JPH027053A - フォトレジストシステムおよびフォトエッチング方法 - 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】 ［発明の技術分野］ 本発明は、一般に一半導体材料にエツチングを施すため
のフォトレジスト工程に関するものである。とりわけ、
特に、多重レベルフォトレジスト工程において、吸収色
素を用いて、ラインの解像度及び均一性を改良する、フ
ォトレジスト工程に関するものである。

２、発明の背景 何といっても、解像度が増せば、集積回路チップに、よ
り多くの回路とより小形のデバイスを設けることが可能
になるため、フォトレジストの解像度を増すために多大
の努力が払われてきた。こうして回路密度が増し、デバ
イスが小形化されると、結果として、前記集積回路のス
ピードが増すことになる。

平坦な基板を利用する場合、最近の光学式投影転写工程
によれば、すぐれたライン幅制御により、数種のフォト
レジスト材料について幅が約１ミクロン以下のラインを
解像することが可能である。

あいにく、フォトレジストの厚さの変動や、地形のある
表面を有する基板に堆積したフォトレジスト材の露光時
に生じる光学反射によって、こうした工程には数多くの
制御問題が生じる。フォトレジストの厚さが不均一な場
合、露光が不均一になり、このため、望ましくない。ラ
イン幅の変動が生じる。結果として得られるパターンは
、多分、傾斜した壁面を備える。従って、基板表面にお
けるフォトレジストのパターン幅は、フォトレジストの
厚さによって変動する可能性がある。さらに、平坦でな
い表面に堆積した材料の層は、本質的に厚さが一定しな
いので、基板の地形は、本質的にライン幅に変動を生じ
ることになる。こうした問題を補償するため、比較的厚
いフォトレジスト層を利用することもあるが、フォトレ
ジストの露光に必要な時間は、一般に、フォトレジスト
の厚さの増加関数であるため、露光するフォトレジスト
の量が増すと、光の量を増す必要がある。その効果につ
いてはさらに詳細に後述するが、単色光源を用いた露光
に関連したいくつかの共振効果のため、露光時間には、
フォトレジストの厚さの変動によって連続した最大値と
最小値の間で変動する高調並み成分も含まれる可能性が
ある。

光の反射によって、もう１組の問題が生じる。

例えば、基板／フォトレジストの界面からの反射によっ
て、露光時に、フォトレジストにおける光の強さが変動
し、こうした変動によって、ライン幅が不均一になるの
が普通である。すなわち、入射光が、界面で散乱して、
露光するつもりのないフォトレジスト領域に送り込まれ
ることがある。

この結果、ライン幅が広がる。すなわち、ブルーミング
（ｂｌｏｏｍｉｎｇ）が生じる。このタイプの反射は、
半導体基板に金属による相互接続部も配置される場合、
こうした金属による相互接続部が表面の地形を形成する
だけでなく、高反射率の領域も形成するため、特に発生
しやすい。こうした散乱及び反射の１は、また、チップ
毎に変動し、従って、チップ毎に望ましくないライン幅
の変動が生じる。

フォトレジスト層に多色入射光が通る場合には、別の散
乱タイプの問題が生じる。こうした問題を最小限におさ
えるため、はとんどのフォトレジストの投影転写技術に
おいては、単色光または準単色光を用いるのが普通であ
る。多くのこうした単色光源が提案されているが、それ
ぞれ、一般的な、あるいは特定の、いくつかの欠点を伴
うものである。概して言えば、単色（または準単色）光
を用いて、フォトレジストに露光する場合、単色光が基
板／フォトレジストの界面から反射すると、反射光は、
入射光と干渉して、フォトレジスト内に定在波を形成す
るため、界面での反射の解像度に対する影響は、とりわ
け厄介である。反射率の高い基板領域の場合、結果とし
て定在波比が大きくなるので、定在波最小の位置では、
露光不足のフォトレジスト層が生じる。こうした露光不
足の層は、完全なフォトレジストの現像を妨げ、最終的
には、ラインの輪郭がぎざぎざになる可能性がある。ま
た、フォトレジストの上部表面から基板へ、反射光の一
部が送り返される可能性もある。フォトレジスト層の上
部表面と下部表面の間におけるこうした入射光の多重反
射は、通常、共振を生じることになり、これによって、
さらにフォトレジスト内での光の強さに影響を及ぼし、
最終的には、望ましくないライン幅の変動を生じること
になる。

しかし、丁つと以前から認識されているように、基板／
フォトレジストの界面によるこうした散乱及び反射に起
因するフォトレジストのライン幅の制御問題は、基板の
反射を減少させるか、なくすことによって最小限におさ
えることができる。例えば、少なくとも１つの参考文献
（１９７０年６月刊行のＩ　ＢＭ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ
　Ｄｉｓｃｌｏｓｕｒｅ　Ｂｕｌｌｅｔｉｎ　　第１３
巻第１号３８頁に掲載の、ｔｔ、　Ａ、　Ｋｏｕｒｙ及
びに、　Ｖ。

Ｐａｔｅｌによる“Ａｎｔｉ−１ｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃ
ｅＰｈｅｎｏｍｅｎａ　Ｃｏａｔｉｏｎｇ”参照のこと
）には、こうした光の反射をおさえるため、メチルオレ
ンジやメタニルイエローといった色素を含む紫外線吸収
剤を用いて、基板とフォトレジストの界面に薄い層を形
成するという方法の教示がある。

携帯整合マスク（Ｐｏｒｔａｂｌｅ−Ｃｏｎｆｏｒｍａ
ｂｌｅ−Ｍａｓｋ：ＰＣＭ）システムにおける基板表面
の地形に特に関連した問題のいくつかについては、５Ｐ
ＩＥ第１７４巻ＤｅｖｅｌｏｐｌｎｅｎｔＳｉｎ　Ｓｅ
ｍ１ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　Ｍｉｃｒｏ−１ｉｔｈｏｇｒ
ａｐｈｙ　ＩＶ　（１９７９年）の１１４頁に掲載され
た、Ｂ、　Ｊ、　Ｌｉｎによる′″Ｐｏｒｔａｂｌｅ　
Ｃｏｎｆｏｒｍａｂｌｅ　ｍａｓｋ−ａ　ｈｙｂｒｉｄ
　ｎｅａｒ−ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ　ａｎｄ　ｄｅｅ
ｐ−ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ　ｐａｔｔｅｒｒｉｎｇ　
ｔｅｃｈｎｉｇｕｅ’と題する論文において取り扱われ
ている。この論文の教示によれば、基板にポリメタクリ
ル酸メチル（ＰＭＭＡ）の厚い下部層（例えば、１〜３
ミクロン）を堆積させて、平坦な表面を形成し、その上
に、もう１つのフォトレジストの薄い層（例えば、０．
２ミクロン）を堆積させることが可能である。上部フォ
トレジストを（例えば、投影転写技術によって）近紫外
線（Ｎｅａｒ　Ｕ　Ｖ　）または電子ビームに露光させ
てから、現像すると、多色の深紫外線（Ｄｅｅｐ　Ｕ　
Ｖ　）に対し不透明なマスクが形成される。その後、下
部層ＰＭＭＡをマスクを介してＤｅｅｐ　　Ｕ　Ｖ　７
１ｍ光させてから、現像すると、所望のフォトレジスト
パターンが形成される。結果として行われる多色深紫外
線による露光で、基板表面の地形に関連した問題は大幅
に軽減されることになる。

あいにく、上記参考文献に教示の技術では、解決されな
い問題がいくつかある。従って、望ましくない光の反射
によってＰＣＭシステムに生じる他のいくつかの問題を
解決するため、また、それによってラインの解像度を改
良するために、界面の反射率及び基板表面の地形によっ
て生じる問題を同時に扱う他の技術が開発された。米国
特許第４．３６２．８０９号（“特許８０９′と呼称す
る）あるいは特願昭５７−５０８８３には、この技術に
おけるこうした進展の１つについて詳細に説明されてお
り、参考までに記す。特許８０９には、下部フォトレジ
ストが感光する範囲外の波長に感光するように、上部フ
ォトレジスト層の選択を行なうという、改良されたＰＣ
Ｍ技術についての説明がある。すなわち、上部フォトレ
ジストの露光に用いる光は、特に、上部フォトレジスト
は感光するが、下部フォトレジストは感光しない範囲内
で選択されることになり、波長が約４３６ｍｍのｇ線光
源が選択された。それは、一般に、“光学式ｇ線ステッ
プ・アンド・リピート・リングラフィ工程”と呼ばれる
工程に用いられている。また、特許８０９によれば、上
部と下部のフォトレジスト層の界面による反射を回避す
るため、用いられるｇ線の波長における屈折率がほぼ等
しくなるように、上部と下部のフォトレジストを選択す
るのが望ましい。上部層の薄いブレーナ特性に加え、こ
れらのパラメータの選択を行なう結果として、マスクを
介して上品層に投射される入射ｇ線の光による上部層の
露光は、より鮮鋭に焦点の合った光で行なわれることに
なり、下部層の光の焦点がずれた部分は活性化されない
。特許８０９に開示のＰＣＭシステムは、特に繰り返し
性が主要な要件となる生産環境において、極めて有効な
技術であることが証明されている。

しかし、実際には、特許８０９に開示のＰＣＭシステム
は、他のほとんどの既知ＰＣＭのフォトレジストエツチ
ング工程と同様、その単色光源として水銀スペクトルの
ｇ線のピークしか用いることができない。例えば、同じ
ＰＣＭシステムの露光にｈ線またはｉ線の光源を用いる
場合には、全く効果がない。あいにく、特許８０９に開
示のようなｇ線テクノロジーには、必然的にいくつかの
欠点を伴う。例えば、広視野で倍率が５のｇ線しンズを
分析した結果、その像フィールドの曲率によって、利用
できる焦点深度が制限されるということが分った。

さらに、当該技術の熟練者の多くの意見によれば、ｇ線
光源に基づくテクノロジーは、どれも、特許８０９に開
示のようなｇ線テクノロジーで現在得られるものよりも
わずかにライン幅の狭い集積回路さえつくり出すことは
不可能である。このため、光学式ｇ線ステップ・アン、
ド・リピート・リソグラフィーに代わる可能性のある数
多（の提案がなされてきた。これらの提案は、水銀スペ
クトルのｈ線やｉ線のピークの利用だけでなく、例えば
、各種電子ビーム、Ｘ線、イオンビーム、及び、エキシ
ズ源といった水銀スペクトル以外の光源に基づくもので
あった。こうした提案のほとんどは、冷淡に受けとめら
れ、かつ、にべもなくはねつけられるか、あるいは、そ
のいずれかであった。例えば、電子（ｅ）ビームのテク
ノロジーは、適合する感光樹脂が現在のところ不足して
いるため、拒絶されている。Ｘ線によるリングラフィ・
テクノロジーの場合は、光源としての強度の低さが、主
たる制限であるように思われる。さらに、欠陥のないＸ
線マスクの製造プロセスは、未だに、開発されていない
。エキシＸレーザーＵＶレンズは、おそらく、代替可能
な候補ではあるが、最初の設計をあまりにも緩慢に反復
しているように思われる。コントラストを強調するフォ
トレジスト、無機フォトレジスト、及び、像反転フォト
レジストといった、他のフォトレジストの代替案も、全
て、ある程度考慮されたが、さまざまな理由によって拒
絶された。

前述Ａ１．：、、ｇ　Ｉ！　（４３６□、）光量外。工
。光ヮ１゜基づくテクノロジーが提案されている。例え
ば、水銀スペクトルのｈ線（４０５ｍｍ）及びｉ線（３
６５ｍｍ）のピークからの反射をもつ光源については、
短い波長の利用が、それ自体、解像度のよくなる可能性
があるため、かなり考慮が払われてきた。

しかし、現在までのところ、レンズメーカーによる適合
するｉ線レンズの開発は非常に緩慢であり、市販できる
ｈ線テクノロジーが現在のところ存在しない。おそらく
、レンズメーカーには、こうしたｈ線テクノロジーに必
要とされるレンズ、アライメント制御装置、及び、フォ
トレジストシステムの開発を行なう多大のコストを正当
化できていないからである。いまだ未知のｈ線チク、ノ
ロジーによって得られる可能性のある利点が、現在の頼
みの綱であるｇ線テクノロジーに比べてあまりにも少な
すぎるという顧客の考えを当然と理解しているためであ
る。

一方、現存する倍率が５及び１０のｉ線レンズは、すで
に、解像度において現在のｇｌｌレンズをしのぐ大幅な
向上を示している。従って、ｉｌｌシステムによって、
もっと迅速に、より微細なラインを形成する能力が得ら
れ、従って、回路密度（ピクセル数）をより高めること
が可能になる。前述のように、この可能性は、レンズの
解像度が波長に比例し、露光手段の開口数に反比例する
という事実によるものである。さらに、焦点深度は、波
長に比例し、任意の波長に関して、露光手段の開口数の
二乗に反比例する。従って、ｉ線の光の波長は、ｇ線の
光に比べて短いので、とりわけ現在利用し得るレンズ製
造テクノロジーにおいて、ｉ線システムは、本質的に、
解像度が高くなり、焦点深度が深くなることになる。さ
らに、水銀灯に関する１線の光出力の強さは、ｇ線の強
さを上まわっている。このため、ｉ線での化学的活動量
はより大きく、露光時間は短縮される。

しかし、上述の興味をそそられる技術的可能性及び誘因
があるにもかかわらず、これまでのところ、ｉ線光源を
利用した実際に有効なフォトエツチング工程は開発され
ていない。この不首尾は、おそらく、主として、これま
で、実際に適合するｉ線フォトレジスト及び実際に有効
なｉ線吸収色素が知られていなかったという事実に帰す
ることができよう。単層のフォトレジストで、ｉ線に用
いることを意図して設計されたものもあるが、これらは
、ｉ線の波長（３６５ｍｍ）での感度が不十分で、しか
も、露光後のベーキング処理時に不安定であるか、ある
いは、そのいずれかであることが証明されている。同様
に、ｉ線光源に関連して、特許８０９に開示のようなｇ
線に感光する多層フォトレジストシステムも試みられた
が、やはり許容できないことが分っている。ＰＣＭシス
テムが必要とする高い程度まで、ｉｌｌの光を吸収し、
かつ、現在のＰＣＭテクノロジーの一部であるベーキン
グ処理手順に耐えることができる色素を見つけるという
問題にとりわけ悩ませられるということが分った。

［発明の目的］ 本発明の目的は：　（１）　ｉ線に感光して結像する上
部層の有効なフォトレジスト材料と、（２）さらに、１
つ以上のより効果的にｉ線を吸収する色素系からなる下
部層のフォトレジスト材料に関連して、水銀スペクトル
のｉ線のピークを用いｌこＰＣＭ類のフォトエツチング
工程を開発し上記の問題を解３６５ｍｍ±２５ｍｍとい
った、ｉ線のピーク波長またはほぼそれに近い波長にお
ける高吸収係数を特徴とする。本願発明での工程の実施
には、露光ツールシステムにフィルタを用いることによ
って、こうした波長の公差要件は、かなり低いレベルま
でおさえることが可能になる（例えば、±３　ｍｍ）。

こうした処理に対する一般的な露光時間は、約２００〜
約８００ミリ秒であり、　４００　ミリ程度がより望ま
しい。一般的な露光に関する一般的なｉｗＡの光の強度
は、約２００ミリジコールから約６００ミリジユール／
　ｃｉである。例えば、上部フォトレジスト層が、ＫＯ
ＤＡＫ　　８０９フオトレジストの１ミクロンの層から
成る場合、約４００ミＩＪ秒の持続時間を要する露光に
は、約４００ミ！Ｉジユール／　ｃｄの光の強さが最適
である。本発明での色素系は、また、多くの下部フォト
レジスト層材料を作るのに用いられる多くの一般的なキ
ャリヤ溶剤に溶かすことができるものである。幸いにも
、本明細書に開示の色素は、例えば、クロロベンゼン内
で、広範囲の濃度（例えば、約１．０％〜約１０％Ｗ／
Ｖ）にわたり溶解度が高い。従って、こうした色素をこ
うした下部層フォトレジスト材料において十分な濃度に
して、基板／フォトレジストの界面反射を許容可能なレ
ベルにまでおさえることが可能である。普通、本発明で
の工程において、基板の照射から反射される１線の強さ
は、ｉ線の入射光の大きさの約３％にしかすぎない。

さらに、本発明の色素は、上部層を露光させる波長では
、螢光を発しない。さらに、一般的なフォトエツチング
製造工程においてこうしたフォトレジストが受けるベー
キングサイクル時に、フォトレジストフィルム内の該色
素は、極めて安定している。さらに、下部層材料のキャ
リヤが蒸発する際、本明細書に開示の色素は、結晶化し
ない。

そうした結晶化が生じると、不均一で、潜在的に不完全
な吸収が行なわれることになる可能性があるため、やは
り、これを好都合である。該色素は、また、下部層の露
光に用いられる非ｉ線の望ましい形態の光である紫外線
に対しては実質的に透明である。こうした条件下で、該
色素が透明でなければ、下部層に要する露光時間は、処
理スピードが大幅に低下するほどに増大するかもしれな
い。

該色素のもう１つの利点は、可視波長範囲内にあるポイ
ントでは、やはり、かなり透明度が高いということであ
る。これは、投影転写時におけるアライメントを容易に
する上で、有効な特徴である。

最後に、本明細書に開示のｉ線感光色素には、半導体基
板を汚染するナトリウムやカリウムといった元素が含ま
れていない。

上述の利点は、全て、活性色素成分としてブタジエンま
たは臭素で置換されるブタジエンを用いた、１線による
フォトエツチング工程で得ることが可能である。Ｎ、Ｎ
’−ジブチル−Ｎ、、Ｎ’Ｄｉ（１−（４，４−ジシア
１−１．３−ブタジエン））−１，６−ヘキナンジアミ
ンが、本発明での処理において特に望ましい色素である
。該処理のもう１つの望ましい実施例では、下部層にも
う１つの色素を用いることによって、後続する紫外線に
よる下部層の露光に起因した、地形すなわち粒状基板に
あけるフォトレジストのノツチングを大幅に除去するこ
とができる。例えば、一般に、クマソン色素は、とりわ
け、クマソン６は、特許８０９に開示の方法に従って下
部フォトレジスト層材料の露光を行なうのに望ましい光
源である紫外線の吸収に極めて有効である。例えば、ポ
リメタクリル酸メチルによる　１．３ミクロンの下部層
の場合、前記ポリメタクリル酸メチルをフォトレジスト
材料とする下部層の適正な露光に、約２０００〜約５０
００　（できれば約３８００）　　ミリジュール／　ｃ
ｄの入射光エネルギーを必要とするのが望ましい。

さらに、注意すべきは、本発明の工程は、単層と多層の
両方のフォトレジストエ程に適用できるという点である
。多層工程とは、“上部層”と“下部層”の両方または
一方が、それら自体、フォトレジスト材料と色素などの
他の材料の両方または一方の層による多層で構成される
工程である。

フォトレジスト工程である。しかし、本明細書に開示の
工程は、とりわけ、エツチングを施される半導体材料の
ような基板、比較的厚い下部層、及び、比較的薄い上部
層を有するＰＣＭシステムに用いるのに適したものであ
る。

もちろん、上部層は、ｉ線の光に感光するフォトレジス
ト材料で作るのが望ましい。この材料には、第１Ａ図に
示す赤外（ＩＲ）色素のような他の材料を含めることも
可能である。上部層として特に望ましいフォトレジスト
材料は、ＫＯＤＡＫ８０９である。底部層は、ｉ線の光
に感光せず、こうした処理に用いられるｉ線の光を吸収
する色素の溶解が可能な、フォトレジスト材料で形成す
るのが望ましい。ポリメタクリル酸メチルが、こうした
目的の全てにとりわけよく適している。下部層にも、上
部層の露光に用いられる波長の光を吸収できる別の色素
を含めるのが、最も望ましい。

従って、本発明の汎用板は：　（１）　ｉ線の光には感
光せず、その感光性主成分が、はぼ水銀スペクトルのｉ
線の波長を備えた単色光（ｉ線の光）をかなり吸収する
ことができるブタジエン色素及び臭素で置換されるブタ
ジエン色素から成るグループから選択されている少なく
とも１つの色素と、例えば、下部層の露光に用いること
ができるもう１つの波長の光、すなわち、紫外線を吸収
することができるクマソン色素といった他の色素を含む
第１のフォトレジスト材料からなる下部フォトレジスト
層を基板に堆積させて、はぼ平面の上部表面を備えた下
部フォトレジスト層を形成することと；（２）１線の光
に感光する第２のフォトレジス）Ｕ料からなる少なくと
も１つの上部フォトレジスト層を堆積させて、上部フォ
トレジスト層、及び、基板と上部フォトレジスト層の間
にはさまれた下部フォトレジスト層が形成されるように
することと；（３）その波長が水銀スペクトルのｉ線の
波長と近似しており、下部フォトレジスト層の第１のフ
ォトレジスト材料をほとんど露光させることができない
単色光源に上部フォトレジストを露光させ、前記１線光
源がマスクを通過して、上部フォトレジスト層での選択
部分だけが露光されるように筆ることと；（４）上部フ
ォトレジスト層を現像し、あるパターンを有するＰＣＭ
を形成することと；（５）上部フォトレジスト層に形成
されたＰＣＭを介して、下部層の第１のフォトレジスト
材料の露光が可能で、残りの上部層材料は、それに対し
不透明な、ｉ線の光量外の光源に前記下部フォトレジス
ト層を露光させることによって、ｉ線の光を吸収するこ
とが可能な色素を含む下部フォトレジスト層にＰＣＭの
パターンを複製することから構成される二ＰＣＭによる
さまざまなフォトエツチング工程を構成することになる
。

該工程のさらに特定の版の場合には：　（１）　ｉ線の
光に感光せず、（ａ）その感光性主成分が、はぼ水銀ス
ペクトルの１線の波長を備えた単色光（ｉ線の光）をか
なり吸収することができるブタジエン色素及び臭素で置
換されるブタジエン色素から成るグループから選択され
ている少なくとも１つの色素と、（ｂ）その感光性主成
分が、下部フォトレジスト層の露光に用いられる非ｉ線
光源に感光する少なくとも１つの色素を含む、第１のフ
ォトレジスト材料による下部フォトレジスト層を基板上
に堆積させて、はぼ平面の上部表面を備えた下部フォト
レジスト層を形成することと；（２）ｉ線の光に感光す
る第２のフォトレジスト材料及び下部フォトレジスト層
の露光に用いられる第２の光源からの光を吸収できる色
素から成る少なくとも１つの上部フォトレジスト層を堆
積させて、上部フォトレジスト層、及び、基板と上部フ
ォトレジスト層の間にはさまれた下部フォトレジスト層
を備える多層フォトレジスト系が形成されるようにする
ことと；（３）その波長が水銀スペクトルの１線の波長
と近似しており、下部フォトレジスト層の第１のフォト
レジスト材料をほとんど露光させることができない単色
光源に上部フォトレジストを露光させ、前記ｉ線光源が
マスクを通過して、上部フォトレジストの選択部分だけ
が露光されるようにすることと；（４）上部フォトレジ
スト層を現像し、あるパターンを有するＰＣＭを形成す
ることと；（５）上部フォトレジスト層に形成されたＰ
　ＣＭを介して、下部層の第１のフォトレジスト材料の
露光可能で、下部層のフォトレジストが不透明す、１線
の光量外の光源に前記下部不レジスト層を露光させるこ
とによって、ｉ線の光を吸収することが可能な色素を含
む下部フォトレジスト層にＰＣＭのパターンを複製する
ことから構成される二ＰＣＭによるさまざまなフォトエ
ツチング工程を構成する。

この特定の工程も、（１〕１線の光を吸収する色素が、
Ｎ、Ｎ’−ジブチル−Ｎ、Ｎ’−Ｄｉ　　（４゜４′−
ジシアノ−１，３−ブタジエン））−１，６ヘキサンジ
アミンであり；（２）上部フォトレジスト層が、例えば
、ＫＯＤＡＫ　　ＩＲ１４０（７）ような紫外線吸収色
素を有するＫＯＤＡＫ８０９であり；（３）下部フォト
レジスト層が、ポリメタクリル酸メチルであり；（４）
下部フォトレジスト層におけるもう１つの色素がクマソ
ンであり、（５）ｉ線の光の波長が、はぼ３６５ｍｍで
ある場合に：最もよく作用する。この２つの色素を含む
下部フォトレジストにおいて、非ｉ線の光を吸収できる
色素とじて最も望ましいのは、り“７ソン６である。ク
マソン６の紫外線吸収色素としての特質の１つは、深紫
外線により露光されると、漂白されるという点にある。

この漂白作用の結果として、下部層に関する露光時間が
、漂白を受けない場合に比べ短縮され、解像度が向上す
る。

本発明は、また、上述のフォトレジストエツチング工程
だけでなく、フォトレジストシステム、すなわち、装置
にも関連する。

［望ましい実施例の説明］ 第１Ａ図には、本特許の開示における教示に従って構成
された代表的なＰＣＭシステム８の初期状態が示されて
いる。その上部表面１２に不規則部１１のある基板１０
が示されている。基板１０は、ポリメタクリル酸メチル
のような第１のフォトレジスト材料の比較的厚い下部層
１４によってカバーされている。下部層１４に記入の数
字１３によって、ｉ線の光を吸収する下部層１４に溶解
した色素の存在が示されている。同様に、数字１５によ
って、下部層１４に溶解した、紫外線を吸収可能な色素
の存在が示されている。基板１０と下部層１４の間の界
面は、一般に、界面１２Ａとして表示されている。さら
に、下部層１４は、比較的薄い上部層１Ｇでカバーされ
る。

下部層１４と上部層１６の間の界面は、一般に界面１８
として表示されている。上部層１６に入射するｉ線の入
射光２０が示されている。下部層１４の厚さ２２は、上
部層１６の厚さ２４を超えるのが望ましい。

工程中において、第１Ａ図に示す色素１３　（例えば、
Ｎ、Ｎ′−ジブチル−Ｎ、Ｎ’−Ｄｉ　　（１−（４，
４−ジシアノ−１，３−ブタジエン）−１゜６−ヘキサ
ンジアミン）は、基板／下部レジスト、１の界面１．２
　Ａからの光の反射によって生じる問題を軽減または解
消する能力を有している。本発明でのｉ線システムに関
する下部レジスト層１４は、本発明のｉ線吸収色素を溶
解させることができる、任、意のフォトレジスト材料で
形成することが可能である。ただし、下部層１４にとっ
て極めて望ましいフォトレジスト材料は、ポリメタクリ
ル酸メチル（ＰＭＭＡとしても知られ、米国プラウエア
州つィルミントン　１９８９８にあるＤｕｐｏｎｔ　Ｃ
ｏｍｐａｎｙから入手可能）である。とりわけ、本発明
に用いれるｉ線の色素を簡単に溶解させることができる
という長所がある。色素１３が、ｉ線の光を吸収できる
、本明細書に開示の任意の２つ以上の色素を表わすもの
とすることも可能である。例えば、ポリメタクリル酸メ
チルの下部層１４に、特許８０９に教示のやり方で、２
．６％のクマラン６レーザー色素（米国ニューヨーク州
ロチェスタ−１４６５０にあるＢａｓｔｍａｎ　Ｋｏｄ
ａｋ　Ｃｏｍｐａｎｙで製造）のドーピングを施すこと
も可能である。下部層１４は、下部層１４と上部層１６
の間にほぼ平面の界面１８を形成するのに十分な厚さを
備えるのが望ましい（例えば、約１．５ミクロン）。普
通、本明細書に開示のシステムにおける下部層１４は、
全製造工程中に、約１７５℃で、約１分間、ベーキング
を施されることになる。比較的薄い（例えば、１ミクロ
ン未満）上部フォトレジスト層１６も、例えば、水銀灯
を光源とする１線の水銀光に感光するフォトレジストを
表わす意図のものである。発明者の発見によれば、ＫＯ
ＤＡＫ８０９のポジのフォトレジスト　（Ｂａｓｔｍａ
ｎ　Ｋ−ｏｄａｋ　Ｃｏｍｐａｎｙ製）が、こうした感
度を備えており、やはり、本発明の基本的工程に役立つ
、当該技術では周知の赤外（ＩＲ）色素のような他のい
くつかの材料を溶解することができる。例えば、第２の
フォト（ノジスト材料は、ＫＯＤＡＫ８０９フオト１ノ
ジスト１リツトル毎に、約２ｇの、ＣＡＳ登録番号５３
６５５−１７−７の赤外吸収色素に○ＤＡＫ　　ＩＲ−
１４０から構成することができる。

ｌＲ１４０の最大吸収率は、８２３ｎ＋＋ｎのＤＭＳＯ
において、１５．６０　Ｘ　］、Ｏ’Ｌ／ｃｍ１モルで
あり、分子量は、７７９、２１である。ＩＲ−１４０の
ＫＯＤＡＫ８０９における最大吸収率は、約１４Ｘ　１
０’である。ＫＯＤＡＫ８０９は、また、多くの代表的
な下部層１４用フオトレジスト材料に簡単に堆積させる
ことができる。さらに、望ましい下部層１４材料である
ＰＭＭＡが感光する２００〜２５０＋ｎｍの領域におい
では不透明であるため、現像後、上部層１６が下部層１
４に関して密着マスクとしての働きが可能になるという
付加的長所もある。この特定の上部層１６用材利は、露
光前に、約８２℃で、約１分間のべ・・−キングを施し
て、上部層のパターン形成を行なうのが望ましい。

第１Ａ図は、また、処理工程中において、不図示の投影
転写器を用いて、上部層１６をｉ線光源に露光させる方
法をも示そうとするものである。前述のように、この波
長では、ＰＭＭＡは感光しないので、３６５ｍｍの光は
、上部フォトレジスト層１８の露光においてのみ有効で
ある。単なる例示ではあるが、露光の強さが約４０（Ｈ
ＩＪジュール／　ｃ＋＋Ｉの場合、ｉ線の光吸収色素は
、下部層内で十分な濃度が得られ（例えば、最適濃度を
約３％としで、約２％から約６％）、３６５±２５ｉｎ
ｍの波長で吸収率が十分になるため、下部層１４の１回
の通過で、前記下部層への入射光の少なくとも約８０％
が吸収されることになる。ｉ線吸収色素１３と紫外線吸
収色素１５（例えば、クマソン６）の吸収帯域は、いく
ぶん狭いほうが望ましい（例えば、第２図参照）。

ただし、こうした色素は、可視範囲はあまり吸収しない
ので１色素１３と色素１５の両方または一方が存在して
も、投影転写のアライメントを取る際、あまり、基板上
におけるアライメントマークを見る妨げにはならない。

第１Ｂ図には、上部層１６の現像部分の結果が示されて
いる。また、該図は、適合する染色を施された下部フォ
トレジスト層１４が、３６５１１１１Ｔ＋の光を吸収し
て、基板１０と下部フォトレジスト層１４の界面１２Ａ
からの反射が減少することにより、上部層１６における
ライン幅の解儂度が向上する点を示そうとするものであ
る。また、上部層１６を現イ象する際、ライン幅制御が
良好に保たれ、ＰＣＭが形成されるということを示そう
とするものである。ＫＯＤＡＫ８０９の上部層１６は、
８０９現像液への約９０秒の浸漬を含むさまざまな既知
の方法によって現像することが可能であり、その後、脱
イオン水ですすぎが施される。

第１Ｃ図には、上部層１６に数字２６で示すような現像
領域を通る紫外線２１のような非ｉ線の光に露光される
下部層１４が示されている。例えば、紫外線２１は、１
０００ｗのＨｇ−Ｘｅによる短いプーク灯（不図示）や
、マイクロ波によるボンピングを受ける紫外線光源（や
はり、不図示）といったいくつかの適切な光源から供給
され、例えば、強さが２５〜３（ｌｏＷ／ｃｄの深紫外
線を表わすものである。

第１Ｄ図に示すように、下部層１４は、上部層のパター
ンを正確に複製することができる。これは、いくつかの
理由によるものである。！！１に、こうした深紫外線に
よる下部層１４の露光を行なうと、下部層１４内での定
在波及び共振効果が減少する。

第２に、はとんどの半導体基板材料の反射率は、例えば
、ＰＭＭＡの露光に用いる深紫外線の波長では減少する
。さらに、本明細書で用いられる周波数は、回折を減少
させるので、下部層１４に対しコントラストの強い露光
が行なわれる。このコントラストの強さを保つため重要
なことは、こうしたＰＭＭＡの露光で用いられる高周波
数において、色素１３の吸収がそれほどでもないという
ことである。あいにく、クマソンは、２２０〜２５Ｏｎ
＋ｎ＋の領域で多少吸収するが、濃度は、色ｓ１３とは
関係なく制御できるので、前述のフォトレジストのノツ
チングが防止され、しかもなお、ライン幅の解像度を低
下させたり、あるいは、必要な露光線遣が増すこともな
い。例えば、紫外線の電光時間が２倍に延長されると、
着色しかＰＭＭＡによっても着色されていないＰＭＭＡ
の場合と同じ垂直側壁が形成される。やはり一例として
、ポリメタクリル酸メチルの下部層は、例えば、１００
％のメチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）溶液に９０秒
間、２５％のＭＩＢＫ溶液に９０秒間、さらに、１００
％のイソプロパツール溶液に６０秒間、順次浸漬するこ
とによって現像することができ、その後、脱イオン化水
によってすすぎ落される。下部層１４の現像に用いるこ
とが可能なりロロベンゼンのような他の現像液も、これ
が所望の終了結果であれば、上部層１６をそのままにし
ておける。

実験方法及び装置 くレンズ〉−組のレンズが、溶解度、被写界のサイズ、
動作波長、縮小率、被写界のゆがみに基づいて分類され
た。各レンズは、結像レベリング、及び、アライメント
制御システムの特定の組合とともに用いられるため、そ
れらは、それに関連するステッパサブシステムの枠組内
で評価された。

これに関連して、各１／ンズの性能が、その被写界（ｉ
ｍａｇｅ　ｆｉｅｌｄ）の完全な三次元包絡面（ｅｎｖ
ｅ　１ｏｐｅ）について調べられた。露光手段の選択に
ふいては、ソフトウェア、売手の支援、及び、システム
の信頼性についても注意が向けられた。工程制御のマー
ジンを最大にするため、連係するステッパの焦点サブシ
ステムに関連して、レンズの評価が行なわれた。この評
価には、工程に関連する地形、ウェーハのそり、湾曲、
及び、テーパが考慮されている。被写界の深さに影響す
るさまざまな要因の割当が、表Ｉに示されている。

表Ｉ　処理に関する焦点への割当の例 Ａ、最悪の地形　　　　　　　　　０．５６Ｂ、ウェー
ハのそり　　　　　　　０゜２５Ｃ，ウェーハのテーバ
　　　　　　０．４５Ｄ、ウェーハの湾曲　　　　　　
　０．１０Ｅ、レンズの収差（代表例）　　　　０．５
０Ａ十Ｃ＋Ｄ＋Ｅ＋ＲＭＳ　（Ｂ）　　　１．６０表■
には、この工程に利用できる各種レンズのリストが示さ
れている。各レンズ毎に、計算された焦点深度が示され
ている。研究により分ったことは、この導き出された値
は、これらのレンズの大部分に関する測定結果に近いと
いう点である。

各レンズ毎に、動作焦点マージンを得るため、該処理に
関する焦点予算は、導き出された焦点深度から減算され
た。この結果についても、表Ｈに示明らかに、上述の焦
点のマージンは非常にきびしいものである。従って、各
レンズの解像度は、地形をシミュレートしたウェーハを
用いて、全被写界について検査された。利用可能な焦点
マージンを改善するため、いくつかの処置がとられた。

低背面接触シリコンビンチャック（ｌｏｗ　ｂａｃｋ−
ｓｉ−ｄｅ　ｃｏｎｔａｃｔ　５ｉｌｉｃｏｎ　ｐｉｎ
−ｃｈｕｅｋ）によって、マージンの利用が改良された
。また、それによって、ウェーハとチャックとの間にお
ける粒子によって誘起される間回の発生が大幅に軽減さ
れた。明らかに、自動ウェーハレベリングによって、焦
点マージンが増大した。結像レジストにクマソン６のよ
うな赤外吸収色素を含めることによって、下部ソフトウ
ェア１４からスプリアス放射が除去され、その結果、Ｉ
Ｒを感知する焦点制御サブシステムの性能が改善された
。

発明者の知り得たところでは、倍率が５及び１０の１線
レンズが、現在のｇ線レンズに比べて、解像度及び回路
密度（ピクセル数即わち画素数）の大幅な向上を示した
。このパイロット工程について、ＮＡが０．３２のＺｅ
ｉｓｓ　１０７８３４が、とりわけ、プロトタイプの工
程開発に都合のよい試験台用レンズであることが分った
。試験台システムは、Ｚｅｉ−ｓｓ　１０７８３４レン
ズや、Ｇ　ＣＡ　Ａｕｔｏｆｏｃｕｓｆｆ焦点制御サブ
システムと共に、Ｇ　ＣＡ　４８００ステツパフレーム
を用いて構成された。試験台は、低背面接触チャックに
よって改善された。試験台には、プロトタイプのｉ線光
源が設けられた。まず、最初に用いたｉ線フィルターが
、紫外線束によって劣化した。このフィルターは、最初
に深紫外線をブロックして、長い波長のフィルターと、
ｉ線が通る干渉スタックが色中心を生じたり、あるいは
、熱的に劣化したりすることがないように再設計された
。

ｉ線フォトレジスト 本発明を完成する上での最大の問題は、ｉ線光源を用い
たシステムにおいて利用するのに適したｉ線フォトレジ
スト材料及び色素の欠如であった。

やはり、発明者の知り得たこととして、いくつかの単ソ
フトウェアフォトレジストは、ｉ線を意図して設計され
たものであったとしても、ｉ線の波長で感度が不十分で
あったり、露光後のベーキング手順において不安定であ
ったり、あるいは、その両方であることが証明された。

従って、ｉ線のシステムに特に適したフォトレジスト及
び色素を発見または開発することによって、高品質の結
果が得られるようにしなければならなかった。

ｌ線ＰＣＭには、ｉ線に感光する結像上部層が必要であ
り、発明者に知り得たところでは、ＫＯＤＡに８０９フ
オトレジストが、水銀スペクトルの３６５＋＋ｎ＋＋の
ｉ線のピークで感度がすぐれている。

さらに、露光及び後続の現像ステップの後、ＰＣＭとし
てパターン形成したＫＯＤＡＫ８０９の層を利用して、
本願明細書に記載の多層フォトレジスト処理及び装置に
関する下部層の紫外線フラッド露光を行なうことができ
る。

この特定のＰＣＭ工程のより顕著な特徴は、結像層にお
ける定在波の抑圧であった。前述のように、下部層に有
効な１線吸収色素を含めることによって、上部層の定在
波を除去することが可能になる。

表■には、こうした色素が、ｉ線の光の応用において有
効に用いられるために示す必要のある基本的な特性が、
リストアツブされている。従って、これらの特性が、発
明者の実験で意図した目標を示している。

表ｌｌｌ１線の光フォトレジスト色素に関する特性のリ
スト １線フォトレジスト色素は、ＰＣＭ工程に用いられる下
記特性を備えていなければならない＝１、ｉ線の露光波
長（適切なフィルターを用いた場合、３６５ｍｍ±２５
ｍｍまたは士約５１）における高吸収係数。

２、ｉ線照射の反射光の強さが、入射光の約３％になる
ようにするのに十分な下部層のキャリヤ溶剤における溶
解度。

３、上部層の露光に用いられる波長における上記螢光発
光。

４、ベーキングサイクル時に、レジストフィルム内にあ
って安定状態を保つ能力。

前述のように、既成の色素は、どれも、発明者のｉ線へ
の適用要件に合致しなかった。従って、ＢＡＳＴＭＡＮ
　ＫＯＤＡにＣｏｍｐａｎｙが発明者のためにいくつか
の特殊な色素を開発した。概して言えば、これらの色素
には、その活成ｉ線光吸収成分として、ブタジエンと置
換された部下の両方または一方が含まれている。これら
の活性成分色素に関連して、色素製造技術においては周
知の他の成分も、用いることが可能である。いずれにせ
よ、こうした色素の１つが、とりわけ有効であることが
立証されたわけである。それは、数回にわたるやりとり
の後つくり出された。已＾ＳＴＭＡＮに０ＤＡＫでは、
この色素を“Ｄ−３”と称しているが、その化学式は、
Ｎ　　Ｎ′ジブチル−Ｎ、Ｎ’−Ｄｉ　　（４，４−ジ
シアノ−１，３−ブタジエン））−１，６−ヘキザンジ
アミンである。クマソン６の吸収スペクトルを示した第
２図には、代表的な下部層フィルムに溶解したＤ３の吸
収スペクトルも示されている。

本発明につながる実験作業中に、発明者の知り得たとこ
ろによれば、下部層に強い紫外線による露光を行なうと
、地形のあるすなわち粒状な基板をカバーするフォトレ
ジストにエツチングが生じることになるため、下部層の
フォトレジスト内にあって紫外線を吸収することが可能
な色素の利用は、極めて望ましい。発明者の発見によれ
ば、下部層に紫外線吸収色素を加えることによって、ｉ
線システムに関するこうしたノツチングを解消すること
が可能になる。すなわち、紫外線が下部層の露光に用い
られる非ｉ線の光である場合、この第２の色素は、紫外
線露光の波長帯域内での吸収を意図したものである。ク
マソン色素のような既知の紫外線吸収色素が、この目的
にかなり役立つ。とりわけ、レーザー色素であるクマソ
ン６は、紫外線帯域での吸収能力の故に望ましい。ｉ線
吸収色素における所望の特性に関する表■には、他の調
査が加えられた特性のいくつかも掲載されている。

さらに、クマソン６は、約５１５ｍｍで螢光発光する。

この特性は、さらに詳述する方法で、もう１つの目的に
利用することが可能である。また、第２図には、ＫＯＤ
ＡＫ　　Ｄ３の吸収スペクトルに加え、クマソン６の吸
収スペクトルにも示されている。

限界寸法の計量学 プロセス開発においても、また、生産時におけるプロセ
スのモニター及び制御においても、有効な限界寸法測定
掌上（ＣＤ）のテクニックが必要になる。制御指定が＋
１−１０％のサブミクロンのリソグラフィーの場合には
、金でコーティングしたらユーハのＳＥＭ画像を利用し
たＣＤ計量が最も有効であるように思われる。明らかに
、各マスキングレベル毎に加工されるロフトからこの計
量のためウェーハをとりだすことは許されない。

方、室内用ＳＥＭ検査ツールでは、紫外線のフォトレジ
ストに損傷を与えるように思われる。発明者は、色素の
螢光発光を利用するテクニックを用いて、限界寸法の測
定を行なった。発明者によるｉ線のＰＣＭ処理に関する
望ましい実施例の１つでは、ノツチング防止色素として
クマソン６を利用するため、このツールに関し、５．５
ｍｍの螢光発光が用いられた。所定の基板に関する螢光
発光ツールの制度は、＋／−０，０４ミクロンであり、
はぼＣＤ割当に実質的部分を占める。しかし、ＰＣＭ処
理は極めてすぐれたＣＤ制御である。全ＣＤ割当につい
ては、表■に示されている。

表■ 限界寸法の割当　このｉ線のＣＤ予算は、現行の生産プ
ロセスにおける要因分析の結果に基づくものである。数
値を得るため、測定が、また、場合によっては、投影も
利用された。全ての値は、ミクロン単位である。

項　目　　　　　　　　　　　＋／−変動値（３シグマ
） ０．０１０ ０、０３０ ０、０１０ ０、０００ ０．０１４ ０、０３５ ０．０００ ０．０１３ ０、００９ ０、０２０ 表面反射 下部層の厚さ 下部層のソフトベーキング温度 下部層のソフトベーキング時間 上部層の厚さ 上部層のソフトベーキング温度 上部層のソフトベーキング時間 上部層の現像温度 上部層の現像時間 上部層の現像液濃度 上部層の現像液のかく拌 フラッド深紫外線量 フラッド深紫外線量の整合 下部層の現像温度 下部層の現像時間 周囲光への露光 露光に対する遅延被膜 最初の現像に対する遅延露光 フロア露光に対する最初の遅延現像 ｏ、　ｏｏ。

Ｏ，０２０ ０、０２５ ０、００５ ０、００６ ０、０２０ ０、０３０ ０、０３０ ｏ、ｏｔａ レジストの寄与 ０、０８２ 露光フィールドの強さの均一性 上部層の露光線虫 ペリクルの厚さ 焦点板の寸法公差 ０、０３０ ０、０３０ ０．０３０ ０、０５８ 露光ツールの寄与 ０、０５８ 全割当 ０、１００ テスト結果　２ｅｉｓｓ　１０７８３４レンズに基づく
試験台及びｉ　ＩＩ　Ｐ　ＣＭレジストを用いたｉ線の
パイロットプロセスの実施は、このｉ線のフォトレジス
ト処理の実行可能性を示す上で、とりわけ、有効であっ
た。約１年に及ぶ期間、いくつかのテストチップに処理
を加える間に、提示したデータを収集した。これらのチ
ップの最小線幅（ｆｅｔｕｒｅ　５ｉｚｅ）は、０．７
または０，９ミクロンである。ウェーハ作業のロットは
、普通、２５〜５０個のウェーハから成る。この研究で
分ったのは、本発明でのＰＣＭフォトレジストの場合垂
直なライン輪郭が得られるが、下に位置する地形及び反
射率の変動に対し許容力があるということである。ただ
し、やはり留意しておくべきは、本明細書に開示のＰＣ
Ｍ工程は、標準的な単層工程に比べると、余分なステッ
プがいくつかあるが、開示のＰＣＭ工程におけるこれら
のステップは、同等の単層工程におけるステップに比べ
ると、マージンがかなり広くなるという点である。さら
に、開示のシステムは、フォトエツチング技術において
出くわす、例えば、ポリシリコンゲート、金属製相互接
続部、及び、ビアといった最も困難なマスキングレベル
のいくつかを扱うことが可能である。このような場合に
おいて、本発明でのフォトレジストの輪郭は、そのレジ
ストの線が基板上のフィーチャと公差する際垂直のまま
である。

当該技術の熟練者には明らかなように、本願発明の基本
的教示にたいして、その範囲及び精神を逸脱することな
く、多くの明白な修正を加えることが可能である。例え
ば、上部層に対する一次要件は、１線の光を感光するフ
ォトレジスト材料であるという点さえ理解していればよ
い。この材料の化学組成の重要性は二次的なものである
。下部層の一次的特性は、開示の１線吸収色素を溶かす
ことができるフォトレジストであるということになる。

また、できれば、上部層のフォトレジストとは化学的に
異なっているのが望ましい。最後に、本明細書に開示の
ブタジエンまたは実質的なブタジエン色素の最も重要な
独自の特徴は、ｉ線の光をかなり吸収し、下部層のフォ
トレジスト材料に溶ケやスく、フォトレジスト材料が受
けるベーキング処理に耐えるという点にある。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明の実施によって線によるリ
ングラフ”イを実用することが可能となる。

新しく開発された色素と独特の多層レジスト構成が特に
有効であり、それらは工程中のベーキング処理にも耐え
られるから、微細回路を容易に作り出すことが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ部〜第１Ｄ図はＰＣＭシステムの中で行われる本
発明の一実施例のｉ線しジスト工程の結果を順次示す断
面図である。第１Ａ図は本発明の一実施例のフォトレジ
ストシステムで実行されるＰＣＭ工程の下部層露光ステ
ップを示す図、第１Ｂ図は前記ＰＣＭシステムの上部層
の現像効果を示す図、第１Ｃ図はＰＣＭとして上部層を
用い下部層のＵＶフラッド露光を示す図、即わち本発明
の一実施例の工程によって得られたレジストのパターン
を示し、下部層の現像中に上部層がパターンを形成して
いることを示す図である。第１Ｄ図は上部層ＰＣＭがは
く離され、下部層が現像されるような工程を示す図、即
わち下部層の現像中に上部層レジスト層が除去されるよ
うな本発明の一実施例の工程の結果であるレジストパタ
ーンを示す図である。第２図は本発明の一実施例の基本
的工程で用いる代表的なｉ線感光及びＵＶ感光色素の透
過特性を示す図、第３Ａ図と第３Ｂ図はＩＲ色素を上部
層に入れた効果を比較したグラフである。第３Ａ図はＩ
Ｒ色素のないレジストからの■Ｒ感知信号の代表例を示
し、第３Ｂ図はレジストにｒＲ色素を入れた後の表面か
らの戻り信号を示す。 ８・ＰＣＭシステム １０：基板 １１：不規則部 １２：上部表面 １３：下部層１４の色素（ｉ線吸収） １４：下部層 １５：下部層１４の色素（紫外線吸収）１６：上部層 ２０：入射光

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、次の（１−１）〜（１−５）のステップから成るＰ
   ＣＭ型のフォトエッチング工程。 （１−１）第１のフォトレジスト材料から成る下部レジ
   スト層を基板上に堆積して、該下部レ ジスト層の上表面が実質的に平坦であるよ うにするステップ。 該第１のフォトレジスト材料は、ｉ線光 （以下ｉ線と呼称する）に感光せず、波長 が水銀スペクトルのｉ線に実質的に等しい 単色光を吸収するブタジエン色素及び臭素 置換ブタジエン色素のグループから選択し た主光感光成分を有する少なくとも１つの 色素を含む。 （１−２）上部レジスト層と前記下部レジスト層を該上
   部レジスト層と前記基板間に挟持する フォトレジストシステムを構成するためｉ 線に感光する第２のフォトレジスト材料の 少なくとも１つの前記上部レジスト層を堆 積するステップ。 （１−３）前記第１のレジスト材料を実質的に露光する
   能力を有せず、前記水銀スペクトルの ｉ線波長を近似する実質的な単色光源に前 記上部レジスト層を露光するステップ。該 単色光源はマスクを通して前記上部レジス ト層の選択された部分のみを露光する。 （１−４）パターンを有するＰＣＭを製造するために、
   前記上部レジスト層を現象するステッ プ。 （１−５）前記第１のフォトレジスト材料を露光する能
   力のある、ｉ線以外の光源で前記ＰＣ Ｍを通して前記下部レジスト層を露光し、 ｉ線を吸収する色素を含む前記下部レジス ト層にＰＣＭの前記パターンを転写するス テップ。 ２、次の（２−１）〜（２−５）のステップから成るＰ
   ＣＭ型のフォトエッチング工程。 （２−１）第１のフォトレジスト材料から成る下部レジ
   スト層を基板上に堆積して、該下部レ ジスト層の上表面が実質的に平坦であるよ うにするステップ。 該第１のフォトレジスト材料はｉ線に実 質的に感光せず、（ａ）波長が水銀スペク トルのｉ線に実質的に等しい単色光を吸収 するブタジエン色素及び臭素置換ブタジエ ン色素のグループから選択した主光感光成 分を有する少なくとも１つの色素と（ｂ） 前記下部レジスト層を露光するために用い る非ｉ線光源に感光する主光感光成分を有 する少なくとも１つの色素を含む。 （２−２）上部レジスト層と前記下部レジスト層を該上
   部レジスト層と前記基板間に挟持する フォトレジストシステムを構成するため、 赤外線を吸収し、ｉ線線に感光する第２の フォトレジスト材料の前記上部レジスト層 を堆積するステップ。 （２−３）前記第１のレジスト材料を実質的に露光する
   能力を有せず、前記水銀スペクトルの ｉ線波長を近似する実質的な単色光源に前 記上部レジスト層を露光するステップ。該 単色光源はマスクを通して前記上部レジス ト層の選択された部分のみを露光する。 （２−４）パターンを有するＰＣＭを製造するために、
   前記上部レジスト層を現象する。 （２−５）前記第１のフォトレジスト材料を露光する能
   力のある、ｉ線以外の光源で前記ＰＣ ＡＭを通して前記下部レジスト層を露光し、ｉ線を吸収
   する色素を含む前記下部レジス ト層にＰＣＭの前記パターンを転写するス テップ。 ３、次の（３−１）〜（３−２）より成るフォトレジス
   トシステム。 （３−１）基板 （３−２）次の（ａ）、（ｂ）を含み、ｉ線に感光せず
   上面が実質的に平坦な第１のフォトレ ジスト材料から成り、前記基板上に堆積さ れた下部レジスト層。 （ａ）水銀スペクトルのｉ線と実質的に等しい波長を有
   する単色光を実質的に吸収す る能力を有するブタジエン色素及び臭素 置換ブタジエン色素のグループから選択 された主光感光成分を有する少なくとも １つの色素。 （ｂ）ｉ線以外の光線を吸収する少なくとも１つの色素
   。 ４、次の（４−１）〜（４−３）より成るフォトレジス
   トシステム。 （４−１）半導体基板。 （４−２）前記半導体基板上に堆積された下部レジスト
   層。該下部レジスト層はポリメチル・ メタクリレートで、その中にＮ、Ｎ′−ジ ブチル−Ｎ、Ｎ′−Ｄｉ（４、４′−ジシ アーノ−１、３−ブタジエン）−１、６− ヘキサジアミンのグループから選んだ色素 とクマソン６が溶解される。 （４−３）前記下部レジスト層上に堆積された上部レジ
   スト層。該上部レジスト層はＫＯＤＡ ＫＩＲ１４０を溶解したＫＯＤＡＫ８０ ９である。