JP5080810B2 - プラズマ処理方法およびプラズマ処理装置 - Google Patents
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Description
に導入され、排気口53からポンプ45へ排気される。
ることを目的とする。
たは基板表面)が負電位に自己バイアスされることになる。一般に、自己バイアス電圧をVDC(Direct Current Voltage)、高周波電圧の瞬間最大値と最小値との差をVPP(Peak to Peak Voltage)と呼ぶ。電極に印加する高周波電力を大きくすると、VDC及びVPPは増加する。
上記構成によれば、物理現象主体の処理を均一化するために、フォーカスリング(誘電体リング)等を用いることによって、基板周辺部の過剰なイオン密度を低減させたり、あるいは、基板周辺部と基板の他の場所のイオンシースの厚さを均一化させるものである。
また、試料表面から所定の深さまでプラズマを導入し、このプラズマの導入された領域を非晶質化する非晶質化処理は、ドーピングの前処理あるいはドーピング中に実行される場合、不純物の導入深さを高精度に制御することができる。
また、この構成により、試料の外周端へのプラズマの集中を回避することができるため、前記試料の表面での面内分布を均一にすることができる。
また、この構成により、試料の外周端付近におけるシース領域の等電位線のゆがみが緩和され、試料に入射するイオンの入射エネルギーが試料の外周端付近を含む全面に渡って均一化されるため、非晶質化処理の均一性を高めることが可能となる。
1mm以上10mm以下であるものを含む。
この構成により、試料の外周端付近におけるシース領域の等電位線のゆがみが緩和され、試料に入射するイオンの入射エネルギーが試料の外周端付近を含む全面に渡って均一化されるため、非晶質化処理の均一性を高めることが可能となる。
量を高精度に制御することができる。
1からわかるように、電子の移動度はイオンの移動度よりもはるかに大きいため、印加電圧が正のときは大きな電子電流が流れ込むのに対して、印加電圧が負の時は小さなイオン電流が流れる。電極(または基板表面)は直流的にはフローティングであるから、正味の電流(電流の直流成分)がゼロになったところで定常状態となる。したがって、電極(または基板表面)が負電位に自己バイアスされることになる。電極に印加する高周波電力を大きくすると、自己バイアス電圧VDC及び高周波電圧の瞬間最大値と最小値との差VPPは増加する。
介してプラズマと台座間に流れる単位面積当たりの電流よりもはるかに大きいものとなる。したがって、基板9の周辺部を除く部分においては、図2のようにイオンシース厚が大きくなり、イオンシースにおける電圧降下が大きくなる。
。フォーカスリングを導入することにより、基板周辺部から発生するエッチング反応生成物が基板周辺部近傍に滞留しやすくなり、基板周辺部近傍のエッチング反応生成物の濃度と、基板の他の場所の近傍におけるエッチング反応生成物の濃度がほぼ等しくなる。したがって、基板周辺部近傍のエッチャント濃度と、基板の他の場所の近傍におけるエッチャント濃度がほぼ等しくなり、エッチング速度分布が均一化されるという効果を奏する。
以下、本発明の実施の形態1について、図5乃至図8を参照して説明する。
、この上層にCVD法等によりゲート電極となる導電性層を形成し、これをパターニングし、ゲート電極のパターンを形成する。
、0.3mmとしたが、Bは0.001mm以上1mm以下であることが望ましい。Bを0.001mmとすることは設計上困難であり、また、Bが1mmより大きいと、基板9の外周端付近の領域における非晶質層の厚さの極度な低下または上昇が生じる場合があり、好ましくない。基板の厚さは約1mmであるから、試料電極6の突出部の表面の高さと導体リング18の高さの差は、0.001mm以上2mm以下であることが望ましい。
次に、本発明の実施の形態2について説明する。
次に、本発明の実施の形態3について、図9を参照して説明する。
1内を排気口12から排気しつつ、ガス導入口11より真空容器1内にヘリウムガスを50sccm供給し、調圧弁4を制御して真空容器1内の圧力を1Paに保つ。次に、プラズマ源としてのコイル8に高周波電力を800W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の台座16に200Wの高周波電力を供給することにより、シリコン基板9の表面の結晶層を均一に非晶質化することができた。
次に、本発明の実施の形態4について、図10を参照して説明する。
に保つ。次に、プラズマ源としてのコイル8に高周波電力を800W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200Wの高周波電力を供給することにより、シリコン基板9の表面の結晶層を均一に非晶質化することができた。
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)を用いてもよいし、平行平板型プラズマ源を用いてもよい。
2 ガス供給装置
3 ターボ分子ポンプ
4 調圧弁
5 高周波電源
6 試料電極
7 誘電体窓
8 コイル
9 基板
10 高周波電源
11 ガス導入口
12 排気口
Claims (19)
- 真空容器内の試料電極に試料を載置し、前記真空容器内に原料ガスを供給しつつ真空容器内を排気し、プラズマ源に高周波電力を供給することにより真空容器内にプラズマを発生させ、
前記試料の外周端を囲むように、導体リングを配置した状態で、試料の表面でイオンシースの厚さが均一になるように調整しつつ、前記試料の表面にプラズマを照射し、
前記プラズマは前記試料の表面を非晶質化するように調整され、
前記導体リングは、試料の表面とほぼ同じ高さの表面をもち、
前記試料電極が、前記試料に近い側から第1誘電体層、静電吸着電極、第2誘電体層、台座の層構造をなしており、かつ、前記台座から前記第1誘電体層、前記静電吸着電極、前記第2誘電体層が突出しており、前記導体リングと前記台座との間に前記第3誘電体層が設けられている状態で、前記台座に電圧を印加するプラズマ処理方法。 - 請求項1記載のプラズマ処理方法であって、
前記試料の外周端と前記導体リングの内周端との距離が1mm以上10mm以下であるプラズマ処理方法。 - 請求項1または2記載のプラズマ処理方法であって、
前記試料の表面の高さと前記導体リングの高さの差が0.001mm以上1mm以下であるプラズマ処理方法。 - 請求項1乃至3のいずれか記載のプラズマ処理方法であって、
前記第1誘電体層の比誘電率および厚さをそれぞれε1、d1、前記第2誘電体層の比誘電率および厚さをそれぞれε2、d2、前記第3誘電体層の比誘電率および厚さをそれぞれε3、d3としたとき、Ca=1/(d1/ε1+d2/ε2)がCb=ε3/d3の0.5倍以上2倍以下であるプラズマ処理方法。 - 真空容器内の試料電極に試料を載置し、前記真空容器内に原料ガスを供給しつつ真空容器内を排気し、プラズマ源に高周波電力を供給することにより真空容器内にプラズマを発生させ、
前記試料の外周端を囲むように、導体リングを配置した状態で、試料の表面でイオンシースの厚さが均一になるように調整しつつ、前記試料の表面にプラズマを照射し、
前記プラズマは前記試料の表面を非晶質化するように調整され、
前記導体リングは、試料の表面とほぼ同じ高さの表面をもち、
前記試料電極が、前記試料に近い側から第1誘電体層、静電吸着電極、第2誘電体層、台座の層構造をなしており、かつ、前記台座から前記第1誘電体層、前記静電吸着電極、前記第2誘電体層が突出しており、前記導体リングと前記台座との間に前記第3誘電体層が設けられている状態で、前記静電吸着電極に電圧を印加するプラズマ処理方法。 - 請求項5記載のプラズマ処理方法であって、
前記試料の外周端と前記導体リングの内周端との距離が1mm以上10mm以下であるプラズマ処理方法。 - 請求項5または6記載のプラズマ処理方法であって、
前記試料の表面の高さと前記導体リングの高さの差が0.001mm以上1mm以下であるプラズマ処理方法。 - 請求項5乃至7のいずれか記載のプラズマ処理方法であって、
前記第1誘電体の比誘電率及び厚さをそれぞれε1、d1、前記第2誘電体の比誘電率及び厚さをそれぞれε2、d2、前記第3誘電体の比誘電率及び厚さをそれぞれε3、d3、前記試料がプラズマにさらされる面の面積をS1、前記導体リングがプラズマにさらされる面の面積をS2としたとき、Cc=ε1/d1がCd=1/(d2×S2/ε2×S1+d3/ε3)の0.5倍以上2倍以下であるプラズマ処理方法。 - 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、
プラズマ源と、プラズマ源に高周波電力を供給する高周波電源と、
前記試料電極に電圧を供給する電圧源とを備え、
前記試料の表面でプラズマが均一なエネルギー状態をもつように調整しつつ、前記試料の表面にプラズマを照射するように、前記試料電極の周縁に補助部材を配し、
前記プラズマは前記試料の表面を非晶質化するように調整されたプラズマであり、
前記試料電極は前記試料を載置する突出部を具備しており、
前記補助部材は、前記試料の外周端を囲むように、前記試料の表面とほぼ同じ高さの表面を持つように配置した導体リングであり、
前記試料電極が、前記試料に近い側から第1誘電体層、静電吸着電極、第2誘電体層、台座の層構造をなしており、かつ、前記台座から前記第1誘電体層、前記静電吸着電極、前記第2誘電体層が突出しており、前記導体リングと前記台座との間に前記第3誘電体層が設けられ、前記台座に電圧を印加するよう構成されているプラズマ処理装置。 - 請求項9に記載のプラズマ処理装置であって、
前記試料の外周端と前記導体リングの内周端との距離が2mm以上11mm以下であるプラズマ処理装置。 - 請求項9または10に記載のプラズマ処理装置であって、
前記試料の表面の高さと前記導体リングの高さの差が0.001mm以上2mm以下であるプラズマ処理装置。 - 請求項9乃至11のいずれかに記載のプラズマ処理装置であって、
前記第1誘電体層の比誘電率および厚さをそれぞれε1、d1、前記第2誘電体層の比誘電率および厚さをそれぞれε2、d2、前記第3誘電体層の比誘電率および厚さをそれぞれε3、d3としたとき、Ca=1/(d1/ε1+d2/ε2)がCb=ε3/d3の0.5倍以上2倍以下であることを特徴とするプラズマ処理装置。 - 真空容器と、
前記真空容器内に配置され、試料を載置する試料電極と、
前記真空容器内にガスを供給するガス供給装置と、
前記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、
プラズマ源と、プラズマ源に高周波電力を供給する高周波電源と、
前記試料電極に電圧を供給する電圧源とを備え、
前記試料の表面でプラズマが均一なエネルギー状態をもつように調整しつつ、前記試料の表面にプラズマを照射するように、前記試料電極の周縁に補助部材を配し、
前記プラズマは前記試料の表面を非晶質化するように調整されたプラズマであり、
前記試料電極は前記試料を載置する突出部を具備しており、
前記補助部材は、前記試料の外周端を囲むように、前記試料の表面とほぼ同じ高さの表面を持つように配置した導体リングであり、
前記試料電極が、前記試料に近い側から第1誘電体層、静電吸着電極、第2誘電体層、台座の層構造をなしており、かつ、前記台座から前記第1誘電体層、前記静電吸着電極、前記第2誘電体層が突出しており、前記導体リングと前記台座との間に前記第3誘電体層が設けられ、前記静電吸着電極に電圧を印加するよう構成されているプラズマ処理装置。 - 請求項13に記載のプラズマ処理装置であって、
前記試料の外周端と前記導体リングの内周端との距離が2mm以上11mm以下であるプラズマ処理装置。 - 請求項13または14に記載のプラズマ処理装置であって、
前記試料の表面の高さと前記導体リングの高さの差が0.001mm以上2mm以下であるプラズマ処理装置。 - 請求項13乃至15のいずれかに記載のプラズマ処理装置であって、
前記第1誘電体層の比誘電率及び厚さをそれぞれε1、d1、前記第2誘電体層の比誘電率及び厚さをそれぞれε2、d2、前記第3誘電体の比誘電率及び厚さをそれぞれε3、d3、前記試料がプラズマにさらされる面の面積をS1、前記導体リングがプラズマにさらされる面の面積をS2としたとき、Cc=ε1/d1がCd=1/(d2×S2/ε2×S1+d3/ε3)の0.5倍以上2倍以下であるプラズマ処理装置。 - 真空容器と、
前記真空容器内に配置され、試料を載置する試料電極と、
前記真空容器内にガスを供給するガス供給装置と、
前記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、
プラズマ源と、プラズマ源に高周波電力を供給する高周波電源と、
前記試料電極に電圧を供給する電圧源とを備え、
前記試料の表面でプラズマが均一なエネルギー状態をもつように調整しつつ、前記試料の表面にプラズマを照射するように、前記試料電極の周縁に補助部材を配し、
前記プラズマは前記試料の表面を非晶質化するように調整されたプラズマであり、
前記試料電極は前記試料を載置する突出部を具備しており、
前記補助部材は、前記試料電極に載置される前記試料の表面よりも1mm以上高い位置に表面を持つように、前記試料を囲むように配置されたフォーカスリングであるプラズマ処理装置。 - 請求項17に記載のプラズマ処理装置であって、
前記試料の外周端と前記フォーカスリングの内周端との距離が2mm以上11mm以下であるプラズマ処理装置。 - 請求項17または18に記載のプラズマ処理装置であって、
前記試料の表面の高さと前記フォーカスリングの高さの差が2mm以上16mm以下であるプラズマ処理装置。
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