JPS61236552A - マスク処理法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 以下の順序で本発明を説明する。

Ａ　産業上の利用分野 Ｂ　開示の概要 Ｃ従来の技術 Ｄ　発明が解決しようとする問題点 Ｅ　問題を解決するための手段 Ｆ実施例 Ｆ、　レジスト材料の例 Ｆ２　本発明の方法の概略 Ｆ３　露光の効果（第１．２及び３図）Ｆ４　具体的実
施例 Ｇ　発明の効果 Ａ、産業上の利用分野 本発明は運搬可能でコンホーマブル（像に忠実）なマス
ク技術に関し、さらに具体的には一つの実施例としてノ
ボラックをベースとする像形成用マスフの不透明度を増
強する方法に関する。他の実施例では本発明はすべて水
溶性塩基で現像可能で、運般可能でコンホーマブルなマ
スクの製造方法に関する。

Ｂ、開示の概要 本発明のマスク処理方法は、ノボラックをベースとする
マスクの不透明度を増強する。その方法は水溶塩基で現
像可能レジスト層もしくは有機溶剤で現像可能なレジス
ト層のいずれでもよい、２４０乃至２８０　ｎｍの範囲
の波長に敏感な深紫外線レジストの下層を基板上に与え
、次にノボラック樹脂をベースとする上部レジスト層を
与え、ノボラック樹脂をベースとする上部レジスト層を
像に従って露光し、次に現像してこれを像形成用マスク
にする。次に約２８０乃至約３１０　ｎｍの範囲の波長
を有する放射線に露光し、続いて上記像形成用マスクを
介して２４０乃至２８０　ｎｍの波長を含む紫外光で下
のレジスト層な像に従って露光し、下層のレジスト層を
現像して像形成用マスクの像と一致する像を形成する。

基板に水溶性塩基で現像可能な材料の下層を与え、その
上に水溶性塩基で現像可能な材料の上部レジスト層を与
えるならば、全水性の系が得られる。

Ｃ０従来技術 運搬可能でコンホーマプルなマスク（ＰＣＭ）技術は下
の表面の凹凸に敏感でない高いアスペクト（縦横）比の
レジスト像を形成するものとして知られている。この技
術はサブトラクティブ・エッチ及び剥離金属化方法に使
用する。この技術の基本は米国特許第４２１１８３４号
に開示しである様に、下の深紫外線（ＵＶ）レジストを
深ＵＶ光で一様に露光する時にノボラック・レジストの
像をマスクとして使用するものである。ＰＣＭ技術の重
要な点は、反応性イオン・エツチングを使用しないで表
面の凹凸に敏感でない、ミクロン及びサブ・ミクロン寸
法の高いアスペクト比のレジスト像を形成するための現
在知られている唯一の方法であるという事実である。こ
の技術が望ましいのは、反応性イオン・エツチング過程
が複雑でコストが高く、再現可能な制御を保持するのが
困難であるからである。

特定の増感剤と混合したノボラック樹脂はレジスト組成
に有用であり、ＰＣＭ技術に使用されている。これ等の
レジストは米国特許第４０７８５６９号に説明しである
様に下層に使用される。この特許には電子線もしくは深
紫外線に感応するレジストが開示されている。ノボラッ
クをベースとするレジストを使用するＰＣＭプロセスの
大きな限界は使用するノボラックをベースとするレジス
トが深ＵＶ領域で完全に不透明でない点にある。

従ってこの材料には２４０−２８０ｎｍに著しい透過１
窓１が存在する。従ってこの透過窓によってノボラック
をベースとするレジストを透過する光はＰＣＭ製造方法
で必要な全体的コントラストを制限する。従って、０．
５μｍよりも厚い薄膜を必要とし、これが解像力を制限
する。この結果アスペクト比も減少し、層間の付着にも
悪影響が現われ、深ＵＶレジストの選択がきびしくなる
。ＰＣＭの２層レジストを電子ビームで印刷する場合に
は、薄い最上部層が近接効果を減少するので、解像力が
高まり、小さな特徴部の形成が可能になる。

このＰＣＭ分野の２層レジスト・マスクの欠点を克服す
るために２つの方法が現在使用されている。第１の方法
は深ＵＶ投光の波長を注意深（沢過する事によって２４
０ｎｍよりも大きな波長を除去するものである。この方
法は２４０ｎｍ以下の波長に感応する深ＵＶレジストに
限定される。

これ等の２４０　ｎｍ以下で感応する深ＵＶレジストは
アクリレート樹脂である。第２の方法は２４０−２８０
ｎｍで不透明度を増大する材料をノボラック樹脂に添加
する事である。

２４０　ｎｍ以上の波長なｒ過して除去するのに誘電体
の鏡ケ使用する方法はいくつかの欠点がある。このｒ過
技術を使用しても鏡の効率が比較的低いので利用可能な
放射線の大部分が無駄になり、露光時間を増大しな（で
はなうな（なる。さらに誘電体の鏡は高価であり、製造
過程で使用するにはもろすぎる。

第２の方法に関連する、２４０　２８０　ｎｍの波長を
吸収する材料をノボラック樹脂に加える方法は第１の方
法よりも望ましくない。これ等の追加の材料はレジスト
のりソグラフイの性質を劣化する。それはこの様な添加
剤によってレジスト薄膜の溶解度及び光学的性質が変化
するからである。

これ等の添加剤の一部は又薄膜の製造に使用するレジス
ト溶液の寿命を減少する。

深ＵＶホトレジスタとしてポリメチル・メタクリレート
（ＰＭＭＡ）を使用し、これを近ＵＶホトレジストとし
てのノボラック・レジストで覆ったＰＣＭ技術は例えば
米国特許第４２１１８３４号に開示しである様に一般に
知られている。この技法では、ＰＣＭレジストを像状に
露光し、次に上のレベルのノボラックの近ＵＶホトレジ
ストを現像する。上のレベルのノボラック近ＵＶホトレ
ジストはＰＭＭＡの深ＵＶホトレジストのその後の露光
中にコンホーマルな接触マスクとして働かなげればなら
ないので、現像後に残ったノボラック樹脂の像領域はＰ
ＭＭＡが感応する放射線領域の波長を強く吸収しなけれ
ばならない。これによりノボラックのコンホーマプルな
マスクを介して露光される下のＰＭＭＡ深ＵＶホトレジ
ストが下の基板上の究極的にホトレジスト・パターンと
なる。

マッシュウズ及びウイルモット氏は（１９８４年３月１
４−１５日に米国カリホルニア州のサンタ・クジラで開
かれた５ＰＩＥ会議光学マイクロリングラフイ■で報告
した論文「アルミニウム・エツチングに使用する単層及
び重層レジスト・パターンの安定化Ｊ　（Ｍａｔｔｅｗ
ｓ　　ａｎｄ　Ｗｉ１ｍｏｔｔ’５ｔａｂｉｌｉｚａｔ
ｉｏｎ　　ｏｆ　　Ｓｉｎｇｌｅ　　Ｌａｙｅｓ　　ａ
ｎｄｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ　　Ｒｅ５ｉｓｔ　　Ｐｅｔ
ｔｅｒｎｓ　　ｔ。

Ａｌｕｍｉｍｕｎ　　Ｅｔｃ旧ｕｇ　　Ｅｎｙｌｒｏｍ
ｅｎｔ　’　ａｔ　ｔｈｅＳＰＩＥ　　、Ｃｏｎｆｅｒ
ｅｎｃｅ；０ｐｔｉｃａｌ　　Ｍｉｃｒｏｌｉｔｈｏｇ
ｒａｐｈｙ　ｍ、　５ａｎｔａ　Ｃ１ａｒａ、　Ｃａ１
ｉｆｏｒｎｉａ。

ｍａｒｃｈ　１４　１５．１９８４　）　　でＰＣＭ技
法の変形及びこの変形が上述のＰＣＭ技法の改良である
事を報告している。

この変形では、ノボラック・レジストの上層にレジスト
像を現像した後、ただし深ＵＶ　ＰＭＭＡレジスト層に
パターンを転写するだめの深ＵＶ線に露光する前に、特
定のＵＶ熱処理段階を使用して上層のノボラック園脂を
架橋結合している。このＵＶ熱処理段階は２６０　ｎｍ
乃至５２０　ｎｍ以下の波長のＵＶ線への露光及びＵＶ
露光中の熱処理を含む。続いてこの露光中に使用した熱
処理温度に依存して随意にハード・ベーキングを行う裏
が出来る。

しかしながら、この様な変形でも所望の性質及び特性の
すべてを有するＰＣＭレジストを与える事は出来ていな
い。さらにこの技術ではＰＭＭＡは下層として使用され
、下層の現像に有機溶剤を使用している。ＵＶ露光を熱
処理と結合した結果、有機溶剤に不溶な境界層が形成さ
れるので下のＰＭＭＡ層の有機溶剤の現像の前に不溶の
境界層を除去するためにプラズマ・エツチングの如き、
追加の段階を使用しないとＰＣＭ技術を使用する事が出
来な（なる。不溶な境界層を除去する別個の段階を必要
とし、有機溶剤現像段階を要すると云った不利益が残る
。従って使用する処理段階の数が最小で、すべてが水溶
性の現像が使用されるＰＣＭ技術の改良が要求される。

Ｄ０発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は従来技術の欠点にかんがみ、ノボラック
・レジストの不透明度を高め、高解像度の像を効果的に
つくることができるようにすることである。

本発明に従えば、従来の処理中に生じた境界層の残渣を
発生することなく、ＰＣＭマスクの解像力が改良される
。

本発明に従えば、薄い像形成層の使用が可能になるから
、全体的な解像力が増強され、また、水性の現像剤で現
像可能でコストが減少し、有機溶剤の回収の必要性がな
く、環境汚染の問題を避け、作業者の安全性の問題が最
小になるＰＣＭ技術が与えられる。

本発明に従えば、ＰＣＭの製造に広範囲の異ななるレジ
スト材料が使用出来、ＰＣＭ中のレジスト像に使用出来
る露光及び放射線により大きな裕度が与えられる。

Ｅ０問題点を解決するだめの手段 本発明は、簡単にいえば、上部の層としてノボラック樹
脂を含む２層構造のマスクの露光現像処理において、上
部のノボラック樹脂をベースとするレジスト層を露光現
像した後であって、下側の深ＵＶレジスト層を露光する
前に、上部レジスト層（像形成用レジスト層）の不透明
度を高めるための中間処理を施すものである。

この不透明度促進用中間処理としては、露光現像した上
部の像形成用レジスト層を約２８０乃至５１０　ｎｍの
波長範囲の放射線に露光するか、熱硬化処理をするか、
またはその組合せを使用することができる。しかしなが
ら、下側の深ＵＶレジスト層として、有機溶剤で現像可
能なレジスト層を用いた場合は、上述したように、有機
溶剤に不溶な境界層が発生され、好ましくないので、こ
の場合は、上記の放射線露光が用いられる。下側の深Ｕ
Ｖレジスト層として、水溶性塩基で現像可能なレジスト
層を用いた場合は、紫外線露光に代えて、熱処理を使用
することも可能であるが、最良の結果は紫外線露光によ
って得られる。

本発明において、下部の深ＵＶレジスト層として水溶性
塩基で現像可能なレジスト層を用いた場合は、全体が水
溶性塩基で処理可能なレジスト・マスクが得られる。上
下の層は夫々異なる波長に感度を持つ必要がある。

不透明度促進処理として約２８０乃至約３１０ｎｍの波
長範囲の露光を用いた好ましい方法の一例を示せば、以
下のとおりである。

（ａ）　　約２４０乃至約２８０　ｎｍの範囲の波長に
感応する下側の深ＵＶレジスト層（水溶性塩基又は有機
溶剤で現像可能）の上に、ノボラック樹脂をベースとす
る上側のレジスト層を形成し、（ｂ）　　上側のレジス
ト層を像状に露光し、（ｃ）　　上側レジスト層を現像
して、これを像形成マスクに変換し、 （ｄ）　　約２８０乃至５１０　ａｍの範囲の波長を有
する放射線に像形成用マスクを露光し、 （ｅ）　　この様にして得た像形成用マスクを介して下
側のレジスト層を像に従って約２４０乃至約２８０ｎｍ
の波長を含むＵＶ光で露光し、 （ｆ））下側レジスト層を現像して像形成用マスクの像
に一致した像を形成する。

Ｆ、実施例 第１図乃至第３図を参照すると、ノボラック樹脂の２４
０乃至２８０　ｎｍの波長のＵＶ光の露光に対する光吸
収効果が示されている。第１図はノボラック樹脂、第２
図、第３図は更に増感剤（後述する）を含む場合である
。グラフかられかる様に、本発明による２８０−３１０
ｎｍの波長のＵＶ露光後の薄膜は３００　ｎｍ以下の波
長に対して著しく不透明になる、即ち窓が閉ざされる。

Ｆ、レジスト材料の例 本発明で使用できる水溶性塩基で現像可能なノボラック
樹脂の適当な例は、例えばフェノールもしくはアルキル
（Ｃ，−０６）　　置換及びハロゲン置換フェノール（
例クレゾール等）、レゾルシノール、ビロガールとアル
デヒドもしくはフォルムアルデヒド、アセトアルデヒド
、アセトン、アクロレイン、ベンズアルデヒド、１．３
．５−トリオキサンの様なアルデヒド前駆物質との縮合
生成物及びヒドロキシ・スチレンの付加重合体等のノボ
ラック樹脂を含む。適当な水溶性塩基で現像可能な樹脂
は約３００乃至約１０００００好ましくは３００乃至２
００００の分子量を有するものである。

本発明のこれ等の実施例に使用するノボラックをベース
とする上のレジスト層を形成するのに使用出来るノボラ
ック樹脂の組成は一般に露光用放射線に対する感光度を
増大するため、米国特許第３０４６１１８号、第３０４
／１１２１号、第３１０６４６５号、第３２０１２３９
号、第３６６６４７３号に開示されている如き例えば２
．３．４−トリヒドロキシベンゾフェノンの１−オキシ
−２−ｉ）７ゾーｔフタレン−５−スルホン酸エステル
の如き１．２−ジアゾナフトキノン−５−スルホン酸型
の光増感剤を一般に含んでいる。適切な市販のノボラッ
クをベースとするこの型のＵＶ・ホトレジストはＡ２１
３５０（アゾプレー）　（Ａｚｏｐｌａｔｅ）社販売の
、ノボラック樹脂とジアゾキノン光増感剤より成るレジ
ストの商品名）及びＨＰＲ２０４（フント・ケミカル（
Ｈｕｎｔ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　）社販売の、ノボラック
樹脂とジアゾキノン光増感剤より成るレジストの商品名
）である。もし望まれるならば本発明ではノボラック樹
脂と他の光増感剤との異なる組合せを使用した他のレジ
ストも使用出来る。例えば第２図の例では米国特許第４
３９８００１号に説明されているポリメチルアリル・エ
ーテル−メチル・ペンテン・スルホン・バイポリマの様
７：ｃポリオレフィン・スルホン増感剤を含むノボラッ
ク樹脂を使用した。このクラスのノボラック組成の市販
の例はｇｇｓｏｏｏｐ　（日立社から販売されているノ
ボラック樹脂とポリ−２−メチル・ペンタン・スルホン
より成る電子ビーム・レジストの商品名）である。

本発明のマスクに用いられる下側の深ＵＶレジスト層と
して使用出来る適切な材料は有機溶剤の現像剤に可溶な
材料及び水溶性塩基の現像剤に可溶な材料である。

さらに具体的には、本発明に使用出来る有機溶剤現像剤
で現像可能なレジスト材料の適切な例はポリメチルメタ
クリレート（ＰＭＭＡ　）ポリマ、ポリメチルイソプロ
ペニル、ポリ−ｔ−ブチル・メタクリレート及び他のポ
リメタクリレート共重合体を含む。

下側の深ＵＶレジスト層として本発明に使用出来る水溶
性塩基現像剤で現像可能な例示的材料はメチルメタクリ
レート、メタクリル酸及びメタクリル・アンヒドライド
のターポリマの如きメタクリレート・ターポリマ（例え
ば米国特許第６０８７６５９号に開示されている）、ポ
リジメチル・グルタイミドの如き脂肪族イミド・ポリマ
、他のアクリル酸ポリマ、ポリメチル・メタクリレート
−メタクリレート酸ポリマ、ポリ−ジメチル・イタコン
酸の如きイタコン酸ポリマ及びポリ（ヒドロオキシスチ
レン）を含む。

必要に応じて、アジド−ポリビニル・フェノール（例え
ば米国特許第４２６８６０３、第４１４８６５５号等に
開示〕（日立化学（Ｈｉ　ｔａｃｈｉＣｈｅｍｉｃａｌ
　）社販売のＲ９３００ＯＮ及びＲＥ２００ＯＮ　）、
９アゾキノ／・フエノリツクスもしくはノボラック（ア
ゾプレート社のＡ２１３５０）の如きポジティブ及びネ
ガティブ・レジスト材料が使用出来ろ。

上層のレジスト層を露光する時は、必要に応じて下のレ
ジスト層を例えば染料で染める事が出来る。この染料の
適切な特性は熱的安定性及び上層のレジストを露光する
のに使用するＵＶ光の波長を吸収する能力である。適切
な特定の例はコダック（Ｋｏｄａｋ　）社から販売され
ているクマリン６、クマリン７及びクマリン３０の如き
クマリン染料を含む。

本発明のすべて水溶性塩基で現像可能７．ＣＰ　ＣＭ製
造方法の実施例で上のレジスト層を形成するのに使用出
来る適切なレジスト材料は増感剤もしくは光活性成分と
組合せて使用出来するポリマ材料である。適切なポリマ
材料はノボラック（剤層、ポリビニル・フェノールをベ
ースとするポリマ、モジくはポリマに光活性成分が添加
されている時に、照射もしくは照射と熱処理の組合せに
よってポリビニル・フェノールに変換出来るポリマかも
選択出来る。これらは約３００乃至約５００　ｎｍの範
囲の波長に感応する。

特定の例はジアゾキノン誘導体で増感したノボラック樹
脂を含む。ポリビニル・フェノール及びビス・アリル・
アジドより成る適切なレジスト材料の例は米国特許第４
２６８６０３号に説明されている。アリル・オニウム塩
の光活性成分の存在下で照射及び熱処理に応じてポリビ
ニル・フェノールに変換するポリマの例はポリ（Ｐ−タ
ート・ブトキシカルボニルオキシスチレン）、ポリ（タ
ートーフチル・Ｐ−ビニルベンゾエート）、ポリ（Ｐ−
タート−ブトキシカルボニルオキシ−２−メチルスチレ
ン）、ポリ（タート−ブチルＰ−イソプロフェニルオキ
シアセテート）及びポリ（タート−ブチル・メタクリレ
ート）の様に例えば米国特許第４４９１６２８号に開示
されているものである。

本発明のすべて水性現像可能なＰＣＭ製造方法の実施例
に使用出来る下層のための適切なレジスト材料は次の群
から選択したポリマ又はその少なく共一部を含むポリマ
である。これらのレジスト材料は約２００乃至約５００
　ｎｍの波長のＵＶに感応する。

（１）カルボキシル酸基を含み、照射によってメチル・
メタクリレート、メタクリル酸及びメタクリル・アンヒ
ドライドのターポリマの様な水溶性塩基で現像可能にな
るポリマ。

（２）照射によって無水物が加水分解し、もしくは照射
後、水性の現像剤の存在下で、無水物が加水分解してメ
タクリル・アンヒドライド及びアクリル・アンヒドライ
ドの共重合体の如き酸を与える酸無水物基を含むポリマ
。

（３）照射によってポリグルタルイミド及びポリマレイ
ミドの如き水溶性塩基で現像可能になるイミド基を含む
ポリマ。

（４）　　照射によって、米国特許第４４９１６２８号
に開示されている様なＯ−ニトロベンズアルデヒド誘導
体、光フリース転位（Ｐｈｏｔｏ−Ｆｒｉｅｓｒｅａｒ
ｒａｎｇｅｍｅｎｔ　）を生じ得るポリマ及びオニウム
塩−１ｔ−ボッグ系の如きフェノールもしくはヒドロオ
キシ基を発生し得るポリマ。

本発明の使用に適したポリマの感光度を増強するのに種
々の増感剤を使用出来る。増感剤の使用は多くの場合に
必要でない。それは（４）の群のオニウム塩−１ｔ−プ
ログポリマを除いて、水溶性塩基で現像可能なポリマが
それ自体で感光性であるからである。全水性のレジスト
系として例示した材料の場合も、約２８０乃至約３１０
　ｎｍの波長の紫外線露光によって上側レジスト層の不
透明度を改善できる。

Ｆ２本発明の方法の概略 上述の材料を使用して本発明の実施例に使用出来るマス
ク材料を容易に調製出来る。

具体的には、酸化ケイ素のウェハの如き基板を先ずスピ
ン・コーティングの如き通常の被覆技法を使用して、下
のレジスト層のためのレジスト材料の一様な層で約０６
５乃至約５μｍ１好ましくは１乃至６μｍの厚さに被覆
して乾燥した。これに続き下のレジスト層を約０．３乃
至約１．５μｍ１好ましくは０．５乃至１．０μｍの厚
さの上層材料のためのレジスト層で被覆した。上部レジ
スト層を被覆するための適切な技法はスピン・コーテン
グ及びその後の乾燥である。

本発明のマスク材料が形成された後、この材料を、クロ
ム被覆ガラス・マスクを像として使用して上側レジスト
層が敏感な放射線に対し像状に露光した。この露光に使
用する放射線の適当な波長は約５００　ｎｍから約４５
０　ｎｍ以下、好ましくは３５０　ｎｍから４４０　ｎ
ｍ迄の範囲である。この範囲の波長の露光に使用出来る
適切な放射線源は水銀灯、水銀−キセノン灯等を含む。

これに代って、上層は電子ビーム放射線もしくはＸ線で
像状に露光する皇が出来る。上のレジスト層及び下のレ
ジスト層の放射線に対する感光度が異なる場合には、こ
の露光段階で電子ビームもしくはＸ線を使用する事が好
ましい。

レジスト上層の露光の後に、マスク材料をＰＨが約１２
乃至約１３を有する水溶性塩基現像剤で現像する。本発
明に使用出来る水溶性塩基現像剤の適当な例は水酸化カ
リウム、水酸化ナトリウム、水酸化テトラメチル・アン
モニウム、ケイ酸ナトリウム、リン酸ナトリウム等であ
る。これ等の現像剤はアゾプレート（Ａｚｏｐｌａｔｅ
　）社からＡＺデベロッパとして、又シップレイ（５ｈ
ｉｐｌａｙ　）社からマイクロボリット（Ｍｉｃｒｏｐ
ｏｒｉｔ）　２４０１として市販されている。露光の結
果、上のレジスト層の露光領域は水溶性塩基現像剤に溶
解可能になり、現像剤と接触する事によって、除去され
、これ等の除去した領域の下のレジスト層を露出する。

当然、この現像で除去される領域は上のレジスト層がポ
ジティブ・レジストであるか、ネガティブ・レジストで
あるかに依存する。

上のレジスト層のこの露光及び現象の結果として、原レ
ジスト像に対応するマスク像が上層中に形成され、上層
の下に存在する下のレジスト層のためのマスクとなる。

次の段階、即ち下層をマスクするための上層中に形成さ
れるレジスト像の深ＵＶ放射線に対する不透明度を増強
する事が望まれている段階、例えば薄い（例えば厚さ約
１μｍ以下の）ノボラックをベースとする最上部のレジ
スト層を使用する段階で、結果の像マスクを約２０°Ｃ
乃至約２００６Ｃ間の温度で、約２８０乃至３２０　ｎ
ｍ、好ましくは２８０乃至３１０　ｎｍの波長を有する
放射線に露光する。例えば、全面露光が使用される。こ
の波長範囲の放射線を与える適切な源は水銀−キセノン
灯、水銀灯である。この露光によって上部レジスト層の
残った像領域は深ＵＶ線に対して、即ち深ＵＶ放射線領
域の放射線に対して不透明になることが判明した。この
露光段階のための適切な露光量は約１乃至約２０、好ま
しくは５乃至２０ジユ一ル／Ｃｍ　　である。

上述の如く不透明にする目的のための最初の露光段階、
即ち約２８０乃至３１０の放射線に露光した後、第２の
像露光段階が行われる。この露光に適した放射線は下層
のレジスト層が感応する放射線である。例えば下のレジ
スト層が深ＵＶレジスト層である場合、この露光のだめ
の放射線の適切な波長は約２００乃至約２８０　ｎｍ好
ましくは２００乃至２４０　ｎｍの範囲にある。この範
囲の波長を有する適切な放射線源は水銀アーク灯等を含
む。

この露光の結果、下のレジスト層は現像剤中で現像可能
になる。下のレジスト層が水溶性塩基現像剤で現像可能
な場合の適切な水溶性塩基現像剤はＰＨが１２．５乃至
１６．５を有するものである。使用出来る例示的な水溶
性塩基現像剤は水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水
酸化テトラメチルアンモニウム、す／酸ナトリウム及び
ケイ酸ナトリウムの水溶液を含む。この現像に適した適
切な時間及び温度は夫々約１分乃至約１０分、約１０°
Ｃ乃至２５°Ｃである。下のレジスト層が有機溶剤で現
像可能である場合には、使用するに適した現像剤はこの
分野で通常使用しているものを含む。この現像のための
適切な時間及び温度は夫々約１０秒乃至約２分及び約１
０’Ｃ乃至約２５°Ｃである。

上述の処理の結果、基板上にマスクが形成される。

Ｆ３露光の効果 図面を参照するに、例えば上のレジスト層としてノボラ
ック樹脂を使用した場合に、深ＵＶ　　ＰＣＭ技術を使
用した本発明の方法の実施例で達成される不透明度（吸
収率Ｅ）の改良が示されている。

第１図のデータは低電力灯（２５０Ｗ）を使用し、５乃
至５０分程度のかなり長い露光時間をかげて得た。しか
しながら、より高い電力の灯設計のものを使用すると、
処理時間は略１／１０程度減少出来る。処理時間を減少
するだめの高速露光装置は入手可能である。

第２図はノボラック−ポリオレフィン・スルホン増感剤
のレジストを使用して同様の変化が熱的に誘導出来る事
を示している。従ってＵＶ露光に代えて熱処理を使用し
うるが、ＵＶ露光と熱処理を組合せれば処理時間をさら
に減少出来る。

第６図はノボラック樹脂（即ち分子−Ｉｉ６０００のク
レゾール−フォルムアルデヒド縮合体）及びジアゾ化ナ
フトキノン光増感剤より成るレジストの薄膜（０，５μ
ｍ）に対する本発明の方法の効果を示す。

マスクとして０．５μｍの厚さの第３図で用いたノボラ
ック・レジストを用い、これを処理した場合（この中間
処理は２８０　ｎｍ以下の波長を除去するためのフィル
タを使用して、３００ｎｍの波長で６０ｍＷ／ｃｍ　　
の放射量ヲ与える高強度ＵＶ源で約３分間行った）及び
非処理の場合の各々について、アクリル・ターポリマ（
メチルメタクリレート、メタクリル・アンヒドライド及
びメタクリル酸のそル比７０１５：１５の三元共電全体
）より成る深ＵＶレジストを２００乃至２８０μｍの波
長の放射線で露光した（米国特許第４０８７５６９号参
照）。この露光の結果のコントラスト？：２−エトキシ
メタノールより成る現像剤中の薄膜のマスク及び非マス
ク部分の溶解率を測定する事によって測定した。２８０
乃至３１０ｎｍの波長の放射線で中間処理したマスクを
使用したサンプルは非処理サンプルと比較して３２俤の
コントラスト（露光部と非露光部の溶解間の比ンの増大
を示した。第１図＜４１Ａ脂）、第２図（樹脂及びポリ
オレフィン・スルホン増感剤）及び第６図（樹脂及びナ
フトキノン・ジアジド増感剤）はこの効果が樹脂の性質
の結果であり、すべてのノボラック類似のレジスト系に
ついて一般に云えると考えられる。

本発明の上述の実施例を実施する時は、ノボラック・レ
ジストの深ＵＶ線に対するマスク能力が改良される。こ
の改良はレジストのリングラフィ上の性能を変更しない
で生ずる。この技術はノボラック上層レジストを使用す
る深ＵＶ　　ＰＣＭ製造方法の全面露光段階中に使用す
る高価で、非効率的な誘電体績の必要をなくす。

本発明の実施例は本明細書に開示した例及び材料に特定
されているが、不透明化はそれ自体で約２４０乃至約２
８０　ｎｍ間の波長に感応する下側レジスト層の露光の
ためのマスクとしてノボラツツク・レジストを使用する
任意のＰＣＭ技法に適用可能である。

上のレジスト層としてノボラック樹脂を使用し、下のレ
ジスト層がポリメチル・メタクリレートの様な有機溶剤
で現像可能なレジスト層である場合には、約２４０乃至
２８０　ｎｍの波長を含む放射線に像状に露光した後、
レジスト材料を例えばソフト・ベーキングもしくはハー
ド・ベーキングの如き熱処理といった追加の段階によっ
て材料を処理する事なく有機溶剤で現像される。これに
よって高い解像力のサブミクロン像が得られる。従って
介在する熱処理は使用されない。それは従来技術で開示
されている熱処理をこの段階で使用すると中間層の残漬
物が発生して解像力を劣化する事がわかっているからで
ある。

上側レジスト層にノボラックを使用し、下のレジスト層
が水溶性塩基で現像可能なレジスト層である時には、材
料は熱処理の如き追加の処理を行う事な（、直ちに現像
出来るが、もし必要ならば像に従って露光した結像用材
料に１００°Ｃ乃至約２００°Ｃの温度、好ましくは１
２０乃至１５０°Ｃの温度で、約１乃至１０分、好まし
くは５乃至１０分間ベーキング熱処理を施す事が出来る
。不透明化のための全面ＵＶ露光硬化に代って、熱処理
と組合せて中間のプラズマ硬化処理を使用することも出
来る。この処理は米国特許ｇ４１８７３３１号、１９８
１年刊ジャーナル・オプ・バキウム・サイエンス・アン
ド・テクノロジー（Ｊ、Ｖａｃ。

Ｓｅｔ、＆Ｔｅｅｈ、）１９：１１２７のジエイ・モー
ラン（Ｊ、　Ｍｏｒａｎ　）及びジー・ティラー（Ｇ、
Ｔａｙｌｏｒ）の論文に開示されているようにレジスト
層のプラズマ硬化処理として知られているものである。

プラズマ硬化技法については米国特許第４１８７３３１
号、米国特許第４２５３３８８号も参照されたい。マス
ク層は代表的には厚さが１．０ミクロンもしくはそれ以
下であるので、本発明の実施例にとっては、文献に報告
されている硬化方法よりもプラズマ硬化の方法がより有
効である。

Ｆ４具体的実施例 以下の説明ですべての部、百分率、比等はすべて特に断
わらない限り重量を単位とするものとする。

実施例１ 厚さ５０００＾の熱的に成長した酸化物層を有するＳｉ
ウェルをアクリル−・ターポリマ・レジスト（メチル・
メタクリレート、メタクリレート・アンヒドライド及び
メタクリル酸のモル比７０：１５：１５　の三元共重合
体）の１．７μｍの層で覆い、次にジアゾキノン−ノボ
ラック・ホトレジストの０．５　ｎｍの層で覆い、８０
６Ｃで３０分間からベーキングした。上の層のレジス１
−ＧＣＡ６０ＤＯステップ・アンド・レピート・カメラ
（ＯＣＡ株式会社から市販されている）を使用して露光
する事によってパターン化した。その後このレジストを
０．２Ｎのに、ＯＨの水溶液中で１．５分間２３°Ｃの
温度で現像した。このパターン・マスキング層の２８０
　３１０ｎｍの波長のＵＶ処理は２８０ｎｍのカットオ
フ・フィルタを備えたマイクロライド（Ｍｉｃｒｏｌｉ
ｔｅ）１００ｍ　　（フュージョン・セミコンダクタ・
システム社（Ｆｕｓ　ｉｏｎ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔ
ｏｒＳｙｓｔｅｍｓ　　Ｉｎｃ、）より販売されている
）を使用して遂行した。このＵＶ処理時間は８００秒で
ある。

これに続き、下の深ＵＶレジストヲ上述のカメラを使用
して２［］０乃至２４０　ｎｍの波長の光に露光し、水
酸化テトラメチルアンモニウムの希釈溶液約１重量％）
中で現像した。良好な品質のサブミクロン（０，８ミク
ロン）の像が得られた。

比較例１ ２８０乃至３１０　ｎｍのＵＶ露光処理を使用しない点
を除き実施例１と同様に処理した同じＳｉウェハの場合
には解像力は約１，２もしくは１．１μｍに制限された
。１ミクロンの像はほとんどなく、サブミクロンの像は
得られなかった。

実施例２ 実施例１で示した様に５０００入の厚さの熱的に成長し
た酸化物層を有するＳｉウエノＹ１．７μｍのアクリル
・ターポリマで被覆し、２００°Ｃでベーキング処理し
た。この各々のウエノ・の層を実施例１の如きジアゾキ
ノン／ノボラック・ホトレジスト層で被覆した。ノボラ
ック・ホトレジスト層をカスバ（Ｋａｓｐｅｒ）　接点
整列器（ＮＵＶ　）を使用して７５ｍＪ／ｃｍ２の露光
量で像に従って露光し０、２０　ＮのＫＯＨ水性現像剤
で現像した。

次に、パターン化した現像ノボラック・レジスト層ケ有
するウェハ’Ｙ２８０ｎｍのカットオフ・フィルタを備
えたろＯＵ　ｎｍの光源（オプティカル・アツシエーツ
社（０ｐｔｉｃａｌ　Ａｓ５ｃｉａｔｅｓ、　Ｉｎｃ、
）製）を使用して３００　ｎｍの放射線（３５ｍｗ／ａ
ｍ２）に６００秒間露光し、２４０　２８０ｎｍ領域に
対してノボラック樹脂像を不透明にした。

この様にして得た一方のウェハな１５０’Ｃで１０分間
熱的に処理し、他方のウエノ・を、同様に熱処理した後
更に１８０°Ｃで５分間熱処理した。

その後、下のレジスト層を、パターン化した上のノボラ
ック・レジストを通して、２３０ｎｍの誘電体Ｑ？！、
’を使用したマイクロライド（Ｍｉｃｒｏｌｉｔｅ）１
００ｍ放射線源を使用して１５００ｍＪ／　Ｃｍ２の露
光量で２００乃至２５０　ｎｍの波長に露光した。次に
この様にして得たサンプルの各々のアクリル・ターポリ
マ・レジスト層を０．５２Ｎの水酸化テトラメチル・ア
ンモニウムの１　：　１．１５　　（体積比）希釈溶液
（アライド・コーポレーション（ＡｌｌｉｅｄＣｏｒｐ
ｏｒａｔｉｏｎ　）　によって製造されているアキュリ
ス（Ａｃｃｕｌｉｔｈ）ＬＭＩ６００）で現像した。中
間層残渣物のない鮮明な像が各々に得られた。

上述の結果は、ノボラック樹脂レジストのＵＶ光に対す
る不透明度の改良のためにＵＶ露光とこれに続く熱処理
と火組合せた場合は、下のアクリル・ターポリマ・レジ
スト層が鮮明に現像出来、非汚染性の水溶性塩基現像剤
による下側のアクリル・ターポリマ深ＵＶレジスト層の
現像によって境界部の残液物がきれいに除去される事を
示している。

比較例２ Ｓｉウェハに、下のレジスト層としてアクリル・ターポ
リマ・レジスト層の代わりに、ポリメチル・メタクリレ
−）（ＰＭＭＡ）レジスト層を使用し、ＰＭＭＡを１６
０°Ｃで３０分加熱し、その後上部・のジアゾキノン−
ノボラック・レジスト層を被覆した。次にＳｉウニへの
各々の上のノボラック・レジスト層を実施例２に説明し
た如（像状に露光して現像した。

この様に現像した一つの３１ウエハ（サンプル１）を１
５０°Ｃで１０分間熱的に処理し、第２の３１ウエハ（
サンプル２）を１５０°Ｃで１０分間、続いて１８０”
Ｃで５分間熱的に処理した。

次に下のＰＭＭＡレジスト層を実施例２で説明した様に
パターン化したノボラック樹脂を介して、マイクロライ
ド（Ｍｉｃｒｏｌｉｔｅ）　　１００ｍ放射線源を使用
し、１５００ｍＪ／ａｍ　　の露光量、２６０ｎｍの波
長で露光した。

サンプル１のこの様に露光したＰＭＭＡレジスト層を７
５秒にわたってメチル・イソブチル・ケトン（ＭＩＢＫ
）中で現像してＰＭＭＡの露光領域を除去した。しかし
ながら、ＰＭＭＡ層とノボラック層間の像領域には境界
残漬物が残った。

ＭＩＢＫでさらに２５秒現像（７ても境界の残漬物は除
去出来なかった。イングロビル・アルコール（ＩＰＡ）
を洗浄液として使用しても境界残渣物を除去出来ない事
がわかった。

サンプル２についても、上述の様に露光したＰＭＭＡレ
ジスト層を９０秒ＭＩＢＫ中で現像してＰＭＭＡを除去
したが、依然極端に高レベルの境界残漬物が残った。

実施例６ 比較例２で説明したのと同じレジストで被覆したｓｉウ
ェハを調製し、比較例２の最初の像状の露光／現像段階
の後の熱処理を行わないで比較例２の手順に従った。２
８０乃至３１０　ｎｍのＵＶ露光処理を行ない、第２の
像状の露光段階後に、Ｐ　Ｍ　Ｍ　Ａの現像′ｌｆＭＩ
ＢＫ中で９０分間行い、境界残漬物のない鮮明な像を得
た。ノボラック・レジスト層のパターンは除去されず、
覆ったまま残されたが、若干の像の変形が生じた。

ＭＩ　ＢＫに代ってアセトン、イングロビル・アルコー
ル及び水（６０：４０：３容量部）の混合溶媒を使用し
た点を除きこの実施例の上述の手順を使用した場合には
、ノボラック・レジスト層のバターが除去され、ＰＭＭ
Ａレジスト中に境界の残漬物のない像を得る事が出来た
。

Ｇ１発明の効果 本発明に従えば、サブミクロンの高解像度を実現でき、
ＰＣＭ技法を使用する製造技術を大巾に改良出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は照射時間を変えた時のノボラック樹脂の吸収率
と波長の関係を示すたグラフである。第２図はノボラッ
ク樹脂及びポリオレフィン・スルホン増感剤より成るレ
ジストの吸収率と波長の関係を示すグラフである。第６
図はノボラック樹脂及びジアゾキノン増感剤より成るノ
ボラック・ホトレジストの吸収率対波長の関係を示した
グラフである。 出願人　　インター＋７町九ヤ・ビレネス・マシーンズ
・コーポレーション代理人　弁理士　　山　　　本　　
　仁　　　朗（外１名） 本発明の効果 第１図 λ（−ｗ） 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （ａ）基板に約２４０乃至約２８０ｎｍの波長の紫外線
   に感応する水溶性塩基又は有機溶剤で現像可能な下側レ
   ジスト層及びノボラック樹脂をベースとする上側レジス
   ト層を形成し、 （ｂ）上記上側レジスト層を像状に露光し、 （ｃ）上記上側レジスト層を現像してこれを像形成用マ
   スクに変換し、 （ｄ）有機溶剤で現像可能な下側レジスト層の使用に対
   して熱処理を用いないことを条件として、約２８０乃至
   約３１０ｎｍの波長の紫外線に対する露光及び熱処理の
   少なくとも一方の処理を上記像形成用マスクに施し、 （ｅ）上記像形成用マスクを介して上記下側レジスト層
   を約２４０乃至２８０ｎｍの波長を含む紫外線に露光し
   、 （ｆ）上記下側レジスト層を現像して、上記像形成用マ
   スクの像と一致する像を形成する、 ことを含むマスク処理方法