(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め定めた温度に到達したときに溶解度が変化する熱レジストを備える工程と、
ａ）第１の焦点設定により上記熱レジストの所定領域を露光する工程
及び
ｂ）上記第１所定形状の結像化工程後、上記熱レジストの熱時定数よりも長い遅延時間が経過した後に、上記第１の焦点設定とは異なる第２の焦点設定により上記レジストの上記所定領域を露光する工程
により上記レジストを露光する工程と、
を含むレジストの結像的露光方法。
【請求項２】
前記第１所定形状を結像化する前記工程は、前記領域にわたり光ビームを走査する工程及び第１データセットに従い上記光ビームを変調する工程を含み、且つ、
前記第２所定形状を結像化する前記工程は、上記領域にわたり光ビームを走査する工程及び第２データセットに従い上記光ビームを変調する工程を含む請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記領域にわたり光ビームを走査する前記工程は、
光源により光弁を照射する工程と、
上記光弁の像を前記レジスト上に形成する工程と、
を含む請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記領域は、レジストにわたる連続的な２回の光ビームの走査の間で重複する領域を含む請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記光ビームは赤外線レーザからのビームを含む請求項２乃至４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記光ビームはレーザからの可視光ビームを含む請求項２乃至４のいずれか一項記載の方法。
【請求項７】
前記光ビームはレーザからの紫外光ビームを含む請求項２乃至４のいずれか一項記載の方法。
【請求項８】
前記レーザは４倍周波数ＹＡＧレーザである請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記第１所定形状を結像化する工程は、前記第２所定形状を結像化する工程とは異なる焦点設定にて実行される、請求項１乃至８のいずれか一項記載の方法。
【請求項１０】
前記第１所定形状及び第２所定形状を結像化する工程は焦点合わせ可能な光学システムにより実行され、
前記レジストは非平面であり、且つ、
上記第１所定形状を結像化する上記工程は、
ａ）上記光学システムを第１焦点設定にて焦点合わせすると共に上記レジスト表面に結像化することにより上記光学システムの第１焦点平面内で前記レジストに露光済領域を生成する工程と、
ｂ）上記光学システムを第２焦点設定にて焦点合わせすると共に上記レジスト表面に結像化することにより上記光学システムの第２焦点平面内で前記レジストに露光済領域を生成する工程と
を含む請求項１記載の方法。
【請求項１１】
各々がオン状態及びオフ状態を有するアドレス可能要素を有する線形光弁と、同光弁を照射するレーザ源と、熱レジスト上に光弁の像を形成する光学システムと、上記熱レジストに対する上記光弁の像を移動させる手段とを利用して熱レジストを結像的に露光する方法であって、
上記光弁の上記アドレス可能要素を制御しながら上記熱レジストに対する上記光弁の上記像を移動させることにより上記熱レジストを選択的に露光する工程を含み、
上記アドレス可能要素がオフ状態に在るとき、該アドレス可能要素からの光漏出は、上記熱レジストを該熱レジストの閾値温度を超える温度まで加熱するには不十分である
熱レジストを結像的に露光する請求項１記載の方法。
【請求項１２】
前記アドレス可能要素がオフ状態にあるときに同アドレス可能要素により生成される光強度に対する、上記アドレス可能要素がオン状態にあるときに同アドレス可能要素により生成される光強度の比率は、１００：１より小さい請求項９記載の方法。
【請求項１３】
前記比率は１０：１より小さい請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
集積回路の製造に使用される請求項１乃至１３のいずれか一項記載の方法。
【請求項１５】
プリント回路基板の製造に使用される請求項１乃至１４のいずれか一項記載の方法。
【請求項１６】
フラット・パネル・ディスプレイの製造に使用される請求項１乃至１５のいずれか一項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、食刻又は析出により高解像度パターンを作成すべく使用される「レジスト」としても公知である耐食層の結像方法に関する。本発明は特に、集積回路、フラット・パネル・ディスプレイ及びプリント回路基板の製造に適用される。
【０００２】
【従来の技術】
選択的な食刻又は析出により主に平面オブジェクト上に高解像度パターンを作成するプロセスは公知である。一般に、形状化もしくはパターン化されるべき層は「レジスト」として知られている保護層により被覆される。通常は光結像によりレジストを露光することにより、所望の形状が生成される。露光された（又は、レジストがポジティブもしくはネガティブに作用するかに依存して、未露光の）レジスト部分は、通常はレジストを選択的に除去する現像液を使用して除去され、下側の層が露出する。次にこの層が、レジスト層の開口を介して食刻され得る。レジストの残りの部分は、この層の被覆部分を食刻プロセスから保護する。
【０００３】
食刻は、（半導体分野で広く使用されているプロセスである）ウェット・ケミカル又はドライ・プラズマによる食刻などの種々の手法で行われ得る。また、食刻の代わりに付加プロセス（ａｄｄｉｃｔｉｖｅ  ｐｒｏｃｅｓｓ）が使用され得る。この場合、該レジストの開口を介して析出された所定材料がレジストの下側の層に加えられる。この析出は、（プリント回路基板を製造する「付加」プロセスとして公知の）湿式処理、又は、エバポレーションもしくはスパッタリングによる真空蒸着などの乾式処理で行われ得る。レジストを使用する別の手法は、レジストにより被覆されていない領域のみにおいて酸化などの化学反応を起こすことである。一般に、パターン化レジストは、化学的もしくは物理的なプロセスを選択的に制御し、該プロセスが像パターンに追随するのを制限し得るイメージ・マスクである。本願開示内容及び請求の範囲を通し、「レジスト」という語句はこの広範囲な意味で解釈されねばならない。上記プロセスの終了時に、残存レジストは通常は除去され、又は、「剥取」される。
【０００４】
歴史的に、ほとんどのレジストはフォトレジストであり、すなわち、光の光子作用により活性化されて結像化（ｉｍａｇｅ）されていた。また、高解像度を達成する為にほとんどのフォトレジストは、スペクトルのうち、光子エネルギの高いＵＶ領域で作用する。但しレジストの中には、電子ビームなどの別のタイプの放射線による露光に適するものもある。
【０００５】
現在におけるすべてのフォトレジスト及び電子ビーム用レジストは、ひとつの基本的特性を共有している。それは、これらのフォトレジストが、瞬間的な照射に反応するのではなく、露光全体に反応するということである。光学において露光とは、経時的な照度の積分として定義される。たとえばフォトレジストは１００ｍＷ／ｃｍ2の輝度を有する光に対して１秒間露出されて１００ｍＪ／ｃｍ2（１００ｍｗ×１秒）の露光を生成し、又は、フォトレジストは１０００ｍＷの輝度を有する光に対して０．１秒間露出されて同一の露光（１０００ｍＷ×０．１秒＝１００ｍＪ／ｃｍ2）を生成し、類似した結果となる。この法則は「相反則」として公知であり、フォトレジストの露光を支配する基本法則である。一定の露光に到達した場合、レジストには変化が生ずる。ほとんどの一般的レジストにおいては閾値露光に到達したとき、現像剤中でのレジストの溶解度が変化する。上記相反則に従うフォトレジストは、高コントラスト比を必要とする。フォトレジスト又は電子ビーム用レジストを露光すべく使用される光学システムにおいては、迷光は最低限に維持されねばならない。例えば、もし露光システムが１％の光漏出又は迷光を有するのであれば（例えば、露光が「オフ」とされたときに光レベルがゼロでは無く「オン」状態の１％へと降下したときなど）、そのフォトレジストが「オフ」状態に長時間にわたり露光されれば上記迷光の効果は主たる露光と同じ程度に（又はそれより大きく）なり得る。
【０００６】
また、高解像度の所定形状（ｆｅａｔｕｒｅ）を結像化せんとするときには更に大きな問題が引き起こされる：実際の光学システムのポイントスプレッドファンクションは、各所定形状から光の「分散」を引き起こす。これにより、第１所定形状を結像化すべく意図された光は、近傍の所定形状を露光すべく意図された光と重複される。結果として、全体の解像度が減少する。これは、図１に示されている。図１は、所定形状１及び３を形成するマスク１１を示している。（不図示の）光源はマスク１１を照射し、該マスク１１において光強度Ｉを生成する。所定形状１は光分布１’を生成し、所定形状３は光分布３’を生成する。レンズ８は、光強度分布Ｉをレジスト９上に結像化する。レジスト９の表面における光強度曲線５は、レンズ８により結像される所定形状１によって生成された露光曲線２を、レンズ８により結像される所定形状３によって生成された曲線４に加算することにより求められる。曲線５はレジスト９上に上記所定形状１及び３の歪曲像６及び７を生成する。もしレジスト９が閾値１０を有せば、該レジスト９の露光済領域６及び７は所定形状１及び３とサイズが異なり得る。この点、露光２及び４が同時に又は順次に適用されても差異はない、と言うのも、レジスト９は露光を加算即ち積分するからである。
【０００７】
最近、印刷版及びプリント回路基板を製造する際に、熱レジスト(ｔｈｅｒｍｏｒｅｓｉｓｔ)として知られた別種のレジストが使用されている。（サーマル・レジストもしくは熱モード・レジストとしても公知の）熱レジストは、露光が一定に累積されるのではなく、一定の温度に到達したときに溶解度が変化する。このような熱レジストは典型的には近赤外線光を使用して結像化されると共に、「ＩＲレジスト」としても公知である。熱レジストの例は次の米国特許に開示されている：米国特許第第５，３４０，６９９号［ヘイリー（Ｈａｌｅｙ)］；第５，３７２，９０７号［ヘイリー（Ｈａｌｅｙ)］；第５，３７２，９１５号［ヘイリー（Ｈａｌｅｙ)］；第５，４６６，５５７号［ヘイリー（Ｈａｌｅｙ)］；第５，５１２，４１８号［マー（Ｍａ)］；第５，６４１，６０８号［グリュンヴァルト（Ｇｒｕｎｗａｌｔ)］；第５，１８２，１８８号［コール（Ｃｏｌｅ)］；第５，３１４，７８５号［ヴォーゲル（Ｖｏｇｅｌ)］；及び、第５，３２８，８１１号［ブレステル（Ｂｒｅｓｔｅｌ)］。ヘイリーにより開示された熱レジストは珍しいものである。と言うのも、同一の組成物が（低出力密度にて）ＵＶ光に露光されたときには相反則に従うフォトレジストとして作用すると共に、高出力密度にてＩＲにより加熱されたときには温度のみに応答する熱レジストとして作用するからである。熱レジストはまた、クレオ社、イスラエル、ロッド・インダストリアル・パーク所在（Ｃｒｅｏ  Ｌｔｄ．，  Ｌｏｄ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｐａｒｋ，  Ｉｓｒａｅｌ）から“Ｄｉｆｉｎｅ  ４ＬＦ”の商標名で販売されているものも入手し得る。尚、上述した熱レジストはすべて温度に応答するものであり、相反則に従うものではない。
【０００８】
実際、相反則に従う実際の熱レジストを保有することは不可能である、と言うのも、（ちょうど低レベルの周囲光に対して長期露光することによりフォトレジストが露光されるのと同様に）このような熱レジストは低い周囲温度に対して長期露出することでのみ露光されるからである。フォトレジストを周囲光から遮蔽することは可能であるが、熱レジストを周囲温度から遮蔽することは不可能であることから、実際の熱レジストは相反則に従い得ない。閾値温度より低い周囲温度に対して長期露出しても、影響はほとんどないようにしなければならない。明らかに、閾値温度は輸送及び貯蔵時の温度よりも相当に高いものであることが必要である。
【０００９】
熱レジストにおける化学反応が明確な閾値温度を有さない場合、熱レジストの化学組成は、室温にて極めて低い反応速度を保持すべく調製されねばならない。これは困難ではない。と言うのも、ほとんどの化学反応速度は１０℃毎に約２倍となることから、３５０℃にて露出されるべく調製された熱レジストの反応速度は２５℃におけるより１０億倍も速くなり得るからである。而して、レーザを使用すれば、熱レジストの温度を１，０００℃以上に上昇させることは相当に容易である。このような熱レジストは、単に温度が降下するにつれて反応速度が指数的に低下するが故に、明確な閾値を有するものと思われる。
【００１０】
マルチチャネル変調器もしくは空間光変調器としても公知の光弁は、単一の光ビームを、個別にアドレス可能なスポットの線状の又は２次元の配列へと細分する。米国特許第５，２０８，８１８号［ゲルバート（Ｇｅｌｂａｒｔ）］及び第５，２９６，８９１号［ヴォークト（Ｖｏｇｔ）］は、光弁を使用してフォトレジストを露光する例を与えるものである。当業界においては、マルチスポットとしても公知のマルチビーム走査も知られており、複数の所定形状を同時に露光することにより書き込み速度を増大すべく使用される。これらの技術の両者における制限要因は、光弁からの光の漏出である。光弁が理想的であったとしても、入手可能な結像レンズの光学的解像度が制限されているため、上述した迷光に相当する問題を生ずる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
故に、低コントラストの光学システム、特に低コントラストの光弁を使用してレジスト層を露光し得る方法に対する要望が存在する。また、光学リソグラフィにおいて達成し得る解像度を増大する要望も存在する。更に、集積回路、フラット・パネル・ディスプレイ及びプリント回路基板などの物品上に、高価なフォトツール（ｐｈｏｔｏｔｏｏｌ）を必要とせずにフォトレジストを結像化する方法に対する要望が存在する。「フォトツール」は、接触もしくは光学的投射によりフォトレジストを結像化するマスタとして現在使用されているフィルムもしくはガラスマスクに対する一般的名称である。また、現在の高解像度露光機で可能なよりも更に大きな焦点深度を提供する結像方法に対する要望が存在する。
【００１２】
この発明は、上述の事情をふまえてなされたものであって、その目的は、相反則に従わないレジストを使用して、レジスト上に複数の所定形状を別個に多段露光で結像化し、先の露光後に生じた漂遊熱を次の露光が行われる前に迅速に消散させ、解像度の高い像を形成することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、予め定めた温度に到達したときに溶解度が変化する熱レジストを備える工程と、ａ）第１の焦点設定により上記熱レジストの所定領域を露光する工程及びｂ）上記第１所定形状の結像化工程後、上記熱レジストの熱時定数よりも長い遅延時間が経過した後に、上記第１の焦点設定とは異なる第２の焦点設定により上記レジストの上記所定領域を露光する工程により上記レジストを露光する工程と、を含むレジストの結像的露光方法をその要旨とする。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の方法において、前記第１所定形状を結像化する前記工程は、前記領域にわたり光ビームを走査する工程及び第１データセットに従い上記光ビームを変調する工程を含み、且つ、前記第２所定形状を結像化する前記工程は、上記領域にわたり光ビームを走査する工程及び第２データセットに従い上記光ビームを変調する工程を含む。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の方法において、前記領域にわたり光ビームを走査する前記工程は、光源により光弁を照射する工程と、上記光弁の像を前記レジスト上に形成する工程とを含む。
【００１６】
熱レジストは相反則に背き、露光を積分せずに一切の漂遊熱は迅速に消散することから、低コントラストの（すなわち、高漏出光の）光弁を使用して熱レジストを結像化することが可能である。同一領域を複数回露光することにより、好適には各露光において高解像度パターンの異なる所定形状を露光することにより、熱レジスト上に高解像度パターンを生成すべく、低コントラストの線形光弁などの低コントラスト光学機器が使用され得る。熱レジストは温度に応答するが積分的露光には応答しないことから、結像化される個々の所定形状からの迷光は加算されない。また、漂遊熱は各露光の間に消散する。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の方法において、前記領域は、レジストにわたる連続的な２回の光ビームの走査の間で重複する領域を含む。請求項５に記載の発明は、請求項２乃至４のいずれか一項に記載の方法において、前記光ビームは赤外線レーザからのビームを含む。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、請求項２乃至４のいずれか一項のいずれか一項に記載の方法において、前記光ビームはレーザからの可視光ビームを含む。請求項７に記載の発明は、請求項２乃至４のいずれか一項に記載の方法において、前記光ビームはレーザからの紫外光ビームを含む。
【００１９】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の方法において、前記レーザは４倍周波数ＹＡＧレーザである。請求項９に記載の発明は、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の方法において、前記第１所定形状を結像化する工程は、前記第２所定形状を結像化する工程とは異なる焦点設定にて実行される。
【００２０】
請求項１０に記載の発明は、請求項１記載の方法において、前記第１所定形状及び第２所定形状を結像化する工程は焦点合わせ可能な光学システムにより実行され、前記レジストは非平面であり、且つ、上記第１所定形状を結像化する上記工程は、ａ）上記光学システムを第１焦点設定にて焦点合わせすると共に上記レジスト表面に結像化することにより上記光学システムの第１焦点平面内で前記レジストに露光済領域を生成する工程と、ｂ）上記光学システムを第２焦点設定にて焦点合わせすると共に上記レジスト表面に結像化することにより上記光学システムの第２焦点平面内で前記レジストに露光済領域を生成する工程とを含む。
【００２２】
請求項１１に記載の発明は、請求項１記載の方法において、各々がオン状態及びオフ状態を有するアドレス可能要素を有する線形光弁と、同光弁を照射するレーザ源と、熱レジスト上に光弁の像を形成する光学システムと、上記熱レジストに対する上記光弁の像を移動させる手段とを利用して熱レジストを結像的に露光する方法であって、上記光弁の上記アドレス可能要素を制御しながら上記熱レジストに対する上記光弁の上記像を移動させることにより上記熱レジストを選択的に露光する工程を含み、上記アドレス可能要素がオフ状態に在るとき、該アドレス可能要素からの光漏出は、上記熱レジストを該熱レジストの閾値温度を超える温度まで加熱するには不十分である熱レジストを結像的に露光する方法をその要旨としている。
【００２３】
請求項１２に記載の発明は、請求項９に記載の方法において、前記アドレス可能要素がオフ状態にあるときに同アドレス可能要素により生成される光強度に対する、上記アドレス可能要素がオン状態にあるときに同アドレス可能要素により生成される光強度の比率は、１００：１より小さい。
【００２４】
請求項１３に記載の発明は、請求項１２記載の方法において、前記比率は１０：１より小さい。請求項１４に記載の発明は、請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の方法において、集積回路の製造に使用される。
【００２５】
請求項１５に記載の発明は、請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の方法において、プリント回路基板の製造に使用される。請求項１６に記載の発明は、請求項１乃至１５のいずれか一項に記載の方法において、フラット・パネル・ディスプレイの製造に使用される。
【００２６】
【発明の実施の形態】
本発明の更なる特徴及び利点が以下に記述される。
各図面は本発明の実施形態を示すものであって、発明を限定するものではない。
【００２７】
図３には、本発明を実施する装置が示されている。好適にはレーザ１３である光源は、線形光弁１１を照射する。ただし、本発明の他の実施形態において、光弁の代わりに任意のマルチビーム走査技術を使用してもよい。光弁１１はレンズ８により、熱レジスト９の薄層で被覆された基板１２上に結像化される。当業界では公知の如く光弁１１は、（不図示の）適切な制御器から供給されるデータにより各々がオン／オフされ得る、個別にアドレス可能な多数の要素から成っている。
【００２８】
光弁１１の像と基板１２との間の相対運動は２次元で生成される。一例としてこのような運動は、基板１２をＸ方向に移動するスライド１４と基板１２をＹ方向に移動するスライド１５とを備えた２次元的機械載荷台１７上に基板１２を取付けることで生じる。このような装置の詳細が、本出願人所有の米国特許第５，２０８，８１８号において与えられる。
【００２９】
もし基板１２が撓曲可能であれば、それは円筒の外側に巻回可能であると共に、多くの円筒レーザ・プロッタが作動するのと同様にして走査され得る。これは、薄寸のプリント回路基板により可能である。光弁１１からの光入射に対して適切に基板１２を移動することにより、基板１２の表面全体が結像化され得る。好適には、基板１２の上記領域は連続的なもしくは重なり合う縞（しま）１６により被覆される。重なり合う縞（すなわち各領域の多段露光）に対しては、上記米国特許第５，２０８，８１８号に開示された方法が好適である。当業界で公知の如く、高速走査方向の速度特性は正弦波的又は任意の他の適切な速度特性とされ得る。
【００３０】
今日の熱レジストは可視放射もしくはＩＲ放射を使用して露光されるが、上記好適な実施形態におけるレーザ１３は、２６６ｎｍにて作動する４倍周波数ＹＡＧレーザ［a frequency-quadrupled YAG laser］などのＵＶレーザである。これは、本発明により提供される高解像度に対してＵＶ光の高解像度を組み合わせる為に望ましいものである。ＵＶ光に露光された熱レジストは依然として熱レジストとして作用し、即ち、相反則に従わない。上記ＵＶ光は、熱源として使用される。
【００３１】
フラット・パネル・ディスプレイ及びプリント回路基板の製造に対して、レーザ１３はＩＲレーザ又は可視光レーザのいずれでも良い。と言うのも、これらの用途において必要とされる解像度は低いのが通常だからである。例えば、８３０ｎｍで作動するレーザ・ダイオード、１０６４ｎｍで作動するＹＡＧレーザ、又は、５３２ｎｍで作動する２倍周波数ＹＡＧレーザ［a frequency doubled YAG laser］はすべて使用され得る。また、上記代替物に任意の適切な光弁が使用され得る。本発明に対して最も適切な光弁は、シリコン ライト マシン社、カリフォルニア州サニーヴェール所在（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｌｉｇｈｔ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｉｎｃ．， ＳｕｎｎｙｖａｌｅＣＡ）から入手可能な線形ミクロ加工光弁である。
【００３２】
次に図２を参照すると、光弁１１はオンとされた所定形状１及び３を有している（各所定形状は、単一ピクセル又は複数ピクセルとされ得る）。上記光弁にてこれらの所定形状により生成される照射特性は、１’及び３’により示される。上記所定形状がオンとされたときに照射レベルはＩ1からＩ2へと変化するが、光弁の漏出光Ｉ1の故にゼロまでは降下しないことに留意されたい。比率Ｉ2／Ｉ1は、光弁の「オン／オフ比率」もしくは「コントラスト比率」と称されることもある。通常、この比率が１００：１より小さいときにフォトレジストを光弁で適切に露光することは困難である。これは、フォトレジストが漏出光を積分するからである。然るに、熱レジストが使用されたときにこの漏出光の影響は排除される。それは、レジストをその閾値温度以上に加熱するのに不十分な光のレベルは、レジストに影響しないからである。本発明においては１００：１より小さな比率が使用され得るが、１０：１より小さな比率でさえも使用され得る。光がオフとされた後、光への露光により引き起こされた熱は迅速に消散する。
【００３３】
上記熱レジストを多段行程（ｍｕｌｔｉｐｌｅ  ｐａｓｓ）で露光することにより、相当に良好な成果が達成され得る。一例として、第１行程では所定形状１のみが有効化される。これは、２つの所定形状からの重複光が熱レジストを局所的に加熱してその閾値温度以上に至らせるのを防止するものである。所定形状１はレンズ８により熱レジスト９上に結像化されて、温度特性２を形成する。特性２の内で閾値温度１０を超えるすべての点が、レジスト９を露光する。典型的に、レジスト９の露光は一定の溶媒におけるレジスト９の溶解度を変化させる（もしレジスト９がポジティブ・レジストであればその溶解性を更に大きくし、レジスト９がネガティブ・レジストであればその溶解性を更に小さくする）。第２露光が行われる前に熱が消散する限りにおいて、温度特性２の内で温度が閾値１０より低いすべての点はレジストに対して永続的な影響を有さない。これにより特性２は、相当に急峻であると共に迷光Ｉ1の影響を示さない実効特性５へと変化する。
【００３４】
ほとんどの熱レジスト層は１乃至２ミクロンの厚みを有することから、それらの熱的時定数は１マイクロ秒程度である。漂遊熱の消散を許容すべく、第２行程の前に時定数の数倍の遅延が使用される。第２行程時に、結像化される所定形状３が有効化されて、レジスト９上に温度特性４を生成する。特性２の一切の影響は既に消散している。実効特性５’は熱レジスト上に露光済領域７を形成する。領域７の形成は、先行露光で形成された痕跡６により影響を受けず且つ該痕跡６に影響を与えない。漂遊熱を引き起こし得るレンズ８の解像度の制限は影響を与えない、と言うのも、今や所定形状３のみが有効化されると共に、痕跡７の箇所に以前に到達した一切の漂遊熱は既に消散しているからである。これは、光弁１１からの光の漏出に対して実質的に影響を受けない様にして高解像度の痕跡領域６及び７を許容すると共に、レンズ８の解像度制限を改良する。
【００３５】
もし曲線２及び４が閾値１０及び１０’を超えなければ、露光を繰り返した後であっても痕跡は形成されない。閾値１０’は閾値１０と同一である、と言うのも、２つの行程は異なる時点で行われるが同一の領域上で行われるからである。
【００３６】
各露出の空間的解像度（即ち、単位面積当たりの所定形状の個数）は減小し得るが、合計解像度は使用された解像度の合計であることは理解されよう。例えば、奇数番目の所定形状がある行程で露光されると共に次の行程で偶数番目の所定形状が露光され得る。と言うのも、順次的な各露光の間には何らの相互作用もないからである。
【００３７】
後者の効果は、図４及び図５に示された如く、更なる利点に対して活用され得る。図４は、先行技術のレジスト露光方法が如何にして非平面基板の影響を受けるかを示している。非平面基板１２はフォトレジスト９により被覆され、図３に示されたのと同様の装置にて結像化される。問題を引き起こす上では、平面性からの逸脱が大きいことは必要でない。レンズ８がある点にて基板１２上に焦点を合わせたとしても、それより高い又はそれより低いすべての点は焦点から外れることにより解像度の損失を引き起こす。このような解像度の損失の結果として、狭幅線は広幅化されて結合され、且つ／又は、各所定形状間の狭幅間隙が消失することもある。同一の基板が別の焦点設定にて再び結像化されたとき、吸収されながらも閾値に到達しなかった露光のすべては新たな露光と合計されて像を破壊する。また、集積回路を作成する場合の焦点深度は典型的には、使用されるレンズ８の大きな開口数の故に１ミクロンより小さい。この点、１ミクロンという逸脱は、低位層の蓄積により引き起こされ得る。今日においてはシリコン・ウェハに平面性を回復させる為にＣＭＰプロセス（化学−機械的研磨）が使用される。
【００３８】
本発明はこの問題を、マスク用の熱レジストを使用すると共に、各々が異なる焦点設定により上記熱レジストを複数回にわたり結像化することで解決する。これは図５（Ａ）乃至図５（Ｃ）に示されている。図５（Ａ）においては、焦点が合ったライン６及び７のみが閾値温度と交差し、適切に結像化された。焦点外領域は閾値温度に到達せず、熱は消散した。図５（Ｂ）は、同一の基板を別の焦点設定で結像化した結果を示している。所定形状６及び７の内で、新たな焦点設定における焦点に在る部分のみが結像化された。図５（Ｃ）は、図５（Ｂ）の焦点設定により再結像化された図５（Ａ）の結像化基板を示している。第１露光において焦点外であった所定形状のすべては第２露光の間に焦点内に在り、所定形状６、７の像を完成している。もし平面性からの逸脱が大きければ、２段階以上の露光が必要なこともある。重複露光の間における焦点の変化が露光の焦点深度より小さい限りにおいて、基板１２の表面は完全に結像化され得る。
【００３９】
異なる焦点設定にて多段露光を行うことは、交互的所定形状を交互的露光で照射するという前述の方法と組合せ可能である。例えば、図２の所定形状１及び３が非平面基板上で最大解像度にて結像化される必要があれば、次の様に４回もしくはそれ以上の露光が使用され得る：
第１露光：第１焦点設定により所定形状１、
第２露光：第１焦点設定により所定形状３、
第３露光：第２焦点設定により所定形状１、
第４露光：第２焦点設定により所定形状３。
【００４０】
該方法は熱レジストに限定されるもので無く、相反則に従わない他のレジストにも使用され得る。重要な集積回路物品に対し、上記方法がＵＶ光と組合せて使用される。プリント回路基板などの要求が厳しくない結像化に対しては、ＩＲ光を使用した単一回の行程で十分である。尚、本発明においてはＵＶ光が使用されるが、ＵＶにより活性化された熱レジストを通常のＵＶフォトレジストと混同してはならない。ＵＶフォトレジストは光子の原理に基づいて作用する。フォトレジストの露光は相反則に従うのである。然るに、熱レジストを結像化すべく使用されるＵＶ光は熱レジストに吸収されて熱へと変換され、露光は相反則に従わない。
【００４１】
熱レジストは相反則に従わないことから、露光時間は一層重要である（長時間にわたり低露光を行っても効果がない）。短時間に対しては高露光が使用され得る。但し、露光が多すぎると、熱レジストは所望の如く単に閾値温度より大きい温度に加熱される代わりに融除（ａｂｌａｔｅ）されてしまう。露光時間に対する下限は、熱レジストの融除である。これは典型的には約１，０００ｋＷ／ｃｍ2の出力密度にて生ずる。（熱レジストが融除にて使用される如く設計されていなければ）融除は破片を生成することから、一般的に望ましくない。露光時間に対する上限は、基板内に熱が流入する速度により決定される。これは、熱レジストの熱的時定数により左右される。多くの熱レジストに対し、露光時間の上限は（１ミクロン層に対し）約１００マイクロ秒であり、対応する出力密度は１００ｋＷ／ｃｍ2より低い。
【００４２】
既存の熱レジストはＩＲで最大吸収度を示す吸収染料（ａｂｓｏｒｂｅｒ  ｄｙｅ）を有するがＵＶでの作用の為に新たな染料は必要とされない、と言うのも、これらの染料のほとんど及びレジストを作成する上で使用されるポリマはＵＶにても強力に吸収するからである。このことは特に、ほとんどの材料が強力に吸収する２６６ｎｍにおける作用に対して当てはまる。故に、ＩＲに使用されたのと同一の熱レジスト組成が２６６ｎｍ及び他のＵＶ波長に使用され得る。
【００４３】
実施例
プリント回路基板の銅被覆内層が、浸漬被覆によりＤｉｆｉｎｅ  ４ＬＦ熱レジストで被覆された。２４００ｄｐｉで作動するＣｒｅｏ（商標）Ｔｒｅｎｄｓｅｔｔｅｒ（商標）上で、１ピクセル・オン／１ピクセル・オフのパターン及び２ピクセル・オン／２ピクセル・オフのパターンが結像化された。各ピクセルは約１０．６ミクロン（１／２４００インチ）であった。結像化の後、レジストはデータシートに従い、標準的現像剤を使用して現像された。Ｔｒｅｎｄｓｅｔｔｅｒ（商標）はクレオ  プロダクツ社、カナダ、バンクーバー所在（Ｃｒｅｏ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ  Ｉｎｃ．，  Ｖａｎｃｏｕｖｅｒ，  Ｃａｎａｄａ）から入手可能であり、Ｄｉｆｉｎｅ  ４ＬＦ熱レジストはクレオ社、イスラエル、ロッド所在（Ｃｒｅｏ  Ｌｔｄ．，  Ｌｏｄ，  Ｉｓｒａｅｌ）から入手可能である。上記Ｔｒｅｎｄｓｅｔｔｅｒ（登録商標）は光弁を使用する。光漏出は５％に設定された。この比較的に高い光漏出においてさえも、上記２ピクセル・オン／２ピクセル・オフのパターンは単一露光において明確に結像化され、フォトレジストにより達成された結果を遙かに越えた。１ピクセル・オン／１ピクセル・オフのパターンは細分された。１ピクセル・オン／１ピクセル・オフのパターンが２行程で結像化され、各行程は１ピクセル・オン／３ピクセル・オフから成り各行程は２ピクセルで交互配置された（即ち、第１行程では奇数番目ラインが結像化されると共に第２行程では偶数番目ラインが結像化された）とき、良好な１オン／１オフのパターンが達成された。
【００４４】
当業者であれば明らかな如く、本発明を実施する上では、本発明の精神もしくは範囲から逸脱すること無く、上記開示に鑑みて多くの変更及び改変が可能である。従って、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲に定義された内容に従い解釈されるべきである。
【００４５】
【発明の効果】
本発明により、レジスト上に漂遊熱が蓄積されず、高い解像度で像を形成することが可能となる。高価なフォトツールを必要としない。さらに、熱レジストの閾値温度を適宜なものとすることにより、漂遊熱の原因である光漏出が大きい低コントラストの光学システムも使用可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】先行技術の方法により露光されているフォトレジストであって、フォトレジストが相反則に従う場合に生ずる先行技術の結像化における解像度損失を示す略断面図。
【図２】本発明の方法により露光されているフォトレジストであって、本発明の好適な実施形態による熱レジストを使用した多段露光により実現可能な解像度が増加することを示す略断面図。
【図３】本発明に係る熱レジスト露光装置の斜視図。
【図４】先行技術の方法により露光されている基板上の非平面フォトレジストの斜視図。
【図５】（Ａ）は、ひとつの焦点設定にて露光された後の非平面熱レジスト層の斜視図。（Ｂ）は、別の焦点設定にて露光された場合の非平面熱レジスト層の斜視図。（Ｃ）は、ひとつは（Ａ）の焦点設定で且つ第２は（Ｂ）の焦点設定での２度の行程により露光されたときの非平面熱レジスト層の斜視図。
【符号の説明】
１…所定形状、３…所定形状、６、７…露光済領域、９…レジスト、１０…閾値、１０’…閾値、１１…光弁（マスク）、１３…レーザ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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