(57)【要約】【課題】  ゲート電極と異物の衝突を抑えることができる半導体装置の製造方法を得る。【解決手段】  本発明に係る半導体装置の製造方法は、ゲート電極を有する半導体装置が表面に形成されたウェハをディスクの周縁内側に並べて、ディスクを回転させながらウェハの表面にイオン注入する半導体装置の製造方法において、異物のゲート電極への衝突角度に応じた高さのダミーのフォトレジストをウェハ内の分離酸化膜、ウェハの周辺部、又はダイシング部の上に形成する。【選択図】      図１
2006135000.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゲート電極を有する半導体装置が表面に形成されたウェハをディスクの周縁内側に並べて、前記ディスクを回転させながら前記ウェハの表面にイオン注入する半導体装置の製造方法において、
異物の前記ゲート電極への衝突角度に応じた高さのダミーのフォトレジストを前記ウェハ内の分離酸化膜、前記ウェハの周辺部、又はダイシング部の上に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２】
前記ダミーのフォトレジストとして水溶性ネガレジストを用い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】
ゲート電極を有する半導体装置が表面に形成されたウェハをディスクの周縁内側に並べて、前記ディスクを回転させながら前記ウェハの表面にイオン注入する半導体装置の製造方法において、
前記ゲート電極を形成すると同時にダミーのゲート電極を前記ウェハ内の分離酸化膜の上に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】
ゲート電極を有する半導体装置が表面に形成されたウェハをディスクの周縁内側に並べて、前記ディスクを回転させながら前記ウェハの表面にイオン注入する半導体装置の製造方法において、
前記ディスクの回転方向に投影される前記ゲート電極の長さの総量が最小となるように、前記ディスク上における前記ウェハの搭載方向を設定することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
ゲート電極を有する半導体装置が表面に形成されたウェハをディスクの周縁内側に並べて、前記ディスクを回転させながら前記ウェハの表面にイオン注入する半導体装置の製造方法において、
前記ディスクの前記ウェハが搭載される部分の回転方向側の側壁のみに、高さ可変の壁を設け、
イオン注入する際に、前記壁を前記ゲート電極よりも高くすることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
ゲート電極を有する半導体装置が表面に形成されたウェハをディスクの周縁内側に並べて、前記ディスクを第１の速度で回転させながら前記ウェハの表面にイオン注入する半導体装置の製造方法において、
イオン注入する前に、前記第１の速度よりも低い第２の速度で一定時間、前記ウェハを搭載した状態で前記ディスクを回転させることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
ゲート電極を有する半導体装置が表面に形成されたウェハをディスクの周縁内側に並べて、前記ディスクを回転させながら前記ウェハの表面にイオン注入する半導体装置の製造方法において、
イオン注入する際に、イオン注入装置内を−２０℃以下に保つことを特徴と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、ゲート電極を有する半導体装置が表面に形成されたウェハをディスクの周縁内側に並べて、ディスクを回転させながらウェハの表面にイオン注入する半導体装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
バッチ型イオン注入装置では、ウェハをディスクの周縁内側に並べて、ディスクを回転させながらウェハの表面にイオン注入する（例えば、特許文献１参照）。この際、イオン注入によるウェハの高温化を抑えるため、ディスクを高速回転して遠心力を発生させ、ディスク表面へウェハを密着させる必要がある。
【０００３】
従って、ウェハは、ディスクの回転数（角速度）及びディスクの大きさ（半径）に比例した速度で公転する。例えば、ディスクの回転数が１２００revolution/min、ディスク中心からウェハ中心までの距離が６００ｍｍの場合、ウェハ中心の回転速度は約８０ｍ／ｓｅｃとなる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−７７９８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のようにイオン注入時にウェハは高速で公転しているため、遊離した異物がウェハに近づいた場合、異物とウェハは高速で衝突する。そして、図７に示すように、ウェハ１１の表面に細長いゲート電極１２を有する半導体装置が形成され、そのゲート電極１２がフォトレジストで覆われていない場合、ゲート電極１２は異物１３に衝突して機械的な損傷を被る。さらに、ゲート電極の幅（ゲート長）や高さによっては、ゲート電極の一部が欠けて断線するという問題があった。
【０００６】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、ゲート電極と異物の衝突を抑えることができる半導体装置の製造方法を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、ゲート電極を有する半導体装置が表面に形成されたウェハをディスクの周縁内側に並べて、ディスクを回転させながら前記ウェハの表面にイオン注入する半導体装置の製造方法において、異物のゲート電極への衝突角度に応じた高さのダミーのフォトレジストをウェハ内の分離酸化膜、ウェハの周辺部、又はダイシング部の上に形成する。本発明のその他の特徴は以下に明らかにする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、ゲート電極と異物の衝突を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
本発明の実施の形態１に係る半導体装置の製造方法について図１を用いて説明する。
【００１０】
まず、ウェハ１１の表面に、ゲート電極１２を有する半導体装置を形成する。次に、フォトレジスト塗布、露光及び現像工程により、ゲート電極１２よりも高さの高いダミーのフォトレジスト１４をウェハ１１内の素子分離に使用される酸化膜（分離酸化膜）、ウェハの周辺部、又はダイシング部の上に形成する。ただし、ダミーのフォトレジスト１４として、分離酸化膜への密着性が良好で機械的強度が高い水溶性ネガレジストを用いるのが好ましい。
【００１１】
そして、ウェハ１１をディスクの周縁内側に並べて、ディスクを回転させながらウェハの表面にイオン注入する。この時に遊離した異物１３がウェハ１１に近づいた場合、異物１３は、異物１３の落下による速度ベクトルV1とディスクの回転による速度ベクトルV2を合算した速度ベクトルV3でウェハ１１に衝突する。
【００１２】
そこで、ダミーのフォトレジスト１４の高さを異物１３のゲート電極１２への衝突角度に応じた高さとすることで、異物１３をダミーのフォトレジスト１４に衝突させる。即ち、ダミーのフォトレジスト１４を、選択的なイオン注入のためのドーパントマスクではなく、異物１３の衝突を防ぐ壁として用いる。これにより、ゲート電極１２まで侵入する異物１３の個数を低減又は無くして、異物１３のゲート電極１２への衝突を抑えることができる。
【００１３】
具体的には、水平方向を基準とした異物１３のゲート電極１２への衝突角度をθ、ゲート電極１２とダミーのフォトレジスト１４の距離をｄ１、ゲート電極１２の高さとダミーのフォトレジスト１４の高さの差をｄ２とすると、以下の関係式を満たすようにダミーのフォトレジスト１４の高さを設定すればよい。
［数１］
ｄ２＞ｄ１tanθ  （数式１）
ただし、ダミーのフォトレジスト１４の高さは、イオン注入による収縮効果を考慮して設定する。なお、ウェハ１１の回転速度が８３ｍ／ｓｅｃの時、異物１３のゲート電極１２に対する衝突角度θは５°以下となる。
【００１４】
また、ダミーのフォトレジスト１４をダイシング部に形成する場合、四角形チップの４辺全てのダイシング部に形成することが最も望ましいが、異物が入射する相対的な方向は回転方向に限られるため、回転方向側の１辺のダイシング部のみに形成してもよい。
【００１５】
なお、上記実施の形態ではフォトレジストをドーパントマスクとして用いない場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。即ち、ＣＭＯＳトランジスタのソース・ドレイン領域のイオン注入においてＮ型とＰ型のドーパントを選択的に注入するために用いられるフォトレジストを異物防止のために兼用することができる。例えば、異物入射角度１°、レジストとゲート電極高低差２３０ｎｍの場合、図２に従ってウェハ速度に応じたレジスト間距離に設定し、そのレジスト間に、レジストが塗布されずにイオン注入される領域のゲート電極を形成するようにレイアウトする。
【００１６】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２に係る半導体装置の製造方法について図３を用いて説明する。実施の形態２は、ダミーのフォトレジストを形成する代わりに、図３に示すように、ゲート電極１２を形成すると同時にダミーのゲート電極１５をウェハ１１内の分離酸化膜１６の上に形成する点で実施の形態１と異なる。
【００１７】
このダミーのゲート電極１５は、ゲート電極１２と同じ工程で形成されるため、新たな工程の追加は不要である。また、分離酸化膜１６はウェハ１１の他の表面よりも隆起しているため、分離酸化膜１６上に形成したダミーのゲート電極１５は、ゲート電極１２よりも高くなる。このため、異物１３をダミーのゲート電極１５に衝突させて、ゲート電極１２まで侵入する異物１３の個数を低減又は無くして、異物１３のゲート電極１２への衝突を抑えることができる。
【００１８】
実施の形態３．
本発明の実施の形態３に係る半導体装置の製造方法について図４を用いて説明する。まず、実施の形態１及び２と同様に、ゲート電極を有する半導体装置が表面に形成されたウェハをディスクの周縁内側に並べる。
【００１９】
ただし、実施の形態３では、ディスクの回転方向に投影されるゲート電極の長さの総量が最小となるように、ディスク上におけるウェハの搭載方向を設定する。例えば、ゲート電極１２がディスクの回転方向と平行になるようにした図４（ｃ）の場合が、図４（ａ）及び（ｂ）の場合に比べて、ディスクの回転方向に投影されるゲート電極１２の長さの総量が小さくなる。その後、実施の形態１及び２と同様に、ディスクを回転させながらウェハの表面にイオン注入する。
【００２０】
このようにディスクの回転方向に投影されるゲート電極の長さの総量を小さくすることで、異物１３がゲート電極１２へ衝突する確率が減少するため、異物１３のゲート電極１２への衝突を抑えることができる。
【００２１】
なお、ウェハ上に複数のゲート電極が形成され、それらの向きが不規則な場合は、ディスクの回転方向に投影される全ゲート電極の長さの総量が最小となるように、ディスク上におけるウェハの搭載方向を設定する。
【００２２】
実施の形態４．
図５は、本発明の実施の形態４に係る半導体装置の製造方法において、ディスク上にウェハを搭載した状態を示す上面図（ａ）及び断面図（ｂ）である。図示のように、ディスク１７のウェハ１１が搭載される部分の回転方向側の側壁のみに、高さ可変の壁１８を設ける。
【００２３】
そして、ゲート電極を有する半導体装置が表面に形成されたウェハをディスクの周縁内側に並べて、ディスクを回転させながらウェハの表面にイオン注入する。ただし、イオン注入する際に壁１８をゲート電極１２よりも高くする。これにより、異物１３のゲート電極１２への衝突を抑えることができる。
【００２４】
実施の形態５．
図６は、本発明の実施の形態５に係る半導体装置の製造方法と従来の製造方法における、時間とディスク回転数の関係を示す図である。
【００２５】
実施の形態５でも、従来と同様に、ゲート電極を有する半導体装置が表面に形成されたウェハをディスクの周縁内側に並べて、ディスクを第１の速度で回転させながらウェハの表面にイオン注入する。
【００２６】
ただし、実施の形態５では、イオン注入する前に、第１の速度よりも低い第２の速度で一定時間、ウェハを搭載した状態でディスクを回転させる。これにより、ディスク上にある異物を遠心力によってチャンバー内壁方向に除去できる。ただし、この低速回転中に異物はウェハに衝突するが、その運動量は小さいためゲート電極へ損傷を与えることはない。従って、イオン注入時にディスクを高速で回転させる際に、異物１３のゲート電極１２への衝突を抑えることができる。
【００２７】
例えば、高さ１６０ｎｍ、幅６０ｎｍのゲート電極に対して、イオン注入前に回転数４００ｒｐｍ（イオン注入時の回転数は１２００ｒｐｍ）でディスクを一定時間回転させることで、衝突による断線を無くすことができる。
【００２８】
実施の形態６．
実施の形態６では、まず、ゲート電極を有する半導体装置が表面に形成されたウェハをディスクの周縁内側に並べる。そして、ディスクを回転させながらウェハの表面にイオン注入する。ただし、イオン注入の際に、イオン注入装置内、具体的には注入チャンバー側壁全体を−２０℃以下に保つ。これにより、発生した異物の注入チャンバー側壁への吸着率が上がり、異物のブラウン運動も少なくなるため、異物のゲート電極への衝突を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る半導体装置を示す断面図である。
【図２】異物入射角度１°、レジストとゲート電極高低差２３０ｎｍの場合における異物のゲート電極への衝突を抑えるためのウェハ速度に応じたレジスト間距離の関係を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係る半導体装置を示す断面図である。
【図４】ディスク上におけるウェハの搭載方向と、ディスクの回転方向に投影されるゲート電極の長さの関係を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態４に係る半導体装置の製造方法において、ディスク上にウェハを搭載した状態を示す上面図（ａ）及び断面図（ｂ）である。
【図６】本発明の実施の形態５に係る半導体装置の製造方法と従来の製造方法における、時間とディスク回転数の関係を示す図である。
【図７】異物がウェハ上のゲート電極に衝突する様子を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１１  ウェハ
１２  ゲート電極
１３  異物
１４  フォトレジスト
１５  ゲート電極
１６  分離酸化膜
１７  ディスク
１８  壁
【図１】
2006135000.tif 000003
【図２】
2006135000.tif 000004
【図３】
2006135000.tif 000005
【図４】
2006135000.tif 000006
【図５】
2006135000.tif 000007
【図６】
2006135000.tif 000008
【図７】
2006135000.tif 000009