(57)【要約】【課題】定量的で効率の良いメンテナンスを実施できるイオン注入装置を使用した半導体装置の製造方法を提供することにある。また、イオンビームの分解能力の管理がなされたイオン注入装置を使用した半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】ソース部より射出したイオンビームを照射する質量分析スリット４に電流計１７を電気接続する。そして、イオンビームを照射されることにより磨耗する質量分析スリット４の磨耗度を、質量分析スリット４に電気接続された電流計１７を流れる電流値を測定することによって、計測する。【選択図】    図３
2004259590.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオンビームを半導体ウェハに照射する半導体製造装置を使用することにより、前記半導体ウェハに不純物を注入する工程を備える半導体装置の製造方法において、
前記イオンビーム内のイオンが衝突することにより磨耗する前記半導体製造装置内の部材であって、電流計が取り付けられた部材の磨耗度を、前記電流計を流れる電流値の測定によって計測する工程を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
イオンビームを半導体ウェハに照射する半導体製造装置を使用することにより、前記半導体ウェハに不純物を注入する工程を備える半導体装置の製造方法において、
前記イオンビーム内のイオンが衝突することにより磨耗する前記半導体製造装置内の部材であって、電流積算計が取り付けられた部材の磨耗度を、前記電流積算計による電流積算量の測定によって計測する工程を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
質量分析スリットを介してイオンビームを半導体ウェハに照射することにより、前記半導体ウェハに不純物を注入する工程を備える半導体装置の製造方法において、
前記イオンビーム内のイオンが衝突することにより磨耗する前記質量分析スリットであって、電流計が取り付けられた前記質量分析スリットの磨耗度を、前記電流計を流れる電流値の測定によって計測する工程を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
磁場でイオンビームに含まれるイオンを選択する質量分析部を介して、前記イオンビームを半導体ウェハに照射することにより、前記半導体ウェハに不純物を注入する工程を備える半導体装置の製造方法において、
前記質量分析部内にあり、前記イオンビーム内のイオンが衝突することによって磨耗するアナライザカーボンであって、電流積算計が取り付けられた前記アナライザカーボンの磨耗度を、前記電流積算計による電流積算量の測定によって、計測する工程を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
イオンビームを半導体ウェハに照射する半導体製造装置を使用することにより、前記半導体ウェハに不純物を注入する工程を備える半導体装置の製造方法において、
前記イオンビームが衝突することにより汚れる前記半導体製造装置内のアークチャンバ内の汚れ度を、電流計が取り付けられた質量分析スリットを流れる電流値を測定することによって、計測する工程を備える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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造技術に関し、特に半導体ウェハへ不純物を注入する半導体装置の製造工程に適用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウェハ（以下、ウェハという）上にＭＯＳ型素子を製造する工程においては、砒素（Ａｓ）、リン（Ｐ）、アンチモン（Ｓｂ）などのＮ型不純物やボロン（Ｂ）などのＰ型不純物をウェハ内やゲート電極内に注入する工程が存在する。例えば、ウェハ内に不純物を注入する工程としては、チャネル領域に不純物を注入する工程や、ソース領域およびドレイン領域を形成する工程などが挙げられる。また、ポリシリコンよりなるゲート電極内にＮ型不純物やＰ型不純物を注入して導電性を確保する工程などがある。
【０００３】
上記した導電性不純物の添加やソース領域およびドレイン領域などの拡散領域の形成には、イオン注入法が広く用いられている。これは、イオン注入によって不純物の量や深さの正確なコントロールができるからである。また、イオン注入法は、フォトレジスト膜をマスクにして選択的に不純物を添加できることや、注入する不純物の横方向の拡がりを抑制できるなどの利点も有している。
【０００４】
イオン注入には、イオン注入装置が使用されるが、このイオン注入装置では、まず、添加すべきＮ型不純物やＰ型不純物を含むガスをアークチャンバ内でイオン化する。イオン化した不純物は、質量分析スリットを通過した後、磁石を用いた質量分析器により正確にイオン種が選択される。選択されたイオンは、加速器において加速され、ウェハ表面に注入される。このようにして、ウェハ内に不純物を注入することができる（例えば、非特許文献１参照）。
【０００５】
【非特許文献１】
「電子材料１１月号別冊  ２００３年度版  超ＬＳＩ製造・試験装置ガイドブック」  工業調査会、２００２年１１月２７日発行、ｐ．３３〜ｐ．３８
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記したイオン注入装置を使用し続けると、イオン注入装置内の質量分析スリットは、イオンビームによってスパッタされ続けるため磨耗する。また、イオン注入装置の質量分析部内にあるアナライザカーボンにも選択されるイオンよりも軽いイオンや重いイオンが衝突するため磨耗する。さらに、イオンを形成するチャンバ内には、イオンビームに含まれるイオンが衝突して通常の原子に戻り、この原子が堆積することにより汚れてしまう。したがって、イオン注入装置は、質量分析スリットを交換するなどの定期的なメンテナンスが必要である。
【０００７】
現状では、イオン注入装置のメンテナンス時期は、経験値や装置状況に依存して決定されている。例えば、別に稼働しているイオン注入装置と同じ型のイオン注入装置なので、別に稼働しているイオン注入装置と同じメンテナンス周期でメンテナンスをするとか、質量分析スリットのメーカ推奨期間の数倍までは経験上大丈夫であるという経験的要素でメンテナンス時期を決定している。また、質量分析スリットが磨耗し、放電が多くなり電源が故障して初めて質量分析スリットを交換するということも行なわれている。すなわち、イオン注入装置が故障に至るまで質量分析スリットを使い切って交換することさえ行なわれている。
【０００８】
しかし、上記した現状においては、メンテナンス時期が各イオン注入装置の使用状況によって異なるなどの問題もあり、装置故障を起さず、定量的で効率の良いメンテナンスを実施できていないという問題点がある。つまり、各イオン注入装置において注入するイオンの種類やイオンビーム量などが異なるため、各イオン注入装置のメンテナンス時期が異なる。このため、各イオン注入装置に適したメンテナンス時期にメンテナンスを実施できないという問題点がある。
【０００９】
また、質量分析スリットが磨耗するとイオンビーム分解能力が低下するが、現状では、イオンビーム分解能力の管理は成されていない。今後の微細化された半導体装置の形成には、イオンビームの分解能力の管理は必要不可欠になると思われる。例えば、質量分析スリットが劣化するとイオンビームの分解能力が低下し、質量数４９のＢＦ２＋をウェハに注入する際に同位体である質量数４８のＢＦ２＋も注入されるおそれがある。質量の軽い質量数４８のＢＦ２＋がウェハに注入されるということは、ウェハに形成される不純物拡散領域の深さが設計より深くなるということであり、このことによりＶｔｈ制御特性の異常、接合耐圧異常および不純物拡散領域の抵抗特性の異常などが発生する問題点がある。
【００１０】
本発明の目的は、定量的で効率の良いメンテナンスを実施できるイオン注入装置を使用した半導体装置の製造方法を提供することにある。
【００１１】
また、本発明の他の目的は、イオンビームの分解能力の管理がなされたイオン注入装置を使用した半導体装置の製造方法を提供することにある。
【００１２】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
【００１４】
本発明は、イオンビームを半導体ウェハに照射する半導体製造装置を使用することにより、前記半導体ウェハに不純物を注入する工程を備える半導体装置の製造方法において、前記イオンビーム内のイオンが衝突することにより磨耗する前記半導体製造装置内の部材であって、電流計が取り付けられた部材の磨耗度を前記電流計によって自動計測する工程を備えるものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。また、実施の形態を説明するための全図において同一機能を有するものは同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００１６】
（実施の形態１）
本実施の形態１は、例えばウェハ上にＣＭＯＳ素子を形成する半導体装置の製造方法に本発明を適用したものである。
【００１７】
図１は、本実施の形態１における半導体装置の製造方法で使用されるイオン注入装置１の外観図を示したものであり、図２はイオン注入装置１の概略構成を示した図である。
【００１８】
図１において、イオン注入装置（半導体製造装置）１は、幅が約４７００ｍｍ、奥行きが約２２００ｍｍ、高さが約２３５０ｍｍであり、総重量が６．３トンである。
【００１９】
また、図２において、本実施の形態１におけるイオン注入装置１は、ウェハ２上に不純物を注入するための装置であり、ソース部３、質量分析スリット４、質量分析部５、加速部６、レンズ部７、スキャン部８、エンドステーション９を有している。
【００２０】
ソース部３には、アークチャンバおよびソースガス導入管があり、このアークチャンバの内部には、ソースガス導入管より不純物ガスが導入される。不純物としては例えば、リン（Ｐ）や砒素（Ａｓ）などのＮ型不純物またはボロン（Ｂ）やフッ化ボロン（ＢＦ２）などのＰ型不純物などがある。
【００２１】
そして、ソース部３では、アークチャンバ内にあるフィラメントより発生した熱電子とソースガス導入管により導入された不純物ガスとの衝突により不純物ガスのイオン化を行い、イオンビームを射出することができるように構成されている。また、ソース部３は、ロータリポンプと油拡散ポンプの組み合わせにより、高真空状態にされている。
【００２２】
質量分析スリット（部材）４は、ソース部３から射出されたイオンビームに含まれるイオンの内、ウェハ２に注入するイオンを通過させ、それ以外のイオンを通過させないように構成されている。例えば、質量数４９のフッ化ボロン（ＢＦ２＋）をウェハに注入する場合に、同位体である質量数４８のフッ化ボロン（ＢＦ２＋）を通過させないようにすることができる。すなわち、質量の相違によってイオンビームの中心部を通るか外延部を通るか相違するため、質量分析スリット４にスリットを設けることにより質量の異なるイオンを遮断することができる。
【００２３】
質量分析部５は、質量分析スリット４より精度良くイオンを選択することができるように構成されており、質量分析スリット４を通過したイオンビームに対して磁場をかけて曲げるように構成されている。質量分析部５において、ウェハ２へ注入する不純物のイオンは曲げられるが、側面に形成されているアナライザカーボン５ａに衝突することなく質量分析部５を通過する。これに対し、ウェハ２へ注入するイオンより重いイオンや軽いイオンは、ウェハ２へ注入するためのイオンとは異なる軌道を通り、アナライザカーボン５ａに衝突する。つまり、ウェハ２へ注入するイオンより重いイオンは、ウェハ２へ注入するイオンより曲げられにくい一方、軽いイオンイオンは曲げられやすい。このため、ウェハ２へ注入するイオンと質量の異なるイオンは、質量分析部５で除外されることになる。
【００２４】
加速部６は、質量分析部５を射出したイオンビーム内のイオンを静電加速法により加速するように構成されている。この加速部６を設けることにより、イオンを注入する深さを決定するエネルギーをイオンに与えることができる。例えば最大で約２００ｋｅＶのエネルギーを与えることができる。
【００２５】
レンズ部７は、加速部６により加速され広がったイオンビームを静電レンズで収束させるために設けられたものである。すなわち、イオンビームは、同じ電荷を有するイオンが集積したものであるため広がりやすい。このため、レンズ部７においてイオンビームを収束させている。
【００２６】
上記した加速部６とレンズ部７は、真空排気系を有しており、例えばロータリポンプとクライオポンプの組み合わせにより構成されている。
【００２７】
スキャン部８は、レンズ部７を射出したイオンビームをスキャンするように構成されている。つまり、イオンビーム内のイオンをウェハ２の全面に均一に注入するため、静電スキャン法により、イオンビームを電気的に高速走査している。なお、注入するイオンの均一度を保持するために１０秒以上の注入を行なう必要がある。
【００２８】
エンドステーション９は、不純物注入室１０および搬送部１１をそれぞれ２箇所ずつ有している。不純物注入室１０は、ウェハ２上にイオンを注入するための処理室であり、ウェハ２は枚葉式で処理される。この不純物注入室１０は、基本的にステンレスまたはアルミニウムの表面にアルマイト処理を施したものが使用される。また、搬送部１１は、ウェハ２の搬送を行なうように構成されており、例えば片側２ロットの１０枚を一組としたバッチ処理で搬送している。
【００２９】
次に、ソース部３および質量分析スリット４の構成を図３に示す。図３において、ソース部３は、アークチャンバ１２、エクストラクション電極１３、エクストラクション電源１４、サプレション電源１５、グランド電極１６を有している。
【００３０】
このアークチャンバ１２は、エクストラクション電極１３と、エクストラクション電源１４およびサプレション電源１５を介して電気接続されている。また、アークチャンバ１２は、エクストラクション電源１４を介してグランド電極１６を電気接続されており、アークチャンバ１２とグランド電極１６の間にエクストラクション電極１３が配置されている。ここで、例えばエクストラクション電源１４の電圧は約４０ｋＶであり、サプレション電源１５の電圧は約１．２ｋＶである。
【００３１】
次に、質量分析スリット４には、電流計１７が取り付けられている。また、この質量分析スリット４の中心部には穴が空いてあり、図３に示すようにこの穴をソース部３から射出したイオンビームの一部が通り抜けるとともに、他の一部は遮断される。遮断される際には、イオンビームに含まれるイオンが質量分析スリット４に衝突する。衝突するイオンは電荷を持っているため、質量分析スリット４に電気接続された電流計１７に電流が流れる。ここで、電流計１７を流れる電流値は、質量分析スリット４によって遮断されるイオンの量によって変化する。すなわち、質量分析スリット４によって遮断されるイオンビームの量が多ければ多いほど電流計１７を流れる電流値は大きくなる一方で、質量分析スリット４によって遮断されるイオンビームの量が少なくなれば電流計１７を流れる電流値は小さくなる。
【００３２】
図４に、新品時の質量分析スリット４の平面図を示す。図４において、質量分析スリット４の中心部には、角を丸くした長方形状の穴が開いており、この穴をイオンビームが通過する。この穴の縦方向の長さは約１０ｍｍであり、横方向の長さは約５ｍｍである。なお、イオンビームは、紙面の上部から紙面の下部に向かって流れているものとする。
【００３３】
図５に、図４のＡ−Ａ断面で切断した場合の断面図を示す。図５を見て分かるようにイオンビームの一部は通過するがイオンビームの外延部は、質量分析スリット４によって遮断されている。
【００３４】
ここで、イオン注入装置１を使用し続けると質量分析スリット４は、イオンビームの照射を受け続けるため、磨耗する。すなわち、イオンビームに含まれるイオンによる衝突を受け続けるため、質量分析スリット４に形成されている穴（スリット）が大きくなる。
【００３５】
図６に、使用し続けて磨耗した質量分析スリット４の平面図を示す。図６に示すように質量分析スリット４の中心部に開いている穴の大きさが大きくなっていることが分かる。具体的には、例えば縦方向の長さが約２０ｍｍ、横方向の長さが１０ｍｍにもなる。図７に図６のＡ−Ａ断面で切断した場合の断面図を示す。イオン注入装置１が新品時と磨耗時で、イオンのエネルギー、イオン種、ビーム量などが同じ条件で稼働していたとすると、図７を見て分かるように、新品時を示した図５に比べて質量分析スリット４を通過するイオンビームの量が増加する一方、質量分析スリット４によって遮断されるイオンビームの量が減少していることがわかる。したがって、磨耗時の質量分析スリット４を流れる電流値は、新品時の質量分析スリット４を流れる電流値より少なくなることがわかる。
【００３６】
図８に質量分析スリット４に電気接続された電流計１７に流れる電流値と時間（週）との関係を示す。図８において、縦軸は電流計１７に流れる電流値を示しており、横軸は週単位の時間を示している。なお、イオン注入装置１を稼働している条件は注入エネルギーが約１００ｋｅＶ、イオン種がリン（Ｐ＋）、イオンビーム量が約１００μＡである。図８を見て分かるように、新品時の質量分析スリット４を流れる電流値は約０．７ｍＡであり、その後週が進むに連れて質量分析スリット４を流れる電流値は緩やかに減少していき、３９週目付近で質量分析スリット４を流れる電流は、約０．３ｍＡ程度になる。その後は、極めて緩やかに０．３ｍＡから減少し、約０．２９ｍＡでほぼ一定となる。ここで、質量分析スリット４を流れる電流値が約０．３ｍＡ以下になると、質量分析スリット４の磨耗が激しいため、３９週目付近が交換の時期すなわちメンテナンスの時期になる。
【００３７】
ここで、異常放電時には、質量分析スリット４を流れる電流が突然上昇することがある。この校正方法として、異常放電時には、質量分析スリット４を流れる電流をカウントしない（測定値としない）ことが考えられる。例えば、前回の異常放電が起こらない正常な状態で測定した電流値より、上下の閾値を設定し、この範囲を超えた電流値が測定された場合、その電流値を測定値としてカウントしないように設定する方法が考えられる。なお、ソース部３におけるガス圧、電圧などが一定であれば、質量分析スリット４を流れる電流は一定である。
【００３８】
以上述べたように、質量分析スリット４を流れる電流値と質量分析スリット４の磨耗度とは磨耗度が進むと電流値が小さくなるような関係があるため、電流値を測定することによって定量的に質量分析スリット４の磨耗度を計測することができる。したがって、質量分析スリット４を交換するタイミングを定量的に判断することができるため効率の良いメンテナンスを実施できる。
【００３９】
また、タイミングの良いメンテナンスを実施することができるため、質量分析スリット４を早めに交換してしまうことがなく、イオン注入装置１のランニングコストを低減することができる一方、質量分析スリット４を必要以上に使用することにより生ずるイオン注入装置１の故障および故障に伴うスループットの低下も防止することができる。
【００４０】
また、質量分析スリット４に設けられた穴の大きさによってイオンビーム分解能力が決定されるが、従来は質量分析スリット４の磨耗度を定量的に管理することができなかったため、イオンビーム分解能力の管理は行なうことができなかった。しかし、本実施の形態１では質量分析スリット４の磨耗度を質量分析スリット４に取り付けた電流計１７の電流値で計測できるため、磨耗度に対応付けた電流値によってイオンビーム分解能力の管理も可能となる。
【００４１】
また、イオンビーム分解能力の管理がされていないと質量分析スリット４が磨耗する（劣化する）ことにより、イオンビーム分解能力が低下し、ウェハ２へ注入すべきイオンと同位体のイオンをウェハ２へ注入してしまうことが生ずる。しかし、本実施の形態では、イオンビーム分解能力の管理が可能となるため、同位体を注入することによって生ずるＶｔｈ制御特性の異常、接合耐圧異常および不純物拡散領域の抵抗特性の異常など、デバイス素子の電気的特性の悪化を防止できる。すなわち、不良の製品を形成することを防止できる。
【００４２】
なお、本実施の形態１では質量分析スリット４に電流計１７を取り付けて、質量分析スリット４の磨耗度を、電流計１７による電流値を測定することによって計測するようにしていた。ここで、イオン注入装置１を使用し続けると質量分析スリット４だけでなくソース部３内にあるアークチャンバ１２も使用し続けると異物が堆積し汚れる。これは、イオンがアークチャンバ１２内に衝突して元の元素の戻ることにより生ずるものである。
【００４３】
上述したようにイオン注入装置１を使用し続けて、質量分析スリット４が磨耗する際には、アークチャンバ１２内も異物が堆積して汚れている。すなわち、質量分析スリット４の磨耗度が進むとアークチャンバ１２内の汚れ度も進むという一定の関係がある。したがって、質量分析スリット４の磨耗度を電流計１７による電流値を測定することによって計測している点を利用すれば、電流値を測定することによって間接的にアークチャンバ１２内の汚れ度を定量的に計測することができる。このため、タイミングの良い、言い換えれば効率良くイオン注入装置１のメンテナンスを実施でき異物発生を抑制することができる。また、異物発生を抑制できるため、半導体製品の歩留まり向上を図ることができる。
【００４４】
次に、本実施の形態１における半導体装置の製造方法を図２および図９から図１８を参照しながら説明する。ここでは、ＣＭＯＳ型素子を有する半導体装置の製造方法について説明する。
【００４５】
まず、円板状に加工された単結晶シリコンよりなるウェハ２０を用意する。そして、このウェハ２０の素子形成面に熱酸化法を使用して酸化シリコン膜を形成し、この酸化シリコン膜上に、シランガス（ＳｉＨ４）とアンモニアガス（ＮＨ３）を原料としたＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を使用して、窒化シリコン膜を形成する。
【００４６】
続いて、窒化シリコン膜上にスピン塗布法を用いてレジスト膜を形成した後、フォトリソグラフィ技術を使用してレジスト膜をパターニングする。パターニングは、素子分離溝を形成する素子分離領域にレジスト膜が残らないように行われる。そして、パターニングしたレジスト膜をマスクとしたドライエッチングにより、素子分離領域にある窒化シリコン膜および酸化シリコン膜を除去する。その後、再びドライエッチングにより素子分離領域のウェハ２０のエッチングを行い、素子分離溝を形成する。
【００４７】
次に、シランガス（ＳｉＨ４）と酸素ガス（Ｏ２）を原料としたＣＶＤ法によりウェハ２０上に酸化シリコン膜を堆積した後、窒化シリコン膜をストッパとしたＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈ）法を使用して、酸化シリコン膜を研磨し、図９に示すような素子分離層２１を形成する。
【００４８】
そして、素子分離層２１が形成されたウェハ２０上にレジスト膜２２を塗布した後、露光、現像することによりレジスト膜２２をパターニングする。パターニングは、図１０に示すようにＰＭＯＳ型素子形成領域上にだけレジスト膜２２が形成されるように行なう。
【００４９】
続いて、パターニングされたレジスト膜２２をマスクにしたイオン注入により、ウェハ２０のＮＭＯＳ型素子形成領域にＰ型不純物であるボロン（Ｂ）などを注入してＰ型ウェル２３を形成する。Ｐ型ウェル２３を形成する際には、エネルギーやイオン種を変えたイオン注入が複数回行なわれる。次に、パターニングしたレジスト膜２２を除去した後、再びウェハ２０上にレジスト膜２４を形成する。そして、フォトリソグラフィ技術を使用して図１１に示すようにレジスト膜２４をパターニングする。パターニングは、ＮＭＯＳ型素子形成領域上にだけレジスト膜２４が残るように行なわれる。続いて、イオン注入法を使用してウェハ２０のＰＭＯＳ型素子形成領域にリン（Ｐ）や砒素（Ａｓ）などのＮ型不純物を注入して図１１に示すようなＮ型ウェル２５を形成する。
【００５０】
その後、イオン注入法を使用して、ＰＭＯＳ型素子形成領域のチャネル形成領域およびＮＭＯＳ型素子形成領域のチャネル形成領域にイオン注入法を使用して導電型不純物を注入し、スレッショルド電圧（Ｖｔｈ）を調整する。ここで、イオン注入を行なうイオン注入装置１は、質量分析スリット４の磨耗度を電流計１７による電流値で計測して管理しているので、同位体がウェハ２０に注入されてしまう程磨耗した質量分析スリット４は、使用されない。このため、磨耗した質量分析スリット４を使用することによって、同位体のイオンがウェハ２０に注入することを抑制することができる。したがって、スレショルド電圧の制御特性の異常を防止することができる。
【００５１】
次に、図１２に示すように、熱酸化法を使用してウェハ２０上に酸化シリコン膜２６を形成する。そして、図１３に示すように、ＣＶＤ法によりシランガスを窒素ガス中で熱分解させ、酸化シリコン膜２６上にポリシリコン膜２７を形成する。このポリシリコン膜２７の堆積時には、リンなどの導電性不純物が添加される。なお、ポリシリコン膜２７を形成した後、イオン注入法を使用して導電性不純物をポリシリコン膜２７中に注入するようにしてもよい。続いて、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を使用することにより、図１４に示すようなゲート絶縁膜２８およびゲート電極２９を形成する。そして、フォトリソグラフィ技術を使用してウェハ２０のＰＭＯＳ型素子形成領域だけを覆うレジスト膜を形成する。
【００５２】
その後、ゲート絶縁膜２８およびゲート電極２９を形成し、ＮＭＯＳ型素子形成領域をレジスト膜で覆ったウェハ２０は、図２に示すようなイオン注入装置１の搬入部１１から、イオン注入室１０に搬入される。そして、ウェハ２０のＰＭＯＳ形成領域上にイオン注入法を使用してＰ型不純物であるボロン（Ｂ）などが注入され、図１５に示すように低濃度Ｐ型不純物拡散領域３０が形成される。
【００５３】
ここで、ウェハ２０にイオン注入を行なうことによって低濃度Ｐ型不純物拡散領域３０を形成する際のイオン注入装置１の動作を説明する。図２において、まずソース部３における熱電子と不純物ガスの衝突により、Ｐ型不純物であるボロンがイオン化される。そして、イオン化した不純物はイオンビームとなって質量分析スリット４を通過するが一部は、質量分析スリット４に衝突する。衝突する物質はイオンであるため、質量分析スリット４に電気接続された電流計１７には電流が流れる。この電流計１７に流れる電流値は、質量分析スリット４の磨耗度に応じた値となる。このように質量分析スリット４の磨耗度を質量分析スリット４に電気接続された電流計１７によって監視されながらイオン注入装置１は稼働する。ここで、予め低濃度Ｐ型不純物拡散領域３０を形成するときのイオン注入の条件（注入するエネルギー、注入するイオン種、注入するビーム量など）に応じた磨耗度と電流値との関係は分かっているものとする。
【００５４】
なお、イオン注入装置１の稼動時でなく、例えば週一回、一定の条件（注入するエネルギー、注入するイオン種、注入するビーム量など）でイオン注入装置１を立ち上げ、質量分析スリット４に電気接続された電流計１７の電流値を測定して、質量分析スリットの磨耗度を計測するようにしてもよい。
【００５５】
次に、質量分析スリット４を通過したイオンビームは、質量分析部５に入射する。そして、この質量分析部５において、イオンビームは磁場によって曲げられるが、ボロンは質量分析部５から射出される。一方、ボロンより軽いイオンや重いイオンはイオンビームの軌道から外れ、アナライザカーボン５ａに衝突する。
【００５６】
続いて、質量分析部５から射出されたイオンビームは、加速部６で加速され所定の注入エネルギーになった後、レンズ部７で収束させられる。その後、スキャン部８を介して、図２に示すウェハ２（図１５ではウェハ２０）に注入される。このようにして、図１５に示すように低濃度Ｐ型不純物拡散領域３０を形成することができる。ここでイオン注入を行なうイオン注入装置１は、質量分析スリット４の磨耗度を電流計１７による電流値で計測して管理している。このため、同位体のイオンがウェハ２０に注入することを抑制することができる。したがって、不純物拡散領域の抵抗特性の異常などを防止することができる。同様にして、ＮＭＯＳ型素子形成領域にＮ型不純物であるリンや砒素を注入することにより低濃度Ｎ型不純物拡散領域３１を形成する。
【００５７】
次に、ＣＶＤ法を使用してウェハ２０上に酸化シリコン膜を形成した後、異方性エッチングをすることにより、図１６に示すようなサイドスペーサ３２を形成する。続いて、上記したイオン注入装置１を使用したイオン注入により、図１７に示すような高濃度Ｐ型不純物拡散領域３３および高濃度Ｎ型不純物拡散領域３４を形成する。このようにしてＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ  Ｄｏｐｅｄ  Ｄｒａｉｎ）構造をしたＭＯＳ型素子を形成することができる。
【００５８】
続いて、スパッタリング法を使用してウェハ２０上にコバルト（Ｃｏ）を形成した後、ウェハ２０に熱処理を施すことにより、図１８に示すようにコバルトシリサイド（ＣｏＳｉｘ）膜３５を形成する。そして、ＣＶＤ法を使用してウェハ２０上に酸化シリコン膜３６を形成した後、ＣＭＰ法を使用してこの酸化シリコン膜３６の表面を平坦化する。その後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を使用して接続孔３７を形成する。
【００５９】
次に、スパッタリング法を使用して、Ｔｉ／ＴｉＮ膜３８ａをウェハ２０上に形成した後、このＴｉ／ＴｉＮ膜３８ａ上にＣＶＤ法を使用してタングステン（Ｗ）膜３８ｂを形成する。そして、ＣＭＰ法を使用して接続孔３７以外の領域にあるＴｉ／ＴｉＮ膜３８ａおよびタングステン膜３８ｂを除去する。続いて、ウェハ２０上にスパッタリング法を使用してアルミニウム膜を形成した後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を使用してアルミニウム配線３９を形成する。以降は、通常の半導体装置の製造方法によって、ＣＭＯＳ型素子を形成した半導体装置が完成する。
【００６０】
（実施の形態２）
前記実施の形態１では、質量分析スリット４の磨耗度を定量的に測定する場合を説明したが、本実施の形態２では質量分析部５内にあるアナライザカーボン５ａの磨耗度を定量的に測定する場合について説明する。
【００６１】
図１９に質量分析部５内にあるアナライザカーボン（部材）５ａの構成を示す。図１９において、アナライザカーボン５ａには、電流計４０および電流積算計４１が電気接続されている。そして、アナライザカーボン５ａの間には、イオンビームが通っている。このイオンビームは、磁場によって曲げられるが、注入すべきイオンは、アナライザカーボン５ａに接触することなく、アナライザカーボン５ａ間を流れる。しかし、注入すべきイオンより重いイオン４２ａや軽いイオン４２ｂは、注入すべきイオンとは異なる軌道を描き、アナライザカーボン５ａに衝突する。すなわち、アナライザカーボン５ａは、注入すべきイオンとは異なるイオンを吸収するために設けられたものである。
【００６２】
アナライザカーボン５ａは、注入すべきイオンより重いイオン４２ａや軽いイオン４２ｂが衝突するため磨耗するが、このアナライザカーボン５ａの磨耗度は、衝突したイオンの総量が多くなればなるほど進んでいる。
【００６３】
一方、個々のイオンの衝突によりアナライザカーボン５ａに電気接続された電流計４０には電流が流れ、流れた電流の総量が電流積算計４１によって測定される。このことから、衝突したイオンの総量は、電流積算計４１によって測定された電流積算量に比例する。
【００６４】
図２０に電流積算計４１による電流積算量と時間との関係を示す。図２０において、縦軸は電流積算量であり、横軸は時間である。時間が経過すればするほど、アナライザカーボン５ａに衝突するイオンの総数は増加するため、時間が経過するにしたがって電流積算量が増加していることがわかる。
【００６５】
以上より、アナライザカーボン５ａの磨耗度は、衝突したイオンの総量に比例し、衝突したイオンの総量は、電流積算量によって測定することができる。このことから、アナライザカーボン５ａの磨耗度は、電流積算計４１による電流積算量を測定することによって、定量的に計測でき、アナライザカーボン５ａを交換するタイミングを定量的に判断することができる。したがって、効率の良いメンテナンスを実施できる。
【００６６】
以上、本発明者によってなされた発明を前記実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【００６７】
【発明の効果】
本願によって開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下の通りである。
【００６８】
定量的で効率の良いメンテナンスを実施できるイオン注入装置を使用した半導体装置の製造方法を提供することができる。また、イオンビームの分解能力の管理がなされたイオン注入装置を使用した半導体装置の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１におけるイオン注入装置の外観を示した斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１におけるイオン注入装置の概略構成を示した図である。
【図３】ソース部と質量分析スリットの概略構成を示した図である。
【図４】新品の質量分析スリットを示した平面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ断面で切断した断面図である。
【図６】磨耗した質量分析スリットを示した平面図である。
【図７】図６のＡ−Ａ断面で切断した断面図である。
【図８】時間と質量分析スリットに電気接続した電流計に流れる電流値との関係を示した図である。
【図９】本発明の実施の形態１における半導体装置の製造工程を示した断面図である。
【図１０】図９に続く半導体装置の製造工程を示した断面図である。
【図１１】図１０に続く半導体装置の製造工程を示した断面図である。
【図１２】図１１に続く半導体装置の製造工程を示した断面図である。
【図１３】図１２に続く半導体装置の製造工程を示した断面図である。
【図１４】図１３に続く半導体装置の製造工程を示した断面図である。
【図１５】図１４に続く半導体装置の製造工程を示した断面図である。
【図１６】図１５に続く半導体装置の製造工程を示した断面図である。
【図１７】図１６に続く半導体装置の製造工程を示した断面図である。
【図１８】図１７に続く半導体装置の製造工程を示した断面図である。
【図１９】本発明の実施の形態２におけるアナライザカーボンに電流積算計を取り付けた様子を示した図である。
【図２０】時間と電流積算量との関係を示した図である。
【符号の説明】
１  イオン注入装置（半導体製造装置）
２  ウェハ
３  ソース部
４  質量分析スリット（部材）
５  質量分析部
５ａ  アナライザカーボン（部材）
６  加速部
７  レンズ部
８  スキャン部
９  エンドステーション
１０  不純物注入室
１１  搬送部
１２  アークチャンバ
１３  エクストラクション電極
１４  エクストラクション電源
１５  サプレション電源
１６  グランド電極
１７  電流計
２０  ウェハ
２１  素子分離層
２２  レジスト膜
２３  Ｐ型ウェル
２４  レジスト膜
２５  Ｎ型ウェル
２６  酸化シリコン膜
２７  ポリシリコン膜
２８  ゲート絶縁膜
２９  ゲート電極
３０  低濃度Ｐ型不純物拡散領域
３１  低濃度Ｎ型不純物拡散領域
３２  サイドスペーサ
３３  高濃度Ｐ型不純物拡散領域
３４  高濃度Ｎ型不純物拡散領域
３５  コバルトシリサイド膜
３６  酸化シリコン膜
３７  接続孔
３８ａ  Ｔｉ／ＴｉＮ膜
３８ｂ  タングステン膜
３９  アルミニウム配線
４０  電流計
４１  電流積算計
４２ａ  重いイオン
４２ｂ  軽いイオン
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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