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JPH0332778B2 - - Google Patents
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JPH0332778B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0332778B2
JPH0332778B2 JP5905483A JP5905483A JPH0332778B2 JP H0332778 B2 JPH0332778 B2 JP H0332778B2 JP 5905483 A JP5905483 A JP 5905483A JP 5905483 A JP5905483 A JP 5905483A JP H0332778 B2 JPH0332778 B2 JP H0332778B2
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JP
Japan
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resist
film
polymer
dry etching
acid chloride
Prior art date
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Expired
Application number
JP5905483A
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Japanese (ja)
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JPS59184336A (en
Inventor
Naoya Ogata
Kohei Sanai
Chiaki Azuma
Kyoshi Oguchi
Yoichi Takahashi
Tomihiro Nakada
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dai Nippon Printing Co Ltd
Original Assignee
Dai Nippon Printing Co Ltd
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Publication date
Application filed by Dai Nippon Printing Co Ltd filed Critical Dai Nippon Printing Co Ltd
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Publication of JPS59184336A publication Critical patent/JPS59184336A/en
Publication of JPH0332778B2 publication Critical patent/JPH0332778B2/ja
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    • GPHYSICS
    • 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
    • G03F7/0387Polyamides or polyimides

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Polyamides (AREA)
  • Macromonomer-Based Addition Polymer (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

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の製造の
際のリン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。 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。 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える特性を有するもの
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。 (イ) 電離放射線に対して高感度であること。 (ロ) 高解像性であること。 (ハ) 均質な薄膜の形成が可能であること。 (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。 (ホ) 現像性が優れること。 従来、上述した目的で用い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。 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
いう欠点を有している。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。 以来、開発されている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を有
し、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
いう欠点を有している。 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。 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(和昭56
年特許願第161431号)。すなわち、このレジスト
は、一般式 (式中、Rは少なくとも一の二価の有機基)で
表わされる繰り返し単位を有するポリアミド重合
体もしくは他のモノマーとの共重合体またはこれ
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。 本発明のレジストは、上記レジストの一種に相
当するものであり、上記式中のRが側鎖に二重結
合を有する有機基である場合に著しい感度の上昇
が得られるとの知見に基づいている。すなわち、
本発明の電離放射線感度ネガ型レジストは、上記
一般式(式中Rは側鎖に二重結合を有する二価の
有機基)で表わされる繰り返し単位を有するポリ
アミド重合体若しくは上記繰り返し単位に加えて
他のモノマーに由来する繰り返し単位を有するポ
リアミド共重合体また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。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。 上記式で表わしたポリアミド重合体の側鎖に二
重結合を有する基Rは、たとえば、不飽和ジカル
ボン酸又はその塩化物等から誘導されるものであ
り、より具体的には、たとえば、
The present invention relates to a resist material suitable for forming fine patterns used in the phosphor-free process in the production of high-density integrated circuits such as LSIs and VLSIs, or photomasks used in the production thereof, and more specifically, The present invention relates to a new negative resist material which has high sensitivity and high resolution, and which provides a resist film with excellent etching resistance after curing. As is well known, in recent years there has been an increasing demand for higher performance and higher integration of semiconductor integrated circuits and the like.
For this reason, lithography technology has replaced conventional photolithography using ultraviolet rays with ionizing radiation, which has a shorter wavelength and higher energy.
That is, efforts are being made to establish ultrafine pattern processing techniques using lithography using electron beams, soft X-rays, ion beams, and the like. On the other hand, in order to enable ultra-fine lithography technology by changing the radiation source, the resist material used must also have characteristics that correspond to such changes. Generally, resist materials used in ultrafine lithography using high-energy ionizing radiation are required to have the following properties. (b) High sensitivity to ionizing radiation. (b) Must have high resolution. (c) It is possible to form a homogeneous thin film. (d) Excellent dry etching resistance since dry etching is applied, which is essential for high-density, fine patterning. (e) Excellent developability. Conventionally, many types of ionizing radiation-sensitive resists have been developed to be used for the above-mentioned purposes. It is classified as a negative type, in which a crosslinking reaction occurs when irradiated with radiation, and the irradiated area becomes insolubilized. Among these, positive types generally have the drawbacks of a narrow range of developer suitability and weak dry etching resistance. On the other hand, many negative resists are superior to positive resists in these respects. Typical negative resists that have been developed since then include polyglycidyl methacrylate systems, glycidyl methacrylate-ethyl acrylate copolymer systems, and unsaturated carboxylic acid-methacrylate copolymer systems. However, these negative resists also have some practical drawbacks and are not necessarily satisfactory. For example, although a glycidyl methacrylate resist has high sensitivity, a large amount of scum occurs at the edges of the drawn pattern, resulting in a decrease in resolution, and in practice only a resolution of about 2.0 μm can be obtained. In addition, all of the above resists have low dry etching resistance (the film thickness decreases significantly during dry etching), and have the disadvantage that it is difficult to apply the dry etching process that is essential for creating high-density, fine patterns. ing. In view of the above-mentioned circumstances, an object of the present invention is to provide a new type of ionizing radiation-sensitive negative resist that is highly sensitive, has excellent dry etching resistance, and is capable of achieving high resolution. The present inventors have already developed one negative-tone resist sensitive to ionizing radiation for the above-mentioned purpose.
(Patent Application No. 161431). That is, this resist has the general formula (wherein R is at least one divalent organic group) consisting of a polyamide polymer or a copolymer with other monomers or a mixture with other polymers that are compatible with the same. It is characterized by: The resist of the present invention corresponds to a type of the above-mentioned resist, and is based on the knowledge that when R in the above formula is an organic group having a double bond in the side chain, a significant increase in sensitivity can be obtained. There is. That is,
The ionizing radiation-sensitive negative resist of the present invention is a polyamide polymer having a repeating unit represented by the above general formula (wherein R is a divalent organic group having a double bond in the side chain) or a polyamide polymer having a repeating unit represented by the above general formula (wherein R is a divalent organic group having a double bond in the side chain), or It is characterized by being composed of a polyamide copolymer having repeating units derived from other monomers or a mixture of this and other compatible polymers. The present invention will be explained in more detail below. In the following descriptions, "%" and "parts" indicate the composition.
are based on weight unless otherwise specified. The group R having a double bond in the side chain of the polyamide polymer represented by the above formula is, for example, one derived from an unsaturated dicarboxylic acid or a chloride thereof, and more specifically, for example,

【式】【formula】

【式】【formula】

【式】【formula】

【式】(ここでmは1〜20 の整数、nは0又は1〜20の整数)などの側鎖に
二重結合を有する不飽和炭化水素基が好ましい例
として挙げられる。m,nが20を越えると、各分
子の基R間の疎水結合により形成されるドメイン
構造が大きくなり過ぎ不飽和ジカルボン酸等の反
応性が乏しくなり、またレジストとしての適切な
溶媒の溶解性に問題が生ずるため、m,nの上限
は20までに抑えるのが適当である。基Rは、上記
例示した基の一つに限らず、二つ以上であること
ができる。すなわち、ポリアミド重合体は、見か
け上共重合体の構造を取り得る。 上記したポリアミド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、 J.Polym.Sci163035−3038(1978)に記載されるよ
うに、α−アミノ−ε−カプロラクタムの還元に
より得られた式 で表わされる3−アミノ−ペルヒドロアゼピン
(APA)と、式ClOR1OCl(R1は−CO−R−CO−
に相当する)で表わされる二価の酸塩化物とを、
塩基等の酸受容体の存在下に、界面反応によりあ
るいは溶液中で縮重合させることにより得られ
る。 また、他の繰り返し単位を有するポリアミド共
重合体は、上記の側鎖に二重結合を有する二価の
酸塩化物の一部を側鎖に二重結合を有さない二価
の酸塩化物で置きかえ、あるいはこれに加えて
APAの一部をジアミンで置き換えて共縮重合を
行うことにより得られる。 上記のような反応により分子量10000〜1000000
のポリアミド重合体(共重合体を含む)が得られ
る。 本発明のレジストは、上記のポリアミド重合体
単独が好ましいが、必要に応じてこれと相溶性が
良く且つ溶解性の良い他の重合体との混合物とす
ることもできる。このような重合体の例としては
6−ナイロン,6,6−ナイロン等の脂肪族ポリ
アミドをエポキシ化合物と反応させグラフト化に
より可溶性としたもの等が挙げられる。混合物と
して用いる場合、上記式で表わされるベルヒドロ
アゼピン環を有するポリアミド重合体は、他の重
合体との合計の量の50%以上で用いることが好ま
しい。 次に本発明のレジストを用いて、リソグラフイ
ーを行う方法について説明する。 まず、本発明のレジストを、メタノール、エタ
ノール等の低級アルコール;クロロホルム、メチ
ルセロソルブなどに溶解して塗布に適した粘度を
有する5〜15%程度のレジスト溶液として調製す
る。 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ーコーテイ
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
形相する。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。 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、
メタノール、エタノール等の低級アルコール、あ
るいはこれら低級アルコールとベンゼン、クロロ
ホルム等との混合溶媒が好適に用いられる。 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0.9〜1Torr、出
力100Wの条件で1〜2分処理することにより、
行える。 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。前述したように、本発明のレジストの架橋
膜は、耐ドライエツチング性に優れるので、この
点で特に好ましい。たとえば、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、レジスト膜の膜ベ
リ速度は、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
ジストのそれと同等の値が得られる。特に基Rの
一部をテレフタル酸に由来する基で置換したポリ
アミド共重合体は、優れたドライエツチング性を
示す。また、本発明のレジスト膜は、物理的ない
しは機械的特性も一般に優れている。 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。 上述したように本発明によれば、特に高感度で
高解像力を有するとともに耐ドライエツチング性
に優れるため、微細パターン化のためにドライエ
ツチングを必須と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好適な実用性の高い電
離放射線感応ネガ型レジストが提供される。 以下、本発明を実施例により更に具体的に説明
する。 実施例 1 3−アミノ−ベルヒドロアゼピン(APA)
13.6g(0.12モル)を0.24モルの水素化ナリウムを
含む水溶液600cm3に溶解し、これを、2−メチレ
ングルタル酸クロリド21.7g(0.12モル)をベンゼ
ン600cm3中に溶解したものとともに反応器に入れ、
外部を氷冷しながら高速撹拌し5分間の界面重合
を行つた。生成した沈殿を過により回収し、メ
タノールに溶解し、多量の水で再沈殿させて、
過回収することにより、下記の式で表わされる重
合物(APA−MGAC)を得た。 上記ポリマーの0.1g/10c.c.濃度酸溶液の30℃の
ηsp/C(ただし、ηspは比粘度、Cは濃度〔g/
c.c.〕)は44cm3/gとなり、分子量は約1万と推定
される。 上記ポリマーをメチルセロソルグに溶解し、
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。 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6000Å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の電子線を照射した。
露光量を変化させて照射を行つた後、メタノール
に60秒浸漬して現像し、更に水とイソプロピルア
ルコールとの1:1混合液に30秒浸漬してリンス
したのちの残膜率を露光量に対してプロツトして
感度曲線とし現像後の残膜率が50%となる露光量
をもつて感度とした。このレジストの感度は、
3.0×10-6クーロン/cm2であつた。 更に、このレジストを用い、上記と同様にして
クロムマスク基板上に厚さ6000Åのレジスト膜を
得、これにビーム径0.5μm、加速電圧10kVの電
子線を用い3.0×10-6クーロン/cm3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
膜をメタノール1分間処理して現像し、水とイソ
プロピルアルコールとの1:1混合溶液で30秒間
洗浄してレジストパターンを形成した。 次に、得られたレジストパターンを有する基板
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。この基板について圧力
3×10-1Torr、出力300WでCCl4とO2の7:2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260Å/分であり、
十分な耐ドライエツチング性を示した。 エツチング後、基板を硫酸−過酸化水素混合液
よりなる剥膜液に70℃で5分間浸漬した後、レジ
ストパターンを剥膜し、各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。 実施例 2 2−メチレングルタル酸クロリド21.7g(0.12モ
ル)に代えて、アジピン酸クロリド11g(0.06モ
ル)とイタコン酸クロリド10.0g(0.06モル)との
混合物を用いる以外は、実施例1の操作を繰り返
すことにより、下式に相当する重合物(APA−
IC−AC)を約60%の収率で得た。 (ただし、m,nは、共重合体中に含まれるユ
ニツト数の比(すなわち組成比)のみを示すもの
であり、実際にはランダム共重合体となつてい
る。) 得られた共重合体の、濃硫酸0.1g/10cm3溶液の
30℃における溶液粘度は50cm3/gであり、推定分
子量は約12000であつた。 得られた共重合体の組成比m/nは5/5であ
つた。 得られたポリマーをエチルセロソルブアセテー
トに溶解し、0.2μmのフイルターで過して濃度
8%のレジスト溶液を得た。 このレジスト溶液をシリコン酸化膜の上に3000
Å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5.0
×10-6クーロン/cm2になるよう照射してパターン
描画を行ない、描画後、メタノールで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。 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に2%のO2を混合したガスを用
い、2Torr、出力300Wの条件で実施例1と同様
なドライエツチングした。 ドライエツチング後、基板を酸素プラズマを用
い、5Torr、300Wの条件で処理してレジストを
剥離し、巾0.5μmの線と巾0.5μm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。 実施例 3 2−メチレングルタル酸クロリド21.7g(0.12モ
ル)に代えて、テレフタル酸クロリド12.2g(0.06
モル)と2−メチレングルタル酸クロリド10.9g
(0.06モル)との混合物を用いる以外は、実施例
1の操作を繰り返すことにより、下式に相当する
重合物(APA−MGAC−TC)を約70%の収率
で得た。 (ただし、m,nは実施例2で述べたのと同じ
意味を有する。) 得られた共重合体の、濃硫酸0.1g/cm3溶液の30
℃における溶液粘度は70cm3/gであり、推定分子
量は約15000であつた。 得られた共重合体の組成比m/nは3/7であ
つた。この共重合体の8%メチルセロソルブ溶液
をクロム基板上に2500回転/分の回転速度でスピ
ンコーテイングし、120℃、30分間の条件でプリ
ベークを行つて膜厚6000Åの均一な塗膜を得た。
次にこの塗膜にエネルギー10KeVの電子ビーム
を用いて照射量を変えて種々のパターンを描画
し、描画後メタノールに60秒間浸漬して現像し、
イソプロピルアルコールに30秒間浸漬してリンス
を行いレジストパターンを得た。この実施例では
残存膜厚が50%となる電子ビームの照射量は4.5
×10-6クーロン/cm2であつた。 次に上記のレジスト溶液を用い、クロム基板上
に膜厚4000Åの均一な塗膜を上記と同様にして作
成した後、120℃、30分間の条件でプリベークし、
次いでエネルギー10KeV、ビーム径0.5μmの電子
ビームを用いて描画を行ない、上記と同様に現
像・リンスし、その後、140℃、30分間の条件で
ポストベークした。このようにしてレジストパタ
ーンの形成されたクロム基板をCCl4:O2=3:
1のガスを用い、0.3Torr、300Wの条件で8分
間ドライエツチングし、1μm巾のCrのパターン
を得た。 この実施例のレジストはドライエツチングによ
る膜減り量が200Å/minであり、耐プラズマ性
が高いものであつた。 その他の実施例および比較例 出発原料としてのメチレングルタル酸クロリド
の代りに、それぞれほぼ同モルの、トランス−2
−ブテン−1,4−ジカルボン酸クロリドを用い
て得たポリマー(APA−HC)、トランス−2−
ブテン−1,4−ジカルボン酸クロリドおよびテ
レフタル酸クロリドの混合物を用いて得たポリマ
ー(APA−HC−TC)、メチレングルタル酸クロ
リドとセバシン酸クロリドとの混合物を用いて得
たポリマー(APA−MGAC−SC)、メチレング
ルタル酸クロリドとアジピン酸クロリドとの混合
物を用いて得たポリマー(APA−MGAC−AC)
の性状また、これらポリマーの感度(50%残膜
率)およびγ値(50%残膜率)での測定結果を実
施例1〜3のポリマーの結果とともに表−1に示
す。
Preferred examples include unsaturated hydrocarbon groups having a double bond in the side chain, such as the formula: (where m is an integer of 1 to 20, and n is 0 or an integer of 1 to 20). When m and n exceed 20, the domain structure formed by the hydrophobic bonds between the groups R of each molecule becomes too large, and the reactivity of unsaturated dicarboxylic acids, etc. becomes poor, and the solubility of a suitable solvent for the resist becomes too large. Therefore, it is appropriate to limit the upper limits of m and n to 20 or less. The group R is not limited to one of the groups exemplified above, but can be two or more. That is, the polyamide polymer can apparently take on the structure of a copolymer. The above polyamide polymer can be produced by known methods. For example, the formula obtained by reduction of α-amino-ε-caprolactam as described in J. Polym. Sci 16 3035−3038 (1978) 3-amino-perhydroazepine (APA) with the formula ClOR 1 OCl (R 1 is -CO-R-CO-
) and a divalent acid chloride represented by
It can be obtained by an interfacial reaction or by condensation polymerization in a solution in the presence of an acid acceptor such as a base. In addition, for polyamide copolymers having other repeating units, a part of the divalent acid chloride having a double bond in the side chain is replaced with a part of the divalent acid chloride having no double bond in the side chain. Replace with or in addition to
It can be obtained by replacing part of APA with diamine and performing cocondensation polymerization. The molecular weight is 10,000 to 1,000,000 due to the above reaction.
Polyamide polymers (including copolymers) are obtained. The resist of the present invention is preferably made of the above-mentioned polyamide polymer alone, but if necessary, it can be used as a mixture with other polymers having good compatibility and solubility. Examples of such polymers include those made by reacting aliphatic polyamides such as 6-nylon and 6,6-nylon with epoxy compounds and making them soluble by grafting. When used as a mixture, the polyamide polymer having a perhydroazepine ring represented by the above formula is preferably used in an amount of 50% or more of the total amount with other polymers. Next, a method of performing lithography using the resist of the present invention will be described. First, the resist of the present invention is dissolved in a lower alcohol such as methanol or ethanol; chloroform, methyl cellosolve, etc. to prepare a resist solution of about 5 to 15% having a viscosity suitable for coating. Next, this resist solution is uniformly applied onto the semiconductor substrate or mask substrate to be processed by a conventional method such as a spinner coating method, and a prebaking process is performed to form a resist film with a thickness of about 0.1 to 2 μm. Prebake conditions depend on the type of solvent used, but in the case of lower alcohols, the temperature
A temperature of 70 to 90°C and a time of 20 to 40 minutes is suitable. Next, a desired part of the resist film is irradiated with ionizing radiation such as an electron beam or soft X-ray to draw a pattern according to a conventional method, and then treated with a developer to selectively remove unirradiated parts of the resist film. A resist pattern is formed by dissolving and removing the resist. As a developer,
Lower alcohols such as methanol and ethanol, or mixed solvents of these lower alcohols and benzene, chloroform, etc. are preferably used. On the substrate with the resist pattern after development,
After further performing post-baking treatment and scum removal treatment as necessary, etching is performed to form an etching pattern on the exposed portion of the substrate. Post-baking treatment is for example temperature 120-140℃, time 20
The scum removal process is performed for 1 to 2 minutes using oxygen plasma at a pressure of 0.9 to 1 Torr and an output of 100 W for 1 to 2 minutes.
I can do it. Although both wet etching and dry etching can be applied to etching, dry etching is more suitable for forming fine patterns for processing highly integrated semiconductor substrates, mask substrates, etc. As mentioned above, the crosslinked resist film of the present invention has excellent dry etching resistance, and is therefore particularly preferred in this respect. For example, a patterned film of the resist of the present invention is formed on a chrome mask substrate,
When dry-etching exposed chromium areas using a chlorine-based gas such as carbon tetrachloride, the film removal rate of the resist film is equivalent to that of a photoresist made of novolac-based phenolic resin, which has the best dry etching resistance. can get. In particular, polyamide copolymers in which a portion of the groups R are substituted with groups derived from terephthalic acid exhibit excellent dry etching properties. Further, the resist film of the present invention generally has excellent physical or mechanical properties. After etching, if the remaining resist pattern is removed by peeling etc., it can be removed as part of the lithography process.
The cycle ends. As described above, the present invention has particularly high sensitivity, high resolution, and excellent dry etching resistance, so it is suitable for manufacturing highly integrated semiconductor circuits or photomasks that require dry etching for fine patterning. A suitable and highly practical ionizing radiation sensitive negative resist is provided. EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples. Example 1 3-amino-berhydroazepine (APA)
13.6 g (0.12 mol) was dissolved in 600 cm 3 of an aqueous solution containing 0.24 mol sodium hydride, and this was added to a reactor together with 21.7 g (0.12 mol) of 2-methyleneglutaric acid chloride dissolved in 600 cm 3 of benzene. Get in,
Interfacial polymerization was carried out for 5 minutes by stirring at high speed while cooling the outside with ice. The generated precipitate is collected by filtration, dissolved in methanol, reprecipitated with a large amount of water,
By over-recovering, a polymer (APA-MGAC) represented by the following formula was obtained. ηsp/C at 30°C of a 0.1 g/10 c.c. concentration acid solution of the above polymer (where ηsp is the specific viscosity, C is the concentration [g/
cc]) is 44 cm 3 /g, and the molecular weight is estimated to be about 10,000. Dissolve the above polymer in methyl cellosorg,
A resist solution with a concentration of 6% was obtained by passing through a 0.2 μm filter. This resist solution was applied onto a chrome mask substrate by a spinner coating method and prebaked at 90° C. for 30 minutes to obtain a uniform resist film with a thickness of 6000 Å. Next, the beam diameter is
An electron beam of 0.25 μm and an energy of 10 KeV was irradiated.
After irradiating with varying exposure doses, immersion in methanol for 60 seconds to develop, and rinsing by immersing in a 1:1 mixture of water and isopropyl alcohol for 30 seconds, the remaining film rate is determined as the exposure dose. A sensitivity curve was obtained by plotting the exposure amount at which the residual film rate after development was 50%. The sensitivity of this resist is
It was 3.0×10 -6 coulombs/cm 2 . Furthermore, using this resist, a resist film with a thickness of 6000 Å was obtained on a chromium mask substrate in the same manner as above, and an electron beam with a beam diameter of 0.5 μm and an acceleration voltage of 10 kV was used to deposit 3.0 × 10 -6 Coulombs/cm 3 on this. The pattern was drawn by irradiating with a dose of . Furthermore, this resist film was developed by treating it with methanol for 1 minute, and was washed with a 1:1 mixed solution of water and isopropyl alcohol for 30 seconds to form a resist pattern. Next, the substrate with the obtained resist pattern was post-baked at 140°C for 30 minutes, and then the pressure
Scum removal treatment was performed for 1 minute using oxygen plasma at 1 Torr and 100 W output. The exposed portion of the chromium film on this substrate was etched by reactive sputter etching using a 7:2 mixed gas of CCl 4 and O 2 at a pressure of 3×10 −1 Torr and an output of 300 W for 5 minutes. The film flaking rate of the resist pattern is 260 Å/min.
It showed sufficient dry etching resistance. After etching, the substrate was immersed in a stripping solution consisting of a sulfuric acid-hydrogen peroxide mixture at 70°C for 5 minutes, and the resist pattern was stripped off to obtain a photomask with a chrome pattern consisting of lines and spaces each 1 μm in size. . Example 2 The procedure of Example 1, except that in place of 21.7 g (0.12 mol) of 2-methyleneglutaric acid chloride, a mixture of 11 g (0.06 mol) of adipic acid chloride and 10.0 g (0.06 mol) of itaconic acid chloride is used. By repeating the process, a polymer corresponding to the formula below (APA-
IC-AC) was obtained with a yield of about 60%. (However, m and n indicate only the ratio of the number of units contained in the copolymer (that is, the composition ratio), and it is actually a random copolymer.) The obtained copolymer of concentrated sulfuric acid 0.1g/ 10cm3 solution
The solution viscosity at 30° C. was 50 cm 3 /g, and the estimated molecular weight was about 12,000. The composition ratio m/n of the obtained copolymer was 5/5. The obtained polymer was dissolved in ethyl cellosolve acetate and passed through a 0.2 μm filter to obtain a resist solution with a concentration of 8%. Apply this resist solution to 3000 ml on top of the silicon oxide film.
It is coated by spin coating on a silicon wafer made by growing polysilicon with a thickness of 90 Å.
C. for 30 minutes to obtain a uniform resist film with a thickness of 5000 Å. Next, apply the beam diameter to this resist film.
0.25μm, energy 10KeV electron beam irradiation dose 5.0
A pattern was drawn by irradiating it at ×10 −6 coulombs/cm 2 . After drawing, it was developed by processing with methanol for 1 minute, and was washed with isopropyl alcohol for 30 seconds to form a resist pattern. Next, the silicon wafer on which the resist pattern was formed was post-baked at 140°C for 30 minutes, and then the scum was removed using plasma in the same manner as in Example 1, and then a gas containing 2% O 2 mixed with CF 4 was used. Dry etching was carried out in the same manner as in Example 1 under the conditions of 2 Torr and output of 300 W. After dry etching, the resist was removed by treating the substrate with oxygen plasma at 5 Torr and 300 W to obtain a polysilicon pattern in which lines with a width of 0.5 μm and gaps with a width of 0.5 μm were repeated in sequence. Example 3 21.7 g (0.12 mol) of 2-methyleneglutaric acid chloride was replaced with 12.2 g (0.06 mol) of terephthalic acid chloride.
mole) and 2-methyleneglutaric acid chloride 10.9g
By repeating the operation of Example 1 except for using a mixture with (0.06 mol), a polymer (APA-MGAC-TC) corresponding to the following formula was obtained with a yield of about 70%. (However , m and n have the same meanings as described in Example 2.)
The solution viscosity at °C was 70 cm 3 /g and the estimated molecular weight was about 15,000. The composition ratio m/n of the obtained copolymer was 3/7. An 8% methyl cellosolve solution of this copolymer was spin-coated onto a chrome substrate at a rotation speed of 2500 revolutions/min, and prebaked at 120°C for 30 minutes to obtain a uniform coating film with a thickness of 6000 Å. .
Next, various patterns were drawn on this coating using an electron beam with an energy of 10 KeV by changing the irradiation amount, and after drawing, the film was immersed in methanol for 60 seconds to be developed.
A resist pattern was obtained by rinsing by immersing in isopropyl alcohol for 30 seconds. In this example, the electron beam irradiation dose to achieve a residual film thickness of 50% is 4.5
It was ×10 -6 coulombs/cm 2 . Next, using the above resist solution, a uniform coating film with a thickness of 4000 Å was created on the chromium substrate in the same manner as above, and then prebaked at 120°C for 30 minutes.
Next, drawing was performed using an electron beam with an energy of 10 KeV and a beam diameter of 0.5 μm, developed and rinsed in the same manner as above, and then post-baked at 140° C. for 30 minutes. The chromium substrate on which the resist pattern was formed in this way was exposed to CCl 4 :O 2 =3:
Dry etching was performed using gas No. 1 at 0.3 Torr and 300 W for 8 minutes to obtain a Cr pattern with a width of 1 μm. The resist of this example had a film reduction amount of 200 Å/min due to dry etching and had high plasma resistance. Other Examples and Comparative Examples Instead of methylene glutaric acid chloride as a starting material, approximately the same mole of trans-2
-Polymer obtained using butene-1,4-dicarboxylic acid chloride (APA-HC), trans-2-
A polymer obtained using a mixture of butene-1,4-dicarboxylic acid chloride and terephthalic acid chloride (APA-HC-TC), a polymer obtained using a mixture of methylene glutaric acid chloride and sebacic acid chloride (APA-MGAC) -SC), a polymer obtained using a mixture of methylene glutaric acid chloride and adipic acid chloride (APA-MGAC-AC)
The properties of these polymers are also shown in Table 1 along with the results of the measurements of the sensitivity (50% residual film rate) and γ value (50% residual film rate) of the polymers of Examples 1 to 3.

【表】 なお、上記実施例、比較例において用いたメチ
レングルタル酸は以下の方法により得られたもの
である。 すなわち、メチレングルタル酸(MGA)60g
(0.42mol)と塩化チオニル250g(2.1mol)を500
cm3ナス型フラスコに加え、60℃で15時間還流し
た。反応後、未反応の塩化チオニルを除去した
後、2回減圧蒸留を行つた。尚、一回目の蒸留の
時に少量のラジカル禁止剤である塩化第一銅を加
えて行つた。 メチレングルタル酸は45%の収率で得られ、そ
の2mmHgでの沸点は72〜73℃であつた。
[Table] The methylene glutaric acid used in the above Examples and Comparative Examples was obtained by the following method. i.e. 60g methylene glutaric acid (MGA)
(0.42mol) and thionyl chloride 250g (2.1mol) in 500 g
cm 3 into an eggplant-shaped flask and refluxed at 60°C for 15 hours. After the reaction, unreacted thionyl chloride was removed, and then vacuum distillation was performed twice. A small amount of cuprous chloride, which is a radical inhibitor, was added during the first distillation. Methylene glutaric acid was obtained with a yield of 45% and its boiling point at 2 mmHg was 72-73°C.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 一般式 (式中、Rは側鎖に二重結合を有する二価の有
機基)で表わされる繰り返し単位を有するポリア
ミド重合体若しくは上記繰り返し単位に加えて他
のモノマーに由来する繰り返し単位を有するポリ
アミド共重合体また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電離放射線
感応ネガ型レジスト。
[Claims] 1. General formula (In the formula, R is a divalent organic group having a double bond in the side chain.) A polyamide polymer having a repeating unit represented by (wherein R is a divalent organic group having a double bond in the side chain) or a polyamide copolymer having a repeating unit derived from another monomer in addition to the above repeating unit. An ionizing radiation-sensitive negative resist characterized by being composed of a polymer or a mixture thereof with other polymers that are compatible with the resist.
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