WO2007026889A1 - プラズマ処理装置、プラズマ処理方法、これに用いられる誘電体窓及びその製造方法 - Google Patents

プラズマ処理装置、プラズマ処理方法、これに用いられる誘電体窓及びその製造方法 Download PDF

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WO2007026889A1
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groove
plasma processing
gas
dielectric plate
processing apparatus
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PCT/JP2006/317371
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French (fr)
Inventor
Tomohiro Okumura
Hiroyuki Ito
Yuichiro Sasaki
Katsumi Okashita
Bunji Mizuno
Ichiro Nakayama
Shogo Okita
Hisao Nagai
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
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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
    • H01J37/321—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma

Definitions

  • Plasma processing apparatus plasma processing method, dielectric window used therefor, and manufacturing method thereof
  • the present invention relates to a plasma processing apparatus, a plasma processing method, a dielectric window used therefor, and a manufacturing method thereof.
  • FIG. 15 shows a schematic configuration of a plasma processing apparatus used in a plasma doping method as a conventional impurity introduction method described in Patent Document 1.
  • a sample electrode 6 for placing a sample 9 made of a silicon substrate is provided in a vacuum vessel 1.
  • the inside of the vacuum vessel 1 can be maintained at a predetermined pressure.
  • Microwaves are radiated from the microwave waveguide 51 into the vacuum chamber 1 through the quartz plate 52 as a dielectric window.
  • a magnetic field microwave plasma (electron cyclotron resonance plasma) 54 is formed in the vacuum chamber 1 by the interaction between the microphone mouth wave and the DC magnetic field formed by the electromagnet 53.
  • a high frequency power source 10 is connected to the sample electrode 6 via a capacitor 55 so that the potential of the sample electrode 6 can be controlled.
  • the gas supplied from the gas supply device 2 is introduced into the vacuum container 1 from the gas outlet 56 and exhausted from the exhaust 11 to the pump 3.
  • a doping raw material gas introduced from the gas inlet 56 for example, B H
  • a plasma generator composed of a microwave waveguide 51 and an electromagnet 53.
  • Plasma is generated by the stage, and boron ions in the plasma 54 are introduced to the surface of the sample 9 by the high frequency power source 10.
  • a thin oxide film is formed on the metal wiring layer in a predetermined oxidizing atmosphere, and then a CVD device is formed.
  • a gate electrode is formed on the sample 9 by placement or the like, for example, a MOS transistor is obtained.
  • the gas supply method is important for controlling the in-plane distribution of the plasma doping process.
  • the gas supply method is important for the control of the in-plane distribution of processing in other plasma processing. For this reason, various ideas have been made so far.
  • FIG. 16 shows a schematic configuration of a conventional dry etching apparatus described in Patent Document 2.
  • the upper wall of the vacuum processing chamber 1 is formed by overlapping the first and second top plates 7 and 61 that also have dielectric force, and is superimposed on the first top plate 7 located on the upper side.
  • the coil 8 is disposed and connected to the high-frequency power source 5. Further, the process gas is supplied from the gas introduction path 13 toward the first top plate 7.
  • the first top plate 7 is formed with a gas main passage 14 composed of one or a plurality of cavities having one internal point as a passing point so as to communicate with the gas introduction passage 13.
  • a gas blowing hole 42 is formed so that the bottom force of the first top plate 7 can also be reached.
  • the second top plate 61 located on the lower side is formed with a through hole 63 for gas blowing at the same position as the gas blowing hole 62.
  • the vacuum processing chamber 1 is configured to be evacuated by an exhaust path 64, and a substrate stage 6 is disposed in the lower part of the vacuum processing chamber 1, and is configured to hold a substrate 9 as an object to be processed thereon. ing.
  • the substrate 9 when the substrate 9 is processed, the substrate 9 is placed on the substrate stage 6 and evacuated from the exhaust path 64. After evacuation, the process gas necessary for plasma processing is introduced from the gas introduction path 13.
  • the process gas spreads uniformly in the first top plate 7 through the gas main path 14 provided in the first top plate 7, and passes through the gas blowing holes 62 to provide the first and second top plates 7, 61.
  • the boundary surface is uniformly distributed, and is uniformly distributed on the substrate 9 through the gas blowing through holes 63 provided in the second top plate 61.
  • FIG. 17 shows a schematic configuration of a conventional dry etching apparatus described in Patent Document 3.
  • an upper electrode 128 that also serves as a gas supply unit has a rectangular frame 129 corresponding to the substrate 114 to be processed and a large number of gas blowout holes 131 formed in a substantially uniform arrangement.
  • a central region gas space portion 133 and a peripheral region gas space portion 134 divided by a partition wall 132 are formed inside the upper electrode 128 and the top surface of the vacuum chamber 101.
  • a single gas introduction part 137 for supplying the reactive gas G is provided in the central part of the central area gas space part 133, and the reactive gas G is supplied to the peripheral area gas space part 134.
  • Two gas introduction parts 138 and 139 for supplying are respectively provided at opposite side positions of the gas introduction part 137.
  • Each gas introduction unit 137 to 139 is individually connected to a gas supply system 106 including a primary side valve 108, a mass flow controller (flow rate adjustment unit) 109, and a secondary side valve 110.
  • Reactive gas G is supplied to each.
  • FIG. 18 shows a schematic configuration of a conventional dry etching apparatus.
  • the gas introduction path is formed in the first dielectric plate 200, and introduces the gas from the outside of the dielectric plate 160a to the approximate center of the dielectric plate 160a.
  • the first gas introduction path is a hollow path having a diameter of 4 mm.
  • the second gas introduction path which is a hollow path having a diameter of 4 mm, for example, is introduced to the gas outlet port 240 and the gas introduced to the approximate center of the dielectric plate 160a and formed in the path 220 and the second dielectric plate 210. It consists of 230. Further, as shown in the cross-sectional view of the dielectric plate 160a in FIG. 18 (c) (the cross-sectional view along the line AA ′ in FIG. 18 (b)), the gas outlet 240 is gradually formed toward the opening at the opening.
  • the side wall has a tapered shape so that the diameter is larger, and its maximum diameter, minimum diameter, and height are, for example, ⁇ 8mm , ⁇ 0.5mm and 5mm.
  • Patent Document 1 US Patent No. 4912065
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 2001-15493
  • Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open No. 2000-294538
  • Patent Document 4 Japanese Patent Laid-Open No. 2005-209885
  • the conventional method (plasma processing apparatus described in Patent Document 1) has a problem that the in-sample uniformity of the introduced amount (dose amount) of impurities is poor. Since the gas outlets 56 are arranged anisotropically, the dose amount is large in the portion close to the gas outlet 56, and conversely, the dose amount is small in the portion far from the gas outlet 56.
  • the plasma processing apparatus of Patent Document 4 shown in FIG. 18 in which two dielectric plates are bonded to form one dielectric window is formed by superimposing grooves formed on the two dielectric plates.
  • a single groove is formed to communicate with each other, and all the gas outlets 240 are in communication with the communicated grooves.
  • sufficient gas flow is obtained. It was difficult to achieve uniformity. In addition, it was difficult to control the conductance of the flow path due to the slight displacement of the force that forms the communication groove by overlapping the grooves of the two dielectric plates.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and plasma that can realize plasma doping with excellent uniformity of impurity concentration introduced into the sample surface and plasma processing with excellent in-plane uniformity of processing.
  • a processing apparatus, a dielectric window used therefor, and a manufacturing method thereof The purpose is to do.
  • a plasma processing apparatus of the present invention is opposed to a vacuum vessel, a sample electrode placed in the vacuum vessel and mounting a sample, a gas supply device for supplying gas into the vacuum vessel, and the sample electrode.
  • a plurality of gas outlets provided in a dielectric window, an exhaust device for exhausting the inside of the vacuum vessel, a pressure control device for controlling the pressure in the vacuum vessel, and an electromagnetic coupling device for generating an electromagnetic field in the vacuum vessel
  • a dielectric window having a plurality of dielectric plate forces, grooves are formed on at least one surface of at least two opposing dielectric plates, and the grooves and the flat surfaces of the grooves facing each other are formed.
  • a gas flow path is formed by the surface, and a gas outlet provided in the dielectric plate closest to the sample electrode is communicated with the groove in the dielectric window.
  • the groove is provided with a gas supply unit that supplies gas as well as the gas supply device, and is closest to the sample electrode! ⁇ ⁇
  • a gas outlet provided in the dielectric plate communicates with the groove in the dielectric window, and conductance of each gas flow path in the groove from the gas supply unit to each gas outlet is equal.
  • the gas plasma generated by the electromagnetic coupling device is guided to the sample, and plasma processing is performed on the surface of the sample.
  • the dielectric plate is a plate-like body made of a dielectric.
  • the present invention includes the above plasma processing apparatus in which each of the grooves constitutes a plurality of flow path systems that do not communicate with each other.
  • the gas supply amount can be controlled independently in each flow path system.
  • the present invention includes the above plasma processing apparatus, wherein each of the flow path systems includes a plurality of gas flow paths in which grooves do not communicate with each other!
  • each flow path system has independent conductance of each gas flow path in the groove from the gas supply unit to each gas outlet. Includes ones that can be controlled upright.
  • each gas flow path can be controlled independently, so the distribution of the gas supply amount supplied to each gas supply port force can be controlled, and a uniform plasma distribution can be easily obtained.
  • each of the flow path systems has independent conductance of each gas flow path in the groove from the gas supply unit to each of the gas blowing ports.
  • the gas force blown out from each flow path system is configured so as to be controllable, and includes a gas force adjusted to have a substantially uniform distribution on the sample surface.
  • each of the flow path systems includes an arrangement in which gas outlets are arranged concentrically.
  • the present invention provides the plasma processing apparatus, wherein the gas outlets communicate with the first and second flow path systems arranged so as to form concentric circles, and the first flow path system Includes a gas supply part inside the gas outlet on the concentric circle, and the second flow path system is configured to be positioned outside the gas outlet on the concentric circle.
  • the first flow path system located on the inner side has the gas supply part on the outer side
  • the second flow path system located on the outer side has the gas supply port, so that the concentric gas outlets are provided. A more uniform gas supply can be realized for the two flow paths.
  • the present invention is such that the plasma processing apparatus is configured such that conductance of each gas flow path in the groove from the gas supply unit to each gas outlet is equal. Including.
  • the groove is formed only in one of the first and second dielectric plates, the other forms a flat surface, and a flow path is formed by bonding. Including things.
  • the first flow path system draws a plurality of radial groove portions formed radially from a center of a dielectric plate and an arc communicating with the radiation groove portion.
  • a gas outlet is provided so as to communicate with the first circular groove, and the gas supply unit is connected to the radiation groove at the center of the dielectric plate. Includes those arranged to communicate.
  • the second flow path system includes a second circular groove portion formed so as to draw an arc outside the first circular groove portion. And an outer groove formed outwardly from the second circular groove, and the gas supply unit is configured to communicate with the outer groove.
  • the conductance can be made uniform in the first and second flow path systems, and a highly accurate and reliable gas distribution can be obtained.
  • the electromagnetic coupling device is a coil.
  • the electromagnetic coupling device may be an antenna. With this configuration, a high processing speed can be realized.
  • the plasma processing apparatus has a particularly advantageous effect over the plasma doping process.
  • a gas supply device is connected to each of the grooves independently from the plasma processing device.
  • a physical device can be provided.
  • a part of the gas flow path that communicates each groove with the gas supply device penetrates the window frame that supports the dielectric window at the periphery thereof. It is desirable that the hole is made up of a hole that passes through the dielectric plate and a hole that penetrates the dielectric plate.
  • the groove includes (a) a portion in which through holes connecting the groove and the gas outlet are arranged at substantially equal intervals, and (b) a through hole connecting the groove and the gas outlet.
  • the connection part of the gas supply device force to the groove and (a) communicate with each other through a plurality of paths via (b), and the connection of the gas supply device force to the groove
  • the length of (b) communicating from the connecting part to (a) is almost equal in the multiple paths. More preferably, it is desirable that the connecting portions of (a) and (b) are substantially equally arranged with respect to (a).
  • the group of through-holes communicating with the grooves provided on one surface of a certain dielectric plate are arranged at positions where the distance of the central force of the dielectric window is approximately equal. Hope U ,.
  • the dielectric plate is preferably quartz glass.
  • the dielectric window is composed of two dielectric plates, and when each of the dielectric plates is a dielectric plate A and a dielectric plate B from the side closer to the sample electrode, the sample of the dielectric plate A It is desirable that the first groove is provided on the surface opposite to the electrode, and the second groove is provided on the surface of the dielectric plate B facing the sample electrode. More preferably, the gas outlet and the first groove force are communicated with each other through a through hole provided in the dielectric plate A, and the gas outlet and the second groove are provided through a through hole provided in the dielectric plate A. It is hoped that they will communicate with each other. With this configuration, the dielectric window can be configured easily and inexpensively.
  • the dielectric window is composed of two dielectric plates, and each dielectric plate is a dielectric plate A and a dielectric plate B from the side closer to the sample electrode
  • the first and second grooves may be provided on the opposite surface or the surface of the dielectric plate B facing the sample electrode. At this time, it is desirable that the gas outlet and the first and second grooves communicate with each other through a through hole provided in the dielectric plate A.
  • the dielectric window can be configured easily and inexpensively.
  • the dielectric window is composed of three dielectric plates, and each dielectric plate is a dielectric plate A, a dielectric plate B, and a dielectric plate C closer to the sample electrode, the dielectric plate A
  • the first groove is provided on the surface opposite to the sample electrode
  • the second groove is provided on the surface of the dielectric plate B facing the sample electrode, opposite to the sample electrode on the dielectric plate B.
  • a third groove may be provided on the side surface
  • a fourth groove may be provided on the surface of the dielectric plate C facing the sample electrode.
  • the dielectric window can be configured easily and inexpensively.
  • the dielectric window is composed of three dielectric plates, and each of the dielectric plates is a dielectric plate A, a dielectric plate B, and a dielectric plate C that are close to the sample electrode
  • the dielectric plate A 1st and 2nd grooves are provided on the surface opposite to the sample electrode or the surface of the dielectric plate B facing the sample electrode, and the surface on the opposite side of the dielectric plate B or the dielectric plate
  • Third and fourth grooves may be provided on the surface facing the C sample electrode.
  • the gas blowing port and the first and second grooves communicate with each other through a through hole provided in the dielectric plate A, and the gas blowing port and the third and fourth grooves are connected to the dielectric plate A and the dielectric plate. It is desirable to communicate through a through hole provided in B.
  • the dielectric window can be configured easily and inexpensively.
  • a plurality of first radiating grooves formed radially from the center of the first flow path force dielectric plate of the dielectric window and the first radiating grooves are communicated.
  • a gas outlet is provided to communicate with the tip of the second radiation groove, and the gas supply part is disposed to communicate with the first radiation groove at the center of the dielectric plate. It may be.
  • the present invention also provides a substrate to be treated in the vacuum vessel while supplying a predetermined amount of a gas containing impurities at a predetermined concentration to the vacuum vessel while controlling the inside of the vacuum vessel to a predetermined pressure.
  • a plasma processing method for processing a substrate to be processed by generating a gas plasma containing impurity ions by operating an electromagnetic coupling means provided to face a sample electrode on which a plate is placed.
  • the gas concentration or the gas supply amount of the impurity-containing gas supplied to the surface of the substrate to be processed has a distribution.
  • the gas concentration or the gas supply amount to be supplied is different between the inner region and the outer region of the substrate to be processed. It is characterized by that.
  • the present invention is characterized in that, in the plasma processing method, the gas concentration has a concentration distribution having a peak concentration in a region separated by a predetermined distance from the center of the substrate to be processed.
  • the present invention is characterized in that, in the plasma processing method, an impurity region is formed by the gas plasma so as to have a depth of 20 nm or less from the surface of the substrate to be processed.
  • the dielectric window of the present invention is a dielectric window in which at least two dielectric plates are laminated, and a groove is formed on at least one surface of at least two dielectric plates. It is characterized in that it is communicated with a groove inside a gas blower provided on one surface of the dielectric plate.
  • the dielectric window of the present invention it is preferable that the dielectric plate is preferably quartz glass. With this configuration, it is possible to prevent mixing of unnecessary impurities and realize a dielectric window having excellent mechanical strength. it can.
  • a method for manufacturing a dielectric window according to the present invention includes a step of forming a through hole in a dielectric plate, a step of forming a groove in the dielectric plate, a dielectric plate having a through hole, and a dielectric plate having a groove formed therein. And placing the substrate in a vacuum while heating at least one surface and bonding the contacted surfaces.
  • the dielectric window manufacturing method of the present invention includes a step of forming a through hole and a groove in the dielectric plate, and a vacuum is performed while contacting at least one surface of the dielectric plate having the through hole and the groove and another dielectric plate. And heating, and joining the surfaces brought into contact with each other. With this configuration, a dielectric window excellent in mechanical strength can be realized easily and inexpensively.
  • FIG. 1 A sectional view showing the configuration of the plasma doping chamber used in the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 A sectional view showing the configuration of the dielectric window in the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a plan view showing a configuration of a dielectric plate in Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a configuration of a dielectric window according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 5 is a plan view showing a configuration of a dielectric plate according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a configuration of a dielectric window according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 7 is a plan view showing a configuration of a dielectric plate according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing a configuration of a dielectric window according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 9 is a plan view showing a configuration of a dielectric plate according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a configuration of a dielectric window in the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a plan view showing a configuration of a dielectric plate according to Embodiment 5 of the present invention.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing the structure of a plasma doping chamber in another embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view showing the structure of a dielectric window in Embodiment 6 of the present invention.
  • FIG. 14 is a plan view showing a configuration of a dielectric plate according to Embodiment 9 of the present invention.
  • ⁇ 15 Cross-sectional view showing the configuration of a conventional plasma doping apparatus
  • FIG. 16 is a sectional view showing the structure of a conventional dry etching apparatus.
  • FIG. 17 is a sectional view showing the structure of a conventional dry etching apparatus.
  • FIG. 18 is a perspective view and a cross-sectional view showing the configuration of a conventional dielectric window.
  • Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIG. 1 to FIG.
  • FIG. 1 shows a cross-sectional view of the plasma processing apparatus used in Embodiment 1 of the present invention.
  • This plasma processing apparatus includes a device for making the gas supply from the gas outlet uniform.
  • connection part from the gas supply device 2 to the grooves 14 and 18 and (a): (14a, 18a) communicate with each other through a plurality of routes via (b): (14b, 18b). And (a): (14a, 18a) is connected from the connecting part of the gas supply device to the groove.
  • (B): (14b, 18b) is almost equal in length in multiple paths. It is characterized by the fact that it is almost equally distributed with respect to the connection force (a) of (a) and (b).
  • the potential of the sample electrode 6 is set so that the substrate 9 as a sample has a negative potential with respect to plasma. Functions as a voltage source to control. In this way, the surface of the sample can be treated by accelerating and colliding ions in the plasma against the surface of the sample. Plasma doping can be performed by using a gas containing diborane or phosphine as the gas.
  • the gas supplied from the gas supply device 2 is exhausted from the exhaust port 11 to the pump 3.
  • the turbo molecular pump 3 and the exhaust port 11 are arranged immediately below the sample electrode 6, and the pressure regulating valve 4 is a lift valve located immediately below the sample electrode 6 and directly above the turbo molecular pump 3. It is.
  • the sample electrode 6 is fixed to the vacuum vessel 1 by four columns 12.
  • the flow rate of the gas containing the impurity source gas is controlled to a predetermined value by a flow rate control device (mass flow controller) provided in the gas supply device 2.
  • a flow rate control device mass flow controller
  • a gas obtained by diluting an impurity source gas with helium for example, a gas obtained by diluting diborane (B H) to 0.5% with helium (He) is used as the impurity source gas.
  • the first mass flow controller is controlled by the first mass flow controller. Further, the flow rate of helium is controlled by the second mass flow controller, the gas whose flow rate is controlled by the first and second mass flow controllers is mixed in the gas supply device 2 , and then the main gas is supplied via the pipe (gas introduction path) 13.
  • the mixed gas is introduced into the vacuum vessel 1 from the gas blowing port 15 through a plurality of holes communicating with the groove 14 as the path and the groove 14 as the gas main path.
  • the plurality of gas blowout ports 15 blow out gas from the facing surface of the sample electrode 6 toward the sample 9.
  • the pipe 13 and the groove 14 are communicated with each other through a through hole 20 located between the dielectric window and the pipe 13.
  • a part of the gas flow path that connects the gas supply device 2 and the groove 14 has a hole penetrating the upper part of the vacuum vessel 1 that also serves as a window frame that supports the dielectric window 7 around the periphery, and a dielectric plate. It consists of a through-hole (described later).
  • a mixed gas whose flow rate is controlled by another mass flow controller is led to a groove 18 as a gas main path via a pipe (gas introduction path) 17, and further, a groove 18 as a gas main path
  • the gas is introduced into the vacuum vessel 1 from the gas outlet 19 through a plurality of communicating holes.
  • the plurality of gas blowout ports 19 blow out gas from the facing surface of the sample electrode 6 toward the sample 9.
  • the pipe 17 and the groove 18 are communicated with each other through a through hole 21 positioned between the dielectric window and the pipe 17.
  • a part of the gas flow path that connects the gas supply device 16 and the groove 18 has a hole penetrating the upper part of the vacuum vessel 1 that also serves as a window frame that supports the dielectric window 7 in its periphery, and a dielectric plate. It is comprised by the hole (after-mentioned) which penetrates.
  • a window frame that supports the dielectric window 7 around it may be configured as a component separate from the vacuum vessel 1.
  • FIG. 2 is a detailed sectional view of the dielectric window 7.
  • the dielectric window 7 is composed of two dielectric plates 7A and 7B. And grooves 14 and 18 serving as gas flow paths constituting the second flow path system are formed, and the gas outlets 15 and 19 provided in the dielectric plate 7A closest to the sample electrode 6 are formed in the dielectric window 7. It is communicated to.
  • FIGS. 3 (a) to 3 (c) are plan views of the dielectric plates 7A and 7B constituting the dielectric window 7, and are respectively A-1, A-2, B-1 in FIG. Show the cross section at the position! / As shown in FIG. 3 (a), the cross section at the A-1 position is shown in the lower layer (sample electrode side) of the dielectric plate 7A, through-holes 22 connecting the groove and the gas outlet, and the groove A through hole 23 is provided to allow the window frame to communicate with the window frame.
  • the (first groove) 14a and 14b are formed on the upper layer of the dielectric plate 7A (on the opposite side to the sample electrode). Is provided.
  • a through hole 22 that connects the groove and the gas outlet 15 is formed immediately below the groove 14a as shown in the cross section at the position of FIG. That is, the groove 14a is a portion where the through holes 22 that connect the groove 14 and the gas outlet 15 are arranged at substantially equal intervals.
  • the groove 14b is a portion where a through hole connecting the groove 14 and the gas outlet 15 is not disposed.
  • the connecting portion from the gas supply device 2 to the groove 14 and the groove 14a are communicated with each other through two paths through the groove 14b, and the gas supply to the groove 14 is performed.
  • the connecting portion force from the device 2 is also almost equal in the length force of the groove 14b communicating with the groove 14a in the two paths.
  • the length force of the path from the connecting part of the through hole 23 and the groove 14 that communicates the groove 14 and the window frame to the connecting part 24 of the groove 14a and the groove 14b is almost equal to the two paths. ,.
  • the connecting portions 24 between the grooves 14a and 14b are substantially equally distributed with respect to the grooves 14a, and the variation in the flow rate of the gas supplied to each through hole 22 when the gas is supplied is reduced. It has become possible to control.
  • the connecting portion from the gas supply device 2 to the groove 14 and the groove 14a communicate with each other in two paths via the groove 14b, and the force illustrated as an example is divided into three or more paths. It may be done.
  • a through hole 22 connecting the groove 18 and the gas outlet 19 is disposed in a portion closer to the center of the dielectric plate 7A than the groove 14a.
  • the group of through holes 22 are arranged at positions that are substantially equal in distance from the center of the dielectric window 7.
  • (second) grooves 18a and 18b are provided in the lower layer (sample electrode side) of the dielectric plate B.
  • a through hole 22 that connects the groove and the gas outlet 19 is formed immediately below the groove 18a as shown in the cross-section at the positions V and A-2 in FIG. 3 (b). That is, the groove 18a is a portion where the through holes 22 that connect the groove 18 and the gas outlet 19 are arranged at substantially equal intervals.
  • the groove 18b is a portion where a through hole connecting the groove 18 and the gas outlet 19 is disposed.
  • the connecting portion from the gas supply device 16 to the groove 18 and the groove 18a are arranged in four paths via the groove 18b.
  • the length force of the groove 18b communicated and communicated from the connecting portion from the gas supply device 16 to the groove 18 to the groove 18a is almost equal in the four paths.
  • the length force of the path from the connecting part of the through hole 23 and the groove 18 that communicates the groove 18 and the window frame to the connecting part 25 of the groove 18a and the groove 18b is almost equal to the four paths. ,.
  • the connecting portions 25 between the grooves 18a and 18b are substantially equally distributed with respect to the grooves 18a, and when the gas is supplied, variations in the flow rate of the gas supplied to each through hole 22 are reduced. It has become possible to control.
  • the connecting portion from the gas supply device 16 to the groove 18 and the groove 18a communicate with each other in four paths through the groove 18b. It may be divided.
  • the groove 14b is formed outside the groove 14a.
  • 18b is provided inside the groove 18a.
  • Each dielectric plate 7A and 7B is made of quartz glass. Quartz glass can be easily obtained with a high purity, and silicon and oxygen, which are constituent elements, are unlikely to be a contamination source for semiconductor elements. A dielectric window with excellent mechanical strength can be realized.
  • the groove 14 is formed on one surface of the dielectric plate 7A, and the through holes 22 and 23 are further formed. Also, the groove 18 on one side of the dielectric plate 7B Form. Next, in the dielectric plate 7A having a through hole and the dielectric plate 7B having a groove, the surfaces on which the grooves 14 and 18 are formed are placed in a vacuum and heated to about 1000 ° C. Thus, the contacted surfaces can be joined.
  • the dielectric window 7 obtained in this way is excellent in mechanical strength, and the joint surface is not peeled off during normal plasma treatment.
  • the in-plane uniformity was ⁇ 2.2%.
  • the H concentration can also be controlled independently.
  • the gas concentration of the gas containing impurities supplied to the surface of the substrate to be processed or the gas supply amount may be distributed.
  • the inner gas region and the outer region of the substrate to be processed have different distributions of supplied gas concentration or gas supply amount.
  • the gas concentration is a predetermined distance from the center of the substrate to be processed. It is desirable to have a concentration distribution with a peak concentration in a remote area. Thereby, since the gas is supplied so as to have a concentration distribution in which the peak concentration comes to a region where the concentration is originally low, it is possible to obtain a uniform concentration distribution in the surface of the substrate to be processed.
  • the present invention is particularly effective when an impurity region is formed at a depth of 20 nm or less from the surface of the substrate to be processed by gas plasma.
  • the saturation dose in the so-called self-regulation phenomenon in which the dose when a single substrate is processed saturates as the processing time elapses depends on the concentration of the impurity source gas in the mixed gas introduced into the vacuum vessel. I was strong.
  • in-situ monitoring related to the state of the inner wall of the vacuum vessel makes it possible to relatively measure the amount of measurement strongly correlated with particles such as ions and radicals generated by dissociation or ionization of the impurity source gas in the plasma. It can also be easily obtained.
  • Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIGS. Implementation Since most of the configuration of the plasma processing apparatus used in Embodiment 2 is the same as that of the plasma processing apparatus used in Embodiment 1 already described, description thereof is omitted here.
  • FIG. 4 is a detailed sectional view of the dielectric window 7.
  • the dielectric window 7 is composed of two dielectric plates 7A and 7B. Grooves 14 and 18 serving as gas flow paths are formed on one surface of the dielectric plate 7A, and the dielectric electrode 7 is most formed on the sample electrode 6. Gas outlets 15 and 19 provided in the nearby dielectric plate 7A are communicated with the grooves in the dielectric window 7.
  • FIGS. 5 (a) and 5 (b) are plan views of the dielectric plate 7A, showing a cross section at the position A-1 and a cross section at the position A-2 in FIG. 4, respectively.
  • a through hole 22 connecting the groove and the gas outlet, groove and window A through hole 23 is provided to communicate with the frame.
  • FIG. 5 (b) a cross-section at the position A-2, the (first) grooves 14a and 14b are formed on the upper layer of the dielectric plate 7A (on the side opposite to the sample electrode). (Second) grooves 18a and 18b are provided. A through-hole 22 that connects the groove and the gas outlet 15 is formed immediately below the groove 14a, as shown in FIG. That is, the groove 14a is a portion where the through holes 22 that connect the groove 14 and the gas outlet 15 are arranged at substantially equal intervals.
  • the groove 14b is a portion where a through hole that connects the groove 14 and the gas outlet 15 is not disposed.
  • the connecting portion from the gas supply device 2 to the groove 14 and the groove 14a communicate with each other through two paths via the groove 14b.
  • the connecting portion force from the gas supply device 2 to the groove 14 is almost equal in the two paths of the length force of the groove 14b communicating with the groove 14a.
  • a through hole 22 that connects the groove and the gas outlet 19 is formed immediately below the groove 18a as shown in the cross section at the position A-1 in FIG. 5 (a). That is, the groove 18a is a portion where the through holes 22 that connect the groove 18 and the gas outlet 19 are arranged at substantially equal intervals.
  • the groove 18b is a portion where a through hole that connects the groove 18 and the gas outlet 19 is not disposed.
  • the connecting portion from the gas supply device 16 to the groove 18 and the groove 18a are communicated with each other through four paths via the groove 18b.
  • groove 18 The length of the groove 18b that communicates from the connecting portion from the gas supply device 16 to the groove 18a is substantially equal to the length of the four paths.
  • the groove 14b is provided outside the groove 14a, and the groove 18b is provided inside the groove 18a.
  • the gas supply amount from the gas outlet 15 and the gas outlet 19 can be controlled independently.
  • FIG. 6 is a detailed view of the cross section of the dielectric window 7.
  • the dielectric window 7 is composed of two dielectric plates 7A and 7B. Grooves 14 and 18 serving as gas flow paths are formed on one surface of the dielectric plate 7A, and the dielectric electrode 7 is most formed on the sample electrode 6. Gas outlets 15 and 19 provided in the nearby dielectric plate 7A are communicated with the grooves in the dielectric window 7.
  • FIGS. 7 (a) and 7 (b) are plan views of the dielectric plate 7A, showing cross sections at positions A-1 and B-1 in FIG. 6, respectively.
  • the dielectric plate 7A has a through hole 22 that connects the groove and the gas outlet, and a through hole 23 that connects the groove and the window frame. Is provided.
  • the cross section at the position B-1 is shown, the (first) grooves 14a and 14b, (second ) Grooves 18a and 18b are provided.
  • a through hole 22 that connects the groove and the gas outlet 15 is formed immediately below the groove 14a, as shown in the cross section at A-1 in FIG. 7 (a). That is, the groove 14a is a portion where the through holes 22 that connect the groove 14 and the gas outlet 15 are arranged at substantially equal intervals.
  • the groove 14b is a portion where a through hole that connects the groove 14 and the gas outlet 15 is not disposed.
  • the connecting portion from the gas supply device 2 to the groove 14 and the groove 14a are communicated with each other through two paths via the groove 14b.
  • gas supply device to groove 14 The connecting portion force from 2 is also almost equal in the length force of the groove 14b communicating with the groove 14a in the two paths.
  • a through hole 22 that connects the groove and the gas outlet 19 is formed immediately below the groove 18a as shown in the cross-sectional view at the position A-1 in FIG. 7 (a). That is, the groove 18a is a portion where the through holes 22 that connect the groove 18 and the gas outlet 19 are arranged at substantially equal intervals.
  • the groove 18b is a portion where a through hole that connects the groove 18 and the gas outlet 19 is not disposed.
  • the connecting portion from the gas supply device 16 to the groove 18 and the groove 18a are communicated with each other through four paths via the groove 18b.
  • the length force of the groove 18b communicating from the connecting portion from the gas supply device 16 to the groove 18 to the groove 18a is almost equal to the four paths.
  • the groove 14b is provided outside the groove 14a and the groove 18b is provided inside the groove 18a so that the cross-sectional force at the position B-1 shown in FIG.
  • the gas supply amount from the gas outlet 15 and the gas outlet 19 can be controlled independently. It becomes.
  • Embodiment 4 of the present invention will be described with reference to FIGS. Since most of the configuration of the plasma processing apparatus used in the fourth embodiment is the same as that of the plasma processing apparatus used in the first embodiment, the description thereof is omitted here. However, there are four gas supply units, not two.
  • FIG. 8 is a detailed sectional view of the dielectric window 7.
  • the dielectric window 7 is composed of three dielectric plates 7A, 7B and 7C, and grooves 14, 18, 26 and 27 serving as gas flow paths are formed on one surface of each dielectric plate, Gas outlets 15, 19, 28, and 29 provided in the dielectric plate 7 A closest to the sample electrode 6 are communicated with the groove in the dielectric window 7.
  • FIGS. 9 (a) to 9 (e) are plan views of the dielectric plates 7A, 7B and 7C constituting the dielectric window 7, and are respectively A-l, A-2, B-l in FIG. The cross sections at the B-2 and C-1 positions are shown.
  • the lower layer of the dielectric plate 7A (sample electrode) On the pole side, a through hole 22 that connects the groove and the gas outlet and a through hole 23 that connects the groove and the window frame are provided.
  • FIG. 9 (b) a cross section at the position A-2, the (third) grooves 26a and 26b are formed in the upper layer of the dielectric plate 7A (on the opposite side to the sample electrode). Is provided.
  • a through hole 22 that connects the groove and the gas outlet 28 is formed immediately below the groove 26a as shown in the cross section at the position A-1 in FIG. 9 (a). That is, the groove 26a is a portion where the through holes 22 that connect the groove 26 and the gas outlet 28 are arranged at substantially equal intervals.
  • the groove 26b is a portion where a through hole connecting the groove 26 and the gas outlet 28 is disposed.
  • the connecting portion from the gas supply device that supplies the gas to the groove 26 and the groove 26a are communicated with each other through the groove 26b through two paths, and to the groove 26.
  • the connecting portion force from the gas supply device for supplying gas is also almost equal to the length force of the groove 26b communicating with the groove 26a in the two paths.
  • a through hole is provided on the side closer to the center of the dielectric plate 7A than the groove 26a, and communicates with the other groove and the gas outlet.
  • (fourth) grooves 27a and 27b are provided in the lower layer (sample electrode side) of the dielectric plate B.
  • a through hole 22 that connects the groove and the gas outlet 29 is formed immediately below the groove 27a as shown in the cross section at the position A-2 in FIG. 9B. That is, the groove 27a is a portion where the through holes 22 that connect the groove 27 and the gas outlet 29 are arranged at substantially equal intervals.
  • the groove 27b is a portion where a through hole that connects the groove 27 and the gas outlet 29 is not disposed.
  • the connecting portion from the gas supply device for supplying gas to the groove 27 and the groove 27a are connected to the four paths through the groove 27b.
  • the length of the groove 27b that communicates with the groove 27b that communicates with the gas supply device that supplies gas to the groove 27 and communicates with the groove 27a is substantially equal in the four paths.
  • a through hole is provided on the side closer to the center of the dielectric plate 7B than the groove 27a, and communicates with the other groove and the gas outlet.
  • the groove 27b is provided inside the groove 27a.
  • (first) grooves 14a and 14b are provided in the upper layer of the dielectric plate 7B (on the opposite side to the sample electrode). ing. Immediately below the groove 14a is formed a through hole 22 that connects the groove and the gas outlet 15 as shown in FIGS. 9 (a) to (c) at the positions of A1, A-2 and B1. ing.
  • the groove 14a is a portion where the through holes 22 that connect the groove 14 and the gas outlet 15 are arranged at substantially equal intervals.
  • the groove 14b is a portion where a through hole that connects the groove 14 and the gas outlet 15 is not disposed.
  • the connecting portion from the gas supply device 2 to the groove 14 and the groove 14a communicate with each other through two paths via the groove 14b.
  • the connecting portion force from the gas supply device 2 to the groove 14 is also almost equal in the length force of the groove 14b communicating with the groove 14a in the two paths.
  • a through hole is provided on the side closer to the center of the dielectric plate 7B than the groove 14a so as to communicate the other groove with the gas outlet.
  • FIG. 9 (e) which shows a cross-section at the position C1
  • (second) grooves 18a and 18b are provided in the lower layer (sample electrode side) of the dielectric plate C.
  • a groove and a gas outlet 19 are provided as shown in FIGS. 9 (a) to (d) at the positions of A-l, A-2, B-l and B-2.
  • a connecting through hole 22 is formed. That is, the groove 18a is a portion where the through holes 22 that connect the groove 18 and the gas outlet 19 are arranged at substantially equal intervals.
  • the groove 18b is a portion where a through hole that connects the groove 18 and the gas outlet 19 is not disposed.
  • the connecting portion from the gas supply device 16 to the groove 18 and the groove 18a communicate with each other through four paths via the groove 18b.
  • the connecting portion force from the gas supply device 16 to the groove 18 is such that the length of the groove 18b communicating with the groove 18a is almost equal in the four paths.
  • the groove 14b is formed on the outer side of the groove 14a and the groove 18b so as to be affected by the cross section at the position B-2 and the cross section at the position C1 in FIG. 9 (e). Is provided inside the groove 18a. In this way, by configuring so that the grooves arranged on the bonding surfaces of the dielectric plates B and C do not interfere with each other, the gas supply amounts from the gas outlet 15 and the gas outlet 19 can be controlled independently. It becomes possible. [0091] (Embodiment 5)
  • Embodiment 5 of the present invention will be described below with reference to FIGS. 10 to 11. Since most of the configuration of the plasma processing apparatus used in Embodiment 5 is the same as that of the plasma processing apparatus used in Embodiment 1 already described, description thereof is omitted here. However, there are four gas supply units, not two.
  • FIG. 10 is a detailed sectional view of the dielectric window 7.
  • the dielectric window 7 is composed of three dielectric plates 7A, 7B and 7C, and grooves 14, 18, 26 and 27 serving as gas flow paths are formed on one side of the dielectric plates B and C. Gas outlets 15, 19, 28, and 29 provided in the dielectric plate 7 A closest to the sample electrode 6 are communicated with the groove in the dielectric window 7.
  • FIGS. 11 (a) to 11 (d) are plan views of the dielectric plates 7A, 7B and 7C constituting the dielectric window 7, and are respectively A-l, B-l and B-2 in FIG. The cross section at the position of C ⁇ l is shown.
  • the dielectric plate 7A has a through hole 22 that connects the groove and the gas outlet, and a through hole 23 that connects the groove and the window frame. Is provided.
  • the cross section at B-1 is provided with (third) grooves 26a and 26b in the lower layer (sample electrode side) of the dielectric plate 7B.
  • a through hole 22 that connects the groove and the gas outlet 28 is formed immediately below the groove 26a, as shown in FIG. 11A-1. That is, the groove 26a is a portion where the through holes 22 that connect the groove 26 and the gas outlet 28 are arranged at substantially equal intervals.
  • the groove 26b is a portion where a through hole that connects the groove 26 and the gas outlet 28 is not disposed.
  • the connecting portion from the gas supply device to the groove 26 and the groove 26a communicate with each other through the groove 26b through two paths.
  • the connecting portion force from the gas supply device to the groove 26 is almost equal in the length force of the groove 26b communicating with the groove 26a in the two paths.
  • grooves 27a and 27b are provided in the lower layer (sample electrode side) of the dielectric plate B.
  • a through hole 22 that connects the groove and the gas outlet 29 is formed immediately below the groove 27a as shown in the cross-sectional view at the position A-1 in FIG. 11 (a). That is, the groove 27a is a portion where the through holes 22 that connect the groove 27 and the gas outlet 29 are arranged at substantially equal intervals.
  • Groove 27b is a portion where a through hole that connects the groove 27 and the gas outlet 29 is not disposed.
  • the connecting portion from the gas supply device to the groove 27 and the groove 27a are communicated with each other through four paths via the groove 27b.
  • the connecting force of the gas supply device to the groove 27 The length of the groove 27b communicating with the groove 27a is substantially equal in the four paths.
  • a through hole is provided on the side closer to the center of the dielectric plate 7B than the groove 27a, and communicates with the other groove and the gas outlet.
  • the groove 26b is provided outside the groove 26a, and the groove 27b is provided inside the groove 27a.
  • the upper layer of the dielectric plate 7B (opposite to the sample electrode) has a through hole 22 connecting the groove and the gas outlet.
  • a through hole 23 for communicating the groove and the window frame is provided.
  • the cross section at the C-1 position is provided with (first) grooves 14a and 14b in the lower layer (sample electrode side) of the dielectric plate 7C.
  • a groove and a gas outlet 15 are shown in the cross sections at positions A-1, B-1, and B-2 in Figs. Ll (a), (b), and (c), respectively.
  • a connecting through hole 22 is formed. That is, the groove 14a is a portion where the through holes 22 that connect the groove 14 and the gas outlet 15 are arranged at substantially equal intervals.
  • the groove 14b is a portion where a through hole that connects the groove 14 and the gas outlet 15 is not disposed.
  • the connecting portion from the gas supply device 2 to the groove 14 and the groove 14a communicate with each other through two paths via the groove 14b.
  • the length force of the groove 14b communicating from the connecting portion from the gas supply device 2 to the groove 14 to the groove 14a is almost equal to the two paths.
  • (second) grooves 18a and 18b are provided in the lower layer (sample electrode side) of the dielectric plate C.
  • a through-hole connecting the groove and the gas outlet 19 as shown in the cross-sectional views at positions A-1, B-1, and B-2 in FIGS. 11 (a) to (c).
  • a hole 22 is formed. That is, the groove 18a is a portion where the through holes 22 that connect the groove 18 and the gas outlet 19 are arranged at substantially equal intervals.
  • the groove 18b has a through hole that connects the groove 18 and the gas outlet 19. It is a part that is not done. As is clear from the cross-sectional view at the position C-1 shown in FIG.
  • the connecting portion from the gas supply device 16 to the groove 18 and the groove 18a communicate with each other through four paths via the groove 18b.
  • the connecting portion force from the gas supply device 16 to the groove 18 is equal to the length force of the groove 18b communicating with the groove 18a in the four paths.
  • the groove 14b is provided outside the groove 14a and the groove 18b is provided inside the groove 18a, as seen from the cross section at the position C-1.
  • the gas supply amounts from the gas outlet 15 and the gas outlet 19 can be controlled independently. It becomes.
  • Embodiment 6 of the present invention will be described below with reference to FIGS. 13 to 14.
  • the configuration of the plasma processing apparatus used in Embodiment 6 is the same as that of the plasma processing apparatus already described, detailed description thereof is omitted here.
  • it is composed of three dielectric plates, and differs from the dielectric window shown in the fifth embodiment, as shown in FIGS. 14 (b) and 14 (d).
  • Each groove communicating with the through hole 22 connecting with the gas outlet is provided in a radial manner starting from the points provided at equal intervals on the same circumference of the dielectric plate. The distance to the gas outlet is equal.
  • gas has two systems.
  • FIG. 13 is a detailed view of the cross section of the dielectric window 7.
  • the dielectric window 7 is composed of three dielectric plates 7A, 7B and 7C, and a groove serving as a gas flow path is formed on one side of each of the dielectric plates 7A and 7B. 14 and 26 are formed, and gas outlets 15 and 28 provided in the dielectric plate 7A closest to the sample electrode 6 are communicated with the groove in the dielectric window 7.
  • Figs. 14 (a) to 14 (e) are plan views of the dielectric plates 7A, 7B, and 7C constituting the dielectric window 7, and are respectively A-l, A-2, and B-l in Fig. 13. Sections at positions B, B-2 and C-1 are shown.
  • a through hole 23 is provided to communicate with the [0103] Further, as shown in the cross section at the position A-2 in Fig.
  • grooves 26a and 26b are provided in the upper layer of the dielectric plate 7A (on the opposite side to the sample electrode).
  • a through hole 22 that connects the groove and the gas outlet 28 is formed immediately below the groove 26a, as shown in the cross section at the position A-1 in FIG. 14 (a). That is, the groove 26a is a portion where the through holes 22 that connect the groove 26 and the gas outlet 28 are arranged at substantially equal intervals.
  • the groove 26b is a portion where the through hole 22 that connects the groove 26 and the gas outlet 28 is disposed.
  • the connecting portion from the gas supply device that supplies gas to the groove 26 and the groove 26a communicate with each other through four paths through the groove 26b.
  • connection force from the gas supply device that supplies the gas to the groove 26b is also almost equal in the length force of the groove 26b communicating with the groove 26a in the two paths.
  • a through hole is provided on the side closer to the center of the dielectric plate 7A than the groove 26a, and communicates with the other groove and the gas outlet.
  • the lower layer (sample electrode side) of the dielectric plate B penetrates the dielectric plate B and communicates with the gas outlet 15 from the groove 14a.
  • a through-groove 22 is provided. That is, a through hole 22 that connects the groove and the gas outlet 15 is formed immediately below the groove 14a, as shown in the cross section at the position A-2 in FIG. 14 (b). That is, the groove 14a is a portion where the through holes 22 that connect the groove 14 and the gas outlet 15 are arranged at substantially equal intervals.
  • the groove 14b is a portion where a through hole that connects the groove 14 and the gas outlet 15 is not disposed.
  • the cross-section at the position A-2 and the cross-section at the position B-1 in FIG. Grooves 26a are provided radially. In this way, by configuring so that the grooves arranged on the joint surfaces of the dielectric plates A and B do not interfere with each other, the amount of gas supplied from the gas outlet 28 can be controlled with high accuracy.
  • (first) grooves 14a and 14b are provided in the upper layer of the dielectric plate 7B (on the opposite side to the sample electrode).
  • the groove 14b is formed so that the central force of the dielectric plate 7B also extends radially in four directions, and the tip force of the groove 14b also extends radially.
  • a through hole 22 that connects the groove and the gas outlet 15 as shown in FIGS. 14 (a) to (c) at the positions of A-1, A-2, and B-1. Is formed.
  • the groove 14a is a portion where the through holes 22 that connect the groove 14 and the gas outlet 15 are arranged at substantially equal intervals.
  • the groove 14b is a portion where a through hole that connects the groove 14 and the gas outlet 15 is not disposed.
  • the connecting portion from the gas supply device 2 to the groove 14 and the groove 14a are independent through the groove 14b.
  • the connecting portion force from the gas supply device 2 to the groove 14 is radially communicated through one path, and the length force of the groove 14b communicating to the groove 14a is almost equal in the two paths.
  • a through hole is provided on the side closer to the center of the dielectric plate 7B than the groove 14a, and communicates with the other groove and the gas outlet.
  • the central force of the dielectric plate extends radially from the cross section at the position A-2 in FIG. 14B and the cross section at the position B-2 in FIG. 14D.
  • Outer end force of groove 14b Four grooves 14a extend radially, and the outer end force of four grooves 26b extending radially from the center of the dielectric plate is further provided so that four grooves 26a extend radially.
  • An antenna may be used to excite plasma, magnetic field microwave plasma (electron cyclotron resonance plasma), magnetic fieldless microwave surface wave plasma, and so on.
  • an electromagnetic coupling device that generates an electromagnetic field in the vacuum vessel through these dielectric windows
  • high-density plasma can be generated, so that a high processing speed can be obtained.
  • the use of an inductively coupled plasma source by using a coil is preferable in terms of the device configuration because it is easy to configure the device, and can generate an efficient plasma with less trouble and less trouble! ,.
  • the force illustrated in the case where the gas blowing loci corresponding to each groove are provided at substantially the same distance from the center of the dielectric window.
  • the gas blowing loca corresponding to each groove differs from the center of the dielectric window. It may be provided at a distance, for example, a structure corresponding to one groove of gas blower loci provided on a plurality of circumferences concentrically arranged with a dielectric window. Moyo.
  • the dielectric window used in the plasma processing apparatus, and the manufacturing method thereof plasma doping with excellent uniformity of the impurity concentration introduced into the sample surface and in-plane uniformity of processing can be achieved. It is possible to provide a plasma processing apparatus capable of realizing excellent plasma processing, a dielectric window used therefor, and a manufacturing method thereof. Therefore, it can be applied to applications such as semiconductor impurity doping, manufacturing of thin film transistors used in liquid crystals, etching of various materials, deposition, and surface modification.

Landscapes

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Abstract

　均一性に優れたプラズマドーピングを実現する。 　真空容器１内に、ガス供給装置２及び１６から所定のガスを導入しつつ、排気装置としてのターボ分子ポンプ３により排気口１１を介して排気を行い、調圧弁４により真空容器１内を所定の圧力に保つ。高周波電源５により１３．５６ＭＨｚの高周波電力を試料電極６に対向した誘電体窓７の近傍に設けられたコイル８に供給することにより、真空容器１内に誘導結合型プラズマを発生させるもので、誘電体窓７が複数の誘電板から構成され、少なくとも相対向する２枚の誘電板の少なくとも片面に溝が形成され、前記溝と前記溝の対向する平坦面とでガス流路を構成するとともに、試料電極に最も近い誘電板に設けられたガス吹き出し口１５，１９が誘電体窓内で溝に連通されている。ガス吹き出し口１５及び１９から導入されるガスの流量を、独立に制御することができ、処理の均一性を高めることができる。

Description

明 細 書
プラズマ処理装置、プラズマ処理方法、これに用いられる誘電体窓及び その製造方法
技術分野
[0001] この発明は、プラズマ処理装置、プラズマ処理方法、これに用いられる誘電体窓及 びその製造方法に関するものである。
背景技術
[0002] 不純物を固体試料の表面に導入する技術としては、不純物をイオン化して低エネ ルギ一で固体中に導入するプラズマドーピング法が知られている（例えば、特許文献 1参照)。図 15は、前記特許文献 1に記載された従来の不純物導入方法としてのブラ ズマドーピング法に用いられるプラズマ処理装置の概略構成を示している。図 15に おいて、真空容器 1内に、シリコン基板よりなる試料 9を載置するための試料電極 6が 設けられている。真空容器 1内に所望の元素を含むドーピング原料ガス、例えば B H
2 を供給するためのガス供給装置 2、真空容器 1内の内部を減圧するポンプ 3が設け
6
られ、真空容器 1内を所定の圧力に保つことができる。マイクロ波導波管 51より、誘電 体窓としての石英板 52を介して、真空容器 1内にマイクロ波が放射される。このマイク 口波と、電磁石 53から形成される直流磁場の相互作用により、真空容器 1内に有磁 場マイクロ波プラズマ（電子サイクロトロン共鳴プラズマ） 54が形成される。試料電極 6 には、コンデンサ 55を介して高周波電源 10が接続され、試料電極 6の電位が制御で きるようになつている。なお、ガス供給装置 2から供給されたガスは、ガス吹き出し口 5 6から真空容器 1内に導入され、排気口 11からポンプ 3へ排気される。
[0003] この構成のプラズマ処理装置にぉ 、て、ガス導入口 56から導入されたドーピング原 料ガス、例えば B Hは、マイクロ波導波管 51及び電磁石 53から成るプラズマ発生手
2 6
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。
[0004] このようにして不純物が導入された試料 9の上に金属配線層を形成した後、所定の 酸化雰囲気の中において金属配線層の上に薄い酸化膜を形成し、その後、 CVD装 置等により試料 9上にゲート電極を形成すると、例えば MOSトランジスタが得られる。
[0005] プラズマドーピング処理の面内分布の制御にとって、ガスの供給方法は重要である 。また、プラズマドーピングに限らず、他のプラズマ処理においても、処理の面内分布 の制御にとって、ガスの供給方法は重要である。このため、これまでにも様々な工夫 が成されてきた。
[0006] 一般的なプラズマ処理装置の分野では、試料に対向して複数のガス吹き出し口を 設けた、誘導結合型プラズマ処理装置が開発されている (例えば、特許文献 2参照） 。図 16は、前記特許文献 2に記載された従来のドライエッチング装置の概略構成を 示している。図 16において、真空処理室 1の上壁が、誘電体力も成る第 1と第 2の天 板 7、 61の重ね合わせによって構成され、かつ上側に位置する第 1の天板 7上に多 重のコイル 8が配設されて高周波電源 5に接続されている。また、ガス導入経路 13か ら第 1の天板 7に向けてプロセスガスを供給するように構成されて 、る。第 1の天板 7 には、ガス導入経路 13に連通するように、内部の 1点を通過点とする 1又は複数の空 洞から成るガス主通路 14が形成され、かっこのガス主通路 14に第 1の天板 7の底面 力も到達するようにガス吹き出し穴 42が形成されている。一方、下側に位置する第 2 の天板 61にはガス吹き出し穴 62と同じ位置にガス吹き出し用の貫通穴 63が形成さ れている。真空処理室 1は排気経路 64にて排気可能に構成され、真空処理室 1内の 下部には基板ステージ 6が配設され、その上に被処理物である基板 9を保持するよう に構成されている。
[0007] 以上の構成において、基板 9の処理時には、基板ステージ 6上に基板 9を載置し、 排気経路 64から真空排気する。真空排気後は、ガス導入経路 13からプラズマ処理 に必要なプロセスガスを導入する。プロセスガスは、第 1の天板 7に設けたガス主経路 14を通って第 1の天板 7内で均等に拡がり、ガス吹き出し穴 62を通って第 1及び第 2 の天板 7、 61間の境界面に一様に到達し、第 2の天板 61に設けたガス吹き出し用の 貫通穴 63を通って基板 9上に均一に分布される。コイル 8に高周波電源 5から高周 波電力を印加することにより、真空処理室 1内のガスがコイル 8から真空処理室 1内に 発せられた電磁波により励起され、天板 7、 41の下部で生じたプラズマによって真空 処理室 1内の基板ステージ 6上に載置された基板 9が処理される。 [0008] 平行平板型の容量結合型プラズマ処理装置において、試料の中心部に向けて吹 き出すガスの流量を、試料の周辺部に向けて吹き出すガスの流量とは独立に制御で きる構成も考案されている（例えば、特許文献 3参照)。図 17は、前記特許文献 3に 記載された従来のドライエッチング装置の概略構成を示している。図 17において、ガ ス供給部を兼ねる上部電極 128は、被処理基板 114に対応する矩形状の枠体 129 と、多数のガス吹出孔 131がほぼ均等な配置で形成されて枠体 129の下部開口を閉 塞するシャワープレート 130と、枠体 129とシャワープレート 130とで囲まれる空間の 内部を内外二つの領域に区分する環状の仕切り壁体 132とが一体形成された形状 になっている。この上部電極 128と真空チャンバ 101の天面部の内部には、仕切り壁 体 132により区分された中央領域ガス空間部 133と周辺領域ガス空間部 134とが形 成されている。
[0009] 中央領域ガス空間部 133の中央部には、反応ガス Gを供給するための単一のガス 導入部 137が設けられているとともに、周辺領域ガス空間部 134には、反応ガス Gを 供給するための二つのガス導入部 138, 139が、上記ガス導入部 137の相反する側 方位置にそれぞれ設けられている。各ガス導入部 137〜139には、一次側バルブ 1 08、マスフローコントローラ（流量調節部） 109および二次側バルブ 110からなるガス 供給系統 106がそれぞれ個別に配管接続されて、ガス供給源 107からそれぞれ反 応ガス Gが供給される。
[0010] 一方、本発明者らは、誘導結合型プラズマ処理装置において、 2枚の誘電板を貼り 合わせてひとつの誘電体窓を構成したものも提案している（特許文献 4)。図 18は、 従来のドライエッチング装置の概略構成を示している。図 18において、ガス導入路は 、第 1の誘電板 200に形成され、誘電板 160a外部から誘電板 160aの略中心までガ スを導入する例えば径 φ 4mmの中空路である第 1のガス導入経路 220と、第 2の誘 電板 210に形成され、誘電板 160aの略中心まで導入されたガスをガス吹き出し口 2 40まで導入する例えば径 φ 4mmの中空路である第 2のガス導入経路 230とからなる 。また、ガス吹き出し口 240は、図 18 (c)の誘電板 160aの断面図（図 18 (b)の A— A '線における断面図）に示されるように、開口部において開口に向かって徐々に径大 となるように側壁にテーパ形状を有し、その最大径、最小径、高さは、例えば φ 8mm 、 φ 0. 5mm、 5mmとされる。
[0011] 特許文献 1 :米国特許第 4912065号明細書
特許文献 2：特開 2001— 15493号公報
特許文献 3：特開 2000 - 294538号公報
特許文献 4：特開 2005 - 209885号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0012] し力しながら、従来の方式 (特許文献 1に記載のプラズマ処理装置)では、不純物 の導入量 (ドーズ量)の試料面内均一性が悪 、と 、う問題があった。ガス吹き出し口 5 6が非等方的に配置されているため、ガス吹き出し口 56に近い部分ではドーズ量が 大きぐ逆にガス吹き出し口 56から遠い部分ではドーズ量が小さ力つた。
[0013] そこで、特許文献 2に示すようなプラズマ処理装置を用いてプラズマドーピングを試 みたが、基板の中心部のドーズ量が大きぐ基板の周辺部のドーズ量が小さくなる結 果となり、均一性が悪力つた。
[0014] 特許文献 3に記載のプラズマ処理装置では、不純物を含むガスの含有量を中央部 と周辺部で独立に制御できるため、均一性は改善したものの、平行平板型の容量結 合型プラズマを用いて 、るために実用的な処理速度が得られな!/、と!/、う問題点があ つた o
[0015] また図 18に示した、 2枚の誘電板を貼り合わせてひとつの誘電体窓を構成した特 許文献 4のプラズマ処理装置は、 2枚の誘電板に形成した溝を重ね合わせて連通さ せひとつの溝を形成しており、各ガス吹き出し口 240はすべて連通した溝に連通して いることになり、本質的には特許文献 2に記載のプラズマ処理装置と同様に、十分な 均一性を持たせることが困難であった。また、 2枚の誘電板の溝を重ね合わせること により連通溝を形成している力 わずかな位置ずれにより流路のコンダクタンスの制 御が困難であった。
[0016] 本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、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と、これに用いる誘電体窓及びその製造方法を提供 することを目的としている。
課題を解決するための手段
[0017] そこで本発明のプラズマ処理装置は、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、真空容器内にガスを供給するガス供給装置と、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、真空容器内を排気する 排気装置と、真空容器内の圧力を制御する圧力制御装置と、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、誘電体窓が複数 の誘電板力 構成され、少なくとも相対向する 2枚の誘電板の少なくとも片面に溝が 形成され、前記溝と前記溝の対向する平坦面とでガス流路を構成するとともに、試料 電極に最も近い誘電板に設けられたガス吹き出し口が誘電体窓内で溝に連通され ている。
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 ビングや、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、前記ガス供給装置力もガスを供給するガ ス供給部とを具備し、前記試料電極に最も近！ヽ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 ヽぅ。
[0018] また、本発明は、上記プラズマ処理装置において、前記各溝が、互いに連通しない 複数の流路系を構成するものを含む。
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。
[0019] また、本発明は、上記プラズマ処理装置において、前記各流路系が、溝が、互いに 連通しな!/、複数のガス流路を構成したものを含む。
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。
[0020] また、本発明は、上記プラズマ処理装置において、前記各流路系が、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を独 立して制御可能に構成されたものを含む。
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 供給口力 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 もよぐ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。
[0021] また、本発明は、上記プラズマ処理装置において、前記各流路系は、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を独 立して制御可能に構成され、各流路系から吹き出されるガス力 前記試料表面でほ ぼ均一な分布を持つように調整されたものを含む。
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。
[0022] また、本発明は、上記プラズマ処理装置において、前記各流路系は、ガス吹き出し 口が同心円状をなすように配列されたものを含む。
この構成により、ガス吹き出しロカものガス供給量が試料面内で均一となるようにす ることがでさる。
[0023] また、本発明は、上記プラズマ処理装置において、ガス吹き出し口が同心円状をな すように配列された第 1および第 2の流路系に連通しており、第 1の流路系は前記同 心円上のガス吹き出し口よりも内側にガス供給部をもち、第 2の流路系は前記同心円 上のガス吹き出し口よりも外側に位置するように構成されたものを含む。
この構成〖こよれば、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、ガス供給部をもっため、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。
[0024] また、本発明は、上記プラズマ処理装置にぉ 、て、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 たものを含む。
この構成により、各ガス吹き出しロカ 均一なガス供給を実現することが可能となる [0025] また、本発明は、上記プラズマ処理装置において、前記溝は、第 1および第 2の誘 電板の一方にのみ形成され、他方は平坦面を構成し、張り合わせにより流路が構成 されたものを含む。
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 、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。
[0026] また、本発明は、上記プラズマ処理装置において、前記第 1の流路系は、誘電板の 中心から、放射状に形成された複数の放射溝部と前記放射溝部に連通する円弧を 描くように形成された第 1の円状溝部とを備え、前記第 1の円状溝部に連通するよう にガス吹き出し口が配設され、前記ガス供給部が前記誘電板の中心で前記放射溝 部と連通するように配設されたものを含む。
この構成により、より均一なガス供給が可能となる。
[0027] また、本発明は、上記プラズマ処理装置において、前記第 2の流路系は、前記第 1 の円状溝部の外側に、円弧を描くように形成された第 2の円状溝部と、前記第 2の円 状溝部から外方にむかって形成された外溝とを有し、前記ガス供給部が前記外溝に 連通するように構成されたものを含む。
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 、ガス分布を得ることができる。
[0028] また、本発明は、また上記プラズマ処理装置において、好適には、電磁結合装置が コイルであることが望ましい。あるいは、電磁結合装置がアンテナであってもよい。 この構成により、高い処理速度を実現できる。
[0029] また、上記プラズマ処理装置は、プラズマドーピング処理にぉ 、てとくに格別の効 果を奏する。
[0030] また、上記プラズマ処理装置にぉ 、て、好適には、各々の溝に独立してガス供給 装置が接続されていることが望ましい。あるいは、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てもよい。
この構成〖こより、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。
[0031] また、上記プラズマ処理装置にお!、て、好適には、ガス供給装置と各々の溝を連通 させるガス流路の一部が、誘電体窓をその周辺で支持する窓枠を貫通する穴、及び 、誘電板を貫通する穴によって構成されて ヽることが望ま Uヽ。
この構成により、リークなどのトラブルが発生しに《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 、な 、部分とに 分けたとき、溝へのガス供給装置力もの接続部と (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力もの接続部から (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。
[0032] 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。
[0033] また、好適には、ある誘電板の一面に設けられた溝と連通する一群の貫通穴が、誘 電体窓の中心力もの距離がほぼ等 、位置に配置されて 、ることが望ま U、。
この構成〖こより、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。
[0034] また、好適には、誘電板が石英ガラスであることが望ま 、。
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。
[0035] また、好適には、誘電体窓が 2枚の誘電板から構成され、各々の誘電板を試料電 極に近い方から誘電板 A、誘電板 Bとしたとき、誘電板 Aの試料電極に対して反対側 の面に第 1の溝が設けられ、誘電板 Bの試料電極に対向する面に第 2の溝が設けら れていることが望ましい。さらに好適には、ガス吹き出し口と第 1の溝力 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 2の溝が、誘電板 Aに設け られた貫通穴を介して連通されて ヽることが望ま ヽ。 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。
[0036] あるいは、誘電体窓が 2枚の誘電板から構成され、各々の誘電板を試料電極に近 い方から誘電板 A、誘電板 Bとしたとき、誘電板 Aの試料電極に対して反対側の面ま たは誘電板 Bの試料電極に対向する面に第 1及び第 2の溝が設けられていてもよい。 このとき、ガス吹き出し口と第 1及び第 2の溝が、誘電板 Aに設けられた貫通穴を介し て連通されて 、ることが望まし 、。
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。
[0037] あるいは、誘電体窓が 3枚の誘電板から構成され、各々の誘電板を試料電極に近 い方カゝら誘電板 A、誘電板 B、誘電板 Cとしたとき、誘電板 Aの試料電極に対して反 対側の面に第 1の溝が設けられ、誘電板 Bの試料電極に対向する面に第 2の溝が設 けられ、誘電板 Bの試料電極に対して反対側の面に第 3の溝が設けられ、誘電板 C の試料電極に対向する面に第 4の溝が設けられていてもよい。このとき、ガス吹き出し 口と第 1及び第 2の溝が、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、誘電板 A及び誘電板 Bに設けられた貫通穴を介して連 通されて!/、ることが望まし!/、。
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。
[0038] あるいは、誘電体窓が 3枚の誘電板から構成され、各々の誘電板を試料電極に近 い方カゝら誘電板 A、誘電板 B、誘電板 Cとしたとき、誘電板 Aの試料電極に対して反 対側の面または誘電板 Bの試料電極に対向する面に第 1及び第 2の溝が設けられ、 誘電板 Bの試料電極に対して反対側の面または誘電板 Cの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てもよい。このとき、ガス吹き出し口と第 1及び第 2 の溝が、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、誘電板 A及び誘電板 Bに設けられた貫通穴を介して連通されて ヽること が望ましい。
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。
[0039] また、上記プラズマ処理装置において誘電体窓の第 1の流路系力 誘電板の中心 から、放射状に形成された複数の第 1の放射溝部と前記第 1の放射溝部に連通する ように前記放射溝部の外方端を中心にして放射状に形成された第 2の放射溝部とを 備え、前記第 2の放射溝部の先端に連通するようにガス吹き出し口が配設され、前記 ガス供給部が前記誘電板の中心で前記第 1の放射溝部と連通するように配設される ようにしてもよい。
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 るようにしてちょい。
[0040] また本発明は、真空容器内に、不純物を含むガスを、所定量、所定濃度で供給し つつ、前記真空容器内を所定の圧力に制御しながら、前記真空容器内で被処理基 板を載置する試料電極に対向して設けられた電磁結合手段を作動させることで、不 純物イオンを含むガスプラズマを生成し、前記被処理基板を処理するプラズマ処理 方法であって、前記被処理基板表面に供給する前記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たことを特徴とする。
[0041] また本発明は、上記プラズマ処理方法にお!、て、前記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 したことを特徴とする。
[0042] また本発明は、上記プラズマ処理方法にぉ 、て、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した ことを特徴とする。
[0043] また本発明は、上記プラズマ処理方法にぉ 、て、前記ガスプラズマによって、前記 被処理基板の表面から 20nm以下の深さとなるように不純物領域を形成したことを特 徴とする。
[0044] 本発明の誘電体窓は、少なくとも 2枚の誘電板が積層された誘電体窓であって、少 なくとも 2枚の誘電板の少なくとも片面に溝が形成され、誘電体窓のいずれかの表面 を成す誘電板の一面に設けられたガス吹き出しロカ 内部で溝に連通されているこ とを特徴とする。
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 ビングや、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。 [0045] 本発明の誘電体窓において、好適には、誘電板が石英ガラスであることが望ましい 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。
[0046] 本発明の誘電体窓の製造方法は、誘電板に貫通穴を形成するステップと、誘電板 に溝を形成するステップと、貫通穴を形成した誘電板と溝を形成した誘電板の少なく とも片面を接触させつつ真空中に載置して加熱し、接触させた面を接合するステップ とを含むことを特徴とする。
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。
[0047] 本発明の誘電体窓の製造方法は、誘電板に貫通穴及び溝を形成するステップと、 貫通穴及び溝を形成した誘電板と他の誘電板の少なくとも片面を接触させつつ真空 中に載置して加熱し、接触させた面を接合するステップとを含むことを特徴とする。 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。
図面の簡単な説明
[0048] [図 1]本発明の実施の形態 1で用いたプラズマドーピング室の構成を示す断面図 [図 2]本発明の実施の形態 1における誘電体窓の構成を示す断面図
[図 3]本発明の実施の形態 1における誘電板の構成を示す平面図
[図 4]本発明の実施の形態 2における誘電体窓の構成を示す断面図
[図 5]本発明の実施の形態 2における誘電板の構成を示す平面図
[図 6]本発明の実施の形態 3における誘電体窓の構成を示す断面図
[図 7]本発明の実施の形態 3における誘電板の構成を示す平面図
[図 8]本発明の実施の形態 4における誘電体窓の構成を示す断面図
[図 9]本発明の実施の形態 4における誘電板の構成を示す平面図
[図 10]本発明の実施の形態 5における誘電体窓の構成を示す断面図
[図 11]本発明の実施の形態 5における誘電板の構成を示す平面図
[図 12]本発明の他の実施形態におけるプラズマドーピング室の構成を示す断面図 [図 13]本発明の実施の形態 6における誘電体窓の構成を示す断面図
[図 14]本発明の実施の形態 9における誘電板の構成を示す平面図 圆 15]従来例のプラズマドーピング装置の構成を示す断面図
[図 16]従来例のドライエッチング装置の構成を示す断面図
[図 17]従来例のドライエッチング装置の構成を示す断面図
[図 18]従来例の誘電体窓の構成を示す斜視図及び断面図 符号の説明
1 真空容器
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 コィノレ
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
発明を実施するための最良の形態
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。 (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 、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 (1 4b, 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力もの接 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)の接続部力 （a)に対してほぼ 等配されて!ゝることを特徴とする。
すなわち、図 1において、真空容器 1内に、ガス供給装置 2から所定のガスを導入し つつ、排気装置としてのターボ分子ポンプ 3により排気を行い、圧力制御装置として の調圧弁 4により真空容器 1内を所定の圧力に保つことができる。高周波電源 5により 13. 56MHzの高周波電力を試料電極 6に対向した誘電体窓 7の近傍に設けられた コイル 8に供給することにより、真空容器 1内に誘導結合型プラズマを発生させること ができる。試料電極 6上に、試料としてのシリコン基板 9を載置する。また、試料電極 6 に高周波電力を供給するための高周波電源 10が設けられており、これは、試料とし ての基板 9がプラズマに対して負の電位をもつように、試料電極 6の電位を制御する 電圧源として機能する。このようにして、プラズマ中のイオンを試料の表面に向力つて 加速し衝突させて試料の表面を処理することができる。ガスとしてジボランやホスフィ ンを含むガスを用いることにより、プラズマドーピング処理を行うことが可能である。な お、ガス供給装置 2から供給されたガスは、排気口 11からポンプ 3へ排気される。タ ーボ分子ポンプ 3及び排気口 11は、試料電極 6の直下に配置されており、また、調 圧弁 4は、試料電極 6の直下で、かつ、ターボ分子ポンプ 3の直上に位置する昇降弁 である。試料電極 6は、 4本の支柱 12により、真空容器 1に固定されている。
[0052] プラズマドーピング処理を行う場合、ガス供給装置 2内に設けられて ヽる流量制御 装置 (マスフローコントローラ）により、不純物原料ガスを含むガスの流量を所定の値 に制御する。一般的には、不純物原料ガスをヘリウムで希釈したガス、例えば、ジボ ラン (B H )をヘリウム (He)で 0. 5%に希釈したガスを不純物原料ガスとして用い、こ
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れを第 1マスフローコントローラで流量制御する。さらに第 2マスフローコントローラで ヘリウムの流量制御を行い、第 1及び第 2マスフローコントローラで流量が制御された ガスをガス供給装置2内で混合した後、配管 (ガス導入経路） 13を介してガス主経路 としての溝 14に導き、さらにガス主経路としての溝 14と連通する複数の穴を介して、 ガス吹き出し口 15より真空容器 1内に混合ガスを導く。複数のガス吹き出し口 15は、 試料電極 6の対向面より試料 9に向けてガスを吹き出すようになって 、る。配管 13と 溝 14とは、誘電体窓と配管 13との間に位置する貫通穴 20を介して連通されている。 つまり、ガス供給装置 2と溝 14を連通させるガス流路の一部が、誘電体窓 7をその周 辺で支持する窓枠を兼ねる真空容器 1の上部を貫通する穴、及び、誘電板を貫通す る穴（後述）によって構成されている。この構成により、接続フランジが誘電体窓 7に 接触する構造を避け、真空容器に接続フランジを配設すればよいため、リークなどの トラブルが発生しにくくなる。
[0053] 同様に、別のマスフローコントローラで流量を制御された混合ガスを、配管 (ガス導 入経路） 17を介してガス主経路としての溝 18に導き、さらにガス主経路としての溝 18 と連通する複数の穴を介して、ガス吹き出し口 19より真空容器 1内に導く。複数のガ ス吹き出し口 19は、試料電極 6の対向面より試料 9に向けてガスを吹き出すようにな つている。配管 17と溝 18とは、誘電体窓と配管 17との間に位置する貫通穴 21を介し て連通されている。つまり、ガス供給装置 16と溝 18を連通させるガス流路の一部が、 誘電体窓 7をその周辺で支持する窓枠を兼ねる真空容器 1の上部を貫通する穴、及 び、誘電板を貫通する穴（後述）によって構成されている。勿論、真空容器 1とは別の 部品として、誘電体窓 7をその周辺で支持する窓枠を構成してもよい。
[0054] 図 2は、誘電体窓 7の断面の詳細図である。この図力 あきらかなように、誘電体窓 7は 2枚の誘電板 7A及び 7B力 構成され、各誘電板の片面に互いに独立した第 1 および第 2の流路系を構成するガス流路となる溝 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。
[0055] 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。
[0056] 図 3 (a)乃至 (c)は、誘電体窓 7を構成する誘電板 7A及び 7Bの平面図であり、そ れぞれ図 2の A— 1、 A- 2、 B— 1の位置における断面を示して!/、る。図 3 (a)にお!/ヽ て A—1の位置における断面を示すように、誘電板 7Aの下層（試料電極側）には、溝 とガス吹き出し口とを繋ぐ貫通穴 22と、溝と窓枠とを連通させる貫通穴 23が設けられ ている。
[0057] また、図 3 (b)において A— 2の位置における断面を示すように、誘電板 7Aの上層（ 試料電極に対して反対側）には、（第 1の溝） 14a及び 14bが設けられている。溝 14a の直下には、図 3 (a)〖こ A— 1の位置における断面で示したように溝とガス吹き出し口 15とを繋ぐ貫通穴 22が形成されている。つまり、溝 14aは、溝 14とガス吹き出し口 15 とを繋ぐ貫通穴 22がほぼ等間隔で配置された部分である。また、溝 14bは、溝 14と ガス吹き出し口 15とを繋ぐ貫通穴が配置されていない部分である。図 3A— 2から明 らかなように、溝 14へのガス供給装置 2からの接続部と溝 14aとは、溝 14bを介して 2 つの経路にて連通され、かつ、溝 14へのガス供給装置 2からの接続部力も溝 14aま でを連通する溝 14bの長さ力 2つの経路においてほぼ等しくなつている。つまり、溝 14と窓枠とを連通させる貫通穴 23と溝 14との接続部から、溝 14aと溝 14bとの接続 部 24までの経路の長さ力 2つの経路にぉ 、てほぼ等し 、。
[0058] さらに、溝 14aと溝 14bとの接続部 24は、溝 14aに対してほぼ等配されており、ガス を供給した際に各々の貫通穴 22に供給されるガスの流量のばらつきを抑制できるよ うになつている。ここでは、溝 14へのガス供給装置 2からの接続部と溝 14aとは、溝 1 4bを介して 2つの経路にて連通されて 、る場合を例示した力 3つ以上の経路に分 けられていてもよい。また、溝 14aよりも誘電板 7Aの中心に近い部分には、溝 18とガ ス吹き出し口 19とを繋ぐ貫通穴 22が配置されている。この一群の貫通穴 22は、誘電 体窓 7の中心からの距離がほぼ等し 、位置に配置されて 、る。 [0059] 図 3 (c)に B— 1の位置における断面を示すように、誘電板 Bの下層（試料電極側） には、（第 2の）溝 18a及び 18bが設けられている。溝 18aの直下には、図 3 (b)にお V、て A— 2の位置における断面を示したように溝とガス吹き出し口 19とを繋ぐ貫通穴 22が形成されている。つまり、溝 18aは、溝 18とガス吹き出し口 19とを繋ぐ貫通穴 22 がほぼ等間隔で配置された部分である。また、溝 18bは、溝 18とガス吹き出し口 19と を繋ぐ貫通穴が配置されて 、な 、部分である。
[0060] 図 3 (c)において B— 1の位置における断面から明らかなように、溝 18へのガス供給 装置 16からの接続部と溝 18aとは、溝 18bを介して 4つの経路にて連通され、かつ、 溝 18へのガス供給装置 16からの接続部から溝 18aまでを連通する溝 18bの長さ力 4つの経路においてほぼ等しくなつている。つまり、溝 18と窓枠とを連通させる貫通 穴 23と溝 18との接続部から、溝 18aと溝 18bとの接続部 25までの経路の長さ力 4 つの経路にぉ 、てほぼ等し 、。
[0061] さらに、溝 18aと溝 18bとの接続部 25は、溝 18aに対してほぼ等配されており、ガス を供給した際に各々の貫通穴 22に供給されるガスの流量のばらつきを抑制できるよ うになつている。ここでは、溝 18へのガス供給装置 16からの接続部と溝 18aとは、溝 18bを介して 4つの経路にて連通されて 、る場合を例示した力 2つ以上の任意の経 路に分けられていてもよい。
[0062] また、図 3 (b)の A— 2の位置における断面図及び図 3 (c)の B— 1の位置における 断面図から明らかなように、溝 14bは溝 14aの外側に、溝 18bは溝 18aの内側に設け られる。このように、誘電板 A及び Bの接合面に配置した溝が互いに干渉しないように 構成することにより、ガス吹き出し口 15とガス吹き出し口 19からのガス供給量を独立 に制御することが可能となる。
[0063] なお、各々の誘電板 7A及び 7Bは石英ガラス製である。石英ガラスは、容易に高純 度のものを得ることが可能で、かつ、構成元素であるシリコン及び酸素は、半導体素 子に対する汚染源とはなりにくいため、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。
[0064] 次に、このような誘電体窓 7を製造する手順を説明する。まず、誘電板 7Aの片面に 溝 14を形成し、さらに貫通穴 22及び 23を形成する。また、誘電板 7Bの片面に溝 18 を形成する。次いで、貫通穴を形成した誘電板 7Aと溝を形成した誘電板 7Bにおい て、溝 14と溝 18を形成した面どうしを接触させつつ真空中に載置して約 1000°Cに 加熱することにより、接触させた面を接合することができる。このようにして得られた誘 電体窓 7は、機械的強度に優れ、通常のプラズマ処理において接合面が剥がれるこ とは無い。
[0065] さて、このプラズマ処理装置において、試料電極 6の温度を 25°Cに保ちつつ、真空 容器 1内に Heで希釈された B Hガス、及び Heガスを、ガス吹き出し口 15からそれぞ
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れ 5sccm、 100sccm、ガス吹き出し口 19からそれぞれ lsccm、 20sccm供給し、真 空容器 1内の圧力を 0. 7Paに保ちながらコイル 8に高周波電力を 1400W供給する ことにより、真空容器 1内にプラズマを発生させるとともに、試料電極 6に 150Wの高 周波電力を供給することにより、プラズマ中のボロンイオンを基板 9の表面に衝突させ て、ボロンを基板 9の表面近傍に導入することができた。このとき、基板 9の表面近傍 に導入されたボロン濃度（ドーズ量)の面内均一性は ±0. 65%と良好であった。
[0066] 比較のため、ガス吹き出し口 15とガス吹き出し口 19から同じ流量 (Heで希釈された B Hガス、及び Heガスをそれぞれ 6sccm、 120sccm)を供給して処理したところ、ド
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一ズ量は基板 9の中心に近いほど大きぐ面内均一性は ± 2. 2%であった。
[0067] このように、基板の中心に近い部分と遠い部分のガス流量を独立に制御することが 、プロセスの均一性を確保する上で極めて重要であるという事情は、プラズマドーピ ングにとくに顕著な現象である。ドライエッチングにおいては、イオンアシスト反応を励 起するに必要とされるラジカルはごく微量であるため、とくに誘導結合型プラズマ源な どの高密度プラズマ源を用いる場合には、ガス吹き出し口の配置が原因で著しくエツ チング速度分布の均一性が損なわれることは希である。また、プラズマ CVDにおい ては、基板を加熱しながら基板上に薄膜を堆積させるため、基板温度が均一であれ ばガス吹き出し口の配置が原因で著しく堆積速度分布の均一性が損なわれることは 希である。
[0068] また、ここでは誘電体窓 7の中心に近いガス吹き出し口 19から導入されるガス中の B H濃度と、ここでは誘電体窓 7の中心力も遠いガス吹き出し口 15から導入されるガ
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ス中の B H濃度を等しくした場合を例示したが、このような装置構成においては、 B H濃度をも独立に制御することが可能である。
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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ぉ 、て特に有効である。
[0069] ところで、絶縁膜のドライエッチングにお 、て、フッ化カーボン系の薄膜が真空容器 の内壁に堆積することによるエッチング特性の変動が問題となる場合があるが、真空 容器内に導入される混合ガス中のフッ化カーボン系ガスの濃度は数％程度であり、 堆積膜の影響は比較的小さい。一方、プラズマドーピングにおいては、真空容器内 に導入される不活性ガス中の不純物原料ガスの濃度は 1%以下であり（とくに精度よ くドーズ量を制御したい場合には 0. 1%以下)、堆積膜の影響が比較的大きくなつて しまう。なお、真空容器内に導入される不活性ガス中の不純物原料ガスの濃度は、小 さくとも 0. 001%以上であることが必要である。これよりも小さいと、所望のドーズ量を 得るために極めて長時間の処理が必要となってしまう。
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力つた。本発明によれば、真空 容器内壁の状態に関係なぐ 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。
[0070] (実施の形態 2)
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 、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。
[0071] 図 4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カゝら構成され、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。
[0072] 図 5 (a)および (b)は、誘電板 7Aの平面図であり、それぞれ図 4の A— 1の位置に おける断面、 A— 2の位置における断面を示している。図 5 (a)に A— 1にの位置にお ける断面を示すように、誘電板 7Aの下層（試料電極側）には、溝とガス吹き出し口と を繋ぐ貫通穴 22と、溝と窓枠とを連通させる貫通穴 23が設けられて 、る。
[0073] また、図 5 (b)に A— 2の位置における断面を示すように、誘電板 7Aの上層（試料 電極に対して反対側）には、（第 1の）溝 14a及び 14b、（第 2の）溝 18a及び 18bが設 けられている。溝 14aの直下には、図 5 (a)に A— 1の位置における断面を示したよう に溝とガス吹き出し口 15とを繋ぐ貫通穴 22が形成されている。つまり、溝 14aは、溝 14とガス吹き出し口 15とを繋ぐ貫通穴 22がほぼ等間隔で配置された部分である。ま た、溝 14bは、溝 14とガス吹き出し口 15とを繋ぐ貫通穴が配置されていない部分で ある。図 5 (b)における A— 2の位置における断面図から明らかなように、溝 14へのガ ス供給装置 2からの接続部と溝 14aとは、溝 14bを介して 2つの経路にて連通され、 かつ、溝 14へのガス供給装置 2からの接続部力も溝 14aまでを連通する溝 14bの長 さ力 2つの経路においてほぼ等しくなつている。
[0074] また、溝 18aの直下には、図 5 (a)に A— 1の位置における断面を示したように溝と ガス吹き出し口 19とを繋ぐ貫通穴 22が形成されている。つまり、溝 18aは、溝 18とガ ス吹き出し口 19とを繋ぐ貫通穴 22がほぼ等間隔で配置された部分である。また、溝 18bは、溝 18とガス吹き出し口 19とを繋ぐ貫通穴が配置されていない部分である。 図 5 (b)の A— 2の位置における断面図から明らかなように、溝 18へのガス供給装置 16からの接続部と溝 18aとは、溝 18bを介して 4つの経路にて連通され、かつ、溝 18 へのガス供給装置 16からの接続部から溝 18aまでを連通する溝 18bの長さが、 4つ の経路にぉ 、てほぼ等しくなつて 、る。
[0075] また、図 5 (b)の A— 2の位置における断面からあきらかなように、溝 14bは溝 14aの 外側に、溝 18bは溝 18aの内側に設けられる。このように、誘電板 A及び Bの接合面 に配置した溝が互いに干渉しないように構成することにより、ガス吹き出し口 15とガス 吹き出し口 19からのガス供給量を独立に制御することが可能となる。
[0076] (実施の形態 3)
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 、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カゝら構成され、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。
[0077] 図 7 (a)および（b)は、誘電板 7Aの平面図であり、それぞれ図 6の A— 1、 B— 1の 位置における断面を示している。図 7 (a)に A— 1の位置における断面を示すように、 誘電板 7Aには、溝とガス吹き出し口とを繋ぐ貫通穴 22と、溝と窓枠とを連通させる貫 通穴 23が設けられている。また、図 7 (b)に B—1の位置における断面を示すように、 誘電板 7Bの下層（試料電極に対向する側）には、（第 1の)溝 14a及び 14b、（第 2の )溝 18a及び 18bが設けられている。
[0078] 溝 14aの直下には、図 7 (a)に A—1における断面を示したように溝とガス吹き出し 口 15とを繋ぐ貫通穴 22が形成されている。つまり、溝 14aは、溝 14とガス吹き出し口 15とを繋ぐ貫通穴 22がほぼ等間隔で配置された部分である。また、溝 14bは、溝 14 とガス吹き出し口 15とを繋ぐ貫通穴が配置されていない部分である。図 7 (b)の B— 1 の位置における断面図から明らかなように、溝 14へのガス供給装置 2からの接続部と 溝 14aとは、溝 14bを介して 2つの経路にて連通され、かつ、溝 14へのガス供給装置 2からの接続部力も溝 14aまでを連通する溝 14bの長さ力 2つの経路においてほぼ 等しくなつている。
[0079] また、溝 18aの直下には、図 7 (a)に A— 1の位置における断面図を示したように溝 とガス吹き出し口 19とを繋ぐ貫通穴 22が形成されている。つまり、溝 18aは、溝 18と ガス吹き出し口 19とを繋ぐ貫通穴 22がほぼ等間隔で配置された部分である。また、 溝 18bは、溝 18とガス吹き出し口 19とを繋ぐ貫通穴が配置されていない部分である 。図 7 (b)に示す B— 1の位置における断面から明らかなように、溝 18へのガス供給 装置 16からの接続部と溝 18aとは、溝 18bを介して 4つの経路にて連通され、かつ、 溝 18へのガス供給装置 16からの接続部から溝 18aまでを連通する溝 18bの長さ力 4つの経路にぉ 、てほぼ等しくなつて 、る。
[0080] また、図 7 (b)に示す B—1の位置における断面力もあきらかなように、溝 14bは溝 1 4aの外側に、溝 18bは溝 18aの内側に設けられる。このように、誘電板 A及び Bの接 合面に配置した溝が互いに干渉しないように構成することにより、ガス吹き出し口 15 とガス吹き出し口 19からのガス供給量を独立に制御することが可能となる。
[0081] (実施の形態 4)
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系統ではなぐ 4系統設けられている。
[0082] 図 8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 3枚の誘電板 7A、 7B及び 7Cカゝら構成され、各誘電板の片面にガス流路となる溝 14 、 18、 26及び 27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、 19、 28及び 29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。
[0083] 図 9 (a)乃至 (e)は、誘電体窓 7を構成する誘電板 7A、 7B及び 7Cの平面図であり 、それぞれ図 8の A—l、 A—2、 B—l、 B—2、 C— 1の位置における断面を示してい る。図 9 (a)〖こ A— 1の位置における断面図を示すように、誘電板 7Aの下層（試料電 極側）には、溝とガス吹き出し口とを繋ぐ貫通穴 22と、溝と窓枠とを連通させる貫通穴 23が設けられている。
[0084] また、図 9 (b)に A— 2の位置における断面を示すように、誘電板 7Aの上層（試料 電極に対して反対側）には、（第 3の）溝 26a及び 26bが設けられている。溝 26aの直 下には、図 9 (a)に A— 1の位置における断面で示したように溝とガス吹き出し口 28と を繋ぐ貫通穴 22が形成されている。つまり、溝 26aは、溝 26とガス吹き出し口 28とを 繋ぐ貫通穴 22がほぼ等間隔で配置された部分である。また、溝 26bは、溝 26とガス 吹き出し口 28とを繋ぐ貫通穴が配置されて 、な 、部分である。図 9A— 2から明らか なように、溝 26へのガス供給を行うガス供給装置からの接続部と溝 26aとは、溝 26b を介して 2つの経路にて連通され、かつ、溝 26へのガス供給を行うガス供給装置から の接続部力も溝 26aまでを連通する溝 26bの長さ力 2つの経路にぉ 、てほぼ等しく なっている。なお、溝 26aよりも誘電板 7Aの中心に近い側には、他の溝とガス吹き出 し口とを連通する貫通穴が設けられて 、る。
[0085] 図 9 (c)に B— 1の位置における断面を示すように、誘電板 Bの下層（試料電極側） には、（第 4の）溝 27a及び 27bが設けられている。溝 27aの直下には、図 9 (b)に A— 2の位置における断面を示したように溝とガス吹き出し口 29とを繋ぐ貫通穴 22が形成 されている。つまり、溝 27aは、溝 27とガス吹き出し口 29とを繋ぐ貫通穴 22がほぼ等 間隔で配置された部分である。また、溝 27bは、溝 27とガス吹き出し口 29とを繋ぐ貫 通穴が配置されていない部分である。図 9 (c)に B— 1の位置における断面から明ら かなように、溝 27へのガス供給を行うガス供給装置からの接続部と溝 27aとは、溝 27 bを介して 4つの経路にて連通され、かつ、溝 27へのガス供給を行うガス供給装置か らの接続部力も溝 27aまでを連通する溝 27bの長さが、 4つの経路においてほぼ等し くなつている。なお、溝 27aよりも誘電板 7Bの中心に近い側には、他の溝とガス吹き 出し口とを連通する貫通穴が設けられて 、る。
[0086] また、図 9 (b)の A— 2の位置における断面及び図 9 (c)の B— 1の位置における断 面図からわ力るように、溝 26bは溝 26aの外側に、溝 27bは溝 27aの内側に設けられ る。このように、誘電板 A及び Bの接合面に配置した溝が互いに干渉しないように構 成することにより、ガス吹き出し口 28とガス吹き出し口 29から供給されるガス供給量を 独立に制御することが可能となる。
[0087] 図 9 (C)に B— 2の位置における断面を示すように、誘電板 7Bの上層（試料電極に 対して反対側）には、（第 1の)溝 14a及び 14bが設けられている。溝 14aの直下には 、図 9 (a)乃至 (c)に A 1、 A— 2及び B 1の位置における断面を示したように溝と ガス吹き出し口 15とを繋ぐ貫通穴 22が形成されている。
[0088] つまり、溝 14aは、溝 14とガス吹き出し口 15とを繋ぐ貫通穴 22がほぼ等間隔で配 置された部分である。また、溝 14bは、溝 14とガス吹き出し口 15とを繋ぐ貫通穴が配 置されていない部分である。図 9 (d)に示す B— 2の位置における断面図から明らか なように、溝 14へのガス供給装置 2からの接続部と溝 14aとは、溝 14bを介して 2つの 経路にて連通され、かつ、溝 14へのガス供給装置 2からの接続部力も溝 14aまでを 連通する溝 14bの長さ力 2つの経路においてほぼ等しくなつている。なお、溝 14aよ りも誘電板 7Bの中心に近い側には、他の溝とガス吹き出し口とを連通する貫通穴が 設けられている。
[0089] 図 9 (e)に C 1の位置における断面を示すように、誘電板 Cの下層（試料電極側） には、（第 2の)溝 18a及び 18bが設けられている。溝 18aの直下には、図 9 (a)乃至（ d)に A—l、 A— 2、 B—l及び B— 2の位置における断面を示したように溝とガス吹き 出し口 19とを繋ぐ貫通穴 22が形成されている。つまり、溝 18aは、溝 18とガス吹き出 し口 19とを繋ぐ貫通穴 22がほぼ等間隔で配置された部分である。また、溝 18bは、 溝 18とガス吹き出し口 19とを繋ぐ貫通穴が配置されていない部分である。図 9 (e)に 示す C 1の位置における断面から明らかなように、溝 18へのガス供給装置 16から の接続部と溝 18aとは、溝 18bを介して 4つの経路にて連通され、かつ、溝 18へのガ ス供給装置 16からの接続部力も溝 18aまでを連通する溝 18bの長さが、 4つの経路 にお 、てほぼ等しくなつて 、る。
[0090] また、図 9 (d)における B— 2の位置における断面及び図 9 (e)における C 1の位 置における断面からわ力るように、溝 14bは溝 14aの外側に、溝 18bは溝 18aの内側 に設けられる。このように、誘電板 B及び Cの接合面に配置した溝が互いに干渉しな いように構成することにより、ガス吹き出し口 15とガス吹き出し口 19からのガス供給量 を独立に制御することが可能となる。 [0091] (実施の形態 5)
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 、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系統ではなぐ 4系統設けられている。
[0092] 図 10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 3枚の誘電板 7A、 7B及び 7Cから構成され、誘電板 B及び Cの片面にガス流路と なる溝 14、 18、 26及び 27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、 19、 28及び 29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。
[0093] 図 11 (a)乃至 (d)は、誘電体窓 7を構成する誘電板 7A、 7B及び 7Cの平面図であ り、それぞれ図 10の A—l、 B—l、 B— 2、 C—lの位置における断面を示している。 図 11 (a)に A— 1の位置における断面図を示すように、誘電板 7Aには、溝とガス吹き 出し口とを繋ぐ貫通穴 22と、溝と窓枠とを連通させる貫通穴 23が設けられている。ま た、図 11 (b)に B— 1における断面を示すように、誘電板 7Bの下層（試料電極側）に は、（第 3の）溝 26a及び 26bが設けられている。溝 26aの直下には、図 11A— 1で示 したように溝とガス吹き出し口 28とを繋ぐ貫通穴 22が形成されている。つまり、溝 26a は、溝 26とガス吹き出し口 28とを繋ぐ貫通穴 22がほぼ等間隔で配置された部分で ある。また、溝 26bは、溝 26とガス吹き出し口 28とを繋ぐ貫通穴が配置されていない 部分である。図 11 (b)に示す B—1の位置における断面から明らかなように、溝 26へ のガス供給装置からの接続部と溝 26aとは、溝 26bを介して 2つの経路にて連通され 、かつ、溝 26へのガス供給装置からの接続部力も溝 26aまでを連通する溝 26bの長 さ力 2つの経路においてほぼ等しくなつている。
[0094] また、誘電板 Bの下層（試料電極側）には、（第 4の)溝 27a及び 27bが設けられて ヽ る。溝 27aの直下には、図 11 (a)に A— 1の位置における断面図を示したように溝と ガス吹き出し口 29とを繋ぐ貫通穴 22が形成されている。つまり、溝 27aは、溝 27とガ ス吹き出し口 29とを繋ぐ貫通穴 22がほぼ等間隔で配置された部分である。また、溝 27bは、溝 27とガス吹き出し口 29とを繋ぐ貫通穴が配置されていない部分である。 図 11 (b)の B— 1の位置における断面から明らかなように、溝 27へのガス供給装置か らの接続部と溝 27aとは、溝 27bを介して 4つの経路にて連通され、かつ、溝 27への ガス供給装置力もの接続部力 溝 27aまでを連通する溝 27bの長さが、 4つの経路に おいてほぼ等しくなつている。なお、溝 27aよりも誘電板 7Bの中心に近い側には、他 の溝とガス吹き出し口とを連通する貫通穴が設けられている。
[0095] また、図 11 (b)の B—1の位置における断面図からわ力るように、溝 26bは溝 26aの 外側に、溝 27bは溝 27aの内側に設けられる。このように、誘電板 A及び Bの接合面 に配置した溝が互いに干渉しないように構成することにより、ガス吹き出し口 28とガス 吹き出し口 29からのガス供給量を独立に制御することが可能となる。
[0096] 図 11 (c)に B— 2の位置における断面を示すように、誘電板 7Bの上層（試料電極に 対して反対側）には、溝とガス吹き出し口とを繋ぐ貫通穴 22と、溝と窓枠とを連通させ る貫通穴 23が設けられて 、る。
[0097] 図 11 (d)に C—1の位置における断面を示すように、誘電板 7Cの下層（試料電極 側）には、（第 1の)溝 14a及び 14bが設けられている。溝 14aの直下には、図 l l (a)、 (b)、 (c)にそれぞれ A— 1、 B— 1及び B— 2の位置における断面で示したように溝と ガス吹き出し口 15とを繋ぐ貫通穴 22が形成されている。つまり、溝 14aは、溝 14とガ ス吹き出し口 15とを繋ぐ貫通穴 22がほぼ等間隔で配置された部分である。また、溝 14bは、溝 14とガス吹き出し口 15とを繋ぐ貫通穴が配置されていない部分である。 図 11 (d)に示す C 1の位置における断面図から明らかなように、溝 14へのガス供 給装置 2からの接続部と溝 14aとは、溝 14bを介して 2つの経路にて連通され、かつ、 溝 14へのガス供給装置 2からの接続部から溝 14aまでを連通する溝 14bの長さ力 2 つの経路にぉ 、てほぼ等しくなつて 、る。
[0098] また、誘電板 Cの下層（試料電極側）には、（第 2の）溝 18a及び 18bが設けられて いる。溝 18aの直下には、図 11 (a)乃至（c)に A— 1、 B— 1及び B— 2の位置におけ る断面図を示したように溝とガス吹き出し口 19とを繋ぐ貫通穴 22が形成されている。 つまり、溝 18aは、溝 18とガス吹き出し口 19とを繋ぐ貫通穴 22がほぼ等間隔で配置 された部分である。また、溝 18bは、溝 18とガス吹き出し口 19とを繋ぐ貫通穴が配置 されていない部分である。図 11 (d)に示す C—1の位置における断面図から明らかな ように、溝 18へのガス供給装置 16からの接続部と溝 18aとは、溝 18bを介して 4つの 経路にて連通され、かつ、溝 18へのガス供給装置 16からの接続部力 溝 18aまでを 連通する溝 18bの長さ力 4つの経路においてほぼ等しくなつている。
[0099] また、図 11 (d)に示す C—1の位置における断面からわ力るように、溝 14bは溝 14a の外側に、溝 18bは溝 18aの内側に設けられる。このように、誘電板 B及び Cの接合 面に配置した溝が互いに干渉しないように構成することにより、ガス吹き出し口 15とガ ス吹き出し口 19からのガス供給量を独立に制御することが可能となる。
[0100] (実施の形態 6)
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本づっ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 つている。一方ガスは 2系統となっている。
[0101] 図 13は、誘電体窓 7の断面の詳細図である。この図からわ力るように、ここでも誘電 体窓 7は 3枚の誘電板 7A、 7B及び 7Cカゝら構成され、誘電板 7A、 7Bの各誘電板の 片面にガス流路となる溝 14、 26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、 28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さらに精密に行うことが可能となる。
[0102] 図 14 (a)乃至 (e)は、誘電体窓 7を構成する誘電板 7A、 7B及び 7Cの平面図であ り、それぞれ図 13の A—l、 A—2、 B—l、 B— 2、 C— 1の各位置における断面を示 している。図 14 (a)〖こ A— 1の位置における断面図を示すように、誘電板 7Aの下層（ 試料電極側）には、溝とガス吹き出し口とを繋ぐ貫通穴 22と、溝と窓枠とを連通させる 貫通穴 23が設けられて 、る。 [0103] また、図 14 (b)に A— 2の位置における断面を示すように、誘電板 7Aの上層（試料 電極に対して反対側）には、溝 26a及び 26bが設けられている。溝 26aの直下には、 図 14 (a)に A— 1の位置における断面を示したように溝とガス吹き出し口 28とを繋ぐ 貫通穴 22が形成されている。つまり、溝 26aは、溝 26とガス吹き出し口 28とを繋ぐ貫 通穴 22が互いにほぼ等間隔で配置された部分である。また、溝 26bは、溝 26とガス 吹き出し口 28とを繋ぐ貫通穴 22が配置されて 、な 、部分である。図 9A— 2から明ら かなように、溝 26へのガス供給を行うガス供給装置からの接続部と溝 26aとは、溝 26 bを介して 4つの経路にて連通され、かつ、溝 26へのガス供給を行うガス供給装置か らの接続部力も溝 26aまでを連通する溝 26bの長さ力 2つの経路においてほぼ等し くなつている。なお、溝 26aよりも誘電板 7Aの中心に近い側には、他の溝とガス吹き 出し口とを連通する貫通穴が設けられて 、る。
[0104] 図 14 (c)に B—1の位置における断面を示すように、誘電板 Bの下層（試料電極側） には、この誘電板 Bを貫通し溝 14aからガス吹き出し口 15に連通する貫通溝 22が設 けられている。すなわち溝 14aの直下には、図 14 (b)に A— 2の位置における断面を 示したように溝とガス吹き出し口 15とを繋ぐ貫通穴 22が形成されている。つまり、溝 1 4aは、溝 14とガス吹き出し口 15とを繋ぐ貫通穴 22がほぼ等間隔で配置された部分 である。また、溝 14bは、溝 14とガス吹き出し口 15とを繋ぐ貫通穴が配置されていな い部分である。図 14 (c)に示された B—1の位置における断面から明らかなように、溝 14へのガス供給を行うガス供給装置からの接続部と溝 14aとは、溝 14bを介して 4つ の経路にて連通され、かつ、溝 14へのガス供給を行うガス供給装置力もの接続部か ら溝 14aまでを連通する溝 14bの長さ力 4つの経路においてほぼ等しくなつている。 なお、溝 14aよりも誘電板 7Bの中心力も外側に位置する部分には、他の溝 26とガス 吹き出し口とを連通する貫通穴 22が設けられている。
[0105] また、図 14 (b)の A— 2の位置における断面及び図 14 (c)の B—1の位置における 断面図からわ力るように、溝 26bの外方端力もそれぞれ 4本の溝 26aが放射状に設け られる。このように、誘電板 A及び Bの接合面に配置した溝が互いに干渉しないように 構成することにより、ガス吹き出し口 28ら供給されるガス供給量を高精度に制御する ことが可能となる。 [0106] 図 14 (c)に B— 2の位置における断面を示すように、誘電板 7Bの上層（試料電極に 対して反対側）には、（第 1の)溝 14a及び 14bが設けられており、溝 14bは誘電板 7B の中心力も 4方向に放射状に伸び、さらにこの溝 14bの先端力も溝 14aが放射状に のびるように形成されている。溝 14aの直下には、図 14 (a)乃至（c)に A— 1、 A— 2 及び B—1の位置における断面を示したように溝とガス吹き出し口 15とを繋ぐ貫通穴 22が形成されている。
[0107] つまり、溝 14aは、溝 14とガス吹き出し口 15とを繋ぐ貫通穴 22がほぼ等間隔で配 置された部分である。また、溝 14bは、溝 14とガス吹き出し口 15とを繋ぐ貫通穴が配 置されていない部分である。図 14 (d)に示す B— 2の位置における断面図から明らか なように、溝 14へのガス供給装置 2からの接続部と溝 14aとは、溝 14bを介してそれ ぞれ独立した 4つの経路にて放射状に連通され、かつ、溝 14へのガス供給装置 2か らの接続部力も溝 14aまでを連通する溝 14bの長さ力 2つの経路においてほぼ等し くなつている。なお、溝 14aよりも誘電板 7Bの中心に近い側には、他の溝とガス吹き 出し口とを連通する貫通穴が設けられて 、る。
[0108] 図 14 (e)に C—1位置における断面図を示すように、誘電板 Cの下層（試料電極側 )には、溝は設けられておらず、平坦面を構成し、この平坦面と誘電板 Bの片面に設 けられた溝 14とで流路を構成して 、る。
[0109] また、図 14 (b)における A— 2の位置における断面及び図 14 (d)における B— 2の 位置における断面からわ力るように、誘電板の中心力も放射状に伸びる 4本の溝 14b の外端力 さらに放射状に 4本の溝 14aが延び、また、誘電板の中心から放射状に 伸びる 4本の溝 26bの外端力もさらに放射状に 4本の溝 26aが延びるように設けられ る。このように、誘電板 B及び Cの接合面に配置した溝が互いに干渉しないように構 成することにより、ガス吹き出し口 15とガス吹き出し口 28からのガス供給量を独立に より制御性よく制御することが可能となる。
[0110] 以上述べた本発明の実施形態においては、本発明の適用範囲のうち、真空容器 の形状、プラズマ源の方式及び配置等に関して様々なノリエーシヨンのうちの一部を 例示したに過ぎない。本発明の適用にあたり、ここで例示した以外にも様々なノリエ ーシヨンが考えられることは、いうまでもない。 [0111] 例えば、コイル 8を平面状としてもよぐあるいは、誘電体窓を介して真空容器内に 電磁界を生じさせる電磁結合装置としてコイルを用いるのではなぐヘリコン波プラズ マ、磁気中性ループプラズマ、有磁場マイクロ波プラズマ（電子サイクロトロン共鳴プ ラズマ）、無磁場マイクロ波表面波プラズマなどを励起するためのアンテナを用いても ょ ヽ。これらの誘電体窓を介して真空容器内に電磁界を生じさせる電磁結合装置を 用いると、高密度プラズマを発生させることができるため、高い処理速度が得られる。 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ぐ効率の良いプラズマ生成ができる点に お!、て装置構成上好ま 、。
[0112] また、各々の溝に対して独立してガス供給装置を備える場合を例示したが、図 12に 示すように、ガス供給装置 2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 30を備える構成としてもよぐ制御弁としては可変式のオリフィスな どを適宜利用することができる。この構成においては、各々の溝に連通するガス吹き 出しロカ のガス濃度に変化はもたせられないものの、マスフローコントローラや各種 バルブ類を多用するガス供給装置の数を最小限とすることができ、装置構成の簡略 化 ·装置の小型化 ·故障の低減などに効果を奏する。
[0113] また、各々の溝に対応するガス吹き出しロカ 誘電体窓の中心からほぼ同じ距離 の位置に設けられる場合を例示した力 各々の溝に対応するガス吹き出しロカ 誘 電体窓の中心から異なる距離の位置に設けられていてもよぐ例えば、誘電体窓と同 心円状に配置された複数の円周上に設けられたガス吹き出しロカ あるひとつの溝 に対応するような構成であってもよ 、。
産業上の利用可能性
[0114] 本発明のプラズマ処理装置と、これに用いる誘電体窓及びその製造方法によれば 、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と、これに用い る誘電体窓及びその製造方法を提供することができる。したがって、半導体の不純物 ドーピング工程をはじめ、液晶などで用いられる薄膜トランジスタの製造や、各種材 料のエッチング、堆積、表面改質等の用途にも適用できる。

Claims

請求の範囲
[1] 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カゝ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 ヽ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たプラズマ処理装置。
[2] 請求項 1記載のプラズマ処理装置であって、
前記各溝が、互いに連通しない複数の流路系を構成したプラズマ処理装置。
[3] 請求項 2記載のプラズマ処理装置であって、
前記各流路系は、溝が、互いに連通しない複数の流路を構成したプラズマ処理装 置。
[4] 請求項 2記載のプラズマ処理装置であって、
前記各流路系は、前記ガス供給部力 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を独立して制御可能に構成されたプラズマ処理装置。
[5] 請求項 4記載のプラズマ処理装置であって、
前記各流路系は、前記ガス供給部力 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を独立して制御可能に構成され、各流路系から吹き出され るガスが、前記試料表面でほぼ均一な分布を持つように調整されたプラズマ処理装 置。
[6] 請求項 2記載のプラズマ処理装置であって、
ガス吹き出し口が同心円状をなすように配列された第 1および第 2の流路系に連通 しており、第 1の流路系は前記同心円上のガス吹き出し口よりも内側にガス供給部を もち、第 2の流路系は前記同心円上のガス吹き出し口よりも外側に位置するように構 成されたプラズマ処理装置。
[7] 請求項 1記載のプラズマ処理装置であって、
前記ガス供給部力 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たプラズマ処理装置。
[8] 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、
前記溝は、第 1および第 2の誘電板の一方にのみ形成され、他方は平坦面を構成 し、張り合わせにより流路が構成されたプラズマ処理装置。
[9] 請求項 6に記載のプラズマ処理装置であって、
前記第 1の流路系は、誘電板の中心から、放射状に形成された複数の放射溝部と 前記放射溝部に連通する円弧を描くように形成された第 1の円状溝部とを備え、前記 第 1の円状溝部に連通するようにガス吹き出し口が配設され、
前記ガス供給部が前記誘電板の中心で前記放射溝部と連通するように配設された プラズマ処理装置。
[10] 請求項 9に記載のプラズマ処理装置であって、
前記第 2の流路系は、前記第 1の円状溝部の外側に、円弧を描くように形成された 第 2の円状溝部と、前記第 2の円状溝部カゝら外方にむカゝつて形成された外溝とを有し
前記ガス供給部が前記外溝に連通するように構成されたプラズマ処理装置。
[11] 請求項 1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。
[12] 請求項 1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。
[13] 請求項 1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。
[14] 請求項 1記載のプラズマ処理装置であって、
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!、な!、部分とに分けたとき、 前記溝へのガス供給装置力もの接続部と (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力もの接続部力も (a)までを連通する (b)の長さが複 数の経路にぉ 、てほぼ等し 、プラズマ処理装置。
[15] 請求項 7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 、るプラズマ処理装置。
[16] 請求項 1記載のプラズマ処理装置であって、
前記誘電体窓が前記 2枚の誘電板から構成され、各々の誘電板を試料電極に近 い方から誘電板 A、誘電板 Bとしたとき、誘電板 Aの試料電極に対して反対側の面に 第 1の溝が設けられ、誘電板 Bの試料電極に対向する面に第 2の溝が設けられてい るプラズマ処理装置。
[17] 請求項 16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の溝力 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 2の溝力 誘電板 A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。
[18] 請求項 1記載のプラズマ処理装置であって、
前記誘電体窓が 2枚の誘電板から構成され、各々の誘電板を試料電極に近い方か ら誘電板 A、誘電板 Bとしたとき、誘電板 Aの試料電極に対して反対側の面または誘 電板 Bの試料電極に対向する面に第 1及び第 2の溝が設けられているプラズマ処理 装置。
[19] 請求項 18記載のプラズマ処理装置であって、
ガス吹き出し口と第 1及び第 2の溝が、誘電板 A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。
[20] 請求項 1記載のプラズマ処理装置であって、
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、誘電板 Aの試料電極に対して反対側の 面に第 1の溝が設けられ、誘電板 Bの試料電極に対向する面に第 2の溝が設けられ 、誘電板 Bの試料電極に対して反対側の面に第 3の溝が設けられ、誘電板 Cの試料 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。
[21] 請求項 20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、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、誘電板 A及び誘電板 Bに設けられ た貫通穴を介して連通されて ヽるプラズマ処理装置。
[22] 請求項 20記載のプラズマ処理装置であって、
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、誘電板 Aの試料電極に対して反対側の 面または誘電板 Bの試料電極に対向する面に第 1及び第 2の溝が設けられ、誘電板 Bの試料電極に対して反対側の面または誘電板 Cの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 、るプラズマ処理装置。
[23] 請求項 22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、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、誘電板 A及び誘電板 Bに設けられ た貫通穴を介して連通されて ヽるプラズマ処理装置。
[24] 請求項 6に記載のプラズマ処理装置であって、
前記第 1の流路系は、誘電板の中心から、放射状に形成された複数の第 1の放射 溝部と前記第 1の放射溝部に連通するように前記放射溝部の外方端を中心にして放 射状に形成された第 2の放射状溝部とを備え、前記第 2の放射溝部の先端に連通す るようにガス吹き出し口が配設され、
前記ガス供給部が前記誘電板の中心で前記第 1の放射溝部と連通するように配設 されたプラズマ処理装置。
[25] 真空容器内に、不純物を含むガスを、所定量、所定濃度で供給しつつ、前記真空 容器内を所定の圧力に制御しながら、前記真空容器内で被処理基板を載置する試 料電極に対向して設けられた電磁結合手段を作動させることで、不純物イオンを含 むガスプラズマを生成し、前記被処理基板を処理するプラズマ処理方法であって、 前記被処理基板表面に供給する前記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たプラズマ処理方法。
[26] 請求項 25に記載のプラズマ処理方法であって、
前記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したプラズマ処理方法。
[27] 請求項 25に記載のプラズマ処理方法であって、
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したプラズマ処理方法。
[28] 請求項 25乃至 27の 、ずれかに記載のプラズマ処理方法であって、
前記ガスプラズマによって、前記被処理基板の表面から 20nm以下の深さをもつよ うに不純物領域を形成するようにしたプラズマ処理方法。
[29] 少なくとも 2枚の誘電板が積層された誘電体窓であって、少なくとも 2枚の誘電板の 少なくとも片面に溝が形成され、誘電体窓のいずれかの表面を成す誘電板の一面に 設けられたガス吹き出し口力 内部で溝に連通されて ヽる誘電体窓。
[30] 請求項 29記載の誘電体窓であって、
前記誘電板が石英ガラスで構成された誘電体窓。
[31] 誘電板 (A)に貫通穴を形成するステップと、誘電板 (B)に溝を形成するステップと、 貫通穴を形成した誘電板 (A)と溝を形成した誘電板 (B)の少なくとも片面を接触させ つつ真空中に載置して加熱し、接触させた面を接合するステップとを含むことを特徴 とする誘電体窓の製造方法。
[32] 誘電板 (A)に貫通穴及び溝を形成するステップと、貫通穴及び溝を形成した誘電 板 (A)と他の誘電板 (B)の少なくとも片面を接触させつつ真空中に載置して加熱し、 接触させた面を接合するステップとを含むことを特徴とする誘電体窓の製造方法。
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