JPH0722156B2 - 半導体デバイスのパタ−ン形成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は半導体回路およびシステムの製造に用いる多層
被膜に関するものである。この被膜は上記回路またはシ
ステムの永久的部分となることもあり、または加工中に
除去されるマスクとして使用し、最終の回路またはシス
テムの部品とはならないこともある。

本発明は、特に少くとも１層は耐エツチング性である重
合体材料の多層被膜を製造する方法に関するものであ
る。

B.従来技術 パツケージングを含む半導体導体チツプおよびシステム
の製造において、多層被膜は絶縁体、半導体および導体
として使用される。パターンを有する装置の製造におい
て、多層被膜はパターンを転写するために用いられるこ
とが多い。

パターン転写の応用例として、多層被膜を加工工程中に
マスクとして使用することがあげられる。マスクのため
の多層被膜は重合体を用いることが多く、これは、この
材料の使用が容易で、価格が比較的安いためである。転
写されるパターンによつて、多層マスクはいくつかの異
なる重合体材料で形成してもよく、この場合それぞれの
材料が特定の役割を持つ。たとえば、マスクをかける基
板は多くの幾何学形状を示してもよく、この場合はパタ
ーンをつける間、精度を保つために、パターンをつけた
マスクの層（作像層）を形成する前に平坦化層を使用す
る必要がある。作像層にパターンがつけられると、平坦
化層を通してパターンを基板に転写する必要が生じる。
半導体産業の最近の傾向として、平坦化層を通してパタ
ーンを転写するのに、乾式エツチングが多く用いられ
る。これは、平坦化層を通してパターンを転写するのに
溶剤を用いる従来の湿式法では、現在のシステムのパラ
メータ内で最適な寸法制御を行うのに必要と考えられて
いる異方性除去機構が得らないからである。

乾式現像が可能なパターンをつけた多層被膜（レジス
ト）の例は、玉村らの米国特許第4426247号、Meyerらの
米国特許第4433044号、Kilichowskiらの米国特許第4357
369号、およびGleasonらの米国特許第4430153号明細書
に記載されている。上記すべての特許において、レジス
ト層の１つはシリコンを含有する重合体である。シリコ
ンを含有する層は作像され、現像されてパターンを形成
する。次に、パターン化したレジスト層は、酸素プラズ
マに露出され、または反応性イオン・エツチングを行
う。これにより、パターン化した層内に酸化シリコンが
生じ、これが下にある重合体層を保護し、下にある重合
体層を通してパターンが転写される。

最近、シリコンを含有しないレジスト層の一部を選択的
にシリコンを含有する耐エツチング層に変換する方法が
開発された。このレジスト層は、作像されるが現像され
ず、層内の潜像を有機金属試薬と反応させて、像内にシ
リコン等の酸化物を形成する金属を混合させる。次に潜
像を乾式現像可能にした後、耐エツチング像の下の平坦
化層とともに酸素プラズマを用いて乾式エツチングし
て、現像と同時にパターンを下の基板に転写する。

この乾式現像可能な多層レジストを得るための方法の例
は、米国特許出願第609690号に対応する米国特許第4552
833号および679527号明細書に記載されている。

しかし、上記２件の出願中の米国特許明細書に記載され
た乾式現像可能な多層レジストを生成する方法では、陰
画のパターンが得られ、多くの半導体産業関係者の好む
陽画のパターンは得られない。さらに、上記２つの方法
では、半導体産業におけるリソグラフイで最も一般的に
用いられる型のノボラツク・レジスト材料に適用するに
は問題がある。

C.発明が解決しようとする問題点 この発明の目的は、有機金属との反応によつて耐エツチ
ング性の層を形成することによりパターンを作成する方
法において、陰画または陽画のどちらかのパターンでも
形成できるような方法を提供することにある。

D.問題点を解決するための手段 本発明によれば、少くとも１層はパターン化された耐エ
ツチング性の層であり、陰画でも陽画でも得られる多層
被膜を形成する方法が提供される。酸素プラズマ等のエ
ツチング剤を、下層等の（ただしこれには限定されな
い）耐エツチング性のパターン化層によりしや閉された
隣接の重合体層を通じて、耐エツチング層中のパターン
を転写するのに用いることができる。

本発明の１参考例では、半導体回路およびシステムの製
造に用いる、少くとも１層の耐エツチング層を含む、パ
ターンを有する多層被膜を形成する方法において、 （ａ）少くとも１層の重合体材料の下層の表面上に、重
合体材料の作像層を設け、 （ｂ）上記の作像層内に潜像を形成し、 （ｃ）上記の潜像を現像して、前記の少くとも１層の重
合体材料の下層の表面上に、パターンを有する重合体材
料層を形成し、 （ｄ）上記のパターンを有する重合体材料層を有機金属
試薬と反応させて、上記のパターンを有する重合体材料
層を耐エツチング性とすることを特徴とする方法が開示
される。

上記の参考例では、感光材料層が、照射前および現像後
に、有機金属試薬と反応可能である場合、感光材料の照
射を受けた部分が現像工程（ｃ）において選択的に除去
されれば、陽画のパターンが得られる。工程（ｃ）の
後、残つた感光材料の部分は直接有機金属試薬と反応す
る。感光材料の照射を受けた部分が（ｃ）の現像工程に
対して選択的に耐える場合には陰画のパターンが得ら
れ、層の照射を受けない部分が現像により除去される。
現像後に残る層の照射を受けた部分が次に有機金属試薬
と反応する。

他の参考例は、所定のパターンを得るために照射後感光
材料中の像を直接現像することができないもので、現像
の前に反応工程を追加する必要がある。この場合は、同
じ工程（ａ）および（ｂ）の後に、感光材料層をさらに
反応させて、現像特性を変える工程（ｃ）、反応させた
像を現像して、少くとも１層の重合体材料の表面上にパ
ターンを形成する工程（ｄ）、及び、現像した像を有機
金属試薬と反応させて、耐エツチング性の材料とする工
程（ｅ）を用いる。この場合も、工程（ｂ）、（ｃ）お
よび（ｄ）が、使用する特定の感光材料に与える影響に
よつて、陽画、陰画のいずれを得ることもできる。

上記の参考例のいずれにおいても、感光材料は照射前お
よび現像後に、有機金属試薬と反応することが可能であ
る。照射の目的は像を作成することのみであり、照射
後、現像前に行われる他の工程すべての目的は、最初に
照射された部分と照射されなかつた部分を区別して、現
像により所要のパターンを形成させることである。

本発明の実施例では、感光材料が照射前には有機金属試
薬と反応しない。この実施例では、感光材料が有機金属
との反応が可能になるように、その化学組成が変化する
反応を開始させるための照射を必要とする。感光材料に
より、照射後に材料が有機金属試薬と反応できるように
するための反応工程を追加してもよい。

感光材料が照射前に有機金属試薬と反応できないものを
用いて、陽画のパターンを形成するための、本発明によ
る方法は、 （ａ）少くとも１層の重合体材料の下層の表面上に、重
合体材料の作像層を設け、 （ｂ）上記の作像層内に潜像を作成し、 （ｃ）上記の潜像を現像して、前記の少くとも１層の重
合体材料の下層の表面上に、陽画パターンを形成し、 （ｄ）現像した感光材料のパターンを有する層を放射に
露出し、 （ｅ）現像し、照射した工程（ｄ）の層を有機金属試薬
と反応させて、耐エツチング性の材料とすることを特徴
とする。

現像した像をさらに照射する工程（ｄ）が追加されてい
るが、これは、現像後に残つた感光材料はまた照射され
ておらず、照射しないと有機金属試薬と反応しないため
である。

照射しないと感光材料が有機金属試薬と反応しない場合
で、陰画パターンを形成させたい場合の本発明による方
法は、工程（ｄ）は不要なため除く以外は上記の方法と
同じである。

本発明の他の実施例は、照射前に感光材料が有機金属試
薬と反応せず、所要の現像特性または有機金属試薬との
反応性を得るため、照射だけでは不十分な場合で、この
場合は反応工程を追加する必要がある。この反応工程
は、所要の現像特性を得るためには現像前に、有機金属
試薬との反応性を得るためには現像前または現像後に行
うことができる。

この場合は、本発明の方法の１例として、上記の工程
（ａ）および（ｂ）と同じ工程の後、感光材料層をさら
に反応させて現像特性、反応性のいずれかまたは両方を
変化させる工程（ｃ）を行う。工程（ｃ）の後、反応し
た像を現像して少くとも１層の重合体材料層の表面上に
パターンを形成する工程（ｄ）と、現像した像を有機金
属試薬と反応させ、耐エツチング性とする工程（ｅ）を
行う。この場合も、使用する感光材料と、使用する照射
および現像の特定な組合わせにより、陽画、陰画のいず
れも得ることができる。

上記の実施例のすべてにおいて、耐エツチング性の材料
が形成されれば、酸素プラズマ（または機能的に同等な
乾式エツチング剤）を使用して、耐エツチング性材料中
のパターンを、パターン化された耐エツチング層でしや
閉された隣接の重合耐層を通して転写することができ
る。

本発明の方法を、マスキングのため、およびパターン化
した被膜が回路またはシステムの恒久的な部品となる用
途のためのパターン化した多層皮膜を作成するのに用い
ることができる。後者の場合は、パターン転写後にパタ
ーン化した作像層を除去し、またはパターン転写後に残
つ有機金属成分および金属化合物のいずれかまたは両方
を除去する反応を追加することが望ましい。

E.実施例 参考例中には、感光材料層が照射前にも現像後にも有機
金属試薬と反応できる例が含まれる。この条件を満たす
同光材料は、OH、COOH、NH、SH等の反応性官能基を含有
する重合体材料からなる。活性基の形態は、場合により
次の工程中に変化させることもできるが、反応基は現像
後もある形態を残していなければならない。この種の重
合体材料として代表的なものは、ノボラツク・ポリビニ
ルフエノール、およびポリアクリレートである。ノボラ
ツクとポリビニルフエノールは、ジアゾキノン誘導体、
ジアジドまたはアジド等の増感剤の添加により感光性に
することができる。

上記の種類の重合体を用いて作成した陽画パターンを有
する多層被膜の参考例は第１〜６図の示す方法で作成す
る。第１図では、基板10の表面上に重合体平坦化層12を
被覆する。重合体平坦化層12は、反応基を含有している
必要はなく、事実、参考例では含有していない。さら
に、平坦化層は、次に高温処理工程ができるように、高
温に耐える材料でつくられる。この高温に耐える平坦化
層は、ポリイミド、市販のノボラック・フオトレジスト
を約200℃以上で焼付けて熱安定性を増し、有機金属試
薬との反応性を低下させたもの、または他の熱に安定な
重合体からなる。次に、感光材料層14を、重合体平坦化
層の表面に被覆させる。次に、第２図に示すように、感
光材料14の表面を放射に露出させて、その中に第３図に
示すような像16を形成させる。

説明のため、本明細書の以下の部分、および特許請求の
範囲において、「放射」とは、フオトン（150nm〜600nm
の紫外線）と、Ｘ線、電子線、イオン・ビーム等の、放
射源の両方を含むものとする。使用する特定の放射源
は、使用する重合体と増感剤の感度により異なる。

次に像を現像して、第４図に示すようなパターンを、感
光材料層の照射した部分を除去することにより形成す
る。この除去は照射した部分を溶解し、照射しない部分
を溶解しない溶剤を用いて行われる。

次に、現像したパターンを有機金属試薬と反応させて、
第５図に示す耐エツチング性のパターン18を得る。次に
酸素プラズマまたは反応性イオン・エツチング技術を用
いて、下の平坦化層12を通して耐エツチング層18のパタ
ーンを第６図に示すように、基板の表面20の転写する。
エツチングの方法および条件によつて、平坦化層は第６
図に示すように側壁が垂直に、またはアンダーカツトに
エツチングされる。

感光材料を耐エツチング性にするのに用いる有機金属試
薬は、前に参照した米国特許出願番号第609690号に対応
する米国特許第4552833号および第679527号明細書記載
の型のものでよい。この試薬はまた、本願出願と同時に
本願出願人により出願されたBabichらの「耐プラズマ重
合体材料の製造および使用法」（Plasma−Resistant Po
lymeric Material,Preparation Thereof,And Use There
of）と題する特許出願明細書に記載する型のものでもよ
い。

陰画のパターンを有する多層被膜の参考例は、第７〜13
図に示す方法で形成される。第７図では、基板30の表面
上に重合体平坦化層を形成させる。この平坦化層は、有
機金属試薬と反応性を有する基を含まないことが好まし
い。次に感光材料層34を、重合体平坦化層32の表面に被
覆させる。次に、第８図に示すように、感光材料34の表
面を、パターン化した放射に露出して、その中に第９図
に示すような像36を生成させる。

続いてこの像を、作像層の照射されない部分34を除去す
ることにより現像し、陰画パターンを得る。作像層34の
照射されない部分を、照射された部分36に影響を与えな
い方法（たとえば溶剤に溶解、または選択的エツチン
グ）により除去することができれば、像は直接現像され
て、第11図に示すような構造が得られる。照射された像
36と照射されない材料34が、同様に除去方法の影響を受
ける場合は、照射された像36は（第10図に示すように）
その化学構造または成分を変化させて、照射され、反応
した像38に影響を与えない方法で照射されない材料34を
除去するように、反応工程を追加しなければならない。

第11図に示すように、現像を行つた後、現像したパター
ン38を前述の有機金属試薬と反応させて第12図に示す耐
エツチング性の材料40を形成する。次に、酸素プラズマ
または反応性イオン・エツチング技術を用いて、耐エツ
チング層40のパターンを下の平坦化層32を通して、第13
図に示すように基板の表面42に転写することができる。

一方、実施例では、耐照射性材料が、照射前に有機金属
試薬と反応しない例が含まれる。パターン化した多層被
膜を作成する２つの方法が、前に参照した特許出願番号
第609690号および第679527号明細書に記載されている。
上記第１の明細書には、照射によつて増感剤が重合体材
料と反応する酸を生成し、重合体材料に反応性の水素を
生成する、増感剤と化合する重合体材料の使用につき述
べている。重合体材料は次に有機金属試薬と反応させ
る。この方法に用いる重合体材料の代表的なものに、ポ
リ（ｔブチル・メタクリレート）、ポリ（ｔブトキシカ
ルボニルオキシスチレン）、およびこれらの共重合体が
ある。この種の重合体材料は他に、本明細書に参照した
伊藤らの米国特許第4491628号明細書に記載されてい
る。第１の明細書にはさらに、増感剤使用の必要がない
ように、参照により直接反応性の水素を生成するポリ
（ｐホルミルオキシスチレン）等の重合体の使用につい
て述べている。第２の明細書には、増感剤を必要としな
い別の方法が記載されている。この方法では、照射によ
つて反応性となる官能基が所要の重合体の分子に付加さ
れる。このような官能基の代表例として、０ニトロベン
ジル誘導体（放射に露出すると配列が変化し、アルコー
ル、酸、およびアミンを生成する）、光フリース反応ユ
ニツト、ジアゾケトン類等がある。

上記の型の増感重合体を用いて形成した陽画の多層被膜
は、第14〜21図に示す方法で形成される。第14図で、基
板50の表面上に重合体平坦化層52を形成する。次に、重
合体平坦化層52の表面上に感光材料層54を形成する。次
に、感光材料層54の表面を第15図に示すようにパターン
化した放射に露出し、第16図に示すような像56を作成す
る。

この像を引続き、作像層の照射した部分56を除去するこ
とにより現像して、陽画のパターンを作成する。照射し
た像56が、照射しない材料に影響を与えない方法（溶剤
に溶解または選択的乾式エツチング）により除去できる
場合は、像を直接現像して第18図に示すような陽画のパ
ターンが得られる。照射した像56と照射しない材料56が
同様に除去法の影響を受ける場合は、照射した像56は、
化学構造または組成を変化させて、照射しない材料54が
影響を受けない方法で除去できるように、反応工程を追
加しなければならない。化学的に変化させ、照射した像
を第17図の58で示す。続いて、照射し、化学的に変化さ
せた像58を、第18図に示すように現像することができ
る。

現像後に残つた作像層54は、反応基を含有しないため、
反応基を生成させるために第19図に示すように照射を行
い、変化させた材料60を得なければならない。この場合
も、照射だけでは有機金属試薬と反応する基が生成しな
い場合には、さらに反応工程が必要となる。

次に、変化させた作像層60を有機金属試薬と反応させ
て、第20図に示す耐エツチング性のパターン化層62を生
成させる。酸素プラズマまたは反応性イオン・エツチン
グ技術を用いて、耐エツチング層62のパターンを、下の
平坦化層52を通して第21図に示すように基板表面64上に
転写することができる。

陰画パターンを有する多層被膜は、第22〜28図に示す方
法で作成することができる。第22図で、基板70の表面上
に重合体平坦化層72を形成する。次に重合体平坦化層の
表面上に感光材料層74を形成させる。次に第23図に示す
ように、感光材料層74の表面をパターン化した放射に露
出して、第24図に示す像76を作成する。

続いてこの像を、作像層の照射されない部分74を除去す
ることにより現像して、陰画像を得る。照射されない材
料74が、照射した像76に影響を与えない方法で除去でき
る場合は、像を直接現像して第26図に示す構造とするこ
とができる。照射された像76と、照射されない像74が同
様に除去方法の影響を受ける場合は、照射された像76
は、第25図に示すように、その化学構造または組成を変
化させて、照射されない材料74が、照射された像76に影
響を与えない方法で除去されるようにするための反応工
程を追加しなければならない。この化学的に変化させ、
照射した像を第25図の78で示す。引続き、化学的に変化
させ、照射した像78を、第26図に示すように現像するこ
とができる。

像を形成した層は、前の工程で生成させた活性基を含有
するため、現像した像78は第27図に示すように、有機金
属試薬と反応させ、耐エツチング性のパターン化層80を
形成させることができる。次に、酸素プラズマまたは反
応性イオン・エツチング技術を用いて、第28図に示すよ
うに耐エツチング層80のパターンを下の平坦化層72を通
して、基板表面82に転写することができる。

本発明の各実施例により、陰画、陽画のいずれも作成さ
れ、半導体産業で通常使用されているレジスト・システ
ムを用いることが可能で、必要な装置のコストと、処理
速度の点で好ましい作像層の湿式現像が可能となる。

例 参考例 第１の例は、照射前、現像後に、反応基を含有する重合
体を使用してパターンを有する多層被膜を作成するもの
である。生成したパターンは陽画であり、パターンを有
する多層被膜の上層は耐乾式エツチング性を有する。パ
ターンを有する多層被膜を作成する方法は第１〜６図に
示すものである。

予めイミド化したポリイミド（平坦化）層12を、標準的
なスピン・コーテイング技術を用いて、シリコン・ウエ
ーハ基板10上に形成させた。このポリイミドは平均分子
量約70,000のものである。引続きポリイミドのγブチロ
ラクトン・キヤリアを、250℃で約30分間加熱して除去
した。ポリイミド層12を厚みは約2.0ミクロンとした。

ジアゾキノン誘導体で増感したノボラツク重合体レジス
トの作像層14を、ポリイミド層12の表面上にスピン・コ
ーテイングにより塗布した。次にノボラツク・ベースの
レジストの酢酸エチル・セロソルブのキヤリアを85℃で
約30分間加熱して除去した。ノボラツクを主体とするレ
ジストの厚みは約1.2ミクロンである。形成した構造は
第１図に示すものである。作像層14は、密着印画によ
り、約25mJ/cm²の線量の近紫外線を用いて第２図に示す
ように照射し、第３図の16に示すような像を作成した。

次のこの像を塩基性水溶液の現像を用いて照射した像を
除去することにより現像し、第４図に示す陽画パターン
を得た。現像した像を走査型電子顕微鏡で観察すると、
シヤープで、平坦化層12と作像層14の間には層間の混合
は見られなかつた。

現像後、第４図に示す構造をMicrolite 126 PC Photost
abilizer （Fusion Systems Corporation製）を最大出
力にして約30秒間露出し、次に沸騰したヘキサメチルジ
シラザン（HMDS）の蒸気に約45分間露出して、第５図に
示すシリコンを含有する耐エツチング層18を生成させ
た。ポリイミド層12は反応基を含有しないので、HMDSは
ポリイミド層とは反応しないと考えられた。

耐エツチング性の像を形成した層18のパターンを引続い
て平行板RIE装置を用いた酸素反応性イオン・エツチン
グにより、ポリイミド層12を通してシリコン・ウエーハ
の基板10の表面20に転写した。

シリコン・ウエーハ上の２層のパターン化した被膜の構
造を走査型電子顕微鏡で観察すると、平坦化層12の上に
耐エツチング性の作像材料の層18が見られ、平坦化材料
の側壁は垂直で、露出した基板表面上には、破片または
明らかな汚染は見られなかつた。

実施例１ 第２の例は、照射前に反応基を含有しない重合体を用い
て、パターンを有する多層被膜を作成するものである。
作成したパターンは陽画で、パターンを有する被膜の上
層は耐乾式エツチング性を有するものであつた。パター
ンを有する多層被膜を作成するのに用いた方法は第14〜
21図に示すものである。

シリコン・ウエーハ50の表面上に、標準のスピン・コー
テイング技術を用いて、ノボラツク重合体材料層52を塗
布した。ノボラツクのキヤリアは、オーブンで加熱して
除去した。オーブンによる加熱は、200℃以上に加熱す
ることにより、熱安定性を高めるとともに、有機金属試
薬（次工程で使用）が浸透し、ノボラツクの官能基と反
応するのを抑制する効果がある。

トリフエニルスルホニウム・ヘキサフルオロアーセネー
トを全固型分に対して18.5％含有する、ポリ（ｔブトキ
シカルボニルオキシスチレン）（PBOCS）の作像層54
を、標準のスピン・コーテイングによりノボラツク層54
の表面上に塗布した。続いて100℃で約15分間加熱し、P
BOCS−トリフエニルスルホニウム・ヘキサフルオロアー
セネートの酢酸セロソルブ・キヤリアを除去した。生成
した構造は第14図に示すようなものであつた。次に、作
像層54を第15図に示すように、約5mJ/cm²の線量の、254
nmの放射に露出して、第16図に示す像56を作成した。

PBOCS中の潜像56を、約100℃に約２分間加熱し、第17図
に示す必要な反応性を示す形態58に変換した。

引続き、変換した像58を、イソプロピル・アルコールの
現像溶剤を用いて約２分間現像した後、イソプロピル・
アルコールですすぎ、第18図に示す陽画像を得た。

照射されない作像層54は上記の工程後に反応基を含有し
ないため、この材料を照射する必要がある。この構造の
表面を、第19図に示すように、約5mJ/cm²の線量で254nm
の放射にフラツド露出した後、100℃で約２分間加熱し
てPBOCS重合体を活性水素を含有する、作像層60で代表
される形態に変換した。

層52および60を被覆したシリコン・ウエーハ50を、50ト
ルを超える圧力のヘキサメチルジシラザン（HMDS）とと
もに、110℃に加熱した真空オーブンに約10分間入れ
た。第20図は作像層60中の活性水素とHMDSとの反応によ
り、層60がシリコンを含有する耐エツチング性の材料62
に変換されたことを示す。

次に作像層62中のパターンをTegal平行板RIE装置を用い
た酸素反応性イオン・エツチングにより、平坦化層52を
通してシリコン・ウエーハ50の表面64に転写した。

シリコン・ウエーハ上の２層の重合体被膜の構造を、走
査型電子顕微鏡で観察したところ、平坦化層の側壁は垂
直であり、基板50の表面64には、破片は見られなかつ
た。

上記の工程はまた、全固型分に対して約４重量％という
低い濃度のヘキサフルオロアンチモネートを含有するPB
OCSを用いても行うことができた。繰り返し単位中の酸
活性ペンダント基と、陽イオン性光開始剤を化合させ
た、他のレジスト組成は、伊藤らの米国特許第4491628
号明細書に記載されている。

実施例２ 第３の例は、照射前に反応基を含有しない重合体を用い
て作成したパターンを有する多層被膜に関するものであ
る。パターンは陰画で、パターンを有する被膜の上層は
耐乾式エツチング性である。パターンを有する多層被膜
の製造に用いた方法は第22〜28図に示す。

ノボラツク・フオトレジスト重合体層72を、標準のスピ
ン・コーテイングにより、シリコン・ウエーハ70の表面
に塗布した。次にノボラツク重合体のキヤリアをオーブ
ン加熱により除去した。キヤリア除去後のノボラツク層
の厚みは約２〜４ミクロンであつた。

トリフエニルスルホニウム・ヘキサフルオロアーセネー
トを全固型分に対して18.5％含有するポリ（ｔブトキシ
カルボニルオキシスチレン）（PBOCS）の作像層74を、
標準のスピン・コーテイングによりノボラツク層72の表
面上に塗布した。次に、PBOCS−トリフエニルスルホニ
ウム・ヘキサフルオロアーセネートの酢酸セロソルブ・
キヤリアを、約100℃のオーブンで約15分間加熱して除
去した。PBOCS作像層の厚みは約１ミクロンであつた。
作成した構造は第22図に示すようなものであつた。

作像層74を第23図に示すように、約5mJ/cm²の254nmの放
射に露出し、第24図に示す潜像を形成した。次にこの作
像層を約100℃で数分間オーブン加熱してPBOCS中に反応
性官能基を生成させた。第25図は化学的に変化させた像
78を示したものである。

次にこの像を、アニソール現像剤を用いて約２分間現像
した後、アニソールですすぎ、第26図に示す陰画パター
ンを作成した。

次に層72および78で被覆されたシリコン・ウエーハ70
を、例２で述べたように真空オーブンに入れ、HMDSと反
応させた。第27図は、耐エツチング性の材料80を生成さ
せるためにHMDSと反応させた後の作像層78を示したもの
である。

耐エツチング性の層80内のパターンを反応性イオン・エ
ツチングにより、第28図に示すように、平坦化層52を通
して、シリコン・ウエーハ70の表面82上に転写させた。

シリコン・ウエーハ上の２層の被膜構造を走査型電子顕
微鏡で観察すると、平坦化層72上に作像層80があり、平
坦化層の側壁はわずかにアンダーカツトを示した。

F.発明の効果 以上のように、この発明によれば、湿式パターン化工程
と、有機金属による耐エツチング化工程とを組み合わせ
たことにより、有機金属との反応による耐エツチング層
を含む構造により陽画と陰画のどちらのパターンでも形
成できるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図は、陽画パターンを有する多層被膜
を形成するための一連の工程を示す図で、上層は耐エツ
チング性であり、上の被膜（作像）層は照射前および現
像後に反応性を有する基を含有する参考例である。 第７図ないし第13図は、陰画パターンを有する多層被膜
を形成するための一連の工程を示す図で上層は耐エツチ
ング性であり、上の被膜（作像）層は反射前および現像
後に反応性を有する基を含有する参考例である。 第14図ないし第21図は、本発明の実施例である陽画パタ
ーンを有する多層被膜を形成するための一連の工程を示
す図で、上層は耐エツチング性であり、上の被膜（作
像）層は照射前に反応性を有する基を含有しない感光材
料であり、感光材料中に所定の形態の活性基を生成させ
るための反応工程を必要とするものである。 第22図ないし第28図は、本発明の実施例である陰画パタ
ーンを有する多層被膜を形成するための一連の工程を示
す図で、上層は耐エツチング性であり、上の被膜（作
像）層は照射前に反応性を有する基を含有しない感光材
料で、感光材料中に活性基を生成させるための反応工程
を必要とするものである。 10、30、50、70……基板、12、32、52、72……平坦化
層、14、34、54、74……感光材料層、16、36、56、76…
…像。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スコツト・アーサー・マクドナルド アメリカ合衆国カリフオルニア州サンノ ゼ、ヘスタ・アベニユー1622番地 (72)発明者 カールトン・グラント・ウイルソン アメリカ合衆国カリフオルニア州サンノ ゼ、ハーデイング・アベニユー896番地 (56)参考文献 特開 昭58−44715（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−163336（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−107346（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体回路の製造に使用する、少なくとも
   １つの層が耐エッチング層であるパターン形成された多
   層被膜を形成するための方法において、 （ａ）少なくとも１層の重合体材料の下層の表面上に、
   下記有機金属試薬と反応し得る、OH、COOH、NH、または
   SHより成る群から選択されるいずれの反応性官能基をも
   持たない重合体材料の作像層を設け、 （ｂ）上記作像層内に潜像を作成し、 （ｃ）上記潜像を現像して、上記少なくとも１層の重合
   材料の下層の表面上に、パターンを有する重合体材料層
   を形成し、 （ｄ）上記現像したパターンを有する重合体材料層を、
   下記の有機金属試薬と反応し得る反応性官能基を持つよ
   うに、照射、又は照射後に加熱して改質し、 （ｅ）上記改質された重合体材料層を、有機シラン化合
   物、ポリシラザン化合物、環状有機シリコン化合物、ま
   たは有機スズ化合物より成る群から選択された有機金属
   試薬と反応させて、上記改質された重合体材料層を耐エ
   ッチング性とする工程を含む、 半導体デバイスのパターン形成方法。