[發明專利]薄膜植入法用正型抗蝕劑組合物和抗蝕劑圖案形成方法

有效

• 申請號: 200680003206.3
• 申請日: 2006-02-01
• 公開（公告）號: CN101198906A
• 公開（公告）日: 2008-06-11
• 發明（設計）人: 鈴木貴子;田中健;米村幸治;藤田正一
• 申請（專利權）人: 東京應化工業株式會社
• 主分類號: G03F7/039
• 分類號: G03F7/039;G03F7/004;G03F7/40;H01L21/027
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 朱丹

技術領域

本發明涉及薄膜植入法(ィ?ンプランテ一ション)用正型抗蝕劑組合物和抗蝕劑圖案形成方法。

本申請要求基于2005年2月2日申請的特愿2005-026265號的優先權，在本文中引用其內容。

背景技術

在光刻技術中進行如下的工序，例如，在基板上形成由抗蝕劑組合物構成的抗蝕劑膜，并對該抗蝕劑膜，隔著形成有預定圖案的光掩模，使用光、電子束等放射線進行選擇性曝光，經實施顯影處理，從而在所述抗蝕劑膜上形成預定形狀的抗蝕劑圖案的工序。曝光部分變為溶解于顯影液的特性的抗蝕劑組合物稱為正型，曝光部分變為不溶解于顯影液的特性的抗蝕劑組合物稱為負型。

近年來，在半導體元件和液晶顯示元件的制造中，由于平版印刷技術的進步，微細化在快速進行。作為微細化的方法，通常進行曝光光線的短波長化，具體地說，過去使用的是以g線、i線為代表的紫外線，現在引入了KrF準分子激光(248nm)，進而開始引入ArF準分子激光(193nm)。此外，還對更短波長的F₂準分子激光(157nm)、EUV(極紫外線)、電子束、X線等進行了研究。

此外，為了再現微細尺寸的圖案，具有高分辨力的抗蝕劑材料是必須的。作為這樣的抗蝕劑材料，使用含有基礎樹脂和通過曝光形成酸的酸產生劑的化學增幅型抗蝕劑組合物。例如，正型的化學增幅型抗蝕劑含有通過酸的作用而增大堿可溶性的樹脂成分和通過曝光產生酸的酸產生劑成分，在形成抗蝕劑圖案時，如果通過曝光從酸產生劑產生酸，則曝光部分變成堿可溶性。

作為化學增幅型正型抗蝕劑組合物的樹脂成分，通常使用將聚羥基苯乙烯(PHS)類樹脂的羥基用酸解離性溶解抑制基團保護的樹脂等。此外，作為酸解離性溶解抑制基團，使用以1-乙氧基乙基為代表的鏈狀醚基或四氫吡喃基為代表環狀醚基等所謂的縮醛類酸解離性溶解抑制基團；以叔丁基為代表的叔烷基、以叔丁氧羰基為代表的叔烷氧基羰基等所謂的退火(ァニ一リング)類酸解離性溶解抑制基團等(參見例如專利文獻1)。

另一方面，在半導體元件和液晶顯示元件的制造中，在基板表面會形成雜質擴散層。雜質擴散層的形成通常通過雜質導入和擴散的二個階段進行，作為導入的方法之一，有在真空中使磷或硼等雜質離子化并通過高電場加速而打入基板表面的植入法(以下，稱為植入法)。

作為通過植入法在基板表面選擇性打入雜質離子的方法，例如在專利文獻2等中，報道了在將形成有抗蝕劑圖案(掩模)的基板傾斜的狀態下進行植入的“傾斜植入”方法。該方法是在僅在抗蝕劑圖案的正下方的少量基板部分和在基板上形成的洞的側壁部分需要注入離子時等情況下的有效方法。

在該傾斜植入方法中，在形成0.35μm左右微細抗蝕劑圖案的情況下，作為成為掩模的抗蝕劑圖案，為了不妨礙離子的注入，使用膜厚為0.1～0.5μm左右的薄膜。

此外，對于該傾斜植入法中的抗蝕劑圖案，還要求具備形狀特性，以用于在基板期望部位注入離子。

然而，在使用該薄膜抗蝕劑圖案的傾斜植入法(以下稱為薄膜植入法)中，尤其是在使用對曝光光線透明性高的樹脂的情況下，由于曝光時的入射光和來自基板的反射光的影響，容易引起抗蝕劑圖案的形狀不良。尤其是在制造半導體元件、液晶顯示元件時，由于對形成有電極等的基板進行薄膜植入，因此難以對該基板形成均勻膜厚的抗蝕劑膜。因此，存在例如由于抗蝕劑膜厚的變化導致抗蝕劑圖案的尺寸增減的現象、所謂的駐波(standing?wave，以下簡稱為SW)問題。由于SW導致的圖案尺寸的變化，隨著抗蝕劑膜薄膜化以及抗蝕劑膜的透明性變高，存在增大的傾向，尤其是膜厚為500nm以下的薄膜的情況下變得顯著。此外，抗蝕劑圖案越微細化，尺寸變化的問題就越變得重大。

針對這樣的問題，通過在抗蝕劑中混合對曝光光線具有吸收的化合物(染料)，從而抑制了尺寸變化(參見例如專利文獻3)。

專利文獻1：特開2002-341538號公報

專利文獻2：特開平8-22965號公報

專利文獻3：特開2003-149816號公報

然而，通過混合染料能減少的尺寸變化量是有限的，在使用薄膜，尤其是膜厚為500nm以下的薄膜的薄膜植入法中，難以減少尺寸變化。

發明內容

本發明是鑒于上述情況而作出的，其目的是提供一種能在薄膜中形成尺寸變化小的抗蝕劑圖案且適用于薄膜植入法的薄膜植入法用正型抗蝕劑組合物和抗蝕劑圖案形成方法。