JP2002258480A - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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JP2002258480A
JP2002258480A JP2001056123A JP2001056123A JP2002258480A JP 2002258480 A JP2002258480 A JP 2002258480A JP 2001056123 A JP2001056123 A JP 2001056123A JP 2001056123 A JP2001056123 A JP 2001056123A JP 2002258480 A JP2002258480 A JP 2002258480A
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JP
Japan
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hydroxy acid
radiation
acid structure
manufacturing
semiconductor device
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Application number
JP2001056123A
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Japanese (ja)
Inventor
Koji Hattori
孝司 服部
Yoshiyuki Yokoyama
義之 横山
Hiroshi Shiraishi
洋 白石
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for forming a negative pattern which is transparent in the far UV region including 193 nm wavelength of ArF excimer laser light, which has a chemical structure with high durability against dry etching and shows excellent resolution without swelling in a 2.38% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution as a standard developer. SOLUTION: The alkali solubility of a δ-hydroxy acid is controlled by adding an alkyl group or a dialkyl group to the α-position of the δ-hydroxyl acid. Such a reaction that a part or whole of the α-alkyl-δ-hydroxy acid structure or α,α'-dialkyl-δ-hydroxy acid structure changes into a lactone structure by an acid catalyst reaction is used to form a negative pattern with high resolution and no swelling by water-based alkali development.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置等の製
造プロセスの微細加工技術に用いられるマイクロリソグ
ラフィプロセス、およびそのマイクロリソグラフィプロ
セスを含む半導体装置等の製造方法、さらにはそこに用
いられる感放射線組成物に関する。さらに詳しくは、現
用の紫外光源である高圧水銀ランプやKrFエキシマレ
ーザー等より短波長の線源であるArFエキシマレーザ
ー光等の波長220nm以下の遠紫外線を用いた光リソ
グラフィプロセス,特に位相シフト方のような超解像技
術を用いるリソグラフィプロセスに好適なネガ型のパタ
ン形成を含む半導体装置の製造方法及びそれに用いる感
放射線組成物に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a microlithography process used in microfabrication technology in a manufacturing process of a semiconductor device and the like, a method of manufacturing a semiconductor device and the like including the microlithography process, and a radiation-sensitive method used therein. Composition. More specifically, an optical lithography process using far ultraviolet light having a wavelength of 220 nm or less, such as a high-pressure mercury lamp or a KrF excimer laser, which is a current ultraviolet light source, and a shorter wavelength light source such as an ArF excimer laser beam, especially a phase shift method. The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device including formation of a negative pattern suitable for a lithography process using such a super-resolution technique, and a radiation-sensitive composition used therefor.

【0002】[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つくり込むフォトリ
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
マレーザー(248nm)と、より短波長の光源を用い
たフォトリソグラフィ技術が開発されてきた。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構造を有する樹
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。
2. Description of the Related Art A photolithography technique for forming a fine pattern on the order of microns or submicrons in an electronic device such as a semiconductor has played a central role in mass production fine processing technology. The recent demand for higher integration and higher density of semiconductor devices is
Many advances have been made in microfabrication technology. In particular, as the minimum processing size approaches the exposure wavelength, photolithography technology using a KrF excimer laser (248 nm) from g-line (436 nm) and i-line (365 nm) of a high-pressure mercury lamp and a shorter wavelength light source is developed. It has been. In response to these changes in the exposure wavelength, materials corresponding to the respective wavelengths of the photoresist have been developed. Conventionally, photoresists suitable for these wavelengths have different photosensitizers or photosensitive mechanisms, but aqueous alkali development utilizing the aqueous alkali solubility of a resin or a polymer material having a phenol structure has been industrially used. Was. These resins or polymer materials inevitably contain a large amount of aromatic rings, which was also a chemical structural element for improving the etching resistance in a dry etching step after the formation of a resist pattern.

【0003】このようなフェノール構造を有する樹脂を
用いたネガ型レジストとしては、特開昭62−1640
45号公報のような架橋型のものと特開平4−1653
59号公報のような溶解阻害型のものがある。いずれの
場合も、膨潤することなくサブミクロンの微細パタンの
形成が可能である。
A negative resist using such a resin having a phenol structure is disclosed in JP-A-62-1640.
No. 45, cross-linking type and JP-A-4-1653
No. 59, there is a dissolution inhibiting type. In any case, a submicron fine pattern can be formed without swelling.

【0004】近年、最小加工寸法が0.25ミクロンよ
り更に小さい領域のフォトリソグラフィとしてArFエ
キシマレーザー(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、フェノール構造
を主成分とする従来工業的に利用されてきたフォトレジ
スト材料では、露光潜像が形成できるのはフォトレジス
ト膜のごく表面に限定され、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。
[0004] In recent years, expectations have been growing for photolithography using an ArF excimer laser (193 nm) as a light source as a photolithography in a region where the minimum processing dimension is smaller than 0.25 μm. However, this wavelength is the absorption maximum due to the aromatic ring, and in the conventional industrially used photoresist material having a phenol structure as a main component, an exposure latent image can be formed only on the very surface of the photoresist film, It was difficult to form a fine resist pattern by aqueous alkali development.

【0005】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エキシマレーザーの波長1
93nmを含む遠紫外線領域で透明で、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4−39
665号公報、特開平5−265212号公報に、同様
にノルボルナン骨格の利用が特開平5−80515号公
報、特開平5−257284号公報に開示されている。
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7−2823
7号公報、特開平8−259626号公報に開示されて
いる。
On the other hand, various resist materials having high transmittance in this wavelength region and high dry etching resistance have been proposed. ArF excimer laser wavelength 1
The use of an adamantane skeleton as a chemical structure that is transparent in the deep ultraviolet region including 93 nm and can impart dry etching resistance to a resist material instead of an aromatic ring is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-39.
665 and JP-A-5-265212, and similarly, the use of a norbornane skeleton is disclosed in JP-A-5-80515 and JP-A-5-257284.
In addition to these structures, a tricyclodecanyl group, etc.
The fact that an alicyclic structure is generally effective is disclosed in JP-A-7-2823.
No. 7, JP-A-8-259626.

【0006】ArFエキシマレーザーの波長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、水性アルカリ現像性可能にしたレジスト材料に関し
ては、特開平4−39665号公報、特開平4−184
345号公報、特開平4−226461号公報、特開平
5−80515号公報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。また、特開平8−259626号公報には、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。
The wavelength of the ArF excimer laser is 193 nm.
With respect to a resist material which has a chemical structure transparent in the deep ultraviolet region and which is capable of developing with aqueous alkali, JP-A-4-39665 and JP-A-4-184
As disclosed in JP-A-345-345, JP-A-4-226461 and JP-A-5-80515, attempts have been made to utilize the carboxylic acid structure of acrylic acid or methacrylic acid. In these, the aqueous alkali solubility of the portion dissolved in the developer in aqueous alkali development depends on the carboxylic acid structure of acrylic acid or methacrylic acid. JP-A-8-259626 discloses a polymer compound in which a carboxylic acid group is added to an alicyclic structure introduced into a methacrylic acid ester side chain.

【0007】従来アルカリ可溶性基として用いられてき
たフェノール構造では、pKa=10.0(フェノー
ル)であるのに対して、これらカルボン酸構造では、p
Ka=4.8(酢酸)と値が低く酸性度が高い。したが
って、それらをベース樹脂のアルカリ可溶性基として用
いる場合、一般に同じモル分率では、カルボン酸構造を
有する樹脂の方が水性アルカリ中での溶解速度が大き
く、またフェノール構造を有する樹脂が溶けない低濃度
のアルカリ現像液中でも、カルボン酸構造を有する樹脂
は溶解する。上記のようなカルボン酸を有する樹脂を用
いた場合、特開昭62−164045号公報に見られる
ような架橋剤を用いると、架橋した部分に酸性度が高い
カルボン酸が残存するために、そこにアルカリ現像液が
浸潤し、膨潤して微細パタンが形成できないという欠点
があった。また、特開平4−165359号公報に見ら
れる、露光で発生した酸で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トがつかず、ネガ型レジストになら
ないという欠点があった。これに対してカルボン酸構造
を有する樹脂を用いて,非膨潤でネガ型のパタン形成を
する方法としては,特開平11−109627号公報に
見られるγ−またはδ−ヒドロキシ酸構造が,酸触媒反
応によりγ−ラクトンまたはδ−ラクトン構造に変わる
ことを利用したものが知られている。
In a phenol structure conventionally used as an alkali-soluble group, pKa = 10.0 (phenol), whereas in these carboxylic acid structures, pKa is
The value is low at Ka = 4.8 (acetic acid) and the acidity is high. Therefore, when they are used as the alkali-soluble groups of the base resin, the resin having a carboxylic acid structure generally has a higher dissolution rate in an aqueous alkali at the same mole fraction, and has a lower dissolution rate than the resin having a phenol structure. The resin having a carboxylic acid structure dissolves even in an alkaline developer having a high concentration. When a resin having a carboxylic acid as described above is used, if a crosslinking agent as disclosed in JP-A-62-164045 is used, a carboxylic acid having a high acidity remains in a cross-linked portion. However, there is a disadvantage that the alkaline developer infiltrates and swells to form a fine pattern. Further, when a compound having a dissolution inhibiting action is formed by the acid generated upon exposure, as disclosed in JP-A-4-165359, a resin having a carboxylic acid does not provide a dissolution contrast and a negative resist. There was a drawback that it did not become. On the other hand, as a method for forming a non-swelling negative pattern using a resin having a carboxylic acid structure, a γ- or δ-hydroxy acid structure disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. There is known one utilizing the change into a γ-lactone or δ-lactone structure by a reaction.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】特開平11−1096
27号公報に見られるγ−またはδ−ヒドロキシ酸構造
を有する樹脂を用いたパタン形成方法において,そこで
用いられる樹脂は,5−メチレンビシクロ[2.2.
1]ヘプト−2−エンのような非共役環状ジエンと無水
マレイン酸をラジカル共重合体して、その無水マレイン
酸部分を還元してラクトン化し、それを加水分解して変
性することにより合成される。しかしながら,この樹脂
は,その親水性が高いために,従来のg線,i線及びK
rFエキシマレーザ用レジストを用いるマイクロリソグ
ラフィプロセスで使われてきた標準的な現像液である
2.38重量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシ
ド水溶液では,現像液濃度が高すぎて高解像性が得られ
ず、希釈した現像液を用いざるを得ないという欠点があ
った。
SUMMARY OF THE INVENTION Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-1096
In the pattern formation method using a resin having a γ- or δ-hydroxy acid structure found in JP-A-27-27, the resin used therein is 5-methylenebicyclo [2.2.
1] It is synthesized by subjecting a non-conjugated cyclic diene such as hept-2-ene to maleic anhydride to a radical copolymer, reducing the maleic anhydride portion to lactone, and hydrolyzing and modifying it. You. However, since this resin has high hydrophilicity, the conventional g-line, i-line and K
2.38% by weight aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide, which is a standard developer used in a microlithography process using a resist for rF excimer laser, has too high a developer concentration to obtain high resolution. However, there is a drawback that a diluted developer must be used.

【0009】本発明の第1の目的は、微細パタンが膨潤
することなく現像できる解像性能の優れたパタン形成を
含む半導体装置の製造方法を提供することにある。又本
発明の第2の目的は、そのようなパタン形成に用いる感
放射線組成物を提供することにある。
It is a first object of the present invention to provide a method of manufacturing a semiconductor device including a pattern having excellent resolution performance capable of developing a fine pattern without swelling. A second object of the present invention is to provide a radiation-sensitive composition used for forming such a pattern.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本願明細書において開示
された発明のうち、代表的なものの概要は以下の通りで
ある。所定の基板上に少なくともα−アルキル−δ−ヒ
ドロキシ酸構造またはα,α’−ジアルキル−δ−ヒド
ロキシ酸構造を含む感放射線組成物からなる塗膜を形成
し、その塗膜に所定のパタン状に活性放射線を照射し
て、活性放射線の照射部のカルボン酸構造をα−アルキ
ル−δ−ラクトン構造またはα,α’−ジアルキル−δ
−ラクトン構造に変化させて、その後、水性アルカリ現
像液を用いて前記塗膜中に所定のパタンを現像するよう
にしたものである。
SUMMARY OF THE INVENTION Among the inventions disclosed in the specification of the present application, typical ones are summarized as follows. A coating film comprising a radiation-sensitive composition containing at least an α-alkyl-δ-hydroxy acid structure or an α, α'-dialkyl-δ-hydroxy acid structure is formed on a predetermined substrate, and a predetermined pattern is formed on the coating film. Is irradiated with actinic radiation, and the carboxylic acid structure of the irradiated portion of the actinic radiation is changed to an α-alkyl-δ-lactone structure or α, α′-dialkyl-δ.
-A lactone structure, and then a predetermined pattern is developed in the coating film using an aqueous alkaline developer.

【0011】ここで、α−アルキル−δ−ヒドロキシ酸
構造またはα,α’−ジアルキル−δ−ヒドロキシ酸構
造中のアルキル基としては、炭素数1から10のアルキ
ル基が望ましい。例えば、メチル基、エチル基、n−プ
ロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、t−ブチル
基や、シクロヘキシル基が挙げられる。これらは単独で
も、混合して用いても良い。またα,α’−ジアルキル
−δ−ヒドロキシ酸構造の2つのアルキル基は、同じア
ルキル基でも良いし、異なるアルキル基を組み合わせて
も良い。
The alkyl group in the α-alkyl-δ-hydroxy acid structure or α, α'-dialkyl-δ-hydroxy acid structure is preferably an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. Examples include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, a t-butyl group, and a cyclohexyl group. These may be used alone or as a mixture. The two alkyl groups having the α, α′-dialkyl-δ-hydroxy acid structure may be the same alkyl group or a combination of different alkyl groups.

【0012】α−アルキル−δ−ヒドロキシ酸構造、及
びα,α’−ジアルキル−δ−ヒドロキシ酸構造はそれ
ぞれ単独で用いることもできるし,あるいは両方が混在
した状態で用いることができる。そのアルキル基に関し
ても、違うアルキル基を混在させることもできる。
The α-alkyl-δ-hydroxy acid structure and the α, α′-dialkyl-δ-hydroxy acid structure can be used alone or in a mixture of both. As for the alkyl group, different alkyl groups can be mixed.

【0013】α−アルキル−δ−ヒドロキシ酸構造また
はα,α’−ジアルキル−δ−ヒドロキシ酸構造はアル
カリ可溶性基であり、α位、つまりカルボキシル基に隣
接する炭素原子に1個または2個のアルキル基を持つ。
このことによりカルボキシル基の周囲の疎水性が増し
て、2.38%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシ
ド水溶液等で必要な溶解速度を示すようになる。
The α-alkyl-δ-hydroxy acid structure or the α, α′-dialkyl-δ-hydroxy acid structure is an alkali-soluble group and has one or two carbon atoms at the α-position, ie, at the carbon atom adjacent to the carboxyl group. Has an alkyl group.
As a result, the hydrophobicity around the carboxyl group is increased, and a necessary dissolution rate is obtained in a 2.38% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide or the like.

【0014】α−アルキル−δ−ヒドロキシ酸構造また
はα,α’−ジアルキル−δ−ヒドロキシ酸構造は,酸
触媒により脱水反応を起こし、分子内エステル化して対
応するα−アルキル−δ−ラクトン構造またはα,α’
−ジアルキル−δ−ラクトン構造に変化する。その結
果、アルカリ可溶性基であるカルボン酸の数が大きく減
少し、はじめは水性アルカリ現像液に可溶であったもの
が不溶になる。それによって、水性アルカリ現像液によ
る現像でネガ型のパタンが形成される。なお生成したδ
−ラクトン構造は、通常用いられているテトラアルキル
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δ−ラクトン構造が生成した
部分では、現像液の浸透が起きないため、膨潤も起きな
い。
An α-alkyl-δ-hydroxy acid structure or an α, α'-dialkyl-δ-hydroxy acid structure undergoes a dehydration reaction by an acid catalyst, and undergoes intramolecular esterification to form a corresponding α-alkyl-δ-lactone structure. Or α, α '
-Dialkyl-δ-lactone structure. As a result, the number of carboxylic acids that are alkali-soluble groups is greatly reduced, and those that were initially soluble in an aqueous alkaline developer become insoluble. As a result, a negative pattern is formed by development with an aqueous alkaline developer. The generated δ
-The lactone structure is not hydrolyzed in the commonly used aqueous solution of tetraalkylammonium hydroxide,
Stable during development. In addition, in the portion where the δ-lactone structure is generated, no swelling occurs because the developer does not penetrate.

【0015】ここで酸触媒反応を起こすための酸は,活
性放射線の照射により酸を発生する酸発生剤を用いるこ
とにより実現される。具体的な酸発生剤としては、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ナフチルイミドな
どのスルホニルオキシイミド、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
ザー等の照射により酸を発生するものであれば良い。
Here, the acid for causing the acid-catalyzed reaction is realized by using an acid generator that generates an acid upon irradiation with actinic radiation. Specific acid generators include onium salts such as triphenylsulfonium triflate,
Examples thereof include sulfonyloxyimides such as trifluoromethanesulfonyloxynaphthylimide, and sulfonic acid esters, and may be any as long as they generate an acid by irradiation with actinic radiation, for example, an ArF excimer laser.

【0016】また、上記のα−アルキル−δ−ヒドロキ
シ酸構造またはα,α’−ジアルキル−δ−ヒドロキシ
酸構造は、下記式(1)または(2)で示される化学構
造であることがより望ましい。
The α-alkyl-δ-hydroxy acid structure or α, α′-dialkyl-δ-hydroxy acid structure is preferably a chemical structure represented by the following formula (1) or (2). desirable.

【0017】[0017]

【化1】 Embedded image

【化2】 式中R、Rは、それぞれ炭素数1から10のアルキ
ル基を表す。具体的には、メチル基、エチル基、n−プ
ロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、t−ブチル
基や、シクロヘキシル基が挙げられる。これらは単独で
も、混合して用いても良い。
Embedded image In the formula, R 1 and R 2 each represent an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. Specific examples include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, a t-butyl group, and a cyclohexyl group. These may be used alone or as a mixture.

【0018】また式(1)または(2)で表されるα−
アルキル−δ−ヒドロキシ酸構造、及びα,α’−ジア
ルキル−δ−ヒドロキシ酸構造は、単独で用いることも
できるし,あるいは両方が混在した状態で用いることが
できる。またそこでのR、Rに関しても、違うアル
キル基を混在させることもできる。さらにR、R
は、互いにつながって環状アルキル基を形成していて
も良い。これらのアルキル基の炭素数や級数、大きさを
変えることにより、カルボン酸の溶解性をある程度コン
トロールすることができる。さらに上記式(1)または
(2)中には、脂環式構造を含むことから、それにより
波長193nmのArFエキシマレーザーの波長領域で
透明性を有したまま、ドライエッチング耐性が高いとい
う特長がある。上記α−アルキル−δ−ヒドロキシ酸構
造またはα,α’−ジアルキル−δ−ヒドロキシ酸構
造、及びその中でも上記式(1)または(2)で示され
るカルボン酸構造は,上記感放射線組成物を構成する膜
形成成分に含まれることが望ましい。膜形成成分として
は,一般的には重量平均分子量1,000〜300,0
00程度の高分子化合物が挙げられるが,高分子化合物
でなくても,溶媒によって塗布が可能であれば良く,膜
の形成が可能なオリゴマ−や低分子化合物であっても良
い。なお前記カルボン酸構造が膜形成成分に含まれる数
は,その膜形成成分が用いる現像液に可溶になる量以上
であれば良い。上記の膜形成成分あるいはそれを含む感
放射線組成物は,さらに脂環式構造を含むことが望まし
い。脂環族構造としては、アダマンチル、ノルボルナ
ン、トリシクロデカンやアンドロスタンの構造があげら
れる。これらの構造は、ドライエッチング耐性が高く,
遠紫外光,特にArFエキシマレーザー光の波長領域で
透明であることから,そのような構造含有させることに
より,透過率を低減させることなく,ドライエッチング
耐性を向上できる。
Further, α- represented by the formula (1) or (2)
The alkyl-δ-hydroxy acid structure and the α, α′-dialkyl-δ-hydroxy acid structure can be used alone or in a mixture of both. Also, different alkyl groups can be mixed for R 1 and R 2 there. Further, R 1 , R
2 may be connected to each other to form a cyclic alkyl group. The solubility of the carboxylic acid can be controlled to some extent by changing the carbon number, series, and size of these alkyl groups. Furthermore, since the above formula (1) or (2) contains an alicyclic structure, it has a feature that it has high dry etching resistance while maintaining transparency in the wavelength region of an ArF excimer laser having a wavelength of 193 nm. is there. The α-alkyl-δ-hydroxy acid structure or the α, α′-dialkyl-δ-hydroxy acid structure, and among them, the carboxylic acid structure represented by the formula (1) or (2), is used for the radiation-sensitive composition. It is desirable to be included in the constituent film forming components. The film-forming component generally has a weight average molecular weight of 1,000 to 300,0.
A high molecular compound of about 00 may be mentioned, but it is not limited to a high molecular compound as long as it can be coated with a solvent, and may be an oligomer or a low molecular compound capable of forming a film. The number of the carboxylic acid structures contained in the film-forming component may be at least the amount at which the film-forming component becomes soluble in the developer used. The above-mentioned film-forming component or the radiation-sensitive composition containing the same preferably further contains an alicyclic structure. Examples of the alicyclic structure include adamantyl, norbornane, tricyclodecane and androstane structures. These structures have high dry etching resistance,
Since it is transparent in the wavelength region of far ultraviolet light, particularly ArF excimer laser light, by including such a structure, dry etching resistance can be improved without reducing transmittance.

【0019】用いる活性放射線は波長250nm以下の
遠紫外光、ArFエキシマレーザー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
用いることが出来る。また、所定のパタンの活性放射線
を照射する際,ArFエキシマレーザー光のような真空
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良い。
The active radiation to be used includes far ultraviolet light having a wavelength of 250 nm or less, and vacuum ultraviolet light such as ArF excimer laser light. Note that an electron beam, EUV, X-ray, or the like can also be used. When irradiating a predetermined pattern of actinic radiation, vacuum ultraviolet light such as ArF excimer laser light is formed into a predetermined pattern through a normal mask or reticle. In this case, it is more preferable that the mask be a phase shift mask because a high-resolution pattern can be obtained.
Examples of the phase shift mask include a Levenson type, an outrigger type, a halftone type, and a shifter edge type, but any phase shift mask may be used.

【0020】用いる水性アルカリ現像液は、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
が使用できる。またi線及びg線レジスト,KrFエキ
シマレーザーレジストの現像に使われてきた汎用の2.
38%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液
が使用できるが、それを適当に希釈したものも用いるこ
とができる。
As the aqueous alkaline developer to be used, an aqueous solution of a tetraalkylammonium hydroxide having 1 to 5 carbon atoms can be used. Also, general-purpose 2. has been used for developing i-line and g-line resists and KrF excimer laser resists.
Although a 38% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide can be used, an appropriately diluted solution thereof can also be used.

【0021】また、活性放射線を照射する工程の後、水
性アルカリ現像液を用いて現像する工程の前に,塗膜を
加熱する工程を含むことが望ましい。この塗膜を加熱す
る工程により,δ−ラクトンが生成する分子内エステル
化反応がより効率的に進行する。
It is preferable that the method further includes a step of heating the coating film after the step of irradiating with the actinic radiation and before the step of developing with an aqueous alkaline developer. By the step of heating the coating film, the intramolecular esterification reaction for generating δ-lactone proceeds more efficiently.

【0022】また、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か、もしくは
基板にイオンを打ち込む工程を含むようにしたものであ
る。
The method may further include a step of forming a resist pattern on a semiconductor substrate by any one of the above-described pattern forming methods and etching the substrate based on the formed resist pattern or implanting ions into the substrate. It was done.

【0023】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。
Examples of the etching method used include dry etching methods such as plasma etching, reactive ion etching, and reactive ion beam etching, and wet etching methods.

【0024】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。本発明の半導
体装置の製造方法で作られる素子,特にメモリ素子は,
微細なパタン形成が可能であることから,その集積度を
上げることができる。したがって,素子を小さく作るこ
とができるため,1枚のウエハから取れる素子の数が増
えて,歩留まりが向上する。またビットコストの低減が
可能である。したがって,不揮発性半導体記憶装置であ
るフラッシュメモリや,DRAM(ダイナミック・ラン
ダム・アクセス・メモリー)の製造に適している。
Examples of the substrate to be processed include an oxide film such as a silicon dioxide film and a coatable glass film formed by a CVD method or a thermal oxidation method, and a nitride film such as a silicon nitride film.
In addition, various metal films such as aluminum and its alloys, tungsten, and polycrystalline silicon can be used. An element, particularly a memory element, manufactured by the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes:
Since a fine pattern can be formed, the degree of integration can be increased. Therefore, since the elements can be made small, the number of elements that can be obtained from one wafer increases, and the yield improves. Also, the bit cost can be reduced. Therefore, it is suitable for manufacturing a flash memory or a DRAM (Dynamic Random Access Memory) which is a nonvolatile semiconductor memory device.

【0025】また、感放射線組成物は,アルカリ可溶性
基としてα−アルキル−δ−ヒドロキシ酸構造または
α,α’−ジアルキル−δ−ヒドロキシ酸構造を有する
化合物,及び活性放射線の照射により酸を発生する化合
物を少なくとも含むようにしたものである。
Further, the radiation-sensitive composition comprises a compound having an α-alkyl-δ-hydroxy acid structure or an α, α′-dialkyl-δ-hydroxy acid structure as an alkali-soluble group, and an acid generated by irradiation with actinic radiation. At least a compound represented by the formula:

【0026】ここで、α−アルキル−δ−ヒドロキシ酸
構造またはα,α’−ジアルキル−δ−ヒドロキシ酸構
造中のアルキル基としては、炭素数1から10のアルキ
ル基が望ましい。例えば、メチル基、エチル基、n−プ
ロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、t−ブチル
基や、シクロヘキシル基が挙げられる。これらは単独で
も、混合して用いても良い。またα,α’−ジアルキル
−δ−ヒドロキシ酸構造の2つのアルキル基は、同じア
ルキル基でも良いし、異なるアルキル基を組み合わせて
も良い。
The alkyl group in the α-alkyl-δ-hydroxy acid structure or α, α'-dialkyl-δ-hydroxy acid structure is preferably an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. Examples include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, a t-butyl group, and a cyclohexyl group. These may be used alone or as a mixture. The two alkyl groups having the α, α′-dialkyl-δ-hydroxy acid structure may be the same alkyl group or a combination of different alkyl groups.

【0027】α−アルキル−δ−ヒドロキシ酸構造、及
びα,α’−ジアルキル−δ−ヒドロキシ酸構造はそれ
ぞれ単独で用いることもできるし,あるいは両方が混在
した状態で用いることができる。そのアルキル基に関し
ても、異なるアルキル基を混在させることもできる。
The α-alkyl-δ-hydroxy acid structure and the α, α'-dialkyl-δ-hydroxy acid structure can be used alone or in a mixture of both. As for the alkyl group, different alkyl groups can be mixed.

【0028】α−アルキル−δ−ヒドロキシ酸構造また
はα,α’−ジアルキル−δ−ヒドロキシ酸構造は,酸
触媒により脱水反応を起こし分子内エステル化して、対
応するα−アルキル−δ−ラクトン構造またはα,α’
−ジアルキル−δ−ラクトン構造に変化する。その結
果、アルカリ可溶性基であるカルボン酸の数が大きく減
少し、はじめは水性アルカリ現像液に可溶であったもの
が不溶になる。それによって、水性アルカリ現像液によ
る現像でネガ型のパタンが形成される。なお生成したδ
−ラクトン構造は、通常用いられているテトラアルキル
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δ−ラクトン構造が生成した
部分では、現像液の浸透が起きないため、膨潤も起きな
い。
The α-alkyl-δ-hydroxy acid structure or the α, α′-dialkyl-δ-hydroxy acid structure undergoes a dehydration reaction by an acid catalyst to undergo intramolecular esterification to form a corresponding α-alkyl-δ-lactone structure. Or α, α '
-Dialkyl-δ-lactone structure. As a result, the number of carboxylic acids that are alkali-soluble groups is greatly reduced, and those that were initially soluble in an aqueous alkaline developer become insoluble. As a result, a negative pattern is formed by development with an aqueous alkaline developer. The generated δ
-The lactone structure is not hydrolyzed in the commonly used aqueous solution of tetraalkylammonium hydroxide,
Stable during development. In addition, in the portion where the δ-lactone structure is generated, no swelling occurs because the developer does not penetrate.

【0029】感放射線組成物で用いられる、上記のα−
アルキル−δ−ヒドロキシ酸構造またはα,α’−ジア
ルキル−δ−ヒドロキシ酸構造は、下記式(1)または
(2)で示される化学構造であることがより望ましい。
The above α- used in the radiation-sensitive composition.
The alkyl-δ-hydroxy acid structure or α, α'-dialkyl-δ-hydroxy acid structure is more preferably a chemical structure represented by the following formula (1) or (2).

【0030】[0030]

【化1】 Embedded image

【化2】 式中R、Rは、それぞれ炭素数1から10のアルキ
ル基を表す。具体的には、メチル基、エチル基、n−プ
ロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、t−ブチル
基や、シクロヘキシル基が挙げられる。これらは単独で
も、混合して用いても良い。
Embedded image In the formula, R 1 and R 2 each represent an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. Specific examples include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, a t-butyl group, and a cyclohexyl group. These may be used alone or as a mixture.

【0031】また式(1)または(2)で表されるα−
アルキル−δ−ヒドロキシ酸構造、及びα,α’−ジア
ルキル−δ−ヒドロキシ酸構造は、単独で用いることも
できるし,あるいは両方が混在した状態で用いることが
できる。またそこでのR、Rに関しても、違うアル
キル基を混在させることもできる。さらにR、R
は、互いにつながって環状アルキル基を形成していて
も良い。これらのアルキル基の炭素数や級数、大きさを
変えることにより、カルボン酸の溶解性をある程度コン
トロールすることができる。上記式(1)または(2)
中には、脂環式構造を含むことから、それにより波長1
93nmのArFエキシマレーザーの波長領域で透明性
を有したまま、ドライエッチング耐性が高いという特長
がある。上記α−アルキル−δ−ヒドロキシ酸構造また
はα,α’−ジアルキル−δ−ヒドロキシ酸構造、及び
その中でも上記式(1)または(2)で示されるカルボ
ン酸構造は,感放射線組成物を構成する膜形成成分に含
まれることが望ましい。膜形成成分としては,一般的に
は重量平均分子量1,000〜300,000程度の高
分子化合物が挙げられるが,高分子化合物でなくても,
溶媒によって塗布が可能であれば良く,膜の形成が可能
なオリゴマ−や低分子化合物であっても良い。なお前記
カルボン酸構造が膜形成成分に含まれる数は,その膜形
成成分が用いる現像液に可溶になる量以上であれば良
い。上記の膜形成成分,あるいはそれを含む感放射線組
成物は,さらに脂環式構造を含むことが望ましい。脂環
族構造としては、アダマンチル、ノルボルナン、トリシ
クロデカンやアンドロスタンの構造があげられる。これ
らの構造は、ドライエッチング耐性が高く,遠紫外光,
特にArFエキシマレーザー光の波長領域で透明である
ことから,そのような構造含有させることにより,透過
率を低減させることなく,ドライエッチング耐性を向上
できる。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,ジメチルフェニルスルホニウムトリフレート,ジメ
チル−4−ヒドロキシナフチルトリフレート等のオニウ
ム塩,N−トリフルオロメタンスルホニルオキシナフチ
ルイミド,N−メタンスルホニルオキシナフチルイミ
ド,N−トリフルオロメタンスルホニルオキシスクシイ
ミド,N−パーフルオロオクタンスルホニルオキシスク
シイミド等のスルホニルオキシイミド、さらにはスルホ
ン酸エステル等が挙げられるが、活性放射線、例えばA
rFエキシマレーザー等の照射により酸を発生するもの
であれば良く,これらに限定されるものではない。また
これらの酸発生剤は,2種類以上を同時に用いても良
い。
Further, α- represented by the formula (1) or (2)
The alkyl-δ-hydroxy acid structure and the α, α′-dialkyl-δ-hydroxy acid structure can be used alone or in a mixture of both. Also, different alkyl groups can be mixed for R 1 and R 2 there. Further, R 1 , R
2 may be connected to each other to form a cyclic alkyl group. The solubility of the carboxylic acid can be controlled to some extent by changing the carbon number, series, and size of these alkyl groups. Formula (1) or (2)
Some of them contain an alicyclic structure, so that the wavelength 1
There is a feature that the dry etching resistance is high while maintaining transparency in the wavelength region of the 93 nm ArF excimer laser. The α-alkyl-δ-hydroxy acid structure or α, α′-dialkyl-δ-hydroxy acid structure, and among them, the carboxylic acid structure represented by the formula (1) or (2) constitutes a radiation-sensitive composition. It is desirable to be included in the film-forming component. The film-forming component generally includes a high molecular compound having a weight average molecular weight of about 1,000 to 300,000.
An oligomer or a low molecular compound capable of forming a film may be used as long as it can be applied with a solvent. The number of the carboxylic acid structures contained in the film-forming component may be at least the amount at which the film-forming component becomes soluble in the developer used. The above-mentioned film-forming component or the radiation-sensitive composition containing the same preferably further contains an alicyclic structure. Examples of the alicyclic structure include adamantyl, norbornane, tricyclodecane and androstane structures. These structures have high dry etching resistance, far ultraviolet light,
In particular, since it is transparent in the wavelength region of ArF excimer laser light, by including such a structure, dry etching resistance can be improved without reducing transmittance. Examples of the compound capable of generating an acid upon irradiation with actinic radiation include onium salts such as triphenylsulfonium triflate, dimethylphenylsulfonium triflate, dimethyl-4-hydroxynaphthyl triflate, N-trifluoromethanesulfonyloxynaphthylimide, Sulfonyloxyimides such as -methanesulfonyloxynaphthylimide, N-trifluoromethanesulfonyloxysuccinimide, and N-perfluorooctanesulfonyloxysuccinimide; and sulfonic acid esters.
It is only necessary to generate an acid by irradiation with an rF excimer laser or the like, and the invention is not limited thereto. Further, two or more of these acid generators may be used simultaneously.

【0032】それらの酸発生剤は,感放射線組成物の膜
形成成分100重量部に対して,0.1重量部から50
重量部用いるのが望ましく,0.5重量部から20重量
部の範囲で用いるのがより望ましい。また感放射線組成
物には,解像性向上やプロセス安定性及び保存安定性向
上のための,2−ベンジルピリジン,フェニルピリジ
ン,トリペンチルアミン,トリエタノールアミンなどの
塩基性化合物や,ヨウ化テトラメチルアンモニウム,塩
化テトラペンチルアンモニウム,ヨウ化テトラエチルホ
スホニウムなどの塩を添加しても良い。これら塩基性化
合物や塩は,用いる酸発生剤に対して,0.01重量部
から100重量部を添加することが望ましい。
The acid generator is used in an amount of 0.1 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the film-forming component of the radiation-sensitive composition.
It is desirable to use it by weight, more preferably in the range of 0.5 to 20 parts by weight. Radiation-sensitive compositions also include basic compounds such as 2-benzylpyridine, phenylpyridine, tripentylamine, and triethanolamine, and tetraiodide to improve resolution, process stability, and storage stability. Salts such as methylammonium, tetrapentylammonium chloride and tetraethylphosphonium iodide may be added. It is desirable to add 0.01 to 100 parts by weight of these basic compounds and salts to the acid generator used.

【0033】また感放射線組成物には,形成したパタン
の耐熱性を高めるために,架橋剤としてヘキサメトキシ
メチルメラミン,1,3,4,6−テトラキス(メトキ
シメチル)グルコルウリル,1,4−ジオキサン−2,
3−ジオールなどを含有させることができる。これらの
架橋剤は、感放射線組成物の膜形成成分100重量部に
対して,0.1重量部から50重量部用いるのが望まし
い。
In order to enhance the heat resistance of the formed pattern, the radiation-sensitive composition contains hexamethoxymethylmelamine, 1,3,4,6-tetrakis (methoxymethyl) glucoururil, 1,4-dioxane as a crosslinking agent. −2,
3-diol and the like can be contained. These crosslinking agents are desirably used in an amount of 0.1 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the film-forming component of the radiation-sensitive composition.

【0034】なお感放射線組成物は,溶媒に溶かして溶
液として基板に回転塗布して用いられる。この際,上記
の構成成分が十分に溶解し,かつ回転塗布で均一な塗布
膜が形成可能な溶媒であればいかなる溶媒でも良い。ま
た単独でも2種類以上を混合して用いても良い。
The radiation-sensitive composition is used by dissolving it in a solvent and spin-coating it on a substrate as a solution. At this time, any solvent may be used as long as the above components are sufficiently dissolved and a uniform coating film can be formed by spin coating. Moreover, you may use individually or in mixture of 2 or more types.

【0035】[0035]

【発明の実施の形態】以下、実施例により本発明をさら
に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例にのみ限
定されるものではない。まず実施例に先立ち、本発明で
用いた材料の合成例を示す。 〈合成例1〉α−メチル−δ−ヒドロキシ酸構造を有す
るポリマー(3f)の合成 乾燥窒素下で、エピアンドロステロン9.3g(0.0
32mol)をベンゼン150mlに溶解し、そこへピ
ロリジン3.4g(0.048mol)を加えた。それ
を氷冷し、5℃を越えないようにして、30分かけて
0.2Mの塩化チタン(IV)のトルエン溶液80ml
(0.016mol)を加えた。滴下後、0℃1時間で
放置した後、室温でさらに約20時間放置した。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples, but the present invention is not limited to these examples. First, prior to the examples, synthetic examples of the materials used in the present invention will be described. <Synthesis Example 1> Synthesis of polymer (3f) having α-methyl-δ-hydroxy acid structure Under dry nitrogen, 9.3 g of epiandrosterone (0.0 g
32 mol) was dissolved in 150 ml of benzene, and 3.4 g (0.048 mol) of pyrrolidine was added thereto. The mixture was cooled on ice, and the temperature did not exceed 5 ° C., and over 30 minutes, 80 ml of a 0.2 M titanium (IV) chloride toluene solution was used.
(0.016 mol) was added. After dropping, the mixture was allowed to stand at 0 ° C. for 1 hour, and then left at room temperature for about 20 hours.

【0036】生成した沈殿をろ別した後、ろ液から溶媒
を減圧留去して固形分を得た。さらにそれをアセトンで
再結晶して、エピアンドロステロンのエナミン(3a)
7.7g(0.022mol)を得た。このエナミンは
空気酸化に対して不安定であるので、速やかに次の反応
に用いた。
After the formed precipitate was separated by filtration, the solvent was distilled off from the filtrate under reduced pressure to obtain a solid. Further, it was recrystallized with acetone to obtain epiandrosterone enamine (3a)
7.7 g (0.022 mol) were obtained. Since this enamine was unstable to air oxidation, it was used immediately for the next reaction.

【0037】[0037]

【化3】 窒素気流下、エピアンドロステロンのエナミン(3a)
7.5g(0.022mol)を乾燥ジオキサン150
mlに溶解し、そこにヨウ化メチル18.7g(0.1
32mol)を加えて、約14時間加熱還流を行った。
その後、水75mlと酢酸5mlを加えてさらに5時間
加熱還流をおこなった。加熱還流後、溶媒を減圧留去し
て濃縮した後、水200mlを加えて、酢酸エチル15
0mlで2回抽出を行い、それを水洗した後、硫酸マグ
ネシウムで乾燥した。酢酸エチルを減圧留去後、アセト
ンで再結晶を行い、メチル化エピアンドロステロン(3
b)5.4g(0.018mol)を得た。
Embedded image Enamine of epiandrosterone under nitrogen flow (3a)
7.5 g (0.022 mol) of dry dioxane 150
in 1 ml of methyl iodide.
32 mol) and heated under reflux for about 14 hours.
Thereafter, 75 ml of water and 5 ml of acetic acid were added, and the mixture was further heated under reflux for 5 hours. After heating under reflux, the solvent was distilled off under reduced pressure, and the mixture was concentrated.
The mixture was extracted twice with 0 ml, washed with water and dried over magnesium sulfate. After the ethyl acetate was distilled off under reduced pressure, recrystallization was performed with acetone, and methylated epiandrosterone (3.
b) 5.4 g (0.018 mol) were obtained.

【0038】[0038]

【化4】 メチル化エピアンドロステロン(3b)5.2g(0.
017mol),ピリジン1.5g(0.019mo
l)をテトラヒドロフラン200mlに溶解し,そこに
アクリル酸クロリド1.6g(0.018mol)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,更に室温で数時間攪拌後,沈殿している
ピリジンの塩酸塩を濾別した。濾液に酢酸エチル150
ml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たのち,減圧下に溶
媒を取り除くと,残分は結晶化した。これをエタノール
/テトラヒドロフラン混合溶媒から再結晶を行い,メチ
ル化エピアンドロステロンアクリレート(3c)3.1
gを得た。
Embedded image 5.2 g of methylated epiandrosterone (3b) (0.
017 mol), pyridine 1.5 g (0.019 mol)
l) was dissolved in 200 ml of tetrahydrofuran, and a solution of 1.6 g (0.018 mol) of acrylic acid chloride in 30 ml of tetrahydrofuran was added dropwise at 0 ° C. After the addition, the mixture was further stirred at room temperature for several hours, and the precipitated hydrochloride of pyridine was filtered off. Ethyl acetate 150 in the filtrate
Then, the mixture was washed four times with 100 ml of water. After washing with water, the organic layer was dried over anhydrous sodium sulfate, and the solvent was removed under reduced pressure. The residue crystallized. This was recrystallized from an ethanol / tetrahydrofuran mixed solvent to give methylated epiandrosterone acrylate (3c) 3.1.
g was obtained.

【0039】[0039]

【化5】 合成したメチル化エピアンドロステロンアクリレート
(3c)4.0gをTHF40mlに溶解し,反応開始
剤として2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル)
0.19gを加え,70℃で過熱還流して,6時間重合
を行った。重合後,n−ヘキサン500mlに溶液を注
ぎ,ポリマーを析出させ乾燥して,ポリ(メチル化エピ
アンドロステロンアクリレート)(3d)3.6gを得
た。
Embedded image 4.0 g of the synthesized methylated epiandrosterone acrylate (3c) was dissolved in 40 ml of THF, and 2,2′-azobis (isobutyronitrile) was used as a reaction initiator.
0.19 g was added, and the mixture was refluxed by heating at 70 ° C. to carry out polymerization for 6 hours. After the polymerization, the solution was poured into 500 ml of n-hexane, and the polymer was precipitated and dried to obtain 3.6 g of poly (methylated epiandrosterone acrylate) (3d).

【0040】[0040]

【化6】 式中、nは整数を表す。Embedded image In the formula, n represents an integer.

【0041】ゲルパーミエーションクロマトグラフィー
(GPC)によりテトラヒドロフラン中で,このポリマ
ーのポリスチレン換算の分子量を調べたところ,重量平
均分子量が2,800,数平均分子量が2,300であ
った。
When the molecular weight of this polymer in tetrahydrofuran was measured by gel permeation chromatography (GPC), the weight average molecular weight was 2,800 and the number average molecular weight was 2,300.

【0042】上記のように合成したポリマー(3d)
3.0gをテトラヒドロフラン100mlに溶解し,そ
こに酢酸100mlと過酸化水素水50mlを加え,5
0℃で数時間撹拌した。反応後,溶媒を減圧留去して減
らし,500mlの水の中に注いだ。沈殿物を濾別,乾
燥して,α−メチル−δ−ラクトン構造を有するポリマ
ー(3e)2.7gを得た。
The polymer synthesized as described above (3d)
3.0 g was dissolved in tetrahydrofuran (100 ml), and acetic acid (100 ml) and hydrogen peroxide (50 ml) were added thereto.
Stirred at 0 ° C. for several hours. After the reaction, the solvent was distilled off under reduced pressure, and the mixture was poured into 500 ml of water. The precipitate was separated by filtration and dried to obtain 2.7 g of a polymer (3e) having an α-methyl-δ-lactone structure.

【0043】[0043]

【化7】 式中、nは整数を表す。Embedded image In the formula, n represents an integer.

【0044】上記のように合成したポリマー(3e)
2.5gをテトラヒドロフラン100mlに溶解し,
0.5N水酸化ナトリウム水溶液150mlを加え,2
時間撹拌した。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減らし,n−ヘキサン3
00mlへ注ぎ,ポリマーを析出させ乾燥して白色粉末
状のα−メチル−δ−ヒドロキシ酸構造を有するポリマ
ー(3f)2.3gを得た。得られたポリマーの構造
は,種々の分析法から下記の構造が主であることがわか
った。
The polymer (3e) synthesized as described above
2.5 g is dissolved in 100 ml of tetrahydrofuran,
150 ml of 0.5N aqueous sodium hydroxide solution was added, and 2
Stirred for hours. An aqueous solution of hydrochloric acid was gradually added thereto to make it weakly acidic. About 150 ml of ethyl acetate was added to this solution and extraction was performed twice, and the obtained organic layer was washed twice with 100 ml of water. After washing, the organic layer was dried over anhydrous sodium sulfate, and then the solvent was reduced by distillation under reduced pressure.
The mixture was poured into 00 ml, and the polymer was precipitated and dried to obtain 2.3 g of a white powdery polymer (3f) having an α-methyl-δ-hydroxy acid structure. The structure of the obtained polymer was found to be mainly the following structure from various analytical methods.

【0045】[0045]

【化8】 式中、l及びmは整数を表す。Embedded image In the formula, l and m represent an integer.

【0046】得られたα−メチル−δ−ヒドロキシ酸構
造を有するポリマー(3f)100重量部を1−メトキ
シ−2−プロパノール1000重量部に溶解し,孔径
0.2μmのフィルタ−で濾過した。それを回転塗布
し,100℃で2分間ベ−クして薄膜を得た。シリコン
基板上に塗布した膜(300nm)をテトラメチルアン
モニウムヒドロキシド水溶液(濃度2.38重量%)に
浸したところ、干渉色が変化しながら10秒で溶解し,
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1.0
μmで0.27であり,吸収が小さいことがわかった。 〈合成例2〉α,α’−ジメチル−δ−ヒドロキシ酸構
造を有するポリマー(4f)の合成 合成例1のようにして合成したメチル化エピアンドロス
テロン(3b)7.0gを酢酸100mlに溶解し、そ
こにp−トルエンスルホン酸1水和物0.1gを加え、
さらに30%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、約
500mlの水の中に注いだ。一晩放置後、析出した固
形分をろ別し、それをテトラヒドロフラン約50mlに
再溶解して、再び約500mlの水に注ぎ、さらに一晩
放置後、析出した固形分をろ別して乾燥してα−メチル
−δ−ラクトン構造を有する化合物(4a)6.0gを
得た。
100 parts by weight of the obtained polymer (3f) having an α-methyl-δ-hydroxy acid structure was dissolved in 1000 parts by weight of 1-methoxy-2-propanol and filtered with a filter having a pore size of 0.2 μm. It was spin-coated and baked at 100 ° C. for 2 minutes to obtain a thin film. When the film (300 nm) applied on the silicon substrate was immersed in an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide (concentration: 2.38% by weight), the interference color changed and dissolved in 10 seconds.
The remaining film became zero. The absorption spectrum of the film coated on the lithium fluoride substrate was measured using a vacuum ultraviolet spectrometer (ARC).
As a result, the absorbance at 193 nm showed a film thickness of 1.0
It was 0.27 in μm, indicating that the absorption was small. <Synthesis Example 2> Synthesis of polymer (4f) having α, α'-dimethyl-δ-hydroxy acid structure 7.0 g of methylated epiandrosterone (3b) synthesized as in Synthesis Example 1 was dissolved in 100 ml of acetic acid. Then, 0.1 g of p-toluenesulfonic acid monohydrate was added thereto,
Further, 50 ml of 30% hydrogen peroxide solution was added, and the mixture was stirred at 50 ° C. for several hours. After the reaction, the solvent was removed by distillation under reduced pressure, and the mixture was poured into about 500 ml of water. After standing overnight, the precipitated solid was filtered off, redissolved in about 50 ml of tetrahydrofuran, poured again into about 500 ml of water, left overnight, and the precipitated solid was filtered off and dried to obtain α. 6.0 g of compound (4a) having a -methyl-δ-lactone structure was obtained.

【化9】 次に窒素気流下で、2.0Mのリチウムジイソプロピル
アミドのヘプタン/テトラヒドロフラン/エチルベンゼ
ン溶液24ml(0.0475mol)に乾燥テトラヒ
ドロフラン26mlを加え、−78℃に冷却した。その
後、δ−ラクトン構造を有する化合物(4a)5.8g
(0.019mol)を乾燥テトラヒドロフラン20m
lに溶解したものを1時間かけて滴下し、−78℃でさ
らに30分攪拌した。次にヘキサメチルホスホリックト
リアミド3.4g(0.019mol)、ヨウ化メチル
8.1g(0.057mol)、及び乾燥テトラヒドロ
フラン5mlの溶液を速やかに滴下し、この混合溶液を
徐々に0℃に暖めて、3時間攪拌した。その後、反応溶
液に10%の塩酸水溶液50mlを加えて反応を止め、
ジエチルエーテル200mlを加え、エーテル層を水、
次に飽和食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥し
た。その後、溶媒を除くことにより、α,α’−ジメチ
ル−δ−ラクトン構造を有する化合物(4b)5.5g
を得た。
Embedded image Next, 26 ml of dry tetrahydrofuran was added to 24 ml (0.0475 mol) of a 2.0 M solution of lithium diisopropylamide in heptane / tetrahydrofuran / ethylbenzene under a nitrogen stream, and the mixture was cooled to -78 ° C. Thereafter, 5.8 g of the compound (4a) having a δ-lactone structure
(0.019 mol) in dry tetrahydrofuran 20 m
1 was added dropwise over 1 hour, and the mixture was further stirred at -78 ° C for 30 minutes. Next, a solution of 3.4 g (0.019 mol) of hexamethylphosphoric triamide, 8.1 g (0.057 mol) of methyl iodide and 5 ml of dry tetrahydrofuran was quickly added dropwise, and the mixed solution was gradually cooled to 0 ° C. Warmed and stirred for 3 hours. Thereafter, 50 ml of a 10% hydrochloric acid aqueous solution was added to the reaction solution to stop the reaction,
200 ml of diethyl ether was added, and the ether layer was washed with water,
Next, it was washed with saturated saline and dried over magnesium sulfate. Thereafter, 5.5 g of the compound (4b) having an α, α′-dimethyl-δ-lactone structure was obtained by removing the solvent.
I got

【0047】[0047]

【化10】 α,α’−ジメチル−δ−ラクトン構造を有する化合物
(4b)5.4g(0.017mol),ピリジン1.
5g(0.019mol)をテトラヒドロフラン200
mlに溶解し,そこにアクリル酸クロリド1.6g
(0.018mol)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,更に室温で数
時間攪拌後,沈殿しているピリジ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
で乾燥したのち,減圧下に溶媒を取り除くと,残分は結
晶化した。これをエタノール/テトラヒドロフラン混合
溶媒から再結晶を行い,α,α’−ジメチル−δ−ラク
トン構造を有するアクリレートモノマー(4c)3.4
gを得た。
Embedded image 5.4 g (0.017 mol) of the compound (4b) having an α, α′-dimethyl-δ-lactone structure, pyridine 1.
5 g (0.019 mol) of tetrahydrofuran 200
dissolved in 1.6 ml of acrylic acid chloride
(0.018 mol) in 30 ml of tetrahydrofuran was added dropwise at 0 ° C. After the addition, the mixture was further stirred at room temperature for several hours, and the precipitated hydrochloride of pyridine was filtered off. 150 ml of ethyl acetate was added to the filtrate, and 100 ml of water was added.
For 4 times. After washing with water, the organic layer was dried over anhydrous sodium sulfate, and the solvent was removed under reduced pressure. The residue crystallized. This was recrystallized from a mixed solvent of ethanol / tetrahydrofuran to obtain an acrylate monomer (4c) 3.4 having an α, α'-dimethyl-δ-lactone structure.
g was obtained.

【0048】[0048]

【化11】 合成したα,α’−ジメチル−δ−ラクトン構造を有す
るアクリレートモノマー(4c)3.3gをTHF30
mlに溶解し,反応開始剤として2,2’−アゾビス
(イソブチロニトリル)0.16gを加え,70℃で過
熱還流して,6時間重合を行った。重合後,n−ヘキサ
ン500mlに溶液を注ぎ,ポリマーを析出させ乾燥し
て,α,α’−ジメチル−δ−ラクトン構造を有するポ
リマー(4d)3.1gを得た。
Embedded image 3.3 g of the synthesized acrylate monomer (4c) having an α, α'-dimethyl-δ-lactone structure was added to THF 30
Then, 0.16 g of 2,2′-azobis (isobutyronitrile) was added as a reaction initiator, and the mixture was heated at 70 ° C. under reflux and polymerized for 6 hours. After the polymerization, the solution was poured into 500 ml of n-hexane, and the polymer was precipitated and dried to obtain 3.1 g of a polymer (4d) having an α, α′-dimethyl-δ-lactone structure.

【0049】[0049]

【化12】 式中、nは整数を表す。Embedded image In the formula, n represents an integer.

【0050】ゲルパーミエーションクロマトグラフィー
(GPC)によりテトラヒドロフラン中で,このポリマ
ーのポリスチレン換算の分子量を調べたところ,重量平
均分子量が2,900,数平均分子量が2,300であ
った。
When the molecular weight of this polymer in terms of polystyrene was examined in tetrahydrofuran by gel permeation chromatography (GPC), the weight average molecular weight was 2,900 and the number average molecular weight was 2,300.

【0051】上記のように合成したポリマー(4d)
2.9gをテトラヒドロフラン100mlに溶解し,
0.5N水酸化ナトリウム水溶液150mlを加え,2
時間撹拌した。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減らし,n−ヘキサン3
00mlへ注ぎ,ポリマーを析出させ乾燥して白色粉末
状のα,α’−ジメチル−δ−ヒドロキシ酸構造を有す
るポリマー(4f)2.6gを得た。得られたポリマー
の構造は,種々の分析法から下記の構造が主であること
がわかった。
Polymer (4d) synthesized as described above
Dissolve 2.9 g in 100 ml of tetrahydrofuran,
150 ml of 0.5N aqueous sodium hydroxide solution was added, and 2
Stirred for hours. An aqueous solution of hydrochloric acid was gradually added thereto to make it weakly acidic. About 150 ml of ethyl acetate was added to this solution and extraction was performed twice, and the obtained organic layer was washed twice with 100 ml of water. After washing, the organic layer was dried over anhydrous sodium sulfate, and then the solvent was reduced by distillation under reduced pressure.
The polymer was precipitated and dried to obtain 2.6 g of a white powdery polymer (4f) having an α, α′-dimethyl-δ-hydroxy acid structure. The structure of the obtained polymer was found to be mainly the following structure from various analytical methods.

【0052】[0052]

【化13】 式中、l及びmは整数を表す。Embedded image In the formula, l and m represent an integer.

【0053】得られたα,α’−ジメチル−δ−ヒドロ
キシ酸構造を有するポリマー(4f)100重量部を1
−メトキシ−2−プロパノール1000重量部に溶解
し,孔径0.2μmのフィルタ−で濾過した。それを回
転塗布し,100℃で2分間ベ−クして薄膜を得た。シ
リコン基板上に塗布した膜(300nm)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、その濃度の現像液には溶解しな
った。次にテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶
液(濃度2.38重量%)に浸したところ、干渉色が変
化しながら20秒で溶解し,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,193
nmの吸光度が,膜厚1.0μmで0.26であり,吸
収が小さいことがわかった。 〈発明の実施の形態1〉合成例1で合成したα−メチル
−δ−ヒドロキシ酸構造を有するポリマー(3f)10
0重量部、酸発生剤トリフェニルスルホニウトリフレー
ト2重量部,2−ベンジルピリジン0.01重量部を1
−メトキシ−2−プロパノール900重量部に溶解し、
孔径0.20μmのテフロン(登録商標)フィルターを
用いて,ろ過しレジスト溶液とした。
100 parts by weight of the obtained polymer (4f) having an α, α'-dimethyl-δ-hydroxy acid structure was
It was dissolved in 1000 parts by weight of -methoxy-2-propanol and filtered through a filter having a pore size of 0.2 µm. It was spin-coated and baked at 100 ° C. for 2 minutes to obtain a thin film. When the film (300 nm) applied on the silicon substrate was immersed in an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide (concentration: 0.113% by weight), the film was not dissolved in a developing solution of that concentration. Next, when immersed in an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide (concentration: 2.38% by weight), the interference color was changed and dissolved in 20 seconds, and the residual film became zero. The absorption spectrum of the film coated on the lithium fluoride substrate was measured with a vacuum ultraviolet spectrometer (manufactured by ARC).
The absorbance in nm was 0.26 at a film thickness of 1.0 μm, indicating that the absorption was small. <Embodiment 1> Polymer (3f) 10 having an α-methyl-δ-hydroxy acid structure synthesized in Synthesis Example 1
0 parts by weight, 2 parts by weight of an acid generator triphenylsulfonium triflate, and 0.01 parts by weight of 2-benzylpyridine.
-Methoxy-2-propanol dissolved in 900 parts by weight,
The solution was filtered using a Teflon (registered trademark) filter having a pore size of 0.20 μm to obtain a resist solution.

【0054】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
110℃で2分間加熱処理して、膜厚350nmのレジ
スト膜を形成した。 ArFエキシマレーザステッパー
(ISI Microstep,NA=0.60)を用
いて、レベンソン型の位相シフトマスクを介してこのレ
ジスト膜の露光を行った。その後120℃で2分間露光
後ベークを行った。23℃のテトラメチルアンモニウム
ヒドロキシド水溶液(2.38重量%)にレジスト膜を
浸漬したところ、膜の未露光部は12秒で溶解した。そ
こで現像は、その2倍の時間の24秒間行い、続いて1
5秒間純水でリンスした。その結果、露光量30mJ/
cmで、ネガ型の0.12μmラインアンドスペース
パタンが得られた。この際、パタンの膨潤は見られなか
った。なお得られたパタンのついた基板を、テトラヒド
ロフランに浸漬したところ、パタンは瞬時に溶解し、架
橋が起きていないことがわかった。
The above resist solution was spin-coated on a silicon substrate treated with hexamethyldisilazane, and heated at 110 ° C. for 2 minutes after coating to form a resist film having a thickness of 350 nm. This resist film was exposed through an Levenson-type phase shift mask using an ArF excimer laser stepper (ISI Microstep, NA = 0.60). After that, baking was performed at 120 ° C. for 2 minutes after exposure. When the resist film was immersed in an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide (2.38% by weight) at 23 ° C., the unexposed portion of the film dissolved in 12 seconds. Therefore, the development was performed for 24 seconds, twice as long, and
Rinse with pure water for 5 seconds. As a result, the exposure amount was 30 mJ /
In cm 2 , a negative 0.12 μm line and space pattern was obtained. At this time, no swelling of the pattern was observed. When the obtained substrate with the pattern was immersed in tetrahydrofuran, the pattern was instantaneously dissolved, and it was found that no cross-linking had occurred.

【0055】さらに上記のレジスト膜について、CHF
ガスを用いて平行平板型の反応性イオンエッチング装
置により,エッチングを行った。条件は,CHF流量
35sccm,ガス圧10mTorr,RFバイアスパ
ワー 150Wを用いた。その結果、このレジストのエ
ッチレートは,市販のノボラック樹脂を1.0とした場
合に,1.19であり,ドライエッチング耐性が高いこ
とがわかった。
Further, regarding the above resist film, CHF
Etching was performed by a parallel plate type reactive ion etching apparatus using three gases. The conditions were CHF 3 flow rate 35 sccm, gas pressure 10 mTorr, and RF bias power 150 W. As a result, the etch rate of this resist was 1.19 when the commercially available novolak resin was 1.0, indicating that the dry etching resistance was high.

【0056】NaCl板上に塗布した上記レジストに、
同様にArFエキシマレーザー光を30mJ/cm
射し、露光前および露光後ベーク後の赤外吸収スペクト
ルをパ−キンエルマー社製FT−1720Xにより測定
した。その結果、露光後ベーク後にカルボン酸に起因す
る3466cm−1付近のピークが大きく減少している
ことがわかった。またラクトンに起因する1712cm
−1のピークが増加していることがわかった。
The above resist applied on the NaCl plate is
Similarly, an ArF excimer laser beam was irradiated at 30 mJ / cm 2 , and infrared absorption spectra before and after baking after exposure were measured by FT-1720X manufactured by PerkinElmer. As a result, it was found that the peak around 3466 cm −1 due to the carboxylic acid was significantly reduced after the post-exposure bake. 1712cm due to lactone
It was found that the peak of -1 increased.

【0057】レジスト膜は初めα−メチル−δ−ヒドロ
キシ酸構造を有するポリマー(1f)の構造であり、そ
のカルボン酸によりアルカリ可溶であった。ArFエキ
シマレーザー露光により、酸発生剤トリフェニルスルホ
ニウムトリフレートからトリフルオロメタンスルホン酸
が発生した。露光後ベーク中にその酸を触媒として、ポ
リマー中のδ−ヒドロキシ酸の構造が分子内で脱水反応
を起こしてエステル化して、δ−ラクトンの構造を生じ
た。その結果、露光部がアルカリ現像液に不溶となり、
ネガ型のパタンが形成された。この際のネガ化の機構は
架橋反応ではなく、ラクトン化によるカルボン酸の量の
大幅な減少であるために膨潤が避けられ微細パタンが形
成できた。 〈発明の実施の形態2〉発明の実施の形態1で用いたα
−メチル−δ−ヒドロキシ酸構造を有するポリマー(3
f)の代わりに、合成例2で合成したα,α’−ジメチ
ル−δ−ヒドロキシ酸構造を有するポリマー(4f)を
100重量部、酸発生剤トリフェニルスルホニウムノナ
フレート3重量部,テトラペンチルアンモニウムクロリ
ド0.01重量部を1‐メトキシ−2−プロパノール9
00重量部に溶解し、孔径0.20μmのテフロンフィ
ルターを用いて,ろ過しレジスト溶液とした。
The resist film initially had the structure of the polymer (1f) having an α-methyl-δ-hydroxy acid structure, and was alkali-soluble by its carboxylic acid. ArF excimer laser exposure generated trifluoromethanesulfonic acid from the acid generator triphenylsulfonium triflate. Using the acid as a catalyst during the post-exposure bake, the structure of the δ-hydroxy acid in the polymer undergoes a dehydration reaction in the molecule and is esterified to form a δ-lactone structure. As a result, the exposed part becomes insoluble in the alkaline developer,
A negative pattern was formed. The mechanism of the negative conversion at this time was not a crosslinking reaction but a large decrease in the amount of the carboxylic acid due to the lactonization, so that swelling was avoided and a fine pattern could be formed. <Embodiment 2> α used in Embodiment 1 of the invention
Polymer having a -methyl-δ-hydroxy acid structure (3
Instead of f), 100 parts by weight of the polymer (4f) having an α, α′-dimethyl-δ-hydroxy acid structure synthesized in Synthesis Example 2, 3 parts by weight of an acid generator triphenylsulfonium nonaflate, tetrapentylammonium 0.01 parts by weight of chloride is 1-methoxy-2-propanol 9
The resultant was dissolved in 00 parts by weight and filtered using a Teflon filter having a pore size of 0.20 μm to obtain a resist solution.

【0058】発明の実施の形態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110℃で2分間加熱処理
して、膜厚340nmのレジスト膜を形成した。
The resist solution described above is spin-coated on a silicon substrate treated with hexamethyldisilazane in the same manner as in the first embodiment of the present invention, and then heated at 110 ° C. for 2 minutes to form a resist having a thickness of 340 nm. A film was formed.

【0059】発明の実施の形態1と同様にArFエキシ
マレーザーステッパによりクロムマスクを介して,露光
を行い,その後120℃で2分間露光後ベークを行っ
た。23℃のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水
溶液(2.38重量%)にレジスト膜を浸漬したとこ
ろ、膜の未露光部は25秒で溶解した。そこで現像は、
その約2倍の時間の50秒間行い、続けて20秒間純水
でリンスした。その結果、露光量36mJ/cmで、
ネガ型の0.16μmラインアンドスペースパタンが得
られた。この際、パタンの膨潤は見られなかった。
In the same manner as in the first embodiment of the present invention, exposure was performed through a chromium mask using an ArF excimer laser stepper, followed by baking after exposure at 120 ° C. for 2 minutes. When the resist film was immersed in an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide (2.38% by weight) at 23 ° C., the unexposed portion of the film dissolved in 25 seconds. So the development
The cleaning was performed for 50 seconds, which is about twice the time, and then rinsed with pure water for 20 seconds. As a result, at an exposure amount of 36 mJ / cm 2 ,
A negative 0.16 μm line and space pattern was obtained. At this time, no swelling of the pattern was observed.

【0060】さらに上記レジスト膜について、実施例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,市販のノボラック樹脂の塗膜のエッ
チングレートを1.0としたときに,1.17でありド
ライエッチング耐性が高いことがわかった。 〈発明の実施の形態3〉合成例1と同様にしてδ−ヒド
ロキシ酸のα位のメチル基をエチル基に変えたα−エチ
ル−δ−ヒドロキシ酸構造を有するポリマー(5)を合
成した。
Further, with respect to the above resist film, Example 1
Etching was performed under the following conditions. As a result, the etch rate of this resist was 1.17 when the etching rate of the coating film of a commercially available novolak resin was 1.0, indicating that the dry etching resistance was high. <Embodiment 3> In the same manner as in Synthesis Example 1, a polymer (5) having an α-ethyl-δ-hydroxy acid structure in which the methyl group at the α-position of a δ-hydroxy acid was changed to an ethyl group was synthesized.

【0061】[0061]

【化14】 式中、l及びmは整数を表す。Embedded image In the formula, l and m represent an integer.

【0062】α−エチル−δ−ヒドロキシ酸構造を有す
るポリマー(5)を100重量部、酸発生剤トリフェニ
ルスルホニウムノナフレート3重量部,フェニルピリジ
ン0.015重量部を1−メトキシ−2−プロパノール
900重量部に溶解し、孔径0.20μmのテフロンフ
ィルターを用いてろ過しレジスト溶液とした。
100 parts by weight of a polymer (5) having an α-ethyl-δ-hydroxy acid structure, 3 parts by weight of an acid generator triphenylsulfonium nonaflate, and 0.015 parts by weight of phenylpyridine are mixed with 1-methoxy-2-propanol The solution was dissolved in 900 parts by weight and filtered using a Teflon filter having a pore size of 0.20 μm to obtain a resist solution.

【0063】発明の実施の形態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110℃で2分間加熱処理
して、膜厚0.35μmのレジスト膜を形成した。
The resist solution was spin-coated on a silicon substrate treated with hexamethyldisilazane in the same manner as in the first embodiment of the invention, and then heated at 110 ° C. for 2 minutes to form a film having a thickness of 0.35 μm. Was formed.

【0064】発明の実施の形態1と同様に位相シフトマ
スクを通じてArFエキシマレーザーステッパで露光
し、その後110℃で2分間露光後ベークを行った。2
3℃のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液
(2.38%)にレジスト膜を浸漬したところ、膜の未
露光部は20秒で溶解した。そこで現像は、その2倍の
時間の40秒間行い、続けて15秒間純水でリンスし
た。その結果、露光量35mJ/cmで、ネガ型の
0.12μmラインアンドスペースパタンが得られた。
この際、パタンの膨潤は見られなかった。
As in the first embodiment of the present invention, exposure was performed by an ArF excimer laser stepper through a phase shift mask, followed by baking after exposure at 110 ° C. for 2 minutes. 2
When the resist film was immersed in an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide (2.38%) at 3 ° C., the unexposed portion of the film dissolved in 20 seconds. Therefore, development was performed for 40 seconds, twice as long, and then rinsed with pure water for 15 seconds. As a result, a negative type 0.12 μm line and space pattern was obtained at an exposure amount of 35 mJ / cm 2 .
At this time, no swelling of the pattern was observed.

【0065】またこのレジスト膜をKrFエキシマレー
ザーステッパー(NA=0.45)を用いて、レベンソ
ン型の位相シフトマスクを介して露光をおこなった。露
光後ベークを110℃で2分間行った後、23℃のテト
ラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(2.38重
量%)にレジスト膜を浸漬したところ、膜の未露光部は
20秒で溶解した。そこで現像は、その2倍の時間の4
0秒間行い、続けて15秒間純水でリンスした。その結
果、露光量50mJ/cmで、ネガ型の0.18μm
ラインアンドスペースパタンが得られた。この際、パタ
ンの膨潤は見られなかった。さらに上記レジスト膜につ
いて、実施例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,市販のノボラック
樹脂の塗膜のエッチングレートを1.0としたときに,
1.18でありドライエッチング耐性が高いことがわか
った。 〈発明の実施の形態4〉合成例2と同様にしてδ−ヒド
ロキシ酸のα位の2つのメチル基のうち、1つをエチル
基に変えたα−メチル−α’−エチル−δ−ヒドロキシ
酸構造を有するポリマー(6)を合成した。
The resist film was exposed through a Levenson-type phase shift mask using a KrF excimer laser stepper (NA = 0.45). After baking at 110 ° C. for 2 minutes after exposure, the resist film was immersed in an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide (2.38% by weight) at 23 ° C., and the unexposed portion of the film dissolved in 20 seconds. Therefore, development takes twice as long as 4 times.
This was performed for 0 seconds, and then rinsed with pure water for 15 seconds. As a result, at an exposure dose of 50 mJ / cm 2 , a negative 0.18 μm
A line and space pattern was obtained. At this time, no swelling of the pattern was observed. Further, the resist film was etched under the conditions of Example 1. As a result, the etching rate of this resist was 1.0 when the etching rate of a commercially available novolak resin coating film was 1.0.
1.18, which indicates that the dry etching resistance is high. <Embodiment 4> In the same manner as in Synthesis Example 2, α-methyl-α′-ethyl-δ-hydroxy obtained by replacing one of the two methyl groups at the α-position of a δ-hydroxy acid with an ethyl group. Polymer (6) having an acid structure was synthesized.

【0066】[0066]

【化15】 式中、l及びmは整数を表す。Embedded image In the formula, l and m represent an integer.

【0067】α−メチル−α’−エチル−δ−ヒドロキ
シ酸構造を有するポリマー(6)を100重量部、酸発
生剤トリフルオロメタンスルホニルオキシスクシイミド
3重量部,1,3,4,6−テトラキス(メトキシメチ
ル)グルコルウリル10重量部をジアセトンアルコール
600重量部に溶解し、孔径0.20μmのテフロンフ
ィルターを用いてろ過しレジスト溶液とした。
100 parts by weight of the polymer (6) having an α-methyl-α′-ethyl-δ-hydroxy acid structure, 3 parts by weight of an acid generator trifluoromethanesulfonyloxysuccinimide, 1,3,4,6- 10 parts by weight of tetrakis (methoxymethyl) glucoururil was dissolved in 600 parts by weight of diacetone alcohol, and filtered using a Teflon filter having a pore size of 0.20 μm to obtain a resist solution.

【0068】発明の実施の形態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120℃で2分間加熱処理
して、膜厚0.33μmのレジスト膜を形成した。
The resist solution was spin-coated on a silicon substrate treated with hexamethyldisilazane in the same manner as in the first embodiment of the present invention, and then heated at 120 ° C. for 2 minutes to form a film having a thickness of 0.33 μm. Was formed.

【0069】発明の実施の形態1と同様に位相シフトマ
スクを通じてArFエキシマレーザーステッパで露光
し、その後120℃で2分間露光後ベークを行った。2
3℃のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液
(2.38重量%)にレジスト膜を浸漬したところ、膜
の未露光部は35秒で溶解した。そこで現像は、その2
倍の時間の70秒間行い、続けて20秒間純水でリンス
した。その結果、露光量35mJ/cmで、ネガ型の
0.13μmラインアンドスペースパタンが得られた。
この際、パタンの膨潤は見られなかった。
Exposure was performed by an ArF excimer laser stepper through a phase shift mask in the same manner as in the first embodiment of the present invention, followed by baking after exposure at 120 ° C. for 2 minutes. 2
When the resist film was immersed in an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide (2.38% by weight) at 3 ° C., the unexposed portion of the film dissolved in 35 seconds. So the development is 2
The cleaning was performed for 70 seconds, which was twice as long, followed by rinsing with pure water for 20 seconds. As a result, a negative 0.13 μm line and space pattern was obtained at an exposure amount of 35 mJ / cm 2 .
At this time, no swelling of the pattern was observed.

【0070】さらに,このレジスト膜を加速電圧50k
V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−ク,現像はArFエキ
シマレーザ露光と同じ条件を用いたところ,露光量20
μC/cmで、ネガ型の0.13μmラインアンドス
ペースパタンが得られた。この際、パタンの膨潤は見ら
れなかった。
Further, this resist film is subjected to an acceleration voltage of 50 k
A line and space pattern was exposed using a V electron beam lithography system. Baking and development were performed under the same conditions as in the ArF excimer laser exposure.
At μC / cm 2 , a negative 0.13 μm line and space pattern was obtained. At this time, no swelling of the pattern was observed.

【0071】さらに上記レジスト膜について、実施例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,市販のノボラック樹脂の塗膜のエッ
チングレートを1.0としたときに,1.15でありド
ライエッチング耐性が高いことがわかった。 〈発明の実施の形態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及びドレイン電極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。
Further, with respect to the above resist film, Example 1
Etching was performed under the following conditions. As a result, the etching rate of this resist was 1.15 when the etching rate of the coating film of a commercially available novolak resin was 1.0, indicating that the dry etching resistance was high. <Embodiment 5> FIG. 1 is a sectional view of a known MOS (metal-oxide-semiconductor) transistor. The transistor has a structure in which a drain current flowing between the source electrode 16 and the drain electrode 17 is controlled by a voltage applied to the gate electrode 18.

【0072】ここでこのような構造を作る工程は、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つにグループわけする事ができる。ここではじ
めのフィールド酸化膜形成までの工程(図2)には、窒
化シリコン膜上でレジストパタン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様に
して行った。
Here, the steps of fabricating such a structure consist of dozens of steps. These steps can be roughly divided into three steps: a step up to formation of a field oxide film, a step up to gate formation, and a final step. You can do it. Here, the process up to the first field oxide film formation (FIG. 2) includes a process of forming a resist pattern on the silicon nitride film. This field oxide film was formed as in the following examples.

【0073】公知の方法により、図2(a)の様にp型
シリコンウエハ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
シリコン膜を形成し基板とする。この基板に、実施例1
に示した材料、方法により0.30μmラインのレジス
トパタン24の形成を行う(図2(b))。このレジス
トパタンをマスクとして、公知の方法で窒化シリコン膜
をエッチングした後(図2(c))、このレジストを再
びマスクにして、チャンネルストッパのためのホウ素の
イオン打ち込みを行う。レジストを剥離後(図2
(d))、窒化シリコン膜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を形
成する(図2(e))。
As shown in FIG. 2A, a 50 nm oxide film 22 is formed on a p-type silicon wafer 21 by a known method, and a 200 nm silicon nitride film is formed thereon by plasma CVD to form a substrate. . Example 1
A resist pattern 24 having a 0.30 μm line is formed by the materials and methods shown in FIG. 2 (FIG. 2B). After the silicon nitride film is etched by a known method using the resist pattern as a mask (FIG. 2C), boron ions for channel stopper are implanted using the resist as a mask again. After removing the resist (Fig. 2
(D)) A 1.2 μm field oxide film is formed in the element isolation region by selective oxidation using the silicon nitride film as a mask (FIG. 2E).

【0074】このあと公知の方法に従い、ゲート形成の
工程と、最終工程を行った。窒化シリコン膜をエッチン
グ後、ゲートを酸化し、多結晶シリコンの成長を行う
(図2(f))。この基板に、実施例3に示したパタン
形成方法を用いて、0.12μmラインのレジストパタ
ンの形成を行う(図2(g))。このレジストパタンを
マスクとして、公知の方法で多結晶シリコンのエッチン
グを行い、ゲートを形成する(図2(h))。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視、アルミニウム上着とパ
タンニングを行い、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講する。このようにして図1のよ
うなMOS型トランジスタが形成される。
Thereafter, a gate forming step and a final step were performed according to a known method. After etching the silicon nitride film, the gate is oxidized to grow polycrystalline silicon (FIG. 2 (f)). A resist pattern of 0.12 μm line is formed on this substrate by using the pattern forming method described in the third embodiment (FIG. 2G). Using this resist pattern as a mask, the polysilicon is etched by a known method to form a gate (FIG. 2 (h)). Source,
The thin oxide film of the drain is etched, and then arsenic is diffused in the polysilicon gate, source and drain, and an oxide film is formed in the polysilicon gate, source and drain regions. The contacts for aluminum wiring to the gate, source, and drain are viewed from the opening, aluminum coating and patterning are performed, a protective film is formed, and pads for bonding are opened. Thus, a MOS transistor as shown in FIG. 1 is formed.

【0075】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。 〈発明の実施の形態6〉本発明の実施例1から4のいず
れか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3(a)に示すように、P型のSi半導体3
1を基板に用い、その表面に公知の素子分離技術を用い
素子分離領域32を形成する。
Here, regarding the MOS transistor,
In particular, a method for forming a field oxide film has been described. However, it is needless to say that the present invention is not limited to this, but can be applied to other semiconductor device manufacturing methods and processes. <Embodiment 6> A semiconductor memory device was manufactured by using the pattern forming method described in any one of Embodiments 1 to 4 of the present invention. FIG. 3 is a cross-sectional view showing main steps of manufacturing the device. As shown in FIG. 3A, a P-type Si semiconductor 3
1 is used as a substrate, and an element isolation region 32 is formed on the surface thereof by using a known element isolation technique.

【0076】次に、例えば厚さ150nmの多結晶Si
と厚さ200nmのSiO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1
50nmのSiOを被着し、異方的に加工してワード
線の側壁にSiO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を形成する。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を形成する。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を形成する。
Next, for example, polycrystalline Si having a thickness of 150 nm
And a 200 nm-thick SiO 2 layered word line 33 are formed.
50 nm of SiO 2 is deposited and processed anisotropically to form SiO 2 side spacers 34 on the side walls of the word lines.
Next, the n diffusion layer 35 is formed by a usual method. Next, FIG.
As shown in FIG. 2B, a data line 36 made of polycrystalline Si, a refractory metal silicide, or a laminated film of these is formed through a normal process. Next, as shown in FIG. 3C, a storage electrode 38 made of polycrystalline Si is formed through a normal process.

【0077】その後、Ta, Si, S
iO, 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
形成する。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を形成する。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。
Thereafter, Ta 2 O 5 , Si 3 N 4 , S
A capacitor insulating film 39 is formed by depositing iO 2 , BST, PZT, ferroelectric, or a composite film thereof. Subsequently, a low-resistance conductor such as polycrystalline Si, high-melting-point metal, high-melting-point metal silicide, or Al or Cu is applied to form the plate electrode 40. Next, FIG.
As shown in FIG. 7, the wiring 41 is formed through a normal process.
Next, a memory element was manufactured through a normal wiring forming step and a passivation step.

【0078】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のいずれかに示したパ
タン形成方法を適用したが、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
は本発明は必ずしも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。
Although only typical production steps have been described here, other ordinary production steps were used. Further, the present invention can be applied even if the order of each step is changed. In most of the lithography processes in the device manufacturing process, the pattern forming method described in any one of the first to third embodiments of the present invention is applied. However, the process or the pattern size that is not suitable for forming a pattern with a negative resist is not suitable. The present invention does not necessarily need to be applied to a process having a large value. For example, the present invention was not applied to a conductive hole forming step in a passivation step or a pattern formation in an ion implantation mask forming step.

【0079】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。
Next, a pattern formed by lithography will be described. FIG. 4 shows a pattern arrangement of a memory portion of a typical pattern constituting a manufactured memory element. 42 is a word line, 43 is a data line, 44 is an active area, 45
Is a storage electrode, and 46 is a pattern of an electrode extraction hole. Also in this example, the pattern formation of Examples 1 to 3 of the present invention was used for all except the 46 electrode extraction holes shown here. The present invention is used in processes using the minimum design rule other than the pattern formation shown here.

【0080】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枚のウエハから製造できる個数
が増えて,歩留まりが向上した。
In the device manufactured by using the present invention, the dimension between patterns can be reduced as compared with the device manufactured by using the conventional method. Therefore, the device having the same structure can be reduced. The number of wafers that can be manufactured from one wafer has increased, and the yield has improved.

【0081】[0081]

【発明の効果】膨潤が少なく、解像性能に優れた感光性
組成物を用いることにより、微細パタンを高精度に形成
することができる。
According to the present invention, a fine pattern can be formed with high precision by using a photosensitive composition having a small swelling and excellent resolution.

【0082】特に、δ−ヒドロキシ酸のα位にアルキル
基、あるいはジアルキル基をつけた構造を有するポリマ
ーは、そのアルキル基によりアルカリ可溶性が制御され
る。そして、そのようなα−アルキル−δ−ヒドロキシ
酸構造またはα,α’−ジアルキル−δ−ヒドロキシ酸
構造の一部または全てが、酸触媒反応によりラクトン構
造に変わる反応を用いることにより、ArFエキシマレ
ーザーの波長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、標準現像液である2.38%テトラメチルアンモニ
ウムヒドロキシド水溶液で、膨潤のない解像性能の優れ
たネガ型のパタンを形成できる。
Particularly, in a polymer having a structure in which an alkyl group or a dialkyl group is added to the α-position of a δ-hydroxy acid, alkali solubility is controlled by the alkyl group. By using a reaction in which a part or all of the α-alkyl-δ-hydroxy acid structure or α, α′-dialkyl-δ-hydroxy acid structure is changed to a lactone structure by an acid-catalyzed reaction, an ArF excimer is obtained. Transparent in the deep ultraviolet region including the laser wavelength of 193 nm,
In addition, while having a chemical structure with high dry etching resistance, a 2.38% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution as a standard developer can form a negative pattern with excellent swelling and excellent resolution performance.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】MOS(金属−酸化物−半導体)型トランジス
タの断面図。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a MOS (metal-oxide-semiconductor) transistor.

【図2】本発明のパタン形成方法を用いたフィールド酸
化膜、及びシリコンゲートの形成方法を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing a method for forming a field oxide film and a silicon gate using the pattern forming method of the present invention.

【図3】本発明のパタン形成方法を用いた半導体メモリ
素子の製造方法の過程の断面図
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a process of a method of manufacturing a semiconductor memory device using the pattern forming method of the present invention.

【図4】メモリ素子を構成する代表的なパタンのメモリ
部のパタン配置図。
FIG. 4 is a pattern layout diagram of a memory portion of a typical pattern constituting a memory element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

12、25…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、22…酸化膜、24…レジス
トパタン、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。
12, 25 field oxide film, 13 source contact, 14 drain contact, 15 polycrystalline silicon, 16 source electrode, 17 drain electrode, 18 gate electrode, 19 protective film, 22 oxide film, 24 ... resist pattern, 26 ... polycrystalline silicon film, 27 ... resist pattern, 28 ... polycrystalline silicon gate, 31 ... P-type Si semiconductor substrate, 32 ... element isolation region, 33, 42 ... word line, 34 ... side spacer, 35 ... n diffusion layer, 36,
43 data line, 38, 45 storage electrode, 39 insulating film for capacitor, 40 plate electrode, 41 wiring, 44
... active area, 46 ... electrode extraction hole.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 AA04 AB16 AC04 AC08 AD01 BE00 CB14 CB41 CB42 FA17 4J002 BG071 EJ016 EV176 EV236 EV296 FD206 GP03 4J100 AL08P BA03H BA11P BA16H BC53P CA01 CA04 HA08 HB25 HB39 JA38  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Hiroshi Shiraishi 1-280 Higashi Koigakubo, Kokubunji-shi, Tokyo F-term in Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (Reference) 2H025 AA02 AA04 AB16 AC04 AC08 AD01 BE00 CB14 CB41 CB42 FA17 4J002 BG071 EJ016 EV176 EV236 EV296 FD206 GP03 4J100 AL08P BA03H BA11P BA16H BC53P CA01 CA04 HA08 HB25 HB39 JA38

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】所定の基板上に少なくともα−アルキル−
δ−ヒドロキシ酸構造またはα,α’−ジアルキル−δ
−ヒドロキシ酸構造を含む感放射線組成物からなる塗膜
を形成する工程と、前記塗膜に所定のパタン状の活性放
射線を照射して、前記活性放射線の照射部分のカルボン
酸構造をα−アルキル−δ−ラクトン構造またはα,
α’−ジアルキル−δ−ラクトン構造に変化させる工
程、水性アルカリ現像液を用いて該塗膜を現像し、所定
のパタンを有する塗膜を形成する工程とを有することを
特徴とする半導体装置の製造方法。
1. A method according to claim 1, wherein at least α-alkyl-
δ-hydroxy acid structure or α, α′-dialkyl-δ
-Forming a coating film comprising a radiation-sensitive composition containing a hydroxy acid structure, and irradiating the coating film with a predetermined pattern of actinic radiation to change the carboxylic acid structure of the irradiated portion of the actinic radiation to an α-alkyl -Δ-lactone structure or α,
converting the film to an α'-dialkyl-δ-lactone structure, developing the film using an aqueous alkaline developer to form a film having a predetermined pattern. Production method.
【請求項2】請求項1に記載の半導体装置の製造方法に
おいて、上記α−アルキル−δ−ヒドロキシ酸構造また
はα,α’−ジアルキル−δ−ヒドロキシ酸構造は、下
記式(1)または(2)で示される化学構造であること
を特徴とする半導体装置の製造方法。 【化1】 【化2】 式中R、Rは、それぞれ炭素数1から10のアルキ
ル基を表す。
2. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the α-alkyl-δ-hydroxy acid structure or the α, α′-dialkyl-δ-hydroxy acid structure is represented by the following formula (1) or (1). A method for manufacturing a semiconductor device, characterized by having the chemical structure represented by 2). Embedded image Embedded image In the formula, R 1 and R 2 each represent an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.
【請求項3】請求項1または2に記載の半導体装置の製
造方法において、上記感放射線組成物が高分子化合物を
含み,少なくとも該高分子化合物が、上記α−アルキル
−δ−ヒドロキシ酸構造またはα,α’−ジアルキル−
δ−ヒドロキシ酸構造を含むことを特徴とする半導体装
置の製造方法。
3. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the radiation-sensitive composition contains a polymer compound, and at least the polymer compound has the α-alkyl-δ-hydroxy acid structure or α, α'-dialkyl-
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising a δ-hydroxy acid structure.
【請求項4】請求項1から3のいずれかに記載の半導体
装置の製造方法において、上記活性放射線が波長250
nm以下の遠紫外光であることを特徴とする半導体装置
の製造方法。
4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein said active radiation has a wavelength of 250 nm.
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising far ultraviolet light of nm or less.
【請求項5】請求項1から4のいずれかに記載の半導体
装置の製造方法において、上記活性放射線がArFエキ
シマレーザー光であることを特徴とする半導体装置の製
造方法。
5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein said active radiation is ArF excimer laser light.
【請求項6】請求項1から5のいずれかに記載の半導体
装置の製造方法において、上記所定のパタンの活性放射
線が位相シフトマスクを介したArFエキシマレーザー
光であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the active radiation of the predetermined pattern is an ArF excimer laser beam through a phase shift mask. Manufacturing method.
【請求項7】請求項1から6のいずれかに記載の半導体
装置の製造方法において、上記水性アルカリ現像液はテ
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
とを特徴とする半導体装置の製造方法。
7. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein said aqueous alkaline developer is an aqueous solution of tetraalkylammonium hydroxide.
【請求項8】請求項1から7のいずれかに記載の半導体
装置の製造方法において、上記活性放射線を照射する工
程の後、上記水性アルカリ現像液を用いて上記塗膜にパ
タンを現像する工程の前に,上記塗膜を加熱する工程を
含むこと特徴とする半導体装置の製造方法。
8. A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein after the step of irradiating the active radiation, a step of developing a pattern on the coating film using the aqueous alkaline developer. A method of manufacturing the semiconductor device, comprising a step of heating the coating before the step (c).
【請求項9】請求項1から8のいずれかに記載の半導体
装置の製造方法において、前記所定のパタンを有する塗
膜をマスクとして、前記基板をエッチング加工する工程
もしくはイオンを打ち込む工程を更に含むことを特徴と
する半導体装置の製造方法。
9. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising a step of etching the substrate or implanting ions with the coating having the predetermined pattern as a mask. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項10】アルカリ可溶性基としてα−アルキル−
δ−ヒドロキシ酸構造またはα,α’−ジアルキル−δ
−ヒドロキシ酸構造を有する化合物,及び活性放射線の
照射により酸を発生する化合物を少なくとも含むことを
特徴とする感放射線組成物。
10. An alkali-soluble group comprising α-alkyl-
δ-hydroxy acid structure or α, α′-dialkyl-δ
A radiation-sensitive composition comprising at least a compound having a hydroxy acid structure and a compound that generates an acid upon irradiation with actinic radiation.
【請求項11】請求項10に記載の感放射線組成物にお
いて,上記α−アルキル−δ−ヒドロキシ酸構造または
α,α’−ジアルキル−δ−ヒドロキシ酸構造を有する
化合物が、さらに脂環族構造を含むことを特徴とする感
放射線組成物。
11. The radiation-sensitive composition according to claim 10, wherein the compound having the α-alkyl-δ-hydroxy acid structure or the α, α′-dialkyl-δ-hydroxy acid structure further comprises an alicyclic structure. A radiation-sensitive composition comprising:
【請求項12】請求項10または11に記載の感放射線
組成物において,上記α−アルキル−δ−ヒドロキシ酸
構造またはα,α’−ジアルキル−δ−ヒドロキシ酸構
造が、下記式(1)または(2)で示される化学構造で
あることを特徴とする感放射線組成物。 【化1】 【化2】 式中R、Rは、それぞれ炭素数1から10のアルキ
ル基を表す。
12. The radiation-sensitive composition according to claim 10, wherein the α-alkyl-δ-hydroxy acid structure or the α, α′-dialkyl-δ-hydroxy acid structure has the following formula (1) or A radiation-sensitive composition having the chemical structure represented by (2). Embedded image Embedded image In the formula, R 1 and R 2 each represent an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.
【請求項13】請求項11から12のいずれかに記載の
感放射線組成物において,上記アルカリ可溶性基として
α−アルキル−δ−ヒドロキシ酸構造またはα,α’−
ジアルキル−δ−ヒドロキシ酸構造を有する化合物が、
高分子化合物であることを特徴とする感放射線組成物。
13. The radiation-sensitive composition according to claim 11, wherein the alkali-soluble group is an α-alkyl-δ-hydroxy acid structure or α, α′-.
A compound having a dialkyl-δ-hydroxy acid structure,
A radiation-sensitive composition, which is a polymer compound.
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