(57)【要約】【課題】基板の表面の立体形状の例えばＦＩＮの上部の角の削れを十分に抑制することができるプラズマドーピング装置を提供する。【解決手段】フッ素系ガス供給装置でフッ素系ガスを真空容器内に供給し、プラズマ発生装置でプラズマを真空容器内に発生させて、真空容器内の反応生成物をガス化させて排出したのち、フッ素除去ガス供給装置で、Ｈ又はＣを含むフッ素除去ガスを真空容器内に供給し、プラズマ発生装置でプラズマを真空容器内に発生させて、真空容器の内壁に付着したフッ素とＨ又はＣとを結合させてガス化させて排出する。【選択図】図１
2010109123.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空室を形成する真空容器と、
前記真空室内に配置されて処理基板を処理基板載置面に載置する電極と、
ドーパント用ガスを前記真空容器内に供給するドーパント用ガス供給装置と、
前記真空容器内からガスを排出するガス排出装置を有して、前記真空容器内をある一定の圧力に維持する圧力制御装置と、
プラズマを発生させるプラズマ発生装置と、
前記真空容器の開口に配置され、前記プラズマ発生装置で前記プラズマを発生させるために前記プラズマ発生装置からの電磁波を前記真空容器内に通過させる絶縁性の窓と、
前記処理基板を載置している前記電極に高周波電力を印加する高周波電力供給装置とを備えて、ドーパントを前記処理基板の表面に注入するプラズマドーピング装置において、
前記プラズマドーピング処理と次のプラズマドーピング処理との間に、フッ素系ガスを前記真空容器内に供給するフッ素系ガス供給装置と、
Ｈ又はＣを含むフッ素除去ガスを前記真空容器内に供給するフッ素除去ガス供給装置と、
前記フッ素系ガス供給装置で前記フッ素系ガスを前記真空容器内に供給し、前記プラズマ発生装置でプラズマを前記真空容器内に発生させて、前記真空容器内の反応生成物をガス化させ、当該ガス化したガスを前記ガス排出装置で前記真空容器外に排出したのち、前記フッ素除去ガス供給装置で、前記Ｈ又はＣを含むフッ素除去ガスを前記真空容器内に供給し、前記プラズマ発生装置でプラズマを前記真空容器内に発生させて、前記真空容器の内壁に付着したフッ素と前記Ｈ又はＣとを結合させてガス化させ、当該ガス化したガスを前記ガス排出装置で前記真空容器外に排出するように制御する制御装置とを備えることを特徴するプラズマドーピング装置。
【請求項２】
前記フッ素除去ガスは、Ｈ２、Ｈ２Ｏ、ＣＯ、ＣＯ２、ＣＮ２のいずれかである請求項１に記載のプラズマドーピング装置。
【請求項３】
前記フッ素除去ガスは、Ｈ２Ｏ、ＣＯ、ＣＯ２のいずれかである請求項１に記載のプラズマドーピング装置。
【請求項４】
前記真空室の温度は６０℃以上であり、前記真空室内の圧力は１０Ｐａ以上であり、前記プラズマ発生装置がプラズマ発生用高周波電源であって、前記プラズマ発生用高周波電源から印加される高周波電力は５００Ｗ以上でかつ３０秒以内である請求項１〜３のいずれか１つに記載のプラズマドーピング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子デバイスを作成するための処理基板などの固体試料の表面に不純物を導入するプラズマドーピング装置であって、例えば、電子デバイス作製のための不純物導入方法を実施可能な不純物導入装置として有用なプラズマドーピング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、Ａｓを基板に注入するなどのプラズマドーピングを行った直後には、真空容器の内壁にＡｓが付着しており（図２参照）、このままではパーティクル発生の原因となる。そこで、パーティクル抑制のため、フッ素系ガスを真空室内に供給してプラズマを発生させることにより、フッ素元素とＡｓとを結合させＡｓＦ３を発生させている。このＡｓＦ３は蒸気圧が高いため、容易にガス化し（図３参照）、真空室を排気すれば、ＡｓＦ３は真空室外に容易に排出できて真空室をクリーニングすることができる。
【０００３】
しかしながら、このＡｓのクリーニングのためにフッ素系ガスを使用してプラズマ処理するため、過剰なフッ素が真空容器の内壁にフッ化物として付着してしまい（図３及び図７参照）、そのまま次のプラズマドーピングを行うと、真空容器の内壁５２からフッ素が離脱して、基板５１の表面がフッ素で汚染されて、基板５１の表面に削れが発生することになる（図７の５０参照）。この削れ量は例えば２ｎｍであり、例えば３０〜４０ｎｍ程度の深い溝にプラズマドーピング作業を行っている場合には、この程度の削れ量は問題視はされない。しかし、最近、１０ｎｍの浅い溝にプラズマドーピング作業を行うことが要求されるようになっており、このような場合に、基板の表面の立体形状の例えばフィンＦＩＮの角部が例えば２ｎｍ削れると、問題となる。よって、可能なかぎり、フィンＦＩＮの角部が削れるのを防止したいという要望が出てきている。
【０００４】
そこで、従来、プラズマドーピング処理とは異なるが、ＣＶＤ処理において、フッ素汚染を除去する技術としては、薄膜形成後におけるＣＶＤ炉のクリーニングをＣｌＦ３ガス又はＢｒＦ３ガスで行い、これによる炉内のフッ素汚染を、半導体製造に常用されるシランなどの水素含有化合物のプラズマレス処理でフッ素汚染を迅速に除去することが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】特開平２−１９０４７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記技術のものにおいては、通常の半導体設備で使用されているものをそのまま利用する観点から、シランのほか、シラン、ホスフィン、アルシン、ジボラン、アンモニア及び低級パラフィン炭化水素のなどを使用して、プラズマレス処理を行っている。プラズマレス処理とする理由は、これらの化合物でプラズマ処理をすると、これらの化合物が基板へ堆積されてしまい、好ましくないからである。よって、プラズマレス処理のため、除去精度が良くなく、ＦＩＮの上部の角の削れを十分に抑制することができないといった問題があった。
【０００７】
従って、本発明の目的は、前記問題を解決することにあって、基板の表面の立体形状の例えばＦＩＮの上部の角の削れを十分に抑制することができるプラズマドーピング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
本発明の第１態様によれば、真空室を形成する真空容器と、
前記真空室内に配置されて処理基板を処理基板載置面に載置する電極と、
ドーパント用ガスを前記真空容器内に供給するドーパント用ガス供給装置と、
前記真空容器内からガスを排出するガス排出装置を有して、前記真空容器内をある一定の圧力に維持する圧力制御装置と、
プラズマを発生させるプラズマ発生装置と、
前記真空容器の開口に配置され、前記プラズマ発生装置で前記プラズマを発生させるために前記プラズマ発生装置からの電磁波を前記真空容器内に通過させる絶縁性の窓と、
前記処理基板を載置している前記電極に高周波電力を印加する高周波電力供給装置とを備えて、ドーパントを前記処理基板の表面に注入するプラズマドーピング装置において、
前記プラズマドーピング処理と次のプラズマドーピング処理との間に、フッ素系ガスを前記真空容器内に供給するフッ素系ガス供給装置と、
Ｈ又はＣを含むフッ素除去ガスを前記真空容器内に供給するフッ素除去ガス供給装置と、
前記フッ素系ガス供給装置で前記フッ素系ガスを前記真空容器内に供給し、前記プラズマ発生装置でプラズマを前記真空容器内に発生させて、前記真空容器内の反応生成物をガス化させ、当該ガス化したガスを前記ガス排出装置で前記真空容器外に排出したのち、前記フッ素除去ガス供給装置で、前記Ｈ又はＣを含むフッ素除去ガスを前記真空容器内に供給し、前記プラズマ発生装置でプラズマを前記真空容器内に発生させて、前記真空容器の内壁に付着したフッ素と前記Ｈ又はＣとを結合させてガス化させ、当該ガス化したガスを前記ガス排出装置で前記真空容器外に排出するように制御する制御装置とを備えることを特徴するプラズマドーピング装置を提供する。
【０００９】
本発明の第２態様によれば、前記フッ素除去ガスは、Ｈ２、Ｈ２Ｏ、ＣＯ、ＣＯ２、ＣＮ２のいずれかである第１の態様に記載のプラズマドーピング装置を提供する。
【００１０】
本発明の第３態様によれば、前記フッ素除去ガスは、Ｈ２Ｏ、ＣＯ、ＣＯ２のいずれかである第１の態様に記載のプラズマドーピング装置を提供する。
【００１１】
本発明の第４態様によれば、前記真空室の温度は６０℃以上であり、前記真空室内の圧力は１０Ｐａ以上であり、前記プラズマ発生装置がプラズマ発生用高周波電源であって、前記プラズマ発生用高周波電源から印加される高周波電力は５００Ｗ以上でかつ３０秒以内である第１〜３のいずれか１つの態様に記載のプラズマドーピング装置を提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、プラズマドーピング処理の終了後に、フッ素系ガス供給装置により、フッ素系ガスを真空室内に供給して、真空容器の内壁に付着した反応生成物とフッ素原子とを結合させて反応生成物をガス化して除去する。その後、フッ素除去ガス供給装置によりフッ素除去ガスを真空室内に供給して、プラズマ発生装置によりプラズマを真空室内に発生させる。これにより、真空容器の内壁に付着したフッ素と水素原子又は炭素原子とを結合させてガス状のフッ素化合物を生成させて除去することができる。この結果、真空室内では、残留フッ素をほとんど除去することができ、基板の表面の立体形状の例えばフィンＦＩＮの角部の削れを十分に抑制することができ、高品質の基板のプラズマドーピング処理を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明における第１実施形態を詳細に説明する。
図１に、本発明の第１実施形態にかかるプラズマドーピング装置の断面図を示す。
図１において、真空室１Ａを内部に形成しかつ接地された例えば円筒形状の真空容器１内に、ドーパント用ガス供給装置２から真空容器１の側壁のガス供給口１１を介して所定のガスを真空容器１内に供給しつつ、排気装置の一例としてのターボ分子ポンプ３により真空容器１の底面の排気口１２を介して真空容器１内の排気を行い、排気口１２を開閉する調圧弁４により、真空容器１内を所定の圧力に保つことができる。ターボ分子ポンプ３と調圧弁４と制御装置９０の圧力制御部とにより、圧力制御装置の一例を構成している。真空容器１内に、複数本の支柱である絶縁体６０を介して試料電極６が配置されている。試料電極６の処理基板載置面６ａ上に、試料の一例としてのシリコン基板９を載置する。試料電極６の処理基板載置面６ａに対向して真空容器１の上部円形開口に円形の誘電体窓７が設けられている。誘電体窓７の材質は、一例として石英である。誘電体窓７の外側の上面近傍にはコイル８が設けられている。このコイル８には、整合器５ａを介して、プラズマ発生用高周波電力供給装置の一例としての高周波電源５が接続されている。高周波電源５により、一例として１３．５６ＭＨｚの高周波電力を、コイル８に整合器５ａを介して供給することにより、コイル８から発生した電磁波を誘電体窓７を介して真空容器１内に通過させ、誘導結合型プラズマを、真空容器１内の真空容器１の試料電極６の上方空間及びその周辺に発生させることができる。
【００１４】
このプラズマ発生用高周波電源５と整合器５ａとコイル８とにより、プラズマ発生装置又は手段を構成している。
【００１５】
また、試料電極６には、高周波電力を供給するための、高周波電力印加装置の一例としての高周波電力印加用高周波電源１０が整合器１０ａを介して接続されている。高周波電力印加用高周波電源１０は真空容器１の外部に設けられている。試料電極６に載置される試料の一例としてのシリコン基板９が、プラズマに対して負の電位を持つように、制御装置９０により高周波電力印加用高周波電源１０を駆動制御して、試料電極６の電位を制御することができるようになっている。制御装置９０は、ドーパント用ガス供給装置２とターボ分子ポンプ３と調圧弁４と高周波電源５と整合器５ａと高周波電源１０と整合器１０ａと、後述するフッ素系ガス供給装置２０とフッ素除去ガス供給装置２１とをそれぞれ動作制御して、プラズマドーピング方法を実施できるように構成している。
【００１６】
本実施形態のプラズマドーピング装置は、前記構成に加えて、フッ素系ガス供給装置２０とフッ素除去ガス供給装置２１とをさらに備えて、制御装置９０でそれぞれ動作制御している。
【００１７】
フッ素系ガス供給装置２０は、プラズマドーピング処理の終了後、言い換えれば、プラズマドーピング処理と次のプラズマドーピング処理との間に、フッ素系ガスを真空室１Ａ内に供給する。フッ素系ガスの例としては、フッ素ガス（Ｆ２）の他に、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ８、ＮＦ３、ＣｌＦ３なども使用できる。フッ素系ガス供給装置２０から供給されたフッ素系ガスにより、プラズマドーピング処理で生成された反応生成物（例えば、図２のＡｓを参照）は、以下のようにして、真空室１Ａから除去することができる。制御装置９０により制御されつつ、プラズマドーピング処理の終了後に、フッ素系ガス供給装置２０により、フッ素系ガスを真空室１Ａ内に供給したのち、プラズマ発生装置によりプラズマを真空室１Ａ内に発生させる。これにより、真空容器１内の反応生成物、例えば、真空容器１の内壁に付着した反応生成物とフッ素原子とを結合させて反応生成物をガス化する（例えば、図３のＡｓＦ３参照）。その後、ターボ分子ポンプ３により、ガス化した反応生成物を、真空容器１の底面の排気口１２から排気する。プラズマドーピング処理時にヒ素Ａｓを使用する場合には、反応生成物の例としてはＡｓＨ３である。すなわち、反応生成物ＡｓＨ３とフッ素原子とをプラズマにより結合させて、２ＡｓＨ３＋６Ｆ＊→２ＡｓＦ３＋３Ｈ２  が成立して、反応生成物がガス化される。ただし、この工程中、過剰なフッ素が真空容器１の内壁に付着してしまう（例えば、図３のＦ参照）。
【００１８】
フッ素除去ガス供給装置２１は、Ｈ２又はＣＯを含むフッ素除去ガスを前記真空容器内に供給する。フッ素除去ガス供給装置２１により供給されたフッ素除去ガスにより、真空容器１の内壁に付着した過剰なフッ素は、以下のようにして除去される。制御装置９０により制御されつつ、ガス化した反応生成物を排気したのち、フッ素除去ガス供給装置２１によりフッ素除去ガスを真空室１Ａ内に供給する（例えば、図５参照）。そして、プラズマ発生装置によりプラズマを真空室１Ａ内に発生させる。これにより、真空容器１の内壁に付着したフッ素と水素原子又は炭素原子とを結合させてガス状のフッ素化合物を生成させることができる（例えば、図４のＨＦ又はＣＦ参照）。その後、ターボ分子ポンプ３により、ガス状のフッ素化合物を真空容器１の底面の排気口１２から排気する。このようにすることにより、フッ素系ガスで真空容器１内の真空室１Ａをクリーニングした後、フッ化された真空容器１の内壁表面をフッ素除去ガスでクリーニングすることができる。
【００１９】
このとき、フッ素除去ガスとして使用可能な元素としては、前記例では、反応生成物ＦＡｓの結合エネルギーが４１０ｋＪ／ｍｏｌであることから（図６参照）、このＦＡｓの結合エネルギーよりも、フッ素原子Ｆとの結合エネルギーが可能な限り大きいものが好ましい。すなわち、ＦＡｓの結合エネルギーよりも大きな結合エネルギーを持つ原子を導入してプラズマ処理すれば、ＦＡｓの結合が壊れて、フッ素原子Ｆが、ＦＡｓの結合エネルギーよりも大きな結合エネルギーを持つ原子と結合するという性質を利用するものである。この場合、Ａｓの結合エネルギーよりも大きな結合エネルギーを持つ原子としては、ガスになりやすいものが好ましい。その理由は、フッ素原子Ｆが結合したのち、ガスになれば、真空室１Ａ内から排出しやすく、取り扱い易いものとなるためである。また、さらに、フッ素より軽い、及び、ｐ型不純物にならないといった条件を満たせば、さらに好ましい。このようにフッ素より軽い元素の場合には、ＦＩＮの角を削りにくいといった効果を奏することができる。また、ｎ型のプラズマドーピング時に、ｐ型の物質がコンタミネーションになるため、ｐ型不純物にならない場合には、そのようなコンタミネーションの発生を防止することができるといった効果を奏することができる。
【００２０】
例えば、図６によれば、ＦＡｓの結合エネルギーが４１０ｋＪ／ｍｏｌであるのに対して、ＦＨの結合エネルギーは５６９．８７ｋＪ／ｍｏｌであり、ＦＣの結合エネルギーは５５２ｋＪ／ｍｏｌであることから、水素原子Ｈ又は炭素原子Ｃを含むガスがこれらの条件に該当する。また、ＦＨの結合エネルギーは５６９．８７ｋＪ／ｍｏｌであり、ＦＣの結合エネルギーは５５２ｋＪ／ｍｏｌであることから、ＦＰの結合エネルギーである４３９±９６ｋＪ／ｍｏｌ、及び、ＦＳｉの結合エネルギーである５５２．７±２ｋＪ／ｍｏｌよりも大きいため、Ｐ又はＳｉを含む基板に対して有効であることがわかる。
【００２１】
ここで、フッ素除去ガスとして水素原子Ｈを含むガス、例えば、水素ガスＨ２を使用してＨ２プラズマ処理してＨ原子を生成し、ＨＦとして残留フッ素の除去するとき、Ｈ２＋２Ｆ→２ＨＦ↑となり、ＨＦガスが発生する。また、フッ素除去ガスとして炭素原子Ｃを含むガス、例えば、一酸化炭素ＣＯを使用してＣＯプラズマ処理してＣ原子を生成し、ＣＦｘとして残留フッ素の除去するとき、２ＣＯ→ＣＯ２＋Ｃ＊、例えば、２ＣＯ＋８Ｆ→ＣＯ２＋ＣＦ４↑となり、ＣＦ４ガスが発生する。
【００２２】
フッ素除去ガスの具体的なガスの例としては、前記したように結合エネルギーを考慮すると、Ｈ２、Ｈ２Ｏ、ＣＯ、ＣＯ２、ＣＮ２の順に好ましい。
【００２３】
このような本実施形態の構成においては、以下のように動作する。
まず、例えばｎ型プラズマドーピングを行うとき、シリコン基板９を試料電極６の処理基板載置面６ａに載置した後、試料電極６の温度を、試料電極６に内蔵された温度調整装置（図示せず）で所定温度（例えば１０℃）に保ちながら、真空容器１を排気口１２から排気しつつ、ドーパント用ガス供給装置２からガス供給口１１を介して真空容器１に、例えば、ヘリウムガスを供給するとともに、ドーピング原料ガス（ドーパント用ガス）の一例としてのアルシン（ＡｓＨ３）ガスを供給し、調圧弁４を制御装置９０で開閉制御して真空容器１の圧力をプラズマドーピング用圧力に保つ。
【００２４】
このような状態で、高周波電力印加用高周波電源１０により試料電極６に高周波電力を供給して、試料電極６に載置される試料の一例としてのシリコン基板９が、プラズマに対して負の電位を持つようにする。また、プラズマ発生用高周波電源５により高周波電力をコイル８に整合器５ａを介して供給することにより、誘導結合型プラズマを、真空容器１内の真空容器１の試料電極６の上方空間及びその周辺に発生させる。この結果、プラズマ放電が開始されて、シリコン基板よりなる試料９の表面に、ヒ素が注入されるプラズマドーピングが所定時間行われる。
【００２５】
次いで、制御装置９０の制御の下に、プラズマ発生用高周波電源５及び高周波電力印加用高周波電源１０をオフにして、プラズマ放電を終了して、プラズマドーピングを終了する。このようにしてプラズマドーピングを行ったのちでは、真空容器１の内壁にはＡｓが付着している（図２参照）。
【００２６】
次いで、制御装置９０により制御されつつ、プラズマドーピング処理の終了後に、フッ素系ガス供給装置２０により、フッ素系ガスを真空室１Ａ内に供給する。その後、プラズマ発生装置によりプラズマを真空室１Ａ内に発生させる。これにより、真空容器１の内壁に付着した反応生成物（例えばＡｓ）とフッ素原子Ｆとを結合させて反応生成物をガス化する（例えば、図３のＡｓＦ３参照）。その後、ターボ分子ポンプ３により、ガス化した反応生成物を、真空容器１の底面の排気口１２から排気する。
【００２７】
次いで、制御装置９０により制御されつつ、ガス化した反応生成物（例えばＡｓＦ３）を排気したのち、フッ素除去ガス供給装置２１によりフッ素除去ガスを真空室１Ａ内に供給する（例えば、図５参照）。そして、プラズマ発生装置によりプラズマを真空室１Ａ内に発生させる。これにより、真空容器１の内壁に付着したフッ素Ｆと水素原子Ｈ又は炭素原子Ｃとを結合させてガス状のフッ素化合物を生成させることができる（例えば、図４のＨＦ又はＣＦ参照）。その後、ターボ分子ポンプ３により、ガス状のフッ素化合物（例えばＨＦ又はＣＦ）を真空容器１の底面の排気口１２から排気する。
【００２８】
このようにすることにより、フッ素系ガスで真空容器１内の真空室１Ａをクリーニングした後、フッ化された真空容器１の内壁表面をフッ素除去ガスでさらにクリーニングすることができる。
【００２９】
一例として、クリーニングガス（フッ素系ガス）とＡｓとの反応を向上させるため、前記真空室１Ａの温度は６０℃以上とするのが好ましい。また、プラズマが広がりやすく、真空室１Ａの全面にプラズマを届きやすくするため、真空室１Ａ内の圧力は１０Ｐａ以上とするのが好ましい。また、前記プラズマ発生装置がプラズマ発生用高周波電源５であるときには、前記プラズマ発生用高周波電源５から印加される高周波電力は５００Ｗ以上でかつ量産性を確保するために３０秒以内であるとするのが好ましい。
【００３０】
１つの実例として、第１ステップＳ１のドーパント用ガス供給及び排気及びプラズマ発生工程では、真空容器１内の圧力が１Ｐａであり、Ｈｅ流量が１００ｓｃｃｍであり、ＡｓＨ３流量が１０ｓｃｃｍであり、真空容器１の体積は４０リットルであり、排気がオンであり、プラズマ発生用高周波電源５及び高周波電力印加用高周波電源１０の高周波電力（ＩＣＰ／ＢＩＡＳ）が１５００Ｗ／１００Ｗで６０秒である。この工程において、プラズマ放電が開始されて、シリコン基板よりなる試料９の表面にヒ素Ａｓが注入されるプラズマドーピングを行う。
【００３１】
次いで、第２ステップＳ２において、制御装置９０の制御の下に、プラズマ発生用高周波電源５及び高周波電力印加用高周波電源１０をオフにして、プラズマ放電を終了して、プラズマドーピングを終了する。
【００３２】
次いで、第３ステップＳ３のＣＦ４供給及び排気工程では、真空容器１内の圧力が１０Ｐａであり、ＣＦ４流量が１００ｓｃｃｍであり、真空容器１の体積は４０リットルであり、であり、排気がオンであり、プラズマ発生用高周波電源５及び高周波電力印加用高周波電源１０の高周波電力（ＩＣＰ／ＢＩＡＳ）が１５００Ｗ／０Ｗ、３０秒である。
【００３３】
次いで、第４ステップＳ４のフッ素除去ガス供給及び排気工程では、真空容器１内の圧力が１Ｐａであり、フッ素除去ガスの一例としてＨ２を供給する。Ｈ２ガス流量が１００ｓｃｃｍであり、排気がオンであり、プラズマ発生用高周波電源５及び高周波電力印加用高周波電源１０の高周波電力（ＩＣＰ／ＢＩＡＳ）が５００Ｗ／０Ｗ、３０秒である。このステップＳ３のＨ２クリーニング工程は、１０００ｓｌ（枚）プラズマドーピング処理した後に行うか、又は、１ｓｌ（枚）プラズマドーピング処理毎に１回行なえばよい。ここでは、基板は直径３００ｍｍ、ＦＩＮの寸法は、高さ１００ｎｍ、幅４５ｎｍである。
【００３４】
前記第１実施形態によれば、プラズマドーピング処理の終了後に、フッ素系ガス供給装置２０により、フッ素系ガスを真空室１Ａ内に供給して、真空容器１の内壁に付着した反応生成物（例えばＡｓ）とフッ素原子Ｆとを結合させて反応生成物をガス化して除去する。その後、フッ素除去ガス供給装置２１によりフッ素除去ガスを真空室１Ａ内に供給して、プラズマ発生装置によりプラズマを真空室１Ａ内に発生させる。これにより、真空容器１の内壁に付着したフッ素Ｆと水素原子Ｈ又は炭素原子Ｃとを結合させてガス状のフッ素化合物を生成させて除去することができる。この結果、真空室１Ａ内では、残留フッ素をほとんど除去することができ、基板の表面の立体形状の例えばフィンＦＩＮの角部の削れを十分に抑制することができ、高品質の基板のプラズマドーピング処理を行うことができる。
【００３５】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。
【００３６】
例えば、誘電体窓７の材質がＡｌＮのときには、以下の課題は発生しないが、誘電体窓７の材質が石英（ＳｉＯ２）又はＡｌ２Ｏ３のときであって、かつ、フッ素除去用ガスに酸素原子が含まれていない場合（例えば、Ｈ２又はＣＮ２など）、プラズマ発生時に、誘電体窓７の材質に含有される酸素原子がフッ素除去用ガスの原子（例えば、ＨやＣなど）と結合して、誘電体窓７から酸素原子が奪われることになる。誘電体窓７から酸素原子が奪われると、誘電体窓７が導電性を持つようになり、真空容器外部のコイル８から電磁波が誘電体窓７を通過しにくくなり、プラズマが発生しにくくなるといった課題がある。
【００３７】
このような課題を解消するため、フッ素除去用ガスとして酸素原子を有するものにすれば、誘電体窓７に含有される酸素原子を奪うことが防止され、プラズマが発生しにくくなるような問題が発生しない。
【００３８】
又は、別の解決手段として、プラズマ濃度を８ｅＶ以下にすることにより、誘電体窓７での酸素原子の結合が壊れないようにすればよい。このようにプラズマ濃度を８ｅＶ以下にするためには、例えば、基板載置側の電極６のみに高周波を高周波電力印加用高周波電源１０から印加する（例えば、直径３００ｍｍの基板９に対しては２００Ｗの電圧を高周波電力印加用高周波電源１０から電極６に印加する）のが好ましい。
【００３９】
なお、前記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明にかかるプラズマドーピング装置は、例えばシリコン基板のような処理基板のＦＩＮの上部の角の削れを十分に抑制することができて、処理基板例えば半導体回路装置のドーピングを精度良く行うことができて有効である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１実施形態にかかるプラズマドーピング装置の断面図である。
【図２】プラズマドーピングを行った直後に真空容器の内壁にＡｓが付着している状態を示す説明図である。
【図３】フッ素元素とＡｓとを結合させてＡｓＦ３を発生させてガス化している状態を示す説明図である。
【図４】本発明の前記第１実施形態にかかる前記プラズマドーピング装置において、真空容器の内壁に付着したフッ素と水素原子又は炭素原子とを結合させてガス状のフッ素化合物を生成させている状態を示す説明図である（中央の一点鎖線より右側はフッ素と炭素原子とを結合させた状態、左側はフッ素と水素原子とを結合させた状態をそれぞれ示す）。
【図５】本発明の前記第１実施形態にかかる前記プラズマドーピング装置において、フッ素除去ガス供給装置によりフッ素除去ガスを真空室内に供給している状態を示す説明図である。
【図６】フッ素原子Ｆとの結合エネルギーを示す説明図である。
【図７】従来のプラズマドーピングにおいて、過剰なフッ素が真空容器の内壁にフッ化物として付着した状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  真空容器
１Ａ  真空室
２  ドーパント用ガス供給装置
３  ターボ分子ポンプ
４  調圧弁
５  高周波電源
５ａ  整合器
６  試料電極
６ａ  処理基板載置面
７  誘電体窓
８  コイル
９  処理基板
１０  高周波電源
１０ａ  整合器
１１  ガス供給口
１２  排気口
２０  フッ素系ガス供給装置
２１  フッ素除去ガス供給装置
６０  絶縁体
９０  制御装置
【図１】
2010109123.tif 000003
【図２】
2010109123.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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