JPH10301270A - パタン形成方法及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ＡｒＦエキシマレーザの波長１９３ｎｍを含む
遠紫外線領域で透明で、かつドライエッチング耐性も高
い化学構造を持ちながら、膨潤のない解像性能の優れた
パタン形成方法を提供する。 【解決手段】水性アルカリ現像液での現像が実質的に当
該潜像形成後の塗膜中の下記一般式（１）（Ｘは２個以
上共役した不飽和結合を少なくとも持たず、５員環以上
の環構造を２個以上有する炭化水素構造であり、付加的
にカルボン酸以外の極性置換基を有してもよく、Ｙは少
なくとも共役した不飽和結合を持たない炭化水素構造で
あり、ｎは２以上の整数）で示される化学構造に基づく
重合体の水性アルカリ溶解性によることを特徴とする。 【化１】

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置等の製
造プロセスにおける微細加工技術である感光性組成物を
用いたマイクロリソグラフィプロセス、およびこのマイ
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エキシマレーザ等より短波長の線
源であるＡｒＦエキシマレーザ光等の波長２２０ｎｍ以
下の遠紫外線を用いた光リソグラフィプロセスに好適な
感光性組成物を用いたパタン形成方法及び半導体装置の
製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体等の電子装置中にミクロンあるい
はサブミクロン単位の微細パタンを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。

【０００３】従来、これらの波長に適したフォトレジス
トでは、各々感光剤あるいは感光機構は異なるが、いず
れもフェノール性水酸基を有する樹脂あるいは高分子材
料の水性アルカリ可溶性を利用した水性アルカリ現像が
工業的に利用されてきた。これら樹脂あるいは高分子材
料は必然的に芳香環を多く含み、これはレジストパタン
形成後のドライエッチング工程でのエッチング耐性を高
める化学構造要素でもあった。

【０００４】近年、最小加工寸法が０.２５ ミクロンよ
り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（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、芳香環構造を主成
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。

【０００５】ＡｒＦエキシマレーザの波長１９３ｎｍで
透過率の高いレジスト用高分子材料としてはポリ（メタ
クリル酸メチル）（ＰＭＭＡ）などが知られているが、
これは工業的に有利な水性アルカリ現像は出来ない。ま
たドライエッチング耐性も、感度も実用性からはるかに
離れている。

【０００６】これに対して、この波長領域で透過率が高
く、かつドライエッチング耐性も高い種々のレジスト材
料が提案されている。ＡｒＦエキシマレーザの波長１９
３nmを含む遠紫外線領域で透明で、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4−39665号，
特開平5−265212 号に、同様にノルボルナン骨格の利用
が特開平5−80515号，特開平5−257284 号に開示されて
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7−282
37号，特開平8−259626号に開示されている。特開平8−
82925号にはメンチル基等のテルペノイド骨格を有する
化合物が波長１９３ｎｍを含む遠紫外線領域で透明で、
ドライエッチング耐性をレジスト材料に付与できると述
べられている。特開平8−15865号には同様の目的で置換
アンドロスタン化合物を必ずしもドライエッチ耐性の高
くない高分子マトリックスを用いた組成物に混合するこ
とでドライエッチング耐性を高めうることが示されてい
る。

【０００７】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，特開平4−184345 号，特開平4
−226461 号，特開平5−80515号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 号には、メ
タクリル酸エステル側鎖に導入された脂環族構造にカル
ボン酸基を付与した高分子化合物が開示されている。こ
れらは、いずれもアクリル酸またはメタクリル酸エステ
ル等のビニル重合性ポリマーの側鎖部にあるカルボン酸
構造を利用して水性アルカリ現像を可能としている。

【０００８】従来、水性アルカリ現像可能な高性能レジ
スト材料では、ノボラック樹脂等のフェノール性高分子
の有する水に不溶で水性アルカリに可溶な性質を利用し
てきた。即ち、フェノール性水酸基を有する高分子塗膜
の表面は、現像液に用いるアルカリ水溶液に接触すると
水酸基はフェノラートアニオンに電離し、アルカリ水溶
液に溶出する。この際、現像液に接していない塗膜の内
部には現像液は実質的に浸透せず、電離した表面層が逐
次的に溶解していく。この性質を利用したレジスト材料
では、紫外線，電子線等の活性化学線によって誘起され
る化学反応によって、上記の水性アルカリ溶解性の有無
をもたらすことでパタン形成可能にしており、また、現
像過程で電離した表面層が逐次的に溶解していくのでレ
ジスト膜の残留塗膜部は現像液の浸透が実質的に起きな
いので現像液による膨潤等の変形を起こさず、高解像度
のパタンが形成できる。

【０００９】本発明者等は、側鎖にカルボン酸構造を有
する種々のビニル重合性ポリマーについて、その塗膜の
水性アルカリ溶解性を鋭意検討したところ、フェノール
性水酸基を有する高分子塗膜に容易に見られた、表面層
が逐次的に溶出する溶解特性を見いだすことが困難であ
った。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の第１の目的
は、ＡｒＦエキシマレーザの波長１９３ｎｍを含む遠紫
外線領域で透明、かつドライエッチング耐性も高い化学
構造を持ちながら、水性アルカリ現像液に対して表面層
が逐次的に溶出する溶解特性を有する高分子材料を利用
することで、解像性能の優れたパタン形成方法を提供す
ることにある。また第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で
ある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的は、所定
の基板上に感光性組成物からなる塗膜を形成する工程、
該塗膜に所定パタン状に活性化学線を照射することで該
塗膜中に所望のパタンの潜像を形成する工程、水性アル
カリ現像液を用いて該塗膜中に所望のパタンを現像する
工程からなるパタン形成方法において、水性アルカリ現
像液での現像が、実質的に当該潜像形成後の塗膜中の一
般式（１）で示される化学構造に基づく重合体の水性ア
ルカリ溶解性によることを特徴とするパタン形成方法に
よって達成される。

【００１２】

【化２】

【００１３】（Ｘは２個以上共役した不飽和結合を少な
くとも持たず、５員環以上の環構造を２個以上有する炭
化水素構造であり、付加的にカルボン酸以外の極性置換
基を有してもよく、Ｙは少なくとも共役した不飽和結合
を持たない炭化水素構造であり、ｎは２以上の整数） 本発明は、一般式（１）で示される高分子材料を主要成
分、あるいは主要原料として調製された感光性組成物か
らなる塗膜を用いることにより実現できる。一般式
（１）中のＸで示される炭化水素構造は、５員環以上の
環構造を２個以上、望ましくは４ないし５個有すること
により、形成されたパタンに必要なドライエッチング耐
性が付与できる。これ以下ではドライエッチング耐性が
不充分であり、これより多いと水性アルカリ現像過程で
パタンの膨潤が起きやすくなる。また、付加的にカルボ
ン酸以外の極性置換基、例えば水酸基を有していれば、
上記感光性組成物塗膜の基板との接着性が向上する。

【００１４】一般式（１）中のＸあるいはＹで示される
炭化水素構造に２個以上共役した不飽和結合を持つと、
１９３ｎｍでの光吸収が増大し、パタン潜像を良好に得
ることが困難となる。しかし、孤立した不飽和結合であ
れば問題はなく、むしろ、ドライエッチング耐性をより
高めることが出来る。

【００１５】一般式（１）で示される高分子材料を主要
成分、あるいは主要原料として調製された感光性組成物
には、その塗膜のパタン状露光部が、現像により残留し
てパタンを形成するネガ型レジストとして機能するもの
と、その塗膜のパタン状露光部が、現像により除去され
てパタンを形成するポジ型レジストとして機能するもの
とがある。

【００１６】本発明をネガ型レジストパタンの形成方法
として適用する場合、一般式（１）で示される高分子材
料は当該ネガ型レジストとなる感光性組成物の主要成分
としてそのまま用いる。この場合、上記高分子材料は、
ネガ型レジストのマトリックス樹脂として用いられ、こ
れに従来広く用いられている種々の感光機構を組み入れ
ることで水性アルカリ現像型のネガ型レジストとするこ
とが出来る。

【００１７】良く知られたビスアジド化合物を添加すれ
ば、露光により上記マトリックスの架橋剤として作用
し、露光部が現像液に不溶化し、未露光部は上記高分子
材料のカルボン酸構造により現像液に溶解するので本発
明のパタン形成方法となる。安定なビスアジド化合物の
多くは、芳香環を有し波長１９３ｎｍでの光吸収が大き
くなるので含有量およびレジスト膜としての膜厚に制限
がある。しかし、比較的薄膜であれば、不溶化に有効な
含有量のビスアジド化合物を利用する感光材料の調製が
できる。光透過率を下げずに効果的な架橋反応機構を可
能とする方法として、公知の酸発生剤あるいは酸前駆体
を利用した化学増幅系を用いたネガ型レジストのマトリ
ックス樹脂として上記高分子材料を使用することもでき
る。

【００１８】本発明をポジ型レジストパタンの形成方法
として適用する場合、一般式（１）で示される高分子材
料は当該ポジ型レジストとなる感光性組成物の主要原料
として用いることが出来る。即ち、上記樹脂中のカルボ
ン酸基にある水酸基を公知の酸分解性保護基、たとえ
ば、１−エトキシエチル基，テトラヒドロピラニル基，
テトラヒドロフラニル基，ターシャリブチル基，ターシ
ャリブトキシカルボニル基等で保護した高分子材料と公
知の酸発生剤あるいは酸前駆体を利用することでポジ型
化学増幅系レジストとすることが出来る。この場合は、
パタン潜像露光部に酸が生成し、この酸を触媒として脱
保護反応を促進する工程を経た後、露光部に一般式
（１）で示される構造が再現し、水性アルカリ現像液に
よってポジ型パタンが形成される。

【００１９】公知の酸発生剤あるいは酸前駆体として
は、トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスル
ホン酸塩，ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタン
スルホン酸塩，ジｔ−ブチルフェニルヨードニウムメタ
ンスルホン酸塩等の非金属系のオニウム塩，ｐ−トルエ
ンスルホン酸−ｏ−ジニトロベンジル，トリス（メタン
スルホニルオキシ）ベンゼン，トリス（エタンスルホニ
ルオキシ）ベンゼン等のスルホン酸エステル，トリフル
オロメタンスルホン酸ナフチルイミド等のスルホン酸イ
ミド，トリス（２，３−ジブロモプロピル）イソシアヌ
レート等のハロゲン化有機化合物等が挙げられるが、フ
ェニル核を多く含む化合物は、波長１９３ｎｍで大きな
光吸収を示すのでその添加量には限度がある。

【００２０】一般式（１）で示される高分子材料は、カ
ルボン酸基を有し、かつ複数の水酸基を有する５員環以
上の環構造を２個以上有する炭化水素誘導体と脂肪族ジ
カルボン酸クロリドとのエステル化反応によって合成で
きる。上記炭化水素誘導体としては、化学式（２）で示
されるようなコール酸やその誘導体であるデオキシコー
ル酸等、また、テルペン誘導体の一種であるグリシルレ
チン酸を還元して得られる化学式（３）の様な化合物が
使用できる。また、上記脂肪族ジカルボン酸クロリドと
しては、マロン酸クロリド，こはく酸クロリド等が使用
できる。さらに、１，３−アダマンタンジアセト酸クロ
リド等の環状脂肪族ジカルボン酸クロリドを使用すれ
ば、波長１９３ｎｍでの光吸収を小さく保ったままドラ
イエッチング耐性を一層増加させることが出来る。

【００２１】

【化３】

【００２２】

【化４】

【００２３】上記第２の目的を達成するための本発明の
半導体装置の製造方法は、半導体基板上に上記記載のい
ずれかのパタン形成方法によりレジストパタンを形成
し、それをもとに、基板をエッチング加工する工程か、
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。本発明の半導体の製造方法で用いられるエ
ッチング加工法としては、プラズマエッチング，反応性
イオンエッチング，反応性イオンビームエッチング等の
ドライエッチング方や、ウエットエッチング方が挙げら
れる。本発明の半導体装置の製造方法において加工され
る基板としては、ＣＶＤ法や熱酸化法で形成された二酸
化珪素膜，塗布性ガラス膜などの酸化膜、あるいは窒化
珪素膜等の窒化膜が挙げられる。またアルミニウムやそ
の合金，タングステンなどの各種金属膜，多結晶シリコ
ン等が挙げられる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施例に基づい
て、さらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定さ
れるものではない。はじめに、本発明の要点となる前記
一般式（１）で表される高分子化合物およびその誘導体
の合成例を述べる。

【００２５】（合成例１）コール酸４.０９ｇ ，トリエ
チルアミン１.０１ｇ をテトラヒドロフラン３０ｍｌに
溶解し、そこに、こはく酸クロリド１.５５ｇ をテトラ
ヒドロフラン２０ｍｌに溶解した溶液を窒素気流下０℃
で滴下した。滴下後、さらに室温で数時間撹拌後、沈殿
しているトリエチルアミンの塩酸塩を濾別した。濾液に
酢酸エチル１５０ｍｌを加え、食塩水１００ｍｌで４回
水洗した。水洗後、有機溶剤層を無水硫酸ナトリウムで
乾燥し、さらに減圧蒸留で濃縮した。濃縮溶液を大量の
ｎ−ヘキサン中へ注ぎ、沈殿物を濾別，乾燥して、黄土
色のポリマー４.３５ｇ を得た。得られたポリマーの構
造は、種々の分析法から化学式（４）の構造であること
がわかった。

【００２６】

【化５】

【００２７】また、ゲルパーミェーションクロマトグラ
フィ（ＧＰＣ）でこのポリマーの分子量分布を測定した
ところ、コール酸の２量体から６量体に相当する分子量
の成分を主とし、ポリスチレン換算重量平均分子量：１
８００，同数平均分子量：１１００であった。

【００２８】得られた化学式（４）のポリマー１００重
量部をシクロヘキサノン４００重量部に溶解し、孔径
０.２μｍ のフィルターで濾過した。それを回転塗布
し、100℃で２分間ベークしてポリマー膜を得た。シリ
コン基板上に塗布した膜（膜厚７８０ｎｍ）をテトラメ
チルアンモニウムヒドロキシド水溶液（濃度０.１１９
重量％）に浸したところ、干渉色が変化しながら８.８
秒で溶け、残膜が０になった。また溶解速度モニターを
用いて溶解を調べたところ、膨潤せずに溶解しているこ
とがわかった。また、フッ化リチウム基板上に塗布した
膜の吸収スペクトルを、真空紫外分光装置（ＡＲＣ社
製）で測定したところ、１９３ｎｍの吸光度が、膜厚
１.０μｍで０.２であり、吸収が小さいことがわかっ
た。

【００２９】さらにアルミニウム蒸着したシリコン基板
上に塗布した膜（膜厚６７０ｎｍ）について、ＥＣＲ方
式のドライエッチング装置でエッチングを行った。エッ
チング条件は、Ｃｌ₂流量：９０sccm，ＢＣｌ₃流量：６
０sccm，ガス圧：１.３Ｐａ,ＲＦバイアスパワー：１４
０Ｗであった。エッチング後の残膜厚から求めたエッチ
レートは１０９０ｎｍ／ｓであった。同条件下で比較し
たポリ（メタクリル酸メチル）のエッチレート１５８０
ｎｍ／ｓより小さく、ポリ（ｐ−ヒドロキシスチレン）
のエッチレート１０８０ｎｍ／ｓと同等であった。

【００３０】（合成例２）合成例１で、こはく酸クロリ
ドに代えてマロン酸クロリドを用いた以外は合成例１と
同様の手順で、黄土色のポリマー３.４０ｇ を得た。Ｇ
ＰＣ測定によれば、このポリマーは、コール酸の３量体
以上に相当する成分を主とし、ポリスチレン換算重量平
均分子量：２４００、同数平均分子量：１５００であっ
た。

【００３１】（合成例３）合成例１で、コール酸に代え
てデオキシコール酸を用いた以外は合成例１と同様の手
順で、黄土色のポリマー４.１０ｇ を得た。ＧＰＣ測定
によれば、このポリマーは、コール酸の３量体以上に相
当する成分を主とし、ポリスチレン換算重量平均分子
量：２２００，同数平均分子量：１３００であった。

【００３２】（合成例４）グリシルレチン酸４.７ｇ を
２０ｍｌのエタノールに溶解し、水素化ホウ素ナトリウ
ム０.１９ｇ を５分間かけて加えた。さらに２時間、室
温にて撹拌を続けた後、減圧蒸留で濃縮し、１０ｍｌの
水を加えた。これをエーテル抽出したのち、飽和食塩水
で洗浄し、さらに、エーテル層を硫酸ナトリウムで一夜
乾燥した。エーテル溶液部を減圧蒸留で濃縮して還元グ
リシルレチン酸（化３）３.５ｇ を得た。合成例１で、
コール酸に代えて合成した還元グリシルレチン酸を用い
た以外は合成例１と同様の手順で、黄土色のポリマー
２.８０ｇ を得た。ＧＰＣ測定によれば、このポリマー
は、還元グリシルレチン酸の３量体以上に相当する成分
を主とし、ポリスチレン換算重量平均分子量：２３０
０，同数平均分子量：1500であった。

【００３３】（合成例５）合成例１で、こはく酸クロリ
ドに代えて１、３−アダマンタンジアセト酸クロリドを
用いた以外は合成例１と同様の手順で、黄土色のポリマ
ー３.８０ｇ を得た。ＧＰＣ測定によれば、このポリマ
ーは、コール酸の３量体以上に相当する成分を主とし、
ポリスチレン換算重量平均分子量：３４００，同数平均
分子量：１６００であった。

【００３４】合成例２〜５で得られたポリマーは、いず
れも合成例１と同様、波長２００nm付近に特別の吸収帯
を持たず、１９３ｎｍにおける吸収も膜厚１ミクロンあ
たり０.２ 以下であった。また、テトラメチルアンモニ
ウムヒドロキシド水溶液（濃度０.１１９ 重量％）に対
する溶解特性も、ほぼ線形に溶解するエッチング様の特
性を示した。合成例１と同様のドライエッチング条件で
のエッチレートもポリ（ｐ−ヒドロキシスチレン）のエ
ッチレートと同等かそれよ小さい値であった。

【００３５】（合成例６）合成例３で得られたポリマー
２.５ｇに、エチルビニルエーテル０.９ｇをTHF４０ｍ
ｌに溶解し、ピリジニウムｐ−トルエンスルホネート
０.１５ｇ を加え室温で数時間撹拌した。反応の進行を
赤外吸収スペクトルで確認した後、酢酸エチル６０ｍｌ
を加え、有機層を３０ｍｌ食塩水で３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、乾燥後、溶
媒を減圧留去して減らして、ｎ−ヘキサン２００ｍｌへ
注ぎ、沈殿したポリマーを乾燥して、１−エトキシエチ
ル化−還元グリシルレチン酸−こはく酸縮合体ポリマー
１.８ｇ を得た。得られたポリマーの構造は、種々の分
析法から化学式（５）の構造であることがわかった。

【００３６】

【化６】

【００３７】このポリマーは、波長２００ｎｍ付近に特
別の吸収帯を持たず、１９３ｎｍにおける吸収も膜厚１
ミクロンあたり０.２ 以下であった。合成例１と同様の
ドライエッチング条件でのエッチレートもポリ（ｐ−ヒ
ドロキシスチレン）のエッチレートと同等かそれより小
さい値であった。

【００３８】次に、上記合成した高分子を用いた実施例
を用いて、本発明をさらに詳しく述べる。

【００３９】（実施例１）合成例１で合成したポリマー
１００重量部、３，３′−ジアジドジフェニルスルホン
２０重量部，シクロヘキサノン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濾過
し、レジスト溶液とした。

【００４０】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
８０℃で２分間加熱処理して、膜厚０.２１μｍ のレジ
スト膜を形成した。

【００４１】窒素で装置内部を置換した露光実験装置
に、上記のレジストを塗布した基板を入れ、その上に石
英板上にクロムでパタンを描いたマスクを密着させた。
そのマスクを通じてＡｒＦエキシマレーザ光を照射し
た。現像はテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶
液（１.１９ 重量％）で、２３℃で７０秒間行い、続け
て６０秒間純水でリンスした。その結果、露光量５０ｍ
Ｊ／cm² で、露光部は架橋不溶化したが、未露光部は現
像液に溶解し、ネガ型の０.２０μｍ ラインアンドスペ
ースパタンが得られた。このレジスト膜の吸収スペクト
ルを、紫外可視分光光度計で測定したところ、１９３ｎ
ｍの透過率は１７％であり、必ずしも透過率は高くなか
ったが膜厚が薄ければパタン形成が可能であった。

【００４２】（実施例２）合成例１で合成したポリマー
１００重量部、３，４−エポキシシクロヘキシルメチル
ー３，４−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート
（ユニオンカーバイド社製 ＥＲＬ−４２２１）２０重
量部，ジメチルフェニルスルホニウムトリフレート５重
量部をメチルアミルケトン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濾過しレジ
スト溶液とした。

【００４３】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
８０℃で２分間加熱処理して、膜厚０.４２μｍ のレジ
スト膜を形成した。この膜の吸収スペクトルを、紫外可
視分光光度計で測定したところ、１９３ｎｍの透過率は
６１％であり、透明性が高いことがわかった。

【００４４】窒素で装置内部を置換した露光実験装置
に、上記のレジストを塗布した基板を入れ、その上に石
英板上にクロムでパタンを描いたマスクを密着させた。
そのマスクを通じてＡｒＦエキシマレーザ光を照射し、
その後１００℃で２分間露光後ベークを行った。現像は
テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液（0.119
重量％）で、２３℃で８０秒間行い、続けて６０秒間純
水でリンスした。その結果、露光量２５０ｍＪ／cm² の
ときに、レジスト膜の未露光部のみが現像液に溶解除去
され、ネガ型の０.２０μｍ ラインアンドスペースパタ
ンが得られた。

【００４５】（実施例３〜６）合成例２〜５で合成した
ポリマーを各々用いた以外は実施例２と同様にして、各
々ネガ型の０.２０〜０.２２５μｍラインアンドスペー
スパタンが得られた。いずれのレジスト膜も、膜厚０.
４５〜０.５２μｍの間にあり、１９３ｎｍの透過率は
５５〜６１％であって、透明性が高いことがわかった。

【００４６】（実施例７）合成例６で得られた１−エト
キシエチル化−還元グリシルレチン酸−こはく酸縮合体
ポリマー１００重量部，酸発生剤Ｎ−（トリフルオロメ
タンスルホニルオキシ）スクシイミド５重量部をメチル
アミルケトン６００重量部に溶解し、実施例１と同様に
してレジスト溶液を調製した。

【００４７】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
８０℃で２分間加熱処理して、膜厚０.４５μｍ のレジ
スト膜を形成した。この膜の吸収スペクトルを、紫外可
視分光光度計で測定したところ、１９３ｎｍの透過率は
５８％であり、透明性が高いことがわかった。

【００４８】実施例２と同様にマスクを通じてＡｒＦエ
キシマレーザ光を照射し、その後８０℃で２分間露光後
ベークを行った。現像はテトラメチルアンモニウムヒド
ロキシド水溶液（０.１１９ 重量％）で、２３℃で１２
０秒間行い、続けて６０秒間純水でリンスした。その結
果、露光量３０ｍＪ／cm² のときに、レジスト膜の露光
部のみが現像液に溶解除去され、ポジ型の０.２５μｍ
ラインアンドスペースパタンが得られた。

【００４９】（実施例８）シリコン半導体基板上に形成
された厚さ０.４５μｍ のアルミニウム配線層上に実施
例１で調製されたレジスト材料を０.５５μｍ の膜厚で
塗布した。所定の配線パタン状にマスクを介してＡｒＦ
エキシマレーザ光を照射し、その後１００℃で２分間露
光後ベークを行った。現像はテトラメチルアンモニウム
ヒドロキシド水溶液（０.１１９ 重量％）で、２３℃で
８０秒間行い、続けて６０秒間純水でリンスした。その
結果、露光量２５０ｍＪ／cm² で、線幅０.３０μｍ の
所定の配線パタンに対応するレジストパタンが得られ
た。引き続いて、基板を１２０℃で２分間ポストベーク
処理した後、ＥＣＲ方式のドライエッチング装置で露出
したアルミニウム層のエッチングを行った。エッチング
条件は、Ｃｌ₂ 流量：９０sccm，ＢＣｌ₃流量：６０scc
m，ガス圧：１.３Ｐａ，ＲＦバイアスパワー：１４０Ｗ
であった。３０％オーバエッチング条件で、線幅０.３
０μｍ の所定の配線パタンが充分な精度で形成でき
た。

【００５０】

【発明の効果】本発明によれば、従来高解像度のレジス
ト材料で実現されていた良好な逐次現像溶解機構を有
し、かつ、ＡｒＦエキシマレーザ光の波長においても高
い透過率を有したレジスト材料の微細パタン形成が出来
るので、ＡｒＦエキシマレーザ光源を利用したリソグラ
フィ技術で高集積半導体装置の微細加工を高精度かつ高
効率で実現できた。

フロントページの続き (72)発明者 服部 恵子 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 山中 良子 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定の基板上に感光性組成物からなる塗膜
   を形成する工程、該塗膜に所定パタン状に活性化学線を
   照射することで該塗膜中に所望のパタンの潜像を形成す
   る工程、水性アルカリ現像液を用いて該塗膜中に所望の
   パタンを現像する工程からなるパタン形成方法におい
   て、水性アルカリ現像液での現像が実質的に当該潜像形
   成後の塗膜中の一般式（１） （Ｘは２個以上共役した不飽和結合を少なくとも持た
   ず、５員環以上の環構造を２個以上有する炭化水素構造
   であり、付加的にカルボン酸以外の極性置換基を有して
   もよく、Ｙは少なくとも共役した不飽和結合を持たない
   炭化水素構造であり、ｎは２以上の整数）で示される化
   学構造に基づく重合体の水性アルカリ溶解性によること
   を特徴とするパタン形成方法。 【化１】
2. 【請求項２】請求項１記載のパタン形成方法において、
   一般式（１）のＸが、５員環以上の環構造を４ないし５
   個有する炭化水素構造であることを特徴とするパタン形
   成方法。
3. 【請求項３】請求項１記載のパタン形成方法において、
   一般式（１）のＹが、少なくとも共役した不飽和結合を
   持たない環状炭化水素構造であることを特徴とするパタ
   ン形成方法。
4. 【請求項４】請求項１から３のいずれかに記載のパタン
   形成方法により、半導体基板上にレジストパタンを形成
   する工程、該レジストパタンをもとに、該半導体基板を
   エッチング加工する工程を含むことを特徴とする半導体
   装置の製造方法。