Uril(1.16)     儿茶酚(5)     无
  B     KW-3(16)   尿素(1.16)     儿茶酚(5)     无
  C     KW-3(16)PVA(3)   三氯氰胺(0.8)     儿茶酚(5)     无
  D     KW-3(16)   Uril(1.16)     儿茶酚(5)   TN-80(0.25)
  E     KW3(16)   尿素(1.16)     儿茶酚(5)   PC-8(0.25)
  F     KW-3(16)   三氯氰胺(0.8)     儿茶酚(5)   PC-12(0.25)
  G     KW3(16)   Uril(1.16)     翠雀素(5)     无
  H     KW-3(16)   Uril(1.16)     间苯二酚(5)   TN-80(0.25)
  I     KW-3(16)   尿素(1.16)     1，3-萘   PC-8(0.25)
-抗蚀剂图形及其制造-
这些准备好的抗蚀剂图形增厚材料A-I的每一个通过首先在1000rpm/5s然后在3500rpm/40s的条件下的旋涂到由ArF抗蚀剂(由SUMITOMO CHEMICAL，PAR700制造)形成的通孔图形中，并经受85℃/70s条件下的预烘焙以及110℃/70s条件下的交联烘焙。然后作为结果的抗蚀剂图形增厚材料A-I经过60秒的纯水(去离子水)冲洗，以去掉未交联部分，并显影被抗蚀剂图形增厚材料A-I增厚的抗蚀剂图形，从而制造各抗蚀剂图形。
由制造的抗蚀剂图形(增厚的抗蚀剂图形)形成的图形的尺寸与由初始图形尺寸(增厚之前的通孔图形的尺寸)形成的图形尺寸一起在表2中示出。在表2中，“A”-“I”分别对应抗蚀剂图形增厚材料A-I。表2
    初始图形尺寸(nm)     增厚之后的图形尺寸(nm)
    A     200.5     175.2
    B     203.3     181.2
    C     199.8     180.0
    D     205.7     154.4
    E     202.6     171.7
    F     203.9     160.3
    G     198.8     171.7
    H     201.1     148.7
    I     200.8     165.6
这些准备好的抗蚀剂图形增厚材料A-I的每一个通过首先在1000rpm/5s然后在3500rpm/40s的条件下的旋涂到由ArF抗蚀剂(由SUMITOMO CHEMICAL，PAR700制造)形成的线和空隙图形中，并经受85℃/70s条件下的预烘焙以及110℃/70s条件下的交联烘焙。然后作为结果的抗蚀剂图形增厚材料A-I经过60秒的纯水(去离子水)冲洗，以去掉未交联部分，并显影被抗蚀剂图形增厚材料A-I增厚的抗蚀剂图形，从而制造各抗蚀剂图形。
由制造的抗蚀剂图形(增厚的抗蚀剂图形)形成的图形的尺寸与由初始图形尺寸(增厚之前的线和空隙图形的尺寸)形成的图形尺寸一起在表3中示出。在表3中，“A”-“I”分别对应抗蚀剂图形增厚材料A-I。表3
  初始图形空隙尺寸(nm)   增厚之后的图形空隙尺寸(nm)
    A     165.2     135.2
    B     162.3     143.8
    C     159.8     137.7
    D     155.7     116.9
    E     158.5     128.8
    F     160.2     123.0
    G     163.4     125.4
    H     160.0     121.1
    I     158.0     120.5
显然，由表2和表3的结果可见，本发明的抗蚀剂图形增厚材料适用于通孔图形以及线和空隙图形均以增厚它们。当本发明的抗蚀剂图形增厚材料用于形成通孔图形时，可使通孔图形的内径变窄和精细，当用于形成线性图形时，可使线性图形的宽度(形成线图形的抗蚀剂之间的间距)变小和精细，当用于形成隔离图形时，可增加隔离图形的面积。
本发明的抗蚀剂图形增厚材料D、H和I分别涂覆并交联到形成在硅衬底上的抗蚀剂表面上，以在其上形成0.5μm厚的上层。这些上层与作为比较的KrF抗蚀剂(由SHIPLEY，UV-6制造)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)通过使用腐蚀机(平行板型RIE器件，由FUJITSU制造)在Pμ＝200W，压力＝0.02Torr，CF4气＝100sccm的条件下腐蚀3fines，并且测量样品的膜的减少量，以计算腐蚀率，然后根据KrF抗蚀剂的腐蚀率对其进行相对的评估。表4
    材料名称   腐蚀率(/s)     腐蚀率比
    UV-6     627     1.00
    PMMA     770     1.23
    D     600     0.96
    H     610     0.97
    I     590     0.94
显然，由表4的结果可见，本发明的抗蚀剂图形增厚材料的抗蚀性与KrF抗蚀剂接近并比PMMA更出色。
当抗蚀剂图形增厚材料A-I涂覆到允许曝光后在清洁室外放置一个月的晶片衬底上的下层抗蚀剂图形上时，可以得到与在曝光之后马上涂覆的图形增厚效果相同的。
由该结果可假设，本发明的抗蚀剂图形增厚材料不是像称为RELACS的常规技术那样通过酸的扩散通过采用交联反应增厚下层抗蚀剂图形，而是根据与下层抗蚀剂的相容性。[例2]-快闪存储器及其制造-
例2是采用本发明的抗蚀剂图形增厚材料的本发明的半导体器件及其制造方法的一个实施例。在例2中，抗蚀剂膜26、27、29、32和34根据与例1中相同的方法通过采用本发明的抗蚀剂图形增厚材料被增厚。
图3A和B为称作FLOTOX型或ETOX型的FLASH EPROM的上表面图。图4A到4C、图5D到5F以及图6G到6I示出了用于FLASH EPROM的制造方法的一个例子的示意性剖面图，其中图4A到6I的左图为在存储单元块(第一元件区)中形成具有浮栅电极的MOS晶体管的部件的栅极的横向(图3A中的X-方向)的示意性剖面(A-方向剖面)图，中图为在存储单元部分中与左图相同的部分与X-方向垂直的在栅极的纵向(图3A中的Y-方向)的示意性剖面(B-方向剖面)图，右图为在外围电路部分(第二元件区)中用于形成MOS晶体管的的部分的示意性部面(图3A和B中A-方向剖面)图。
如图4A所示，在p-型Si衬底22上由SiO2形成的场氧化物膜23选择性地形成在元件分隔区上。因此，在存储单元部分(第一元件区)的MOS晶体管中通过热氧化作用由SiO2形成厚度为100-300的第一棚极绝缘膜24a，在另一个工序中在外围电路部分(第二元件区)的MOS晶体管中通过热氧化作用也由SiO2形成厚度为100-500的第二棚极绝缘膜24b。当形成的第一栅极绝缘膜24a和第二棚极绝缘膜24b具有相同的厚度时，氧化物膜可以同时在相同的工序中形成。
为了在存储单元部分(图4A中的左和中图)中形成具有n-凹陷型沟道的MOS晶体管，为了达到控制阈值电压的目的，外围电路部分(图4A中的右图)由抗蚀剂膜26遮蔽。对于正好在浮栅电极下的用于形成沟道区的区域，磷(P)或砷(As)作为n-型杂质通过离子注入以1×1011-1×1014cm-2的剂量引入，以形成第一阈值控制层25a。杂质的剂量和导电类型可根据选定的凹陷类型和堆积类型来适当选择。
为了在外围电路部分(图4B中的右图)中形成具有n-凹陷型沟道的MOS晶体管，为了达到控制阈值电压的目的，存储单元部分(图4B中的左和中图)由抗蚀剂膜27遮蔽。对于在栅电极下的用于形成沟道区的区域，磷(P)或砷(As)作为n-型杂质通过离子注入以1×1011-1×1014cm-2的剂量被引入，以形成第二阈值控制层25b。
厚500-2000的第一多晶硅膜(第一导体膜)28形成在整个表面，作为存储单元部分(图4C中的左和中图)的MOS晶体管的浮栅电极和外围电路部分(图4C中的右图)的MOS晶体管的栅电极。
如图5D所示，用形成的抗蚀剂膜29作为掩模对第一多晶硅膜28进行构图，以形成在存储单元部分(图5D中的左和中图)的MOS晶体管中的浮栅电极28a。此时，如图5D所示，在X-方向进行构图，以取得最终尺寸宽度，不在Y-方向进行构图，以留下用于形成S/D区层的区域该层由抗蚀剂膜29所覆盖。
如图5E中的左和中图所示，在抗蚀剂膜29去掉后，通过热氧化作用形成包含Si02膜的厚度为大约200-500的电容绝缘膜30a，以覆盖浮栅电极28a。此时，在外围电路部分(图5E中的右图)的第一多晶硅膜28上也形成包含SiO2的电容绝缘膜30b，在这里仅有SiO2形成的电容绝缘膜30a和30b，可以是由包括SiO2膜和Si3N4膜以2-3层碾压形成的复合膜。
如图5E所示，形成作为控制栅电极的厚度为500-2000的第二多晶硅膜(第二导体膜)31，以覆盖浮栅电极28a和电容绝缘膜30a。
接着，如图5F所示，存储单元部分(图5F中的左和中图)用抗蚀剂膜32遮蔽，通过腐蚀连径去掉第二多晶硅膜31和电容绝缘膜30b以暴露第一多晶硅膜28。
仅在X-方向构图的存储单元部分(图6G中的左和中图)的第二多晶硅膜31、电容绝缘膜30a和第一多晶硅膜28a以抗蚀剂膜32作为掩模在Y-方向构图，从而如图6G所示取得第一栅极部分33a的最终尺寸，由此，在Y-方向形成大约1μm宽的由控制栅电极31a/电容绝缘膜30c/浮栅电极28c组成的迭片结构。外围电路部分(图6G中的右图)的第一多晶硅膜28也以抗蚀剂膜32作为掩模进行构图，从而取得第二棚极部分33b的最终尺寸，由此，形成大约1μm宽的栅电极28b。
通过采用存储单元部分(图6H中的左和中图)中由控制栅电极31a/电容绝缘膜30c/浮栅电极28c组成的迭片结构作为掩模，磷(P)或砷(As)通过离子注入以1×1014-1×1016cm-2的剂量被引入到在元件形成区中的Si衬底22，以形成n-型S/D区层35a和35b。随后，通过采用外围电路部分(图6H中的右图)的栅电极28b作为掩模，磷(P)或砷(As)通过离子注入以1×1014-1×1016cm-2的剂量引入到元件形成区中的Si衬底22，以形成S/D区层36a和36b。
通过PSG膜，形成厚度为大约5000的下层绝缘膜37，以覆盖存储单元部分(图6I中的左和中图)的第一棚极部分33a和外围电路部分(图6I中的右图)的第二栅极部分33b。
此后，在S/D区层35a和35b以及S/D区层36a和36b上形成的下层绝缘膜37中形成接触孔38a和38b以及接触孔39a和39b，然后形成S/D电极40a和40b以及41a和41b。
根据上述，制造的FLASH EPROM即图6I所示的半导体器件。
在该FLASH EPROM中，由于外围电路部分(图4A到5F中的右图)的第二栅绝缘膜24b在形成以后总被第一多晶硅膜28或栅电极28b覆盖，所以第二栅绝缘膜24b保持刚形成时的厚度。因此，容易进行第二栅绝缘膜24b的厚度控制，并且也容易进行用于阈值电压控制的导电杂质浓度的调节。
在上述例子中，首先在栅极横向(图3A中的X-方向)按规定的宽度进行构图以形成第一栅极部分33a，然后在栅极纵向(图3A中的Y-方向)构图以形成最终规定的宽度，但也可以反过来，先在栅极纵向(图3A中的Y-方向)构图以形成规定的宽度，然后在棚极横向(图3A中的X-方向)构图以形成最终规定的宽度。
在图7A到7C中示出的制造FLASH EPROM的例子与上述例子相同，除了在图7A到7C所示的上述实施例中改变在图5F所示工序后的工序。即，上述例子中的不同点在于在存储单元部分(图7A中的左和中图)的第二多晶硅膜31和外围电路部分(图7A中的右图)的第一多晶硅膜28上形成厚度为大约2000的由钨(W)膜或钛(Ti)膜形成的高熔点金属膜(第四导体膜)42，以提供多酸膜。在图7A之后的工序或在图7B到7C中所示的工序与图6G到6I按相同的方式进行。省略与图6G到6I相同工序的说明，在图7A到7C中与图6G中相同的部分显示相同的标号。
根据上述，制造的FLASH EPROM即图7C所示的半导体器件。
在该FLASH EPROM中，由于在控制栅电极31a和栅电极28b上提供高熔点金属膜(第四导体膜)42a和42b，可以进一步减小电阻。
作为高熔点金属膜(第四导体膜)，除了上述的高熔点金属膜(第四导体膜)42a和42b，也可以使用诸如硅化钛(TiSi)等的高熔点金属硅化物膜。
在图8A到C中示出的制造FLASH EPROM的例子与上述例子相同，除了构成外围电路部分(第二元件区)(图8A中的右图)的第二栅极部分33c，以获得与存储单元部分(第一元件区)(图8A中的左和中图)的第一栅极部分33a类似的由第一多晶硅膜28b(第一导体膜)/SiO2膜30d(电容绝缘膜)/第二多晶硅膜31b(第二导体膜)组成的结构，并短路第一多晶硅膜28b和第二多晶硅膜31b，以形成如图8B或8C所示的栅电极。
如图8B所示，例如，在与图8A所示的第二栅极部分33c不同的位置，在绝缘膜54上形成延伸过第一多晶硅膜28b(第一导体膜)/SiO2膜30d(电容绝缘膜)/第二多晶硅膜31b(第二导体膜)的开口部分52a，并且第三导体膜，例如，如W膜、Ti膜等高熔点金属膜埋置在开口部分52a中，从而使第一多晶硅膜28b和第二多晶硅膜31b短路。如图8C所示，形成延伸过第一多晶硅膜28b(第一导体膜)/SiO2膜30d(电容绝缘膜)的开口部分52b，以暴露在开口部分52b的下部的第一多晶硅膜28b的下层，并且第三导体膜，例如，如W膜、Ti膜等高熔点金属膜埋置在开口部分52a中，从而使第一多晶硅膜28b和第二多晶硅膜31b短路。
在该FLASH EPROM中，由于外围电路部分的第二棚极部分33c具有与存储单元部分的第一棚极部分33a相同的结构，因此，外围电路部分可与存储单元部分同时形成，以有效地简化制造工序。
除上述的单独形成之外，第三导体膜53a和53b与高熔点金属膜(第四导体膜)42可以作为公共的高熔点金属膜同时形成。(例3)-磁头的制造-
例3涉及磁头的制造，作为采用根据本发明的抗蚀剂图形增厚材料涂覆本发明的抗蚀剂图形的例子。在例3中，通过使用根据本发明的抗蚀剂图形增厚材料采用与例1相同的方法增厚抗蚀剂图形102和126。
图9A到D示出了制造磁头的流程图。
如图9A所示，在下层绝缘层100上形成厚度为6μm的抗蚀剂膜，随后曝光并显影以形成具有用于形成螺旋薄膜电磁线圈的开口部分的抗蚀剂图形102。
如图9B所示，通过蒸发在抗蚀剂图形102和其上未形成抗蚀剂图形102的部分或在下层绝缘层100上的开口部分104的暴露的表面上形成由0.01μm厚的Ti附着层和0.05μm厚的Cu附着层的叠层结构组成的电镀的下层106。
如图9C所示，在其上未形成抗蚀剂图形102的部分中，或在下层绝缘层100上形成在开口部分104的曝光表面上的在电镀下层106的表面上形成由3μm厚的Cu附着膜组成的薄膜导体108。
当如图9D所示，抗蚀剂图形102被溶解和去掉并从下层绝缘层100上移去，通过薄膜导体108的螺旋图形形成薄膜电磁线圈110。
根据上述，制造磁头。
在作为结果的磁头中，由于通过使用根据本发明的增厚材料增厚抗蚀剂图形102可精细地形成螺旋图形，薄膜电磁线圈110非常精细，并在批量生产中也非常出色。
图10到15示出了另一个磁头的制造的流程图。
如图10所示，通过溅射在陶瓷无磁性衬底112上形成间隙层114。通过溅射由氧化硅形成的绝缘层和未示出的由Ni-Fe坡莫合金形成的导电下层主要形成在无磁性衬底112上，并在其上进一步形成由Ni-Fe坡莫合金形成的低磁性层。在间隙层114上除了未示出的形成低磁性层的磁尖部分外的规定的区域中通过使用热固性的树脂形成树脂绝缘层116。然后在树脂绝缘层116上涂覆树脂材料以形成树脂膜118。
如图11所示，树脂膜118随后经过曝光和显影，以形成螺旋图形。如图12所示，螺旋图形的树脂膜118在几百℃下热定形大约1小时，以形成凸起状的第一螺旋图形120。在其表面上进一步形成包含Cu的导电下层122以覆盖它。
如图13所示，通过旋涂在导电下层122上涂覆抗蚀剂材料，以形成抗蚀剂膜124，并且在第一螺旋图形120上构图抗蚀剂膜124，以形成抗蚀剂图形126。
如图14所示，在导电下层122的曝光的表面上或在未在其上形成抗蚀剂图形126的部分通过电镀形成Cu导体层128。此后，如图15所示，通过溶解和去除将抗蚀剂图形126从导电下层122上去掉，由Cu导体层128形成螺旋薄膜电磁线圈130。
如上所述，如图16所示的平面图示出的，在表面上制造具有在树脂绝缘层116和薄膜电磁线圈130上的磁性层132的磁头。
在作为结果的磁头中，由于通过使用根据本发明的增厚材料增厚的抗蚀剂图形126所精细形成的螺旋图形，薄膜电磁线圈130非常精细，并在大批生产中也非常出色。
根据本发明，可以提供在下层抗蚀剂图形之上的具有出色的抗蚀性的上层，不仅适用于KrF受激准分子激光而且适用于ArF受激准分子激光进行构图，并能形成精细的图形。
此外，根据本发明，可以提供一种能够使用光作为曝光光源的、具有出色的批量生产率的、并且抗蚀剂图形的精细程度超过光的曝光极限的抗蚀剂图形的形成方法。
根据本发明，可以提供一种采用抗蚀剂图形来形成精细图形的抗蚀剂增厚材料，以有效增厚下层抗蚀剂图形并能赋予该表面抗蚀性。
此外，根据本发明，可以提供一种通过抗蚀剂图形形成具有精细图形的高性能半导体器件。
此外，根据本发明，可以提供一种通过使形成的图形超过光的曝光极限的抗蚀剂图形，使用光作为曝光光源，并高效地大批生产具有精细图形的半导体器件的制造半导体器件的方法。

Claims (31)

1.一种抗蚀剂图形增厚材料，包括：
树脂；
交联剂；以及
水溶性芳香化合物。
2.根据权利要求1的抗蚀剂图形增厚材料，其特征在于水溶性芳香化合物对100g 25℃的水的水溶性为1g或更高。
3.根据权利要求1和2中的任一个的抗蚀剂图形增厚材料，其特征在于水溶性芳香化合物具有至少两极性的基。
4.根据权利要求3的抗蚀剂图形增厚材料，其特征在于从羟基、羧基和羰基中选择极性基。
5.根据权利要求1到4中的任一个的抗蚀剂图形增厚材料，其特征在于水溶性芳香化合物至少是选自多酚化合物、芳香羧酸化合物、过氧羟基萘化合物、苯甲酮化合物、类黄酮化合物、其衍生物和配糖物中的一种类型。
6.根据权利要求1到5中的任一个的抗蚀剂图形增厚材料，其特征在于树脂至少是选自聚乙烯醇、聚乙烯醇缩乙醛、聚乙酸乙烯酯中的一种类型。
7.根据权利要求1到6中的任一个的抗蚀剂图形增厚材料，其特征在于该树脂含有质量(摩尔)百分比为5-40％的聚乙烯醇缩乙醛。
8.根据权利要求1到7中的任一个的抗蚀剂图形增厚材料，其特征在于交联剂至少是选自三聚氰胺衍生物、尿素衍生物、uril衍生中的至少一种类型。
9.根据权利要求1到8中的任一个的抗蚀剂图形增厚材料还包括表面活性剂。
10.根据权利要求9的抗蚀剂图形增厚材料，其特征在于表面活性剂至少是选自聚氧乙烯烷-氧乙烯烷浓缩化合物、聚乙二醇烷基醚化合物、聚氧乙烯烷基醚化合物、聚氧乙烯衍生物化合物、山梨聚糖脂肪酸酯化合物、甘油脂肪酸酯化合物、伯醇乙氧基化合物、苯酚乙氧基化合物中的一种类型。
11.根据权利要求1到10中的任一个的抗蚀剂图形增厚材料，还包括有机溶剂。
12.根据权利要求11的抗蚀剂图形增厚材料，其特征在于有机溶剂至少是选自酒精溶剂、链酯溶剂、环酯溶剂、酮溶剂、链醚溶剂、环醚溶剂中的一种类型。
13.一种抗蚀剂图形，包括提供在下层抗蚀剂图形上的上层，在相同的条件下，下层与上层抗蚀剂图形的腐蚀率(/s)的比(下层抗蚀剂图形/上层)为1.1或更高。
14.根据权利要求13的抗蚀剂图形，其特征在于上层含有芳香化合物，而下层抗蚀剂图形含有非芳香化合物。
15.一种抗蚀剂图形，包括在含有非水溶性芳香化合物的下层抗蚀剂图形上的含有芳香化合物的上层。
16.根据权利要求13到15中的任一个的抗蚀剂图形，其特征在于从上层到内部的芳香化合物的含量逐渐减少。
17.根据权利要求13到16中的任一个的抗蚀剂图形，其特征在于在形成下层抗蚀剂图形之后在抗蚀剂图形的表面涂覆根据权利要求1到12的任一个的抗蚀剂图形增厚材料。
18.根据权利要求13到17中的任一个的抗蚀剂图形，其特征在于该下层抗蚀剂图形材料至少是选自侧链上具有脂环族功能基的丙烯酸盐抗蚀剂、环烯-顺丁烯二酸酐抗蚀剂、环烯抗蚀剂中的至少一种类型。
19.根据权利要求18的抗蚀剂图形，其特征在于脂环功能基团选自金刚烷基、降冰片烷基，并且环烯抗蚀剂在其主链中包括降冰片烷和金刚烷的至少一种。
20.一种抗蚀剂图形的形成方法，包括在形成下层抗蚀剂图形之后，涂覆根据权利要求1到12中的任一个的抗蚀剂图形增厚材料，以覆盖下层抗蚀剂图形的表面。
21.根据权利要求20的形成抗蚀剂图形的方法，其特征在于下层抗蚀刻图形材料至少是选自侧链上具有脂环族功能基的丙烯酸盐抗蚀剂、环烯-顺丁烯二酸酐抗蚀剂、和环烯抗蚀剂中的一种类型。
22.根据权利要求21的形成抗蚀剂图形的方法，其特征在于环脂功能基团选自金刚烷基、降冰片烷基，并且环烯抗蚀剂在其主链中包括降冰片烷和金刚烷的至少一种。
23.根据权利要求20到22中的任一个的形成抗蚀剂图形的方法，其特征在于在涂覆抗蚀剂图形增厚材料之后，对抗蚀剂图形增厚材料进行显影。
24.根据权利要求23的形成抗蚀剂图形的方法，其特征在于用纯水进行显影。
25.一种半导体器件，包括由根据权利要求13到20中的任一个抗蚀剂图形形成的图形。
26.一种半导体器件的制造方法包括：
在底层上形成下层抗蚀剂图形之后，涂覆根据权利要求1到12的抗蚀剂图形增厚材料，以覆盖下层抗蚀剂图形的表面形成抗蚀剂图形，从而增厚抗蚀剂图形的步骤；
采用在抗蚀剂图形形成步骤中形成的抗蚀剂图形作为掩模，通过进行腐蚀，构图下层的步骤。
27.根据权利要求26的半导体器件的制造方法，其特征在于下层抗蚀图形材料至少是选自在侧链上具有脂环族功能基的丙烯酸盐抗蚀剂、环烯-顺丁烯二酸酐抗蚀剂、环烯抗蚀剂中的一种类型。
28.根据权利要求27的半导体器件的制造方法，其特征在于环脂功能基团选自金刚烷基、降冰片基，并且环烯抗蚀剂在其主链中包括降冰片烷和金刚烷中的至少一种。
29.根据权利要求26到28中的任一个半导体器件的制造方法，还包括：
在形成抗蚀剂图形步骤之前，在下层抗蚀剂图形的表面涂覆非离子表面活性剂的步骤；
其特征在于非离子表面活性剂至少是选自聚氧乙烯烷-氧乙烯烷浓缩化合物、聚乙二醇烷基醚化合物、聚氧乙烯烷基醚化合物、聚氧乙烯衍生物化合物、山梨聚糖脂肪酸酯化合物、甘油脂肪酸酯化合物、伯醇乙氧基化合物、酚乙氧基化合物中的一种类型。
30.根据权利要求26到29中的任一个半导体器件的制造方法，其特征在于在涂覆的抗蚀剂图形增厚材料之后对抗蚀剂图形增厚材料进行显影。
31.根据权利要求30的半导体器件的制造方法，其特征在于用去离子水进行显影。
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