TWI823563B - 負離子照射裝置及負離子照射裝置的控制方法 - Google Patents

負離子照射裝置及負離子照射裝置的控制方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI823563B
TWI823563B TW111134662A TW111134662A TWI823563B TW I823563 B TWI823563 B TW I823563B TW 111134662 A TW111134662 A TW 111134662A TW 111134662 A TW111134662 A TW 111134662A TW I823563 B TWI823563 B TW I823563B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
plasma
compound semiconductor
ion irradiation
irradiation device
negative ion
Prior art date
Application number
TW111134662A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202301428A (zh
Inventor
北見尚久
酒見俊之
山本哲也
Original Assignee
日商住友重機械工業股份有限公司
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日商住友重機械工業股份有限公司 filed Critical 日商住友重機械工業股份有限公司
Publication of TW202301428A publication Critical patent/TW202301428A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI823563B publication Critical patent/TWI823563B/zh

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/317—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation
    • H01J37/3171—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation for ion implantation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/24—Vacuum evaporation
    • C23C14/32—Vacuum evaporation by explosion; by evaporation and subsequent ionisation of the vapours, e.g. ion-plating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/54—Controlling or regulating the coating process
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/58—After-treatment
    • C23C14/5826—Treatment with charged particles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/304—Controlling tubes by information coming from the objects or from the beam, e.g. correction signals
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Treatments Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
  • External Artificial Organs (AREA)
  • Electron Sources, Ion Sources (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

本發明提供一種能夠提高化合物半導體的製造效率及品質之負離子照射裝置及負離子照射裝置的控制方法。控制部(50)控制氣體供給部(40)而向真空腔室(10)內供給氣體。氣體供給部(40)供給包含與形成化合物半導體(11)之離子相同的元素之氣體。因此，在真空腔室(10)內存在與形成化合物半導體(11)之離子相同的元素。進而，控制部(50)藉由控制電漿生成部(14)而在真空腔室(10)內生成電漿(P)及電子，並且，藉由停止電漿(P)的生成，由電子和氣體生成負離子，並將該負離子照射到化合物半導體(11)上。

Description

負離子照射裝置及負離子照射裝置的控制方法
本申請主張基於2018年7月18日申請之日本專利申請第2018-134880號的優先權。該日本申請的全部內容藉由參閱援用於本說明書中。 本發明係有關一種負離子照射裝置及負離子照射裝置的控制方法。
以往，作為化合物半導體已知有專利文獻1中所記載者。在構成該種化合物半導體之單晶基板上結晶缺陷增加。在專利文獻1中，藉由設計製造方法，試圖減少單晶基板的結晶缺陷。 (先前技術文獻) (專利文獻) 專利文獻1：日本特開2014-22711號公報
(本發明所欲解決之課題) 然而，當製造單晶基板時，即使設計製造方法，亦難以防止結晶缺陷的產生。此外，當在單晶基板上產生結晶缺陷時，並不存在用於填補該結晶缺陷之實用的方法。因此，以保持原樣的狀態使用單晶基板的結晶缺陷。單晶基板依據結晶缺陷的量確定等級(品質)，並依據等級確定用途。因此，存在如下問題，亦即，由於能夠用於化合物半導體之單晶基板的數量有限，從而導致化合物半導體的製造效率降低。另一方面，存在如下問題，亦即，當將等級低的單晶基板用作化合物半導體時，化合物半導體的品質降低。 因此，本發明的目的為提供一種能夠提高化合物半導體的製造效率及品質之負離子照射裝置及負離子照射裝置的控制方法。 (用以解決課題之手段) 為了解決上述課題，本發明之負離子照射裝置向化合物半導體照射負離子，該負離子照射裝置具備：腔室，在內部進行負離子的生成；氣體供給部，供給包含與形成化合物半導體之離子相同的元素之氣體；電漿生成部，在腔室內生成電漿及電子；配置部，配置化合物半導體；及控制部，進行負離子照射裝置的控制，控制部控制氣體供給部而向腔室內供給氣體，控制部控制電漿生成部而在腔室內生成電漿及電子，並且，藉由停止電漿的生成，由電子和氣體生成負離子，並將該負離子照射到化合物半導體。 在本發明之負離子照射裝置中，控制部控制氣體供給部而向腔室內供給氣體。氣體供給部供給包含與形成化合物半導體之離子相同的元素之氣體。因此，在腔室內存在與形成化合物半導體之離子相同的元素。進而，控制部控制電漿生成部而在腔室內生成電漿及電子，並且，藉由停止電漿的生成，由電子和氣體生成負離子，並將該負離子照射到化合物半導體上。藉此，與形成化合物半導體之離子相同的元素的負離子被照射到化合物半導體。藉此，負離子進入化合物半導體內的來自陰離子之結晶缺陷，從而能夠填補該結晶缺陷。如此能夠填補化合物半導體的結晶缺陷，因此能夠提高化合物半導體的品質。又，在負離子照射前，即使作為化合物半導體的等級不充分之情況下，亦能夠藉由負離子照射提高品質，因此能夠減少預先篩選單晶基板的等級的必要性。藉由以上，能夠提高化合物半導體的製造效率及品質。 本發明之負離子照射裝置的控制方法係向化合物半導體照射負離子之負離子照射裝置的控制方法，負離子照射裝置具備：腔室，在內部進行負離子的生成；氣體供給部，供給包含與形成化合物半導體之離子相同的元素之氣體；電漿生成部，在腔室內生成電漿及電子；配置部，配置化合物半導體；及控制部，進行負離子照射裝置的控制，負離子照射裝置的控制方法包括：氣體供給製程，藉由控制部控制氣體供給部而向腔室內供給氣體；及負離子照射製程，藉由控制部控制電漿生成部而在腔室內生成電漿及電子，並且，藉由停止電漿的生成，由電子和氣體生成負離子，並將該負離子照射到化合物半導體。 藉由本發明之負離子照射裝置的控制方法，能夠獲得與上述負離子照射裝置相同宗旨的作用·效果。 (發明之效果) 藉由本發明，能夠提供一種能夠提高化合物半導體的製造效率及品質之負離子照射裝置及負離子照射裝置的控制方法。
以下，參閱添附之圖式並對本發明的一實施形態之負離子照射裝置進行說明。另外，在圖式中，對相同要素標註相同符號並省略重複說明。 首先，參閱圖1及圖2，對本發明的實施形態之負離子照射裝置的構成進行說明。圖1及圖2係表示本實施形態之負離子照射裝置的構成之概略剖視圖。圖1表示電漿生成時的動作狀態，圖2表示電漿停止時的動作狀態。 如圖1及圖2所示，本實施形態的負離子照射裝置1係將用於所謂的離子電鍍法之成膜技術應用於負離子照射之裝置。另外，為了便於說明，圖1及圖2中示出XYZ座標系統。Y軸方向係後述之輸送化合物半導體之方向。X軸方向係化合物半導體的厚度方向。Z軸方向係與Y軸方向及X軸方向正交之方向。 負離子照射裝置1可以為如下所謂的臥式負離子照射裝置，亦即，以化合物半導體11的板厚方向成為大致鉛直方向之方式將化合物半導體11配置於真空腔室10內並輸送。此時，Z軸及Y軸方向為水平方向，X軸方向成為鉛直方向且板厚方向。另外，負離子照射裝置1亦可以為如下所謂的立式負離子照射裝置，亦即，以化合物半導體11的板厚方向成為水平方向(圖1及圖2中為X軸方向)之方式，在使化合物半導體11直立或從使其直立之狀態傾斜之狀態下，將化合物半導體11配置於真空腔室10內並輸送。此時，X軸方向為水平方向且化合物半導體11的板厚方向，Y軸方向為水平方向，Z軸方向成為鉛直方向。本發明的一實施形態之負離子照射裝置在下文中以臥式負離子照射裝置為例進行說明。 負離子照射裝置1具備真空腔室10、輸送機構(配置部)3、電漿生成部14、氣體供給部40、電路部34、電壓施加部90及控制部50。 真空腔室10係用於收納化合物半導體11並進行成膜處理之構件。真空腔室10具有用於輸送化合物半導體11之輸送室10a、用於生成負離子之生成室10b及將從電漿槍7以射束狀照射之電漿P收納到真空腔室10之電漿口10c。輸送室10a、生成室10b及電漿口10c彼此連通。輸送室10a沿既定的輸送方向(圖中的箭頭A)(沿Y軸)被設定。又，真空腔室10由導電性材料構成且與接地電位連接。輸送室10a中設置有用於加熱化合物半導體11之加熱部30。加熱部30設置於比在輸送室10a中與生成室10b的連通部更靠輸送方向的上游側。因此，來自生成室10b之負離子被照射到已加熱之狀態的化合物半導體11。 生成室10b作為壁部10W具有：沿著輸送方向(箭頭A)之一對側壁、沿著與輸送方向(箭頭A)交叉之方向(Z軸方向)之一對側壁10h、10i及與X軸方向交叉而配置之底面壁10j。 輸送機構3沿輸送方向(箭頭A)輸送以與生成室10b對置之狀態保持化合物半導體11之化合物半導體保持構件16。輸送機構3作為配置化合物半導體11之配置部發揮功能。例如，化合物半導體保持構件16係保持化合物半導體11的外周邊緣之框體。輸送機構3由設置於輸送室10a內之複數個輸送輥15構成。輸送輥15沿輸送方向(箭頭A)以等間隔配置，且支承化合物半導體保持構件16之同時沿輸送方向(箭頭A)輸送。 另外，化合物半導體11為板狀的基板。對於化合物半導體11的材質等如後述說明。 接著，對電漿生成部14的構成進行詳細說明。電漿生成部14在真空腔室10內生成電漿及電子。電漿生成部14具有電漿槍7、轉向線圈5及爐缸機構2。 電漿槍7例如為壓力梯度型的電漿槍，其主體部分經由設置於生成室10b的側壁之電漿口10c與生成室10b連接。電漿槍7在真空腔室10內生成電漿P。在電漿槍7中所生成之電漿P以射束狀從電漿口10c出射到生成室10b內。藉此，在生成室10b內生成電漿P。 電漿槍7的一端被陰極60封閉。在陰極60與電漿口10c之間同心地配置有第1中間電極(柵格)61及第2中間電極(柵格)62。在第1中間電極61內內置有用於收斂電漿P之環狀永久磁鐵61a。在第2中間電極62內亦為了收斂電漿P而內置有電磁體線圈62a。 電漿槍7在生成負離子時，在生成室10b內間歇地生成電漿P。具體而言，藉由後述控制部50使電漿槍7被控制成在生成室10b內間歇地生成電漿P。關於該控制，在控制部50的說明中進行詳細敘述。 轉向線圈5設置於安裝有電漿槍之電漿口10c的周圍。轉向線圈5將電漿P引導至生成室10b內。轉向線圈5藉由轉向線圈用電源(未圖示)被激磁。 爐缸機構2係將來自電漿槍的電漿P引導至所期望的位置之機構。爐缸機構2具有主爐缸17及環爐缸6。當使用負離子照射裝置1進行成膜時，主爐缸17作為保持成膜材料之陽極而發揮功能。但是，當進行負離子生成時，電漿被引導至環爐缸6，以使電漿P不被引導至成膜材料。因此，負離子照射裝置1不進行成膜而只進行負離子照射時，成膜材料可以不被主爐缸17保持。或者，爐缸機構2只要具有只引導電漿P之構成即可。 環爐缸6為具有用於感應電漿P之電磁體之陽極。環爐缸6配置於主爐缸17的填充部17a的周圍。環爐缸6具有環狀的線圈9、環狀的永久磁鐵部20及環狀的容器12，線圈9及永久磁鐵部20容納於容器12中。在本實施形態中，從輸送機構3觀察時在X軸負方向上依次設置有線圈9、永久磁鐵部20，但亦可以在X軸負方向上依次設置有永久磁鐵部20、線圈9。 氣體供給部40配置於真空腔室10的外部。氣體供給部40通過設置於生成室10b的側壁(例如側壁10h)之氣體供給口41，向真空腔室10內供給氣體。關於氣體的具體例如後述說明。 氣體供給口41的位置較佳為生成室10b與輸送室10a的邊界附近的位置。此時，由於能夠將來自氣體供給部40的氣體供給到生成室10b與輸送室10a的邊界附近，因此在該邊界附近進行後述說明之負離子的生成。 因此，能夠將生成之負離子適宜地注入於輸送室10a內的化合物半導體11。另外，氣體供給口41的位置不限於生成室10b與輸送室10a的邊界附近。 電路部34具有可變電源80、第1配線71、第2配線72、電阻器R1～R4及短路開關SW1、SW2。 可變電源80夾著位於接地電位之真空腔室10，向電漿槍7的陰極60施加負電壓，且向爐缸機構2的主爐缸17施加正電壓。藉此，可變電源80在電漿槍7的陰極60與爐缸機構2的主爐缸17之間產生電位差。 第1配線71電連接電漿槍7的陰極60與可變電源80的負電位側。第2配線72電連接爐缸機構2的主爐缸17(陽極)與可變電源80的正電位側。 電阻器R1的一端與電漿槍7的第1中間電極61電連接，並且另一端經由第2配線72與可變電源80電連接。亦即，電阻器R1在第1中間電極61與可變電源80之間串列連接。 電阻器R2的一端與電漿槍7的第2中間電極62電連接，並且另一端經由第2配線72與可變電源80電連接。亦即，電阻器R2在第2中間電極62與可變電源80之間串列連接。 電阻器R3的一端與生成室10b的壁部10W電連接，並且另一端經由第2配線72與可變電源80電連接。亦即，電阻器R3在生成室10b的壁部10W與可變電源80之間串列連接。 電阻器R4的一端與環爐缸6電連接，並且另一端經由第2配線72與可變電源80電連接。亦即，電阻器R4在環爐缸6與可變電源80之間串列連接。 短路開關SW1、SW2分別為藉由接收來自控制部50的指令訊號來切換成ON/OFF(開啟/關閉)狀態之切換部。 短路開關SW1與電阻器R2並列連接。短路開關SW1在生成電漿P時呈OFF狀態。藉此，第2中間電極62與可變電源80經由電阻器R2彼此電連接，因此電流難以在第2中間電極62與可變電源80之間流動。其結果，來自電漿槍7的電漿P被出射到真空腔室10內。另外，當將來自電漿槍7的電漿P出射到真空腔室10內時，可以代替使電流難以流向第2中間電極62之情況而使電流難以流向第1中間電極61。此時，短路開關SW1不與第2中間電極62側連接而連接於第1中間電極61側。 另一方面，當停止電漿P時，短路開關SW1呈ON狀態。藉此，第2中間電極62與可變電源80之間的電連接發生短路，因此電流在第2中間電極62與可變電源80之間流動。亦即，短路電流流向電漿槍7。其結果，來自電漿槍7的電漿P不被出射到真空腔室10內。 當生成負離子時，藉由控制部50以既定間隔切換短路開關SW1的ON/OFF狀態，藉此，在真空腔室10內間歇地生成來自電漿槍7的電漿P。亦即，短路開關SW1係切換向真空腔室10內的電漿P的供給和切斷之切換部。 短路開關SW2與電阻器R4並列連接。短路開關SW2藉由將電漿P引導至主爐缸17側還是引導至環爐缸6側而由控制部50切換ON/OFF狀態。若短路開關SW2呈ON狀態，則由於環爐缸6與可變電源80之間的電連接發生短路，因此相較於主爐缸17，電流更容易流向環爐缸6。藉此，電漿P容易被引導至環爐缸6。另一方面，若短路開關SW2呈OFF狀態，則環爐缸6與可變電源80經由電阻器R4電連接，因此相較於環爐缸6，電流更容易流向主爐缸17，從而電漿P容易被引導至主爐缸17側。另外，當生成負離子時，短路開關SW2保持在ON狀態。當負離子照射裝置1不進行成膜時，短路開關SW2可以保持在ON狀態。 電壓施加部90能夠向成膜後的化合物半導體(對象物)11施加正電壓。電壓施加部90具備偏壓電路35及滑接線18。 偏壓電路35係用於對成膜後的化合物半導體11施加正的偏壓的電路。偏壓電路35具有對化合物半導體11施加正的偏壓(以下，簡稱為“偏壓”)之偏壓電源27、電連接偏壓電源27與滑接線18之第3配線73及設置於第3配線73之短路開關SW3。偏壓電源27施加作為週期性地增加或減少之矩形波之電壓訊號(週期性電訊號)來作為偏壓。偏壓電源27構成為能夠藉由控制部50的控制來改變所施加之偏壓的頻率。第3配線73的一端與偏壓電源27的正電位側連接，並且另一端與滑接線18連接。藉此，第3配線73電連接滑接線18與偏壓電源27。 短路開關SW3藉由第3配線73在滑接線18與偏壓電源27的正電位側之間串聯連接。短路開關SW3係切換有無對滑接線18施加偏壓之切換部。短路開關SW3藉由控制部50切換其ON/OFF狀態。短路開關SW3在負離子生成時在既定時序呈ON狀態。若短路開關SW3呈ON狀態，則滑接線18與偏壓電源27的正電位側彼此電連接，對滑接線18施加偏壓。 另一方面，短路開關SW3在負離子生成時的既定時序呈OFF狀態。若短路開關SW3呈OFF狀態，則滑接線18與偏壓電源27彼此電切斷，且未對滑接線18施加偏壓。 滑接線18為對化合物半導體保持構件16進行供電之架線。滑接線18在輸送室10a內沿輸送方向(箭頭A)延伸而設置。滑接線18藉由與設置於化合物半導體保持構件16之供電刷42接觸而通過供電刷42對化合物半導體保持構件16進行供電。滑接線18例如由不銹鋼製的金屬絲等構成。 控制部50為控制負離子照射裝置1整體之裝置，具備統括管理裝置整體之ECU[Electronic Control Unit：電子控制單元]。ECU為具有CPU[Central Processing Unit：中央處理單元]、ROM[Read Only Memory：唯讀記憶體]、RAM[Random Access Memory：隨機存取記憶體]、CAN[Controller Area Network：控制器區域網路]通訊電路等之電子控制單元。在ECU中，例如藉由將儲存於ROM之程式加載到RAM，並由CPU執行加載到RAM之程式來實現各種功能。ECU可以由複數個電子單元構成。 控制部50配置於真空腔室10的外部。又，控制部50具備控制基於氣體供給部40之氣體供給之氣體供給控制部51、控制基於電漿生成部14之電漿P的生成之電漿控制部52及控制基於電壓施加部90之電壓的施加之電壓控制部53。 氣體供給控制部51控制氣體供給部40而向生成室10b內供給氣體。接著，控制部50的電漿控制部52將電漿生成部14控制成在生成室10b內間歇地生成來自電漿槍7的電漿P。例如，控制部50以既定間隔切換短路開關SW1的ON/OFF狀態，藉此在生成室10b內間歇地生成來自電漿槍7的電漿P。 當短路開關SW1呈OFF狀態時(圖1的狀態)，來自電漿槍7的電漿P被出射到生成室10b內，因此在生成室10b內生成電漿P。電漿P將中性粒子、正離子、負離子(當存在氧氣等負性氣體時)及電子作為構成物質。因此，在生成室10b內生成電子。當短路開關SW1呈ON狀態時(圖2的狀態)，由於來自電漿槍7的電漿P不會出射到生成室10b內，因此生成室10b內的電漿P的電子溫度急劇下降。因此，電子容易附著於供給到生成室10b內之氣體的粒子。藉此，在生成室10b內有效地生成負離子。 控制部50控制基於電壓施加部90之電壓的施加。控制部50在既定時序(例如，停止電漿P之時序)藉由電壓施加部90施加電壓。另外，藉由控制部50預先設定開始基於電壓施加部90的電壓的施加之時序。藉由電壓施加部90對化合物半導體11賦予正的偏壓，從而真空腔室10內的負離子被引導至化合物半導體11。藉此，負離子照射到化合物半導體。 在此，對化合物半導體11與負離子之間的關係進行說明。化合物半導體11由陽離子(Cation)和陰離子(Anion)形成。相對於該種化合物半導體11照射包含與形成該化合物半導體11之陰離子相同的元素之負離子。又，藉由氣體供給部40供給之氣體包含與形成化合物半導體11之陰離子相同的元素。另外，氣體還包含Ar等稀有氣體。 例如，化合物半導體11由ZnO、Ga 2O 3等形成時，照射O -等負離子。氣體供給部40的氣體包含O 2等。化合物半導體11由AlN、GaN等形成時，照射NH -等氮化物的負離子。另外，所注入之H藉由退火被去除。氣體供給部40的氣體包含NH 2、NH 4等。此外，化合物半導體11由SiC等形成時，照射C -、Si -等負離子。氣體供給部40的氣體包含C 2H 6、SiH 4等。 另外，化合物半導體11為SiC時，Si亦能夠作為負離子，因此陽離子側亦能夠作為負離子進行照射。 另外，電子親和力容易成為正的原子，分子容易成為負離子。因此，當該種原子、分子的陰離子包含於化合物半導體11時，可以照射包含相同原子、分子之負離子。例如，作為容易負離子化者，可列舉H、He、C、O、F、Si、S、Cl、Br、I、H 2、O 2、Cl 2、Br 2、I 2、CH、OH、CN、HCl、HBr、NH 2、N 2O、NO 2、CCl 4、SF 6等。 接著，參閱圖3，對負離子照射裝置1的控制方法進行說明。圖3係表示本實施形態之負離子照射裝置1的控制方法之流程圖。另外，在此，化合物半導體11由ZnO形成，以照射O -的負離子之情況為例進行說明。 如圖3所示，負離子照射裝置1的控制方法包括氣體供給製程S10、電漿生成製程S20(負離子照射製程的一部分)及電壓施加製程S30(負離子照射製程的一部分)。各製程由控制部50執行。 首先，控制部50的氣體供給控制部51控制氣體供給部40而向真空腔室10內供給氣體(氣體供給製程S10)。藉此，成為在真空腔室10的生成室10b內存在O 2的氣體之狀態。然後，執行電漿生成製程S20。 控制部50的電漿控制部52藉由控制電漿生成部14而在真空腔室10內生成電漿P及電子，並且，藉由停止電漿P的生成，由電子和氣體生成負離子(電漿生成製程S20)。若在真空腔室10的生成室10b內生成電漿P及電子，則藉由電漿P進行“O 2+e -→2O+e -”之反應。然後，若停止電漿P的生成，則在生成室10b內，電子溫度急劇降低，從而進行“O+e -→O -”之反應。在執行電漿生成製程S20之後的既定時序執行電壓施加製程S30。另外，嚴格來講，在電漿生成期間亦生成負離子，且照射負離子時，還照射電漿生成時所生成之負離子。 控制部50的電壓控制部53控制電壓施加部90並對化合物半導體11施加偏壓(電壓施加製程S30)。藉此，生成室10b內的O -的負離子81朝向化合物半導體11側，並且照射到該化合物半導體11(參閱圖2及圖4)。 接著，對本實施形態之負離子照射裝置1及其控制方法的作用·效果進行說明。 在本實施形態之負離子照射裝置1中，控制部50控制氣體供給部40而向真空腔室10內供給氣體。氣體供給部40供給包含與形成化合物半導體11之離子相同的元素之氣體。因此，在真空腔室10內存在與形成化合物半導體11之離子相同的元素。進而，控制部50藉由控制電漿生成部14而在真空腔室10內生成電漿P及電子，並且，藉由停止電漿P的生成，由電子和氣體生成負離子，並將該負離子照射到化合物半導體11上。 例如，如圖4(a)所示，與形成化合物半導體11之離子相同的元素的負離子81被照射到化合物半導體11。負離子81從化合物半導體11的表面11a進入內部。藉此，負離子81進入化合物半導體11內的來自陰離子之結晶缺陷85，從而如圖4(b)所示，能夠填補該結晶缺陷85。 在此，參閱圖5及圖6，對相對於化合物半導體11照射負離子的優點進行說明。在圖5及圖6中，示出形成化合物半導體11之陽離子86及陰離子87的離子鍵結構造。圖5係作為比較例，示意地表示對化合物半導體注入正離子83時的樣子之圖。如圖5所示，若對化合物半導體11注入正離子83，則存在正離子83必須在陽離子86與陰離子87的庫侖力的影響中通過，因此難以平滑地進入化合物半導體11內部之問題。又，若藉由正離子83的注入而產生作為二次電子的電子82的釋放，則導致基板進行充電之問題。 相對於此，若朝向化合物半導體11之負離子81(參閱圖6(a))到達該化合物半導體11，則如圖6(b)所示，藉由碰撞電子82容易脫離。因此，負離子81作為電子82已脫離之中性狀態的粒子81a進入到離子鍵結之中。中性狀態的粒子81a不受陽離子86與陰離子87的庫侖力的影響而能夠平滑地進入化合物半導體11內部。因此，負離子81的能量可以為例如70eV以下的低能量。又，當注入負離子81時，亦不會產生基板的充電。另外，負離子81被注入到藉由加熱部30(參閱圖1)已加熱之狀態的化合物半導體11。因此，所期望的元素藉由濃度擴散而進入化合物半導體11的深處，又，藉由熱處理去除多餘的元素，因此粒子81a能夠只填補結晶缺陷。 此外，例如，作為比較例，在使用負離子源照射負離子時，能夠照射負離子之面積較小。另一方面，如本實施形態般，具備電漿生成部14之負離子照射裝置1能夠對化合物半導體11大面積地照射負離子。 此外，例如，作為比較例，當僅照射單一能量的負離子時，負離子只進入化合物半導體11的既定深度位置，因此不能夠在深度方向的廣範圍內填補結晶缺陷。另一方面，根據本實施形態之負離子照射裝置1，由於能夠生成能量範圍寬的的負離子，因此能夠在深度方向的廣範圍內填補結晶缺陷。 如上所述，本實施形態之負離子照射裝置1能夠填補化合物半導體11的結晶缺陷，因此能夠提高化合物半導體11的品質。又，在負離子照射前，即使作為化合物半導體11的等級不充分之情況下，亦能夠藉由負離子照射提高品質，因此能夠減少預先篩選單晶基板的等級的必要性。藉由以上，能夠提高化合物半導體的製造效率及品質。 本實施形態之負離子照射裝置1的控制方法包括：氣體供給製程S10，控制氣體供給部40而向真空腔室10內供給氣體；負離子照射製程(電漿生成製程S20、電壓施加製程S30)，控制電漿生成部14，在真空腔室10內生成電漿P及電子，並且，藉由停止電漿P的生成，由電子和氣體生成負離子，並將該負離子照射到化合物半導體11。 藉由本實施形態之負離子照射裝置1的控制方法，能夠獲得與上述負離子照射裝置1相同宗旨的作用·效果。 以上，對本實施形態的一實施形態進行了說明，但本發明並不限定於上述實施形態，可以在不改變各申請專利範圍所記載之宗旨之範圍內進行變形或應用於其他實施形態中。 又，在上述實施形態中，對還具備作為離子電鍍型的成膜裝置的功能之負離子照射裝置進行了說明，但是，負離子照射裝置亦可以不具有成膜裝置的功能。因此，電漿P可以被引導至例如與電漿槍對置之壁部的電極等中。 例如，在上述實施形態中，將電漿槍7設為壓力梯度型的電漿槍，但是只要能夠在真空腔室10內生成電漿即可，則電漿槍7並不限於壓力梯度型的電漿槍。 又，在上述實施形態中，電漿槍7與引導電漿P之位置(爐缸機構2)的組在真空腔室10內僅設置有一組，但亦可設置複數組。又，對於一個位置，可以從複數個電漿槍7供給電漿P。
1:負離子照射裝置(負離子照射裝置) 3:輸送機構(配置部) 7:電漿槍 10:真空腔室 11:化合物半導體 14:電漿生成部 40:氣體供給部 50:控制部 P:電漿
[圖1]係表示本發明的實施形態之負離子照射裝置的構成之概略剖視圖，且係表示電漿生成時的動作狀態之圖。 [圖2]係表示圖1的負離子照射裝置的構成之概略剖視圖，且係表示電漿停止時的動作狀態之圖。 [圖3]係表示本實施形態之負離子照射裝置的控制方法之流程圖。 [圖4]係示意地表示負離子被照射到化合物半導體時的樣子之圖。 [圖5]係作為比較例，示意地表示對化合物半導體注入正離子時的樣子之圖。 [圖6]係示意地表示對化合物半導體注入負離子時的樣子之圖。
1:負離子照射裝置
2:爐缸機構
3:輸送機構(配置部)
5:轉向線圈
6:環爐缸
7:電漿槍
9:線圈
10:真空腔室
10a:輸送室
10b:生成室
10c:電漿口
10h(10W):側壁
10i(10W):側壁
10j(10W):底面壁
11:化合物半導體
12:容器
14:電漿生成部
15:輸送輥
16:化合物半導體保持構件
17:主爐缸
17a:填充部
18(90):滑接線
20:永久磁鐵部
27:偏壓電源
30:加熱部
34:電路部
35(90):偏壓電路
40:氣體供給部
41:氣體供給口
42:供電刷
50:控制部
51:氣體供給控制部
52:電漿控制部
53:電壓控制部
60:陰極
61:第1中間電極
61a:環狀永久磁鐵
62:第2中間電極
62a:電磁體線圈
71:第1配線
72:第2配線
73:第3配線
80:可變電源
A:箭頭
P:電漿
R1:電阻器
R2:電阻器
R3:電阻器
R4:電阻器
SW1:短路開關
SW2:短路開關
SW3:短路開關

Claims (5)

  1. 一種負離子照射裝置，其向化合物半導體照射負離子，前述負離子照射裝置具備：腔室，能夠配置前述化合物半導體；氣體供給部，供給包含與形成前述化合物半導體之離子相同的元素之氣體；及電漿生成部，在前述腔室內生成電漿及電子；前述氣體供給部向前述腔室內供給前述氣體，前述電漿生成部，係在前述腔室內生成前述電漿及前述電子，並且藉由停止前述電漿的生成，由前述電子和前述氣體生成前述負離子，並將該負離子照射到前述化合物半導體。
  2. 如請求項1之負離子照射裝置，其中前述被照射體，係在外部事先製造者。
  3. 如請求項1或2之負離子照射裝置，其中還具備：對前述被照射體賦予偏壓的電壓施加部。
  4. 如請求項1至3之中任一項之負離子照射裝置，其中前述被照射體為化合物半導體。
  5. 一種向化合物半導體照射負離子之負離子照射裝置的控制方法，前述負離子照射裝置具備：腔室，能夠配置前述化合物半導體；氣體供給部，供給包含與形成前述化合物半導體之離子相同的元素之氣體；及 電漿生成部，在前述腔室內生成電漿及電子；前述負離子照射裝置的控制方法包括：氣體供給製程，藉由前述氣體供給部向前述腔室內供給前述氣體；及負離子照射製程，藉由前述電漿生成部在前述腔室內生成前述電漿及前述電子，並且藉由停止前述電漿的生成，由前述電子和前述氣體生成前述負離子，並將該負離子照射到前述化合物半導體。
TW111134662A 2018-07-18 2019-07-12 負離子照射裝置及負離子照射裝置的控制方法 TWI823563B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018134880A JP7412074B2 (ja) 2018-07-18 2018-07-18 負イオン照射装置、及び負イオン照射装置の制御方法
JP2018-134880 2018-07-18

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202301428A TW202301428A (zh) 2023-01-01
TWI823563B true TWI823563B (zh) 2023-11-21

Family

ID=69169561

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW108124637A TWI778278B (zh) 2018-07-18 2019-07-12 負離子照射裝置及負離子照射裝置的控制方法
TW111134662A TWI823563B (zh) 2018-07-18 2019-07-12 負離子照射裝置及負離子照射裝置的控制方法

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW108124637A TWI778278B (zh) 2018-07-18 2019-07-12 負離子照射裝置及負離子照射裝置的控制方法

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP7412074B2 (zh)
CN (1) CN110735116A (zh)
TW (2) TWI778278B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7404119B2 (ja) * 2020-03-19 2023-12-25 住友重機械工業株式会社 負イオン生成装置
JP7518690B2 (ja) * 2020-07-29 2024-07-18 住友重機械工業株式会社 プラズマガン、成膜装置、及び負イオン生成装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW541572B (en) * 2001-03-26 2003-07-11 Ebara Corp Method of processing a surface of a workpiece with use of positive and negative ions generated in plasma or neutral particles generated by the positive and negative ions
TW200603196A (en) * 2000-06-27 2006-01-16 Ebara Corp Inspecting device using an electron ebam and method for making semiconductor devices with such inspection device

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11354067A (ja) * 1998-06-11 1999-12-24 Nissin Electric Co Ltd 酸素負イオンビーム注入方法及び注入装置
JP2000311868A (ja) * 1999-04-27 2000-11-07 Canon Inc 負イオンを用いた表面処理装置及び表面処理方法及び半導体装置の製造方法
JP2002329682A (ja) * 2001-04-27 2002-11-15 Anelva Corp Ｃｕ薄膜作製方法
KR20150005533A (ko) * 2012-04-11 2015-01-14 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 반도체 장치의 제조 방법, 반도체 장치, 반도체 제조 장치
KR102690725B1 (ko) * 2015-07-21 2024-07-31 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤 음이온생성장치
JP6779487B2 (ja) * 2016-12-28 2020-11-04 住友重機械工業株式会社 成膜システム、及び半導体膜の製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200603196A (en) * 2000-06-27 2006-01-16 Ebara Corp Inspecting device using an electron ebam and method for making semiconductor devices with such inspection device
TW541572B (en) * 2001-03-26 2003-07-11 Ebara Corp Method of processing a surface of a workpiece with use of positive and negative ions generated in plasma or neutral particles generated by the positive and negative ions

Also Published As

Publication number Publication date
JP7412074B2 (ja) 2024-01-12
JP2020013878A (ja) 2020-01-23
TW202301428A (zh) 2023-01-01
CN110735116A (zh) 2020-01-31
TW202013438A (zh) 2020-04-01
TWI778278B (zh) 2022-09-21
KR20200010092A (ko) 2020-01-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6584982B2 (ja) 成膜装置
TWI823563B (zh) 負離子照射裝置及負離子照射裝置的控制方法
WO2017014278A1 (ja) 成膜装置
KR101453263B1 (ko) 이온주입장치 및 이온주입장치의 운전 방법
KR102721697B1 (ko) 부이온조사장치, 및 부이온조사장치의 제어방법
JP5985362B2 (ja) イオン注入装置及びイオン注入方法
TWI757771B (zh) 負離子照射裝置
TWI756742B (zh) 負離子生成裝置
JP7120540B2 (ja) イオン照射装置、イオン照射方法、成膜装置、及び成膜方法
JP2014107278A (ja) 半導体装置の製造方法、基板処理システム、及び基板処理装置
JP2021048355A (ja) 基板処理装置
TWI700967B (zh) 負離子生成裝置
KR101641169B1 (ko) 성막장치
KR20150077730A (ko) Ｏｌｅｄ 기판 플라즈마 처리장치
US20120181252A1 (en) Plasma processing method and plasma processing apparatus
KR20100121981A (ko) 주파수 변조를 이용한 플라즈마 도핑 방법
JP7316770B2 (ja) 成膜装置、及び膜構造体の製造装置
KR102478688B1 (ko) 이온빔 조사 장치의 클리닝 방법
KR20100121982A (ko) 플라즈마를 이용한 도핑 방법 및 도핑 장치
JP7209572B2 (ja) 負イオン生成装置
JP2020002401A (ja) 成膜・イオン照射システム、及び成膜・イオン照射方法
KR101096490B1 (ko) 플라즈마를 이용한 도핑 방법 및 이에 사용되는 장치
JP2021157943A (ja) 負イオン生成装置
KR20110052565A (ko) 자기기록매체 제조장치
JP2014138173A (ja) 半導体装置の製造方法、及び基板処理システム