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JP2557817B2 - Ionizing radiation sensitive negative resist - Google Patents

Ionizing radiation sensitive negative resist

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JP2557817B2
JP2557817B2 JP58199792A JP19979283A JP2557817B2 JP 2557817 B2 JP2557817 B2 JP 2557817B2 JP 58199792 A JP58199792 A JP 58199792A JP 19979283 A JP19979283 A JP 19979283A JP 2557817 B2 JP2557817 B2 JP 2557817B2
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resist
ionizing radiation
pattern
polymer
negative resist
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JP58199792A
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浩平 讃井
清 小口
富紘 中田
洋一 高橋
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Dai Nippon Printing Co Ltd
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Dai Nippon Printing Co Ltd
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    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/038Macromolecular compounds which are rendered insoluble or differentially wettable

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、LSI、超LSI等の高密度集積回路あるいはそ
れ等の製造に用いるフオトマスクを製造するためのリソ
グラフイー工程で用いられる微細パターン形成に適した
レジスト材料に関し、更に詳しくは電離放射線に対して
高感度かつ高解像性であり硬化後には耐エツチング性に
優れたレジスト膜を与える新規なネガ型レジスト材料に
関する。
The present invention relates to a resist material suitable for forming a fine pattern used in a lithographic process for manufacturing a photomask used for manufacturing high-density integrated circuits such as LSI and VLSI, or for manufacturing them. More specifically, the present invention relates to a novel negative resist material which is highly sensitive to ionizing radiation and has high resolution and, after curing, gives a resist film having excellent etching resistance.

周知のように、近年、半導体集積回路等の高性能化、
高集積度化への要求は一層増大している。このためリソ
グラフイー技術としては、従来の紫外線を用いたフオト
リソグラフイーに代つて、より波長が短かく高エネルギ
ーである電離放射線、すなわち電子線、軟X線、イオン
ビーム等を用いるリソグラフイーにより超微細なパター
ン加工技術を確立する努力が払われている。
As is well known, in recent years, high performance of semiconductor integrated circuits,
The demand for higher integration is ever increasing. Therefore, as a lithographic technique, photolithography using conventional ultraviolet rays is replaced with ionizing radiation having a shorter wavelength and higher energy, that is, lithography using electron beams, soft X-rays, ion beams, etc. Efforts are being made to establish fine pattern processing technology.

一方、このような線源の変更による超微細リソグラフ
イー技術を可能とするためには、使用されるレジスト材
料もそれに応じた特性を有するものでなければならな
い。一般に高エネルギーの電離放射線を用いる超微細リ
ソグラフイーに使用するレジスト材料には次のような特
性が要求される。
On the other hand, in order to enable the ultrafine lithographic technique by changing the radiation source as described above, the resist material used must also have characteristics corresponding to it. Generally, the following characteristics are required for a resist material used for ultrafine lithography using high-energy ionizing radiation.

イ) 電離放射線に対して高感度であること。B) High sensitivity to ionizing radiation.

ロ) 高解像性であること。B) High resolution.

ハ) 均質な薄膜の形成が可能であること。C) A homogeneous thin film can be formed.

ニ) 高密度の微細パターン化に必須のドライエツチン
グを適用するため耐ドライエツチング性に優れること。
D) Excellent dry etching resistance because dry etching, which is essential for high-density fine patterning, is applied.

ホ) 現像性が優れること。E) Excellent developability.

従来、上述したような特性を備える電離放射線感応レ
ジストとしては、数多くのものが開発されており、これ
らは、電離放射線の照射によつて崩壊反応を起して照射
部が可溶化するポジ型と、電離放射線の照射によつて架
橋反応を起し照射部が不溶化するネガ型とに分類され
る。
Conventionally, many types of ionizing radiation sensitive resists having the above-mentioned characteristics have been developed. These are positive type which is solubilized in the irradiated part by causing a disintegration reaction by the irradiation of ionizing radiation. , Negative type in which the irradiation part is insolubilized by a crosslinking reaction caused by irradiation with ionizing radiation.

これらのうち、ポジ型は、一般に現像液の適性範囲が
狭く、また耐ドライエツチング性が弱いという欠点があ
る。これに対し、ネガ型レジストは、これらの点におい
て、ポジ型よりは優れているものが多い。
Among them, the positive type generally has a drawback that the suitable range of the developing solution is narrow and the dry etching resistance is weak. On the other hand, many negative resists are superior to positive resists in these respects.

従来、開発されている電離放射線感応性ネガ型レジス
トの代表的なものとしては、ポリグリシジルメタクリレ
ート系、グリシジルメタクリレート−エチルアクリレー
ト共重合体系、不飽和カルボン酸−メタクリレート共重
合体系などがある。しかしながら、これらのネガ型レジ
ストも実用上いくつかの欠点があり、必ずしも満足なも
のとはいい難い。たとえば、グリシジルメタクリレート
系レジストは、高感度を有しているものの、描画パター
ンの縁部にスカムが多く発生するため解像力が低下し、
実用的には2.0μm程度の解像度しか得られない。また
上記レジストはいずれも耐ドライエツチング性が低く
(ドライエツチングに際しての膜厚の減少が大であ
る)、高密度の微細パターン化に不可欠なドライエツチ
ングプロセスの適用が困難であるという欠点がある。
Typical examples of negative resists sensitive to ionizing radiation that have been conventionally developed include polyglycidyl methacrylate type, glycidyl methacrylate-ethyl acrylate copolymer type, and unsaturated carboxylic acid-methacrylate copolymer type. However, these negative resists also have some drawbacks in practical use, and it is difficult to say that they are always satisfactory. For example, a glycidyl methacrylate-based resist has a high sensitivity, but the resolution is lowered because scum is often generated at the edge of the drawing pattern,
Practically, only a resolution of about 2.0 μm can be obtained. Further, each of the above resists has a drawback that the dry etching resistance is low (the film thickness is largely reduced during dry etching), and it is difficult to apply the dry etching process which is indispensable for forming a high-density fine pattern.

上述した事情に鑑み、本発明は、高感度でかつ耐ドラ
イエツチング性に優れ、高解像度を達成し得る新規な型
の電離放射線感応ネガ型レジストを提供することを目的
とする。
In view of the above-mentioned circumstances, it is an object of the present invention to provide a new type of ionizing radiation sensitive negative resist which has high sensitivity and excellent dry etching resistance and can achieve high resolution.

本発明者らは、上述の目的で既に一つの電離放射線感
応ネガ型レジストを開発している(昭和56年特許願第16
1430号)。すなわち、このレジストは、一般式 (式中R0は、アルデヒド又はケトンの炭化水素残基;R2
は一部がアセチル基で置換され得る水素原子;R3は何も
ないか、酢酸ビニルと共重合可能なモノマーの重合単
位;l、m、kは重合度を示す整数) にて表わされ、分子量が10,000〜1,000,000のアセター
ル化ポリビニルアルコール単独又はこれと相溶性の他の
重合体との混合物からなることを特徴とするものであ
る。
The present inventors have already developed one ionizing radiation sensitive negative resist for the above-mentioned purpose (Japanese Patent Application No. 16/1981
No. 1430). That is, this resist has the general formula (In the formula, R 0 represents a hydrocarbon residue of an aldehyde or a ketone; R 2
Is a hydrogen atom which can be partially substituted with an acetyl group; R 3 is absent or is a polymer unit of a monomer copolymerizable with vinyl acetate; l, m and k are integers indicating the degree of polymerization) The acetalized polyvinyl alcohol having a molecular weight of 10,000 to 1,000,000, or a mixture of the acetalized polyvinyl alcohol and another polymer compatible with the acetalized polyvinyl alcohol.

本発明者らは、上記レジストの一連の研究をさらに発
展させ、電離放射線感応基としてアセタール基を側鎖に
有する種々の重合体を合成し、これらの重合体の電離放
射線反応性を調べたところ、極めて優れた性能を有する
ことを見い出して本発明を完成させるに至つた。
The present inventors further developed a series of research on the above resists, synthesized various polymers having an acetal group as a side chain as an ionizing radiation sensitive group, and examined the ionizing radiation reactivity of these polymers. The inventors have found that they have extremely excellent performance and have completed the present invention.

すなわち、本発明による電離放射線感応ネガ型レジス
トは、 一般式 (式中、R1は水素原子又はアルキル基であり、R2はアル
デヒド又はケトンの炭化水素残基であって芳香族を含む
炭化水素基、mはメチレン鎖長を示す1以上の整数であ
り、nは1又は2である) にて表わされる側鎖にアセタール構造を有する構成単位
からなる分子量10,000〜1,000,000の重合体、または前
記構成単位を含む分子量10,000〜1,000,000の共重合体
もしくは前記重合体と相溶性の他の重合体との混合物か
ら構成されていることを特徴としている。
That is, the negative resist sensitive to ionizing radiation according to the present invention has the general formula (In the formula, R 1 is a hydrogen atom or an alkyl group, R 2 is a hydrocarbon residue of an aldehyde or a ketone and contains an aromatic hydrocarbon group, and m is an integer of 1 or more showing a methylene chain length. , N is 1 or 2), a polymer having a molecular weight of 10,000 to 1,000,000, which comprises a structural unit having an acetal structure in the side chain, or a copolymer or a polymer having a molecular weight of 10,000 to 1,000,000 containing the structural unit. It is characterized in that it is composed of a mixture with another polymer compatible with.

本発明のレジストを構成する重合体の構造ならびに製
造法自体は、公知のものである。しかしながら、この重
合体が電離放射線に感応するという事実は知られておら
ず、したがつてその架橋性樹脂としての利用、特に電離
放射線の照射により架橋して耐ドライエツチング性に優
れたレジスト膜を与えることは全く知られていなかつ
た。
The structure of the polymer constituting the resist of the present invention and the production method itself are known. However, the fact that this polymer is sensitive to ionizing radiation is not known, and therefore, its use as a crosslinkable resin, especially a resist film excellent in dry etching resistance which is crosslinked by irradiation of ionizing radiation is used. It was never known to give.

以下、本発明を更に詳細に説明する。以下の記載にお
いて、組成を表わす「%」および部は特に断らない限り
重量基準とする。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail. In the following description, “%” and part indicating composition are based on weight unless otherwise specified.

本発明に係るレジストは、上記一般式で示されるが、
式中R1は水素原子又はアルキル基、たとえばメチル基、
エチル基、n−プロピル基などである。
The resist according to the present invention is represented by the above general formula,
In the formula, R 1 is a hydrogen atom or an alkyl group, for example, a methyl group,
Examples thereof include ethyl group and n-propyl group.

側鎖のアセタール構造に含まれる基R2はアルデヒド又
はケトンとアルコールとの間で起るアセタール化の際に
アルデヒド又はケトンから誘導される炭化水素残基であ
って芳香族を含む炭化水素基である。すなわち本明細書
で「アセタール化」なる語は、アルデヒドとアルコール
との間での脱水縮合による狭義のアセタール化に加え
て、ケトンとアルコールとの間での脱水縮合(いわゆる
ケタール化)をも包含する意味で用いられる。このよう
なアルデヒド又はケトンの炭化水素残基の具体例として
は、芳香族炭化水素基として、 (式中、R3は水素又は水素以外の置換基を示す)などが
挙げられる。
The group R 2 included in the acetal structure of the side chain is a hydrocarbon residue derived from an aldehyde or a ketone during the acetalization between an aldehyde or a ketone and an alcohol, which is a hydrocarbon group containing an aromatic group. is there. That is, in the present specification, the term “acetalization” includes not only acetalization in a narrow sense by dehydration condensation between aldehyde and alcohol but also dehydration condensation between ketone and alcohol (so-called ketalization). Is used to mean Specific examples of such a hydrocarbon residue of an aldehyde or a ketone include an aromatic hydrocarbon group, (In the formula, R 3 represents hydrogen or a substituent other than hydrogen) and the like.

上記の基R2は、塩素などのハロゲンを含有していても
よい。
The above group R 2 may contain halogen such as chlorine.

一方、式中mはメチレン鎖長を表わす1以上の数であ
り、nは1又は2の数であつて、アセタール構造が5員
環又は6員環であることを示している。
On the other hand, in the formula, m is a number of 1 or more representing the methylene chain length, n is a number of 1 or 2, and indicates that the acetal structure is a 5-membered ring or a 6-membered ring.

これらのうち、耐ドライエツチング性に優れたレジス
ト膜を与えるためには、R2基として芳香族を含むものが
好ましく用いられる。
Of these, those containing an aromatic group as the R 2 group are preferably used in order to provide a resist film having excellent dry etching resistance.

上記のような側鎖にアセタール構造を有する重合体
は、10,000〜1,000,000好ましくは、10,000〜15,000の
分子量を有することが望ましい。一般に分子量の増大に
伴なつて高感応性が得られるが、分子量が大きくなりす
ぎると塗布適性が損なわれるため好ましくない。
The polymer having an acetal structure in the side chain as described above preferably has a molecular weight of 10,000 to 1,000,000, and preferably 10,000 to 15,000. Generally, high sensitivity is obtained as the molecular weight increases, but if the molecular weight becomes too large, the coating suitability is impaired, which is not preferable.

本発明のレジストは、上記一般式で示される側鎖にア
セタール構造を有する構成単位からなる単独重合体、ま
たは前記構成単位が含まれる共重合体、あるいは前記の
単独重合体と相溶性が良くかつ溶媒溶解性の良い他の重
合体との混合物からなつている。これらのうち、上記一
般式で示される側鎖にアセタール構造を有する構成単位
からなる単独重合体が好ましい。
The resist of the present invention is a homopolymer consisting of a structural unit having an acetal structure in the side chain represented by the above general formula, or a copolymer containing the structural unit, or good compatibility with the homopolymer and It is composed of a mixture with another polymer having good solvent solubility. Among these, a homopolymer composed of a structural unit having an acetal structure in the side chain represented by the above general formula is preferable.

上記一般式で示される側鎖にアセタール構造を有する
構成単位が含まれる共重合体としては、上記構成単位お
よび他の構成単位たとえばスチレン、ビニルナフタレ
ン、α−メチルスチレン、クロロメチル化スチレン、パ
ロゲン化スチレン、イソプロペニルナフタレン、クロロ
メチル化ビニルナフタレン、メチルアクリレート、エチ
ルアクリレート、ブチルアクリレート、グリシジルメタ
クリレート、トリフルオロエチルメタクリレートエチレ
ン、酢酸ビニル単位などが挙げられる。
The copolymer containing a structural unit having an acetal structure in the side chain represented by the above general formula, the structural unit and other structural units such as styrene, vinylnaphthalene, α-methylstyrene, chloromethylated styrene, parogenization Examples thereof include styrene, isopropenyl naphthalene, chloromethylated vinyl naphthalene, methyl acrylate, ethyl acrylate, butyl acrylate, glycidyl methacrylate, trifluoroethyl methacrylate ethylene, vinyl acetate unit and the like.

上記のような他の構成単位は、レジストに高感度、耐
エツチング性、高解像性などの電離放射線レジストとし
ての適性を与えるため、共重合体中に20〜80モル%の量
で存在することができる。このような共重合体は、10,0
00〜10,000,000の分子量を有していることが好ましい。
The other constitutional units as described above are present in the copolymer in an amount of 20 to 80 mol% in order to impart suitability as an ionizing radiation resist such as high sensitivity, etching resistance, and high resolution to the resist. be able to. Such a copolymer has 10,0
It preferably has a molecular weight of 100 to 100,000,000.

また、上述のように本発明に係るレジストは、上記一
般式で示される側鎖にアセタール構造を有する構成単位
からなる単独重合体と、この単独重合体と相溶性が良く
かつ溶媒溶解性の良い他の重合体との混合物であつても
よい。このような重合体としては、ポリ酢酸ビニル、ポ
リビニルアルコール(部分けん化ポリ酢酸ビニル)、エ
チレン/酢酸ビニル共重合体およびその部分けん化物、
スチレン/酢酸ビニル共重合体等が挙げられる。これら
の共重合体は、10,000〜1,000,000の分子量を有してい
ることが好ましい。混合物として用いる場合、上記式で
示される側鎖にアセタール構造を有する構成単位からな
る単独重合体は、他の重合体との合計量の50重量%以上
の割合で用いることが好ましい。
Further, as described above, the resist according to the present invention has a homopolymer composed of a structural unit having an acetal structure in the side chain represented by the above general formula, and good compatibility with the homopolymer and good solvent solubility. It may be a mixture with another polymer. Such polymers include polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol (partially saponified polyvinyl acetate), ethylene / vinyl acetate copolymers and partially saponified products thereof,
Examples thereof include styrene / vinyl acetate copolymer. It is preferable that these copolymers have a molecular weight of 10,000 to 1,000,000. When used as a mixture, the homopolymer composed of a structural unit having an acetal structure in the side chain represented by the above formula is preferably used in a proportion of 50% by weight or more based on the total amount of the other polymers.

上記した重合体の製造は既知の方法によつて行うこと
ができる。たとえば、アクリル酸クロリド又はメタクリ
ル酸クロリドとアセタール環を有するアルコールを脱塩
化水素反応させてモノマーを合成し、アゾイソブチルニ
トリル等の触媒又は熱重合により、均一系あるいは不均
一系で重合させることにより得られる。
The above-mentioned polymer can be produced by a known method. For example, acrylic acid chloride or methacrylic acid chloride and an alcohol having an acetal ring are subjected to dehydrochlorination reaction to synthesize a monomer, which is obtained by polymerizing in a homogeneous system or a heterogeneous system by a catalyst such as azoisobutylnitrile or thermal polymerization. To be

次に本発明に係るレジストを用いてリソグラフイーを
行う方法について説明する。
Next, a method of performing lithography using the resist according to the present invention will be described.

まず、本発明に係るレジストを、ベンゼン、キシレン
等の芳香族溶剤;アセトン、メチルエチルケトン等のケ
トン系溶剤;クロロホルム、エチレンクロライド等の塩
素系溶剤;メチルセロソルブ、エチルセロソルブ等のセ
ロソルブ系溶剤に単独またはこれらの混合溶剤に溶解さ
せて、塗布に適した粘度を有する5〜15%程度のレジス
ト溶液を調製する。
First, the resist according to the present invention is used alone or in an aromatic solvent such as benzene or xylene; a ketone solvent such as acetone or methyl ethyl ketone; a chlorine solvent such as chloroform or ethylene chloride; a cellosolve solvent such as methyl cellosolve or ethyl cellosolve. By dissolving in these mixed solvents, a resist solution of about 5 to 15% having a viscosity suitable for coating is prepared.

次いで、このレジスト溶液を処理すべき半導体基板も
しくはマスク基板上にスピンナ−コーテイング法等の常
法により均一に塗布し、プリベーク処理を施して厚さ0.
1〜2μm程度のレジスト膜を形成する。プリベーク条
件は使用した溶媒の種類にもよるが、低級アルコールの
場合、一般に温度70〜90℃、時間20〜40分程度が適して
いる。
Then, the resist solution is uniformly applied to a semiconductor substrate or a mask substrate to be processed by a conventional method such as a spinner-coating method, and a pre-baking treatment is performed to a thickness of 0.
A resist film of about 1 to 2 μm is formed. Prebaking conditions depend on the type of solvent used, but in the case of lower alcohols, a temperature of 70 to 90 ° C and a time of 20 to 40 minutes are generally suitable.

続いて、レジスト膜の所望部分に、常法に従つて電子
線、軟X線等の電離放射線をパターン照射してパターン
描画を行い、更に現像液で処理して未照射部のレジスト
膜を選択的に溶解除去することによりレジストパターン
を形成する。現像液としては、上述したレジスト溶液の
調製に用いたと同様な溶剤類が好適に用いられる。
Subsequently, a desired portion of the resist film is irradiated with a pattern of ionizing radiation such as an electron beam or a soft X-ray according to a conventional method to draw a pattern, which is further treated with a developing solution to select a resist film of an unirradiated portion A resist pattern is formed by physically removing it. As the developing solution, the same solvents as those used for preparing the resist solution described above are preferably used.

現像後のレジストパターンを有する基板には、必要に
応じて更にポストベーク処理およびスカム除去処理を施
した後、エツチングを行い、基板の露出部にエツチング
パターンを形成する。ポストベーク処理は、たとえば温
度120〜140℃、時間20〜40分の条件で行い、またスカム
除去処理は、たとえば酸素プラズマを用い圧力0.9〜1To
rr、出力100Wの条件下で1〜2分処理することにより行
われる。
The substrate having the resist pattern after development is further subjected to post-baking treatment and scum removal treatment, if necessary, and then etching is performed to form an etching pattern on the exposed portion of the substrate. The post-baking treatment is performed, for example, at a temperature of 120 to 140 ° C. for a time of 20 to 40 minutes, and the scum removal treatment is performed using oxygen plasma at a pressure of 0.9 to 1 To.
It is performed by processing for 1 to 2 minutes under the condition of rr and output of 100W.

エツチングは、ウエツトエツチング、ドライエツチン
グのいずれも適用可能であるが、高集積度の半導体基
板、マスク基板等の加工には、微細パターン化に適した
ドライエツチングの方が適している。この点、本発明で
用いるレジストの分子構造中にベンゼン環を導入するこ
とにより、特に耐エツチング性の優れた架橋レジスト膜
を与えることができる。たとえば、このようにして、得
られた本発明のレジストのパターン化膜をクロムマスク
基板上に形成し、四塩化炭素等の塩素系のガスによりク
ロム露出部をドライエツチングする場合、レジスト膜の
膜べり速度は、耐ドライエツチング性が最も優れている
ノボラツク系フエノール樹脂からなるフオトレジストの
それとほぼ同等の値が得られる。
Either wet etching or dry etching can be applied, but dry etching suitable for fine patterning is more suitable for processing highly integrated semiconductor substrates, mask substrates and the like. In this respect, by introducing a benzene ring into the molecular structure of the resist used in the present invention, a crosslinked resist film having particularly excellent etching resistance can be provided. For example, when the patterned film of the resist of the present invention thus obtained is formed on a chromium mask substrate and the chromium exposed portion is dry-etched by a chlorine-based gas such as carbon tetrachloride, the resist film The sliding speed is almost the same as that of a photoresist made of a novolak-based phenol resin, which has the best dry etching resistance.

エツチング後残存するレジストパターンを剥離等によ
り除去すれば、リソグラフイー工程の1サイクルが終了
する。
If the resist pattern remaining after etching is removed by peeling or the like, one cycle of the lithographic process is completed.

上述したように、本発明に係る電離放射線感応ネガ型
レジストは、高感度かつ高解像力を有するとともに耐ド
ライエツチング性に優れており、ドライエツチングによ
る微細パターン化を要する高集積度の半導体回路あるい
はフオトマスクの製造に極めて優れた性能を示す。な
お、本明細書において、電離放射線とは、電子線、軟X
線、イオンビームなどを意味する。
As described above, the ionizing radiation-sensitive negative resist according to the present invention has high sensitivity and high resolution and is excellent in dry etching resistance, and has a highly integrated semiconductor circuit or photomask that requires fine patterning by dry etching. Shows extremely excellent performance in the production of In the present specification, ionizing radiation means an electron beam or soft X.
A line, an ion beam, etc. are meant.

以下、本発明を実施例により更に具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically by way of examples.

参考例1 (2,2−ジメチル−1,3−ジオキソラン−4−イル)メ
チルアクリレート(DMDMA)60gをトルエン300gに溶解さ
せ、これにアゾイソブチロニトリル(AIBN)8×10-2
を加え、窒素雰囲気下で50℃で4時間反応させた。反応
後得られた反応液を大量のメタノール中に加え、ポリマ
ーを回収し、得られたポリマーはベンゼン−エタノール
系で2回再沈精製し、乾燥してポリ(2,2−ジメチル−
1,3−ジオキソラン−4−イル)メチルアクリレート(P
DMDMA)を得た。このPDMDMAをクロルベンゼンに溶解
し、0.2μmのフイルターで過して濃度5%のレジス
ト溶液を得た。
Reference Example 1 60 g of (2,2-dimethyl-1,3-dioxolan-4-yl) methyl acrylate (DMDMA) was dissolved in 300 g of toluene, and 8 × 10 -2 g of azoisobutyronitrile (AIBN) was dissolved therein.
Was added and reacted at 50 ° C. for 4 hours under a nitrogen atmosphere. The reaction solution obtained after the reaction was added to a large amount of methanol to recover the polymer, and the obtained polymer was reprecipitated and purified twice with a benzene-ethanol system, and dried to obtain poly (2,2-dimethyl-
1,3-dioxolan-4-yl) methyl acrylate (P
DMDMA) got. This PDMDMA was dissolved in chlorobenzene and passed through a 0.2 μm filter to obtain a resist solution having a concentration of 5%.

このレジスト溶液をクロムマスク基板上にスピンナー
コーテイング法により塗布し、90℃で30分間プリベーク
して厚さ6,000Åの均一なレジスト膜を得た。次に、こ
のレジスト膜に、ビーム径0.25μm、エネルギー10KeV
の電子線を4×10-8クーロン/cm2の照射量で照射して
パターン描画を行つた。更にこのレジスト膜をメチルエ
チルケトンで1分間処理して現像し、イソプロピルアル
コールで1分間洗浄してレジストパターンを形成した。
This resist solution was applied onto a chromium mask substrate by a spinner coating method, and prebaked at 90 ° C. for 30 minutes to obtain a uniform resist film having a thickness of 6,000Å. Next, a beam diameter of 0.25 μm and energy of 10 KeV were applied to this resist film.
Was irradiated with an electron beam of 4 × 10 −8 coulomb / cm 2 to draw a pattern. Further, this resist film was treated with methyl ethyl ketone for 1 minute, developed, and washed with isopropyl alcohol for 1 minute to form a resist pattern.

次に、レジストパターンが設けられた基板を、140℃
で30分間ポストベークした後、圧力1Torr、出力100Wの
酸素プラズマにより1分間のスカム除去処理をした。
Next, the substrate provided with the resist pattern is heated to 140 ° C.
After 30 minutes of post-baking, a scum removal treatment was performed for 1 minute with oxygen plasma having a pressure of 1 Torr and an output of 100 W.

この基板をクロムマスクのウエツトエツチング液(硝
酸第2セリウムアンモニウム165g、70%過塩素酸43ml、
純水1000ml)に1分間浸漬してエツチングし、水洗後、
基板を硫酸−過酸化水素混合液よりなる剥離液に70℃で
5分間浸漬した後、レジストパターンを剥離し、2μm
のラインとスペースからなるクロムパターンを有するフ
オトマスクを得た。
Wet this substrate with a chromium mask wet etching solution (165 g of ceric ammonium nitrate, 43 ml of 70% perchloric acid,
Immerse in pure water (1000 ml) for 1 minute, etch, wash with water,
The substrate was immersed in a stripping solution consisting of sulfuric acid-hydrogen peroxide mixture at 70 ° C for 5 minutes, and then the resist pattern was stripped to 2 μm.
A photo mask having a chrome pattern consisting of lines and spaces was obtained.

参考例2 (2,2−ジメチル−1,3−ジオキソラン−4−イル)メ
チルメタクリレート50gとスチレン50gをベンゼン溶媒中
でAIBN0.1gを触媒として52℃で12時間反応させ(2,2−
ジメチル−1,3−ジオキソラン−4−イル)メチルメタ
クリレートとスチレンとの共重合体を得た。
Reference Example 2 (2,2-Dimethyl-1,3-dioxolan-4-yl) methyl methacrylate (50 g) and styrene (50 g) were reacted in a benzene solvent with AIBN (0.1 g) as a catalyst at 52 ° C. for 12 hours (2,2-
A copolymer of dimethyl-1,3-dioxolan-4-yl) methyl methacrylate and styrene was obtained.

得られた共重合体をクロロベンゼンに溶解し、過し
て濃度5%のレジスト溶液を得た。
The obtained copolymer was dissolved in chlorobenzene and filtered to obtain a resist solution having a concentration of 5%.

このレジスト溶液をクロムマスク基板上に、スピンナ
ーコーテイング法により塗布し、80℃、30分間のプリベ
ーク処理を行い、厚さ0.6μmの均一なレジスト膜を形
成した。次に、このレジスト膜にエネルギー10KeVの電
子線を1×10-6クーロン/cm2で照射した後、メチルセ
ロソルブで現像し、イソプロピルアルコールで洗浄して
レジストパターンを形成した。
This resist solution was applied onto a chromium mask substrate by a spinner coating method, and prebaked at 80 ° C. for 30 minutes to form a uniform resist film having a thickness of 0.6 μm. Next, this resist film was irradiated with an electron beam having an energy of 10 KeV at 1 × 10 −6 coulomb / cm 2 , and then developed with methyl cellosolve and washed with isopropyl alcohol to form a resist pattern.

次いで参考例1と同様のポストベーク処理およびスカ
ム除去処理をしたのち、この基板について圧力3×10-1
Torr、出力300WでCl4とO2の混合ガスを用いた反応性ス
パツタエツチングによりクロム膜の露出部を5分間エツ
チングした。レジストパターンの膜べり速度は200Å/
分であり、十分な耐ドライエツチング性を示した。
Then, post-baking treatment and scum removal treatment similar to those in Reference Example 1 were performed, and then the pressure of this substrate was 3 × 10 −1.
The exposed portion of the chromium film was etched for 5 minutes by reactive sputtering using a mixed gas of Cl 4 and O 2 at Torr and an output of 300 W. The film sliding speed of resist pattern is 200Å /
Therefore, it showed sufficient dry etching resistance.

エツチング後、参考例1と同様にレジストパターンを
剥離し、1μmのラインとスペースからなるクロムパタ
ーンを有するフオトマスクを得た。
After etching, the resist pattern was peeled off in the same manner as in Reference Example 1 to obtain a photomask having a chrome pattern composed of 1 μm lines and spaces.

参考例3 (2−オキソ−1,3−ジオキソラン−4−イル)メチ
ルアクリレートを用い参考例1と同様な方法でポリ(2
−オキソ−1,3−ジオキソラン−4−イル)メチルアク
リレート(PODMA)を調製した。このPODMAをクロロベン
ゼンに溶解し、0.2μmのフイルターで過して濃度6
%のレジスト溶液を得た。
Reference Example 3 In the same manner as in Reference Example 1 using (2-oxo-1,3-dioxolan-4-yl) methyl acrylate, poly (2
-Oxo-1,3-dioxolan-4-yl) methyl acrylate (PODMA) was prepared. Dissolve this PODMA in chlorobenzene and filter through a 0.2 μm filter to obtain a concentration of 6
% Resist solution was obtained.

このレジスト溶液を厚さ1500Åのシリコン酸化膜を有
するシリコンウエハー上に、スピンナーコーテイング法
により塗布し、90℃、30分間のプリベーク処理を行い、
厚さ5000Åの均一なレジスト膜を形成した。次に、この
レジスト膜にビーム径0.25μm、エネルギー10KeVの電
子線を1×10-7クローン/cm2で照射した後、メチルエ
チルケトン1分間処理して現像し、イソプロピルアルコ
ールで30秒間洗浄してレジストパターンを形成した。
This resist solution is applied on a silicon wafer having a silicon oxide film with a thickness of 1500 Å by a spinner coating method, and prebaked at 90 ° C for 30 minutes,
A uniform resist film with a thickness of 5000Å was formed. Next, this resist film was irradiated with an electron beam having a beam diameter of 0.25 μm and an energy of 10 KeV at 1 × 10 −7 clone / cm 2 , and then treated with methyl ethyl ketone for 1 minute and developed, and washed with isopropyl alcohol for 30 seconds to form a resist. A pattern was formed.

次いで参考例1と同様のポストベーク処理およびスカ
ム除去処理をしたのち、40%フツ化アンモニウム水溶液
と48%フツ酸水溶液とを10:1の割合で混合して得たエツ
チング液中に浸漬し、3分間のエツチングを行なつた。
Then, after the same post-baking treatment and scum removal treatment as in Reference Example 1, 40% ammonium fluoride aqueous solution and 48% hydrofluoric acid aqueous solution were mixed at a ratio of 10: 1 and immersed in an etching solution, Etching was carried out for 3 minutes.

エツチング後、基板を酸素プラズマを用い、5Torr、3
00Wの条件で処理してレジストを剥離し、各1μmのラ
インとスペースからなるシリコン酸化膜のパターンを得
た。
After etching, the substrate was exposed to oxygen plasma for 5 Torr, 3
The resist was peeled off by processing under the condition of 00 W, and a pattern of a silicon oxide film consisting of lines and spaces of 1 μm each was obtained.

実施例 アセタール部分にベンゼン環を有する(2−フエニル
−1,3−ジオキサン−4,6−シクロヘキセンメチレン−4
−イル)メチルアクリレートを用い、参考例2と同様な
方法でスチレンとの共重合体を得た。得られた共重合体
をクロロベンゼンに溶解し、0.2μmのフイルターで
過して濃度6%のレジスト溶液を得た。
Example having a benzene ring in the acetal part (2-phenyl-1,3-dioxane-4,6-cyclohexenemethylene-4
-Yl) Methyl acrylate was used to obtain a copolymer with styrene by the same method as in Reference Example 2. The obtained copolymer was dissolved in chlorobenzene and passed through a 0.2 μm filter to obtain a resist solution having a concentration of 6%.

このレジスト溶液をシリコン酸化膜の上に3000Åのポ
リシリコンを成長させてなるシリコンウエハー上にスピ
ンコーテイング法により塗布し、90℃、30分間プリベー
クして厚さ5000Åの均一なレジスト膜を得た。次にこの
レジスト膜にビーム径0.25μm、エネルギー10KeVの電
子線を照射量1.0×10-6クーロン/cm2になるように照射
してパターン描画を行ない、描画後、メチルエチルケト
ンで1分間処理して現像し、イソプロピルアルコールで
30秒間洗浄してレジストパターンを形成した。
This resist solution was applied by a spin coating method on a silicon wafer obtained by growing 3000 Å polysilicon on a silicon oxide film, and prebaked at 90 ° C. for 30 minutes to obtain a uniform resist film with a thickness of 5000 Å. Next, this resist film was irradiated with an electron beam having a beam diameter of 0.25 μm and an energy of 10 KeV so that the irradiation amount was 1.0 × 10 -6 coulomb / cm 2 and a pattern was drawn. After the drawing, it was treated with methyl ethyl ketone for 1 minute. Develop and with isopropyl alcohol
It was washed for 30 seconds to form a resist pattern.

次にレジストパターンを形成したシリコンウエハーを
140℃、30分間ポストベークした後、実施例1と同様に
してプラズマによりスカム除去を行ない、次いでCF4
2%のO2を混合したガスを用い、2Torr、出力300Wの条
件で処理してポリシリコン膜の露出部をドライエツチン
グした。
Next, the silicon wafer on which the resist pattern was formed
After post-baking at 140 ° C. for 30 minutes, scum removal was performed by plasma in the same manner as in Example 1, and then treated with CF 4 mixed with 2% O 2 under the conditions of 2 Torr and 300 W output. The exposed portion of the polysilicon film was dry etched.

ドライエツチング後、基板を酸素プラズマを用い、5T
orr、300Wの条件で処理してレジストを剥離し、巾2.0μ
mの線と巾2.0μmの間隙が順に繰り返したポリシリコ
ンのパターンを得た。
After dry etching, the substrate was exposed to oxygen plasma for 5T.
Treated under the conditions of orr and 300W to remove the resist, width 2.0μ
A polysilicon pattern in which a line of m and a gap of 2.0 μm in width were repeated in sequence was obtained.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】一般式 (式中、R1は水素原子又はアルキル基であり、R2はアル
デヒド又はケトンの炭化水素残基であって芳香族を含む
炭化水素基、mはメチレン鎖長を示す1以上の整数であ
り、nは1又は2である)によって表わされる側鎖にア
セタール構造を有する構成単位からなる分子量10,000〜
1,000,000の重合体、または前記構成単位を含む分子量1
0,000〜1,000,000の共重合体もしくは前記重合体と相溶
性の他の重合体との混合物からなることを特徴とする電
離放射線感応ネガ型レジスト。
1. A general formula (In the formula, R 1 is a hydrogen atom or an alkyl group, R 2 is a hydrocarbon residue of an aldehyde or a ketone and contains an aromatic hydrocarbon group, and m is an integer of 1 or more showing a methylene chain length. , N is 1 or 2), the molecular weight of the constituent unit having an acetal structure in the side chain is 10,000 to 10,000.
1,000,000 polymer, or molecular weight including the above structural unit 1
A negative resist sensitive to ionizing radiation, which comprises a copolymer of 0,000 to 1,000,000 or a mixture of the above polymer and another polymer compatible with the ionizing radiation.
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