KR20090042932A - 플라즈마 도핑 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

시료 표면에 도입되는 불순물 농도의 재현성이 우수한 플라즈마 도핑 방법 및 장치를 제공한다. 진공 용기(1) 내에 있어서, 대향 전극(3)에 설치된 가스 분출 구멍(5)으로부터, 시료 전극(6)에 탑재한 기판(7)을 향해서 가스를 분출시키고, 배기 장치로서의 터보 분자 펌프(8)에 의해 배기를 실행하여, 압력 조정 밸브(9)에 의해 진공 용기(1) 내를 소정의 압력에 유지하면서, 대향 전극(3)과 시료 전극(6) 사이의 거리를 대향 전극(3)의 면적에 대하여, 바깥쪽으로의 플라즈마 확산이 생기지 않을 정도로 충분히 작게 하여, 대향 전극(3)과 시료 전극(6) 사이에 용량 결합형 플라즈마를 발생시켜, 플라즈마 도핑을 실행한다. 가스로서 디보란이나 포스핀 등의 불순물을 함유하는 저농도의 가스를 이용한다.

Description

플라즈마 도핑 방법 및 장치{PLASMA DOPING METHOD AND APPARATUS}
본 발명은, 시료(試料)의 표면에 불순물을 도입하는 플라즈마 도핑 방법 및 장치에 관한 것이다.
예를 들면, MOS 트랜지스터를 만들 때에는, 시료로서의 실리콘 기판 표면에 얇은 산화막을 형성하고, 그 후, CVD 장치 등에 의해 시료 상에 게이트 전극을 형성한다. 이 후, 이 게이트 전극을 마스크로 해서, 전술(前述)한 바와 같이 플라즈마 도핑 방법에 의해 불순물을 도입한다. 불순물의 도입에 의해, 예를 들면 소스 드레인 영역이 형성된 시료의 위에 금속 배선층(配線層)을 형성하여, MOS 트랜지스터를 얻을 수 있다.
불순물을 고체 시료의 표면에 도입하는 기술로서는, 불순물을 이온화해서 저(低)에너지로 고체 중에 도입하는 플라즈마 도핑법이 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조). 도 5는, 상기 특허 문헌 1에 기재된 종래의 불순물 도입 방법으로서의 플라즈마 도핑법에 이용되는 플라즈마 처리 장치의 개략 구성을 나타내고 있다. 도 5에 있어서, 진공 용기(101) 내에, 실리콘 기판으로 이루어지는 시료(107)를 탑재하기 위한 시료 전극(106)이 설치되어 있다. 진공 용기(101) 내에 원하는 원소를 함유하는 도핑 원료 가스, 예를 들면 B2H6를 공급하기 위한 가스 공급 장치(102), 진공 용기(101) 내의 내부를 감압하는 펌프(108)가 설치되어, 진공 용기(101) 내를 소정의 압력에 유지할 수 있다. 마이크로파 도파관(導波管)(121)으로부터, 유전체 창문으로서의 석영판(122)을 통해서, 진공 용기(101) 내에 마이크로파가 방사(放射)된다. 이 마이크로파와, 전자석(123)으로 형성되는 직류 자장(磁場)의 상호 작용에 의해, 진공 용기(101) 내에 유자장(有磁場) 마이크로파 플라즈마(전자(電子) 사이클로트론(cyclotron) 공명 플라즈마)(124)가 형성된다. 시료 전극(106)에는, 콘덴서(125)를 통해서 고주파 전원(112)이 접속되어, 시료 전극(106)의 전위(電位)를 제어할 수 있게 되어 있다. 또한, 종래의 전극과 석영판(122)과의 사이의 거리는, 200mm로부터 300mm이다.
이러한 구성의 플라즈마 처리 장치에 있어서, 도입된 도핑 원료 가스, 예를 들면 B2H6는, 마이크로파 도파관(121) 및 전자석(123)으로 이루어지는 플라즈마 발생 수단에 의해 플라즈마화 되어, 플라즈마(124) 중의 붕소(boron) 이온이 고주파 전원(112)에 의해 시료(107)의 표면에 도입된다.
플라즈마 도핑을 실행할 때에 이용하는 플라즈마 처리 장치의 형태로서는, 전술한 전자 사이클로트론 공명 플라즈마원을 이용하는 것 이외에, 헬리콘파(helicon wave) 플라즈마원을 이용하는 것(예를 들면, 특허 문헌 2 참조), 유도 결합형 플라즈마원을 이용하는 것(예를 들면, 특허 문헌 3 참조), 평행 평판형 플라즈마원을 이용하는 것(예를 들면, 특허 문헌 4 참조)이 알려져 있다.
(특허 문헌 1)
미합중국 특허4912065호 공보
(특허 문헌 2)
일본국 특개2002-170782호 공보
(특허 문헌 3)
일본국 특개2004-47695호 공보
(특허 문헌 4)
일본국 특표2002-522899호 공보
그러나, 이것들 종래의 방식에서는, 불순물의 도입량(도즈량)의 재현성(再現性)이 나쁘다고 하는 문제가 있었다.
본 발명자들은, 여러 가지의 실험 결과, 이 재현성 저하의 원인은, 플라즈마 중의 붕소계 라디칼(radical) 밀도가 증가해 가기 때문인 것을 발견하였다. 플라즈마 도핑 처리를 실행해 가면, 진공 용기의 내벽 면에 붕소를 함유하는 박막(薄膜)(붕소(boron)계 박막)이 퇴적해 간다. 이 퇴적 막 두께의 증가에 따라, 도핑 원료 가스로서 B2H6를 이용하는 경우, 진공 용기의 내벽 면에 있어서의 붕소계 라디칼의 흡착 확률이 감소해 가기 때문에, 플라즈마 중의 붕소계 라디칼 밀도가 증가해 가는 것으로 생각된다. 또한, 플라즈마 중의 이온이, 플라즈마와 진공 용기 내벽과의 전위차(電位差)로 가속되어, 진공 용기의 내벽 면에 퇴적한 붕소계 박막에 충돌함으로써 생기는 스퍼터링에 의해, 붕소를 함유하는 입자가 플라즈마 중에 공급되는 양이 서서히 증가해 간다. 따라서, 도즈량이 서서히 증가해 가는 것으로 된다. 증가의 정도는 대단히 크고, 플라즈마 도핑 처리를 몇백회 반복 실시한 후의 도즈량은, 진공 용기의 내벽을 물 및 유기 용제를 이용해서 세정한 직후의 플라즈마 도핑 처리로 도입되는 도즈량의 약 3.3∼6.7배로도 되어 버린다.
또한, 플라즈마의 발생이나 정지에 따르는 진공 용기의 내벽 면의 온도가 변동하는 것도, 내벽 면에 있어서의 붕소계 라디칼의 흡착 확률을 변화시킨다. 이 것도, 도즈량의 변동 요인이 된다.
본 발명은, 상기 종래의 문제점을 감안해서 이루어진 것으로, 시료 표면에 도입되는 불순물량을 고정밀도로 제어하고, 재현성이 우수한 불순물 농도를 얻을 수 있는 플라즈마 도핑 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명의 제1특징에 의하면, 진공 용기 내의 시료 전극에 시료를 탑재하고,
상기 진공 용기 내에 플라즈마 도핑용 가스를 공급하면서 상기 진공 용기 내를 배기(排氣)하여, 상기 진공 용기 내를 플라즈마 도핑용 압력에 제어하면서 상기 진공 용기 내의 상기 시료의 표면과 대향 전극의 표면과의 사이에 플라즈마를 발생시키면서, 상기 시료 전극에 전력(예를 들면, 고주파 또는 펄스 전력)을 공급하고,
상기 시료의 표면 중 상기 대향 전극에 대향하는 측의 표면의 면적을 S, 상기 시료 전극과 상기 대향 전극과의 거리를 G라고 하였을 때, 다음의 식 (1)
[식 1]
Figure 112009010704780-PCT00001
을 만족하는 상태에서, 상기 시료의 표면에 불순물을 도입하는 플라즈마 도핑 처리를 실행하는, 플라즈마 도핑 방법을 제공한다.
이러한 구성에 의해, 시료 표면에 도입되는 불순물 농도의 재현성이 우수한 플라즈마 도핑 방법을 실현할 수 있다.
또한, 본 발명의 제2특징에 의하면, 상기 시료 전극과 대향해서 배치된 상기 대향 전극에 고주파 전력을 공급하는, 제1특징에 기재한 플라즈마 도핑 방법을 제공한다.
이 구성에 의해, 생성된 플라즈마가 대향 전극에 부착되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 제3특징에 의하면, 상기 진공 용기 내의 상기 시료 전극에 상기 시료를 탑재한 뒤, 상기 시료 전극에 전력을 공급하기 전에,
상기 진공 용기 내의 압력을, 상기 플라즈마 도핑용 압력보다도 높은, 플라즈마 발생용 압력에 유지하면서 상기 대향 전극에 고주파 전력을 공급해서 상기 진공 용기 내의 상기 시료의 표면과 상기 대향 전극 표면과의 사이에 플라즈마를 발생시키고, 상기 플라즈마가 발생한 뒤, 상기 진공 용기 내의 압력을 상기 플라즈마 도핑용 압력까지 서서히 저하시켜, 상기 플라즈마 도핑용 압력에 도달한 뒤에, 상기 시료 전극에 전력을 공급하도록 한, 제2특징에 기재한 플라즈마 도핑 방법을 제공한다.
본 발명의 제4특징에 의하면, 상기 진공 용기 내의 상기 시료 전극에 상기 시료를 탑재한 뒤, 상기 시료 전극에 전력을 공급하기 전에,
상기 진공 용기 내에, 상기 플라즈마 도핑용 가스의 불순물 원료 가스를 희석하는 희석 가스보다도 저압에서 방전하기 쉬운 플라즈마 발생용 가스를 공급하고, 상기 진공 용기 내의 압력을 플라즈마 도핑용 압력에 유지하면서 상기 대향 전극에 고주파 전력을 공급함으로써, 상기 진공 용기 내의 상기 시료의 표면과 상기 대향 전극 표면과의 사이에 플라즈마를 발생시키고, 상기 플라즈마가 발생한 뒤, 상기 진공 용기 내에 공급하는 가스를 상기 플라즈마 도핑용 가스로 바꾸어, 상기 진공 용기 내가 상기 플라즈마 도핑용 가스로 바뀐 뒤에, 상기 시료 전극에 전력을 공급하도록 한, 제2특징에 기재한 플라즈마 도핑 방법을 제공한다.
본 발명의 제5특징에 의하면, 상기 진공 용기 내의 상기 시료 전극에 상기 시료를 탑재한 뒤, 상기 시료 전극에 전력을 공급하기 전에,
상기 시료 전극과 상기 대향 전극과의 거리 G가 상기 식 (1)의 범위보다도 커지도록, 상기 시료 전극과 상기 대향 전극을 상대적으로 이동시켜서 상기 시료 전극을 상기 대향 전극으로부터 떨어지게 한 상태에서, 상기 진공 용기 내에 플라즈마 도핑용 가스를 공급하면서 상기 진공 용기 내를 배기하여, 상기 진공 용기 내를 플라즈마 도핑용 압력에 제어하면서 상기 대향 전극에 고주파 전력을 공급함으로써, 상기 진공 용기 내의 상기 시료의 표면과 상기 대향 전극 표면과의 사이에 플라즈마를 발생시키고, 상기 플라즈마가 발생한 뒤, 상기 시료 전극과 상기 대향 전극을 상대적으로 이동시켜서 상기 거리 G가 상기 식 (1)을 만족하는 상태로 복귀시킨 뒤에, 상기 시료 전극에 전력을 공급하도록 한, 제2특징에 기재한 플라즈마 도핑 방법을 제공한다.
본 발명의 제6특징에 의하면, 상기 진공 용기 내에 도입되는 상기 가스 중의 불순물 원료 가스의 농도가 1％ 이하인, 제1∼5의 어느 하나의 특징에 기재한 플라즈마 도핑 방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 제7특징에 의하면, 상기 진공 용기 내에 도입되는 상기 가스 중의 불순물 원료 가스의 농도가 0.1％ 이하인, 제1∼5의 어느 하나의 특징에 기재한 플라즈마 도핑 방법을 제공한다.
본 발명의 제8특징에 의하면, 상기 진공 용기 내에 도입되는 상기 가스가, 불순물 원료 가스를 희(希)가스로 희석한 혼합 가스인, 제1∼7의 어느 하나의 특징에 기재한 플라즈마 도핑 방법을 제공한다. 또한, 본 발명의 제9특징에 의하면, 상기 희가스가 He인, 제8특징에 기재한 플라즈마 도핑 방법을 제공한다.
이러한 구성에 의해, 도즈량의 정밀한 제어와 낮은 스퍼터성의 양립(兩立)을 도모하면서, 재현성이 우수한 플라즈마 도핑 방법을 실현할 수 있다.
또한, 본 발명의 제10 또는 제11특징에 의하면, 상기 가스 중의 불순물 원료 가스가 BxHy(x, y는 자연수) 또는 PxHy(x, y는 자연수)인, 제1∼9의 어느 하나의 특징에 기재한 플라즈마 도핑 방법을 제공한다.
이러한 구성에 의해, 바람직하지 못한 불순물을 시료 표면에 도입하는 것을 회피할 수 있다.
본 발명의 제12특징에 의하면, 상기 대향 전극에 설치한 가스 분출 구멍으로부터 상기 시료의 표면을 향해서 상기 가스를 분출시키면서 상기 플라즈마 도핑 처리를 실행하는, 제1∼11의 어느 하나의 특징에 기재한 플라즈마 도핑 방법을 제공한다.
이 구성에 의해, 더한층 시료 표면에 도입되는 불순물 농도의 재현성이 우수한 플라즈마 도핑 방법을 실현할 수 있다.
또한, 본 발명의 제13특징에 의하면, 상기 대향 전극의 표면이 실리콘 또는 실리콘 산화물로 구성되어 있는 상태에서 상기 플라즈마 도핑 처리를 실행하는, 제1∼12의 어느 하나의 특징에 기재한 플라즈마 도핑 방법을 제공한다.
이 구성에 의해, 바람직하지 못한 불순물을 시료 표면에 도입하는 것을 회피할 수 있다.
또한, 본 발명의 제14특징에 의하면, 상기 시료가 실리콘으로 이루어지는 반도체 기판인 상태에서 상기 플라즈마 도핑 처리를 실행하는, 제1∼13의 어느 하나의 특징에 기재한 플라즈마 도핑 방법을 제공한다. 또한, 본 발명의 제15특징에 의하면, 상기 가스 중에 함유되는 불순물 가스 중의 불순물이 비소, 인, 또는, 붕소인, 제1∼14의 어느 하나의 특징에 기재한 플라즈마 도핑 방법을 제공한다. 불순물로서는, 이 이외에 알루미늄 또는 안티몬(Antimon) 등도 적용 가능하다.
본 발명의 제16특징에 의하면,
진공 용기와,
상기 진공 용기 내에 배치된 시료 전극과,
상기 진공 용기 내에 가스를 공급하는 가스 공급 장치와,
상기 시료 전극과 대체로 평행하게 대향시킨 대향 전극과,
상기 진공 용기 내를 배기하는 배기 장치와,
상기 진공 용기 내의 압력을 제어하는 압력 제어 장치와,
상기 시료 전극에 전력을 공급하는 전원을 구비하는 것과 더불어,
상기 시료 전극의 상기 대향 전극에 대향하는 측의 표면이며 또한 상기 시료가 배치되어야 할 배치 영역의 면적을 S, 상기 시료 전극과 상기 대향 전극과의 거리를 G라고 하였을 때, 다음의 식 (2)
[식 2]
Figure 112009010704780-PCT00002
를 만족하는, 플라즈마 도핑 장치를 제공한다.
이 구성에 의해, 시료 표면에 도입되는 불순물 농도의 재현성이 우수한 플라즈마 도핑 장치를 실현할 수 있다.
또한, 본 발명의 제17특징에 의하면, 상기 대향 전극에 고주파 전력을 공급하는 고주파 전원을 더 구비한, 제16특징에 기재한 플라즈마 도핑 장치를 제공한다.
이 구성에 의해, 대향 전극에, 생성된 플라즈마가 부착되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 제18특징에 의하면, 상기 압력 제어 장치는, 상기 진공 용기 내의 압력을, 상기 플라즈마 도핑용 압력과, 상기 플라즈마 도핑용 압력보다도 높은 플라즈마 발생용 압력으로 전환할 수 있도록 압력 제어가 가능하며,
상기 진공 용기 내의 상기 시료 전극에 상기 시료를 탑재한 뒤, 상기 시료 전극에 전력을 공급하기 전에, 상기 압력 제어 장치에 의해, 상기 진공 용기 내의 압력을, 상기 플라즈마 도핑용 압력보다도 높은, 상기 플라즈마 발생용 압력에 유지하면서, 상기 고주파 전원으로부터 상기 대향 전극에 고주파 전력을 공급해서 상기 진공 용기 내의 상기 시료의 표면과 상기 대향 전극 표면과의 사이에 플라즈마를 발생시키고, 상기 플라즈마가 발생한 뒤, 상기 압력 제어 장치에 의해, 상기 진공 용기 내의 압력을 상기 플라즈마 도핑용 압력까지 서서히 저하시켜, 상기 플라즈마 도핑용 압력에 도달한 뒤에, 상기 시료 전극에 전력을 상기 전원으로부터 공급하도록 한, 제17특징에 기재한 플라즈마 도핑 장치를 제공한다.
본 발명의 제19특징에 의하면, 상기 가스 공급 장치는, 상기 플라즈마 도핑용 가스와, 상기 플라즈마 도핑용 가스의 불순물 원료 가스를 희석하는 희석 가스보다도 저압에서 방전하기 쉬운 플라즈마 발생용 가스를 바꾸어서 상기 진공 용기 내에 공급가능하며,
상기 진공 용기 내의 상기 시료 전극에 상기 시료를 탑재한 뒤, 상기 시료 전극에 전력을 공급하기 전에, 상기 가스 공급 장치에 의해, 상기 진공 용기 내에, 상기 플라즈마 도핑용 가스의 불순물 원료 가스를 희석하는 희석 가스보다도 저압에서 방전하기 쉬운 플라즈마 발생용 가스를 공급하고, 상기 압력 제어 장치에 의해 상기 진공 용기 내의 압력을 플라즈마 도핑용 압력에 유지하면서 상기 고주파 전원으로부터 상기 대향 전극에 고주파 전력을 공급함으로써, 상기 진공 용기 내의 상기 시료의 표면과 상기 대향 전극 표면과의 사이에 플라즈마를 발생시키고, 상기 플라즈마가 발생한 뒤, 상기 진공 용기 내에 공급하는 가스를 상기 플라즈마 도핑용 가스로 바꾸어, 상기 진공 용기 내가 상기 플라즈마 도핑용 가스로 바뀐 뒤에, 상기 시료 전극에 전력을 공급하도록 한, 제17특징에 기재한 플라즈마 도핑 장치를 제공한다.
본 발명의 제20특징에 의하면, 상기 시료 전극을 상기 대향 전극에 대하여 상대적으로 이동시키는 거리 조정용 구동 장치를 더 구비하고,
상기 진공 용기 내의 상기 시료 전극에 상기 시료를 탑재한 뒤, 상기 시료 전극에 전력을 공급하기 전에, 상기 거리 조정용 구동 장치에 의해, 상기 시료 전극과 상기 대향 전극과의 거리 G가 상기 식의 범위보다도 커지도록, 상기 시료 전극과 상기 대향 전극을 상대적으로 이동시켜서 상기 시료 전극을 상기 대향 전극으로부터 떨어지게 한 상태에서, 상기 진공 용기 내에 플라즈마 도핑용 가스를 공급하면서 상기 진공 용기 내를 배기하여, 상기 진공 용기 내를 플라즈마 도핑용 압력에 제어하면서, 상기 고주파 전원으로부터 상기 대향 전극에 고주파 전력을 공급해서 상기 진공 용기 내의 상기 시료의 표면과 상기 대향 전극 표면과의 사이에 플라즈마를 발생시키고, 상기 플라즈마가 발생한 뒤, 상기 거리 조정용 구동 장치에 의해 상기 시료 전극과 상기 대향 전극을 상대적으로 이동시켜서 상기 거리 G가 상기 식을 만족하는 상태로 복귀시킨 뒤에, 상기 시료 전극에 전력을 공급하도록 한, 제17특징에 기재한 플라즈마 도핑 장치를 제공한다.
더욱이 또한, 본 발명의 제21특징에 의하면, 상기 가스 공급 장치는, 상기 대향 전극에 설치된 가스 분출 구멍으로부터 가스를 공급하도록 구성된, 제16∼20의 어느 하나의 특징에 기재한 플라즈마 도핑 장치를 제공한다.
이 구성에 의해, 더한층 시료 표면에 도입되는 불순물 농도의 재현성이 우수한 플라즈마 도핑 장치를 실현할 수 있다.
또한, 본 발명의 제22특징에 의하면, 상기 대향 전극의 표면이 실리콘 또는 실리콘 산화물로 구성되는, 제16∼21의 어느 하나의 특징에 기재한 플라즈마 도핑 장치를 제공한다.
이 구성에 의해, 바람직하지 못한 불순물을 시료 표면에 도입하는 것을 회피할 수 있다.
본 발명의 제23특징에 의하면, 진공 용기 내의 시료 전극에 시료를 탑재하고,
상기 시료 전극에 대향하는 대향 전극과 상기 시료 전극과의 거리 G가 플라즈마 도핑 처리용의 거리보다도 커지도록, 상기 시료 전극과 상기 대향 전극을 상대적으로 이동시켜서 상기 시료 전극을 상기 대향 전극으로부터 떨어지게 한 상태에서, 상기 진공 용기 내에 플라즈마 도핑용 가스를 공급하면서 상기 진공 용기 내를 배기하여, 상기 진공 용기 내를 플라즈마 도핑용 압력에 제어하면서 상기 대향 전극에 고주파 전력을 공급함으로써, 상기 진공 용기 내의 상기 시료의 표면과 상기 대향 전극 표면과의 사이에 플라즈마를 발생시키고,
상기 플라즈마가 발생한 뒤, 상기 시료 전극과 상기 대향 전극을 상대적으로 이동시켜서 상기 거리 G가 상기 플라즈마 도핑 처리용의 거리에 복귀된 뒤에, 상기 시료 전극에 전력을 공급하고,
상기 시료의 표면 중 상기 대향 전극에 대향하는 측의 표면의 면적을 S, 상기 시료 전극과 상기 대향 전극과의 거리 G를 상기 플라즈마 도핑 처리용의 거리에 유지한 상태에서, 상기 시료의 표면에 불순물을 도입하는 플라즈마 도핑 처리를 실행하는, 플라즈마 도핑 방법을 제공한다.
본 발명의 이것들과, 기타 목적과 특징은, 첨부된 도면에 관한 바람직한 실시형태에 관련된 다음의 기술로부터 명확하게 된다.
도 1A는, 본 발명의 제1실시형태에서 이용한 플라즈마 도핑 장치의 구성을 나타내는 단면도.
도 1B는, 본 발명의 제1실시형태에서 이용한 플라즈마 도핑 장치의 시료 전극의 구성을 나타내는 확대 단면도.
도 2는, 본 발명의 제1실시형태에 있어서의 처리 매수(枚數)와 표면 저항의 관계와 종래 예와의 비교를 나타내는 그래프.
도 3은, 본 발명의 제1실시형태의 변형 예로 이용한 플라즈마 도핑 장치의 구성을 나타내는 단면도.
도 4는, 본 발명의 제1실시형태의 다른 변형 예로 이용한 플라즈마 도핑 장치의 구성을 나타내는 단면도.
도 5는, 종래 예에서 이용한 플라즈마 도핑 장치의 구성을 나타내는 단면도.
본 발명의 설명을 계속하기 전에, 첨부 도면에 있어서 동일한 부품에 대해서는 동일한 참조 부호를 첨부하고 있다.
이하에, 본 발명의 실시형태에 대해서, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.
(제1실시형태)
이하에, 본 발명의 제1실시형태에 대해서, 도 1A로부터 도 2를 참조해서 설명한다.
본 발명의 제1실시형태의 플라즈마 도핑 장치는, 도 1A 및 도 1B에 단면도를 나타내는 바와 같이, 진공 용기(진공실)(1)와, 진공 용기(1) 내에 배치된 시료 전극(6)과, 진공 용기(1) 내에 플라즈마 도핑용의 가스를 공급하는 가스 공급 장치(2)와, 진공 용기(1) 내에 배치되고 또한 시료 전극(6)과 대체로 평행하게 대향시킨 대향 전극(3)과, 진공 용기(1) 내를 배기하는 배기 장치의 일례로서의 터보 펌프(8)와, 진공 용기(1) 내의 압력을 제어하는 압력 제어 장치의 일례로서의 압력 조정 밸브(9)와, 시료 전극(6)에 고주파 전력을 공급하는, 전원의 일례로서의 시료 전극용 고주파 전원(12)을 구비한 플라즈마 도핑 장치이며, 시료 전극(6)의 대향 전극(3)에 대향하는 측의 표면이며 또한 시료의 일례로서의 기판(더욱 구체적으로는 실리콘 기판)(7)이 배치되어야 할 배치 영역의 면적 S에 대하여, 시료 전극(6)과 대향 전극(3)과의 거리 G를, 시료 전극(6)과 대향 전극(3)의 사이에서 생성된 플라즈마가, 시료 전극(6)과 대향 전극(3) 사이의 공간의 바깥쪽으로 확산하는 것 을 방지하고, 또한, 시료 전극(6)과 대향 전극(3) 사이의 공간에 거의 가둘 수 있을 정도로, 충분히 작게 결정한 것을 특징으로 한다. 또한, 여기서, 시료 전극(6)의 면적에는, 시료 전극(6)의 측면부의 면적은 포함하지 않고, 기판 탑재면의 면적(도 1B의 절연 부재(6B)로 덮어져 있지 않은 노출부의 면적)을 의미하고 있다. 시료 전극(6)은, 도 1A에서는 간략화해서 직사각형 단면으로서 도시되어 있다. 시료 전극(6)의 하나의 예로서는, 도 1B에 단면도로서 나타내는 바와 같이, 상단면인 기판 탑재면을 갖는 소직경(小直徑)의 상부와, 상부보다도 대직경(大直徑)의 장출부(張出部)를 갖는 하부를 구비하고, 상향으로 볼록한 형상으로 구성되어 있다. 도 1B에 있어서, 6B는 절연체에 의해 구성되고 또한 시료 전극(6)의 상부의 기판 탑재면 이외의 부분을 피복하는 절연 부재이다. 6C는 접지되어 있고 또한 후술하는 지주(10)와 연결되는 알루미늄 링(aluminum ring)이다. 이 도 1B에서는, 일례로서, 기판(7)은, 시료 전극(6)의 상단면인 기판 탑재면보다 크고, 또한, 시료 전극(6)의 하부의 장출(張出) 부분보다 작은 것으로 되어 있다.
즉, 이 플라즈마 도핑 장치에서는, 도 1A에 있어서, 진공 용기(1) 내에, 가스 공급 장치(2)로부터 소정의 가스(플라즈마 도핑용의 가스)를, 대향 전극(3) 내에 설치된 가스 저류부(4)에 도입하고, 대향 전극(3)에 설치된 다수의 가스 분출 구멍(5)으로부터, 시료 전극(6)에 탑재한, 시료의 일례로서의 기판(7)을 향해서 가스를 분출시킨다. 대향 전극(3)은, 그 표면(도 1A의 하면)이, 시료 전극(6)의 표면(도 1A의 상면)과 대체로 평행하게 대향시키도록 배치되어 있다.
또한, 가스 공급 장치(2)로부터 진공 용기(1) 내에 공급된 가스는, 배기 구(1a)를 통하여, 배기 장치의 일례로서의 터보 분자 펌프(turbo molecular pump)(8)에 의해 진공 용기(1) 내로부터 배기되며, 압력 제어 장치의 일례로서의 압력 조정 밸브(9)에 의해 배기구(1a)의 개구 정도를 조정함으로써, 진공 용기(1) 내를 소정의 압력(플라즈마 도핑용의 압력)에 유지할 수 있다. 또한, 터보 분자 펌프(8) 및 배기구(1a)는, 시료 전극(6)의 바로 아래에 배치되어 있으며, 또한, 압력 조정 밸브(9)는, 시료 전극(6)의 바로 아래이고, 또한 터보 분자 펌프(8)의 바로 위에 위치하는 승강 밸브이다. 더욱이 또한, 시료 전극(6)은, 4개의 절연성 지주(支柱)(10)에 의해, 진공 용기(1) 내의 중간부에 고정되어 있다. 대향 전극용 고주파 전원(11)에 의해 60MHz의 고주파 전력을 대향 전극(3)에 공급함으로써, 대향 전극(3)과 시료 전극(6) 사이에 용량 결합형 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 또한, 시료 전극(6)에 1.6MHz의 고주파 전력을 공급하기 위한 시료 전극용 고주파 전원(12)이 설치되어 있으며, 이 시료 전극용 고주파 전원(12)은, 시료의 일례로서의 기판(7)이 플라즈마에 대하여 부(負)의 전위(電位)를 가지도록, 시료 전극(6)의 전위를 제어하는 바이어스(bias) 전압원으로서 기능을 한다. 시료 전극용 고주파 전원(12) 대신에, 펄스 전원을 이용해서, 시료 전극(6)에 펄스 전력을 공급하는 것에 의해서도, 기판(7)의 전위를 제어할 수 있다. 절연체(13)는, 대향 전극(3)과, 접지된 진공 용기(1)를 직류적으로 절연하기 위한 것이다. 이렇게 하여, 플라즈마 중의 이온을 시료의 일례인 기판(7)의 표면을 향해서 가속해 충돌시켜서 시료의 일례인 기판(7)의 표면을 처리할 수 있다. 플라즈마 도핑용 가스로서, 디보란(diborane)이나 포스핀(phosphine)을 함유하는 가스를 이용함으로써, 플라즈마 도핑 처리를 실 행하는 것이 가능하다.
플라즈마 도핑 처리를 실행할 경우, 도 1A에서는 가스 공급 장치(2) 내에 설치되어 있는 유량 제어 장치(매스 플로 콘트롤러(mass flow controller))(예를 들면, 후술하는 도 3의 제1∼제3매스 플로 콘트롤러(31, 32, 33))에 의해, 불순물 원료 가스를 함유하는 가스의 유량을 소정의 값에 제어한다. 일반적으로는, 불순물 원료 가스를 헬륨으로 희석한 가스, 예를 들면, 디보란(B2H6)을 헬륨(He)으로 0.5％에 희석한 가스를 불순물 원료 가스로서 이용하고, 이것을 제1매스 플로 콘트롤러(예를 들면, 후술하는 도 3의 제1매스 플로 콘트롤러(31))로 유량 제어한다. 또한 제2매스 플로 콘트롤러(예를 들면, 후술하는 도 3의 제2매스 플로 콘트롤러(32))로 헬륨의 유량 제어를 실행하고, 제1 및 제2매스 플로 콘트롤러로 유량이 제어된 가스를 가스 공급 장치(2) 내에서 혼합한 후, 배관(2p)을 통해서 가스 저류부(4)에 혼합 가스를 인도한다. 가스 저류부(4)로부터 원하는 농도로 조정된, 불순물 원료 가스가 다수의 가스 분출 구멍(5)을 통해서 진공 용기(1) 내의 대향 전극(3)과 시료 전극(6)과의 사이에 공급된다.
또한, 도 1A의 80은 플라즈마 도핑 처리를 제어하기 위한 제어 장치이며, 가스 공급 장치(2)와 터보 분자 펌프(8)와 압력 조정 밸브(9)와 대향 전극용 고주파 전원(11)과 시료 전극용 고주파 전원(12) 등의 동작을 각각 제어하여, 소정의 플라즈마 도핑 처리를 실행하기 위한 것이다.
하나의 실례로서, 사용하는 기판(7)은, 실리콘 기판이며, 원형(일부에 노치 가 있음)이고, 직경은 300mm이다. 또한, 일례로서, 시료 전극(6)과 대향 전극(3)과의 거리 G를 25mm로 할 경우의 플라즈마 도핑 처리에 대해서, 이하에 설명한다.
그런데, 상기한 바와 같은 플라즈마 처리 장치를 이용해서 플라즈마 도핑을 실행하는 것에 즈음해서는, 우선, 대향 전극(3)의 표면을 포함하는 진공 용기(1)의 내벽을 물 및 유기 용제를 이용해서 세정한다.
이어서, 시료 전극(6) 위에 기판(7)을 탑재한다.
이어서, 시료 전극(6)의 온도를 일례로서 25℃에 유지하면서, 진공 용기(1) 내에, 일례로서, He으로 희석된 B2H6 가스, 및 He 가스를 각각 5sccm, 100sccm만큼 가스 공급 장치(2)로부터 공급하고, 압력 조정 밸브(9)로 진공 용기(1) 내의 압력을 0.8Pa에 유지하면서 대향 전극용 고주파 전원(11)으로부터 대향 전극(3)에 고주파 전력을 1600W 공급함으로써, 진공 용기(1) 내의 대향 전극(3)과 시료 전극(6) 위의 기판(7)과의 사이에 플라즈마를 발생시키는 동시에, 시료 전극용 고주파 전원(12)으로부터 시료 전극(6)에 140W의 고주파 전력을 50초간 공급함으로써, 플라즈마 중의 붕소 이온을 기판(7)의 표면에 충돌시켜서, 붕소를 기판(7)의 표면 근방에 도입할 수 있었다. 그리고, 기판(7)을 진공 용기(1)로부터 꺼내, 활성화시킨 후의 표면 저항(도즈량에 상관하는 양)을 측정하였다.
동일한 조건으로, 계속해서 기판(7)을 플라즈마 도핑 처리한 바, 활성화 후의 표면 저항은, 도 2에 곡선 a로 나타내는 바와 같이, 시작한 몇 매에서 저하하고, 그 후, 거의 일정하게 되었다.
또한, 표면 저항이 거의 일정하게 된 후의 표면 저항의 변동 폭은 지극히 작았다.
비교를 위해서, 종래 예와 같이 유도 결합형 플라즈마원(또한, 이 종래 예의 유전체의 석영판과 전극과의 사이의 거리는, 200mm로부터 300mm이다.)을 이용해서 마찬가지의 처리를 실행한 바, 도 2에 곡선 b로 나타내는 바와 같이, 시작한 몇십 매에서 완만하게 저하하고, 일정한 값에 접근해 가는 결과가 되었다.
또한, 종래 예에서는, 표면 저항이 거의 일정하게 된 후의 표면 저항의 변동 폭은 비교적 크며, 본 제1실시형태에 있어서의 변동 폭의 몇 배이었다.
여기서, 이러한 차이가 나타난 이유에 대해서 설명한다.
종래 예에 있어서는, 진공 용기(1)의 내벽을 세정한 직후로부터, 플라즈마 도핑 처리를 잇달아 중첩해 가는 과정에서, 진공 용기(1)의 내벽 면에 붕소를 함유하는 박막이 퇴적해 간다. 이 현상은, 플라즈마 중에서 생성된 붕소계 라디칼(중성 입자)이 진공 용기의 내벽 면에 흡착하는 동시에, 플라즈마 전위(= 대략 10∼40V 정도)와 진공 용기 내벽의 전위(보통, 진공 용기 내벽은 유전체이기 때문에, 플로팅 전위 = 대략 5∼20V 정도)와의 전위차로써 가속된 붕소계 이온이, 진공 용기의 내벽 면에 충돌하여, 열(熱) 에너지 또는 이온 충격 에너지에 의해, 붕소를 함유하는 박막이 성장하고 있는 것으로 생각된다. 이 퇴적 막 두께의 증가에 따라, 도핑 원료 가스로서 B2H6를 이용할 경우, 진공 용기의 내벽 면에 있어서의 붕소계 라디칼의 흡착 확률이 감소해 가기 때문에, 플라즈마 중의 붕소계 라디칼 밀도가 증가해 가는 것으로 생각된다. 또한, 플라즈마 중의 이온이, 전술(前述)한 전위차에 의해 가속되어, 진공 용기의 내벽 면에 퇴적한 붕소계 박막에 충돌함으로써 생기는 스퍼터링에 의해, 붕소를 함유하는 입자가 플라즈마 중에 공급되는 양이 서서히 증가해 간다. 따라서, 도즈량이 서서히 증가하여, 활성화 후의 표면 저항이 서서히 저하한다. 또한, 플라즈마의 발생이나 정지에 따라 진공 용기의 내벽 면의 온도가 변동되기 때문에, 내벽 면에 있어서의 붕소계 라디칼의 흡착 확률이 변동하여, 활성화 후의 표면 저항이 크게 변동한다.
한편, 본 제1실시형태에 있어서는, 기판(7)의 예로서의 직경 300mm의 웨이퍼가 탑재되는 시료 전극(6)의 면적에 비교해서, 시료 전극(6)과 대향 전극(3)과의 거리 G가 25mm로 작아, 소위, 좁은 갭(gap) 방전으로 되어 있으며, 또한, 대향 전극(3)에 설치한 가스 분출 구멍(5)으로부터 기판(7)의 표면을 향해서 가스를 분출시키면서 처리를 실행하는 방식을 채택하고 있다. 이 경우, 진공 용기(1)의 내벽 면(대향 전극(3)의 표면은 제외한다)의 표면 상태가, 플라즈마 중의 붕소계 라디칼 밀도나 붕소 이온 밀도에 미치는 영향은 현저하게 작아진다. 그 이유는, 주로 다음의 4가지로 이루어진다.
(1) 좁은 갭 방전이기 때문에, 플라즈마가, 대향 전극(3)과 기판(7)의 사이에만 주로 생기기 때문에, 진공 용기(1)의 내벽 면(대향 전극(3)의 표면은 제외한다)에 붕소계 라디칼이 지극히 흡착되기 어렵고, 붕소를 함유하는 박막이 퇴적하기 어렵다.
(2) 진공 용기(1)의 내벽 면(대향 전극(3)의 표면은 제외한다)의 기판(7)에 대한 상대적인 면적이 종래 예보다도 작기 때문에, 진공 용기(1)의 내벽 면의 영향이 작아진다.
(3) 대향 전극(3)에는 고주파 전력이 인가되어 있기 때문에, 대향 전극(3)의 표면에는 자기(自己) 바이어스(bias) 전압이 발생하여, 붕소계 라디칼이 지극히 흡착되기 어렵고, 대향 전극(3)의 표면 상태는, 도핑 처리를 잇달아 중첩해 가도 거의 변화되지 않는다.
(4) 기판(7)의 표면에 있어서의 가스 흐름이, 기판(7)의 중심에서 주변을 향해서 일방적이기 때문에, 진공 용기(1)의 내벽 면의 영향이 기판(7)에 도달하기 어렵다.
본 발명자는, 또한, 시료 전극(6)과 대향 전극(3)과의 거리로서 바람직한 범위를 조사하였다. 기판(7)의 표면(대향 전극(3)에 대향하는 측의 표면, 또는, 시료 전극(6)의 대향 전극(3)에 대향하는 측의 표면이며 또한 기판(7)이 배치되어야 할 배치 영역)의 면적을 S라고 하면, 기판(7)이 원형인 경우, 그 반경은 (S/π)-1/2이 된다. 시료 전극(6)과 대향 전극(3)과의 거리를 G라고 하였을 때, 다음의 식 (3)
[식 3]
Figure 112009010704780-PCT00003
을 만족하는 상태, 즉, 전극간 거리 G가 기판(7) 반경의 0.1배로부터 0.4배의 범위에 있어서, 양호한 불순물 농도 재현성을 얻을 수 있었다. 전극간 거리 G가 지나치게 작을 경우(반경의 0.1배보다 작을 경우)는, 플라즈마 도핑을 실시하는 것에 적합한 압력 영역(3Pa 이하)에서 플라즈마를 발생시킬 수 없었다. 반대로, 전극간 거리 G가 지나치게 클 경우(반경의 0.4배보다 클 경우)는, 종래 예와 같이, 웨트(wet) 세정 직후로부터 활성화 후의 표면 저항이 안정될 때까지 몇십 매를 필요로 하였다. 또한, 표면 저항이 거의 일정하게 된 후의 표면 저항의 변동 폭도 커졌다.
이와 같이, 고주파 전원(11)에 의해 대향 전극(3)에 고주파 전력을 공급해서 좁은 갭 방전을 발생시키는 것이, 프로세스(process)의 재현성을 확보하는 것과 더불어 지극히 중요하다고 하는 사정은, 플라즈마 도핑에 있어서, 특히 현저한 현상이다. 절연 막의 건식 에칭에 있어서, 불화 카본계의 박막이 진공 용기의 내벽에 퇴적하는 것에 의한 에칭 특성의 변동이 문제가 될 경우에 좁은 갭 방전을 이용하는 일이 있지만, 진공 용기 내에 도입되는 혼합 가스 중의 불화 카본계 가스의 농도는 몇% 정도이며, 퇴적 막의 영향은 비교적 작다. 한편, 플라즈마 도핑에 있어서는, 진공 용기 내에 도입되는 불활성 가스 중의 불순물 원료 가스의 농도는 1％ 이하이며(특히, 정밀도 좋게 도즈량을 제어하고 싶을 경우에는 0.1％ 이하), 퇴적 막의 영향이 비교적 커져버린다. 불활성 가스 중의 불순물 원료 가스의 농도는 1％를 초과할 경우에는, 소위 셀프 레귤레이션(self regulation) 효과를 얻을 수 없고, 도즈량의 정확한 제어를 할 수 없게 된다고 하는 문제가 생기기 때문에, 불활성 가스 중의 불순물 원료 가스의 농도는 1％ 이하로 한다. 또한, 진공 용기 내에 도입되는 불활성 가스 중의 불순물 원료 가스의 농도는, 적어도 0.001％ 이상인 것이 필요하다. 이것보다도 작으면, 원하는 도즈량을 얻기 위해서 지극히 장시간의 처리가 필요하게 되어버린다.
또한, 본 발명을 이용함으로써, 발광 분광법이나 질량 분석법 등의 in-situ 모니터링 기술을 활용한 도즈 모니터링, 도즈량 제어 등의 정밀도가 향상한다고 하는 이점이 있다. 왜냐하면, 1매의 기판을 처리하였을 때의 도즈량이 처리 시간의 경과와 함께 포화하는, 소위, 셀프 레귤레이션 현상에 있어서의 포화 도즈량은, 진공 용기 내에 도입되는 혼합 가스 중의 불순물 원료 가스의 농도에 의존한다고 하는 것이 알려져 있으며, 본 발명에 의하면, 진공 용기 내벽의 상태에 관계없이, in-situ 모니터링에 의해서, 플라즈마 중에 있어서의 불순물 원료 가스의 해리(解離)나 전리(電離)에 의해 발생시킨 이온이나 라디칼 등의 입자에 강하게 상관한 측정량을 비교적 용이하게 얻을 수 있기 때문이다.
또한, 특허 문헌 4에 기재한 플라즈마 도핑 장치에 있어서는, 시료에 대향해서 설치된 대향 전극(애노드(anode))은 접지 전위이기 때문에, 플라즈마 도핑 처리를 실행하여 가면, 대향 전극에 붕소를 함유하는 박막이 퇴적한다. 또한, 대향 전극(애노드)과 시료 전극(캐소드(cathode)) 간의 거리(갭(gap))에 대해서는, 「다른 전압에 대하여 조절될 수 있다」라고 적혀 있을 뿐이다.
이상 설명한 본 발명의 제1실시형태에 있어서는, 본 발명의 적용 범위 중, 진공 용기(1)의 형상, 전극(3, 6)의 구조 및 배치 등에 관해서 여러 가지 변형 중 일부를 예시한 것에 지나지 않는다. 본 발명의 적용에 즈음하여, 여기서 예시한 이외에도 여러 가지 변형이 생각되는 것은, 말할 필요도 없다.
또한, 대향 전극(3)에 60MHz의 고주파 전력을 공급하고, 시료 전극(6)에 1.6MHz의 고주파 전력을 공급하는 경우를 예시하였지만, 이것들의 주파수는 일례를 나타낸 것에 지나지 않는다. 대향 전극(3)에 공급하는 고주파 전력의 주파수는, 대략 10MHz 이상 100MHz 이하가 적합하다. 대향 전극(3)에 공급하는 고주파 전력의 주파수가 10MHz보다 낮으면, 충분한 플라즈마 밀도를 얻을 수 없다. 반대로, 대향 전극(3)에 공급하는 고주파 전력의 주파수가 100MHz보다 높으면, 충분한 자기 바이어스 전압을 얻을 수 없기 때문에, 대향 전극(3)의 표면에 불순물을 함유하는 박막이 퇴적하기 쉬워져버린다.
또한, 시료 전극(6)에 공급하는 고주파 전력의 주파수는, 대략 300kHz 이상 20MHz 이하가 적합하다. 시료 전극(6)에 공급하는 고주파 전력의 주파수가 300kHz보다 낮으면, 간단히 고주파의 정합(整合)을 취할 수 없게 된다. 반대로, 시료 전극(6)에 공급하는 고주파 전력의 주파수가 20MHz보다 높으면, 시료 전극(6)에 관한 전압에 면 내 분포가 생기기 쉬워, 도핑 처리의 균일성이 손상되어버린다.
또한, 대향 전극(3)의 표면이 실리콘 또는 실리콘 산화물로 구성되면, 기판(7)의 일례인 실리콘 기판에 바람직하지 못한 불순물을, 기판(7)의 표면에 도입하는 것을 회피할 수 있다.
또한, 특히, 기판(7)이 실리콘으로 이루어지는 반도체 기판일 경우, 불순물로서 비소, 인, 또는, 붕소를 이용함으로써, 미세(微細) 트랜지스터의 제조에 이용할 수 있다. 또한, 기판(7)으로서 화합물 반도체를 이용하도록 해도 좋다. 불순물로서는 알루미늄이나 안티몬을 이용하는 것도 가능하다.
또한, 공지의 히터 및 냉각 장치를 각각 조합하여, 진공 용기(1)의 내벽의 온도 제어, 대향 전극(3) 및 시료 전극(6)의 온도 제어를 각각 실행함으로써, 진공 용기(1)의 내벽, 대향 전극(3), 기판(7)의 표면에 있어서의 불순물 라디칼의 흡착 확률을 더욱 정밀하게 제어하는 것에 의해, 재현성을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 진공 용기(1) 내에 도입되는 플라즈마 도핑용 가스로서 B2H6를 He으로 희석한 혼합 가스를 이용하는 경우를 예시하였지만, 일반적으로는, 불순물 원료 가스를 희가스로 희석한 혼합 가스를 이용할 수 있다. 불순물 원료 가스로서는, BxHy(x, y는 자연수) 또는 PxHy(x, y는 자연수) 등을 이용할 수 있다. 이것들의 가스는, B나 P의 이외에, 불순물로서 기판에 혼입해도 영향이 적은 H를 함유하는 것 뿐이라고 하는 이점이 있다. 다른 B를 함유하는 가스, 예를 들면, BF3, BCl3, BBr3 등도 이용하는 것은 가능하다. 다른 P를 함유하는 가스, 예를 들면, PF3, PF5, PCl3, PCl5, POCl3 등도 이용가능하다. 또한, 희가스로서 He, Ne, Ar, Kr, Ⅹe 등을 이용할 수 있지만, He이 가장 적합하다. 이것은 이하와 같은 이유에 의한다. 바람직하지 못한 불순물을 시료 표면에 도입하는 것을 회피하는 동시에, 도즈량의 정밀한 제어와 저스퍼터성의 양립을 도모하면서, 재현성이 우수한 플라즈마 도핑 방법을 실현할 수 있기 때문이다. 불순물 원료 가스를 희가스로 희석한 혼합 가스를 이용함으로써, 챔버(chamber) 내벽에 형성된 붕소 등의 불순물을 함유하는 막에 기인하는 도즈량의 변화를 지극히 작게 할 수 있기 때문에, 가스 분출의 분포를 제어함으로써 도즈량의 분포를 더욱 정밀하게 제어할 수 있어, 도즈량의 면 내 균일성을 확보하기 쉬워진다. He 다음의 바람직한 희가스는 Ne이다. Ne는 He보다도 약간 스퍼터 레이트가 높다고 하는 난점이 있지만, 저압에서 방전하기 쉽다고 하는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 제1실시형태에 한정되는 것은 아니고, 그 외 여러 가지의 형태로 실시할 수 있다.
예를 들면, 제1실시형태에서는, He으로 희석된 B2H6 가스, 및 He 가스를 각각 5sccm, 100sccm 가스 공급 장치(2)로부터 공급하고, 압력 조정 밸브(9)로써 진공 용기(1) 내의 압력을 0.8Pa에 유지하면서 대향 전극용 고주파 전원(11)으로부터 대향 전극(3)에 고주파 전력을 1600W 공급함으로써, 진공 용기(1) 내의 대향 전극(3)과 시료 전극(6) 위의 기판(7)과의 사이에 플라즈마를 발생시키는 경우를 예시하였지만, He 가스의 분압이 높은 상태에서 저압에 있어서 플라즈마를 발생시키는 것이 곤란할 경우가 있다. 그 경우는, 본 발명의 제1실시형태의 변형 예로서, 이하와 같은 방법을 적당히 채용하는 것이 효과적이다.
제1의 방법은, 압력을 변화시키는 방법이다. 우선, 압력 조정 밸브(9)로 진공 용기(1) 내의 압력을, 플라즈마 도핑용 압력보다도 높은, 1Pa 이상(전형적으로는 10Pa)의 플라즈마 발생용 압력에 유지하면서, 대향 전극용 고주파 전원(11)으로부터 대향 전극(3)에 고주파 전력을 공급해서 진공 용기(1) 내의 대향 전극(3)과 시료 전극(6) 위의 기판(7)과의 사이에 플라즈마를 발생시킨다. 이 때, 시료 전극(6)에는, 시료 전극용 고주파 전원(12)으로부터 고주파 전력을 공급하지 않도록 한다. 플라즈마가 발생한 뒤, 압력 조정 밸브(9)를 조정해서 진공 용기(1) 내의 압력을 1Pa 이하(전형적으로는 0.8Pa)의 플라즈마 도핑용 압력까지 서서히 저하시킨다. ECR(전자 사이클로트론 공명 플라즈마원) 또는 ICP(유도 결합형 플라즈마원) 등의, 소위, 고밀도 플라즈마원을 이용할 경우에도 마찬가지의 순서가 생각되지만, 본 발명의 제1실시형태의 변형 예에 관한 장치 구성에 있어서는, 플라즈마의 체적이 고밀도 플라즈마원을 이용할 경우에 비해서 현저하게 작으므로, 발생한 플라즈마가 소멸하지 않도록 하기 위해서는, 압력 조정 밸브(9)로, 더욱 천천히 압력을 저하시켜 갈 필요가 있다. 그러나, 지나치게 천천히 압력을 저하시키면, 처리에 필요한 토털(total) 시간이 연장될 뿐이든가, 기판(7)의 오염을 발생할 우려도 있으므로, 압력 조정 밸브(9)로, 압력은 3초∼15초 정도 걸려서 저하시켜 가는 것이 바람직하다. 진공 용기(1) 내의 압력이 플라즈마 도핑용 압력까지 저하한 뒤, 시료 전극(6)에 시료 전극용 고주파 전원(12)으로부터 고주파 전력을 공급한다.
제2의 방법은, 가스 종(種)을 변화시키는 방법이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 가스 공급 장치(2)는, 일례로서, 제어 장치(80)로써 동작 제어되는 제1∼제3매스 플로 콘트롤러(31, 32, 33), 제어 장치(80)로써 동작 제어되는 제1∼제3밸브(34, 35, 36), 제1∼제3봄베(bombe)(37, 38, 39)로서 구성된다. 제1봄베(37)에는 He으로 희석된 B2H6 가스, 제2봄베(38)에는 He 가스, 제3봄베(39)에는 Ne 가스가 각각 수납되어 있다. 그리고, 우선, 제1 및 제2밸브(34, 35)를 닫고, 제3밸브(38)를 열어서, 진공 용기(1) 내에, He보다도 저압에서 방전하기 쉬운 플라즈마 발생용 가 스의 일례인 Ne 가스를 제3봄베(39)로부터 제3밸브(38) 및 제3매스 플로 콘트롤러(33) 및 배관(2p)을 통해서 공급한다. 제3봄베(39)로부터의 Ne 가스의 유량은, 제3매스 플로 콘트롤러(33)에서 일정하게 유지한다. 이 때의 Ne 가스의 유량은, 후에, 시료 전극(6)에 고주파 전력을 공급하는 단계에 있어서의 가스 유량과 거의 동일하게 설정해 둔다. 압력 조정 밸브(9)로써 진공 용기(1) 내의 압력을 0.8Pa에 유지하면서 대향 전극용 고주파 전원(11)으로부터 대향 전극(3)에 고주파 전력을 공급함으로써, 진공 용기(1) 내의 대향 전극(3)과 시료 전극(6) 위의 기판(7)과의 사이에 플라즈마를 발생시킨다. 이 때, 시료 전극(6)에는 고주파 전력을 공급하지 않도록 한다. 플라즈마가 발생한 뒤, 제1 및 제2밸브(34, 35)를 열고, 제3밸브(38)를 닫아서, 제1 및 제2봄베(37, 38)로부터 제1 및 제2밸브(34, 35) 및 제1 및 제2매스 플로 콘트롤러(31, 32) 및 배관(2p)을 통해서 진공 용기(1) 내에 공급하는 가스를 He와 B2H6 가스와의 혼합 가스로 변경한다. 이것들 가스의 유량은 제1 및 제2매스 플로 콘트롤러(31, 32)에서 일정하게 유지한다. 가스 종이 바뀐 뒤, 시료 전극용 고주파 전원(12)으로부터 시료 전극(6)에 고주파 전력을 공급한다. ECR(전자 사이클로트론 공명 플라즈마원) 또는 ICP(유도 결합형 플라즈마원) 등의, 소위, 고밀도 플라즈마원을 이용할 경우에도 동일한 순서가 생각되지만, 본 발명의 장치 구성에 있어서는, 플라즈마의 체적이 고밀도 플라즈마원을 이용할 경우에 비해서 현저하게 작으므로, 발생한 플라즈마가 소멸되지 않도록 하기 위해서는, 더욱 천천히 가스 종을 변화시켜 가는 편이 좋다. 그러나, 지나치게 천천히 가스 종을 변화시키면, 처리에 필요한 토털 시간이 연장될 뿐이든가, 기판(7)의 오염을 발생시킬 우려도 있으므로, 가스 종은 3초∼15초 정도 걸려서 변화시켜 가는 것이 바람직하다. 천천히 가스 종을 변화시키기 위해서는, 제1 및 제2밸브(34, 35)를 닫은 순간은 제1 및 제2매스 플로 콘트롤러(31, 32)의 유량 설정 값을 제로(0) 또는 지극히 미량(10sccm 이하)으로 해 두고, 서서히 유량이 증가하도록 제어한다. 또한, 제1 및 제2밸브(34, 35)를 개방한 후, 제3밸브(36)를 개방한 채로 제3매스 플로 콘트롤러(33)의 유량 설정 값을 서서히 저하시켜 가서, 제3매스 플로 콘트롤러(33)의 유량 설정 값이 제로 또는 지극히 미량(10sccm 이하)이 된 후에, 제3밸브(36)를 닫는다.
제3의 방법은, 시료 전극(6)과 대향 전극(3)과의 거리 G를 변화시키는 방법이다. 제1실시형태의 다른 변형 예로서 시료 전극(6)과 대향 전극(3)을 상대적으로 이동시켜서 시료 전극(6)과 대향 전극(3)과의 거리 G를 제어하기 위해서, 예를 들면, 도 4에 나타낸 바와 같이, 진공 용기(1) 내에서 진공 용기(1)의 저면(底面)과 시료 전극(6)과의 사이에 거리 조정용 구동 장치(예를 들면, 시료 전극 승강용 구동 장치)의 일례로서의(대향 전극을 승강시킬 경우에는, 진공 용기(1) 내에서 진공 용기(1)의 상면과 대향 전극(3)과의 사이에 거리 조정용 구동 장치(예를 들면 대향 전극 승강용 구동 장치)의 일례로서의) 벨로스(bellows)(40)를 설치하고, 벨로스(40)를 신축시키기 위한 유체를 벨로스(40)에 공급하기 위한 유체 공급 장치(40a)를 설치하여, 제어 장치(80)의 동작 제어 하에 유체 공급 장치(40a)의 구동에 의해 벨로스(40)를 통해서 시료 전극(6)(또는, 대향 전극(3))이 진공 용기(1) 내에서 승강이 자유롭도록 구성되어 있다. 이 경우는, 압력 조정 밸브(9) 및 펌프(8)는 진공 용기(1)의 측면에 설치된다(도시하지 않음). 이러한 장치 구성에 있어서, 우선, 유체 공급 장치(40a)의 구동에 의해 시료 전극(6)을 하강시켜서(또는, 대향 전극(3)을 상승시켜서), 거리 G를, 플라즈마 도핑 처리용의 거리보다도 큰 플라즈마 발생용 거리, 예를 들면, 80mm로 한 상태에서, He으로 희석된 B2H6 가스, 및 He 가스를 진공 용기(1) 내에 가스 공급 장치(2)로부터 공급하여, 압력 조정 밸브(9)로 진공 용기(1) 내의 압력을 0.8Pa에 유지하면서 대향 전극용 고주파 전원(11)으로부터 대향 전극(3)에 고주파 전력을 공급함으로써, 진공 용기(1) 내의 대향 전극(3)과 시료 전극(6) 위의 기판(7)과의 사이에 플라즈마를 발생시킨다. 이 때, 시료 전극(6)에는 고주파 전력을 공급하지 않도록 한다. 플라즈마가 발생한 뒤, 유체 공급 장치(40a)의 구동에 의해 시료 전극(6)을 상승시켜(또는, 대향 전극(3)을 하강시켜), 거리 G를 25mm로 변화시킨다. 또한, 플라즈마가 발생한 것은, 진공 용기(1)에 설치된 창문으로부터 플라즈마 발광을 검출기로써 자동적으로 검출하도록 해도 좋다. 이 경우, 검출기에서의 검출 신호를 기초로 유체 공급 장치(40a)를 구동하도록 하면 좋다. 간이적으로는, 플라즈마가 발생하는데에 충분한 시간을 미리 설정해 두고, 그 플라즈마 발생 예정 시간이 경과한 뒤, 플라즈마가 발생한 것으로 가정하고, 유체 공급 장치(40a)를 구동하도록 해도 좋다. 거리 G가 25mm가 된 뒤, 유체 공급 장치(40a)의 구동을 정지시키고, 시료 전극용 고주파 전원(12)으로부터 시료 전극(6)에 고주파 전력을 공급한다. 거리 G의 변화가 지나치 게 급격히 지나가면, 발생한 플라즈마가 소멸할 우려가 있고, 반대로, 거리 G의 변화가 지나치게 천천히 지나가면, 처리에 필요한 토털 시간이 연장될 뿐이든가, 기판(7)의 오염을 발생시킬 우려도 있으므로, 거리 G는 3초∼15초 정도 걸려서 변화시켜 가는 것이 바람직하다. 이 변형 예에서는, 처음에 플라즈마를 발생시키는 단계에 있어서의 거리 G를 80mm로 하였을 경우를 예시하였지만, 이하의 식(4)
[식 4]
Figure 112009010704780-PCT00004
를 만족하는 상태에서 플라즈마를 발생시키는 것이 바람직하다. 거리 G가 지나치게 작을 경우(반경의 0.4배보다 작을 경우)는, 플라즈마를 발생시킬 수 없을 경우가 있으며, 반대로, 거리 G가 지나치게 클 경우(반경의 1.0배보다 클 경우)는, 진공 용기(1)의 용적이 지나치게 커져, 펌프 배기 능력이 부족하다.
또한, 상기의 3개의 방법 중 2개 이상을 조합해서 이용해도 좋다.
또한, ICP(유도 결합형 플라즈마원)를 이용할 경우에 있어서도, 시료 전극(6)에 대향하는 유전체 창문과 시료 전극(6)과의 거리 G가 이하의 식(5)
[식 5]
Figure 112009010704780-PCT00005
를 만족하는 상태에서 처리를 실행하는 것은, 웨트(wet) 세정 직후로부터 활성화 후의 표면 저항이 안정될 때까지의 필요 매수를 줄이는 데에 유효하다.
또한, 상기 변형 예에 있어서, 진공 용기(1) 내에서 진공 용기(1)의 저면과 시료 전극(6)과의 사이에 시료 전극 승강용 구동 장치의 일례로서의 벨로스(40)를 설치하는 것과 더불어, 대향 전극을 승강시킬 경우에는, 진공 용기(1) 내에서 진공 용기(1)의 상면과 대향 전극(3)과의 사이에 대향 전극 승강용 구동 장치의 일례로서의 벨로스(40)를 설치하고, 시료 전극(6)과 대향 전극(3)의 양쪽을 이동시키는 것에 의해, 시료 전극(6)과 대향 전극(3)을 상대적으로 이동시켜서, 시료 전극(6)과 대향 전극(3)과의 거리 G를 제어하도록 해도 좋다.
또한, 본 발명을, ECR(전자 사이클로트론 공명 플라즈마원) 또는 ICP(유도 결합형 플라즈마원) 등에 적용할 경우에는, 시료 전극과 상기 대향 전극과의 거리를 G로 하는 대신에, 대향 전극과, 유전판 혹은 가스 분출 구멍을 포함하는 면과의 거리를 G로 하는 것과 같이 다르게 읽으면 좋다.
또한, 본 발명에 있어서, 거리 G는, 전극간 거리로 설명하고 있지만, 엄밀하게는 기판과 전극간 거리로서 정의할 필요가 있다. 그러나, 기판은 그 거리에 비해서, 지극히 작으므로, 실시형태 및 실시예에서는 기판의 두께를 고려하지 않고, 거리 G는 전극간 거리로서 설명하는 것에, 조금도 문제는 없다.
또한, 상기 여러 가지 실시형태 중 임의의 실시형태를 적당히 조합함으로써, 각각이 갖는 효과를 나타내도록 할 수 있다.
본 발명에 의하면, 시료 표면에 도입되는 불순물 농도의 재현성이 우수한 플라즈마 도핑 방법 및 장치를 제공할 수 있다. 따라서, 반도체 장치에 있어서의 불 순물 도핑 공정을 비롯해, 액정(液晶) 등에서 이용되는 박막 트랜지스터의 제조에도 적용 가능하다.
본 발명은, 첨부 도면을 참조하면서 바람직한 실시형태에 관련해서 충분히 기재되어 있지만, 이 기술에 숙련한 사람들에 있어서는 여러 가지의 변형이나 수정은 명백하다. 그러한 변형이나 수정은, 첨부한 청구의 범위에 의한 본 발명의 범위로부터 이탈하지 않는 한에 있어서, 그 중에 포함된다고 이해되어야 한다.

Claims (23)

  1. 진공 용기(1) 내의 시료 전극(6)에 시료(7)를 탑재하고,
    상기 진공 용기 내에 플라즈마 도핑용 가스를 공급하면서 상기 진공 용기 내를 배기(排氣)하여, 상기 진공 용기 내를 플라즈마 도핑용 압력에 제어하면서, 상기 진공 용기 내의 상기 시료의 표면과 대향 전극의 표면과의 사이에 플라즈마를 발생시키면서, 상기 시료 전극에 전력을 공급하고,
    상기 시료의 표면 중 상기 대향 전극에 대향하는 측의 표면의 면적을 S, 상기 시료 전극과 상기 대향 전극과의 거리를 G로 하였을 때, 다음의 식 (1)
    [식 1]
    Figure 112009010704780-PCT00006
    을 만족하는 상태에서, 상기 시료의 표면에 불순물을 도입하는 플라즈마 도핑 처리를 실행하는, 플라즈마 도핑 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 시료 전극과 대향해서 배치된 상기 대향 전극에 고주파 전력을 공급하는, 플라즈마 도핑 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 진공 용기 내의 상기 시료 전극에 상기 시료를 탑재한 뒤, 상기 시료 전극에 전력을 공급하기 전에,
    상기 진공 용기 내의 압력을, 상기 플라즈마 도핑용 압력보다도 높은, 플라즈마 발생용 압력에 유지하면서 상기 대향 전극에 고주파 전력을 공급해서 상기 진공 용기 내의 상기 시료의 표면과 상기 대향 전극 표면과의 사이에 플라즈마를 발생시키고, 상기 플라즈마가 발생한 뒤, 상기 진공 용기 내의 압력을 상기 플라즈마 도핑용 압력까지 서서히 저하시켜, 상기 플라즈마 도핑용 압력에 도달한 뒤에, 상기 시료 전극에 전력을 공급하도록 한, 플라즈마 도핑 방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 진공 용기 내의 상기 시료 전극에 상기 시료를 탑재한 뒤, 상기 시료 전극에 전력을 공급하기 전에,
    상기 진공 용기 내에, 상기 플라즈마 도핑용 가스의 불순물 원료 가스를 희석하는 희석 가스보다도 저압에서 방전하기 쉬운 플라즈마 발생용 가스를 공급하여, 상기 진공 용기 내의 압력을 플라즈마 도핑용 압력에 유지하면서 상기 대향 전극에 고주파 전력을 공급함으로써, 상기 진공 용기 내의 상기 시료의 표면과 상기 대향 전극 표면과의 사이에 플라즈마를 발생시키고, 상기 플라즈마가 발생한 뒤, 상기 진공 용기 내에 공급하는 가스를 상기 플라즈마 도핑용 가스로 바꾸고, 상기 진공 용기 내가 상기 플라즈마 도핑용 가스로 바뀐 뒤에, 상기 시료 전극에 전력을 공급하도록 한, 플라즈마 도핑 방법.
  5. 제2항에 있어서, 상기 진공 용기 내의 상기 시료 전극에 상기 시료를 탑재한 뒤, 상기 시료 전극에 전력을 공급하기 전에,
    상기 시료 전극과 상기 대향 전극과의 거리 G가 상기 식 (1)의 범위보다도 커지도록, 상기 시료 전극과 상기 대향 전극을 상대적으로 이동시켜서 상기 시료 전극을 상기 대향 전극으로부터 떨어지게 한 상태에서, 상기 진공 용기 내에 플라즈마 도핑용 가스를 공급하면서 상기 진공 용기 내를 배기하여, 상기 진공 용기 내를 플라즈마 도핑용 압력에 제어하면서 상기 대향 전극에 고주파 전력을 공급함으로써, 상기 진공 용기 내의 상기 시료의 표면과 상기 대향 전극 표면과의 사이에 플라즈마를 발생시키고, 상기 플라즈마가 발생한 뒤, 상기 시료 전극과 상기 대향 전극을 상대적으로 이동시켜서 상기 거리 G가 상기 식 (1)을 만족하는 상태로 복귀시킨 뒤에, 상기 시료 전극에 전력을 공급하도록 한, 플라즈마 도핑 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 진공 용기 내에 도입되는 상기 가스 중의 불순물 원료 가스의 농도가 1％ 이하인, 플라즈마 도핑 방법.
  7. 제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 진공 용기 내에 도입되는 상기 가스 중의 불순물 원료 가스의 농도가 0.1％ 이하인, 플라즈마 도핑 방법.
  8. 제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 진공 용기 내에 도입되는 상기 가스가, 불순물 원료 가스를 희가스로 희석한 혼합 가스인, 플라즈마 도핑 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 희가스가 He인, 플라즈마 도핑 방법.
  10. 제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 가스 중의 불순물 원료 가스가 BxHy(x, y는 자연수)인, 플라즈마 도핑 방법.
  11. 제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 가스 중의 불순물 원료 가스가 PxHy(x, y는 자연수)인, 플라즈마 도핑 방법.
  12. 제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 대향 전극에 설치한 가스 분출 구멍(5)으로부터 상기 시료의 표면을 향해서 상기 가스를 분출시키면서 상기 플라즈마 도핑 처리를 실행하는, 플라즈마 도핑 방법.
  13. 제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 대향 전극의 표면이 실리콘 또는 실리콘 산화물로 구성되어 있는 상태에서 상기 플라즈마 도핑 처리를 실행하는, 플라즈마 도핑 방법.
  14. 제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 시료가 실리콘으로 이루어지는 반도체 기판인 상태에서 상기 플라즈마 도핑 처리를 실행하는, 플라즈마 도핑 방법.
  15. 제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 가스 중에 함유되는 불순물 가스 중의 불순물이 비소, 인, 또는, 붕소인, 플라즈마 도핑 방법.
  16. 진공 용기(1)와,
    상기 진공 용기 내에 배치된 시료 전극(6)과,
    상기 진공 용기 내에 가스를 공급하는 가스 공급 장치(2)와,
    상기 시료 전극과 대체로 평행하게 대향한 대향 전극(3)과,
    상기 진공 용기 내를 배기하는 배기 장치(8)와,
    상기 진공 용기 내의 압력을 제어하는 압력 제어 장치(9)와,
    상기 시료 전극에 전력을 공급하는 전원(12)을 구비하는 것과 더불어, 상기 시료 전극의 상기 대향 전극에 대향하는 측의 표면이며 또한 상기 시료가 배치되어야 할 배치 영역의 면적을 S, 상기 시료 전극과 상기 대향 전극과의 거리를 G로 하였을 때, 다음의 식 (2)
    [식 2]
    Figure 112009010704780-PCT00007
    를 만족하는, 플라즈마 도핑 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 대향 전극에 고주파 전력을 공급하는 고주파 전원(11)을 더 구비한, 플라즈마 도핑 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 압력 제어 장치는, 상기 진공 용기 내의 압력을, 상기 플라즈마 도핑용 압력과, 상기 플라즈마 도핑용 압력보다도 높은 플라즈마 발생용 압력으로 전환할 수 있도록 압력 제어가 가능하며,
    상기 진공 용기 내의 상기 시료 전극에 상기 시료를 탑재한 뒤, 상기 시료 전극에 전력을 공급하기 전에, 상기 압력 제어 장치에 의해, 상기 진공 용기 내의 압력을, 상기 플라즈마 도핑용 압력보다도 높은, 상기 플라즈마 발생용 압력에 유지하면서, 상기 고주파 전원으로부터 상기 대향 전극에 고주파 전력을 공급해서 상기 진공 용기 내의 상기 시료의 표면과 상기 대향 전극 표면과의 사이에 플라즈마를 발생시키고, 상기 플라즈마가 발생한 뒤, 상기 압력 제어 장치에 의해, 상기 진공 용기 내의 압력을 상기 플라즈마 도핑용 압력까지 서서히 저하시켜, 상기 플라즈마 도핑용 압력에 도달한 뒤에, 상기 시료 전극에 전력을 상기 전원으로부터 공급하도록 한, 플라즈마 도핑 장치.
  19. 제17항에 있어서, 상기 가스 공급 장치는, 상기 플라즈마 도핑용 가스와, 상기 플라즈마 도핑용 가스의 불순물 원료 가스를 희석하는 희석 가스보다도 저압에서 방전하기 쉬운 플라즈마 발생용 가스를 바꾸어서 상기 진공 용기 내에 공급 가능하며,
    상기 진공 용기 내의 상기 시료 전극에 상기 시료를 탑재한 뒤, 상기 시료 전극에 전력을 공급하기 전에, 상기 가스 공급 장치에 의해, 상기 진공 용기 내에, 상기 플라즈마 도핑용 가스의 불순물 원료 가스를 희석하는 희석 가스보다도 저압에서 방전하기 쉬운 플라즈마 발생용 가스를 공급하여, 상기 압력 제어 장치에 의해 상기 진공 용기 내의 압력을 플라즈마 도핑용 압력에 유지하면서 상기 고주파 전원으로부터 상기 대향 전극에 고주파 전력을 공급함으로써, 상기 진공 용기 내의 상기 시료의 표면과 상기 대향 전극 표면과의 사이에 플라즈마를 발생시키고, 상기 플라즈마가 발생한 뒤, 상기 진공 용기 내에 공급하는 가스를 상기 플라즈마 도핑용 가스로 바꾸고, 상기 진공 용기 내가 상기 플라즈마 도핑용 가스로 바뀐 뒤에, 상기 시료 전극에 전력을 공급하도록 한, 플라즈마 도핑 장치.
  20. 제17항에 있어서, 상기 시료 전극을 상기 대향 전극에 대하여 상대적으로 이동시키는 거리 조정용 구동 장치(40, 40a)를 더 구비하고,
    상기 진공 용기 내의 상기 시료 전극에 상기 시료를 탑재한 뒤, 상기 시료 전극에 전력을 공급하기 전에, 상기 거리 조정용 구동 장치에 의해, 상기 시료 전극과 상기 대향 전극과의 거리 G가 상기 식 (2)의 범위보다도 커지도록, 상기 시료 전극과 상기 대향 전극을 상대적으로 이동시켜서 상기 시료 전극을 상기 대향 전극으로부터 떨어지게 한 상태에서, 상기 진공 용기 내에 플라즈마 도핑용 가스를 공급하면서 상기 진공 용기 내를 배기하여, 상기 진공 용기 내를 플라즈마 도핑용 압력에 제어하면서, 상기 고주파 전원으로부터 상기 대향 전극에 고주파 전력을 공급해서 상기 진공 용기 내의 상기 시료의 표면과 상기 대향 전극 표면과의 사이에 플라즈마를 발생시키고, 상기 플라즈마가 발생한 뒤, 상기 거리 조정용 구동 장치에 의해 상기 시료 전극과 상기 대향 전극을 상대적으로 이동시켜서 상기 거리 G가 상기 식 (2)를 만족하는 상태로 복귀시킨 뒤에, 상기 시료 전극에 전력을 공급하도록 한, 플라즈마 도핑 장치.
  21. 제16항 또는 제17항에 있어서, 상기 가스 공급 장치는, 상기 대향 전극에 설치된 가스 분출 구멍(5)으로부터 가스를 공급하도록 구성된, 플라즈마 도핑 장치.
  22. 제16항 또는 제17항에 있어서, 상기 대향 전극의 표면이 실리콘 또는 실리콘 산화물로 구성되는, 플라즈마 도핑 장치.
  23. 진공 용기(1) 내의 시료 전극(6)에 시료(7)를 탑재하고,
    상기 시료 전극에 대향하는 대향 전극과 상기 시료 전극과의 거리 G가 플라즈마 도핑 처리용의 거리보다도 커지도록, 상기 시료 전극과 상기 대향 전극을 상대적으로 이동시켜서 상기 시료 전극을 상기 대향 전극으로부터 떨어지게 한 상태에서, 상기 진공 용기 내에 플라즈마 도핑용 가스를 공급하면서 상기 진공 용기 내를 배기하여, 상기 진공 용기 내를 플라즈마 도핑용 압력에 제어하면서 상기 대향 전극에 고주파 전력을 공급함으로써, 상기 진공 용기 내의 상기 시료의 표면과 상기 대향 전극 표면과의 사이에 플라즈마를 발생시키고,
    상기 플라즈마가 발생한 뒤, 상기 시료 전극과 상기 대향 전극을 상대적으로 이동시켜서 상기 거리 G가 상기 플라즈마 도핑 처리용의 거리로 복귀시킨 뒤에, 상 기 시료 전극에 전력을 공급해서,
    상기 시료의 표면 중 상기 대향 전극에 대향하는 측의 표면의 면적을 S, 상기 시료 전극과 상기 대향 전극과의 거리 G를 상기 플라즈마 도핑 처리용의 거리에 유지한 상태에서, 상기 시료의 표면에 불순물을 도입하는 플라즈마 도핑 처리를 실행하는, 플라즈마 도핑 방법.
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