JP2001176795A

JP2001176795A - フォトレジストのｕｖ支援による化学的修飾

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Publication number: JP2001176795A
Application number: JP2000368421A
Authority: JP
Inventors: Robert D Mohondro; ダグラスモホンドロロバート; Scott Hallock Joan; スコットハロックジョーン
Original assignee: Axcelis Technologies Inc
Current assignee: Axcelis Technologies Inc
Priority date: 1999-12-02
Filing date: 2000-12-04
Publication date: 2001-06-29
Anticipated expiration: 2020-12-04
Also published as: US6503693B1; TWI261735B; KR100563242B1; EP1117008A2; JP4805448B2; KR20010062094A; EP1117008A3

Abstract

(57)【要約】【課題】露光され現像されたフォトレジスト・フィー
チャを改変する方法の提供。【解決手段】フォトレジスト・フィーチャを少なくと
も１つの化合物にさらす。その化合物は、それ自身およ
びフォトレジストの１成分と反応し、この反応はフォト
レジストの１成分の存在下で行う。フォトレジスト・フ
ィーチャを前記化合物にさらす前、さらすと同時、さら
した後の少なくとも一つの時期に、フォトレジスト・フ
ィーチャを反応開始エネルギーにさらす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はフォトレジストの物
理的、化学的特性を改変する方法に関する。特に、本発
明は、露光され現像されたフォトレジスト・フィーチャ
の物理的、化学的特性を改変することに関する。

【０００２】

【従来の技術】集積回路を製造する過程で、一般的に半
導体ウェーハにフォトレジストが塗布される。紫外光
は、透明、不透明に係わりなく予備画定されたフィーチ
ャのマスクを通過し、その後でフォトレジスト内に伝達
される。ＵＶ照射の結果としてフォトレジストは化学的
に変化する。これらの変化で一般的にフォトレジストの
溶解特性が変わる。溶解特性の変化の結果として、現像
工程中にフォトレジストの一部が除かれ、ウェーハ上に
マスクにより決定されるフォトレジスト・フィーチャの
パターンが形成される。

【０００３】フォトレジスト・フィーチャのパターンを
画定し、現像した後、ウェーハが処理される。パターン
により決定された領域のエッチング除去、不純物のドー
ピング等の工程を含め、幾つかの処理段階に準じて処理
が実行される。フォトレジスト・フィーチャの全部また
は一部がその後除かれる。フォトレジスト・フィーチャ
のマスクを画定し、ウェーハ上で処理を実行する工程
は、所望の集積回路デバイスが作製されるまで反復され
る。

【０００４】一層小さなサブミクロンのフィーチャ・サ
イズへの間断のない潮流が続いている。フィーチャ・サ
イズが小さくなるにつれ、一定サイズのチップ中に含ま
れる構成要素が増加し、かつ高速化された。しかし、フ
ィーチャ・サイズの縮小により、マイクロリソグラフィ
ー処理に対して多数の技術的な解決課題が生じた。

【０００５】技術的な解決課題には、所望の小さなリソ
グラフィー構造を正確にかつ再現性良く製造することの
できる材料およびプロセスを開発し、具体化することが
挙げられる。そうする１手段として、一層短い波長の光
を利用してフォトレジストを照射することがある。波長
を短くすることでより小さなフィーチャを解像すること
が可能となった。しかし、レジストの溶解特性の変化等
の所望の結果を生むためには、フォトレジストが光と相
互作用を起こす能力を持つ必要がある。

【０００６】このようにして、ノボラック樹脂系の従来
のＩ線レジストは、約０．３５μｍまでのフィーチャ・
サイズに対して良く機能した。これらの樹脂中の芳香族
基の密度が一般的な場合、十分なプラズマ・エッチング
耐性を提供する。しかし、このレベルより低い光学解像
度に伴う問題を克服するためには、新しいフォトレジス
トポリマーおよび写真撮像機構の設計が必要となった。

【０００７】Ｉ線波長光（約３６５ｎｍ）は、約０．３
５μｍより小さいフィーチャ・サイズを解像する際に不
都合な回折効果を生じるので、リソグラフィーに対して
約２４８ｎｍおよび約１９３ｎｍの光、すなわち遠紫外
（ＤＵＶ）光の使用が増加している。しかし、既存光源
のこれらの波長光の強度はＩ線よりはるかに低い。この
ような波長で使用されるフォトレジストを、一般的には
遠紫外（ＤＵＶ）フォトレジストと称している。

【０００８】その高感度および実証された約０．２５μ
ｍ以下のパターン解像力のために、「化学増幅」機構に
基くＤＵＶレジストは益々一般的となってきた。これら
のレジスト系はポリ（ビニルフェノール）ポリマーまた
はコポリマーに基いており、その中のフェノール基また
はカルボン酸基が、化学的に開裂してフェノールまたは
カルボン酸を再生することのできる部分によって部分的
に「封鎖」または保護されている。それによって、ＤＵ
Ｖフォトレジストは現像のための溶解度差を与える。

【０００９】光酸発生剤（ＰＡＧ）は、ＵＶにより活性
化される触媒開裂反応用の強酸源を提供する。これらの
系の高感度を主として引起こすのはこの触媒機構であ
る。しかし、そのポリマーのプラズマ・エッチング耐性
は、ポリマー内部にある芳香族基の濃度が低いために、
Ｉ線レジストより本質的に低い。Ｉ線フォトレジストの
ような高度に芳香族基をもつポリマーは、ＤＵＶ照射波
長での透明性が不十分である。

【００１０】もっと新しい１９３ｎｍレジストは上記の
問題を一層顕著に示す。この原因の少なくとも一部は、
芳香族基が１９３ｎｍ光に対して極めて高い吸光度を示
すために、これらのポリマーに芳香族基がないか殆どな
いことである。

【００１１】エッチング感受性の問題に対処するため
に、環状オレフィン系の新しい一群の１９３ｎｍレジス
トが開発された。しかし、これらのより新しいレジスト
のエッチング性能はＩ線レジストよりまだ劣っている。

【００１２】化学構造とプラズマ・エッチング耐性との
関係の研究に対して、研究者達は多大な努力を注いでき
た。以下で述べる少数の撮像後プロセスを別とすれば、
元のフォトレジストポリマーの中にエッチング耐性を構
築することに大部分の関心が向けられてきた。しばし
ば、撮像後プロセスの結果にはリソグラフィー品質を犠
牲にすることがあった。

【００１３】しばしば、フォトレジストは高温処理を受
ける。高温にさらされる間にレジストがガラス転移点に
達したり、または基本的に溶融するので、このような処
理によってレジストで形成されたフィーチャの流れや歪
みについての問題が生じ得る。フォトレジストの高温プ
ラズマ・エッチング中に起こる流れや歪みを軽減する１
つの方法は、光安定化と称するプロセスである。光安定
化は一般にフォトレジスト・パターンが形成された後
で、エッチングおよび／またはイオン注入の前に実行さ
れる。

【００１４】迅速な安定化時間を生じるフォトレジスト
光安定化の好ましい方法は、米国特許第４５４８６８８
号に開示されており、その内容全体を参考文献として本
明細書に引用する。その好ましい方法では、フォトレジ
ストはＵＶ光にさらされ、その間に光照射による重合度
の増加で温度が上昇する。その上、照射中の任意の時点
の上昇温度は、その時点のレジストの流れ温度より低く
保たれる。

【００１５】光安定化はＩ線フォトレジストの処理に利
点をもたらし、また遠紫外フォトレジストに対してもい
くつかの利点をもたらした。その利点は架橋反応が起こ
ることから生じると思われるもので流動に対する耐性で
ある。ＪｏｒｄｈａｍｏａｎｄＭｏｒｅａｕ，ＤＵ
ＶＨａｒｄｅｎｉｎｇｏｆＤＵＶＲｅｓｉｓｔ
ｓ，ＳＰＩＥ，Ｖｏｌ．２７２４，ＰＰ．５８８−６０
０（１９９６）にこのことが記載され、その内容全体を
本明細書に引用する。

【００１６】ＤＵＶフォトレジストの光安定化は有利な
効果を生むが、このプロセスには光安定化中のフィーチ
ャの収縮という形の重大な悪影響が伴う。以下に述べる
通り、収縮はその後の処理で多くの問題を生じ、最終的
なデバイス構造に係わってくる。図１はフォトレジスト
で形成されたフィーチャが処理中に収縮する様子を示し
ている。

【００１７】収縮は明らかにＤＵＶクラスのフォトレジ
ストに特に関係がある幾つかの原因から発生する。遠紫
外フォトレジスト樹脂、典型的にはヒドロキシスチレン
のポリマーまたはコポリマーは、Ｉ線フォトレジストに
使用されるノボラック樹脂より高い分子量およびガラス
転移点を普通有している。その結果、前者は、後者ほど
に効率良く塗布工程中に充填されない。非効率な充填の
ために、フォトレジスト中にかなりの量の自由体積が発
生するようである。

【００１８】光安定化のようなフィーチャ形成後の熱処
理の間に、ポリマー鎖がもっと効率的に充填された後に
収縮するので、フォトレジスト中のこの自由体積は消失
する。同時に捕捉されていた溶媒も放出され、さらに質
量ロスが複合化される。そして、光安定化すなわち十分
に高い温度での任意の熱処理が光酸発生剤の分解を起こ
し得ることが恐らく最も重要なことである。ＰＡＧの分
解は、強酸の形成およびフォトレジスト・ポリマー上の
溶解性阻害基の脱保護作用を起こす。これがさらなる質
量ロスとさらなる収縮を起こし得る。一部の遠紫外フォ
トレジスト系では、この収縮が一次元で２０％近くにな
ることは珍しいことではない。

【００１９】フォトレジスト・フィーチャの収縮問題を
軽減する手法がこれまで提案されてきた。その開示の内
容全体が参考文献として明細書に引用される米国特許出
願第０８／９２４０９６号に記載された「フォトレジス
ト中に形成されたフィーチャの収縮減少を目的とした制
御されたアミン被毒」についてのプロセスによれば、所
定の条件下でフォトレジストの収縮が測定され、あるい
は書き留められる。次いで、その収縮を考慮してリソグ
ラフィー・マスクを設計する。

【００２０】米国特許出願第０８／９４３６２３号に記
載され、その開示の内容全体が参考文献として本明細書
に引用される別の手法では、アンモニアガスのようなア
ミン存在下での光安定化が実施されている。その機構に
は発生した光酸の中和、および中和による脱保護とレジ
ストからの質量ロスの防止が関与している。

【００２１】ＤＵＶフォトレジストに伴う臨界寸法（Ｃ
Ｄ）制御およびエッチング選択性に関する問題を回避す
るための他の研究によれば、撮像したフォトレジストの
選択的シリル化後に酸素反応性イオン・エッチング（Ｒ
ＩＥ）乾式現像を使用する多層プロセスが設計された。
このようなプロセスは、シーガー等により「薄厚フィル
ム像：過去・現在・未来」ＩＢＭＪＯＵＲＮＡＬＯ
ＦＲＥＳＥＡＲＣＨ＆ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ，Ｖ
ｏｌ．４１，Ｎｏ．１／２（１９９７）に記載されてい
る。これらのプロセスは主にＩ線型フォトレジストのた
めに開発されたもので、多数のプロセス段階を含んでい
る。

【００２２】さらに別の手法は、フォトレジスト・パタ
ーンの化学処理を用いてＣＤ制御およびエッチング選択
性に関する問題に直接対処しようと試みている。米国特
許第５１７３３９３号にはこのような方法が記載されて
いる。これらの方法は外部から加えた薬品の取込みおよ
びフォトレジストとの熱反応を利用している。レジスト
ポリマーと加えた薬品の双方が熱反応性の基を含んでい
る。米国特許第５１７３３９３号に記載の光活性化合物
は化学増幅遠紫外フォトレジストに使用される型の光酸
発生剤ではなく、Ｉ線フォトレジストに利用されるｏ−
キノンジアジド型化合物である。米国特許第５１７３３
９３号も、芳香族基を含有する応用反応剤の使用に関す
るものである。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明は、露光され現像
されたフォトレジスト・フィーチャを改変する方法に関
する。フォトレジスト・フィーチャを少なくとも１つの
化合物にさらす。ここでその化合物は少なくとも１種の
その化合物自身およびフォトレジストの少なくとも１成
分と反応するものであり、その反応はフォトレジストの
少なくとも１成分の存在下に起こさせる。フォトレジス
ト・フィーチャを前記少なくとも１つの化合物にさらす
前、さらすと同時、およびさらした後からなる群から選
ばれた少なくとも一つの時期に、フォトレジスト・フィ
ーチャを反応開始エネルギーにさらす。

【００２４】さらに、本発明は半導体デバイス構造を形
成する方法に関する。半導体基板上にフォトレジスト層
を堆積させる。フォトレジストにフィーチャのパターン
を露光する。フォトレジスト・フィーチャを現像する。
さらに、フォトレジスト・フィーチャを少なくとも１つ
の化合物にさらして、その化合物の少なくとも１個とフ
ォトレジストの少なくとも１成分と反応させ、その反応
をフォトレジストの少なくとも１成分の存在下に起こ
す。その上、フォトレジスト・フィーチャを前記少なく
とも１つの化合物にさらす前、さらすと同時、およびさ
らした後のうちの少なくとも一つの時期に、フォトレジ
スト・フィーチャを反応開始エネルギーにさらす。

【００２５】さらに、本発明は、フォトレジストおよび
フォトレジストに結合され、またはそれに含有される少
なくとも１つの化合物を含む露光、現像された改変フォ
トレジストを提供する。

【００２６】本発明のさらに他の目的および利点は、以
下の詳細な説明から当分野の技術者には容易に明らかと
なるだろう。以下の説明では、本発明を実行する企図さ
れた最良の形態の単に例として、本発明の好ましい実施
形態を示し、説明する。後に明らかとなるように、本発
明は他の異なる実施形態も含むことができ、幾つかの具
体例では、本発明から逸脱することなく、様々な明白な
点からの改変をすることもできる。したがって、図や説
明は本来例示的な性格のものであり、限定的なものとみ
なすべきではない。

【００２７】本発明の上記目的および利点は、図面を参
照しつつ考察すればより明確に理解されるであろう。

【００２８】

【発明の実施の形態】本発明者等は、フォトレジストの
処理および半導体構造の形成において一定の目標を達成
するために、フォトレジストの物理的、化学的性質に影
響し得るプロセスの必要性を確認した。本発明の目標に
はエッチング耐性、臨界寸法制御等を高めることが含ま
れる。フォトレジストの物理的、化学的特性を制御する
ことによって、本発明は所望のサイズを有するフォトレ
ジスト・フィーチャの所望のパターンを予測通りに、か
つ正確に生み出すことを可能にする。その結果、半導体
デバイス構造が、半導体ウェーハの表面と内部に正確
に、かつ予測通りに形成される。

【００２９】上述のように図１はフォトレジストで形成
されたフィーチャで、そのフィーチャが処理中に収縮し
た状態を示す。一方、図２は本発明の実施形態の効果を
示すもので、収縮が減殺された状態を示す。「Ｃ」およ
び矢印で示す通り、本発明による工程の間に薬品がフォ
トレジストに入り、出てゆく。

【００３０】このようにして、本発明により、エッチン
グ耐性機能をレジストポリマーに組込む試みに伴う妥協
を避けながら、フォトレジストのリソグラフィー分解能
を最適化することができる。本発明に従えば、フォトレ
ジスト・フィーチャの現像およびパターン形成後のエッ
チング耐性不十分なフォトレジストが、気相、蒸気相お
よび／または液相の薬品と反応開始エネルギーとの組合
せで処理される。反応開始エネルギーとしては、特に光
子、イオンおよび／または電子が挙げられる。光子には
紫外（ＵＶ）、Ｘ線、および／または他の形態の電磁線
が含まれる。そのプロセスにはフォトレジストを室温よ
り高い温度にさらすことも含まれる。こうした処理によ
り、フォトレジスト・フィーチャは制御された様式で所
望の最終臨界寸法（ＣＤ）に変化する。そのフィーチャ
はエッチング耐性の高い構造にも変化する。

【００３１】本発明による処理後のフォトレジスト・フ
ィーチャの寸法は、処理の目標に応じて変化する。この
ようにして、本発明は、本発明によらない処理または本
明細書に記載するような任意の光安定化工程を実行する
前の処理と比較して、より大きい、より小さい、または
実質的に同じ寸法をもつフィーチャを生じる。

【００３２】本発明は、撮像し、現像したフォトレジス
ト・パターンのエッチング耐性を向上し、および／また
は臨界寸法制御を改善するための方法をも提供する。本
発明は、フォトレジストポリマー内に拡散する薬品の制
御された適用により、エッチング耐性および／または臨
界寸法制御の改善を達成する。薬品はフォトレジストの
表面から内部まで存在する。薬品の反応により、レジス
トは熱的に安定となり、および／またはエッチング耐性
を示す。

【００３３】薬品は、フォトレジスト・ポリマーまたは
薬品自体のいずれかと反応し、あるいは反応させられ
る。薬品にさらすのはＵＶ照射、電子線照射、イオン衝
撃照射、および／または他のエネルギーの暴露、および
場合により熱への暴露の前、同時、および／または後に
実行される。

【００３４】本発明のプロセスの実施形態は、市販のＤ
ＵＶフォトレジストを使用できるように設計されてい
る。このＤＵＶフォトレジストは、収縮や不十分なエッ
チング耐性のためにエッチングのような後の処理段階に
おけるＣＤ変化が最小となるよう主にリソグラフィー性
能が最適化されている。リソグラフィー分解能を犠牲に
することなくレジスト・フィーチャをもっと強化するこ
とによって、幾つかの利点が実現される。さらに、本発
明により、より多数の工程を要する多層構成の必要性を
なくし得るので、処理の時間や経費を大いに節約でき
る。例えば、シリル化工程には一つのレジストから他の
レジストへ画像を転写することに要する追加の工程が含
まれる。

【００３５】実際に、本プロセスが従来のハードベーク
または光安定化段階を代替すると想定すれば、本発明で
はいかなる追加の工程も不要である。このようにして、
薬品暴露を単一の器具中で光安定化段階の間に行うこと
ができる。光安定化はＵＶ光への照射を含むので、光安
定化はＵＶ光への照射を提供することができる。ＵＶ光
への追加照射が実際に行われることはあっても、それを
実行する必要はない。

【００３６】エッチング耐性の向上は１組の経路を介し
てレジストに与えられると考えられる。最も単純な場
合、酸触媒または熱による脱保護に起因する材料ロスの
防止または削減によって、エッチングを実施した後の正
味ロスが減少する。

【００３７】あるいは、追加した質量が始めのフォトレ
ジストと同様にエッチング耐性がない場合でさえもフォ
トレジスト・フィーチャに質量を単に追加しただけでも
エッチング後の正味ロスが減少する。架橋されたエッチ
ング耐性の構造を形成するためにフォトレジストが既に
光安定化され、同時に収縮した場合に、質量の追加が特
に有効である。その場合、質量と体積が、フォトレジス
ト・フィーチャを元の大きさに戻すために、前記構造に
追加される。サイズの増加は高さおよび／または幅の増
加である。

【００３８】フォトレジストポリマーの架橋は、分子量
とガラス転移点（Ｔｇ）の有効な増加によりエッチング
耐性の実際の増加をもたらす。この機構は、岸村等によ
る「レジストベースポリマーのドライエッチング耐性お
よびその改良」ＳＰＩＥ，Ｖｏｌ．３０４９，ｐｐ．９
４４−９５４（１９９７）で論じられ、その開示の内容
全体が参考文献として本明細書に引用される。架橋は、
光安定化または電子線硬化工程によって得られるエッチ
ング耐性の改善の一端を担っている。

【００３９】本発明の場合、レジストを架橋できる薬品
を添加することによっても架橋が実現される。最後に、
フォトレジストポリマーよりエッチング耐性が元来大き
い物質の添加が、実際のエッチング速度を減少させるこ
とによって、エッチング耐性をもっと効果的に増加させ
ることに寄与する。質量が追加されるかどうか、あるい
は何か他の効果とは関係なく、少なくとも１つの化合物
のそれ自体、フォトレジストおよび／またはフォトレジ
スト内の物質との反応が、フォトレジストのエッチング
選択性を増加させることができる。これにより、エッチ
ング工程の制御をはるかに促進することができる。

【００４０】本発明のＵＶ、電子線および／またはイオ
ン照射は、外部適用薬品がフォトレジスト成分やそれ自
体と反応する機構を決し得るので、プロセスの重要な要
素である。本発明によるプロセスは、室温より高い温度
だけによっても実施することができる。しかし、引き金
機構としてエネルギーを与えるある種の照射がなけれ
ば、プロセスの成績は低下する。また、熱だけに依存す
る場合には、反応を受ける薬品類の選択がもっと限定さ
れ、特定の官能基を有するフォトレジストにもっと注意
深く合致させられねばならない。例えば、その開示の全
内容が本明細書の参考文献として引用されている米国特
許第５１７３３９３号では、例えば無水物またはエポキ
シ官能基含有フォトレジストポリマーを用い、それから
外部適用芳香族アミンと反応させて、ＤＵＶフォトレジ
ストを処理するプロセスが記載されている。リソグラフ
ィーとエッチング耐性との均衡を取ろうとして、しばし
ば構造的に妥協した極めて特異的な型のフォトレジスト
を使用する必要性から、この手法には制約がある。した
がって、米国特許第５１７３３９３号に開示された手法
は、一般的とも最も効果的とも言えない。

【００４１】本発明の一実施形態によれば、薬品による
処理の前に、フォトレジストをＵＶ、電子線、イオン衝
撃および／または熱エネルギーで処理する。フォトレジ
ストポリマーを可塑化することのできる液体を蒸気か液
体の形態で適用する場合、このようなＵＶおよび／また
は熱工程の前にポリマーの架橋を終えていなければ、レ
ジスト・フィーチャが流れる恐れがある。もっと重要な
ことは、前記エネルギー処理がレジスト内に化学変化を
起こし、外部からの適用薬品が反応を起こすことを可能
にすることである。

【００４２】この実施形態の特定の一例によれば、ＵＶ
照射がＰＡＧの分解を起こし、強酸を発生させる。次い
で、その酸は例えばカチオン重合の開始剤として作用す
る。この実施形態の別の例によれば、ラジカルの形成が
フリー・ラジカル開始重合または他の化学反応に対する
反応部位を提供する。

【００４３】あるいは、ＵＶ照射によって別の反応機構
の可能性が考えられる。レジスト画像が光励起すること
のできる蒸気相薬品にさらされる場合、レジストおよび
蒸気相がＵＶ光で照射された結果、フォトレジスト中に
拡散し、反応する反応性種を発生させる。この機構は、
蒸気相薬品がフォトレジストにも実質的に吸収される波
長で光励起性ＵＶ光を吸収する場合に、特に有用であ
る。典型例として、薬品がＵＶ照射の前にフォトレジス
トに最初に吸収されるならば、マトリックスの競合的吸
収のために光励起はあまりにも非効率である。

【００４４】一般に光安定化時に遠紫外フォトレジスト
中に起こる架橋反応が、ＵＶ照射の際、尚ある程度起こ
ると予想されるかもしれない。ここに記載した本発明の
付加的な利便効果を実現し得るのは、フォトレジスト構
造への反応性薬品の付加である。これらの効果には、フ
ィーチャ・サイズの収縮を最小限に抑え、および／また
はレジスト・フィーチャ・サイズを制御した状態でのエ
ッチング耐性の増加が含まれ得る。

【００４５】本発明によるプロセスには、フォトレジス
ト・フィーチャを少なくとも１つの化合物にさらすこと
が含まれ、その化合物は少なくとも１種のその化合物自
身およびフォトレジストの少なくとも１成分と反応する
ものである。その少なくとも１つの化合物は一般に流体
である。言い換えれば、その少なくとも１つの化合物は
気体および／または液体である。また、その少なくとも
１つの化合物は蒸気でもよい。

【００４６】本発明によるプロセスには、多数の化合物
の任意の１種または複数種を利用することができる。上
記のように、その化合物はそれ自体、フォトレジスト、
および／またはフォトレジスト中の１種または複数種の
物質と反応する。このようにして、その化合物はフォト
レジストと反応し、結合する。

【００４７】光安定化を本発明の一部として、または本
発明とは独立に実行してもよい。本明細書で述べるよう
に、光安定化は酸を発生することができる。前記化合物
は酸と反応してもよい。その代わりに、またはそれに加
え、酸は化合物のそれ自体との反応、フォトレジストお
よび／またはフォトレジスト中の物質との反応を触媒し
てもよい。

【００４８】光安定化は他の方式で作用して本発明の結
果を起こし得る。一実施形態によれば、光安定化はフォ
トレジスト中にフリー・ラジカルを発生させる。そのフ
リー・ラジカルは、その少なくとも１つの化合物のそれ
自体との反応を触媒する。

【００４９】本発明に従って利用される化合物の性質は
他の反応を起こすことができる。例えば、フォトレジス
トに向けたＵＶ光または他のエネルギーおよび少なくと
も１つの化合物が、その少なくとも１つの化合物の光分
解を起こし、フォトレジストと反応することのできるフ
リー・ラジカルを形成する。別の実施形態によれば、Ｕ
Ｖ光で照射するか、または他のエネルギーにさらした際
に、その少なくとも１つの化合物は結合開裂を受ける。
結合開裂はラジカルを生成する。例えば、その少なくと
も１つの化合物の性質が、結合開裂によって生成するラ
ジカルがフェニル・ラジカルとなるものかもしれない。
フェニル・ラジカルは他の芳香環とカップリングするこ
とができる。

【００５０】その少なくとも１つの化合物はフォトレジ
スト中の分子の様々な部分と反応することができる。例
えば、その少なくとも１つの化合物はフォトレジスト中
のフェノール基と反応することができる。その少なくと
も１つの化合物はフォトレジスト分子の他の部分とも反
応することができる。例えば、その少なくとも１つの化
合物はフォトレジスト分子上の芳香環またはカルボン酸
基と反応することができる。

【００５１】上記の記述は、その少なくとも１つの化合
物について起こる反応の例を提供する。本発明により利
用される化合物の例には、エポキシド類、ビニルエーテ
ル類、フラン類、クマリン類、インデン類、スチレン
類、アクリロニトリル類、アクリラート類、アリールハ
ライド類、ハロシラン類、アルキン類、アルケン類、環
状エーテル類、および二酸化硫黄が含まれる。選択され
たものがフォトレジストに所望の効果をもたらす限り、
これらのグループ中の任意のグループの任意の物質を本
発明に従って利用してよい。

【００５２】その少なくとも１つの化合物がアクリレー
トである場合、アクリレートの例にはメタクリル酸メチ
ルおよびメタクリル酸フェニルが含まれ得る。本発明に
より利用されるニトリルの一例はメタクリロニトリルで
ある。さらに、本発明により利用されるアルケンおよび
アルキンの例は、エチレン、ブタジエン、アセチレンお
よびインデンである。

【００５３】一部の例では、化合物上の一定の基の存在
に基づいて、その少なくとも１つの化合物が選択され
る。例えば、その少なくとも１つの化合物にはビニルモ
ノマーが含まれ得る。ビニルモノマーにはビニルエーテ
ルモノマーが含まれ得る。幾つかの実施形態によれば、
ビニルモノマーは芳香族基を含む。ビニルモノマーが有
する別の性質は、ビニルモノマーは非常に揮発性である
か、気体であることである。ビニルモノマーを含む化合
物の例は、インデン、２，３−ベンゾフラン、フェニル
ビニルエーテル、メチルビニルエーテルおよび２，３−
ジヒドロフランである。

【００５４】その少なくとも１つの化合物が含む他の基
は、エポキシ官能基含有モノマーである。幾つかの実施
形態によれば、エポキシ官能基含有モノマーは非常に揮
発性であるか、気体である。エポキシ官能基含有モノマ
ーの例には、（２，３−エポキシプロピル）ベンゼン、
エチレンオキシドおよびプロピレンオキシドが含まれ
る。

【００５５】その少なくとも１つの化合物は多様なモノ
マーを含むことができる。そのモノマーには、アクリル
モノマー類、スチレンモノマー類および／またはアクリ
ロニトリルモノマー類が含まれ得る。

【００５６】より広義の用語では、その少なくとも１つ
の化合物の幾つかの実施形態には光不安定な結合が含ま
れる。また、その少なくとも１つの化合物は少なくとも
１つのエッチング耐性構造を含む。エッチング耐性構造
には、芳香環、ノルボルニル基のような環状または多環
状炭化水素が含まれる。

【００５７】より具体的な例によれば、その少なくとも
１つの化合物はアリールハライドでもよい。アリールハ
ライドとしては、ヨードベンゼン、ブロモベンゼンおよ
びクロロベンゼンが挙げられる。

【００５８】さらに、その少なくとも１つの化合物は少
なくとも１つのクロロシランを含んでもよい。クロロシ
ランの例にはジメチルフェニルクロロシランが挙げられ
る。

【００５９】さらにまた、その少なくとも１つの化合物
は、アルキン基および／または少なくとも１つの芳香環
を含むことができる。アルキンにはフェニルアセチレン
およびブタジインが含まれる。

【００６０】本発明者等は、例えば遠紫外フォトレジス
トのＣＤ制御を改善し、エッチングロスを減少すること
ができる広範な薬品および反応機構を予想した。薬品を
現像されたフォトレジスト・フィーチャ内に拡散させ、
それから、フォトレジストから拡散して戻ることができ
ないような方式でその薬品に反応を受けさせる任意のＵ
Ｖ、電子線またはイオン衝撃補助プロセスを用いる。そ
の後のプロセス段階で形成されると予想される条件、特
にプラズマ・エッチングの下で、このプロセスは収縮を
減少させ、それによってＣＤ制御を改善し、フォトレジ
スト材料の反応性エッチング化学に対する耐性を増加さ
せることによって、プラズマ・エッチング中のフィーチ
ャの正味ロスをも減少させることができる。単なる例と
して、所望の結果をもたらし得る幾つかの化学プロセス
を以下に記載する。

【００６１】一般に本発明では、露光し、現像したフォ
トレジスト・フィーチャを少なくとも１つの化合物で処
理することが含まれる。フォトレジスト・フィーチャを
少なくとも１つの化合物にさらす全時間は、約５秒から
約１時間である。所望の効果を実現するために必要な任
意の時間を利用してもよいことは当然である。

【００６２】フォトレジスト・フィーチャおよび少なく
とも１つの化合物は、ＵＶ光、電子線またはイオン衝撃
の形態のエネルギーあるいは他のエネルギーにさらされ
る。ＵＶまたは他のエネルギーは連続的に、または間欠
的に適用される。フォトレジスト・フィーチャおよび少
なくとも１つの化合物が紫外光に照射される全時間は、
約５秒から約５分である。ＵＶ光または他形態のエネル
ギーは、典型的には約１０ｍＷから約１Ｗの範囲の一定
または可変の強度を有する。

【００６３】ＵＶまたは他のエネルギー照射の前、最中
および／または後の少なくとも一つの時期に、フォトレ
ジスト・フィーチャおよび少なくとも１つの化合物は室
温より高い温度にもさらされる。ＵＶまたは他のエネル
ギー照射と全く同様に、高温暴露は連続的か間欠的であ
る。典型的には、フォトレジスト・フィーチャは約２０
℃より高く、約２５０℃までの温度にさらされる。もっ
と典型的には、温度は約２０℃より高く、約２００℃ま
でである。実施形態が高温への連続的暴露または間欠的
暴露を利用するかに係わらず、フォトレジスト・フィー
チャおよび少なくとも１つの化合物が高温にさらされる
全時間は、典型的には約５秒から約１時間である。

【００６４】一実施形態によれば、フォトレジストの脱
保護温度より低温で、光発生した酸を不可逆的に清掃で
きる少なくとも１つの薬品が使用される。この型の化学
は、その開示の全内容が本明細書の参考文献として引用
される１９９７年１０月３日に出願された米国特許出願
第０８／９４３６２３の主題であるアンモニアと他のア
ミンの使用に類似しているが、アミンと酸との酸塩基反
応の可逆性によって起こされる後者の熱安定性問題を免
れている。

【００６５】本発明の目的に適合した薬品の一例はアセ
チレンである。一般にアルキンは、低温でトリフルオロ
メタンスルホン酸との容易な付加反応を受ける（Ｊ．Ａ
Ｍ．ＣＨＥＭ．ＳＯＣ．，９６（ＩＶ），１１００（１
９７４）を参照）。その反応は以下に示す通りである。

【００６６】

【化１】

【００６７】トリフルオロメタンスルホン酸は、光酸発
生剤の光反応から生じる光酸の代表的なものである。ア
セチレンは多数のポリマーへの高い拡散係数を有する非
常に小さな分子であり、さらに室温で気体であるという
利点がある。酸プロトンはこの過程で不可逆的に結合
し、それによって酸触媒脱保護反応を阻止し、収縮によ
るフィーチャ・サイズのロスを最小限に抑えるだけでな
く、アセチレン付加生成物の形でレジストに質量も追加
される。アセチレンおよびその他のアルキンは、これら
の化合物が高い炭素対水素比を有するために、反応によ
り高いエッチング耐性をもつ組成物を形成すると予想さ
れる。

【００６８】本発明による別のプロセスを実行する場
合、フォトレジスト・ポリマーへのＵＶ補助による付加
に関与し得る任意数の化学試薬を用いてもよい。ここで
付加とは、ポリマーとの化学反応およびポリマーへの付
着を意味する。このプロセスの特殊な例は、化学試薬が
ポリマー上の複数の部位と反応する結果、架橋を起こ
し、したがってエッチング耐性をさらに高める場合であ
る。

【００６９】いずれの例でも質量がフォトレジスト構造
に追加される。追加された質量は、プラズマ・エッチン
グ後の構造ロスの減少も起こし得る。膨潤には収縮の正
味の減少だけでなく、フォトレジスト・フィーチャが収
縮を生じる処理の前の寸法より大きな寸法をもつ場合も
含まれ得る。

【００７０】フォトレジスト・フィーチャは、質量の追
加と関係なく、本発明の結果として形成される大きさよ
り大きな大きさに膨潤することができる。このようにし
て本発明のプロセスを実行した後、フォトレジスト・フ
ィーチャの少なくとも１つの物理的寸法は、フォトレジ
スト・フィーチャの現像後の対応する物理寸法より大き
い。例えば、フォトレジスト・フィーチャは、フォトレ
ジストの堆積表面に平行な少なくとも１方向の少なくと
もひとつで、かつフォトレジストの堆積表面に垂直な方
向で膨潤することができる。

【００７１】フォトレジストの膨潤はフォトレジスト・
フィーチャ内、フォトレジスト・フィーチャ間の空域、
および／またはフォトレジスト・フィーチャ近傍のスペ
ースに逆の効果を及ぼし得る。例えば、フォトレジスト
が膨潤すれば、フォトレジスト・フィーチャに囲まれた
ビアは収縮するであろう。

【００７２】このようにして、特にウェーハの表面積が
レジストでほぼ完全に覆われたままで、撮像領域が実際
にレジスト中のホールであるとき、制御された膨潤は収
縮に拮抗する作用である。これらの「ホール」は最も一
般的にはコンタクトまたはビアと呼ばれる。これらの
「ホール」画像は、レジスト中のホールを介してエッチ
ングされる露出材料下の層に達するまで、レジスト下の
露出材料をエッチングすることによって、層と層とを接
続する手段を提供する。

【００７３】レジストを保持するか、または制御しつつ
膨潤させることによりレジストの「収縮」する本来の傾
向を取除くことによって、コンタクトまたはビアは元の
形や大きさを実際に維持するであろう。そうでなけれ
ば、もっと小さくなるであろう。言い換えれば、それの
直径や高さが小さくなるであろう。コンタクトおよびビ
アは円形のホールなので、膨潤は収縮と同様に一般に対
称である。

【００７４】その上、前記線または「面」フィーチャの
高さ、長さおよび幅も制御しつつ膨潤される。これらの
フィーチャは「予備収縮」され、その後に、施したプロ
セス処理に応じて元の大きさに、またはもっと大きく膨
潤される。しかし、いずれの場合もプロセスを要因によ
って制御し、所望のフィーチャまたはホールを所定の寸
法に処理することができる。

【００７５】図１８と１９は膨潤のコンタクト・ホール
に対する効果を示す。このようにして、図１８は露光
し、現像したフォトレジストで、フォトレジスト内に形
成されたビアを示す。一方、図１９はフォトレジストを
本発明の実施形態に従って処理した際に、フォトレジス
ト内に形成されたビアを示す。図１８と１９を比較して
わかる通り、図１９に示されたビアは図１８のビアより
小さい。

【００７６】本発明によりフォトレジストで形成される
フィーチャの寸法を制御することができる１つの大きな
利点は、例えば、図１８に示す寸法をもつビアがフォト
リソグラフィーの限界を示し、図１９に示す対応寸法を
もつビアを撮像できないとしても、回りのフォトレジス
トを膨潤させることによって図１９に示す大きさをもつ
ビアが形成できることである。

【００７７】他の実施形態によれば、重合することがで
き、および／またはフォトレジストポリマー上の反応性
基に付加することができる多様なビニル型モノマーがフ
ォトレジスト中に拡散する。ＰＡＧの光開始分解による
強酸の発生の前または後に、重合および／またはポリマ
ーへの付加が開始される。二官能または多官能モノマー
の場合、架橋も起こることがある。

【００７８】強酸触媒によって開始される重合には、ビ
ニルエーテルが特に適合する。このような技術に基くＵ
Ｖ硬化被膜が多くの用途で商業的に使用されている。ビ
ニルエーテルは主に自己重合する性質をもつが、アルコ
ールとの酸触媒付加反応を受けることもできる。遠紫外
フォトレジストポリマーは、ビニルエーテルとのこのよ
うな反応を受けることのできるフェノール基を含有し、
したがってフォトレジスト・マトリックス内に成長ポリ
マー鎖をさらに固定する。

【００７９】典型的な例によれば、ビニルモノマーはプ
ラズマ・エッチングに耐性を示す基を含有する。例え
ば、ビニルモノマーは芳香族基を含んでいる。このよう
なモノマーの例は、インデン、ベンゾフランおよびフェ
ニルビニルエーテルに限らない。

【００８０】さらに他の実施形態によれば、高揮発性
か、または気体のモノマーが使用される。このようなモ
ノマーを利用することは、フォトレジスト構造周辺のそ
の薬品を高濃度にすることを容易にし、したがって拡散
速度を促進する。このような揮発性モノマーの例には、
約５℃から約６℃の沸点をもつメチルビニルエーテル、
および約５４℃から約５５℃の沸点をもつ２，３−ジヒ
ドロフランが含まれる。

【００８１】酸触媒重合および／またはフォトレジスト
ポリマーへの付加を受けることのできる他の部類のモノ
マーには、エポキシ基含有薬品が含まれる。ビニルエー
テルと同様に、エポキシ基含有モノマーはＵＶ硬化被膜
に商業的用途を見出した。具体例には同様に、（２，３
−エポキシプロピル）ベンゼン等のエッチング耐性構造
を含むものと、エチレンオキシド、プロピレンオキシド
等の高揮発性かまたは気体の薬品が挙げられる。

【００８２】本発明のプロセスのさらに他の例によれ
ば、ＵＶ照射した際にフリー・ラジカルがフォトレジス
ト・マトリックス中に発生するという事実を利用するこ
とが可能である（ＪｏｒｄｈａｍｏａｎｄＭｏｒｅ
ａｕ，ＳＰＩＥ，Ｖｏｌ．２７２４，ｐ．５８８を参
照）。このようなフリー・ラジカルは、フリー・ラジカ
ル重合性モノマーの重合を開始するために使用される。
このようなモノマーの例には、メタクリル酸メチル等の
アクリルモノマーや例えば、スチレンおよびアクリロニ
トリルが含まれる。後者の２例は、各々エッチング耐性
構造含有モノマーおよび高揮発性モノマーを示す。

【００８３】多くのフリー・ラジカル重合性モノマーの
開始はＵＶ照射だけで起こすことができる。ＵＶ照射単
独、または熱や酸の存在等の他の要素と組合せたＵＶ照
射の結果がどうであれ、ＵＶ照射の後、それと同時、ま
たはその前にフォトレジスト構造中へのモノマーの吸収
によって、ラジカルが形成され、重合を開始し、それに
よってレジスト構造中に付加されたモノマーを固定す
る。

【００８４】自己重合性のモノマーを利用する一利点
は、モノマーを化学量論的に制御する必要がないことで
ある。米国特許第５１７３３９３号に記載されているよ
うなフォトレジスト・ポリマーと必ず反応する化学薬品
の場合には、全ての接近可能な反応性ポリマー部位が消
費された後では反応することができない過剰の薬品を適
用することは可能ではある。このような場合、揮発性物
質がレジスト内に残り、後の処理でそれを脱気するとき
に問題を起こし得る。

【００８５】その上、化学量論量の化学的処理では、自
由体積を満たし、かなりの収縮に対してレジスト・フィ
ーチャを十分に安定化させるには十分でない。自己反応
性薬品を使用することによって、レジスト中に拡散した
物質量に関係なく本質的に完全な反応を起こすことがで
き、したがって臨界寸法やエッチング耐性をより良く制
御することができる。

【００８６】本発明のプロセスのさらに他の例によれ
ば、ＵＶ照射で光分解を起こし易く、フォトレジストポ
リマーと反応することのできるフリー・ラジカルを形成
する多様な薬品を単独で、または複数で使用することが
できる。これらの薬品は光不安定な結合を含む。典型的
には、本発明により利用されるこの部類の材料は、エッ
チング耐性構造を含む。エッチング耐性構造は芳香環を
含むことができる。これらの化合物の一例にはアリール
ハライドが含まれる。アリールハライドの例にはヨード
ベンゼン、ブロモベンゼンおよびクロロベンゼンが含ま
れる。

【００８７】これらの薬品は照射されたときに結合開裂
を受ける。結合開裂によってフェニル・ラジカルが生じ
る。フェニル・ラジカルは、ＤＵＶフォトレジストポリ
マーに見られるもの等の他の芳香環とカップリングする
ことができる。この反応は下図によって示される。

【００８８】

【化２】（式中、ＸはＣｌ、ＢｒまたはＩである。）

【００８９】この例の結果は、芳香環密度の増加したポ
リマーであり、したがってエッチング耐性の改善であ
る。他の適当な薬品にはクロロシランが含まれる。任意
のクロロシランが利用される。クロロシランの一例はジ
メチルフェニルクロロシランである。

【００９０】本発明の実施形態に関する前記説明は、本
発明の要件を満たすために利用可能な広範な光化学反応
機構を示している。他の多くの化学反応も利用可能であ
り、その一部は多重機構を介して反応する。化学反応の
他の例については下記で論じる。

【００９１】二酸化硫黄は、本発明に従って薬品の１つ
として利用される化合物の１つである。二酸化硫黄は、
フォトレジストポリマーとの反応を受けることのできる
非常に多機能な試薬である。例えば、二酸化硫黄は光安
定化中に発生するもの等の炭素系ラジカルに付加して、
スルフィネート基を形成するか、または酸素の存在下で
スルフォネート基を形成する。

【００９２】二酸化硫黄は標準の温度と圧力で気体であ
り、多くの有機ポリマーに良い拡散性と溶解性を有す
る。二酸化硫黄の有機ポリマーへの化学的付加は質量を
追加する有効な方法である。二酸化硫黄の分子量は６４
である。

【００９３】他の機構によれば、二酸化硫黄は、脱保護
時に生成するもの等のオレフィンと共重合によって反応
し、ポリスルフォンを形成する。さらに他の機構によれ
ば、二酸化硫黄の、光安定化中に発生するようなキノン
・ラジカルとの結合で、芳香族スルフォン結合が生成し
得る。いずれの場合も質量が追加されると同時に収縮が
減少し、その結果エッチング耐性が増加する。

【００９４】多重機構を介して反応することのできる化
学薬品の他の例には、アルキン官能基含有薬品が含まれ
る。これらの化合物の不可逆的酸清掃剤としての役割は
既に議論された。アルキンはＵＶ光の吸収も起こし、フ
リー・ラジカルを形成する。生成したフリー・ラジカル
は、自己重合および／またはフォトレジストポリマー中
に見られるような芳香環への付加反応等の様々な反応を
受けることがある。

【００９５】反応性アルキン基と芳香環の両方を含有す
る薬品は、フォトレジスト・フィーチャのエッチング耐
性を高めるために特に有効である。このような化合物の
一例がフェニルアセチレンである。

【００９６】一定のアルキンが光化学的に反応し得るさ
らに他の機構が、ブタジインの場合で示される。ブタジ
インは約１２４ｎｍまたは約１４７ｎｍの光を吸収し、
Ｃ₂（原子状炭素）およびアセチレンを形成する。炭素
対水素の比に基くモデルから予測されるように、原子状
炭素は極めて高いプラズマ・エッチング耐性を有する。

【００９７】フォトレジスト・パターンの化学的、熱
的、および／または照射処理を実行するために、一定の
特殊な装置を利用することが望ましく、および／または
有利である。一実施形態によれば、その装置には密閉チ
ャンバが含まれる。チャンバには熱制御されたチャック
が含まれる。照射は、所望の光反応に適した波長出力を
もつ強度の調節、変更が可能なＵＶ源を用いて実施され
る。

【００９８】プロセスの少なくとも一部を大気圧より低
い圧力で実施することも望ましい。したがって、本発明
によるプロセスを実施する装置には、チャンバを真空ポ
ンプで脱気する機構が含まれる。真空ポンプは幾つかの
理由により望ましい。

【００９９】典型的には、本発明によるプロセスは約１
トル（ｔｏｒｒ）から約１００気圧の圧力で実施され
る。このようにして、その少なくとも１つの薬品は、プ
ロセスに利用される条件下で気体、液体または蒸気であ
る。

【０１００】大気が所望の反応に有害な効果を及ぼす場
合、酸素と空気が処理用チャンバから除去されること
が、対策の例に含まれる。また、チャンバ内を真空にす
ることは、常温、常圧で液体の薬品の処理による蒸気形
成を促進する手段を提供する。さらに、チャンバを真空
にできることは、大気に排出される前に気体や蒸気をチ
ャンバから一掃することを可能にし、それによって毒性
の疑いがある物質の放出を予防できる。

【０１０１】気体薬品による処理の場合、圧力や流速を
制御しながらチャンバに気体を送る機構を含めること
が、一般には望ましい。処理薬品が気体であるか否かに
係わらず、装置には処理用チャンバ内の雰囲気を制御す
る機構が含まれる。このようにして、フォトレジスト・
フィーチャを非酸化性雰囲気にさらすことが望ましい。
そのため、本発明による装置には１種または複数の気体
をチャンバに導入したり、抜取ったりする機構が含まれ
る。

【０１０２】薬品蒸気による処理の場合、加熱チャンバ
に通じる加熱配管を付属する液体用加熱容器を含めるこ
とが望ましい。このようにして、系全体の温度と圧力の
制御により、薬品の所望の蒸気圧がチャンバ内とウェー
ハ回りで維持される。

【０１０３】本発明は半導体デバイス構造を形成するプ
ロセスも提供する。このようなプロセスには、前記シリ
コン・ウェーハのような半導体基板上にフォトレジスト
層を堆積することが含まれる。フィーチャのパターンが
フォトレジスト中に露光される。その後フォトレジスト
・フィーチャが現像される。次に、フォトレジスト・フ
ィーチャは光安定化工程にさらされる。

【０１０４】露光および現像の後、フォトレジスト・フ
ィーチャを少なくとも１つの化合物にさらして、その化
合物の少なくとも１個およびフォトレジストの少なくと
も１成分と反応させる。その反応はフォトレジストの少
なくとも１成分の存在下に起こる。その少なくとも１つ
の化合物にさらした後、フォトレジスト・フィーチャを
前記少なくとも１つの化合物にさらす前、同時、後から
なる少なくとも１時期に、フォトレジスト・フィーチャ
を反応開始エネルギーにさらす。上記の、または本明細
書の他の箇所で言及する反応開始エネルギーには、紫外
光、電子線、イオン衝撃、および／またはここに述べる
反応を開始および／または推進するのに必要なエネルギ
ーを与える任意の他のエネルギーが含まれ得る。

【０１０５】フォトレジストの改変によって本発明の他
の態様がもたらされる。この態様は露光、現像後の改変
されたフォトレジストに関する。そのフォトレジストに
は、フォトレジストに結合され、またはそれに含有され
た少なくとも１つの化合物を有するフォトレジスト・フ
ィーチャが含まれる。そのフォトレジスト・フィーチャ
は既に光安定化にさらされており、光安定化前のフィー
チャと比較して寸法が同じに、小さく、または大きくな
り得る。

【０１０６】

【実施例】以下に本発明により実現された方法および結
果を特定する実施例を示す。実施例は説明のためのもの
にすぎないと考えるべきである。蒸気処理チャンバ以下
の実験を実行するために、特別に設計した蒸気処理器具
を製作した。この器具は、加熱ウェーハ・チャックが取
付けられ、真空ポンプに接続された本質的に真空気密の
加熱チャンバを有しており、マノメーターでチャンバ内
の蒸気圧を測定できる。その上、ＤＨＦのような液体薬
品を収容する加熱タンクが、バルブ付きの加熱蒸気配管
によりチャンバに接続されている。別の配管でチャンバ
に窒素を通気できる。チャンバの上端部には石英板が取
付けられ、そこから処理中のウェーハを観察することが
でき、あるいは、蒸気処理中にウェーハを照射すること
を望むならそこからＵＶ光を当てることができる。チャ
ンバ内の全表面またはほぼ全表面および蒸気配管を加熱
することによって、表面での凝縮を避けながら、チャン
バ内とウェーハ上方の薬品の蒸気相を維持することが可
能である。タンクの温度は薬品の蒸気圧を制御するため
に利用することができる。

【０１０７】一実施形態によれば、ウェーハを蒸気処理
する工程は、ウェーハを所望の温度に加熱したチャック
に配置することと、チャンバのドアを閉め、完全な真空
に達するまで真空ポンプに対してバルブを開けること
と、真空ポンプに対してバルブを閉めることと、薬品タ
ンクに対してバルブを開け、蒸気圧が所望のレベル（普
通は平衡蒸気圧）に達するようにすることと、所望の処
理時間が経過後、薬品タンクに対してバルブを閉めるこ
とと、チャンバから蒸気を除くために、真空ポンプに対
してバルブを所望により開けることと、チャンバに窒素
を通気し、チャンバを大気圧に到達させ、チャンバのド
アを開け、ウェーハを取出ことが含まれる。

【０１０８】実施例１：ＥＳＣＡＰ型フォトレジストに
おける膨潤率に対する予備的ＵＶ照射の効果８インチ・シリコン・ウェーハをＵＶ−６^TM、シプレー
社製のＥＳＣＡＰ型遠紫外フォトレジストでスピン・コ
ートし、接触ホット・プレート上約１３０℃、約４５秒
間ソフト・ベークした。写真造影／パターン形成中に通
常行われる露光後ベークをシミュレートするために、ウ
ェーハを最後に接触ホット・プレート上約１４０℃、約
６０秒間処理した。それから塗膜厚さをルドルフテクノ
ロジー社製のＦＯＣＵＳ^TMエリプソメータで測定した。

【０１０９】それから塗布されたウェーハの一部を以下
の通り化学蒸気にさらした。

【０１１０】他のウェーハは次の通りＵＶ光で処理し
た。塗布したウェーハをイートン社フュージョンシステ
ムズ部門の３００ｍｍＰＣＵフォトスタビライザー
の中に配置し、常温でＨ−Ｍｏｄ電球からの約１０５ｍ
Ｗ／ｃｍ²のＵＶ放射照度にさらした。この電球は２４
８ｎｍ近辺の有意なレベルを含む広域スペクトル出力を
生じる。このような出力を生じる他の任意の電球も利用
できる。

【０１１１】ウェーハは常温で約３０秒間照射された。
この照射は光酸発生剤を完全に分解し、酸を放出するの
に十分に余裕がある。

【０１１２】照射、未照射を含め全てのウェーハは、下
記の表１に示すように、それから約２００トル、約３０
℃で様々な時間、２，３−ジヒドロフラン（ＤＨＦ）蒸
気を含む特別設計のチャンバ中で処理された。

【０１１３】

【表１】

【０１１４】ＵＶ光にさらされなかったレジストの外観
に変化はなかった。一方、照射されたレジストは、ＤＨ
Ｆ蒸気にさらされた後、数秒以内に動的に変色した。蒸
気処理の終わりに、チャンバに窒素を通気し、大気圧に
戻した。

【０１１５】塗布したウェーハをそれから前記フォトス
タビライザー中、常温で約３０秒間、Ｈ−Ｍｏｄ電球か
らの約１０５ｍＷ／ｃｍ²のＵＶ放射照度で処理した。
それから塗膜厚さをエリプソメータで測定した。全ての
ウェーハは約１４０℃で約６０秒間ベークされ、その厚
さが再測定された。本実施例の結果は図３に図示されて
いる。

【０１１６】図３に示した結果はＵＶ照射例についての
膨潤率の劇的な増加を示す。予備的な前処理をしていな
いこの特定のレジストの厚さは、ＵＶで照射後、約１４
０℃に加熱すると約８％減少する。ＤＨＦ処理試料も１
４０℃に加熱後に収縮したが、その原因は吸収されたが
未反応のＤＨＦの脱保護、重合および／または揮発化の
組合せのためと考えられる。

【０１１７】しかし、照射したレジストの場合、約１分
間の蒸気処理でも１４０℃ベーク後の正味の厚さが約１
０％増加している。これらの比較から、非照射レジスト
で１４０℃ベーク後の被膜の厚さが正味変化０％となる
には、約２時間蒸気にさらすことが必要である。

【０１１８】実施例２ａ：ＤＨＦのＥＳＣＡＰ型フォト
レジストとの相互作用に対する予備的な高強度ＵＶ照射
の効果実施例１のように塗布したウェーハを常温で約３０秒
間、Ｈ−Ｍｏｄ電球からの約２７５ｍＷ／ｃｍ²のＵＶ
放射照度にさらした。その後、ウェーハを表２に示すよ
うに様々な時間と温度でＤＨＦ蒸気にさらした。

【０１１９】

【表２】

【０１２０】表面上における粒子形成は、約１４０℃の
温度で実行されたポスト・ベークに影響されなかつた。
温度上昇および処理時間の短縮によりこの現象の事例が
減少した。

【０１２１】他のウェーハを紫外光で同様に処理し、図
６に示した温度で１分間ＤＨＦ蒸気で処理した。全ての
例でフォトレジスト被膜は平滑で光沢を示した。図４に
示したグラフには、ＤＨＦの代わりに窒素を用いる以
外、全く同様に処理したウェーハに対する実験データが
含まれている。

【０１２２】図６から明らかなように、高強度ＵＶ光に
さらしたＥＳＣＡＰレジスト中のＤＨＦの高い膨潤率
が、表面欠陥を避けながらより高い温度で容易に実現さ
れる。約１４０℃でベーキングした後でも、厚さの正味
増加を容易に実現できるのに対し、窒素処理対照では約
８％の収縮が起こった。

【０１２３】比較実施例２ｂ：アセトンのＥＳＣＡＰ型
フォトレジストとの相互作用に対する予備的な高強度Ｕ
Ｖ照射の効果観察された高膨潤率は、レジスト中に発生した光酸と接
触した際のＤＨＦの重合能力に起因するという仮説を試
験する目的で、アセトンの挙動を比較のために調べた。
アセトンは揮発性がＤＨＦとほぼ等しい。アセトンはレ
ジストに対する良溶媒でもあるので、容易に拡散するは
ずである。ＤＨＦと異なり、アセトンは急速重合の機構
を有していない。

【０１２４】塗布した２枚のウェーハを例２ａのように
ＵＶ光で処理した。それからウェーハを約１９０トル、
約７０℃のアセトン蒸気で約１分間および約５分間処理
した。いずれの場合もレジスト被膜に眼に見える変化は
なかった。エリプソメータで測定したところ、起こった
厚さの変化は各々約０．７６％と約２．０７％であつ
た。ＵＶ光にさらさなかった第３のウェーハを１分間ア
セトン蒸気で同様に処理した結果、厚さの変化は全く検
出されなかった。

【０１２５】１分間のアセトン蒸気処理後の収縮は、図
６に示したように窒素処理した例とほぼ同等であった。
これは有意の反応や質量付加が起こらなかったことを示
す。対照的に、ＤＨＦはこれらの条件下でレジスト厚さ
を約１６％増加させた。

【０１２６】約５分のアセトン処理後に被膜ロスが大幅
に増大した原因は、恐らく約７０℃で脱保護がさらに進
んだことである。脱保護が起こり得ず、アセトンが反応
しないので、非ＵＶ照射レジストは厚さの変化を受けな
い。

【０１２７】実施例３：ＤＨＦのＥＳＣＡＰ型フォトレ
ジストとの相互作用に対する予備的高温、高強度ＵＶ照
射の効果実施例１のように塗布したウェーハを約３０秒間、約８
０℃から約１２０℃まで温度を上げながら、Ｈ−Ｍｏｄ
電球からの約２７５ｍＷ／ｃｍ²のＵＶ放射照度に光安
定化装置中でさらした。その後、ウェーハを約１４０
℃、約１分間ベークした。エリプソメータによる測定で
は、ウェーハは被膜厚さの約８％を失っていた。

【０１２８】次に図７に示すように、ウェーハを約９０
℃で様々な時間ＤＨＦ蒸気にさらした。約１４０℃、約
１分間の最終的なベークで収縮を起こした。この収縮も
図７に示されている。このように、レジストが架橋さ
れ、高密度化され、完全に脱保護されてしまう条件下で
さえも、より高い温度でかなりの膨潤率がまだ得られ
る。

【０１２９】実施例４：ＥＳＣＡＰ型フォトレジスト中
にパターン化した高温、高強度ＵＶ照射グループ・ライ
ンに対するＤＨＦ蒸気の効果ＥＳＣＡＰ型フォトレジスト、ＪＳＲマイクロエレクト
ロニクス社製のＫＲＦＭ２０Ｇを８インチ・シリコン・
ウェーハ上のＢｏｔｔｏｍＡｎｔｉ−Ｒｅｆｌｅｃｔ
ｉｖｅＣｏａｔｉｎｇ（ＢＡＲＣ）上面に塗布し、様
々なフィーチャを含むテスト・マスクでパターン形成し
た。

【０１３０】これらのウェーハの１枚を次のように処理
した。最初に、約３０秒間、約８０℃氏から約１２０℃
まで温度を上げながら、Ｈ−Ｍｏｄ電球からの約２７５
ｍＷ／ｃｍ²のＵＶ放射照度に光安定化装置中でさらし
た。その後、ウェーハを約１４０℃、約１分間ベークし
た。

【０１３１】エリプソメータによる測定では、レジスト
は被膜厚さの約８％を失っていた。それから、ウェーハ
を約９０℃で９０秒間ＤＨＦ蒸気にさらした結果、被膜
厚さが約１７．８％の正味増加を示した。このウェーハ
の一部を約１４０℃、約１分間の最終的なベークを実施
したところさらに収縮を起こした。

【０１３２】このウェーハの開裂部分からの一連の対ラ
インの走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真によって、図８に
示す約１４０℃でのベーク前、および図９に示すベーク
後の各顕微鏡写真を、図１０に示す未処理、または図１
１に示すＵＶ／ベークだけの各ウェーハの写真と比較し
た。図１２に示す通り、これらのラインの測定も行っ
た。その結果、ＤＨＦ処理は、単にＵＶと熱を用いるプ
ロセスより原寸法にはるかに近い光安定化レジスト・フ
ィーチャを製造できることが示される。

【０１３３】実施例５：ＥＳＣＡＰ型フォトレジスト中
にパターン化した高温、高強度ＵＶ照射ビアに対するＤ
ＨＦ蒸気の効果ＥＳＣＡＰ型フォトレジスト、ＪＳＲマイクロエレクト
ロニクス社製のＫＲＦＭ２０Ｇを８インチ・シリコン・
ウェーハ上のＢｏｔｔｏｍＡｎｔｉ−Ｒｅｆｌｅｃｔ
ｉｖｅＣｏａｔｉｎｇ（ＢＡＲＣ）上面に塗布し、様
々なフィーチャを含むテスト・マスクでパターン形成し
た。

【０１３４】これらのウェーハの１枚を次のように処理
した。最初に、約３０秒間、約８０℃氏から約１２０℃
まで温度を上げながら、Ｈ−Ｍｏｄ電球からの約２７５
ｍＷ／ｃｍ²のＵＶ放射照度に光安定化装置中でさら
し、その後、ウェーハを約１４０℃、約１分間ベークし
た。エリプソメータによる測定から、レジストは被膜厚
さの約８％を失っていた。それから、ウェーハを約９０
℃で約８０秒間ＤＨＦ蒸気にさらした結果、被膜厚さが
約２０．５％の正味増加を示した。このウェーハの一部
の約１４０℃、約１分間の最終的なベークでさらに収縮
を起こした。

【０１３５】このウェーハの開裂部分からの一連のビア
の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真によって、図１３に示
す約１４０℃でのベーク前、および図１４に示すベーク
後の各顕微鏡写真を、図１５に示す未処理のウェーハの
写真と比較した。その結果、ＤＨＦ処理は、周囲のフォ
トレジストの膨潤のために未処理パターンのビアより幅
の狭いビアを製造できることが示された。その上、この
プロセスは第１段階として光安定化（ＵＶと熱）を含ん
でいるとはいえ、ＵＶと熱だけを用いるプロセスでは、
周囲のフォトレジストの収縮のために未処理パターンの
ビアよりビアが大きくなってしまう。

【０１３６】実施例６：予備的ＵＶ照射のアセタール型
フォトレジストにおける膨潤率に対する効果８インチ・シリコン・ウェーハを住友のＰＥＫ１０３７
Ａでスピン・コートし、接触ホット・プレート上約９０
℃、約９０秒間ソフト・ベークした。写真造影／パター
ン形成中に通常行われる露光後ベークをシミュレートす
るために、ウェーハを次に接触ホット・プレート上約１
１０℃、約９０秒間処理した。それから塗膜厚さをルド
ルフテクノロジー社製のＦＯＣＵＳ^TMエリプソメータで
測定した。

【０１３７】それから塗布されたウェーハの一部を以下
の通り化学蒸気にさらした。

【０１３８】他のウェーハは次の通りＵＶ光で処理し
た。塗布したウェーハをイートン社フォージョンシステ
ムズ部門の３００ｍｍＰＣＵフォトスタビライザー
の中に配置し、常温で約３０秒間、Ｈ−Ｍｏｄ電球から
の約１０５ｍＷ／ｃｍ²のＵＶ放射照度にさらした。

【０１３９】それから、照射、未照射を含め全てのウェ
ーハは、約２２０トル、約３０℃で様々な時間、２，３
−ジヒドロフラン（ＤＨＦ）蒸気を含む特別設計のチャ
ンバ中で処理された。

【０１４０】ＵＶ光にさらされなかったレジストの外観
に変化はなかった。一方、照射されたレジストは、ＤＨ
Ｆ蒸気にさらされた後数秒以内で動的な変色を受けた。

【０１４１】塗布したウェーハをそれから前記フォトス
タビライザー中、常温で約３０秒間、Ｈ−Ｍｏｄ電球か
らの約１０５ｍＷ／ｃｍ²のＵＶ放射照度で処理した。
それから塗膜厚さをエリプソメータで測定した。全ての
ウェーハは約１４０℃で約６０秒間ベークされ、その厚
さが再測定された。結果は図１６に図示されている。

【０１４２】図１６に示した結果は、ＥＳＣＡＰレジス
トの場合にも観察されたように、ＵＶ照射例に対する膨
潤率の劇的な増加を示している。予備的な前処理をして
いないこの特定のレジストの厚さは、常温でＵＶに照射
後、約１４％減少し、その後約１４０℃に加熱した後は
約１７％減少する。しかし、その後ＤＨＦにさらすと、
厚さを約５分以下で完全に回復することができる。

【０１４３】実施例７：ＤＨＦのアセタール型フォトレ
ジストとの相互作用に対する予備的高温、高強度ＵＶ照
射の効果実施例６のように塗布したウェーハを約３０秒間、約８
０℃から約１２０℃まで温度を上げながら、Ｈ−Ｍｏｄ
電球からの約２７５ｍＷ／ｃｍ²のＵＶ放射照度に光安
定化装置中でさらした。その後、ウェーハを約１４０
℃、約１分間ベークした。エリプソメータによる測定で
は、ウェーハは被膜厚さの約１７％を失っていた。

【０１４４】次に図１７に示すように、ウェーハを約９
０℃で様々な時間ＤＨＦ蒸気にさらした。約１４０℃、
約１分間の最終的なベークで収縮を起こした。この収縮
も図１７に示されている。

【０１４５】即ち、レジストが架橋され、高密度化さ
れ、完全に脱保護されてしまう条件下でさえも、より高
い温度でかなりの膨潤率がまだ得られる。予備的なＵＶ
と熱処理により失ったレジスト厚さの大部分を回復する
ことができる。

【０１４６】実施例８：本発明に準じて処理したＥＳＣ
ＡＰレジストのエッチ耐性向上の実証６インチ・シリコン・ウェーハをＵＶ−６^TM、シプレー
社製のＥＳＣＡＰ型遠紫外フォトレジストでスピン・コ
ートし、接触ホット・プレート上１３０℃、４５秒間ソ
フト・ベークした。写真造影／パターン形成中に通常行
われる露光後ベークをシミュレートするために、ウェー
ハを最後に接触ホット・プレート上約１４０℃、約６０
秒間処理した。それから塗膜厚さをルドルフテクノロジ
ー社製のＦＯＣＵＳ^TMエリプソメータで測定した。

【０１４７】それから塗布されたウェーハの一部を以下
の通り処理した。プロセス１ウェーハを窒素下で約３０秒間、約８０℃から約１２０
℃までチャック温度を上げながら、Ｈ−Ｍｏｄ電球から
の約２７５ｍＷ／ｃｍ²のＵＶ放射照度に光安定化装置
中でさらした。最後に、ウェーハを約１４０℃、約６０
秒間加熱した。プロセス２ウェーハを窒素下で約３０秒
間、約８０℃から約１２０℃までチャック温度を上げな
がら、Ｈ−Ｍｏｄ電球からの約２７５ｍＷ／ｃｍ²のＵ
Ｖ放射照度に光安定化装置中でさらした。次に、約９０
℃で約７５秒間加熱しながら、ウェーハを約２２５トル
のＤＨＦ蒸気で処理した。最後に、ウェーハを約１４０
℃、約６０秒間加熱した。

【０１４８】数枚の未処理対照を含む全ての塗布ウェー
ハを単一チャンバのＤｒｙｔｅｋプラズマ・エッチング
装置中、約１２００オングストロームのアルミニウムを
エッチングするように設計した次の処方を用いて処理し
た。ステップ１ＢＣｌ₃ − ６０ｓｃｃｍＣｌ₂ − ２０ｓｃｃｍＮ₂ − ４０ｓｃｃｍ圧力＝２２０ミリトル高周波出力＝１７０Ｗ始動遅れ＝３０秒最大時間＝６０秒ステップ２ＳＦ₆ − １０ｓｃｃｍＨｅ − ２０ｓｃｃｍ圧力＝１８０ミリトル高周波出力＝１６０Ｗ始動遅れ＝１０秒最大時間＝３０秒それから被膜厚さを測定した。全被膜ロス量が表３に示
されている。

【０１４９】

【表３】

【０１５０】本発明によって処理されたレジストは、未
処理レジストよりエッチング後の全被膜ロスが約２２％
少なく、ＵＶ／ベーク処理レジストより全被膜ロスが約
３６％少ない。

【０１５１】以上の記載が本発明を説明している。ま
た、本開示内容は本発明の好ましい実施形態を示し、記
述しているにすぎないが、前述の通り、本発明は他の様
々な組合せ、改変および環境で使用でき、上記の教示お
よび／または関連技術の技巧や知識と同一基準で、本明
細書に表現された発明概念の範囲内で変更または改変を
することができることを理解すべきである。上記した実
施形態は、本発明を実施する最良の方式を説明するこ
と、および当分野の他の技術者がこのような、あるいは
他の実施形態で、かつ本発明の特定の用途または使用に
必要な多様な改変をして本発明を利用できるようにする
ことをさらに意図している。したがって、本記述は本発
明をここに開示した形式に限定することを意図するもの
ではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】基板上のフォトレジストで形成されたフィーチ
ャの断面図で、フォトレジスト・フィーチャが処理の結
果収縮した状態を示す。

【図２】基板上のフォトレジストで形成されたフィーチ
ャの断面図で、本発明によって、薬品が図１に示した収
縮を減殺した状態を示す。

【図３】被膜厚さのパーセント変化率と時間との関係を
示すグラフである。

【図４】本発明によるプロセスの一実施形態に従って処
理されたビアを透視図で示す図面代用顕微鏡写真であ
る。

【図５】本発明によるプロセスに従って処理されなかっ
たビアを断面図で示す図面代用顕微鏡写真である。

【図６】被膜厚さのパーセント変化率と温度との関係を
示すグラフである。

【図７】被膜厚さのパーセント変化率と時間との関係を
示すグラフである。

【図８】本発明によるプロセスに従って処理された、露
光後ベーク工程前のフォトレジストの対ラインを断面図
で示す図面代用顕微鏡写真である。

【図９】図８に示す対ラインを処理するために利用され
る本発明のプロセスに従って処理され、露光後ベーク工
程に掛けた対ラインを断面図で示す図面代用顕微鏡写真
である。

【図１０】本発明によるプロセスに従って処理されず、
露光後ベーク工程にも掛けなかった対ラインを断面図で
示す図面代用顕微鏡写真である。

【図１１】本発明によるプロセスに従って処理されず、
光安定化工程に掛けた対ラインを断面図で示す図面代用
顕微鏡写真である。

【図１２】様々な処方により処理された様々な群のフォ
トレジスト・ラインの厚さを示すグラフである。

【図１３】本発明によるプロセスに従って処理された、
露光後ベーク工程前のフォトレジストの対ラインを断面
図で示す図面代用顕微鏡写真である。

【図１４】図１３に示す対ラインを処理するために利用
される本発明のプロセスに従って処理され、露光後ベー
ク工程に掛けた対ラインを断面図で示す図面代用顕微鏡
写真である。

【図１５】本発明によるプロセスに従って処理されず、
露光後ベーク工程にも掛けなかった対ラインを断面図で
示す図面代用顕微鏡写真である。

【図１６】シリコン・ウェーハ上に塗布し、様々な処方
で処理したフォトレジストに対する、被膜厚さのパーセ
ント変化率と時間との関係を示すグラフである。

【図１７】シリコン・ウェーハ上に塗布し、様々な処方
で処理したフォトレジストに対する、被膜厚さのパーセ
ント変化率と時間との関係を示すグラフである。

【図１８】未処理のフォトレジスト中に形成されたビア
の上面図である。

【図１９】本発明の一実施形態に従って処理されたフォ
トレジスト中のビアの上面図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ロバートダグラスモホンドロアメリカ合衆国 21784 メリーランド州サイケスビルノリスアヴェニュー 7380 (72)発明者ジョーンスコットハロックアメリカ合衆国 20854 メリーランド州ポトマックコニストンコート 10313

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】露光され現像されたフォトレジスト・フ
ィーチャを改変するための方法であって、フォトレジスト・フィーチャを少なくとも１つの化合物
にさらすこと、該化合物は少なくとも１種のその化合物
自身およびフォトレジストの少なくとも１成分と反応す
るものであり、該反応はフォトレジストの少なくとも１
成分の存在下で起こさせるものであり、およびフォトレ
ジスト・フィーチャを前記少なくとも１つの化合物にさ
らす前、さらすと同時、およびさらした後からなる群か
ら選ばれた少なくとも一つの時期に、フォトレジスト・
フィーチャを反応開始エネルギーにさらすことを含む方
法。
【請求項２】前記少なくとも１つの化合物が蒸気、気
体または液体である請求項１に記載の方法。
【請求項３】前記フォトレジスト・フィーチャを反応
開始エネルギーにさらす前、およびさらすと同時からな
る群から選ばれた少なくとも一つの時期に、フォトレジ
スト・フィーチャを室温より高い温度にさらすことをさ
らに含む請求項１に記載の方法。
【請求項４】前記フォトレジスト・フィーチャが反応
開始エネルギーに連続的にさらされる請求項１に記載の
方法。
【請求項５】前記フォトレジスト・フィーチャが反応
開始エネルギーに間欠的にさらされる請求項１に記載の
方法。
【請求項６】前記フォトレジスト・フィーチャが反応
開始エネルギーおよび室温より高い温度に連続的にさら
される請求項３に記載の方法。
【請求項７】前記フォトレジスト・フィーチャが反応
開始エネルギーおよび室温より高い温度に間欠的にさら
される請求項３に記載の方法。
【請求項８】前記フォトレジスト・フィーチャが合計
約５秒から約１時間の間、前記少なくとも１つの化合物
にさらされる請求項１に記載の方法。
【請求項９】前記フォトレジスト・フィーチャが合計
約５秒から約５分の間、反応開始エネルギーにさらされ
る請求項１に記載の方法。
【請求項１０】前記フォトレジスト・フィーチャが合
計約５秒から約１時間の間、室温より高い温度にさらさ
れる請求項１に記載の方法。
【請求項１１】前記フォトレジスト・フィーチャが約
２０℃から２００℃の温度で、前記少なくとも１つの化
合物にさらされる請求項１に記載の方法。
【請求項１２】前記少なくとも１つの化合物がフォト
レジストと反応し、それに結合する請求項１に記載の方
法。
【請求項１３】前記フォトレジスト・フィーチャを光
安定化させることをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項１４】前記光安定化がフォトレジスト中に少
なくとも１つの酸を発生させ、前記少なくとも１つの化
合物が前記少なくとも１つの酸と反応する請求項１３に
記載の方法。
【請求項１５】前記光安定化がフォトレジスト中に少
なくとも１つの酸を発生させ、前記酸が前記化合物のそ
の化合物自体との反応を触媒する請求項１３に記載の方
法。
【請求項１６】前記少なくとも１つの化合物と、その
化合物自体の少なくとも１つおよびフォトレジストの少
なくとも１成分の反応が、フォトレジスト・フィーチャ
の質量を増大させる請求項１に記載の方法。
【請求項１７】前記少なくとも１つの化合物と、その
化合物自体の少なくとも１つおよびフォトレジストの少
なくとも１成分の反応が、フォトレジスト・フィーチャ
の幅と高さの少なくとも一方を増加させる請求項１に記
載の方法。
【請求項１８】前記少なくとも１つの化合物と、その
化合物自体の少なくとも１つおよびフォトレジストの少
なくとも１成分の反応の結果として、フォトレジスト・
フィーチャが実質的に同じ寸法を有する請求項１に記載
の方法。
【請求項１９】前記少なくとも１つの化合物と、その
化合物自体の少なくとも１つおよびフォトレジストの少
なくとも１成分の反応が、フォトレジスト・フィーチャ
の幅と高さの少なくとも一方を減少させる請求項１に記
載の方法。
【請求項２０】前記少なくとも１つの化合物と、その
化合物自体の少なくとも１つおよびフォトレジストの少
なくとも１成分の反応が、フォトレジストのエッチング
選択性を増大させる請求項１に記載の方法。
【請求項２１】前記少なくとも１つの化合物と、その
化合物自体の少なくとも１つおよびフォトレジストの少
なくとも１成分の反応が、フォトレジスト・フィーチャ
の臨界寸法制御を増大させる請求項１に記載の方法。
【請求項２２】前記フォトレジスト・フィーチャが遠
紫外フォトレジストを含む請求項１に記載の方法。
【請求項２３】前記フォトレジスト・フィーチャが可
変強度を有する反応開始エネルギーにさらされる請求項
１に記載の方法。
【請求項２４】前記フォトレジスト・フィーチャを大
気圧より低い圧力にさらすことをさらに含む請求項１に
記載の方法。
【請求項２５】圧力が実質的に真空である請求項２４
に記載の方法。
【請求項２６】前記フォトレジスト・フィーチャを非
酸化性雰囲気にさらすことをさらに含む請求項１に記載
の方法。
【請求項２７】前記少なくとも１つの化合物がフォト
レジストと反応してフォトレジストの架橋をもたらす請
求項１に記載の方法。
【請求項２８】前記少なくとも１つの化合物が、エポ
キシ類、エポキシド類、ビニルエーテル類、フラン類、
クマリン類、インデン類、スチレン類、アクリロニトリ
ル類、アクリラート類、アリールハライド類、ハロシラ
ン類、アルキン類、アルケン類、環状エーテル類および
二酸化硫黄からなる群から選択される請求項１に記載の
方法。
【請求項２９】前記少なくとも１つの化合物がフォト
レジスト中のフェノール基と反応する請求項１に記載の
方法。
【請求項３０】前記少なくとも１つの化合物がビニル
モノマーを含む請求項１に記載の方法。
【請求項３１】前記少なくとも１つの化合物がビニル
エーテルモノマーを含む請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】前記ビニルモノマーが芳香族基を含ん
でいる請求項３０に記載の方法。
【請求項３３】前記ビニルモノマーが、インデン、
２，３−ジベンゾフラン、フェニルビニルエーテル、メ
チルビニルエーテルおよび２，３−ジヒドロフランから
なる群から選択された少なくとも１種を含む請求項３０
に記載の方法。
【請求項３４】前記ビニルモノマー類が極めて揮発性
であるか、または気体である請求項３０に記載の方法。
【請求項３５】前記ビニルモノマー類が極めて揮発性
であるか、または気体であり、メチルビニルエーテルお
よび２，３−ジヒドロフランからなる群から選択された
少なくとも１種を含む請求項３０に記載の方法。
【請求項３６】前記少なくとも１つの化合物がエポキ
シ官能基含有モノマーを含んでいる請求項１に記載の方
法。
【請求項３７】エポキシ官能基含有モノマーが、
（２，３−エポキシプロピル）ベンゼン、エチレンオキ
シドおよびプロピレンオキシドからなる群から選択され
る請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】エポキシ官能基含有モノマーが極めて
揮発性であるか、または気体である請求項３６に記載の
方法。
【請求項３９】光安定化がフォトレジスト内に遊離ラ
ジカルを発生させ、その遊離ラジカルが前記化合物のそ
の化合物自体との反応を触媒する請求項１３に記載の方
法。
【請求項４０】前記少なくとも１つの化合物が、アク
リルモノマー類、スチレンモノマー類およびアクリロニ
トリルモノマー類からなる群から選択された少なくとも
１つのモノマーを含む請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】前記少なくとも１つの化合物がＵＶ照
射で光分解し、フォトレジストと反応することのできる
遊離ラジカルを形成する請求項１に記載の方法。
【請求項４２】前記少なくとも１つの化合物が光不安
定な結合を含む請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】前記少なくとも１つの化合物が少なく
とも１つのエッチング耐性構造を含む請求項４１に記載
の方法。
【請求項４４】前記エッチング耐性構造が芳香環を含
む請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】前記少なくとも１つの化合物がアリー
ルハライドである請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】前記少なくとも１つの化合物が、ヨー
ドベンゼン、ブロモベンゼンおよびクロロベンゼンから
なる群から選択された少なくとも１つのメンバーを含む
請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】ＵＶ光で照射するとき、前記少なくと
も１つの化合物が結合開裂を受ける請求項１に記載の方
法。
【請求項４８】ＵＶ光で照射するとき、前記少なくと
も１つの化合物が結合開裂を受けて、フェニル・ラジカ
ルを生成する請求項４４に記載の方法。
【請求項４９】フェニル・ラジカルが他の芳香環とカ
ップリングできる請求項４８に記載の方法。
【請求項５０】前記少なくとも１つの化合物が少なく
とも１つのクロロシランを含む請求項１に記載の方法。
【請求項５１】少なくとも１つのクロロシランがジメ
チルフェニルクロロシランである請求項５０に記載の方
法。
【請求項５２】前記少なくとも１つの化合物が二酸化
硫黄を含み、前記少なくとも１つの化合物にさらすのと
同時またはその後に、フォトレジスト・フィーチャを酸
素にさらすことをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項５３】前記少なくとも１つの化合物がアルキ
ン基と少なくとも１つの芳香環を含む請求項１に記載の
方法。
【請求項５４】前記少なくとも１つの化合物が、メタ
クリロニトリル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸フ
ェニル、エチレン、ブタジエン、アセチレン、インデ
ン、２，３−ベンゾフラン、フェニルビニルエーテル、
メチルビニルエーテル、２，３−ジヒドロフラン、
（２，３−エポキシプロピル）ベンゼン、エチレンオキ
シド、プロピレンオキシド、ヨードベンゼン、ブロモベ
ンゼン、クロロベンゼン、ジメチルフェニルクロロシラ
ン、二酸化硫黄、フェニルアセチレンおよびブタジイン
からなる群から選択された少なくとも１種を含む請求項
１に記載の方法。
【請求項５５】温度が約２０℃から約２５０℃である
請求項３に記載の方法。
【請求項５６】前記少なくとも１つの化合物の、その
化合物自体の少なくとも１つおよびフォトレジストの少
なくとも１成分との反応が、フォトレジストを元のフィ
ーチャより大きなサイズに膨潤させる請求項１に記載の
方法。
【請求項５７】方法実行後、フォトレジスト・フィー
チャを現像した後に、フォトレジスト・フィーチャの少
なくとも１つの寸法が対応する寸法より大きくなる請求
項５６に記載の方法。
【請求項５８】フォトレジスト・フィーチャが、フォ
トレジストの堆積する表面と平行な少なくとも一方向お
よびフォトレジストの堆積する前記表面と垂直な方向の
少なくとも一方に膨潤する請求項５６に記載の方法。
【請求項５９】フォトレジスト・フィーチャがフォト
レジストの堆積する表面と平行な少なくとも一方向に膨
潤し、それによってフォトレジスト・フィーチャに隣接
する空間の縮小をもたらす請求項５６に記載の方法。
【請求項６０】フォトレジスト・フィーチャの膨潤
が、フォトレジスト・フィーチャによって囲まれたビア
の縮小をもたらす請求項５９に記載の方法。
【請求項６１】反応開始エネルギーが、ＵＶ光、電子
ビームおよびイオン衝撃からなる群から選択された少な
くとも１つのエネルギー形態を含む請求項１に記載の方
法。
【請求項６２】半導体デバイス構造を形成する方法で
あって、半導体基板上にフォトレジスト層を堆積すること、フォトレジスト内に像パターンを露光すること、フォトレジスト・フィーチャを現像すること、フォトレジスト・フィーチャを光安定化プロセスにさら
すこと、フォトレジスト・フィーチャを少なくとも１つの化合物
にさらすこと、該化合物は少なくとも１種のその化合物
自身およびフォトレジストの少なくとも１成分と反応す
るものであり、該反応はフォトレジストの少なくとも１
成分の存在下で起こさせるものであり、およびフォトレ
ジスト・フィーチャを前記少なくとも１つの化合物にさ
らす前、さらすと同時、およびさらした後のうちの少な
くとも一つの時期に、フォトレジスト・フィーチャを反
応開始エネルギーにさらすことを含む方法。
【請求項６３】反応開始エネルギーが、ＵＶ光、電子
ビームおよびイオン衝撃からなる群から選択された少な
くとも１つのエネルギー形態を含む請求項６２に記載の
方法。
【請求項６４】フォトレジストと、フォトレジストに
結合されまたは含有された少なくとも１つの化合物とを
含んでなる露光、現像された改変フォトレジスト。