(57)【要約】【課題】製造時間を短縮することができる表面処理方法および半導体装置の製造装置を提供する。【解決手段】表面処理方法は、物質をイオン化してイオン化物質を生成するイオン化工程と、前記イオン化された前記イオン化物質の基体への導入を開始する開始工程と、前記イオン化物質の前記基体への導入を終了する終了工程と、前記イオン化工程によってイオン化された前記イオン化物質のイオン電流値を前記終了工程の前に測定する測定工程と、前記測定工程による測定結果に基づいて、前記基体へ導入される前記イオン化物質の総量を表す総ドーズ量が所望の総ドーズ量になるように、前記開始工程から前記終了工程までの時間を表すイオン注入処理時間を制御する制御工程とを包含することを特徴とする。【選択図】　図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物質をイオン化してイオン化物質を生成するイオン化工程と、
前記イオン化された前記イオン化物質の基体への導入を開始する開始工程と、
前記イオン化物質の前記基体への導入を終了する終了工程と、
前記イオン化工程によってイオン化された前記イオン化物質のイオン電流値を前記終了工程の前に測定する測定工程と、
前記測定工程による測定結果に基づいて、前記基体へ導入される前記イオン化物質の総量を表す総ドーズ量が所望の総ドーズ量になるように、前記開始工程から前記終了工程までの時間を表すイオン注入処理時間を制御する制御工程とを包含することを特徴とする表面処理方法。
【請求項２】
前記測定工程は、前記開始工程の後に実行され、
前記制御工程は、前記測定工程によって測定された前記イオン電流値に基づいて、前記イオン注入処理時間と前記基体へ導入される前記イオン化物質の量を表すドーズ量との間の関係を求め、前記イオン注入処理時間と前記ドーズ量との間の前記関係に応じて前記終了工程を実行するタイミングを制御する、請求項１記載の表面処理方法。
【請求項３】
前記測定工程は、前記開始工程の前に実行される、請求項１記載の表面処理方法。
【請求項４】
前記イオン化工程によって生成された前記イオン化物質は、プラスイオンまたはマイナスイオンとのいずれかであり、
前記測定工程は、ファラデーカップ法、基板電流測定法および電磁誘導法のいずれかによって前記イオン電流値を測定する、請求項１記載の表面処理方法。
【請求項５】
前記基体は、半導体基板であり、
前記物質は、不純物である、請求項１記載の表面処理方法。
【請求項６】
前記イオン化物質は、ボロンまたはボロン化合物のイオンである、請求項１記載の表面処理方法。
【請求項７】
前記イオン化物質は、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇ、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｐｏ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、ＩおよびＡｔいずれかの原子、分子または化合物のイオンである、請求項１記載の表面処理方法。
【請求項８】
ターゲットチャンバー内において半導体基板を保持する保持手段と、
ソースチャンバー内に不純物を含有するソースを供給するソース供給手段と、前記ソース供給手段によって供給された前記ソースに含有される前記不純物をイオン化してイオン化不純物を前記ソースチャンバー内において発生させるイオン源と、
前記ソースチャンバー内において発生した前記イオン化不純物を前記ターゲットチャンバー内の前記半導体基板へ導入する導入手段と、
前記ソースチャンバー内において前記イオン源によってイオン化された前記イオン化不純物のイオン電流値を測定する測定手段と、
前記測定手段によって測定された前記イオン化不純物の前記イオン電流値に基づいて、前記半導体基板へ導入される前記イオン化不純物の総量を表す総ドーズ量が所望の総ドーズ量になるように、前記イオン化不純物の前記半導体基板への導入を開始してから前記イオン化不純物の前記半導体基板への導入を終了するまでの時間を表すイオン注入処理時間を制御する制御手段とを具備することを特徴とする半導体装置の製造装置。
【請求項９】
前記ソースチャンバーと前記ターゲットチャンバーとの間には、前記ソースチャンバー内において発生した前記イオン化不純物を前記ターゲットチャンバーへ案内するための案内部材が設けられている、請求項８記載の半導体装置の製造装置。
【請求項１０】
前記測定手段は、前記案内部材に設けられている、請求項９記載の半導体装置の製造装置。
【請求項１１】
前記導入手段は、前記半導体基板にＲＦ電力を印加するために設けられたＲＦ電源を有している、請求項８記載の半導体装置の製造装置。
【請求項１２】
前記ソース供給手段は、前記ソースチャンバー内に前記不純物を含有するソースを気体状態において供給する、請求項８記載の半導体装置の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子、分子、化合物および合金等の物質をプラズマ化したプラズマ化物質を半導体基板等の基体へ導入する表面処理方法および半導体装置の製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置を製造するためには、リン、ボロン等の不純物を半導体基板へ少量導入して、ｎ型およびｐ型の半導体を作製する工程が必要になる。このような不純物を半導体基板へ導入する手法としては、イオン注入法が広く使用されている。
【０００３】
半導体装置の微細化に伴って半導体装置の接合深さは浅くなっているために、イオン注入プロセスにおいては注入するイオンの低エネルギー化が必要とされている。前述したイオン注入法は、室温において実施することができるプロセスであるという利点があり、また、イオン電流値を測定し、その積分値を求めることにより、半導体基板へ導入した不純物の量を正確にすることができるという利点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、近年、半導体装置の微細化に伴い、ＰＮ接合の深さが浅くなっているために、イオン注入時のイオンのエネルギーを低くする必要性が増してきている。イオン注入において、１０ｋｅＶ以下の低エネルギー領域、または１ｋｅＶ以下の極低エネルギー領域においては、イオン電流値を測定し、その積分値を求めるという従来の方法では、半導体基板へ導入した不純物の量が非常に不正確になるという問題を有している。
【０００５】
つまり、低エネルギー領域においては半導体基板へ導入されたプラズマ化不純物の量を表すドーズ量がイオン注入装置における設定値と大きく異なる。このため、イオン注入によって製造された半導体装置において、ソース領域、ドレイン領域およびゲート電極の電気抵抗値にばらつきが生じる。その結果、イオン注入によって製造された半導体装置のデバイス駆動能力が不均一になるという欠陥が生じ、半導体装置の歩留まりも低下するという問題がある。
【０００６】
量産を開始する前に、イオン化不純物を半導体基板へ試行的に導入し、ＳＩＭＳによって求めたドーズ量を分析し、ＳＩＭＳによって求めたドーズ量の分析結果に基づいてドーピング時間（イオン注入処理時間）を調整することによって、半導体装置の歩留まりを多少なりとも向上させることはできるけれども、ＳＩＭＳによって求めたドーズ量を分析するためには相応の時間が必要となるため、半導体装置の製造時間が長くなるという問題がある。
【０００７】
本発明は係る問題を解決するために為されたものであり、その目的は、製造時間を短縮することができる表面処理方法および半導体装置の製造装置を提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、歩留まりを向上させることができる表面処理方法および半導体装置の製造装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る表面処理方法は、物質をイオン化してイオン化物質を生成するイオン化工程と、前記イオン化された前記イオン化物質の基体への導入を開始する開始工程と、前記イオン化物質の前記基体への導入を終了する終了工程と、前記イオン化工程によってイオン化された前記イオン化物質のイオン電流値を前記終了工程の前に測定する測定工程と、前記測定工程による測定結果に基づいて、前記基体へ導入される前記イオン化物質の総量を表す総ドーズ量が所望の総ドーズ量になるように、前記開始工程から前記終了工程までの時間を表すイオン注入処理時間を制御する制御工程とを包含することを特徴とする。
【００１０】
ここでドーズ量とは、基板に導入されたイオン化物質の総量をいう。基板に導入されたイオン化物質は、実際には基板中において中性化物質に変化する。ドーズ量は、通常、基板表面の単位面積当りの導入物質の原子数によって表される。ドーズ量の単位は、ａｔｏｍｓ／ｃｍ２で示されることが多い。
【００１１】
本発明に係る半導体装置の製造装置は、ターゲットチャンバー内において半導体基板を保持する保持手段と、ソースチャンバー内に不純物を含有するソースを供給するソース供給手段と、前記ソース供給手段によって供給された前記ソースに含有される前記不純物をイオン化してイオン化不純物を前記ソースチャンバー内において発生させるイオン源と、前記ソースチャンバー内において発生した前記イオン化不純物を前記ターゲットチャンバー内の前記半導体基板へ導入する導入手段と、前記ソースチャンバー内において前記イオン源によってイオン化された前記イオン化不純物のイオン電流値を測定する測定手段と、前記測定手段によって測定された前記イオン化不純物の前記イオン電流値に基づいて、前記半導体基板へ導入される前記イオン化不純物の総量を表す総ドーズ量が所望の総ドーズ量になるように、前記イオン化不純物の前記半導体基板への導入を開始してから前記イオン化不純物の前記半導体基板への導入を終了するまでの時間を表すイオン注入処理時間を制御する制御手段とを具備することを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明に係る表面処理方法においては、イオン化されたイオン化物質の基体への導入を開始する開始工程からイオン化物質の基体への導入を終了する終了工程までの時間を表すイオン注入処理時間が、イオン化工程によってイオン化されたイオン化物質のイオン電流値を終了工程の前に測定する測定工程による測定結果に基づいて、基体へ導入されるイオン化物質の総量を表す総ドーズ量が所望の総ドーズ量になるように制御される。このため、相当の時間を要するＳＩＭＳによってドーズ量を分析しなくても、総ドーズ量を所望のドーズ量にすることができる。その結果、イオン化物質が導入された基体を備えた半導体装置の製造時間を短縮することができる。
【００１３】
前記測定工程は、前記開始工程の後に実行され、前記制御工程は、前記測定工程によって測定された前記イオン電流値に基づいて、前記イオン注入処理時間と前記基体へ導入される前記イオン化物質の量を表すドーズ量との間の関係を求め、前記イオン注入処理時間と前記ドーズ量との間の前記関係に応じて前記終了工程を実行するタイミングを制御することが好ましい。
【００１４】
前記測定工程は、前記開始工程の前に実行されることが好ましい。
【００１５】
前記イオン化工程によって生成された前記イオン化物質は、プラスイオンまたはマイナスイオンとのいずれかであり、前記測定工程は、ファラデーカップ法、基板電流測定法および電磁誘導法のいずれかによって前記イオン電流値を測定することが好ましい。
【００１６】
前記基体は、半導体基板であり、前記物質は、不純物であることが好ましい。
【００１７】
前記イオン化物質は、ボロンまたはボロン化合物のイオンであることが好ましい。
【００１８】
前記イオン化物質は、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇ、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｐｏ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、ＩおよびＡｔの原子、分子または化合物のイオンであることが好ましい。
【００１９】
本発明に係る半導体装置の製造装置においては、イオン化されたイオン化物質の基体への導入を開始してからイオン化物質の基体への導入を終了する終了するまでの時間を表すイオン注入処理時間が、イオン源によってイオン化されたイオン化物質のイオン電流値を測定する測定手段による測定結果に基づいて、基体へ導入されるイオン化物質の総量を表す総ドーズ量が所望の総ドーズ量になるように制御される。このため、相当の時間を要するＳＩＭＳによってドーズ量を分析しなくても、総ドーズ量を所望のドーズ量にすることができる。その結果、イオン化物質が導入された基体を備えた半導体装置の製造時間を短縮することができる。
【００２０】
前記ソースチャンバーと前記ターゲットチャンバーとの間には、前記ソースチャンバー内において発生した前記イオン化不純物を前記ターゲットチャンバーへ案内するための案内部材が設けられていることが好ましい。
【００２１】
前記測定手段は、前記案内部材に設けられていることが好ましい。
【００２２】
前記導入手段は、前記半導体基板にＲＦ電力を印加するために設けられたＲＦ電源を有していることが好ましい。
【００２３】
前記ソース供給手段は、前記ソースチャンバー内に前記不純物を含有するソースを気体状態において供給することが好ましい。
【００２４】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２５】
本実施の形態に係る表面処理方法においては、半導体基板へ導入されるイオン化不純物の総量を表す総ドーズ量が所望の総ドーズ量になるように、ドーピング時間（イオン注入処理時間）を制御する。
【００２６】
本実施の形態においては、半導体基板へイオン化不純物を導入することによってＭＯＳトランジスタを製造するための表面処理方法を例に挙げて説明する。図１は、本実施の形態に係るＭＯＳトランジスタ製造装置１の構成図である。ＭＯＳトランジスタ製造装置１は、プラズマによって不純物をイオン化して生成されたイオン化不純物をソースチャンバー２Ａから引き出して、半導体基板３へ導入するために設けられたターゲットチャンバー２Ｂを備えている。ターゲットチャンバー２Ｂの中には、ＭＯＳトランジスタが形成される半導体基板３を保持する基板保持台４が設けられている。
【００２７】
図２は、ＭＯＳトランジスタが形成される半導体基板３を説明するための断面図である。ＭＯＳトランジスタが形成される半導体基板３は、Ｐ型シリコン基板１０を備えている。Ｐ型シリコン基板１０の上には、Ｎウエル領域１１がＰ型シリコン基板１０を覆うように形成されている。Ｎウエル領域１１の上の一部には、熱的に成長させたシリコン酸化膜等によって構成されるゲート酸化膜１２が約３ｎｍの厚みに形成されている。ゲート酸化膜１２の上には、ゲート電極１３が、ゲート酸化膜１２と整合するように約２００ナノメータ（ｎｍ）の厚みに形成されている。ゲート電極１３のゲート長は、約１５０ｎｍである。
【００２８】
ＭＯＳトランジスタ製造装置１には、ソース供給部５が設けられている。ソース供給部５は、不純物であるボロン（Ｂ）を含有するソースガスをソースチャンバー２の内部へ供給する。ソース供給部５には、ＢＦ３を気体状態において封入した図示しない容器が設けられている。ソース供給部５は、図示しないバルブ等によって構成された流量調整装置を有しており、ＢＦ３を、図示しないバルブによって構成された流量調整装置によって任意の流量に調整して、ソースチャンバー２Ａの内部へ供給する。
【００２９】
ＭＯＳトランジスタ製造装置１は、イオン源６を備えている。イオン源６は、ソース供給部５によってソースチャンバー２Ａの内部へ供給されたソースガスに含有されるＢＦ３をプラズマ化してボロンまたはボロン化合物のイオンを生成するためのプラズマをソースチャンバー２Ａ内において発生させる。ＢＦ３をプラズマ化するときのソースチャンバー２Ａの内部の真空度は、約４×１０−４Ｔｏｒｒである。ここで、１Ｔｏｒｒ＝１３３．３２２パスカル（Ｐａ）である。
【００３０】
ソースチャンバー２Ａとターゲットチャンバー２Ｂとの間には、ソースチャンバー２Ａ内において発生したボロンイオンをターゲットチャンバー２Ｂへ案内するための案内部材１０が設けられている。
【００３１】
ＭＯＳトランジスタ製造装置１には、イオン電流値測定器７が設けられている。イオン電流値測定器７は、案内部材１０に設けられている。イオン電流値測定器７は、イオン源６によってソースチャンバー２内において発生したプラズマの中から引き出され、半導体基板３に到達したイオンビームの電流値を測定する。イオン電流値測定器７はまた、ファラデーカップ法、基板電流測定法および電磁誘導法のいずれかによってイオンビームの電流値を測定する。
【００３２】
ターゲットチャンバー２Ｂ内の基板保持台４には、ＲＦ電源８が設けられている。ＲＦ電源８は、基板保持台４によって保持された半導体基板３に、ＢＦ３をプラズマ化して生成されたボロンイオンを導入するために、例えば、３００ワット（Ｗ）のＲＦ電力を半導体基板３に印加する。
【００３３】
図３は、半導体基板３にＭＯＳトランジスタを形成する方法を説明するための断面図である。ＭＯＳトランジスタが形成される半導体基板３にＢＦ３をプラズマ化して生成されたボロンイオンを導入すると、Ｎウェル領域１１におけるゲート電極１３の両側方にボロンのドーピング領域１４が形成される。
【００３４】
ＭＯＳトランジスタ製造装置１には、イオン注入処理時間制御部９が設けられている。イオン注入処理時間制御部９は、イオン電流値測定器７によって計測されたボロンイオンの電流値に基づいて、半導体基板３へ導入されるボロンイオンの総量を表す総ドーズ量が所望の総ドーズ量になるように、ボロンイオンの半導体基板３への導入の開始からボロンイオンの半導体基板３への導入の終了までの時間を表すドーピング時間（イオン注入処理時間）を制御する。
【００３５】
図４は、シリコン（Ｓｉ）基板に対して、高濃度に砒素（Ａｓ）の低エネルギーイオン注入を行った場合のＳＩＭＳ分析の結果を示すグラフである。Ａｓの低エネルギー注入条件は、Ａｓ＋、６ｋｅＶ、１×１０１７　ａｔｏｍｓ／ｃｍ２　である。ＳＩＭＳ分析における参照実験として、高エネルギーにおいてイオンを注入した。高エネルギー注入条件は、Ａｓ＋、１５０ｋｅＶ、１×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ２である。低エネルギー注入におけるドーズ量条件、即ちイオン電流値を計測することによるドーズ量設定値は１×１０１７　ａｔｏｍｓ／ｃｍ２であるが、ＳＩＭＳ解析による結果では、１．２×１０１６　ａｔｏｍｓ／ｃｍ２しかドーピングされていない。これは、打ち込まれたＡｓ原子が、後から打ち込まれるＡｓ原子により、Ｓｉ原子とともにスパッタされたこと、いわゆるセルフスパッタリングが主な原因である。
【００３６】
ボロンイオン注入の場合には、ボロン原子の後方散乱が主な原因で、Ａｓイオン注入と同様の結果を招く。即ち、低エネルギーイオン注入においては、高濃度領域においてセルフスパッタリングや後方散乱によって、ドーズレートが低下し、イオン電流の計測に基づくドーズ量設定値よりも少ないドーズ量となる。
【００３７】
図５は、本実施の形態に係る半導体基板３に導入されたボロン原子の量を表すドーズ量とイオン注入処理時間との間の関係を各イオン電流密度ごとに示すグラフである。横軸は、ボロンイオンの半導体基板３への導入を開始する時刻からボロンイオンの半導体基板３への導入を終了する時刻までの時間を表すイオン注入処理時間を示しており、縦軸は、半導体基板３へ導入されたボロン原子の量を表すドーズ量を示している。イオン注入処理時間を長くすると、ドーズ量が増大する。ドーズ量が増大する速度は、図５に示すように、イオン電流密度に応じて異なっている。半導体基板３へ導入されたボロン原子のドーズ量は、イオン注入処理時間の経過に応じて曲線２１に示すように変化する。時刻Ｔ１においてボロンイオンが半導体基板３へ導入され始めると、ボロン原子のドーズ量は時刻Ｔ１５まで所定の割合で増加し、ドーズ量ＤＭに達する。ドーズ量がドーズ量ＤＭを超えると、イオン注入処理時間に対するドーズ量の増加の割合が低下し、時刻Ｔ１６において所望の総ドーズ量ＤＴに到達する。
【００３８】
ボロンイオンの他のイオン電流密度においては、ボロン原子のドーズ量は、イオン注入処理時間の経過に応じて曲線２２に示すように変化する。時刻Ｔ１においてボロンイオンが半導体基板３へ導入され始めると、ボロンイオンのドーズ量は前述した曲線２１における増加の割合よりも小さい割合で増加し、前述した曲線２１がドーズ量ＤＭに到達する時刻Ｔ１５よりも後の時刻Ｔ１３においてドーズ量ＤＭに到達する。曲線２２におけるドーズ量がドーズ量ＤＭを超えると、前述した曲線２１と同様にイオン注入処理時間の経過に対するドーズ量の増加の割合が低下し、曲線２１が所望のドーズ量ＤＴに到達する時刻Ｔ１６よりも後の時刻Ｔ１４において所望の総ドーズ量ＤＴに到達する。
【００３９】
ボロンイオンのさらに他のイオン電流密度においては、ボロン原子のドーズ量は曲線２３に示すように変化する。時刻Ｔ１においてボロンイオンが半導体基板３へ導入され始めると、ボロン原子のドーズ量は前述した曲線２２の増加の割合よりもさらに小さい割合で増加し、前述した曲線２２がドーズ量ＤＭに到達する時刻Ｔ１３よりもさらに後の時刻Ｔ１１においてドーズ量ＤＭに到達する。曲線２３のドーズ量がドーズ量ＤＭを超えると、前述した曲線２１および曲線２２と同様にイオン注入処理時間の経過に対するドーズ量の増加の割合が低下し、曲線２２が所望のドーズ量ＤＴに到達する時刻Ｔ１４よりもさらに後の時刻Ｔ１２において所望の総ドーズ量ＤＴに到達する。
【００４０】
このように、ドーズ量とイオン注入処理時間との間の関係は、イオン電流密度に応じて異なっている。なお、図示しないが、ドーズ量とイオン注入処理時間との間の関係は、イオン電流密度のみならず、注入エネルギー、注入角度、基板面積、基板の種類、イオン種に応じて異なってくる。イオン注入処理時間制御部９には、図示しない記憶部が設けられており、記憶部には、ボロンイオンのイオン電流密度に応じて異なるドーズ量とイオン注入処理時間との間の関係が予め記録されている。
【００４１】
以下、本実施の形態に係るＭＯＳトランジスタ製造装置１の動作を説明する。図６は、本実施の形態に係る表面処理方法の手順を示すフローチャートである。図７は、本実施の形態に係る表面処理方法におけるイオン注入処理時間とドーズ量との間の関係を示すグラフである。前述した図５と同様に、横軸はイオン注入処理時間を示しており、縦軸はドーズ量を示している。
【００４２】
まず、Ｐ型シリコン基板１０上にＮウエル領域１１、ゲート酸化膜１２およびゲート電極１３が形成された図２に示す半導体基板３をターゲットチャンバー２Ｂの内部に設けられた基板保持台４の上に載置する。そして、ソース供給部５に設けられた、気体状態において各容器にそれぞれ封入されたＢＦ３ガスを図示しないバルブによって構成された流量調整装置によって流量約２００ｓｃｃｍに調整して、ソースチャンバー２Ａの内部へ供給する（ステップＳ１）。
【００４３】
イオン源６は、真空度が約４×１０−４Ｔｏｒｒのソースチャンバー２Ａ内においてプラズマを発生させる。イオン源６によってプラズマが発生すると、ソースチャンバー２Ａの内部へ供給されたソースガスに含有されるＢＦ３がプラズマ化されてボロンイオンが生成される（ステップＳ２）。
【００４４】
次に、ＲＦ電源８は、ターゲットチャンバー２Ｂの内部に設けられた基板保持台４によって保持された半導体基板３に約７００ボルト（Ｖ）のＲＦ電圧を印加し始める。ＲＦ電源８によって約７００ボルト（Ｖ）のＲＦ電圧を印加され始めた半導体基板３には、ステップＳ２において生成されたボロンイオンが、図７に示す時刻Ｔ１において、約７００エレクトロンボルト（ｅＶ）の加速エネルギーによって半導体基板３へ導入され始める。ここで、ボロンイオンは、前述したさらに他のイオン電流密度を有しているものとし、ボロンイオンの半導体基板３への導入を終了する時刻は、図５を参照して前述した曲線２３に従って時刻Ｔ１２に設定されているものとして説明する。従って、ボロンイオンの半導体基板３への導入を開始する時刻からボロンイオンの半導体基板３への導入を終了する時刻までの時間を表すイオン注入処理時間は、（時刻Ｔ１２−時刻Ｔ１）に設定されている（ステップＳ３）。
【００４５】
その後、図７に示す時刻Ｔ２においてイオン電流密度を計測する（ステップＳ４）。そして、イオン注入処理時間制御部９は、プラズマ計測器７によって時刻Ｔ２において計測されたイオン電流密度に基づいて、計測されたイオン電流密度におけるドーズ量とイオン注入処理時間との間の関係を図示しない記憶部から得る（ステップＳ５）。
【００４６】
次に、イオン注入処理時間制御部９は、ステップＳ５において得たドーズ量とイオン注入処理時間との間の関係に基づいて、ボロンイオンの半導体基板３への導入を終了する設定された時刻が適切であるか否かを判断する（ステップＳ６）。ボロンイオンの半導体基板３への導入を終了する時刻が適切でないと判断したときは（ステップＳ６においてＮＯ）、イオン注入処理時間制御部９は、半導体基板３へ導入されるボロン原子の総量を表す総ドーズ量が所望の総ドーズ量ＤＴになるように、ボロン原子の半導体基板３への導入を終了する時刻を変更する（ステップＳ７）。
【００４７】
例えば、イオン電流密度の状態が時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの間において変動したために、ステップＳ５において得られたドーズ量とイオン注入処理時間との間の関係が本来従うべき曲線２３に従っておらず、図５に示す曲線２２に従っているときは、イオン注入処理時間制御部９は、図５に示す点Ｐ２から点Ｐ１へイオン注入処理時間軸に沿って曲線２２を図７に示すように平行移動する。そして、イオン注入処理時間制御部９は、ボロン原子の半導体基板３への導入を終了する時刻を、時刻Ｔ１２から、平行移動した曲線２２が所望の総ドーズ量ＤＴに到達する点Ｐ４における時刻Ｔ２１に変更する。このように、イオン注入処理時間制御部９は、ボロン原子の半導体基板３への導入を終了する時刻を時刻Ｔ１２から時刻Ｔ１２よりも前の時刻Ｔ２１に変更する。即ち、イオン注入処理時間制御部９は、イオン電流値計測器７による計測結果に基づいて総ドーズ量が所望の総ドーズ量ＤＴになるようにイオン注入処理時間を制御する。
【００４８】
ボロンイオンの半導体基板３への導入を終了する時刻が適切であると判断したとき（ステップＳ６においてＹＥＳ）、または、ボロンイオンの半導体基板３への導入を終了する時刻を変更したとき（ステップＳ７）は、イオン電流値計測器７は、時刻Ｔ２１よりも前の時刻Ｔ３において、ボロンイオンのイオン電流密度を計測する（ステップＳ８）。
【００４９】
次に、イオン注入処理時間制御部９は、時刻Ｔ３においてイオン電流値計測器７によって計測されたボロンイオンのイオン電流密度に基づいて、計測されたイオン電流値におけるドーズ量とイオン注入処理時間との間の関係を図示しない記憶部から得る（ステップＳ９）。
【００５０】
次に、イオン注入処理時間制御部９は、ステップＳ９において得たドーズ量とイオン注入処理時間との間の関係に基づいて、ボロンイオンの半導体基板３への導入を終了する時刻が適切であるか否かを判断する（ステップＳ１０）。ボロンイオンの半導体基板３への導入を終了する時刻が適切でないと判断したときは（ステップＳ１０においてＮＯ）、イオン注入処理時間制御部９は、半導体基板３へ導入されるボロン原子の総量を表す総ドーズ量が所望の総ドーズ量ＤＴになるように、ボロンイオンの半導体基板３への導入を終了する時刻を変更する（ステップＳ１１）。
【００５１】
例えば、時刻Ｔ２においてボロンイオンのイオン電流密度を計測した後、イオン電流密度の状態が時刻Ｔ２から時刻Ｔ３までの間において変動したために、ステップＳ９において得られたドーズ量とイオン注入処理時間との間の関係が、本来従うべき曲線２２に従っておらず、曲線２１に従っているときは、イオン注入処理時間制御部９は、図７に示す点Ｐ６から点Ｐ５へ横軸に沿って曲線２１を図７に示すように平行移動する。そして、イオン注入処理時間制御部９は、ボロンイオンの半導体基板３への導入を終了する時刻を、時刻Ｔ２１から、平行移動した曲線２１が所望のドーズ量ＤＴに到達する点Ｐ７における時刻Ｔ２２にさらに変更する。このように、イオン注入処理時間制御部９は、ボロンイオンの半導体基板３への導入を終了する時刻を、時刻Ｔ２１から時刻Ｔ２１よりもさらに前の時刻Ｔ２２にさらに変更する。
【００５２】
ボロンイオンの半導体基板３への導入を終了する時刻が適切であると判断したとき（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、または、ボロンイオンの半導体基板３への導入を終了する時刻を変更したとき（ステップＳ１１）は、半導体基板３へ導入されたボロン原子の総量を表す総ドーズ量が所望の総ドーズ量ＤＴに到達する時刻においてボロンイオンの半導体基板への導入を終了する（Ｓ１２）。
【００５３】
以上のように本実施の形態によれば、イオン電流値計測器７によって計測されたボロンイオンのイオン電流密度に基づいて、イオン注入処理時間制御部９は、計測されたイオン電流密度におけるドーズ量とイオン注入処理時間との間の関係を得、得られたドーズ量とイオン注入処理時間との間の関係に応じて、半導体基板３へ導入されるボロン原子の総量を表す総ドーズ量が所望の総ドーズ量ＤＴになるように、ボロンイオンの半導体基板３への導入を終了する時刻を変更する。
【００５４】
このため、ボロンイオンを半導体基板３まで輸送する時の輸送効率を表すイオン電流密度が変動した場合であっても、半導体基板３へ導入されるボロン原子の総量を表す総ドーズ量が所望の総ドーズ量ＤＴになる。従って、イオン注入によって製造された半導体装置において、ソース領域、ドレイン領域およびゲート電極の電気抵抗値のばらつきをなくすことができる。その結果、プラズマドーピングによって製造された半導体装置のデバイス駆動能力を均一にすることができ、半導体装置の歩留まりも向上する。
【００５５】
また、本実施の形態によれば、ドーピング時間（イオン注入処理時間）を変更するため、プラズマを発生させるためのパラメータは変更する必要がない。
【００５６】
なお、本実施の形態においてはＭＯＳトランジスタを製造するための表面処理方法を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されない。本発明に係る表面処理方法は、原子、分子、化合物および合金等の物質をイオン化したイオン化物質を基体へ導入する表面処理方法であれば、ＭＯＳトランジスタ等の半導体装置の製造のみならず、適当な元素等を基体に導入することによって基体に特定の性質を付与したり、特定の性質を向上させる様々な分野に適用することができる。
【００５７】
このような特定の性質には、例えば、耐磨耗性、潤滑性、離型性および耐食性等の機械的性質、電気伝導性、電磁波遮蔽性および磁気特性等の電気的磁気的性質、光吸収性、光反射性、光沢性および着色性等の光学的性質、耐熱性、熱伝導性等の熱的性質等が含まれる。例えば、本発明は、軸受け部材の摩擦係数を低下させるために、摩擦係数を低下させる物質を軸受け部材の表面に導入する表面処理方法に対しても適用することができる。
【００５８】
また、本実施の形態においては、ボロンイオンの半導体基板３への導入を開始する時刻Ｔ１の後に、ステップＳ２において生成されたボロンイオンのイオン電流値を計測する例を示したが、本発明はこれに限定されない。ボロンイオンの導入を開始する前にボロンイオンのイオン電流値を計測してもよい。
【００５９】
さらに、ボロンイオンの代わりにＡｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇ、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｐｏ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、Ａｔ、それぞれの原子、分子、化合物のイオンを使用しても良い。
【００６０】
さらに、本実施の形態においては、混合されたＢＦ３を気体状態においてチャンバー２の内部へ供給する例を示したが、本発明はこれに限定されない。液体状態においてＢＦ３を供給し、ソースチャンバー２Ａの内部において気化してもよい。
【００６１】
図８は、本実施の形態に係る他の表面処理方法の手順を示すフローチャートである。図６を参照して前述した表面処理方法の手順を示すフローチャートの構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。従って、これらの構成要素の詳細な説明は省略する。
【００６２】
まず、図２に示す半導体基板３をターゲットチャンバー２Ｂの内部に設けられた基板保持台４の上に載置する。そして、ＢＦ３ガスを図示しないバルブによって構成された流量調整装置によって流量約２００ｓｃｃｍに調整して、ソースチャンバー２Ａの内部へ供給する（ステップＳ１）。
【００６３】
イオン源６は、真空度が約４×１０−４Ｔｏｒｒのソースチャンバー２Ａ内においてプラズマを発生させる。イオン源６によってプラズマが発生すると、ソースチャンバー２Ａの内部へ供給されたソースガスに含有されるＢＦ３がプラズマ化されてボロンイオンが生成される（ステップＳ２）。
【００６４】
次に、ＲＦ電源８は、半導体基板３に約７００ボルト（Ｖ）のＲＦ電圧を印加し始める。そして、半導体基板３には、ステップＳ２において生成されたボロンイオンが、図７に示す時刻Ｔ１において、約７００エレクトロンボルト（ｅＶ）の加速エネルギーによって半導体基板３へ導入され始める。ここで、ボロンイオンは、前述したさらに他のイオン電流密度を有しているものとし、ボロンイオンの半導体基板３への導入を終了する時刻は、図５を参照して前述した曲線２３に従って時刻Ｔ１２に設定されているものとして説明する。（ステップＳ３）。
【００６５】
その後、図７に示す時刻Ｔ２においてイオン電流密度を計測する（ステップＳ４）。次に、ステップＳ４において計測したイオン電流密度に基づいてボロンのドーズレートを求める（ステップＳ２１）。その後、イオン電流密度を計測する（ステップＳ２２）。
【００６６】
そして、ステップＳ２２において計測したイオン電流密度が前回計測したイオン電流密度に対して５％以上変動しているか否かを判断する（ステップＳ２３）。ステップＳ２２において計測したイオン電流密度が前回計測したイオン電流密度に対して５％以上変動していると判断されたときは（ステップＳ２３においてＹＥＳ）、プラズマ計測器７によってステップＳ２２において計測されたイオン電流密度に基づいて、計測されたイオン電流密度におけるドーズ量とイオン注入処理時間との間の関係を図示しない記憶部から得る（ステップＳ２４）。
【００６７】
ステップＳ２２において計測したイオン電流密度が前回計測したイオン電流密度に対して５％以上変動していないと判断したとき（ステップＳ２３においてＮＯ）、またはステップＳ２２において計測されたイオン電流密度に基づいて、計測されたイオン電流密度におけるドーズ量とイオン注入処理時間との間の関係を図示しない記憶部から得たときは（ステップＳ２４）、ドーズ量とイオン注入処理時間との間の関係に基づいてボロンのドーズレートを求める（ステップＳ２６）。次に、ボロンのドーズレートに基づいてボロンの総ドーズ量を求める（ステップＳ２６）。
【００６８】
そして、ステップＳ２６において求めたボロンの総ドーズ量と所望の総ドーズ量との間の差が１％以下であるか否かを判断する（ステップＳ２７）。ステップＳ２６において求めたボロンの総ドーズ量と所望の総ドーズ量との間の差が１％よりも大きいと判断したときは（ステップＳ２７においてＮＯ）、ステップＳ２２へ戻る。ステップＳ２６において求めたボロンの総ドーズ量と所望の総ドーズ量との間の差が１％以下であると判断したときは（ステップＳ２７においてＹＥＳ）、ボロンの半導体基板への導入を終了する（ステップＳ２８）。
【００６９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、製造時間を短縮することができる表面処理方法および半導体装置の製造装置を提供することができる。
【００７０】
また本発明によれば、歩留まりを向上させることができる表面処理方法および半導体装置の製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係るＭＯＳトランジスタ製造装置の構成図である。
【図２】本実施の形態に係るＭＯＳトランジスタ製造装置によって製造されるＭＯＳトランジスタの製造方法を説明するための断面図である。
【図３】本実施の形態に係るＭＯＳトランジスタ製造装置によって製造されるＭＯＳトランジスタの製造方法を説明するための断面図である。
【図４】本実施の形態に係るイオン注入処理条件とボロンのドーズ量との関係を示すグラフである。
【図５】本実施の形態に係るイオン注入処理時間とボロンのドーズ量との間の関係をイオン電流密度ごとに示すグラフである。
【図６】本実施の形態に係る表面処理方法の手順を示すフローチャートである。
【図７】本実施の形態に係るイオン注入処理時間とボロンのドーズ量との間の関係を示すグラフである。
【図８】本実施の形態に係る他の表面処理方法の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１　半導体製造装置
２Ａ　ソースチャンバー
２Ｂ　ターゲットチャンバー
３　半導体基板
４　基板保持台
５　ソース供給部
６　イオン源
７　イオン電流値測定器
８　ＲＦ電源
９　イオン注入処理時間制御部
１０　案内部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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