(57)【要約】【課題】レジスト層、中間層、レジスト層のパターン形状をさらに良好にする半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】下層フォトレジスト７、無機材料の中間層８、上層フォトレジスト９を形成し、上層フォトレジスト９をパターニングして上層レジストパターン9aを形成し、半導体基板１をチャンバー内の下部電極上に設置し、チャンバー内に二酸化硫黄ガス、酸素ガスを有する第１反応ガスを導入してプラズマを発生させるとともに下部電極への高周波電力の供給を切断して上層レジストパターン9aをトリミングし、第１反応ガスを第２反応ガスに置換するとともに下部電極に高周波電力を供給して上層レジストパターン9aをマスクにして中間層８をエッチングして中間層パターン8aを形成し、第２反応ガスを第３反応ガスに置換してプラズマを発生させるとともに下部電極に高周波電力を供給して中間層パターン8aをマスクにして下層フォトレジスト層７をエッチングする。【選択図】図１Ｃ
2013089827.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の上方に下層フォトレジスト層、無機材料の中間層、上層フォトレジスト層を順に形成する工程と、
前記上層フォトレジスト層をパターニングして上層レジストパターンを形成する工程と、
前記半導体基板をエッチング用チャンバー内の下部電極上に設置する工程と、
前記エッチング用チャンバー内に二酸化硫黄ガス、酸素ガスを有する第１反応ガスを導入してプラズマを発生させるとともに前記下部電極への高周波電力の供給を切断し、前記上層レジストパターンをトリミングする工程と、
前記エッチング用チャンバー内の前記第１反応ガスを第２反応ガスに置換するとともに前記下部電極に前記高周波電力を供給し、前記上層レジストパターンをマスクに使用し、前記中間層をエッチングして中間層パターンを形成する工程と、
前記エッチング用チャンバー内の第２反応ガスを第３反応ガスに置換してプラズマを発生させるとともに前記下部電極に前記高周波電力を供給し、前記中間層パターンをマスクに使用し、前記下層フォトレジスト層をエッチングして下層レジストパターンを形成する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記第３反応ガスは、二酸化硫黄、酸素を有するガスであることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記下層フォトレジスト層の下に形成される被パターニング膜は、少なくとも前記下層レジストパターンをマスクにしてエッチングされる工程を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記被パターニング膜のエッチング時の前記半導体基板の第１温度は、前記上層レジストパターンのトリミング時の前記半導体基板の第２温度よりも高く設定されることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記第２温度は、１５℃〜４５℃であることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
システムＬＳＩなどの半導体装置では、１つのチップ上に配線密度の異なる複雑な回路が形成されている。また、半導体装置の微細化が進む中で、配線、電極などを高い加工精度でパターニングすることが要求されている。
【０００３】
導電性膜又は半導体膜を高精度でパターニングするために使用されるマスクの形成方法として種々の技術が知られている。
【０００４】
例えば、半導体基板上のシリコン膜の上に下部レジスト層、中間層、上部レジスト層を順に塗布して形成した後、上部レジスト層から下部レジスト層をパターニングしてマスクを形成し、そのマスクを使用してシリコン膜をエッチングすることが知られている。マスクを形成する際には、まず、上部レジスト層をパターニングし、さらに上部レジスト層のパターンをマスクにして中間部をエッチングし、その後に、中間層をマスクにして下部レジストをエッチングし、これによりマスクを形成している。その中間層として、例えば有機シリコン層、酸化シリコン膜などが形成される。また、下部レジスト層をエッチングするための反応ガスとして、酸素、二酸化硫黄の混合ガス、又は酸素ガスが使用される。
【０００５】
他のマスクの形成方法として、半導体基板上にポリシリコン膜、反射防止膜、レジストパターンを順に形成した後に、反射防止膜をドライエッチングする際に同時にそのレジストパターンをトリミングし、レジストパターンのマスクを形成することが知られている。そのマスクを使用して、反射防止膜、ポリシリコン膜を順にエッチングすることにより形成されたポリシリコン膜のパターンはゲート電極として使用される。この場合のレジストパターンのトリミング用のガスとして酸素と二酸化硫黄が使用され、また、トリミングのためのオーバーエッチング条件が予め決められている。
【０００６】
さらに他のマスクの形成方法として、半導体基板上の金属膜の上に２層のマスク層とレジストパターンを順に形成した後、レジストパターンから露出した２層のマスク層をエッチングしてマスクを形成する方法が知られている。これによりパターニングされた２層のマスク層から露出した金属膜はエッチングされ、パターニングされた金属膜は配線、ゲート電極等として使用される。
【０００７】
２層のマスク層のうち、下側のマスク層としてカーボン系レジスト層が形成され、上側のマスク層としてシロキサン層が形成される。また、シロキサン層のパターンをマスクにしてその下のカーボン系レジスト層をエッチングする場合には、酸素、酸化硫黄、ヘリウムの混合ガスがエッチングガスとして使用される。さらに、デバイスのパターンの疎の領域と密の領域におけるＣＤ量を調整するために、２層のマスク層のそれぞれのオーバーエッチング量が変更され、また、エッチングガス流量が変更される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−３７２７８７号公報
【特許文献２】特開２００５−２６２９２号公報
【特許文献３】特開２０１０−９８１７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
パターニング用マスクを形成する方法として上記のように下側フォトレジスト層、中間層、上側フォトレジスト層の三層構造を採用する場合に、下側フォトレジスト層のエッチング条件を変えて線幅を制御すると、下層レジスト層のパターン形状の制御が難しくなる。
【００１０】
本発明の目的は、レジスト層、中間層、レジスト層の三層構造をパターニングしてマスクを形成する工程でパターン形状をさらに良好にすることができる工程を含む半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本実施形態の１つの観点によれば、半導体基板の上方に下層フォトレジスト層、無機材料の中間層、上層フォトレジスト層を順に形成する工程と、前記上層フォトレジスト層をパターニングして上層レジストパターンを形成する工程と、前記半導体基板をエッチング用チャンバー内の下部電極上に載置する工程と、前記エッチング用チャンバー内に二酸化硫黄ガス、酸素ガスを有する第１反応ガスを導入してプラズマを発生させるとともに前記下部電極への高周波電力の供給を切断し、前記上層レジストパターンをトリミングする工程と、前記エッチング用チャンバー内の前記第１反応ガスを第２反応ガスに置換するとともに前記下部電極に前記高周波電力を供給し、前記上層レジストパターンをマスクに使用し、前記中間層をエッチングして中間層パターンを形成する工程と、前記エッチング用チャンバー内の第２反応ガスを第３反応ガスに置換してプラズマを発生させるとともに前記下部電極に前記高周波電力を供給し、前記中間層パターンをマスクに使用し、前記下層フォトレジスト層をエッチングして下層レジストパターンを形成する工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。無機材料としてシリコン含有反射防止膜、酸化シリコン膜などがある。また、第１反応ガスにヘリウムを含有させてもよい。
発明の目的および利点は、請求の範囲に具体的に記載された構成要素および組み合わせによって実現され達成される。前述の一般的な説明および以下の詳細な説明は、典型例および説明のためのものであって、本発明を限定するためのものではない、と理解される。
【発明の効果】
【００１２】
本実施形態では、下層フォトレジスト層、中間層、上層フォトレジスト層の三層構造からマスクを形成する工程において、上層フォトレジスト層をパターニングして上層レジストパターンを形成した後に、上層レジストパターンをトリミングしている。そのトリミングの際には、酸素、二酸化硫黄を含むガスをチャンバー内に導入するとともに、チャンバー内で半導体基板が載置される側の下部電極への高周波電力の供給を切断している。これにより、上層レジストパターンの際にその表面に、エッチング速度を遅くする硫黄化合物の保護膜を形成しながら等方性のエッチングによりトリミングが行われる。
従って、上層レジストパターンの過度の縮小化を抑制し、エッチング微調整による制御性良くトリミングすることができ、しかもトリミングのためのエッチングの等方性が高くなるので、トリミング後の形状は初期形状から相似形状となり、パターン転写性が良好となる。
また、上層レジストパターンをマスクにして中間層、下層フォトレジスト層をエッチングする場合には、酸素、二酸化硫黄を含むガスをチャンバー内に導入するとともにチャンバー内の下部電極に高周波電力を供給している。これにより、半導体基板面に対して垂直なエッチング成分を増加させることで異方性エッチングすることができる。
従って、上層レジストパターンをマスクにして中間層、下層フォトレジスト層をエッチングすることにより、微小線幅制御を可能にし、上層レジストパターンの平面形状を中間層、下層フォトレジスト層に良好な形状に転写することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１Ａ】図１Ａ、図１Ｂは、実施形態に係る半導体装置の製造方法の一部を例示する断面図である。
【図１Ｃ】図１Ｃ、図１Ｄは、実施形態に係る半導体装置の製造方法の一部を例示する断面図である。
【図１Ｅ】図１Ｅ、図１Ｆは、実施形態に係る半導体装置の製造方法の一部を例示する断面図である。
【図１Ｇ】図１Ｇ、図１Ｈは、実施形態に係る半導体装置の製造方法の一部を例示する断面図である。
【図１Ｉ】図１Ｉ、図１Ｊは、実施形態に係る半導体装置の製造方法の一部を例示する断面図である。
【図１Ｋ】図１Ｋ、図１Ｌは、実施形態に係る半導体装置の製造方法の一部を例示する断面図である。
【図２】図２は、実施形態に係る半導体装置の製造方法のマスク形成に使用されるエッチング装置の一例を示す断面図である。
【図３】図３は、実施形態に係る半導体装置の製造方法に使用する上層レジストパターンの疎パターン領域と密パターン領域の平面図である。
【図４】図４は、実施形態に係る半導体装置の製造方法におけるレジストパターンのトリミングにおける二酸化硫黄ガスの添加の有無によるＣＤシフト量の違いを示す図である。
【図５】図５は、実施形態に係る半導体装置の製造方法におけるレジストパターンのトリミングにおける二酸化硫黄ガスの流量とＣＤシフト量の関係を示す図である。
【図６】図６は、実施形態に係る半導体装置の製造方法におけるレジストパターンのトリミングにおける二酸化硫黄ガスの流量の大きさの違いによって生じる疎パターン領域のＣＤシフト量と疎パターン領域・密パターン領域のＣＤシフト量の差との関係を示す図である。
【図７】図７Ａ〜図７Ｃは、比較例に係る半導体装置の製造方法の一部を例示する断面図である。
【図８】図８は、比較例に係る半導体装置の製造方法において三層構造からマスクを形成する工程における中間層のオーバーエッチング率とＣＤシフト量の関係を示す図である。
【図９】図９は、比較例に係る半導体装置の製造方法において三層構造からマスクを形成する工程における下層フォトレジスト層のオーバーエッチング率とＣＤシフト量の関係を示す図である。
【図１０】図１０は、比較例に係る半導体装置の製造方法において三層構造からマスクを形成する工程における下層フォトレジスト層のオーバーエッチング率とＣＤシフト量の関係を示す図である。
【図１１】図１１は、実施形態及び比較例に係る半導体装置の製造方法において三層構造からマスクを形成する工程における下層フォトレジスト層のＣＤシフト量と二酸化硫黄のガス流量の関係を示す図である。
【図１２】図１２は、実施形態に係る半導体装置の製造方法において三層構造からマスクを形成する工程における下層フォトレジストのエッチングのプラズマ発光強度と時間の関係を示す図である。
【図１３】図１３は、実施形態に係る半導体装置の製造方法において三層構造からマスクを形成する工程における下層フォトレジストのエッチングシフト量と素子分離領域層の突出量の関係を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明する。図面において、同様の構成要素には同じ参照番号が付されている。
【００１５】
図１Ａ〜図１Ｉは、実施形態に係る半導体装置の製造工程を例示する断面図である。  次に、図１Ａに示す構造を形成するまでの工程を説明する。
【００１６】
まず、半導体基板であるシリコン基板１の上にハードマスク膜２としてシリコン酸化膜２ａとシリコン窒化膜２ｂをＣＶＤ法により順に形成した後、その上にレジストパターン（不図示）を形成する。続いて、レジストパターンをマスクにしてハードマスク膜２をエッチングすることにより、素子分離領域に開口部２ｃを形成する。さらに、ハードマスク膜２の開口部２ｃを通してシリコン基板１を例えば反応性イオンエッチング法によりエッチングして素子分離溝１ａを形成する。
【００１７】
続いて、素子分離溝１ａ内とハードマスク膜３上に素子分離絶縁層３としてシリコン酸化層を形成した後、素子分離絶縁層３を化学機械研磨（ＣＭＰ）で研磨してハードマスク膜２上から除去するとともに素子分離溝１ａ内にシャロー・トレンチ・アイソレーション（ＳＴＩ）として残す。その後に、ハードマスク膜２をウエットエッチングにより除去する。なお、ハードマスク層２が除去された状態では、素子分離絶縁層３がシリコン基板１の上面から突出する。その突出量は、除去前のハードマスク２の開口部２ｃを通して素子分離絶縁層３をウエットエッチングすることにより調整される。なお、シリコン基板１は、後述するゲート電極や配線の密度が高い密パターン領域Ｉと、ゲート電極や配線の密度が低い疎パターン領域IIを有している。
【００１８】
続いて、図１Ｂに示す構造を形成するまでの工程を説明する。
まず、シリコン基板１内にｐ型不純物、例えばホウ素をイオン注入し、ｎ型ＭＯＳトランジスタ形成領域にＰウェル４ａ〜４ｆを形成する。なお、ｐ型ＭＯＳトランジスタ形成領域には、ｎ型不純物をイオン注入してＮウェル（不図示）を形成する。これらの場合、ｎ型又はｐ型のイオン注入しない領域はレジストパターン（不図示）により覆われる。同様に、ｎ型ＭＯＳトランジスタ形成領域、ｐ型ＭＯＳトランジスタ形成領域のそれぞれのチャネル領域の不純物濃度調整のために不純物をイオン注入する。
【００１９】
その後に、シリコン基板１上に、ゲート絶縁膜５としてシリコン酸化膜を熱酸化法又はＣＶＤ法により形成した後に、ゲート絶縁膜５上に、被パターニング膜として例えばポリシリコン膜６をＣＶＤ法により例えば約１０５ｎｍの厚さに形成する。続いて、ポリシリコン膜６上に下側フォトレジスト層７、中間層８、上側フォトレジスト層９を形成する。
【００２０】
下側フォトレジスト層７として、例えば、ｉ線レジストであるフォトレジストがポリシリコン膜５上に例えば約１２０ｎｍ〜２００ｎｍの厚さに塗布される。また、中間層８として、無機材料層、例えばシリコン含有層であるシロキサン層がスピンコートにより塗布され、例えば約３０ｎｍの厚さに形成される。さらに、上側フォトレジスト層９として、例えば、ＡｒＦエキシマレーザ用のフォトレジストが中間層７上に例えば１３０ｎｍの厚さに塗布される。なお、上側フォトレジスト層９、下側フォトレジスト層７、中間層８は塗布後に各々必要に応じてベークされる。
【００２１】
続いて、図１Ｃに例示するように、露光装置（不図示）を使用して、シリコン基板１の上方の上側フォトレジスト層９を露光し、電極、配線形状の潜像を上側フォトレジスト層９に形成する。その後に、上層フォトレジスト層９を現像する。なお、上層レジスト９の現像前又は後のベーク、洗浄は適宜行われる。
【００２２】
これにより、上層フォトレジスト層９は、ＭＯＳトランジスタ形成領域でゲート電極の基本形状を有し、配線領域（不図示）で配線の基本形状を有する上層レジストパターン９ａにパターニングされる。
【００２３】
次に、シリコン基板１をエッチング装置に入れて上層レジストパターン９ａのトリミングから下層フォトレジスト層７のパターニングまでを連続して行う。エッチング装置として、誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ）エッチング装置、平行電極型プラズマエッチング装置、その他のエッチング装置を使用する。以下に、エッチング装置として図２に示すＩＣＰエッチング装置を例にして説明する。
【００２４】
ＩＣＰエッチング装置５１は、図２に例示するような構造を有している。図２において、チャンバー５２上部には、石英板又はセラミック板５３を介して誘導コイル５４が配置されている。誘導コイル５４には、プラズマを発生させるための高周波電源、例えば周波数１３，５６ＭＨｚの高周波（ＲＦ）ソース電源５５が接続されている。また、チャンバー５２内では、石英板又はセラミック板５３に間隔をおいて対向して配置される下部電極５６が取り付けられている。下部電極５６には、プラズマを基板側に引き込むための高周波電源、例えば周波数１３．５６ＭＨｚのＲＦバイアス電源５７が接続されている。
【００２５】
下部電極５６は、例えば基板ステージ５９上の静電チャック５８の内部に取り付けられている。また、静電チャック５８の下の基板ステージ５９内には基板温度制御部（不図示）が取り付けられている。なお、図２において、符号６０は、チャンバー５２の側壁に取り付けられる石英窓、符号６１はチャンバー５２内にガスを供給するガス源、符号６２は、静電チャック５８に電位を付与する直流電源を示している。なお、ガス源６１から供給されるガスの供給・停止、ガスの流量調整、ＲＦソース電源５５、ＲＦバイアス電源５７及び直流電源６２のオン・オフ及び電力調整、チャンバー５２内の圧力制御などは、それぞれ制御装置（不図示）により行われる。
【００２６】
そのような構造を有するＩＣＰエッチング装置５１のチャンバー５２内に、半導体ウェハであるシリコン基板１を搬送し、さらに静電チャック５８を介して下部電極５６上に載置する。静電チャック５８の温度は、例えば１５〜４５℃、より好ましくは２０〜４０℃の範囲内に設定される。
【００２７】
チャンバー５２内で、まず、図１Ｄに例示するように、上側レジストパターン９ａをトリミングしてその幅と高さを減らす。トリミングは、例えば上側フォトレジスト層９の露光限界寸法よりもパターン幅を狭くするために行われる。本実施気板では、ＲＦバイアス電源５７から下部電極５６に供給される高周波電力をスイッチにより切断した状態で、例えば次のような条件で行われる。
【００２８】
ガス源６１からチャンバー５２内に、第１の反応ガスとして、酸素（Ｏ２）ガスを例えば２〜１００ｓｃｃｍ、二酸化硫黄（ＳＯ２）ガスを例えば５〜１００ｓｃｃｍ、不活性ガスとしてヘリウム（Ｈｅ）ガスを例えば０〜２００ｓｃｃｍの流量で導入する。この場合、ＳＯ２ガスの流量ｘに対するＯ２ガスの流量ｙの比ｘ／ｙは、１以上で２以下の範囲に設定される。さらに、チャンバー５２内の圧力は例えば５〜２０ｍＴｏｒｒ（０．１６５〜２．６７Ｐａ）に設定され、さらにＲＦソース電源５５のパワーは２００〜５００Ｗに設定されて誘導コイル５４に供給される。これにより、チャンバー５２内ではプラズマが発生し、そのようなプラズマ雰囲気中で５秒〜３０秒程度の時間による制御で上側レジストパターン９ａがトリミングされる。
【００２９】
この場合、中間層８は無機材料から形成されているので実質的に殆どエッチングされない。また、上側レジストパターン９ａに含まれる有機物とＳＯ２の反応により上側レジストパターン９ａの表面には硫黄含有化合物のポリマーが形成される。これにより、エッチングガスにＳＯ２を含ませない場合に比べてエッチング速度は低下する。しかも、エッチング時のＲＦバイアスパワーを下部電極５６に供給しないので、シリコン基板１の面に対
して垂直方向成分のエッチャントの移動が緩和され、より等方的にエッチングされる。これにより、上側レジストパターン９ａのトリミングは制御性良く行われ、パターンは初期状態とほぼ相似形に縮小される。
【００３０】
次に、図１Ｅ、図１Ｆに例示するように、トリミングされた上側レジストパターン９ａをマスクに使用し、中間層８を例えば次の条件でエッチングする。
【００３１】
ガス源６１からチャンバー５２内に導入する第１の反応ガスを第２の反応ガスに置換する。第２の反応ガスとして、例えば、メタン（ＣＦ４）ガスを例えば５０〜２００ｓｃｃｍの流量で導入する。この場合、メタンガスに三フッ化メタン（ＣＨＦ３）ガスを例えば１００ｓｃｃｍ以下、Ｈｅガスを例えば２００ｓｃｃｍ以下の流量で添加してもよい。また、チャンバー５２内の圧力は、例えば３〜２０ｍＴｏｒｒ（０．３９９〜２．６７Ｐａ）に設定される。
【００３２】
さらに、ＲＦソース電源５５のパワーは２００〜１０００Ｗ、ＲＦバイアス電源５７のパワーは５０〜３００Ｗに設定され、それぞれのパワーは誘導コイル５４、下部電極５６に供給される。そのような条件により、チャンバー５２内でプラズマが発生し、中間層８はエッチングされる。なお、中間層７のエッチングは、石英窓６０を通してプラズマ発光強度の変化を検出し、例えば約３０〜５０％のオーバーエッチングが行われる。この場合、下部電極５６には高周波電力が供給されるので、シリコン基板１の面に対して垂直な移動方向のエッチャントが多くなる。
【００３３】
中間層８のエッチングにより、上側レジストパターン９ａの平面形状が中間層８に転写され、中間層パターン８ａが形成される。なお、中間層パターン８ａの上には、上側レジストパターン９ａが残存している。
【００３４】
続いて、図１Ｆ、図１Ｇに例示するように、中間層パターン８ａをマスクに使用し、下側フォトレジスト層７を例えば次の条件でエッチングする。
【００３５】
ガス源６１からチャンバー５２内に導入する第２の反応ガスを第３の反応ガスに置換する。第３の反応ガスとして、例えば、Ｏ２ガスを例えば５〜１００ｓｃｃｍ、ＳＯ２ガスを例えば５〜１００ｓｃｃｍ、不活性ガスであるＨｅガスを例えば０〜２００ｓｃｃｍ以下の流量で導入する。また、ＳＯ２のガス流量ｘに対するＯ２のガス流量ｙの比ｘ／ｙは、１．０以上で２．０以下の範囲に設定される。さらに、チャンバー５２内の圧力は、例えば５〜２０ｍＴｏｒｒに設定される。また、ＲＦソース電源５５のパワーは２００〜５００Ｗ、ＲＦバイアス電源５７のパワーは５０〜３００Ｗに設定され、パワーのそれぞれは誘導コイル５４、下部電極５６に供給される。そのような条件により、チャンバー５２内ではプラズマが発生し、下層レジスト層７がエッチングされる。この場合、下部電極５６には高周波電力が供給されるので、シリコン基板１の面に対して垂直な移動方向のエッチャントが多くなる。
【００３６】
下層フォトレジスト層７のエッチングにおいて、ＳＯ２ガスを用いない場合、硫黄含有ポリマーが側壁に形成されないため、下層フォトレジスト層７のエッチング後の形状が、例えばくびれたようなオーバーハング形状になりやすい。従って、ＳＯ２ガスを使用することにより、形状維持とマスク転写性を向上させることになる。
【００３７】
下側フォトレジスト層７のエッチングは、プラズマ発光強度の低下により終点が検出され、終点検出時点からオーバーエッチングが施される。オーバーエッチングには、通常のオーバーエッチングに追加して、さらに素子分離絶縁層３の突出量に応じた例えば２〜５秒間の追加オーバーエッチングが含まれる。
【００３８】
パターニングされた下側フォトレジスト層７は、下側レジストパターン７ａとなる。なお、中間層パターン８ａ上の上側レジストパターン９ａは、下層レジスト層７と同時にエッチングされて除去される。
【００３９】
次に、ＩＣＰエッチング装置５１からシリコン基板１を取り出し、さらに真空状態の空間を通して別のエッチング装置のチャンバーにシリコン基板１を搬送する。別のエッチング装置として、例えば図２に示すと同じ構造のＩＣＰエッチング装置を使用して説明するが、他のプラズマエッチング装置を使用してもよい。
【００４０】
まず、ＩＣＰエッチング装置５１のチャンバー５２内の静電チャック５８を介して下部電極５６上にシリコン基板１を載置する。この場合、静電チャック５８の温度（第１温度）、即ち基板温度は、図１Ｃ〜図１Ｇに例示したように上側レジストパターン９ａのトリミングから下側レジストパターン７ａの形成までの処理温度（第２温度）よりも高い温度、例えば約６０℃に設定される。
【００４１】
続いて、図１Ｈに例示するように、下層レジストパターン７ａ及び中間層パターン８ａをマスクに使用して、ポリシリコン膜５を途中までエッチングする。そのエッチング条件として、例えば、ガス源６１からチャンバー５２内にＣＦ４ガスを例えば５０〜２００ｓｃｃｍ、六フッ化硫黄（ＳＦ６）ガスを例えば５〜２０ｓｃｃｍの流量で導入する。この場合、チャンバー５２内に、同時に、窒素（Ｎ２）ガスを３０ｓｃｃｍ以下、Ｈｅガスを例えば１００ｓｃｃｍ以下の流量で導入してもよく、また、Ｎ２の代替ガスとして三フッ化窒素（ＮＦ３）を２０ｓｃｃｍ以下の流量で導入してもよい。さらに、チャンバー５２内の圧力を例えば２〜１０ｍＴｏｒｒ（０．２６６〜１．３３Ｐａ）に設定し、さらにＲＦソース電源５５のパワーを３００〜６００Ｗ、ＲＦバイアス電源５７のパワーを５０〜１５０Ｗに設定し、それぞれのパワーを誘導コイル５４、下部電極５６に供給する。この場合、エッチングは時間的に制御され、例えば約４５秒とする。この場合、ポリシリコン膜５のエッチングにおいて中間層パターン８ａもエッチングされて除去される。
【００４２】
次に、図１Ｉに例示するように、下層レジストパターン７ａをマスクに使用して残りのポリシリコン膜６をエッチングする。エッチング条件として、例えば、ガス源６１からチャンバー５２内に臭化水素（ＨＢｒ）ガスを例えば２００〜４００ｓｃｃｍ、酸素（Ｏ２）ガスを２〜１０ｓｃｃｍの流量で導入する。さらに、チャンバー５２内の圧力を例えば５〜５０ｍＴｏｒｒ（０．６６５〜６．６５Ｐａ）に設定し、さらにＲＦソース電源５５のパワーを２００〜５００Ｗ、ＲＦバイアス電源５７のパワーを５０〜１５０Ｗに設定し、それぞれのパワーを誘導コイル５４、下部電極５６に供給する。エッチングは、プラズマ発光強度の変化の観察に基づいて制御され、次の工程に移る。そのエッチング時間は、例えば約１０秒である。
【００４３】
続いて、下層レジストパターン７ａをマスクに使用してポリシリコン膜６をオーバーエッチングする。そのオーバーエッチング条件として、例えば、ガス源６１からチャンバー５２内にＨＢｒガスを例えば１００〜３００ｓｃｃｍ、酸素Ｏ２ガスを２〜１０ｓｃｃｍ、Ｈｅガスを１００〜４００ｓｃｃｍの流量で導入する。さらに、チャンバー５２内の圧力を例えば６０〜１２０ｍＴｏｒｒ（７．９８〜１６．０Ｐａ）に設定し、さらにＲＦソース電源５５のパワーを３００〜６００Ｗ、ＲＦバイアス電源５７のパワーを１０〜３００Ｗに設定し、それぞれのパワーを誘導コイル５４、下部電極５６に供給する。エッチング時間は例えば約３０秒とする。
【００４４】
これにより、密パターン領域Ｉ、疎パターン領域IIのＰウェル４ａ〜４ｆのそれぞれの上で、下層レジストパターン７ａの下に残されたポリシリコン膜６は、ゲート電極６ａ〜
６ｆとして使用される。その後に、シリコン基板１をアッシング装置に搬送し、図１Ｊに示すように下層レジストパターン７ａを除去する。
【００４５】
次に、図１Ｋに示す構造を形成するまでの工程を説明する。
まず、素子分離絶縁層３に囲まれたＰウェル４ａ〜４ｆの上方のゲート電極６ａ〜６ｆをマスクに使用して、ｎ型不純物、例えば砒素又はリンをＰウェル４ａ〜４ｆ内にイオン注入してｎ型エクステンション領域１１ａ〜１６ａ、１１ｂ〜１６ｂを形成する。この場合、Ｎウェル（不図示）をレジストパターンにより覆う。
続いて、素子分離領域３に囲まれたＮウェル（不図示）内にｐ型エクステンション領域（不図示）を形成する。この場合、Ｐウェル４ａ〜４ｆをレジストパターン（不図示）により覆う。
【００４６】
次に、図１Ｌに示す構造を形成するまでの工程を説明する。
まず、シリコン基板１の上面全体に絶縁膜、例えばシリコン酸化膜をＣＶＤ法により形成した後に、絶縁膜をエッチバックし、ゲート電極６ａ〜６ｆの側面にサイドウォール１０ａ〜１０ｆとして残す。
【００４７】
その後に、ゲート電極６ａ〜６ｆ、サイドウォール１０ａ〜１０ｆをマスクに使用して、Ｐウェル４ａ〜４ｆにｎ型不純物をイオン注入してｎ型ソース／ドレイン領域１１ｓ、１２ｓ、１３ｓ、１４ｓ、１５ｓ、１６ｓ、１１ｄ、１２ｄ、１３ｄ、１４ｄ、１５ｄ、１６ｄを形成する。この場合、Ｎウェル（不図示）をレジストパターンにより覆う。
【００４８】
続いて、Ｎウェル（不図示）の上方のゲート電極（不図示）、サイドウォール（不図示）をマスクに使用して、Ｎウェルにｐ型不純物をイオン注入してｐ型ソース／ドレイン領域（不図示）を形成する。この場合、Ｐウェル４ａ〜４ｆをレジストパターンにより覆う。
【００４９】
以上によりＰウェル４ａ〜４ｆ及びその周囲にはｎ型ＭＯＳトランジスタＴ１〜Ｔ６が形成され、Ｎウェル（不図示）にはｐ型ＭＯＳトランジスタ（不図示）が形成される。その後に、特に図示しないが、シリコン基板１上に層間絶縁膜を形成し、さらにｎ型ソース／ドレイン領域１１ｓ〜１６ｓ、１１ｄ〜１６ｄに接続される導電性コンタクトプラグを層間絶縁膜に形成し、さらにその上に多層配線構造を形成する。
【００５０】
以上のように本実施形態によれば、下層レジスト層７、中間層８及び上層レジスト層９の三層構造を上から順にパターニングすることによりマスクを形成する工程を含んでいる。マスク形成工程として、まず上層レジスト層９を露光、現像して上層レジストパターン９ａを形成した後、エッチング装置を用いてＳＯ２、Ｏ２を導入する雰囲気中でプラズマを発生させる。これにより、その雰囲気内で図１Ｄに示すように上層レジストパターン９ａをトリミングしている。そのトリミングは、図２に示すＲＦバイアス電源５７から下部電極５６に供給される高周波電力を遮断し、さらに誘導コイル５４に高周波電力を供給して発生させたプラズマ雰囲気内で行われる。Ｏ２ガスの流量はＳＯ２ガスの流量の１〜２倍に設定される。
【００５１】
そのように下部電極５６への高周波電力の供給を遮断すると、シリコン基板１の上面に対して垂直方向のエッチング成分が減少する。これにより、上層レジストパターン９ａのトリミングは従来よりもさらに等方的になり、上層レジスト層９が急激に薄くなることが防止される。しかも、ＳＯ２とＯ２をトリミング用ガスに含ませているので、上昇レジストパターン９ａの表面に保護膜となるポリマーが生成され、その表面の収縮速度が高くなることが防止される。特に、上層レジストパターン９ａをＡｒＦレジストから形成する場合には、ＡｒＦフォトレジストのプラズマ耐性がＫｒＦフォトレジストやｉ線フォトレジ
ストに比べて劣るので、トリミングの制御性が重要になる。
【００５２】
しかし、そのトリミングの際に下部電極５６に高周波電力を供給すると、上層フォトレジスト層９へのエッチャントの入射エネルギーや、無機材料の中間層８から反射されるエッチャントのバランスが崩れる。これにより、密パターン領域Ｉと疎パターン領域IIのパターンシフト量の差が大きくなりやすい。また、中間層８を実質的にエッチングさせない条件でエッチング（トリミング）しているため、上層フォトレジスト層９の他にエッチングされる膜が無く、エッチャントが上層フォトレジスト層９のエッチングのみに消費される。これにより、図１Ｄに示すような上層レジストパターン９ａのトリミング時のエッチング速度が速くなり、トリミングによる線幅シフトの制御が難しくなり、望ましい形状が得られなくなる。
【００５３】
また、上層レジストパターン９ａの形状が悪いと、上層レジストパターン９ａをマスクにして中間層８、下層フォトレジスト層７をエッチングする際に、上層レジストパターン９ａが消失時のパターン形状が揺らいでパターンエッジ荒さ（ＬＥＲ: Line-Edge-Roughness）が悪化する。
【００５４】
これに対し、下部電極５６に高周波電力を供給しない本実施形態によれば、上層レジストパターン９ａの残膜形状や残膜量が安定し、トリミングは高い精度で行われ、パターンは初期形状からほぼ相似形となる高い精度で縮小することができる。さらに、上側レジストパターン９ａをマスクにして中間層８をエッチングして中間層パターン８ａ、下層フォトレジスト層７をエッチングする際に、上層レジストパターン９ａの消失が安定し、ＬＥＲが良好になる。
【００５５】
ところで、上層レジストパターン９ａをトリミングする際にＯ２にＳＯ２を添加すると、上層レジストパターン９ａの表面に薄い保護層が形成されるので、エッチングが急速に進むことが防止される。また、下層フォトレジスト膜７をエッチングする際に、ＳＯ２を添加すると上層レジストパターン９ａの表面に薄い保護層が形成されるので、エッチングが急速に進むことが防止される。例えば、図３に例示するように、密パターン領域Ｉと疎パターン領域IIのそれぞれに、線又は電極形状のレジストパターン２１，２２を形成するためのトリミング工程において、Ｏ２ガスにＳＯ２ガスを添加する場合と添加しない場合を比べると、図４に例示するような試験結果が得られる。
【００５６】
図４によれば、密パターン領域Ｉと疎パターン領域IIのレジストパターン２１、２２の側方と先端のトリミング量ΔＣ／２、ΔＡ、ΔＢをほぼ同じにすることができる。従って、レジストパターン２１、２２のトリミング、エッチングの時にはＳＯ２ガスとＯ２ガスの双方をプラズマ発生領域に供給することが好ましいことがわかる。
【００５７】
このように形成された上層レジストパターン９ａをトリミングした後には、下部電極５６に高周波電力を供給してシリコン基板１面に垂直方向に移動するエッチャントを多くさせる。これにより、中間層８、下層フォトレジスト層７のエッチングは、垂直方向への異方性が高くなり、中間層パターン８ａ、下層レジストパターン７ａの側壁は、シリコン基板１の面に対してほぼ垂直となる。
【００５８】
また、上側レジストパターン９ａのトリミングから下側レジストパターン７ａの形成までの工程で、静電チャック５８の温度を比較的低温の１５〜４５℃の範囲内に設定しているので、エッチングガスの反応を緩やかにし、時間によるトリミング量、エッチング量の制御性を良好にしている。さらに、そのような静電チャック５８の温度によれば、ＳＯ２ガスによりレジストパターン７ａ、９ａの表面に形成される保護層の消失を抑制することができる。
【００５９】
次に、ＳＯ２とＯ２のガス流量の割合について説明する。
チャンバー５２内に供給される反応ガスに含まれるＯ２を一定にし、ＳＯ２のガス流量を増やすと、図５に例示するように、ＳＯ２のガス流量が増すにつれて密パターン領域Ｉと疎バターン領域IIのそれぞれのレジストパターンのＣＤシフト量の差が小さくなる。即ち、ＳＯ２の流量が多くなると、密パターン領域Ｉと疎パターン領域IIのそれぞれのレジストパターンの側方のＣＤシフト量の差が小さくなる。なお、ＣＤシフト量とは、マスクを使用して膜をエッチングすることにより膜のパターンを形成する場合に、膜のパターンの幅からマスクの幅を引いた値である。ＣＤシフト量は、ＣＤバイアスとも言う。
【００６０】
図５に基づいて、密パターン領域Ｉと疎パターン領域IIのＣＤシフト量の差と、疎パターン領域IIのＣＤシフト量との関係を求めると、図６に例示するような関係が得られる。
【００６１】
図６によれば、ＳＯ２ガスの流量の割合が多いほど、密パターン領域Ｉと疎パターン領域IIのＣＤシフト量の差が小さくなることがわかる。また、図６に示す特性線をＹ＝αＸ+βとすると、その傾きαは、Ｏ２ガスとＳＯ２ガスの流量比が１の場合であって下部電極５６に供給する高周波電力を０Ｗにした場合に、−０．１８２となる。また、ＳＯ２ガスに対するＯ２ガスの流量比が２の場合であって高周波電力を下部電極５６に供給した場合に、特性線の傾きαは、−０．３５３となる。
【００６２】
特性性の傾きαを小さくすると、疎パターン領域IIのＣＤシフト量が変化しても、密パターン領域Ｉと疎パターン領域IIの互いのＣＤシフト量の差を小さくして安定させることができる。それを達成するためには、下部電極５６に高周波電力を供給しないとともに、Ｏ２に対するＳＯ２のガス流量比を１に近づけることが好ましい。また、ＳＯ２のガス流量が、多くなるとエッチング速度が低下するため、Ｏ２ガスに対するＳＯ２ガスの流量比は２以下であることが好ましい。
【００６３】
次に、比較例として、上層レジストパターン９ａをトリミングしないで中間層９、下層フォトレジスト層７をパターニングする工程を説明する。
【００６４】
まず、図７Ａに例示するように、上側レジストパターン９ａをトリミングせずに、中間層８のエッチング用のマスクとしてそのまま使用し、中間層８をエッチングして中間層パターン８ｂを形成した後に、中間層パターン８ｂをオーバーエッチングする。続いて、図６Ｂに例示するように、上側レジストパターン９ａ、中間層パターン８ｂをマスクに使用して下層レジスト層７をエッチングして下層レジストパターン７ｂを形成する、その後に、下層レジスト層７をオーバーエッチングして下層レジストパターン７ｂの幅を狭くして細線化を図る。
【００６５】
そのような工程において、上側レジストパターン９ａに覆われない領域での中間層８のエッチング開始からその下の下側フォトレジスト層７の上面が露出するまでのエッチング時間を１００％とする。この場合、その後の中間層パターン８ｂのオーバーエッチングとＣＤシフト量の関係は、図８に例示する試験結果となる。ところで、オーバーエッチングにより要求されるパターン幅の調整は例えば１０ｎｍ程度である。従って、図８によれば、中間パターン８ｂのＣＤシフト量を１０ｎｍにするためには、中間層８のオーバーエッチングを１９２％とすることになり、スループットが低下する。従って、オーバーエッチングによりＣＤシフト量を調整することは現実的ではない。なお、本実施形態では、中間パターン８ａの形成後にオーバーエッチングを施しているが、そのような長い時間ではない。
【００６６】
また、中間層パターン８ｂをマスクに使用して下層レジスト層７のエッチングを開始し
、その後にポリシリコン膜６が露出するまでのエッチング時間を１００％とし、その後に続くオーバーエッチングとＣＤシフト量の関係を調べると図９のようになる。ここでオーバーエッチングにより要求されるパターン幅の調整は１０ｎｍ程度であり、ＣＤシフト量を１０ｎｍ増加させるためには、オーバーエッチングを１３０％にする必要がある。なお、本実施形態では、下側レジストパターン７ａの形成後にオーバーエッチングを施すが、そのような長い時間ではない。
【００６７】
オーバーエッチング時間を長くすると下側レジストパターン７ｂの幅は狭くなるが、そのパターンの側面は逆テーパ状になり断面は図７Ｃに示すように逆台形形状となる。この逆台形形状の下側レジストパターン７ｂをマスクに使用してポリシリコン膜６をエッチングすると、図７Ｃの波線に示すようにゲート電極６ｇの上部形状が斜めになり、矩形形状にならなくなってしまう。よって、下層レジスト層７のオーバーエッチングによる線幅制御は好ましくない。
【００６８】
また、下層レジストパターン７ｂを形成する場合に使用するＳＯ２ガスとＯ２ガスの総流量を一定にし、さらにＳＯ２ガスとＯ２ガスの流量の割合を変えると、図１０に示す特性が得られる。図１０において波線は、密パターン領域ＩのＣＤシフト量を示し、実線は、疎パターン領域IIのＣＤシフト量を示している。図１０によれば、疎パターン領域のＣＤシフト量を１０ｎｍ増加させるためには、ＳＯ２ガス流量を７．３ｓｃｃｍ増加させる必要がある。また、図１０によれば、ＳＯ２ガス流量の調整により密パターン領域Ｉと疎パターン領域IIのＣＤシフト量を一致させ、或いは近づけることができるが、オーバーエッチング量の調整も必要であり、一致するＣＤシフト量が所望の線幅になるとは限らない。従って、本実施形態に従って、上層レジストパター９ａを上記の条件でトリミングすることにより、線幅を狭めるのが好ましい。
【００６９】
下層フォトレジスト層７のエッチングに使用するＯ２とＳＯ２の合計のガス流量を一定にして、ＳＯ２ガスの流量とＣＤシフト量の関係を示すと、図１１に示すようになる。図１１において、一点鎖線と二点鎖線はそれぞれＯ２とＳＯ２の流量比をＳＯ２／Ｏ２＝ｘ／（４５−ｘ）とした場合を示し、実線はＯ２とＳＯ２の流量比をＳＯ２／Ｏ２＝ｘ／（３０−ｘ）とした場合を示している。
【００７０】
図１１に示す一点鎖線と二点鎖線の特性線の傾きによれば、ＳＯ２ガスの流量変化に対するＣＤシフト量は、０．１ｓｃｃｍ増やす毎に０．１９〜０．２０ｎｍ増加させることができる。これに対し、実線の特性線の傾きによれば、ＳＯ２ガスの流量変化に対するＣＤシフト量は、ＳＯ２ガスの流量を０．１ｓｃｃｍだけ増やす毎に０．１４ｎｍ増加させることができるので、ＳＯ２ガスの流量調整によりＣＤシフト量の制御がしやすくなる。但し、Ｏ２の割合が低く過ぎると、その制御性は高くなるが、エッチング（トリミング）速度が低下するので、ＳＯ２に対するＯ２の流量を１〜２倍とすることが望ましい。
【００７１】
ところで、上述のように、下層レジストパターン７ａを形成した後のオーバーエッチングについて、素子分離絶縁層３のシリコン基板１からの突出量に応じて追加のオーバーエッチングするのは次の理由があるからである。
【００７２】
シリコン基板１の上面の約５０％以上を占める素子分離絶縁層３がシリコン基板１の上面から突出すると、シリコン基板１上のポリシリコン膜６の上面にはその下地の形状が反映して凹凸が現れる。また、下層フォトレジスト層７は、スピンコートで塗布されるためにその上面はほぼ平坦に形成される。このため、下層フォトレジスト層７の厚さは、素子分離絶縁層３上方の領域が他の領域に比べて薄くなる。
【００７３】
素子分離絶縁層３の上端とシリコン基板１の上面が平坦である場合には、下層フォトレ
ジスト層７のエッチングが終了する時点で中間層パターン８ａに覆われない全ての領域では下層フォトレジスト層８が実質的に残っていない。このため、図１２の波線に示すようにエッチング終了の際に所定波長のプラズマ発光強度は急激に低下するので、オーバーエッチングが本来の時間で済むことになる。
【００７４】
これに対し、素子分離絶縁層３がシリコン基板１から突出する場合には、中間層パターン８ａに覆われない領域では、下層フォトレジスト層７のエッチングが進むにつれ、最初に素子分離絶縁層３上方の領域でポリシリコン膜６が露出する。これに続いて、その他の領域のポリシリコン膜６が露出する。このため、図１２の実線に示すように、素子分離絶縁層３の上方のポリシリコン膜６が露出してからその他の領域のポリシリコン膜６が露出するまで、プラズマ発光強度が緩やかに低下し続ける。
このため、プラズマ発光強度の低下開始後に、素子分離絶縁層３の突出量に合わせた時間で追加のオーバーエッチングを施した後に、本来のオーバーエッチングを所定時間だけ施すと、その突出が無い場合と同様のＣＤシフト量が得られる。なお、オーバーエッチングの際には、ＳＯ２ガス流量の割合よりもＯ２ガス流量の割合を大きくする。例えば、Ｏ２流量を例えば２０ｓｃｃｍ、ＳＯ２流量を例えば１０ｓｃｃｍとする。
【００７５】
図１３は、追加のオーバーエッチングを入れない場合の素子分離絶縁層３の突出量とＣＤシフト量の関係を示し、突出量が大きいほど、ＣＤシフト量は小さくなってオーバーエッチングが不足することを示している。
【００７６】
ところで、上層レジストパターン９ａのトリミングと、中間層８及び下層フォトレジスト層７のエッチングに使用する装置としては、図２に示すようなＩＣＰエッチング装置に限られるものではない。例えば、平行平板型プラズマエッチング装置を使用してもよい。平行平板型プラズマエッチング装置では、チャンバー内に配置される上部電極には例えば５０〜１５０ＭＨｚの高周波電源を接続される。また、そのチャンバー内で基板が載せられる側の下部電極には、数約ｋＨｚ〜十数ＭＨｚの高周波電源が接続されるが、上層レジストパターン９ａのトリミングの際には、下部電極への高周波電力の供給は切断され、中間層８、下層フォトレジスト層７のそれぞれのエッチング時には接続される。
【００７７】
また、静電チャックが大きく温度可変できる装置を使用する場合には、１つのチャンバー内でトリミングからポリシリコンエッチングまで一括処理も可能である。その際の最適温度は上記と同様に処理すればよい。
【００７８】
ここで挙げた全ての例および条件的表現は、発明者が技術促進に貢献した発明および概念を読者が理解するのを助けるためのものであり、ここで具体的に挙げたそのような例および条件に限定することなく解釈され、また、明細書におけるそのような例の編成は本発明の優劣を示すこととは関係ない。本発明の実施形態を詳細に説明したが、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、それに対して種々の変更、置換および変形を施すことができると理解される。
【００７９】
次に、本発明の実施形態について特徴を付記する。
（付記１）  半導体基板の上方に下層フォトレジスト層、無機材料の中間層、上層フォトレジスト層を順に形成する工程と、前記上層フォトレジスト層をパターニングして上層レジストパターンを形成する工程と、前記半導体基板をエッチング用チャンバー内の下部電極の上に設置する工程と、前記エッチング用チャンバー内に二酸化硫黄ガス、酸素ガスを有する第１反応ガスを導入してプラズマを発生させるとともに前記下部電極への高周波電力の供給を切断し、前記上層レジストパターンをトリミングする工程と、前記エッチング用チャンバー内の前記第１反応ガスを第２反応ガスに置換するとともに前記下部電極に前記高周波電力を供給し、前記上層レジストパターンをマスクに使用し、前記中間層をエッ
チングして中間層パターンを形成する工程と、前記エッチング用チャンバー内の第２反応ガスを第３反応ガスに置換してプラズマを発生させるとともに前記下部電極に前記高周波電力を供給し、前記中間層パターンをマスクに使用し、前記下層フォトレジスト層をエッチングして下層レジストパターンを形成する工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
（付記２）  前記第３反応ガスは、二酸化硫黄、酸素を有するガスであることを特徴とする付記１に記載の半導体装置の製造方法。
（付記３）  前記第１反応ガスには不活性ガスが含まれていることを特徴とする付記１又は付記２に記載の半導体装置の製造方法。
（付記４）  前記下層フォトレジスト層の下に形成される被パターニング膜は、少なくとも前記下層レジストパターンをマスクにしてエッチングされる工程を含むことを特徴とする付記１乃至付記３のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
（付記５）  前記被パターニング膜のエッチング時の前記半導体基板の第１温度は、前記上層レジストパターンのトリミング時の前記半導体基板の第２温度よりも高く設定されることを特徴とする付記４に記載の半導体装置の製造方法。
（付記６）  前記第２温度は、１５℃〜４５℃であることを特徴とする付記５に記載の半導体装置の製造方法。
（付記７）  前記エッチング用チャンバー内に導入される前記酸素のガス流量は、前記二酸化硫黄のガス流量の１〜２倍であることを特徴とする付記１乃至付記６のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
（付記８）  前記上層フォトレジスト層は、ＡｒＦレーザーにより露光される材料から形成されることを特徴とする付記１乃至付記７のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
（付記９）  前記下部電極と前記半導体基板の間には静電チャックが配置されていることを特徴とする付記１乃至付記８のいずか１つに記載の半導体装置の製造方法。
【符号の説明】
【００８０】
１  シリコン基板（半導体基板）
３  素子分離絶縁層
４ａ〜４ｆ  Ｐウェル  
５  ゲート絶縁膜
６  ポリシリコン（被エッチング膜）
６ａ〜６ｆ  ゲート電極
７  下層フォトレジスト層
８  中間層
９  上層フォトレジスト層
１０ａ〜１０ｆ  サイドウォール
１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａ、１５ａ、１６ａ  ｎ型エクステンション領域
１１ｂ、１２ｂ、１３ｂ、１４ｂ、１５ｂ、１６ｂ  ｎ型エクステンション領域
５１  ＩＣＰエッチング装置
５２  チャンバー
５３  石英板
５４  誘導コイル
５５  ＲＦソース電源
５６  下部電極
５７  ＲＦバイアス電源
５８  静電チャック
６０  石英窓
６１  ガス源  
【図１Ａ】
2013089827.tif 000003
【図１Ｃ】
2013089827.tif 000004
【図１Ｅ】
2013089827.tif 000005
【図１Ｇ】
2013089827.tif 000006
【図１Ｉ】
2013089827.tif 000007
【図１Ｋ】
2013089827.tif 000008
【図２】
2013089827.tif 000009
【図３】
2013089827.tif 000010
【図４】
2013089827.tif 000011
【図５】
2013089827.tif 000012
【図６】
2013089827.tif 000013
【図７】
2013089827.tif 000014
【図８】
2013089827.tif 000015
【図９】
2013089827.tif 000016
【図１０】
2013089827.tif 000017
【図１１】
2013089827.tif 000018
【図１２】
2013089827.tif 000019
【図１３】
2013089827.tif 000020