JP2003005370A - Pattern forming method and method for producing semiconductor device - Google Patents

Pattern forming method and method for producing semiconductor device

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JP2003005370A
JP2003005370A JP2001186416A JP2001186416A JP2003005370A JP 2003005370 A JP2003005370 A JP 2003005370A JP 2001186416 A JP2001186416 A JP 2001186416A JP 2001186416 A JP2001186416 A JP 2001186416A JP 2003005370 A JP2003005370 A JP 2003005370A
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Japan
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pattern
polymer
radiation
forming method
pattern forming
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Application number
JP2001186416A
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Japanese (ja)
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Yoshiyuki Yokoyama
義之 横山
Koji Hattori
孝司 服部
Hiroshi Shiraishi
洋 白石
Toshihiko Tanaka
稔彦 田中
Kaori Kimura
香織 木村
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Hitachi Ltd
Hitachi Solutions Technology Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Hitachi ULSI Systems Co Ltd
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  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Materials For Photolithography (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method capable of forming a high resolution negative type pattern. SOLUTION: In the pattern forming method using a radiation sensitive composition containing a copolymer having a hydroxycarboxylic acid structure moiety and a compound which generates an acid when irradiated with radiation, when the mole fraction of the hydroxycarboxylic acid structure moiety at the time when the velocity of dissolution of the copolymer in an aqueous alkali solution having a concentration of b% becomes 10 nm/sec is represented by a%, the mole fraction of the hydroxycarboxylic acid structure of the copolymer in the radiation sensitive composition is adjusted to the range from (a+5)% to (a+20)%.

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
造プロセスにおける微細加工技術に用いられるパタン形
成方法及びこの形成方法を用いた半導体装置の製造方法
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pattern forming method used in a microfabrication technique in a manufacturing process of semiconductor devices and the like, and a semiconductor device manufacturing method using the pattern forming method.

【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(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、各々感光剤或いは感光機
構は異なるが、いずれもフェノール構造を有する樹脂又
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。これら樹脂や高分
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 of a micron or submicron unit in an electronic device such as a semiconductor has played a central role in a mass production fine processing technique. Recent demands for higher integration and higher density of semiconductor devices are:
Many advances have been made in microfabrication technology. In particular, as the minimum processing dimension approaches the exposure wavelength, photolithography technology using g-line (436 nm) and i-line (365 nm) of high-pressure mercury lamp to KrF excimer laser (248 nm) and light source of shorter wavelength is developed. It has been. In response to these changes in the exposure wavelength, photoresist materials have been developed corresponding to the respective wavelengths. Conventionally, photoresists suitable for these wavelengths have different photosensitizers or photosensitivity mechanisms, but in both cases, aqueous alkali development utilizing the aqueous alkali solubility of a resin or polymer material having a phenol structure has been industrially utilized. It was These resins and polymeric materials inevitably contain many aromatic rings, and this was also a chemical structural element that enhances the etching resistance in the dry etching process after forming the 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号公報記載の架橋型のものと、特開平4−1653
59号公報記載の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. 45-1653 and the cross-linking type described in Japanese Patent Laid-Open No.
There is a dissolution inhibiting type described in JP-A-59-59. In any case, it is possible to form a submicron fine pattern without swelling.

【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ArF
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、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。
In recent years, ArF has been used as photolithography for a region having a minimum feature size smaller than 0.25 micron.
Expectations for photolithography using an excimer laser (193 nm) as a light source are increasing. However, this wavelength corresponds to the maximum absorption by the aromatic ring, and in the conventional photoresist material having a phenolic structure as a main component which has been industrially used, the exposure latent image can be formed only on the extreme surface of the photoresist film. It has been difficult to form a fine resist pattern by aqueous alkaline 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エキシマレーザの波長19
3nm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4−396
65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 19
Use of an adamantane skeleton as a chemical structure that is transparent in the deep ultraviolet region including 3 nm and can impart dry etching resistance to a resist material in place of an aromatic ring is disclosed in JP-A-4-396.
In Japanese Patent Laid-Open No. 65-26512 and Japanese Patent Laid-Open No. 5-265212, use of a norbornane skeleton is similarly disclosed in Japanese Patent Laid-Open Nos. 5-80515 and 5-257284.
In addition to these structures, tricyclodecanyl group, etc.,
The fact that alicyclic structures are generally effective is disclosed in JP-A-7-2823.
No. 7 and Japanese Patent Laid-Open No. 8-259626.

【0006】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4−1843
45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
ル酸又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
酸又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。
A polymer having a transparent chemical structure in the far ultraviolet region including the wavelength of 193 nm of ArF excimer laser,
Regarding the resist material which can be developed with an aqueous alkali, JP-A-4-39665 and JP-A-4-1843 are available.
45, JP-A-4-226461, JP-A-5
As disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No.-80515, it has been attempted to utilize a carboxylic acid structure of acrylic acid or methacrylic acid. In these, the aqueous alkali-solubility of the portion which is dissolved in the developer in the aqueous alkali development is based on the carboxylic acid structure of acrylic acid or methacrylic acid. Further, JP-A-8-259626 discloses a polymer compound in which a carboxylic acid group is added to the alicyclic structure introduced into the 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。従っ
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。
In the phenol structure conventionally used as an alkali-soluble group, pKa = 10.0 (phenol), while in these carboxylic acid structures, pKa = 1.
It has a low value of Ka = 4.8 (acetic acid) and high acidity. Therefore, when using them as the alkali-soluble group of the base resin, generally, at the same mole fraction, the resin having a carboxylic acid structure has a higher dissolution rate in aqueous alkali,
Further, the resin having a carboxylic acid structure is soluble even in a low-concentration alkaline developing solution in which the resin having a phenol structure is insoluble.

【0008】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、つまり硬化し
た部分にも酸性度が高いカルボン酸の一部が残存するた
めに、そこにアルカリ現像液が浸潤し、膨潤することに
ついては配慮されていなかった。また、特開平4−16
5359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ことについて配慮され
ていなかった。
When a resin having a carboxylic acid as described above is used and a cross-linking agent as disclosed in JP-A-62-164045 is used, the cross-linked portion, that is, the hardened portion also has a high acidity. No consideration was given to the swelling and swelling of the alkaline developer due to the remaining part of the carboxylic acid. In addition, Japanese Patent Laid-Open No. 4-16
When a compound having a dissolution inhibiting action is formed by an acid generated by exposure, which is seen in Japanese Patent No. 5359, a resin having a carboxylic acid does not have a dissolution contrast,
No consideration was given to the fact that it would not be a negative resist.

【0009】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を形成する方法とし
ては、γ−又はδ−ヒドロキシカルボン酸構造が、酸触
媒反応によりγ−ラクトン又はδ−ラクトン構造に変わ
ることを利用したものが特開平11−109627号公
報に見られる。さらに、このヒドロキシカルボン酸構造
を側鎖に有するアクリレートポリマー及びメタクリレー
トポリマーが、高い解像性能を示す化合物として、特願
平11−356969号公報に報告されている。
On the other hand, as a method of forming a non-swelling negative pattern using a resin having a carboxylic acid structure, a γ- or δ-hydroxycarboxylic acid structure can be formed by γ-lactone or A method utilizing the change to a δ-lactone structure is found in JP-A-11-109627. Further, an acrylate polymer and a methacrylate polymer having the hydroxycarboxylic acid structure in the side chain are reported in Japanese Patent Application No. 11-356969 as compounds exhibiting high resolution.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】前述したγ−ヒドロキ
シカルボン酸構造又はδ−ヒドロキシカルボン酸構造を
側鎖に有する重合体では、酸触媒により、分子内におい
て効率良くエステル化して、5員環又は6員環構造のラ
クトンを形成する。その結果、カルボン酸の数が大きく
減少する。従って、反応が分子間で起き、しかもカルボ
ン酸の数が露光部と未露光部でほとんど変化しない架橋
反応とは異なり、露光されて不溶化する部分に現像液の
浸透が起きにくく、現像後のパタンの膨潤を抑制するこ
とができる。しかし、ArFエキシマレーザでのパタン
形成に求められている0.12ミクロンレベルの微細な
パタン形成では、上記のようなカルボン酸が減少する系
においても、現像液の浸透を抑制しきれずに膨潤してし
まったり、パタンの線間にレジスト膜が残ってしまった
りして、良好な形状を持ったパタンを得ることができな
かった。
In the above-mentioned polymer having a γ-hydroxycarboxylic acid structure or a δ-hydroxycarboxylic acid structure in its side chain, an ester is efficiently esterified in the molecule with an acid catalyst to form a 5-membered ring or Form a 6-membered lactone. As a result, the number of carboxylic acids is greatly reduced. Therefore, unlike the crosslinking reaction in which the reaction takes place between the molecules and the number of carboxylic acids hardly changes between the exposed and unexposed areas, it is difficult for the developing solution to penetrate into the exposed and insolubilized areas, and the pattern after development is not easily generated. Can be suppressed. However, in the fine pattern formation of 0.12 micron level required for pattern formation with ArF excimer laser, even in the system in which the carboxylic acid decreases as described above, the permeation of the developing solution cannot be suppressed and the swelling occurs. It was not possible to obtain a pattern having a good shape, because the resist film remained between the lines of the pattern.

【0011】本発明の第1の目的は、上記のような現像
液の浸透による膨潤やパタンの線間にレジスト膜が残る
といったような解像度の劣化の原因を取り除き、高解像
度なパタン形成が可能なネガ型のパタン形成方法を提供
することにある。本発明の第2の目的は、そのようなパ
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
ことにある。
The first object of the present invention is to eliminate the causes of resolution deterioration such as the swelling due to the penetration of the developing solution and the resist film remaining between the lines of the pattern as described above, and it is possible to form a high resolution pattern. Another object of the present invention is to provide a negative pattern forming method. A second object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device using such a pattern forming method.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記第1の目的を達成す
るために、本発明のパタン形成方法は、基板上に感放射
線組成物からなる塗膜を形成する工程、この塗膜にパタ
ン状に放射線を照射する工程、放射線の照射後に基板を
加熱する工程、基板の加熱後に塗膜を濃度b%のアルカ
リ水溶液にさらして、放射線の未照射部を除去する工程
を含むもので、感放射線組成物が、一般式(1)
In order to achieve the above-mentioned first object, the pattern forming method of the present invention comprises a step of forming a coating film of a radiation-sensitive composition on a substrate, and a pattern-like coating on the coating film. The step of irradiating the substrate with radiation, the step of heating the substrate after the irradiation of the radiation, and the step of exposing the coating film to an alkaline aqueous solution with a concentration of b% after the substrate is heated to remove the non-irradiated portion. The composition has the general formula (1)

【0013】[0013]

【化3】 (ただし、R1は水素原子又はメチル基、R2、R3は水
素原子又は炭素数1〜10の炭化水素基を表し、Aは炭
素原子C1、C2と共に脂環式炭化水素基を構成するため
に必要な複数個の原子を表し、x及びyは、それぞれ
0、1又は2であり、かつ、x+y=1又は2の条件を
満たし、nは正の整数を表す)で示される構造を有する
重合体と、放射線の照射により酸を発生する化合物とを
含み、上記重合体の塗膜が、濃度b%のアルカリ水溶液
中での溶解速度が10nm/sになるときの一般式
(1)で示される構造のモル分率をa%とするとき、感
放射線組成物中の重合体を、一般式(1)で示される構
造のモル分率が(a+5)%以上、(a+20)%以下
の範囲(ただし(a+20)%が100%を越えるとき
は100%以下とする)とするようにしたものである。
[Chemical 3] (However, R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, R 2 and R 3 represent a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, and A represents an alicyclic hydrocarbon group together with carbon atoms C 1 and C 2. Represents a plurality of atoms necessary for constituting, x and y are 0, 1 or 2, respectively, and satisfy the condition of x + y = 1 or 2, and n represents a positive integer) A general formula (2) containing a polymer having a structure and a compound that generates an acid upon irradiation with radiation and having a dissolution rate of 10 nm / s in an aqueous alkali solution having a concentration of b% ( When the mole fraction of the structure represented by 1) is a%, the polymer in the radiation-sensitive composition has a mole fraction of the structure represented by the general formula (1) of (a + 5)% or more, (a + 20). % Or less (however, when (a + 20)% exceeds 100%, it is 100% or less. In which it was to be with.

【0014】また、上記第2の目的を達成するために、
本発明の半導体装置の製造方法は、基板上にレジストパ
タンを形成する工程を有し、このレジストパタンを上記
のパタン形成方法により形成するようにしたものであ
る。
In order to achieve the above second object,
The method for manufacturing a semiconductor device of the present invention has a step of forming a resist pattern on a substrate, and the resist pattern is formed by the above-mentioned pattern forming method.

【0015】上記のパタン形成方法で、基板上に感放射
線組成物からなる塗膜を形成した後に、基板を100℃
程度に加熱することが好ましい。塗膜中に水分を含まな
い方が高感度であるからである。
After forming a coating film of the radiation-sensitive composition on the substrate by the above pattern forming method, the substrate is heated to 100 ° C.
It is preferable to heat to some extent. This is because it is more sensitive if the coating film does not contain water.

【0016】AとC1、C2で構成される環構造として
は、単環式炭化水素基、縮合多環式炭化水素基、架橋環
式炭化水素基、スピロ炭化水素基等が挙げられる。一般
式(1)で示される構造を有する重合体としては、γ−
又はδ−ヒドロキシカルボン酸構造を有する重合体が好
ましい。
Examples of the ring structure composed of A, C 1 and C 2 include a monocyclic hydrocarbon group, a condensed polycyclic hydrocarbon group, a crosslinked cyclic hydrocarbon group and a spiro hydrocarbon group. Examples of the polymer having the structure represented by the general formula (1) include γ-
Alternatively, a polymer having a δ-hydroxycarboxylic acid structure is preferable.

【0017】さらに、上記重合体の一般式(1)で示さ
れる構造は、下記の一般式(2)
Further, the structure represented by the general formula (1) of the above polymer is represented by the following general formula (2).

【0018】[0018]

【化4】 (ただし、式中R4は水素原子又はメチル基を表し、n
は正の整数を表す)で示される構造であることが好まし
い。解像性能、ドライエッチング耐性、保存安定性の面
で特に効果的であるためである。式において、R4は水
素原子又はメチル基であるが、重合体の主鎖付近の極性
が高くなる方が好ましく、メチル基よりも水素原子であ
る方がより望ましい。なお、ここで重合体とは、共重合
体も含む広義のポリマーである。
[Chemical 4] (In the formula, R 4 represents a hydrogen atom or a methyl group, and n
Represents a positive integer). This is because it is particularly effective in terms of resolution performance, dry etching resistance, and storage stability. In the formula, R 4 is a hydrogen atom or a methyl group, but it is preferable that the polarity in the vicinity of the main chain of the polymer is high, and a hydrogen atom is more preferable than a methyl group. Here, the polymer is a polymer in a broad sense including a copolymer.

【0019】前述の微細パタン形成を、一般式(1)の
モル分率がa%未満の重合体を用いて行った場合、重合
体が濃度b%のアルカリ現像液に対して不溶であった
り、充分な溶解性を持たないことからパタン形成ができ
ない。また、一般式(1)のモル分率がa%以上、(a
+5)%未満の重合体を用いた場合、例えばラインアン
ドスペースパタンの線間にレジスト膜が残ってしまう。
そのときのレジスト断面形状の模式図を図1に示す。ま
た、一般式(1)のモル分率が(a+20)%より多い
重合体を用いた場合、ラインアンドスペースパタンの膨
潤が発生する。そのときのレジスト断面形状の模式図を
図2に示す。それに対して、一般式(1)のモル分率が
(a+5)%以上、(a+20)%以下の重合体を用い
た場合は、良好なパタンを得ることができる。そのとき
のラインアンドスペースパタンの断面形状の模式図を図
3に示す。
When the above-mentioned fine pattern formation is carried out using a polymer having a mole fraction of general formula (1) of less than a%, the polymer is insoluble in an alkali developing solution having a concentration of b%. The pattern cannot be formed because it does not have sufficient solubility. Further, the mole fraction of the general formula (1) is a% or more, (a
When a polymer of less than +5)% is used, for example, the resist film remains between the lines of the line and space pattern.
A schematic view of the resist cross-sectional shape at that time is shown in FIG. Further, when a polymer having a mole fraction of the general formula (1) of more than (a + 20)% is used, swelling of the line and space pattern occurs. A schematic view of the resist cross-sectional shape at that time is shown in FIG. On the other hand, when a polymer having a molar fraction of the general formula (1) of (a + 5)% or more and (a + 20)% or less is used, a good pattern can be obtained. A schematic diagram of the cross-sectional shape of the line and space pattern at that time is shown in FIG.

【0020】ArFエキシマレーザを用いて、0.12
ミクロンレベルのパタン形成を行った場合、たとえレベ
ンソン型位相シフトマスクのような超解像露光技術を用
いたとしても、露光プロファイルはかなり劣化してい
る。例えばラインアンドスペースパタンの未露光部での
光強度は完全に0にはならず、そこにも僅かながら光が
当たる。そのため、パタンの線間でも酸触媒反応による
カルボン酸の減少が僅かながら起こる。その結果、一般
式(1)のモル分率が(a+5)%未満の重合体は濃度
b%のアルカリ水溶液中では不溶となり、パタンの線間
にレジスト膜が残ってしまう。また、逆に露光部におい
ては、パタンの中心から少しずれたところでは、光強度
がパタン中心部に比べて弱くなっている。このため、酸
触媒反応によるカルボン酸の減少が充分には起こらな
い。その結果、一般式(1)のモル分率が(a+20)
%より多い重合体は、相対的にパタンの中心から少しず
れたところに未反応カルボン酸が多く残存することにな
り、濃度b%のアルカリ現像液の浸透を抑制しきれず膨
潤してしまう。これらのことより、一般式(1)のモル
分率が(a+5)%以上、(a+20)%以下の範囲で
あるような重合体を用いることによって、濃度b%のア
ルカリ現像液の浸透による膨潤やパタンの線間にレジス
ト膜が残るといったような解像度の劣化を引き起こさず
に、高解像度なパタン形成が可能となる。さらには、一
般式(1)のモル分率が(a+5)%以上、(a+1
0)%未満の範囲であるような重合体を用いることが、
高解像度なパタン形成だけでなく高感度化の面からもよ
り好ましい。
Using an ArF excimer laser, 0.12
When pattern formation on the micron level is performed, the exposure profile is considerably deteriorated even if a super-resolution exposure technique such as a Levenson type phase shift mask is used. For example, the light intensity at the unexposed portion of the line and space pattern does not become completely 0, and a slight amount of light strikes it. Therefore, even between the lines of the pattern, the carboxylic acid is slightly reduced due to the acid-catalyzed reaction. As a result, the polymer having a molar fraction of the general formula (1) of less than (a + 5)% becomes insoluble in an alkaline aqueous solution having a concentration of b%, and the resist film remains between the lines of the pattern. On the contrary, in the exposed portion, the light intensity is weaker in the portion slightly deviated from the center of the pattern than in the central portion of the pattern. Therefore, the carboxylic acid is not sufficiently reduced by the acid-catalyzed reaction. As a result, the molar fraction of the general formula (1) was (a + 20).
% Of the polymer, a large amount of unreacted carboxylic acid remains at a position slightly deviated from the center of the pattern, so that the permeation of the alkali developer having a concentration of b% cannot be suppressed and the polymer swells. From these facts, swelling due to permeation of an alkali developing solution having a concentration of b% can be achieved by using a polymer having a molar fraction of general formula (1) in the range of (a + 5)% or more and (a + 20)% or less. A high-resolution pattern can be formed without causing deterioration of resolution such as a resist film remaining between the lines of the pattern. Furthermore, the molar fraction of the general formula (1) is (a + 5)% or more, (a + 1
0)% polymer is used,
It is more preferable not only in forming a high-resolution pattern, but also in terms of high sensitivity.

【0021】本発明で用いられる上記重合体において、
一般式(1)で示される構造以外の構成要素は、共重合
を構成するものであれば特に限定されないが、メチルア
クリレート、メチルメタクリレート、ヒドロキシエチル
アクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレート、アク
リロイロキシ−β、β−ジメチル−γ−ブチロラクト
ン、アクリロイロキシアンドロステロン、エチル(α−
ヒドロキシエチル)アクリレート、無水マレイン酸とノ
ルボルネンとの共重合体、無水シトラコン酸とノルボル
ネンとの共重合体等が挙げられる。また、これら2種類
以上を同時に用いてもよい。また、無水マレイン酸又は
無水シトラコン酸とノルボルネンとの共重合体はSEM
耐性、ドライエッチング耐性の面で効果的である。
In the above polymer used in the present invention,
The constituents other than the structure represented by the general formula (1) are not particularly limited as long as they constitute a copolymer, but methyl acrylate, methyl methacrylate, hydroxyethyl acrylate, hydroxyethyl methacrylate, acryloyloxy-β, β-dimethyl. -Γ-butyrolactone, acryloyloxyandrosterone, ethyl (α-
Examples thereof include hydroxyethyl) acrylate, a copolymer of maleic anhydride and norbornene, and a copolymer of citraconic anhydride and norbornene. Moreover, you may use these 2 or more types simultaneously. The copolymer of maleic anhydride or citraconic anhydride and norbornene is SEM.
It is effective in terms of resistance and dry etching resistance.

【0022】上記重合体の重量平均分子量は、800〜
500,000が好ましく、より好ましくは1,000
〜30,000である。
The weight average molecular weight of the above polymer is from 800 to
500,000 is preferable, more preferably 1,000
~ 30,000.

【0023】放射線の照射により酸を発生する化合物
(以下、酸発生剤という)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、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
用いてもよい。これらの酸発生剤は、上記重合体100
重量部に対して、0.1重量部から50重量部の範囲で
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。
Examples of the compound that generates an acid upon irradiation with radiation (hereinafter referred to as an acid generator) include onium salts such as triphenylsulfonium triflate, dimethylphenylsulfonium triflate, dimethyl-4-hydroxynaphthyl triflate, and N-. Examples thereof include sulfonyloxyimides such as trifluoromethanesulfonyloxynaphthylimide, N-methanesulfonyloxynaphthylimide, N-trifluoromethanesulfonyloxysuccinimide, N-perfluorooctanesulfonyloxysuccinimide, and further sulfonate ester. However, it is not limited to these as long as they generate an acid by irradiation with radiation such as ArF excimer laser. Two or more kinds of these acid generators may be used at the same time. These acid generators are based on the polymer 100 described above.
It is preferably used in the range of 0.1 to 50 parts by weight, and more preferably in the range of 0.5 to 20 parts by weight with respect to parts by weight.

【0024】また本発明の感光性組成物には、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等の塩を
添加してもよい。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。
Further, the photosensitive composition of the present invention has a composition for improving resolution, process stability and storage stability.
A basic compound such as benzylpyridine, phenylpyridine, tripentylamine, triethanolamine, or a salt such as tetramethylammonium iodide, tetrapentylammonium chloride, or 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.

【0025】本発明で用いる放射線は250nm以下の
遠紫外光、ArFエキシマレ−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。
The radiation used in the present invention includes far-ultraviolet light of 250 nm or less and vacuum ultraviolet light such as ArF excimer laser light. Note that electron beams, EUV, X-rays, etc. can also be used.

【0026】本発明で所望のパタンの放射線を照射する
際は、通常ArFエキシマレーザ光のような真空紫外光
を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、変形照明法や位相シフトマスクに代表される超解
像技術を用いた場合に、より高解像性のパタンが得られ
るので望ましい。
When irradiating radiation of a desired pattern in the present invention, vacuum ultraviolet light such as ArF excimer laser light is usually formed into a predetermined pattern through a mask or reticle. At this time, when a super-resolution technique represented by a modified illumination method or a phase shift mask is used, a pattern with higher resolution can be obtained, which is desirable.

【0027】前述の濃度b%のアルカリ水溶液は、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。アルカリ水溶液の濃度は
0.01%から10%の範囲が好ましく、0.04%か
ら2.4%の範囲がより好ましい。
The above-mentioned alkaline aqueous solution having a concentration of b% is preferably a tetraalkylammonium hydroxide aqueous solution having 1 to 5 carbon atoms. The concentration of the aqueous alkaline solution is preferably 0.01% to 10%, more preferably 0.04% to 2.4%.

【0028】本発明の半導体装置の製造方法は、上記の
ようにレジストパタンを形成し、それをもとに、基板又
は半導体層をエッチング加工するか、或いはイオンを打
ち込みをして、半導体素子を形成する。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。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, a resist pattern is formed as described above, and a substrate or a semiconductor layer is etched based on the resist pattern or ions are implanted to form a semiconductor element. Form. Examples of the etching processing method include dry etching methods such as plasma etching, reactive ion etching, and reactive ion beam etching, and wet etching methods.

【0029】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、塗布性ガラス膜等の酸化膜、或いは窒
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、タングステン等の各種金属膜、多結晶シリコ
ン等が挙げられる。
As the substrate processed in the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, a silicon dioxide film formed by a CVD method or a thermal oxidation method, an oxide film such as a coatable glass film, or a nitride film such as a silicon nitride film. Is mentioned. Further, aluminum, an alloy thereof, various metal films such as tungsten, and polycrystalline silicon can be used.

【0030】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。従っ
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。従って、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。
Since the elements manufactured by the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, especially the memory elements, can be formed in a fine pattern, 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 is increased, and the yield is improved. Also, the bit cost can be reduced. Therefore, a nonvolatile semiconductor memory device such as a flash memory or a DRAM
Suitable for manufacturing (Dynamic Random Access Memory).

【0031】[0031]

【発明の実施の形態】実施例1 アンドロステロン5.0g、ピリジン1.5g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12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
燥した後、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、下記の式で表される白色の化合物
(3)を得た。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Example 1 5.0 g of androsterone and 1.5 g of pyridine were dissolved in 200 ml of tetrahydrofuran, and a solution of 1.6 g of acrylic acid chloride in 30 ml of tetrahydrofuran was added dropwise at 0 ° C. After the dropping, the mixture was further stirred at room temperature for 12 hours, and the precipitated pyridine hydrochloride was filtered off.
Add 150 ml of ethyl acetate to the filtrate and add 4 ml with 100 ml of water.
It was washed with water twice. After washing with water, the organic layer was dried over anhydrous sodium sulfate, and the solvent was removed under reduced pressure to crystallize the residue. This was recrystallized from a mixed solvent of ethanol / tetrahydrofuran to obtain a white compound (3) represented by the following formula.

【0032】[0032]

【化5】 得られた上記の化合物(3)4.0gを酢酸100ml
に溶解し、過酸化水素水50mlを加え、35℃で12
時間撹拌した。反応後、溶媒を減圧留去して減らし、1
000mlの水の中に注いだ。沈殿物を濾別、乾燥し
て、δ−ラクトン構造を有する下記の式で表されるアク
リレートモノマー(4)を得た。
[Chemical 5] The obtained compound (3) (4.0 g) was added to acetic acid (100 ml).
Dissolve in, add 50 ml of hydrogen peroxide and add 12 at 35 ° C.
Stir for hours. After the reaction, the solvent was distilled off under reduced pressure to reduce it to 1
Poured into 000 ml of water. The precipitate was filtered off and dried to obtain an acrylate monomer (4) having a δ-lactone structure represented by the following formula.

【0033】[0033]

【化6】 上記のように合成したアクリレートモノマー(4)3.
0gをテトラヒドロフラン150mlに溶解し、0.2
N水酸化ナトリウム水溶液100mlを加え、3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300
mlへ注いだ。沈殿物を濾別、乾燥して、δ−ヒドロキ
シカルボン酸構造を有するアクリレートモノマー(5)
を得た。得られたモノマーの構造は、種々の分析法から
下記の構造であることが分かった。
[Chemical 6] Acrylate monomer (4) synthesized as described above 3.
Dissolve 0 g in 150 ml of tetrahydrofuran,
100 ml of N sodium hydroxide aqueous solution was added and stirred for 3 hours. Aqueous hydrochloric acid solution was gradually added thereto to make it weakly acidic. About 150 ml of ethyl acetate was added to this solution, extraction was performed twice, and the obtained organic layer was washed twice with 100 ml of water. After washing, the organic layer is dried over anhydrous sodium sulfate,
Then, the solvent was distilled off under reduced pressure to reduce the amount, and n-hexane 300 was added.
Poured to ml. The precipitate is filtered off and dried to give an acrylate monomer (5) having a δ-hydroxycarboxylic acid structure.
Got The structure of the obtained monomer was found to be the following structure by various analytical methods.

【0034】[0034]

【化7】 δ−ヒドロキシカルボン酸構造を有するアクリレートモ
ノマー(5)0.302g(8.0×10- 4モル)と、
δ−ラクトン構造を有するアクリレートモノマー(4)
0.072g(2.0×10- 4モル)をテトラヒドロフ
ラン10mlに溶解し、10分間窒素バブリングを行っ
た。続いて、重合開始剤として(2RS、2’RS)−
アゾビス(4−メトキシ−2、4−ジメチルバレロニト
リル)0.02gを加え、窒素雰囲気下、摂氏20度で
10時間重合を行った。重合後、n−ヘキサン300m
lに溶液を注ぎ、ポリマーを析出させ、濾別、乾燥し
て、ポリマー(6)を得た。得られたポリマーの構造
は、種々の分析法からδ−ヒドロキシ酸構造のモル分率
80%のアクリレートポリマー(6)であることが分か
った。なお、アクリレートポリマー(6)の式は、δ−
ヒドロキシ酸構造の部分0.8とδ−ラクトン構造を有
する部分0.2が共重合しているように記載している
が、実際の構造は通常のランダムな共重合体であって、
それぞれの比率が8対2であることを示しているだけで
ある。これは以下のポリマーの式でも同様である。
[Chemical 7] and - (4 mol 8.0 × 10), acrylate monomer having a δ- hydroxycarboxylic acid structure (5) 0.302 g
Acrylate monomer having δ-lactone structure (4)
0.072 g - a (2.0 × 10 4 mol) was dissolved in tetrahydrofuran 10 ml, it was bubbled with nitrogen for 10 minutes. Then, as a polymerization initiator (2RS, 2'RS)-
Azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile) (0.02 g) was added, and polymerization was carried out at 20 ° C. for 10 hours in a nitrogen atmosphere. After polymerization, n-hexane 300m
The solution was poured into 1 to precipitate a polymer, which was filtered and dried to obtain a polymer (6). The structure of the obtained polymer was found from various analytical methods to be an acrylate polymer (6) having a δ-hydroxy acid structure and a mole fraction of 80%. The formula of the acrylate polymer (6) is δ-
Although it is described that the portion 0.8 of the hydroxy acid structure and the portion 0.2 having the δ-lactone structure are copolymerized, the actual structure is an ordinary random copolymer,
It only shows that each ratio is 8 to 2. This also applies to the following polymer formulas.

【0035】[0035]

【化8】 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
5,400、数平均分子量が4,500であった。
[Chemical 8] When the polystyrene equivalent molecular weight of this polymer was examined by gel permeation chromatography (GPC) in tetrahydrofuran, the weight average molecular weight was 5,400 and the number average molecular weight was 4,500.

【0036】上記の合成例のように、重合に用いるδ−
ヒドロキシカルボン酸構造を有するアクリレートモノマ
ー(5)とδ−ラクトン構造を有するアクリレートモノ
マー(4)の割合をコントロールすることによって、異
なるモル分率のδ−ヒドロキシ酸構造を有するアクリレ
ートポリマーを合成した。
As in the above synthesis example, δ- used for polymerization
By controlling the ratio of the acrylate monomer (5) having a hydroxycarboxylic acid structure and the acrylate monomer (4) having a δ-lactone structure, acrylate polymers having a δ-hydroxy acid structure with different mole fractions were synthesized.

【0037】合成した異なるモル分率のδ−ヒドロキシ
酸構造を有するアクリレートを含む共重合体の塗膜の濃
度0.05%のテトラメチルアンモニウム水溶液中の溶
解速度とモル分率の関係を調べた。上記重合体100重
量部を1−メトキシ−2−プロパノール1200重量部
に溶解し、シリコン基板上に、上記の溶液を回転塗布し
た。塗布後100℃で2分間加熱処理して、膜厚0.3
0ミクロンの膜を形成した。溶解速度は、テトラメチル
アンモニウムヒドロキシド水溶液(0.05重量%)中
で、塗布した膜が無くなるまでの時間を測定し、それと
塗布した膜厚から単純に求めた。膜が溶けきらない部分
については、その現像時間中に減少した膜厚より溶解速
度を求めた。結果を図4に示す。これによると、δ−ヒ
ドロキシカルボン酸のモル分率が68%で溶解速度が1
0nm/sになり、アルカリ現像液に対して充分な溶解
性を持つことが分かった。
The relationship between the dissolution rate and the molar fraction of 0.05% concentration of tetramethylammonium aqueous solution of the coating film of the copolymers containing acrylates having different molar fractions of δ-hydroxy acid structure was investigated. . 100 parts by weight of the above polymer was dissolved in 1200 parts by weight of 1-methoxy-2-propanol, and the above solution was spin-coated on a silicon substrate. After coating, heat treatment at 100 ° C for 2 minutes to obtain a film thickness of 0.3.
A 0 micron film was formed. The dissolution rate was obtained simply by measuring the time until the coated film disappeared in an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide (0.05% by weight), and by simply measuring it and the coated film thickness. For the part where the film was not completely melted, the dissolution rate was determined from the film thickness that decreased during the development time. The results are shown in Fig. 4. According to this, the molar fraction of δ-hydroxycarboxylic acid is 68% and the dissolution rate is 1
It became 0 nm / s, and it was found that it had a sufficient solubility in an alkali developing solution.

【0038】次に、上記共重合体100重量部に対し
て、酸発生剤トリフェニルスルホニウムノナフレート1
重量部、4−フェニルピリジン0.2重量部を1−メト
キシ−2−プロパノール1200重量部に溶解し、これ
を孔径0.20ミクロンのテフロン(登録商標)フィル
ターを用いて濾過し、レジスト溶液とした。
Next, with respect to 100 parts by weight of the above copolymer, the acid generator triphenylsulfonium nonaphlate 1 was added.
Parts by weight, 0.2 parts by weight of 4-phenylpyridine are dissolved in 1200 parts by weight of 1-methoxy-2-propanol, and this is filtered using a Teflon (registered trademark) filter having a pore size of 0.20 micron to obtain a resist solution. did.

【0039】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
100℃で2分間加熱処理して、膜厚0.30ミクロン
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。露光後100℃で2分間
露光後ベークを行った。テトラメチルアンモニウムヒド
ロキシド水溶液(0.05重量%)で30秒間現像を行
い、続いて15秒間純水でリンスした。
The above resist solution was spin-coated on a silicon substrate treated with hexamethyldisilazane, and after coating, heat treatment was carried out at 100 ° C. for 2 minutes to form a resist film having a thickness of 0.30 μm. ArF excimer laser stepper (ISI Microstep, NA = 0.60)
Was used to expose the resist film through a Levenson type phase shift mask. After the exposure, post-exposure baking was performed at 100 ° C. for 2 minutes. Development was performed for 30 seconds with an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide (0.05% by weight), followed by rinsing with pure water for 15 seconds.

【0040】ラインアンドスペースパタンの形成を行っ
た結果、δ−ヒドロキシ酸構造のモル分率が68%未満
の重合体を用いたレジストの場合、未露光部のレジスト
膜が現像液に対して溶解せず、パタン形成ができなかっ
た。δ−ヒドロキシ酸構造のモル分率が68%以上73
%未満の重合体を用いたレジストの場合、パタン線間に
レジスト膜が残ってしまい、0.12ミクロン以下のパ
タン形成ができなかった。δ−ヒドロキシ酸構造のモル
分率が73%以上、78%未満の重合体を用いたレジス
トの場合、露光量20mJ/cm2で、ネガ型の0.1
0ミクロン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ず、パタン線間にも残渣は
見られなかった。また、δ−ヒドロキシ酸構造のモル分
率が78%以上、88%以下の重合体を用いたレジスト
の場合、露光量25mJ/cm2で、ネガ型の0.10
ミクロンラインアンドスペースパタンが得られた。若干
感度は低下したものの、パタンの膨潤は見られず、パタ
ン線間にも残渣は見られなかった。δ−ヒドロキシ酸構
造のモル分率が88%より多い重合体を用いたレジスト
の場合、パタンが膨潤してしまい、0.12ミクロン以
下のパタン形成ができなかった。
As a result of forming the line and space pattern, in the case of a resist using a polymer having a δ-hydroxy acid structure mole fraction of less than 68%, the unexposed portion of the resist film was dissolved in a developing solution. No pattern formation was possible. The molar fraction of δ-hydroxy acid structure is 68% or more 73
In the case of a resist using less than 1% of the polymer, the resist film remained between the pattern lines, and the pattern of 0.12 micron or less could not be formed. In the case of a resist using a polymer having a molar fraction of δ-hydroxy acid structure of 73% or more and less than 78%, an exposure amount of 20 mJ / cm 2 and a negative type of 0.1.
A 0 micron line and space pattern was obtained. At this time, no swelling of the pattern was observed and no residue was observed between the pattern lines. Further, in the case of a resist using a polymer having a δ-hydroxy acid structure mole fraction of 78% or more and 88% or less, an exposure amount of 25 mJ / cm 2 and a negative type of 0.10
A micron line and space pattern was obtained. Although the sensitivity was slightly lowered, no swelling of the pattern was observed and no residue was observed between the pattern lines. In the case of a resist using a polymer having a δ-hydroxy acid structure mole fraction of more than 88%, the pattern swelled and a pattern of 0.12 micron or less could not be formed.

【0041】実施例2 実施例1に示した合成例に従って、δ−ヒドロキシカル
ボン酸構造を有するアクリレートモノマー(5)0.3
02g(8.0×10- 4モル)と、メチルメタクリレー
トモノマー0.02g(2.0×10- 4モル)を重合し
た。得られた重合体の構造は、種々の分析法からδ−ヒ
ドロキシ酸構造のモル分率80%の重合体(7)である
ことが分かった。
Example 2 According to the synthesis example shown in Example 1, acrylate monomer (5) 0.3 having a δ-hydroxycarboxylic acid structure was prepared.
And - (4 mol 8.0 × 10), methylmethacrylate monomer 0.02 g 02G - was polymerized (2.0 × 10 4 mol). The structure of the obtained polymer was found to be a polymer (7) having a δ-hydroxy acid structure with a mole fraction of 80% from various analytical methods.

【0042】[0042]

【化9】 ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)に
より、この重合体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6,000、数平均分子量が
5,100であった。
[Chemical 9] The polystyrene conversion molecular weight of this polymer was examined by gel permeation chromatography (GPC). As a result, the weight average molecular weight was 6,000 and the number average molecular weight was 5,100.

【0043】上記の合成例のように、重合に用いるδ−
ヒドロキシカルボン酸構造を有するアクリレートモノマ
ー(5)とメチルメタクリレートモノマーの割合をコン
トロールすることによって、異なるモル分率のδ−ヒド
ロキシ酸構造を有するアクリレートを含む共重合体を合
成した。
As in the above synthesis example, δ- used for polymerization
By controlling the ratio of the acrylate monomer (5) having a hydroxycarboxylic acid structure and the methylmethacrylate monomer, copolymers containing different acrylates having a δ-hydroxy acid structure in different mole fractions were synthesized.

【0044】実施例1と同様に、異なるモル分率のδ−
ヒドロキシ酸構造を有する重合体の塗膜の濃度0.05
%のテトラメチルアンモニウム水溶液中の溶解速度とモ
ル分率の関係を調べた。結果を図5に示す。これによる
と、δ−ヒドロキシカルボン酸のモル分率が27%で濃
度0.05%のテトラメチルアンモニウム水溶液中で溶
解速度が10nm/sになり、アルカリ現像液に対して
充分な溶解性を持つことが分かった。
As in Example 1, δ-with different mole fractions
Concentration of coating film of polymer having hydroxy acid structure 0.05
% Dissolution rate in tetramethylammonium aqueous solution and the molar fraction were investigated. Results are shown in FIG. According to this, the dissolution rate becomes 10 nm / s in a tetramethylammonium aqueous solution having a molar fraction of δ-hydroxycarboxylic acid of 27% and a concentration of 0.05%, and has sufficient solubility in an alkali developing solution. I found out.

【0045】次に、実施例1と同様に、ラインアンドス
ペースパタンの形成を行った。δ−ヒドロキシ酸構造の
モル分率が27%未満の重合体を用いた結果、未露光部
のレジスト膜が濃度0.05%の現像液に対して溶解せ
ず、パタン形成ができなかった。δ−ヒドロキシ酸構造
のモル分率が27%以上32%未満の重合体を用いた結
果、パタン線間にレジスト膜が残ってしまい、0.12
ミクロン以下のパタン形成ができなかった。δ−ヒドロ
キシ酸構造のモル分率が32%以上、37%未満の重合
体を用いた結果、露光量15mJ/cm2で、ネガ型の
0.10ミクロン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ず、パタン線間にも
残渣は見られなかった。また、δ−ヒドロキシ酸構造の
モル分率が37%以上、47%以下の重合体を用いた結
果、露光量20mJ/cm2で、ネガ型の0.10ミク
ロンラインアンドスペースパタンが得られた。若干感度
は低下したものの、パタンの膨潤は見られず、パタン線
間にも残渣は見られなかった。δ−ヒドロキシ酸構造の
モル分率が47%より多い重合体を用いた結果、パタン
が膨潤してしまい、0.12ミクロン以下のパタン形成
ができなかった。
Next, as in Example 1, a line and space pattern was formed. As a result of using a polymer having a molar fraction of δ-hydroxy acid structure of less than 27%, the resist film in the unexposed portion was not dissolved in a developing solution having a concentration of 0.05%, and a pattern could not be formed. As a result of using a polymer in which the molar fraction of the δ-hydroxy acid structure is 27% or more and less than 32%, a resist film remains between pattern lines.
Patterns of micron or less could not be formed. As a result of using a polymer having a δ-hydroxy acid structure mole fraction of 32% or more and less than 37%, a negative type 0.10 micron line and space pattern was obtained at an exposure dose of 15 mJ / cm 2 . At this time, no swelling of the pattern was observed and no residue was observed between the pattern lines. Further, as a result of using a polymer having a δ-hydroxy acid structure mole fraction of 37% or more and 47% or less, a negative type 0.10 micron line and space pattern was obtained at an exposure dose of 20 mJ / cm 2 . . Although the sensitivity was slightly lowered, no swelling of the pattern was observed and no residue was observed between the pattern lines. As a result of using a polymer having a δ-hydroxy acid structure mole fraction of more than 47%, the pattern swelled and a pattern of 0.12 micron or less could not be formed.

【0046】実施例3 図6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。このトランジスタは、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。なお、図において、11は基板、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、19は保護膜
である。
Example 3 FIG. 6 shows a cross-sectional view of a known MOS (metal-oxide-semiconductor) type transistor. This transistor has a structure in which the drain current flowing between the source electrode 16 and the drain electrode 17 is controlled by the voltage applied to the gate electrode 18. In the figure, 11 is a substrate, 12 is a field oxide film, 13 is a source contact, 14 is a drain contact, 15 is polycrystalline silicon, and 19 is a protective film.

【0047】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つにグループ分けることができる。ここではじ
めのフィールド酸化膜形成までの工程(図7)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よう
にして行った。
Here, the process of forming such a structure is made up of ten or more processes, which are roughly divided into three groups: a process for forming a field oxide film, a process for forming a gate, and a final process. be able to. Here, the step of forming the field oxide film for the first time (FIG. 7) includes the step of forming a resist pattern on the silicon nitride film. This field oxide film was formed as in the following examples.

【0048】公知の方法により、図7(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23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0.30ミクロンライン
のレジストパタン24の形成を行う(図7(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7(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7(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1.2ミクロンのフ
ィールド酸化膜12、25を形成する(図7(e))。
By a known method, a 50 nm oxide film 22 is formed on a p-type silicon wafer 21 as shown in FIG. 7A, and a 200 nm silicon nitride film 23 is formed thereon by plasma CVD to form a substrate. To do. A resist pattern 24 of 0.30 micron line is formed on this substrate by the material and the method shown in Embodiment 1 (FIG. 7B). After etching the silicon nitride film 23 by a known method using the resist pattern 24 as a mask (FIG. 7C),
Using this resist as a mask again, boron ion implantation for a channel stopper is performed. After removing the resist (FIG. 7D), 1.2-micron field oxide films 12 and 25 are formed in the element isolation region by selective oxidation using the silicon nitride film 23 as a mask (FIG. 7E).

【0049】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
7(f))。この基板に、実施例1に示したパタン形成
方法を用いて、0.10ミクロンラインのレジストパタ
ン27の形成を行う(図7(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28を形成する(図7(h))。
ソース、ドレインの薄い酸化膜をエッチングし、次いで
ゲート28とソース、ドレインにヒ素を拡散し、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6のようなMOS型ト
ランジスタが形成される。
After that, 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. 7F). A resist pattern 27 of 0.10 micron line is formed on this substrate by using the pattern forming method shown in Embodiment 1 (FIG. 7G). Using this resist pattern as a mask, the polycrystalline silicon is etched by a known method to form the gate 28 (FIG. 7 (h)).
The thin oxide film of the source and drain is etched, and then arsenic is diffused into the gate 28 and the source and drain to form an oxide film in the gate, source and drain regions. Gate,
A contact for aluminum wiring to the source and drain is opened, aluminum vapor deposition and patterning are performed, a protective film is further formed, and a pad for bonding is opened. In this way, the MOS type transistor as shown in FIG. 6 is formed.

【0050】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。
Here, regarding the MOS type transistor,
In particular, the method for forming the field oxide film has been described, but it goes without saying that the present invention is not limited to this, and can be applied to other semiconductor element manufacturing methods and processes.

【0051】実施例4 実施例1又は2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8は素子の製造の主な工程を
示す半導体装置の断面図である。図8(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
知の素子分離技術を用い素子分離領域32を形成する。
次に、厚さ150nm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、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を形成する。
Example 4 A semiconductor memory device was manufactured by using the pattern forming method shown in Example 1 or 2. FIG. 8 is a sectional view of the semiconductor device showing the main steps of manufacturing the element. As shown in FIG. 8A, a P-type Si semiconductor 31 is used as a substrate, and an element isolation region 32 is formed on the surface of the substrate by a known element isolation technique.
Next, a word line 33 having a structure in which polycrystalline Si having a thickness of 150 nm and SiO 2 having a thickness of 200 nm are stacked is formed, and further 150 nm of SiO 2 is deposited by chemical vapor deposition to form an anisotropic layer. Are processed to form side spacers 34 of SiO 2 on the side walls of the word lines. Next, the n diffusion layer 35 is formed by a usual method.

【0052】次に図8(b)に示すように、通常の工程
を経て多結晶Si、高融点金属、金属シリサイド又はこ
れらの積層膜からなるデータ線36を形成する。次に図
8(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。その後、Ta25、S
34、SiO2、BST、PZT、強誘電体又はこれ
らの複合膜等を被着し、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
リサイド又は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8(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。
Next, as shown in FIG. 8B, the data line 36 made of polycrystalline Si, refractory metal, metal silicide, or a laminated film of these is formed through a normal process. Next, as shown in FIG. 8C, a storage electrode 38 made of polycrystalline Si is formed through a normal process. After that, Ta 2 O 5 , S
i 3 N 4 , SiO 2 , BST, PZT, a ferroelectric film or a composite film of these or the like is deposited to form a capacitor insulating film 39. Subsequently, a low resistance conductor such as polycrystalline Si, a high melting point metal, a high melting point metal silicide or Al, Cu is deposited to form the plate electrode 40. Next, as shown in FIG. 8D, 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. In addition, here, only the typical manufacturing process was described, but other than this, the normal manufacturing process was used. The present invention can be applied even if the order of each step is changed.

【0053】上記素子製造工程における素子分離領域3
2を形成する工程、ワード線33を形成する工程、サイ
ドスペーサ34を形成するする工程、蓄積電極38を形
成するする工程のリソグラフィ工程では実施例1に示し
たパタン形成方法を適用し、データ線36を形成する工
程、キャパシタ用絶縁膜39を形成する工程、プレート
電極40を形成する工程、配線41を形成する工程のリ
ソグラフィ工程では実施例2に示したパタン形成方法を
適用した。
Element isolation region 3 in the above element manufacturing process
2 is applied, the pattern forming method shown in the first embodiment is applied to the lithography process including the step of forming the word line 33, the step of forming the side spacer 34, and the step of forming the storage electrode 38. The pattern forming method shown in the second embodiment is applied to the lithography process including the step of forming 36, the step of forming the capacitor insulating film 39, the step of forming the plate electrode 40, and the step of forming the wiring 41.

【0054】しかし、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。
However, the present invention does not necessarily have to be applied to a step in which pattern formation with a negative resist is unsuitable or a step in which the size of the pattern is large. For example, the present invention is not applied to the conductive hole forming step in the passivation step or the pattern forming in the ion implantation mask forming step.

【0055】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9は、上記工程で製造したメモリ素子
の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又は2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ることができた。
Next, a pattern formed by lithography will be described. FIG. 9 shows the pattern layout of the memory portion of the pattern of the memory device manufactured in the above process. 42 is a word line, 43 is a data line, 44 is an active region, 45 is a storage electrode, and 46 is a pattern of electrode extraction holes. Also in this example, the pattern formation of Example 1 or 2 of the present invention was used for all except the formation of the 46 electrode lead-out holes shown here. The present invention can be used in the process using the minimum design rule other than the pattern formation shown here.

【0056】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し、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、歩留まりが向上した。
The element manufactured by using the present invention can reduce the dimension between patterns as compared with the element manufactured by the conventional method. Therefore, an element having the same structure can be made smaller, the number of semiconductor elements that can be manufactured from one wafer is increased, and the yield is improved.

【0057】実施例5 実施例1と同様にして、ただし、アクリル酸クロリド
1.6gに代えてメタクリル酸クロリド1.8gを用い
て、δ−ヒドロキシカルボン酸構造を有するメタクリレ
ートモノマー(8)を得た。得られたモノマーの構造
は、種々の分析法から下記の構造であることが分かっ
た。
Example 5 In the same manner as in Example 1, except that 1.8 g of methacrylic acid chloride was used instead of 1.6 g of acrylic acid chloride, a methacrylate monomer (8) having a δ-hydroxycarboxylic acid structure was obtained. It was The structure of the obtained monomer was found to be the following structure by various analytical methods.

【0058】[0058]

【化10】 実施例1に示した重合法に従って、δ−ヒドロキシカル
ボン酸構造を有するメタクリレートモノマー(8)0.
31g(8.0×10- 4モル)と、メチルメタクリレー
トモノマー0.02g(2.0×10- 4モル)を重合し
た。得られた重合体の構造は、種々の分析法からδ−ヒ
ドロキシ酸構造のモル分率80%の重合体(9)である
ことが分かった。
[Chemical 10] According to the polymerization method shown in Example 1, a methacrylate monomer (8) having a δ-hydroxycarboxylic acid structure (8).
And - (4 mol 8.0 × 10), methylmethacrylate monomer 0.02 g 31 g - obtained by polymerizing (2.0 × 10 4 mol). The structure of the obtained polymer was found to be a polymer (9) having a δ-hydroxy acid structure with a mole fraction of 80% from various analytical methods.

【0059】[0059]

【化11】 ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)に
より、この重合体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5,000、数平均分子量が
4,000であった。
[Chemical 11] When the polystyrene-equivalent molecular weight of this polymer was examined by gel permeation chromatography (GPC), the weight average molecular weight was 5,000 and the number average molecular weight was 4,000.

【0060】上記の合成例のように、重合に用いるδ−
ヒドロキシカルボン酸構造を有するメタクリレートモノ
マー(8)とメチルメタクリレートモノマーの割合をコ
ントロールすることによって、異なるモル分率のδ−ヒ
ドロキシ酸構造を有する重合体を合成した。
As in the above synthesis example, δ- used for polymerization
By controlling the ratio of the methacrylate monomer (8) having a hydroxycarboxylic acid structure and the methylmethacrylate monomer, a polymer having a δ-hydroxy acid structure having different mole fractions was synthesized.

【0061】実施例1と同様に、異なるモル分率のδ−
ヒドロキシ酸構造を有する重合体の塗膜の濃度0.05
%のテトラメチルアンモニウム水溶液中の溶解速度とモ
ル分率の関係を調べた。結果を図10に示す。これによ
ると、δ−ヒドロキシカルボン酸のモル分率が48%で
濃度0.05%のテトラメチルアンモニウム水溶液中で
溶解速度が10nm/sになり、アルカリ現像液に対し
て充分な溶解性を持つことが分かった。
As in Example 1, different molar fractions of δ-
Concentration of coating film of polymer having hydroxy acid structure 0.05
% Dissolution rate in tetramethylammonium aqueous solution and the molar fraction were investigated. The results are shown in Fig. 10. According to this, the dissolution rate is 10 nm / s in a tetramethylammonium aqueous solution having a molar fraction of δ-hydroxycarboxylic acid of 48% and a concentration of 0.05%, and has sufficient solubility in an alkali developing solution. I found out.

【0062】次に、実施例1と同様に、ラインアンドス
ペースパタンの形成を行った。δ−ヒドロキシ酸構造の
モル分率が48%未満の重合体を用いた結果、未露光部
のレジスト膜が濃度0.05%の現像液に対して溶解せ
ず、パタン形成ができなかった。δ−ヒドロキシ酸構造
のモル分率が48%以上53%未満の重合体を用いた結
果、パタン線間にレジスト膜が残ってしまい、0.12
ミクロン以下のパタン形成ができなかった。δ−ヒドロ
キシ酸構造のモル分率が53%以上、58%未満の重合
体を用いた結果、露光量15mJ/cm2で、ネガ型の
0.10ミクロン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ず、パタン線間にも
残渣は見られなかった。また、δ−ヒドロキシ酸構造の
モル分率が58%以上、68%以下の重合体を用いた結
果、露光量20mJ/cm2で、ネガ型の0.10ミク
ロンラインアンドスペースパタンが得られた。若干感度
は低下したものの、パタンの膨潤は見られず、パタン線
間にも残渣は見られなかった。δ−ヒドロキシ酸構造の
モル分率が68%より多い重合体を用いた結果、パタン
が膨潤してしまい、0.12ミクロン以下のパタン形成
ができなかった。
Next, as in Example 1, a line and space pattern was formed. As a result of using a polymer having a δ-hydroxy acid structure mole fraction of less than 48%, the resist film in the unexposed portion was not dissolved in a developer having a concentration of 0.05%, and a pattern could not be formed. As a result of using a polymer having a molar fraction of the δ-hydroxy acid structure of 48% or more and less than 53%, a resist film remains between the pattern lines.
Patterns of micron or less could not be formed. As a result of using a polymer having a δ-hydroxy acid structure mole fraction of 53% or more and less than 58%, a negative type 0.10 micron line and space pattern was obtained at an exposure dose of 15 mJ / cm 2 . At this time, no swelling of the pattern was observed and no residue was observed between the pattern lines. Further, as a result of using a polymer having a δ-hydroxy acid structure mole fraction of 58% or more and 68% or less, a negative type 0.10 micron line and space pattern was obtained at an exposure dose of 20 mJ / cm 2 . . Although the sensitivity was slightly lowered, no swelling of the pattern was observed and no residue was observed between the pattern lines. As a result of using a polymer in which the molar fraction of the δ-hydroxy acid structure was more than 68%, the pattern was swollen and a pattern of 0.12 micron or less could not be formed.

【0063】[0063]

【発明の効果】重合体中の前記一般式(1)で表される
構造のモル分率を制御することによって、現像液の浸透
による膨潤や、パタンの線間にレジスト膜が残るといっ
た解像度の劣化の原因を取り除いた高解像度のパタン形
成が可能となり、さらにパタン間の寸法を小さくした半
導体装置を製造することができた。
By controlling the mole fraction of the structure represented by the general formula (1) in the polymer, the resolution such as swelling due to permeation of the developing solution or the resist film remaining between the lines of the pattern can be obtained. It became possible to form a high-resolution pattern without removing the cause of deterioration, and it was possible to manufacture a semiconductor device in which the dimension between patterns was reduced.

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

【図1】δ−ヒドロキシカルボン酸のモル分率がa%以
上、(a+5)%未満の重合体を用いた場合のレジスト
パタンの断面模式図。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a resist pattern when a polymer having a δ-hydroxycarboxylic acid mole fraction of a% or more and less than (a + 5)% is used.

【図2】δ−ヒドロキシカルボン酸のモル分率が(a+
20)%より多い重合体を用いた場合のレジストパタン
の断面模式図。
FIG. 2 shows that the molar fraction of δ-hydroxycarboxylic acid is (a +
20) A schematic cross-sectional view of a resist pattern in the case of using more than 20% by weight of polymer.

【図3】δ−ヒドロキシカルボン酸のモル分率が(a+
5)%以上(a+20)%以下の重合体を用いた場合の
レジストパタンの断面模式図。
FIG. 3 shows that the molar fraction of δ-hydroxycarboxylic acid is (a +
5) A schematic cross-sectional view of a resist pattern when a polymer of 5% or more and (a + 20)% or less is used.

【図4】δ−ヒドロキシカルボン酸構造を有するモノマ
ーとδ−ラクトン構造を有するモノマーから合成された
重合体の塗膜の濃度0.05%のテトラメチルアンモニ
ウム水溶液中の溶解速度とδ−ヒドロキシ酸構造のモル
分率の関係を表わす特性図。
FIG. 4 is a dissolution rate of a coating film of a polymer synthesized from a monomer having a δ-hydroxycarboxylic acid structure and a monomer having a δ-lactone structure in a 0.05% tetramethylammonium aqueous solution and δ-hydroxy acid. The characteristic view showing the relationship of the mole fraction of a structure.

【図5】δ−ヒドロキシカルボン酸構造を有するモノマ
ーとメチルメタクリレートモノマーから合成された重合
体の塗膜の濃度0.05%のテトラメチルアンモニウム
水溶液中の溶解速度とδ−ヒドロキシ酸構造のモル分率
の関係を表わす特性図。
FIG. 5: Dissolution rate of a coating film of a polymer synthesized from a monomer having a δ-hydroxycarboxylic acid structure and a methylmethacrylate monomer in a 0.05% tetramethylammonium aqueous solution and the molar content of the δ-hydroxy acid structure. The characteristic view showing the relationship of a rate.

【図6】MOS(金属−酸化物−半導体)型トランジス
タの断面図。
FIG. 6 is a cross-sectional view of a MOS (metal-oxide-semiconductor) type transistor.

【図7】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. 7 is a diagram showing a method of forming a field oxide film and a silicon gate using the pattern forming method of the present invention.

【図8】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. 8 is a cross-sectional view of a process of a method of manufacturing a semiconductor memory device using the pattern forming method of the present invention.

【図9】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. 9 is a pattern layout diagram of a memory section of a typical pattern forming a memory element.

【図10】δ−ヒドロキシカルボン酸構造を有するメタ
クリレートモノマーとメチルメタクリレートモノマーか
ら合成された重合体の塗膜の濃度0.05%のテトラメ
チルアンモニウム水溶液中の溶解速度とδ−ヒドロキシ
酸構造のモル分率の関係を表わす特性図。
FIG. 10: Dissolution rate and molar ratio of δ-hydroxy acid structure in a 0.05% concentration tetramethylammonium aqueous solution of a coating film of a polymer synthesized from a methacrylate monomer having a δ-hydroxycarboxylic acid structure and a methyl methacrylate monomer. The characteristic view showing the relationship of fractions.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…レジスト膜、2…レジスト残膜、3、11…基板、
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、21…p型シリコンウエハ、
22…酸化膜、23…窒化シリコン膜、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…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、3
8、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。
1 ... Resist film, 2 ... Resist residual film, 3, 11 ... Substrate,
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, 21 ... P-type silicon wafer ,
22 ... Oxide film, 23 ... Silicon nitride film, 24 ... Resist pattern, 26 ... Polycrystalline silicon film, 27 ... Resist pattern, 28 ... Gate, 31 ... P-type Si semiconductor substrate, 32 ...
Element isolation regions, 33, 42 ... Word lines, 34 ... Side spacers, 35 ... N diffusion layers, 36, 43 ... Data lines, 3
8, 45 ... Storage electrode, 39 ... Capacitor insulating film, 40
... plate electrode, 41 ... wiring, 44 ... active area,
46 ... Electrode take-out hole.

フロントページの続き (72)発明者 服部 孝司 東京都国分寺市東恋ヶ窪一丁目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ヶ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 田中 稔彦 東京都国分寺市東恋ヶ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 木村 香織 東京都小平市上水本町5丁目22番1号 株 式会社日立超エル・エス・アイ・システム ズ内 Fターム(参考) 2H025 AA02 AA03 AA09 AB16 AC04 AC08 AD01 BD40 BE00 CB14 CB41 CB43 CB45 FA12 FA17 FA29 FA30 2H096 AA25 BA06 EA05 FA01 GA08Continued front page    (72) Inventor Koji Hattori             1-280, Higashikoigakubo, Kokubunji, Tokyo             Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Hiroshi Shiraishi             1-280, Higashikoigakubo, Kokubunji, Tokyo             Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Toshihiko Tanaka             1-280, Higashikoigakubo, Kokubunji, Tokyo             Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Kaori Kimura             5-22-1 Kamimizuhonmachi, Kodaira-shi, Tokyo Stock             Ceremony Company Hitachi Cho-LS System             Within F-term (reference) 2H025 AA02 AA03 AA09 AB16 AC04                       AC08 AD01 BD40 BE00 CB14                       CB41 CB43 CB45 FA12 FA17                       FA29 FA30                 2H096 AA25 BA06 EA05 FA01 GA08

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】基板上に感放射線組成物からなる塗膜を形
成する工程、該塗膜にパタン状に放射線を照射する工
程、上記放射線の照射後に上記基板を加熱する工程、上
記基板の加熱後に上記塗膜を濃度b%のアルカリ水溶液
にさらして、放射線の未照射部を除去する工程を含むこ
とを特徴とするパタン形成方法において、上記感放射線
組成物は、一般式(1) 【化1】 (ただし、R1は水素原子又はメチル基、R2、R3は水
素原子又は炭素数1〜10の炭化水素基を表し、Aは炭
素原子C1、C2と共に脂環式炭化水素基を構成するため
に必要な複数個の原子を表し、x及びyは、それぞれ
0、1又は2であり、かつ、x+y=1又は2の条件を
満たし、nは正の整数を表す)で示される構造を有する
重合体と、放射線の照射により酸を発生する化合物とを
含み、上記重合体の塗膜が、上記濃度b%のアルカリ水
溶液中での溶解速度が10nm/sになるときの上記一
般式(1)で示される構造のモル分率をa%とすると
き、上記感放射線組成物中の上記重合体を、上記一般式
(1)で示される構造のモル分率が(a+5)%以上、
(a+20)%以下の範囲(ただし(a+20)%が1
00%を越えるときは100%以下とする)とすること
を特徴とするパタン形成方法。
1. A step of forming a coating film of a radiation-sensitive composition on a substrate, a step of irradiating the coating film with radiation in a pattern, a step of heating the substrate after the irradiation with the radiation, and a heating of the substrate. In the pattern forming method, the method further comprises the step of exposing the coating film to an alkaline aqueous solution having a concentration of b% to remove the unirradiated portion, and the radiation-sensitive composition is represented by the general formula (1) 1] (However, R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, R 2 and R 3 represent a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, and A represents an alicyclic hydrocarbon group together with carbon atoms C 1 and C 2. Represents a plurality of atoms necessary for constituting, x and y are 0, 1 or 2, respectively, and satisfy the condition of x + y = 1 or 2, and n represents a positive integer) A polymer having a structure and a compound capable of generating an acid upon irradiation with radiation, and the coating film of the polymer has a dissolution rate of 10 nm / s in an aqueous alkaline solution having a concentration of b% as described above. When the mole fraction of the structure represented by the formula (1) is a%, the polymer in the radiation sensitive composition has a mole fraction of the structure represented by the general formula (1) of (a + 5)%. that's all,
Range of (a + 20)% or less (where (a + 20)% is 1
When it exceeds 00%, it is 100% or less).
【請求項2】請求項1に記載のパタン形成方法におい
て、上記一般式(1)で示される構造は、一般式(2) 【化2】 (ただし、R4は水素原子又はメチル基を表し、nは正
の整数を表す)で示される構造であることを特徴とする
パタン形成方法。
2. The pattern forming method according to claim 1, wherein the structure represented by the general formula (1) is represented by the general formula (2): (However, R 4 represents a hydrogen atom or a methyl group, and n represents a positive integer).
【請求項3】請求項1又は2記載のパタン形成方法にお
いて、上記アルカリ水溶液は、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。
3. The pattern forming method according to claim 1, wherein the alkaline aqueous solution is a tetramethylammonium hydroxide aqueous solution.
【請求項4】請求項1から3のいずれか一に記載のパタ
ン形成方法において、上記放射線の照射により酸を発生
する化合物は、上記重合体100重量部に対して0.1
重量部から50重量部の範囲であることを特徴とするパ
タン形成方法。
4. The pattern forming method according to claim 1, wherein the compound that generates an acid upon irradiation with the radiation is 0.1% by weight based on 100 parts by weight of the polymer.
A pattern forming method, characterized in that the amount is in the range of 50 parts by weight to 50 parts by weight.
【請求項5】基板上にレジストパタンを形成する工程を
有する半導体装置の製造方法において、上記レジストパ
タンは、請求項1から4のいずれか一に記載のパタン形
成方法により形成されたことを特徴とする半導体装置の
製造方法。
5. A method of manufacturing a semiconductor device having a step of forming a resist pattern on a substrate, wherein the resist pattern is formed by the pattern forming method according to any one of claims 1 to 4. And a method for manufacturing a semiconductor device.
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