[发明专利]薄膜植入法用正型抗蚀剂组合物和抗蚀剂图案形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及薄膜植入法(ィ ンプランテ一ション)用正型抗蚀剂组合物和抗蚀剂图案形成方法。

本申请要求基于2005年2月2日申请的特愿2005-026265号的优先权，在本文中引用其内容。

背景技术

在光刻技术中进行如下的工序，例如，在基板上形成由抗蚀剂组合物构成的抗蚀剂膜，并对该抗蚀剂膜，隔着形成有预定图案的光掩模，使用光、电子束等放射线进行选择性曝光，经实施显影处理，从而在所述抗蚀剂膜上形成预定形状的抗蚀剂图案的工序。曝光部分变为溶解于显影液的特性的抗蚀剂组合物称为正型，曝光部分变为不溶解于显影液的特性的抗蚀剂组合物称为负型。

近年来，在半导体元件和液晶显示元件的制造中，由于平版印刷技术的进步，微细化在快速进行。作为微细化的方法，通常进行曝光光线的短波长化，具体地说，过去使用的是以g线、i线为代表的紫外线，现在引入了KrF准分子激光(248nm)，进而开始引入ArF准分子激光(193nm)。此外，还对更短波长的F₂准分子激光(157nm)、EUV(极紫外线)、电子束、X线等进行了研究。

此外，为了再现微细尺寸的图案，具有高分辨力的抗蚀剂材料是必须的。作为这样的抗蚀剂材料，使用含有基础树脂和通过曝光形成酸的酸产生剂的化学增幅型抗蚀剂组合物。例如，正型的化学增幅型抗蚀剂含有通过酸的作用而增大碱可溶性的树脂成分和通过曝光产生酸的酸产生剂成分，在形成抗蚀剂图案时，如果通过曝光从酸产生剂产生酸，则曝光部分变成碱可溶性。

作为化学增幅型正型抗蚀剂组合物的树脂成分，通常使用将聚羟基苯乙烯(PHS)类树脂的羟基用酸解离性溶解抑制基团保护的树脂等。此外，作为酸解离性溶解抑制基团，使用以1-乙氧基乙基为代表的链状醚基或四氢吡喃基为代表环状醚基等所谓的缩醛类酸解离性溶解抑制基团；以叔丁基为代表的叔烷基、以叔丁氧羰基为代表的叔烷氧基羰基等所谓的退火(ァニ一リング)类酸解离性溶解抑制基团等(参见例如专利文献1)。

另一方面，在半导体元件和液晶显示元件的制造中，在基板表面会形成杂质扩散层。杂质扩散层的形成通常通过杂质导入和扩散的二个阶段进行，作为导入的方法之一，有在真空中使磷或硼等杂质离子化并通过高电场加速而打入基板表面的植入法(以下，称为植入法)。

作为通过植入法在基板表面选择性打入杂质离子的方法，例如在专利文献2等中，报道了在将形成有抗蚀剂图案(掩模)的基板倾斜的状态下进行植入的“倾斜植入”方法。该方法是在仅在抗蚀剂图案的正下方的少量基板部分和在基板上形成的洞的侧壁部分需要注入离子时等情况下的有效方法。

在该倾斜植入方法中，在形成0.35μm左右微细抗蚀剂图案的情况下，作为成为掩模的抗蚀剂图案，为了不妨碍离子的注入，使用膜厚为0.1～0.5μm左右的薄膜。

此外，对于该倾斜植入法中的抗蚀剂图案，还要求具备形状特性，以用于在基板期望部位注入离子。

然而，在使用该薄膜抗蚀剂图案的倾斜植入法(以下称为薄膜植入法)中，尤其是在使用对曝光光线透明性高的树脂的情况下，由于曝光时的入射光和来自基板的反射光的影响，容易引起抗蚀剂图案的形状不良。尤其是在制造半导体元件、液晶显示元件时，由于对形成有电极等的基板进行薄膜植入，因此难以对该基板形成均匀膜厚的抗蚀剂膜。因此，存在例如由于抗蚀剂膜厚的变化导致抗蚀剂图案的尺寸增减的现象、所谓的驻波(standing wave，以下简称为SW)问题。由于SW导致的图案尺寸的变化，随着抗蚀剂膜薄膜化以及抗蚀剂膜的透明性变高，存在增大的倾向，尤其是膜厚为500nm以下的薄膜的情况下变得显著。此外，抗蚀剂图案越微细化，尺寸变化的问题就越变得重大。

针对这样的问题，通过在抗蚀剂中混合对曝光光线具有吸收的化合物(染料)，从而抑制了尺寸变化(参见例如专利文献3)。

专利文献1：特开2002-341538号公报

专利文献2：特开平8-22965号公报

专利文献3：特开2003-149816号公报

然而，通过混合染料能减少的尺寸变化量是有限的，在使用薄膜，尤其是膜厚为500nm以下的薄膜的薄膜植入法中，难以减少尺寸变化。

发明内容

本发明是鉴于上述情况而作出的，其目的是提供一种能在薄膜中形成尺寸变化小的抗蚀剂图案且适用于薄膜植入法的薄膜植入法用正型抗蚀剂组合物和抗蚀剂图案形成方法。