JPH0768618B2 - プラズマ処理装置 - Google Patents
プラズマ処理装置Info
- Publication number
- JPH0768618B2 JPH0768618B2 JP61304185A JP30418586A JPH0768618B2 JP H0768618 B2 JPH0768618 B2 JP H0768618B2 JP 61304185 A JP61304185 A JP 61304185A JP 30418586 A JP30418586 A JP 30418586A JP H0768618 B2 JPH0768618 B2 JP H0768618B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- chamber
- substrate
- discharge
- plasma processing
- processing apparatus
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Plasma Technology (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、半導体工業における半導体素子構造等に用い
るプラズマ処理装置に関するものであり、特に大面積の
半導体素子や半導体薄膜等への不純物注入、大面積の半
導体薄膜形成やエッチング等に用いるプラズマ処理装置
に関するものである。
るプラズマ処理装置に関するものであり、特に大面積の
半導体素子や半導体薄膜等への不純物注入、大面積の半
導体薄膜形成やエッチング等に用いるプラズマ処理装置
に関するものである。
従来の技術 半導体薄膜等に不純物をイオンの形で所望の量及び深さ
に注入してドーピングを行う方法或は薄膜形成或はエッ
チングの方法としては、（１）：イオン源として直流グ
ロー放電を用い、質量分離部を有さずイオン加速部を経
てイオンを半導体基板等に注入する簡易型イオン注入装
置［第３図、J.C.Muller,et al.:Proc.European Photov
oltaic Solar Energy Conf.（プロシーディング ヨー
ロピアン フォトボルティック ソーラー エナジーコ
ンファレンス）（Lexemberg）Sept.1977,p897−909］を
用いる方法や、（２）：イオン源として絶縁性筒状管内
に高周波と静磁場を重畳させて発生するプラズマを用
い、質量分離部を有さずイオンを注入、ドーピングを行
うイオンドープ装置［第４図］、（３）：基板室内に容
量結合型高周波電極をもうけて高周波グロー放電による
化学的気相反応を起こすプラズマCVD装置の高周波電極
に直流電圧を印加させる方法［第５図］などがある。第
3,4,5図において、１は放電室、２は直流グロー放電用
アノード電極、３は放電用直流電源、４は加速用電極、
５は加速用直流電源、６はガス導入管、７は絶縁体、８
はガス排出管、９は基板台、Ａは放電室、Ｂは基板室、
11は絶縁膜筒状管、12は高周波電極、13は電磁石、14は
マッチングボックス、15は高周波発振器、16−ａは第１
の導電性バイアス部、16−ｂは第２の導電性バイアス
部、17−ａは第１の直流電源、17−ｂは第２の直流電
源、18はガス導入管、19はガス排出管、20は基板台、21
は試料、22は真空容器、23は高周波電極、24はマッチン
グボックス、25は高周波発振器、26は直流電源、27はガ
ス導入管、28はガス排出管、29は試料である。
に注入してドーピングを行う方法或は薄膜形成或はエッ
チングの方法としては、（１）：イオン源として直流グ
ロー放電を用い、質量分離部を有さずイオン加速部を経
てイオンを半導体基板等に注入する簡易型イオン注入装
置［第３図、J.C.Muller,et al.:Proc.European Photov
oltaic Solar Energy Conf.（プロシーディング ヨー
ロピアン フォトボルティック ソーラー エナジーコ
ンファレンス）（Lexemberg）Sept.1977,p897−909］を
用いる方法や、（２）：イオン源として絶縁性筒状管内
に高周波と静磁場を重畳させて発生するプラズマを用
い、質量分離部を有さずイオンを注入、ドーピングを行
うイオンドープ装置［第４図］、（３）：基板室内に容
量結合型高周波電極をもうけて高周波グロー放電による
化学的気相反応を起こすプラズマCVD装置の高周波電極
に直流電圧を印加させる方法［第５図］などがある。第
3,4,5図において、１は放電室、２は直流グロー放電用
アノード電極、３は放電用直流電源、４は加速用電極、
５は加速用直流電源、６はガス導入管、７は絶縁体、８
はガス排出管、９は基板台、Ａは放電室、Ｂは基板室、
11は絶縁膜筒状管、12は高周波電極、13は電磁石、14は
マッチングボックス、15は高周波発振器、16−ａは第１
の導電性バイアス部、16−ｂは第２の導電性バイアス
部、17−ａは第１の直流電源、17−ｂは第２の直流電
源、18はガス導入管、19はガス排出管、20は基板台、21
は試料、22は真空容器、23は高周波電極、24はマッチン
グボックス、25は高周波発振器、26は直流電源、27はガ
ス導入管、28はガス排出管、29は試料である。
発明が解決しようとする問題点 不純物をイオンの形で半導体薄膜等に注入しドーピング
を行う従来の技術において、（１）のイオン源として直
流グロー放電を用い、質量分離部を有さずイオン加速部
を経てイオンを半導体基板等に注入する第３図の簡易型
イオン注入装置は、直流グロー放電が起こりイオン源と
して機能する圧力（１〜0.01torr）にイオン源の圧力を
保ちさらに基板室をイオンの平均自由行程がイオン源か
ら基板までの距離以上になる圧力（〜10-3torr以下）に
保つため差動排気等を用いねばならず、また大面積の試
料への不純物の注入のために放電電極を大きくすると電
極の沿面放電等による放電の不均一性や不安定性、さら
に放電電極がイオン源の内部にイオンに対し直接さらさ
れて設けていることからプラズマのセルフバイアスによ
り加速されたイオンによって電極がスパッタリングされ
て発生する不純物による試料の汚染等の問題があった。
（２）のイオン源として絶縁性筒状管内に高周波と静磁
場を重畳させて発生するプラズマを用い、質量分離部を
有さずイオンを注入、ドーピングを行うイオンドープ装
置による第４図の方法は、比較的大口径の筒状管内で安
定に放電が行え、かつ放電時の圧力が10-3〜10-4torrと
低いことから差動排気等を要せずに簡素な構造でドーピ
ングを行うことができるが、開口部が円形であるため、
大面積の試料に対してイオンの照射を行うために開口部
を大きくすると、開口部の中心付近と端部付近において
イオンに印加される電圧が同じでなくなるため、イオン
が一様に押し出されず、イオンの注入が不均一になる。
例えば口径130mmの絶縁管を用い、３インチの単結晶シ
リコンウェハーにリンを注入した場合、900℃・30分の
熱処理後のウェハー内のシート抵抗（注入されたリンの
量に関係する）のばらつきσ（Rs）/Rs（Rs:シート抵抗
の平均値、σ（Rs）：シート抵抗の標準偏差）が20％程
度であるため、大面積の試料に対して一様に不純物を注
入することが困難であった。（３）の基板室内に容量結
合型高周波電極をもうけて高周波グロー放電による化学
的気相反応を起こすプラズマCVD装置の高周波電極に直
流電圧を印加させる第５図の方法は、基板室の圧力が直
流グロー放電が起こりイオン源として機能する圧力（１
〜0.01torr）に保たれていることや印加出来る電圧が10
0〜1000Vと低くいことから所望のイオン以外の中性粒子
等の試料表面への堆積が起こり、不純物の濃度を規定し
た高精度の不純物のドーピングが困難であった。さらに
放電電極と加速電極の一致による放電の不安定さのた
め、大面積の試料に極めて一様な不純物のドーピング或
はプラズマ処理等を行うことが困難であり、さらに放電
電極がイオン源の内部にイオンに対し直接さらされて設
けていることからプラズマのセルフバイアスにより加速
されたイオンによって電極がスパッタリングされて発生
する不純物による試料の汚染等の問題があった。
を行う従来の技術において、（１）のイオン源として直
流グロー放電を用い、質量分離部を有さずイオン加速部
を経てイオンを半導体基板等に注入する第３図の簡易型
イオン注入装置は、直流グロー放電が起こりイオン源と
して機能する圧力（１〜0.01torr）にイオン源の圧力を
保ちさらに基板室をイオンの平均自由行程がイオン源か
ら基板までの距離以上になる圧力（〜10-3torr以下）に
保つため差動排気等を用いねばならず、また大面積の試
料への不純物の注入のために放電電極を大きくすると電
極の沿面放電等による放電の不均一性や不安定性、さら
に放電電極がイオン源の内部にイオンに対し直接さらさ
れて設けていることからプラズマのセルフバイアスによ
り加速されたイオンによって電極がスパッタリングされ
て発生する不純物による試料の汚染等の問題があった。
（２）のイオン源として絶縁性筒状管内に高周波と静磁
場を重畳させて発生するプラズマを用い、質量分離部を
有さずイオンを注入、ドーピングを行うイオンドープ装
置による第４図の方法は、比較的大口径の筒状管内で安
定に放電が行え、かつ放電時の圧力が10-3〜10-4torrと
低いことから差動排気等を要せずに簡素な構造でドーピ
ングを行うことができるが、開口部が円形であるため、
大面積の試料に対してイオンの照射を行うために開口部
を大きくすると、開口部の中心付近と端部付近において
イオンに印加される電圧が同じでなくなるため、イオン
が一様に押し出されず、イオンの注入が不均一になる。
例えば口径130mmの絶縁管を用い、３インチの単結晶シ
リコンウェハーにリンを注入した場合、900℃・30分の
熱処理後のウェハー内のシート抵抗（注入されたリンの
量に関係する）のばらつきσ（Rs）/Rs（Rs:シート抵抗
の平均値、σ（Rs）：シート抵抗の標準偏差）が20％程
度であるため、大面積の試料に対して一様に不純物を注
入することが困難であった。（３）の基板室内に容量結
合型高周波電極をもうけて高周波グロー放電による化学
的気相反応を起こすプラズマCVD装置の高周波電極に直
流電圧を印加させる第５図の方法は、基板室の圧力が直
流グロー放電が起こりイオン源として機能する圧力（１
〜0.01torr）に保たれていることや印加出来る電圧が10
0〜1000Vと低くいことから所望のイオン以外の中性粒子
等の試料表面への堆積が起こり、不純物の濃度を規定し
た高精度の不純物のドーピングが困難であった。さらに
放電電極と加速電極の一致による放電の不安定さのた
め、大面積の試料に極めて一様な不純物のドーピング或
はプラズマ処理等を行うことが困難であり、さらに放電
電極がイオン源の内部にイオンに対し直接さらされて設
けていることからプラズマのセルフバイアスにより加速
されたイオンによって電極がスパッタリングされて発生
する不純物による試料の汚染等の問題があった。
問題点を解決するための手段 以上の問題点を解決するために本発明に係るプラズマ処
理装置は、ガス導入管に接続され、少なくとも所定の面
積で向かい合った平行平面を有して形成される絶縁性真
空槽と、前記絶縁性真空槽の向かい合った平行平面に沿
って前記絶縁性真空槽の外側に設けられた高周波電極及
び磁場発生源から構成される放電室、ガス排出管と接続
された接地電位の高真空室とその内部に設けられた可動
の基板台及び加熱源から構成される基板室、前記基板室
及び前記放電室と絶縁を保ち前記基板台と前記放電室と
の間に第１の直流電源と接続して設けられた第１の導電
性バイアス部、及び第１の直流電源又は第２の直流電源
と接続して前記第１の導電性バイアス部と対向する位置
に放電により生じるプラズマを挟んで設けられた第２の
導電性バイアス部を備えてなるものである。すなわち本
発明は、イオン源を少なくとも所定の面積で向かい合っ
た平行平面を有して形成される絶縁性真空槽と、前記絶
縁性真空槽の向かい合った平行平面に沿って前記絶縁真
空槽の外側に高周波電極を配しさらに磁場発生源を配し
たものを用い、前記絶縁性真空槽の内部に荷電粒子を引
き出して所望のエネルギーに加速する第１の導電性バイ
アス部及び荷電粒子を第１の導電性バイアス部側に押し
出す第２の導電性バイアス部を第１の導電性バイアス部
と対向する位置に放電により生じるプラズマを挟んで設
け、さらに不純物のドーピング或はプラズマ処理を行う
試料を載せる基板台を可動にするというものである。
理装置は、ガス導入管に接続され、少なくとも所定の面
積で向かい合った平行平面を有して形成される絶縁性真
空槽と、前記絶縁性真空槽の向かい合った平行平面に沿
って前記絶縁性真空槽の外側に設けられた高周波電極及
び磁場発生源から構成される放電室、ガス排出管と接続
された接地電位の高真空室とその内部に設けられた可動
の基板台及び加熱源から構成される基板室、前記基板室
及び前記放電室と絶縁を保ち前記基板台と前記放電室と
の間に第１の直流電源と接続して設けられた第１の導電
性バイアス部、及び第１の直流電源又は第２の直流電源
と接続して前記第１の導電性バイアス部と対向する位置
に放電により生じるプラズマを挟んで設けられた第２の
導電性バイアス部を備えてなるものである。すなわち本
発明は、イオン源を少なくとも所定の面積で向かい合っ
た平行平面を有して形成される絶縁性真空槽と、前記絶
縁性真空槽の向かい合った平行平面に沿って前記絶縁真
空槽の外側に高周波電極を配しさらに磁場発生源を配し
たものを用い、前記絶縁性真空槽の内部に荷電粒子を引
き出して所望のエネルギーに加速する第１の導電性バイ
アス部及び荷電粒子を第１の導電性バイアス部側に押し
出す第２の導電性バイアス部を第１の導電性バイアス部
と対向する位置に放電により生じるプラズマを挟んで設
け、さらに不純物のドーピング或はプラズマ処理を行う
試料を載せる基板台を可動にするというものである。
作用 放電室を少なくとも所定の面積で向かい合った平行平面
を有して形成される絶縁性真空槽にすることにより大面
積にわたり放電が一様な容量結合型平行平板高周波グロ
ー放電用電極を真空槽の向かい合った平行平面に沿って
設けることが可能となり、この高周波電極の長尺方向に
得られる一様なプラズマから荷電粒子等を基板室内に引
き出すことにより、電極の長尺方向に関して一様な不純
物のドーピング或はプラズマ処理を行う。さらに試料を
載せた基板台を可動にすることにより、例えば荷電粒子
ビームの照射面の長尺方向に対して垂直に基板台を移動
させることにより、大面積にわたり一様な不純物のドー
ピング或はプラズマ処理を行う。また絶縁真空槽の外部
に高周波電極を設けることにより、プラズマのセルフバ
イアスにより加速されたイオンが高周波電極をスパッタ
リングすることが無くなるため高周波電極がスパッタリ
ングされて発生する金属等の不純物イオンによる汚染が
防げ、さらに磁場発生源を配することで放電室内に印加
された磁場による電子の閉じ込め及び旋回運動の励起を
行い、高周波によって供給されるエネルギーを有効に用
いて例えば10-3〜10-4torrの気体圧力でも安定かつ一様
に放電させる。この10-3〜10-4torrの気体圧力下でイオ
ンの平均自由行程はイオン種によって異なるが、放電室
から基板台までの距離（約10cm）と同程度あるいはそれ
以上となるために放電室に配した第１の導電性バイアス
部及び第２の導電性バイアス部という簡素な構造で荷電
粒子の押し出し及び加速を行い、基板台上の半導体等の
試料まで荷電粒子を輸送し、前記試料に照射する。さら
に装置内の圧力が10-3〜10-4torr以下であること及び放
電用の高周波電極と加速用の導電性バイアス部電極を分
離していることから、圧力が高いことや電圧が高いこと
による沿面放電やなだれ放電等の異常な放電を起こすこ
となく、かつ放電電極と加速電極の一致による放電の不
安定さを引き起こすことなく1keV以上に荷電粒子を加速
する。そして装置内の圧力が10-3〜10-4torr以下である
ことから所望のイオン以外の中性粒子等の試料表面への
堆積がなく、不純物の濃度を規定した高精度の不純物の
ドーピング或はプラズマ処理を行う。
を有して形成される絶縁性真空槽にすることにより大面
積にわたり放電が一様な容量結合型平行平板高周波グロ
ー放電用電極を真空槽の向かい合った平行平面に沿って
設けることが可能となり、この高周波電極の長尺方向に
得られる一様なプラズマから荷電粒子等を基板室内に引
き出すことにより、電極の長尺方向に関して一様な不純
物のドーピング或はプラズマ処理を行う。さらに試料を
載せた基板台を可動にすることにより、例えば荷電粒子
ビームの照射面の長尺方向に対して垂直に基板台を移動
させることにより、大面積にわたり一様な不純物のドー
ピング或はプラズマ処理を行う。また絶縁真空槽の外部
に高周波電極を設けることにより、プラズマのセルフバ
イアスにより加速されたイオンが高周波電極をスパッタ
リングすることが無くなるため高周波電極がスパッタリ
ングされて発生する金属等の不純物イオンによる汚染が
防げ、さらに磁場発生源を配することで放電室内に印加
された磁場による電子の閉じ込め及び旋回運動の励起を
行い、高周波によって供給されるエネルギーを有効に用
いて例えば10-3〜10-4torrの気体圧力でも安定かつ一様
に放電させる。この10-3〜10-4torrの気体圧力下でイオ
ンの平均自由行程はイオン種によって異なるが、放電室
から基板台までの距離（約10cm）と同程度あるいはそれ
以上となるために放電室に配した第１の導電性バイアス
部及び第２の導電性バイアス部という簡素な構造で荷電
粒子の押し出し及び加速を行い、基板台上の半導体等の
試料まで荷電粒子を輸送し、前記試料に照射する。さら
に装置内の圧力が10-3〜10-4torr以下であること及び放
電用の高周波電極と加速用の導電性バイアス部電極を分
離していることから、圧力が高いことや電圧が高いこと
による沿面放電やなだれ放電等の異常な放電を起こすこ
となく、かつ放電電極と加速電極の一致による放電の不
安定さを引き起こすことなく1keV以上に荷電粒子を加速
する。そして装置内の圧力が10-3〜10-4torr以下である
ことから所望のイオン以外の中性粒子等の試料表面への
堆積がなく、不純物の濃度を規定した高精度の不純物の
ドーピング或はプラズマ処理を行う。
実施例 以下図面に基づいて本発明についてさらに詳しく説明す
る。
る。
第１図は本発明に係るプラズマ処理装置の第１実施例の
概略構成図を示したものである。本実施例においては、
少なくとも所定の面積で向かい合った平行平面を有して
形成される絶縁性真空槽として絶縁性の矩形管を用いて
いる。放電室Ｃの絶縁性矩形管31はセラミックスや石英
ガラス等を用い、容量結合型平行平板高周波グロー放電
用電極32には導電性の良い銅・ニッケル等の金属を用
い、絶縁性矩形管31の外部に設ける。容量結合型平行平
板高周波グロー放電用電極32の一方はマッチングボック
ス33を介して高周波発振器34と接続し、他方を接地して
絶縁性矩形管31内に高周波電力の供給を行う。さらに容
量結合型平行平板高周波グロー放電用電極32の外部に配
した電磁石35により印加される磁場によって電子の旋回
運動（サイクロトロン運動）の励起と閉じ込めを行うこ
とにより、比較的低い圧力（10-3〜10-4torr）で高周波
電力を有効に放電のために用いることによって絶縁性矩
形管31内にプラズマを安定に発生させる。この磁場の強
度は絶縁性矩形管31内に於て50〜200ガウス程度で良
く、磁場発生源として永久磁石等を用いても良い。導電
性のステンレス・アルミニウム・銅等で作られ、開口部
36を有する第１の導電性バイアス部37−ａは、セラミッ
クス，石英ガラス塩化ビニル等で作られた絶縁フランジ
38を介して放電室Ｃと基板室Ｄの間に設ける。放電室Ｃ
への材料ガラスの導入はガス導入管39を経て、絶縁性矩
形管31内の第１の導電性バイアス部37−ａと対向した位
置に設けられた第２の導電性バイアス部37−ｂのガス導
入口より行う。本実施例では第２の導電性バイアス部と
ガス導入部を兼ねているが、基板室内にガス導入管を設
け、基板室からイオン源にガスを導入してもよい。この
場合、高電位のプラズマ或いは導電性バイアス部とガス
導入部が直接接しないため、安全にガスを導入すること
ができる。前記第１の導電性バイアス部37−ａ及び第２
の導電性バイアス部37−ｂは各々直流高電圧電源41−ａ
及び41−ｂに接続され、所望の電圧を印加することによ
り、放電室Ｃ内の荷電粒子を基板室Ｄへ押し出し加速を
行う。なお、第１の導電性バイアス部37−ａと第２の導
電性バイアス部37−ｂに同一の直流電源を接続し、第１
の導電性バイアス部37−ａと第２の導電性バイアス部37
−ｂに同じ電位を与えても、第１の導電性バイアス部37
−ａまで拡散したイオンが、基板台に向かって押し出さ
れ加速する効果が得られる。基板室Ｄはガス排出管42に
接続され、10-3〜10-6torrの圧力に保たれる。基板室Ｄ
内には導電性のステンレス・アルミニウム・銅等で作ら
れた可動の基板台43を設け、基板台43上に半導体基板等
の試料44を置く。試料44はヒーター45により加熱を行
い、不純物のドーピング或はプラズマ処理の効率を上げ
る。絶縁性矩形管31内の容量結合型平行平板高周波グロ
ー放電用電極32の長尺方向（第２図参照）に関して一様
に生じるプラズマより引き出され、開口部36の長尺方向
（第２図参照）に関して一様で第１の導電性バイアス部
37−ａと基板台43との電位差に応じた運動エネルギーを
得た荷電粒子ビーム46は、基板台43上の半導体基板等の
試料44に照射し、所望の量の不純物のドーピング或はプ
ラズマ処理等を試料44に対して行う。本実施例では開口
部を細長くし、開口部での任意の場所でのイオンに印加
される電圧を一定にすることによって、イオンビームの
押し出しを一様にし、ドーピング或はプラズマ処理を開
口部に対して一様に行う。さらに基板台43を荷電粒子ビ
ーム46の照射面の長尺方向に対して垂直に走査すること
によって，大面積の試料に極めて一様な不純物のドーピ
ング或はプラズマ処理等を行う。
概略構成図を示したものである。本実施例においては、
少なくとも所定の面積で向かい合った平行平面を有して
形成される絶縁性真空槽として絶縁性の矩形管を用いて
いる。放電室Ｃの絶縁性矩形管31はセラミックスや石英
ガラス等を用い、容量結合型平行平板高周波グロー放電
用電極32には導電性の良い銅・ニッケル等の金属を用
い、絶縁性矩形管31の外部に設ける。容量結合型平行平
板高周波グロー放電用電極32の一方はマッチングボック
ス33を介して高周波発振器34と接続し、他方を接地して
絶縁性矩形管31内に高周波電力の供給を行う。さらに容
量結合型平行平板高周波グロー放電用電極32の外部に配
した電磁石35により印加される磁場によって電子の旋回
運動（サイクロトロン運動）の励起と閉じ込めを行うこ
とにより、比較的低い圧力（10-3〜10-4torr）で高周波
電力を有効に放電のために用いることによって絶縁性矩
形管31内にプラズマを安定に発生させる。この磁場の強
度は絶縁性矩形管31内に於て50〜200ガウス程度で良
く、磁場発生源として永久磁石等を用いても良い。導電
性のステンレス・アルミニウム・銅等で作られ、開口部
36を有する第１の導電性バイアス部37−ａは、セラミッ
クス，石英ガラス塩化ビニル等で作られた絶縁フランジ
38を介して放電室Ｃと基板室Ｄの間に設ける。放電室Ｃ
への材料ガラスの導入はガス導入管39を経て、絶縁性矩
形管31内の第１の導電性バイアス部37−ａと対向した位
置に設けられた第２の導電性バイアス部37−ｂのガス導
入口より行う。本実施例では第２の導電性バイアス部と
ガス導入部を兼ねているが、基板室内にガス導入管を設
け、基板室からイオン源にガスを導入してもよい。この
場合、高電位のプラズマ或いは導電性バイアス部とガス
導入部が直接接しないため、安全にガスを導入すること
ができる。前記第１の導電性バイアス部37−ａ及び第２
の導電性バイアス部37−ｂは各々直流高電圧電源41−ａ
及び41−ｂに接続され、所望の電圧を印加することによ
り、放電室Ｃ内の荷電粒子を基板室Ｄへ押し出し加速を
行う。なお、第１の導電性バイアス部37−ａと第２の導
電性バイアス部37−ｂに同一の直流電源を接続し、第１
の導電性バイアス部37−ａと第２の導電性バイアス部37
−ｂに同じ電位を与えても、第１の導電性バイアス部37
−ａまで拡散したイオンが、基板台に向かって押し出さ
れ加速する効果が得られる。基板室Ｄはガス排出管42に
接続され、10-3〜10-6torrの圧力に保たれる。基板室Ｄ
内には導電性のステンレス・アルミニウム・銅等で作ら
れた可動の基板台43を設け、基板台43上に半導体基板等
の試料44を置く。試料44はヒーター45により加熱を行
い、不純物のドーピング或はプラズマ処理の効率を上げ
る。絶縁性矩形管31内の容量結合型平行平板高周波グロ
ー放電用電極32の長尺方向（第２図参照）に関して一様
に生じるプラズマより引き出され、開口部36の長尺方向
（第２図参照）に関して一様で第１の導電性バイアス部
37−ａと基板台43との電位差に応じた運動エネルギーを
得た荷電粒子ビーム46は、基板台43上の半導体基板等の
試料44に照射し、所望の量の不純物のドーピング或はプ
ラズマ処理等を試料44に対して行う。本実施例では開口
部を細長くし、開口部での任意の場所でのイオンに印加
される電圧を一定にすることによって、イオンビームの
押し出しを一様にし、ドーピング或はプラズマ処理を開
口部に対して一様に行う。さらに基板台43を荷電粒子ビ
ーム46の照射面の長尺方向に対して垂直に走査すること
によって，大面積の試料に極めて一様な不純物のドーピ
ング或はプラズマ処理等を行う。
第２図は本発明に係るプラズマ処理装置の第２実施例の
外観及び透視概略図を示したものである。本実施例にお
いても、少なくとも所定の面積で向かい合った平行平面
を有して形成される絶縁真空槽として絶縁性の矩形管を
用いている。絶縁性矩形管31で構成される放電室Ｃ内部
に、容量結合型平行平板高周波グロー放電用電極32及び
電磁石35により印加される高周波電力及び静磁場によっ
て10-3〜10-4torrの圧力下で容量結合型平行平板高周波
グロー放電用電極32の長尺方向に一様なプラズマを安定
に発生させる。このプラズマから直流電圧を印加した第
１の導電性バイアス部37−ａ及び第２の導電性バイアス
部37−ｂによって、容量結合型平行平板高周波グロー放
電用電極32の長尺方向に細長く設けられた第１の導電性
バイアス部37−ａの開口部36より一様な荷電粒子ビーム
を押し出し、基板室Ｄ内の可動の基板台43上の半導体基
板等の試料44に対して所望の量の不純物のドーピング或
はプラズマ処理等を行う。さらに基板台43を荷電粒子ビ
ーム46の照射面の長尺方向に対して垂直に走査すること
によって、大面積の試料に極めて一様な不純物のドーピ
ング或はプラズマ処理等を行う。放電室Ｃへの材料ガス
の導入はガス導入管39から行い、第１の導電性バイアス
部37−ａは絶縁フランジ38を介して基板室Ｄに対して固
定される。さらに基板室Ｄはゲートバルブ50を介して第
２の真空槽Ｅと接続され、基板台43が第２の真空槽Ｅと
基板台43との間を搬送することにより、試料44に対する
不純物のドーピング或はプラズマ処理等の前処理や後処
理、試料の出し入れ等を放電室Ｃ及び基板室Ｄの真空を
破らずに行う。
外観及び透視概略図を示したものである。本実施例にお
いても、少なくとも所定の面積で向かい合った平行平面
を有して形成される絶縁真空槽として絶縁性の矩形管を
用いている。絶縁性矩形管31で構成される放電室Ｃ内部
に、容量結合型平行平板高周波グロー放電用電極32及び
電磁石35により印加される高周波電力及び静磁場によっ
て10-3〜10-4torrの圧力下で容量結合型平行平板高周波
グロー放電用電極32の長尺方向に一様なプラズマを安定
に発生させる。このプラズマから直流電圧を印加した第
１の導電性バイアス部37−ａ及び第２の導電性バイアス
部37−ｂによって、容量結合型平行平板高周波グロー放
電用電極32の長尺方向に細長く設けられた第１の導電性
バイアス部37−ａの開口部36より一様な荷電粒子ビーム
を押し出し、基板室Ｄ内の可動の基板台43上の半導体基
板等の試料44に対して所望の量の不純物のドーピング或
はプラズマ処理等を行う。さらに基板台43を荷電粒子ビ
ーム46の照射面の長尺方向に対して垂直に走査すること
によって、大面積の試料に極めて一様な不純物のドーピ
ング或はプラズマ処理等を行う。放電室Ｃへの材料ガス
の導入はガス導入管39から行い、第１の導電性バイアス
部37−ａは絶縁フランジ38を介して基板室Ｄに対して固
定される。さらに基板室Ｄはゲートバルブ50を介して第
２の真空槽Ｅと接続され、基板台43が第２の真空槽Ｅと
基板台43との間を搬送することにより、試料44に対する
不純物のドーピング或はプラズマ処理等の前処理や後処
理、試料の出し入れ等を放電室Ｃ及び基板室Ｄの真空を
破らずに行う。
発明の効果 本発明は、放電室として少なくとも所定の面積で向かい
合った平行平面を有して形成される絶縁真空槽を用い，
高周波と静磁場を重畳させることにより、10-3〜10-4to
rrと比較的低い圧力下で高周波グロー放電用電極の長尺
方向に一様なプラズマを安定に発生させることが可能と
なる。また一様なプラズマから極めて一様な荷電粒子ビ
ームを半導体基板等の試料に対して照射すること及び試
料を載せた基板台を荷電粒子ビームの照射面の長尺方向
に対して垂直に走査することによって、大面積の試料に
極めて一様な不純物のドーピング或はプラズマ処理等を
行うことが可能となる。さらに放電室の外部に高周波電
極を設けることによりプラズマのセルフバイアスにより
加速されたイオンが高周波電極をスパッタリングするこ
とが無くなるため高周波電極がスパッタリングされて発
生する金属等の不純物イオンによる汚染が無くなり、極
めて高純度の不純物のドーピング或はプラズマ処理等を
行うことが可能となる。そして圧力が10-3〜10-4torr以
下であることから所望のイオン以外の中性粒子等の試料
表面への堆積がなく、不純物の濃度を規定した高精度の
不純物のドーピング或はプラズマ処理を行うことが可能
となる。以上の結果は、ガス導入管を基板室に接続する
こと、ガス排出管を放電室に接続すること、第１の導電
性バイアス部及び前記第２の導電性バイアス部の放電に
より生じる荷電粒子にさらされる側に隔壁或は表面被覆
を設けること、基板室をゲートバルブを介して第２の真
空槽或は第２のプラズマ処理装置と接続し、基板台を基
板室と第２の真空槽或は第２のプラズマ処理装置間を搬
送させることによっても同様に得られる。本発明による
プラズマ処理装置は、例えば長尺のイメージセンサーや
大面積の薄膜トランジスターアレイ等の大型半導体素子
製造における高純度の不純物のドーピング或はプラズマ
処理等を高精度に一括して行うことが可能となるという
点で、極めて有用性の高いものである。
合った平行平面を有して形成される絶縁真空槽を用い，
高周波と静磁場を重畳させることにより、10-3〜10-4to
rrと比較的低い圧力下で高周波グロー放電用電極の長尺
方向に一様なプラズマを安定に発生させることが可能と
なる。また一様なプラズマから極めて一様な荷電粒子ビ
ームを半導体基板等の試料に対して照射すること及び試
料を載せた基板台を荷電粒子ビームの照射面の長尺方向
に対して垂直に走査することによって、大面積の試料に
極めて一様な不純物のドーピング或はプラズマ処理等を
行うことが可能となる。さらに放電室の外部に高周波電
極を設けることによりプラズマのセルフバイアスにより
加速されたイオンが高周波電極をスパッタリングするこ
とが無くなるため高周波電極がスパッタリングされて発
生する金属等の不純物イオンによる汚染が無くなり、極
めて高純度の不純物のドーピング或はプラズマ処理等を
行うことが可能となる。そして圧力が10-3〜10-4torr以
下であることから所望のイオン以外の中性粒子等の試料
表面への堆積がなく、不純物の濃度を規定した高精度の
不純物のドーピング或はプラズマ処理を行うことが可能
となる。以上の結果は、ガス導入管を基板室に接続する
こと、ガス排出管を放電室に接続すること、第１の導電
性バイアス部及び前記第２の導電性バイアス部の放電に
より生じる荷電粒子にさらされる側に隔壁或は表面被覆
を設けること、基板室をゲートバルブを介して第２の真
空槽或は第２のプラズマ処理装置と接続し、基板台を基
板室と第２の真空槽或は第２のプラズマ処理装置間を搬
送させることによっても同様に得られる。本発明による
プラズマ処理装置は、例えば長尺のイメージセンサーや
大面積の薄膜トランジスターアレイ等の大型半導体素子
製造における高純度の不純物のドーピング或はプラズマ
処理等を高精度に一括して行うことが可能となるという
点で、極めて有用性の高いものである。
第１図は本発明に係るプラズマ処理装置の第１実施例の
概略構成図、第２図は本発明に係るプラズマ処理装置の
第２実施例の外観及び透視概略図、第３図は従来の技術
のうちイオン源として直流グロー放電を用い，質量分離
部を有さずイオン加速度を経てイオンを半導体基板等に
注入する簡易型イオン注入装置の概略構成図、第４図は
従来の技術のうちイオン源として絶縁性筒状管内に高周
波と静磁場を重畳させて発生するプラズマを用い、質量
分離部を有さずイオンを注入、ドーピングを行うイオン
ドープ装置の概略構成図、第５図は従来の技術のうち基
板室内に容量結合型高周波電極をもうけて高周波グロー
放電による化学的気相反応を起こすプラズマCVD装置の
高周波電極に直流電圧を印加させる方法の概略構成図で
ある。 Ｃ……放電室、Ｄ……基板室、31……絶縁性矩形管、32
……容量結合型平行平板高周波グロー放電用電極、33…
…マッチングボックス、34……高周波発振器、35……電
磁石、36……開口部、37−ａ……第１の導電性バイアス
部、37−ｂ……第２の導電性バイアス部、38……絶縁フ
ランジ、39……ガス導入管、40……ガス導入口、41−ａ
……直流高電圧電源、41−ｂ……直流高電圧電源、42…
…ガス排出管、43……基板台、44……試料、45……ヒー
ター、46……荷電粒子ビーム、Ｅ……真空槽、50……ゲ
ートバルブ。
概略構成図、第２図は本発明に係るプラズマ処理装置の
第２実施例の外観及び透視概略図、第３図は従来の技術
のうちイオン源として直流グロー放電を用い，質量分離
部を有さずイオン加速度を経てイオンを半導体基板等に
注入する簡易型イオン注入装置の概略構成図、第４図は
従来の技術のうちイオン源として絶縁性筒状管内に高周
波と静磁場を重畳させて発生するプラズマを用い、質量
分離部を有さずイオンを注入、ドーピングを行うイオン
ドープ装置の概略構成図、第５図は従来の技術のうち基
板室内に容量結合型高周波電極をもうけて高周波グロー
放電による化学的気相反応を起こすプラズマCVD装置の
高周波電極に直流電圧を印加させる方法の概略構成図で
ある。 Ｃ……放電室、Ｄ……基板室、31……絶縁性矩形管、32
……容量結合型平行平板高周波グロー放電用電極、33…
…マッチングボックス、34……高周波発振器、35……電
磁石、36……開口部、37−ａ……第１の導電性バイアス
部、37−ｂ……第２の導電性バイアス部、38……絶縁フ
ランジ、39……ガス導入管、40……ガス導入口、41−ａ
……直流高電圧電源、41−ｂ……直流高電圧電源、42…
…ガス排出管、43……基板台、44……試料、45……ヒー
ター、46……荷電粒子ビーム、Ｅ……真空槽、50……ゲ
ートバルブ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０５Ｈ 1/46 Ｍ 9014−2Ｇ
Claims (5)
- 【請求項１】少なくとも所定の面積で向かい合った平行
平面を有して形成される絶縁性真空槽と、前記絶縁性真
空槽の向かい合った平行平面に沿って前記絶縁性真空槽
の外側に設けられた高周波電極及び磁場発生源から構成
される放電室、ガス排出管と接続された接地電位の高真
空室とその内部に設けられた可動の基板台及び加熱源か
ら構成される基板室、前記基板室及び前記放電室と絶縁
を保ち前記基板台と前記放電室との間に第１の直流電源
と接続して設けられた第１の導電性バイアス部及び第１
の直流電源又は第２の直流電源と接続して前記第１の導
電性バイアス部と対向する位置に放電により生じるプラ
ズマを挟んで設けられた第２の導電性バイアス部を備え
てなることを特徴とするプラズマ処理装置。 - 【請求項２】ガス導入管を前記基板室に接続することを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載のプラズマ処理装
置。 - 【請求項３】ガス導入管を前記放電室に接続することを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載のプラズマ処理装
置。 - 【請求項４】第１の導電性バイアス部及び前記第２の導
電性バイアス部の放電により生じる荷電粒子にさらされ
る側に、隔壁或は表面被覆を設けることを特徴とする特
許請求の範囲第１項又は第２項又は第３項記載のプラズ
マ処理装置。 - 【請求項５】基板室をゲートバルブを介して第２の真空
槽或は第２のプラズマ処理装置と接続し、基板台を前記
基板室と第２の真空槽或は第２のプラズマ処理装置間を
搬送させることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は
第２項又は第３項又は第４項記載のプラズマ処理装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61304185A JPH0768618B2 (ja) | 1986-12-19 | 1986-12-19 | プラズマ処理装置 |
| US07/100,148 US4859908A (en) | 1986-09-24 | 1987-09-23 | Plasma processing apparatus for large area ion irradiation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61304185A JPH0768618B2 (ja) | 1986-12-19 | 1986-12-19 | プラズマ処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63157868A JPS63157868A (ja) | 1988-06-30 |
| JPH0768618B2 true JPH0768618B2 (ja) | 1995-07-26 |
Family
ID=17930055
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61304185A Expired - Lifetime JPH0768618B2 (ja) | 1986-09-24 | 1986-12-19 | プラズマ処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0768618B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4593548B2 (ja) * | 1996-05-15 | 2010-12-08 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | ドーピング処理装置 |
| US7118996B1 (en) | 1996-05-15 | 2006-10-10 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Apparatus and method for doping |
| JP4969781B2 (ja) * | 2005-01-14 | 2012-07-04 | 株式会社アルバック | プラズマドーピング装置 |
| JP2009088500A (ja) | 2007-09-14 | 2009-04-23 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Ｓｏｉ基板の作製方法 |
| JP6574994B1 (ja) * | 2018-10-22 | 2019-09-18 | 春日電機株式会社 | 表面改質装置 |
-
1986
- 1986-12-19 JP JP61304185A patent/JPH0768618B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63157868A (ja) | 1988-06-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4859908A (en) | Plasma processing apparatus for large area ion irradiation | |
| KR101065449B1 (ko) | 이온원 장치 및 그의 클리닝 최적화 방법 | |
| KR100407606B1 (ko) | 펄스로된애노드를갖는플라즈마담금주입 | |
| US6458430B1 (en) | Pretreatment process for plasma immersion ion implantation | |
| JP4178330B2 (ja) | プラズマ注入システム | |
| US6213050B1 (en) | Enhanced plasma mode and computer system for plasma immersion ion implantation | |
| TWI505352B (zh) | 產生負離子電漿用之處理系統 | |
| EP0510401A1 (en) | Processing apparatus using plasma | |
| WO2009152127A2 (en) | Techniques for providing a multimode ion source | |
| KR100388594B1 (ko) | 이온빔처리장치 | |
| US6167835B1 (en) | Two chamber plasma processing apparatus | |
| JPH0567450A (ja) | イオン注入装置 | |
| KR100835355B1 (ko) | 플라즈마를 이용한 이온주입장치 | |
| US6504159B1 (en) | SOI plasma source ion implantation | |
| JPH0768618B2 (ja) | プラズマ処理装置 | |
| US20090166555A1 (en) | RF electron source for ionizing gas clusters | |
| JPH07123121B2 (ja) | プラズマ処理装置 | |
| JP2689419B2 (ja) | イオンドーピング装置 | |
| JPH0798145B2 (ja) | プラズマ処理装置 | |
| JP2590502B2 (ja) | 不純物のドーピング方法 | |
| JPH0770512B2 (ja) | 低エネルギイオン化粒子照射装置 | |
| JPH0816271B2 (ja) | プラズマ処理装置 | |
| JPS63234519A (ja) | プラズマ処理装置 | |
| JPS63157416A (ja) | プラズマ処理装置 | |
| JPH077639B2 (ja) | イオン源 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |