JP2012234691A

JP2012234691A - プラズマ生成方法

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Publication number: JP2012234691A
Application number: JP2011102088A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Tonari; 嘉津彦隣; Takuya Ideno; 琢也出野; Michio Ishikawa; 道夫石川
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 2011-04-28
Filing date: 2011-04-28
Publication date: 2012-11-29
Anticipated expiration: 2031-04-28
Also published as: JP5727853B2

Abstract

【課題】ボロンを含むガスを用いてプラズマを生成する際に、着火性を安定化させたプラズマ生成方法を提供すること。
【解決手段】本発明に係るプラズマ生成方法は、真空チャンバ内にホウ素を含む第一ガスを導入してプラズマを生成し、被処理体上にホウ素を含む薄膜を形成するステップαを繰り返し行うプラズマ生成方法であって、特定のステップαとその次のステップαとの間に、必要に応じて、窒素又は酸素を含む第二ガスを導入してプラズマを生成するステップβを備えることを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、プラズマ生成方法に係り、より詳細には、ボロンを含むガスを用いてプラズマを生成する際の着火性に優れたプラズマ生成方法に関する。

ボロンを含むガスを用いたプラズマは、半導体装置の製造工程において、ドライエッチング装置、プラズマドーピング装置等で使用されている（例えば、特許文献１参照）。これらのプロセスは、歩留まり向上のために高精度の時間制御性が求められる。

プラズマドーピングにおいては、ジボランガスがプラズマ分解して生成される、ＢｘＨｙラジカルがウェハに堆積した量によってＤＯＳＥ量が変化する。ラジカルの堆積量は放電時間に比例するために、ＤＯＳＥ量を制御するためには放電時間を制御する必要がある。また、量産性の確保という観点で、許容される放電時間は10秒程度であることから、例えばデバイス製造上の要求値１％のＤＯＳＥ量再現性に対応するためには、０．１秒で放電時間を制御する必要がある。
ここで、放電着火時間とは、プラズマへのＰｏｗｅｒ給電部（ＩＣＰプラズマの場合はアンテナに相当）への電圧印加開始から、プラズマが生成されるまでの時間と定義する。

しかしながら、ボロンを含むガスを用いてプラズマを生成すると、ボロンがプラズマ生成部内壁に付着する。ボロンは半導体であるため、内壁にボロンが付着すると、外部からプラズマ生成に必要な電力供給の妨げとなり、プラズマ着火時間にバラツキが生じ、プラズマ着火性を低下させる問題があった。

特開２００８−２４３９１７号公報

本発明は、このような従来の実情に鑑みて考案されたものであり、ボロンを含むガスを用いてプラズマを生成する際に、着火性を安定化させたプラズマ生成方法を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に記載のプラズマ生成方法は、真空チャンバ内にホウ素を含む第一ガスを導入してプラズマを生成し、被処理体をプラズマに曝すステップαを繰り返し行うプラズマ生成方法であって、特定のステップαとその次のステップαとの間に、必要に応じて、窒素又は酸素を含む第二ガスを導入してプラズマを生成するステップβを備えることを特徴とする。
本発明の請求項２に記載のプラズマ生成方法は、請求項１において、前記ステップα及び前記ステップβのプラズマとして、誘導結合プラズマを用いることを特徴とする。
本発明の請求項３に記載のプラズマ生成方法は、請求項２において、前記ステップβを行うタイミングは、誘導結合プラズマの発光開始時間に関する情報Ａ、又は、誘導結合プラズマの生成手段であるアンテナに印加される電圧に関する情報Ｂに基づくことを特徴とする。

本発明では、真空チャンバ内にホウ素を含む第一ガスを導入してプラズマを生成し、被処理体をプラズマに曝すステップαを繰り返し行い、特定のステップαとその次のステップαとの間に、必要に応じて、窒素又は酸素を含む第二ガスを用いてプラズマを生成させる（ステップβ）ことで、真空チャンバ内壁に付着したボロンはホウ酸又は窒化ホウ素に改質している。これによりホウ酸又は窒化ホウ素は絶縁物であるため、プラズマ生成に必要な外部電力供給の妨げとならず、安定して着火することができる。その結果、本発明では、着火性を安定化させたプラズマ生成方法を提供することが可能である。

本発明の実施形態による真空処理装置の概略構成図。図１に示す真空処理装置のガス源の構成の一例を示す図。図１に示す真空処理装置の排気システムの構成の一例を示す図。図１に示す真空処理装置の処理室（不純物導入装置）の構成を模式的に示す断面図。本発明のプラズマ生成方法を用いた半導体素子の製造工程を模式的に示す断面図。本発明のプラズマ生成方法を用いて製造された半導体素子の構成を模式的に示す断面図。第二ガスを用いたプラズマ処理を行う前後での、プラズマ着火時間を示す図。

以下、本発明のプラズマ生成方法の好適な実施形態について説明する。

図１は、本発明のプラズマ生成方法で用いる、マルチチャンバ方式の真空処理装置１の概略構成図である。
なお、以下の説明では、本発明のプラズマ生成方法を、生成したプラズマを基板に照射し、基板表面に不純物を導入する場合に適用した場合を例に挙げて説明するが、本発明のプラズマ生成方法はこれに限定されるものではない。
本実施形態の真空処理装置１は、被処理基板（以下単に「基板」ともいう。）を収容するロードロック室２Ａ，２Ｂと、基板に対して所定の真空処理を（プラズマ処理）行う処理室３Ａ，３Ｂと、ロードロック室２Ａ，２Ｂと処理室３Ａ，３Ｂとの間における基板の受け渡しを行うためのコア室（搬送室）４とを備えている。

ロードロック室２Ａ，２Ｂはそれぞれ同一の構成を有しており、内部に所定枚数（本例では２５枚）の基板を収容できるストッカが設置されている。ロードロック室２Ａ，２Ｂには排気システム８ａ，８ｂがそれぞれ接続されており、互いに独立して真空排気可能とされている。ロードロック室２Ａ，２Ｂはドア５Ａ，５Ｂを介して大気基板搬送システム６に連絡している。大気基板搬送システム６には、ウェーハカセット７とロードロック室２Ａ，２Ｂとの間で未処理あるいは処理済の基板を搬送する基板搬送ロボット６ａが設置されている。
なお、ロードロック室２Ａ，２Ｂは図示の例のように複数設置される場合に限らず、単数であってもよい。

処理室３Ａ，３Ｂは、エッチング室、加熱室、プラズマ処理室、成膜室（スパッタ室、ＣＶＤ室）等で構成され、本実施形態では、プラズマ処理室（後述する不純物導入装置２０）とされている。処理室３Ａ，３Ｂには排気システム８ｃ，８ｄがそれぞれ接続されており、互いに独立して真空排気可能とされている。なお、図示せずとも各処理室３Ａ，３Ｂには、プロセスに応じた所定の成膜ガス（反応ガス、原料ガス、不活性ガス等）のガス源が接続されている。

コア室４は、図示せずとも内部に基板搬送ロボットを有しており、ロードロック室２Ａ，２Ｂと処理室３Ａ，３Ｂとの間、あるいは処理室３Ａと処理室３Ｂとの間において、基板の受け渡しを行うように構成されている。コア室４には排気システム８ｅが接続されており、独立して真空排気可能とされている。

なお、各排気システム８ａ〜８ｅは同様の構成を有しているが、調圧バルブ１６は処理室３Ａ，３Ｂおよびコア室４の排気システム８ｃ，８ｄ，８ｅにそれぞれ備え付けられ、ロードロック室２Ａ，２Ｂの排気システム８ａ，８ｂには備え付けられていない。

ロードロック室２Ａ，２Ｂとコア室４との間にはそれぞれ第１仕切バルブ１１Ａ，１１Ｂが設置されている。また、コア室４と処理室３Ａ，３Ｂとの間にはそれぞれ第２仕切バルブ１２Ａ，１２Ｂが設置されている。第１，第２仕切バルブ１１Ａ，１１Ｂ，１２Ａ，１２Ｂの開閉制御をはじめとする真空処理装置１の各部の動作は、図示しない制御部によって制御されるように構成されている。

また、ロードロック室２Ａ，２Ｂ、処理室３Ａ，３Ｂおよびコア室４には、それぞれ図示せずとも圧力計が設置されており、各室の圧力をモニタリングされている。処理室３Ａ，３Ｂの圧力指示値は調圧バルブ１６の開度に連動しており、上記圧力計の検出圧に基づいて調圧バルブ１６が自動的に開度調整されることで、これら各室を所定圧力に維持するように構成されている。

図４は、図１に示した真空処理装置において、処理室３Ａ，３Ｂの構成例を模式的に示したものである。なお、本実施形態では、処理室３Ａ，３Ｂとして、生成したプラズマを、基板に照射し、プラズマ照射によりアモルファス化された基板表面に不純物を導入する不純物導入装置を例に挙げて説明するが、これに限定されるものではない。
また、本実施形態では、前記不純物導入装置として、磁気中性線放電（ＮＬＤ）装置を採用した場合を例に挙げて説明するが、これに限定されるものではない。

不純物導入装置２０は、真空チャンバ２１を有する。真空チャンバ２１は、その上部に円筒状壁２１ａにより画成されたプラズマ発生部２２を備えると共に、その下部に、基板Ｓが載置される載置部を備えた基板電極部２３である。
円筒状壁２１ａは誘電体からなる。このような誘電体としては、例えば石英が挙げられる。円筒状壁２１ａの外側には、三つの磁場コイル３１、３２及び３３が配置されている。この３つの磁場コイル３１、３２及び３３により、プラズマ発生部２２内には、詳細は以下説明するように環状の磁気中性線３８が形成される。

磁場コイル３１、３２及び３３と円筒状壁２１ａの外側との間には、プラズマ発生用高周波アンテナコイル３５が配置されている。この高周波アンテナコイル３５は、高周波電源３６にコンデンサ３７を介して接続されている。磁場コイル３１、３２及び３３によって形成された磁気中性線３８に沿って高周波アンテナコイル３５により高周波電圧を加えて、この磁気中性線で放電プラズマを発生させることができる。

真空チャンバ２１の底面には、電極４１が設けられている。電極４１の上面には、基板Ｓが載置される。即ち、電極４１は電極として機能すると共に基板載置台としても機能する。電極４１には、ブロッキングコンデンサ４２を介して別の高周波電源４３が接続されており、電極４１に高周波電源４３からバイアス電位を印加できるように構成している。また、基板電極部２３を構成する真空チャンバ２１の側壁には、排気管４４が設けられ、ターボ分子ポンプなどの真空排気手段（図示せず）が設けられている。

天板２４のプラズマ発生部２２側の面には、基板Ｓに対向するようにシャワープレート２５が設けられている。シャワープレート２５には、図示していないが、真空チャンバ２１内ヘプロセスガスを導入するためのガス導入手段が接続されている。

かかる不純物導入装置２０では、シャワープレート２５からガスをプラズマ発生部２２内に導入すると共に、磁場コイル３１及び３３に同一方向に電流を流し、かつ、磁場コイル３２に逆方向の電流を流すと、プラズマ発生部２２には環状の磁気中性線３８が形成される。この磁気中性線３８は、磁場コイル３１、３２及び３３に流れる電流の大きさを変化させることで、その水平方向の広がりを調整することができる。

これと共に、高周波アンテナコイル３５に高周波電源３６から高周波電力を供給すると、環状の磁気中性線３８に沿ってプラズマが発生する。この場合に、磁場コイル３１、３２及び３３を流れる電流の大きさを調整して磁気中性線３８の広がりを調整することでプラズマの広がりも調整することができる。

つぎに、このような装置を用いたプラズマ生成方法について説明する。
本発明のプラズマ生成方法では、真空チャンバ内にホウ素を含む第一ガスを導入してプラズマを生成し、被処理体上にホウ素を含む薄膜を形成するステップαを繰り返し行っている（ステップαは、後述する第２工程の堆積工程に相当する。）。
また、以下の説明では、本発明のプラズマ生成方法を、生成したプラズマを基板に照射し、プラズマ照射により基板表面に不純物を導入する方法に適用した場合を例に挙げて説明するが、本発明のプラズマ生成方法はこれに限定されるものではない。

ここで、図５は、本発明のプラズマ生成方法を適用した不純物導入方法により、半導体素子の浅接合形成方法を示した断面図である。
なお、ここでは、ＣＭＯＳトランジスタでの浅接合形成方法を例に挙げているが、これに限定されるものではない。

まず、半導体基板５０に３価のｐ型イオン及び５価のｎ型イオンを選択的にイオン注入してｐウェル５１（ｎ−ｃｈＭＯＳ）及びｎウェル５２（ｐ−ｃｈＭＯＳ）を形成し、ｐウェル５１とｎウェル５２の境界部にＳｉＯ_２等からなる素子分離絶縁膜（ＳＴＩ）５３を形成する。
また、ｎウェル５２の表面にイオン注入し、ｎウェル１５の表面にイオン注入領域５４を形成する。

さらに、半導体基板１１の全面にＳｉＯ_２などからなるゲート酸化膜５５を形成し、ゲート酸化膜５５上部にポリシリコンなどの導電物質を蒸着した後、パターニング工程でゲート電極５６を形成する。

そして、図５（ａ）に示すように、ｎウェル５２を覆うように、感光材料からなるレジスト７０を塗布しフォトリソグラフィ技術によりパターニングする。
次に、図５（ｂ）に示すように、レジスト７０をマスクにしてプラズマドーピングにより、ｐウェル５１の表面に不純物を導入し、不純物注入領域５６を形成する。
以下、不純物導入方法について詳しく説明する。

不純物導入方法は、シリコン単結晶基板の表面にネオンからなるプラズマを照射してアモルファス層を形成する第１工程と、形成されたアモルファス層に不純物を導入する第２工程とを含むものである。
第１工程においてプラズマを照射してアモルファス層を形成することで、浅い（１０〜４０ｎｍ程度、本実施形態では２０ｎｍ程度）アモルファス層を形成でき、不純物導入時のイオンがこのアモルファス層に留まるので、チャネリング現象を抑制でき、かつ、活性化アニールの際の異常拡散を抑制できる。その結果、急峻な深さプロファイルを持った不純物注入領域を形成することができる。なお、導入とは、所望の不純物である粒子を基板表面に浸透、付着、又はドープさせることをいう。

初めに、第１工程を行う。基板Ｓを電極３１上に載置し、所望の真空度（本実施形態では４×１０^―４Ｐａ程度）となるまで排気する。次いで、ネオンからなるガスを上述のように１０〜１０００、好ましくは１０〜２００ｓｃｃｍで導入し、放電圧力：０．１〜３Ｐａ（好ましくは０．２〜１．５Ｐａ）、アンテナパワー：５０〜１５００Ｗ、バイアス電力：３０〜８０００Ｗ、磁場コイル２１及び２３の電流：１〜３０Ａ、磁場コイル２２の電流：１〜３０Ａというプラズマ形成条件で、ネオンからなるプラズマを形成する。

第１工程で用いられるプラズマがネオンである場合は、ヘリウムやアルゴンからなるプラズマを用いた場合よりも、通常必要とされる２０ｎｍ程度のアモルファス層を、高出力のバイアス電源を用いることなく、量産に適した処理速度で形成することができる。また、ネオンは、取扱いも容易である。従って、本実施形態で説明するようにネオンからなるプラズマを用いてアモルファス化を行うことが好ましい。

この場合、ネオンガスの流量としては、１０〜１０００ｓｃｃｍである。この範囲であることで、ＩＣＰ放電プラズマを安定して形成することができる。ネオンガスの流量が１０００ｓｃｃｍよりも多いと、チャンバ内部の圧力が高くなりすぎて所望の基板電圧が得られないという問題があり、また、１０ｓｃｃｍよりも少ないとプラズマによって加熱されたチャンバ内部に設置された治具からの放出ガスからイオンが生じて基板に導入されてしまうという問題がある。

また、形成されるプラズマとしては、容量結合プラズマ（Capacitively Coupled Plasma、略称ＣＣＰ）、誘導結合プラズマ（Inductively Coupled Plasma、略称ＩＣＰ）、マイクロ波励起表面波プラズマ（Microwave Excited Surface Wave Plasma、略称ＭＥＳＷＰ）、電子サイクロトン共鳴プラズマ（Electoron Cyclotron Resonance Plasma：、略称ＥＣＲＰ）等が挙げられるが、その中でも、ＩＣＰプラズマが好ましい。ＣＣＰプラズマ、ＭＥＳＷプラズマは動作圧力が高くなるため、所望のバイアス電圧を印加することが困難であり、ＳＣＲＰプラズマは後述する第二工程で必要となるラジカルの生成に適しない。このＩＣＰプラズマでも、特に磁気中性線放電（ＮＬＤ）によるＩＣＰプラズマを用いることが好ましい。このようにＮＬＤプラズマを用いることで、さらに面内均一性を高め、かつより基板へのダメージを抑制しながら浅いアモルファス層を確実に形成することができるからである。

ＩＣＰプラズマ放電時の放電圧力は、０．１〜３Ｐａであることが好ましい。３Ｐａよりも大きいと、雰囲気が高圧すぎて発生したイオンの平均自由行程および寿命が短くなると共に、バイアス電圧によるプラズマ生成という問題があり、０．1Ｐａ未満であると、雰囲気が低圧すぎてプラズマが発生しないという問題がある。
また、基板に印加する電圧は、１００Ｈｚ〜１ＭＨｚの負の直流パルス電圧か、３００ｋＨｚ〜１４ＭＨｚの高周波電圧であることが好ましい。
この形成されたプラズマを所定時間（例えば５秒）基板に照射させて第１工程を終了し、次いで第２工程を行う。

第２工程では、形成されたアモルファス層に不純物を導入する。第２工程は、好ましくは、不純物を含むガスのプラズマを形成して、該プラズマ中の不純物のラジカルをアモルファス層に堆積させる堆積工程（ステップα）と、堆積されたラジカルにイオンを照射して不純物をアモルファス層表面に導入する導入工程とを備える。不純物の導入方法として、例えばイオンのみを導入することも挙げられるが、本実施形態のように、不純物を含むプラズマを形成してラジカルをアモルファス層に堆積させ（ステップα）、堆積させたラジカルに対してイオンを照射して不純物の導入を行うことで、以下のような効果を得ることができる。

即ち、ラジカルを堆積させる工程とイオンを照射する工程を別々に備えることで、ラジカルの面内分布とイオンの面内分布とを独立に制御することができ、これにより、ラジカルの面内分布を改善し、均一に堆積させたラジカルに均一にイオンを照射することで、均一に基板に対して不純物を導入することができる。

初めに、基板Ｓはそのままで真空チャンバ１１内を再度排気した後、不純物であるＢ（ボロン）を含んだジボランガスとアルゴンガスとを３０〜８００ｓｃｃｍで導入し（混合比はジボランガス：アルゴンガスが１：１０〜３０００）、圧力：０．１〜２０Ｐａ、アンテナパワー３０〜２０００Ｗ、磁場コイル２１及び２３の電流：１〜３０Ａ、磁場コイル２２の電流：１〜３０Ａというプラズマ形成条件で、ラジカルを堆積させるためのプラズマを形成する。

このようにしてプラズマが形成されると、基板Ｓの表面にはボロンラジカルが堆積される（堆積工程）。そして、この状態でジボランガスの供給を停止し、アルゴンガスの供給とアンテナコイルへの高周波電力の印加を続けた状態で、バイアス電圧を印加する。これにより、プラズマ中のアルゴンイオンが基板に引きつけられ、基板Ｓの表面に堆積したボロンラジカルと衝突することで、ボロンラジカルがアモルファス層内に導入される（導入工程）。

即ち、この導入工程においても、アルゴンイオンの面内分布が均一になるようにアルゴンイオンを調整する。この堆積工程においては、アルゴンイオンの形成条件は、アルゴンガスを１０〜５０００ｓｃｃｍで導入し、圧力：０．１〜１５Ｐａ、アンテナパワー：２０〜３０００Ｗ、バイアス電圧：１〜６０００Ｖ、磁場コイル２１及び２３の電流：１〜３０Ａ、磁場コイル２２の電流：１〜３０Ａである。
この範囲であることで所望のアルゴンイオンを形成でき、ボロンラジカルがアモルファス層内に効率よく導入される。
また、形成されるプラズマとしては、誘電結合型（ＩＣＰ）プラズマが好ましい。

以上のようにして得られた基板を不純物導入装置２０から搬出する。
次に、図５（ｃ）に示すように、アッシング及びウェットクリーニングを行い、レジスト７０を除去する。
最後に、図５（ｄ）に示すように、アニールを行う。これにより、基板Ｓに導入された不純物が異常拡散することなく活性化し、好ましい厚さ（１０〜４０ｎｍ、最も好ましくは１５〜２０ｎｍ）の浅いエクステンション層を形成することが可能である。

そして、図６に示すように、絶縁膜５８を形成する。次に、絶縁膜５８上に、Ａｌ等からなる金属配線部５９を形成する。
最後に、基板全面を覆うように、ＰＳＧ（ＰＳＧ：ＰｈｏｓｐｈｏＳｉｌｉｃａｔｅＧｌａｓｓ）又はＳｉ_３Ｎ_４などの絶縁体からなる保護膜６０を形成する。
以上のようにして、図６に示すような半導体素子が得られる。

ところで、上述したようなプラズマドーピングにおいては、ジボランガスがプラズマ分解して生成される、ＤＯＳＥ量を制御するため、及び、量産性を確保するためには、０．１秒単位で放電時間を制御する必要がある。ここで、放電着火時間とは、プラズマへのＰｏｗｅｒ給電部（ＩＣＰプラズマの場合はアンテナに相当）への電圧印加開始から、プラズマが生成されるまでの時間と定義する。

そこで、本発明のプラズマ生成方法では、真空チャンバ内にホウ素を含む第一ガスを導入してプラズマを生成し、被処理体をプラズマに曝すステップαを繰り返し行うに際して、特定のステップαとその次のステップαとの間に、必要に応じて、窒素又は酸素を含む第二ガスを導入してプラズマを生成するステップβを備えることを特徴とする。
以下では、被処理体をプラズマに曝すステップαとして、被処理体上にホウ素を含む薄膜を形成する場合を例に挙げて説明するが、本発明のプラズマ生成方法はこれに限定されるものではない。

本発明では、ステップαを繰り返し行うに際し、特定のステップαとその次のステップαとの間に、必要に応じて、窒素又は酸素を含む第二ガスを用いてプラズマを生成させる（ステップβ）ことで、真空チャンバ内壁に付着したボロンはホウ酸又は窒化ホウ素に改質している。

前記ステップβは、処理済みの基板を処理室から搬出してから、次の未処理基板を処理室に搬入する前に、ダミー基板を処理室に搬入し設置した状態で行う。これにより、前記ステップβによる基板Ｓ設置部の汚染を避けることができる。
ステップβは、例えば、基板Ｓが搬出された状態（真空チャンバ１１が空の状態）で真空チャンバ１１内を再度排気した後、真空チャンバ１１内にダミー基板を設置し、窒素又は酸素を含む第二ガスを５０〜５００ｓｃｃｍで導入し、圧力：１〜５Ｐａ、アンテナパワー：１００〜２０００Ｗ、磁場コイル２１及び２３の電流：５〜１０Ａ、磁場コイル２２の電流：５〜１０Ａ、というプラズマ形成条件でプラズマを形成する。
また、形成されるプラズマとしては、誘電結合型（ＩＣＰ）プラズマが好ましい。

このプラズマが照射されることにより、真空チャンバ内壁に付着したボロンは、絶縁物であるホウ酸又は窒化ホウ素に改質される。ホウ酸又は窒化ホウ素は絶縁物であるため、プラズマ生成に必要な外部電力供給の妨げとならず、安定して着火することができる。その結果、本発明のプラズマ生成方法では、着火性が安定化したものとなる。

例えば、実プロセス上、情報Ａは、「アンテナへの電力供給開始からプラズマが安定的に着火した場合のプラズマ発光が観測されるまでの時間」とし、情報Ｂは、「アンテナへの電力供給開始からプラズマの着火による負荷の変化によりアンテナへの電力供給が変化するまでの時間」とする。これとは別に、該当するプロセスごとに前もって（予め）、「アンテナへの電力供給開始からプラズマが安定的に着火するまでの時間（着火遅延時間）および着火遅延時間の変化許容量の値」を決定しておく。そして、この着火遅延時間および着火遅延時間の変化許容量の値をプラズマの安定着火の「判定値」として用い、実プロセスにより取得した情報Ａまたは情報Ｂと比較する。

本願実施例のようなプラズマドーピングプロセスにおいては、典型的なＤＯＳＥ量制御における着火遅延時間の変化許容量は着火遅延時間に対して１％であることから、例えば、着火時間遅延が１０秒である場合には、上記「判定値」は１０秒プラスマイナス１００ミリ秒として運用すればよい。
すなわち、本発明に係る情報Ａまたは情報Ｂは、プラズマの安定着火の「判定値」として極めて有効な指標として活用できる。

図７は、真空チャンバ内壁にボロンが付着した場合（サンプル１）と、窒素又は酸素を含む第二ガスを用いてプラズマ処理を行った場合（サンプル２）の、プラズマ着火時間を示す図である。
図７から明らかなように、サンプル１では、着火時間にばらつきが生じているのに対し、窒素又は酸素を含む第二ガスを用いてプラズマ処理を行ったサンプル２では、着火時間が短くなるとともにばらつきもなくなり、安定して着火できていることがわかる。

このように、本発明では、必要に応じて、窒素又は酸素を含む第二ガスを用いてプラズマを生成させ、真空チャンバ内壁に付着したボロンを、絶縁物であるホウ酸又は窒化ホウ素に改質しているので、プラズマ生成に必要な外部電力供給が妨げられず、安定して着火することができる。その結果、本発明のプラズマ生成方法では、着火性が安定化したものとなる。ひいては、プラズマドーピングにおいて、ＤＯＳＥ量を制御することができるとともに、量産性を確保することができる。

以上、本発明のプラズマ生成方法について説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。

本発明は、プラズマ生成方法に広く適用可能である。

１真空処理装置、２Ａ，２Ｂロードロック室、３Ａ，３Ｂ処理室、４コア室、８ａ〜８ｅ排気システム、９ガス源、１１Ａ，１１Ｂ第１仕切バルブ、１２Ａ，１２Ｂ第２仕切バルブ、１３マスフローコントローラ、１５メインバルブ、１６調圧バルブ、２０不純物導入装置、２１真空チャンバ、２２プラズマ発生部、２３基板電極部、２４天板、２５シャワープレート、３１、３２、３３磁場コイル、３４磁気中性線、３５高周波アンテナコイル、３６高周波電源、３７コンデンサ、３８磁気中性線、４１電極、４２ブロッキングコンデンサ、４３高周波電源。

Claims

真空チャンバ内にホウ素を含む第一ガスを導入してプラズマを生成し、被処理体をプラズマに曝すステップαを繰り返し行うプラズマ生成方法であって、
特定のステップαとその次のステップαとの間に、必要に応じて、窒素又は酸素を含む第二ガスを導入してプラズマを生成するステップβを備えることを特徴とするプラズマ生成方法。
前記ステップα及び前記ステップβのプラズマとして、誘導結合プラズマを用いることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ生成方法。
前記ステップβを行うタイミングは、誘導結合プラズマの発光開始時間に関する情報Ａ、又は、誘導結合プラズマの生成手段であるアンテナに印加される電圧に関する情報Ｂに基づくことを特徴とする請求項２に記載のプラズマ生成方法。