KR20070115907A - 플라즈마 도핑 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
시료에 도입되는 불순물의 주입 깊이, 또는 비정질층의 깊이의 반복성, 제어성이 우수한 플라즈마 도핑 방법 및 장치를 제공한다. 진공 용기 내에 플라즈마를 발생시키고, 플라즈마 중의 이온을 시료의 표면에 충돌시켜 결정 시료의 표면을 비정질로 개질하는 플라즈마 도핑 방법으로서, 소정 수의 시료와 함께, 더미 시료를 플라즈마 조사하여 비정질화 처리하는 공정과, 상기 플라즈마 조사가 이루어진 상기 더미 시료 표면에 광을 조사하여 상기 더미 시료 표면의 광학 특성을 측정하는 공정을 포함하고, 상기 측정 공정에서 얻어진 광학 특성이 원하는 값이 되도록 시료를 처리하는 조건을 제어하도록 하고 있다.
Description
본 발명은 결정인 시료 표면에 플라즈마를 이용하여 이온을 주입하는 플라즈마 도핑 방법 및 장치에 관한 것이다.
플라즈마를 조사하여 결정인 시료 표면을 비정질로 개질하는 기술로는, 헬륨의 플라즈마를 이용한 플라즈마 도핑 방법이 개시되어 있다(Y. Sasaki et al., "B2H6 Plasma Doping with In-situ He Pre-amorphyzation", 2004 Symposia on VLSI Technology and Circuits 참조). 도 19는 종래의 플라즈마 도핑을 위하여 이용되는 전형적인 플라즈마 처리 장치의 개략 구성을 나타내고 있다. 도 19에 있어서, 진공 용기(1) 내에 실리콘 기판으로 이루어지는 시료(9)를 재치하기 위한 시료 전극(6)이 설치되어 있다. 진공 용기(1) 내에 원하는 원소를 포함하는 원료 가스, 예를 들면 헬륨 가스를 공급하기 위한 가스 공급 장치(2), 진공 용기(1) 내의 내부를 감압하는 펌프(3)가 설치되어, 진공 용기(1) 내를 소정의 압력으로 유지할 수 있다. 마이크로파 도파관(51)으로부터, 유전체 창으로서의 석영판(52)을 통하여, 진공 용기(1) 내에 마이크로파가 방사된다. 이 마이크로파와, 전자석(53)으로 형성되는 직류 자기장의 상호 작용에 의해, 진공 용기(1) 내에 유자기장 마이크로파 플라즈마(전자 사이크로트론 공명 플라즈마; 54)가 형성된다. 시료 전극(6)에는 콘덴서(55) 를 통하여 고주파 전원(10)이 접속되어, 시료 전극(6)의 전위가 제어 가능하도록 되어 있다. 또한, 가스 공급 장치(2)로부터 공급된 가스는 가스 도입구(56)로부터 진공 용기(1) 내에 도입되고, 배기구(11)로부터 펌프(3)에 배기된다.
이러한 구성의 플라즈마 처리 장치에 있어서, 가스 도입구(56)로부터 도입된 원료 가스, 예를 들면 헬륨 가스는 마이크로파 도파관(51) 및 전자석(53)으로 이루어지는 플라즈마 발생 수단에 의해 플라즈마화되고, 플라즈마(54) 중의 헬륨 이온이 고주파 전원(10)에 의해 시료(9)의 표면에 도입된다.
플라즈마 도핑 방법 및 장치에 있어서, 도핑량을 제어하기 위한 방법으로서, 시료 전극에 공급하는 고주파 전류를 측정하는 방법이 제안되고 있다. 도 20은 그 일예를 나타내는 장치의 개략 구성이다. 도 20에 있어서, 진공 용기(1) 내에, 실리콘 기판으로 이루어지는 시료(9)를 재치하기 위한 시료 전극(6)이 설치되어 있다. 진공 용기(1) 내에 원하는 원소를 포함하는 도핑 가스, 예를 들면 B2H6를 공급하기 위한 가스 공급 장치(2), 진공 용기(1) 내의 내부를 감압하는 펌프(3)가 설치되어, 진공 용기(1) 내를 소정의 압력으로 유지할 수 있다. 콘덴서(55), 고주파 변류기(58)를 통하여, 시료 전극(6)에 전원(10)으로부터 고주파 전력을 공급함으로써, 진공 용기(1) 내에 플라즈마가 형성되고, 플라즈마 중의 붕소 이온이 시료(9)의 표면에 도입된다. 고주파 변류기(58)를 통하여, 전류계(59)로 방전시의 고주파 전류를 측정함으로써, 도핑된 붕소 농도를 제어할 수 있다. 또한, 시료 전극에 대향하여 대향 전극(57)이 설치되고, 대향 전극(57)은 접지된다.
이와 같이 하여 비정질화된 시료(9)의 표면에 붕소 등의 원하는 불순물을 이온 주입이나 플라즈마 도핑 등의 수단으로 도입하고, 후술하는 활성화 처리를 수행한다. 또한 불순물이 도입된 시료(9) 위에 금속 배선층을 형성한 후, 소정의 산화 분위기 중에서 금속 배선층 위에 얇은 산화막을 형성하고, 그 후, CVD 장치 등에 의해 시료(9) 상에 게이트 전극을 형성하면, 예를 들면 MOS 트랜지스터를 얻을 수 있다. 다만, 트랜지스터의 형성에는 플라즈마 도핑 처리에 의해 불순물 이온을 도입한 후, 활성화 처리를 수행할 필요가 있다. 활성화 처리라 함은 불순물을 도입한 층을 RTA(급속 가열 어닐링), Spike RTA(스파이크 급속 가열 어닐링), 레이저 어닐링, 플래쉬 램프 어닐링 등의 방법을 이용하여 가열하고, 재결정화하는 처리를 말한다.
이 때, 불순물을 도입한 극히 얇은 층을 효과적으로 가열함으로써, 얕은 활성화층을 얻을 수 있다. 불순물을 도입한 극히 얇은 층을 효과적을 가열하기 위해서는 불순부를 도입하기 전에, 불순물을 도입하고자 하는 극히 얇은 층에 있어서, 레이저, 램프 등의 광원으로부터 조사되는 광에 대한 흡수율을 높여 주는 처리가 수행된다. 이 처리는 선 비정질화라 불리는 것으로, 앞서 설명한 플라즈마 처리 장치와 동일한 구성의 플라즈마 처리 장치에 있어서, 상술한 He 가스 등의 플라즈마를 발생시켜, 발생한 He 등의 이온을 바이어스 전압에 의해 기판을 향해 가속하여 충돌시켜, 기판 표면의 결정 구조를 파괴하여 비정질화하는 것으로서, 이미 본건 발명자 등에 의해 제안되어 있다.
또한, 이온 주입으로 붕소를 실리콘 결정 중에 주입할 때에는 채널링 효 과(channeling effect)에 의해 붕소가 깊게까지 주입되게 된다. 채널링 효과라 함은 널리 알려져 있는 현상으로, 붕소가 실리콘 원자와 충돌하지 않고, 결정 중에서 터널을 빠져 나가듯이 깊게까지 주입되게 되는 효과이다. 이 효과를 저감하여 붕소를 얕게 주입하고자 하는 경우에도 선 비정질화의 처리는 이용된다. 즉, 붕소의 주입 전에 실리콘의 결정을 비정질 상태로 해 둠으로써, 실리콘 원자의 배치를 제각각으로 해 둔다. 이로 인해, 붕소 원자는 무작위로 실리콘 원자와 충돌하게 되어 얕게 주입할 수 있다.
또한, 불순물 이온의 도입과 선 비정질화를 동시에 수행할 수 있다. 이것도 앞서 설명한 플라즈마 처리 장치와 동일한 구성의 플라즈마 처리 장치를 이용한다. 상술한 He 가스에 극미량의 B2H6 가스를 혼합한 가스 등의 플라즈마를 발생시키고, 발생한 He 등의 이온을 바이어스 전압에 의해 기판을 향해 가속하여 충돌시켜, 기판 표면의 결정 구조를 파괴하여 비정질화함과 동시에, B 등의 이온을 바이어스 전압에 의해 기판을 향해 가속하여 기판 중에 주입하는 것이다.
그러나, 종래의 방식에서는 반복 재현성이 나쁘다는 문제가 있었다. 이 때의 실리콘 웨이퍼 표면에 형성한 비정질층의 깊이를 측정한 결과를 도 21에 나타낸다. 세로축은 비정질층의 깊이, 가로축은 샘플수이다. 즉, 같은 조건으로 플라즈마 도핑 처리를 수행했음에도 불구하고, 실리콘 웨이퍼 표면에 형성한 비정질층의 깊이의 편차가 커진다는 문제가 발생하였다. 본건 발명자들이 제안하고 있는 플라즈마 조사에 의한 비정질화에서 처음 발생한 새로운 과제이다. 이것은, 예를 들면 게르마늄이나 실리콘의 이온을 이온 주입하는 종래의 기술에서는 발생하지 않는 문제이다. 왜냐하면, 이온 주입에서는 이온의 가속 에너지는 가속용 전극에 인가하는 전압으로 제어성, 반복성 좋게 얻어진다. 또한 실리콘 웨이퍼에 조사하는 이온종도 분석 전자석으로 단일한 원하는 이온종을 반복성 좋게 얻을 수 있다. 또한 이온의 도우즈량도 파라데이 컵을 이용한 전기적인 도우즈량 모니터와 시간 제어를 이용하여 반복성 좋게 얻을 수 있다. 비정질층은 이온종과 가속 에너지, 도우즈량으로 결정되기 때문에 반복성 좋게 비정질층을 형성하는 것이 용이하다는 것이 알려져 있다.
또한, 플라즈마 도핑으로 불순물 이온의 도입을 수행하는 경우에는 붕소의 주입 깊이의 반복 재현성이 나쁘다는 문제도 있었다. 같은 조건으로 플라즈마 도핑 처리를 수행했음에도 불구하고, 붕소의 주입 깊이의 편차가 커지는 문제가 발생하였다. 이것은 플라즈마 도핑에 고유한 과제이다. 플라즈마 도핑은 프라즈마와 기판 사이의 플라즈마 쉬스(plasma sheath)에 발생하는 전위차로 플라즈마 중의 이온을 가속하는데, 플라즈마의 상태는 이온 주입에서의 가속용 전극에 인가하는 전압 정도로는 안정되지 않고 제어성도 좋지 않다. 왜냐하면, 플라즈마는 프로세스 챔버의 상태에 의해서도 바뀌기 때문에, 생산을 위하여 반복 플라즈마 도핑을 수행하면 프로세스 챔버에 붕소 등을 포함하는 침전물이 부착되어 프로세스 챔버의 상태가 매번 변하기 때문이다. 플라즈마의 상태가 변하면 플라즈마 쉬스에 발생하는 전위차도 변화하기 때문에 불순물 주입 깊이의 제어성이 나빠진다. 이것은 예를 들면 붕소의 이온을 이온 주입하는 종래의 기술에서는 발생하지 않는 문제이다.
본 발명은 상기 실정을 감안하여 이루어진 것으로, 시료 표면에 형성되는 비정질층 깊이와 불순물 주입 깊이의 반복성, 제어성이 우수한 플라즈마 도핑 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
그런 점에서 본 발명의 방법은, 진공 용기 내에 플라즈마를 발생시키고, 플라즈마 중의 이온을 시료의 표면에 충돌시켜 결정 시료의 표면을 비정질로 개질하는 플라즈마 도핑 방법으로서, 소정 수의 시료와 함께, 더미(dummy) 시료를 플라즈마 조사하여 비정질화 처리하는 공정과, 상기 플라즈마 조사가 이루어진 상기 더미 시료 표면에 광을 조사하고, 상기 더미 시료 표면의 광학 특성을 측정하는 공정과, 상기 측정 공정에서 얻어진 광학 특성이 원하는 값이 되도록 시료를 처리하는 조건을 제어하도록 하고 있다.
본 발명에서는 플라즈마 도핑으로 불순물 이온의 주입 깊이를 제어하고, 반복성을 개선하는 방법을 제안한다. 즉, 플라즈마 도핑으로 불순물 이온을 주입할 때, 주입과 동시 혹은 주입에 앞서 비정질화를 수행한다. 이 때, 본 발명자들은 플라즈마 도핑으로 불순물 이온을 주입함과 동시에, 실리콘 결정을 비정질화한 경우에, 불순물 이온의 주입 깊이와 비정질층의 깊이에 강한 비례 관계가 있음을 새롭게 발견하였다. 그리고, 비정질층의 깊이를 광을 이용하여 측정하고, 그 측정값이 원하는 값이 되도록 플라즈마 도핑 조건을 설정하는 방법으로 비정질층의 깊이를 제어함으로써, 불순물 이온의 주입 깊이도 제어할 수 있음을 발견하였다.
본 발명은 플라즈마 도핑에 있어서 비정질층의 깊이를 광을 이용하여 측정하고, 그 측정값이 원하는 값이 되도록 플라즈마 도핑 조건을 설정하여 비정질층 깊이의 반복 재현성을 개선함과 더불어, 플라즈마 도핑에 있어서 불순물 이온의 주입 깊이와 비정질층의 깊이에 강한 비례 관계가 있음을 이용하여, 불순물 이온의 주입 깊이의 반복 재현성을 개선한 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 방법은 상기 비정질화 처리하는 공정이, 진공 용기 내의 시료 전극에 시료를 재치하고, 진공 용기 내에 플라즈마를 발생시키면서, 플라즈마 중의 이온을 시료의 표면을 향해 가속하여 충돌시켜 결정인 시료 표면을 비정질로 개질하는 공정인 것을 포함한다.
또한, 본 발명의 방법은 상기 비정질화 처리하는 공정이, 진공 용기 내의 시료 전극에 시료를 재치하고, 가스 공급 장치로부터 진공 용기 내에 가스를 공급하면서 진공 용기 내를 배기하고, 진공 용기 내를 소정의 압력으로 제어하면서, 시료 전극에 전력을 공급함으로써 진공 용기 내에 플라즈마를 발생시키면서, 플라즈마 중의 이온을 시료의 표면을 향해 가속하여 충돌시켜 결정인 시료 표면을 비정질로 개질하는 공정인 것을 포함한다.
또한 본 발명의 방법은 상기 비정질화 처리하는 공정이, 진공 용기 내의 시료 전극에 시료를 재치하고, 가스 공급 장치로부터 진공 용기 내에 가스를 공급하면서 진공 용기 내를 배기하고, 진공 용기 내를 소정의 압력으로 제어하면서, 플라즈마원에 고주파 전력을 공급함으로써 진공 용기 내에 플라즈마를 발생시킴과 동시에, 시료 전극에 전력을 공급함으로써 플라즈마 중의 이온을 시료의 표면을 향해 가속하여 충돌시켜 결정인 시료 표면을 비정질로 개질하는 공정인 것을 포함한다.
또한, 본 발명의 방법은 상기 측정하는 공정이, 플라즈마 도핑 처리된 더미 시료 표면에 광을 조사하여 입사광과 반사광의 편광 상태의 차를 검출하고, 그 차로부터 더미 시료 표면의 광학 특성에 기초하여 비정질층의 깊이를 산출하는 공정과, 산출된 비정질층의 깊이가 소정의 값이 되도록, 상기 개질하는 공정의 처리 조건을 제어하는 것을 포함한다.
또한 본 발명의 방법은 상기 개질하는 공정이, 플라즈마 중의 이온을 시료의 표면을 향해 가속하는 가속 에너지를 변화시키도록 상기 처리 조건을 제어하는 공정을 포함하는 것을 포함한다.
또한 본 발명의 방법은 상기 개질하는 공정이, 시료 전극에 공급하는 전력을 변화시킴으로써 플라즈마와 시료 전극 사이에 형성한 전력의 크기로 조정 가능한 전위차를 변화시키도록 상기 처리 조건을 제어하는 공정을 포함하는 것을 포함한다.
또한 본 발명의 방법은 상기 개질하는 공정이, 플라즈마를 조사하는 시간을 변화시키도록 상기 처리 조건을 제어하는 공정을 포함하는 것을 포함한다.
또한 본 발명의 방법은 상기 개질하는 공정이, 플라즈마원에 공급하는 고주파 전력을 변화시키도록 상기 처리 조건을 제어하는 공정을 포함하는 것을 포함한다.
또한 본 발명의 방법은 상기 개질하는 공정이, 진공 용기 내의 압력을 변화시키도록 상기 처리 조건을 제어하는 공정을 포함하는 것을 포함한다.
또한 본 발명의 방법은 상기 시료가 실리콘으로 이루어지는 반도체 기판인 것을 포함한다.
또한 본 발명의 방법은 진공 용기 내에 발생시키는 플라즈마가 희가스의 플라즈마인 것을 포함한다.
또한 본 발명의 방법은 진공 용기 내에 발생시키는 플라즈마가 헬륨, 또는 네온의 플라즈마인 것을 포함한다.
또한 본 발명의 방법은 진공 용기 내에 발생시키는 플라즈마가 불순물을 포함하는 플라즈마이고, 결정인 시료 표면을 비정질로 개질함과 동시에, 불순물을 시료 표면에 도입하는 플라즈마 도핑을 수행하는 것인 것을 포함한다.
또한 본 발명의 방법은 상기 불순물이 붕소인 것을 포함한다.
또한 본 발명의 방법은 상기 플라즈마가 헬륨 희석된 붕소를 포함하는 플라즈마인 것을 포함한다.
또한 본 발명의 방법은 진공 용기 내에 발생시키는 플라즈마가 디보란을 포함하는 플라즈마인 것을 포함한다.
또한 본 발명의 방법은 진공 용기 내에 발생시키는 플라즈마가 비소, 인, 또는 안티몬(antimony)을 포함하는 플라즈마이고, 결정인 시료 표면을 비정질로 개질함과 동시에 비소, 인, 또는 안티몬을 시료 표면에 도입하는 플라즈마 도핑을 수행하는 것을 포함한다.
또한 본 발명의 방법은 더미 시료가 시료의 디바이스로서는 필요하지 않게 되는 부분에 설치된 시료의 일부분인 것을 포함한다.
본 발명의 방법은 진공 용기 내에 플라즈마를 발생시키고, 플라즈마 중의 이온을 시료의 표면에 충돌시켜 결정 시료의 표면을 비정질로 개질하는 플라즈마 도핑 방법으로서, 소정 수의 시료와 함께, 더미 시료를 플라즈마 조사하여 비정질화 처리하는 공정과, 상기 플라즈마 조사가 이루어진 상기 더미 시료 표면에 형성된 비정질층의 깊이를 측정하는 공정과, 상기 측정 공정에서 얻어진 비정질층의 깊이가 원하는 값이 되도록, 상기 결정 시료를 처리하는 조건을 제어하도록 한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 방법은 비정질층의 깊이를 제어함으로써, 도입한 불순물 이온의 깊이를 제어하도록 한 것을 포함한다.
본 발명의 장치는 진공 용기와, 시료 전극과, 상기 시료에 플라즈마를 공급하는 플라즈마 공급 수단과 상기 시료 전극에 전력을 공급하는 시료 전극용 전원을 구비한 플라즈마 도핑실과, 상기 시료에 광을 조사하는 광 조사부와, 상기 시료로의 입사광과 반사광의 편광 상태를 검지하는 검지부를 구비하고 있다.
또한, 본 발명의 장치는 상기 플라즈마 도핑실에 상기 진공 용기 내에 가스를 공급하는 가스 공급 수단과, 상기 진공 용기 내를 배기하는 배기 수단과, 상기 진공 용기 내의 압력을 제어하는 압력 제어 수단을 구비한 것을 포함한다.
또한 본 발명의 장치는 상기 검지부가 상기 플라즈마 도핑실 내에 설치된 것을 포함한다.
또한 본 발명의 장치는 상기 검지부가 상기 플라즈마 도핑실과 독립하여 설치된 검사실 내에 설치된 것을 포함한다.
또한 본 발명에서 광학 특성이라 함은, 개질에 의해 형성된 비정질층의 깊이나 개질의 정도에 의한 비정질의 정도의 차 등에 기인하는 광학적 측정 결과를 나타내는 것으로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에서 이용한 플라즈마 도핑실의 구성을 나타내는 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 있어서의 플라즈마 도핑 장치의 전체 구성을 나타내는 평면도.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 있어서의 램프 어닐링 방식의 가열실의 구성을 나타내는 단면도.
도 4는 본 발명의 실시에 1에 있어서의 레이저 어닐링 방식의 가열실의 구성을 나타내는 단면도.
도 5는 본 발명의 실시예 1에 있어서의 시트 저항 측정기의 개략 구성을 나타내는 사시도.
도 6은 본 발명의 실시예 2에 있어서의 실리콘 기판의 평면도.
도 7은 본 발명의 실시예 2에 있어서의 램프 어닐링 방식의 가열실의 구성을 나타내는 단면도.
도 8은 본 발명의 실시예 3에 있어서의 플라즈마 도핑 장치의 전체 구성을 나타내는 평면도.
도 9는 본 발명의 실시예 3에 있어서의 X선 분석실의 구성을 나타내는 단면도.
도 10은 본 발명의 실시예 4에 있어서의 플라즈마 도핑실의 구성을 나타내는 단면도.
도 11은 본 발명의 실시예 5에 있어서의 깊이와 바이어스 전압과의 관계를 나타내는 도면.
도 12는 본 발명의 실시예 5의 방법을 나타내는 흐름도.
도 13은 본 발명의 실시예 5에 있어서의 깊이의 측정 결과를 나타내는 도면.
도 14는 본 발명의 실시예 6에 있어서의 붕소의 주입 깊이와 전력과의 관계를 나타내는 도면.
도 15는 본 발명의 실시예 6에 있어서의 비정질층의 깊이와 전력의 관계를 나타내는 도면.
도 16은 본 발명의 실시예 6에 있어서의 붕소의 주입 깊이와 비정질층의 깊이와의 관계를 나타내는 도면.
도 17은 본 발명의 실시예 6의 방법을 나타내는 흐름도.
도 18은 본 발명의 실시예 6에 있어서의 깊이의 측정 결과를 나타내는 도면.
도 19는 종래예에서 이용한 플라즈마 도핑 장치의 구성을 나타내는 단면도.
도 20은 종래예에서 이용한 플라즈마 도핑 장치의 구성을 나타내는 단면도.
도 21은 종래예에서 이용한 플라즈마 도핑 장치에 따른 깊이의 측정 결과를 나타내는 도면.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
1 진공 용기
2 가스 공급 장치
3 터보 분자 펌프
4 압력 조절 밸브
5 고주파 전원
6 시료 전극
7 유전체 창
8 코일
9 기판
10 고주파 전원
11 배기구
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
(실시예 1)
이하, 본 발명의 실시예 1에 대하여 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한다.
도 1에 본 발명의 실시예 1에서 이용한 플라즈마 도핑 장치의 플라즈마 조사실의 단면도를 나타낸다. 도 1에 있어서, 진공 용기(1) 내에 가스 공급 장치(2)로부터 소정의 가스를 도입하면서, 배기 장치로서의 터보 분자 펌프(3)에 의해 배기를 수행하고, 압력 조절 밸브(4)에 의해 진공 용기(1) 내를 소정의 압력으로 유지할 수 있다. 고주파 전원(5)에 의해 13.56MHz의 고주파 전력을 시료 전극(6)에 대향한 유전체 창(7)의 근방에 설치된 코일(8)에 공급함으로써, 진공 용기(1) 내에 유도 결합형 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 시료 전극(6) 상에, 시료로서의 실리콘 기판(9)을 재치한다. 또한, 시료 전극(6)에 고주파 전력을 공급하기 위한 고주파 전원(10)이 설치되어 있고, 이것은 시료로서의 기판(9)이 플라즈마에 대하여 음의 전위를 갖도록 시료 전극(6)의 전위를 제어하는 전압원으로서 기능한다. 이와 같이 하여, 플라즈마 중의 이온을 시료의 표면을 향해 가속하여 충돌시켜 시료의 표면을 비정질화하거나, 불순물을 도입하거나 할 수 있다. 또한, 가스 공급 장치(2)로부터 공급된 가스는 배기구(11)로부터 펌프(3)로 배기된다. 터보 분자 펌프(3) 및 배기구(11)는 시료 전극(6)의 바로 아래에 배치되어 있고, 또한, 압력 조절 밸브(4)는 시료 전극(6)의 바로 아래에, 그리고 터보 분자 펌프(3)의 바로 위에 위치하는 승강 밸브이다. 시료 전극(6)은 4개의 지주(12)에 의해 진공 용기(1)에 고정되어 있다.
기판(9)을 시료 전극(6)에 재치한 후, 시료 전극(6)의 온도를 25℃로 유지하면서, 진공 용기(1) 내를 배기구(11)로부터 배기하면서, 가스 공급 장치(2)로부터 진공 용기(1) 내로 헬륨 가스를 50sccm 공급하고, 압력 조절 밸브(4)를 제어하여 진공 용기(1) 내의 압력을 1Pa로 유지한다. 다음으로, 플라즈마원으로서의 코일(8)에 고주파 전력을 800W 공급함으로써, 진공 용기(1) 내에 플라즈마를 발생시킴과 동시에, 시료 전극(6)의 대좌(臺座)에 200W의 고주파 전력을 공급함으로써, 실리콘 기판(9)의 표면의 결정층을 비정질화할 수 있었다.
도 2는 플라즈마 도핑 장치의 전체 구성을 나타내는 평면도이다. 도 2에 있어서, 로더(loader)실(13) 내에 시료를 재치한 후, 로더실(13)을 배기하여 진공 상 태로 한다. 제 1 트랜스퍼실(14a)과 로더실(13) 사이에 설치한 게이트(15)를 열고, 제 1 트랜스퍼실(14a) 내의 반송 암(A, arm)을 조작하여, 시료를 제 1 트랜스퍼실(14a) 내로 이동시킨다. 이어서, 마찬가지로 게이트(15)를 적절하게 개폐함과 동시에 반송 암(A)을 조작하여 플라즈마 조사실(16)로 시료를 이동시키고, 상술한 바와 같이 비정질화 처리를 수행한다. 다음으로, 시료를 플라즈마 조사실(16)로부터 제 2 트랜스퍼실(14b)로 이동시키고, 다시 시료를 언로더실(19)로 이동시켜 시료를 꺼낸다.
한편, 비정질층의 특성을 정확하게 제어하기 위하여, 더미 시료를 이용하여 비정질층의 광학 특성과 깊이를 모니터하였다. 동일한 처리 조건에서 광학 특성과 깊이가 변화하는 원인으로는, 진공 용기 내벽으로의 퇴적물의 부착, 진공 용기 내벽의 온도 변화, 고주파 전원의 특성 변화 등이 있어 용이하게는 특정할 수 없다. 한편, 여기에서는 더미 시료를 25장의 시료를 처리할 때마다 투입하였다. 더미 시료로는 디바이스를 형성하기 위한 시료와 거의 같은 크기의 단결정 실리콘 기판을 이용하였다. 더미 시료에는 레지스트 등의 패터닝은 실시하지 않고, 시료 표면의 전체에 비정질화 처리를 실시하였다.
먼저, 도 2에 있어서 로더실(13) 내에 더미 시료를 재치한 후, 로더실(13)을 배기하여 진공 상태로 한다. 제 1 트랜스퍼실(14a)과 로더실(13) 사이에 설치한 게이트(15)를 열고, 제 1 트랜스퍼실(14a) 내의 반송 암(A)을 조작하여, 더미 시료를 제 1 트랜스퍼실(14a) 내로 이동시킨다. 이어서, 마찬가지로 게이트(15)를 적절하게 개폐함과 동시에 반송 암(A)을 조작하여, 플라즈마 조사실(16)로 더미 시료를 이동시키고, 그 직전에 시료를 처리한 조건으로 비정질화 처리를 수행한다. 다음으로, 더미 시료를 플라즈마 조사실(16)로부터 제 2 트랜스퍼실(14b)로 이동시키고, 다시 더미 시료를 검사실(17)로 이동시킨다. 검사된 더미 시료는 도 2에 있어서 다시 제 2 트랜스퍼실(14b)로 이동시킨다. 다시 언로더실(19)로 이동시켜 꺼낸다.
도 3은 램프 어닐링 방식의 가열실의 구성을 나타내는 단면도이다. 도 3에 있어서, 가열실(17) 내에 설치된 시료대(20) 위에 더미 시료(21)를 재치한다. 시료 가열 장치로서의 램프(22)로부터 발생된 적외선 광은 창(21)을 지나 더미 시료(21)의 표면에 조사된다. 램프(22)의 일예로는 텅스텐 할로겐 램프를 이용할 수 있다. 시료(9)의 온도가 1100℃가 되도록 램프광 조사 조건을 설정하고, 3분간 1100℃로 유지하는 조건으로 활성화를 수행하였다.
가열실은 도 4에 나타내는 바와 같은 레이저 어닐링 방식일 수도 있다. 도 4에 있어서, 가열실(17) 내에 설치된 시료대(24) 위에 더미 시료(21)를 재치한다. 시료 가열 장치로서의 레이저 광원(25)으로부터 발생된 레이저광은 미러(26)에 의해 빔의 방향이 제어되고, 창(27)을 통하여 더미 시료(21)의 표면에 조사된다.
혹은, 가열실은 세라믹스 히터 등을 이용한 고온로일 수도 있다. 램프나 레이저를 이용하는 경우에는 더미 시료에 대하여 펄스적으로 에너지를 부여함으로써, 더미 시료의 극히 표면만을 고온으로 가열할 수도 있지만, 고온로를 이용하는 경우에는 더미 시료 전체가 가열된다. 고온로는 저가라는 이점이 있다.
가열에 의한 활성화 처리가 실시된 더미 시료는 도 2에 있어서 다시 제 2 트랜스퍼실(14b)로 이동하고, 이어서 시트 저항 측정실(18)로 이동시킨다.
도 5는 시트 저항 측정실(18) 내에 설치된 시트 저항 측정기의 개략 구성을 나타내는 사시도이다. 도 5에 있어서, 더미 시료(21)의 표면에 4개의 탐침(28)을 직선 형상으로 배치하여, 외측의 2개를 정전류원(29)에 접속하고, 더미 시료(21)에 전류를 인가했을 때의 내측의 2개의 탐침간의 전압을 전압계(30)에 의해 측정한다. 보다 정확하게는 더미 시료(21)에 밀어부친 외측의 2개의 탐침간에 정역 양방으로 인가한 인가 전류값(I), 및 이 때의 내측의 2개의 탐침간의 전위차 측정값(V)의 평균값을 구하여, 다음 식에 의해 더미 시료의 시트 저항(R)을 산출한다.
R=V/I
비정질층의 광학 특성과 깊이가 반복성 좋게 원하는 값을 얻기 위하여, 25장의 시료를 처리할 때마다 더미 시료를 플라즈마 도핑 처리하고, 플라즈마 도핑 처리된 더미 시료의 비정질층의 광학 특성과 깊이가 소정의 값이 되도록 시료를 처리하는 조건을 제어하였다. 구체적으로는 더미 시료의 비정질층의 깊이가 원하는 값보다도 작은 경우에는, 다음의 25장의 시료를 처리하는 조건에 있어서 시료 전극에 공급하는 전력을 크게 한다. 혹은, 플라즈마원에 공급하는 고주파 전력을 작게 한다. 혹은 처리 시간을 길게 한다.
역으로, 더미 시료의 비정질층의 깊이가 원하는 값보다도 큰 경우에는, 다음의 25장의 시료를 처리하는 조건에 있어서 시료 전극에 공급하는 전력을 작게 한다. 혹은 플라즈마원에 공급하는 고주파 전력을 크게 한다. 혹은 처리 시간을 짧게 한다.
시료 전극에 공급하는 전력, 플라즈마원에 공급하는 고주파 전력, 혹은 처리 시간을 어떻게 변화시키는지에 대해서는, 표준적인 비정질화 조건에 있어서, 이들 각 제어 파라미터를 변화시킨 경우에 비정질층의 깊이가 어느 정도 변화하는지를 미리 실험적으로 구해 두면 좋다. 이들 각 제어 파라미터를 변화시키기 위해서는, 도시하고 있지 않은 장치의 제어계에 격납되어 있는 처리 레시피가 자동적으로 고쳐 써지는 소프트웨어를 구축해 두면 좋다.
이러한 구성에 의해, 시료 표면에 형성되는 비정질층의 깊이의 제어성이 우수한 플라즈마 도핑 방법을 실현할 수 있었다.
또한, 시료 전극에 공급하는 전력, 플라즈마원에 공급하는 고주파 전력, 혹은 처리 시간을 어떻게 변화시키는가에 대해서는, 표준적인 비정질화 조건에 있어서, 이들 각 제어 파라미터를 변화시킨 경우에 표면의 광학 특성이 어느 정도 변화하는지를 미리 실험적으로 구해 두면 좋다. 이들 각 제어 파라미터를 변화시키기 위해서는, 도시하고 있지 않은 장치의 제어계에 격납되어 있는 처리 레시피가 자동적으로 고쳐 써지는 소프트웨어를 구축해 두면 좋다.
이러한 구성에 의해, 시료 표면에 형성되는 표면의 광학 특성의 제어성이 우수한 플라즈마 도핑 방법을 실현할 수 있었다.
(실시예 2)
다음으로, 본 발명의 실시예 2에 대하여 도 6 내지 도 7을 참조하여 설명한다.
실시예 1에서는 더미 시료로서, 디바이스를 형성하기 위한 시료와 거의 같은 크기의 단결정 실리콘 기판을 이용한 경우에 대하여 예시하였다. 그러나, 이러한 구성이면, 300㎜ 실리콘 기판 등과 같은 고가인 시료를 처리할 때에 더미 시료에 드는 비용이 높아진다는 결점이 있다. 비용을 억제하기 위하여, 예를 들면 시료를 100장 처리할 때마다 더미 시료를 처리하거나 하여 더미 시료를 투입하는 빈도를 낮추는 방법을 생각할 수 있지만, 비정질층 깊이의 제어성이 손상된다는 결점이 생긴다.
이러한 문제를 해결하는 방법으로서, 더미 시료가, 시료의 디바이스로서는 불필요하게 되는 부분에 설치된 시료의 일부분인 구성으로 하는 것을 생각할 수 있다. 이러한 구성에 의해 300㎜ 실리콘 기판 등과 같은 고가의 시료를 처리할 때에, 더미 시료에 드는 비용을 최소한으로 억제할 수 있다. 또한, 전부의 시료의 일부에 더미 시료를 준비해 두면, 비정질층 깊이의 제어성이 극히 높아진다. 즉, 1장마다 처리 조건을 미세 조정하는 것이 가능하게 된다.
도 6에, 실시예 2에서 이용한 시료 및 더미 시료로서의 실리콘 기판의 평면도를 나타낸다. 시료(9)에는 후에 분단되어 반도체 소자가 되는 칩부(31)가 다수 설치되어 있고, 칩부(31)는 레지스트 등에 의해, 불순물을 도입하기 위한 개구가 준비되어 있다. 일반적으로, 반도체 기판은 원형인 것에 대하여, 소자는 사각이다. 이 때문에, 기판의 주변부에는 칩부를 설치할 수 없는 부분이 존재하고 있다. 이 부분의 일부를 더미 시료(32)로서 이용할 수 있다. 더미 시료(32)에는 레지스트 패턴 등은 형성되어 있지 않고, 더미 시료(32) 전체에 비정질화 및 플라즈마 도핑 처리가 실시된다.
이러한 기판을 이용하여, 비정질화 및 플라즈마 도핑 처리를 수행한 후, 도 7에 나타내는 바와 같은 가열실(17)에서 부분적인 가열 처리를 수행한다. 도 7에 있어서, 가열실(17) 내에 설치된 시료대(20) 위에 시료(9)를 재치한다. 시료 가열 장치로서의 램프(22)로부터 발생된 적외선광은 창(21)을 지나 시료(9) 표면의 일부에 조사된다. 이 때, 램프광이 더미 시료에만 조사되도록 마스크(33)로 시료(9)를 덮어둔다. 플래쉬 램프 등의 기술을 이용함으로써, 칩부를 거의 가열하지 않고 더미 시료의 극히 표면만을 1000℃ 이상으로 가열할 수 있다. 물론, 부분적인 가열 처리를 수행하는 방법으로서 레이저 어닐링법을 이용할 수도 있다. 이 경우, 도 4와 같은 구성의 가열실을 이용하여, 미러(26)에 의해 더미 시료에만 레이저가 조사되도록 하면 좋다.
또한, 더미 시료는 불활성 가스 분위기에서 가열하는 것이 바람직하다. 그렇게 함으로써 더미 시료의 바람직하지 않은 성질, 예를 들면 산화 등을 억제할 수 있기 때문에, 재현성이 우수한 활성화가 수행되고, 불순물 농도의 제어성을 보다 높일 수 있다. 이러한 처리를 수행하기 위해서는 가열실에, 가열실 내에 불활성 가스를 공급하는 가스 공급 장치를 구비하는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 혹은 진공 중에서 가열하여도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
(실시예 3)
이하, 본 발명의 실시예 3에 대하여 도 8 내지 도 9를 참조하여 설명한다.
비정질화 및 플라즈마 도핑을 수행하는 플라즈마 도핑 장치의 플라즈마 도핑실에 대해서는 이미 본 발명의 실시예 1에서 설명한 도 1과 같으므로, 여기에서는 설명을 생략한다.
도 8은 플라즈마 도핑 장치의 전체 구성을 나타내는 평면도이다. 도 8에 있어서, 로더실(13) 내에 시료를 재치한 후, 로더실(13)을 배기하여 진공 상태로 한다. 제 1 트랜스퍼실(14a)과 로더실(13) 사이에 설치한 게이트(15)를 열고, 제 1 트랜스퍼실(14a) 내의 반송 암(A)을 조작하여 시료를 제 1 트랜스퍼실(14a) 내로 이동시킨다. 이어서, 마찬가지로 게이트(15)를 적절하게 개폐함과 동시에 반송 암(A)을 조작하여 플라즈마 도핑실(16)로 시료를 이동시키고, 비정질화 처리 및 플라즈마 도핑 처리를 수행한다. 다음으로, 시료를 플라즈마 도핑실(16)로부터 제 2 트랜스퍼실(14b)로 이동시키고, 다시 시료를 언로더실(19)로 이동시켜 시료를 꺼낸다.
한편, 비정질화 처리에 의한 비정질층의 깊이를 정확하게 제어하기 위하여, 더미 시료를 이용하여 엘립소메트리(Ellipsometry)에 의해 입사광과 반사광의 편광 상태의 차를 모니터하였다. 동일한 처리 조건에서 비정질층의 깊이 및 표면 상태가 변화하는 원인으로는, 진공 용기 내벽으로의 가스나 퇴적물의 부착, 고주파 전원의 특성 변화 등이 있어 용이하게는 특정할 수 없다. 한편, 여기에서는 더미 시료를 25장의 시료를 처리할 때마다 투입하였다. 더미 시료로는 디바이스를 형성하기 위한 시료와 거의 같은 크기의 단결정 실리콘 기판을 이용하였다. 더미 시료에는 레지스트 등의 패터닝은 실시하지 않고, 시료 표면의 전체에 비정질화 및 도핑 처리를 실시하였다.
먼저, 도 8에 있어서, 로더실(13) 내에 더미 시료를 재치한 후, 로더실(13)을 배기하여 진공 상태로 한다. 제 1 트랜스퍼실(14a)과 로더실(13) 사이에 설치한 게이트(15)를 열고, 제 1 트랜스퍼실(14a) 내의 반송 암(A)을 조작하여 더미 시료를 제 1 트랜스퍼실(14a) 내로 이동시킨다. 이어서, 마찬가지로 게이트(15)를 적절하게 개폐함과 동시에 반송 암(A)을 조작하여, 플라즈마 도핑실(16)로 더미 시료를 이동시키고, 그 직전에 시료를 처리한 조건으로 비정질화 처리 및 플라즈마 도핑 처리를 수행한다. 다음으로, 더미 시료를 플라즈마 도핑실(16)로부터 제 2 트랜스퍼실(14b)로 이동시키고, 다시 더미 시료를 X선 분석실(34)로 이동시킨다.
도 9는 엘립소메트리를 수행하기 위한 검사실(34)의 구성을 나타내는 단면도이다. 도 9에 있어서, 검사실(34) 내에 설치된 시료대(35) 위에 더미 시료(21)를 재치한다. 광원(36)으로부터 조사된 광빔(37)은 더미 시료(21)의 표면 3nm 내지 100nm 정도의 깊이에서 개질 처리에 의해 비정질화된 비정질층에 닿는다. 여기에서 직선 편광을 입사하면 반사광은 타원 편광으로 되고, 타원 편광의 위상각(Δ)과, 타원의 진폭 강도비로부터 구해지는 정접(正接)을 측정하고, 이 비정질층의 막두께 및 복굴절률을 애널라이저(39), 디텍터(40)로 이루어지는 검출기를 이용하여 검출함으로써, 더미 시료 표면의 비정질층의 깊이 및 표면 상태를 알 수 있다.
또한, 이 엘립소메트리법에 의하면, 비정질층의 깊이 및 표면 상태(광학 특성)를 검출하는 것이 가능하다.
비정질층의 깊이 및 표면 상태를 검출함과 동시에 필요에 따라 도우즈량이 계측된 더미 시료는, 도 8에 있어서 다시 제 2 트랜스퍼실(14b)로 이동하고, 이어서 언로더실(19)로 이동시켜 장치로부터 꺼낸다.
원하는 비정질층의 깊이를 얻기 위해서는 엘립소메트리로 측정된 측정값이 원하는 값이 되어 있을 필요가 있다. 그런 점에서, 25장의 시료를 처리할 때마다 더미 시료를 플라즈마 도핑 처리하고, 플라즈마 도핑 처리된 더미 시료에 직선 편광을 조사하여 더미 시료로부터 방사되는 반사광을 검출하고, 검출된 비정질층의 깊이 및 표면 상태가 소정의 값이 되도록 시료를 처리하는 조건을 제어하였다.
구체적으로는, 더미 시료의 비정질층의 깊이가 원하는 값보다도 큰 경우에는, 다음 25장의 시료를 처리하는 조건에 있어서, 시료 전극에 공급하는 전력을 작게 한다. 혹은, 플라즈마원에 공급하는 고주파 전력을 크게 한다. 혹은 처리 시간을 짧게 한다.
역으로, 더미 시료의 비정질층의 깊이가 원하는 값보다도 작은 경우에는 다음 25장의 시료를 처리하는 조건에 있어서, 시료 전극에 공급하는 전력을 크게 한다. 혹은 플라즈마원에 공급하는 고주파 전력을 작게 한다. 혹은 처리 시간을 길게 한다.
시료 전극에 공급하는 전력, 플라즈마원에 공급하는 고주파 전력, 혹은 처리 시간을 어떻게 변화시키는지에 대해서는, 표준적인 비정질화 조건, 도핑 조건에 있어서, 이들 각 제어 파라미터를 변화시킨 경우에 비정질층의 깊이, 편광 상태가 어느 정도 변화하는지를 미리 실험적으로 구해 두면 좋다. 이들 각 제어 파라미터를 변화시키기 위해서는, 도시하고 있지 않은 장치의 제어계에 격납되어 있는 처리 레시피가 자동적으로 고쳐 써지는 소프트웨어를 구축해 두면 좋다.
이러한 구성에 의해, 시료 표면에 도입되는 비정질층의 깊이의 제어성이 우수한 플라즈마 도핑 방법을 실현할 수 있었다.
(실시예 4)
다음으로, 본 발명의 실시예 4에 대하여 도 10을 참조하여 설명한다.
도 10에 본 발명의 실시예 4에서 이용한 플라즈마 도핑 장치의 플라즈마 도핑실의 단면도를 나타낸다. 도 10에 있어서, 진공 용기(1) 내에, 가스 공급 장치(2)로부터 소정의 가스를 도입하면서, 배기 장치로서의 터보 분자 펌프(3)에 의해 배기를 수행하고, 압력 조절 밸브(4)에 의해 진공 용기(1) 내를 소정의 압력으로 유지할 수 있다. 고주파 전원(5)에 의해 13.56MHz의 고주파 전력을 시료 전극(6)에 대향한 유전체 창(7)의 근방에 설치된 코일(8)에 공급함으로써, 진공 용기(1) 내에 유도 결합형 플라즈마를 발생시킬 수 있다.
시료 전극(6) 상에 시료로서의 실리콘 기판(9)을 재치한다. 또한, 시료 전극(6)에 고주파 전력을 공급하기 위한 고주파 전원(10)이 설치되어 있으며, 이것은 시료로서의 기판(9)이 플라즈마에 대하여 음의 전위를 갖도록 시료 전극(6)의 전위를 제어하는 전압원으로서 기능한다. 이와 같이 하여, 플라즈마 중의 이온을 시료의 표면을 향해 가속하여 충돌시켜 시료의 표면을 비정질화하거나, 불순물을 도입하거나 할 수 있다.
또한, 가스 공급 장치(2)로부터 공급된 가스는 배기구(11)로부터 펌프(3)로 배기된다. 터보 분자 펌프(3) 및 배기구(11)는 시료 전극(6)의 바로 아래에 배치되어 있고, 또한 압력 조절 밸브(4)는 시료 전극(6)의 바로 아래에, 그리고 터보 분자 펌프(3)의 바로 위에 위치하는 승강 밸브이다. 시료 전극(6)은 4개의 지주(12)에 의해 진공 용기(1)에 고정되어 있다.
기판(9)을 시료 전극(6)에 재치한 후, 시료 전극(6)의 온도를 25℃로 유지하면서, 진공 용기(1) 내를 배기구(11)로부터 배기하면서, 가스 공급 장치(2)로부터 진공 용기(1) 내로 헬륨 가스를 50sccm 공급하고, 압력 조절 밸브(4)를 제어하여 진공 용기(1) 내의 압력을 1Pa로 유지한다. 다음으로, 플라즈마원으로서의 코일(8)에 고주파 전력을 800W 공급함으로써 진공 용기(1) 내에 플라즈마를 발생시킴과 동시에, 시료 전극(6)의 대좌(臺座; 16)에 200W의 고주파 전력을 공급함으로써 실리콘 기판(9)의 표면의 결정층을 비정질화할 수 있었다.
이어서, 시료 전극(6)의 온도를 25℃로 유지하면서 진공 용기(1) 내에 헬륨(He) 가스 및 B2H6 가스를 각각 100sccm, 1sccm 공급하고, 진공 용기(1) 내의 압력을 0.5Pa로 유지하면서 코일(8)에 고주파 전력을 1000W 공급함으로써 진공 용기(1) 내에 플라즈마를 발생시킴과 동시에, 시료 전극(6)에 250W의 고주파 전력을 공급함으로써 붕소를 기판(9)의 표면 근방에 도입할 수 있었다.
플라즈마 도핑실에는 엘립소메트리를 수행함으로써 비정질층의 깊이를 측정하기 위한 애널라이저(39), 디텍터(40)로 이루어지는 검출기가 구비되어 있다. 그 동작에 대해서는 본 발명의 실시예 3에서 설명하였으므로 여기에서는 설명을 생략한다. 또한 마찬가지로 도우즈량(불순물 농도)을 산출하기 위하여 시료로부터 방사되는 X선을 측정하는 장치로서, 애널라이저(39), 디텍터(40)로 이루어지는 검출기를 구비하도록 할 수도 있다.
이와 같이 하여 측정된 편광 상태로부터 산출된 비정질층의 깊이가 소정의 값이 되도록 시료를 비정질화 처리하는 조건을 제어함으로써, 시료 표면에 형성되는 비정질층의 깊이의 제어성이 우수한 선 비정질화 처리 방법, 더 나아가서는 제어성이 좋은 플라즈마 도핑 방법을 실현할 수 있다. 일반적으로, 시료의 표면에는 비정질화 및 불순물 도입을 수행하는 부분이 레지스트 등에 의해 개구되어 있지만, 비정질층의 깊이, X선량 또는 X선량으로부터 산출된 도우즈량을 측정하기 쉽도록 넓은 개구부를 설치해 둔다(개구부가 더미 시료가 된다).
그리고, 비정질층의 깊이가 원하는 값보다도 큰 경우에는, 다음의 소정 장수의 시료를 처리하는 조건에 있어서 시료 전극에 공급하는 전력을 작게 한다. 혹은, 플라즈마원에 공급하는 고주파 전력을 크게 한다. 혹은 처리 시간을 짧게 한다.
역으로, 비정질층의 깊이가 원하는 값보다도 작은 경우에는 다음의 소정 장수의 시료를 처리하는 조건에 있어서 시료 전극에 공급하는 전력을 크게 한다. 혹은 플라즈마원에 공급하는 고주파 전력을 작게 한다. 혹은 처리 시간을 길게 한다.
시료 전극에 공급하는 전력, 플라즈마원에 공급하는 고주파 전력, 혹은 처리 시간을 어떻게 변화시키는지에 대해서는 표준적인 비정질화 조건, 도핑 조건에 있어서, 이들 각 제어 파라미터를 변화시킨 경우에 비정질층의 깊이가 어느 정도 변화하는지를 미리 실험적으로 구해 두면 좋다. 이들 각 제어 파라미터를 변화시키기 위해서는, 도시하고 있지 않은 장치의 제어계에 격납되어 있는 처리 레시피가 자동적으로 고쳐 써지는 소프트웨어를 구축해 두면 좋다.
이와 같이 하여, 재현성이 우수한 플라즈마 도핑 처리를 실현할 수 있다.
이와 같이, 엘립소메트리에 의한 검출기, 전자선원 및 X선 검출기가 진공 용 기 내의 시료 전극에 재치된 시료를 향해 광을 조사하는 구성으로 되어 있음으로써, 비정질층의 깊이를 측정하기 위한 특별한 처리실이 불필요하게 되어 생산성을 높일 수 있게 된다.
이상 설명한 방법은 더미 시료가, 시료의 디바이스로서는 불필요하게 되는 부분에 설치된 시료의 일부분인 구성이다. 이러한 구성에 의해, 300㎜ 실리콘 기판 등과 같은 고가의 시료를 처리할 때에, 더미 시료에 드는 비용을 최소한으로 억제할 수 있다. 또한, 전부의 시료의 일부에 더미 시료를 준비해 두면, 불순물 농도의 제어성이 극히 높아진다. 즉, 한 장마다 처리 조건을 미세 조정하는 것이 가능하게 된다.
또한, 레지스트를 형성하고 있지 않은 기판을 더미 시료로서 이용할 수도 있다는 것은 말할 것도 없다.
이상 설명한 본 발명의 실시예에서는 본 발명의 적용 범위 중, 진공 용기의 형상, 플라즈마원의 방식 및 배치, 플라즈마의 조건 등에 관하여 여러 가지 다양한 것들 중 일부를 예시한 것에 지나지 않는다. 본 발명의 적용에 있어서, 여기에서 예시한 이외에도 여러 가지 변형예를 생각할 수 있다는 것은 말할 것도 없다.
예를 들면, 코일(8)을 평면 형상으로 할 수도 있고, 혹은 헬리콘파 플라즈마원, 자기 중성 루프 플라즈마원, 유자기장 마이크로파 플라즈마원(전자 사이크로트론 공명 플라즈마원)을 이용할 수도 있으며, 도 9에 나타낸 평행 평판형 플라즈마원을 이용할 수도 있다.
또한, 헬륨 이외의 불활성 가스를 이용할 수도 있고, 네온, 아르곤, 크립톤 또는 크세논(제논) 중 적어도 하나의 가스를 이용할 수 있다. 이들 불활성 가스는 시료로의 악영향이 다른 가스보다도 작다는 이점이 있다.
또한, 예를 들면 헬륨에 디보란을 혼합한 가스 플라즈마를 이용하여, 비정질화와 동시에 붕소의 도핑을 수행한 경우에도 적용된다. 이렇게 함으로써, 두 개의 공정을 한 개의 공정으로 줄일 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있으므로 바람직하다.
또한, 시료가 실리콘으로 이루어지는 반도체 기판인 경우를 예시하였으나, 다른 다양한 재질의 시료를 처리하는데에 본 발명을 적용할 수 있다. 그러나, 본 발명은 시료가 실리콘으로 이루어지는 반도체 기판인 경우에 특히 유용한 플라즈마 도핑 방법이다. 또한, 불순물이 비소, 인, 붕소, 알루미늄 또는 안티몬인 경우에 특히 유용하다. 이러한 구성에 의해, 극히 미세한 실리콘 반도체 디바이스를 제조할 수 있다.
또한, 도핑 처리 중에 플라즈마의 발광 분광 분석을 수행하거나, 질량 분석을 수행하거나 하여 기상 상태를 모니터링하여, 어떤 파라미터를 변경할 것인가의 판단에 이용할 수도 있다. 예를 들어, 기상 상태에 특별한 변화가 없음에도 불구하고 시트 저항값이 변화했다면, 가스 유량이나 플라즈마원에 공급하는 고주파 전력을 변화시키는 것이 아니라, 시료 전극에 공급하는 전력을 변화시키는 것이 좋다. 역으로, 기상 상태에 변화가 인정된다면, 시료 전극에 공급하는 전력을 변화시키는 것이 아니라, 가스 유량이나 플라즈마원에 공급하는 고주파 전력을 변화시키는 것이 좋다.
또한, 비정질화와 도핑 처리를 동일한 플라즈마 처리실에서 연속적으로 처리하는 경우를 예시하였으나, 각각의 플라즈마 처리실을 준비하여 개별로 처리할 수도 있다.
또한, 가열실과 시트 저항 측정실을 별개로 설치하는 경우를 예시하였으나, 시트 저항 측정기를 가열실 내에 설치할 수도 있다.
또한, 장치 전체의 구성에도 여러가지 변형예를 생각할 수 있다는 것은 말할 것도 없다.
(실시예 5)
다음으로 본 발명의 실시예 5에 대하여, 도 11, 도 12, 도 13을 참조하여 설명한다. 또한, 이것은 실시예 1을 더욱 상세하게 설명한 것이다. 그런 점에서 더미 시료의 이동 등은 실시예 1과 동일하다.
헬륨 가스 플라즈마를 이용하여 200㎜의 실리콘 기판에 플라즈마 도핑을 수행하였다. 플라즈마 도핑은 플라즈마 조사실(16)의 진공 용기(1) 내에서 수행하였다. 플라즈마원에 공급하는 고주파 전력을 1500W, 진공 용기(1)의 압력을 0.9Pa, 플라즈마 조사하는 처리 시간을 7초로 하였다. 그리고, 시료 전극에 공급하는 전력을 30W부터 300W의 범위에서 변화시켰다. 시료 전극에 공급하는 전력을 변화시킴으로써 플라즈마와 실리콘 기판 사이에 발생하는 바이어스 전압을 변경할 수 있다. 시료 전극에 공급하는 전력이 크면 바이어스 전압은 커지고, 작으면 작아진다. 시료 전극에 공급하는 전력을 30W부터 300W의 범위에서 변화시킴으로써 바이어스 전압은 30V부터 200V까지 변화하였다.
이와 같이 더미 시료에 플라즈마 도핑 처리를 한 후, 검사실(17)로 이동시켜 엘립소메트리를 이용하여 비정질층의 깊이를 측정하였다. 이러한 실험의 결과, 바이어스 전압과 비정질층의 깊이의 관계는 도 11과 같이 되는 것을 알 수 있었다.
바이어스 전압과 비정질층의 깊이는 상당히 좋은 비례 관계에 있다. 바이어스 전압을 1V 변화시킴으로써 비정질층의 깊이가 약 0.1nm 변화되는 것을 알 수 있다. 바이어스 전압을 1V 변화시키기 위해서는 시료 전극에 공급하는 전력을 약 1.5W 변화시키면 된다. 즉, 시료 전극에 공급하는 전력을 변화시킴으로써 비정질층의 깊이를 0.1nm단위의 상당히 높은 정밀도로 제어할 수 있는 것을 알 수 있다.
도 12는 상기와 같이 미리 실험적으로 구해 둔 시료 전극에 공급하는 전력과 비정질층의 깊이의 관계와, 엘립소메트리에 의한 검사를 조합함으로써, 비정질층의 깊이의 반복 재현성을 개선하는 방법을 나타내는 흐름도이다. 엘립소메트리에 의한 검사에서 비정질층의 깊이가 설정한 소정의 임계값의 범위 내이면, 시료 전극에 공급하는 전력은 그대로로 한다. 임계값보다도 깊은 경우에는 시료 전극에 공급하는 전력은 작게 다시 설정한다. 임계값보다도 얕은 경우에는 시료 전극에 공급하는 전력은 크게 다시 설정한다.
즉, 도 12에 나타내는 바와 같이, 먼저 헬륨 가스 플라즈마 조사를 수행하고(단계 101), 웨이퍼를 장치로부터 꺼내어(단계 102), 엘립소메트리에 의한 검사로 비정질층의 깊이를 측정한다(단계 103).
이 측정 단계(103)에서 측정된 비정질층의 깊이가 설정한 소정의 임계값의 범위 내인지 아닌지를 판단하고(단계 104), 소정의 임계값의 범위 내이면, 시료 전 극에 공급하는 전력은 그대로로 한다(단계 105).
소정의 임계값의 범위 내가 아니라고 판단되면, 임계값보다도 큰지 아닌지를 판단한다(단계 106). 이 판단 단계에서 임계값보다도 크다고 판단되면, 시료 전극에 공급하는 전력은 작게 다시 설정한다(단계 107). 한편 판단 단계 106에서 임계값보다도 작다고 판단되면, 시료 전극에 공급하는 전력은 크게 다시 설정한다(단계 108).
이와 같이 플라즈마 도핑 처리에 의한 비정질층의 형성과 엘립소메트리에 의한 검사, 및 검사 결과의 피드백을 반복한 결과를 도 13에 나타낸다. 100장의 실리콘 기판을 플라즈마 도핑 처리하고, 1회의 플라즈마 도핑 처리마다 1회의 엘립소메트리에 의한 검사, 및 검사 결과의 피드백을 실시하였다. 100회의 플라즈마 도핑 처리 중에 2회의 바이어스 전압의 변경, 즉 시료 전극에 공급하는 전력의 변경을 수행하였다. 1회는 비정질층의 깊이가 임계값보다도 깊었으므로, 바이어스 전압을 2V 작게 하였다.
즉, 시료 전극에 공급하는 전력을 3W 작게 하였다. 나머지 1회는 비정질층의 깊이가 임계값보다도 얕았기 때문에, 바이어스 전압을 2V 크게 하였다. 즉, 시료 전극에 공급하는 전력을 3W 크게 하였다. 그 결과, 100장 반복하여 비정질층을 형성한 경우의 평균값은 9.6nm이고, 최대값과 최소값의 차는 0.6nm 이하였다. 편차는 1σ로 1% 이하에 상당하였다. 이것은 상당히 높은 반복 재현성으로, 본 발명의 유효성을 나타내고 있다.
또한, 검사 결과를 처리 조건에 피드백하는 방법은 다른 일반적인 기술에도 널리 이용되고 있지만, 본 발명에서는 시료 전극에 공급하는 전력과 비정질층의 깊이에 상당히 강한 비례 관계가 있는 것과, 또한 시료 전극에 공급하는 전력을 1.5W로 현실적으로 사용할 수 있을 정도로 충분히 큰 값으로 변경하여도 비정질층의 깊이를 0.1nm 단위로 상당히 세밀한 정밀도로 변화 가능하게 제어할 수 있는 것을 조합하여 이용한 것에 큰 특징이 있다.
(실시예 6)
다음으로 본 발명의 실시예 6에 대하여, 도 14, 도 15, 도 16, 도 17, 도 18을 참조하여 설명한다. 더미 시료의 이동 등은 실시예 1과 동일하다.
디보란과 헬륨의 혼합 가스 플라즈마를 이용하여 200㎜의 실리콘 기판에 플라즈마 도핑을 수행하였다. 혼합비는 디보란 가스 농도를 0.025%, 헬륨 가스 농도를 99.975%로 하였다. 플라즈마 도핑은 플라즈마 조사실(16)의 진공 용기(1) 내에서 수행하였다. 플라즈마원에 공급하는 고주파 전력을 1500W, 진공 용기(1)의 압력을 0.9Pa, 플라즈마 조사하는 처리 시간을 30초로 하였다.
그리고, 시료 전극에 공급하는 전력을 0W부터 200W의 범위에서 변화시켰다. 이 조건에서는 플라즈마 도핑에 의해 붕소의 실리콘 기판으로의 주입과, 실리콘 기판 표면의 실리콘 결정을 비정질화하는 것을 동시에 수행할 수 있다. 또한, 시료 전극에 공급하는 전력이 0이라도 실리콘 기판과 플라즈마 사이에 자연히 생기는 전위차로 플라즈마 중의 이온은 실리콘 기판에 충돌, 주입된다. 시료 전극에 공급하는 전력을 변경하여, 더미 시료에 플라즈마 도핑 처리를 한 후, 검사실(17)로 이동시켜 엘립소메트리를 이용하여 비정질층의 깊이를 측정하였다. 그 후, 도시하지 않 은 SIMS 측정 장치로 실리콘 기판 중의 붕소의 깊이 프로파일을 측정하였다.
이러한 실험의 결과, 시료 전극에 공급하는 전력과 붕소의 주입 깊이의 관계는 도 14와 같이 되는 것을 알 수 있었다. 또한, 붕소의 주입 깊이는 SIMS로 측정한 프로파일에서 붕소 농도가 1×1018㎝-3이 되는 깊이로 하였다. 이것은 반도체 프로세스에서의 얕은 접합 형성의 분야에서 일반적으로 널리 이용되는 붕소의 주입 깊이의 결정 방법이다. 붕소의 주입 깊이는 시료 전극에 공급하는 전력과 1 대 1의 대응이고, 시료 전극에 공급하는 전력을 변경함으로써 제어할 수 있다. 한편, 시료 전극에 공급하는 전력과 비정질층의 깊이의 관계는 도 15와 같이 되는 것을 알 수 있었다. 비정질층의 깊이도 시료 전극에 공급하는 전력을 변경함으로써 제어할 수 있다.
또한, 비정질층의 깊이와 붕소의 주입 깊이의 관계는 도 16과 같이 되는 것을 알수 있었다. 도 16은 비정질층의 깊이를 측정하면, 붕소의 주입 깊이를 측정할 수 있다는 것을 나타내고 있다. 통상, 붕소의 주입 깊이는 SIMS를 이용하여 측정해야만 한다. SIMS는 1회의 측정으로 수시간을 요할 뿐 아니라, 파괴 검사이다. SIMS로 붕소의 주입 깊이를 검사하는 경우를 상정하면, 검사에 긴 시간이 걸리기 때문에, 검사중에 많은 제품이 플라즈마 도핑 처리되어 버린다. 그 제품의 붕소의 주입 깊이가 깊은 것은 검사가 종료될 때까지 알 수 없기 때문에, 더욱 단시간에 검사할 수 있는 것이 요구된다.
이에 대하여, 도 16을 참조하면 붕소의 주입 깊이는 비정질층의 깊이를 측정 하면 특정할 수 있기 때문에, SIMS가 아니라 엘립소메트리를 이용하여 광학적인 측정으로 검사할 수 있다는 것을 알 수 있다. 이것은 본 발명 고유의 새로운 사상이다. 이 사상을 이용하여 붕소의 주입 깊이의 반복 재현성을 개선하는 방법을 도 17에 흐름도로 나타낸다.
미리 실험적으로 준비한 도 16을 이용하여, 플라즈마 도핑 처리 후에 단시간에 검사하여 검사 결과를 플라즈마 도핑 조건에 피드백하는 방법이다. 검사는 엘립소메트리를 이용한다. 엘립소메트리에 의한 검사에서, 비정질층의 깊이가 설정한 소정의 임계값의 범위 내이면, 시료 전극에 공급하는 전력은 그대로로 한다. 임계값보다도 깊은 경우에는 시료 전극에 공급하는 전력은 작게 다시 설정한다. 임계값보다도 얕은 경우에는 시료 전극에 공급하는 전력은 크게 다시 설정한다.
즉, 도 17에 나타내는 바와 같이, 먼저 헬륨 가스 플라즈마 조사를 수행하고(단계 201), 웨이퍼를 장치로부터 꺼내어(단계 202), 엘립소메트리에 의한 검사로 비정질층의 깊이를 측정한다(단계 203).
이 측정 단계(203)에서 측정된 비정질층의 깊이가 설정한 소정의 임계값의 범위 내인지 아닌지를 판단하고(단계 204), 소정의 임계값의 범위 내이면, 시료 전극에 공급하는 전력은 그대로로 한다(단계 205).
소정의 임계값의 범위 내가 아니라고 판단되면, 임계값보다도 큰지 아닌지를 판단한다(단계 206). 이 판단 단계에서 임계값보다도 크다고 판단되면, 시료 전극에 공급하는 전력은 작게 다시 설정한다(단계 207). 한편 판단 단계 206에서 임계값보다도 작다고 판단되면, 시료 전극에 공급하는 전력은 크게 다시 설정한다(단계 208).
이와 같이 플라즈마 도핑 처리에 의한 비정질층의 형성과 엘립소메트리에 의한 검사, 및 검사 결과의 피드백을 반복한 결과를 도 18에 나타낸다. 100장의 실리콘 기판을 플라즈마 도핑 처리하고, 1회의 플라즈마 도핑 처리마다 1회의 엘립소메트리에 의한 검사, 및 검사 결과의 피드백을 실시하였다.
100회의 플라즈마 도핑 처리 중에 2회의 바이어스 전압의 변경, 즉 시료 전극에 공급하는 전력의 변경을 수행하였다. 1회는 비정질층의 깊이가 임계값보다도 깊었으므로, 바이어스 전압을 2V 작게 하였다. 즉, 시료 전극에 공급하는 전력을 3W 작게 하였다. 나머지 1회는 비정질층의 깊이가 임계값보다도 얕았기 때문에, 바이어스 전압을 2V 크게 하였다.
즉, 시료 전극에 공급하는 전력을 3W 크게 하였다. 그 결과, 100장 반복하여 비정질층의 형성과 붕소의 주입을 동시에 수행한 경우의 붕소의 주입 깊이의 평균값은 9.6nm이고, 최대값과 최소값의 차는 0.6nm 이하였다. 편차는 1σ로 1% 이하에 상당한다. 이것은 상당히 높은 반복 재현성으로, 본 발명의 유효성을 나타내고 있다.
또한, 검사 결과를 처리 조건에 피드백하는 방법은 다른 일반적인 기술에도 널리 이용되고 있지만, 본 발명에서는 본 발명자들이 새롭게 개발한 비정질층의 형성과 붕소의 주입을 동시에 수행할 수 있는 플라즈마 도핑에 있어서, 비정질층의 깊이와 붕소의 주입 깊이는 1 대 1의 관계에 있음을 새롭게 발견하고, 이것을 이용한 것에 큰 특징이 있다. 또한, 이 신규 발견과, 시료 전극에 공급하는 전력으로 비정질층의 깊이와 붕소의 주입 깊이를 제어할 수 있는 것, 엘립소메트리와 같은 광학적인 측정으로 단시간에 비정질층의 깊이를 측정할 수 있는 것을 조합하여 이용한 것에 특징이 있다.
본 발명의 플라즈마 도핑 방법 및 장치는 시료 표면에 도입되는 불순물의 주입 깊이, 또는 비정질층의 깊이의 제어성이 우수한 플라즈마 도핑 방법 및 장치를 제공할 수 있으므로, 반도체의 불순물 도핑 공정을 비롯하여, 액정 등에서 이용되는 박막 트랜지스터의 제조나, 각종 재료의 표면 개질 등의 용도에도 적용 가능하다.
Claims (25)
- 진공 용기 내에 플라즈마를 발생시키고, 플라즈마 중의 이온을 시료의 표면에 충돌시켜 결정 시료의 표면을 비정질로 개질하는 플라즈마 도핑 방법으로서,소정 수의 시료와 함께, 더미 시료를 플라즈마 조사하여 비정질화 처리하는 공정과,상기 플라즈마 조사가 이루어진 상기 더미 시료 표면에 광을 조사하고, 상기 더미 시료 표면의 광학 특성을 측정하는 공정과,상기 측정 공정에서 얻어진 광학 특성이 원하는 값이 되도록, 상기 결정 시료를 처리하는 조건을 제어하도록 한 것을 특징으로 하는 플라즈마 도핑 방법.
- 제 1항에 있어서,상기 비정질화 처리하는 공정은 진공 용기 내의 시료 전극에 시료를 재치하고, 진공 용기 내에 플라즈마를 발생시키면서, 플라즈마 중의 이온을 시료의 표면을 향해 가속하여 충돌시켜 결정 시료 표면을 비정질로 개질하는 공정인 것을 특징으로 하는 플라즈마 도핑 방법.
- 제 1항에 있어서,상기 비정질화 처리하는 공정은 진공 용기 내의 시료 전극에 시료를 재치하고, 가스 공급 장치로부터 진공 용기 내에 가스를 공급하면서 진공 용기 내를 배기 하고, 진공 용기 내를 소정의 압력으로 제어하면서, 시료 전극에 전력을 공급함으로써 진공 용기 내에 플라즈마를 발생시키면서, 플라즈마 중의 이온을 시료의 표면을 향해 가속하여 충돌시켜 결정 시료 표면을 비정질로 개질하는 공정인 것을 특징으로 하는 플라즈마 도핑 방법.
- 제 1항에 있어서,상기 비정질화 처리하는 공정은 진공 용기 내의 시료 전극에 시료를 재치하고, 가스 공급 장치로부터 진공 용기 내에 가스를 공급하면서 진공 용기 내를 배기하고, 진공 용기 내를 소정의 압력으로 제어하면서, 플라즈마원에 고주파 전력을 공급함으로써 진공 용기 내에 플라즈마를 발생시킴과 동시에, 시료 전극에 전력을 공급함으로써 플라즈마 중의 이온을 시료의 표면을 향해 가속하여 충돌시켜 결정 시료 표면을 비정질로 개질하는 공정인 것을 특징으로 하는 플라즈마 도핑 방법.
- 제 1항에 있어서,상기 측정하는 공정은 플라즈마 도핑 처리된 더미 시료 표면에 광을 조사하여 입사광과 반사광의 편광 상태의 차를 검출하고, 그 차로부터 더미 시료 표면의 광학 특성에 기초하여 비정질층의 깊이를 산출하는 공정과,산출된 비정질층의 깊이가 소정의 값이 되도록, 상기 개질하는 공정의 처리 조건을 제어하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 도핑 방법.
- 제 4항에 있어서,상기 개질하는 공정은 플라즈마 중의 이온을 시료의 표면을 향해 가속하는 가속 에너지를 변화시키도록 상기 처리 조건을 제어하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 도핑 방법.
- 제 4항에 있어서,상기 개질하는 공정은 시료 전극에 공급하는 전력을 변화시킴으로써 플라즈마와 시료 전극 사이에 형성한 전력의 크기로 조정 가능한 전위차를 변화시키도록 상기 처리 조건을 제어하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 도핑 방법.
- 제 4항에 있어서,상기 개질하는 공정은 플라즈마를 조사하는 시간을 변화시키도록 상기 처리 조건을 제어하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 도핑 방법.
- 제 4항에 있어서,상기 개질하는 공정은 플라즈마원에 공급하는 고주파 전력을 변화시키도록 상기 처리 조건을 제어하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 도핑 방법.
- 제 4항에 있어서,상기 개질하는 공정은 진공 용기 내의 압력을 변화시키도록 상기 처리 조건을 제어하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 도핑 방법.
- 제 1항 내지 10항 중 어느 한 항에 있어서,상기 시료가 실리콘으로 이루어지는 반도체 기판인 것을 특징으로 하는 플라즈마 도핑 방법.
- 제 1항 내지 10항 중 어느 한 항에 있어서,진공 용기 내에 발생시키는 플라즈마는 희가스의 플라즈마인 것을 특징으로 하는 플라즈마 도핑 방법.
- 제 12항에 있어서,진공 용기 내에 발생시키는 플라즈마는 헬륨, 또는 네온의 플라즈마인 것을 특징으로 하는 플라즈마 도핑 방법.
- 제 1항에 있어서,진공 용기 내에 발생시키는 플라즈마는 불순물을 포함하는 플라즈마이고, 결정 시료 표면을 비정질로 개질함과 동시에, 상기 불순물을 시료 표면에 도입하는 플라즈마 도핑을 수행하는 것인 것을 특징으로 하는 플라즈마 도핑 방법.
- 제 14항에 있어서,상기 불순물은 붕소인 것을 특징으로 하는 플라즈마 도핑 방법.
- 제 14항에 있어서,상기 플라즈마는 헬륨 희석된 붕소를 포함하는 플라즈마인 것을 특징으로 하는 플라즈마 도핑 방법.
- 제 14항에 있어서,상기 불순물은 디보란인 것을 특징으로 하는 플라즈마 도핑 방법.
- 제 14항에 있어서,상기 불순물은 비소, 인, 또는 안티몬을 포함하는 플라즈마인 것을 특징으로 하는 플라즈마 도핑 방법.
- 제 1항에 있어서,더미 시료가 시료의 디바이스로서는 필요하지 않게 되는 부분에 설치된 시료의 일부분인 것을 특징으로 하는 플라즈마 도핑 방법.
- 제 1항 내지 19항 중 어느 한 항에 있어서,상기 비정질층의 깊이를 제어함으로써, 도입한 불순물 이온의 깊이를 제어하도록 한 것을 특징으로 하는 플라즈마 도핑 방법.
- 진공 용기 내에 플라즈마를 발생시키고, 플라즈마 중의 이온을 시료의 표면에 충돌시켜 결정 시료의 표면을 비정질로 개질하는 플라즈마 도핑 방법으로서,소정 수의 시료와 함께, 더미 시료를 플라즈마 조사하여 비정질화 처리하는 공정과,상기 플라즈마 조사가 이루어진 상기 더미 시료 표면에 형성된 비정질층의 깊이를 측정하는 공정과,상기 측정 공정에서 얻어진 비정질층의 깊이가 원하는 값이 되도록, 상기 결정 시료를 처리하는 조건을 제어하도록 한 것을 특징으로 하는 플라즈마 도핑 방법.
- 진공 용기와, 시료 전극과, 상기 시료에 플라즈마를 공급하는 플라즈마 공급 수단과 상기 시료 전극에 전력을 공급하는 시료 전극용 전원을 구비한 플라즈마 도핑실과, 상기 시료에 광을 조사하는 광 조사부와, 상기 시료로의 입사광과 반사광의 편광 상태를 검지하는 검지부를 구비한 것을 특징으로 하는 플라즈마 도핑 장치.
- 제 22항에 있어서,상기 플라즈마 도핑실에 상기 진공 용기 내에 가스를 공급하는 가스 공급 수단과, 상기 진공 용기 내를 배기하는 배기 수단과, 상기 진공 용기 내의 압력을 제어하는 압력 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 플라즈마 도핑 장치.
- 제 22항 또는 23항에 있어서,상기 검지부는 상기 플라즈마 도핑실 내에 설치된 것을 특징으로 하는 플라즈마 도핑 장치.
- 제 22항 또는 23항에 있어서,상기 검지부는 상기 플라즈마 도핑실과 독립하여 설치된 검사실 내에 설치된 것을 특징으로 하는 플라즈마 도핑 장치.
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