JP2010010417A - プラズマドーピング方法及びプラズマドーピング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】処理基板面内にイオンをより均等に注入することができるプラズマドーピング方法及びプラズマドーピング装置を提供する。
【解決手段】プラズマドーピング処理中に、ウェハ９を載置する電極６を電気的に複数の電極部１８，１９に分割し、少なくとも２つ以上の高周波電力を電極部にそれぞれ印加することによって、ウェハ表面に生成される電位に面内で分布をつくり、電気力線を曲げ、不純物元素を含むイオンを立体形状の側面にドーピングする。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子デバイスを作成するための処理基板などの固体試料の表面に不純物を導入するプラズマドーピング方法及びプラズマドーピング装置に関する。

固体試料の表面に不純物を導入する技術としては、不純物をイオン化して、低エネルギーで固体中に、イオン化した不純物を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１３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プ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１３において、真空容器２０１内に、シリコン基板よりなる試料２０９を載置するための試料電極２０６が設けられている。真空容器２０１内に所望の元素を含むドーピング原料ガス、例えばＢ_２Ｈ_６を供給するためのガス供給装置２０２、真空容器２０１内の内部を減圧するポンプ２０３が設けられ、真空容器２０１内を所定の圧力に保つことができる。マイクロ波導波管２１９より、誘電体窓としての石英板２０７を介して、真空容器２０１内にマイクロ波が放射される。このマイクロ波と、電磁石２１４から形成される直流磁場の相互作用により、真空容器２０１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）２２０が形成される。試料電極２０６には、コンデンサ２２１を介して高周波電源２１０が接続され、試料電極２０６の電位が制御できるようになっている。なお、ガス供給装置２０２から供給されたガスは、ガス供給口２１１から真空容器２０１内に供給され、排気口２１２からポンプ２０３へ排気される。

このような構成のプラズマ処理装置において、ガス供給口２１１から供給されたドーピング原料ガス、例えばＢ_２Ｈ_６は、マイクロ波導波管２１９及び電磁石２１４から成るプラズマ発生手段によってプラズマ化され、図１４のように、プラズマ２２０中のボロンイオン２１Ｂが高周波電源２１０によって試料２０９の表面に導入される。２２２はシースであり、２１Ｈはヘリウムイオンである。

従来、ムーアの法則に従ってシリコン半導体デバイスの微細化、高集積化を行ってきたが、近年、その限界が指摘されている。その解決方法のひとつとして、図１５のような構造を持つＦｉｎＦＥＴ（Ｆｉｎ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｉｔｏｒ）が提案されている。これは、微細化に伴う短チャネル効果を抑制できるなど、優れた特徴を持つデバイス構造であり、３２ｎｍテクノロジーノード以降、従来のプレーナ構造にとって代わる可能性を持っている。

ＦｉｎＦＥＴの構造に関して、ゲート酸化膜（ＳｉＯ_２）１７上に形成された単結晶Ｓｉ（シリコン）により電流の流れるチャネル（Ｆｉｎ）１４を形成し、これをまたぐような形でゲート電極１３が形成されている。１５はＦＩＮ上面であり、１６はＦＩＮ側面である。

ＦｉｎＦＥＴの作成方法について、通常、試料４２の表面に、熱酸化膜などからなるゲート酸化膜１７を形成し、このゲート酸化膜１７の上層にＣＶＤ法等によりゲート電極１３となる導電性層を形成し、この導電性層をパターニングして、ゲート電極１３のパターンを形成する。このようにしてゲート電極１３が形成された試料４２をプラズマドーピング装置にセットし、前述した方法によりゲート電極１３をマスクとして自己整合的に不純物の導入がなされ、ソース・ドレイン領域を形成することにより、ＭＯＳトランジスタが得られる。

プラズマドーピング処理によって不純物を導入しただけでは、トランジスタを構成することはできないため、活性化処理を行う必要がある。活性化処理とは、不純物を導入した層を、レーザアニール、又は、フラッシュランプアニールなどの方法を用いて加熱し、結晶中で活性な状態にする処理をいう。このとき、不純物を導入した極薄い層を効果的に加熱することにより、浅い活性化層を得ることができる。不純物を導入した極薄い層を効果的に加熱するには、不純物を導入する前に、不純物を導入しようとする極薄い層における、レーザ、若しくは、ランプなどの光源から照射される光に対する吸収率を高めておく処理が行われる。この処理はプレアモルファス化と呼ばれるもので、先に示したプラズマ処理装置と同様の構成のプラズマ処理装置において、Ｈｅガスなどのプラズマを発生させ、プラズマにより生じたＨｅなどのイオンをバイアス電圧によって基板に向けて加速して基板に衝突させ、基板表面の結晶構造を破壊して非晶質化している。

特許文献２によると、プラズマドーピングでは、シリコントレンチの側壁に不純物の注入をしている。そのため、ＦｉｎＦＥＴの側面にも、プラズマドーピングによりドーピングすることができる。

一方、イオンを三次元的に制御する方法として、例えば特許文献３のように、強い磁場を処理基板の表面付近に処理基板に平行に印加することによって、電子が磁力線を中心に回転させ、入射イオンの角度を斜めに変えている。また、特許文献４では、ドライエッチング工程で生成した生成物が処理基板周辺のベベルに付着するために、その除去方法として、処理基板と処理基板の周辺に異なる高周波電力を印加することによって、シースの厚みを変え、ベベル方向に入射イオンの入射方向を変えている。

また、イオンの方向、及びイオンの入射エネルギーを均一にするために、特許文献５のように処理基板を載置している電極をリング状に電気的に分割し、それぞれの電極付近にイオンの入射エネルギーを均一にするように高周波電力をそれぞれの電極に独立して印加できるようにしている。

米国特許４９１２０６５号公報 特開平１−１３７６２５号公報 特開平１−１３０５３３号公報 特開２００６−２４５５１０号公報 特開昭６３―７６８８９号公報

しかしながら、図１５で示すとおり、ＦｉｎＦＥＴはＦｉｎ側面１６を利用しているため、ソースドレインのウェル及びエクステンション層を形成するためには、ＦＩＮ上面１５だけでなく（図１７参照）、ＦＩＮ側面１６のイオン注入が必要である。イオン注入時に、前記Ｆｉｎ構造にイオン注入をする場合、基板を傾けて三方向からの注入が必要である。また、エクステンション層は１０の１８乗ｃｍ^−３程度のイオン濃度が必要であるため、微小電流を扱うことが不得意なイオン注入では処理時間がかかり、実用性に問題がある。

また、プラズマドーピングにおいて、側壁にドーピングできるとはいえ、処理基板に対して垂直に入射されるイオンが大多数であり、表面電位が−３００Ｖで、Ａｓイオンの場合には、基板に対して−８９°から９０°の範囲で分布しており、大多数がトレンチ側面ではなく、処理基板のＦＩＮ上面１５に不純物が多く注入される。

イオンを斜めに入射する方法があるが、ＦｉｎＦＥＴの電子・正孔の移動方向が基板の面方位が＜１００＞、＜１１０＞、又は、＜１１１＞であるため、特許文献２のような電極構造をリング状にした場合、ＦｉｎＦＥＴの方向に対して傾いた部分ができるために、面内で均一にドーピングすることができない。

従って、本発明の目的は、前記問題を解決することにあって、立体形状の側面に不純物を注入することができ、その側面に注入される不純物の量を増加させることができて、処理基板面内にイオンをより均等に注入することができるプラズマドーピング方法及びプラズマドーピング装置を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
本発明の第１態様によれば、真空容器と、前記真空容器内に配置されかつ処理基板を処理基板載置面に載置する電極と、ドーパント用ガスを前記真空容器内に供給するドーパント用ガス供給装置と、前記真空容器内をある一定に維持する圧力制御装置と、前記真空容器内にプラズマを維持するプラズマ発生装置と、前記処理基板を載置している前記電極に高周波電力を印加する高周波電力供給装置とを備えるプラズマドーピング装置において、
前記処理基板を載置する前記電極の処理基板載置面が、１つの分割方向沿いに電気的に分割された複数個の電極部より構成され、かつ、前記複数個の電極部の前記分割方向と、前記処理基板の面方位とが同じ方向沿いとなるように前記処理基板が前記処理基板載置面に載置可能であり、
前記高周波電力供給装置は、隣接する前記複数の電極部の少なくともいずれか一方に高周波電力を印加して、前記隣接する複数の電極部間に電位差を形成する、ことを特徴とするプラズマドーピング装置を提供する。
本発明の第２態様によれば、前記複数の電極部の前記分割方向が、＜１００＞、＜１１０＞、又は、＜１１１＞である前記処理基板の面方位と同じ方向であることを特徴とする第１の態様に記載のプラズマドーピング装置を提供する。
本発明の第３態様によれば、前記高周波電力供給装置は、少なくとも２つの異なる高周波電力を隣接する前記複数の電極部に印加して、前記隣接する複数の電極部間に電位差を形成する第１及び第２高周波電源を有することを特徴とする第１又は２の態様に記載のプラズマドーピング装置を提供する。
本発明の第４態様によれば、前記処理基板よりも前記電極の前記処理基板載置面が大きく、かつ、前記処理基板載置面の前記処理基板の載置領域の外側に、少なくとも１個の前記電極部が配置されていることを特徴とする第１〜３のいずれか１つの態様に記載のプラズマドーピング装置を提供する。
本発明の第５態様によれば、前記真空容器である第１真空容器とは別の第２真空容器と、
前記第１真空容器と前記第２真空容器との間で前記処理基板を搬送する搬送装置と、
前記第２真空容器に配置されて、前記処理基板を回転させる処理基板回転装置とを備えて、
前記第１真空容器内で、前記複数個の電極部の前記分割方向と前記処理基板の２つの面方位のうちの一方の面方位とが同じ方向沿いとなるように前記処理基板が前記電極の前記処理基板載置面に載置されて、前記一方の面方位に沿った前記処理基板上の立体形状の側面をプラズマドーピング処理したのち、前記搬送装置で前記第１真空容器から前記第２真空容器に前記処理基板を搬送し、前記第２真空容器で、前記処理基板回転装置により、前記複数個の電極部の前記分割方向と前記処理基板の２つの面方位のうちの他方の面方位とが同じ方向沿いとなるように前記処理基板を回転させ、前記搬送装置により前記処理基板を前記第２真空容器から前記第１真空容器に戻すとき、前記複数個の電極部の前記分割方向と前記処理基板の２つの面方位のうちの前記他方の面方位とが同じ方向沿いとなるように前記処理基板が前記処理基板載置面に載置されて、前記他方の面方位に沿った前記処理基板上の立体形状の側面をプラズマドーピング処理することを特徴とする第１〜４のいずれか１つの態様に記載のプラズマドーピング装置を提供する。
本発明の第６態様によれば、真空容器内の電極に処理基板を載置し、ドーパント用ガスを前記真空容器内に供給し、前記真空容器内をある一定の圧力に制御し、プラズマを発生させるとともに、前記処理基板を載置している前記電極に高周波電力を印加し、ドーパントを前記処理基板の表面及び前記処理基板上に形成された立体形状の上面及び側面に注入するプラズマドーピング方法において、
前記電極の処理基板載置面に前記処理基板を載置するとき、１つの分割方向沿いに電気的に分割された複数個の電極部より構成された前記電極の前記処理基板載置面に、前記複数個の電極部の前記分割方向と前記処理基板の面方位とが同じ方向沿いとなるように、前記処理基板を載置し、
前記電極に前記高周波電力を印加するとき、隣接する前記複数の電極部の少なくともいずれか一方に高周波電力を印加して、前記隣接する複数の電極部間に電位差を形成し、前記隣り合う電極部の間で前記処理基板の表面に対する垂直方向に対して斜めのシースを形成し、ドーピング材料を含むイオンを前記処理基板に対して斜めに入射させることにより、前記処理基板の面方位沿いの前記立体形状の側面に前記ドーパントを注入することを特徴とするプラズマドーピング方法を提供する。
本発明の第７態様によれば、前記電極の前記処理基板載置面に前記処理基板を載置するとき、前記複数の電極部の前記分割方向が、＜１００＞、＜１１０＞、又は、＜１１１＞である前記処理基板の面方位と同じ方向であることを特徴とする第６の態様に記載のプラズマドーピング方法を提供する。
本発明の第８態様によれば、前記電極に前記高周波電力を印加するとき、前記電極の前記複数の電極部のうちの隣り合う電極部に２つの互いに異なる高周波電力をそれぞれ印加し、前記隣り合う電極部の間で前記処理基板の表面に対する垂直方向に対して斜めのシースを形成し、ドーピング材料を含むイオンを前記処理基板に対して斜めに入射させることにより、前記処理基板の面方位沿いの前記立体形状の側面に前記ドーパントを注入することを特徴とする第６又は７の態様に記載のプラズマドーピング方法を提供する。
本発明の第９態様によれば、前記複数の電極部のうちの隣り合った電極部に、それぞれ、異なる高周波電力を印加し、印加後、同じ処理基板を処理する間に、高周波電力を少なくとも１回逆転させ、プラズマドーピングのイオンの方向を逆転させることを特徴とする第６〜８のいずれか１つの態様に記載のプラズマドーピング方法を提供する。
本発明の第１０態様によれば、前記真空容器である第１真空容器内で、前記複数個の電極部の前記分割方向と前記処理基板の２つの面方位のうちの一方の面方位とが同じ方向沿いとなるように前記処理基板が前記電極の前記処理基板載置面に載置されて、前記一方の面方位に沿った前記処理基板上の立体形状の側面をプラズマドーピング処理したのち、
前記処理基板を搬送する搬送装置で、前記第１真空容器から前記第１真空容器とは別の第２真空容器に前記処理基板を搬送し、
前記第２真空容器で、前記処理基板を回転させる処理基板回転装置により、前記複数個の電極部の前記分割方向と前記処理基板の２つの面方位のうちの他方の面方位とが同じ方向沿いとなるように前記処理基板を回転させ、
その後、前記搬送装置により前記処理基板を前記第２真空容器から前記第１真空容器に戻し、前記複数個の電極部の前記分割方向と前記処理基板の２つの面方位のうちの前記他方の面方位とが同じ方向沿いとなるように前記処理基板が前記処理基板載置面に載置され、
その後、前記他方の面方位に沿った前記処理基板上の立体形状の側面をプラズマドーピング処理することを特徴とする第６〜９のいずれか１つの態様に記載のプラズマドーピング方法を提供する。

少なくとも処理基板の面方位（面方位が２つの場合には、そのうちのいずれか一方の面方位）と同一方向である分割方向沿いに電気的に分割された複数個の電極部より構成される電極の処理基板載置面に前記処理基板を載置し、かつ、隣接する前記複数の電極部の少なくともいずれか一方に高周波電力を印加して、前記隣接する複数の電極部間に電位差を形成した状態でプラズマドーピングを行う。このようにすることにより、隣り合う電極部の間で処理基板の表面に対する垂直方向に対して斜めのシースを形成し、ドーピング材料を含むイオンを処理基板に対して斜めに入射させることにより、処理基板の面方位沿いの立体形状の側面（例えば、３次元構造のＦｉｎＦＥＴの側壁）に不純物を確実にドーピングすることができて、側面に注入される不純物の量を増加させることができ、処理基板面内にイオンをより均等に注入することができる。すなわち、一般に、処理基板（例えばウェハ）の表面方向に対して電気力線は垂直方向に生成されるので、イオンもほぼ垂直方向のみドーピングされる。よって、前記したように、斜めのシースを形成して電気力線の方向をある角度に曲げることによって、立体形状の側面（例えば、３次元構造のＦｉｎＦＥＴの側壁）に不純物を確実にドーピングすることができる。この結果、例えば、ドナーを含む入射イオンを処理基板の処理対象面に対して斜めに印加できるために、三次元構造のＦｉｎＦＥＴの側壁に不純物を注入することができ、Ｆｉｎ側壁に注入される不純物の量が上がる。各面方位に対して垂直方向にイオンが入射するため、処理基板面内に均等にイオンを注入することができる。

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。

（第１実施形態）
以下、本発明の実施形態にかかるプラズマドーピング方法及びプラズマドーピング装置について、図１から図１２を参照して説明する。

図１に、本発明の第１実施形態において用いるプラズマドーピング装置の断面図及び平面図を示す。図１において、真空室１Ａを内部に形成しかつ接地された真空容器１内に、ドーパント用ガス供給装置の一例としてガス供給装置２から真空容器１の側壁のガス供給口１１を介して所定のガスを真空容器１内に供給しつつ、排気装置の一例としてのターボ分子ポンプ３により真空容器１の底面の排気口１２を介して真空容器１内の排気を行い、排気口１２を開閉する調圧弁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。ターボ分子ポンプ３と調圧弁４と後述する制御装置９０の圧力制御部とにより、圧力制御装置の一例を構成している。プラズマ発生用高周波電力供給装置の一例としての高周波電源５により、一例として１３．５６ＭＨｚの高周波電力を、試料電極６の処理基板載置面６ａに対向して真空容器１の上部開口に設けられた誘電体窓７の外側の上面近傍に設けられたコイル８に、整合器５ａを介して供給することにより、誘導結合型プラズマを、真空容器１内の真空容器１の試料電極６の上方空間及びその周辺に発生させることができる。このプラズマ発生用高周波電源５と整合器５ａとコイル８とにより、プラズマ発生装置又は手段を構成している。真空容器１内に、複数本の支柱である絶縁体６０を介して配置された試料電極６の処理基板載置面６ａ上に、試料の一例としてのシリコン基板９を載置する。

また、試料電極６には、高周波電力を供給するための、高周波電力印加装置の一例としての後述する高周波電力印加用高周波電源１０Ａ及び１０Ｂが接続されるように、真空容器１外に設けられており、試料電極６に載置される試料の一例としての処理基板９が、プラズマに対して負の電位を持つように、制御装置９０により高周波電力印加用高周波電源１０Ａ，１０Ｂを駆動制御して、試料電極６の電位を制御することができるようになっている。制御装置９０は、ガス供給装置２とターボ分子ポンプ３と調圧弁４と高周波電源５と整合器５ａと高周波電源１０Ａ及び１０Ｂと整合器２０Ａ，２０Ｂとをそれぞれ動作制御して、プラズマドーピング方法を実施できるように構成している。

処理基板９を試料電極６の処理基板載置面６ａに載置した後、試料電極６の温度を、試料電極６に内蔵された温度調整装置（図示せず）で例えば１０℃に保ちながら、真空容器１を排気口１２から排気しつつ、ガス供給装置２からガス供給口１１を介して真空容器１に、例えば、ヘリウムガスを５０ｓｃｃｍ供給するとともに、ドーピング原料ガス（ドーパント用ガス）の一例としてのジボラン（Ｂ_２Ｈ_６）ガスを３ｓｃｃｍ供給し、調圧弁４を制御装置９０で開閉制御して真空容器１の圧力を例えば３Ｐａに保つ。ここでは、シリコン半導体で用いられるドーピング原料ガスの一例として、ジボランの例を挙げたが、ｎ型半導体用ドーピング原料ガスであるアルシン、ホスフィン、三フッ化ヒ素、五フッ化ヒ素、三塩化ヒ素、五塩化ヒ素、三塩化リン、五塩化リン、三フッ化リン、五フッ化リン、若しくは、オキシ塩化リンなどを用いてもよいし、又は、ｐ型半導体用ドーピング原料ガスであるジボラン、三塩化ホウ素、三フッ化ホウ素、若しくは、三臭化ホウ素などを用いてもよい。

処理基板９を処理基板載置面６ａに載置する電極６は、円形であるが、図２又は図３のように、複数の電極部１８，１９に電気的に分割されている。図２は、前記円形の電極６を格子状に分割して、各電極部１８ａ，１９ａは正方形で構成している一つの実施例である。図３は、前記円形の電極６を短冊状の複数の電極部１８ｂ，１９ｂに分割している一つの実施例である。分割の仕方は、可能な限り均一に電位を形成できるようにするため、同じ形状の複数の領域に分けて、かつ、分割された領域に対応する電極部１８，１９（１８ａ，１９ａ，１８ｂ，１９ｂ）が絶縁体６Ｇ（図４参照）中に固定されるように構成するのが好ましい。以降は、図３の実施例に基づいて説明する。

図４は図４、図３のように電極６を第１電極部１８ｂと第２電極部１９ｂに分割した例に対応する電気配線図である。図４及び図５Ａ及び図５Ｂのように、互いに隣り合った第１及び第２電極部１８ｂ，１９ｂには、第１及び第２高周波電源１０Ａ及び１０Ｂにより、整合器２０Ａ，２０Ｂを介して、互いに異なる高周波電力をそれぞれ与える。第１及び第２高周波電源１０Ａ及び１０Ｂのそれぞれは、互いに異なる高周波電力、例えば、第１高周波電力と第２高周波電力とを切り替えて、第１電極部１８ｂと第２電極部１９ｂにそれぞれ第１高周波電力と第２高周波電力とを交互に印加可能となるように構成されている。具体的には、第１高周波電源１０Ａからは第１高周波電力のみが印加可能でかつ第２高周波電源１０Ｂからは第２高周波電力のみが印加可能な場合には、第１高周波電源１０Ａが選択的に切り替え可能に第１電極部１８ｂと第２電極部１９ｂに接続されるとともに、第２高周波電源１０Ｂも選択的に切り替え可能に第１電極部１８ｂと第２電極部１９ｂに接続され、第１高周波電源１０Ａと第２高周波電源１０Ｂとのいずれか一方のみが第１電極部１８ｂに接続され、いずれか他方のみが第２電極部１９ｂに接続されるように構成してもよい。

より簡易な構造としては、図６Ａ〜図６Ｃに示すように、１つの高周波電源１０Ｃを第１電極部１８ｂ又は第２電極部１９ｂに選択的に接続するように構成して、１つの高周波電源１０Ｃが第１電極部１８ｂ又は第２電極部１９ｂに接続した場合には、接続された電極部に高周波電源１０Ｃから第１高周波電力を印加し、接続されていない電極部には第２高周波電力（＝０）を印加する（高周波電力を印加しない）ように構成してもよい。

第１電極部１８ｂと第２電極部１９ｂにそれぞれ印加された２つの異なる高周波電力によって、電子が第１電極部１８ｂと第２電極部１９ｂにそれぞれ引き寄せられ、第１電極部１８ｂと第２電極部１９ｂ上に載置された処理基板９の表面の、分割された電極部１８ｂ，１９ｂにそれぞれ対応する隣接する領域において、異なる電位（−Ｖ_ｄｃ）が発生する。これによって、図５Ａ、図５Ｂの境界部Ａのように、プラズマ２１のイオンシース２２の厚みを変えることができる。イオンシース２２の厚みが変化しているところ、つまり、第１電極部１８ｂと第２電極部１９ｂの間の境界部Ａでは、両方の第１及び第２電極部１８ｂ，１９ｂの影響を受けるため、シース２２が曲がり、ある傾斜角度の傾斜部２２ａ，２２ｂを持ったイオンシース２２が生成する。

通常、従来例のように、一つの電極の場合、又は、複数の電極部に分割していてもそれぞれの複数の電極部に同じ高周波電力を印加した場合には、イオンシース２２２の厚みが一定に分布している（図１４参照）ので、処理基板９の表面付近の電気力線がイオンシース２２２に平行にできることになる。電荷を持った粒子は、電気力線に対して垂直に力が働くため、処理基板９に入射するイオンは、処理基板９に対して垂直に入射する。

しかしながら、本発明の第１実施形態では、前記イオンシース２２がある傾斜角度を持っているため、イオンシース２２の厚みの変化点（境界部Ａ）では、電気力線がある傾斜角度を持っている。そのため、ある傾斜角度を持った電気力線に垂直にイオンが入射し、処理基板９に入射するイオン４０は、図７Ａ及び図７Ｂのように、処理基板９に対して斜めに入射することになる。ここで、例えば、第１高周波電源１０Ａから第１電極部１８ｂに第１高周波電力を印加するとともに、第２高周波電源１０Ｂから第２電極部１９ｂに第２高周波電力を印加するとき、図５Ａの例えば左端の第２電極部１９ｂと隣接する第１電極部１８ｂとの間の部分の上方の部位Ｂには、イオンシース２２の傾斜部２２ｂが形成されている。この傾斜部２２ｂは、図５Ａでは右上から左下に向けて傾斜した傾斜面を有するものであり、一方、イオンシース２２の傾斜部２２ａは、図５Ａでは左上から右下に向けて傾斜した傾斜面を有するようになっている。この結果、図７Ｂに示すように、処理基板９に対してイオンが斜めに入射するようになっている。具体的には、例えば、イオンがＦｉｎ４４（図１５のＦｉｎ１４に対応。）の一方の側面（左側面）４４ｂに入射するようになっている。

所定時間後に、第１電極部１８ｂと第２電極部１９ｂに印加する電力を切り替えて、第１高周波電源１０Ａから第１電極部１８ｂに第２高周波電力を印加するとともに、第２高周波電源１０Ｂから第２電極部１９ｂに第１高周波電力を印加するとき、図５Ｂの例えば左端の第２電極部１９ｂと隣接する第１電極部１８ｂとの間の部分の上方の部位Ｂには、イオンシース２２の傾斜部２２ａが形成されている。すなわち、前記した電力の切り替えにより、図５Ａにおいて傾斜部２２ａが形成されている部位には傾斜部２２ｂが形成され、傾斜部２２ｂが形成されている部位には傾斜部２２ａが形成されている。この結果、図７Ａに示すように、処理基板９に対してイオンが斜めに入射するようになっている。具体的には、例えば、イオンがＦｉｎ４４の他方の側面（右側面）４４ａに入射するようになっている。

以上により、Ｆｉｎ４４の両側のＦｉｎ側面４４ａ，４４ｂに不純物イオン４０を注入することができる。なお、前記第１高周波電力と第２高周波電力との切り替えは、均一にドーピングを行う観点から、前記第１高周波電力の印加時間と第２高周波電力の印加時間とが平均して同じになるように行う。前記第１高周波電力と第２高周波電力との切り替え、すなわち、立体形状の側面の両側にプラズマドーピングを行うため、高周波電力の逆転は、少なくとも１回行うことにより、プラズマドーピングのイオンの方向を逆転させる。

ここで、第１高周波電力と第２高周波電力は、本発明の効果をより確実に奏するためには、第１高周波電力と第２高周波電力のうちの低い方の高周波電力の出力は０Ｗ以上であり、かつ、（高い方の高周波電力＞低い方の高周波電力）で、かつ、高い方の高周波電力と低い方の高周波電力の差は１Ｗ以上である。また、本発明の効果をより確実に奏するためには、図８に示すように、ａ＝｛（高い方の高周波電力で生成したシース２２Ｈの厚さｈ_１）−（低い方の高周波電力で生成したシース２２Ｌの厚さｈ_２）｝、ｂ＝電極部１８ｂ，１９ｂ間の距離、と定義するとき、ａ＜ｂが成立する関係とするのが好ましい。イオンは、ある電位を持った構造物から等距離でシースが生成するため、電極部１８ｂ、１９ｂの周辺に、ある幅のシースが生成する。図９のようにそれぞれのシース形状が重なり合うようにシースができる。このときの試料電極６内の電極部１８ｂ、１９ｂのそれぞれの表面に対するシースの厚さをｒとする。

なお、低い方の高周波電力の出力は０Ｗの場合、低い方の高周波電力を印加する装置、例えば、第２高周波電源１０Ｂを不要として、第１高周波電源１０Ａを第１電極部１８ｂ又は第２電極部１９ｂに選択的に接続することにより、本実施形態にかかる作用効果を奏することも可能である（図６Ａにおいて、１つの高周波電源１０Ｃを第１高周波電源１０Ａとする場合に相当。）。

処理基板９を載置している電極６を分割する幅（分割された電極部１８ｂ，１９ｂの幅）は、イオンシース２２の最大厚み以下の幅が望ましい。イオンシース２２の最大厚みよりも広い場合は、処理基板９の前面でイオンシース２２の厚みの変化が発生する領域が少なくなるため、不純物が処理基板９上に均等に注入できない。イオンシース２２はプラズマ密度と電子温度に依存しているので、前記電極６を分割した電極部１８ｂ，１９ｂの幅は、使用するプラズマ発生装置、又は、プラズマドーピング条件などによって異なる。イオンシース２２の幅は、以下の微分方程式で与えられる。

Ｖ_ｓ（ｚ）がシース内の電位、Ｖ_ｓ（０）がｚ＝０のときの処理基板９上の電圧（図９参照）、Ｖ_０がシース端での空間電位、Ｔ_ｅが電子温度、ｎ_ｓｅがシース端での電子密度、ｅが１電子の電荷である。また、ｚは基板９の表面に対する垂直方向（直角方向）、ε_０は真空の誘電率、ｋ_Ｂはボルツマン定数である。図９は、前記微分方程式におけるシースの電圧降下を示すグラフである。Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｌａｓｍａ ａｎｄ Ｆｕｓｉｏｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｖｏｌ．７５ Ｎｏ．１０よりｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｊｓｐｆ．ｏｒ．ｊｐ／ｃｄ２／７５１０ｃｄ／ｖｏｌ７５−１０／ａｓａｎｏ／２−４．ｈｔｍｌ参照。すなわち、図９は、計算で得られたシース領域の電位と微粒子の浮遊電位の空間分布を示しており、境界条件としてｚ＝０で−１０Ｖ、ｚ＝∞で０Ｖとして与える。電子密度及び電子温度は、それぞれ１０^１４ｍ^−３と１ｅＶし、イオン温度は０．１ｅＶとした。図９に示すように、横の矢印で示すシースの境界は明確ではないが、Ｖｓがフラットになるところが、シースの境界であと考えられ、点線で示している。

本発明の前記第１実施形態にかかるプラズマドーピング装置で実施する一つの実例として、電極６の分割幅を２ｍｍとし、制御装置９０の制御の下に、第１電極部１８ｂ及び第２電極部１９ｂのそれぞれに、第１高周波電源１０Ａから第１高周波電力として１００Ｗ及び第２高周波電源１０Ｂから第２の高周波電力として３０Ｗをそれぞれ印加する。

この条件下で、まず、第１ステップＳ１として、制御装置９０の制御の下に、図７Ａに示すように、イオン４０の入射方向をＦｉｎ４４の一方の側面４４ａに入射させるために、第１高周波電源１０Ａから第１電極部１８ｂに第１高周波電力を印加し、第２高周波電源１０Ｂから第２電極部１９ｂに第２高周波電力を印加する。

次に、第２のステップＳ２として、制御装置９０の制御の下に、図７Ｂに示すように、Ｆｉｎ４４の他方の側面４４ｂにイオン４０を注入させるために、第１高周波電力と第２高周波電力を入れ替えて、第１高周波電源１０Ａから第１電極部１８ｂに第２高周波電力（３０Ｗ）を印加し、第２高周波電源１０Ｂから第２電極部１９ｂに第１高周波電力（１００Ｗ）を印加する。

次いで、ステップＳ３において、制御装置９０の制御の下に、プラズマ発生用高周波電源５及び高周波電力印加用高周波電源１０Ａ，１０Ｂをオフにして、プラズマ放電を終了して、プラズマドーピングを終了する。

１つの実例として、第１ステップＳ１のガス供給及び排気工程では、真空容器１内の圧力が３Ｐａ、Ｈｅ流量が７ｓｃｃｍ、Ｂ_２Ｈ_６流量が３ｓｃｃｍ、（Ｖ・ｐ／Ｑ）が６．７ｓ、排気がオン、高周波電力（ＩＣＰ／ＢＩＡＳ）が０／０（Ｗ）である。次いで、第２ステップＳ２のガス供給及び排気工程では、真空容器１内の圧力が３Ｐａ、Ｈｅ流量が７ｓｃｃｍ、Ｂ_２Ｈ_６流量が３ｓｃｃｍ、（Ｖ・ｐ／Ｑ）は６．７ｓ、排気がオン、高周波電力（ＩＣＰ／ＢＩＡＳ）が８００／２００（Ｗ）である。ただし、真空容器１の真空室の体積をＶ（Ｌ：リットル）、前記真空容器１内の圧力をｐ（Ｔｏｒｒ）、供給される前記ガスの流量をＱ（Ｔｏｒｒ・Ｌ／ｓ）とする。また、第１ステップＳ１の時間は６０秒、第２ステップＳ２の時間を６０秒とした。第１ステップＳ１の時間と第２ステップＳ２の時間が等しいのが望ましいが、前記時間が異なっても問題はない。

ところで、従来のように処理基板９を載置している電極を分割しないときは、横軸と縦軸をそれぞれ表面からの深さと注入された不純物の濃度としたとき、図１６のように、Ｆｉｎ側面の不純物濃度（図１６のＬ参照）は、Ｆｉｎ上面の不純物濃度（図１６のＵ参照）に対して約２０分の１であった。

これに対して、本発明の前記実施形態でプラズマドーピング処理したＦｉｎ側面の不純物濃度（図１０のＬ参照）は、図１０のように、Ｆｉｎ上面の不純物濃度（図１０のＵ参照）に対して約８分の１であった。よって、従来のプラズマドーピング処理よりも、本発明の前記実施形態にかかるプラズマドーピング処理の方が、処理基板面内にイオンを均等に注入できることがわかる。

前記実施形態では、一例として、二つの高周波電源１０Ａ，１０Ｂを用いたが、それぞれの電極部１８，１９にスイッチング素子４６を取り付け、それぞれの電極部１８，１９に独立して異なる２つの高周波電力を印加可能としてもよい。ただし、処理基板９の半径の大きさよりも広い範囲の処理基板載置面６ａを有するように電極６を配置している（図１１Ａ参照）。具体的には、前記処理基板９よりも、前記電極６の前記処理基板載置面６ａが大きく、かつ、前記処理基板載置面６ａの前記処理基板９の載置領域の外側に、前記電極部１８又は１９（１８ｂ又は１９ｂ）を少なくとも１個以上配置するように構成している。このように構成する理由は、処理基板９の周辺部分のイオンの入射角度を斜めに制御して入射させるためには、前記処理基板載置面６ａに載置された前記処理基板９の外側に、前記電極部１８又は１９（１８ｂ又は１９ｂ）を少なくとも１個以上配置することにより、その外側の電極部１８又は１９（１８ｂ又は１９ｂ）と、当該電極部１８又は１９（１８ｂ又は１９ｂ）よりも１つ内側の電極部１８又は１９（１８ｂ又は１９ｂ）との間の境界部で、プラズマ２１のイオンシース２２の厚みが変わり、シース２２が曲がり、ある傾斜角度の傾斜部２２ａ，２２ｂを持ったイオンシース２２が生成できて、処理基板９の外縁部分（特に、外周側面９ｓ）に対しても、不純物を確実にドーピングする必要があるからである（図１１Ｂ参照）。

また、図６Ａ〜図６Ｃの場合は、以下のような動作となる。
例えば、高周波電源１０Ｃと、左端の電極部及び左端から２番目の電極部との間のスイッチング素子４６−１，４６−２をそれぞれオンにして、高周波電源１０Ｃから左端の電極部及び左端から２番目の電極部にそれぞれ高周波電力を印加する一方、高周波電源１０Ｃとその他の電極部との間のスイッチング素子はオフにしたままとして、その他の電極部には高周波電力を印加しないようにする。この結果、基板９上の左端のＦＩＮ４４−１の右側面に対して、イオンシース２２の傾斜部２２ａ−１からイオン４０が図７Ａに示すように入射する。

次いで、所定時間後に、図６Ｂに示すように、高周波電源１０Ｃと、左端から３番目の電極部との間のスイッチング素子４６−１，４６−２，４６−３をそれぞれオンにして、高周波電源１０Ｃから左端の電極部から左端から３番目までの３個の電極部にそれぞれ高周波電力を印加する一方、高周波電源１０Ｃとその他の電極部との間のスイッチング素子はオフにしたままとして、その他の電極部には高周波電力を印加しないようにする。この結果、基板９上の左端から２番目のＦＩＮ４４−２の右側面に対して、イオンシース２２の傾斜部２２ａ−２からイオン４０が図７Ａに示すように入射する。

次いで、所定時間後に、図６Ｃに示すように、高周波電源１０Ｃと、左端から４番目までの電極部との間のスイッチング素子４６−１，４６−２，４６−３，４６−４をそれぞれオンにして、高周波電源１０Ｃから左端の電極部から左端から３番目までの３個の電極部にそれぞれ高周波電力を印加する一方、高周波電源１０Ｃとその他の電極部との間のスイッチング素子はオフにしたままとして、その他の電極部には高周波電力を印加しないようにする。この結果、基板９上の左端から３番目のＦＩＮ４４−３の右側面に対して、イオンシース２２の傾斜部２２ａ−３からイオン４０が図７Ａに示すように入射する。

その後、スイッチング素子のオンとオフを前記工程とは逆にすることにより、基板９上の右端から左端のＦＩＮ４４−３，４４−２，４４−１の左側面に対して、イオンシース２２の傾斜部２２ｂからイオン４０が図７Ｂに示すように順に入射する。

以上により、Ｆｉｎ４４の両側のＦｉｎ側面４４ａ，４４ｂに不純物イオン４０を注入することができる。

ここで、ＭＯＳＦＥＴの電子・正孔の移動方向、つまり、ソースからドレインへの方向が面方位によって決まっているため、前記電極６の分割方向は、処理基板９の面方位と同じ方向に分割する。例えば、＜１００＞の面方位を持つ処理基板９であれば、処理基板９の面方向では、ＭＯＳＦＥＴのソースからドレインへの方向の面方位＜１００＞とＦｉｎの方向が一致しているため、イオンの入射方向は、面方位に対して垂直方向に入射させなければならない。＜１００＞の面方位を持つ基板９では、面内に二方向にしか＜１００＞の面方位を持つ面は存在しないので、Ｆｉｎの方向（ソース−ドレインの方向）は二方向存在する可能性がある。そのとき、図３のような分割電極６を使用した場合、前記二方向のうちのある一方向に沿ったＦｉｎ４４の側面４４ａ，４４ｂにしかドーピング処理できない。そのため、何らかの方法で基板９を９０度回転させ、電極６の分割方向に、もう一方向のＦｉｎ４４のソース・ドレイン方向を合わせて、もう一方の別のＦｉｎ４４の側面４４ａ，４４ｂに対して再びドーピング処理する必要がある。これについて図１２Ａ及び図１２Ｂに基づいて、具体的に説明する。

図１２Ａ及び図１２Ｂは、一例として、処理基板９を回転するアライメント機構（処理基板回転装置の一例。）２６が、プラズマドーピング処理をする第１真空容器２３（前記真空容器１に相当する。）とは別の第２真空容器２４に備えられている例である。すなわち、前記ある一方向のＦｉｎ４４の側面４４ａ，４４ｂにドーピング処理を第１真空容器２３で行ったのち、第１真空容器２３の図示しない開閉部を通して、第１真空容器２３内の基板９を、搬送装置の一例としての搬送アーム２５を使用して、第２真空容器２４の図示しない開閉部を通して、第２真空容器２４内に移送する。次いで、第２真空容器２４内でアライメント機構２６を用いて処理基板９を９０度回転させる。次いで、再び、搬送アーム２５を使用して、第２真空容器２４から第１真空容器２３に基板９を移動させる。次いで、第１真空容器２３内で、再度、プラズマドーピング処理を実施することで、前記もう一方向の別のＦｉｎ４４の側面４４ａ，４４ｂにドーピング処理を行うことができる。この結果、処理基板９の２つの方向に対応したプラズマドーピング処理が可能になる。

なお、第２真空容器２４内で処理基板９を９０度回転させるアライメント機構２６の概略について、図１２Ｃ及び図１２Ｄを基に説明する。

図１２Ｃ及び図１２Ｄに示すように、基板、例えば、ウェハ９の方向性を示すオリエンテーションフラット（直線的な切り取り部）又は切り欠きであるノッチ９ｂが、ウェハ９の外周に形成されている。このウェハ９を、第２真空容器２４内の回転ステージ２６ｃの上に、搬送アーム２５を使用して載置する。そして、回転ステージ２６ｃをその回転機構２６ｄとともに、Ｘ方向移動テーブル２６ｅとＹ方向移動テーブル２６ｆとによって互いに直交するＸＹ方向の２方向にそれぞれ移動させて、ウェハ９の中心位置を所定の位置に位置決めする。この位置決めされた中心位置まわりのウェハ９の向きについては、これに形成された前記ノッチ９ｂにより決定され、回転ステージ２６ｃをモータなどの回転機構２６ｄにより回転させて、ウェハ９を所定角度（例えば９０度）回転させる。なお、位置決めの際、ウェハ９の中心位置は、測距センサ２６ｇによりウェハ９の外周位置を３点程度検出して判定し、判定された中心位置が所定位置になるように回転ステージ２６ｃを移動させる。位置決めされたウェハ９の向きの判定は、ノッチ９ｂがある向きを測距センサ２６ｇにて検出し、検出された向きが所定の方向に向くように回転ステージ２６ｃを回転させることにより行われる。Ｘ方向移動テーブル２６ｅとＹ方向移動テーブル２６ｆなどの機構部分２６ｈは、真空容器２４の外部の下方に配置させ、真空容器２４外の機構部分２６ｈと真空容器２４内の回転ステージ２６ｃとを回転軸２６ｊで連結している。真空容器２４を真空にするときに漏れが生じないように、回転軸２６ｊが貫通する真空容器２４の部分をベローズ２６ｋで覆うことによりシールするようにしている。

ここでは、処理基板が９シリコンであり、シリコンの結晶面の面方位が＜１００＞のときの説明をしたが、処理基板９の結晶構造は任意で、処理基板９を回転させることで処理基板９の結晶面を回転させることができるので、任意の方向を持つＦＩＮＦＥＴに対応することができる。

以上述べた本発明の様々な実施形態及び変形例においては、本発明の適用範囲のうち、真空容器（真空室）１の形状、プラズマ発生装置の方式及び配置等に関して様々なバリエーショ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バリエーションが考えられることは、いうまでもない。例えば、プラズマ発生装置として、コイル８を平面状としてもよく、あるいは、ヘリコン波プラズマ源、磁気中性ループプラズマ源、有磁場マイクロ波プラズマ源（電子サイクロトロン共鳴プラズマ源）、又は、平行平板型プラズマ源を用いてもよい。

また、ヘリウム以外の不活性ガスを用いてもよく、ネオン、アルゴン、クリプトン又はキセノン（ゼノン）のうち少なくとも１つのガスを用いることができる。これらの不活性ガスは、試料への悪影響が他のガスよりも小さいという利点がある。

また、試料が、シリコンよりなる半導体基板９である場合を例示したが、他の様々な材質の試料を処理するに際して、本発明を適用することができる。

また、不純物がボロンである場合について例示したが、試料がシリコンよりなる半導体基板である場合、特に不純物が砒素、燐、ボロン、アルミニウム、又は、アンチモンである場合に本発明は有効である。これは、トランジスタ部分に浅い接合を形成することができるからである。

また、本発明は、ドーピング濃度が低濃度である場合に有効であり、特に、１×１０^１１／ｃｍ^２〜１×１０^１７／ｃｍ^２を狙いとしたプラズマドーピング方法及び装置として有効である。また、１×１０^１１／ｃｍ^２〜１×１０^１４／ｃｍ^２を狙いとしたプラズマドーピング方法及び装置として、特に格別の効果を奏する。ドーピング濃度が１×１０^１７／ｃｍ^２よりも大きい場合には、従来のイオンインプラで可能であるのに対して、ドーピング濃度が１×１０^１７／ｃｍ^２以下を必要するデバイスには、従来の方法では対応できなかったが、本発明によれば、対応することが可能となる。

なお、前記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。

本発明のプラズマドーピング方法及び装置は、ウェハなどの処理基板を載置する電極を電気的に複数の電極部に分割した状態で、プラズマドーピング処理中に、少なくとも１つの高周波電力を隣接する複数の電極部のいずれか１つに印加するか、又は、２つの異なる高周波電力を隣接する複数の電極部にそれぞれ印加することによって、隣接する複数の電極部間で異なる電位を生じさせて、処理基板の表面に生成される電位に、面内で分布を作り、電気力線の方向をある角度に曲げ、不純物元素を含むイオンを立体的な形状物の側面に、より多くドーピングさせることができて、処理基板面内にイオンをより均等に注入することができる。

本発明の１つの実施形態にかかるプラズマドーピング処理装置の構成図 本発明の前記実施形態にかかるプラズマドーピング処理装置で用いる処理基板を載置する電極の電極部のパターンを示す図 本発明の前記実施形態にかかるプラズマドーピング処理装置で用いる処理基板を載置する電極の電極部の別のパターンを示す図 本発明の前記実施形態にかかるプラズマドーピング処理装置で用いる処理基板を載置する電極の電気配線図 本発明の前記実施形態にかかるプラズマドーピング処理装置でのプラズマドーピング処理中の処理基板の表面状態を説明するための説明図 本発明の前記実施形態にかかるプラズマドーピング処理中の処理基板の表面状態を説明するための説明図 本発明の前記実施形態の変形例にかかるプラズマドーピング処理装置でのプラズマドーピング処理中の処理基板の表面状態を説明するための説明図 図６Ａの本発明の前記実施形態の前記変形例にかかるプラズマドーピング処理装置でのプラズマドーピング処理中の処理基板の表面状態を説明するための説明図 図６Ａの本発明の前記実施形態の前記変形例にかかるプラズマドーピング処理装置でのプラズマドーピング処理中の処理基板の表面状態を説明するための説明図 本発明の前記実施形態にかかるプラズマドーピング処理中の処理基板の表面状態を説明するための説明図 本発明の前記実施形態にかかるプラズマドーピング処理中の処理基板の表面状態を説明するための説明図 本発明の前記実施形態にかかるプラズマドーピング処理において、高い方の高周波電力と低い方の高周波電力との関係を説明するための図 本発明の前記実施形態にかかるプラズマドーピング処理において、シース内の電位と、基板９の表面に対する垂直方向の距離と、Ｖｆとの関係を示すグラフ 本発明の前記実施形態にかかるプラズマドーピング処理装置で処理したときの不純物濃度と深さとの関係のグラフ 本発明の前記実施形態にかかるプラズマドーピング処理において、処理基板の半径の大きさよりも電極の処理基板載置面が広い状態を示す図 本発明の前記実施形態にかかるプラズマドーピング処理において、処理基板の半径の大きさよりも電極の処理基板載置面が広い状態を示す図 本発明の前記実施形態の別の変形例にかかるプラズマドーピング処理装置で用いた、処理基板を回転し、再処理するための装置の概略構成を示す図 図１２Ａの本発明の前記実施形態の前記別の変形例にかかるプラズマドーピング処理装置で用いた、処理基板を回転し、再処理するための装置の概略構成を示す図 図１２Ａの本発明の前記実施形態の前記別の変形例にかかるプラズマドーピング処理装置で用いた、処理基板を回転する機構の概略構成を示す斜視図 図１２Ａの本発明の前記実施形態の前記別の変形例にかかるプラズマドーピング処理装置で用いた、処理基板を回転する機構の概略構成を示す斜視図 従来のプラズマドーピング装置の構成図 プラズマドーピング処理中の処理基板の表面状態を説明するための説明図 ＦＩＮＦＥＴ（Ｆｉｎ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）の構造図 従来のプラズマドーピング処理装置で処理した不純物濃度と深さと関係のグラフ 従来のプラズマドーピング処理中の処理基板の表面状態を説明するための説明図

符号の説明

１ 真空容器
１Ａ 真空室
２ ガス供給装置
３ ターボ分子ポンプ
４ 調圧弁
５ プラズマ発生用高周波電源
６ 試料電極
６ａ 処理基板載置面
６Ｇ 絶縁体
７ 誘電体窓
８ コイル
９ 処理基板
９ｓ 外周側面
１０Ａ 第１高周波電源（高周波電力印加用高周波電源）
１０Ｂ 第２高周波電源（高周波電力印加用高周波電源）
１０Ｃ １つの高周波電源（高周波電力印加用高周波電源）
１１ ガス供給口
１２ 排気口
１３ ゲート配線
１４ ＦＩＮ
１５ ＦＩＮ上面
１６ ＦＩＮ側面
１７ ゲート酸化膜
１８，１８ａ，１８ｂ 第１電極部
１９，１９ａ，１９ｂ 第２電極部
２０Ａ，２０Ｂ マッチング回路（整合器）
２１ プラズマ
２２ シース
２２ａ，２２ｂ シースの傾斜部
２３ 第１真空容器
２４ 第２真空容器
２５ 搬送アーム
２６ アライメント機構
４０ イオン
４２ 試料
４４ ＦＩＮ
４４ａ，４４ｂ Ｆｉｎ側面
９０ 制御装置

Claims (10)

1. 真空容器と、前記真空容器内に配置されかつ処理基板を処理基板載置面に載置する電極と、ドーパント用ガスを前記真空容器内に供給するドーパント用ガス供給装置と、前記真空容器内をある一定に維持する圧力制御装置と、前記真空容器内にプラズマを維持するプラズマ発生装置と、前記処理基板を載置している前記電極に高周波電力を印加する高周波電力供給装置とを備えるプラズマドーピング装置において、
   前記処理基板を載置する前記電極の処理基板載置面が、１つの分割方向沿いに電気的に分割された複数個の電極部より構成され、かつ、前記複数個の電極部の前記分割方向と、前記処理基板の面方位とが同じ方向沿いとなるように前記処理基板が前記処理基板載置面に載置可能であり、
   前記高周波電力供給装置は、隣接する前記複数の電極部の少なくともいずれか一方に高周波電力を印加して、前記隣接する複数の電極部間に電位差を形成する、ことを特徴とするプラズマドーピング装置。
2. 前記複数の電極部の前記分割方向が、＜１００＞、＜１１０＞、又は、＜１１１＞である前記処理基板の面方位と同じ方向であることを特徴とする請求項１に記載のプラズマドーピング装置。
3. 前記高周波電力供給装置は、少なくとも２つの異なる高周波電力を隣接する前記複数の電極部に印加して、前記隣接する複数の電極部間に電位差を形成する第１及び第２高周波電源を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のプラズマドーピング装置。
4. 前記処理基板よりも前記電極の前記処理基板載置面が大きく、かつ、前記処理基板載置面の前記処理基板の載置領域の外側に、少なくとも１個の前記電極部が配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のプラズマドーピング装置。
5. 前記真空容器である第１真空容器とは別の第２真空容器と、
   前記第１真空容器と前記第２真空容器との間で前記処理基板を搬送する搬送装置と、
   前記第２真空容器に配置されて、前記処理基板を回転させる処理基板回転装置とを備えて、
   前記第１真空容器内で、前記複数個の電極部の前記分割方向と前記処理基板の２つの面方位のうちの一方の面方位とが同じ方向沿いとなるように前記処理基板が前記電極の前記処理基板載置面に載置されて、前記一方の面方位に沿った前記処理基板上の立体形状の側面をプラズマドーピング処理したのち、前記搬送装置で前記第１真空容器から前記第２真空容器に前記処理基板を搬送し、前記第２真空容器で、前記処理基板回転装置により、前記複数個の電極部の前記分割方向と前記処理基板の２つの面方位のうちの他方の面方位とが同じ方向沿いとなるように前記処理基板を回転させ、前記搬送装置により前記処理基板を前記第２真空容器から前記第１真空容器に戻すとき、前記複数個の電極部の前記分割方向と前記処理基板の２つの面方位のうちの前記他方の面方位とが同じ方向沿いとなるように前記処理基板が前記処理基板載置面に載置されて、前記他方の面方位に沿った前記処理基板上の立体形状の側面をプラズマドーピング処理することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のプラズマドーピング装置。
6. 真空容器内の電極に処理基板を載置し、ドーパント用ガスを前記真空容器内に供給し、前記真空容器内をある一定の圧力に制御し、プラズマを発生させるとともに、前記処理基板を載置している前記電極に高周波電力を印加し、ドーパントを前記処理基板の表面及び前記処理基板上に形成された立体形状の上面及び側面に注入するプラズマドーピング方法において、
   前記電極の処理基板載置面に前記処理基板を載置するとき、１つの分割方向沿いに電気的に分割された複数個の電極部より構成された前記電極の前記処理基板載置面に、前記複数個の電極部の前記分割方向と前記処理基板の面方位とが同じ方向沿いとなるように、前記処理基板を載置し、
   前記電極に前記高周波電力を印加するとき、隣接する前記複数の電極部の少なくともいずれか一方に高周波電力を印加して、前記隣接する複数の電極部間に電位差を形成し、前記隣り合う電極部の間で前記処理基板の表面に対する垂直方向に対して斜めのシースを形成し、ドーピング材料を含むイオンを前記処理基板に対して斜めに入射させることにより、前記処理基板の面方位沿いの前記立体形状の側面に前記ドーパントを注入することを特徴とするプラズマドーピング方法。
7. 前記電極の前記処理基板載置面に前記処理基板を載置するとき、前記複数の電極部の前記分割方向が、＜１００＞、＜１１０＞、又は、＜１１１＞である前記処理基板の面方位と同じ方向であることを特徴とする請求項６に記載のプラズマドーピング方法。
8. 前記電極に前記高周波電力を印加するとき、前記電極の前記複数の電極部のうちの隣り合う電極部に２つの互いに異なる高周波電力をそれぞれ印加し、前記隣り合う電極部の間で前記処理基板の表面に対する垂直方向に対して斜めのシースを形成し、ドーピング材料を含むイオンを前記処理基板に対して斜めに入射させることにより、前記処理基板の面方位沿いの前記立体形状の側面に前記ドーパントを注入することを特徴とする請求項６又は７に記載のプラズマドーピング方法。
9. 前記複数の電極部のうちの隣り合った電極部に、それぞれ、異なる高周波電力を印加し、印加後、同じ処理基板を処理する間に、高周波電力を少なくとも１回逆転させ、プラズマドーピングのイオンの方向を逆転させることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１つに記載のプラズマドーピング方法。
10. 前記真空容器である第１真空容器内で、前記複数個の電極部の前記分割方向と前記処理基板の２つの面方位のうちの一方の面方位とが同じ方向沿いとなるように前記処理基板が前記電極の前記処理基板載置面に載置されて、前記一方の面方位に沿った前記処理基板上の立体形状の側面をプラズマドーピング処理したのち、
    前記処理基板を搬送する搬送装置で、前記第１真空容器から前記第１真空容器とは別の第２真空容器に前記処理基板を搬送し、
    前記第２真空容器で、前記処理基板を回転させる処理基板回転装置により、前記複数個の電極部の前記分割方向と前記処理基板の２つの面方位のうちの他方の面方位とが同じ方向沿いとなるように前記処理基板を回転させ、
    その後、前記搬送装置により前記処理基板を前記第２真空容器から前記第１真空容器に戻し、前記複数個の電極部の前記分割方向と前記処理基板の２つの面方位のうちの前記他方の面方位とが同じ方向沿いとなるように前記処理基板が前記処理基板載置面に載置され、
    その後、前記他方の面方位に沿った前記処理基板上の立体形状の側面をプラズマドーピング処理することを特徴とする請求項６〜９のいずれか１つに記載のプラズマドーピング方法。

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