JPH0769616B2 - ホトレジスト層の形成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、基板上にパターン化されたホトレジスト層を
形成する方法に関し、前記基板に第１のホトレジスト・
ポリマー層を形成し、前記第１の層の第１選択領域を解
重合波長エネルギに当てることによってそれを単量体に
変換する各工程を含む方法に関する。

この発明は特に半導体処理技術に適用されるようなホト
リソグラフィック・バリヤ・マスキングに適用すること
ができる。

〔従来の技術〕

本明細書において、基板と称する半導体ウエハ上にパタ
ーン化されたホトレジスト（以下、レジストともいう）
のバリヤ層を形成することによって行われるLSI回路半
導体装置の製造は、上記のホトレジスト層はその形とそ
の位置が十分精密であり、超微小構造体の製造に信頼性
があり、更に擬似孔欠陥がないことが要求される。その
ような“ピンホール”（擬似孔）欠陥は、誘電体層をマ
スクするときに、その層を露光して望ましくないエッチ
ングが行われ、その結果後の金属化で短絡をひきおこす
原因になるということが一般に知られている。

１つの導通路または装置の欠陥が数千万のそのような装
置から成る完全な集積回路チップを欠陥品にしてしまう
ので、そのような欠陥の除去のために、その発生を絶対
的最小限におさえることを目的とする多くの技術が提案
されてきた。以下の説明は、主にエッチング・バリヤの
ようなバリヤ層の使用に関するものであるが、それらに
ついての先行技術の限界およびこの発明の利点は、デポ
ジション、イオン注入、拡散、リフトオフ等の操作にお
ける選択的マスクとして当該パターンを使用する一般的
実施に同様に適用しうる点にある。

ポジテイブ・ホトレジスト（現在半導体の製造にしばし
ば使用されている）は通常適当な担体溶剤に溶解されて
ラッカを生成するポリマーで作られ、そのラッカは担体
溶剤を蒸発除去した後に、通常のスピン・オン技術を利
用して基板の上に薄い固体層を形成する。その後、パタ
ーン化されたマスクを通してレジスト層を解重合波長放
射線に選択的に露光するか、もしくは光化学線照射を直
接投射することにより、照射されたレジストの局部的解
重合を行い、単量体を形成する。その後、レジストで被
覆された基板を、生成した単量体を溶解する能力のある
現像液に浸すが、その現像液は露光していないポリマー
には実質的に影響しないので希望するホトレジストのパ
ターンが維持される。代替的に、同様の選択的溶解特性
を有するガスのイオン・プラズマに露光して、選択的に
露出した層をドライ現像することもできる。

最高の解像度、すなわちレジストに最小の孔を形成する
ために、レジスト層の厚さは500ナノメートルまたはそ
れ以下に維持されなければならない。これ程薄いレジス
ト・バリヤはランダムのピンホール欠陥を持つ性質から
非常にしばしば欠陥を生ずる。そのような欠陥はホトリ
ソクラフ系の塵埃やマスクの傷などを含む各種原因から
発生する。

そのようなホトレジスト・バリヤのピンホールが擬似エ
ッチング・パターンになるのを防止するための１つの可
能な技術（第2A図−第2D図参照）は、最初は前のように
液状で、そして第１の層が現像され、適当に処理（硬
化;harden）された後に第１の層の上に第１のレジスト
層と通常同じ組成の第２の相当厚いレジスト層を形成す
るものである。

この方法はこの発明とは異なるがこの発明の理解に有益
であるから詳細に説明する。硬化は、第１の層が不溶性
バリヤによって第２の層中の担体溶剤から分離されるの
を確実にする。硬化方法は後述する。しかし、硬化を行
わないと、第２のレジスト層の担体溶剤は、第２の層が
供給されたときにパターン化された第１のレジスト層を
直ちに攻撃することになるということを認識すべきであ
る。

第２のホトレジスト層は1000-2000ナノメートルの範囲
の厚さでよく、その厚さは実質上ピンホールがない十分
な厚さであるが、好ましくは500ナノメートル厚層と同
様の精度のパターンの形成のためには厚すぎる。その
上、2000ナノメートル・ホトレジストでさえも現れるか
もしれないピンホールに起因するマスクの欠陥の位置を
さけるために、わずかに粗いパターンを持つ異なるマス
クを使用して第２の層を光化学線照射パターンに露光す
る。それによって、第２の層は、第１の層の高い解像度
の小さい孔の直上および隣接領域が露光される。その後
の現像のときに、この複合２層構造が原理的に、上の層
にいくぶん大きな孔を対応する位置に有する第１の層の
高解像度孔を提供する。

しかし、この方法は、各高解像孔を画成する第１の層の
領域が２回露光および現像されるため、第１の層の小さ
な通路に解像度の損失を生じさせるであろう。１回の露
光および現像サイクルでも正の傾斜孔壁を形成する傾向
にあるということがよく知られている。２回そのような
露光および現像サイクルを行うと、第１の層の傾斜の度
合いを増して、垂直ホトレジスト孔ではなく、テーパを
形成することになる。テーパ孔は、特にもし後にイオン
注入パターンを画成するためにそのホトレジスト・マス
クを使用する場合には望ましくない。

故に、全くピンホールのないホトレジスト・バリヤであ
り、高解像度ホトレジストのパターン解像度に必要な形
状を保持するホトレジスト・バリヤを提供する高解像度
ホトレジストプロセスの必要性がまだ残された課題であ
った。即ち、好ましいプロセスは、上記の２層処理に比
較して処理工程を減少し、一回の現像工程だけで得られ
る処理方法を特徴とするものであろう。

現在の集積回路半導体装置の多重層性の故に、もう１つ
のホトレジスト解像度の問題が生じている。集積回路ウ
エハの製造の後段における表面トポグラフィーは一般的
に各数百ナノメートルの単位の複雑な工程を経た結果、
平坦からはほど遠い。

それら工程は使用した特定の製造処理に固有の金属化の
端部、窒化物キャップ層およびその他種々の層の境界と
なるものである。現在考案中である小さな幾何学的構造
のために必要な解像度を得るために、露出中高い平坦性
のホトレジスト表面を使用することにより、焦点および
光学じまの欠陥を最小におさえるようにしなくてはなら
ない。

ホトレジスト層が薄すぎると、一般に基板の表面の表面
トポグラフィーを複製するような結果になる。故に、製
造後段においては、実質的に厚さの大きなホトレジスト
・フィルムを採用することにより表面トポグラフィーを
平坦にする必要がある。そのようにして“平坦化され
た”層は典型的には2000乃至3000ナノメートルの厚さが
選択される。

そのような厚いレジスト層で作られたバリヤによって最
高のパターン解像度を達成するために、多重の薄い補助
バリヤ層でカバーされた、２ミクロンかそれ以上の比較
的厚いホトレジスト層を使用して、３層マスク構造を形
成することが知られている。その一実施例では、最上層
は薄いホトレジストであり、次に下の層は二酸化シリコ
ンのような無機材料で形成される。パターン露光、エッ
チングおよび別々な２つのホトレジスト現像工程のよう
な複雑な一連の工程を行うことによって、適当な解像度
のマスク構造を形成して基板にエッチング・バリヤが提
供される。第4A図乃至第4C図はそのような公知のシステ
ムを表し、後に詳述する。この技術の詳細な説明はオン
グ（Ong）他の論文、細線光リソグラフィー用多層レジ
スト（Multilayer Resists for Fine Line Optical Lit
hography"（Solid State Technology:155-160;1984年６
月））にも記載されている。

上記の処理方法は非常に複雑なばかりでなく、更に費用
がかかり、破損の可能性がある多数の手操作を本質的に
必要とする。その処理の後段で発生するウエハの破損
は、この時点における個々のウエハが非常に高価なもの
となっているため重大な関心事となる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この発明の目的は、特に簡単な方法で高解像度パターン
・ホトレジスト層を形成する方法を提供することであ
る。

〔問題点を解決するための手段〕 故に、この発明によると、それは前記ホトレジストポリ
マーの表面領域から、前記第一の選択領域に影響するこ
となく、解重合波長エネルギに実質上不透明な表面層を
形成するよう、前記第一の層をコンディショニングし、
前記第一の層の第２の選択領域を、解重合波長エネルギ
に露光し、前記第２の選択領域は、前記第１の選択領域
によって形成することができ、前記第１および第２の選
択領域から、単量体材料を現像除去する各工程を含むこ
とを特徴とする方法を提供するものである。

あるポジテイブ・ホトレジストポリマーを他の方法では
溶解される溶剤中で不溶解性にすることができるある硬
化技術は、現像された層までではなく露光された層のポ
リマー部分のみに選択的に作用するということがわかっ
た。そのため、第１の層を現像して、従来行なってきた
ように、硬化する前に、露光した単量体をそこから除去
する必要がない。第１のホトレジスト層の上に第２のホ
トレジスト層を形成し、通常第１のホトレジスト層の例
よりやや大きいが同心の領域に対し、化学的解重合放射
線を当てた後に、単一の現像工程を行うことにより、両
単量体領域を除去することができる。そのような選択的
硬化技術はあるガスのプラズマに対し、またはポジテイ
ブ・イオン衝撃に対して適切に制御された全体的露光を
含み、架橋はするが解重合はしない波長範囲の紫外線照
射を含むことが要求される。

光化学的という語は、本明細書においては、通常の解重
合照射に限定して使用するものとし、実質的に解重合を
生ずることなく選択的硬化（架橋）に要求される波長の
紫外線の照射からそれを区別するために使用している。

この発明の一実施例では、薄い第１のホトレジスト層に
よってもたらされる良質解像度に悪い影響を与えること
なく、第２の有効にピンホールをカバーするための層を
製造し、また基板に対する作業工程の数を減らすことが
できる。

〔作用〕

以上説明したこの発明の特徴およびその他のこれから述
べる特徴は、第１のホトレジスト層の選択的に硬化およ
び架橋された表面領域は、それがなければ第１の層のポ
リマーの下にあるすべてを解重合するであろう光化学線
照射を第２の層に照射させている間中、そのスクリーン
として作用するということがわかったという事実による
利益を有する。特に、第１のホトレジスト層の硬化領域
の光化学線照射マスキング作用は、第２のホトレジスト
層の粗パターンの範囲に対して第１の層の解重合を防止
する。

前述の選択的硬化技術を実現する市販のホトレジスト材
料の例としては、American Hoerch Corporation製の型
式AZ4210ポジテイブ・ホトレジストおよびHunt Chemica
l Company製の型式HPR204ポジテイブ・ホトレジストな
どがある。

比較的厚い“平坦化した”ホトレジスト層に対する良質
の解像度パターンの製造に適用されたこの発明の他の実
施例では、選ばれた厚さの層が提供され、その層の表面
領域のみを解重合するのに十分な時間光化学線照射パタ
ーンが露光される。そこで、ホトレジスト・フィルムは
上記のような、いかなる方法によってでも選択的に硬化
され、各露光されない領域に硬化ポリマーの光化学線照
射に不透明なマスキング層を形成する。それによって、
原マスキング・パターンは厚いホトレジスト層の表面上
に高解像度パターンとして複製される。その後の光化学
的紫外線照射による一般的な“フローディング”露光は
前に露光した表面領域の直下に横たわる厚いホトレジス
ト層のマスクしていない領域のみを選択的に解重合す
る。

この発明の実施によって、厚く平坦なホトレジスト層の
高解像度パターンを製造するために前に概説した複雑な
一連の処理は不要になったということがわかるであろ
う。その上、先行技術に適合するそのためのマスク・シ
ステムに比較して、この発明では単一ホトレジスト層の
みを必要とするであろう。

代替的方法はハワード（Howard）ほかに付与された米国
特許第4,352,820号に記載されている。それは２層レジ
スト構造の使用を開示し、上の薄いホトレジスト層は下
のホトレジスト層の電子ビームによる除去を制御するた
めの高解像度マスクとして使用されている。後方散乱電
子はシステムの解像度を制御するためアンダーカット手
段を必要とする。アンダーカット処理の性質から、孔の
間に不支持区間が生じる可能性があるため、この発明に
は存在しない基本的制限が課されている（第４欄第60-6
3行）。

〔実施例〕

前述したように、あるポジテイブ・ホトレジストに対す
るある処理の選択的硬化の特徴的な技術はホトリソグラ
フ（ホトレジスト）技術、即ち、ピンホールのない高解
像度ホトレジスト・マスク・パターンの製造および厚い
“平坦化”ホトレジスト層を使用したそのような層の製
造の２つの領域で相当に改良された。更に詳細に述べる
と、American Hoerch Corporation製のAZ4210またはHun
t Chemical Company製のHPR204のようなポジテイブ・ホ
トレジストの固体重合体フィルムが約400ナノメートル
の波長の標準光化学線照射によって局部的に露光された
場合、露光された領域のポリマーを単量体に変換して
後、選ばれたガスまたは混合ガスの放射プラズマに全体
的に露光すると、次の２つのことが発生するということ
がわかった。

その第１は、ポリマー領域の表面がホトレジストポリマ
ー担体溶剤中で実質的に不溶となると共に、単量体領域
は、単量体を選択的に抽出するのに使用する標準水酸化
ナトリウム・ベース現像液中で可溶性に維持される、即
ち、パターン・イメージを形成することであり、その第
２は、そのように処理されたポリマー領域または“選択
的に硬化された領域”は通常解重合をおこすであろう光
化学線照射によるその後の露光に対して、実質上不透明
であるということである。

そのような選択的硬化は窒素、ヘリウムまたはアルゴン
・プラズマを使用し、および例えば、スパッタリング衝
撃およびイオン注入のようなポジテイブ・イオン衝撃の
他の形態によって達成することができる。その上、単量
体の形は化学系で最低エネルギ状態、即ち、最高な安定
状態であるから最大の架橋（硬化）エネルギが当然に要
求されるのである。また、上記のレジスト材料のスペク
トルの選択性から、例えば、280ナノメートルのような
短い波長において、実際的な架橋を確実にするために露
光を長くする必要があるということが知られているの
で、そのような短波長照射に制御された露光は、また実
質的な解重合を誘導することなく表面の同じ選択的硬化
をも達成しうる。

選択的硬化処理についての上記の２つの特徴の特別の応
用には第1A図乃至第1Dに示すものがあり、それは、例え
ば、幾分大きな通過孔または通路を持つ第２の厚いピン
ホール防止層によって保護された小円孔の形成を示すも
のである。第1A図に示すとおり、基板10は適当なホトレ
ジスト・ポリマーから成る高解像度の第１の層12で被覆
され、その層厚は最適解像度のために公称500ナノメー
トルの範囲に選ばれる。

ポリマーは担体溶剤のラッカの形で供給されるのが好ま
しく、その後溶剤は従来の方法で蒸発される。第１の層
12に与えられた孔を作るために、孔18を持つ不透明材料
パターン層16を有する透明板14を含むホトレジスト・マ
スク14は第１の層12の上表面に接近しておかれる。マス
クの上表面を平行矢印20-20で示すように平行な光化学
的放射線で照射することによって、全体的に22で示す領
域および境界23を有する領域に対する第１の層12のポリ
マーに局部解重合が生じて単量体になる。この時点にお
いて、孔18の潜像が第１の層12の領域22の中に出現す
る。

そこで、第1A図のウエハは、第１の層の全表面を第1B図
の矢印24-24で概略表示するように、上記の硬化線の１
つを照射することによって選択的表面硬化を受ける。そ
れは第１の層12のまだ重合されたままの部分の上に架橋
された非常に薄い表面領域26を生成する。しかし、単量
体領域22は影響を受けないで残り、領域26に相当する表
面領域を欠いているということに注意するべきである。

前述したように、硬化技術は、イオン源からのイオン衝
撃に基く、ガス・プラズマを使用するイオン衝撃や、単
量体の形に変換することなくポリマーを架橋する波長を
有する紫外線を使用する高エネルギ照射が含まれる。

好ましい硬化処理はガス・プラズマ処理であり、それは
レジスト層12に潜像22を持つウエハ10をプラズマ・チャ
ンバに入れる。プラズマ・エッチングおよびホトレジス
ト除去のための系は各種市販されており、選択的硬化お
よび架橋を行うのに使用することができる。そのユニッ
トの１つはラジオ周波数励起プラズマ・エッチング用に
設計されたカリフォルニア州ヘイワード（Hayward）のI
nternational Plasma Corporation製のものであり、放
電励起周波数13.5MHz,電力1/2kWおよび20分間窒素１ト
ールのガス圧において動作したときに信頼性のある選択
的架橋を行うことができる。選択的架橋は、またアルゴ
ン・プラズマの使用によっても確保された。

その処理の後、前述のAZ4210型ホトレジストが単量体領
域22の上をのぞく全領域において、ポリマー表面26の選
択的架橋を示すであろう。そのように架橋された層はそ
のようなレジストに使用される通常の水酸化ナトリウム
ベース現像液に不溶性であることが知られている。

次に、第1C図を見ると、現像液の使用の前に、好ましい
が必然的ではない同じレジストの第２の層34が第１のレ
ジスト層12の上に供給される。第２の層34は第１の層12
より厚く、好ましくは２倍の厚さであり、好ましい厚さ
の範囲は200-3000ナノメートルである。不透明層30に孔
32を有する板28を有する第２のマスクは平行投射の光化
学線照射20が第１の層12の原潜像領域22だけでなく、第
２の照射によってまわりのポリマー部から生成された中
央単量体領域36を分離する境界38を有する原潜像を越え
て延びる大きな領域36をも照射することができる。第１
の層12の潜像量２は、境界38の下に入る、第１の層12の
ポリマー領域が不透明な架橋表面領域26のために露光さ
れないままであるのに対し、この時点においては２回露
光されているということに注意するべきである。

２つのホトレジスト層12、34を持つウエハはここでその
レジストが適合する一般的な水酸化ナトリウムベース現
像液で現像されるのが好ましい。第1D図に示すように形
成されたホトレジスト・マスク・パターンは、上部レジ
スト層34の大きな通路42に通じる境界44-44を持つ中央
孔40を示す。

第1D図に示すように、孔の系44-44および46-46はそのよ
うな２重層構造に形成された形を表すものである。それ
は電子顕微鏡で確認することができる。特に、第1D図に
示すように、小さな孔40の壁44-44の内部浸食および大
きな孔の壁46-46は現像されたホトレジスト・パターン
に通常見られる程度のものである。そのようにして形成
された形または輪郭はその後のエッチングまたは他の処
理において露光される基板10の実際の領域を形成するも
のであり、第1A図に示すマスクの孔18よりいくぶん小さ
い。そのような孔の縮小はホトレジスト技術では公知の
ものであり、波長程度の厚さのフィルムの小さな選択的
照射領域の形成における光回折効果にその端を発する者
と信じられている。その結果、境界38-38と23-23の間の
重合体−単量体遷移は突然ではなく、ゆるやかであり、
境界の位置は同様に深さと共に変化し、現像後は第1D図
に示すような最終境界を形成する。与えられた第１のフ
ィルム12のその厚さのための最小の値は通常第１のマス
ク14（第1A図）の孔18のために設定され、その下の第1D
図の容器44-44で示される下部境界浸食は非常に厳格に
扱われる。極端な場合、通路40が完全に封鎖される。故
に、従来の２層ホトレジスト処理が使用され、そこで第
1A図のパターンが最初現像され、そして架橋され、次に
第1C図に示すように第２の層が供給され、露光されて中
央孔領域の露光および現像が２回行われると、希望する
中央孔の完全封鎖をひきおこす可能性があるということ
を知るべきである。

第2A図乃至第2D図は対照シーケンスを表すもので、最初
のパターン露光が行われ（第2A図）、それに続き現像お
よび硬化して層26′（第2B図）を形成し、次に第２のホ
トレジストを供給し、そこで上の層のポリマーが下の孔
40′を満たし、次に第２の露光が行われて後（第2C
図）、最後の現像を行う（第2D図）。前述したように、
この対照シーケンスはこの発明を理解するのに有益であ
るから詳細に説明する。

壁26″および表面26′の硬化はその下の層12を現像溶剤
の作用に対して密封するので硬化の後（第2B図）、小孔
の壁境界26"は効果的に凍結されるということに注意し
よう。他方、この発明による第1A図乃至第1D図に示す処
理ではそのような壁バリヤは存在しない。特に、その
上、壁領域23-23（第1C図）の現像しうる解重合は第２
の露光中に達成することができるということに注目する
べきである。そのため、最終的境界輪郭44-44（第1D
図）は現像において、十分基板10まで溶解することでき
る。マスク14の小孔18は第1D図の最終孔40の封鎖をひき
おこすことなく、最初の露光（第1A図）に使用すること
ができるのである。

第1D図に示される小孔40の壁輪郭44-44で規定される溝
は通常観察され、一般に架橋された表面部26が第1C図に
示す工程中光化学線照射20に対して透明であったなら期
待できなかったであろう。架橋された表面部26が透明で
あったなら、第１の層12の単量体への一般的な変換は境
界38-38によって規定された、上部照射領域の下のすべ
ての点で発生したであろう。そのような場合であったと
したら、現像と同時に、第1D図のパターンの中央孔の境
界44-44は拡大され、溶剤作用の結果、架橋層26の下に
実質的に広がるということが予期される。

実際にはそのようなことが観察されないということか
ら、架橋表面部分26が事実、解重合に使用される光化学
線照射20に対して不透明であるということが確認され
る。この事実は、第3A図−第3D図に示すこの発明の第２
の実施例の方法に使用されている。

第3A図乃至第3D図は、厚い平坦化ホトレジスト層上に高
解像度パターンの製造のために供給されたホトレジスト
層の、選択的に架橋された部分に対する光化学線照射遮
蔽作用の使用を表している。第3A図において、2400ナノ
メートルの範囲の厚いホトレジスト層で被覆された、幾
何学的に非平坦な基板50が、孔58-58を持つ不透明マス
ク層56を有する板54から成るマスクを通し、光化学線照
射60によって露光される。

露光の強さおよび期間は境界63-63で示すように対応す
る単量体領域62-62が、好ましくは400ナノメートルの深
さまでにのみ形成されるように制御される。前述のよう
に、第3A図の単量体潜像領域62-62のパターンが、接触
形マスキングで形成されるように表してあるが、それは
投射された光化学線イメージに対する適用にも実体的に
等しい。

次に、ホトレジスト層52は、前述した選択的硬化財64に
暴露され（第3B図）、レジスト層52の表面の単量体領域
62の上を除くすべての点において、架橋された表面領域
66が形成される。この時点で、光化学線照射用のマスク
はレジスト層52の全上表面の上に“定着”される。

架橋された表面部66-66-66は光化学線照射に対して実質
上不透明であるから、その後の光化学線照射60-60によ
る一般的なフローディングまたはブランケット等露光
（第3C図）が原単量体領域のみを十分に露光する。その
フローディング露光は、第3B図の影のある単量体領域63
-63の下のホトレジスト層52のポリマー領域が、基板50
まで境界68-68を持つ単量体領域に、十分変換されるこ
とを保証するに十分な時間および強さに選ばれる。その
後の常法による現像が、第3D図に示すように、これら単
量体層を除去し、エッチング孔70-70を残してホトレジ
スト・マスキング層の製造が完了する。

次に、これらの処理を第4A図乃至第4C図に示した３層マ
スクを形成する公知の方法と対比してみる。第4A図は、
基板74の上にデポジットされた、PMMAまたは類似の材料
から成る厚い平坦化ホトレジスト層72と、その上にデポ
ジットされた薄い補助エッチング・バリヤ層76とを表
す。このバリヤ層は一般的には厚さ約50乃至100ナノメ
ートルのデポジットされた２酸化シリコンまたは窒化シ
リコンから成っている。この無機バリヤ層の上には500
ナノメートルの範囲の厚さを持つ高解像度ホトレジスト
・フィルム78が供給される。

この上の層78は最初従来の方法により板54の不透明層56
によってパターン化されて光化学線照射60-60で露光さ
れ、その後現像サイクルを受ける。このような方法で、
ホトレジスト層78で高解像度孔パターンが形成され、２
酸化シリコンまたは窒化物バリヤ層76の下の選ばれた領
域が露光される。そこで、バリヤ層76の下の選ばれた領
域が露光される。そこで、バリヤ層76はエッチング・バ
リヤとして上のホトレジスト層78を使用することによ
り、選択的エッチングを受ける（第4B図）。

次に、バリヤ層76の孔パターン80-80はそれ自体マスク
として使用され、好ましくは直接異方性プラズマ・エッ
チングによって、またはそれに代替する従来のホトリソ
グラフ処理によって下部ホトレジスト層72（第4C図）を
選択的にパターニングして、深い孔パターン82-82を形
成する。その結果作られたマスク・バリヤ構造は、基板
のエッチングを制御することができる。

〔効果〕

以上説明した本発明の簡単な単一層処理は、従来の複雑
は多層処理で形成されたものより高い解像度を有するマ
スク・パターンの形成に使用することができる。

図面の簡単な説明 第1A図乃至第1D図は、夫々この発明による２層ホトレジ
スト処理を受ける基板の断面図であり、基板にデポジッ
トされたホトレジスト・フィルムの小円中心領域を光照
射解重合するパターンと、ホトレジスト層の上表面の選
択的表面硬化の後のフィルムおよび基板と、第１の層上
に横たわる第２のホトレジスト層の大円内領域のその後
の露光と、単一の最終現像後の構造とを表す図である。

第2A図乃至第2D図は、この発明の理解を容易にするため
の、有益な対照的処理を表わす２つのホトレジスト処理
を受ける基板の断面図である。

第3A図乃至第3D図は、この発明の第２の実施例による単
一平坦層ホトレジスト処理を受ける基板の断面図であっ
て、夫々ホトレジストの希望する領域の局部的表面照射
と、ホトレジストポリマーを選択的に紫外線不透明にす
るそのホトレジストの外面の選択的硬化と、解重合表面
層を基板に延ばすようにするその構造のフローディング
（flooding）と、現像後に生じた構造とを表わす断面図
である。

第4A図乃至第4C図は、第3D図に表わすものと同一結果を
生じさせるのに使用する公知の３層処理の対応する工程
を示す図であり、夫々ホトレジスト層の最初のパターン
・イメージと、この層の現像パターンを使用して中間無
機層に孔をエッチングすることと、その中間層の孔が下
層のホトレジストの選択的除去のためのマスクとして使
用された後に生じた最終構造とを表わす図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヘイワース，ヒユーバート オスカー アメリカ合衆国 80526 コロラド フオ ート コリンズ，ズーニー サークル 655 (72)発明者 ガレツト，マイクル レイモンド アメリカ合衆国 94538 カリフオルニア フリーモント，テインバー クリーク テラス 41403 (56)参考文献 特開 昭51−114931（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−64028（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−65432（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ホトレジスト・ポリマーの第１の層（12）
   を基板（10）上に形成し、前記第１の層（12）の第１選
   択領域（22）を露光することによって現像に対して溶解
   性を有する単量体に変換する工程を含む、基板（10）上
   にパターン化されたホトレジスト層を形成する方法であ
   って、 前記変換工程の後、前記第１の層（12）の前記第１の選
   択領域（22）以外の部分の表面層（26）のみを部分的に
   硬化し現像に対し不溶解性としかつその後の露光に対し
   不透明とし、前記第１の選択領域の前記単量体を現像に
   対し可溶解性に維持する、放射線照射またはイオン衝撃
   を前記第１の層（12）に行い、 前記基板（10）上に前記第１の層（12）よりも厚いホト
   レジスト・ポリマーの第２の層（34）を形成し、 第２選択領域（36）を露光することによって、前記第１
   選択領域（22）をおおう前記第２の層（34）の前記第２
   選択領域（36）を単量体に変換し、 前記第１選択領域（22）および前記第２選択領域（36）
   から単量体物質を現像除去する各工程からなるホトレジ
   スト層の形成方法。
2. 【請求項２】ホトレジスト・ポリマーの層（52）を基板
   （50）上に形成する工程を含む、基板（50）上にパター
   ン化されたホトレジスト層を形成する方法であって、 前記層（52）の表面の比較的薄い選択領域（62）を露光
   することによって前記選択領域（62）を単量体に変換
   し、 前記層（52）の前記選択領域（62）以外の部分の表面層
   （66）のみを部分的に硬化し現像に対し不溶解性としか
   つその後の露光に対し不透明とし、前記選択領域（62）
   の前記単量体を現像に対し可溶解性に維持する、放射線
   照射またはイオン衝撃を前記層（52）に行い、 前記層（52）を前記表面層（66）をマスクとして使用し
   ながら露光することによって、前記層（52）の全厚さに
   わたり前記選択領域（62）から広がる領域を単量体に変
   換し、単量体物質を現像除去する、各工程からなるホト
   レジスト層の形成方法。