半導体装置の製造方法
【課題】レジストパターンの下地層への悪影響を及ぼすことなくスカムを最適に除去する半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】半導体基板１の上に酸化膜５ｃを形成し、前記酸化膜５ｃ上にフォトレジスト８を塗布し、前記フォトレジスト８を露光し、露光された前記フォトレジスト８を現像することにより前記フォトレジス８トに開口部８ａを形成し、前記フォトレジスト８をマスクとして、前記酸化膜５ｃを酸素プラズマ処理し、前記酸素プラズマ処理の後、前記酸化膜５ｃと前記フォトレジスト８に希釈フッ酸を供給し、前記希釈フッ酸を供給する工程の後、前記フォトレジスト８をマスクとして前記酸化膜５ｃを通して記半導体基板１に一導電型不純物をイオン注入する工程を含む。
【解決手段】半導体基板１の上に酸化膜５ｃを形成し、前記酸化膜５ｃ上にフォトレジスト８を塗布し、前記フォトレジスト８を露光し、露光された前記フォトレジスト８を現像することにより前記フォトレジス８トに開口部８ａを形成し、前記フォトレジスト８をマスクとして、前記酸化膜５ｃを酸素プラズマ処理し、前記酸素プラズマ処理の後、前記酸化膜５ｃと前記フォトレジスト８に希釈フッ酸を供給し、前記希釈フッ酸を供給する工程の後、前記フォトレジスト８をマスクとして前記酸化膜５ｃを通して記半導体基板１に一導電型不純物をイオン注入する工程を含む。
【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】
半導体装置の製造工程における処理、例えばバンプ形成用のめっき処理、半導体基板内へのイオン注入処理、パターニング処理においてはマスクとしてレジストパターンが使用される。レジストパターンは、下地の上にフォトレジストを塗布した後に、フォトレジストをプリベーク、露光、現像、ポストベークなどをすることにより形成される。
【０００３】
バンプ形成用のめっきの際に使用されるフォトレジストは厚く形成され、フォトレジストに開口を形成した後には、開口の底部に現像残渣であるスカムが残っている場合がある。そのスカムは、金属膜をめっきする際に金属の成長異常や形状異常の発生の原因となる。
【０００４】
そこで、スカムを除去するために、フォトレジストに開口を形成した後に酸素プラズマで処理する方法が知られている。また、酸素プラズマによりスカムを除去する際に、フォトレジストの膜厚が減ることがある。その対策として、フォトレジストのパターンが形成された基板を平行平板型プラズマアッシング装置の電極の間に置き、それらの電極の距離を７ｍｍ以上、１３ｍｍ以下とする方法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１５９１９４号公報
【特許文献２】特開平１０−１７２９６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
酸素プラズマによりスカムを除去する方法によれば、フォトレジストの開口部から露出する半導体基板が酸化される。
【０００７】
本発明の目的は、レジストパターンの下地層への悪影響を及ぼすことなくスカムを最適に除去する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】
【０００８】
本実施形態の１つの観点によれば、半導体基板の上に酸化膜を形成する工程と、前記酸化膜上にフォトレジストを塗布する工程と、前記フォトレジストを露光する工程と、露光された前記フォトレジストを現像することにより、前記フォトレジストに開口部を形成する工程と、前記フォトレジストをマスクとして、前記酸化膜を酸素プラズマ処理する工程と、前記酸素プラズマ処理の後、前記酸化膜と前記フォトレジストに希釈フッ酸を供給する工程と、前記希釈フッ酸を供給する工程の後、前記フォトレジストをマスクとして前記酸化膜を通して記半導体基板に一導電型不純物をイオン注入する工程と、有する半導体装置の製造方法が提供される。
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】
【０００９】
実施形態によれば、半導体基板内への不純物イオン注入時のマスクとして使用されるレジストパターンを形成する際に、フォトレジストの開口部から露出する酸化膜及びフォトレジストを酸素プラズマに曝した後に希釈フッ酸処理を行っている。これにより、半導体基板内への炭素の注入を抑制して不純物の注入効率を高めることができるとともに、フォトレジストの剥離を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、比較例に係る半導体装置の製造工程のうちのイオン注入方法を例示する断面図である。
【図２】図２は、異なる処理条件で形成された試料について、砒素イオン注入後の半導体基板内の炭素濃度分布を例示する図である。
【図３】図３は、別の処理条件で形成された試料について、砒素イオン注入後の半導体基板内の炭素濃度と深さの関係を例示する図である。
【図４】図４は、さらに異なる処理条件で形成された試料について、砒素イオン注入後のシリコン基板内の炭素濃度と深さの関係を例示する図である。
【図５】図５は、異なる処理条件で形成された試料について、砒素イオン注入後の半導体基板表面からの深さ方向の酸素濃度分布を例示する図である。
【図６】図６は、さらに異なる処理条件で形成された試料について、砒素イオン注入後の半導体基板表面からの深さ方向の酸素濃度分布を例示する図である。
【図７】図７は、図６に示した試料について、砒素イオン注入後の半導体基板内の炭素濃度分布を例示する図である。
【図８】図８は、処理条件の異なる試料について、半導体基板内にイオン注入された砒素濃度と、砒素濃度の目標値からの減少率を例示する図である。
【図９】図９は、処理条件の異なる試料について、シリコン基板表面の酸化膜の厚さを示す図である。
【図１０】図１０は、形成方法の異なる酸化膜のエッチング速度の相違を示す図である。
【図１１】図１１は、試験方法に使用される試料の断面図である。
【図１２】図１２は、酸化膜の処理方法とエッチング量の関係を示す図である。
【図１３】図１３は、酸化膜の処理時間とエッチング量の関係を示す図である。
【図１４Ａ】図１４Ａ〜図１４Ｄは、本発明の実施形態に係る半導体装置の形成工程の一部を例示する断面図である。
【図１４Ｅ】図１４Ｅ〜図１４Ｇは、本発明の実施形態に係る半導体装置の形成工程の一部を例示する断面図である。
【図１４Ｈ】図１４Ｈ〜図１４Ｊは、本発明の実施形態に係る半導体装置の形成工程の一部を例示する断面図である。
【図１４Ｋ】図１４Ｋ〜図１４Ｍは、本発明の実施形態に係る半導体装置の形成工程の一部を例示する断面図である。
【図１４Ｎ】図１４Ｎ〜図１４Ｐは、本発明の実施形態に係る半導体装置の形成工程の一部を例示する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、図面を参照して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。
【００１２】
図１は、ＭＯＳトランジスタを形成する工程におけるｎ型エクステンション領域を形成するためのイオン注入を例示する断面図である。
【００１３】
シリコン基板５１内において、素子分離絶縁膜５２に囲まれた２つの領域にはそれぞれＰウエル５３とＮウエル５４が形成されている。また、Ｐウエル５３とＮウエル５４のそ
れぞれの上にはゲート絶縁膜５５ａ、５５ｂを介して第１、第２ゲート電極５６ａ、５６ｂが形成されている。さらに、シリコン基板５１の上にはレジストパターン（フォトレジスト）５７が形成されている。レジストパターン５７は、Ｐウエル５３を露出する開口部５７ａを有し、さらにＮウエル５４を覆う形状を有している。
【００１４】
レジストパターン５７は、例えば、化学増幅レジストをシリコン基板５１の上方に塗布した後に、プリベーク、露光、ポストベーク、現像等の処理を経ることにより形成される。
【００１５】
そのような状態で、レジストパターン５７、第１ゲート電極５６ａをマスクに使用し、開口部５７ａを通してＰウエル５３内にｎ型不純物、例えば砒素をイオン注入する。これにより、第１ゲート電極５６ａの両側のＰウエル５３内にｎ型エクステンション領域５８ｓ、５８ｄが形成される。
【００１６】
ところで、レジストパターン５７の開口部５７ａから露出した領域において、シリコン基板５１の表面又はゲート絶縁膜５５ａの上には、レジストパターン形成時に発生したコンタミや炭素が残っている。
【００１７】
炭素が残った状態でＰウエル５３に砒素をイオン注入すると、その炭素５９はイオンとともにｎ型エクステンション領域５８ｓ、５８ｄに入り込んでｎ型エクステンション領域５８ｓ、５８での結晶性を劣化させるおそれがある。ｎ型エクステンション領域５８ｓ、５８ｄの結晶性の劣化はトランジスタ特性を劣化させる原因となる。
【００１８】
そこで、イオン注入時の炭素又は炭素系化合物のシリコン基板への入り込みを防止する方法を以下に説明する。
【００１９】
まず、３種類の試料を用意する。第１の試料は、シリコン基板（シリコンウェハ）の表面に、フォトレジストを塗布せず、シリコン基板内に砒素をイオン注入した試料である。第２の試料は、シリコン基板の表面にフォトレジストを塗布した後に、フォトレジストをベーク、露光、現像、純水リンスを行った後に、シリコン基板内に砒素をイオン注入した試料である。第３の試料は、シリコンウェハの表面にフォトレジストを塗布した後に、フォトレジストをベーク、露光、現像し、第２の試料の作成よりもリンスを約２倍の時間で長く行った後に、シリコン基板内に砒素をイオン注入した試料である。
【００２０】
第１〜第３の試料におけるシリコン基板への不純物イオン注入条件、即ちドーズ量、イオン加速エネルギー等は同じに設定される。また、第２、第３の試料における露光は、全面露光とした。これは、図１におけるレジストパターン５７の開口部５７ａを通して不純物イオン注入する際のシリコン基板５１内の炭素の入り込み状態を調べるためである。
【００２１】
第１〜第３の試料についてシリコン基板内の炭素濃度分布を二次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）法で調べたところ図２に例示する結果が得られた。図２は、シリコンウェハの表面から深さ方向の炭素濃度の分布を示している。
【００２２】
図２において、実線は、第１の試料のシリコン基板内の炭素濃度の分布の分析結果の一例を示し、破線は、第２の試料の炭素濃度分布を示し、二点鎖線は第３の試料の炭素濃度分布を示している。なお、図２において深さ０ｎｍ〜約１ｎｍまでのピークは、シリコン基板の表面に空気内で付着した炭素などが原因で生じたものであり、その領域は評価の対象外となる。
【００２３】
図２によれば、第２の試料の炭素濃度分布が第１の試料のそれに比べて全体的に高くな
っていることがわかる。これにより、フォトレジストを塗布、露光等することにより、フォトレジスト除去後もシリコン基板の表面には多くの炭素が付着していることが明らかになった。また、第３の試料についての試験結果によれば、フォトレジストの現像後、即ち除去後のリンス時間を過剰に行っても、シリコン基板の表面の炭素を除去する効果は殆ど期待できないことが明らかになった。
【００２４】
次に、シリコン基板上にフォトレジストを塗布、ベーク、露光した後に、現像処理を第２の試料の２倍の時間で行い、その後に通常の時間でリンスし、その後に第１〜第３の試料と同じ条件で砒素をシリコン基板内にイオン注入した。これを第４の試料とした。
【００２５】
第４の試料について第１、第２の試料と同様に、シリコン基板内の炭素濃度をＳＩＭＳ分析したところ、図３の二点鎖線のような分布となった。図３において、実線、破線はそれぞれ上記と同じ処理が行われた第１、第２の試料の試験結果である。
【００２６】
第４の試料によれば、第２の試料に比べて、シリコン基板内の炭素濃度が減少しているので、現像時間を通常よりも長くすることにより炭素イオン注入の量を減らす改善がなされたことがわかる。しかし、第４の試料における炭素濃度分布は、ベアシリコン基板を使用する第１の試料の炭素濃度分布に比べて、依然として高くなっている。
【００２７】
次に、第５の試料を作成し、そのシリコン基板内の炭素濃度分布をＳＩＭＳ分析した。第５の試料は、シリコン基板上にフォトレジストの塗布からリンスまでを第２の試料と同じ条件で処理した後に、さらに、シリコン基板の表面を酸化トリートメント（酸化処理）し、その後にシリコン基板に砒素をイオン注入して作成される。
【００２８】
酸化トリートメントは、酸素プラズマの発生雰囲気内にシリコン基板を置くことが条件であり、フォトレジストのアッシングを抑制できる条件が好ましい。プラズマ発生装置としては、特に限定されず、例えば、高周波プラズマアッシング装置、マイクロ波アッシング装置、高密度プラズマアッシング装置のいずれかを使用する。本実施形態ではアッシング装置を使用しているが、これはフォトレジストをアッシングするための使用ではなく、シリコン基板表面を酸素プラズマ処理するために利用し易い装置として使用しただけであり、プラズマエッチング装置であってもよい。
【００２９】
高周波プラズマアッシング装置として、例えば高周波電圧が印加される平行平板型電極を有する装置が使用される。マイクロ波アッシング装置として、例えば、マイクロ波をチャンバに導く構造を有する装置が使用される。高密度プラズマアッシング装置として、例えば、コイルを有する誘導結合プラズマ装置が使用される。
【００３０】
高周波プラズマアッシング装置を酸化トリートメント装置として使用する場合には、チャンバ内にガス管を介して酸素（Ｏ２）のガス源だけを接続し、オゾン源、フッ素系ガス源、その他のガス源は使用されない。そのような装置において、シリコン基板上面の酸化トリートメントを行うための条件として、チャンバ内の基板載置側の電極の温度を１５０〜２００℃、処理時間を１０〜２０秒間、チャンバ内圧力を１５０〜２００Ｐａとする。さらに、電極に供給する電力を４０〜６０Ｗ、酸素流量を１０００〜２０００ｓｃｃｍ、チャンバ内の電極間距離（ギャップ）を１０ｍｍに設定し、レジストエッチングレートに換算して約５０ｎｍ／分の処理を行う。
【００３１】
マイクロ波アッシング装置を酸化トリートメント装置として使用する場合には、チャンバ内には、ガス管を介して酸素（Ｏ２）のガス源だけを接続し、オゾン源、フッ素系ガス源、その他のガス源は使用されない。そのような装置において、シリコン基板の酸化トリートメントを行うための条件として、チャンバ内の基板載置ステージの温度を１５０〜２
００℃、処理時間を１０〜２０秒間、チャンバ内圧力を１００〜２００Ｐａとする。さらに、マイクロ波出力を１５００〜２５００Ｗ、酸素流量を４０００〜５０００ｓｃｃｍ、リフトピンの基板支持位置を１ｍｍに設定し、レジストエッチングレートに換算して約２０ｎｍ／分の処理を行う。
【００３２】
第５の試料について、不純物イオン注入後のＳＩＭＳ分析により炭素濃度分布を調べたところ図４の二点鎖線に示すような結果が得た。図４によれば、実線で示す第１の試料、即ちベアシリコン基板に比べて炭素濃度が大幅に減少していることがわかる。即ち、シリコン基板上に塗布されたレジストを現像液、例えばテトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）により除去し、純水でリンス処理し、シリコン基板表面を酸化トリートメントした後にイオン注入する方法がシリコン基板表面の炭素を減少させることに有効なことがわかる。これは、シリコン基板表面の炭素が、酸化トリートメントの酸素と結合して酸化炭素となって昇華するからである。なお、図４における破線は、上記と同じ処理が行われた第２の試料の試験結果である。
【００３３】
次に、第１、第２及び第５の試料について、不純物イオン注入後のシリコン基板の酸化膜の厚さをＳＩＭＳ分析により調べたところ、図５に例示する結果が得られた。図５によれば、第５の試料のシリコン基板の表面のシリコン酸化膜の厚さは、第１、第２試料のシリコン酸化膜の厚さに比べて厚くなっている。図５において、シリコン酸化膜は、酸素（Ｏ）濃度で示されている。シリコン基板表面のシリコン酸化膜が厚くなると、後述するように、図１に例示する不純物イオン注入の際に、シリコン酸化膜に吸収される注入エネルギーが大きくなって、ｎ型不純物がシリコン基板１内に入り難くなる。
【００３４】
そこで、シリコン基板の表面にレジストを塗布し、これをベーク、全面露光、現像、リンス、酸化トリートメントした後に、シリコン酸化膜に希釈フッ酸を供給し、リンス処理後に、シリコン基板に砒素をイオン注入して第６の試料を作成した。第６の試料によれば、図６の実線に例示する酸素分布が得られた。図６において破線、二点鎖線は、それぞれ上記の第２の試料、第５の試料を示している。
【００３５】
図６に示す酸素濃度分布によれば、第６の試料ではシリコン酸化膜の厚さが第５の試料のそれに比べて薄くなっている一方、第２の試料、即ち酸化トリートメントをせずにイオン注入したシリコン基板上のシリコン酸化膜とほぼ同じ厚さになっている。また、第６、第５及び第２の試料のそれぞれのシリコン基板内の炭素濃度を調べたところ、図７に例示する分布が検出された。図７において破線、実線、二点鎖線は、それぞれ第２の試料、第６の試料、第５の試料の順でシリコン基板内の炭素濃度分布が小さくなっている。なお、図６、図７に示した第６の試料の希釈フッ酸処理の時間は異なり、図６では１２０秒、図７では６０秒となっている。
【００３６】
図７によれば、第６、第５の試料のシリコン基板内の炭素濃度がほぼ同じ分布となり、第２の試料、即ち酸化トリートメント、希釈フッ酸処理をしない試料に比べて、その炭素濃度分布が小さくなった。
【００３７】
以上のことから、図１に示したシリコン基板５１に不純物をイオン注入する際には、フォトレジスト５７をシリコン基板５１に塗布した後に、露光、現像、酸化トリートメント、希釈フッ酸処理の順での処理を含むことが好ましい。この場合、ベーク、液体トリートメント等の処理についてはフォトレジスト５７の材料の種類により適宜変更してもよい。例えば、フォトレジストとして化学増幅レジストを使用する場合に、ポストベークは露光後、現像前に行われる。化学増幅レジストは、光反応でレジスト膜中に酸を発生させ、酸を触媒として露光後の加熱により、レジストの基材樹脂が反応してパターンを得る材料で、露光で発生した酸が少量であっても熱拡散により連鎖的に反応が進行するため高い感度
が得られる。
【００３８】
ところで、フォトレジストの材料として使用される化学増幅型レジストは、ＫｒＦレーザやＡｒＦレーザにより露光され、現像された後の状態では、ポーラス状態となっている。このため、図１に示す状態で希釈フッ酸をレジストパターン５７及び開口部５７ａ内に供給すると、レジストパターン５７の内部にフッ酸が染みこんで、Ｎエル５４の上のゲート絶縁膜５５ｂであるシリコン酸化膜に達するおそれがある。
【００３９】
シリコン酸化膜は、フッ酸により可溶である。このため、レジストパターン５７に浸透した希釈フッ酸によりゲート絶縁膜５５ｂが溶解されるとレジストパターン５７がシリコン基板５１から剥がれ易い状態となる。そこで、レジストパターン５７を化学増幅レジストから形成する場合に、レジストパターン５７及びシリコン基板５１へ供給する希釈フッ酸処理の最適条件について次に説明する。
【００４０】
まず、化学増幅レジストを使用して第１、第２、第５、第６の試料を作成する際の砒素イオン注入による目標のドーズ量を約１．６８atoms／cm３とする。そして、第１の試料、第２の試料、第５の試料、第６の試料の作成時にそれぞれ同じ条件で砒素イオンをシリコン基板にイオン注入した。
【００４１】
また、第６の試料の作成時にシリコン基板に供給される希釈フッ酸の処理時間を３０秒、６０秒、１２０秒と変え、それらの第６の試料を新たに第７、第８及び第９の試料とした。そのような第１、第２、第５、第７、第８及び第９の試料のそれぞれのシリコン基板内のドーズ量を分析したところ、図８に例示するような結果が得られた。
【００４２】
図８によれば、第１の試料、即ち、フォトレジストが塗布されなかったベアシリコン基板に砒素をイオン注入したところ、シリコン基板内の実際の砒素濃度は約１．４９atoms／cm３の砒素濃度であった。目標値に達しなかったのは第１の試料のシリコン基板の表面には自然酸化膜が形成されているからである。
【００４３】
また、図８によれば、シリコン基板上のフォトレジストを露光、ベーク、現像、リンス、砒素イオン注入を順に行った第２の試料では、シリコン基板内の砒素濃度は約１．４７atoms／cm３と第１の試料とほぼ同じ状態になった。なお、第１、第２の試料のシリコン基板の表面には、自然酸化膜が形成されている。
【００４４】
これに対し、シリコン基板上のフォトレジストを露光、ベーク、現像、リンス、酸化トリートメント（酸素プラズマ処理）、砒素イオン注入を順に行った第５の試料では、シリコン基板内の砒素濃度は約１．４２atoms／cm３と第１、第２の試料よりも低い濃度になった。第５の試料のシリコン基板の表面には、酸化トリートメントにより自然酸化膜よりも厚い酸化膜が形成された状態になっている。砒素濃度の低下は、シリコン基板の表面の酸化膜の増加により不純物イオン注入がされにくくなるからである。
【００４５】
さらに、シリコン基板上のフォトレジストを露光、ベーク、現像、リンス、酸化トリートメント、希釈フッ酸処理、リンス、砒素イオン注入を順に行った第７〜９の試料では、希釈フッ酸処理の時間が長くなるにつれて、シリコン基板内の砒素濃度は約１．４４atoms／cm３、約１．４６atoms／cm３、約１．５２atoms／cm３と徐々に高い濃度になっている。これは、希釈フッ酸の処理時間が長くなるにつれて、シリコン基板上の酸化膜の減少量が増えるからである。なお、図８の折れ線グラフは、右の縦軸の比例目盛で示した砒素濃度の目標値に対する減少率を示している。
【００４６】
図８によれば、化学増幅レジストの現像後に酸化トリートメントを入れると、イオン注
入されたシリコン基板内の砒素濃度を下げる原因となる。これに対し、シリコン基板表面の酸化トリートメント後に希釈フッ酸処理すると、シリコン基板内の砒素濃度の低下が抑制され、さらに、希釈フッ酸処理の時間を長くするほど、基板内の砒素濃度がベアシリコン基板の状態まで又はそれ以上に回復することがわかる。
【００４７】
第２、第５、第７〜第９の試料について、砒素イオン注入前のシリコン基板表面の酸化膜の厚さを調べたところ、図９に例示する結果が得られた。図９において、第２の試料、即ちフォトレジストを露光、ベーク、現像、リンス処理した後のシリコン基板の表面には厚さ約０．５５ｎｍのシリコン酸化膜が形成されている。また、第５の試料、即ちフォトレジストの塗布から酸化トリートメント（酸素プラズマ処理）までの工程を経たシリコン基板の表面には厚さ約０．７１ｎｍのシリコン酸化膜が形成されていた。さらに、第７〜第９の試料、即ちフォトレジストの塗布から酸化トリートメントまでの工程を経た後に、時間を変えて希釈フッ酸に曝されたシリコン酸化膜の厚さはそれぞれ約０．６１ｎｍ、約０．５８ｎｍ、約０．５２ｎｍの厚さとなっている。
【００４８】
従って、図８、図９の試験結果によれば、酸化トリートメント後のシリコン基板への希釈フッ酸の供給時間を長くしてシリコン基板の表面のシリコン酸化膜を薄くするほどシリコン基板内の砒素濃度を高くすることが可能になることを示唆している。図８、図９に示した第７〜第９の試料の作成に使用された希釈フッ酸は、水とフッ酸の割合が５００対１となっている。
【００４９】
ところで、酸素プラズマを使用する酸化トリートメントによりシリコン基板表面に形成される酸化膜と、熱酸化法によりシリコン基板表面に形成される酸化膜のそれぞれについて、希釈フッ酸処理によるエッチングレートの違いを調べたところ、図１０に例示する結果が得られた。図１０によれば、酸素プラズマにより形成される酸化膜のエッチングレートが熱酸化法による酸化膜のエッチングレートよりも大きいことがわかる。従って、フォトレジストの現像後に、酸化トリートメントによりシリコン基板表面に形成される酸化膜はエッチングレートが高く、その酸化膜の薄層化は短時間で可能になる。図１０に示した試験に使用された希釈フッ酸は、水とフッ酸の割合が５００対１となっている。
【００５０】
図９に示したようにシリコン基板上のシリコン酸化膜を薄くするための希釈フッ酸処理の時間を長くすると、フォトレジストとして使用される化学増幅レジストへの希釈フッ酸の染み込み量が増す。これにより、開口部以外の領域の化学増幅レジストの下に存在するシリコン酸化膜がエッチングされる。
【００５１】
従って、化学増幅レジストの現像後に酸化トリートメントされたシリコン基板の表面に希釈フッ酸を供給する場合に、現像後に残された化学増幅レジストの下のシリコン酸化膜のエッチングを防止するための希釈フッ酸の濃度と供給時間を制御することが好ましい。そこで、図１１に例示するように、シリコン基板６１の表面に熱酸化法によりシリコン酸化膜６２を約５ｎｍの厚さに形成し、さらにシリコン酸化膜６２上に化学増幅レジスト６３を塗布、全面露光、ベークした試料を複数用意した。そして、それらの試料に対して次のような試験を行った。
【００５２】
まず、試料の化学増幅レジスト６３を現像液により除去し、さらに硫酸過水（ＳＰＭ）とアンモニア過水（ＡＰＭ）を順にシリコン酸化膜６２に供給し、この状態の試料を第１０の試料としてシリコン基板上のシリコン酸化膜の厚さを測定した。これにより、図１２に例示するようにシリコン酸化膜の厚さは約０．１ｎｍ減少した。
【００５３】
さらに、水とフッ酸を５０対１の割合で含む希釈フッ酸（希フッ酸（ＤＨＦ）もしくはバッファードフッ酸（ＢＨＦ））を試料の化学増幅レジスト６３に５０秒間供給し、さら
に化学増幅レジスト６３を除去した後に、シリコン酸化膜６２にＳＰＭ、ＡＭＰを順に供給し、この状態の試料を第１１の試料とした。これにより、図１２に示すようにシリコン酸化膜６２の厚さは約１．９７ｎｍ減少した。第１０の試料によれば、ＳＰＭ及びＡＭＰによるシリコン酸化膜の厚さは約０．１ｎｍであるので、第１１の試料の化学増幅レジスト６３に希釈フッ酸を供給することによるシリコン酸化膜６２のエッチング厚さ（減少量）は約１．８７ｎｍである。なお、その濃度の希釈フッ酸をシリコン酸化膜に直に５０秒間供給した場合のシリコン酸化膜のエッチング量は約６ｎｍである。
【００５４】
また、水とフッ酸を２００対１の割合で含む希釈フッ酸を試料の化学増幅レジスト６３に２９５秒間供給し、さらに化学増幅レジスト６３を除去した後に、シリコン酸化膜にＳＰＭ、ＡＭＰを順に供給し、この状態の試料を第１２の試料とした。これにより、図１２に示すようにシリコン酸化膜の厚さは約０．５４ｎｍ減少した。第１０の試料によれば、ＳＰＭ及びＡＭＰによるシリコン酸化膜６２の厚さは約０．１ｎｍであるので、第１２の試料の化学増幅レジス６３トへの希釈フッ酸の供給によるシリコン酸化膜６２のエッチング厚さ（減少量）は約０．４４ｎｍである。なお、その濃度の希釈フッ酸をシリコン酸化膜に直に２９５秒間供給した場合のシリコン酸化膜のエッチング量は約６ｎｍである。
【００５５】
さらに、水とフッ酸を２００対１の割合で含む希釈フッ酸を試料の化学増幅レジスト６３に５４０秒間供給し、さらに化学増幅レジスト６３を除去した後に、シリコン酸化膜６２にＳＰＭ、ＡＭＰを順に供給し、この状態の試料を第１３の試料とした。これにより、図１２に示すように試料のシリコン酸化膜６２の厚さは約１．８４ｎｍ減少した。第１０の試料によれば、ＳＰＭ及びＡＭＰによるシリコン酸化膜６２の厚さは約０．１ｎｍであるので、第１３の試料の希釈フッ酸によるシリコン酸化膜６２のエッチング厚さは約１．７４ｎｍである。なお、その濃度の希釈フッ酸をシリコン酸化膜に直に５４０秒間供給した場合のシリコン酸化膜のエッチング量は約１１ｎｍである。
【００５６】
図１２によれば、化学増幅レジスト６３内に染みこんだ希釈フッ酸によりシリコン基板６１上のシリコン酸化膜６２がエッチングされることが明らかになった。また、希釈フッ酸の濃度が高いほど、および供給時間が長いほどシリコン酸化膜６２のエッチング量が多くなることも明らかになった。そのシリコン酸化膜６２が過剰にエッチングされると、その上に形成されている化学増幅レジスト６３がリフトオフするおそれがある。
【００５７】
従って、上記のように化学増幅レジストを塗布し、露光し、ベークし、さらに化学増幅レジストに希釈フッ酸を供給すると、条件によってその下のシリコン酸化膜がエッチングされることが明らかになった。
【００５８】
図１２によれば、化学増幅レジストのレジストパターンを形成した後に、レジストパターンの開口部を通してシリコン基板を酸化トリートメント、希釈フッ酸処理をすると、シリコン酸化膜がエッチングされてその上のレジストパターンが剥離するおそれがある。
【００５９】
そこで、希釈フッ酸のフッ酸濃度を０．１重量％以下に下げ、例えば水とフッ酸の割合を５００対１にして実験を行ったところ図１３に例示する結果が得られた。図１３は、図１１に示したと同じ条件で作成した試料を使用し、化学増幅レジスト６３に希釈フッ酸を供給し、化学増幅レジスト６３を除去した後のシリコン酸化膜６２の膜厚の減少量を示している。
【００６０】
図１３によれば、水とフッ酸の割合が５００対１の濃度（０．１重量％以下）の希釈フッ酸を化学増幅レジスト６３に供給することによるシリコン酸化膜６２のエッチング減量量は、ほぼＳＰＭ、ＡＰＭによるエッチング減少量と同じになった。即ち、その濃度の希釈フッ酸の化学増幅レジスト６３への染み込みによるシリコン酸化膜６２に及ぼす影響は
極めて少なく、処理時間の依存性も低いことがわかる。
【００６１】
また、水に対するフッ酸の割合が０．１重量％以下の濃度の希釈フッ酸をシリコン基板６１上のシリコン酸化膜６２に直に供給する場合には、シリコン酸化膜６２はエッチングされていないことがわかる。
【００６２】
従って、図１に示したレジストパターン５７を化学増幅レジストから形成する場合に、レジストパターン５７を剥離させずに、開口部５７ａを通してゲート絶縁膜５５ａであるシリコン酸化膜をエッチングすることが可能になる。
【００６３】
なお、図１３では、シリコン酸化膜６２のＳＰＭ、ＡＰＭによる膜厚の減少量も併せて示されているが、その減少量は図１２とは異なっている。これは、フッ酸処理装置の構造の違いによる。
【００６４】
以上によれば、フォトレジストを塗布、プリベーク、露光、ポストベーク、現像、リンス処理、酸化トリートメント、極低濃度フッ酸処理、リンス処理により化学増幅レジストのパターンを形成した後に、不純物をイオン注入することが好ましい。この場合の極低濃度フッ酸は、水に対するフッ酸の濃度が０．１重量％以下の希釈フッ酸である。これにより、レジストパターンの下のシリコン酸化膜のエッチングを防止するとともに、不純物イオン注入時にシリコン基板に導入される炭素濃度を減らし、さらにシリコン基板内の不純物濃度を高くすることができる。
【００６５】
そこで以下に、レジストパターンをマスクに使用して不純物を半導体基板内にイオン注入する工程を含む半導体装置の製造方法について説明する。
図１４Ａ〜図１４Ｐは、本実施形態に係る半導体装置の製造工程の一例を示す断面図である。次に、図１４Ａに示す構造を形成するまでの工程を説明する。
【００６６】
まず、半導体基板であるシリコン基板１上に、研磨ストップマスクとなるシリコン酸化膜（不図示）、シリコン窒化膜（不図示）を順に形成した後に、シリコン窒化膜上にレジストパターン（不図示）を形成する。そのレジストパターンは、シリコン基板１の複数の活性領域の周囲の素子分離領域に開口部を有する。続いて、レジストパターンをマスクにしてシリコン窒化膜、シリコン酸化膜をエッチングして開口部を形成し、研磨ストップマスクを形成する。その後に、研磨ストップマスクの開口部を通してシリコン基板１をドライエッチングすることにより、シリコン基板１内に素子分離溝１ａを形成する。
【００６７】
続いて、素子分離溝１ａの内面を熱酸化した後に、その中と研磨ストップマスクの上にシリコン酸化膜をＣＶＤ法により形成する。さらに、研磨ストップマスクの上のシリコン酸化膜を化学機械研磨（ＣＭＰ）法により除去するとともに素子分離溝１ａ内に残存させる。その後に、研磨ストップスクを熱リン酸、希釈フッ酸により除去する。これにより、素子分離溝１ａ内に残された酸化シリコン膜は、素子分離絶縁構造であるシャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）２として使用される。なお、素子分離絶縁構造として、ＳＴＩ２の他に、ＬＯＣＯＳ法により形成した絶縁膜を使用してもよい。
【００６８】
さらに、シリコン基板１の表面に酸化シリコン膜（不図示）を形成した後に、シリコン基板１の第１活性領域にｎ型不純物、例えば燐又は砒素をイオン注入する。この場合、ｎ型不純物をイオン注入しない領域をレジストパターン（不図示）により覆う。ついで、シリコン基板１の第２活性領域にｐ型不純物、例えばホウ素をイオン注入する。この場合、ｐ型不純物をイオン注入しない領域を別のレジストパターン（不図示）により覆う。
【００６９】
次に、シリコン基板１の表面を熱酸化して絶縁膜として酸化シリコン膜（不図示）を形
成する。さらに、シリコン基板１をアニールすることにより第１、第２活性領域を活性化する。これにより、シリコン基板１において、第１活性領域内には、周囲がＳＴＩ２に囲まれたＰウエル３が形成され、さらに、第２活性領域内には、周囲がＳＴＩ２に囲まれたＮウエル４が形成される。その後に、シリコン基板１の表面の酸化シリコン膜を除去し、さらにその表面を酸化してＰウエル３、Ｎウエル４の表面にゲート絶縁膜としてシリコン酸化膜５ａ、５ｂを形成する。
【００７０】
次に、図１４Ｂに示す構造を形成するまでの工程を説明する。
まず、ＳＴＩ２及び酸化シリコン膜５ａ、５ｂ上にポリシリコン膜をＣＶＤ法により例えば約５０ｎｍの厚さに形成する。続いて、ポリシリコン膜上にフォトレジストを塗布し、これを露光、現像等することにより、Ｎウエル３、Ｐウエル４のそれぞれの上にゲート電極平面形状を有するレジストパターン（不図示）を形成する。
【００７１】
続いて、そのレジストパターンをマスクにして、ポリシリコン膜を例えばＲＩＥ法によりエッチングする。ポリシリコン膜のエッチング用ガスとして例えば塩素系／フッ素系ガスを使用する。これにより、Ｐウエル３、Ｎウエル４のそれぞれの上方に残されたポリシリコン膜のパターンは第１、第２のゲート電極６ａ、６ｂとして使用される。
【００７２】
次に、図１４Ｃに示す構造を形成するまでの工程を説明する。
まず、第１、第２のゲート電極６ａ、６ｂ、ゲート絶縁膜５ａ、５ｂ及びシリコン基板１の表面に保護絶縁膜として例えばシリコン窒化膜をＣＶＤ法により形成する。次に、保護絶縁膜をＲＩＥ法により垂直方向にエッチングバックすることにより、保護絶縁膜を第１、第２のゲート電極６ａ、６ｂの側面に残すとともに、シリコン基板１の上面を露出させる。これにより第１、第２のゲート電極６ａ、６ｂの側面上に残された保護絶縁膜を第１層目サイドウォール７ａ、７ｂとする。この後に、シリコン基板１の表面を熱酸化してシリコン酸化膜５ｃ、５ｄを例えば数ｎｍの厚さに形成する。
【００７３】
次に、図１４Ｄに示すように、第１、第２のゲート電極６ａ、６ｂ、第１層目サイドウォール７ａ、７ｂ、シリコン基板１の上にフォトレジスト８として例えばポジ型の化学増幅型レジストを例えば数百ｎｍの厚さに塗布する。続いて、化学増幅レジストを温度約６０〜１５０℃、約６０〜１８０秒の条件でプリベークする。
【００７４】
さらに、化学増幅レジストのうちＰウエル３及びその周囲の領域に露光光として例えばＡｒＦエキシマレーザを照射する。続いて、化学増幅レジスト膜を例えば約１００℃のプレート上で約６０秒間ポストベークする。その後、化学増幅レジスト膜をテトラメチルアンモニウムハイドロキシド（ＴＭＡＨ）水溶液を現像液として使用してフォトレジスト８を例えば約６０秒間現像し、さらに純水で例えば約３０秒間水洗する。これにより、図１４Ｅに示すように、フォトレジスト８はパターニングされ、レーザ光照射領域に開口部８ａを有する第１レジストパターンが形成される。なお、フォトレジスト８として化学増幅レジスト以外の材料を使用する場合にはポストベークは現像後に行われる。
【００７５】
続いて、シリコン基板１をプラズマ発生装置に入れ、そのチャンバの中で酸素プラズマを発生させる。これにより、フォトレジスト８をマスクに使用して開口部８ａぁらシリコン基板１表面のシリコン酸化膜５ｃに酸素プラズマ（Ｏ＊）を供給する。これにより、開口部８ａから露出したシリコン基板１上の炭素を酸化し、酸化炭素として昇華させて除去する。この場合、Ｐウエル３表面の酸化が進んでシリコン酸化膜５ｃの厚さが増す。
【００７６】
この場合のプラズマ処理は、例えばマイクロ波プラズマ発生装置を使用して行う。酸化トリートメント条件として、例えば、酸素（Ｏ２）ガスを約４５００ｓｃｃｍ、チャンバ内圧力を約１５０Ｐａ、マイクロ波パワーを２０００Ｗとして、化学増幅レジストのエッ
チングレートを３０ｎｍ／分に設定し、処理時間はフォトレジスト８のエッチング量が４．５〜５．０ｎｍとなる時間とする。この場合、装置のガス管（不図示）を通して酸素以外のガスをチャンバ内に積極的に導入しない。また、シリコン基板１はウエハステージから１ｍｍ程度ピンアップされる。
【００７７】
続いて、図１４Ｆに示すように、プラズマ発生装置から取り出したシリコン基板１のフォトレジスト８上とその開口部８ａ内に希釈フッ酸（ＤＨＦ若しくはＢＨＦ）を供給する。希釈フッ酸は、水に対するフッ酸の濃度が０．１重量％以下の液を使用する。希釈フッ酸による処理時間は、例えば２５０秒以下、好ましくは１２０〜２５０秒とする。
【００７８】
これにより、フォトレジスト８の開口部８ａから露出したＰウエル３上のシリコン酸化膜５ｃを酸素プラズマ処理前の厚さ又はそれ以下にすることにより、次のイオン注入に最適な厚さに調整することが可能になる。しかも、フォトレジスト８内に浸透した希釈フッ酸によりフォトレジスト８とＮウエル４の間のシリコン酸化膜５ｄはエッチングされずに残り、フォトレジスト８の剥離は防止される。そのような希釈フッ酸によるシリコン基板１表面を希釈フッ酸処理した後に、フォトレジスト８及び開口部８ａ内を純水により水洗する。
【００７９】
その後に、図１４Ｇに示すように、フォトレジスト８をマスクに使用し、開口部８ａを通してＰウエル３内にｎ型不純物、例えばヒ素をイオン注入（Ｉ．Ｉ）する。この場合、第１のゲート電極６ａとその側面の第１層目サイドウォール７ａもマスクとして機能するので、第１のゲート電極６ａの両側に注入されたｎ型不純物拡散領域はｎ型エクステンション領域１１ｓ、１１ｄとなる。
【００８０】
このイオン注入の際に、フォトレジスト８の開口部８ａから露出したシリコン基板１の表面には、酸素プラズマの酸化トリートメントにより炭素が除去されている。従って、Ｐウエル３内にｎ型不純物とともに入り込んだ炭素の濃度は、上記の図４の二点鎖線に例示したと同様に、大幅に低下する。
【００８１】
そのようなイオン注入を終えた後に、アッシング装置又は溶剤を使用して、フォトレジスト８をシリコン基板１から除去する。アッシング装置によりフォトレジスト８を除去する場合には、アッシング装置内には酸素だけでなく、フッ素系ガス、その他のガスを導入するのが一般的である。その後に、シリコン基板１の表面にＳＰＭを供給してレジスト残渣を除去し、さらにＡＰＭを供給してクリーニングし、続いて純水によりシリコン基板１の表面を水洗する。
【００８２】
次に、図１４Ｈ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の上にフォトレジスト９として化学増幅レジストを塗布し、これを第１レジストパターン形成と同様な方法により、Ｎウエル４及びその周辺の上に開口部９ａを有する第２のレジストパターンを形成する。その後に、第１のレジストパターンの形成後と同様な条件で、フォトレジスト９の開口部９ａを通してシリコン基板１の上を酸化トリートメント、希釈フッ酸処理、水洗処理を順に行う。これにより、第２のレジストパターンの剥離を防止しつつ開口部９ａから露出した領域のシリコン基板１内の炭素を減らすことができ、しかも、シリコン基板１上のシリコン酸化膜５ｄの厚さを最適に調整することができる。
【００８３】
続いて、フォトレジスト９、第２のゲート電極６ｂ及び第１層目サイドウォール７ｂをマスクにしてＮウエル４内にｐ型不純物、例えばホウ素をイオン注入する。これにより、第２のゲート電極６ｂの両側のＮウエル４内のｐ型不純物拡散領域をｐ型エクステンション領域１２ｓ、１２ｄとする。その後に、フォトレジスト９を除去した後に、ＳＰＭ、Ａ
ＰＭを順にシリコン基板１の表面に供給し、さらにその表面を水洗する。
【００８４】
次に、図１４Ｉに示す構造を形成するまでの工程を説明する。
まず、第１のレジストパターン（８）の形成と同様な方法及び条件により、Ｐウエル３及びその周辺の上に開口部１０ａを有する第３のレジストパターン１０をシリコン基板１の上に形成し、さらに酸化トリートメント、希釈フッ酸処理、水洗を行う。その後に、Ｐウエル３上の第１のゲート電極６ａ、第１層目サイドウォール７ａ及び第３のレジストパターン１０をマスクにしてｐ型不純物をＰウエル３内にイオン注入することによりにｎ型エクステンション領域１１ｓ、１１ｄの下にｐ型ポケット領域１３ｓ、１３ｄを形成する。その後に、第１のレジストパターン（８）の除去と同じ方法により、第３のレジストパターン１０をシリコン基板１上から除去した後に、シリコン基板１にＳＰＭ、ＡＰＭ、純水を順に供給する。これらにより、ｐ型不純物をイオン注入する際にシリコン基板１に入り込む炭素の濃度を低減するとともにｐ型ポケット領域１３ｓ、１３ｄの不純物濃度の不純物注入効率を高くすることができる。
【００８５】
次に、図１４Ｊに示す構造を形成するまでの工程を説明する。
まず、第２のレジストパターン（９）の形成と同様な方法及び条件により、Ｎウエル４及びその周辺の上に開口部１５ａを有する第４のレジストパターン１５をシリコン基板１の上に形成し、さらに酸化トリートメント、希釈フッ酸処理、水洗を行う。その後に、Ｎウエル４上の第２ゲート電極６ｂ、第１層目サイドウォール７ｂ及び第４のレジストパターン１５をマスクにしてｎ型不純物をＮウエル４内にイオン注入することによりにｐ型エクステンション領域１２ｓ、１２ｄの下にｎ型ポケット領域１４ｓ、１４ｄを形成する。その後に、第２のレジストパターン（９）の除去と同じ方法により、第４のレジストパターン１５をシリコン基板１上から除去した後に、シリコン基板１にＳＰＭ、ＡＰＭ、純水を順に供給する。これらにより、ｎ型不純物をイオン注入する際にシリコン基板１に入り込む炭素の濃度を低減するとともにｎ型ポケット領域の不純物濃度の不純物注入効率を高くすることができる。
【００８６】
次に、図１４Ｋに示す構造を形成するまでの工程について説明する。
まず、第１、第２ゲート電極６ａ、６ｂ、ゲート絶縁膜５ａ、５ｂ、第１層目サイドウォール７ａ、７ｂ及びシリコン基板１の表面に絶縁膜として例えば酸化シリコン膜をＣＶＤ法により形成する。続いて、絶縁膜をＲＩＥ法により垂直方向にエッチングすることにより、絶縁膜を第１、第２のゲート電極６ａ、６ｂの側面に残すとともに、シリコン基板１の上面を露出させる。これにより第１、第２のゲート電極６ａ、６ｂの側面上に残された絶縁膜を第２層目サイドウォール１６ａ、１６ｂとする。
【００８７】
続いて、シリコン基板１の上にフォトレジスト２１を塗布する。フォトレジスト２１として、ノボラック系レジストを使用する。これをプリベーク、露光、現像、ポストベーク、水洗する。これにより、Ｐウエル３及びその周辺の上に開口部２１ａを有する第５のレジストパターンを形成する。
【００８８】
その後に、Ｐウエル３上の第１のゲート電極６ａ、第１、第２層目サイドウォール７ａ、１６ａ及びフォトレジスト２１をマスクに使用してｎ型不純物をＰウエル３内にイオン注入する。これにより、第１のゲート電極６ａの両側方に高濃度不純物のｎ型ソース／ドレイン領域１７ｓ、１７ｄを形成する。その後に、第１のレジストパターン（８）の除去と同じ方法により、第５のレジストパターンをシリコン基板１上から除去した後に、シリコン基板にＳＰＭ、ＡＰＭ、純水を順にシリコン基板１表面に供給する。
【００８９】
これにより、Ｐウエル３及びその上には、ｎ型ソース／ドレイン領域１７ｓ、１７ｄ、ゲート絶縁膜５ａ、第１のゲート電極６ａ等を有するｎ型ＭＯＳトランジスタＴ１が形成
され、シリコン基板１内に入り込む炭素の濃度を低減することができる。
【００９０】
次に、図１４Ｌ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の上にフォトレジスト２２を塗布する。フォトレジスト２２として、ノボラック系レジストを使用する。これを、プリベーク、露光、現像、ポストベーク、水洗する。これにより、Ｎウエル４及びその周辺の上に開口部２２ａを有する第６のレジストパターンを形成する。
【００９１】
その後に、Ｎウエル４上の第２のゲート電極６ｂ、第１、第２層目サイドウォール７ｂ、１６ｂ及びフォトレジスト２２をマスクに使用してｐ型不純物をＮウエル４内にイオン注入する。これにより、第２のゲート電極６ｂの両側方に高濃度不純物のｐ型ソース／ドレイン領域１８ｓ、１８ｄを形成する。その後に、第５のレジストパターン（２１）の除去と同じ方法により、第６のレジストパターンをシリコン基板１上から除去し、後処理を行う。
【００９２】
これにより、Ｎウエル４及びその上には、ｐ型ソース／ドレイン領域１８ｓ、１８ｄ、ゲート絶縁膜５ｂ、第２のゲート電極６ｂ等を有するｐ型ＭＯＳトランジスタＴ２が形成され、シリコン基板１内に入り込む炭素の濃度を低減することができる。
【００９３】
ところで、図１４Ｋ、１４Ｌに示す構造を形成するために、フォトレジスト２１，２２の少なくとも一方の材料として化学増幅レジストを使用してもよく、この場合には、第１、第２のレジストパターン（８、９）と同様なレジストパターンの形成方法、処理方法、除去方法を採用する。
【００９４】
以上のような不純物イオン注入の後に、シリコン基板を例えばランプアニール装置に入れて加熱することにより、シリコン基板１内のｎ型不純物及びｐ型不純物を活性化する。
【００９５】
次に、図１４Ｍ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及び第１、第２ゲート電極６ａ、６ｂの表面上の酸化膜を除去した後に、それらの表面上に金属膜（不図示）、例えばコバルト膜又はニッケル膜を形成する。その後に、シリコン基板１を加熱することにより、ソース／ドレイン領域２５ｓ、２５ｄ、２６ｓ、２６ｄのシリコンと金属を合金化し、同時にゲート電極６ａ、６ｂ上層のポリシリコン膜１４と金属を合金化する。これにより、第１、第２のゲート電極６ａ、６ｂとソース／ドレイン領域２５ｓ、２５ｄ、２６ｓ、２６ｄのそれぞれの上層部にシリサイド層２３ａ〜２３ｆを形成する。
【００９６】
次に、図１４Ｎ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、ゲート電極６ａ、６ｂの上にカバー絶縁膜２４として窒化シリコン膜をＣＶＤ法により形成し、さらに、カバー絶縁膜２４の上に第１の層間絶縁膜２５として例えば酸化シリコン膜をＣＶＤ法により形成し、さらに、第２の層間絶縁膜２６として例えばＢＰＳＧ膜をＣＶＤ法により形成する。その後に、第２層間絶縁膜２６の表面を化学機械研磨（ＣＭＰ）法により平坦化する。
【００９７】
続いて、図１４Ｏに示すように、第１、第２の層間絶縁膜２５、２６及びカバー絶縁膜２４をフォトリソグラフィー法にパターニングすることにより、ソース／ドレイン領域１７ｓ、１７ｓ、１８ｓ、１８ｄ等の上にコンタクトホール２６ａ〜２１６ｄを形成する。
【００９８】
さらに、第２の層間絶縁膜２６上とコンタクトホール２６ａ〜２６ｄの中に窒化チタン膜とタングステン膜をＣＶＤ法により順に形成する。その後に、第２の層間絶縁膜２６の上面上のタングステン膜及び窒化チタン膜をＣＭＰ法により除去する。これにより、コン
タクトホール２６ａ〜２６ｄ内に残された窒化チタン膜とタングステン膜をコンタクトプラグ２７ａ〜２７ｄとして使用する。続いて、図１４Ｐに示すように、第２の層間絶縁膜２６上に例えばアルミニウム合金膜を形成し、これをパターニングすることにより配線２８ａ〜２８ｄを形成する。その後に、さらに層間絶縁膜、ビア、配線等を形成するが、その詳細は省略する。
【００９９】
以上のように、半導体基板１内への不純物イオン注入時のマスクとして開口部８ａ、９ａ、１０ａ、１５ａを有するフォトレジスト８、９、１０、１５を形成する。そして、フォトレジスト８、９、１０、１５のパターンをマスクとして半導体基板１表面の酸化膜５ｃ、５ｄを酸素プラズマに曝した後に、希釈フッ酸（ＤＨＦ若しくはＢＨＦ）を酸化膜５ｃ、５ｄとフォトレジスト８、９、１０、１５に供給している。これにより、半導体基板１内への炭素の注入を抑制して不純物の注入効率を高めるとともに、さらに希釈フッ酸の濃度を０．１重量％以下とすることによりフォトレジスト８、９、１０、１５の剥離を防止することが可能になる。
【０１００】
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。
【符号の説明】
【０１０１】
１ シリコン基板（半導体基板）
２ ＳＴＩ
３ Ｐウエル
４ Ｎウエル
５ａ、５ｂ ゲート絶縁膜
５ｃ、５ｄ シリコン酸化膜
６ａ、６ｂ ゲート電極
７ａ、７ｂ、１６ａ、１６ｂ サイドウォール
８、９、１０、２１、２２ フォトレジスト
８ａ、９ａ、１０ａ、２１ａ、２２ａ 開口部
１１ｓ、１１ｄ ｎ型エクステンション領域
１３ｓ、１３ｄ ｐ型ポケット領域
１２ｓ、１２ｄ ｐ型エクステンション領域
１４ｓ、１４ｄ ｎ型ポケット領域
１７ｓ、１７ｄ ｎ型ソース／ドレイン領域
１８ｓ、１８ｄ ｐ型ソース／ドレイン領域
【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】
半導体装置の製造工程における処理、例えばバンプ形成用のめっき処理、半導体基板内へのイオン注入処理、パターニング処理においてはマスクとしてレジストパターンが使用される。レジストパターンは、下地の上にフォトレジストを塗布した後に、フォトレジストをプリベーク、露光、現像、ポストベークなどをすることにより形成される。
【０００３】
バンプ形成用のめっきの際に使用されるフォトレジストは厚く形成され、フォトレジストに開口を形成した後には、開口の底部に現像残渣であるスカムが残っている場合がある。そのスカムは、金属膜をめっきする際に金属の成長異常や形状異常の発生の原因となる。
【０００４】
そこで、スカムを除去するために、フォトレジストに開口を形成した後に酸素プラズマで処理する方法が知られている。また、酸素プラズマによりスカムを除去する際に、フォトレジストの膜厚が減ることがある。その対策として、フォトレジストのパターンが形成された基板を平行平板型プラズマアッシング装置の電極の間に置き、それらの電極の距離を７ｍｍ以上、１３ｍｍ以下とする方法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１５９１９４号公報
【特許文献２】特開平１０−１７２９６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
酸素プラズマによりスカムを除去する方法によれば、フォトレジストの開口部から露出する半導体基板が酸化される。
【０００７】
本発明の目的は、レジストパターンの下地層への悪影響を及ぼすことなくスカムを最適に除去する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】
【０００８】
本実施形態の１つの観点によれば、半導体基板の上に酸化膜を形成する工程と、前記酸化膜上にフォトレジストを塗布する工程と、前記フォトレジストを露光する工程と、露光された前記フォトレジストを現像することにより、前記フォトレジストに開口部を形成する工程と、前記フォトレジストをマスクとして、前記酸化膜を酸素プラズマ処理する工程と、前記酸素プラズマ処理の後、前記酸化膜と前記フォトレジストに希釈フッ酸を供給する工程と、前記希釈フッ酸を供給する工程の後、前記フォトレジストをマスクとして前記酸化膜を通して記半導体基板に一導電型不純物をイオン注入する工程と、有する半導体装置の製造方法が提供される。
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】
【０００９】
実施形態によれば、半導体基板内への不純物イオン注入時のマスクとして使用されるレジストパターンを形成する際に、フォトレジストの開口部から露出する酸化膜及びフォトレジストを酸素プラズマに曝した後に希釈フッ酸処理を行っている。これにより、半導体基板内への炭素の注入を抑制して不純物の注入効率を高めることができるとともに、フォトレジストの剥離を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、比較例に係る半導体装置の製造工程のうちのイオン注入方法を例示する断面図である。
【図２】図２は、異なる処理条件で形成された試料について、砒素イオン注入後の半導体基板内の炭素濃度分布を例示する図である。
【図３】図３は、別の処理条件で形成された試料について、砒素イオン注入後の半導体基板内の炭素濃度と深さの関係を例示する図である。
【図４】図４は、さらに異なる処理条件で形成された試料について、砒素イオン注入後のシリコン基板内の炭素濃度と深さの関係を例示する図である。
【図５】図５は、異なる処理条件で形成された試料について、砒素イオン注入後の半導体基板表面からの深さ方向の酸素濃度分布を例示する図である。
【図６】図６は、さらに異なる処理条件で形成された試料について、砒素イオン注入後の半導体基板表面からの深さ方向の酸素濃度分布を例示する図である。
【図７】図７は、図６に示した試料について、砒素イオン注入後の半導体基板内の炭素濃度分布を例示する図である。
【図８】図８は、処理条件の異なる試料について、半導体基板内にイオン注入された砒素濃度と、砒素濃度の目標値からの減少率を例示する図である。
【図９】図９は、処理条件の異なる試料について、シリコン基板表面の酸化膜の厚さを示す図である。
【図１０】図１０は、形成方法の異なる酸化膜のエッチング速度の相違を示す図である。
【図１１】図１１は、試験方法に使用される試料の断面図である。
【図１２】図１２は、酸化膜の処理方法とエッチング量の関係を示す図である。
【図１３】図１３は、酸化膜の処理時間とエッチング量の関係を示す図である。
【図１４Ａ】図１４Ａ〜図１４Ｄは、本発明の実施形態に係る半導体装置の形成工程の一部を例示する断面図である。
【図１４Ｅ】図１４Ｅ〜図１４Ｇは、本発明の実施形態に係る半導体装置の形成工程の一部を例示する断面図である。
【図１４Ｈ】図１４Ｈ〜図１４Ｊは、本発明の実施形態に係る半導体装置の形成工程の一部を例示する断面図である。
【図１４Ｋ】図１４Ｋ〜図１４Ｍは、本発明の実施形態に係る半導体装置の形成工程の一部を例示する断面図である。
【図１４Ｎ】図１４Ｎ〜図１４Ｐは、本発明の実施形態に係る半導体装置の形成工程の一部を例示する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、図面を参照して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。
【００１２】
図１は、ＭＯＳトランジスタを形成する工程におけるｎ型エクステンション領域を形成するためのイオン注入を例示する断面図である。
【００１３】
シリコン基板５１内において、素子分離絶縁膜５２に囲まれた２つの領域にはそれぞれＰウエル５３とＮウエル５４が形成されている。また、Ｐウエル５３とＮウエル５４のそ
れぞれの上にはゲート絶縁膜５５ａ、５５ｂを介して第１、第２ゲート電極５６ａ、５６ｂが形成されている。さらに、シリコン基板５１の上にはレジストパターン（フォトレジスト）５７が形成されている。レジストパターン５７は、Ｐウエル５３を露出する開口部５７ａを有し、さらにＮウエル５４を覆う形状を有している。
【００１４】
レジストパターン５７は、例えば、化学増幅レジストをシリコン基板５１の上方に塗布した後に、プリベーク、露光、ポストベーク、現像等の処理を経ることにより形成される。
【００１５】
そのような状態で、レジストパターン５７、第１ゲート電極５６ａをマスクに使用し、開口部５７ａを通してＰウエル５３内にｎ型不純物、例えば砒素をイオン注入する。これにより、第１ゲート電極５６ａの両側のＰウエル５３内にｎ型エクステンション領域５８ｓ、５８ｄが形成される。
【００１６】
ところで、レジストパターン５７の開口部５７ａから露出した領域において、シリコン基板５１の表面又はゲート絶縁膜５５ａの上には、レジストパターン形成時に発生したコンタミや炭素が残っている。
【００１７】
炭素が残った状態でＰウエル５３に砒素をイオン注入すると、その炭素５９はイオンとともにｎ型エクステンション領域５８ｓ、５８ｄに入り込んでｎ型エクステンション領域５８ｓ、５８での結晶性を劣化させるおそれがある。ｎ型エクステンション領域５８ｓ、５８ｄの結晶性の劣化はトランジスタ特性を劣化させる原因となる。
【００１８】
そこで、イオン注入時の炭素又は炭素系化合物のシリコン基板への入り込みを防止する方法を以下に説明する。
【００１９】
まず、３種類の試料を用意する。第１の試料は、シリコン基板（シリコンウェハ）の表面に、フォトレジストを塗布せず、シリコン基板内に砒素をイオン注入した試料である。第２の試料は、シリコン基板の表面にフォトレジストを塗布した後に、フォトレジストをベーク、露光、現像、純水リンスを行った後に、シリコン基板内に砒素をイオン注入した試料である。第３の試料は、シリコンウェハの表面にフォトレジストを塗布した後に、フォトレジストをベーク、露光、現像し、第２の試料の作成よりもリンスを約２倍の時間で長く行った後に、シリコン基板内に砒素をイオン注入した試料である。
【００２０】
第１〜第３の試料におけるシリコン基板への不純物イオン注入条件、即ちドーズ量、イオン加速エネルギー等は同じに設定される。また、第２、第３の試料における露光は、全面露光とした。これは、図１におけるレジストパターン５７の開口部５７ａを通して不純物イオン注入する際のシリコン基板５１内の炭素の入り込み状態を調べるためである。
【００２１】
第１〜第３の試料についてシリコン基板内の炭素濃度分布を二次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）法で調べたところ図２に例示する結果が得られた。図２は、シリコンウェハの表面から深さ方向の炭素濃度の分布を示している。
【００２２】
図２において、実線は、第１の試料のシリコン基板内の炭素濃度の分布の分析結果の一例を示し、破線は、第２の試料の炭素濃度分布を示し、二点鎖線は第３の試料の炭素濃度分布を示している。なお、図２において深さ０ｎｍ〜約１ｎｍまでのピークは、シリコン基板の表面に空気内で付着した炭素などが原因で生じたものであり、その領域は評価の対象外となる。
【００２３】
図２によれば、第２の試料の炭素濃度分布が第１の試料のそれに比べて全体的に高くな
っていることがわかる。これにより、フォトレジストを塗布、露光等することにより、フォトレジスト除去後もシリコン基板の表面には多くの炭素が付着していることが明らかになった。また、第３の試料についての試験結果によれば、フォトレジストの現像後、即ち除去後のリンス時間を過剰に行っても、シリコン基板の表面の炭素を除去する効果は殆ど期待できないことが明らかになった。
【００２４】
次に、シリコン基板上にフォトレジストを塗布、ベーク、露光した後に、現像処理を第２の試料の２倍の時間で行い、その後に通常の時間でリンスし、その後に第１〜第３の試料と同じ条件で砒素をシリコン基板内にイオン注入した。これを第４の試料とした。
【００２５】
第４の試料について第１、第２の試料と同様に、シリコン基板内の炭素濃度をＳＩＭＳ分析したところ、図３の二点鎖線のような分布となった。図３において、実線、破線はそれぞれ上記と同じ処理が行われた第１、第２の試料の試験結果である。
【００２６】
第４の試料によれば、第２の試料に比べて、シリコン基板内の炭素濃度が減少しているので、現像時間を通常よりも長くすることにより炭素イオン注入の量を減らす改善がなされたことがわかる。しかし、第４の試料における炭素濃度分布は、ベアシリコン基板を使用する第１の試料の炭素濃度分布に比べて、依然として高くなっている。
【００２７】
次に、第５の試料を作成し、そのシリコン基板内の炭素濃度分布をＳＩＭＳ分析した。第５の試料は、シリコン基板上にフォトレジストの塗布からリンスまでを第２の試料と同じ条件で処理した後に、さらに、シリコン基板の表面を酸化トリートメント（酸化処理）し、その後にシリコン基板に砒素をイオン注入して作成される。
【００２８】
酸化トリートメントは、酸素プラズマの発生雰囲気内にシリコン基板を置くことが条件であり、フォトレジストのアッシングを抑制できる条件が好ましい。プラズマ発生装置としては、特に限定されず、例えば、高周波プラズマアッシング装置、マイクロ波アッシング装置、高密度プラズマアッシング装置のいずれかを使用する。本実施形態ではアッシング装置を使用しているが、これはフォトレジストをアッシングするための使用ではなく、シリコン基板表面を酸素プラズマ処理するために利用し易い装置として使用しただけであり、プラズマエッチング装置であってもよい。
【００２９】
高周波プラズマアッシング装置として、例えば高周波電圧が印加される平行平板型電極を有する装置が使用される。マイクロ波アッシング装置として、例えば、マイクロ波をチャンバに導く構造を有する装置が使用される。高密度プラズマアッシング装置として、例えば、コイルを有する誘導結合プラズマ装置が使用される。
【００３０】
高周波プラズマアッシング装置を酸化トリートメント装置として使用する場合には、チャンバ内にガス管を介して酸素（Ｏ２）のガス源だけを接続し、オゾン源、フッ素系ガス源、その他のガス源は使用されない。そのような装置において、シリコン基板上面の酸化トリートメントを行うための条件として、チャンバ内の基板載置側の電極の温度を１５０〜２００℃、処理時間を１０〜２０秒間、チャンバ内圧力を１５０〜２００Ｐａとする。さらに、電極に供給する電力を４０〜６０Ｗ、酸素流量を１０００〜２０００ｓｃｃｍ、チャンバ内の電極間距離（ギャップ）を１０ｍｍに設定し、レジストエッチングレートに換算して約５０ｎｍ／分の処理を行う。
【００３１】
マイクロ波アッシング装置を酸化トリートメント装置として使用する場合には、チャンバ内には、ガス管を介して酸素（Ｏ２）のガス源だけを接続し、オゾン源、フッ素系ガス源、その他のガス源は使用されない。そのような装置において、シリコン基板の酸化トリートメントを行うための条件として、チャンバ内の基板載置ステージの温度を１５０〜２
００℃、処理時間を１０〜２０秒間、チャンバ内圧力を１００〜２００Ｐａとする。さらに、マイクロ波出力を１５００〜２５００Ｗ、酸素流量を４０００〜５０００ｓｃｃｍ、リフトピンの基板支持位置を１ｍｍに設定し、レジストエッチングレートに換算して約２０ｎｍ／分の処理を行う。
【００３２】
第５の試料について、不純物イオン注入後のＳＩＭＳ分析により炭素濃度分布を調べたところ図４の二点鎖線に示すような結果が得た。図４によれば、実線で示す第１の試料、即ちベアシリコン基板に比べて炭素濃度が大幅に減少していることがわかる。即ち、シリコン基板上に塗布されたレジストを現像液、例えばテトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）により除去し、純水でリンス処理し、シリコン基板表面を酸化トリートメントした後にイオン注入する方法がシリコン基板表面の炭素を減少させることに有効なことがわかる。これは、シリコン基板表面の炭素が、酸化トリートメントの酸素と結合して酸化炭素となって昇華するからである。なお、図４における破線は、上記と同じ処理が行われた第２の試料の試験結果である。
【００３３】
次に、第１、第２及び第５の試料について、不純物イオン注入後のシリコン基板の酸化膜の厚さをＳＩＭＳ分析により調べたところ、図５に例示する結果が得られた。図５によれば、第５の試料のシリコン基板の表面のシリコン酸化膜の厚さは、第１、第２試料のシリコン酸化膜の厚さに比べて厚くなっている。図５において、シリコン酸化膜は、酸素（Ｏ）濃度で示されている。シリコン基板表面のシリコン酸化膜が厚くなると、後述するように、図１に例示する不純物イオン注入の際に、シリコン酸化膜に吸収される注入エネルギーが大きくなって、ｎ型不純物がシリコン基板１内に入り難くなる。
【００３４】
そこで、シリコン基板の表面にレジストを塗布し、これをベーク、全面露光、現像、リンス、酸化トリートメントした後に、シリコン酸化膜に希釈フッ酸を供給し、リンス処理後に、シリコン基板に砒素をイオン注入して第６の試料を作成した。第６の試料によれば、図６の実線に例示する酸素分布が得られた。図６において破線、二点鎖線は、それぞれ上記の第２の試料、第５の試料を示している。
【００３５】
図６に示す酸素濃度分布によれば、第６の試料ではシリコン酸化膜の厚さが第５の試料のそれに比べて薄くなっている一方、第２の試料、即ち酸化トリートメントをせずにイオン注入したシリコン基板上のシリコン酸化膜とほぼ同じ厚さになっている。また、第６、第５及び第２の試料のそれぞれのシリコン基板内の炭素濃度を調べたところ、図７に例示する分布が検出された。図７において破線、実線、二点鎖線は、それぞれ第２の試料、第６の試料、第５の試料の順でシリコン基板内の炭素濃度分布が小さくなっている。なお、図６、図７に示した第６の試料の希釈フッ酸処理の時間は異なり、図６では１２０秒、図７では６０秒となっている。
【００３６】
図７によれば、第６、第５の試料のシリコン基板内の炭素濃度がほぼ同じ分布となり、第２の試料、即ち酸化トリートメント、希釈フッ酸処理をしない試料に比べて、その炭素濃度分布が小さくなった。
【００３７】
以上のことから、図１に示したシリコン基板５１に不純物をイオン注入する際には、フォトレジスト５７をシリコン基板５１に塗布した後に、露光、現像、酸化トリートメント、希釈フッ酸処理の順での処理を含むことが好ましい。この場合、ベーク、液体トリートメント等の処理についてはフォトレジスト５７の材料の種類により適宜変更してもよい。例えば、フォトレジストとして化学増幅レジストを使用する場合に、ポストベークは露光後、現像前に行われる。化学増幅レジストは、光反応でレジスト膜中に酸を発生させ、酸を触媒として露光後の加熱により、レジストの基材樹脂が反応してパターンを得る材料で、露光で発生した酸が少量であっても熱拡散により連鎖的に反応が進行するため高い感度
が得られる。
【００３８】
ところで、フォトレジストの材料として使用される化学増幅型レジストは、ＫｒＦレーザやＡｒＦレーザにより露光され、現像された後の状態では、ポーラス状態となっている。このため、図１に示す状態で希釈フッ酸をレジストパターン５７及び開口部５７ａ内に供給すると、レジストパターン５７の内部にフッ酸が染みこんで、Ｎエル５４の上のゲート絶縁膜５５ｂであるシリコン酸化膜に達するおそれがある。
【００３９】
シリコン酸化膜は、フッ酸により可溶である。このため、レジストパターン５７に浸透した希釈フッ酸によりゲート絶縁膜５５ｂが溶解されるとレジストパターン５７がシリコン基板５１から剥がれ易い状態となる。そこで、レジストパターン５７を化学増幅レジストから形成する場合に、レジストパターン５７及びシリコン基板５１へ供給する希釈フッ酸処理の最適条件について次に説明する。
【００４０】
まず、化学増幅レジストを使用して第１、第２、第５、第６の試料を作成する際の砒素イオン注入による目標のドーズ量を約１．６８atoms／cm３とする。そして、第１の試料、第２の試料、第５の試料、第６の試料の作成時にそれぞれ同じ条件で砒素イオンをシリコン基板にイオン注入した。
【００４１】
また、第６の試料の作成時にシリコン基板に供給される希釈フッ酸の処理時間を３０秒、６０秒、１２０秒と変え、それらの第６の試料を新たに第７、第８及び第９の試料とした。そのような第１、第２、第５、第７、第８及び第９の試料のそれぞれのシリコン基板内のドーズ量を分析したところ、図８に例示するような結果が得られた。
【００４２】
図８によれば、第１の試料、即ち、フォトレジストが塗布されなかったベアシリコン基板に砒素をイオン注入したところ、シリコン基板内の実際の砒素濃度は約１．４９atoms／cm３の砒素濃度であった。目標値に達しなかったのは第１の試料のシリコン基板の表面には自然酸化膜が形成されているからである。
【００４３】
また、図８によれば、シリコン基板上のフォトレジストを露光、ベーク、現像、リンス、砒素イオン注入を順に行った第２の試料では、シリコン基板内の砒素濃度は約１．４７atoms／cm３と第１の試料とほぼ同じ状態になった。なお、第１、第２の試料のシリコン基板の表面には、自然酸化膜が形成されている。
【００４４】
これに対し、シリコン基板上のフォトレジストを露光、ベーク、現像、リンス、酸化トリートメント（酸素プラズマ処理）、砒素イオン注入を順に行った第５の試料では、シリコン基板内の砒素濃度は約１．４２atoms／cm３と第１、第２の試料よりも低い濃度になった。第５の試料のシリコン基板の表面には、酸化トリートメントにより自然酸化膜よりも厚い酸化膜が形成された状態になっている。砒素濃度の低下は、シリコン基板の表面の酸化膜の増加により不純物イオン注入がされにくくなるからである。
【００４５】
さらに、シリコン基板上のフォトレジストを露光、ベーク、現像、リンス、酸化トリートメント、希釈フッ酸処理、リンス、砒素イオン注入を順に行った第７〜９の試料では、希釈フッ酸処理の時間が長くなるにつれて、シリコン基板内の砒素濃度は約１．４４atoms／cm３、約１．４６atoms／cm３、約１．５２atoms／cm３と徐々に高い濃度になっている。これは、希釈フッ酸の処理時間が長くなるにつれて、シリコン基板上の酸化膜の減少量が増えるからである。なお、図８の折れ線グラフは、右の縦軸の比例目盛で示した砒素濃度の目標値に対する減少率を示している。
【００４６】
図８によれば、化学増幅レジストの現像後に酸化トリートメントを入れると、イオン注
入されたシリコン基板内の砒素濃度を下げる原因となる。これに対し、シリコン基板表面の酸化トリートメント後に希釈フッ酸処理すると、シリコン基板内の砒素濃度の低下が抑制され、さらに、希釈フッ酸処理の時間を長くするほど、基板内の砒素濃度がベアシリコン基板の状態まで又はそれ以上に回復することがわかる。
【００４７】
第２、第５、第７〜第９の試料について、砒素イオン注入前のシリコン基板表面の酸化膜の厚さを調べたところ、図９に例示する結果が得られた。図９において、第２の試料、即ちフォトレジストを露光、ベーク、現像、リンス処理した後のシリコン基板の表面には厚さ約０．５５ｎｍのシリコン酸化膜が形成されている。また、第５の試料、即ちフォトレジストの塗布から酸化トリートメント（酸素プラズマ処理）までの工程を経たシリコン基板の表面には厚さ約０．７１ｎｍのシリコン酸化膜が形成されていた。さらに、第７〜第９の試料、即ちフォトレジストの塗布から酸化トリートメントまでの工程を経た後に、時間を変えて希釈フッ酸に曝されたシリコン酸化膜の厚さはそれぞれ約０．６１ｎｍ、約０．５８ｎｍ、約０．５２ｎｍの厚さとなっている。
【００４８】
従って、図８、図９の試験結果によれば、酸化トリートメント後のシリコン基板への希釈フッ酸の供給時間を長くしてシリコン基板の表面のシリコン酸化膜を薄くするほどシリコン基板内の砒素濃度を高くすることが可能になることを示唆している。図８、図９に示した第７〜第９の試料の作成に使用された希釈フッ酸は、水とフッ酸の割合が５００対１となっている。
【００４９】
ところで、酸素プラズマを使用する酸化トリートメントによりシリコン基板表面に形成される酸化膜と、熱酸化法によりシリコン基板表面に形成される酸化膜のそれぞれについて、希釈フッ酸処理によるエッチングレートの違いを調べたところ、図１０に例示する結果が得られた。図１０によれば、酸素プラズマにより形成される酸化膜のエッチングレートが熱酸化法による酸化膜のエッチングレートよりも大きいことがわかる。従って、フォトレジストの現像後に、酸化トリートメントによりシリコン基板表面に形成される酸化膜はエッチングレートが高く、その酸化膜の薄層化は短時間で可能になる。図１０に示した試験に使用された希釈フッ酸は、水とフッ酸の割合が５００対１となっている。
【００５０】
図９に示したようにシリコン基板上のシリコン酸化膜を薄くするための希釈フッ酸処理の時間を長くすると、フォトレジストとして使用される化学増幅レジストへの希釈フッ酸の染み込み量が増す。これにより、開口部以外の領域の化学増幅レジストの下に存在するシリコン酸化膜がエッチングされる。
【００５１】
従って、化学増幅レジストの現像後に酸化トリートメントされたシリコン基板の表面に希釈フッ酸を供給する場合に、現像後に残された化学増幅レジストの下のシリコン酸化膜のエッチングを防止するための希釈フッ酸の濃度と供給時間を制御することが好ましい。そこで、図１１に例示するように、シリコン基板６１の表面に熱酸化法によりシリコン酸化膜６２を約５ｎｍの厚さに形成し、さらにシリコン酸化膜６２上に化学増幅レジスト６３を塗布、全面露光、ベークした試料を複数用意した。そして、それらの試料に対して次のような試験を行った。
【００５２】
まず、試料の化学増幅レジスト６３を現像液により除去し、さらに硫酸過水（ＳＰＭ）とアンモニア過水（ＡＰＭ）を順にシリコン酸化膜６２に供給し、この状態の試料を第１０の試料としてシリコン基板上のシリコン酸化膜の厚さを測定した。これにより、図１２に例示するようにシリコン酸化膜の厚さは約０．１ｎｍ減少した。
【００５３】
さらに、水とフッ酸を５０対１の割合で含む希釈フッ酸（希フッ酸（ＤＨＦ）もしくはバッファードフッ酸（ＢＨＦ））を試料の化学増幅レジスト６３に５０秒間供給し、さら
に化学増幅レジスト６３を除去した後に、シリコン酸化膜６２にＳＰＭ、ＡＭＰを順に供給し、この状態の試料を第１１の試料とした。これにより、図１２に示すようにシリコン酸化膜６２の厚さは約１．９７ｎｍ減少した。第１０の試料によれば、ＳＰＭ及びＡＭＰによるシリコン酸化膜の厚さは約０．１ｎｍであるので、第１１の試料の化学増幅レジスト６３に希釈フッ酸を供給することによるシリコン酸化膜６２のエッチング厚さ（減少量）は約１．８７ｎｍである。なお、その濃度の希釈フッ酸をシリコン酸化膜に直に５０秒間供給した場合のシリコン酸化膜のエッチング量は約６ｎｍである。
【００５４】
また、水とフッ酸を２００対１の割合で含む希釈フッ酸を試料の化学増幅レジスト６３に２９５秒間供給し、さらに化学増幅レジスト６３を除去した後に、シリコン酸化膜にＳＰＭ、ＡＭＰを順に供給し、この状態の試料を第１２の試料とした。これにより、図１２に示すようにシリコン酸化膜の厚さは約０．５４ｎｍ減少した。第１０の試料によれば、ＳＰＭ及びＡＭＰによるシリコン酸化膜６２の厚さは約０．１ｎｍであるので、第１２の試料の化学増幅レジス６３トへの希釈フッ酸の供給によるシリコン酸化膜６２のエッチング厚さ（減少量）は約０．４４ｎｍである。なお、その濃度の希釈フッ酸をシリコン酸化膜に直に２９５秒間供給した場合のシリコン酸化膜のエッチング量は約６ｎｍである。
【００５５】
さらに、水とフッ酸を２００対１の割合で含む希釈フッ酸を試料の化学増幅レジスト６３に５４０秒間供給し、さらに化学増幅レジスト６３を除去した後に、シリコン酸化膜６２にＳＰＭ、ＡＭＰを順に供給し、この状態の試料を第１３の試料とした。これにより、図１２に示すように試料のシリコン酸化膜６２の厚さは約１．８４ｎｍ減少した。第１０の試料によれば、ＳＰＭ及びＡＭＰによるシリコン酸化膜６２の厚さは約０．１ｎｍであるので、第１３の試料の希釈フッ酸によるシリコン酸化膜６２のエッチング厚さは約１．７４ｎｍである。なお、その濃度の希釈フッ酸をシリコン酸化膜に直に５４０秒間供給した場合のシリコン酸化膜のエッチング量は約１１ｎｍである。
【００５６】
図１２によれば、化学増幅レジスト６３内に染みこんだ希釈フッ酸によりシリコン基板６１上のシリコン酸化膜６２がエッチングされることが明らかになった。また、希釈フッ酸の濃度が高いほど、および供給時間が長いほどシリコン酸化膜６２のエッチング量が多くなることも明らかになった。そのシリコン酸化膜６２が過剰にエッチングされると、その上に形成されている化学増幅レジスト６３がリフトオフするおそれがある。
【００５７】
従って、上記のように化学増幅レジストを塗布し、露光し、ベークし、さらに化学増幅レジストに希釈フッ酸を供給すると、条件によってその下のシリコン酸化膜がエッチングされることが明らかになった。
【００５８】
図１２によれば、化学増幅レジストのレジストパターンを形成した後に、レジストパターンの開口部を通してシリコン基板を酸化トリートメント、希釈フッ酸処理をすると、シリコン酸化膜がエッチングされてその上のレジストパターンが剥離するおそれがある。
【００５９】
そこで、希釈フッ酸のフッ酸濃度を０．１重量％以下に下げ、例えば水とフッ酸の割合を５００対１にして実験を行ったところ図１３に例示する結果が得られた。図１３は、図１１に示したと同じ条件で作成した試料を使用し、化学増幅レジスト６３に希釈フッ酸を供給し、化学増幅レジスト６３を除去した後のシリコン酸化膜６２の膜厚の減少量を示している。
【００６０】
図１３によれば、水とフッ酸の割合が５００対１の濃度（０．１重量％以下）の希釈フッ酸を化学増幅レジスト６３に供給することによるシリコン酸化膜６２のエッチング減量量は、ほぼＳＰＭ、ＡＰＭによるエッチング減少量と同じになった。即ち、その濃度の希釈フッ酸の化学増幅レジスト６３への染み込みによるシリコン酸化膜６２に及ぼす影響は
極めて少なく、処理時間の依存性も低いことがわかる。
【００６１】
また、水に対するフッ酸の割合が０．１重量％以下の濃度の希釈フッ酸をシリコン基板６１上のシリコン酸化膜６２に直に供給する場合には、シリコン酸化膜６２はエッチングされていないことがわかる。
【００６２】
従って、図１に示したレジストパターン５７を化学増幅レジストから形成する場合に、レジストパターン５７を剥離させずに、開口部５７ａを通してゲート絶縁膜５５ａであるシリコン酸化膜をエッチングすることが可能になる。
【００６３】
なお、図１３では、シリコン酸化膜６２のＳＰＭ、ＡＰＭによる膜厚の減少量も併せて示されているが、その減少量は図１２とは異なっている。これは、フッ酸処理装置の構造の違いによる。
【００６４】
以上によれば、フォトレジストを塗布、プリベーク、露光、ポストベーク、現像、リンス処理、酸化トリートメント、極低濃度フッ酸処理、リンス処理により化学増幅レジストのパターンを形成した後に、不純物をイオン注入することが好ましい。この場合の極低濃度フッ酸は、水に対するフッ酸の濃度が０．１重量％以下の希釈フッ酸である。これにより、レジストパターンの下のシリコン酸化膜のエッチングを防止するとともに、不純物イオン注入時にシリコン基板に導入される炭素濃度を減らし、さらにシリコン基板内の不純物濃度を高くすることができる。
【００６５】
そこで以下に、レジストパターンをマスクに使用して不純物を半導体基板内にイオン注入する工程を含む半導体装置の製造方法について説明する。
図１４Ａ〜図１４Ｐは、本実施形態に係る半導体装置の製造工程の一例を示す断面図である。次に、図１４Ａに示す構造を形成するまでの工程を説明する。
【００６６】
まず、半導体基板であるシリコン基板１上に、研磨ストップマスクとなるシリコン酸化膜（不図示）、シリコン窒化膜（不図示）を順に形成した後に、シリコン窒化膜上にレジストパターン（不図示）を形成する。そのレジストパターンは、シリコン基板１の複数の活性領域の周囲の素子分離領域に開口部を有する。続いて、レジストパターンをマスクにしてシリコン窒化膜、シリコン酸化膜をエッチングして開口部を形成し、研磨ストップマスクを形成する。その後に、研磨ストップマスクの開口部を通してシリコン基板１をドライエッチングすることにより、シリコン基板１内に素子分離溝１ａを形成する。
【００６７】
続いて、素子分離溝１ａの内面を熱酸化した後に、その中と研磨ストップマスクの上にシリコン酸化膜をＣＶＤ法により形成する。さらに、研磨ストップマスクの上のシリコン酸化膜を化学機械研磨（ＣＭＰ）法により除去するとともに素子分離溝１ａ内に残存させる。その後に、研磨ストップスクを熱リン酸、希釈フッ酸により除去する。これにより、素子分離溝１ａ内に残された酸化シリコン膜は、素子分離絶縁構造であるシャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）２として使用される。なお、素子分離絶縁構造として、ＳＴＩ２の他に、ＬＯＣＯＳ法により形成した絶縁膜を使用してもよい。
【００６８】
さらに、シリコン基板１の表面に酸化シリコン膜（不図示）を形成した後に、シリコン基板１の第１活性領域にｎ型不純物、例えば燐又は砒素をイオン注入する。この場合、ｎ型不純物をイオン注入しない領域をレジストパターン（不図示）により覆う。ついで、シリコン基板１の第２活性領域にｐ型不純物、例えばホウ素をイオン注入する。この場合、ｐ型不純物をイオン注入しない領域を別のレジストパターン（不図示）により覆う。
【００６９】
次に、シリコン基板１の表面を熱酸化して絶縁膜として酸化シリコン膜（不図示）を形
成する。さらに、シリコン基板１をアニールすることにより第１、第２活性領域を活性化する。これにより、シリコン基板１において、第１活性領域内には、周囲がＳＴＩ２に囲まれたＰウエル３が形成され、さらに、第２活性領域内には、周囲がＳＴＩ２に囲まれたＮウエル４が形成される。その後に、シリコン基板１の表面の酸化シリコン膜を除去し、さらにその表面を酸化してＰウエル３、Ｎウエル４の表面にゲート絶縁膜としてシリコン酸化膜５ａ、５ｂを形成する。
【００７０】
次に、図１４Ｂに示す構造を形成するまでの工程を説明する。
まず、ＳＴＩ２及び酸化シリコン膜５ａ、５ｂ上にポリシリコン膜をＣＶＤ法により例えば約５０ｎｍの厚さに形成する。続いて、ポリシリコン膜上にフォトレジストを塗布し、これを露光、現像等することにより、Ｎウエル３、Ｐウエル４のそれぞれの上にゲート電極平面形状を有するレジストパターン（不図示）を形成する。
【００７１】
続いて、そのレジストパターンをマスクにして、ポリシリコン膜を例えばＲＩＥ法によりエッチングする。ポリシリコン膜のエッチング用ガスとして例えば塩素系／フッ素系ガスを使用する。これにより、Ｐウエル３、Ｎウエル４のそれぞれの上方に残されたポリシリコン膜のパターンは第１、第２のゲート電極６ａ、６ｂとして使用される。
【００７２】
次に、図１４Ｃに示す構造を形成するまでの工程を説明する。
まず、第１、第２のゲート電極６ａ、６ｂ、ゲート絶縁膜５ａ、５ｂ及びシリコン基板１の表面に保護絶縁膜として例えばシリコン窒化膜をＣＶＤ法により形成する。次に、保護絶縁膜をＲＩＥ法により垂直方向にエッチングバックすることにより、保護絶縁膜を第１、第２のゲート電極６ａ、６ｂの側面に残すとともに、シリコン基板１の上面を露出させる。これにより第１、第２のゲート電極６ａ、６ｂの側面上に残された保護絶縁膜を第１層目サイドウォール７ａ、７ｂとする。この後に、シリコン基板１の表面を熱酸化してシリコン酸化膜５ｃ、５ｄを例えば数ｎｍの厚さに形成する。
【００７３】
次に、図１４Ｄに示すように、第１、第２のゲート電極６ａ、６ｂ、第１層目サイドウォール７ａ、７ｂ、シリコン基板１の上にフォトレジスト８として例えばポジ型の化学増幅型レジストを例えば数百ｎｍの厚さに塗布する。続いて、化学増幅レジストを温度約６０〜１５０℃、約６０〜１８０秒の条件でプリベークする。
【００７４】
さらに、化学増幅レジストのうちＰウエル３及びその周囲の領域に露光光として例えばＡｒＦエキシマレーザを照射する。続いて、化学増幅レジスト膜を例えば約１００℃のプレート上で約６０秒間ポストベークする。その後、化学増幅レジスト膜をテトラメチルアンモニウムハイドロキシド（ＴＭＡＨ）水溶液を現像液として使用してフォトレジスト８を例えば約６０秒間現像し、さらに純水で例えば約３０秒間水洗する。これにより、図１４Ｅに示すように、フォトレジスト８はパターニングされ、レーザ光照射領域に開口部８ａを有する第１レジストパターンが形成される。なお、フォトレジスト８として化学増幅レジスト以外の材料を使用する場合にはポストベークは現像後に行われる。
【００７５】
続いて、シリコン基板１をプラズマ発生装置に入れ、そのチャンバの中で酸素プラズマを発生させる。これにより、フォトレジスト８をマスクに使用して開口部８ａぁらシリコン基板１表面のシリコン酸化膜５ｃに酸素プラズマ（Ｏ＊）を供給する。これにより、開口部８ａから露出したシリコン基板１上の炭素を酸化し、酸化炭素として昇華させて除去する。この場合、Ｐウエル３表面の酸化が進んでシリコン酸化膜５ｃの厚さが増す。
【００７６】
この場合のプラズマ処理は、例えばマイクロ波プラズマ発生装置を使用して行う。酸化トリートメント条件として、例えば、酸素（Ｏ２）ガスを約４５００ｓｃｃｍ、チャンバ内圧力を約１５０Ｐａ、マイクロ波パワーを２０００Ｗとして、化学増幅レジストのエッ
チングレートを３０ｎｍ／分に設定し、処理時間はフォトレジスト８のエッチング量が４．５〜５．０ｎｍとなる時間とする。この場合、装置のガス管（不図示）を通して酸素以外のガスをチャンバ内に積極的に導入しない。また、シリコン基板１はウエハステージから１ｍｍ程度ピンアップされる。
【００７７】
続いて、図１４Ｆに示すように、プラズマ発生装置から取り出したシリコン基板１のフォトレジスト８上とその開口部８ａ内に希釈フッ酸（ＤＨＦ若しくはＢＨＦ）を供給する。希釈フッ酸は、水に対するフッ酸の濃度が０．１重量％以下の液を使用する。希釈フッ酸による処理時間は、例えば２５０秒以下、好ましくは１２０〜２５０秒とする。
【００７８】
これにより、フォトレジスト８の開口部８ａから露出したＰウエル３上のシリコン酸化膜５ｃを酸素プラズマ処理前の厚さ又はそれ以下にすることにより、次のイオン注入に最適な厚さに調整することが可能になる。しかも、フォトレジスト８内に浸透した希釈フッ酸によりフォトレジスト８とＮウエル４の間のシリコン酸化膜５ｄはエッチングされずに残り、フォトレジスト８の剥離は防止される。そのような希釈フッ酸によるシリコン基板１表面を希釈フッ酸処理した後に、フォトレジスト８及び開口部８ａ内を純水により水洗する。
【００７９】
その後に、図１４Ｇに示すように、フォトレジスト８をマスクに使用し、開口部８ａを通してＰウエル３内にｎ型不純物、例えばヒ素をイオン注入（Ｉ．Ｉ）する。この場合、第１のゲート電極６ａとその側面の第１層目サイドウォール７ａもマスクとして機能するので、第１のゲート電極６ａの両側に注入されたｎ型不純物拡散領域はｎ型エクステンション領域１１ｓ、１１ｄとなる。
【００８０】
このイオン注入の際に、フォトレジスト８の開口部８ａから露出したシリコン基板１の表面には、酸素プラズマの酸化トリートメントにより炭素が除去されている。従って、Ｐウエル３内にｎ型不純物とともに入り込んだ炭素の濃度は、上記の図４の二点鎖線に例示したと同様に、大幅に低下する。
【００８１】
そのようなイオン注入を終えた後に、アッシング装置又は溶剤を使用して、フォトレジスト８をシリコン基板１から除去する。アッシング装置によりフォトレジスト８を除去する場合には、アッシング装置内には酸素だけでなく、フッ素系ガス、その他のガスを導入するのが一般的である。その後に、シリコン基板１の表面にＳＰＭを供給してレジスト残渣を除去し、さらにＡＰＭを供給してクリーニングし、続いて純水によりシリコン基板１の表面を水洗する。
【００８２】
次に、図１４Ｈ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の上にフォトレジスト９として化学増幅レジストを塗布し、これを第１レジストパターン形成と同様な方法により、Ｎウエル４及びその周辺の上に開口部９ａを有する第２のレジストパターンを形成する。その後に、第１のレジストパターンの形成後と同様な条件で、フォトレジスト９の開口部９ａを通してシリコン基板１の上を酸化トリートメント、希釈フッ酸処理、水洗処理を順に行う。これにより、第２のレジストパターンの剥離を防止しつつ開口部９ａから露出した領域のシリコン基板１内の炭素を減らすことができ、しかも、シリコン基板１上のシリコン酸化膜５ｄの厚さを最適に調整することができる。
【００８３】
続いて、フォトレジスト９、第２のゲート電極６ｂ及び第１層目サイドウォール７ｂをマスクにしてＮウエル４内にｐ型不純物、例えばホウ素をイオン注入する。これにより、第２のゲート電極６ｂの両側のＮウエル４内のｐ型不純物拡散領域をｐ型エクステンション領域１２ｓ、１２ｄとする。その後に、フォトレジスト９を除去した後に、ＳＰＭ、Ａ
ＰＭを順にシリコン基板１の表面に供給し、さらにその表面を水洗する。
【００８４】
次に、図１４Ｉに示す構造を形成するまでの工程を説明する。
まず、第１のレジストパターン（８）の形成と同様な方法及び条件により、Ｐウエル３及びその周辺の上に開口部１０ａを有する第３のレジストパターン１０をシリコン基板１の上に形成し、さらに酸化トリートメント、希釈フッ酸処理、水洗を行う。その後に、Ｐウエル３上の第１のゲート電極６ａ、第１層目サイドウォール７ａ及び第３のレジストパターン１０をマスクにしてｐ型不純物をＰウエル３内にイオン注入することによりにｎ型エクステンション領域１１ｓ、１１ｄの下にｐ型ポケット領域１３ｓ、１３ｄを形成する。その後に、第１のレジストパターン（８）の除去と同じ方法により、第３のレジストパターン１０をシリコン基板１上から除去した後に、シリコン基板１にＳＰＭ、ＡＰＭ、純水を順に供給する。これらにより、ｐ型不純物をイオン注入する際にシリコン基板１に入り込む炭素の濃度を低減するとともにｐ型ポケット領域１３ｓ、１３ｄの不純物濃度の不純物注入効率を高くすることができる。
【００８５】
次に、図１４Ｊに示す構造を形成するまでの工程を説明する。
まず、第２のレジストパターン（９）の形成と同様な方法及び条件により、Ｎウエル４及びその周辺の上に開口部１５ａを有する第４のレジストパターン１５をシリコン基板１の上に形成し、さらに酸化トリートメント、希釈フッ酸処理、水洗を行う。その後に、Ｎウエル４上の第２ゲート電極６ｂ、第１層目サイドウォール７ｂ及び第４のレジストパターン１５をマスクにしてｎ型不純物をＮウエル４内にイオン注入することによりにｐ型エクステンション領域１２ｓ、１２ｄの下にｎ型ポケット領域１４ｓ、１４ｄを形成する。その後に、第２のレジストパターン（９）の除去と同じ方法により、第４のレジストパターン１５をシリコン基板１上から除去した後に、シリコン基板１にＳＰＭ、ＡＰＭ、純水を順に供給する。これらにより、ｎ型不純物をイオン注入する際にシリコン基板１に入り込む炭素の濃度を低減するとともにｎ型ポケット領域の不純物濃度の不純物注入効率を高くすることができる。
【００８６】
次に、図１４Ｋに示す構造を形成するまでの工程について説明する。
まず、第１、第２ゲート電極６ａ、６ｂ、ゲート絶縁膜５ａ、５ｂ、第１層目サイドウォール７ａ、７ｂ及びシリコン基板１の表面に絶縁膜として例えば酸化シリコン膜をＣＶＤ法により形成する。続いて、絶縁膜をＲＩＥ法により垂直方向にエッチングすることにより、絶縁膜を第１、第２のゲート電極６ａ、６ｂの側面に残すとともに、シリコン基板１の上面を露出させる。これにより第１、第２のゲート電極６ａ、６ｂの側面上に残された絶縁膜を第２層目サイドウォール１６ａ、１６ｂとする。
【００８７】
続いて、シリコン基板１の上にフォトレジスト２１を塗布する。フォトレジスト２１として、ノボラック系レジストを使用する。これをプリベーク、露光、現像、ポストベーク、水洗する。これにより、Ｐウエル３及びその周辺の上に開口部２１ａを有する第５のレジストパターンを形成する。
【００８８】
その後に、Ｐウエル３上の第１のゲート電極６ａ、第１、第２層目サイドウォール７ａ、１６ａ及びフォトレジスト２１をマスクに使用してｎ型不純物をＰウエル３内にイオン注入する。これにより、第１のゲート電極６ａの両側方に高濃度不純物のｎ型ソース／ドレイン領域１７ｓ、１７ｄを形成する。その後に、第１のレジストパターン（８）の除去と同じ方法により、第５のレジストパターンをシリコン基板１上から除去した後に、シリコン基板にＳＰＭ、ＡＰＭ、純水を順にシリコン基板１表面に供給する。
【００８９】
これにより、Ｐウエル３及びその上には、ｎ型ソース／ドレイン領域１７ｓ、１７ｄ、ゲート絶縁膜５ａ、第１のゲート電極６ａ等を有するｎ型ＭＯＳトランジスタＴ１が形成
され、シリコン基板１内に入り込む炭素の濃度を低減することができる。
【００９０】
次に、図１４Ｌ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の上にフォトレジスト２２を塗布する。フォトレジスト２２として、ノボラック系レジストを使用する。これを、プリベーク、露光、現像、ポストベーク、水洗する。これにより、Ｎウエル４及びその周辺の上に開口部２２ａを有する第６のレジストパターンを形成する。
【００９１】
その後に、Ｎウエル４上の第２のゲート電極６ｂ、第１、第２層目サイドウォール７ｂ、１６ｂ及びフォトレジスト２２をマスクに使用してｐ型不純物をＮウエル４内にイオン注入する。これにより、第２のゲート電極６ｂの両側方に高濃度不純物のｐ型ソース／ドレイン領域１８ｓ、１８ｄを形成する。その後に、第５のレジストパターン（２１）の除去と同じ方法により、第６のレジストパターンをシリコン基板１上から除去し、後処理を行う。
【００９２】
これにより、Ｎウエル４及びその上には、ｐ型ソース／ドレイン領域１８ｓ、１８ｄ、ゲート絶縁膜５ｂ、第２のゲート電極６ｂ等を有するｐ型ＭＯＳトランジスタＴ２が形成され、シリコン基板１内に入り込む炭素の濃度を低減することができる。
【００９３】
ところで、図１４Ｋ、１４Ｌに示す構造を形成するために、フォトレジスト２１，２２の少なくとも一方の材料として化学増幅レジストを使用してもよく、この場合には、第１、第２のレジストパターン（８、９）と同様なレジストパターンの形成方法、処理方法、除去方法を採用する。
【００９４】
以上のような不純物イオン注入の後に、シリコン基板を例えばランプアニール装置に入れて加熱することにより、シリコン基板１内のｎ型不純物及びｐ型不純物を活性化する。
【００９５】
次に、図１４Ｍ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及び第１、第２ゲート電極６ａ、６ｂの表面上の酸化膜を除去した後に、それらの表面上に金属膜（不図示）、例えばコバルト膜又はニッケル膜を形成する。その後に、シリコン基板１を加熱することにより、ソース／ドレイン領域２５ｓ、２５ｄ、２６ｓ、２６ｄのシリコンと金属を合金化し、同時にゲート電極６ａ、６ｂ上層のポリシリコン膜１４と金属を合金化する。これにより、第１、第２のゲート電極６ａ、６ｂとソース／ドレイン領域２５ｓ、２５ｄ、２６ｓ、２６ｄのそれぞれの上層部にシリサイド層２３ａ〜２３ｆを形成する。
【００９６】
次に、図１４Ｎ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、ゲート電極６ａ、６ｂの上にカバー絶縁膜２４として窒化シリコン膜をＣＶＤ法により形成し、さらに、カバー絶縁膜２４の上に第１の層間絶縁膜２５として例えば酸化シリコン膜をＣＶＤ法により形成し、さらに、第２の層間絶縁膜２６として例えばＢＰＳＧ膜をＣＶＤ法により形成する。その後に、第２層間絶縁膜２６の表面を化学機械研磨（ＣＭＰ）法により平坦化する。
【００９７】
続いて、図１４Ｏに示すように、第１、第２の層間絶縁膜２５、２６及びカバー絶縁膜２４をフォトリソグラフィー法にパターニングすることにより、ソース／ドレイン領域１７ｓ、１７ｓ、１８ｓ、１８ｄ等の上にコンタクトホール２６ａ〜２１６ｄを形成する。
【００９８】
さらに、第２の層間絶縁膜２６上とコンタクトホール２６ａ〜２６ｄの中に窒化チタン膜とタングステン膜をＣＶＤ法により順に形成する。その後に、第２の層間絶縁膜２６の上面上のタングステン膜及び窒化チタン膜をＣＭＰ法により除去する。これにより、コン
タクトホール２６ａ〜２６ｄ内に残された窒化チタン膜とタングステン膜をコンタクトプラグ２７ａ〜２７ｄとして使用する。続いて、図１４Ｐに示すように、第２の層間絶縁膜２６上に例えばアルミニウム合金膜を形成し、これをパターニングすることにより配線２８ａ〜２８ｄを形成する。その後に、さらに層間絶縁膜、ビア、配線等を形成するが、その詳細は省略する。
【００９９】
以上のように、半導体基板１内への不純物イオン注入時のマスクとして開口部８ａ、９ａ、１０ａ、１５ａを有するフォトレジスト８、９、１０、１５を形成する。そして、フォトレジスト８、９、１０、１５のパターンをマスクとして半導体基板１表面の酸化膜５ｃ、５ｄを酸素プラズマに曝した後に、希釈フッ酸（ＤＨＦ若しくはＢＨＦ）を酸化膜５ｃ、５ｄとフォトレジスト８、９、１０、１５に供給している。これにより、半導体基板１内への炭素の注入を抑制して不純物の注入効率を高めるとともに、さらに希釈フッ酸の濃度を０．１重量％以下とすることによりフォトレジスト８、９、１０、１５の剥離を防止することが可能になる。
【０１００】
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。
【符号の説明】
【０１０１】
１ シリコン基板（半導体基板）
２ ＳＴＩ
３ Ｐウエル
４ Ｎウエル
５ａ、５ｂ ゲート絶縁膜
５ｃ、５ｄ シリコン酸化膜
６ａ、６ｂ ゲート電極
７ａ、７ｂ、１６ａ、１６ｂ サイドウォール
８、９、１０、２１、２２ フォトレジスト
８ａ、９ａ、１０ａ、２１ａ、２２ａ 開口部
１１ｓ、１１ｄ ｎ型エクステンション領域
１３ｓ、１３ｄ ｐ型ポケット領域
１２ｓ、１２ｄ ｐ型エクステンション領域
１４ｓ、１４ｄ ｎ型ポケット領域
１７ｓ、１７ｄ ｎ型ソース／ドレイン領域
１８ｓ、１８ｄ ｐ型ソース／ドレイン領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の上に酸化膜を形成する工程と、
前記酸化膜上にフォトレジストを塗布する工程と、
前記フォトレジストを露光する工程と、
露光された前記フォトレジストを現像することにより、前記フォトレジストに開口部を形成する工程と、
前記フォトレジストをマスクとして、前記酸化膜を酸素プラズマ処理する工程と、
前記酸素プラズマ処理の後、前記酸化膜と前記フォトレジストに希釈フッ酸を供給する工程と、
前記希釈フッ酸を供給する工程の後、前記フォトレジストをマスクとして前記酸化膜を通して記半導体基板に一導電型不純物をイオン注入する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記フォトレジストは、化学増幅レジスト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】
前記希釈フッ酸は、水に対するフッ酸の割合が０．１重量％以下である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】
前記フォトレジストを塗布する前に、前記開口部が形成される領域の前記酸化膜上に電極を形成する工程と、
前記一導電型不純物のイオン注入により前記電極の両側方の前記半導体基板内にエクステンション領域を形成する工程と、
を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記フォトレジストを塗布する前に、前記開口部が形成される領域の前記酸化膜の上に電極を形成する工程と、
二導電型不純物のイオン注入により前記電極の両側方の前記半導体基板内の前記エクステンション領域の下にポケット領域を形成する工程と、
を有す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。
【請求項１】
半導体基板の上に酸化膜を形成する工程と、
前記酸化膜上にフォトレジストを塗布する工程と、
前記フォトレジストを露光する工程と、
露光された前記フォトレジストを現像することにより、前記フォトレジストに開口部を形成する工程と、
前記フォトレジストをマスクとして、前記酸化膜を酸素プラズマ処理する工程と、
前記酸素プラズマ処理の後、前記酸化膜と前記フォトレジストに希釈フッ酸を供給する工程と、
前記希釈フッ酸を供給する工程の後、前記フォトレジストをマスクとして前記酸化膜を通して記半導体基板に一導電型不純物をイオン注入する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記フォトレジストは、化学増幅レジスト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】
前記希釈フッ酸は、水に対するフッ酸の割合が０．１重量％以下である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】
前記フォトレジストを塗布する前に、前記開口部が形成される領域の前記酸化膜上に電極を形成する工程と、
前記一導電型不純物のイオン注入により前記電極の両側方の前記半導体基板内にエクステンション領域を形成する工程と、
を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記フォトレジストを塗布する前に、前記開口部が形成される領域の前記酸化膜の上に電極を形成する工程と、
二導電型不純物のイオン注入により前記電極の両側方の前記半導体基板内の前記エクステンション領域の下にポケット領域を形成する工程と、
を有す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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４Ａ】
【図１４Ｅ】
【図１４Ｈ】
【図１４Ｋ】
【図１４Ｎ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４Ａ】
【図１４Ｅ】
【図１４Ｈ】
【図１４Ｋ】
【図１４Ｎ】
【公開番号】特開２０１３−６５５９４（Ｐ２０１３−６５５９４Ａ）
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０１８２５（Ｐ２０１１−２０１８２５）
【出願日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【出願人】（３０８０１４３４１）富士通セミコンダクター株式会社 (2,507)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【出願人】（３０８０１４３４１）富士通セミコンダクター株式会社 (2,507)
【Ｆターム（参考）】
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