(57)【要約】  【課題】  イオンビームの走査方法及び走査速度によらずに、半導体基板上に形成された半導体装置に対する正のチャージアップを抑制して絶縁膜の絶縁破壊及び損傷を防止できるようにする。  【解決手段】  主面上に容量性絶縁膜が形成された半導体ウェーハ７に対して、不純物イオンを注入する。この不純物イオン注入工程において、不純物イオンを断続的にオン及びオフを繰り返すパルス状のイオンビーム１として半導体ウェーハに注入する。【選択図】      図１
2006210425.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体領域の上に絶縁膜を形成する工程（ａ）と、
前記絶縁膜が形成された前記半導体領域に対して、不純物イオンを注入する工程（ｂ）とを備え、
前記工程（ｂ）において、前記不純物イオンを断続的に照射するパルス状のイオンビームとして前記半導体領域に注入することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記絶縁膜は容量性絶縁膜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】
前記絶縁膜はゲート絶縁膜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４】
前記工程（ｂ）において、前記絶縁膜の膜厚をｄ［ｎｍ］としたときに、前記イオンビームは、前記パルス状の断続ビームのパルス幅ｔ［ｓ］が、
ｔ［ｓ］≦（絶縁膜の単位面積当たりの静電容量×２ｄ×１０7 ）／（イオンビームの平均電流密度）を満たすように注入することを特徴とする請求項１〜３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】
前記半導体領域は半導体基板又は半導体基板上に形成された半導体層であり、
前記工程（ｂ）において、
前記イオンビームを固定し、且つ前記半導体基板をその基板面内で２次元に走査するか又は基板面内で回転走査することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記半導体領域は半導体基板又は半導体基板上に形成された半導体層であり、
前記工程（ｂ）において、
前記イオンビームを前記半導体基板の基板面内で静電的又は電磁的に第１の方向に走査し、且つ前記半導体基板をその基板面内で前記第１の方向と交差する第２の方向に走査することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記半導体領域は半導体基板又は半導体基板上に形成された半導体層であり、
前記工程（ｂ）において、
前記イオンビームを前記半導体基板の基板面内で静電的又は電磁的に２次元に走査することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記工程（ｂ）は、
前記イオンビームの注入によって前記半導体領域が正に帯電することを防止するための電子を電子フラッドガンにより前記半導体領域の上方に供給する工程を含み、
前記電子フラッドガンによる電子のエネルギーＥ［ｅＶ］は、
Ｅ≦２ｄであることを特徴とする請求項４〜７のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記パルス状のイオンビームにおけるパルスのデューティー比は、０よりも大きく且つ５０％以下であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
イオンビームを連続的に出力するイオンビーム発生器と、
出力されたイオンビームから、所定のイオン種をその質量により弁別する質量分析器と、
出力されたイオンビームの通過線上に配置され、連続的なイオンビームからパルス状の断続的なイオンビームを生成するビーム遮蔽器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１１】
前記ビーム遮蔽器は、板状部材と、該板状部材をその板面の法線を回転軸として回転させる回転機構とを有し、
前記板状部材の板面には、それぞれが前記イオンビームを通過させる複数の第１の開口部が前記回転軸を中心とする円周上に等間隔に設けられていることを特徴とする請求項１０に記載のイオン注入装置。
【請求項１２】
前記板状部材の板面における前記複数の第１の開口部の外側又は内側の領域で且つ前記回転軸を中心とする他の円周上に、複数の第２の開口部が等間隔に設けられていることを特徴とする請求項１１に記載のイオン注入装置。
【請求項１３】
前記ビーム遮蔽器は、円盤状部材と、該円盤状部材をその盤面の法線を回転軸として回転させる回転機構とを有し、
前記円盤状部材の周縁部には、前記イオンビームを遮蔽する複数の羽根が互いに等間隔に設けられていることを特徴とする請求項１０に記載のイオン注入装置。
【請求項１４】
前記ビーム遮蔽器は、板状部材と、該板状部材をその板面に平行な方向に往復運動させる１次元駆動機構とを有し、
前記板状部材の板面には、それぞれが前記イオンビームを通過させる複数の開口部が線状に等間隔に設けられていることを特徴とする請求項１０に記載のイオン注入装置。
【請求項１５】
前記ビーム遮蔽器は、前記質量分析器と前記イオンビームを注入する対象物との間に設けられていることを特徴とする請求項９〜１３のいずれか１項に記載のイオン注入装置。
【請求項１６】
前記イオンビーム発生器は、イオン源からイオンビームを出力するイオンビーム引き出し部を有し、
前記ビーム遮蔽器は、前記イオンビーム引き出し部と前記質量分析器との間に設けられていることを特徴とする請求項１０〜１４のいずれか１項に記載のイオン注入装置。
【請求項１７】
イオンビーム発生器と、
前記イオンビーム発生器から出力されたイオンビームから、所定のイオン種をその質量により弁別する質量分析器とを備え、
前記イオンビーム発生器は、
イオン源からイオンビームを出力するイオンビーム引き出し部と、
前記イオンビーム引き出し部に対して加速電圧をパルス状に印加することにより、イオンビームをパルス状に出力させるパルス発生部とを有していることを特徴とするイオン注入装置。
【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及びそれを用いたイオン注入装置に関し、特に、容量性絶縁膜を有する半導体装置に対してイオン注入を行なう半導体装置の製造方法及びイオン注入装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置は、素子の微細化と共にゲート絶縁膜も薄膜化しているため、ゲート絶縁膜がプロセス中のチャージアップにより損傷を受けたり、絶縁破壊したりするおそれが高まっている。とりわけ、プラズマエッチング、プラズマＣＶＤ又はイオン注入によるチャージアップはプロセスにおける大きな問題となっている。
【０００３】
なかでもイオン注入は、正に帯電したイオンビームを半導体素子又は半導体基板に対して直接に打ち込むため、半導体素子の表面は正に帯電しやすく、とりわけゲート絶縁膜の厚さが薄い場合には、正のチャージアップによってゲート絶縁膜に絶縁破壊が生じやすい。さらに、電荷を捕獲するアンテナと呼ばれる電極部分の面積が大きいと、多くの電荷を捕集するため半導体素子の表面電位は上昇しやすい。捕集された電荷量が一定量を超え、ゲート絶縁膜に固有の破壊電荷量Ｑbdを超えたときに絶縁破壊が発生する（例えば、非特許文献１を参照。）。
【０００４】
これらのイオンビームによる絶縁破壊はビーム電流密度が高いほど起きやすい。また、イオン注入時のイオンに対する加速エネルギーについても、加速エネルギーが高い程チャージアップ破壊が発生しやすいことが知られている。そこで、チャージアップ破壊を発生させないように、イオン注入条件の加速エネルギー及びビーム電流をゲート絶縁膜の破壊電荷量Ｑbd以下となるイオン注入条件に設定することにより、絶縁破壊を避ける方法も提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。
【０００５】
さらに、これらのイオンビームによる正のチャージアップを防止するため、電子フラッドガンにより正電荷を中和させるための電子を半導体素子上に供給する方法が知られている。しかしながら、これらの電子フラッドガンもイオンビームと同様に、負の電荷を半導体素子の表面に供給するため、表面が逆に負に帯電してしまい、負のチャージアップにより絶縁破壊が生じることも知られている。このため、電子フラッドガンによる電子のエネルギーを抑制することにより、電子フラッドガンの電子による半導体素子の表面における負のチャージアップを破壊電圧以下の値に抑制する技術も報告されている（例えば、特許文献２を参照。）。
【０００６】
しかしながら、電子フラッドガンによる負のチャージアップによってゲート絶縁膜の絶縁破壊が生じるおそれはなくなるものの、依然としてイオンビームによる正のチャージアップに起因するゲート絶縁膜の絶縁破壊は完全に抑止できているとはいえない。これは、イオン注入に用いられるイオンビームに対する電子フラッドガンによる電子の中和機構に依存しており、チャージアップの中和は、ビーム電流及び加速ネルギー等だけでなく、ビームの走査速度等にも依存する。
【０００７】
本願発明者らは、ビームの走査速度によりイオンビームによるチャージアップの状態が大きく異なることを見出した。ビームの走査方法は、半導体基板を固定しイオンビームを静電的又は電磁的にＸ−Ｙ面内で２次元的に走査する方法、イオンビームを静電的又は電磁的に１次元に走査しながら、半導体基板をイオンビームの走査方向とは垂直な方向に１次元に機械的に走査する方法、イオンビームを固定し且つウェーハを回転ディスクに載置し、ディスクを回転させながら、ディスクの径方向に１次元走査を行な半径方向（ｒ）−回転方向（θ）スキャンにより走査する方法、又はイオンビームを固定し半導体ウェーハをＸ−Ｙ方向に機械的に走査する方法等多種多様であり、各方法によってイオンビームと半導体ウェーハとの間の相対線速度は大きく異なる。このように、極めて低速の走査から極めて高速の走査まで種々の走査速度が存在するため、これらの走査速度又は走査方法に依存することなく、正のチャージアップを抑制する方法が要望される。
【特許文献１】特開平７−２２１３０６号公報
【特許文献２】特許第３２０２００２号公報
【非特許文献１】Hiroko KUBO et al.,“Quantitative Charge Build-Up Evaluation Technique by Using ＭＯＳ Capacitors with Charge Collecting Electrode in Wafer Processing”,IEICE Transactions on Electronics Vol.E79-C No.2, pp.198-205, Feb. 1996
【非特許文献２】青木則茂著「半導体プロセスにおけるチャージング・ダメージ」第３章、（株）リアライズ社、平成８年（１９９６年）２月２９日、ｐ．１８７−１９４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本願発明者は、イオン注入におけるイオンビームによる正のチャージアップはゲート絶縁膜の絶縁破壊や劣化、ＰＮ接合の接合破壊や劣化等、半導体デバイスにとって致命的な損傷を及ぼすことを見出している。
【０００９】
前述したように、通常、イオンビームによる正のチャージアップを中和するために、負の電子をフラッドガンにより供給している。一方、電子フラッドガンについても負のチャージアップを引き起こすため、条件によっては電子フラッドガンにより半導体デバイスに損傷を与えることもある。このため、ゲート絶縁膜厚をｄ［ｎｍ］としたときに、電子のエネルギーを２ｄ［ｅＶ］以下に抑制できる電子フラッドガンを用いることにより、電子フラッドガンによる損傷を低減できることが、上記の特許文献２に記載されている。従って、少なくとも電子フラッドガンによる負の過剰なチャージアップは、特許文献２に記載された電子フラッドガンを用いればデバイス構造によらず回避することが可能である。
【００１０】
しかしながら、正のチャージアップについては、該チャージアップがイオン注入ビームによってもたらされるため、正のイオンビームのエネルギーはプロセスで設計された値を採る必要があり、電子フラッドガンによる負の電子エネルギーのように一義的に決めることはできない。正のイオンビームのエネルギーは、プロセス設計によって通常は１００ｅＶから数百ｅＶ、ときには数ＭｅＶにまで設定される。また、正のイオンビーム電流についても数百μＡから数十ｍＡまで、そのドーズ量に応じて設定される。すなわち、正のイオンビームによるチャージアップは、ビーム電流密度及びビームの加速エネルギーによって大きく左右されることになる。これらは上記の特許文献１にも記載されている。
【００１１】
これまで、一般には正のイオンビーム電流に負の電子フラッドガンを照射すると、正のイオンビームは電子により中和されると考えられてきたが、正のイオンビームは負の電子により中和されているのではなく、図８（ａ）に示すように、正のイオンビーム１０１の周囲をフラッドガンから放出された電子１０２が取り巻いている構造であるとの報告がある（例えば、非特許文献２を参照。）。
【００１２】
具体的には、図８（ｂ）に示すように、半導体ウェーハ１０３の表面を正のイオンビーム１０１が通過する際には、まず、半導体ウェーハ１０３の表面は、正のイオンビーム１０１を取り巻く前方側の電子１０２によって負にチャージアップされる。次に、正のイオンビーム１０１によって正にチャージアップされ、続いて、正のイオンビーム１０１を取り巻く後方側の電子１０２によって、再度、負にチャージアップされる。従って、電子フラッドガンにより正のチャージアップを中和する現象は、正のイオンビーム１０１により、一旦上昇した表面電位が、その後の負の電子フラッドガンにより低下しているに過ぎない。すなわち、イオンビームがウェーハ表面に照射されると同時に表面電位が中和されるのではなく、正にチャージアップした表面電位が負の電子フラッドガンにより元の電位に戻るに過ぎず、見かけ上の中和である。
【００１３】
図９（ａ）の表面電位図に示すように、電子による負の電位Ａから、正のイオンビームにより、一旦は正の電位Ｂに上昇する。この時の電位の上昇率ｄＶ／ｄｔはイオンのエネルギー及びイオンビームの電流密度によって決まる。また、最終的な上昇電位は、イオンビームが半導体ウェーハ上の１点を通過するのに要する時間で決まる。従って、イオンビームが１点に照射されつづければ電位は上昇し、やがてゲート絶縁膜の絶縁破壊耐圧１０５を超えることになる。
【００１４】
ゲート絶縁膜の絶縁破壊耐圧１０５を超えると、トンネル電流がゲート絶縁膜に流れ始めるため、表面電位の上昇は鈍くなるが、ゲート絶縁膜に過大な電流が流れ続けることから、ついには絶縁破壊に至る。すなわち、半導体ウェーハ上の１点においてビームを常に走査により移動し、表面電位が正のチャージアップにより破壊電圧に達しないうちに、電子フラッドガンによる電子により正のチャージアップ電圧を中和する必要がある。正のチャージアップによる破壊は、イオンビームの走査速度、すなわち半導体ウェーハ上の１点に対してイオンビームの相対速度が所定値よりも小さい場合に顕著に起こる。
【００１５】
すなわち、イオンビームと半導体ウェーハとの相対速度が小さいと、イオンビームが半導体ウェーハ上を通過するのに時間を要する。このため、イオンビームが通過する間に半導体ウェーハの表面電位がビームの電流密度に応じて上昇を続け、ついには絶縁破壊又はゲート絶縁膜の損傷に至る。
【００１６】
このように、電子フラッドガンによる電子は、ゲート絶縁膜が正のチャージアップにより損傷を受けるか又は破壊されてから照射されることになるため、電子フラッドガンでは正のチャージアップを確実に中和することはできない。
【００１７】
図９（ｂ）に、複数の半導体ウェーハ１０３を回転ディスク１０４上に載置した状態で回転しながら、イオンビーム１０１を固定し且つ回転ディスク１０４自体をＹ方向（垂直方向）にスキャンする、いわゆるｒ−θスキャン法の概略を示す。イオンビーム１０１の半導体ウェーハ１０３に対するスキャンの相対速度を上げれば正のチャージアップを緩和できる可能性はあるが、イオンビーム１０１のスキャン速度はイオン注入装置の走査機構及びプロセス条件によっても影響を受けるため、任意の値に設定することはできない。従って、ビーム走査機構に拘わらず、イオンビーム１０１の出力側で正のチャージアップを抑制できることが望ましい。
【００１８】
本発明は、前記従来の問題を解決し、イオンビームの走査方法及び走査速度によらずに、半導体基板上に形成された半導体装置に対する正のチャージアップを抑制して、絶縁膜の絶縁破壊及び損傷を防止できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
前記の目的を達成するため、本発明は、半導体装置の製造方法を、イオンビームを半導体ウェーハ（半導体基板）又は半導体領域の一部に注入する際に、イオンビームをパルス状に照射する構成とする。
【００２０】
具体的に、本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体領域の上に絶縁膜を形成する工程（ａ）と、絶縁膜が形成された半導体領域に対して、不純物イオンを注入する工程（ｂ）とを備え、工程（ｂ）において、不純物イオンを断続的に照射するパルス状のイオンビームとして半導体領域に注入することを特徴とする。
【００２１】
本発明の半導体装置の製造方法によると、不純物イオンを断続的に照射するパルス状のイオンビームとして半導体領域に注入するため、パルス状のイオンビームのパルス幅を調整することによって、イオンビームの半導体領域の表面への照射時間を単独で制御することができる。その結果、ビームの走査方法及び走査速度に拘わらず、正のチャージアップを抑制することが可能となる。すなわち、例えば電子フラッドガンにより正のチャージアップを確実に中和することが可能となるので、絶縁膜が容量性絶縁膜である場合に、該絶縁膜の絶縁破壊及び損傷を防止することができる。
【００２２】
本発明の半導体装置の製造方法において、絶縁膜は容量性絶縁膜であることが好ましい。さらに、容量性絶縁膜はゲート絶縁膜であることが好ましい。このようにすると、半導体素子の微細化によって薄膜化されるゲート絶縁膜における損傷を防止することができる。
【００２３】
本発明の半導体装置の製造方法は、工程（ｂ）において、絶縁膜の膜厚をｄ［ｎｍ］としたときに、イオンビームは、パルス状の断続ビームのパルス幅ｔ［ｓ］が、ｔ［ｓ］≦（絶縁膜の単位面積当たりの静電容量×２ｄ×１０7 ）／（イオンビームの平均電流密度）を満たすように注入することが好ましい。
【００２４】
本発明の半導体装置の製造方法において、半導体領域は半導体基板又は半導体基板上に形成された半導体層であり、工程（ｂ）において、イオンビームを固定し、且つ半導体基板をその基板面内で２次元に走査するか又は基板面内で回転走査することが好ましい。
【００２５】
本発明の半導体装置の製造方法において、半導体領域は半導体基板又は半導体基板上に形成された半導体層であり、工程（ｂ）において、イオンビームを半導体基板の基板面内で静電的又は電磁的に第１の方向に走査し、且つ半導体基板をその基板面内で第１の方向と交差する第２の方向に走査することが好ましい。
【００２６】
本発明の半導体装置の製造方法において、半導体領域は半導体基板又は半導体基板上に形成された半導体層であり、工程（ｂ）において、イオンビームを半導体基板の基板面内で静電的又は電磁的に２次元に走査することが好ましい。
【００２７】
本発明の半導体装置の製造方法において、工程（ｂ）は、イオンビームの注入によって半導体領域が正に帯電することを防止するための電子を電子フラッドガンにより半導体領域の上方に供給する工程を含み、電子フラッドガンによる電子のエネルギーＥ［ｅＶ］は、Ｅ≦２ｄであることが好ましい。
【００２８】
本発明の半導体装置の製造方法において、パルス状のイオンビームにおけるパルスのデューティー比は、０よりも大きく且つ５０％以下であることが好ましい。
【００２９】
本発明に係る第１のイオン注入装置は、イオンビームを連続的に出力するイオンビーム発生器と、出力されたイオンビームから、所定のイオン種をその質量により弁別する質量分析器と、出力されたイオンビームの通過線上に配置され、連続的なイオンビームからパルス状の断続的なイオンビームを生成するビーム遮蔽器とを備えていることを特徴とする。
【００３０】
第１のイオン注入装置によると、出力されたイオンビームの通過線上に配置され、連続的なイオンビームからパルス状の断続的なイオンビームを生成するビーム遮蔽器を備えているため、イオンビームが被照射物の表面に断続的に照射される。このため、被照射物の表面電位が上昇しにくくなるので、電子フラッドガンにより正のチャージアップを確実に中和することが可能となる。その結果、被照射物に容量性絶縁膜が形成されている場合に、該容量性絶縁膜の絶縁破壊及び損傷を防止することができる。
【００３１】
第１のイオン注入装置において、ビーム遮蔽器は、板状部材と、該板状部材をその板面の法線を回転軸として回転させる回転機構とを有し、板状部材の板面には、それぞれがイオンビームを通過させる複数の第１の開口部が回転軸を中心とする円の周上に等間隔に設けられていることが好ましい。
【００３２】
この場合に、板状部材の板面における複数の第１の開口部の外側又は内側の領域で且つ回転軸を中心とする他の円周上に、複数の第２の開口部が等間隔に設けられていることが好ましい。
【００３３】
第１のイオン注入装置において、ビーム遮蔽器は、円盤状部材と、該円盤状部材をその盤面の法線を回転軸として回転させる回転機構とを有し、円盤状部材の周縁部には、イオンビームを遮蔽する複数の羽根が互いに等間隔に設けられていることが好ましい。
【００３４】
第１のイオン注入装置において、ビーム遮蔽器は、板状部材と、該板状部材をその板面に平行な方向に往復運動させる１次元駆動機構とを有し、板状部材の板面には、それぞれがイオンビームを通過させる複数の開口部が線状に等間隔に設けられていることが好ましい。
【００３５】
第１のイオン注入装置において、ビーム遮蔽器は、質量分析器とイオンビームを注入する対象物（被照射物）との間に設けられていることが好ましい。
【００３６】
第１のイオン注入装置において、イオンビーム発生器は、イオン源からイオンビームを出力するイオンビーム引き出し部を有し、ビーム遮蔽器は、イオンビーム引き出し部と質量分析器との間に設けられていることが好ましい。
【００３７】
本発明に係る第２のイオン注入装置は、イオンビーム発生器と、イオンビーム発生器から出力されたイオンビームから、所定のイオン種をその質量により弁別する質量分析器とを備え、イオンビーム発生器は、イオン源からイオンビームを出力するイオンビーム引き出し部と、イオンビーム引き出し部に対して加速電圧をパルス状に印加することにより、イオンビームをパルス状に出力させるパルス発生部とを有していることを特徴とする。
【００３８】
第２のイオン注入装置によると、イオンビーム引き出し部に対して加速電圧をパルス状に印加することにより、イオンビームをパルス状に出力させるパルス発生部を有しているため、イオンビームが被照射物の表面に断続的に照射される。このため、被照射物の表面電位が上昇しにくくなるので、電子フラッドガンにより正のチャージアップを確実に中和することが可能となる。その結果、被照射物に容量性絶縁膜が形成されている場合に、該容量性絶縁膜の絶縁破壊及び損傷を防止することができる。
【発明の効果】
【００３９】
本発明に係る半導体装置の製造方法及びイオン注入装置によると、イオンビームの半導体ウェーハ（半導体領域）表面への照射時間をイオンビームのパルス幅を調整することにより単独で制御できるため、イオンビームの走査方法及び走査速度に拘わらず、正のチャージアップを抑制することが可能となる。その結果、半導体ウェーハ上にゲート絶縁膜等の容量性絶縁膜が形成されている場合に、該絶縁膜の絶縁破壊及び損傷を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００４１】
図１（ａ）は本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法に用いるパルス状のイオンビームの電圧−時間特性を示し、図１（ｂ）は本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法によるイオン注入方法を用いた場合の、半導体ウェーハに形成された半導体素子表面の電位の変化を示している。ここでは、半導体素子として、膜厚が２．０ｎｍで酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）からなるゲート絶縁膜を有するＭＯＳトランジスタにおけるゲート電極の表面電位を示している。
【００４２】
図１（ａ）に示すような、パルス幅ｔを持つ断続的なイオンビーム１がＭＯＳトランジスタに照射された場合には、図１（ｂ）に示すようにゲート電極の表面電位Ｖini は、まず、電子フラッドガンから出力され、イオンビーム１を取り巻く電子（図示せず）によって、一旦、負にチャージアップする。但し、このとき、電子フラッドガンから供給される電子のエネルギーは、ゲート絶縁膜の膜厚ｄ［ｎｍ］に対し２ｄ［Ｖ］以下に制限されており、最大でも２ｄ［Ｖ］以上にはならないため、電子フラッドガンにより絶縁破壊を起こすことはない。例えばゲート絶縁膜の膜厚が２．０ｎｍの場合には、負の最大電圧は−４Ｖとなる。次に、正のイオンビーム１により、表面電位は負から正に変化する。この時の電位の変化率ｄＶ／ｄｔは、イオンビーム１の電流密度Ｊ［Ａ／ｃｍ2 ］とゲート絶縁膜の単位面積当たりの静電容量Ｃ［Ｆ］で決まる。すなわち、単純にはビームの電流密度Ｊが高ければ高い程、表面電位の単位時間当たりの上昇速度は大きくなる。
【００４３】
一方、正の表面電位はイオンビーム１の照射時間と共に増加する。これは、Ｑ＝ＣＶ及びＱ＝Ｊｔの関係から、Ｖ＝Ｊｔ／Ｃと表わされるため、照射時間ｔ［ｓ］が長い程、表面電位の上昇は大きくなる。従って、ビームの照射時間を短くすると、正の電位上昇をゲート絶縁膜の破壊電圧４よりも小さくすることができる。ここで、仮にｔ＝∞（ビーム静止状態）とすると、正のイオンビーム１によりゲート電極の電位が上昇を続け、破壊電圧４を超えた電圧によってゲート絶縁膜に多量のトンネル電流が流れ始め、やがて電位は飽和する。その間、ゲート絶縁膜中を多量の正の電荷が通過することにより、ゲート絶縁膜は破壊に至る。
【００４４】
しかしながら、第１の実施形態においては、図１（ａ）に示すように、イオンビーム１の照射時間をイオンビーム１のパルス幅ｔ［ｓ］で制限するため、どのようなビーム走査状態でも、たとえビームが静止していても、正の表面電位は一定値以上に上昇することはない。すなわち、前述したように、正のイオンビーム１の周囲には該イオンビーム１を取り巻くように電子フラッドガンによる電子が存在しており、通常この電子はイオンビーム１が走査されることにより、負（フラッドガン）−＞正（ビーム）−＞負（フラッドガン）と順次変化して、イオンビーム１による正のチャージアップを中和する。
【００４５】
さらに、イオンビーム１を走査せず静止状態としたとしても、該イオンビーム１をパルス状に出力することにより、パルス状に出力されたイオンビーム１が途切れた瞬間に、今までビームが存在していた部分は電子フラッドガンの電子により充満される。このため、パルス状のイオンビーム１が照射されない期間には、半導体素子の表面は負電位となって、それまで照射されていた正のイオンビーム１による正電圧が中和される。従って、イオンビーム１の走査速度の如何に拘わらず、パルス状のイオンビーム１を照射することにより、半導体素子に生じる正のチャージアップを抑制することができる。
【００４６】
ところで、パルス状のイオンビーム１における正のチャージアップを抑制可能なパルス幅は以下のようにして算出することができる。
【００４７】
ゲート絶縁膜の膜厚をｄ［ｎｍ］、パルス幅をｔ［ｓ］及びビーム電流密度をＪ［Ａ／ｃｍ2 ］とすると、ゲート絶縁膜を絶縁破壊に至らしめない電子のエネルギーは、特許文献２に記されているように最大で２ｄ［ｅＶ］である。従って、絶縁破壊に至らしめない最大電位は２ｄ［Ｖ］に等しいため、この２ｄ［Ｖ］を指標とすると、ゲート絶縁膜が２ｎｍの場合は、最大電圧は絶対値で４Ｖとなる。一方、Ｑ＝ＣＶの関係式から、Ｑ＝Ｊｔ、Ｖ＝２ｄで表わされるため、ｔ≦Ｑ／Ｊに代入して式（１）を得る。
【００４８】
ｔ≦｛（ゲート絶縁膜の単位面積当たりの静電容量＝Ｃ）×２ｄ｝／Ｊ  …（１）
さらに、Ｃ＝εε0 ／（ｄ×１０-7）の関係から、式（２）を得る。
【００４９】
ｔ≦（２εε0 ×１０7 ）／Ｊ  …（２）
ここで、εはゲート絶縁膜の比誘電率であり、ε0 は真空の誘電率である。
【００５０】
式（２）から分かるように、正のチャージアップ破壊を起こさないビームの照射時間は、ゲート絶縁膜の膜厚ｄにはよらず、単にビーム電流密度Ｊの関数となる。例えば、ビーム電流密度Ｊを３ｍＡ／ｃｍ2 と見積もると、イオンビーム１を照射する最大時間ｔはｔ≦２．３ｍｓと計算できる。従って、ビーム電流密度が３ｍＡ／ｃｍ2 の場合は、パルス幅を２．３ｍｓ以下に設定すれば、どのようなビーム走査条件でも絶縁破壊を生じることはない。
【００５１】
第１の実施形態においては、パルス状のイオンビーム１のデューティー比を５０％としている。パルスのデューティー比を５０％とすることにより、イオンビーム１をパルス状とせず連続して注入する場合と比べて、注入に要する時間は最大で２倍以内に抑えることができる。なお、デューティー比は０％よりも大きく５０％以下であればよく、スループットが最大となるデューティー比は５０％である。デューティー比を５０％以上とすると電子フラッドガンの電子による正のチャージアップの中和を十分に行なえないおそれがある。
【００５２】
このパルス幅の妥当性について、現状の半導体基板走査型のイオン注入装置を用いて検証する。ここでは直径が９００ｍｍの円盤ディスクを有するバッチ型イオン注入装置を対象として、ビーム電流密度を３ｍＡ／ｃｍ2 とした場合のビーム照射時間を計算する。通常、円盤ディスクの回転数は１００ｒｐｍ以上且つ１２００ｒｐｍ以下程度であり、仮に回転数を最も低い１００ｒｐｍとした場合の半導体基板上の１点におけるイオンビーム１の照射時間を計算する。
【００５３】
ここで、ビーム径を約２０ｍｍとすると、毎秒のイオンビーム１と半導体基板との線速度は４．７１ｍ／ｓとなる。このとき、径が２０ｍｍのビームの半導体基板上の１点の通過時間は４．２ｍｓとほぼパルス幅の２倍の値を示す。このとき、イオンビーム１の電流分布を考えると、ビーム電流がガウシアン分布をとると仮定して、実効的なビーム径は２０ｍｍよりも小さいと考えられるため、通過時間は４．２ｍｓよりも短くなる。いずれにせよ、これよりも高速の線速度でスキャンすれば、正のチャージアップが発生するおそれはさらに低下する。
【００５４】
ところで、パルス状のイオンビーム１をイオン注入に用いる第１の実施形態においては、ビームの走査速度に関係なく正のチャージアップを抑制することができることはいうまでもない。
【００５５】
例えば、図１（ｃ）に示すように、イオンビーム１を固定し、半導体ウェーハ７を固定したプラテン８をアーム９により、Ｘ方向に周期２Ｈｚでスキャンしながら、アーム９をＹ方向に１０ｍｍ／ｓの速度で走査することによりビームスキャンを行なった。このときの半導体ウェーハ７とイオンビーム１との相対線速度は０．８ｍ／ｓである。イオンビーム１の径を２０ｍｍとすると、イオンビーム１の半導体ウェーハ７上の１点でのビーム照射時間は２５ｍｓとなる。このようなビーム照射であっても、正のチャージアップによるゲート絶縁膜の絶縁破壊は生じないことを確認している。
【００５６】
なお、イオンビーム１と半導体ウェーハ７との相対線速度は、７ｍ／ｓ以下であることが好ましい。
【００５７】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００５８】
図２（ａ）は本発明の第２の実施形態に係るイオン注入装置であって、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を実現するイオン注入装置の要部を模式的に示している。
【００５９】
図２（ａ）に示すように、第２の実施形態に係るイオン注入装置は、半導体ウェーハ５０に不純物イオンとして注入されるイオンを発生するイオン源１０と、イオン源１０から連続したイオンビーム１２Ａを引き出し可能な引き出し加速器１１と、引き出された連続イオンビーム１２Ａからパルス状の断続イオンビーム１２Ｂを生成するビーム遮蔽器１３と、生成された断続イオンビーム１２Ｂから所定のイオン種を弁別する質量分析器１４と、弁別されたイオンを半導体ウェーハ５０に導入するビームスリット１５と、複数の半導体ウェーハ５０を載置し且つその載置面内で半導体ウェーハ５０を回転する回転ディスク１６とを有している。また、ビームスリット１５と回転ディスク１６との間には、正のチャージアップを中和する熱電子を生成して、半導体ウェーハ５０の上方に放出する電子フラッドガン１７が配置されている。
【００６０】
図２（ｂ）にビーム遮蔽器１３の一例を示す。図２（ｂ）に示すように、ビーム遮蔽器１３は、例えばグラファイトからなる円盤２０と、該円盤２０の盤面の中心を回転軸に持つ回転機構２５とを有している。
【００６１】
円盤２０の半径ｒ１は１５０ｍｍであり、中心軸から半径ｒ２が１２７．３ｍｍの円周上に、それぞれの開口径が約２０ｍｍの第１の開口部２０ａが２０個形成されている。また、盤面の中心から半径ｒ３が５７．３ｍｍの円周上に、それぞれの開口径が２０ｍｍの第２の開口部２０ｂが９個形成されている。
【００６２】
ここで、第１の開口部２０ａの開口径と該開口部２０ａ同士の間隔（非開口部）との比率を１：１すなわちデューティー比を５０％とすると、回転数を１０００ｒｐｍとすれば、チョッピングで得られるパルス幅は１．５ｍｓとなり、パルス幅を２ｍｓ以下にまで調整することが可能である。
【００６３】
従って、第１の実施形態に示したように、２．３ｍｓのパルス幅を得るためには、円盤２０を６５２ｒｐｍで回転させればよい。
【００６４】
また、円盤２０の開口部分と非開口部とのデューティー比、すなわちパルスのデューティー比を変化させるには、イオンビームを第２の開口部２０ｂに通過させればよい。
【００６５】
なお、円盤２０の平面形状は必ずしも円形状である必要はなく、楕円形状又は長円形状でもよく、さらには三角形以上の多角形状であってもよい。
【００６６】
以上説明したように、第２の実施形態によると、機械的なビーム遮蔽器１３を引き出し加速器１１と質量分析器１４との間に設けることにより、パルス状の断続イオンビーム１２Ｂを形成することが可能となる。また、ビームの遮蔽手段に複数の開口部２０ａ等を設けた円盤２０を用いる場合には、開口部２０ａ等を配置する円周の半径ｒ１、ｒ２等及び回転数を調整することにより、パルス幅が１μｓ程度の断続イオンビーム１２Ｂをも容易に生成することができる。
【００６７】
但し、第１の実施形態に示したように、パルス幅は１ｍｓ程度であればよく、この程度のパルス幅の場合は特殊な構成や機構を付加することなく、簡便な機械的ビームチョッピング装置を有するイオン注入装置を実現できる。
【００６８】
また、イオン注入装置には、イオン源１０からイオンビームを引き出し加速器１１により加速するだけでなく、質量分析器１４の後にもさらに加速を行なう構成があり、そのような場合には、本実施形態のように、引き出し加速器１１と質量分析器１４との間にビーム遮蔽器１３を配する構成が実現しやすい。
【００６９】
図３は第２の実施形態に係るイオン注入装置を用いて、第１の実施形態に係るイオン注入条件でのイオン注入を従来例と比較して行なった場合の、アンテナ比が１０2 倍から１０6 倍までの、いわゆるアンテナＭＯＳキャパシタの絶縁破壊率を百分率で表わしている。イオン種はヒ素（Ａｓ）とし、注入エネルギーは２０ｋｅＶとし、ドーズ量は１×１０16／ｃｍ2 とし、ビームの電流密度は３ｍＡ／ｃｍ2 としている。中和のための電子フラッドガンは、電子エネルギーが３ｅＶ以下となるように調整している。また、ゲート絶縁膜は膜厚が２．０ｎｍのシリコン酸化膜を用いた。
【００７０】
従来例に係るイオン注入法として、連続イオンビームを固定し且つ半導体ウェーハを機械的にＸ−Ｙスキャンする方式とし、ビームと半導体ウェーハとの相対線速度を０．８ｍ／ｓに設定した。
【００７１】
これに対し、本発明の第２の実施形態に係るイオン注入法として、ビーム遮蔽器１３には図２（ｂ）に示す円盤２０を用い、該円盤２０を回転数７５０ｒｐｍで回転させながら第１の開口部２０ａに連続イオンビーム１２Ａを照射した。これにより、断続イオンビーム１２Ｂのパルス幅は２ｍｓとなり、デューティー比は５０％を得られた。ビームスキャン部は従来例と同等の構成となるように、断続イオンビーム１２Ｂを固定し且つ半導体ウェーハを機械的にＸ−Ｙスキャンする方式とし、ビームと半導体ウェーハとの相対速度は０．８ｍ／ｓとした。
【００７２】
その結果、図３に示すように、１０6 倍までのアンテナ比において、本発明に係るイオン注入方法の場合には絶縁膜の破壊率は０％であり、ビームのスキャン機構及び照射速度を従来例と同一とした場合であっても、本発明に係るパルス状のイオンビームを用いることにより、正のチャージアップが抑制できることが分かる。
（第２の実施形態の第１変形例）
以下、本発明の第２の実施形態の第１変形例について図面を参照しながら説明する。
【００７３】
図４は本発明の第２の実施形態の第１変形例に係るイオン注入装置であって、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を実現するイオン注入装置の要部を模式的に示している。図４において、図２（ａ）に示した構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【００７４】
第１変形例に係るイオン注入装置は、ビーム遮蔽器１３を質量分析器１４とビームスリット１５との間に配置している。さらには、パルス状の断続イオンビーム１２Ｂを半導体ウェーハ５０に照射する機構として、複数の半導体ウェーハ５０を回転ディスク１６上に載置して回転させる代わりに、ビームスリット１５と半導体ウェーハ５０との間に、パルス状のイオンビーム１２Ｂの進行方向を電磁的に変更可能な静電スキャン電極１８を設けている。従って、ここでは、半導体ウェーハ５０を１枚ずつ処理する枚葉式としている。
【００７５】
断続ビーム１２Ｂは、静電スキャン電極１８によって、Ｘ方向に例えば２００Ｈｚでスキャンされる。また、半導体ウェーハ５０はＹ方向に例えば１０ｍｍ／ｓでスキャンされる。
【００７６】
（第２の実施形態の第２変形例）
図５に示すように、ビーム遮蔽器１３を構成する円盤２０Ａに複数の開口部２０ａ、２０ｂを設ける代わりに、円盤２０Ａの周縁部に複数の切り欠き部２０ｃを設け、円盤２０Ａの残部を回転羽根２０ｄとする構成でもよい。ここでも、円盤２０Ａの半径ｒ１及び切り欠き部２０ｃの個数及び中心位置を決定する半径ｒ２並びに円盤２０Ａの回転数を調整することにより、パルス状の断続ビーム１２Ｂのパルス幅を任意に決定することができる。
【００７７】
（第２の実施形態の第３変形例）
図６に示すように、ビーム遮蔽器１３を構成する円盤２０に代えて、複数の開口部３０ａを線状（列状）に設けたスリット板３０を用いてもよい。
【００７８】
本変形例においては、３つの開口部３０ａをスリット板３０に設けており、スリット板３０における開口部３０ａの配置線上には、該スリット３０板を開口部３０ａの線上に沿って１次元方向に往復運動させるスリットＸ駆動部３１を有している。ここでは、各開口部３０ａの一辺を３０ｍｍとし、各開口部３０ａ同士の間隔を３０ｍｍとしている。
【００７９】
従って、スリット板３０の長手方向における一方の開口部３０ａの外側の領域からその反対側の他方の開口部３０ａの外側の領域までの１８０ｍｍの距離（振幅）を１００Ｈｚで往復運動させて、連続イオンビーム１２Ａをチョッピングすることにより、パルス状の断続イオンビーム１２Ｂを形成する。このときのイオンビームの照射時間は、ビーム径を２０ｍｍとすれば約１ｍｓとなり、第１の実施形態で示したパルス幅である２．３ｍｓを十分に満足することができる。
【００８０】
なお、ビーム遮蔽器１３は、開口部と非開口部とを回転させて連続イオンビーム１２Ａから断続イオンビーム１２Ｂを生成する方が、スリット板３０を１次元方向に往復させて断続イオンビーム１２Ｂを生成する場合よりもパルス幅を変化させるのが容易であり、且つ装置の耐久性も高くなる。
【００８１】
（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００８２】
図７は本発明の第３の実施形態に係るイオン注入装置であって、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を実現する他のイオン注入装置の要部を模式的に示している。
【００８３】
図７に示すように、第３の実施形態に係るイオン注入装置は、半導体ウェーハ５０に不純物イオンとして注入されるイオンを発生するイオン源４０と、イオン源４０において生成された連続イオンビーム４２Ａをパルス状の断続イオンビーム４２Ｂとして引き出す引き出し加速器４１と、引き出された断続イオンビーム４２Ｂから所定のイオン種を弁別する質量分析器４３と、弁別されたイオンを半導体ウェーハ５０に導入するビームスリット４４とを有している。
【００８４】
第３の実施形態においては、引き出し加速器４１自体に断続イオンビーム４２Ｂを出力させる構成であり、そのため、引き出し電圧をパルス状に印加可能な可変パルスジェネレータ４５と、可変パルスジェネレータ４５が発生した電圧パルスを増幅して、パルス状の引き出し電圧を引き出し加速器４１に供給する電圧増幅器４６と、外部から入力されたビーム電流密度及びデューティー比によりプログラムされたパルス幅及びデューティー比をあらかじめ演算して可変パルスジェネレータ４５に出力するパルス幅演算器４７とを有している。
【００８５】
また、ビームスリット４４におけるイオンビームの進行側には、半導体ウェーハ５０を走査するビーム走査部４８を有している。
【００８６】
なお、質量分析器４３と半導体ウェーハ５０との間に、加速器がさらに設けられる構成であっても、断続イオンビーム４２Ｂはパルス部分だけが加速されるため問題は生じない。
【００８７】
第３の実施形態においては、半導体ウェーハ５０に対してイオン注入を行なうドーズ量によってビーム電流が計算される。計算されたビーム電流と、前述の式（２）で示したｔ≦２εε0×１０7 ／Ｊの関係をパルス幅演算器４７で算出して、断続イオンビーム４２Ｂのパルス幅を決定する。デューティー比は任意の値に変更できるが、ここでは５０％としている。
【００８８】
一例として、ビーム電流密度を３ｍＡ／ｃｍ2 とし、パルス幅を２ｍｓとし、デューティー比を５０％として、電圧増幅器４６から引き出し加速器４１にパルス電圧を印加することにより、パルス状の断続イオンビーム４２Ｂを引き出すことができる。ここでは、イオン種には、ヒ素（Ａｓ）イオンを用いて、加速エネルギーが２０ｋｅＶ、ドーズ量が１×１０16／ｃｍ2 の注入条件で半導体ウェーハ５０に対してイオン注入を行なった。
【００８９】
ここでは、ビーム走査部４８において、断続イオンビーム４２Ｂを固定しておき、半導体ウェーハ５０を保持するプラテン４９をアーム５１によりＸ方向に周期が２Ｈｚで振幅が４００ｍｍの往復運動を行ないながら、且つＹ方向にプラテン４９を１０ｍｍ／ｓの速度で移動させることにより、断続イオンビーム４２Ｂのスキャンを行なった。このとき、断続イオンビーム４２Ｂのビーム径を２０ｍｍとすれば、イオンビーム４２Ｂの照射時間は２５ｍｓとなる。
【００９０】
この注入条件で、膜厚が２．０ｎｍのゲート絶縁膜の１０6 倍のアンテナを持つＭＯＳキャパシタの絶縁破壊を調査した結果、ゲート絶縁膜の破壊率は１％以下であり、正電圧及び負電圧によるチャージアップ破壊はいずれも観察されなかった。
【００９１】
一方、上記と同一条件でアンテナキャパシタに連続ビームによるイオン注入を行なった場合には、絶縁破壊率は９０％以上であり、正のチャージアップにより絶縁破壊を起こすことを確認している。この結果から、パルス状のイオンビームを用いることにより、正のチャージアップを大幅に低減できることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明に係る半導体装置の製造方法及びそれを用いたイオン注入装置は、イオンビームの半導体ウェーハ表面への照射時間をイオンビームのパルス幅を調整することにより単独で制御できるため、イオンビームの走査方法及び走査速度に拘わらず、正のチャージアップを抑制することが可能となるという効果を有し、容量性絶縁膜を有する半導体装置に対してイオン注入を行なう半導体装置の製造方法及びイオン注入装置等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】（ａ）は本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法におけるパルス状のイオンビームの電圧−時間特性図である。（ｂ）は本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を用いた場合の半導体ウェーハに形成された半導体素子表面の電位変化を示すグラフである。（ｃ）は本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法における断続イオンビームの半導体ウェーハに対するスキャン方法を示す模式的な斜視図である。
【図２】（ａ）本発明の第２の実施形態に係るイオン注入装置の要部を示す模式図である。（ｂ）は本発明の第２の実施形態に係るイオン注入装置におけるビーム遮蔽器の一例を示す平面図及び断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係るイオン注入装置を用いてイオン注入を行なった場合を従来例と比較して示したＭＯＳキャパシタのアンテナ比と絶縁破壊率との関係をを表わしたグラフである。
【図４】本発明の第２の実施形態の第１変形例に係るイオン注入装置の要部を示す模式図である。
【図５】本発明の第２の実施形態の第２変形例に係るイオン注入装置におけるビーム遮蔽器の一例を示す平面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態の第３変形例に係るイオン注入装置におけるビーム遮蔽器の一例を示す平面図及び断面図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係るイオン注入装置の要部を示す模式図である。
【図８】（ａ）はイオンビームと電子フラッドガンによる電子との位置関係を示す模式図である。（ｂ）はイオンビームとそれを取り巻くフラッドガンによる電子とが半導体ウェーハ表面を走査したときの半導体ウェーハ表面における電位を示す模式図である。
【図９】（ａ）は従来例であって、図８（ｂ）のイオンビームとそれを取り巻く電子フラッドガンによる電子とを用いて半導体ウェーハを走査した場合の半導体ウェーハ表面の電位の変化と最大破壊電圧との関係を示すグラフである。（ｂ）は従来例に係るイオンビームのスキャン方法の一例を示す模式的な斜視図である。
【符号の説明】
【００９４】
１      イオンビーム
７      半導体ウェーハ
８      プラテン
９      アーム
１０    イオン源
１１    引き出し加速器
１２Ａ  連続イオンビーム
１２Ｂ  断続イオンビーム
１３    ビーム遮蔽器
１４    質量分析器
１５    ビームスリット
１６    回転ディスク
１７    電子フラッドガン
１８    静電スキャン電極
２０    円盤
２０ａ  第１の開口部
２０ｂ  第２の開口部
２０Ａ  円盤（回転羽根付き）
２０ｃ  切り欠き部
２０ｄ  回転羽根
２５    回転機構
３０    スリット板
３０ａ  開口部
３１  スリットＸ駆動部
４０    イオン源
４１    引き出し加速器
４２Ａ  連続イオンビーム
４２Ｂ  断続イオンビーム
４３    質量分析器
４４    ビームスリット
４５    可変パルスジェネレータ
４６    電圧増幅器
４７    パルス幅演算器
４８    ビーム走査部
４９    プラテン
５０    半導体ウェーハ
５１    アーム
【図１】
2006210425.tif 000003
【図２】
2006210425.tif 000004
【図３】
2006210425.tif 000005
【図４】
2006210425.tif 000006
【図５】
2006210425.tif 000007
【図６】
2006210425.tif 000008
【図７】
2006210425.tif 000009
【図８】
2006210425.tif 000010
【図９】
2006210425.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成18年3月14日(2006.3.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１５】
前記ビーム遮蔽器は、前記質量分析器と前記イオンビームを注入する対象物との間に設けられていることを特徴とする請求項１０〜１３のいずれか１項に記載のイオン注入装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本願発明者らは、ビームの走査速度によりイオンビームによるチャージアップの状態が大きく異なることを見出した。ビームの走査方法は、半導体基板を固定しイオンビームを静電的又は電磁的にＸ−Ｙ面内で２次元的に走査する方法、イオンビームを静電的又は電磁的に１次元に走査しながら、半導体基板をイオンビームの走査方向とは垂直な方向に１次元に機械的に走査する方法、イオンビームを固定し且つウェーハを回転ディスクに載置
し、ディスクを回転させながら、ディスクの径方向に１次元走査を行なう半径方向（ｒ）−回転方向（θ）スキャンにより走査する方法、又はイオンビームを固定し半導体ウェーハをＸ−Ｙ方向に機械的に走査する方法等多種多様であり、各方法によってイオンビームと半導体ウェーハとの間の相対線速度は大きく異なる。このように、極めて低速の走査から極めて高速の走査まで種々の走査速度が存在するため、これらの走査速度又は走査方法に依存することなく、正のチャージアップを抑制する方法が要望される。
【特許文献１】特開平７−２２１３０６号公報
【特許文献２】特許第３２０２００２号公報
【非特許文献１】Hiroko KUBO et al.,“Quantitative Charge Build-Up EvaluationTechnique by Using ＭＯＳ Capacitors with Charge Collecting Electrode in Wafer Processing”,IEICE Transactions on Electronics Vol.E79-C No.2, pp.198-205, Feb. 1996
【非特許文献２】青木則茂著「半導体プロセスにおけるチャージング・ダメージ」第３章、（株）リアライズ社、平成８年（１９９６年）２月２９日、ｐ．１８７−１９４