JPH0798145B2 - プラズマ処理装置 - Google Patents
プラズマ処理装置Info
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- JPH0798145B2 JPH0798145B2 JP61304186A JP30418686A JPH0798145B2 JP H0798145 B2 JPH0798145 B2 JP H0798145B2 JP 61304186 A JP61304186 A JP 61304186A JP 30418686 A JP30418686 A JP 30418686A JP H0798145 B2 JPH0798145 B2 JP H0798145B2
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- conductive
- chamber
- substrate
- plasma processing
- processing apparatus
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
- H01J37/32091—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being capacitively coupled to the plasma
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B31/00—Diffusion or doping processes for single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure; Apparatus therefor
- C30B31/20—Doping by irradiation with electromagnetic waves or by particle radiation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32357—Generation remote from the workpiece, e.g. down-stream
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- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
- H01J37/3266—Magnetic control means
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、半導体工業における半導体素子製造等に用い
るプラズマ処理装置に関するものであり、特に大面積の
半導体素子や半導体薄膜等への不純物注入、大面積の半
導体薄膜形成やエッチング等に用いるプラズマ処理装置
に関するものである。
るプラズマ処理装置に関するものであり、特に大面積の
半導体素子や半導体薄膜等への不純物注入、大面積の半
導体薄膜形成やエッチング等に用いるプラズマ処理装置
に関するものである。
従来の技術 半導体薄膜等に不純物をイオンの形で所望の量及び深さ
に注入してドーピングを行う方法或は薄膜形成或はエッ
チングの方法としては、（１）：イオン源として直流グ
ロー放電を用い、質量分離部を有さずイオン加速部を経
てイオンを半導体基板等に注入する簡易型イオン注入装
置［第２図、J.C.Muller,et al.:Proc.European Photov
oltaic Solar Energy Conf.（プロシーディング ヨー
ロピアン フォトボルティック ソーラー エナジー
コンファレンス）（Lexemberg）Sept.1977,p897-909］
を用いる方法や、（２）：イオン源として絶縁性筒状管
内に高周波と静磁場を重畳させて発生するプラズマを用
い、質量分離部を有さずイオンを注入、ドーピングを行
うイオンドープ装置［第３図］、（３）：基板室内に容
量結合型高周波電極をもうけて高周波グロー放電により
化学的気相反応を起こすプラズマCVD装置の高周波電極
に直流電圧を印加させる方法［第４図］などがある。第
2,3,4図において、１は放電室、２は直流グロー放電用
アノード電極、３は放電用直流電源、４は加速用電極、
５は加速用直流電源、６はガス導入管、７は絶縁体、８
はガス排出管、９は基板台、Ａは放電室、Ｂは基板室、
11は絶縁性筒状管、12は高周波電極、13は電磁石、14は
マッチングボックス、15は高周波発振器、16−ａは第１
の導電性バイアス部、16−ｂは第２の導電性バイアス
部、17−ａは第１の直流電源、17−ｂは第２の直流電
源、18はガス導入管、19はガス排出管、20は基板台、21
は試料、22は真空容器、23は高周波電極、24はマッチン
グボックス、25は高周波発振器、26は直流電源、27はガ
ス導入管、28はガス排出管、29は試料である。
に注入してドーピングを行う方法或は薄膜形成或はエッ
チングの方法としては、（１）：イオン源として直流グ
ロー放電を用い、質量分離部を有さずイオン加速部を経
てイオンを半導体基板等に注入する簡易型イオン注入装
置［第２図、J.C.Muller,et al.:Proc.European Photov
oltaic Solar Energy Conf.（プロシーディング ヨー
ロピアン フォトボルティック ソーラー エナジー
コンファレンス）（Lexemberg）Sept.1977,p897-909］
を用いる方法や、（２）：イオン源として絶縁性筒状管
内に高周波と静磁場を重畳させて発生するプラズマを用
い、質量分離部を有さずイオンを注入、ドーピングを行
うイオンドープ装置［第３図］、（３）：基板室内に容
量結合型高周波電極をもうけて高周波グロー放電により
化学的気相反応を起こすプラズマCVD装置の高周波電極
に直流電圧を印加させる方法［第４図］などがある。第
2,3,4図において、１は放電室、２は直流グロー放電用
アノード電極、３は放電用直流電源、４は加速用電極、
５は加速用直流電源、６はガス導入管、７は絶縁体、８
はガス排出管、９は基板台、Ａは放電室、Ｂは基板室、
11は絶縁性筒状管、12は高周波電極、13は電磁石、14は
マッチングボックス、15は高周波発振器、16−ａは第１
の導電性バイアス部、16−ｂは第２の導電性バイアス
部、17−ａは第１の直流電源、17−ｂは第２の直流電
源、18はガス導入管、19はガス排出管、20は基板台、21
は試料、22は真空容器、23は高周波電極、24はマッチン
グボックス、25は高周波発振器、26は直流電源、27はガ
ス導入管、28はガス排出管、29は試料である。
発明が解決しようとする問題点 不純物をイオンの形で半導体薄膜等に注入しドーピング
を行う従来の技術において、（１）のイオン源として直
流グロー放電を用い、質量分離部を有さずイオン加速部
を経てイオンを半導体基板等に注入する第２図の簡易型
イオン注入装置は、直流グロー放電が起こりイオン源と
して機能する圧力（１〜0.01torr）にイオン源の圧力を
保ちさらに基板室をイオンの平均自由行程がイオン源か
ら基板までの距離以上になる圧力（〜10-3torr以下）に
保つため差動排気等を用いねばならず、また大面積の試
料への不純物の注入のために放電電極を大きくすると電
極の沿面放電等による放電の不均一性や不安定性、さら
に放電電極がイオン源の内部にイオンに対し直接さらさ
れて設けていることからプラズマのセルフバイアスによ
り加速されたイオンによって電極がスパッタリングされ
て発生する不純物による試料の汚染等の問題があった。
（２）のイオン源として絶縁性筒状管内に高周波と静磁
場を重畳させて発生するプラズマを用い、質量分離部を
有さずイオンを注入、ドーピングを行うイオンドープ装
置による第３図の方法は、比較的大口径の筒状管内で安
定に放電が行え、かつ放電時の圧力が10-3〜10-4torrと
低いことから差動排気等を要せずに簡素な構造でドーピ
ングを行うことができるが、例えば口径130mmの絶縁管
を用い、３インチの単結晶シリコンウェハーにリンを注
入した場合、900℃・30分の熱処理後のウェハー内のシ
ート抵抗（注入されたリンの量に関係する）のばらつき
σ（Rs）/Rs（Rs:シート抵抗の平均値，σ（Rs）：シー
ト抵抗の標準偏差）が20％程度であるため，大面積の試
料に対して一様に不純物を注入することが困難であっ
た。（３）の基板室内に容量結合型高周波電極をもうけ
て高周波グロー放電による化学的気相反応を起こすプラ
ズマCVD装置の高周波電極に直流電圧を印加させる第４
図の方法は、基板室の圧力が直流グロー放電が起こりイ
オン源として機能する圧力（１〜0.01torr）に保たれて
いることや印加出来る電圧が100〜1000Vと低くいことか
ら所望のイオン以外の中性粒子等を試料表面への堆積が
起こり、不純物の濃度を規定した高精度の不純物のドー
ピングが困難であった。さらに放電電極と加速電極の一
致による放電の不安定さのため、大面積の試料に極めて
一様な不純物のドーピング或はプラズマ処理等を行うこ
とが困難であり、さらに放電電極がイオン源の内部にイ
オンに対し直接さらされて設けていることからプラズマ
のセルフバイアスにより加速されたイオンによって電極
がスパッタリングされて発生する不純物による試料の汚
染等の問題があった。
を行う従来の技術において、（１）のイオン源として直
流グロー放電を用い、質量分離部を有さずイオン加速部
を経てイオンを半導体基板等に注入する第２図の簡易型
イオン注入装置は、直流グロー放電が起こりイオン源と
して機能する圧力（１〜0.01torr）にイオン源の圧力を
保ちさらに基板室をイオンの平均自由行程がイオン源か
ら基板までの距離以上になる圧力（〜10-3torr以下）に
保つため差動排気等を用いねばならず、また大面積の試
料への不純物の注入のために放電電極を大きくすると電
極の沿面放電等による放電の不均一性や不安定性、さら
に放電電極がイオン源の内部にイオンに対し直接さらさ
れて設けていることからプラズマのセルフバイアスによ
り加速されたイオンによって電極がスパッタリングされ
て発生する不純物による試料の汚染等の問題があった。
（２）のイオン源として絶縁性筒状管内に高周波と静磁
場を重畳させて発生するプラズマを用い、質量分離部を
有さずイオンを注入、ドーピングを行うイオンドープ装
置による第３図の方法は、比較的大口径の筒状管内で安
定に放電が行え、かつ放電時の圧力が10-3〜10-4torrと
低いことから差動排気等を要せずに簡素な構造でドーピ
ングを行うことができるが、例えば口径130mmの絶縁管
を用い、３インチの単結晶シリコンウェハーにリンを注
入した場合、900℃・30分の熱処理後のウェハー内のシ
ート抵抗（注入されたリンの量に関係する）のばらつき
σ（Rs）/Rs（Rs:シート抵抗の平均値，σ（Rs）：シー
ト抵抗の標準偏差）が20％程度であるため，大面積の試
料に対して一様に不純物を注入することが困難であっ
た。（３）の基板室内に容量結合型高周波電極をもうけ
て高周波グロー放電による化学的気相反応を起こすプラ
ズマCVD装置の高周波電極に直流電圧を印加させる第４
図の方法は、基板室の圧力が直流グロー放電が起こりイ
オン源として機能する圧力（１〜0.01torr）に保たれて
いることや印加出来る電圧が100〜1000Vと低くいことか
ら所望のイオン以外の中性粒子等を試料表面への堆積が
起こり、不純物の濃度を規定した高精度の不純物のドー
ピングが困難であった。さらに放電電極と加速電極の一
致による放電の不安定さのため、大面積の試料に極めて
一様な不純物のドーピング或はプラズマ処理等を行うこ
とが困難であり、さらに放電電極がイオン源の内部にイ
オンに対し直接さらされて設けていることからプラズマ
のセルフバイアスにより加速されたイオンによって電極
がスパッタリングされて発生する不純物による試料の汚
染等の問題があった。
問題点を解決するための手段 以上の問題点を解決するために本発明に係るプラズマ処
理装置は、絶縁性筒状管と、前記絶縁性筒状管の外部に
設けられた高周波電極及び磁場発生源から構成される放
電室、ガス排出管と接続された接地電位の高真空室とそ
の内部に設けられた基板台から構成される基板室、前記
基板室及び前記放電室と絶縁を保ち前記基板台と前記放
電室との間に第１の直流電源と接続して設けられた第１
の導電性バイアス部、及び第１の直流電源又は第２の直
流電源と接続して前記第１の導電性バイアス部と対向す
る位置に放電により生じるプラズマを挟んで設けられた
第２の導電性バイアス部を備え、前記第１の導電性バイ
アス部の開口部に導電性多孔板或は導電性網を設けてな
るものである。すなわち本発明は、イオン源を絶縁性筒
状管と、前記絶縁性筒状管の外部に設けられた高周波電
極及び磁場発生源を配したものを用い、前記絶縁性の真
空槽の内部に荷電粒子を引き出して所望のエネルギーに
加速する第１の導電性バイアス部及び荷電粒子を第１の
導電性バイアス部側に押し出す第２の導電性バイアス部
を第１の導電性バイアス部と対向する位置に放電により
生じるプラズマを挟んで設け、さらに前記第１の導電性
バイアス部の開口部に導電性多孔板或は導電性網を設け
るというものである。
理装置は、絶縁性筒状管と、前記絶縁性筒状管の外部に
設けられた高周波電極及び磁場発生源から構成される放
電室、ガス排出管と接続された接地電位の高真空室とそ
の内部に設けられた基板台から構成される基板室、前記
基板室及び前記放電室と絶縁を保ち前記基板台と前記放
電室との間に第１の直流電源と接続して設けられた第１
の導電性バイアス部、及び第１の直流電源又は第２の直
流電源と接続して前記第１の導電性バイアス部と対向す
る位置に放電により生じるプラズマを挟んで設けられた
第２の導電性バイアス部を備え、前記第１の導電性バイ
アス部の開口部に導電性多孔板或は導電性網を設けてな
るものである。すなわち本発明は、イオン源を絶縁性筒
状管と、前記絶縁性筒状管の外部に設けられた高周波電
極及び磁場発生源を配したものを用い、前記絶縁性の真
空槽の内部に荷電粒子を引き出して所望のエネルギーに
加速する第１の導電性バイアス部及び荷電粒子を第１の
導電性バイアス部側に押し出す第２の導電性バイアス部
を第１の導電性バイアス部と対向する位置に放電により
生じるプラズマを挟んで設け、さらに前記第１の導電性
バイアス部の開口部に導電性多孔板或は導電性網を設け
るというものである。
作用 絶縁性の真空槽の外部に高周波電極を設けることによ
り、プラズマのセルフバイアスにより加速されたイオン
が高周波電極をスパッタリングすることが無くなるため
高周波電極がスパッタリングされた発生する金属等の不
純物イオンによる汚染が防げ、さらに磁場発生源を配す
ることで放電室内に印加された磁場による電子の閉じ込
め及び旋回運動の励起を行い、高周波によって供給され
るエネルギーを有効に用いて例えば10-3〜10-4torrの気
体圧力でも安定かつ一様に放電させる。この10-3〜10-4
torrの気体圧力下でイオンの平均自由工程はイオン種に
よって異なるが，放電室から基板台までの距離（約10c
m）と同程度あるいはそれ以上となるために放電室に配
した第１の導電性バイアス部及び第２の導電性バイアス
部でプラズマを挟むという簡素な構造で荷電粒子の押し
出し及び加速を行い、基板台上の半導体等の試料まで荷
電粒子を輸送し、前記試料に照射する。さらに装置内の
圧力が10-3〜10-4torr以下であること及び放電用の高周
波電極と加速用の導電性バイアス部電極を分離している
ことから、圧力が高いことや電圧が高いことによる沿面
放電やなだれ放電等の異常な放電を起こすことなく、か
つ放電電極と加速電極の一致による放電の不安定さを引
き起こすことなく1keV以上の注入によってドーピングを
行えるエネルギーに荷電粒子を加速する。また基板室の
圧力が10-3〜10-4torr以下に保たれていることから所望
のイオン以外の中性粒子等の試料表面への堆積が起こら
ず、不純物の濃度を規定した高精度の不純物のドーピン
グを行う。また、第１及び第２の導電性バイアス部でプ
ラズマを挟むとともに、第１の導電性バイアス部の開口
部に導電性多孔板或は導電性網を設けることにより、プ
ラズマに電位を与えるとともに、開口部の全面に渡って
均一に電圧が印加され、極めて一様に荷電粒子ビームを
基板台に対して照射し、その結果大面積に渡る均一な不
純物のドーピングを行う。
り、プラズマのセルフバイアスにより加速されたイオン
が高周波電極をスパッタリングすることが無くなるため
高周波電極がスパッタリングされた発生する金属等の不
純物イオンによる汚染が防げ、さらに磁場発生源を配す
ることで放電室内に印加された磁場による電子の閉じ込
め及び旋回運動の励起を行い、高周波によって供給され
るエネルギーを有効に用いて例えば10-3〜10-4torrの気
体圧力でも安定かつ一様に放電させる。この10-3〜10-4
torrの気体圧力下でイオンの平均自由工程はイオン種に
よって異なるが，放電室から基板台までの距離（約10c
m）と同程度あるいはそれ以上となるために放電室に配
した第１の導電性バイアス部及び第２の導電性バイアス
部でプラズマを挟むという簡素な構造で荷電粒子の押し
出し及び加速を行い、基板台上の半導体等の試料まで荷
電粒子を輸送し、前記試料に照射する。さらに装置内の
圧力が10-3〜10-4torr以下であること及び放電用の高周
波電極と加速用の導電性バイアス部電極を分離している
ことから、圧力が高いことや電圧が高いことによる沿面
放電やなだれ放電等の異常な放電を起こすことなく、か
つ放電電極と加速電極の一致による放電の不安定さを引
き起こすことなく1keV以上の注入によってドーピングを
行えるエネルギーに荷電粒子を加速する。また基板室の
圧力が10-3〜10-4torr以下に保たれていることから所望
のイオン以外の中性粒子等の試料表面への堆積が起こら
ず、不純物の濃度を規定した高精度の不純物のドーピン
グを行う。また、第１及び第２の導電性バイアス部でプ
ラズマを挟むとともに、第１の導電性バイアス部の開口
部に導電性多孔板或は導電性網を設けることにより、プ
ラズマに電位を与えるとともに、開口部の全面に渡って
均一に電圧が印加され、極めて一様に荷電粒子ビームを
基板台に対して照射し、その結果大面積に渡る均一な不
純物のドーピングを行う。
実施例 以下図面に基づいて本発明についてさらに詳しく説明す
る。
る。
第１図は本発明に係るプラズマの処理装置の第１実施例
の概略構成図を示したものである。放電室Ｃの絶縁性筒
状管31はセハミックスや石英ガラス等を用い、容量結合
型高周波グロー放電用電極32には導電性の良い銅・ニッ
ケル等の金属を用い、絶縁性筒状管31の外部に設ける。
容量結合型高周波グロー放電用電極32の一方はマッチン
グボックス33を介して高周波発振器34と接続し、他方を
接地して絶縁性筒状管31内に高周波電力の供給を行う。
さらに容量結合型高周波グロー放電用電極32の外部に配
した電磁石35により印加される磁場によって電子の旋回
運動（サイクロトロン運動）の励起と閉じ込めを行うこ
とにより、比較的低い圧力（10-3〜10-4torr）で高周波
電力を有効に放電のために用いることによって絶縁性筒
状管31内にプラズマを安定に発生させる。この磁場の強
度は絶縁性筒状管31内に於て50〜200ガウス程度で良
く、磁場発生源として永久磁石等を用いても良い。導電
性のステンレス・アルミニウム・銅等で作られ、開口部
36を有する第１の導電性バイアス部37−ａは、セラミッ
クス・石英ガラス塩化ビニル等で作られた絶縁フランジ
38を介して放電室Ｃと基板室Ｄの間に設ける。この第１
の導電性バイアス部37−ａの開口部に36には導電性のス
テンレス・アルミニウム・銅等で作られた導電性網39を
もうける。放電室Ｃへの材料ガスの導入はガス導入管40
を経て，絶縁性筒状管31内の第１の導電性バイアス部37
−ａと対向した位置に設けられた第２の導電性バイアス
部37−ｂのガス導入口41より行う。前記第１の導電性バ
イアス部37−ａ・導電性網39及び第２の導電性バイアス
部37−ｂは各々直流高電圧電源42−ａ及び42−ｂに電気
的に接続され，所望の電圧を印加することにより、２つ
の導電性バイアス部に挟まれたプラズマに電位を与える
とともに、放電室Ｃ内の荷電粒子を基板室Ｄへ押し出し
加速を行う。基板室Ｄはガス排出管43に接続され、10-3
〜10-6torrの圧力に保たれる。基板室Ｄ内には導電性の
ステンレス・アルミニウム・銅等で作られた基板台44を
設け、基板台44上に半導体基板等の試料45を置く。試料
45はヒーター46により加熱を行い、不純物のドーピング
或はプラズマ処理の効率を上げる。絶縁性筒状管31内に
一様に生じるプラズマより引き出され、開口部36に関し
て一様で第１の導電性バイアス部37−ａと基板台44との
電位差に応じた運動エネルギーを得た荷電粒子ビーム47
は、基板台43上の半導体基板等の試料45に照射し、試料
45に対して極めて一様な不純物のドーピンク或はプラズ
マ処理等を行う。本実施例において、放電室Ｃとして口
径130mmの絶縁管を用い、３インチの単結晶シリコンウ
ェハーにリンを注入した場合、900℃・30分の熱処理後
のウェハー内のシート抵抗（注入されたリンの量に関係
する）のばらつきσ（Rs）/Rs（Rs:シート抵抗の平均
値、σ（Rs）：シート抵抗の標準偏差）が最大で7.7％
であり、一様な不純物のドーピングが可能であることが
確かめられた。
の概略構成図を示したものである。放電室Ｃの絶縁性筒
状管31はセハミックスや石英ガラス等を用い、容量結合
型高周波グロー放電用電極32には導電性の良い銅・ニッ
ケル等の金属を用い、絶縁性筒状管31の外部に設ける。
容量結合型高周波グロー放電用電極32の一方はマッチン
グボックス33を介して高周波発振器34と接続し、他方を
接地して絶縁性筒状管31内に高周波電力の供給を行う。
さらに容量結合型高周波グロー放電用電極32の外部に配
した電磁石35により印加される磁場によって電子の旋回
運動（サイクロトロン運動）の励起と閉じ込めを行うこ
とにより、比較的低い圧力（10-3〜10-4torr）で高周波
電力を有効に放電のために用いることによって絶縁性筒
状管31内にプラズマを安定に発生させる。この磁場の強
度は絶縁性筒状管31内に於て50〜200ガウス程度で良
く、磁場発生源として永久磁石等を用いても良い。導電
性のステンレス・アルミニウム・銅等で作られ、開口部
36を有する第１の導電性バイアス部37−ａは、セラミッ
クス・石英ガラス塩化ビニル等で作られた絶縁フランジ
38を介して放電室Ｃと基板室Ｄの間に設ける。この第１
の導電性バイアス部37−ａの開口部に36には導電性のス
テンレス・アルミニウム・銅等で作られた導電性網39を
もうける。放電室Ｃへの材料ガスの導入はガス導入管40
を経て，絶縁性筒状管31内の第１の導電性バイアス部37
−ａと対向した位置に設けられた第２の導電性バイアス
部37−ｂのガス導入口41より行う。前記第１の導電性バ
イアス部37−ａ・導電性網39及び第２の導電性バイアス
部37−ｂは各々直流高電圧電源42−ａ及び42−ｂに電気
的に接続され，所望の電圧を印加することにより、２つ
の導電性バイアス部に挟まれたプラズマに電位を与える
とともに、放電室Ｃ内の荷電粒子を基板室Ｄへ押し出し
加速を行う。基板室Ｄはガス排出管43に接続され、10-3
〜10-6torrの圧力に保たれる。基板室Ｄ内には導電性の
ステンレス・アルミニウム・銅等で作られた基板台44を
設け、基板台44上に半導体基板等の試料45を置く。試料
45はヒーター46により加熱を行い、不純物のドーピング
或はプラズマ処理の効率を上げる。絶縁性筒状管31内に
一様に生じるプラズマより引き出され、開口部36に関し
て一様で第１の導電性バイアス部37−ａと基板台44との
電位差に応じた運動エネルギーを得た荷電粒子ビーム47
は、基板台43上の半導体基板等の試料45に照射し、試料
45に対して極めて一様な不純物のドーピンク或はプラズ
マ処理等を行う。本実施例において、放電室Ｃとして口
径130mmの絶縁管を用い、３インチの単結晶シリコンウ
ェハーにリンを注入した場合、900℃・30分の熱処理後
のウェハー内のシート抵抗（注入されたリンの量に関係
する）のばらつきσ（Rs）/Rs（Rs:シート抵抗の平均
値、σ（Rs）：シート抵抗の標準偏差）が最大で7.7％
であり、一様な不純物のドーピングが可能であることが
確かめられた。
発明の効果 本発明は、放電室として絶縁性筒状管を用い，高周波と
静磁場を重畳させることにより、10-3〜10-4torrと比較
的低い圧力下で一様なプラズマを安定に発生させること
が可能となる。また第１及び第２の導電性バイアス部で
プラズマを挟むとともに、第１の導電性バイアス部の開
口部に導電性多孔板或は導電性網を設けることにより開
口部の全面に渡って均一に電圧が印加され、一様なプラ
ズマから極めて一様な荷電粒子ビームを半導体基板等の
試料に対して照射することが可能となる。これにより大
面積の試料に極めて一様な不純物のドーピング或はプラ
ズマ処理等を行うことが可能となる。さらに絶縁性筒状
管の外部に高周波電極を設けることによりイオンシース
により加速されたイオンが高周波電極をスパッタリング
することが無くなるため高周波電極がスパッタリングさ
れて発生する金属等の不純物イオンによる汚染が無くな
り、極めて高純度の不純物のドーピング或はプラズマ処
理等を行うことが可能となる。所望のイオン以外の中性
粒子等の試料表面への堆積が起こらず、不純物の濃度を
規定した高精度の大面積に渡る均一な不純物のドーピン
グ或はプラズマ処理を行うことが可能となる。以上の効
果は第１の導電性バイアス部の開口部に設けられた導電
性多孔板或は導電性網に隔壁或は表面被覆を設けるこ
と、基板台を第１の導電性バイアス部の開口部に設けら
れた導電性多孔板或は導電性網と平行を保って回転或は
移動させること、ガス導入管を基板室に接続すること、
第１の導電性バイアス部及び第１の導電性バイアス部の
開口部に設けられた導電性多孔板或は導電性網及び前記
第２の導電性バイアス部の放電により生じる荷電粒子に
さらされる側に隔壁或は表面被覆を設けること、基板室
をゲートバルブを介して第２の真空槽或は第２のプラズ
マ処理装置と接続し、基板台を基板室と第２の真空槽或
は第２のプラズマ処理装置間を搬送させることによって
も同様に得られる。本発明によるプラズマ処理装置は、
例えば大口径の単結晶シリコン基板上或は絶縁基板上等
に作成される半導体素子製造における高純度の不純物の
ドーピング或はプラズマ処理等を簡素な構造で一括して
行うことが可能となるという点で極めて有用性の高いも
のである。
静磁場を重畳させることにより、10-3〜10-4torrと比較
的低い圧力下で一様なプラズマを安定に発生させること
が可能となる。また第１及び第２の導電性バイアス部で
プラズマを挟むとともに、第１の導電性バイアス部の開
口部に導電性多孔板或は導電性網を設けることにより開
口部の全面に渡って均一に電圧が印加され、一様なプラ
ズマから極めて一様な荷電粒子ビームを半導体基板等の
試料に対して照射することが可能となる。これにより大
面積の試料に極めて一様な不純物のドーピング或はプラ
ズマ処理等を行うことが可能となる。さらに絶縁性筒状
管の外部に高周波電極を設けることによりイオンシース
により加速されたイオンが高周波電極をスパッタリング
することが無くなるため高周波電極がスパッタリングさ
れて発生する金属等の不純物イオンによる汚染が無くな
り、極めて高純度の不純物のドーピング或はプラズマ処
理等を行うことが可能となる。所望のイオン以外の中性
粒子等の試料表面への堆積が起こらず、不純物の濃度を
規定した高精度の大面積に渡る均一な不純物のドーピン
グ或はプラズマ処理を行うことが可能となる。以上の効
果は第１の導電性バイアス部の開口部に設けられた導電
性多孔板或は導電性網に隔壁或は表面被覆を設けるこ
と、基板台を第１の導電性バイアス部の開口部に設けら
れた導電性多孔板或は導電性網と平行を保って回転或は
移動させること、ガス導入管を基板室に接続すること、
第１の導電性バイアス部及び第１の導電性バイアス部の
開口部に設けられた導電性多孔板或は導電性網及び前記
第２の導電性バイアス部の放電により生じる荷電粒子に
さらされる側に隔壁或は表面被覆を設けること、基板室
をゲートバルブを介して第２の真空槽或は第２のプラズ
マ処理装置と接続し、基板台を基板室と第２の真空槽或
は第２のプラズマ処理装置間を搬送させることによって
も同様に得られる。本発明によるプラズマ処理装置は、
例えば大口径の単結晶シリコン基板上或は絶縁基板上等
に作成される半導体素子製造における高純度の不純物の
ドーピング或はプラズマ処理等を簡素な構造で一括して
行うことが可能となるという点で極めて有用性の高いも
のである。
第１図は本発明に係るプラズマ処理装置の第１実施例の
概略構成図、第２図は従来の技術のうちイオン源として
直流グロー放電を用い、質量分離部を有さずイオン加速
部を経てイオンを半導体基板等に注入する簡易型イオン
注入装置の概略構成図、第３図は従来の技術のうちイオ
ン源として絶縁性筒状管内に高周波と静磁場を重畳させ
て発生するプラズマを用い、質量分離部を有さずイオン
を注入、ドーピングを行うイオンドープ装置の概略構成
図、第４図は基板室内に容量結合型高周波電極をもうけ
て高周波グロー放電による化学的気相反応を起こすプラ
ズマCVD装置の高周波電極に直流電圧を印加させる方法
の概略構成図である。 Ｃ……放電室、Ｄ……基板室、31……絶縁性筒状管、32
……容量結合型平行平板高周波グロー放電用電極、33…
…マッチングボックス、34……高周波発振器、35……電
磁石、36……開口部、37−ａ……第１の導電性バイアス
部、37−ｂ……第２の導電性バイアス部、38……絶縁フ
ランジ、39……導電性網、40……ガス導入管、41……ガ
ス導入口、42−ａ……直流高電圧電源、42−ｂ……直流
高電圧電源、43……ガス排出管、44……試料、45……ヒ
ーター、46……荷電粒子ビーム。
概略構成図、第２図は従来の技術のうちイオン源として
直流グロー放電を用い、質量分離部を有さずイオン加速
部を経てイオンを半導体基板等に注入する簡易型イオン
注入装置の概略構成図、第３図は従来の技術のうちイオ
ン源として絶縁性筒状管内に高周波と静磁場を重畳させ
て発生するプラズマを用い、質量分離部を有さずイオン
を注入、ドーピングを行うイオンドープ装置の概略構成
図、第４図は基板室内に容量結合型高周波電極をもうけ
て高周波グロー放電による化学的気相反応を起こすプラ
ズマCVD装置の高周波電極に直流電圧を印加させる方法
の概略構成図である。 Ｃ……放電室、Ｄ……基板室、31……絶縁性筒状管、32
……容量結合型平行平板高周波グロー放電用電極、33…
…マッチングボックス、34……高周波発振器、35……電
磁石、36……開口部、37−ａ……第１の導電性バイアス
部、37−ｂ……第２の導電性バイアス部、38……絶縁フ
ランジ、39……導電性網、40……ガス導入管、41……ガ
ス導入口、42−ａ……直流高電圧電源、42−ｂ……直流
高電圧電源、43……ガス排出管、44……試料、45……ヒ
ーター、46……荷電粒子ビーム。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/265 21/3065 21/31 Ｃ Ｈ０５Ｈ 1/46 Ｍ 9014−2Ｇ
Claims (8)
- 【請求項１】絶縁性筒状管と、前記絶縁性筒状管の外部
に設けられた高周波電極及び磁場発生源から構成される
放電室、ガス排出管と接続された接地電位の高真空室と
その内部に設けられた基板台から構成される基板室、前
記基板室及び前記放電室と絶縁を保ち前記基板台と前記
放電室との間に第１の直流電源と接続して設けられた第
１の導電性バイアス部、及び第１の直流電源又は第２の
直流電源と接続して前記第１の導電性バイアス部と対向
する位置に放電により生じるプラズマを挟んで設けられ
た第２の導電性バイアス部を備え、前記第１の導電性バ
イアス部の開口部に導電性多孔板或いは導電性網を設け
てなることを特徴とするプラズマ処理装置。 - 【請求項２】第１の導電性バイアス部の開口部に設けら
れた前記導電性多孔板或いは導電性網に、隔壁或いは表
面被覆を設けることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項３】基板台に加熱源を備えてなることを特徴と
する特許請求の範囲第１項又は第２項記載のプラズマ処
理装置。 - 【請求項４】基板台を第１の導電性バイアス部の開口部
に設けられた前記導電性網と平行を保って回転或いは移
動させることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第
２項又は第３項記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項５】ガス導入管を基板室に接続することを特徴
とする特許請求の範囲第１項又は第２項又は第３項又は
第４項記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項６】ガス導入管を放電室に接続することを特徴
とする特許請求の範囲第１項又は第２項又は第３項又は
第４項又は第５項記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項７】第１の導電性バイアス部及び前記第１の導
電性バイアス部の開口部に設けられた導電性多孔板或は
導電性網及び第２の導電性バイアス部の放電により生じ
る荷電粒子にさらされる側に、隔壁或は表面被覆を設け
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項又
は第３項又は第４項又は第５項又は第６項記載のプラズ
マ処理装置。 - 【請求項８】基板室をゲートバルブを介して第２の真空
槽或は第２のプラズマ処理装置と接続し、基板台を前記
基板室と第２の真空槽或は第２のプラズマ処理装置間を
搬送させることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は
第２項又は第３項又は第４項又は第５項又は第６項又は
第７項記載のプラズマ処理装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61304186A JPH0798145B2 (ja) | 1986-12-19 | 1986-12-19 | プラズマ処理装置 |
| US07/100,148 US4859908A (en) | 1986-09-24 | 1987-09-23 | Plasma processing apparatus for large area ion irradiation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61304186A JPH0798145B2 (ja) | 1986-12-19 | 1986-12-19 | プラズマ処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63156535A JPS63156535A (ja) | 1988-06-29 |
| JPH0798145B2 true JPH0798145B2 (ja) | 1995-10-25 |
Family
ID=17930067
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61304186A Expired - Lifetime JPH0798145B2 (ja) | 1986-09-24 | 1986-12-19 | プラズマ処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0798145B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3080867B2 (ja) | 1995-09-25 | 2000-08-28 | 日本電気株式会社 | Ｓｏｉ基板の製造方法 |
| CN1086307C (zh) * | 1997-11-28 | 2002-06-19 | 复旦大学 | 低温等离子体工业废气处理装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55141729A (en) * | 1979-04-21 | 1980-11-05 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Ion-shower device |
| JPS5813626B2 (ja) * | 1981-04-24 | 1983-03-15 | 日本電信電話株式会社 | イオンシヤワ装置 |
| JPS58125820A (ja) * | 1982-01-22 | 1983-07-27 | Toshiba Corp | 電子サイクロトロン共鳴型放電装置 |
-
1986
- 1986-12-19 JP JP61304186A patent/JPH0798145B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63156535A (ja) | 1988-06-29 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |