(57)【要約】【課題】  異物の飛来によって半導体ウェハに傷が発生することを抑制できるイオン注入装置を提供する。【解決手段】本発明に係るイオン注入装置は、表面に半導体ウェハ１が配置されるディスク２０と、ディスク２０の表面に設けられ、半導体ウェハ１の周囲に位置する凸状のガード部材２２と、半導体ウェハ１にイオンを注入するイオン源とを具備する。Ｌ＝半導体ウェハ１の縁とガード部材２２の距離、θ＝半導体ウェハ１に対するイオンの入射角度とした場合、ガード部材２２の高さは、Ｌ×ｔａｎθ以下であるのが好ましい。このイオン注入装置は、例えば半導体ウェハ１にトランジスタのソース又はドレインとなる不純物領域を形成するときに用いられる。【選択図】      図３
2006294279.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に半導体ウェハが配置されるディスクと、
前記ディスクの表面に設けられ、前記半導体ウェハの周囲に位置する凸状のガード部材と、
前記半導体ウェハにイオンを注入するイオン源と、
を具備するイオン注入装置。
【請求項２】
前記ガード部材の高さは、Ｌ×ｔａｎθ以下であることを特徴とする請求項１に記載のイオン注入装置。  
ただし、Ｌ＝前記半導体ウェハの縁と前記ガード部材の距離、θ＝前記半導体ウェハに対するイオンの入射角度。
【請求項３】
前記ガード部材は、前記半導体ウェハの全周を囲んでいる請求項１又は２に記載のイオン注入装置。
【請求項４】
前記ガード部材の平面形状は略円形である請求項３に記載のイオン注入装置。
【請求項５】
前記ディスクには、複数の前記半導体ウェハが配置され
前記ディスクを回転させるディスク回転手段を更に具備し、
前記ガード部材は、前記ディスクの回転方向において前記半導体ウェハの前方に位置している請求項１又は２に記載のイオン注入装置。
【請求項６】
前記ガード部材の平面形状は、略く字型をしており、頂点部分が前記ディスクの回転方向において前方に向いている請求項５に記載のイオン注入装置。
【請求項７】
前記ガード部材の平面形状は、略円弧形状をしている請求項５に記載のイオン注入装置。
【請求項８】
表面に凸状のガード部材を有するディスクの表面に、半導体ウェハを、周囲に前記ガード部材が位置するように配置する工程と、
イオン源で生じたイオンを、前記半導体ウェハに注入する工程と、
を具備する半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記半導体ウェハにイオンを注入する工程は、前記半導体ウェハにトランジスタのソース又はドレインとなる不純物領域を形成する工程である請求項８に記載の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、イオン注入装置及び半導体装置の製造方法に関する。特に本発明は、異物の飛来によって半導体ウェハに傷が発生することを抑制できるイオン注入装置及び半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図９は、従来のイオン注入装置によるイオン注入方法を説明する為の概略図である。不純物イオンが注入されるシリコンウェハ１０１は、イオン注入装置のディスク１００の表面に保持される。ディスク１００は、高真空に維持されている容器（図示せず）の内部に配置されている。そして、ディスク１００の図中上方に位置する静電レンズ（図示せず）を経由して、イオン源（図示せず）で生成した不純物イオンがシリコンウェハ１０１に照射される。これにより、シリコンウェハ１０１には不純物領域が形成される。
【０００３】
ディスク１００の表面には、複数のシリコンウェハ１０１が配置される場合と、一枚のシリコンウェハ１０１が配置される場合がある。前者の場合、円板状のディスク１００の縁に沿って複数のシリコンウェハ１０１が配置される。そして、ディスク１００を高速で回転させながら（例えば１０００ｒｐｍ）不純物イオンが照射される。これにより、複数のシリコンウェハ１０１に不純物イオンが注入される（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平７−３２１０６２号公報（図１及び図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ディスクが配置されている容器の内部では異物（例えばイオン源又は静電レンズから発生した微小金属：図９中符号１０２で示す）が飛来することがある。飛来した異物は、半導体ウェハの表面に衝突し、半導体ウェハの表面に傷をつけることがあった。このため、半導体装置の歩留まりが低下していた。この傾向は、ディスクを回転させながらイオンを注入する装置で顕著であった。
【０００５】
本発明は上記のような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、異物の飛来によって半導体ウェハに傷が発生することを抑制できる、イオン注入装置及び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】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明に係るイオン注入装置は、表面に半導体ウェハが配置されるディスクと、
前記ディスクの表面に設けられ、前記半導体ウェハの周囲に位置する凸状のガード部材と、
前記半導体ウェハにイオンを注入するイオン源とを具備する。
【０００７】
このイオン注入装置によれば、前記半導体ウェハの周囲には凸状のガード部材が設けられている。このため、飛来した異物が半導体ウェハの表面に衝突することが抑制される。
【０００８】
前記ガード部材の高さは、Ｌ×ｔａｎθ以下であるのが好ましい。ただし、Ｌ＝前記半導体ウェハの縁と前記ガード部材の距離、θ＝前記半導体ウェハに対するイオンの入射角度である。このようにすると、半導体ウェハに対するイオンの入射が前記ガード部材によって妨げられることは、抑制される。前記ガード部材は、前記半導体ウェハの全周を囲んでいてもよい。この場合、前記ガード部材の平面形状は円形であってもよい。
【０００９】
前記ディスクには、複数の前記半導体ウェハが配置され前記ディスクを回転させるディスク回転手段を更に具備する場合、前記ガード部材は、前記ディスクの回転方向において前記半導体ウェハの前方に位置していてもよい。ディスクが回転する場合、異物は回転方向の前方から飛来する場合が多いため、前記ガード部材が前記半導体ウェハの前方に位置していると、飛来した異物が半導体ウェハの表面に衝突することが抑制される。
この場合、前記ガード部材の平面形状は、略く字型をしており、頂点部分が前記ディスクの回転方向において前方に向いていてもよい。また、前記ガード部材の平面形状は略円弧形状であってもよい。
【００１０】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、表面に凸状のガード部材を有するディスクの表面に、半導体ウェハを、周囲に前記ガード部材が位置するように配置する工程と、
イオン源で生じたイオンを、前記半導体ウェハに注入する工程とを具備する。
【００１１】
前記半導体ウェハにイオンを注入する工程は、例えば前記半導体ウェハにトランジスタのソース又はドレインとなる不純物領域を形成する工程である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係るイオン注入装置の構成を説明する為の概略図である。このイオン注入装置において、ガスボックス１２ａから供給されたガスは、イオン源１２によってイオン化される。イオン源１２は、例えばフィラメントから出る熱電子を用いてガスをイオン化する。
【００１３】
イオン源１２で生成したイオンは、質量分析器１３及び加速管１４を経由して、ビームライン系１５に供給される。質量分析器１３では、目的とするイオンのみが選別される。加速管１４では、選別されたイオンが所定のエネルギーまで加速される。
【００１４】
ビームライン系１５では、イオンはビーム収束系静電レンズ１５ａによってビーム状に収束する。ビーム状に収束したイオンは、ビーム操作系静電レンズ１５ｂによって走査され、円板状のディスク２０の表面に配置されたシリコンウェハ（図示せず）に照射される。ディスク２０の表面には複数のシリコンウェハが同一の円周に沿って配置されているが、イオンが照射している間、ディスク２０は回転手段（例えばモーター：図示せず）を動力源として回転するため、すべてのシリコンウェハにイオンが注入される。
【００１５】
イオン源１２、質量分析器１３、加速管１４、ビームライン系１５、及びディスク２０それぞれは、高真空に維持された容器１１に収容されている。容器１１の内部では、イオン源１２、質量分析器１３、加速管１４、ビームライン系１５等から異物（例えば微小な金属粉）が発生する。これらの異物がディスク２０の表面に飛来することがある。
【００１６】
図２は、ディスク２０の平面図である。ディスク２０の表面には、複数のシリコンウェハ１が、ディスク２０と同心の円周Ｓに沿って配置されている。また、ディスク２０の表面では、シリコンウェハ１それぞれが、凸状のガード部材２２によって全周が囲まれている。このため、飛来した異物がシリコンウェハ１に衝突することが抑制される。
【００１７】
図３（Ａ）は、ガード部材２２の構造を説明する為の平面図であり、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。ガード部材２２は、低い円筒状の部材であり、シリコンウェハ１と同心となる位置に配置されている。シリコンウェハ１はディスク２０とともに図中Ｘ方向に回転しているため、異物Ｍは、ディスク２０の回転方向Ｘとは逆方向から斜めに飛来する場合が多い。
【００１８】
ガード部材２２とシリコンウェハ１の縁の距離Ｌと、ガード部材２２の高さｈは、シリコンウェハ１に対するイオンＩの照射を妨げないように決定される。詳細には、ｈ≦Ｌ×ｔａｎθを満たすように、ｈ及びＬが決定される。ここで、θはシリコンウェハ１に対するイオンＩの入射角度である。特に、ｈ＝Ｌ×ｔａｎθとすると、飛来した異物Ｍがシリコンウェハ１に衝突することを、最大限抑制できる。
【００１９】
以上、本発明の第１の実施形態によれば、ディスク２０に、シリコンウェハ１それぞれの全集を囲む凸状のガード部材２２を設けたため、シリコンウェハ１に異物が衝突することを抑制できる。従って、半導体装置の歩留まりを向上させることができる。
【００２０】
図４（Ａ）は、本発明の第２の実施形態に係るイオン注入装置のガード部材２２の構成を説明する為の平面図であり、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。本実施形態に係るイオン注入装置は、ガード部材２２の形状を除いて、第１の実施形態に係るイオン注入装置と同一の構成を有する。以下、ガード部材２２の形状を除いて説明を省略する。
【００２１】
本実施形態において、ガード部材２２は中心角が１８０°の円弧形状をしている。そして、ガード部材２２は、ディスク２０の回転方向Ｘにおいてシリコンウェハ１の前方に位置している。異物は、回転方向Ｘとは逆の方向から飛来する場合が多いため、このようにしても、シリコンウェハ１に異物が衝突することを抑制できる。また、必要に応じてシリコンウェハ１の位置を変更することにより、シリコンウェハ１とガード部材２２の距離Ｌを変更することもできる。
【００２２】
また、イオンＩの照射角度が、ディスク２０の回転方向Ｘにおいて前方に向かう方向に傾斜している場合、ガード部材２２は、シリコンウェハ１に対するイオンＩの照射を妨げない。従って、ガード部材２２の高さｈを高くしても、確実にシリコンウェハ１の全面にイオンが照射される。
【００２３】
図５は、本発明の第３の実施形態に係るイオン注入装置のガード部材２２の構成を説明する為の平面図である。本実施形態に係るイオン注入装置は、ガード部材２２の形状を除いて、第２の実施形態に係るイオン注入装置と同一の構成を有する。以下、ガード部材２２の形状を除いて説明を省略する。
【００２４】
本実施形態において、ガード部材２２の平面形状は、略く字形状をしており、ディスク２０の回転方向Ｘにおいて前方を向くように保持されている。ガード部材２２の頂点は、円弧Ｓ上に配置されている。
【００２５】
本実施形態によっても、第２の実施形態と同一の効果を得ることができる。また、ガード部材２２に衝突した異物は、隣接するシリコンウェハ１（図中点線で示す）から離れる方向に跳ね返る。従って、跳ね返った異物が隣接するシリコンウェハ１に衝突することが抑制される。また、必要に応じてシリコンウェハ１の位置を変更することにより、シリコンウェハ１とガード部材２２の距離Ｌを変更することもできる。
【００２６】
図６は、本発明の第４の実施形態に係るイオン注入装置のディスク２０及びガード部材２２の構成を説明する為の断面図である。本図は、第１の実施形態に係る図３（Ｂ）に相当する図である。本実施形態に係るイオン注入装置は、ディスク２０及びガード部材２２の構成を除いて、第１の実施形態と同一である。以下、ディスク２０及びガード部材２２を除いて、説明を省略する。
【００２７】
本実施形態において、ガード部材２２は、ディスク２０に設けられた円周状の溝２０ａの内部に収容されている。そして、必要に応じて、上下動手段（例えばモータ及びカム：図示せず）によってディスク２０表面より上方に突出する。
【００２８】
本実施形態においても、第１の実施形態と同一の効果を得ることができる。また、イオンＩの入射角度θに応じてガード部材２２の高さｈを変更することができる。
また、シリコンウェハ１をディスク２０の表面に配置するときに、ガード部材２２の上端をディスク２０表面より下方に位置させることができる。このため、シリコンウェハ１の配置時に、ガード部材２２は障害にならない。
【００２９】
図７は、本発明の第５の実施形態に係るイオン注入装置のディスク２０及びガード部材２２の構成を説明する為の平面図である。本図は、第１の実施形態に係る図２に相当する図である。本実施形態に係るイオン注入装置は、ディスク２０がシリコンウェハ１を一枚のみ保持する点を除いて、第１の実施形態と同一である。
本実施形態においても、第１の実施形態と同一の効果を得ることができる。
【００３０】
図８の各図は、本発明の第６の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する為の断面図である。本実施形態は、シリコンウェハ１に、トランジスタを有する半導体装置を形成する方法である。トランジスタのソース及びドレインとなる不純物領域は、第１〜第４の実施形態のいずれかで説明したイオン注入装置によって形成される。
【００３１】
まず、図８（Ａ）に示すように、シリコンウェハ１に素子分離膜２を形成し、素子領域を他の領域から分離する。素子分離膜２は、例えばＬＯＣＯＳ法により形成されるが、トレンチアイソレーション法によりシリコンウェハ１に埋め込まれてもよい。
【００３２】
次いで、シリコンウェハ１を熱酸化する。これにより、素子領域に位置するシリコンウェハ１には、ゲート酸化膜３が形成される。次いで、ゲート酸化膜３上を含む全面上にポリシリコン膜を形成し、このポリシリコン膜をパターニングする。これにより、ゲート酸化膜３上にはゲート電極４が形成される。
【００３３】
次いで、図８（Ｂ）に示すように、ゲート電極４及び素子分離膜２をマスクとして、シリコンウェハ１に不純物イオンを注入する。これにより、素子領域に位置するシリコンウェハ１には、低濃度不純物領域６ａ，６ｂが形成される。本工程では、第１〜第４の実施形態のいずれかで説明したイオン注入装置が用いられる。従って、シリコンウェハ１に異物が衝突して傷が発生することが抑制される。
【００３４】
次いで、ゲート電極４上を含む全面上に、酸化シリコン膜を形成し、この酸化シリコン膜をエッチバックする。これにより、ゲート電極４の側壁はサイドウォール５で覆われる。
【００３５】
次いで、ゲート電極４、サイドウォール５、及び素子分離膜２をマスクとして、シリコンウェハ１に不純物イオンを注入する。これにより、素子領域に位置するシリコンウェハ１には、ドレイン及びソースとなる不純物領域７ａ，７ｂが形成される。本工程では、第１〜第４の実施形態のいずれかで説明したイオン注入装置が用いられる。従って、シリコンウェハ１に異物が衝突して傷が発生することが抑制される。
このようにして、シリコンウェハ１にはトランジスタが形成される。
【００３６】
以上、本発明の第５の実施形態によれば、トランジスタのソース及びドレインとなる不純物領域が、第１〜第４の実施形態のいずれかで説明したイオン注入装置によって形成されるため、シリコンウェハ１に異物が衝突して傷が発生することが抑制される。従って、半導体装置の歩留まりが向上する。
【００３７】
尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】第１の実施形態に係るイオン注入装置の構成を説明する為の概略図。
【図２】ディスク２０の平面図。
【図３】（Ａ）はガード部材２２の構造を説明する為の平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ断面図。
【図４】（Ａ）は第２の実施形態に係るイオン注入装置のガード部材２２の構成を説明する為の平面図、図４（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ断面図。
【図５】第３の実施形態に係るイオン注入装置のガード部材２２の構成を説明する為の平面図。
【図６】第４の実施形態に係るイオン注入装置のディスク２０及びガード部材２２の構成を説明する為の断面図。
【図７】第５の実施形態に係るイオン注入装置のディスク２０及びガード部材２２の構成を説明する為の平面図。
【図８】（Ａ）は第６の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する為の断面図、（Ｂ）は（Ａ）の次の工程を説明する為の断面図、（Ｃ）は（Ｂ）の次の工程を説明する為の断面図。
【図９】従来のイオン注入装置によるイオン注入方法を説明する為の概略図。
【符号の説明】
【００３９】
１，１０１…シリコンウェハ、２…素子分離膜、３…ゲート酸化膜、４…ゲート電極、５…サイドウォール、６ａ，６ｂ…低濃度不純物領域、７ａ，７ｂ…不純物領域、１１…容器、１２…イオン源、１２ａ…ガスボックス、１３…質量分析器、１４…加速管、１５…ビームライン系、１５ａ…ビーム収束系静電レンズ、１５ｂ…ビーム操作系静電レンズ、２０，１００…ディスク、２０ａ…溝、２２…ガード部材
【図１】
2006294279.tif 000003
【図２】
2006294279.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2006294279.tif 000007
【図６】
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【図７】
2006294279.tif 000009
【図８】
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【図９】
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