JP2000352821A

JP2000352821A - パタン形成方法および半導体装置の製造方法および感放射線組成物

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Publication number: JP2000352821A
Application number: JP11164807A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Yokoyama; 義之横山; Koji Hattori; 孝司服部; Hiroaki Oiizumi; 博昭老泉; Hiroko Tsuchiya; 裕子土屋; Hiroshi Shiraishi; 洋白石
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-06-11
Filing date: 1999-06-11
Publication date: 2000-12-19
Anticipated expiration: 2019-06-11
Also published as: JP3766235B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ＡｒＦエキシマレーザの波長１９３nmを含む遠
紫外線領域で透明で、かつドライエッチング耐性も高い
化学構造を持ちながら、膨潤のない解像性能の優れたパ
タン形成方法を提供する。【解決手段】レジスト膜を構成する感放射線組成物が、
化学式（１）で示されるδ−ヒドロキシカルボン酸構造
を有する化合物を少なくとも含む。【化１】

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロリソグラ
フィプロセスおよび上記プロセスを含む半導体装置等の
製造方法ならびに上記プロセスに用いる感放射線組成物
に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体等の電子装置中にミクロンあるい
はサブミクロン単位の微細パタンを作り込むフォトリソ
グラフィ技術は、量産微細加工技術の中核を担ってき
た。最近の半導体装置の高集積化、高密度化の要求は、
微細加工技術に多くの進歩をもたらした。特に最小加工
寸法が露光波長に迫るのに伴い、高圧水銀ランプのｇ線
（４３６nm）、ｉ線（３６５nm）からＫｒＦエキシマレ
ーザ（２４８nm）と、より短い波長の光源を用いたフォ
トリソグラフィ技術が開発されてきた。

【０００３】これら露光波長の変更に応じて、フォトレ
ジストもそれぞれの波長に対応した材料が開発されてき
た。従来、これらの波長に適したフォトレジストでは、
各々感光剤あるいは感光機構は異なるが、いずれもフェ
ノール性水酸基を有する樹脂あるいは高分子材料の水性
アルカリ可溶性を利用した、水性アルカリ現像が工業的
に利用されてきた。これら樹脂あるいは高分子材料は必
然的に芳香環を多く含み、これはレジストパタン形成後
のドライエッチング工程での、エッチング耐性を高める
化学構造要素でもあった。

【０００４】近年、最小加工寸法が０．２５ミクロンよ
りさらに小さい領域のフォトリソグラフィとして、Ａｒ
Ｆエキシマレーザ（１９３nm）を光源に用いたフォトリ
ソグラフィへの期待が大きくなっている。しかし、この
波長は芳香環による吸収極大にあたり、従来工業的に利
用されてきた芳香環構造を主成分とするフォトレジスト
材料では、露光潜像が形成できるのはフォトレジスト膜
の極表面に限定され、水性アルカリ現像により微細なレ
ジストパタンを形成するのが困難であった。

【０００５】ＡｒＦエキシマレーザの波長１９３nmで透
過率の高いレジスト用高分子材料としてはポリメタクリ
ル酸メチル（ＰＭＭＡ）などが知られているが、これに
は工業的に有利な水性アルカリ現像を適用できず、また
ドライエッチング耐性や感度も実用性からはるかに劣っ
ている。

【０００６】これに対して、この波長領域で透過率が高
く、かつドライエッチング耐性も高い種々のレジスト材
料が提案されている。ＡｒＦエキシマレーザの波長１９
３nmを含む遠紫外線領域で透過性を有し、芳香環に代え
てドライエッチング耐性をレジスト材料に付与できる化
学構造として、アダマンタン骨格の利用が特開平４−３
９６６５、特開平５−２６５２１２に、同様にノルボル
ナン骨格の利用が特開平５−８０５１５、特開平５−２
５７２８４に開示されている。

【０００７】また、これらの構造に加え、トリシクロデ
カニル基等、脂環族構造一般が有効であることは特開平
７−２８２３７、特開平８−２５９６２６に開示されて
いる。特開平８−８２９２５にはメンチル基等のテルペ
ノイド骨格を有する化合物が波長１９３nmを含む遠紫外
線領域において透明で、ドライエッチング耐性をレジス
ト材料に付与できると述べられている。特開平８−１５
８６５には同様の目的で置換アンドロスタン化合物を必
ずしもドライエッチ耐性の高くない高分子マトリックス
を用いた組成物に混合することでドライエッチング耐性
を高めうることが示されている。

【０００８】ＡｒＦエキシマレーザの波長１９３nmを含
む遠紫外線領域で透明な化学構造を持った高分子で、水
性アルカリ現像を可能にしたレジスト材料に関しては、
特開平４−３９６６５、特開平４−１８４３４５、特開
平４−２２６４６１、特開平５−８０５１５等で開示さ
れているように、アクリル酸あるいはメタクリル酸のカ
ルボン酸構造を利用することが試みられている。これら
では、水性アルカリ現像で現像液に溶解する部分の水性
アルカリ可溶性を、アクリル酸あるいはメタクリル酸の
カルボン酸構造によっている。

【０００９】また、特開平８−２５９６２６には、メタ
クリル酸エステル側鎖に導入された脂環族構造にカルボ
ン酸基を付与した高分子化合物が開示されている。これ
らは、いずれもアクリル酸またはメタクリル酸エステル
等のビニル重合性ポリマの側鎖部にあるカルボン酸構造
を利用して、水性アルカリ現像を可能としている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記のようなカルボン
酸を有する樹脂をネガ型レジストに用いた場合、特開昭
６２−１６４０４５に見られるような架橋剤を用いる
と、架橋部分に酸性度が高いカルボン酸が残存するた
め、そこにアルカリ現像液が浸潤し、レジスト膜が膨潤
して解像性能が劣化する問題があった。また、特開平４
−１６５３５９に見られるような、露光で発生した酸に
よって溶解阻害作用のある化合物が形成されるものを用
いると、カルボン酸を有する樹脂では、溶解のコントラ
スがつかず、ネガ型のレジストにならないという問題が
あった。

【００１１】発明の第１の目的は、ＡｒＦエキシマレー
ザの波長１９３nmを含む遠紫外線領域で透明、かつドラ
イエッチング耐性も高い化学構造を持ちながら、水性ア
ルカリ現像液で微細パタンが膨潤することなく現像で
き、解像性能の優れたネガ型のパタン形成方法を提供す
ることにある。

【００１２】本発明の第２の目的は、上記パタン形成方
法を用いた半導体装置の製造方法を提供することであ
る。また、本発明の第３の目的は、上記パタン形成方法
に用いる感放射線組成物を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的は、所定
の基板上に感放射線組成物からなる塗膜を形成する工
程、上記塗膜に所定パタン状に活性放射線を照射するこ
とで上記塗膜中に所望のパタンの潜像を形成する工程、
水性アルカリ現像液を用いて上記塗膜中に所望のパタン
を現像する工程、からなるパタン形成方法において、上
記感放射線組成物が、化学式（１）で示されるδ−ヒド
ロキシカルボン酸構造を少なくとも含む化合物を少なく
とも有することを特徴とするパタン形成方法によって達
成される。

【００１４】

【化２】

【００１５】上記化学式（１）中のδ−ヒドロキシカル
ボン酸構造を少なくとも含む化合物の構造は、３個の環
構造を有しており、また、上記活性放射線の照射部にお
いては、δ−ヒドロキシカルボン酸構造のラクトン化に
よってさらに６員環が生成することから、形成されたパ
タンに必要な高いドライエッチング耐性を有している。
また、Ｙが環状炭化水素構造であれば、更なるドライエ
ッチング耐性の向上が可能となる。

【００１６】また、上記化学式（１）中のδ−ヒドロキ
シカルボン酸構造を少なくとも含む化合物、あるいはＹ
で示される炭化水素構造は、２個以上共役した不飽和結
合を有しておらず、１９３nmを含む遠紫外領域で透明で
ある。また、上記化学式（１）中のδ−ヒドロキシカル
ボン酸構造を少なくとも含む化合物は、アンドロステロ
ンから容易に誘導することができ、また、合成上の制御
性にも優れている。このため、従来の交互共重合系ベー
ス樹脂の合成において問題となっていた副反応起因の吸
収の増加を抑制することができる。

【００１７】化学式（１）で示される化合物を有する感
放射線組成物は、その塗膜に所定のパタン状に活性放射
線を照射することで、上記塗膜中に所望のパタンの潜像
を形成できる。さらに上記活性放射線照射後の膜を加熱
して反応を進行させ、その後、水性アルカリ現像液を用
いて上記塗膜中に所望のパタンを現像するパタン形成方
法において、活性放射線の照射部分のδ−ヒドロキシカ
ルボン酸構造の一部または全てがカルボン酸エステル構
造であるδ−ラクトン構造に変わるようにしたものであ
る。

【００１８】生成したエステルは、通常用いられている
テトラヒドロキシアンモニウムヒドロキシド水溶液では
加水分解されず、現像中も安定である。また、上記化学
式（１）中のδ−ヒドロキシカルボン酸構造は、カルボ
ン酸のエステル化の相手となるアルコールが、分子内の
カルボン酸のδ位に存在することから、酸触媒反応によ
るエステル化が通常よりも容易に起こりやすい。また、
カルボン酸と水酸基が同一の環構造に含まれることか
ら、両者は立体的に近づきやすく、エステル化が起こり
やすい。

【００１９】上述した理由から、上記化学式（１）中の
δ−ヒドロキシカルボン酸構造を少なくとも含む化合物
を用いることにより、高感度でパタン形成ができる可能
性がある。同様の反応機構を有する化合物として、γ―
ヒドロキシカルボン酸構造を有する化合物が挙げられる
が、δ―ヒドロキシカルボン酸構造を有する化合物の方
が保存安定性の点で優れている。

【００２０】なお、上記感放射線組成物中のδ−ヒドロ
キシカルボン酸構造を少なくとも含む化合物は、単体あ
るいは化学式（１）中のＹを介して複数個結合していて
もよいが、δ−ヒドロキシカルボン酸構造を少なくとも
含む化合物単体、もしくは２〜６個程度結合したオリゴ
マーであることが望ましい。

【００２１】δ−ヒドロキシカルボン酸構造を少なくと
も含む化合物単体、もしくは２〜６個程度結合したオリ
ゴマーは、低分子量体かつ極めて狭い分子量分布を有す
ることから、水性アルカリ現像過程でのパタンの膨潤を
防ぎ、かつパタン形成後のエッジラフネスの低減を可能
にする。

【００２２】上記のような構造を有する樹脂は、活性放
射線の照射により酸を発生する化合物を、上記樹脂に対
して０．１から３０重量部組み合わせることによりパタ
ン形成材料となる。ここで活性放射線の照射により酸を
発生する化合物としては、トリフェニルスルホニウムト
リフレートなどのオニウム塩、トリフルオロメタンスル
ホニルオキシイミドなどのイミドスルホン酸エステル等
が挙げられるが、活性放射線、例えばＡｒＦエキシマレ
ーザ等の照射により酸を発生するものであればよい。ま
た、塩基性化合物および塩等の種々の添加剤を加えても
よい。

【００２３】本発明で用いる活性放射線は２５０nm以下
の遠紫外光、ＡｒＦエキシマレーザ光のような真空紫外
光が挙げられる。なお電子線、ＥＵＶ、エックス線等も
用いることができる。

【００２４】本発明で所定のパタンの活性放射線を照射
する際、ＡｒＦエキシマレーザ光のような真空紫外光を
通常マスクやレチクルを介して所定のパタン状にする。
この際のマスクは、位相シフトマスクであることが、高
解像性のパタンが得られるのでより望ましい。位相シフ
トマスクとしては、レベンソン型、アウトリガー形、ハ
ーフトーン型、シフタエッジ利用型などがあるが、いず
れの位相シフトマスクを用いてもよい。

【００２５】本発明で用いるアルカリ現像液は、炭素数
１から５のテトラアルキルアンモニウムヒドロキシド水
溶液であることが望ましい。

【００２６】上記第２の目的を達成するための本発明の
半導体装置の製造方法は、半導体基板上に上記記載のい
ずれかのパタン形成方法によりレジストパタンを形成
し、それをもとに、基板をエッチング加工する工程もし
くは基板にイオンを打ち込む工程を含む。

【００２７】上記本発明の半導体装置の製造方法で用い
られるエッチング加工法としては、プラズマエッチン
グ、反応性イオンエッチング、反応性イオンビームエッ
チング等のドライエッチング法や、ウエットエッチング
法が挙げられる。また本発明の半導体装置の製造方法に
おいて加工される基板としては、ＣＶＤ法や熱酸化法で
形成された二酸化珪素膜、塗布性ガラス膜などの酸化
膜、あるいは窒化珪素膜等の窒化膜が挙げられる。また
アルミニウムやその合金、タングステンなどの各種金属
膜、多結晶シリコン等が挙げられる。

【００２８】上記第３の目的を達成するための感放射性
組成物は、前記化学式（１）で示されるδ−ヒドロキシ
カルボン酸構造を少なくとも含む化合物を含有するよう
にしたものである。化学式（１）中のδ−ヒドロキシカ
ルボン酸構造を少なくとも含む化合物は、高いドライエ
ッチング耐性を有しており、１９３nmを含む遠紫外領域
で透明である。また、化学式（１）中のδ−ヒドロキシ
カルボン酸構造を少なくとも含む化合物は、アンドロス
テロンから容易に誘導することができ、また、合成上の
制御性にも優れている。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施例に基づい
て、さらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定さ
れるものではない。はじめに、本発明で用いた材料の合
成例を示す。

【００３０】（合成例１）アンドロステロン５．００ｇ
を酢酸１００mlに溶解し、そこに過酸化水素水５０mlを
加え、５０℃で数時間攪拌した。反応後、溶媒を減圧留
去して減らし、０．１Ｎ水酸化ナトリウム水溶液５０ml
とテトラヒドロフラン５mlを加え、４時間加熱還流し
た。それに塩酸水溶液を徐々に加えて弱酸性にした。こ
の溶液に酢酸エチル約１５０mlを加えて抽出を２回行
い、得られた有機層を１００mlの水で２回洗浄した。洗
浄後、有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥し、その後溶
媒を減圧留去して白色の化合物４ｇを得た。得られた化
合物の構造は、種々の分析法から化学式（２）の構造で
あることがわかった。

【００３１】

【化３】

【００３２】得られた化学式（２）の化合物１００重量
部をジアセトンアルコール１２００重量部に溶解し、孔
系０．２μmのフィルタで濾過した。それをシリコン基
板上に回転塗布し、９０℃で２分間ベークして薄膜を得
た。上記塗膜（２００nm）をテトラメチルアンモニウム
ヒドロキシド水溶液（濃度０．１１３重量％）に浸した
ところ干渉色が変化しながら、５秒で溶け、残膜が０に
なった。フッ化リチウム基板上に塗布した膜の吸収スペ
クトルを、真空紫外分光装置（ＡＲＣ社製）で測定した
ところ、１９３nmの吸光度が、膜厚１．０μmで０．１
８であり、吸収が小さいことがわかった。

【００３３】（合成例２）アンドロステロン５．００ｇ
と、ヨードメタン２．５ｇをテトラヒドロフラン１５０
mlに溶解し、攪拌しながら、水素化ナトリウムの粉末を
０．７ｇ加えた。５時間加熱還流し、溶媒を減圧留去し
て濃縮し５００mlの水の中に注いだ。沈殿物を濾別、乾
燥して白色の化合物を得た。上記のように合成した化合
物を、合成例１と同じように、過酸化水素により５員環
ケトンを酸化、さらに水酸化ナトリウム水溶液により加
水分解を行い、δ−ヒドロキシカルボン酸を有するアン
ドロステロン誘導体を得た。得られた化合物の構造は、
種々の分析方法から化学式（３）の構造を有しているこ
とがわかった。

【００３４】

【化４】

【００３５】ここでは、エーテル結合を形成するため
に、ハロゲン化物としてヨードメタンを用いたが、それ
以外に１、２ジヨードエタン、ペンタエリスリットヨー
ドメタンなどを用いることができる。この場合、分子内
に複数個のハロゲンを有するので、アンドロステロンが
複数個結合した化合物を得ることができる。

【００３６】（合成例３）アンドロステロン５．００
ｇ、ピリジン１．５ｇをテトラヒドロフラン１００mlに
溶解し、そこにアダマンタンカルボニルクロリド３．２
ｇをテトラヒドロフラン３０mlに溶解した溶液を０℃で
滴下した。滴下後、さらに室温で数時間攪拌後、沈殿し
ているトリエチルアミンの塩酸塩を濾別した。濾液に酢
酸エチル１５０mlを加え、水１００mlで４回水洗した。
水洗後、有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥し、さらに
減圧蒸留で濃縮した。濃縮溶液を大量のｎ−ヘキサン中
へ注ぎ、沈殿物を濾別、乾燥して白色の化合物を得た。
上記のように合成した化合物を、合成例１と同じように
過酸化水素により５員環ケトンを酸化、さらに水酸化ナ
トリウム水溶液により加水分解を行い、δ−ヒドロキシ
カルボン酸を有するアンドロステロン誘導体を得た。得
られた化合物の構造は、種々の分析方法から化学式
（４）の構造を有していることがわかった。

【００３７】

【化５】

【００３８】ここでは、エステル結合を形成するため
に、アダマンタンカルボニルクロリドを用いたが、それ
以外にシクロヘキシルカルボニルクロリド、アビエチン
酸クロリドなどを用いることができる。また、分子内に
複数のカルボン酸クロリドを有する分子として、こはく
酸クロリド、マロン酸クロリド、１，３シクロヘキシル
ジカルボニルクロリドなどを用いることができる。この
場合、分子内に複数個のカルボン酸クロリドを有するの
で、アンドロステロンが複数個結合した化合物を得るこ
とができる。

【００３９】次に、上記合成した化合物を用いた実施例
を用いて、本発明をさらに詳しく述べる。

【００４０】（実施例１）合成例１で合成した化合物１
００重量部、トリフェニルスルホニウムトリフレート５
重量部をジアセトンアルコール１２００重量部に溶解
し、孔径０．２０μmのテフロンフィルタを用いて濾過
し、レジスト溶液とした。

【００４１】ヘキサメチルジシラザンで処理したシリコ
ン基板上に、上記のレジスト溶液を回転塗布し、塗布後
９０℃で２分間加熱処理して、膜厚０．３０μmのレジ
スト膜を形成した。露光実験装置に、上記のレジストを
塗布した基板をセットし、その上に石英板上にクロムで
パタンを描いたマスクを密着させた。そのマスクを通じ
てＡｒＦエキシマレーザ光を照射し、その後９０℃で２
分間露光後ベークを行った。現像はテトラメチルアンモ
ニウムヒドロキシド水溶液（０．１１３重量％）で、３
０秒間行い、続けて６０秒間純水でリンスした。

【００４２】その結果、露光量５０mJ／cm²で、露光部
は不溶化したが、未露光部は現像液に溶解し、ネガ型の
ラインアンドスペースパタンが得られた。この際、微細
パタンが膨潤することなく、エッジラフネスの小さなパ
タンが得られた。また、上記レジスト溶液を室温で１週
間保存した後も、パタン形成特性に変化がほとんど見ら
れないことから、保存安定性に優れていることがわかっ
た。

【００４３】（実施例２）合成例２で合成した化合物を
用いた以外は実施例１と同様にして、ネガ型のラインア
ンドスペースパタンを得た。この際、微細パタンが膨潤
することなく、またエッジラフネスの小さなパタンが得
られた。

【００４４】（実施例３）合成例３で合成した化合物を
用い、塗布溶媒としてテトラヒドロフランを用いた以外
は実施例１と同様にして、ネガ型のラインアンドスペー
スパタンを得た。この際、微細パタンが膨潤することな
く、またエッジラフネスの小さなパタンが得られた。

【００４５】さらにシリコン基板上に塗布した膜（８７
０nm）についてＥＣＲ方式のドライエッチング装置で、
表１の条件でエッチングを行った。その結果、このレジ
ストのエッチレートは、同条件で比較したポリ（ｐ−ヒ
ドロキシスチレン）のエッチレートと同程度であった。

【００４６】

【表１】

【００４７】（実施例４）実施例１と同様に、合成例１
で合成した化合物１００重量部、トリフェニルスルホニ
ウムトリフレート５重量部をジアセトンアルコール１２
００重量部に溶解し、孔径０．２０μmのテフロンフィ
ルタを用いて濾過し、レジスト溶液とした。

【００４８】実施例１と同様に、ヘキサメチルジシラザ
ンで処理したシリコン基板上に、上記のレジスト溶液を
回転塗布し、塗布後９０℃で２分間加熱処理して、膜厚
０．３０μmのレジスト膜を形成した。

【００４９】これを加速電圧５０ｋＶの電子線描画装置
を用いて、ラインアンドスペースパタンの露光を行っ
た。露光後ベークを９０℃で２分間行い、現像はテトラ
メチルアンモニウムヒドロキシド水溶液（０．１１３重
量％）で、３０秒間行い、続けて６０秒間純水でリンス
した。その結果、露光量１５μＣ／cm²で、ネガ型のラ
インアンドスペースパタンが得られた。この際、微細パ
タンが膨潤することなく、またエッジラフネスの小さな
パタンが得られた。

【００５０】（実施例５）図１に公知のＭＯＳ（金属−
酸化物−半導体）型トランジスタの断面図を示す。同図
において、１２はフィールド酸化膜、１３はソースコン
タクト、１４はドレインコンタクト、１５は多結晶シリ
コン、１６はソース電極、１７はドレイン電極、１８は
ゲート電極、１９は保護膜である。同トランジスタは、
ゲート電極１８に印加する電圧により、ソース電極１６
およびドレイン電極１７間に流れるドレイン電流を制御
する構造となっている。

【００５１】このような半導体装置の構造を作る工程
は、十数工程からなるが、それらを大きく分けるとフィ
ールド酸化膜形成までの工程と、ゲート形成までの工程
と、最終工程の３つにグループ分けすることができる。

【００５２】図２は上記フィールド酸化膜形成までの工
程を示している。図において、２１は基板、２２は酸化
膜、２３は窒化シリコン膜、２４はレジストパタン、２
５はフィールド酸化膜、２６は多結晶シリコン膜、２７
はレジストパタン、２８は多結晶シリコンゲートであ
る。この工程では、窒化シリコン膜２３上でレジストパ
タン２４を形成する工程が含まれる。このフィールド酸
化膜形成を以下の実施例のようにして行った。

【００５３】公知の方法により、図２（ａ）のようにｐ
型シリコンウェハ２１上に５０nmの酸化膜２２を形成
し、その上にプラズマＣＶＤにより、２００nmの窒化シ
リコン膜２３を形成した。この基板に実施例１に示した
材料、方法により０．５０μmラインのレジストパタン
２４の形成を行い（図２（ｂ））、このレジストパタン
２４をマスクとして、公知の方法で窒化シリコン膜２３
をエッチングした後（図２（ｃ））、このレジスト２４
を再びマスクにして、チャンネルストッパのためのホウ
素をイオン打ち込みした。

【００５４】レジスト２４を剥離した後（図２
（ｄ））、窒化シリコン膜２３をマスクとする選択酸化
により、素子分離領域に１．２μmのフィールド酸化膜
２５を形成した（図２（ｅ））。この後公知の方法に従
い、ゲート形成工程と、最終工程を行った。すなわち窒
化シリコン膜２３をエッチング後、ゲートを酸化し、多
結晶シリコン２６の成長を行った（図２（ｆ））。

【００５５】この基板に、実施例１に示したパタン形成
法方を用いて、０．２μmラインのレジストパタン２７
の形成を行う（図２（ｇ））。このレジストパタン２７
をマスクとして、公知の方法で多結晶シリコン２６のエ
ッチングを行い、ゲート２８を形成した（図２
（ｈ））。

【００５６】この後の工程は図示しないが、ソース、ド
レインの薄い酸化膜をエッチングし、ついで多結晶シリ
コンゲートとソース、ドレインにヒ素を拡散し、多結晶
シリコンゲートとソース、ドレイン領域に酸化膜を形成
する。ゲート、ソース、ドレインへのアルミニウム配線
のためのコンタクトを開口し、アルミニウム蒸着とパタ
ニングを行い、さらに保護膜を形成し、ボンディングの
ためのパッドを開口する。このようにして図１のような
ＭＯＳ型トランジスタを形成できる。

【００５７】ここではＭＯＳ型トランジスタについて、
特にフィールド酸化膜の形成方法を記述したが、本発明
はこれに限らないのは言うまでもなく、他の半導体素子
の製造方法、工程に適用できることは無論である。

【００５８】〈実施例６〉本発明の実施例１から３に示
したパタン形成方法を使って半導体メモリ素子を作製し
た。図３は素子の製造の主な工程を示す断面図である。
図において、３１はＰ型Ｓｉ半導体基板、３２は素子分
離領域、３３はワード線、３４はサイドスペーサ、３５
はｎ拡散層、３６はデータ線、３８は蓄積電極、３９は
キャパシタ用絶縁膜、４０はプレート電極、４１は配線
である。

【００５９】図３（ａ）に示すように、Ｐ型のＳｉ半導
体３１を基板に用い、その表面に公知の素子分離技術で
素子分離領域３２を形成した。次に、例えば厚さ１５０
nmの多結晶Ｓｉと厚さ２００nmのＳｉＯ₂を積層した構
造のワード線３３を形成し、さらに化学気相成長法を用
いて例えば１５０nmのＳｉＯ₂を被着し、異方的に加工
してワード線の側壁にＳｉＯ₂のサイドスペーサ３４を
形成する。次に、通常の方法でｎ拡散層３５を形成し
た。

【００６０】次に図３（ｂ）に示すように、通常の工程
を経て多結晶Ｓｉまたは高融点金属金属シリサイド、あ
るいはこれらの積層膜からなるデータ線３６を形成し
た。次に図３（ｃ）に示すように、通常の工程を経て多
結晶Ｓｉからなる蓄積電極３８を形成した。その後、Ｔ
ａ₂Ｏ₅、Ｓｉ₃Ｎ₄、ＳｉＯ₂、ＢＳＴ、ＰＺＴ、強誘電
体、あるいはこれらの複合膜などを被着し、キャパシタ
用絶縁膜３９を形成した。引き続き多結晶Ｓｉ、高融点
金属、高融点金属シリサイド、あるいはＡｌ、Ｃｕ等の
低抵抗な導体を被着しプレート電極４０を形成した。

【００６１】次に図３（ｄ）に示すように、通常の工程
を経て配線４１を形成する。次に通常の配線形成工程や
パッシベーション工程を経てメモリ素子を作製した。な
お、ここでは、代表的な製造工程のみを説明したが、こ
れ以外は通常の製造工程を用いた。また、各工程の順番
が前後しても本発明は適用できる。上記素子製造工程に
おけるリソグラフィ工程ではほとんどの工程に本発明の
実施例１から３に示した方法を適用したが、ネガ型レジ
ストでパタン形成するのが不向きな工程やパタンの寸法
が大きい工程には必ずしも本発明を適用する必要はな
い。例えばパッシベーション工程での導通孔形成工程
や、イオン打ち込みマスク形成用工程のパタン形成には
本発明は適用しなかった。

【００６２】次に、リソグラフィで形成したパタンにつ
いて説明する。図４は製造したメモリ素子を構成する代
表的なパタンのメモリ部のパタン配置を示す。４２がワ
ード線、４３がデータ線、４４がアクティブ領域、４５
が蓄積電極、４６が電極取り出し孔のパタンである。こ
の例においても、ここに示した４６の電極取り出し孔形
成以外のすべてに本発明の実施例１から３のパタン形成
を用いた。ここに示したパタン形成以外でも最小設計ル
ールを用いている工程では本発明を用いた。

【００６３】本発明を用いて作製した素子は、従来法を
用いて作製した素子と比較するとパタン間の寸法を小さ
くできた、そのため同じ構造の素子が小さくでき、半導
体素子を製造する際に１枚のウェハから製造できる個数
が増えて、歩留まりが向上した。

【００６４】

【発明の効果】本発明によれば、ＡｒＦエキシマレーザ
の波長１９３nmを含む遠紫外線領域で透明、かつドライ
エッチング耐性も高い化学構造を持ちながら、水性アル
カリ現像液で微細パタンが膨潤することなく現像でき、
解像性能の優れたネガ型のパタン形成方法を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＭＯＳ（金属−酸化物−半導体）型トランジス
タの断面図。

【図２】本発明の一実施例のパタン形成工程を示す断面
図。

【図３】本発明の一実施例のパタン形成工程を示す断面
図。

【図４】本発明の一実施例により形成したパタンの平面
図。

【符号の説明】

１１…基板、１２…フィールド酸化膜、１３…ソースコ
ンタクト、１４…ドレインコンタクト、１５…多結晶シ
リコン、１６…ソース電極、１７…ドレイン電極、１８
…ゲート電極、１９…保護膜、２１…基板、２２…酸化
膜、２４…レジストパタン、２５…フィールド酸化膜、
２６…多結晶シリコン膜、２７…レジストパタン、２８
…多結晶シリコンゲート、３１…Ｐ型Ｓｉ半導体基板、
３２…素子分離領域、３３、４２…ワード線、３４…サ
イドスペーサ、３５…ｎ拡散層、３６、４３…データ
線、３８、４５…蓄積電極、３９…キャパシタ用絶縁
膜、４０…プレート電極、４１…配線、４４…アクティ
ブ領域、４６…電極取り出し孔。

フロントページの続き (72)発明者老泉博昭東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者土屋裕子東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者白石洋東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内Ｆターム(参考） 2H025 AA02 AA09 AB16 AC04 AC08 AD01 CC01 CC20 FA12 FA17 5F046 AA07 CA04 LA12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の基板上に感放射線組成物からなる塗
膜を形成する工程、上記塗膜に所定パタン状に活性放射
線を照射することで上記塗膜中に所望のパタンの潜像を
形成する工程、水性アルカリ現像液を用いて上記塗膜中
に所望のパタンを現像する工程、からなるパタン形成方
法において、上記感放射線組成物が化学式（１）で示さ
れるδ−ヒドロキシカルボン酸構造を少なくとも含む化
合物を含有することを特徴とするパタン形成方法。【化１】（ここで、Ｘはエーテル結合またはエステル結合、Ｙは
少なくとも共役した不飽和結合を持たない炭化水素構
造、ｎは１以上の整数である）
【請求項２】上記化学式（１）のＹが、少なくとも共役
した不飽和結合を持たない環状炭化水素構造であること
を特徴とする請求項１に記載のパタン形成方法。
【請求項３】上記活性放射線の照射部分のδ−ヒドロキ
シカルボン酸構造をδ−ラクトン構造に変化させる工程
を有することを特徴とする請求項１に記載のパタン形成
方法。
【請求項４】請求項１から３のいずれかに記載のパタン
形成方法において、上記活性放射線が波長２５０nm以下
の遠紫外線光であることを特徴とするパタン形成方法。
【請求項５】請求項１から３のいずれかに記載のパタン
形成方法において、上記活性放射線がＡｒＦエキシマレ
ーザ光であることを特徴とするパタン形成方法。
【請求項６】請求項４または５記載のパタン形成方法に
おいて、上記所定のパタンの活性化学線が位相シフトマ
スクを介したＡｒＦエキシマレーザ光であることを特徴
とするパタン形成方法。
【請求項７】請求項１から３のいずれかに記載のパタン
形成方法において、上記活性放射線を照射する工程の
後、上記塗膜を加熱することにより、上記照射領域にお
いて酸を触媒とする反応を進行させ、その後、水性アル
カリ現像液を用いて上記塗膜にパタンを現像することを
特徴とするパタン形成方法。
【請求項８】請求項１から３のいずれかに記載のパタン
形成方法において、上記水性アルカリ現像液がテトラメ
チルアンモニウムヒドロキシド水溶液であることを特徴
とするパタン形成方法。
【請求項９】請求項１から８のいずれかに記載のパタン
形成方法により、半導体基板上にレジストパタンを形成
する工程、上記レジストパタンをもとに、上記半導体基
板をエッチング加工する工程を含むことを特徴とする半
導体装置の製造方法。
【請求項１０】上記化学式（１）で示されるδ−ヒドロ
キシカルボン酸構造を有する化合物を含むことを特徴と
する感放射線組成物。
【請求項１１】上記化学式（１）のＹが、少なくとも共
役した不飽和結合を持たない環状炭化水素構造であるこ
とを特徴とする請求項１０に記載の感放射線組成物。