(57)【要約】【課題】  シリコンウェーハ表面に酸化膜が形成されていない状態でのイオン注入を可能とするイオン注入装置およびイオン注入方法を実現する。【解決手段】  第１および第２のイオン源１１・１２で生成される、異なる種類のイオンビームの照射を可能とすることで、多原子分子のイオンビームをシリコンウェーハ１０に照射して表面の酸化膜を除去する工程と、注入イオンのイオンビームをシリコンウェーハ１０に照射してイオンを注入する工程とを、チャンバ１８内のプラテンに装着されたシリコンウェーハ１０に対し、その間の真空雰囲気を破ること無く連続して行う。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオンビームを輸送して基板に注入するイオン注入装置において、
複数のイオン源と、
各イオン源にて生成されるイオンを分離し、分離されたイオンを選択的にビームラインに輸送する分離手段とを備えていることを特徴とするイオン注入装置。
【請求項２】
上記複数のイオン源の少なくとも一つは、多原子分子のイオンを生成し、
上記複数のイオン源の他の少なくとも一つは、基板に注入される注入イオンを生成し、
上記多原子分子のイオン化したビームを基板に照射して、基板表面の酸化膜を除去する機能と、
上記注入イオンのイオンビームを基板に照射して、基板にイオンを注入する機能とを有することを特徴とする請求項１に記載のイオン注入装置。
【請求項３】
さらに、多原子分子のイオン化したビームを基板に照射して、基板表面に均一厚さの薄膜を成膜する機能を有することを特徴とする請求項２に記載のイオン注入装置。
【請求項４】
さらに、多原子分子のイオン化したビームを基板に照射して、基板表面を均一厚さに非晶質化する機能を有することを特徴とする請求項２に記載のイオン注入装置。
【請求項５】
さらに、上記分離手段において非選択とされたイオンのビーム電流を測定する測定手段を備えており、
選択されたイオンビームにて基板の処理を行っている間に、上記測定手段にて測定されるビーム電流に基づいて、非選択とされた側のイオンのビーム立ち上げ準備を行う機能を有することを特徴とする請求項１ないし４の何れかに記載のイオン注入装置。
【請求項６】
さらに、上記分離手段は、あるイオン源から発生する重イオンまたは中性粒子ビームが、対向する他のイオン源に入射することを防止する遮蔽板を備えていることを特徴とする請求項１ないし５の何れかに記載のイオン注入装置。
【請求項７】
イオンビームを輸送して基板に注入するイオン注入方法において、
上記基板に対し、多原子分子のイオン化したビームを照射して、上記基板表面の酸化膜を除去する酸化膜除去工程と、
表面の酸化膜が除去された上記基板に対し、基板に注入される注入イオンのイオンビームを照射して、上記基板にイオンを注入するイオン注入工程とを有しており、
上記酸化膜除去工程とイオン注入工程とは、その間の真空雰囲気を破ることなく実施されることを特徴とするイオン注入方法。
【請求項８】
さらに、上記酸化膜除去工程の後でイオン注入工程の前に、多原子分子のイオン化したビームを基板に照射して、基板表面に均一厚さの薄膜を成膜する薄膜形成工程を有することを特徴とする請求項７に記載のイオン注入方法。
【請求項９】
さらに、上記酸化膜除去工程の後でイオン注入工程の前に、多原子分子のイオン化したビームを基板に照射して、基板表面を均一厚さに非晶質化する非晶質化工程を有することを特徴とする請求項７に記載のイオン注入方法。
【請求項１０】
さらに、上記イオン注入工程の後で、多原子分子のイオン化したビームを基板に照射して、基板表面に酸化防止膜を成膜する酸化防止膜形成工程を有することを特徴とする請求項７ないし９の何れかに記載のイオン注入方法。
【請求項１１】
上記酸化膜除去工程において用いられる多原子分子が、希ガス、あるいは、フッ素、水素、並びにそれらの化合物よりなる高分子の何れかであることを特徴とする請求項７ないし１０の何れかに記載のイオン注入方法。
【請求項１２】
上記薄膜形成工程において用いられる多原子分子が、フッ素、炭素、酸素、水素、並びにそれらの化合物よりなる高分子、あるいは、Ｃ６０またはカーボンナノチューブ高分子の何れかであることを特徴とする請求項８に記載のイオン注入方法。
【請求項１３】
上記非晶質化工程において用いられる多原子分子が、ホウ素、フッ素、炭素、酸素、水素、並びにそれらの化合物よりなる高分子、あるいは、Ｃ６０またはカーボンナノチューブ高分子の何れかであることを特徴とする請求項９に記載のイオン注入方法。
【請求項１４】
上記酸化防止膜形成工程において用いられる多原子分子が、フッ素、炭素、酸素、水素、並びにそれらの化合物よりなる高分子、あるいは、Ｃ６０またはカーボンナノチューブ高分子の何れかであることを特徴とする請求項１０に記載のイオン注入方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオンビームを輸送して基板に注入するイオン注入装置およびイオン注入方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
トランジスタ等の半導体装置の製造工程においては、該トランジスタのソース−ドレイン領域を形成するために、シリコン等からなる半導体層に不純物をドープすることが行われる。半導体層に不純物をドープするためには、従来から、イオン注入装置が広く使われている。
【０００３】
上記のイオン注入工程では、半導体層に対してイオンビームを照射する時に、チャネリング抑制やメタルコンタミ・クロスコンタミを除去するために、該半導体層表面に犠牲酸化膜としての酸化膜が形成された状態でイオン注入を行うことが一般的に行われていた。
【０００４】
しかしながら、トランジスタを形成する際のイオン注入工程では、低エネルギビームを用いるエクステンション部のイオン注入において、上記酸化膜が存在すると以下のような問題が生じる。
【０００５】
第１に、上記酸化膜が存在する状態で不純物の注入（すなわちイオン注入）を行うと、注入されるイオンが上記酸化膜に取り込まれて実際の注入量が減少する、といった問題がある。近年の微細化されたトランジスタでは、上記エクステンション部は２０〜５０ｎｍの層厚にて形成されるが、これに対し、酸化膜は５〜１０ｎｍの厚さで形成される。また、上記エクステンション部へのイオン注入は、上記酸化膜に吸収される分を考慮して行われる。この時、上記エクステンション部の層厚に対して上記酸化膜の膜厚が大きければ、酸化膜に吸収されるイオンの量が多くなり、エクステンション部に対して正確な量のイオン注入を行うことが困難となる。
【０００６】
第２に、上記酸化膜が、雰囲気中の酸素と化合して生成する自然酸化膜である場合、酸化膜の膜厚が経時的に一定とならず、かつ面内分布を持つため、イオン注入量の再現性が困難であることと、注入されるイオンのシリコンウェーハ面内分布を一定に制御することができない、といった問題が生じる。
【０００７】
上記の問題により、イオンの注入前にシリコンウェーハ表面の酸化膜を除去する、あるいは一定膜厚にする方法が検討されている。このためには、以下の２つの方法が提案されている。
【０００８】
第１の方法は、イオン注入工程の直前（一定時間前）にシリコンウェーハの酸化膜エッチングを行うことで、上記酸化膜の膜厚をできるだけ薄く、かつ一定厚さにする方法である。
【０００９】
第２の方法は、イオン注入工程の前にシリコンウェーハの酸化膜エッチング（プラズマエッチング等）を行い、酸化膜エッチング室からシリコンウェーハを酸化性雰囲気にさらすことなくイオン注入室に移してイオン注入を行うことにより、酸化膜の成長を抑制する方法である（例えば、特許文献１）。
【００１０】
ここで、従来のイオン注入装置の概略構成を、図４を参照して以下に説明する。このイオン注入装置は、注入すべき不純物のイオンを電界によって加速し、このイオンを走査しながらシリコンウェーハに注入する。
【００１１】
図４に示すイオン注入装置では、注入すべき不純物のイオンはイオン源１０１において生成される。この時、イオン源１０１においては多種のイオンが生成されるため、分離器（分析マグネット）１０２において必要なイオンのみが分離される。分離器１０２で分離されたイオンは、走査器１０４に取り込まれる。図４の１０３は、分離器１０２内の分離イオンに引き込み電界を印加し、この分離イオンを走査器１５に引き込むための電界印加手段である。走査器１０４を通過したイオンは、加速器１０５によって加速され、さらに偏向器１０６を通過して、エンドステーションであるチャンバ１０７内のシリコンウェーハ１１０に注入される。
【特許文献１】特開２００２−２７０５３５号公報（公開日平成１４年９月２０日）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記従来の構成では、以下のような問題を生じる。
【００１３】
先ず、上記第１の方法では、イオン注入は酸化膜の存在する状態で行われるため、ドーパント損失は避けられず、この損失量を再現性良く均一にすることは極めて困難である。
【００１４】
また、特許文献１に開示のある第２の方法では、第１室（酸化膜エッチング室）で酸化膜をエッチングし、第２室（イオン注入室）でイオン注入が行われる。この場合の動作を具体的に説明すると以下のとおりである。
【００１５】
まず、第１室で酸化膜のエッチング後、窒素等の不活性ガス雰囲気または真空雰囲気にウェーハを保持し、該ウェーハは低ガス圧力に保持された第２室に移送される。この時、第１室の圧力は通常１０−２〜１０−１Ｐａであるのに対し、第２室の圧力は通常１０−５Ｐａ台の圧力にしてからイオン注入が行われる。このため、上記シリコンウェーハの移送は、第１室の圧力が第２室の圧力に等しくされてから行われる必要があり、このようにすると第１室での真空への排気時間がロスタイムとなり、スループット低下の原因となる。
【００１６】
また、極微量の酸素の存在で形成されるため、酸化性雰囲気にさらさない状態を作り出すことは極めて困難である。例えば、酸化膜をエッチングするためには、通常、レジスト膜がついた状態でエッチングされるが、レジスト膜中には水素、炭素、酸素が含まれるため、エッチング中の雰囲気は酸素が含有された雰囲気であり、シリコンウェーハに酸化膜が形成されてしまう。
【００１７】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、シリコンウェーハ表面に酸化膜が形成されていない状態でのイオン注入を可能とするイオン注入装置およびイオン注入方法を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明に係るイオン注入装置は、上記課題を解決するために、イオンビームを輸送して基板に注入するイオン注入装置において、複数のイオン源と、各イオン源にて生成されるイオンを分離し、分離されたイオンを選択的にビームラインに輸送する分離手段とを備えていることを特徴としている。
【００１９】
また、上記イオン注入装置は、上記複数のイオン源の少なくとも一つは、多原子分子のイオンを生成し、上記複数のイオン源の他の少なくとも一つは、基板に注入される注入イオンを生成し、上記多原子分子のイオン化したビームを基板に照射して、基板表面の酸化膜を除去する機能と、上記注入イオンのイオンビームを基板に照射して、基板にイオンを注入する機能とを有する構成とすることができる。
【００２０】
上記の構成によれば、上記イオン注入装置は、複数のイオン源と、各イオン源にて生成されるイオンを分離し、分離されたイオンを選択的にビームライン輸送する分離手段とを備えているため、プラテンに取り付けられた同一の基板に対し、異なる種類のイオンビームの照射処理を連続した工程にて行うことが可能となる。
【００２１】
例えば、多原子分子のイオンビームを基板に照射して基板表面の酸化膜を除去する工程と、注入イオンのイオンビームを基板に照射して基板にイオンを注入する工程とを連続して行える。この場合、上記２つの工程は、その間の真空雰囲気を破ることなく実施することが可能である。
【００２２】
このため、基板表面の酸化膜を除去した後、さらに酸化膜が形成されること無く、続けてイオン注入を行うことができ、基板に対して浅いイオン注入を行う場合であっても、酸化膜でのイオン吸収が無く、正確なイオン注入が行える。
【００２３】
さらに、上記イオン注入装置は、多原子分子のイオン化したビームを基板に照射して、基板表面に均一厚さの薄膜を成膜する機能、または多原子分子のイオン化したビームを基板に照射して、基板表面を均一厚さに非晶質化する機能を有する構成とすることができる。
【００２４】
上記の構成によれば、表面の酸化膜が除去された基板に対し、イオン注入を行う前に、さらに基板表面に酸化膜等の薄膜を形成したり、非結晶層を形成したりすることで、イオン注入時のチャネリング抑制の効果を得ることができる。尚、ここで形成される酸化膜等の薄膜は、従来の犠牲酸化膜や自然酸化膜に比べて十分に薄く形成することが可能であり、酸化膜でのドーパント損失を最小限として正確なイオン注入が行えながら、チャネリング抑制の効果も得られる。
【００２５】
また、基板表面に薄膜を形成する場合、イオン注入が行われた後の基板に対して、窒化膜等の酸化保護膜を形成することも可能となる。これにより、イオン注入後に、大気搬送される基板表面に自然酸化膜が形成され、この自然酸化膜によってドーパントロスが生じることを抑制できる。
【００２６】
また、上記イオン注入装置は、上記分離手段において非選択とされたイオンのビーム電流を測定する測定手段を備えており、選択されたイオンビームにて基板の処理を行っている間に、上記測定手段にて測定されるビーム電流に基づいて、非選択とされた側のイオンのビーム立ち上げ準備を行う機能を有する構成とすることができる。
【００２７】
上記イオン注入装置では、イオンビームのイオン種切替を頻繁にする必要から、上記複数のイオン源は同時に稼動されていることが好ましく、上記の構成によれば、非選択とされているイオンのビーム電流を上記測定手段にて測定し、その測定結果を用いて、非選択側のイオンビームを立ち上げと切り替えに備えて待機させておくことが可能となる。
【００２８】
また、上記イオン注入装置では、上記分離手段は、あるイオン源から発生する重イオンまたは中性粒子ビームが、対向する他のイオン源に入射することを防止する遮蔽板を備えている構成とすることができる。
【００２９】
上記イオン注入装置のイオン源では、通常、所望のイオン以外に重イオンや中性粒子が発生するが、上記の構成によれば、分離手段内に遮蔽板を備えることで、これらの重イオンや中性粒子ビームが、他のイオン源に入射することを防止できる。
【００３０】
本発明に係るイオン注入方法は、上記課題を解決するために、イオンビームを輸送して基板に注入するイオン注入方法において、上記基板に対し、多原子分子のイオン化したビームを照射して、上記基板表面の酸化膜を除去する酸化膜除去工程と、表面の酸化膜が除去された上記基板に対し、基板に注入される注入イオンのイオンビームを照射して、上記基板にイオンを注入するイオン注入工程とを有しており、上記酸化膜除去工程とイオン注入工程とは、その間の真空雰囲気を破ることなく実施されることを特徴としている。
【００３１】
上記の構成によれば、基板表面の酸化膜を除去した後、さらに酸化膜が形成されること無く、続けてイオン注入を行うことができ、基板に対して浅いイオン注入を行う場合であっても、酸化膜でのイオン吸収が無く、正確なイオン注入が行える。
【００３２】
また、上記イオン注入方法では、上記酸化膜除去工程の後でイオン注入工程の前に、多原子分子のイオン化したビームを基板に照射して、基板表面に均一厚さの薄膜を成膜する薄膜形成工程、または、多原子分子のイオン化したビームを基板に照射して、基板表面を均一厚さに非晶質化する非晶質化工程を有する構成とすることができる。
【００３３】
上記の構成によれば、表面の酸化膜が除去された基板に対し、イオン注入を行う前に、さらに基板表面に酸化膜等の薄膜を形成したり、非結晶層を形成したりすることで、イオン注入時のチャネリング抑制の効果を得ることができる。
【００３４】
また、上記イオン注入方法では、上記イオン注入工程の後で、多原子分子のイオン化したビームを基板に照射して、基板表面に酸化防止膜を成膜する酸化防止膜形成工程を有する構成とすることができる。
【００３５】
上記の構成によれば、イオン注入後に、大気搬送される基板表面に自然酸化膜が形成され、この自然酸化膜によってドーパントロスが生じることを抑制できる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明のイオン注入装置およびイオン注入方法では、プラテンに取り付けられた同一の基板に対し、異なる種類のイオンビームの照射処理を連続した工程にて行うことが可能となる。このため、多原子分子のイオンビームを基板に照射して基板表面の酸化膜を除去する工程と、注入イオンのイオンビームを基板に照射して基板にイオンを注入する工程とを連続して行える。この場合、上記２つの工程は、その間の真空雰囲気を破ることなく実施することが可能となる。
【００３７】
これにより、基板表面の酸化膜を除去した後、さらに酸化膜が形成されること無く、続けてイオン注入を行うことができ、基板に対して浅いイオン注入を行う場合であっても、酸化膜でのイオン吸収が無く、正確なイオン注入が行えるといった効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
本発明の一実施形態について図１ないし図３に基づいて説明すると以下の通りである。先ず、本発明に係るイオン注入工程を含む半導体装置の製造工程について、図２を参照して説明する。尚、以下の説明では、シリコンウェーハ上にＭＯＳ−ＦＥＴトランジスタを形成する場合の製造工程を例示する。
【００３９】
まず、シリコンウェーハ１０においてｎウェルとｐウェルとの分離を行い、さらにシリコンウェーハ１０の表面に犠牲酸化膜２１を形成する。そして、このシリコンウェーハ１０に対し、犠牲酸化膜２１の形成されている側から、ＴＷ（Triple Well），ＤＲＷ（Deep Retrograde Well、），Ｖｔｈの注入を行う。ＤＲＷは、ＣＳ（Channel Stopper）としても機能する。また、トランジスタ素子を分離するためのＳＴＩ（Shallow Trench Isolation）が形成されている。ここまでの工程を終了した状態が、図２（ａ）に示される。
【００４０】
次に、シリコンウェーハ１０表面において、犠牲酸化膜２１が除去され、熱酸化膜２２が形成される。ここまでの工程を終了した状態が、図２（ｂ）に示される。
【００４１】
次に、熱酸化膜２２上にポリシリコン膜を成膜し、これをエッチングすることでゲート部２３が形成される。ここまでの工程を終了した状態が、図２（ｃ）に示される。
【００４２】
次に、ゲート部２３の側面にサイドスペーサ２４を形成し、さらに、Ｈａｌｏの注入を行う。尚、Ｈａｌｏの注入する前には、シリコンウェーハ１０がエッチング装置からイオン注入装置へ移送される（通常、大気搬送）ため、Ｈａｌｏの注入時点において、シリコンウェーハ１０の表面には自然酸化膜２５が形成されている（犠牲酸化膜２５の成膜を工程として行っても良い）。ここまでの工程を終了した状態が、図２（ｄ）に示される。
【００４３】
次に、シリコンウェーハ１０に対して、エクステンション部２６へのイオン注入を行う。ここで、エクステンション部２６に対してイオン注入を行う際に、シリコンウェーハ１０の表面に酸化膜２５が形成されていると正確なイオン注入を行うことができないため、エクステンション部２６に対するイオン注入の直前に酸化膜２５が除去される。但し、この酸化膜２５の除去において、本発明の方法では、従来（特許文献２）のようにエッチング室での処理（プラズマエッチング等）を要する除去方法は用いられない。これは、前述したように、酸化膜２５の除去においてエッチング室でのエッチング処理を行うと、スループットの低下や、移送時における自然酸化膜の生成といった問題が生じるためである。
【００４４】
本発明の方法では、イオン注入装置のプラテンにシリコンウェーハ１０が装着された状態で、エクステンション部２６に対するイオン注入前に、シリコンウェーハ１０表面の酸化膜２５の除去を可能とすることに特徴を有しているものである。具体的には、酸化膜２５の除去を、シリコンウェーハ１０表面に多原子分子イオンを照射することで行う。この方法では、酸化膜２５の除去工程と、その後のエクステンション部２６に対するイオン注入工程とを、真空雰囲気を破ることなく連続して行うことができ、上述したスループットの低下や、移送時における自然酸化膜の生成といった問題を解決できる。ここまでの工程を終了した状態が、図２（ｅ）に示される。
【００４５】
次に、ゲート部２３の側面にさらにサイドウォール２７を形成した後、トランジスタのソース、ドレイン、およびゲート部にイオン注入を行う。さらに、注入された不純物を活性化させるためのアニール処理、およびシリサイド化処理を行って、最終的に図２（ｆ）に示すようなＭＯＳ−ＦＥＴトランジスタが得られる。
【００４６】
ここで、上記ＭＯＳ−ＦＥＴトランジスタの製造工程において、ゲート部が作成されてからサイドウォールが作成されるまでの製造手順を、本発明の製造工程と従来の製造工程とで比較すると、図３（ａ），（ｂ）に示すようになる。尚、図３（ａ）が本発明の製造工程を示し、図３（ｂ）が従来の製造工程を示している。
【００４７】
図３（ａ），（ｂ）から分かるように、ゲート部の作成からＨａｌｏ注入までの工程は、本発明の工程も従来工程も同じである。しかしながら、Ｈａｌｏ注入が行われた後は、従来工程では大気搬送されたシリコンウェーハに対してエクステンション部へのイオン注入を行っているのに対し、本発明の工程ではシリコンウェーハの表面の犠牲／自然酸化膜を除去（酸化膜除去工程）してからエクステンション部へのイオン注入（イオン注入工程）を行っている。したがって、本発明の工程では、エクステンション部へのイオン注入において、犠牲／自然酸化膜でのイオン吸収が無く、正確なイオン注入が行える。
【００４８】
尚、上記酸化膜除去工程において用いられる多原子分子としては、例えば、希ガス、あるいは、フッ素、水素、並びにそれらの化合物よりなる高分子の何れかを用いることが可能である。
【００４９】
また、図２の製造工程では、特に説明していなかったが、エクステンション部へのイオン注入後、シリコンウェーハ表面に保護窒化膜を形成しても良い。このような保護窒化膜を形成することで、イオン注入後のドーパントロスを抑制することができる。
【００５０】
上述したように、本発明に係るイオン注入方法では、イオン注入装置のプラテンにシリコンウェーハが装着された状態で、多原子分子イオンの照射による酸化膜の除去を行い、その後、シリコンウェーハへのイオン注入を行う。続いて、このようなイオン注入方法を可能とするイオン注入装置について説明する。本実施形態に係るイオン注入装置の概略構成を図１に示す。
【００５１】
図１に示されるイオン注入装置１は、シリコンウェーハに注入される不純物のイオンを供給するための第１のイオン源１１と、酸化膜を除去するための多原子分子イオンを供給するための第２のイオン源１２とを備えている。第１のイオン源１１または第２のイオン源１２で生成されるイオンは、分離器１３によって必要なイオンのみが分離され、分離されたイオンは、走査器１５に取り込まれる。尚、図１の１４は、分離器１３内の分離イオンに引き込み電界を印加し、この分離イオンを走査器１５に引き込むための電界印加手段である。
【００５２】
ここで、分離器１３は、内部に発生する磁場の向きおよび強度が切り替え可能に構成されており、この磁場の切り替えによって分離するイオンの種類を選択できるようになっている。図１では、第１のイオン源１１で生成される不純物イオンが選択分離される場合を実線の矢印で示し、第２のイオン源１２で生成される多原子分子イオンが選択分離される場合を破線の矢印で示している。
【００５３】
また、分離器１３は、その側壁に非選択イオンのビーム電流を測定するためのマルチファラデーカップ１３Ａを有している。イオン注入装置１では、イオンビームのイオン種切替を頻繁にする必要から、第１および第２のイオン源１１，１２は同時に稼動されていることが好ましく、非選択とされているイオンのビーム電流をマルチファラデーカップ１３Ａにて測定し、その測定結果を用いて、非選択側のイオンビームを立ち上げと切り替えに備えて待機させておくことが可能となる。
【００５４】
走査器１５は、分離されたイオンに対して電界を作用させることで、シリコンウェーハ１０に照射されるイオンの走査を行う。走査器１５を通過したイオンは、加速器１６によって加速され、所定のエネルギを有する。また、上記イオンは、さらに偏向器１７を通過することで中性分子と分離され、エンドステーションであるチャンバ１８内のシリコンウェーハ１０に注入される。
【００５５】
上記イオン注入装置１でのイオン注入の具体的動作の一例を以下に説明する。上記イオン注入装置１では、イオンソース物質として、例えばＣ６０カーボンを好適に用いることができる。第２のイオン源１２では、Ｃ６０の粉体を、Ａｒガスを搬送ガスとしてイオン源アークチャンバに供給し、Ａｒプラズマ中でイオン化（Ｃ６０＋）する。Ｃ６０＋イオンは、引き出し電圧４ｋｅＶでイオンビーム（Ｃ６０＋ビーム）として引き出される。
【００５６】
分離器１３における分析マグネット１３Ａの質量分離能力を３０００ＡＭＵ（Atomic Mass Unit）×ｋｅＶ程度とすれば、質量数７２０ＡＭＵの４ｋｅＶのＣ６０＋ビームを質量分離することができる。
【００５７】
質量分離後、加速器１６で６０ｋｅＶに加速されたＣ６０＋ビームをシリコンウェーハ１０に照射すると、シリコンウェーハ表面の酸化膜をエッチング除去できる。この時、Ｃ原子当たりのエネルギは１ｋｅＶ程度であり、酸化膜のエッチングに適している。酸化膜のエッチング終点は、マススペクトルモニタでエッチング中の残留ガスを分析することで検出される。
【００５８】
エッチングの終点が検出されると、速やかにイオン源ガスをＢＦ３ガスと入れ替える。これは、上述したように、分離器１３の磁場を切り替えることで行われる。これにより、Ｂビームエネルギ０．５ｋｅＶ、ビーム電流１ｍＡで、ドーズ量２Ｅ１４／ｃｍ２の注入（ｐ型−ＭＯＳのソース−ドレインエクステンションへのイオン注入）が行われる。また、ｎ型−ＭＯＳであれば、イオン源ガスをＡｓＨ３ガスとし、Ａｓビーム（ビームエネルギ８ｋｅＶ、ビーム電流１ｍＡで、ドーズ量２Ｅ１４／ｃｍ２）を発生してイオン注入を行えばよい。
【００５９】
エクステンション部へのイオン注入後は、シリコンウェーハ１０のイオン注入表面に酸化膜が形成されるのを抑制するために、該シリコンウェーハ１０をＮ２雰囲気に保持し、酸化防止膜としてＳｉ窒化膜を形成してウェーハ表面の再現性を確保することができる。
【００６０】
尚、上述のイオン注入方法では、エクステンション部へのイオン注入は、イオン注入前にウェーハ表面の酸化膜を除去し、ウェーハ表面に酸化膜が存在しない状態で行われている。しかしながら、イオン注入時におけるウェーハ表面の酸化膜は、上述したドーパントロスのデメリット以外に、チャネリング防止のメリットも有するため、ウェーハ表面に酸化膜が存在しない状態でイオン注入を行うとチャネリング防止の効果が得られない。
【００６１】
このため、表面の酸化膜が除去された状態のシリコンウェーハに対し、イオン注入を行う前にさらに多原子分子のイオンビームを照射し、均一厚さの薄膜（酸化膜等）を形成したり（薄膜形成工程）、シリコンウェーハ表面を非晶質化する（非晶質化工程）などしてチャネリング防止効果が得られるようにしても良い。
【００６２】
この場合、上記薄膜の形成やウェーハ表面の非晶質化を行うためのイオンビームの照射は、同一のイオン注入装置を用いて行うことが可能である。この時、酸化膜を除去するためのイオンビームと、薄膜の形成やウェーハ表面の非晶質化を行うためのイオンビームとは、照射エネルギの異なる同一イオン種のビームであっても良く、異なるイオン種のビームであっても良い。異なるイオン種のビームとする場合には、イオン注入装置において３つ以上のイオン源を備える構成とすればよい。
【００６３】
尚、上記薄膜形成工程において用いられる多原子分子としては、例えば、フッ素、炭素、酸素、水素、並びにそれらの化合物よりなる高分子、あるいは、Ｃ６０またはカーボンナノチューブ高分子の何れかを用いることが可能である。
【００６４】
また、上記非晶質化工程において用いられる多原子分子としては、例えば、ホウ素、フッ素、炭素、酸素、水素、並びにそれらの化合物よりなる高分子、あるいは、Ｃ６０またはカーボンナノチューブ高分子の何れかを用いることが可能である。
【００６５】
また、チャネリング防止のための薄膜として酸化膜を形成する場合、この酸化膜はイオンの照射量によって所望の厚さに形成することが可能であり、先に除去される犠牲酸化膜や自然酸化膜に比べて十分に薄い膜厚とすることができる。このため、エクステンション部へのイオン注入時のように、極めて浅いイオン注入を行う場合であっても、ドーパントロスを最小限としながら、チャネリング防止の効果も得ることができる。
【００６６】
また、エクステンション部へのイオン注入後、シリコンウェーハ表面に酸化防止膜を形成する場合、シリコンウェーハをＮ２雰囲気に保持して酸化防止膜（Ｓｉ窒化膜）を自然形成させる以外に、上記イオン注入装置による多原子分子のイオンビームの照射によって酸化防止膜を形成（酸化防止膜形成工程）しても良い。
【００６７】
尚、上記酸化防止膜形成工程において用いられる多原子分子としては、例えば、フッ素、炭素、酸素、水素、並びにそれらの化合物よりなる高分子、あるいは、Ｃ６０またはカーボンナノチューブ高分子の何れかを用いることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の実施形態を示すものであり、イオン注入装置の要部構成を示すブロック図である。
【図２】図２（ａ）〜（ｆ）は、半導体装置としてＭＯＳ−ＦＥＴトランジスタの製造工程を示す断面図である。
【図３】図３（ａ）は、本発明におけるＭＯＳ−ＦＥＴトランジスタの製造工程の一部を示すフロー図であり、図３（ｂ）は、従来のＭＯＳ−ＦＥＴトランジスタの製造工程の一部を示すフロー図である。
【図４】従来のイオン注入装置の要部構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００６９】
１    イオン注入装置
１０    シリコンウェーハ（基板）
１１    第１のイオン源（イオン源）
１２    第２のイオン源（イオン源）
１３    分離器（分離手段）
１３Ａ  マルチファラデーカップ（測定手段）
２５    自然酸化膜（酸化膜）
２６    エクステンション部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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