JP5308664B2 - プラズマ処理装置 - Google Patents
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Description
段によってプラズマ化され、プラズマ54中のボロンイオンが高周波電源10によって試料9の表面に導入される。
この構成により、試料表面に導入される不純物濃度の均一性に優れたプラズマドーピングや、処理の面内均一性に優れたプラズマ処理を実現できるプラズマ処理装置を提供できる。そして望ましくは、前記溝に、前記ガス供給装置からガスを供給するガス供給部とを具備し、前記試料電極に最も近い前記誘電板に設けられたガス吹き出し口が前記誘電体窓内で前記溝に連通され、前記ガス供給部から前記各ガス吹き出し口までの前記溝内の各ガス流路のコンダクタンスが等しくなるように構成され、前記電磁結合装置によって生ぜしめられたガスプラズマを前記試料に導き、前記試料表面にプラズマ処理を行う。ここで誘電板とは誘電体で構成された板状体をいう。
この構成により、各流路系で独立してガスの供給量を制御することができる。
この構成により、各ガス流路のコンダクタンスを制御しながら、各流路系で独立してガスの供給量を制御することができる。
この構成により、各ガス流路のコンダクタンスを独立して制御できることから、各ガス供給口から供給されるガス供給量の分布を制御することができ、容易に均一なプラズマ分布を得ることができる。ここでガス供給量は必ずしも均一となるように制御しなくてもよく、プラズマ生成電荷のばらつきを相殺するようにガス供給量を制御し、均一なプラズマ分布を得るようにすることも可能である。
この構成により、試料表面で均一なガス供給量を得ることができ、均一なプラズマ処理を実現することが可能となる。
この構成により、ガス吹き出し口からのガス供給量が試料面内で均一となるようにすることができる。
この構成によれば、内側に位置する第1の流路系は中心側から、外側に位置する第2の流路系は外側に、ガス供給部をもつため、同心円上のガス吹き出し口をもつ2つの流路系に対しより均一なガス供給を実現することができる。
この構成により、各ガス吹き出し口から均一なガス供給を実現することが可能となる。
この構成により、わずかな張り合わせ位置の位置ずれにより流路のコンダクタンスは変化しないことから、容易に均一なガス供給を行うことのできるプラズマ処理方法を提供することが可能となる。
この構成により、より均一なガス供給が可能となる。
この構成により、第1および第2の流路系でコンダクタンスを均一にすることができ、高精度で信頼性の高いガス分布を得ることができる。
この構成により、高い処理速度を実現できる。
この構成により、さらに試料表面に導入される不純物濃度の均一性に優れたプラズマドーピングや、処理の面内均一性に優れたプラズマ処理を実現できるプラズマ処理装置を提供できる。
この構成により、リークなどのトラブルが発生しにくくなる。
また、好適には、溝を、(a)溝とガス吹き出し口とを繋ぐ貫通穴がほぼ等間隔で配置された部分と、(b)溝とガス吹き出し口とを繋ぐ貫通穴が配置されていない部分とに分けたとき、溝へのガス供給装置からの接続部と(a)とが(b)を介して複数の経路にて連通され、かつ、溝へのガス供給装置からの接続部から(a)までを連通する(b)の長さが複数の経路においてほぼ等しいことが望ましい。さらに好適には、(a)と(b)の接続部が、(a)に対してほぼ等配されていることが望ましい。
この構成により、さらに試料表面に導入される不純物濃度の均一性に優れたプラズマドーピングや、処理の面内均一性に優れたプラズマ処理を実現できるプラズマ処理装置を提供できる。
この構成により、不要な不純物の混入を防止できるとともに、機械的強度に優れた誘電体窓を実現できる。
この構成により、簡便で安価に誘電体窓を構成することができる。
この構成により、簡便で安価に誘電体窓を構成することができる。
この構成により、簡便で安価に誘電体窓を構成することができる。
この構成により、簡便で安価に誘電体窓を構成することができる。
この構成により、コンダクタンスが一定でかつ互いに干渉を生じることの無い流路形成が実現可能となる。なお第1及び第2の流路系共にこのような放射溝部で構成されるようにしてもよい。
この構成により、試料表面に導入される不純物濃度の均一性に優れたプラズマドーピングや、処理の面内均一性に優れたプラズマ処理を実現できるプラズマ処理装置を提供できる。
この構成により、不要な不純物の混入を防止できるとともに、機械的強度に優れた誘電体窓を実現できる。
この構成により、簡便で安価に機械的強度に優れた誘電体窓を実現できる。
この構成により、簡便で安価に機械的強度に優れた誘電体窓を実現できる。
(実施の形態1)
以下、本発明の実施の形態1について、図1から図3を参照して説明する。
図1に、本発明の実施の形態1において用いたプラズマ処理装置の断面図を示す。このプラズマ処理装置は、ガス吹き出し口からのガスの供給を均一にするための装置を含むもので、
(a)溝14,18とガス吹き出し口15,19とを繋ぐ貫通穴22がほぼ等間隔で配置された部分(14a,18a)と、
(b)溝14,18とガス吹き出し口15,19とを繋ぐ貫通穴22が配置されていない部分(14b,18b)と
に分けたとき、溝14,18へのガス供給装置2からの接続部と(a):(14a,18a)とが(b):(14b,18b)を介して複数の経路にて連通され、かつ、溝へのガス供給装置からの接続部から(a):(14a,18a)までを連通する(b):(14b,18b)の長さが複数の経路においてほぼ等しくなるように構成されるとともに、(a)と(b)の接続部が、(a)に対してほぼ等配されていることを特徴とする。
すなわち、被処理基板表面に供給する不純物を含むガスのガス濃度またはガスの供給量に分布を持たせるようにしてもよい。例えば、被処理基板の内側領域と外側領域とで、供給される前記ガス濃度またはガスの供給量が異なる分布を持つようにする。
また、前記ガス濃度は、前記被処理基板の中心から所定距離離間した領域でピーク濃度を持つ濃度分布を持つようにするのが望ましい。これにより、本来濃度が低くなる領域にピーク濃度がくるような濃度分布を持つようにガスを供給しているため、被処理基板面内で均一な濃度分布を得ることが可能となる。
また、特に本発明は、ガスプラズマによって、前記被処理基板の表面から20nm以下の深さに不純物領域を形成するようにしたものにおいて特に有効である。
また、1枚の基板を処理した際のドーズ量が処理時間の経過とともに飽和する所謂セルフレギュレーション現象における飽和ドーズ量は、真空容器内に導入される混合ガス中の不純物原料ガスの濃度に依存することがわかった。本発明によれば、真空容器内壁の状態に関係なく、in−situモニタリングによってプラズマ中における不純物原料ガスの解離や電離によって発生させたイオンやラジカルなどの粒子に強く相関した測定量を比較的容易に得ることもできる。
以下、本発明の実施の形態2について、図4から図5を参照して説明する。実施の形態2において用いたプラズマ処理装置の構成の大半は、既に説明した実施の形態1において用いたプラズマ処理装置と同様であるので、ここでは説明を省略する。
この構成により、各々の溝に独立してガス供給装置が接続されている状態を実現でき、ガス吹き出しの制御を極めて精密に行うことが可能となる。
以下、本発明の実施の形態3について、図6から図7を参照して説明する。実施の形態3において用いたプラズマ処理装置の構成の大半は、既に説明した実施の形態1において用いたプラズマ処理装置と同様であるので、ここでは説明を省略する。
図6は、誘電体窓7の断面の詳細図である。この図からわかるとおり、誘電体窓7は2枚の誘電板7A及び7Bから構成され、誘電板7Aの片面にガス流路となる溝14及び18が形成され、試料電極6に最も近い誘電板7Aに設けられたガス吹き出し口15及び19が誘電体窓7内で溝に連通されている。
この構成により、各々の溝に独立してガス供給装置が接続されている状態を実現でき、ガス吹き出しの制御を極めて精密に行うことが可能となる。
以下、本発明の実施の形態4について、図8から図9を参照して説明する。実施の形態4において用いたプラズマ処理装置の構成の大半は、既に説明した実施の形態1において用いたプラズマ処理装置と同様であるので、ここでは説明を省略する。ただし、ガス供給装置は2系統ではなく、4系統設けられている。
この構成により、各々の溝に独立してガス供給装置が接続されている状態を実現でき、ガス吹き出しの制御を極めて精密に行うことが可能となる。
以下、本発明の実施の形態5について、図10から図11を参照して説明する。実施の形態5において用いたプラズマ処理装置の構成の大半は、既に説明した実施の形態1において用いたプラズマ処理装置と同様であるので、ここでは説明を省略する。ただし、ガス供給装置は2系統ではなく、4系統設けられている。
この構成により、各々の溝に独立してガス供給装置が接続されている状態を実現でき、ガス吹き出しの制御を極めて精密に行うことが可能となる。
以下、本発明の実施の形態6について、図13から図14を参照して説明する。ここでも実施の形態6において用いたプラズマ処理装置の構成の大半は、既に説明したプラズマ処理装置と同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。前記実施の形態5と同様3枚の誘電板で構成されており、実施の形態5で示した誘電体窓と異なるのは、図14(b)および(d)に示すように、溝とガス吹き出し口とを繋ぐ貫通穴22に連通する各溝が、誘電板の同一円周上に等間隔で設けられた点を起点として放射状に4本づつ設けられた点であり、この構成によりガス吹き出し口までの距離が等しくなっている。一方ガスは2系統となっている。
この構成により、各々の溝に独立してガス供給装置が接続されている状態を実現でき、ガス吹き出しの制御をさらに精密に行うことが可能となる。
しかし、コイルを用いることにより誘導結合型プラズマ源を採用することは、装置構成の簡便性に優れ、安価でトラブルが少なく、効率の良いプラズマ生成ができる点において装置構成上好ましい。
2 ガス供給装置
3 ターボ分子ポンプ
4 調圧弁
5 プラズマ源用高周波電源
6 試料電極
7 誘電体窓
8 コイル
9 基板
10 試料電極用高周波電源
11 排気口
12 支柱
13 配管
14 溝
15 ガス吹き出し口
16 ガス供給装置
17 配管
18 溝
19 ガス吹き出し口
20 貫通穴
21 貫通穴
Claims (9)
- 真空容器と、前記真空容器内に配置され、試料を載置する試料電極と、前記真空容器内にガスを供給するガス供給装置と、前記試料電極に対向する誘電体窓に設けられた複数のガス吹き出し口と、前記真空容器内を排気する排気装置と、前記真空容器内の圧力を制御する圧力制御装置と、前記真空容器内に電磁界を生じさせる電磁結合装置とを備えたプラズマ処理装置であって、
前記誘電体窓は複数の誘電板で構成され、前記誘電板の相対向する2面の少なくとも片面には溝が形成され、前記溝と対向する前記誘電板の平坦面とでガス流路を構成するとともに、前記溝に前記ガス供給装置からガスを供給するガス供給部とを具備し、
前記試料電極に最も近い前記誘電板に設けられたガス吹き出し口が前記誘電体窓内で前記溝に連通され、
前記ガス供給部から前記各ガス吹き出し口までの前記溝内の各ガス流路のコンダクタンスが等しくなるように構成され、
前記誘電体窓が3枚の誘電板から構成され、各々の誘電板を前記試料電極に近い方から誘電板A、誘電板B、誘電板Cとしたとき、前記誘電板Aの前記試料電極に対して反対側の面に第1の溝が設けられ、前記誘電板Bの前記試料電極に対向する面に第2の溝が設けられ、前記誘電板Bの前記試料電極に対して反対側の面に第3の溝が設けられ、前記誘電板Cの前記試料電極に対向する面に第4の溝が設けられているプラズマ処理装置。 - 真空容器と、前記真空容器内に配置され、試料を載置する試料電極と、前記真空容器内にガスを供給するガス供給装置と、前記試料電極に対向する誘電体窓に設けられた複数のガス吹き出し口と、前記真空容器内を排気する排気装置と、前記真空容器内の圧力を制御する圧力制御装置と、前記真空容器内に電磁界を生じさせる電磁結合装置とを備えたプラズマ処理装置であって、
前記誘電体窓は複数の誘電板で構成され、前記誘電板の相対向する2面の少なくとも片面には溝が形成され、前記溝と対向する前記誘電板の平坦面とでガス流路を構成するとともに、前記溝に前記ガス供給装置からガスを供給するガス供給部とを具備し、
前記試料電極に最も近い前記誘電板に設けられたガス吹き出し口が前記誘電体窓内で前記溝に連通され、
前記溝を、(a)溝とガス吹き出し口とを繋ぐ貫通穴がほぼ等間隔で配置された部分と、(b)溝とガス吹き出し口とを繋ぐ貫通穴が配置されていない部分とに分けたとき、前記溝へのガス供給装置からの接続部と(a)とが(b)を介して複数の経路にて連通され、かつ、溝へのガス供給装置からの接続部から(a)までを連通する(b)の長さが複数の経路においてほぼ等しく、
前記誘電体窓が3枚の誘電板から構成され、各々の誘電板を前記試料電極に近い方から誘電板A、誘電板B、誘電板Cとしたとき、前記誘電板Aの前記試料電極に対して反対側の面に第1の溝が設けられ、前記誘電板Bの前記試料電極に対向する面に第2の溝が設けられ、前記誘電板Bの前記試料電極に対して反対側の面に第3の溝が設けられ、前記誘電板Cの前記試料電極に対向する面に第4の溝が設けられているプラズマ処理装置。 - 真空容器と、前記真空容器内に配置され、試料を載置する試料電極と、前記真空容器内にガスを供給するガス供給装置と、前記試料電極に対向する誘電体窓に設けられた複数のガス吹き出し口と、前記真空容器内を排気する排気装置と、前記真空容器内の圧力を制御する圧力制御装置と、前記真空容器内に電磁界を生じさせる電磁結合装置とを備えたプラズマ処理装置であって、
前記誘電体窓は複数の誘電板で構成され、前記誘電板の相対向する2面の少なくとも片面には溝が形成され、前記溝と対向する前記誘電板の平坦面とでガス流路を構成するとともに、前記溝に前記ガス供給装置からガスを供給するガス供給部とを具備し、
前記試料電極に最も近い前記誘電板に設けられたガス吹き出し口が前記誘電体窓内で前記溝に連通され、
前記ガス供給部から前記各ガス吹き出し口までの前記溝内の各ガス流路のコンダクタンスが等しくなるように構成され、
前記誘電体窓が3枚の誘電板から構成され、各々の誘電板を前記試料電極に近い方から誘電板A、誘電板B、誘電板Cとしたとき、前記誘電板Aの前記試料電極に対して反対側の面または前記誘電板Bの前記試料電極に対向する面に第1及び第2の溝が設けられ、前記誘電板Bの前記試料電極に対して反対側の面または前記誘電板Cの前記試料電極に対向する面に第3及び第4の溝が設けられているプラズマ処理装置。 - 真空容器と、前記真空容器内に配置され、試料を載置する試料電極と、前記真空容器内にガスを供給するガス供給装置と、前記試料電極に対向する誘電体窓に設けられた複数のガス吹き出し口と、前記真空容器内を排気する排気装置と、前記真空容器内の圧力を制御する圧力制御装置と、前記真空容器内に電磁界を生じさせる電磁結合装置とを備えたプラズマ処理装置であって、
前記誘電体窓は複数の誘電板で構成され、前記誘電板の相対向する2面の少なくとも片面には溝が形成され、前記溝と対向する前記誘電板の平坦面とでガス流路を構成するとともに、前記溝に前記ガス供給装置からガスを供給するガス供給部とを具備し、
前記試料電極に最も近い前記誘電板に設けられたガス吹き出し口が前記誘電体窓内で前記溝に連通され、
前記溝を、(a)溝とガス吹き出し口とを繋ぐ貫通穴がほぼ等間隔で配置された部分と、(b)溝とガス吹き出し口とを繋ぐ貫通穴が配置されていない部分とに分けたとき、前記溝へのガス供給装置からの接続部と(a)とが(b)を介して複数の経路にて連通され、かつ、溝へのガス供給装置からの接続部から(a)までを連通する(b)の長さが複数の経路においてほぼ等しく、
前記誘電体窓が3枚の誘電板から構成され、各々の誘電板を前記試料電極に近い方から誘電板A、誘電板B、誘電板Cとしたとき、前記誘電板Aの前記試料電極に対して反対側の面または前記誘電板Bの前記試料電極に対向する面に第1及び第2の溝が設けられ、前記誘電板Bの前記試料電極に対して反対側の面または前記誘電板Cの前記試料電極に対向する面に第3及び第4の溝が設けられているプラズマ処理装置。 - 請求項2または4記載のプラズマ処理装置であって、
(a)と(b)の接続部が、(a)に対してほぼ等配されているプラズマ処理装置。 - 請求項1乃至5のいずれかに記載のプラズマ処理装置であって、
被処理基板表面に所望のプラズマ分布を形成し、前記プラズマを前記被処理基板表面に導入する熱処理部を備えた、プラズマドーピング装置であるプラズマ処理装置。 - 請求項1乃至6のいずれかに記載のプラズマ処理装置であって、
各々の溝に独立して前記ガス供給装置が接続されるプラズマ処理装置。 - 請求項1乃至7のいずれかに記載のプラズマ処理装置であって、
前記ガス供給装置は、前記ガス供給装置と各々の溝を連通させるガス流路のコンダクタンスの比を可変にする制御弁を備えたプラズマ処理装置。 - 請求項1乃至8のいずれかに記載のプラズマ処理装置であって、
前記ガス吹き出し口と第1及び第2の溝が、前記誘電板Aに設けられた貫通穴を介して連通され、ガス吹き出し口と第3及び第4の溝が、前記誘電板A及び前記誘電板Bに設けられた貫通穴を介して連通されているプラズマ処理装置。
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