(57)【要約】      （修正有）【課題】半導体基板へのイオン注入時に、イオン注入装置内の反応副生成物のはがれにより、半導体基板にスクラッチ傷が発生する。この発生を抑制する製造方法を提供する。【解決手段】ウェハ１０１の表面にフォトレジスト膜からなるマスクパターン１０２を形成する。これを覆う、反射防止膜からなり、膜厚３００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の保護膜１０３を形成する。ウェハへのイオン注入をこの保護膜を通しておこなう。この後、保護膜とフォトレジスト膜を除去する。【選択図】図１
2010016088.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン注入装置を用いて半導体基板にイオンを注入するイオン注入工程を含む半導体装置の製造方法であって、
前記イオン注入工程は、
前記半導体基板上に、所定形状のパターンを有するフォトレジスト膜と、前記半導体基板の表面を覆う保護膜と、からなる積層膜を形成し、
前記フォトレジスト膜をマスクとし、前記半導体基板へのイオン注入を前記保護膜を通して行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、
前記半導体基板上に前記保護膜を形成した後に、前記保護膜の上に前記フォトレジスト膜を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、
前記半導体基板上に前記フォトレジスト膜を形成した後に、前記フォトレジスト膜の上に前記保護膜を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１乃至３いずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記保護膜の膜厚は、３００ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１乃至４いずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記フォトレジスト膜と前記保護膜とが互いに異なる材料からなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項１乃至５いずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記保護膜は、反射防止膜であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
半導体基板上に保護膜を成膜する工程と、
前記保護膜上にフォトレジスト膜を成膜する工程と、
前記フォトレジスト膜をパターニングする工程と、
パターニングされた前記フォトレジスト膜をイオン注入マスクとして、イオン注入する工程と、を具備し、
パターニングされた前記フォトレジスト膜の開口部において、少なくとも前記保護膜が前記半導体基板を覆っていることを特徴とするイオン注入工程を有する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】
半導体装置の製造工程においては、半導体基板の特定領域に不純物イオンをドーピングする工程がある。このイオンをドーピングする際、イオン注入装置が用いられるが、特定領域のみにイオン注入するために、一般的にはリソグラフィ技術を組み合わせたイオン注入が行われている。
【０００３】
リソグラフィ技術を用いた場合、半導体基板の全面に感光性高分子膜であるフォトレジスト膜を形成し、所定の形状パターンのマスクを介して露光し現像して、イオン注入すべき特定領域のフォトレジスト膜を除去して、半導体基板の表面を露出させる。つづいて、半導体基板の全面にイオンビームを照射することによりイオンを注入する。その後、半導体基板上に残ったフォトレジスト膜を除去する。
【０００４】
図３を用いて、イオン注入装置３０によるイオン注入の動作を説明する。
図３は、イオン注入装置３０を模式的に示す断面図である。イオン注入装置３０において、イオン源３１にて所望のイオンを含むプラズマがつくられ、このうち一部のイオンのみが電界的に引き出されて分析磁石３２内に導入される。そして、イオンの回転半径がその質量に応じて磁界中で異なることを利用して、分析磁石３２にて、導入されたイオンの中から質量分析により所望のイオンのみが取り出される。
【０００５】
このようにして取り出されたイオンから、分析スリット３３を通過することにより、さらに不要イオンが除去される。このようにして、最終的に必要なイオンのみとなったイオンビーム３６は、サプレッサ電極３４、ファラデー箱３５を通過し、回転および並進運動を行うディスク３８上の複数のウェハ３７の上面に均一に照射される。このようにして、ウェハ３７にイオン注入が行われる。
【０００６】
図４は、従来の半導体装置の製造方法を示す工程図である。
図４（ａ）に示すように、ウェハ３０１上にイオン注入のマスク用のフォトレジスト膜３０２を塗布する。次に、図４（ｂ）に示すように、フォトレジスト膜３０２を露光、現像して、パターンを形成する。つづけて、図４（ｃ）に示すように、パターンが形成されたフォトレジスト膜３０２をマスクとして、ウェハ３０１の必要部分にイオンを注入する。
【０００７】
このような半導体装置の製造方法において、イオン注入装置のイオンビームが通過するライン、例えばファラデー箱など、には反応性副生成物（デポ物）が生成、堆積する。イオン注入処理を繰り返すうちに、このようなデポ物がイオン注入装置から剥がれはじめ、剥がれたデポ物がイオンビームにより周辺に飛散し、飛散したデポ物の一部が半導体基板の表面まで達して、半導体基板にスクラッチ傷を発生させてしまうといった問題がある。イオン注入時にスクラッチ傷が発生した場合、半導体基板のウエハバッチは廃棄処分になるため、歩留にも大きく影響する。
【０００８】
このデポ物の除去を簡単に行うイオン注入装置として、特許文献１には、分析磁石からウェハ直前までの間のビーム通過機器のウェハ対向面側に、光アッシング用の反応性ガスを導入可能なガス発生手段と、ガス発生手段によりビーム通過機器のウェハ対向面側に導入された反応性ガスに紫外線を照射可能な紫外線発生手段とを備えた飛散フォトレジスト除去装置を用いることが提案されている。
【０００９】
【特許文献１】特開平６−９６７１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記特許文献に記載の技術では、飛散フォトレジスト除去のために、反応性ガスに紫外線を照射した反応性ガスによりレジストが分解されガス化されることで、イオン注入装置内にデポ物が付着するのを抑制しているが、イオンビームの熱によりデポ物が変質し、イオン注入装置内にデポ物が付着するのを完全に除去するのは困難である。従って上記特許文献記載の技術では、イオン注入装置から飛散したデポ物により、半導体基板にスクラッチ傷が発生するのを完全になくすことは困難である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明による半導体装置の製造方法は、イオン注入装置を用いて半導体基板にイオンを注入するイオン注入工程を含む半導体装置の製造方法であって、前記イオン注入工程は、前記半導体基板上に、所定形状のパターンを有するフォトレジスト膜と、前記半導体基板の表面を覆う保護膜と、からなる積層膜を形成し、前記フォトレジスト膜をマスクとし、前記半導体基板へのイオン注入を前記保護膜を通して行うことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明による半導体装置の製造方法は、半導体基板上に保護膜を成膜する工程と、前記保護膜上にフォトレジスト膜を成膜する工程と、前記フォトレジスト膜をパターニングする工程と、パターニングされた前記フォトレジスト膜をイオン注入マスクとして、イオン注入する工程と、を具備し、パターニングされた前記フォトレジスト膜の開口部において、少なくとも前記保護膜が前記半導体基板を覆っていることを特徴とするイオン注入工程を有する。
【００１３】
この半導体装置の製造方法においては、半導体基板の表面を覆う保護膜を形成し、フォトレジスト膜をマスクとし、半導体基板へのイオン注入をこの保護膜を通しておこなう。この保護膜により、イオン注入時にイオン注入装置から発生したデポ物などが半導体基板表面へ付着しにくくなる。かかる半導体装置の製造方法によれば、半導体基板へのスクラッチ傷の発生を防止することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、半導体基板へのスクラッチ傷の発生が抑制された半導体装置の製造方法が実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照しつつ、本発明による半導体装置の製造方法の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１６】
（第１実施形態）
図１は、本発明による半導体装置の製造方法の第１実施形態を示す工程図である。
イオン注入装置を用いてウェハ１０１上にイオンを注入するイオン注入工程は、以下のようにして行われる。
【００１７】
まず、図１（ａ）に示すように、ウェハ１０１上にイオン注入のマスク用のフォトレジスト膜１０２を塗布する。次に、図１（ｂ）に示すように、フォトレジスト膜１０２を露光、現像して、パターンを形成する。すなわち、フォトレジスト膜１０２に開口部が形成される。
【００１８】
つづけて、図１（ｃ）に示すように、パターンが形成されたフォトレジスト膜１０２の上に、保護膜１０３を形成する。
【００１９】
これにより、所定形状のパターンを有するフォトレジスト膜１０２およびウェハ１０１の上面を覆う保護膜１０３からなる積層膜が形成される。保護膜１０３は、フォトレジスト膜１０２の開口部の全面においてウェハ１０１を覆うものであればよく、ウェハ１０１の全面を覆うものでなくてもよい。すなわち、保護膜１０３は少なくともフォトレジスト膜１０２の開口部を覆っている。保護膜１０３はデポ物から保護したい領域にのみ設けることもできる。
【００２０】
保護膜１０３は、有機材料を含み、フォトレジスト膜１０２と異なる材料からなる。保護膜１０３としては、例えば、反射防止膜を用いることができる。また、保護膜１０３の膜厚は、３００ｎｍ以上５００ｎｍ以下とすることができる。これにより、イオン注入が適切に行われると同時に、イオン注入時に発生したデポ物などのウェハ１０１表面への付着を抑制できる。３００ｎｍ以上とすることにより、スクラッチ傷がウェハ１０１表面に到達するケースを低減できる。一方、５００ｎｍ以下とすることにより、保護膜１０３を介してイオン注入を行うために、ウェハ１０１内到達後のイオン注入エネルギーが不足し、イオン拡散量が不充分になる、といった問題の発生を少なくできる。
【００２１】
次に、図１（ｄ）に示すように、所定形状のパターンを有するフォトレジスト膜１０２をマスクとして、ウェハ１０１の必要部分にイオン注入装置を用いてイオンを注入する。その後、保護膜１０３およびフォトレジスト膜１０２を除去する（図１（ｅ））。
【００２２】
イオン注入条件として、たとえば、リンを１Ｅ１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ２注入する際、保護膜がない場合は、２０ｋｅＶのエネルギーで注入する。これに対し、本実施形態において、保護膜１０３としてフォトレジストを３０００Å形成した場合は、イオン注入エネルギーを８０ｋｅＶとすることができる。これにより、保護膜なしの場合と同等の注入プロファイルが得られる。イオン注入装置は、特に限定されず用いることができる。
【００２３】
本実施形態の効果を説明する。
この半導体装置の製造方法においては、ウェハ１０１の表面を覆う保護膜１０３を形成し、フォトレジスト膜１０２をマスクとし、ウェハ１０１へのイオン注入を保護膜１０３を通しておこなう。この保護膜１０３により、イオン注入時にイオン注入装置から発生したデポ物などがウェハ１０１表面へ付着しにくくなる。かかる半導体装置の製造方法によれば、ウェハ１０１へのスクラッチ傷の発生が抑制できる。さらに、半導体装置の製造方法の歩留を向上することができる。
【００２４】
（第２実施形態）
図２は、本発明による半導体装置の製造方法の第２実施形態を示す工程図である。
第１実施形態は、ウェハ上の積層膜において、フォトレジスト膜の上に保護膜が形成された例であったのに対し、本実施形態は保護膜の上にフォトレジスト膜が形成された例である。
【００２５】
本実施形態におけるウェハ２０１上へのイオン注入工程は、以下のようにして行われる。
まず、図２（ａ），（ｂ）に示すように、ウェハ２０１上に、保護膜２０３、イオン注入のマスク用のフォトレジスト膜２０２を順に塗布する。
【００２６】
次に、図２（ｃ）に示すように、フォトレジスト膜２０２を露光、現像して、フォトレジスト膜２０２のみにパターンを形成する。すなわち、フォトレジスト膜２０２はパターニングにより、開口部が形成される。このとき、パターニングされたフォトレジスト膜２０２の開口部において、少なくとも保護膜２０３がウェハ２０１を覆っている。すなわち、フォトレジスト膜２０２の開口部の底面全体において、保護膜２０３がウェハ２０１を覆っている。保護膜２０３は、フォトレジスト膜２０２の開口部の全面においてウェハ２０１を覆うものであればよく、ウェハ２０１の全面を覆うものでなくてもよい。
保護膜２０３は、フォトレジスト膜２０２と異なる材料からなる。これにより、保護膜２０３はパターニングされず、フォトレジスト膜２０２のみパターニングすることができる。
【００２７】
次に、図２（ｄ）に示すように、所定形状のパターンを有するフォトレジスト膜２０２をイオン注入マスクとして、保護膜２０３を介して、ウェハ２０１の必要部分にイオン注入装置を用いてイオンを注入する。その後、フォトレジスト膜２０２、および保護膜２０３を除去する（図２（ｅ））。
【００２８】
本実施形態においても、フォトレジスト膜２０２をマスクとし、ウェハ２０１へのイオン注入をこの保護膜２０３を通しておこなうため、イオン注入時にイオン注入装置から発生したデポ物などがウェハ２０１表面へ付着しにくくなる。本実施形態のその他の効果は、上記実施形態と同様である。
【００２９】
本発明による半導体装置の製造方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、上記各実施形態においては、保護膜がウェハ全面に形成される例について説明したが、一部の領域であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明による半導体装置の製造方法の第１実施形態を示す工程断面図である。
【図２】本発明による半導体装置の製造方法の第２実施形態を示す工程断面図である。
【図３】イオン注入装置を模式的に示す断面図である。
【図４】従来の半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０１    ウェハ
１０２    フォトレジスト膜
１０３    保護膜
２０１    ウェハ
２０２    フォトレジスト膜
２０３    保護膜
【図１】
2010016088.tif 000003
【図２】
2010016088.tif 000004
【図３】
2010016088.tif 000005
【図４】
2010016088.tif 000006