JPH0367265B2 - - Google Patents

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JPH0367265B2
JPH0367265B2 JP60053276A JP5327685A JPH0367265B2 JP H0367265 B2 JPH0367265 B2 JP H0367265B2 JP 60053276 A JP60053276 A JP 60053276A JP 5327685 A JP5327685 A JP 5327685A JP H0367265 B2 JPH0367265 B2 JP H0367265B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pattern
condensate
layer
resist
substrate
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP60053276A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS60227254A (en
Inventor
Wataru Ishii
Shozo Myazawa
Shinji Tsucha
Hisashi Nakane
Akira Yokota
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.)
Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd
Original Assignee
Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd
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Publication date
Application filed by Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd filed Critical Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd
Priority to JP60053276A priority Critical patent/JPS60227254A/en
Publication of JPS60227254A publication Critical patent/JPS60227254A/en
Publication of JPH0367265B2 publication Critical patent/JPH0367265B2/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
    • G03F7/09Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers
    • G03F7/094Multilayer resist systems, e.g. planarising layers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Description

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

産業上の利用分野 本発明は半導体集積回路の製造におけるパター
ン形成方法に関するものである。さらに詳しくい
えば、本発明は、特に段差を有する半導体基板上
に平たん化用の下地材料の層を形成し、その上に
ポジ型感光性樹脂層を設けて多層構造の有機物質
層とし、これに画像形成露光を行つたのち、1回
の現像処理でマスクパターンに忠実なパターンを
容易に形成しうる工業的有利なパターン形成方法
に関するものである。 従来の技術 従来、半導体集積回路の製造においては、被エ
ツチング材のパターンを形成するためには、例え
ば所定の半導体基板上に成膜された活性光線感受
性樹脂(以下レジストと記す)に所望の回路パタ
ーンが描かれたマスクを介して活性光線を照射
し、次いでこの照射されたレジストを現像処理し
たのち、ドライ法又はウエツト法により半導体基
板のエツチング処理を行い、レジストを剥離して
所望のパターンを得るという方法が通常用いられ
ており、また最終的な集積回路素子を得るために
は、このような操作が数回繰り返されている。 近年、前記のような微細加工技術のひとつであ
るマイクロリソグラフイ技術の進歩はめざまし
く、特に光を利用するリソグラフイ技術において
は、重ね合わせ精度の向上、解像度の優れたステ
ツプアンドリピート方式による露光装置の開発、
光学系の改良などによつて、従来不可能といわれ
ている光によるサブミクロン領域におけるリソグ
ラフイも夢ではなくなりつつある。このような装
置の種々の改良によつてパターンの微細化はます
ます可能となつているが、微細パターンを精度よ
く基板に転写するためには、いくつかの技術的な
課題を解消することが必要である。 ところで、半導体集積回路素子の形成に用いる
基板は、その表面に各種段差や凹凸が必然的に存
在して平たん度は必ずしも高くない。このような
基板表面の段差や凹凸はレジストの塗布膜厚の均
一性に大きな影響を与え、局部的に膜厚は変化
し、また凹部では厚く、凸部では薄くなり、その
結果通常塗布表面は波うつたような様相を呈して
いる。このことは、ただちに露光特性に大きなば
らつきをもたらす原因となつて、パターン形成上
好ましくない。また、基板表面の凹凸は照射光の
乱反射をひき起こす原因ともなり、所望パターン
寸法の精度を低下させたり、あるいは解像度の低
下をもたらす。 また、近年、従来のコンタクト方式の露光装置
に代わり、高解像度が得られるステツプアンドリ
ピート方式による投影露光装置いわゆるステツパ
ーが半導体素子の製造ラインに導入されつつあ
る。このステツパーは、光源又は光学系を改良す
ることにより、例えば436nmといつた単一波長
の光でより高い解像度を達成しているが、このよ
うな単一波長を用いたリソグラフイは、特に凹凸
のない平たんな基板上で定在波を発生しやすいと
いう問題がある。 したがつて、より良好な高解像度のパターン形
成を行うためには、前記のような問題を解決する
必要があり、そのためには、基板表面の凹凸をな
くし、また基板からの反射を抑え、かつ定在波の
発生を防ぐことが要求される。 このような要求を満たすために、最近、基板上
に多層構造のレジストを設ける方法、例えば段差
をもつ基板上に最下層となる有機膜を厚く塗布
し、平たん化を施したのち、その上に金属や無機
物から成る薄膜をCVD法などにより形成し、さ
らにその上にレジスト膜を形成するといつた三層
レジスト法が提案されている。しかしながら、こ
の方法においては、解像度が高く、アスペクト比
の大きいパターンは形成しうるものの、プロセス
が著しく複雑で、スループツトが極端に低下して
生産性が劣り、またこれらに用いる感光性材料は
ドライエツチング時の耐性がないという大きな欠
点がある。 また、プロセスの複雑さをなくした方法とし
て、二層レジスト法も提案されている。この方法
は、基板上に平たん化と基板面からの反射を抑え
る作用をもつ有機膜を形成し、その上にレジスト
膜を形成する方法であつて、転写精度の高いパタ
ーンを得ようとするものである。しかしながら、
この二層レジスト法においては、基板上にレジス
ト膜の下地となる有機膜を形成したのち、その上
にレジストを塗布する際に、上層と下層との境界
面において溶解混合が起こると上層の表面には凹
凸が生じ、全体として膜厚の不均一な塗膜が形成
される。また溶解混合が起きるとこの部分は一般
的に現像液に対する溶解性が異なつてくる。この
ようなものではマスク寸法を忠実に再現して所要
精度のパターンを得ることができなくなり、その
結果解像度の低下あるいは現像不良などの不都合
が生じるなどの問題がある。このため、下層を形
成させたのち、その表面になんらかの処理を施し
て溶解混合を防ぐことも行われているが、通常は
溶剤に対する溶解特性が全く異なるものを選定
し、それを上層、下層に用いている。例えば下層
にゴム系ネガ型レジストを、上層にアルカリ可溶
性ポジ型レジストを用いたり、あるいは染料を含
有させたポリメチルメタクリレート又はポリメチ
ルイソプロペニルケトンを下層に塗布し、上層に
はアルカリ可溶性ポジ型レジストを塗布する方法
(特開昭58−51517号公報)などが提案されてい
る。しかしながら、これらの方法においては、現
像液に対する溶解性も全く異なつているため、二
層の成膜は容易にできるものの、現像処理は2段
階の工程が必要であつて、複雑になるという欠点
がある。 発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は、このような欠点を克服し、段
差を有する基板を用いても高解像度のパターンが
得られ、しかも1回の現像処理でマスクパターン
に忠実なパターンを得ることができる、工業的な
実施に適したパターン形成方法を提供することに
ある。 問題点を解決するための手段 本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、特定の水
酸基を有するジフエニルアミン誘導体とホルマリ
ン又はホルマリン−アルコール変性メラミン誘導
体とを酸触媒の存在下に縮合させて得られた縮合
体は、一般の有機溶剤には不溶であるが、特殊な
有機溶剤及びアルカリ溶液に可溶であつて保存性
に優れ、かつなんら表面処理など施すことなく容
易に多層レジスト構造を形成しうる上に、耐ドラ
イエツチング性にも優れ、しかもベーク温度に幅
があるなど、感光性樹脂用下地材料として優れた
ものであり、この縮合体又はこれと感光性樹脂の
感光波長域に吸収能を有する物質との混合物から
成る層を、アルカリ可溶性のポジ型感光性樹脂層
の下地層として基板上に設けることにより、前記
目的を達成しうることを見出し、この知見に基づ
いて本発明を完成するに至つた。 すなわち、本発明は、基板上に、下地層とし
て、一般式 (式中のRは水素原子又は水酸基である。) で表わされる少なくとも1種のジフエニルアミン
誘導体と、ホルマリン又はホルマリン−アルコー
ル変性メラミン誘導体とを、酸触媒の存在下に縮
合させて得られる縮合体、又は該縮合体と感光性
樹脂の感光波長域に吸収能を有する物質との混合
物から成る層を形成したのち、さらにこの層上に
アルカリ可溶性のポジ型感光性樹脂層を設け、次
いでその上面から活性光線を照射して画像形成露
光を行つたのち、アルカリ性水溶液で現像処理す
ることを特徴とするパターン形成方法を提供する
ものである。 本発明における縮合体を製造するのに用いるジ
フエニルアミン誘導体は、前記一般式()で示
されるものであつて、例えばp−ヒドロキシジフ
エニルアミン、m−ヒドロキシジフエニルアミ
ン、o−ヒドロキシジフエニルアミン、2,4−
ジヒドロキシジフエニルアミン、3,5−ジヒド
ロキシジフエニルアミンなどである。これらはそ
れぞれ単独で用いてもよいし、2種以上組み合わ
せて用いてもよい。 これらの水酸基を有するジフエニルアミン誘導
体は、その水酸基の結合位置によつて、得られた
縮合体の溶剤に対する溶解性を左右する。したが
つて、1種のみを使用する場合と、2種以上を使
用する場合とは、縮合体を使用する目的、用途に
応じて適宜選択することが望ましい。例えば、p
−位に水酸基を有するものは、m−位のものに比
してアルカリ水溶液に対する溶解性が優れている
ので、本発明方法のようにアルカリ現像型のホト
レジストを使用する場合においては、p−位のも
のとm−位のものとの配合割合をあらかじめ検討
した上で縮合体を定めることが好ましい。特にp
−位のものを70〜95重量%の範囲で調製すると、
アルカリ水溶液に対する溶解性の制御が容易であ
るから信頼性が高くなる。 また、ホリマリン−アルコール変性メラミン誘
導体は、公知の方法によつてメラミンをホルマリ
ンで変性してメチロール化したもの、又はこれを
さらに炭素数1〜4の低級アルコールを用いてア
ルコキシ化したものであつて、通常次の一般式
() (式中のR1、R2、R3、R4、R5及びR6の中の少な
くとも1個はメチロール基であり、残りは水素原
子、又は少なくとも1個は炭素数1〜4のアルキ
ル基から成るアルコキシメチル基であり、残りは
メチロール基若しくは水素原子である) で表わされる化合物の単量体と2量体や3量体な
どの多量体との混合物である。この多量体の量は
変性化の反応条件を適宜選択して数%程度以下に
することが望ましい。多量体が多すぎると得られ
た縮合体の特殊溶剤に対する溶解性が小さくな
り、使用上好ましくない。 さらに、この変性メラミン誘導体は単量体とし
て分子中に少なくともメチロール基が1個付加し
たものが好ましい。またこのような変性メラミン
誘導体は、例えばニカラツク〔(株)三和ケミカル
製〕、ニカレジン〔日本カーバイト工業(株)製〕と
して市販されているので容易に入手することがで
きる。 本発明方法で用いる縮合体は、前記のジフエニ
ルアミン誘導体とホルマリン又はホルマリン−ア
ルコール変性メラミン誘導体とを酸触媒の存在下
に縮合させることによつて得られる。この酸触媒
としては、例えば塩酸、リン酸、硫酸などの無機
酸、ギ酸、シユウ酸などの有機酸が挙げられる。
これらの触媒の中で好ましいものは、得られる縮
合体の溶解物に関係のある縮合度を容易にコント
ロールしうる点からリン酸、硫酸又はそれらの混
合物である。また酸触媒の量については、反応の
進行に伴い反応液の粘度が増加するために、仕込
原料に対してほぼ等量かそれ以上、好ましくは2
倍以上用いることが望ましい。この酸触媒の量が
少なすぎると、反応系が固化に近い高粘度の状態
となつて、かきまぜることができなくなる恐れが
あるので注意が必要である。 反応温度については、仕込原料の種類や他の条
件によつて必ずしも一定しないが、通常15〜70℃
の範囲内で適宜選択される。この反応は発熱反応
であるが、反応初期に必要以下に温度が低いと反
応が進行しにくくなるため、初期には室温付近前
後に保持し、その後所定の温度で反応を進行させ
るか、又は反応当初より所定の温度を保持して反
応を進行させることが好ましい。また反応温度が
必要以上に高いと反応生成物はゲル化する恐れが
あるので好ましくない。 また、ジフエニルアミン誘導体と変性メラミン
誘導体の仕込割合については、変性メラミン誘導
体の量が多いと反応の進行に伴い反応系はゲル化
しやすくなる傾向があり、得られた縮合体の溶解
性は低下する傾向がある。これに対し、ジフエニ
ルアミン誘導体の量が多くなるとゲル化は起きに
くくなるが、得られた縮合体は溶解性が著しく増
加する傾向にある。したがつて変性メラミン誘導
体の量が全原料仕込量に対し、1〜60重量%、好
ましくは25〜55重量%の範囲内にあるような割合
で仕込むことが望ましい。 さらに、反応時間が長いほど得られた縮合体の
重合度は高く、高分子量化が進むものと思われ
る。したがつて、反応時間が短いと溶解性の高い
生成物が得られ、一方反応時間の経過とともに粘
度上昇が起こり、48〜72時間でほぼ一定の粘度に
達する。また、得られた縮合体の溶解性は反応時
間の長さとともに徐々に低下していく傾向がある
が、ある一定の反応時間経過後は大きな変化はみ
られない。 このようにして得られた縮合体は、ある限られ
た特殊な溶剤系にしか溶解性を示さない。このよ
うな特殊な溶剤系とは、例えばN−メチル−2−
ピロリドン、N−アセチル−2−ピロリドン、ジ
メチルスルホキシド、ジメチルアセトアミド、ジ
メチルホルムアミド及びこれらの混合物などの極
性溶媒、あるいは、前記極性溶媒と、該縮合体に
とつては非溶剤であるが該極性溶媒とは相溶性の
ある溶媒との混合溶剤などである。また、該縮合
体は無機又は有機アルカリ溶液に対して良好な溶
解性を示すという特徴がある。 前記の縮合体はそれのみでも下地材料として有
効であるが、基板からの反射によつて生じる定在
波や基板表面の凹凸による乱反射を防ぐために、
必要に応じ使用する感光性樹脂の感光波長域に吸
収能を有する物質を該縮合体に混合して用いても
よい。前記の感光波長域に吸収能を有する物質と
しては、例えばクマリンク、クマリン314、クマ
リン338、キノリンイエロー、マグネソン、バリ
フアストイエローAUM〔オリエント化学(株)製〕、
バリフアストイエロー4220〔オリエント化学(株)
製〕、オプラスイエロー136〔オリエント化学(株)
製〕、スミプラストイエローH5G〔住友化学(株)
製〕、スミプラストイエローHLR〔住友化学(株)
製〕、オレオゾールフアストイエローGCN〔住友
化学(株)製〕、マクロレクスイエロー3G〔バイエル
社製〕、マクロレクスイエロー6G〔バイエル社
製〕、カヤセツトオレンジG〔日本化薬(株)製〕、カ
ヤセツトイエロー2G〔日本化薬(株)製〕、カヤセツ
トイエローGN〔日本化薬(株)製〕、オイルイエロー
18〔シラド化学(株)製〕、p−ヒドロキシ−p′−ジメ
チルアミノアゾベンゼンなどの染料を挙げること
ができる。そして、これらは単独で用いてもよい
し、また2種以上混合して用いることもできる。
このような染料はそれぞれ特有の溶解性を有して
おり、反射防止効果を有効に発揮するためには、
該縮合体に対して1重量%以上、好ましくは5〜
40重量%添加することが望ましい。この量が少な
すぎると反射防止効果が十分に発揮されず、また
多すぎると完全に溶解しないか、あるいは溶解し
ても後で析出する可能性があつて好ましくない。 本発明方法においては、前記縮合体又は所望に
応じ該縮合体に感光性樹脂の感光波長域に吸収能
を有する物質を混合したものを下地材料として用
い、基板上にこの材料から成る層を下地層として
形成する。この下地層は段差や凹凸を有する基板
に対してその平たん化を施すのに有効である。 前記の下地層を形成するには、例えば基板上に
該下地材料の有機溶媒溶液をスピンナーなどによ
り回転塗布したのち、90〜200℃、好ましくは120
〜170℃の温度で乾燥処理する。この際、適正な
乾燥時間は乾燥温度によつて選択されるが、一般
に温風乾燥器を用いる場合は10分以上、好ましく
は20〜60分程度、ホツトプレートを用いる場合は
1分以上、好ましくは2〜10分程度である。 本発明においては、このようにして形成された
下地層の上に、さらにアルカリ可溶性のポジ型感
光性樹脂層を設ける。この感光性樹脂層として
は、現在市販されているレジストを用いることが
でき、このようなものとしては、例えばOFPRシ
リーズ〔東京応化工業(株)製〕、AZシリーズ(シツ
プレー社製)、KAR(コダツク社製)などを挙げ
ることができ、これらはいずれもキノンジアジド
系又はナフトキノンジアジド系のものであるが、
本発明で用いるレジストはこれらの種類に限定さ
れるものではない。 また、前記下地層は、その上にレジストを塗布
する際に、表面処理の必要もなく、ただちに塗布
することができるという特徴を有している。この
ことは、特に多層構造のレジスト膜形成における
下地層として有効であることを示している。 さらに、本発明においては、必要に応じ、下地
層の上に金属又は無機物の薄膜を設け、その上に
感光性樹脂層を形成させてもよい。 次に、このようにして設けられたポジ型感光性
樹脂層の上面から、常法に従つて所望のパターン
が描かれたマスクを介して活性光線を照射し、画
像形成露光を行う。活性光線としては、例えば炭
素アーク灯、超高圧水銀灯、高圧水銀灯、キセノ
ンランプ、紫外線けい光灯、メタルハライドラン
プ、太陽光などが用いられる。 本発明方法においては、このようにして画像形
成露光を行つたのち、アルカリ性水溶液を用い、
通常行われている方法に従つて現像処理を行う。
この現像処理には、アルカリ性水溶液として公知
のもの、例えばアルカリ金属を含む無機アルカリ
水溶液やアルカリ金属を含まない有機アルカリ水
溶液が用いられるが、後者の方が好ましく、その
代表的なものとしては、テトラメチルアンモニウ
ムヒドロキシドやコリンなどの第四級アンモニウ
ム化合物の水溶液が挙げられる。 発明の効果 本発明方法においては、使用する下地材料が無
機又は有機アルカリ水溶液に対して良好な溶解性
を示すために、1回のみの現像処理により、基板
上にエツチングマスクパターンを形成することが
でき、従来の多層レジスト法に比べて、パターン
形成の工程が簡単である。また、該下地材料は保
存安定性に優れていて、長期保存中にゲル化など
の変質が生じにくく、その上皮膜形成も良好で、
密着性にも優れるなどの特徴を有している。 さらに、本発明の大きな特徴として、従来の二
層レジスト法においては、その下地材料はその上
に塗布されるレジストに溶解して接触面が変質し
やすいため、該下地材料の表面をレジスト塗布前
になんらかの表面処理を施したり、あるいは全く
溶解性の異なるレジストを塗布したりすること
で、その後のパターン形成工程を複雑にしていた
が、本発明においては、下地材料になんら表面処
理を施さずにレジストを直接塗布しても全く悪影
響は生ぜず、その上該レジストについても特に限
定されない、などの点を挙げることができる。 このように、本発明のパターン形成方法は、特
に多層レジスト法において、従来の方法と比較し
て著しく工程が簡単である。 また、本発明においては、使用する下地材料が
平たん化能力を有し、かつ反射防止効果の特に高
い膜を形成しうるため、定在波を発生しやすいス
テツプアンドリピート方式の露光において効果的
である上に、基板の段差部や凹凸部を平たん化
し、さらに乱反射による寸法変換差を抑えるため
に、パターン寸法精度が高く、また従来の方法に
比し露光ラテイチユートが広い、などの特徴を有
している。 実施例 次に合成例及び実施例により本発明をさらに詳
細に説明するが、本発明はこれらの例によつてな
んら限定されるものではない。 合成例 1 1のビーカーに85%リン酸600gを用意し、
30℃に保持されたウオーターバスに入れ、かきま
ぜながらp−ヒドロキシジフエニルアミン200g
を入れて完全に溶解したことを確認したのち、ペ
ンタブトキシメチルモノメチロールメラミンを主
成分とするメラミン誘導体ニカラツクMW22A
〔三和ケミカル(株)製〕100gを、前記溶液にゆつく
り加えかきまぜる。発熱反応により反応系の内温
は次第に上昇するが、急激な温度上昇を避けるた
め、該ニカラツクの添加を調整しながら反応系を
冷却しつつ全量添加する。その後2時間程度その
状態でかきまぜ続けたのち、ウオーターバスの温
度を40℃に上げて24時間かきまぜ続ける。反応生
成物は反応初期より粘性が上つており、このもの
を、30ステンレスタンク中の純水20の中へ高
速でかきまぜながら、連続的にゆつくりと滴下す
る。反応生成物は粘性が高いので糸を引くような
状態で落ちる。反応生成物を全量滴下後、さらに
1時間かきまぜたのち、No.63のろ紙を用いて吸引
ろ過を行つて縮合体を分取し、再度10の純水中
でかきまぜ洗浄を行う。この洗浄、ろ過を繰り返
し、洗液のPHが中性であることを確認して洗浄を
終了する。さらにこのものを80℃の温風乾燥器中
で一昼夜乾燥する。 得られた縮合体は茶色を帯びた黒色の粒子状物
であるが、粉砕して粉末にすることは容易であつ
た。収率は理論収量の約90%で、効率よく合成す
ることができた。 合成例 2〜18 別表に示すように、ジフエニルアミン誘導体及
び変性メラミン誘導体の種類、それらの仕込割
合、合成条件を種々変え、その他は合成例1と同
様の操作により縮合体を合成した。その収量も該
表に示す。これらはいずれも理論収率60%以上
で、効率よく合成することができた。
INDUSTRIAL APPLICATION FIELD The present invention relates to a pattern forming method in the manufacture of semiconductor integrated circuits. More specifically, the present invention particularly involves forming a layer of a base material for flattening on a semiconductor substrate having steps, and providing a positive photosensitive resin layer thereon to form a multilayered organic material layer. The present invention relates to an industrially advantageous pattern forming method that can easily form a pattern faithful to a mask pattern in one development process after image forming exposure is performed on the pattern. Conventionally, in the manufacture of semiconductor integrated circuits, in order to form a pattern on a material to be etched, for example, a desired circuit is applied to an actinic ray-sensitive resin (hereinafter referred to as resist) formed on a predetermined semiconductor substrate. Actinic light is irradiated through a mask with a pattern drawn on it, the irradiated resist is then developed, and then the semiconductor substrate is etched using a dry or wet method, and the resist is peeled off to form the desired pattern. Such operations are typically repeated several times to obtain the final integrated circuit device. In recent years, the progress of microlithography technology, which is one of the microfabrication technologies mentioned above, has been remarkable.In particular, lithography technology that uses light has improved overlay accuracy and step-and-repeat exposure equipment with excellent resolution has been developed. development of,
Thanks to improvements in optical systems, lithography in the submicron region using light, which was previously thought to be impossible, is no longer a dream. Various improvements in such equipment have made it possible to create finer patterns, but in order to accurately transfer fine patterns onto a substrate, several technical issues must be resolved. is necessary. By the way, the substrate used for forming a semiconductor integrated circuit element inevitably has various steps and unevenness on its surface, and its flatness is not necessarily high. Such steps and irregularities on the substrate surface have a great effect on the uniformity of the resist coating film thickness, and the film thickness changes locally, and is thicker in concave areas and thinner in convex areas, and as a result, the coated surface is usually It has a wave-like appearance. This immediately causes large variations in exposure characteristics, which is unfavorable in terms of pattern formation. In addition, the unevenness of the substrate surface causes diffused reflection of the irradiated light, leading to a decrease in the accuracy of desired pattern dimensions or a decrease in resolution. Furthermore, in recent years, step-and-repeat projection exposure apparatuses, so-called steppers, which can provide high resolution, have been introduced into semiconductor device manufacturing lines in place of conventional contact-type exposure apparatuses. This stepper achieves higher resolution using a single wavelength of light, such as 436 nm, by improving the light source or optical system. There is a problem in that standing waves are likely to be generated on a flat substrate with no surface. Therefore, in order to perform better high-resolution pattern formation, it is necessary to solve the above problems. To do this, it is necessary to eliminate unevenness on the substrate surface, suppress reflection from the substrate, and It is required to prevent the generation of standing waves. In order to meet these demands, recently a method has been developed to provide a multilayered resist on a substrate. For example, a layered organic film is coated thickly as the bottom layer on a substrate with steps, flattened, and then layered on top. A three-layer resist method has been proposed, in which a thin film made of metal or inorganic material is formed by a CVD method, and a resist film is further formed on top of the thin film. However, although this method can form patterns with high resolution and a large aspect ratio, the process is extremely complicated, the throughput is extremely low, and productivity is poor, and the photosensitive materials used for these methods are dry etched. It has a major drawback of not being resistant to time. A two-layer resist method has also been proposed as a method that reduces process complexity. This method involves forming an organic film on the substrate that has the effect of flattening it and suppressing reflections from the substrate surface, and then forming a resist film on top of it, and aims to obtain a pattern with high transfer accuracy. It is something. however,
In this two-layer resist method, after forming an organic film as the base of the resist film on the substrate, when applying the resist on top of it, dissolution and mixing occurs at the interface between the upper layer and the lower layer, causing the surface of the upper layer to As a result, unevenness occurs, and a coating film with an uneven thickness is formed as a whole. Furthermore, when dissolution and mixing occurs, the solubility of this portion in the developing solution generally differs. With such a method, it is impossible to faithfully reproduce the mask dimensions and obtain a pattern with the required precision, resulting in problems such as a decrease in resolution and poor development. For this reason, after forming the lower layer, some kind of treatment is applied to the surface to prevent dissolution and mixing, but usually materials with completely different solubility characteristics for solvents are selected and used as the upper and lower layers. I am using it. For example, a rubber-based negative resist is used as the lower layer and an alkali-soluble positive resist is used as the upper layer, or polymethyl methacrylate or polymethyl isopropenyl ketone containing a dye is applied as the lower layer, and the upper layer is an alkali-soluble positive resist. (Japanese Unexamined Patent Publication No. 58-51517) has been proposed. However, in these methods, the solubility in the developer is completely different, so although it is easy to form a two-layer film, the development process requires a two-step process and is complicated. be. Problems to be Solved by the Invention The purpose of the present invention is to overcome these drawbacks, to obtain a high-resolution pattern even when using a substrate with steps, and to obtain a pattern that is faithful to the mask pattern in one development process. An object of the present invention is to provide a pattern forming method suitable for industrial implementation, which can obtain a pattern. Means for Solving the Problems As a result of extensive research, the present inventors found that a diphenylamine derivative having a specific hydroxyl group and a formalin or formalin-alcohol modified melamine derivative were condensed in the presence of an acid catalyst. The condensate is insoluble in general organic solvents, but soluble in special organic solvents and alkaline solutions, has excellent storage stability, and can easily form a multilayer resist structure without any surface treatment. In addition, it has excellent dry etching resistance and a wide range of baking temperatures, making it an excellent base material for photosensitive resins. The inventors have discovered that the above object can be achieved by providing a layer made of a mixture of the above substances on a substrate as a base layer for an alkali-soluble positive photosensitive resin layer, and based on this knowledge, the present invention has been completed. It came to this. That is, the present invention provides a substrate with the general formula (R in the formula is a hydrogen atom or a hydroxyl group.) A condensate obtained by condensing at least one kind of diphenylamine derivative represented by the following formula with formalin or a formalin-alcohol-modified melamine derivative in the presence of an acid catalyst, Alternatively, after forming a layer consisting of a mixture of the condensate and a substance that has absorption ability in the photosensitive wavelength range of the photosensitive resin, an alkali-soluble positive photosensitive resin layer is further provided on this layer, and then from the top surface The present invention provides a pattern forming method characterized by performing image forming exposure by irradiating actinic rays and then developing with an alkaline aqueous solution. The diphenylamine derivatives used to produce the condensate in the present invention are those represented by the general formula (), such as p-hydroxydiphenylamine, m-hydroxydiphenylamine, o-hydroxydiphenylamine, 2,4-
These include dihydroxydiphenylamine, 3,5-dihydroxydiphenylamine, and the like. These may be used alone or in combination of two or more. In these diphenylamine derivatives having a hydroxyl group, the solubility of the obtained condensate in a solvent depends on the bonding position of the hydroxyl group. Therefore, it is desirable to appropriately select whether to use only one type or to use two or more types depending on the purpose and use of the condensate. For example, p
Those having a hydroxyl group at the - position have better solubility in alkaline aqueous solutions than those at the m-position. It is preferable to determine the condensate after considering the blending ratio of the compound and the m-position compound in advance. Especially p
When the − position is prepared in the range of 70 to 95% by weight,
Since the solubility in an alkaline aqueous solution can be easily controlled, reliability is increased. Furthermore, formalin-alcohol-modified melamine derivatives are those obtained by modifying melamine with formalin and converting it into methylol by a known method, or by further alkoxylating this using a lower alcohol having 1 to 4 carbon atoms. , usually the following general formula () (At least one of R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 and R 6 in the formula is a methylol group, and the rest are hydrogen atoms, or at least one is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.) It is a mixture of monomers and multimers such as dimers and trimers of the compound represented by the following formula: an alkoxymethyl group consisting of an alkoxymethyl group, and the remainder being a methylol group or a hydrogen atom. The amount of this multimer is desirably about several percent or less by appropriately selecting reaction conditions for modification. If the amount of the polymer is too large, the resulting condensate will have low solubility in special solvents, which is undesirable for use. Furthermore, this modified melamine derivative preferably has at least one methylol group added to the molecule as a monomer. Further, such modified melamine derivatives are commercially available as, for example, Nikaratsuku (manufactured by Sanwa Chemical Co., Ltd.) and Nikaresin (manufactured by Nippon Carbide Industries Co., Ltd.), so they can be easily obtained. The condensate used in the method of the present invention can be obtained by condensing the diphenylamine derivative described above with formalin or a formalin-alcohol-modified melamine derivative in the presence of an acid catalyst. Examples of the acid catalyst include inorganic acids such as hydrochloric acid, phosphoric acid, and sulfuric acid, and organic acids such as formic acid and oxalic acid.
Preferred among these catalysts are phosphoric acid, sulfuric acid, or a mixture thereof, since the degree of condensation related to the resulting condensate melt can be easily controlled. Regarding the amount of acid catalyst, since the viscosity of the reaction liquid increases as the reaction progresses, the amount of acid catalyst should be approximately equal to or more than the amount of raw materials to be charged, preferably 2.
It is desirable to use more than twice as much. If the amount of the acid catalyst is too small, the reaction system may become highly viscous, almost solidified, and cannot be stirred, so care must be taken. The reaction temperature is not necessarily constant depending on the type of raw materials and other conditions, but it is usually 15 to 70℃.
be selected as appropriate within the range. This reaction is an exothermic reaction, but if the temperature is lower than necessary at the beginning of the reaction, it will be difficult for the reaction to progress. It is preferable to proceed with the reaction while maintaining a predetermined temperature from the beginning. Furthermore, if the reaction temperature is higher than necessary, the reaction product may gel, which is not preferable. Regarding the charging ratio of the diphenylamine derivative and the modified melamine derivative, if the amount of the modified melamine derivative is large, the reaction system tends to gel more easily as the reaction progresses, and the solubility of the resulting condensate tends to decrease. There is. On the other hand, when the amount of the diphenylamine derivative increases, gelation becomes less likely to occur, but the resulting condensate tends to have significantly increased solubility. Therefore, it is desirable to charge the modified melamine derivative in such a proportion that the amount of the modified melamine derivative is within the range of 1 to 60% by weight, preferably 25 to 55% by weight, based on the total amount of raw materials charged. Furthermore, it seems that the longer the reaction time, the higher the degree of polymerization of the resulting condensate, and the higher the molecular weight. Therefore, a short reaction time gives a highly soluble product, while an increase in viscosity occurs as the reaction time progresses, reaching an almost constant viscosity in 48-72 hours. Further, the solubility of the obtained condensate tends to gradually decrease with the length of the reaction time, but no major change is observed after a certain reaction time has elapsed. The condensate thus obtained exhibits solubility only in certain limited special solvent systems. Such special solvent systems include, for example, N-methyl-2-
Polar solvents such as pyrrolidone, N-acetyl-2-pyrrolidone, dimethyl sulfoxide, dimethylacetamide, dimethylformamide and mixtures thereof, or the polar solvent, which is a non-solvent for the condensate but is a non-solvent for the condensate. is a mixed solvent with a compatible solvent. Furthermore, the condensate is characterized by good solubility in inorganic or organic alkaline solutions. The above-mentioned condensate is effective as a base material by itself, but in order to prevent standing waves caused by reflection from the substrate and diffused reflection due to irregularities on the substrate surface,
If necessary, a substance having an absorption ability in the wavelength range sensitive to the photosensitive resin used may be mixed with the condensate. Examples of substances having absorption ability in the photosensitive wavelength range include Coumarink, Coumarin 314, Coumarin 338, Quinoline Yellow, Magneson, Varifast Yellow AUM [manufactured by Orient Chemical Co., Ltd.],
Varifast Yellow 4220 [Orient Chemical Co., Ltd.]
], Oplus Yellow 136 [Orient Chemical Co., Ltd.]
[Manufactured by] Sumiplast Yellow H5G [Sumitomo Chemical Co., Ltd.]
Sumiplast Yellow HLR [Sumitomo Chemical Co., Ltd.]
[manufactured by Bayer], Oleosol Fast Yellow GCN [manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.], Macrolex Yellow 3G [manufactured by Bayer], Macrolex Yellow 6G [manufactured by Bayer], Kayaset Orange G [manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.] , Kayaset Yellow 2G [manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.], Kayaset Yellow GN [manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.], Oil Yellow
Examples include dyes such as 18 (manufactured by Shirad Kagaku Co., Ltd.) and p-hydroxy-p'-dimethylaminoazobenzene. These may be used alone or in combination of two or more.
Each of these dyes has a unique solubility, and in order to effectively exhibit the antireflection effect,
1% by weight or more, preferably 5 to 1% by weight based on the condensate
It is desirable to add 40% by weight. If this amount is too small, the antireflection effect will not be sufficiently exhibited, and if it is too large, it may not be completely dissolved, or even if it is dissolved, it may precipitate later, which is not preferable. In the method of the present invention, the above-mentioned condensate or, if desired, a mixture of the condensate with a substance having an absorbing ability in the photosensitive wavelength range of the photosensitive resin is used as the base material, and a layer made of this material is formed on the substrate. Formed as geological strata. This underlayer is effective for flattening a substrate having steps or unevenness. To form the base layer, for example, an organic solvent solution of the base material is spin-coated onto the substrate using a spinner, and then heated at 90 to 200°C, preferably 120°C.
Dry treatment at a temperature of ~170°C. At this time, the appropriate drying time is selected depending on the drying temperature, but in general, when using a hot air dryer, it is 10 minutes or more, preferably about 20 to 60 minutes, and when using a hot plate, it is 1 minute or more, preferably It takes about 2 to 10 minutes. In the present invention, an alkali-soluble positive photosensitive resin layer is further provided on the base layer thus formed. As this photosensitive resin layer, currently commercially available resists can be used, such as the OFPR series (manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.), the AZ series (manufactured by Shippray Co., Ltd.), and the KAR ( (manufactured by Kodatsuku Co., Ltd.), and these are all quinonediazide-based or naphthoquinonediazide-based, but
The resist used in the present invention is not limited to these types. Furthermore, the underlayer has the characteristic that when a resist is applied thereon, it can be applied immediately without the need for surface treatment. This shows that it is particularly effective as a base layer in forming a resist film with a multilayer structure. Furthermore, in the present invention, if necessary, a thin film of metal or inorganic material may be provided on the base layer, and a photosensitive resin layer may be formed thereon. Next, actinic rays are irradiated from the upper surface of the positive photosensitive resin layer thus provided through a mask on which a desired pattern is drawn in accordance with a conventional method to perform image-forming exposure. As the active light, for example, a carbon arc lamp, an ultra-high pressure mercury lamp, a high pressure mercury lamp, a xenon lamp, an ultraviolet fluorescent lamp, a metal halide lamp, sunlight, etc. are used. In the method of the present invention, after performing image forming exposure in this way, using an alkaline aqueous solution,
Development processing is performed according to a commonly used method.
For this development treatment, known alkaline aqueous solutions are used, such as inorganic aqueous alkaline solutions containing alkali metals and organic alkaline aqueous solutions that do not contain alkali metals, but the latter is preferable, and a typical example is tetra Examples include aqueous solutions of quaternary ammonium compounds such as methylammonium hydroxide and choline. Effects of the Invention In the method of the present invention, since the underlying material used exhibits good solubility in an aqueous inorganic or organic alkali solution, it is possible to form an etching mask pattern on a substrate with only one development process. The pattern formation process is simpler than the conventional multilayer resist method. In addition, the base material has excellent storage stability, does not easily undergo deterioration such as gelation during long-term storage, and has good epithelial membrane formation.
It also has features such as excellent adhesion. Furthermore, as a major feature of the present invention, in the conventional two-layer resist method, the base material dissolves in the resist applied on top of it and the contact surface is likely to change in quality. However, in the present invention, the pattern formation process is complicated by applying some kind of surface treatment to the underlying material or by applying a resist with completely different solubility. Direct application of the resist does not cause any adverse effects, and the resist is not particularly limited. As described above, the pattern forming method of the present invention has significantly simpler steps than conventional methods, especially in the multilayer resist method. In addition, in the present invention, the base material used has a flattening ability and can form a film with a particularly high antireflection effect, so it is effective in step-and-repeat exposure that tends to generate standing waves. In addition, in order to flatten the stepped and uneven parts of the substrate and suppress differences in dimension conversion due to diffused reflection, it has features such as high pattern dimensional accuracy and a wider exposure latitude compared to conventional methods. have. EXAMPLES Next, the present invention will be explained in more detail with reference to synthesis examples and examples, but the present invention is not limited to these examples in any way. Synthesis Example 1 Prepare 600g of 85% phosphoric acid in the beaker 1,
Add 200 g of p-hydroxydiphenylamine to a water bath kept at 30°C while stirring.
After confirming that it has completely dissolved, add Nikaratsuku MW22A, a melamine derivative whose main component is pentabutoxymethylmonomethylolmelamine.
Slowly add 100 g of [manufactured by Sanwa Chemical Co., Ltd.] to the above solution and stir. The internal temperature of the reaction system gradually rises due to the exothermic reaction, but in order to avoid a sudden rise in temperature, the total amount of the nickel is added while cooling the reaction system while controlling the addition of the nikarac. After that, continue stirring for about 2 hours, then raise the temperature of the water bath to 40℃ and continue stirring for 24 hours. The viscosity of the reaction product has increased since the initial stage of the reaction, and this product is slowly and continuously dripped into 20 mL of pure water in a 30 stainless steel tank while stirring at high speed. Since the reaction product is highly viscous, it falls like a string. After dropping the entire amount of the reaction product and stirring for another 1 hour, suction filtration is performed using No. 63 filter paper to separate the condensate, and the mixture is stirred and washed again in 10 pure water. This washing and filtration process is repeated, and the washing is completed after confirming that the pH of the washing liquid is neutral. This material is then dried in a hot air dryer at 80°C for a day and a night. The obtained condensate was a brownish black particulate material, but it was easy to crush into powder. The yield was approximately 90% of the theoretical yield, indicating that the synthesis was efficient. Synthesis Examples 2 to 18 As shown in the attached table, condensates were synthesized in the same manner as in Synthesis Example 1 except that the types of diphenylamine derivatives and modified melamine derivatives, their charging ratios, and synthesis conditions were varied. The yield is also shown in the table. All of these were able to be synthesized efficiently with a theoretical yield of 60% or higher.

【表】【table】

【表】【table】

【表】 実施例 1 合成例1〜4で得られた縮合体それぞれ1.5g
に、染料のp−ヒドロキシ−p′−ジメチルアミノ
アゾベンゼン約0.3gを添加したものを、溶剤の
ジメチルアセトアミド8.5gにそれぞれ溶解し、
このものを0.45μmポアサイズのメンブランフイ
ルターでろ過して試験用塗布液とした。下地基板
としては、深度1μmを有するSiO2のパターン上
に600〜800nm程度のアルミニウムを真空蒸着し
た3インチシリコンウエハーを用いた。清浄にし
た下地基板上に前記塗布液を滴下し、ミカサ製ス
ピンナーにより初速600rpmで3秒間、そして
4000rpmで40秒間回転塗布した。このものをレジ
ストコーターモデルTR4000(タツモ製)を用い
て各サンプルについて130℃から180℃まで10℃間
隔で5分間ずつホツトプレートによる乾燥を行
い、下地層を形成した。上層レジストとして
OFPR800〔東京応化工業(株)製〕を用い、乾燥後た
だちに4000rpmで20秒間回転塗布を行い、次いで
ホツトプレートにより110℃で90秒間乾燥を行つ
た。下地層はなんら溶解作用を受けることなく二
層レジストを形成することができた。 次に、マスクアライナーPLA500〔キヤノン(株)
製〕を用いてコンタクト方式で4.6秒から6.0秒間
まで0.2秒間隔で8ステツプの分割多重露光を行
つた。なお、このときの365nmの波長における
照射強度は約6.2mW/cm2であつた。次いで、現
像液として約2重量%に調製したテトラメチルア
ンモニウムヒドロキシド水溶液を用いて、23℃で
75〜80秒間浸漬法により現像を行つたのち、30秒
間純水中でリンスを行つてスピン乾燥した。この
結果、1回の現像処理により二層レジストは現像
され、マスクパターンに忠実なパターンが形成さ
れた。また、下地基板表面の段差部分に交叉する
レジストパターンについて、山の部分と谷の部分
に相当する位置でパターン寸法幅を顕微鏡観察に
より測定したところ、その差は単層レジスト法の
場合と比較して小さくなる傾向があり、反射防止
効果をもつていることが明らかであつた。 実施例 2 合成例3で得られた縮合体1.5g、マグネソン
約0.3g及びジメチルアセトアミド8.5gから成る
塗布液を実施例1と同様にして調製した。 下地基板として、1μmのSiO2の段差を有する
ウエハーにアルミニウムを600〜800nmの厚みに
蒸着したものを用いた。この基板に前記塗布液を
4000rpmで塗布し、レジストコーターモデル
TR4000に付設されているホツトプレートを用い
て、160℃で5分間乾燥し下地層を形成したのち、
この上にOFPR800を塗布し、ホツトプレートに
より110℃で90秒間乾燥してレジスト層を設けた。
これにマスクアライナーPLA500を用いて5.2秒間
コンタクト露光を行つたのち、実施例1と同様の
現像液により80秒間現像と純水洗浄を経てスピン
乾燥した。形成されたパターンはマスクパターン
にほぼ忠実であり、線幅測定器(日立電子社製)
により段差部上下での寸法測定を行つた結果、山
と谷でのライン寸法差は小さくなる傾向があり、
反射防止膜の効果が確認された。 実施例 3 合成例3で得られた縮合体に対し、特性波長吸
収剤として染料のクマリン7を1、5、10、20重
量%と変化させて添加し、このものをそれぞれ、
該縮合体の濃度が約15重量%になるようにジメチ
ルアセトアミドに溶解して塗布液を調製した。 実施例1と同様のシリコンウエハーを下地基板
として、前記塗布液を回転塗布し、160℃で5分
間乾燥して約200nmの膜厚に成膜した。これに
OFPR800をレジストコータモデルTR4000で塗布
し、110℃で90秒間乾燥した。次いでマスクアラ
イナーPLA500にて実施例1と同様の露光を行つ
たのち、23℃に保持して実施例1と同様の現像液
中で80秒間浸漬現像し、30秒間純水洗浄を行つて
スピン乾燥した。得られたパターンを顕微鏡で観
察したところ、露光時間が5.2秒以下では一部に
現像残りがみられたが、それ以上では完全に現像
されていた。形成されたパターンの段差部分にお
ける山と谷のレジストのライン寸法を実施例2と
同様にして測定したところ、吸収剤の添加量によ
つて反射防止効果の違いがあつた。すなわち、添
加量が5%以下では大きな効果は期待できない
が、それ以上の量が添加されていると、効果を十
分に確認することができ、添加量が多いほどその
効果は大きい。 なお、調製した塗布液を用い、石英板上に前記
の方法で成膜したものについて、日立製作所製紫
外光測定装置200−20型で紫外波長領域における
吸収スペクトルを測定したところ、吸収剤の添加
量が増えるに伴い、吸光度は大きくなることが予
想どおり確認された。 実施例 4 実施例3における吸収剤をクマリン314に変え
る以外は、実施例3と同様の試験を行つたとこ
ろ、同じような傾向をもつ結果が得られた。 実施例 5 実施例3における吸収剤をクマリン338に替え
る以外は、実施例3と同様の試験を行つたとこ
ろ、同じような傾向をもつ結果が得られた。 実施例 6 合成例5で得られた縮合体を15重量%濃度にな
るようにジメチルアセトアミドに溶解し、これは
該縮合体の約10重量%に相当する量のp−ヒドロ
キシ−p′−ジメチルアミノベンゼンを添加して塗
布液とした。このものを用い、実施例1と同様に
して塗布成膜、露光を行い、実施例1と同様の現
像液で65秒間現像を行つたところ、5.4秒間以下
の露光量では現像不良が生じていた。5.8秒間以
上では、特に2μm以下の微細パターン部で下層
膜の溶解が進んでいた。また顕微鏡観察と寸法測
定により、5.8秒間以上の露光量のところで、反
射防止膜としての効果を確認することができた。 実施例 7 合成例6で得られた縮合体と、これに対し15重
量%に相当する量のキノリンイエローを用いて、
実施例6と同様にして塗布液を調製した。このも
のを用い、実施例1と同様にして成膜から露光ま
での工程を行つたのち、23℃の実施例1と同様の
現像液中で75秒間浸漬現像し、30秒間水洗してス
ピン乾燥した。その結果、実施例6と同様の結果
が得られた。 実施例 8 合成例7で得られた縮合体を用い、実施例7と
同様にして実装を行つた。その結果、寸法測定に
より効果を確認できた。また実施例7に比べて、
合成時の反応温度の高い、アルカリ液に対する溶
解性がすぎない縮合体を用いているので、二層構
造になつている場合、下層の溶解は抑えられてパ
ターンのくずれなどがなかつた。 実施例 9 合成例10で得られた縮合体を用い、15重量%濃
度になるようにジメチルアセトアミドに溶かし、
これに該縮合体に対して10重量%のキノリンイエ
ローを添加し、塗布液を調製した。このものを用
い、実施例1と同様の下地基板上に成膜し、
OFPR800を上層レジストとして、5.6秒間の一括
露光を行つたのち、実施例1と同様の現像液中で
80秒間浸漬現像し、30秒間水洗してスピン乾燥し
た。合成例10で得られた縮合体は、アルカリ液に
対する溶解性があまり大きくないので、パターン
がくずれる現象もなく現像できたことを、顕微鏡
観察と寸法測定により確認した。 実施例 10 合成例16で得られた縮合体2.0gにマグネソン
0.6gを添加し、これにジメチルアセトアミド16
gを加えて溶解したものを、下地材料の塗布液と
して用いた以外は、全く実施例1と同様の操作に
よりパターン形成を行つたところ、実施例1と同
様にマククパターンに忠実な、パターン寸法幅の
正確なパターンが得られた。 実施例 11 合成例17で得られた縮合体1.0gにマグネソン
0.3gを添加し、これにジメチルアセトアミド8.5
gを加え溶解したものを下地材料の塗布液として
用い、それ以外は実施例1と同様な操作によりパ
ターン形成を行つたところ、実施例1と同様な結
果が得られた。 実施例 12 合成例14で得られた縮合体1.0gと合成例18で
得られた縮合体1.0gとの混合物にマグネソン0.7
gを添加し、これにジメチルアセトアミド16gを
加え溶解したものを下地材料の塗布液として用
い、それ以外は実施例1と同様の操作によりパタ
ーン形成を行つた。その結果、下地基板表面の段
差部分に交叉するレジストパターンについて、山
の部分と谷の部分に相当する位置におけるパター
ン寸法幅の差が少なく、極めて高い精度のパター
ンが得られた。 実施例 13 合成例14で得られた縮合体1.0gと合成例15で
得られた縮合体1.0gとの混合物にマグネソン0.6
gを加え、さらにジメチルアセトアミド16gを加
えて下地材料の塗布液とした以外は、実施例1と
同様の操作によりパターン形成を行つたところ、
得られたパターン幅の寸法変換差は小さく、また
定在波の影響によるパターン変形もみられず、下
地材料としての有効性が確認された。 実施例 14 合成例14で得られた縮合体3.0gとマグネソン
1.0gとジメチルホルムアミド25gとから成る混
合物を塗布液Aとし、次に合成例16で得られた縮
合体3.0gとマグネソン1.0gとジメチルホルムア
ミド25gとから成る混合物を塗布液Bとしてそれ
ぞれ調製し、これらの塗布液A、Bを、A:B重
量比が4:5になるように混ぜ合わせたものを下
地材料の塗布液とした以外は、実施例1と同様の
操作によりパターン形成を行つたところ、マスク
パターンに忠実な極めてパターン寸法精度の高い
レジストパターンが得られ、また定在波の影響に
よるパターン変形も認められなかつた。 実施例 15 合成例14で得られた縮合体1.0gと合成例18で
得られた縮合体1.0gとの混合物に、マグネソン
0.6gとスミプラストイエローH5G〔住友化学(株)
製〕0.1gとの混合物を添加し、これにジメチル
アセトアミド16gを加えて溶解したものを下地材
料の塗布液とした以外は、実施例1と同様の操作
によりパターン形成を行つたところ、パターン幅
の寸法変換差の小さいマスクパターンに忠実なパ
ターンが得られ、また定在波の影響によるパター
ン変形もみられず、下地材料としての有効性が確
認された。 実施例 16 実施例12で用いた下地材料を使用し、約1μm
の段差を有するアルミ蒸着基板に塗布し、170℃
で2分間ホツトプレート上で乾燥後、OFPR800
を塗布成膜した。次いで、400〜500nmの範囲の
光を透過するフイルターを光路中に装着し、50秒
間露光した。次に、約4.2%濃度のコリン水溶液
を用いて23℃で75秒間現像した。 その結果、段差上でレジストパターンの細りを
生じていない像を得ることができた。 実施例 17 実施例13で用いた下地材料を使用し、実施例16
と同様にして処理したところ、段差部分でレジス
トパターン巾シフトの少ない像を得ることができ
た。 実施例 18 実施例14で用いた下地材料を使用し、NaOH
約1.5%水溶液を現像液として処理したところ、
定在波の影響が少なく、レジストパターン巾シフ
トの少ないパターンを得ることができた。 実施例 19 実施例18において、現像液としてモノエタノー
ルアミン約28.5%濃度の水溶液を用いて処理した
ところ、実施例18とほぼ同様の結果を得た。
[Table] Example 1 1.5 g each of the condensates obtained in Synthesis Examples 1 to 4
to which about 0.3 g of p-hydroxy-p'-dimethylaminoazobenzene was added was dissolved in 8.5 g of dimethylacetamide as a solvent,
This was filtered through a membrane filter with a pore size of 0.45 μm to obtain a test coating solution. As the base substrate, a 3-inch silicon wafer was used, in which aluminum was vacuum-deposited to a thickness of about 600 to 800 nm on a SiO 2 pattern having a depth of 1 μm. The above coating solution was dropped onto the cleaned base substrate, and then applied using a Mikasa spinner at an initial speed of 600 rpm for 3 seconds.
The coating was applied by spinning at 4000 rpm for 40 seconds. Using a resist coater model TR4000 (manufactured by Tatsumo), each sample was dried on a hot plate from 130°C to 180°C at 10°C intervals for 5 minutes to form a base layer. As an upper layer resist
Immediately after drying, spin coating was performed using OFPR800 (manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) at 4000 rpm for 20 seconds, followed by drying on a hot plate at 110° C. for 90 seconds. A two-layer resist could be formed without any dissolution of the underlayer. Next, mask aligner PLA500 [Canon Inc.
A contact method was used to perform 8-step multiple exposure at 0.2-second intervals from 4.6 seconds to 6.0 seconds using a 4.0-second exposure system. Note that the irradiation intensity at a wavelength of 365 nm at this time was approximately 6.2 mW/cm 2 . Next, using a tetramethylammonium hydroxide aqueous solution prepared to approximately 2% by weight as a developer, it was developed at 23°C.
After developing by dipping for 75 to 80 seconds, rinsing in pure water for 30 seconds and spin drying was performed. As a result, the two-layer resist was developed in one development process, and a pattern faithful to the mask pattern was formed. In addition, when we measured the pattern dimension width by microscopic observation at the positions corresponding to the peaks and valleys of the resist pattern that intersects the step part on the surface of the base substrate, the difference was found compared to the case of the single-layer resist method. It was clear that it had an antireflection effect. Example 2 A coating solution consisting of 1.5 g of the condensate obtained in Synthesis Example 3, about 0.3 g of Magneson, and 8.5 g of dimethylacetamide was prepared in the same manner as in Example 1. As the base substrate, a wafer having a 1 μm SiO 2 step and aluminum deposited to a thickness of 600 to 800 nm was used. Apply the above coating liquid to this substrate.
Apply at 4000rpm, resist coater model
After drying at 160℃ for 5 minutes using the hot plate attached to TR4000 to form a base layer,
OFPR800 was applied onto this and dried on a hot plate at 110°C for 90 seconds to form a resist layer.
This was subjected to contact exposure for 5.2 seconds using Mask Aligner PLA500, then developed for 80 seconds using the same developer as in Example 1, washed with pure water, and then spin-dried. The formed pattern was almost faithful to the mask pattern, and the line width measuring device (manufactured by Hitachi Electronics)
As a result of measuring the dimensions above and below the step, it was found that the line dimension difference between the peak and valley tends to be smaller.
The effectiveness of the anti-reflection film was confirmed. Example 3 To the condensate obtained in Synthesis Example 3, the dye Coumarin 7 was added as a characteristic wavelength absorber in varying amounts of 1, 5, 10, and 20% by weight.
A coating solution was prepared by dissolving the condensate in dimethylacetamide to a concentration of about 15% by weight. Using the same silicon wafer as in Example 1 as a base substrate, the coating solution was spin-coated and dried at 160° C. for 5 minutes to form a film with a thickness of about 200 nm. to this
OFPR800 was applied using a resist coater model TR4000 and dried at 110°C for 90 seconds. Next, exposure was performed in the same manner as in Example 1 using Mask Aligner PLA500, and then the product was maintained at 23°C and developed by immersion in the same developer as in Example 1 for 80 seconds, washed with pure water for 30 seconds, and spin-dried. did. When the resulting pattern was observed under a microscope, it was found that some parts remained undeveloped when the exposure time was 5.2 seconds or less, but it was completely developed when the exposure time was longer than that. When the line dimensions of the resist between the peaks and valleys in the stepped portion of the formed pattern were measured in the same manner as in Example 2, it was found that the antireflection effect varied depending on the amount of absorbent added. That is, if the amount added is less than 5%, no great effect can be expected, but if the amount added is more than 5%, the effect can be fully confirmed, and the larger the amount added, the greater the effect. In addition, when the absorption spectrum in the ultraviolet wavelength region of a film formed on a quartz plate by the method described above using the prepared coating solution was measured using an ultraviolet light measuring device model 200-20 manufactured by Hitachi, Ltd., it was found that the addition of the absorbent As expected, it was confirmed that as the amount increased, the absorbance increased. Example 4 The same test as in Example 3 was conducted, except that the absorbent in Example 3 was changed to Coumarin 314, and results with similar trends were obtained. Example 5 The same test as in Example 3 was conducted except that the absorbent in Example 3 was changed to Coumarin 338, and results with similar trends were obtained. Example 6 The condensate obtained in Synthesis Example 5 was dissolved in dimethylacetamide to a concentration of 15% by weight, which contained an amount of p-hydroxy-p'-dimethyl corresponding to about 10% by weight of the condensate. Aminobenzene was added to prepare a coating solution. Using this product, coating film formation and exposure were performed in the same manner as in Example 1, and development was performed for 65 seconds with the same developer as in Example 1. When the exposure amount was less than 5.4 seconds, development defects occurred. . When the time was 5.8 seconds or more, the dissolution of the lower layer film progressed, especially in the fine pattern part of 2 μm or less. Furthermore, through microscopic observation and dimensional measurements, it was possible to confirm the effectiveness of the antireflection film at exposure doses of 5.8 seconds or more. Example 7 Using the condensate obtained in Synthesis Example 6 and quinoline yellow in an amount equivalent to 15% by weight,
A coating solution was prepared in the same manner as in Example 6. Using this product, the steps from film formation to exposure were carried out in the same manner as in Example 1, followed by immersion development for 75 seconds in the same developer as in Example 1 at 23°C, washing with water for 30 seconds, and spin drying. did. As a result, the same results as in Example 6 were obtained. Example 8 Using the condensate obtained in Synthesis Example 7, mounting was carried out in the same manner as in Example 7. As a result, the effect was confirmed by dimensional measurements. Also, compared to Example 7,
Since a condensate with a high reaction temperature during synthesis and not too soluble in alkaline solutions was used, in the case of a two-layer structure, dissolution of the lower layer was suppressed and the pattern did not collapse. Example 9 Using the condensate obtained in Synthesis Example 10, it was dissolved in dimethylacetamide to a concentration of 15% by weight.
A coating solution was prepared by adding 10% by weight of quinoline yellow based on the condensate. Using this material, a film was formed on the same base substrate as in Example 1,
After performing a batch exposure for 5.6 seconds using OFPR800 as the upper layer resist, in the same developer as in Example 1.
It was immersed and developed for 80 seconds, washed with water for 30 seconds, and spin-dried. Since the condensate obtained in Synthesis Example 10 did not have very high solubility in an alkaline solution, it was confirmed by microscopic observation and size measurement that the pattern could be developed without a phenomenon of collapse. Example 10 Magneson was added to 2.0 g of the condensate obtained in Synthesis Example 16.
Add 0.6g of dimethylacetamide 16
A pattern was formed in the same manner as in Example 1, except that the solution obtained by adding and dissolving G was used as the coating liquid for the base material. A pattern with accurate dimension width was obtained. Example 11 Magneson was added to 1.0 g of the condensate obtained in Synthesis Example 17.
Add 0.3g and add 8.5g of dimethylacetamide to this.
When a pattern was formed by adding and dissolving g and using it as a coating liquid for the base material, the other operations were the same as in Example 1, and the same results as in Example 1 were obtained. Example 12 Magneson 0.7 g was added to a mixture of 1.0 g of the condensate obtained in Synthesis Example 14 and 1.0 g of the condensate obtained in Synthesis Example 18.
A pattern was formed in the same manner as in Example 1 except that 16 g of dimethylacetamide was added and dissolved therein as a coating liquid for the base material. As a result, with respect to the resist pattern that intersects with the step portion on the surface of the base substrate, a pattern with extremely high precision was obtained, with little difference in pattern dimension width at positions corresponding to the peaks and valleys. Example 13 Magneson 0.6 was added to a mixture of 1.0 g of the condensate obtained in Synthesis Example 14 and 1.0 g of the condensate obtained in Synthesis Example 15.
A pattern was formed in the same manner as in Example 1, except that 16 g of dimethylacetamide was added and 16 g of dimethylacetamide was added to form a coating solution for the base material.
The difference in dimension conversion of the obtained pattern width was small, and no pattern deformation due to the influence of standing waves was observed, confirming its effectiveness as a base material. Example 14 3.0 g of condensate obtained in Synthesis Example 14 and Magneson
A mixture consisting of 1.0 g of dimethylformamide and 25 g of dimethylformamide was prepared as coating liquid A, and a mixture of 3.0 g of the condensate obtained in Synthesis Example 16, 1.0 g of Magneson, and 25 g of dimethylformamide was prepared as coating liquid B. A pattern was formed in the same manner as in Example 1, except that these coating solutions A and B were mixed at a weight ratio of A:B of 4:5 and used as the base material coating solution. However, a resist pattern faithful to the mask pattern with extremely high pattern dimensional accuracy was obtained, and no pattern deformation due to the influence of standing waves was observed. Example 15 Magneson was added to a mixture of 1.0 g of the condensate obtained in Synthesis Example 14 and 1.0 g of the condensate obtained in Synthesis Example 18.
0.6g and Sumiplast Yellow H5G [Sumitomo Chemical Co., Ltd.]
A pattern was formed in the same manner as in Example 1, except that 16 g of dimethylacetamide was added to the mixture and 16 g of dimethylacetamide was added and dissolved to form a coating solution for the base material. A pattern faithful to the mask pattern with a small difference in dimension conversion was obtained, and no pattern deformation due to the influence of standing waves was observed, confirming its effectiveness as a base material. Example 16 Using the base material used in Example 12, approximately 1 μm
Coated on an aluminum vapor-deposited substrate with steps of 170℃
After drying on a hot plate for 2 minutes at
A film was formed by coating. Next, a filter that transmits light in the range of 400 to 500 nm was installed in the optical path, and exposure was performed for 50 seconds. Next, development was performed at 23° C. for 75 seconds using an aqueous choline solution with a concentration of about 4.2%. As a result, it was possible to obtain an image in which the resist pattern did not become thinner on the step. Example 17 Using the base material used in Example 13, Example 16
When processed in the same manner as above, it was possible to obtain an image with little shift in resist pattern width at step portions. Example 18 Using the base material used in Example 14, NaOH
When an approximately 1.5% aqueous solution was processed as a developer,
It was possible to obtain a pattern with less influence of standing waves and less shift in resist pattern width. Example 19 In Example 18, almost the same results as in Example 18 were obtained when an aqueous solution of monoethanolamine having a concentration of about 28.5% was used as a developer.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 基板上に、下地層として、一般式 (式中のRは水素原子又は水酸基である) で表わされる少なくとも1種のジフエニルアミン
誘導体と、ホルマリン又はホルマリン−アルコー
ル変性メラミン誘導体とを、酸触媒の存在下に縮
合させて得られた縮合体、又は該縮合体と感光性
樹脂の感光波長域に吸収能を有する物質との混合
物から成る層を形成したのち、さらにこの層上に
アルカリ可溶性のポジ型感光性樹脂層を設け、次
いでその上面から活性光線を照射して画像形成露
光を行つたのち、アルカリ性水溶液で現像処理す
ることを特徴とするパターン形成方法。
[Claims] 1. On the substrate, as a base layer, a general formula (R in the formula is a hydrogen atom or a hydroxyl group) A condensate obtained by condensing at least one diphenylamine derivative represented by the following and formalin or a formalin-alcohol-modified melamine derivative in the presence of an acid catalyst, Alternatively, after forming a layer consisting of a mixture of the condensate and a substance that has absorption ability in the photosensitive wavelength range of the photosensitive resin, an alkali-soluble positive photosensitive resin layer is further provided on this layer, and then from the top surface A pattern forming method characterized by performing image forming exposure by irradiating actinic rays and then developing with an alkaline aqueous solution.
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