(57)【要約】  基板冷却用ガスが前記真空容器（１１）内へ漏れ量を流量測定装置（１４）で測定して、漏れ量に応じて、基板冷却用ガスと同じ希釈用ガスの流量を制御装置（１００）で制御するか、又は、プラズマドーピング時間を長くする。
2009028191.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部に天板を有する真空容器と、
前記真空容器内に配置され、試料としての基板を載置する下部電極と、
前記下部電極に高周波電力を印加する高周波電源と、
前記真空容器内を排気するガス排気装置と、
前記真空容器内に、不純物を含むドーピング原料ガスと希釈用ガスとを含むプラズマドーピング用ガスを供給するプラズマドーピング用ガス供給装置と、
前記下部電極に配置された静電吸着用の電極と、
前記静電吸着用電極に電圧を印加する直流電源と、
前記基板と前記下部電極の間に供給される、前記希釈用ガスと同じ基板冷却用ガスの流量を測定して前記基板冷却用ガスの前記真空容器内への漏れ量を測定する流量測定装置と、
前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に応じて前記希釈用ガスの供給量を減少させるように前記プラズマドーピング用ガス供給装置を制御する制御装置とを備えて、前記基板に対してプラズマドーピングを行なうプラズマドーピング処理装置。
【請求項２】
上部に天板を有する真空容器と、
前記真空容器内に配置され、試料としての基板を載置する下部電極と、
前記下部電極に高周波電力を印加する高周波電源と、
前記真空容器内を排気するガス排気装置と、
前記真空容器内に、不純物を含むドーピング原料ガスと希釈用ガスとを含むプラズマドーピング用ガスを供給するプラズマドーピング用ガス供給装置と、
前記下部電極内に配置された静電吸着用の電極と、
前記静電吸着用電極に電圧を印加する直流電源と、
前記基板と前記下部電極の間に供給される、前記希釈用ガスと同じ基板冷却用ガスの流量を測定して前記基板冷却用ガスの前記真空容器内への漏れ量を測定する流量測定装置と、
前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に応じてプラズマドーピング処理時間を長くするように前記高周波電源と前記ガス排気装置と前記プラズマドーピング用ガス供給装置と前記直流電源とを制御する制御装置とを備えて、前記基板に対してプラズマドーピングを行なうプラズマドーピング処理装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量と同等の前記希釈用ガスの供給量を減少させるように前記プラズマドーピング用ガス供給装置を制御することにより、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に応じて前記希釈用ガスの供給量を減少させるように前記プラズマドーピング用ガス供給装置を制御する、請求項１に記載のプラズマドーピング処理装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量の１１０％から９０％までの流量の範囲内で前記希釈用ガスの供給量を減少させるように前記プラズマドーピング用ガス供給装置を制御することにより、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に応じて前記希釈用ガスの供給量を減少させるように前記プラズマドーピング用ガス供給装置を制御する、請求項３に記載のプラズマドーピング処理装置。
【請求項５】
前記プラズマドーピングの時間と前記基板への不純物導入量の関係情報を記憶する記憶部を備え、
前記制御装置は、前記記憶部に記憶された前記プラズマドーピングの時間と前記基板への不純物導入量の関係情報を基に、前記プラズマドーピング処理時間の長さを決定し、決定した時間長さまで前記プラズマドーピング処理時間を長くするように前記高周波電源と前記ガス排気装置と前記プラズマドーピング用ガス供給装置と前記直流電源とを制御する、請求項２に記載のプラズマドーピング処理装置。
【請求項６】
前記制御装置は、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量が誤差判定用閾値以下の場合には、前記制御装置による前記制御を行うことなくプラズマドーピング処理を行なう一方、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量が前記誤差判定用閾値を越える場合には、前記制御装置による前記制御を行いながらプラズマドーピング処理を行なう、請求項１〜５のいずれか１つに記載のプラズマドーピング処理装置。
【請求項７】
前記制御装置は、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量が処理許容閾値以下の場合には、前記制御装置による前記制御を行いながらプラズマドーピング処理を行なう一方、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量が前記処理許容閾値を越える場合には、プラズマドーピング処理を停止させる、請求項１〜５のいずれか１つに記載のプラズマドーピング処理装置。
【請求項８】
前記基板冷却用ガスはヘリウムガスである請求項１〜５のいずれか１つに記載のプラズマドーピング処理装置。
【請求項９】
前記プラズマドーピング用ガス供給装置は、Ｂ２Ｈ６を含むガスを前記ドーピング原料ガスとして供給する装置である請求項１〜５のいずれか１つに記載のプラズマドーピング処理装置。
【請求項１０】
前記プラズマドーピング用ガス供給装置は、ボロンを含みかつ希ガス又は水素で希釈しているガスを、前記プラズマドーピング用ガスとして供給する装置である請求項１〜５のいずれか１つに記載のプラズマドーピング処理装置。
【請求項１１】
前記プラズマドーピング用ガス供給装置は、ボロンを含みかつヘリウム又は水素で希釈しているガスを、前記プラズマドーピング用ガスとして供給する装置である請求項１〜５のいずれか１つに記載のプラズマドーピング処理装置。
【請求項１２】
前記プラズマドーピング用ガス供給装置は、前記不純物を含みかつ希ガス又は水素で希釈したガスを、前記プラズマドーピング用ガスとして供給する装置であり、前記不純物を含む前記ドーピング原料ガスの濃度は５．０質量％以下である請求項１〜５のいずれか１つに記載のプラズマドーピング処理装置。
【請求項１３】
試料としての基板を、上部に天板を有する真空容器内の下部電極に載置し、
前記下部電極に配置された静電吸着用の電極に電圧を直流電源から印加し、
前記下部電極に高周波電力を高周波電源から印加し、前記真空容器内をガス排気装置で排気するとともに、前記真空容器内に、不純物を含むドーピング原料ガスと希釈用ガスとを含むプラズマドーピング用ガスをプラズマドーピング用ガス供給装置から供給し、
前記基板と前記下部電極の間に、前記希釈用ガスと同じ基板冷却用ガスを供給し、
前記基板冷却用ガスの流量を測定して前記基板冷却用ガスの前記真空容器内への漏れ量を流量測定装置で測定し、
前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に応じて前記希釈用ガスの供給量を減少させるように前記プラズマドーピング用ガス供給装置を制御装置で制御したのち、
前記基板に対してプラズマドーピングを行なう、
プラズマドーピング処理方法。
【請求項１４】
試料としての基板を、上部に天板を有する真空容器内の下部電極に載置し、
前記下部電極に配置された静電吸着用の電極に電圧を直流電源から印加し、
前記下部電極に高周波電力を高周波電源から印加し、前記真空容器内をガス排気装置で排気するとともに、前記真空容器内に、不純物を含むドーピング原料ガスと希釈用ガスとを含むプラズマドーピング用ガスをプラズマドーピング用ガス供給装置から供給し、
前記基板と前記下部電極の間に、前記希釈用ガスと同じ基板冷却用ガスを供給し、
前記基板冷却用ガスの流量を測定して前記基板冷却用ガスの前記真空容器内への漏れ量を流量測定装置で測定し、
前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に応じてプラズマドーピング処理時間を長くするように前記高周波電源と前記ガス排気装置と前記プラズマドーピング用ガス供給装置と前記直流電源とを制御装置で制御したのち、
前記基板に対してプラズマドーピングを行なう、
プラズマドーピング処理方法。
【請求項１５】
前記プラズマドーピング用ガス供給装置を前記制御装置で制御するとき、前記真空容器内に供給する前記希釈ガスの流量若しくは前記不純物ガスの質量濃度と、前記基板と同じ大きさでかつ同じ材質のダミー基板のシート抵抗の値との関係情報を基に、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に応じて前記希釈用ガスの供給量を減少させるように前記プラズマドーピング用ガス供給装置を前記制御装置で制御するようにした、請求項１３に記載のプラズマドーピング処理方法。
【請求項１６】
前記プラズマドーピング用ガス供給装置を前記制御装置で制御する前に、
前記不純物プラズマドーピングを、前記基板に代えて、前記基板と同じ大きさでかつ同じ材質のダミー基板に対して行い、前記ダミー基板に不純物を導入し、
次いで、前記ダミー基板の前記不純物をアニールにより電気的に活性化させ、
次いで、前記ダミー基板のシート抵抗の値を測定し、測定結果を記憶部に記憶し、更に、前記真空容器内に供給する不純物ガスの流量は変更せずに前記希釈ガスの流量を変更し、前記基板と同じ大きさでかつ同じ材質の別のダミー基板に不純物を導入し、
次いで、前記別のダミー基板の基板不純物をアニール装置により電気的に活性化させ、
次いで、前記別のダミー基板のシート抵抗の値を測定し、測定結果を前記記憶部に記憶して、前記真空容器内に供給する希釈ガスの流量若しくは前記不純物ガスの質量濃度とシート抵抗の関係情報を前記記憶部に記憶したのち、
前記プラズマドーピング用ガス供給装置を前記制御装置で制御するとき、前記真空容器内に供給する前記希釈ガスの流量若しくは前記不純物ガスの質量濃度と、前記基板と同じ大きさでかつ同じ材質のダミー基板のシート抵抗の値との関係情報を基に、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に応じて前記希釈用ガスの供給量を減少させるように前記プラズマドーピング用ガス供給装置を前記制御装置で制御するようにした、請求項１３に記載のプラズマドーピング処理方法。
【請求項１７】
前記プラズマドーピング用ガス供給装置を前記制御装置で制御する前に、
前記不純物プラズマドーピングを、前記基板に代えて、前記基板と同じ大きさでかつ同じ材質のダミー基板に対して行い、前記ダミー基板に不純物を導入し、
次いで、前記ダミー基板の前記不純物をアニールにより電気的に活性化させ、
次いで、前記ダミー基板のシート抵抗の値を測定し、測定結果を記憶部に記憶し、更に、前記プラズマドーピングの時間を変更し、前記基板と同じ大きさでかつ同じ材質の別のダミー基板に不純物を導入し、
次いで、前記別のダミー基板の基板不純物をアニール装置により電気的に活性化させ、
次いで、前記別のダミー基板のシート抵抗の値を測定し、測定結果を前記記憶部に記憶して、プラズマドーピングの時間とシート抵抗の関係情報を前記記憶部に記憶したのち、
前記プラズマドーピング用ガス供給装置を前記制御装置で制御するとき、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に応じてプラズマドーピング処理時間を長くするように前記高周波電源と前記ガス排気装置と前記プラズマドーピング用ガス供給装置と前記直流電源とを前記制御装置で制御するようにした、請求項１４に記載のプラズマドーピング処理方法。
【請求項１８】
前記高周波電源と前記ガス排気装置と前記プラズマドーピング用ガス供給装置と前記直流電源とを前記制御装置で制御するとき、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に基づき前記基板冷却用ガスが前記真空容器内に漏れていないと前記制御装置により判定された場合は、前記制御装置による前記制御を行なうことなく前記プラズマドーピングを行う一方、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に基づき前記基板冷却用ガスが前記真空容器内に漏れていると前記制御装置により判定された場合は、前記制御装置の制御の下に前記記憶部に記憶した前記関係情報と前記流量測定装置で測定された前記漏れ量との比較を行った結果として求められた前記プラズマドーピング時間の長さに、前記プラズマドーピング時間を長くするように前記高周波電源と前記ガス排気装置と前記プラズマドーピング用ガス供給装置と前記直流電源とを前記制御装置で制御するようにした請求項１４に記載のプラズマドーピング処理方法。
【請求項１９】
前記プラズマドーピング用ガス供給装置を前記制御装置で制御するとき、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に基づき前記基板冷却用ガスが前記真空容器内に漏れていないと前記制御装置により判定された場合は、前記制御装置による前記制御を行なうことなく前記プラズマドーピングを行う一方、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に基づき前記基板冷却用ガスが前記真空容器内に漏れたと前記制御装置により判定された場合には、前記制御装置の制御の下に、前記基板冷却用ガスの流量を、前記希釈用ガスの流量から減らした状態で前記真空容器内に供するように、前記プラズマドーピング用ガス供給装置を前記制御装置で制御する請求項１３に記載のプラズマドーピング処理方法。
【請求項２０】
前記基板冷却用ガスはヘリウムガスである請求項１３〜１９のいずれか１つに記載のプラズマドーピング処理方法。
【請求項２１】
前記プラズマドーピング用ガスを前記プラズマドーピング用ガス供給装置から供給するとき、前記不純物を含みかつ希ガス又は水素で希釈したガスを、前記プラズマドーピング用ガスとして供給し、前記不純物を含む前記ドーピング原料ガスの濃度が５．０質量％以下である請求項１３〜１９のいずれか１つに記載のプラズマドーピング処理方法。
【請求項２２】
前記プラズマドーピング用ガスを前記プラズマドーピング用ガス供給装置から供給するとき、ボロンを含みかつ希ガス又は水素で希釈しているガスを、前記プラズマドーピング用ガスとして供給する請求項１３〜１９のいずれか１つに記載のプラズマドーピング処理方法。
【請求項２３】
前記プラズマドーピング用ガスを前記プラズマドーピング用ガス供給装置から供給するとき、Ｂ２Ｈ６を含むガスを前記ドーピング原料ガスとして供給する請求項１３〜１９のいずれか１つに記載のプラズマドーピング処理方法。
【請求項２４】
前記基板冷却用ガスはヘリウムガスである請求項１３〜１９のいずれか１つに記載のプラズマドーピング処理方法。
【請求項２５】
前記プラズマドーピング用ガス供給装置より前記真空容器内に前記プラズマドーピング用ガスを供給するとき、ボロンを含みかつ希ガス又は水素で希釈している前記プラズマドーピング用ガスの総流量は、前記基板と前記下部電極の間に供給する前記基板冷却用ガスの前記真空容器内への漏れ量の誤差判定用閾値をＸ  ｃｍ３／分とした場合、５００×Ｘ  ｃｍ３／分以下である請求項１３〜１６のいずれか１つに記載のプラズマドーピング処理方法。
【請求項２６】
前記プラズマドーピング用ガスを前記プラズマドーピング用ガス供給装置から供給するとき、前記プラズマドーピング用ガスの前記希釈用ガスはヘリウムガスである請求項１３〜１９のいずれか１つに記載のプラズマドーピング処理方法。
【請求項２７】
前記プラズマドーピング用ガスを前記プラズマドーピング用ガス供給装置から供給するとき、前記プラズマドーピング用ガスにおいて、前記ボロンに代えて、リンとする請求項２２に記載のプラズマドーピング処理方法。
【請求項２８】
前記プラズマドーピング用ガスを前記プラズマドーピング用ガス供給装置から供給するとき、前記プラズマドーピング用ガスにおいて、前記ボロンに代えて、砒素とする請求項２２に記載のプラズマドーピング処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造装置及び製造方法に関し、特に不純物を半導体基板等の固体試料である基板の表面に導入するプラズマドーピング処理装置及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
固体試料である基板の表面に不純物を導入する技術としては、不純物をイオン化して低エネルギーで固体中に導入するプラズマドーピング法が知られている（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
図１４はプラズマ処理装置の構成を示している（例えば、特許文献２及び３参照）。図１４において真空容器１１１内にシリコン基板よりなる試料１０６を載置するための下部電極１０３が設けられている。【０００４】
真空容器１１１内にガス供給装置１１０内に設置されているドーピング原料ガス供給装置１１０ａとドーピング原料ガス供給装置１１０ｃより所望の不純物元素を含むドーピング原料ガスを供給し、希釈用ガス供給装置１１０ｂと希釈用ガス供給装置１１０ｄより希釈用ガスを供給し、ドーピング原料ガスと希釈用ガスとが混合されたドーピング用ガスが、第１ガス供給配管１４２と第２ガス供給配管１４３をそれぞれ通り、ガス供給口１０９を介して真空容器１１１内に供給される。真空容器１１１内の圧力を一定に保つために調圧弁１０２が設けられており、供給されたドーピング用ガスは真空容器１１１内を通り、排気ポンプ１０１より排気される。真空容器１１１の上面に誘電体窓１０７としての石英天板が設けられ、その上にプラズマ励起用のコイル１０８が設けられている。コイル１０８には高周波電源１０５が接続され、コイル１０８に高周波を供給できるようになっている。コイル１０８に供給された高周波によって生成された電場は、誘電体窓１０７を介して真空容器１１１内に供給される。この電場によって真空容器１１１内に供給されたドーピング原料ガスがエネルギーを受取り、プラズマドーピングに影響を及ぼすイオン又はラジカルなどのプラズマ状態となる。また、下部電極１０３には高周波電源１０４が接続されており、下部電極１０３に所望の電圧を発生させることが可能となっており、この下部電極１０３に発生した電圧はプラズマに対して負の電位を持っている。また、下部電極１０３内に設置させている静電吸着電極１１８に直流電源１１９より電圧を印加することにより（図１５又は図１６参照）、試料１０６は下部電極１０３と静電吸着し、試料１０６と下部電極１０３の間に、基板冷却用ガスとしてヘリウムガスを供給する。【０００５】
前記試料１０６と前記下部電極１０３の間にヘリウムガスを供給する方式は図１５に記載している閉ループ制御方式と、図１６に記載している開ループ制御方式が知られている。【０００６】
図１５における閉ループ制御方式において、前記ヘリウムガスは、ヘリウムガス供給口１２０より供給され、バルブ１１３を介し、基板冷却用ヘリウムガス調圧兼流量制御ユニット１１４に入り、基板冷却用ヘリウムガス調圧兼流量制御ユニット１１４で調圧兼流量制御されつつバルブ１１５を通って前記試料１０６と前記下部電極１０３の間に供給される。その際、バルブ１１６は閉状態である。一方、供給したヘリウムガスを排気ポンプ１１７で排気する場合、バルブ１１６は開状態となる。【０００７】
また、図１６における開ループ制御方式において、前記ヘリウムガスは、ヘリウム供給口１２０より供給され、バルブ１２８を介し、基板冷却用ヘリウムガス流量制御ユニット１２３に入り、基板冷却用ヘリウムガス流量制御ユニット１２３で流量制御された前記ヘリウムガスが、バルブ１２７、１２６を通り試料１０６と下部電極１０３の間に供給される。その際、バルブ１２１は閉状態である。供給された前記ヘリウムガスは、基板冷却用ヘリウムガス調圧兼流量制御ユニット１２４に入り、基板冷却用ヘリウムガス調圧兼流量制御ユニット１２４で調圧兼流量制御された前記ヘリウムガスは、バルブ１２５、１２２を通り、排気ポンプ１１７にて排気される。供給されたヘリウムガスを排気する場合は、バルブ１２１は開状態となる。【０００８】
このような構成のプラズマ処理装置においてガス供給口１０９より真空容器内１１１に供給されたプラズマドーピング原料ガス、例えば、Ｂ２Ｈ６が高周波電力を印加されたコイル１０８によって生成された電場によってプラズマ状態となり、そのプラズマ中のボロンイオンが高周波電源１０４によって下部電極１０３に発生したプラズマに対して負の電位を持つ電圧によって試料１０６の表面に導入される。【０００９】
このようにして不純物が導入された試料１０６の上に金属配線層を形成した後、所定の酸化膜雰囲気の中において金属配線層の上に薄い酸化膜を形成し、その後、ＣＶＤ装置等により試料１０６上にゲート電極を形成すると、例えば、ＭＯＳトランジスタが得られる。
従来のプラズマ処理装置では、制御装置１４０の下に、図１５における閉ループ制御方式では、基板冷却用ヘリウムガス調圧兼流量制御ユニット１１４にて前記ヘリウムガスの流量を測定し、また、図１６における開ループ制御方式では、基板冷却用ヘリウムガス流量制御ユニット１２３と基板冷却用ヘリウムガス調圧兼流量制御ユニット１２４にて前記ヘリウムガスの流量を測定し、前記ヘリウムガスが真空容器１１１内に漏れているか否かを閾値によって判定する。もし、前記ヘリウムガスが真空容器１１１内に漏れていると判定された場合には、プラズマ処理を中断する。次いで、制御装置１４０の下に、図示しない公知の方法などで、真空容器１１１から、前記プラズマ処理が中断した試料１０６を取り出し、以後の試料１０６の処理を終了する。【００１０】
プラズマドーピング処理装置においても、前記ヘリウムガスが真空容器１１１内に漏れているか否かを閾値によって判定し、前記ヘリウムガスが真空容器１１１内に漏れていると判定された場合には、プラズマドーピング処理を中断する。次いで、制御装置１４０の下に、図示しない公知の方法などで、真空容器１１１から、前記プラズマドーピング処理が中断した試料１０６を取り出し、以後の試料１０６の処理を終了する。【００１１】
【特許文献１】米国特許４，９１２，０６５号公報
【特許文献２】特開２００５−７２５２１号公報
【特許文献３】特開２００４−４７６９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明者らは、試料１０６と下部電極１０３の間に供給するヘリウムガスが、数千回に一回、真空容器１１１内へ漏れ出すことがわかってきた。前記真空容器１１１内に漏れ出した前記ヘリウムガスの流量が大きい場合には、所望する試料１０６への不純物の導入の量の許容値を超えて不純物の導入量が変動してしまうことになる。その許容値を超えた前記試料１０６は、それ以降の処理工程に進めず不良品となる為、歩留まりが低下してしまうという課題がある。【００１３】
更に、制御装置１４０の制御の下に、ヘリウムガスの真空容器１１１内への漏れ量の判定基準を厳しくしただけでは、前述のようにプラズマ処理又はプラズマドーピング処理が中断してしまい、試料１０６に所望の不純物の量の導入が行えず、それ以降の処理工程に進めず不良品となる為、歩留まりが低下してしまうという課題がある。【００１４】
本発明の目的は、プラズマドーピングにおいて、高精度の不純物の導入量の再現性を得られて歩留まりを向上させるプラズマドーピング処理装置及び方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
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。【００１６】
本発明の第１態様によれば、上部に天板を有する真空容器と、
前記真空容器内に配置され、試料としての基板を載置する下部電極と、
前記下部電極に高周波電力を印加する高周波電源と、
前記真空容器内を排気するガス排気装置と、
前記真空容器内に、不純物を含むドーピング原料ガスと希釈用ガスとを含むプラズマドーピング用ガスを供給するプラズマドーピング用ガス供給装置と、
前記下部電極に配置された静電吸着用の電極と、
前記静電吸着用電極に電圧を印加する直流電源と、
前記基板と前記下部電極の間に供給される、前記希釈用ガスと同じ基板冷却用ガスの流量を測定して前記基板冷却用ガスの前記真空容器内への漏れ量を測定する流量測定装置と、
前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に応じて前記希釈用ガスの供給量を減少させるように前記プラズマドーピング用ガス供給装置を制御する制御装置とを備えて、前記基板に対してプラズマドーピングを行なうプラズマドーピング処理装置を提供する。【００１７】
本発明の第２態様によれば、上部に天板を有する真空容器と、
前記真空容器内に配置され、試料としての基板を載置する下部電極と、
前記下部電極に高周波電力を印加する高周波電源と、
前記真空容器内を排気するガス排気装置と、
前記真空容器内に、不純物を含むドーピング原料ガスと希釈用ガスとを含むプラズマドーピング用ガスを供給するプラズマドーピング用ガス供給装置と、
前記下部電極内に配置された静電吸着用の電極と、
前記静電吸着用電極に電圧を印加する直流電源と、
前記基板と前記下部電極の間に供給される、前記希釈用ガスと同じ基板冷却用ガスの流量を測定して前記基板冷却用ガスの前記真空容器内への漏れ量を測定する流量測定装置と、
前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に応じてプラズマドーピング処理時間を長くするように前記高周波電源と前記ガス排気装置と前記プラズマドーピング用ガス供給装置と前記直流電源とを制御する制御装置とを備えて、前記基板に対してプラズマドーピングを行なうプラズマドーピング処理装置を提供する。【００１８】
本発明の第３態様によれば、前記制御装置は、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量と同等の前記希釈用ガスの供給量を減少させるように前記プラズマドーピング用ガス供給装置を制御することにより、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に応じて前記希釈用ガスの供給量を減少させるように前記プラズマドーピング用ガス供給装置を制御する、第１の態様に記載のプラズマドーピング処理装置を提供する。【００１９】
本発明の第４態様によれば、前記制御装置は、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量の１１０％から９０％までの流量の範囲内で前記希釈用ガスの供給量を減少させるように前記プラズマドーピング用ガス供給装置を制御することにより、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に応じて前記希釈用ガスの供給量を減少させるように前記プラズマドーピング用ガス供給装置を制御する、第３の態様に記載のプラズマドーピング処理装置を提供する。【００２０】
本発明の第５態様によれば、前記プラズマドーピングの時間と前記基板への不純物導入量の関係情報を記憶する記憶部を備え、
前記制御装置は、前記記憶部に記憶された前記プラズマドーピングの時間と前記基板への不純物導入量の関係情報を基に、前記プラズマドーピング処理時間の長さを決定し、決定した時間長さまで前記プラズマドーピング処理時間を長くするように前記高周波電源と前記ガス排気装置と前記プラズマドーピング用ガス供給装置と前記直流電源とを制御する、第２の態様に記載のプラズマドーピング処理装置を提供する。【００２１】
本発明の第６態様によれば、前記制御装置は、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量が誤差判定用閾値以下の場合には、前記制御装置による前記制御を行うことなくプラズマドーピング処理を行なう一方、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量が前記誤差判定用閾値を越える場合には、前記制御装置による前記制御を行いながらプラズマドーピング処理を行なう、第１〜５のいずれか１つの態様に記載のプラズマドーピング処理装置を提供する。【００２２】
本発明の第７態様によれば、前記制御装置は、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量が処理許容閾値以下の場合には、前記制御装置による前記制御を行いながらプラズマドーピング処理を行なう一方、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量が前記処理許容閾値を越える場合には、プラズマドーピング処理を停止させる、第１〜６のいずれか１つの態様に記載のプラズマドーピング処理装置を提供する。【００２３】
本発明の第８態様によれば、前記基板冷却用ガスはヘリウムガスである第１〜７のいずれか１つの態様に記載のプラズマドーピング処理装置を提供する。【００２４】
本発明の第９態様によれば、前記プラズマドーピング用ガス供給装置は、Ｂ２Ｈ６を含むガスを前記ドーピング原料ガスとして供給する装置である第１〜８のいずれか１つの態様に記載のプラズマドーピング処理装置を提供する。【００２５】
本発明の第１０態様によれば、前記プラズマドーピング用ガス供給装置は、ボロンを含みかつ希ガス又は水素で希釈しているガスを、前記プラズマドーピング用ガスとして供給する装置である第１〜８のいずれか１つの態様に記載のプラズマドーピング処理装置を提供する。【００２６】
本発明の第１１態様によれば、前記プラズマドーピング用ガス供給装置は、ボロンを含みかつヘリウム又は水素で希釈しているガスを、前記プラズマドーピング用ガスとして供給する装置である第１〜８のいずれか１つの態様に記載のプラズマドーピング処理装置を提供する。【００２７】
本発明の第１２態様によれば、前記プラズマドーピング用ガス供給装置は、前記不純物を含みかつ希ガス又は水素で希釈したガスを、前記プラズマドーピング用ガスとして供給する装置であり、前記不純物を含む前記ドーピング原料ガスの濃度は５．０質量％以下である第１〜８のいずれか１つの態様に記載のプラズマドーピング処理装置を提供する。【００２８】
本発明の第１３態様によれば、試料としての基板を、上部に天板を有する真空容器内の下部電極に載置し、
前記下部電極に配置された静電吸着用の電極に電圧を直流電源から印加し、
前記下部電極に高周波電力を高周波電源から印加し、前記真空容器内をガス排気装置で排気するとともに、前記真空容器内に、不純物を含むドーピング原料ガスと希釈用ガスとを含むプラズマドーピング用ガスをプラズマドーピング用ガス供給装置から供給し、
前記基板と前記下部電極の間に、前記希釈用ガスと同じ基板冷却用ガスを供給し、
前記基板冷却用ガスの流量を測定して前記基板冷却用ガスの前記真空容器内への漏れ量を流量測定装置で測定し、
前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に応じて前記希釈用ガスの供給量を減少させるように前記プラズマドーピング用ガス供給装置を制御装置で制御したのち、
前記基板に対してプラズマドーピングを行なう、
プラズマドーピング処理方法を提供する。【００２９】
本発明の第１４態様によれば、試料としての基板を、上部に天板を有する真空容器内の下部電極に載置し、
前記下部電極に配置された静電吸着用の電極に電圧を直流電源から印加し、
前記下部電極に高周波電力を高周波電源から印加し、前記真空容器内をガス排気装置で排気するとともに、前記真空容器内に、不純物を含むドーピング原料ガスと希釈用ガスとを含むプラズマドーピング用ガスをプラズマドーピング用ガス供給装置から供給し、
前記基板と前記下部電極の間に、前記希釈用ガスと同じ基板冷却用ガスを供給し、
前記基板冷却用ガスの流量を測定して前記基板冷却用ガスの前記真空容器内への漏れ量を流量測定装置で測定し、
前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に応じてプラズマドーピング処理時間を長くするように前記高周波電源と前記ガス排気装置と前記プラズマドーピング用ガス供給装置と前記直流電源とを制御装置で制御したのち、
前記基板に対してプラズマドーピングを行なう、
プラズマドーピング処理方法を提供する。【００３０】
本発明の第１５態様によれば、前記プラズマドーピング用ガス供給装置を前記制御装置で制御するとき、前記真空容器内に供給する前記希釈ガスの流量若しくは前記不純物ガスの質量濃度と、前記基板と同じ大きさでかつ同じ材質のダミー基板のシート抵抗の値との関係情報を基に、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に応じて前記希釈用ガスの供給量を減少させるように前記プラズマドーピング用ガス供給装置を前記制御装置で制御するようにした、第１３の態様に記載のプラズマドーピング処理方法を提供する。【００３１】
本発明の第１６態様によれば、前記プラズマドーピング用ガス供給装置を前記制御装置で制御する前に、
前記不純物プラズマドーピングを、前記基板に代えて、前記基板と同じ大きさでかつ同じ材質のダミー基板に対して行い、前記ダミー基板に不純物を導入し、
次いで、前記ダミー基板の前記不純物をアニールにより電気的に活性化させ、
次いで、前記ダミー基板のシート抵抗の値を測定し、測定結果を記憶部に記憶し、更に、前記真空容器内に供給する不純物ガスの流量は変更せずに前記希釈ガスの流量を変更し、前記基板と同じ大きさでかつ同じ材質の別のダミー基板に不純物を導入し、
次いで、前記別のダミー基板の基板不純物をアニール装置により電気的に活性化させ、
次いで、前記別のダミー基板のシート抵抗の値を測定し、測定結果を前記記憶部に記憶して、前記真空容器内に供給する希釈ガスの流量若しくは前記不純物ガスの質量濃度とシート抵抗の関係情報を前記記憶部に記憶したのち、
前記プラズマドーピング用ガス供給装置を前記制御装置で制御するとき、前記真空容器内に供給する前記希釈ガスの流量若しくは前記不純物ガスの質量濃度と、前記基板と同じ大きさでかつ同じ材質のダミー基板のシート抵抗の値との関係情報を基に、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に応じて前記希釈用ガスの供給量を減少させるように前記プラズマドーピング用ガス供給装置を前記制御装置で制御するようにした、第１３の態様に記載のプラズマドーピング処理方法を提供する。【００３２】
本発明の第１７態様によれば、前記プラズマドーピング用ガス供給装置を前記制御装置で制御する前に、
前記不純物プラズマドーピングを、前記基板に代えて、前記基板と同じ大きさでかつ同じ材質のダミー基板に対して行い、前記ダミー基板に不純物を導入し、
次いで、前記ダミー基板の前記不純物をアニールにより電気的に活性化させ、
次いで、前記ダミー基板のシート抵抗の値を測定し、測定結果を記憶部に記憶し、更に、前記プラズマドーピングの時間を変更し、前記基板と同じ大きさでかつ同じ材質の別のダミー基板に不純物を導入し、
次いで、前記別のダミー基板の基板不純物をアニール装置により電気的に活性化させ、
次いで、前記別のダミー基板のシート抵抗の値を測定し、測定結果を前記記憶部に記憶して、プラズマドーピングの時間とシート抵抗の関係情報を前記記憶部に記憶したのち、
前記プラズマドーピング用ガス供給装置を前記制御装置で制御するとき、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に応じてプラズマドーピング処理時間を長くするように前記高周波電源と前記ガス排気装置と前記プラズマドーピング用ガス供給装置と前記直流電源とを前記制御装置で制御するようにした、第１４の態様に記載のプラズマドーピング処理方法を提供する。【００３３】
本発明の第１８態様によれば、前記高周波電源と前記ガス排気装置と前記プラズマドーピング用ガス供給装置と前記直流電源とを前記制御装置で制御するとき、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に基づき前記基板冷却用ガスが前記真空容器内に漏れていないと前記制御装置により判定された場合は、前記制御装置による前記制御を行なうことなく前記プラズマドーピングを行う一方、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に基づき前記基板冷却用ガスが前記真空容器内に漏れていると前記制御装置により判定された場合は、前記制御装置の制御の下に前記記憶部に記憶した前記関係情報と前記流量測定装置で測定された前記漏れ量との比較を行った結果として求められた前記プラズマドーピング時間の長さに、前記プラズマドーピング時間を長くするように前記高周波電源と前記ガス排気装置と前記プラズマドーピング用ガス供給装置と前記直流電源とを前記制御装置で制御するようにした第１４の態様に記載のプラズマドーピング処理方法を提供する。【００３４】
本発明の第１９態様によれば、前記プラズマドーピング用ガス供給装置を前記制御装置で制御するとき、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に基づき前記基板冷却用ガスが前記真空容器内に漏れていないと前記制御装置により判定された場合は、前記制御装置による前記制御を行なうことなく前記プラズマドーピングを行う一方、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に基づき前記基板冷却用ガスが前記真空容器内に漏れたと前記制御装置により判定された場合には、前記制御装置の制御の下に、前記基板冷却用ガスの流量を、前記希釈用ガスの流量から減らした状態で前記真空容器内に供するように、前記プラズマドーピング用ガス供給装置を前記制御装置で制御する第１３の態様に記載のプラズマドーピング処理方法を提供する。【００３５】
本発明の第２０態様によれば、前記基板冷却用ガスはヘリウムガスである第１３〜１９のいずれか１つの態様に記載のプラズマドーピング処理方法を提供する。【００３６】
本発明の第２１態様によれば、前記プラズマドーピング用ガスを前記プラズマドーピング用ガス供給装置から供給するとき、前記不純物を含みかつ希ガス又は水素で希釈したガスを、前記プラズマドーピング用ガスとして供給し、前記不純物を含む前記ドーピング原料ガスの濃度が５．０質量％以下である第１３〜２０のいずれか１つの態様に記載のプラズマドーピング処理方法を提供する。【００３７】
本発明の第２２態様によれば、前記プラズマドーピング用ガスを前記プラズマドーピング用ガス供給装置から供給するとき、ボロンを含みかつ希ガス又は水素で希釈しているガスを、前記プラズマドーピング用ガスとして供給する第１３〜２０のいずれか１つの態様に記載のプラズマドーピング処理方法を提供する。【００３８】
本発明の第２３態様によれば、前記プラズマドーピング用ガスを前記プラズマドーピング用ガス供給装置から供給するとき、Ｂ２Ｈ６を含むガスを前記ドーピング原料ガスとして供給する第１３〜２０のいずれか１つの態様に記載のプラズマドーピング処理方法を提供する。【００３９】
本発明の第２４態様によれば、前記基板冷却用ガスはヘリウムガスである第１３〜２０のいずれか１つの態様に記載のプラズマドーピング処理方法を提供する。【００４０】
本発明の第２５態様によれば、前記プラズマドーピング用ガス供給装置より前記真空容器内に前記プラズマドーピング用ガスを供給するとき、ボロンを含みかつ希ガス又は水素で希釈している前記プラズマドーピング用ガスの総流量は、前記基板と前記下部電極の間に供給する前記基板冷却用ガスの前記真空容器内への漏れ量の誤差判定用閾値をＸ  ｃｍ３／分とした場合、５００×Ｘ  ｃｍ３／分以下である第１３〜１６のいずれか１つの態様に記載のプラズマドーピング処理方法を提供する。【００４１】
本発明の第２６態様によれば、前記プラズマドーピング用ガスを前記プラズマドーピング用ガス供給装置から供給するとき、前記プラズマドーピング用ガスの前記希釈用ガスはヘリウムガスである第１３〜２５のいずれか１つの態様に記載のプラズマドーピング処理方法を提供する。【００４２】
本発明の第２７態様によれば、前記プラズマドーピング用ガスを前記プラズマドーピング用ガス供給装置から供給するとき、前記プラズマドーピング用ガスにおいて、前記ボロンに代えて、リンとする第２２の態様に記載のプラズマドーピング処理方法を提供する。【００４３】
本発明の第２８態様によれば、前記プラズマドーピング用ガスを前記プラズマドーピング用ガス供給装置から供給するとき、前記プラズマドーピング用ガスにおいて、前記ボロンに代えて、砒素とする第２２の態様に記載のプラズマドーピング処理方法を提供する。
【発明の効果】
【００４４】
プラズマドーピング処理で試料である基板に不純物の導入を行う際に、基板冷却用ガスが前記真空容器内へ漏れ出した場合でも、本発明によって前記真空容器内への前記基板冷却用ガスの漏れによるシート抵抗の変動を補正することができる。
したがって、プラズマドーピングによる不純物の導入量の再現性を高精度化することができ、歩留まりを改善することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
本発明のこれらと他の目的と特徴は、添付された図面についての好ましい実施形態に関連した次の記述から明らかになる。この図面においては、
【図１Ａ】図１Ａは、本発明の一実施形態にかかるプラズマドーピング処理装置の構成を示す概略図であり、
【図１Ｂ】図１Ｂは、本発明の前記実施形態にかかるプラズマドーピング処理装置の制御装置などの構成を示すブロック図であり、
【図２】図２は、図１Ａのプラズマドーピング処理装置において試料と下部電極の間にヘリウムガスを供給する閉ループ構造の下部電極とヘリウム配管を示す図であり、
【図３】図３は、図１Ａのプラズマドーピング処理装置において試料と下部電極の間にヘリウムガスを供給する開ループ構造の下部電極とヘリウム配管を示す図であり、
【図４】図４は、本発明の前記実施形態にかかるプラズマドーピング処理装置のヘリウム漏れ判定とプラズマドーピングのパラメータ修正のフローチャートであり、
【図５】図５は、本発明の前記実施形態にかかるプラズマドーピング処理装置の希釈用ヘリウムガスの流量の違いとシート抵抗の関係情報を取得するためのフローチャートであり、
【図６】図６は、本発明の前記実施形態にかかるプラズマドーピング処理装置の所望の希釈用ヘリウムガス流量に対するヘリウムガスの増加量とシート抵抗の関係情報を取得するためのフローチャートであり、
【図７】図７は、本発明の前記実施形態にかかるプラズマドーピング処理装置のプラズマドーピング時間とシート抵抗の関係情報を取得するためのフローチャートであり、
【図８】図８は、本発明の前記実施形態にかかるプラズマドーピング処理装置の所望のプラズマドーピング時間とシート抵抗の関係情報を示すグラフであり、
【図９】図９は、本発明の前記実施形態にかかるプラズマドーピング処理装置の不純物濃度とシート抵抗の関係情報を示すグラフであり、
【図１０】図１０は、本発明の前記実施形態にかかるプラズマドーピング処理装置のプラズマドーピングのパラメータ修正前のシート抵抗と積算放電時間との関係情報を示すグラフであり、
【図１１】図１１は、本発明の前記実施形態にかかるプラズマドーピング処理装置のシート抵抗と基板冷却用ヘリウムの漏れ流量との関係情報を示すグラフであり、
【図１２】図１２は、本発明の前記実施形態にかかるプラズマドーピング処理装置のプラズマドーピングのパラメータ修正後のシート抵抗と積算放電時間との関係情報を示すグラフであり、
【図１３】図１３は、本発明の前記実施形態にかかるプラズマドーピング処理装置のヘリウムガスの漏れ量とプラズマドーピング時間との関係情報を示すグラフであり、
【図１４】図１４は、従来のプラズマ処理装置の構成を示す概略図であり、
【図１５】図１５は、図１４のプラズマ処理装置において試料と下部電極の間にヘリウムガスを供給する閉ループ構造の下部電極とヘリウム配管を示す図であり、
【図１６】図１６は、図１４のプラズマ処理装置において試料と下部電極の間にヘリウムガスを供給する開ループ構造の下部電極とヘリウム配管を示す図であり、
【図１７】図１７は、公知の試料のシート抵抗とドーズ量の関係を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。【００４７】
本発明の第１の実施形態にかかるプラズマドーピング処理装置は、図１Ａに示すように、上部に天板７を有する真空容器（真空室の一例）１１と、前記真空容器１１内の中間部に配置されるとともに試料の一例としての基板６をその上面に載置する下部電極３と、前記下部電極３に高周波電力を印加する高周波電源４と、前記真空容器１１の底面に配置されて前記真空容器１１内を排気するガス排気装置１と、前記真空容器１１内にプラズマドーピング用ガスを供給するガス供給装置１０と、前記下部電極３内に配置された静電吸着用の電極１８と、前記静電吸着用電極１８に電圧を印加する直流電源１９とを備えて構成し、前記試料６に対してプラズマドーピングを行なうようにしたものである。【００４８】
ガス供給装置１０は、ドーピング原料ガス供給装置１０ａと希釈用ガス供給装置１０ｂとからそれぞれ所望の不純物元素を含むドーピング原料ガス、例えば、Ｂ２Ｈ６ガスと希釈用ガスとが供給されてガス供給配管４２で混合されたのち、ガス供給口９を介して真空容器１１内に供給される。よって、ガス供給装置１０は、不純物を含みかつ希ガス又は水素で希釈したガスを、前記プラズマドーピング用ガスとして供給する装置であり、前記不純物を含む前記ドーピング原料ガスの濃度は５．０質量％以下であるのが好ましい。もし、ドーピング原料ガスの濃度が５．０質量％より大きいガスを使用する場合、Ｂ２Ｈ６の爆発の可能性も出る為、使用しないことが好ましい。また、５．０質量％以上のガスを作成することが困難である。したがって、使用可能な、不純物を含むガスとしては、Ｂ２Ｈ６のみのガスを使用し、Ｂ２Ｈ６のみのガスを希釈用ガスと混合して供給するか、５．０質量％以下の不純物含むガスと希釈用ガスを混合して供給するかのどちらかのガスを使用することになる。しかしながら、Ｂ２Ｈ６のみを使用し、希釈用ガスと混合した場合、爆発の危険性の大きな濃度に容易に混合できてしまい、危険である。その為、５．０質量％以下の不純物を含むガスを使用することが好ましい。【００４９】
真空容器１１内の圧力を一定に保つために調圧弁２が真空容器１１の底面に設けられており、真空容器１１内に供給されたドーピング用ガスは真空容器１１内を通り、調圧弁２通って排気ポンプ１より排気される。【００５０】
真空容器１１の上面には誘電体窓７としての石英天板が設けられ、その上にプラズマ励起用のコイル８が設けられている。コイル８には高周波電源５が接続され、コイル８に高周波を供給できるようになっている。コイル８に供給された高周波によって生成された電場は、誘電体窓７を介して真空容器１１内に供給される。この電場によって真空容器１１内に供給されたドーピング原料ガスがエネルギーを受取り、プラズマドーピングに影響を及ぼすイオン又はラジカルなどのプラズマ状態となる。【００５１】
また、下部電極３には高周波電源４が接続されており、下部電極３に所望の電圧を発生させることが可能となっており、この下部電極３に発生した電圧はプラズマに対して負の電位を持っている。【００５２】
また、下部電極３内に設置させている静電吸着電極１８に直流電源１９より電圧を印加することにより（図２又は図３参照）、試料６は下部電極３と静電吸着し、試料６と下部電極３の間に、基板冷却用ガスの一例としてのヘリウムガスを供給する。前記試料６と前記下部電極３の間にヘリウムガスを供給する方式としては、図２に記載している閉ループ制御方式と、図３に記載している開ループ制御方式が知られている。【００５３】
まず、図２における閉ループ制御方式においては、前記基板冷却用ガスの一例としてのヘリウムガスは、ヘリウムガス供給装置２０より供給され、基板冷却用ガス供給配管５０を通り、バルブ１３を介して、流量測定装置（漏れ量測定装置）の一例としての基板冷却ガス用調圧兼流量制御ユニット１４に入る。基板冷却用ヘリウムガス調圧兼流量制御ユニット１４では、前記基板冷却用のヘリウムガスの調圧及び流量制御を行いつつ、さらに、基板冷却用ガス供給排気配管５２のバルブ１５を通って、前記試料６と前記下部電極３の間に供給される。その際、排気ポンプ１７に連結された排気配管５１に設けられたバルブ１６は閉状態である。一方、供給したヘリウムガスを排気ポンプ１７で排気する場合、バルブ１３は閉状態でかつバルブ１５及びバルブ１６は開状態となる。【００５４】
また、図３における開ループ制御方式においては、前記基板冷却用のヘリウムガスは、ヘリウムガス供給装置２０より供給され、基板冷却用ガス供給配管５４を通り、バルブ２８を介して、基板冷却ガス用流量制御ユニット２３に入る。基板冷却ガス用流量制御ユニット２３では、前記基板冷却用のヘリウムガスの流量制御を行いつつ、さらに、基板冷却用ガス供給配管５４のバルブ２７を通り、さらに、基板冷却用ガス供給排気配管５５のバルブ２６を通って、前記試料６と前記下部電極３の間に供給される。その際、排気ポンプ１７に連結された排気配管５６に設けられたバルブ２１は閉状態である。一方、供給された前記ヘリウムガスは、排気配管５７を通り、基板冷却ガス用調圧兼流量制御ユニット２４に入る。基板冷却用ヘリウムガス調圧兼流量制御ユニット２４では、排気配管５７から排気される基板冷却用ヘリウムガスの調圧及び流量制御を行いつつ、前記ヘリウムガスは、排気配管５７のバルブ２５、２２を通り、排気ポンプ１７にて排気される。このとき、バルブ２１は開状態となる。なお、この方式では、基板冷却ガス用流量制御ユニット２３と基板冷却ガス用調圧兼流量制御ユニット２４と制御装置１００の演算機能（後述する制御装置１００の演算部１００ａ）とにより、流量測定装置（漏れ量測定装置）の一例を構成する。【００５５】
また、制御装置１００は、プラズマドーピングの処理の動作制御を行なうものであって、高周波電源４と、ガス排気装置１と、ガス供給装置１０と、直流電源１９と、高周波電源５と、排気ポンプ１７と、ヘリウムガス供給装置２０とに接続されてそれぞれの動作制御を行なうとともに、図２における閉ループ制御方式では基板冷却用ヘリウムガス調圧兼流量制御ユニット１４に、図３における開ループ制御方式では基板冷却ガス用流量制御ユニット２３と基板冷却用ヘリウムガス調圧兼流量制御ユニット２４に接続されてそれぞれの動作制御を行なう。制御装置１００の一例としては、図１Ｂに示すように、前記動作制御を行う制御部１００ｃと、制御部１００ｃにより制御される演算部１００ａと、制御部１００ｃにより制御される判定部１００ｂと有している。制御装置１００には、さらに、プラズマドーピングの処理の動作制御に必要な情報及びデータを記憶する記憶部１０１が接続されている。また、図３における開ループ制御方式において基板冷却ガス用流量制御ユニット２３と基板冷却用ヘリウムガス調圧兼流量制御ユニット２４が制御装置１００に接続される場合には、基板冷却ガス用流量制御ユニット２３と基板冷却用ヘリウムガス調圧兼流量制御ユニット２４とから出力される流量差を演算する演算機能を内蔵し、演算結果に基づいて、基板冷却ガス用流量制御ユニット２３又は基板冷却用ヘリウムガス調圧兼流量制御ユニット２４を動作制御可能としている。この制御装置１００は、以下で詳細に説明するが、前記流量測定装置で測定された流量（漏れ量）に応じて前記希釈用ガスの供給量を減少させる（例えば、漏れ量が多ければ、その分だけ前記希釈用ガスの供給量を減少させる）ように前記プラズマドーピング用ガス供給装置１０を制御するか、又は、前記流量測定装置で測定された流量（漏れ量）に応じてプラズマドーピング処理時間を長くする（例えば、漏れ量が多ければ、その分だけプラズマドーピング処理時間を長くする）ように前記高周波電源４と前記ガス排気装置１と前記プラズマドーピング用ガス供給装置１０と前記直流電源１９とヘリウムガス供給装置２０などを制御するようにしている。【００５６】
このような構成のプラズマドーピング処理装置においてガス供給口９より真空容器内１１に供給されたプラズマドーピング原料ガス、例えば、Ｂ２Ｈ６が高周波電力を印加されたコイル８によって生成された電場によってプラズマ状態となり、そのプラズマ中のボロンイオンが高周波電源４によって下部電極３に発生したプラズマに対して負の電位を持つ電圧によって試料６の表面に導入される。【００５７】
このようにして不純物が導入された試料６の上に金属配線層を形成した後、所定の酸化膜雰囲気の中において金属配線層の上に薄い酸化膜を形成し、その後、ＣＶＤ装置等により試料６上にゲート電極を形成すると、例えば、ＭＯＳトランジスタが得られる。【００５８】
一般に、プラズマドーピング処理装置において、試料６の表面への不純物の導入量の制御は、プラズマドーピングの処理時間と不純物の質量濃度で制御している。ここで、前述の従来の制御装置１４０の下にヘリウムガスの真空容器１１１内への漏れが無いと閾値によって判定された場合において、閾値以下のヘリウムガスが真空容器１１１内に漏れていた場合においても、プラズマ中の試料１０６に導入すべき不純物の濃度が低下し、単位時間当たりの試料１０６の表面への不純物の導入量が減少してしまう。従って、所望の時間で、試料１０６に所望の不純物の量の導入が行えず、試料１０６は不良品となり、歩留まりが低下してしまうという課題がある。【００５９】
尚、本発明者らは、この課題は以下の理由によるものであるという知見を得るに至った。その知見を以下に説明する。【００６０】
互いに同じヘリウムガス供給の機構を有する、プラズマ処理装置、例えば、エッチング処理装置とプラズマドーピング処理装置とで、ヘリウムガスの真空容器１１内への漏れの影響を大きさの違いについて説明する。【００６１】
エッチング処理装置では、真空容器内１１へ供給されたガスをプラズマ状態とし、プラズマ粒子（イオン、ラジカル）を多く生成している。これは、基板上にシリコン又はシリコン以外のものをＣＶＤ又はＰＶＤによって成膜し、その上にパターニングを行い、パターンで保護されていない部分をエッチングによって、大量に取り除かなければならない為である。一方、プラズマドーピングではパターニングの形をほとんど変化させずに試料１０６の表面に不純物を導入しなければならない。その為、プラズマ中の粒子（イオン、ラジカル）の数をエッチング処理に比べると、桁違いに少なくしなければならない。【００６２】
したがって、前述の前記真空容器１１１内へ少量のヘリウムガスが漏れた場合で、エッチングには影響が出ない場合であっても、プラズマドーピングでは、プラズマドーピングに寄与するプラズマ中の粒子（イオン、ラジカル）の数が非常に少ないので、試料１０６への不純物の導入量は変動しやすいというものである。【００６３】
この前記の課題を解決するための手段を以下で説明する。【００６４】
制御装置１００の制御部１００ｃの制御下で、真空容器１１内へのヘリウムガスの漏れ量の測定を、図２における閉ループ制御方式においては基板冷却ガス用調圧兼流量制御ユニット１４により行い、図３における開ループ制御方式においては基板冷却ガス用流量制御ユニット２３と基板冷却ガス用調圧兼流量制御ユニット２４との２つにより行い、測定結果を基に、前記真空容器１１内へヘリウムガスが漏れているのか、漏れていないのかの判定を制御装置１００の判定部１００ｂにより行うようにしている。以下、これについて、詳細に説明する。【００６５】
まず、前述した図２における閉ループ制御方式での真空容器１１内へのヘリウムガスの漏れ量の測定について説明を行う。【００６６】
ヘリウムガスは、ヘリウムガス供給装置２０より供給配管５０を通って供給され、バルブ１３を介し、基板冷却ガス用調圧兼流量制御ユニット１４に入る。そして、このヘリウムガスは、基板冷却ガス用調圧兼流量制御ユニット１４で圧力を所定の圧力、言い換えれば、基板冷却ガス用基準圧力に調整されて、配管５０，５２及びバルブ１５を介して、試料６と下部電極３の間の空間に供給される。その際、バルブ１６は閉の状態である。この場合、供給されたヘリウムガスは、排気される場所が無い状態となる。【００６７】
したがって、試料６と下部電極３の間の空間に供給されたヘリウムガスが真空容器１１内に漏れていない場合は、ヘリウムガスが基板冷却ガス用基準圧力に維持されることになり、基板冷却ガス用調圧兼流量制御ユニット１４で測定されたヘリウムガスの供給流量は、ほとんど０  ｃｍ３／分となる。【００６８】
一方、試料６と下部電極３の間の空間から真空容器１１内にヘリウムガスが漏れた場合には、前記供給したヘリウムガスが試料６と下部電極３の間の空間で不足するために、前記ヘリウムガスの圧力（基準圧力）は低下することを基板冷却ガス用調圧兼流量制御ユニット１４で検出する。その低下した圧力を、低下する前の圧力（基準圧力）にするためには、基板冷却ガス用調圧兼流量制御ユニット１４からヘリウムガスの供給が必要である。例えば、ヘリウムガスが基板冷却ガス用調圧兼流量制御ユニット１４から常に２．０  ｃｍ３／分供給されていたとすると、真空容器１１内にはヘリウムガスが約２．０  ｃｍ３／分だけ漏れているということになる。このようにして、真空容器１１内へのヘリウムガスの漏れの量（漏れ量）の測定を行う。言い換えれば、基板冷却ガス用調圧兼流量制御ユニット１４では、試料６と下部電極３の間の空間へ供給する基板冷却用ヘリウムガスの流量と圧力とを測定しておき、所定の圧力が維持できない場合には、所定の圧力が維持できるだけの流量を試料６と下部電極３の間の空間へ供給する。このときの流量を測定すれば、真空容器１１内へのヘリウムガスの漏れの量（漏れ量）を測定していることになる。【００６９】
次に、図３における開ループ制御方式での真空容器１１内へのヘリウムガスの漏れ量の測定について説明を行う。【００７０】
ヘリウムガスは、ヘリウムガス供給装置２０より供給配管５４を通って供給され、バルブ２８を介し、基板冷却ガス用流量制御ユニット２３に入る。そして、このヘリウムガスは、基板冷却ガス用流量制御ユニット２３より、ある流量、例えば、Ａ  ｃｍ３／分で配管５４，５５及びバルブ２７、２６を介して、試料６と下部電極３の間の空間に供給される。その際、バルブ２１は閉の状態である。試料６と下部電極３の間の空間に供給されたヘリウムガスは、試料６と下部電極３の間の空間を通り、基板冷却ガス用調圧兼流量制御ユニット２４に入る。この基板冷却ガス用調圧兼流量制御ユニット２４にて、前記供給されたヘリウムガスの圧力を所定の圧力に調整する。前記ヘリウムガスの圧力を所定の圧力に調整するためには、余剰分の前記ヘリウムガスを、排気配管５７及びバルブ２５と２２を介して排気ポンプ１７に排気する必要がある。その際、バルブ２１は閉状態である。この場合、試料６と下部電極３の空間に供給された前記ヘリウムガスが、試料６と下部電極３の間の空間から真空容器１１内に漏れていない場合、基板冷却ガス用調圧兼流量制御ユニット２４で測定されるヘリウムガスの流量は、基板冷却ガス用流量制御ユニット２３にて供給されたヘリウムガスの流量とほぼ同じになる。【００７１】
一方、試料６と下部電極３の間にて真空容器１１内に前記ヘリウムガスが漏れた場合には、前記供給したヘリウムガスが不足し、圧力は低下することになる。ヘリウムガスの圧力を低下前の圧力に調整するために、基板冷却ガス用調圧兼流量制御ユニット２４にて排気していた余剰分のヘリウムガスの量を調整する必要がある。例えば、基板冷却ガス用流量制御ユニット２３よりＡ＝１０．０  ｃｍ３／分のヘリウムガスを供給していたとすると、試料６と下部電極３の間からヘリウムガスが真空容器１１内に２．０  ｃｍ３／分漏れていた場合、基板冷却ガス用調圧兼流量制御ユニット２４では８．０  ｃｍ３／分の流量が測定される。したがって、基板冷却ガス用流量制御ユニット２３より供給しているヘリウムガスの流量と、基板冷却ガス用調圧兼流量制御ユニット２４で測定されるヘリウムガスの流量との差が、真空容器１１内へのヘリウムガスの漏れ量となる。この差を、基板冷却ガス用流量制御ユニット２３と基板冷却ガス用調圧兼流量制御ユニット２４とから流量情報が入力される制御装置１００の演算機能を利用して求める（一例としては、制御装置１００の演算部１００ａの演算により求める）。このようにして、真空容器１１内へのヘリウムガスの漏れの量の測定を、基板冷却ガス用流量制御ユニット２３と基板冷却ガス用調圧兼流量制御ユニット２４と制御装置１００の演算機能（制御装置１００の演算部１００ａ）とにより行う。【００７２】
ここで、試料６の不純物導入量とシート抵抗の間には、試料６の表面に不純物の導入量が多い場合は、前記試料６のシート抵抗の値は低くなり、不純物の導入量が少ない場合には、シート抵抗の値は高くなるという反対の関係にある。以後、試料６への不純物の導入量についてシート抵抗のみで関係を記述する。
なお、本来、試料６への不純物の導入量についてはドーズ量で表される。
ここで、ドーズ量とは、プラズマドーピング処理によって試料基板に導入された所望の不純物元素の量である。図１７に、公知の同じ熱処理を行った試料のシート抵抗とドーズ量の関係のグラフを示す。図１７に示すように、ドーズ量が多い場合とそれに比べて少ない場合のシート抵抗は、ドーズ量が多い試料の方がドーズ量が少ない試料よりも小さくなるという関係にある。
シート抵抗とドーズ量の間には、図１７に示すようなシート抵抗が増加する場合にはドーズ量は減少するという関係にある。従って、「所望のシート抵抗を得る」ということは、言い換えれば、「所望のドーズ量を得る」ということである。
所望のドーズ量は、単位時間当たりに試料基板に導入できる量に対し、プラズマドーピング時間を設定することで得ることができる。従って、所望のドーズ量をＤ、単位時間当たりに試料基板に導入できる不純物元素の量をＡｃｍ２・ｓｅｃ−１、プラズマドーピング時間をＴｓｅｃとすると、Ｄ＝Ａ×Ｔ  の関係にある。
例えば、所望のドーズ量Ｄ１（＝Ａ１×Ｔ１）を得たい場合に、単位時間当たりに試料基板に導入できる不純物元素の量Ａ１がΔＡだけ減少してＡ２（＝Ａ１−ΔＡ）となった場合、プラズマドーピング時間Ｔ１をΔＴだけ増加させ、Ｔ２（＝Ｔ１＋ΔＴ）と設定することで、所望のドーズ量Ｄ１（＝Ａ２×Ｔ２）を得ることができる。
ここで、単位時間当たりに試料基板に導入できる不純物元素の量Ａは、真空容器内のドーピング原料ガス濃度を減少させることにより減少し、逆にドーピング原料ガス濃度を増加させることにより増加する。
また、プラズマドーピング時間Ｔの設定を変更しない場合に、所望のドーズ量Ｄを得るには、単位時間当たりに試料基板に導入できる不純物元素のＡを一定に保つことで可能となる。真空容器内に冷却用ガスが漏れた場合には、希釈用ガスの供給量を減少させることで、単位時間当たりに試料基板に導入できる不純物元素の量Ａを一定に保つことが可能である。
ドーズ量を測定することに比べ、シート抵抗を測定することの方が容易である為、本願では、本発明の説明に、シート抵抗を用いて説明している。【００７３】
まず、処理すべき基板に対してプラズマドーピングを行なう前に、希釈用ガスの一例としてのヘリウムガスの流量若しくは不純物濃度とシート抵抗の関係のデータ（関係情報）と、プラズマドーピング時間とシート抵抗の関係のデータ（関係情報）を予め取得して、記憶部１０１に記憶させておく。このため、図５において、希釈用ヘリウムガスの流量の違いとシート抵抗の関係情報を取得するためのフローを示す。【００７４】
（ステップＳ５１−１）
真空容器１１内に、プラズマドーピングを行なう基板と同じ大きさでかつ同じ材質の第１のダミー基板を搬入したのち、真空容器１１内にガス供給装置１０よりＦａ  ｃｍ３／分のドーピング原料ガスとＦｂ  ｃｍ３／分の希釈ガス流量を供給し、プラズマドーピングを行い、前記第１のダミー基板に不純物を導入する。ドーピング原料ガスの流量Ｆａ  ｃｍ３／分の一例としては１５  ｃｍ３／分、希釈ガス流量Ｆｂ  ｃｍ３／分の一例としては３５  ｃｍ３／分が挙げられる。【００７５】
（ステップＳ５１−２）
真空容器１１内に、前記第１のダミー基板に代えて、プラズマドーピングを行なう基板と同じ大きさでかつ同じ材質の別のダミー基板（第２のダミー基板）を搬入したのち、真空容器１１内にガス供給装置１０よりＦａ  ｃｍ３／分のドーピング原料ガスと（Ｆｂ＋ｆｂ１）  ｃｍ３／分の希釈ガス流量を供給し、プラズマドーピングを行い、前記第２のダミー基板に不純物を導入する。プラズマドーピング用ガスの濃度はステップＳ５１−１よりも低濃度である。ここで、ｆｂ１  ｃｍ３／分の一例としては１．０  ｃｍ３／分である。【００７６】
（ステップＳ５１−３）
真空容器１１内に、前記第２のダミー基板に代えて、プラズマドーピングを行なう基板と同じ大きさでかつ同じ材質のさらに別のダミー基板（第３のダミー基板）を搬入したのち、真空容器１１内に供給装置１０よりＦａ  ｃｍ３／分のドーピング原料ガスと（Ｆｂ＋ｆｂ２）  ｃｍ３／分の希釈ガス流量を供給し、プラズマドーピングを行い、前記第３のダミー基板に不純物を導入する。本フローでは、供給する希釈ガス流量ｆｂ２は先の希釈ガス流量ｆｂ１よりも大きい場合であり、プラズマドーピング用ガスの濃度はステップＳ５１−２よりもさらに低濃度である。
ここで、本フローでは、ステップＳ５１−１〜Ｓ５１−３に記載したように、３種類のプラズマドーピング用ガスの濃度のデータの取得を行っているが、３種類以上のデータを取得しても問題は無く、取得データ種は多い方が望ましい。ここで、ｆｂ２  ｃｍ３／分の一例としては５  ｃｍ３／分である。【００７７】
（ステップＳ５２）
次いで、制御装置１００の制御部１００ｃの制御の下に、図示しない公知の方法などで、真空容器１１からそれぞれのダミー基板を取り出して、それぞれのダミー基板を図示しないアニール装置に投入し、それぞれのダミー基板の不純物をアニールにより電気的に活性化させる。【００７８】
（ステップＳ５３）
次いで、それぞれのダミー基板のシート抵抗を四探針法などで測定し、そのシート抵抗の情報と希釈ガスの流量若しくは不純物ガス濃度の情報を、記憶部１０１に記憶させる。このようにして記憶部１０１に記憶させる情報の一例を図６に示す。図６は、所望の希釈用ヘリウムガスの流量に対するヘリウムガスの増加量とシート抵抗との関係情報を示すグラフである。ステップＳ５１−１においてＦｂ  ｃｍ３／分の希釈ガス流量でのシート抵抗はＲＳ０であり、ステップＳ５１−２においてＦｂ  ｃｍ３／分の希釈ガス流量に対してｆｂ１  ｃｍ３／分の希釈ガス流量を増加させたときのシート抵抗はＲＳ１であり、ステップＳ５１−３においてＦｂ  ｃｍ３／分の希釈ガス流量に対してｆｂ２  ｃｍ３／分の希釈ガス流量を増加させたときのシート抵抗はＲＳ２である。よって、希釈ガス流量が増加するにつれて、シート抵抗が増加する（言い換えれば、不純物の導入量が少なくなる）ことがわかる。ここで、シート抵抗ＲＳ１の一例としては、シート抵抗ＲＳ０を基準にして、（ＲＳ０×０．９５）  ｏｈｍ／ｓｑ．であり、シート抵抗ＲＳ２の一例としては、シート抵抗ＲＳ０を基準にして、（ＲＳ０×０．９０）  ｏｈｍ／ｓｑ．である。シート抵抗ＲＳ０の一例としては、２５０  ｏｈｍ／ｓｑ．である。【００７９】
また、処理すべき基板に対してプラズマドーピングを行なう前に、プラズマドーピング時間とシート抵抗の関係情報を予め取得して、記憶部１０１に記憶させておく。このため、図７において、プラズマドーピング時間とシート抵抗の関係情報を取得するためのフローを示す。【００８０】
（ステップＳ７１−１）
真空容器１１内に、プラズマドーピングを行なう基板と同じ大きさでかつ同じ材質の第４のダミー基板を搬入したのち、真空容器１１内にガス供給装置１０よりＦａ  ｃｍ３／分のドーピング原料ガスとＦｂ  ｃｍ３／分の希釈ガス流量を供給し、プラズマドーピング時間α秒（０＜α）にてプラズマドーピングを行い、前記第４のダミー基板に不純物を導入する。プラズマドーピング時間α秒の一例としては、６０秒である。【００８１】
（ステップＳ７１−２）
真空容器１１内に、前記第４のダミー基板に代えて、プラズマドーピングを行なう基板と同じ大きさでかつ同じ材質の別のダミー基板（第５のダミー基板）を搬入したのち、真空容器１１内にガス供給装置１０よりＦａ  ｃｍ３／分のドーピング原料ガスとＦｂ  ｃｍ３／分の希釈ガス流量を供給し、プラズマドーピング時間β秒にてプラズマドーピングを行い、前記第５のダミー基板に不純物を導入する。本フローでは時間βの方が時間αより大きい場合である（すなわち、０＜α＜β）。時間βの一例としては、６５秒である。【００８２】
（ステップＳ７１−３）
真空容器１１内に、前記第５のダミー基板に代えて、プラズマドーピングを行なう基板と同じ大きさでかつ同じ材質の別のダミー基板（第６のダミー基板）を搬入したのち、真空容器１１内にガス供給装置１０よりＦａ  ｃｍ３／分のドーピング原料ガスとＦｂ  ｃｍ３／分の希釈ガス流量を供給し、プラズマドーピング時間γ秒にてプラズマドーピングを行い、前記第６のダミー基板に不純物を導入する。本フローでは、時間γの方が時間βよりさらに大きい場合である（すなわち、０＜α＜β＜γ）。時間γの一例としては、７０秒である。
ここで、本フローでは、ステップＳ７１−１〜Ｓ７１−３に記載したように、３種類のプラズマドーピング時間のデータの取得を行っているが、３種類以上のデータを取得しても問題は無く、取得データ種は多い方が望ましい。【００８３】
（ステップＳ７２）
次いで、制御装置１００の制御部１００ｃの制御の下に、図示しない公知の方法などで、真空容器１１からそれぞれのダミー基板を取り出して、それぞれのダミー基板を図示しないアニール装置に投入し、それぞれのダミー基板の不純物をアニールにより電気的に活性化させる。【００８４】
（ステップＳ７３）
次いで、それぞれのダミー基板のシート抵抗を四探針法などで測定し、そのシート抵抗の情報とプラズマドーピング時間の情報を、記憶部１０１に記憶させる。このようにして記憶部１０１に記憶させる情報の一例を図８に示す。図８は、所望のプラズマドーピング時間とシート抵抗との関係情報を示すグラフである。ステップＳ７１−１においてプラズマドーピング時間α秒でのシート抵抗はＲＳαであり、ステップＳ５１−２においてプラズマドーピング時間β秒でのシート抵抗はＲＳβであり、ステップＳ５１−３においてプラズマドーピング時間γ秒でのシート抵抗はＲＳγである。よって、プラズマドーピング時間が増加するにつれて、シート抵抗が減少する（言い換えれば、不純物の導入量が多くなる）ことがわかる。ここで、シート抵抗ＲＳβの一例としては、シート抵抗ＲＳαを基準にして、（ＲＳα×１．０５）  ｏｈｍ／ｓｑ．であり、シート抵抗ＲＳγの一例としては、シート抵抗ＲＳαを基準にして、（ＲＳα×１．１０）  ｏｈｍ／ｓｑ．である。シート抵抗ＲＳαの一例としては、２５０  ｏｈｍ／ｓｑ．である。【００８５】
次に、希釈用ヘリウムガスの流量、若しくは不純物濃度とシート抵抗の関係情報のデータ（関係情報）と、プラズマドーピング時間とシート抵抗の関係のデータ（関係情報）の取得が終了したのち、記憶部１０１に記憶させた、希釈用ヘリウムガスの流量若しくは不純物濃度とシート抵抗の関係のデータ（関係情報）と、プラズマドーピング時間とシート抵抗の関係のデータ（関係情報）に、図１３のような関連性を持たせておく。例えば、所望の時間で所望のシート抵抗を得るためのガスの流量が、ドーピング原料ガスＦａ  ｃｍ３／分で希釈ガス流量がＦｂ  ｃｍ３／分であった場合、希釈ガスの流量がｆｂ１ｃｍ３／分だけ多く供給された場合に所望のシート抵抗を得るための時間は、前記試料６への所望の不純物を導入するプラズマドーピングの時間を時間（β−α）秒だけ増加させることがわかる。また、希釈ガスの流量がｆｂ２ｃｍ３／分だけ多く供給された場合に所望のシート抵抗を得るための時間は、前記試料６への所望の不純物を導入するプラズマドーピングの時間を時間（γ−α）秒だけ増加させることがわかる。よって、希釈ガスの流量がｆｂ１ｃｍ３／分、例えば１．０  ｃｍ３／分だけ多く供給された場合に所望のシート抵抗を得るための時間は、前記試料６への所望の不純物を導入するプラズマドーピングの時間として（β−α）秒、例えば＋５秒である。先の例では、（β−α）秒＝（６５−６０）秒＝＋５秒である。【００８６】
図４において、前記課題を解決するためのプラズマドーピングパラメータの修正フローを示す。【００８７】
（ステップＳ４１）
まず、制御装置１００の制御部１００ｃの制御の下に、試料６を下部電極３の上に載置する。【００８８】
（ステップＳ４２Ｃ若しくはステップＳ４２Ｏ）
次いで、前記試料６と前記下部電極３の間にヘリウムガスを供給する方式に応じて、ステップＳ４２Ｃ若しくはステップＳ４２Ｏのいずれかを行なう。すなわち、制御装置１００の制御部１００ｃの制御の下に、直流電源１９より下部電極３内に設置されている静電吸着用電極１８に電圧を供給し、試料６を下部電極３に静電吸着させる。その後、試料６と下部電極３の間に基板冷却用ヘリウムガスの供給を行う。より具体的には、図２に記載している閉ループ制御方式の場合には、前記静電吸着後に、ステップＳ４２Ｃにおいて、試料６と下部電極３との間に基板冷却用ヘリウムガスを圧力Ｂ  Ｐａで供給する。図３に記載している開ループ制御方式の場合には、前記静電吸着後に、ステップＳ４２Ｏにおいて、試料６と下部電極３との間に基板冷却用ヘリウムガスを流量Ａ  ｃｍ３／分、圧力Ｂ  Ｐａで供給する。圧力Ｂ  Ｐａの一例としては６００Ｐａである。【００８９】
（ステップＳ４３）
次いで、制御装置１００の制御部１００ｃの制御の下に、ガス供給装置１０よりドーピング原料ガスをＦａ  ｃｍ３／分の設定で供給を行い、希釈用ガスをＦｂ  ｃｍ３／分の設定で供給を行い、ガス供給口９より真空容器１１内へ供給する。【００９０】
（ステップＳ４４）
次いで、制御装置１００の制御部１００ｃの制御の下に、試料６と下部電極３の間に供給したヘリウムガスの真空容器１１内への漏れ量の測定を行う。【００９１】
まず、前述した図２における閉ループ制御方式における、真空容器１１内へのヘリウムガスの漏れ量の測定について説明を行う。基板冷却用ヘリウムガスは、ヘリウムガス供給装置２０より供給され、バルブ１３を介し、基板冷却ガス用調圧兼流量制御ユニット１４に入り、試料６と下部電極３の間に供給されるヘリウムガスの圧力が基板冷却ガス供給圧力Ｂ  Ｐａに調整されて、バルブ１５を介して、試料６と下部電極３の間に供給される。その際、バルブ１６は閉の状態である。この場合、供給されたヘリウムガスは、排気される場所が無い状態となる。したがって、試料６と下部電極３の間に供給されたヘリウムガスが漏れていない場合、基板冷却ガス用調圧兼流量制御ユニット１４でのヘリウムガスの供給流量は、ほとんど０  ｃｍ３／分となる。ここで、試料６と下部電極３の間から真空容器１１内にヘリウムガスが漏れた場合、供給したヘリウムガスが不足するために、ヘリウムガスの圧力は基板冷却ガス供給圧力Ｂ  Ｐａより低下することを基板冷却ガス用調圧兼流量制御ユニット１４で検出する。その低下した圧力を、基板冷却ガス供給圧力Ｂ  Ｐａにするために、基板冷却ガス用調圧兼流量制御ユニット１４からヘリウムガスが試料６と下部電極３の間に供給される。例えば、ヘリウムガスが常に２．０  ｃｍ３／分流れていたとすると、真空容器１１内にはヘリウムガスが約２．０  ｃｍ３／分漏れているということになる。このようにして、真空容器１１内へのヘリウムガスの漏れの量の測定を基板冷却ガス用調圧兼流量制御ユニット１４で行う。【００９２】
次に、図３における開ループ制御方式における、真空容器１１内へのヘリウムガスの漏れ量の測定について説明を行う。基板冷却用ヘリウムガスは、ヘリウムガス供給装置２０より供給され、バルブ２８を介し、基板冷却ガス用流量制御ユニット２３に入る。基板冷却ガス用流量制御ユニット２３により、試料６と下部電極３の間に供給されるヘリウムガスの流量が基板冷却ガス供給流量Ａ  ｃｍ３／分に調整されて、バルブ２７、２６を介して、試料６と下部電極３の間に供給される。前記供給されたヘリウムガスは、試料６と下部電極３の間を通り、基板冷却ガス用調圧兼流量制御ユニット２４に入り、この基板冷却ガス用調圧兼流量制御ユニット２４にて、前記供給されたヘリウムガスの圧力が基板冷却ガス供給圧力Ｂ  Ｐａになるように調整される。ヘリウムガスを基板冷却ガス供給圧力Ｂ  Ｐａに調整するために余剰分のヘリウムガスが、バルブ２５、２２を介して排気ポンプ１７に排気される。その際、バルブ２１は閉状態である。この場合、前記供給されたヘリウムガスが試料６と下部電極３の間から真空容器１１内に漏れていない場合、基板冷却ガス用調圧兼流量制御ユニット２４で測定されるヘリウムガスの流量は、基板冷却ガス用流量制御ユニット２３にて供給された基板冷却ガス供給流量Ａ  ｃｍ３／分とほぼ同じになる。ここで、試料６と下部電極３の間にて真空容器１１内にヘリウムガスが漏れた場合には、基板冷却ガス供給流量Ａ  ｃｍ３／分より減少してヘリウムガスが不足し、圧力は基板冷却ガス供給圧力Ｂ  Ｐａより低下することを基板冷却ガス用調圧兼流量制御ユニット２４で検出する。ヘリウムガスの圧力を基板冷却ガス供給圧力Ｂ  Ｐａに調整するために、基板冷却ガス用調圧兼流量制御ユニット２４にて排気していた余剰分のヘリウムガスの量を調整する。例えば、基板冷却ガス用流量制御ユニット２３より１０．０  ｃｍ３／分のヘリウムガスを供給していた場合とする。試料６と下部電極３の間からヘリウムガスが真空容器１１内に２．０  ｃｍ３／分漏れていた場合、基板冷却ガス用調圧兼流量制御ユニット２４では８．０  ｃｍ３／分の流量が測定される。したがって、基板冷却ガス用流量制御ユニット２３より供給しているヘリウムガスの流量と、基板冷却ガス用調圧兼流量制御ユニット２４で測定されるヘリウムガスの流量との差が、真空容器１１内へのヘリウムガスの漏れとなる。この差を、基板冷却ガス用流量制御ユニット２３と基板冷却ガス用調圧兼流量制御ユニット２４とから流量情報が制御装置１００の制御部１００ｃを介して演算部１００ａに入力されたのち、入力された情報を基に制御装置１００の演算部１００ａで演算により求める。このようにして、真空容器１１内へのヘリウムガスの漏れの量の測定を、基板冷却ガス用流量制御ユニット２３と基板冷却ガス用調圧兼流量制御ユニット２４と制御装置１００の演算部１００ａとにより行う。【００９３】
（ステップＳ４５）
ステップＳ４４にて、基板冷却ガス用調圧兼流量制御ユニット１４により検出されたヘリウムガスの流量、又は、基板冷却ガス用流量制御ユニット２３と基板冷却ガス用調圧兼流量制御ユニット２４とでそれぞれ測定して制御装置１００の演算部１００ａで求められたヘリウムガスの流量差から、真空容器１１内へヘリウムガスが漏れているか否かを、制御装置１００の判定部１００ｂにより判定する。この判定は、あらかじめ記憶部１０１に記憶された、２つ以上有する閾値のうちの１つである誤差判定用閾値Ｔｈ１を使用して制御装置１００の判定部１００ｂにより判定する。このステップでは、前記測定したヘリウムガスの流量差が誤差判定用閾値Ｔｈ１以下であるか、否かを制御装置１００の判定部１００ｂで判定する。基板冷却ガス用調圧兼流量制御ユニット１４により検出されたヘリウムガスの流量、又は、基板冷却ガス用流量制御ユニット２３と基板冷却ガス用調圧兼流量制御ユニット２４とでそれぞれ測定して制御装置１００の演算部１００ａで求められたヘリウムガスの流量差が、前記誤差判定用閾値Ｔｈ１以下であれば、誤差範囲内であり、無視できると制御装置１００の判定部１００ｂで判定することができる。前記検出された流量又は流量差が前記誤差判定用閾値Ｔｈ１を越えていると、誤差範囲を超えており、基板冷却用ガスが真空容器１１内へ漏れていると制御装置１００の判定部１００ｂで判定することができる。【００９４】
よって、ステップＳ４５の以降は、
（ａ）ヘリウムガスの流量差が誤差判定用閾値Ｔｈ１以下であって、無視できる程度の流量であり、ヘリウムガスが真空容器１１内に漏れていないと制御装置１００の判定部１００ｂで判定した場合、
（ｂ）ヘリウムガスの流量差が誤差判定用閾値Ｔｈ１を超えておりて、無視できない程度の流量であり、ヘリウムガスが真空容器１１内に漏れていると制御装置１００の判定部１００ｂで判定した場合、
の２つの場合に分かれて進む。
まず、ステップＳ４５において、前記した（ａ）のヘリウムガスが真空容器１１内に漏れていないと制御装置１００の判定部１００ｂで判定した場合、制御装置１００の制御部１００ｃの制御の下に、ステップＳ４６ａに進む。
また、ステップＳ４５において、前記した（ｂ）のヘリウムガスが真空容器１１内に漏れていると制御装置１００の判定部１００ｂで判定した場合、制御装置１００の制御部１００ｃの制御の下に、ステップＳ４６ｂに進む。【００９５】
（ステップＳ４６ａ）
制御装置１００の制御部１００ｃの制御の下に、設定条件通りに、プラズマドーピングを行い、試料６の表面に所望の量の不純物を導入し、ステップＳ４８ａに進む。【００９６】
（ステップＳ４８ａ）
制御装置１００の制御部１００ｃの制御の下に、試料６に所望の量の不純物の導入が完了すると、ステップＳ４９ａに進む。【００９７】
（ステップＳ４９ａ）
次いで、制御装置１００の制御部１００ｃの制御の下に、図示しない公知の方法などで、真空容器１１内からプラズマドーピングの終了した試料を取り出し、次の試料を真空容器１１内に投入し、ステップＳ４１に進み、プラズマドーピング処理を行う。【００９８】
（ステップＳ４６ｂ）
一方、制御装置１００の制御部１００ｃの制御の下に、プラズマドーピングのパラメータの修正を行う。
ステップＳ４６ｂの以降は、
方法１、プラズマドーピング用ガスの濃度の修正、
方法２、プラズマドーピング時間の修正、
の２つの方法のいずれかの場合に分かれて進む。これは、例えば、いずれかの方法が作業者により予め選択されており、その選択情報が記憶部１０１に記憶され、制御装置１００の制御部１００ｃが記憶部１０１に記憶された選択情報を参照することにより、いずれかの方法を自動的に選択することができる。【００９９】
まず、前記した方法１のプラズマドーピング用ガスの濃度の修正を行う場合、制御装置１００の制御部１００ｃの制御の下に、ステップＳ４７−１に進む。
また、前記した方法２のプラズマドーピング時間の修正を行う場合、制御装置１００の制御部１００ｃの下に、ステップＳ４７−２に進む。【０１００】
（ステップＳ４７−１）
制御装置１００の制御部１００ｃの制御の下に、ガス供給装置１０より供給された希釈用ガスＦｂ  ｃｍ３／分から、ステップＳ４５において制御装置１００の判定部１００ｂで判定されたヘリウムガスの真空容器１１内への漏れ量ｆｂ  ｃｍ３／分を引いた流量（Ｆｂ−ｆｂ）  ｃｍ３／分をガス供給装置１０より供給するように修正を行ったのちに、ステップＳ４８ｂに進む。例えば、ステップＳ４３において希釈用ガスをＦｂ＝１０．０ｃｍ３／分供給している場合に、ステップＳ４５においてｆｂ＝２．０  ｃｍ３／分だけ希釈用ガスと同じ基板冷却用のヘリウムガスが漏れていると制御装置１００の判定部１００ｂで判定されたときは、制御装置１００の制御部１００ｃの制御の下に、ガス供給装置１０から希釈用ガスの流量Ｆｂは、（Ｆｂ−ｆｂ）＝（１０．０−２．０）  ｃｍ３／分、すなわち、８．０  ｃｍ３／分の供給に修正を行う。これにより、真空容器１１内のプラズマドーピング用ガスの濃度を一定に保つ事ができる。【０１０１】
このように、本方法１のように、プラズマドーピング用ガスの濃度の修正を行なう場合には、プラズマドーピングの全体の処理タクトを変更することなく、基板冷却用のヘリウムガスの漏れによるプラズマドーピング処理の修正を行うことができる。【０１０２】
ここで、プラズマドーピング用ガスの濃度の修正を行なうとき、前記説明では、前記漏れ量ｆｂだけ、そのまま希釈用ガスの流量Ｆｂを減らすようにしているが、これに限られるものではなく、前記漏れ量の９０％〜１１０％の範囲内で希釈用ガスの流量を減らすようにするのが好ましい。その理由は、前記漏れ量の１１０％を超えて希釈用ガスの流量を減らした場合、真空容器内での不純物濃度が増加し、基板６へ、所望の時間での不純物の導入量が増加してしまい、基板６への所望の不純物導入量より、多くの不純物を導入してしまう問題が発生する。また、前記漏れ量の９０％より少ない分だけ希釈用ガスの流量を減らした場合、真空容器内での不純物濃度が減少し、基板６へ、所望の時間での不純物の導入量が減少してしまい、基板６への所望の不純物導入量より、少ない不純物の導入になってしまう問題が発生するためである。これらの不具合を防止するため、前記漏れ量の９０％〜１１０％の範囲内で希釈用ガスの流量を減らすようにするのが好ましい。また、このような範囲を考慮することは、前記ガス供給装置１０の供給流量の誤差許容範囲、前記流量測定装置の測定誤差許容範囲、又は、前記制御装置１００の制御部１００ｃの制御の誤差許容範囲を考慮する観点からも好ましい。【０１０３】
（ステップＳ４７−２）
制御装置１００の制御部１００ｃの制御の下に、記憶部１０１に記憶されている、所望の希釈ガスの量の違いとプラズマドーピング時間の関係情報（例えば、図１３の関係情報）を制御装置１００の判定部１００ｂで判定し、所望のシート抵抗が得られるプラズマドーピング時間に修正を行ったのちにステップＳ４８ｂに進む。本方法２のプラズマドーピング時間の修正の場合は、プラズマドーピングの処理タクトを若干長くすることにより処理行うことができる。例えば、ステップＳ４３において、プラズマドーピング時間Ｙ秒で処理を行っている場合に、ステップＳ４５において２．０  ｃｍ３／分だけ希釈用ガスと同じ基板冷却用のヘリウムが漏れていると制御装置１００の判定部１００ｂで判定されたときは、制御装置１００の制御部１００ｃの制御の下に、希釈用ガスの量とプラズマドーピング時間の関係情報（例えば、図１３の関係情報）から、ｆｂ２が２．０  ｃｍ３／分であったとすると、基板６に所望の不純物を導入する場合に要する時間はγ秒である。また、前記基板冷却用ヘリウムが漏れていない場合の基板６に所望の不純物を導入する場合に要する時間はα秒である。プラズマドーピング時間を（γ−α）  秒、すなわち（（Ｙ＋（γ−α））秒に修正することで、基板６に所望の不純物を導入することが出来る。【０１０４】
（ステップＳ４８ｂ）
制御装置１００の制御部１００ｃの制御の下に、前記ステップＳ４７−１又はステップＳ４７−２により設定された条件以外は設定条件によりプラズマドーピングの処理を行い、試料６に所望の量の不純物の導入が完了すると、ステップＳ４９ｂに進む。【０１０５】
（ステップＳ４９ｂ）
次いで、制御装置１００の制御部１００ｃの制御の下に、ステップＳ４４での真空容器１１内へのヘリウムの漏れ量の測定から、次の試料６を真空容器１１内へ入れてプラズマドーピング処理を行うかどうかを制御装置１００の判定部１００ｂで判定する。この判定は、記憶部１０１に予め記憶された、前述の２つ以上有する閾値のうちの別の閾値として処理許容閾値Ｔｈ２を使用し、処理許容閾値Ｔｈ２を制御装置１００の判定部１００ｂによる判定の基準とする。【０１０６】
ステップＳ４９ｂ以降は、
ステップＳ４９ｃ：    ヘリウムガスが真空容器１１内に漏れているが、前記ステップＳ４９ｂの処理許容閾値Ｔｈ２以下であると制御装置１００の判定部１００ｂにより判定したため、処理を進める場合、
ステップＳ４１０ｂ：    ヘリウムガスが真空容器１１内に漏れているが、前記ステップＳ４９ｂの処理許容閾値Ｔｈ２を超えると制御装置１００の判定部１００ｂにより判定したため、処理を中止する場合、
の２つの場合に分かれて進む。【０１０７】
（ステップＳ４１０ｂ）
次いで、制御装置１００の制御部１００ｃの制御の下に、図示しない公知の方法などで、真空容器１１内からプラズマドーピングの終了した試料６を取り出し、次の試料６は真空容器１１内に投入しないで、ステップＳ４１１ｂに進む。【０１０８】
（ステップＳ４１１ｂ）
制御装置１００の制御部１００ｃの制御の下に、プラズマドーピング処理装置の試料６のプラズマドーピング処理を中断し、ステップＳ４１２ｂに進む。【０１０９】
（ステップＳ４１２ｂ）
試料６と下部電極３の間に供給したヘリウムガスが真空容器１１内に漏れるということは、試料６が下部電極３上に正常に静電吸着していないことを示している。これは、下部電極３上のパーティクルによって発生することが多い。したがって、下部電極３上のパーティクル除去の作業を行う。このパーティクル除去作業は、真空容器１１を大気開放させないで行える、図示していない公知の作業を行い、ステップＳ４１３ｂに進む。【０１１０】
（ステップＳ４１３ｂ）
制御装置１００の制御部１００ｃの制御の下に、試料６の代わりに、前記プラズマドーピング処理を行なう試料６である基板と同じ大きさでかつ同じ材質のダミー基板を真空容器１１内に入れ、ヘリウムガスの真空容器１１内への漏れが改善したかどうかの判定を制御装置１００の判定部１００ｂで行う。この判定は、前述の２つ以上有する閾値のうちの処理許容閾値Ｔｈ２を使用し、処理許容閾値Ｔｈ２を制御装置１００の判定部１００ｂによる判定の基準とする。【０１１１】
ステップＳ４１３ｂの以降は、
（ｃ）真空容器１１内へのヘリウム漏れ量が、前記処理許容閾値Ｔｈ２以下の為、ヘリウム漏れ量が改善したと制御装置１００の判定部１００ｂで判定される場合、
（ｄ）真空容器１１内へのヘリウム漏れ量が、前記処理許容閾値Ｔｈ２を超える為、ヘリウム漏れ量が改善しないと制御装置１００の判定部１００ｂで判定された場合、
の２つの方法の場合に分かれて進む。【０１１２】
まず、前記した（ｃ）の真空容器１１内へのヘリウム漏れが改善されたと制御装置１００の判定部１００ｂで判定された場合、ステップＳ４１４ｂに進む。
また、前記した（ｄ）の真空容器１１内へのヘリウム漏れが改善としないと制御装置１００の判定部１００ｂで判定された場合、ステップＳ４１５ｂに進む。【０１１３】
（ステップＳ４１４ｂ）
制御装置１００の制御部１００ｃの制御の下に試料６を真空容器１１内に投入し、ステップＳ４１に進み、プラズマドーピング処理を続ける。【０１１４】
（ステップＳ４１５ｂ）
ヘリウムガスの真空容器１１内への漏れが改善しない場合は、真空容器１１内の下部電極３のメンテナンスを行い、図示していない公知の搬送系（搬送装置など）のメンテナンスを行う。
このように、プラズマドーピングのパラメータの修正には、図４におけるステップＳ４７−１若しくはステップＳ４７−２のうち少なくとも１つを使用する。【０１１５】
なお、前記実施形態において、前記プラズマドーピング用ガス供給装置１０より前記真空容器１１内に前記プラズマドーピング用ガスを供給するとき、ボロンを含みかつ希ガス又は水素で希釈している前記プラズマドーピング用ガスの総流量は、前記基板６と前記下部電極３の間に供給する前記基板冷却用ガスの前記真空容器１１内への漏れ量の誤差判定用閾値をＸ  ｃｍ３／分とした場合、５００×Ｘ  ｃｍ３／分以下であることが好ましい。その理由を以下に説明する。【０１１６】
基板冷却用ヘリウムの漏れ量が、希釈用ガスの量に対して０．０１％などほとんど影響しないほどの比率の場合、本発明の前記実施形態を適用する必要が無いことになる。そこで、本発明の前記実施形態を適用可能な最大流量を示す為に、前記した記載した５００×Ｘ  ｃｍ３／分以下であることが好ましい。【０１１７】
ここで、基板冷却用ヘリウムガスの真空容器内への漏れ量が希釈用ガスの流量に対し、最小で０．２％以上の比率が必要である。本明細書で記載しているように、基板に導入した不純物の量を測定する代わりに基板のシート抵抗を測定することで、基板冷却用ヘリウムが真空容器内へ漏れ出し、基板への不純物導入の量が低下しているか否か確認することができる。しかしながら、シート抵抗の測定装置の測定限界がある。０．２％以上の比率は、シート抵抗の測定により、不純物濃度の違いを確認する為に必要な為である。そこで、前記比率が０．２％以上となる為の希釈用ガスの流量は、基板冷却用ヘリウムの５００倍の流量以下である必要がある。さらに、ヘリウムガスが漏れたと判断する最小の基板冷却用ヘリウムガスの漏れ量が、誤差判定用閾値Ｔｈ１であるため、希釈用ガスの量は、（５００×Ｔｈ１）以下である必要がある。よって、前記したように、前記プラズマドーピング用ガスの総流量は、誤差判定用閾値をＸ  ｃｍ３／分とした場合、５００×Ｘ  ｃｍ３／分以下であることが好ましい。【０１１８】
以下に、本発明を使用した実施例を示す。
【実施例１】
【０１１９】
図１Ａに示すプラズマドーピング処理装置を使用し、プラズマドーピングのパラメータの１つであるプラズマドーピング用ガスの濃度の修正を行う。【０１２０】
図１Ａにおいて、真空容器１１内にシリコン基板よりなる試料６を載置するための下部電極３が設けられている。真空容器１１内にガス供給装置１０内に設置されているガス供給装置１０ａを使用し、所望の不純物元素を含むＨｅベースのＢ２Ｈ６ガス（以降、Ｂ２Ｈ６／Ｈｅガスと記載。）をドーピング原料ガスの例として供給し、ガス供給装置１０ｂを使用し希釈用ガスの例としてＨｅガスを供給し、ガス供給配管４２を通り、ガス供給口９を介して真空容器１１内にプラズマドーピング用ガスとして供給される。真空容器１１内の圧力を一定に保つために調圧弁２が設けられており、供給されたガスは真空容器１１内を通り、前記調圧弁２を経て排気ポンプ１より排気される。真空容器１１の上面に誘電体窓７としての石英天板が設けられ、その上にプラズマ励起用のコイル８が設けられている。コイル８には１３．５６ＭＨｚの高周波電源５が接続されており、その高周波をコイル８に供給できるようになっている。コイル８に供給された１３．５６ＭＨｚの高周波によって生成された電場は、誘電体窓７を介して真空容器１１内に供給される。この電場によって真空容器１１内に供給された前記ドーピング原料ガスのＢ２Ｈ６／Ｈｅガスと希釈用Ｈｅガスがエネルギーを受け取り、プラズマドーピングに影響を及ぼすイオン又はラジカルなどのプラズマ状態となる。下部電極３には１３．５６ＭＨｚの高周波電源４が接続されており、下部電極３に所望の電圧を発生させることが可能となっており、この下部電極３に発生した電圧はプラズマに対して負の電位を持っている。この負の電位を持つ電圧によって、プラズマ中のボロンイオンを試料６の表面に導入している。また、下部電極３内に設置させている静電吸着電極１８に直流電源１９より電圧を供給することにより、試料６は下部電極３と静電吸着しており、試料６と下部電極３の間には、図２における閉ループ制御方式で基板冷却用Ｈｅガスが供給されている。【０１２１】
図９は、不純物ガス濃度をＡとし、その場合のシート抵抗の値をＲｓ（Ａ）、また、不純物ガス濃度をＢとし、その場合のシート抵抗の値をＲｓ（Ｂ）とした場合で、不純物ガス濃度Ａが不純物ガス濃度Ｂよりも濃度が高い場合の不純物濃度とシート抵抗の関係情報を示している。【０１２２】
図１０において、試料６と下部電極３の間に供給されたＨｅガスが真空容器１１内へ漏れていない場合の多数のシート抵抗の値の群、Ｒｓ（Ａ）Ｉ、Ｒｓ（Ａ）ＩＩと、試料６と下部電極３の間に供給されたヘリウムガスが真空容器１１内へ漏れていた場合の多数のシート抵抗の値の群Ｒｓ（Ｂ）を示している。図１１において、ヘリウムガスの流量と多数のシート抵抗の値の群Ｒｓ（Ａ）Ｉ、Ｒｓ（Ａ）ＩＩとＲｓ（Ｂ）の関係を示す。ここで、ヘリウムガスが真空容器１１内に漏れた場合の多数のシート抵抗の値の群Ｒｓ（Ｂ）に関して、前記した図４におけるプラズマドーピングのパラメータ修正ステップ（プラズマドーピング用ガスの濃度修正ステップ）Ｓ４７−１を行う。図１１より、制御装置１００の制御部１００ｃの制御の下にヘリウムガスが真空容器１１内へ１．１ｃｍ３／分漏れていると制御装置１００の判定部１００ｂで判定し、制御装置１００の制御部１００ｃの制御の下にガス供給装置１０から真空容器１１内へ供給している希釈ガスのＨｅの流量を１．１ｃｍ３／分減少させプラズマドーピングを行う。この試料６を制御装置１００の制御部１００ｃの制御の下に、図示しない公知の方法などで、真空容器１１から取り出し、試料６を図示しないアニール装置に投入して、試料６の不純物をアニールにより電気的に活性化させ、そのシート抵抗を四探針法などで測定する。図１２において多数のシート抵抗の値の群Ｒｓ（Ｂ）は、図４におけるステップＳ４７−１のプラズマドーピングのパラメータの１つであるプラズマドーピング用ガスの濃度修正を行って、プラズマドーピングした試料６のシート抵抗の値を示している。【０１２３】
尚、ドーピング原料ガスとしてＢ２Ｈ６の代わりに、ＢＦ２、ＡｓＨ３、ＰＨ３、ＢｎＨｍを前記真空容器１１内に供給した場合も同様の結果を得る。
【実施例２】
【０１２４】
図１Ａに示すプラズマドーピング処理装置を使用し、プラズマドーピングのパラメータの１つであるプラズマドーピング時間の修正を行う。【０１２５】
図１Ａにおいて、真空容器１１内にシリコン基板よりなる試料６を載置するための下部電極３が設けられている。真空容器１１内にガス供給装置１０内に設置されているガス供給装置１０ａより所望の不純物元素を含むＢ２Ｈ６／Ｈｅガスをドーピング原料ガスの例として供給し、ガス供給装置１０ｂより希釈用ガスの例としてのＨｅガスを供給し、ガス供給配管４２を通り、ガス供給口９を介して真空容器１１内にプラズマドーピング用ガスとして供給される。真空容器１１内の圧力を一定に保つために調圧弁２が設けられており、供給されたガスは真空容器１１内を通り、前記調圧弁２を経て排気ポンプ１より排気される。真空容器１１の上面に誘電体窓７としての石英天板が設けられ、その上にプラズマ生成用のコイル８が設けられている。コイル８には１３．５６ＭＨｚの高周波電源５が接続されており、その高周波をコイル８に供給できるようになっている。コイル８に供給された１３．５６ＭＨｚの高周波によって生成された電場は、誘電体窓７を介して真空容器１１内に供給される。この電場によって真空容器１１内に供給されたドーピング原料ガスと希釈用Ｈｅガスがエネルギーを受け取り、プラズマドーピングに影響を及ぼすイオン又はラジカルなどのプラズマ状態となる。下部電極３には１３．５６ＭＨｚの高周波電源４が接続されており、下部電極３に所望の電圧を発生させることが可能となっており、この下部電極３に発生した電圧はプラズマに対して負の電位を持っている。この負の電位を持つ電圧によって、プラズマ中のボロンイオンを試料６の表面に導入している。また、下部電極３内に設置させている静電吸着電極１８に直流電源１９より電圧を供給することにより、試料６は下部電極３と静電吸着しており、試料６と下部電極３の間には、図２における閉ループ制御方式で基板冷却用ヘリウムガスが供給されている。【０１２６】
図１０において、試料６と下部電極３の間に供給されたヘリウムガスが真空容器１１内へ漏れていない場合の多数のシート抵抗の値の群、Ｒｓ（Ａ）Ｉ、Ｒｓ（Ａ）ＩＩと、試料６と下部電極３の間に供給されたヘリウムガスが真空容器１１内へ漏れていた場合の多数のシート抵抗の値の群Ｒｓ（Ｂ）を示している。図１１において、ヘリウムガスの流量と多数のシート抵抗の値の群Ｒｓ（Ａ）Ｉ、Ｒｓ（Ａ）ＩＩとＲｓ（Ｂ）の関係を示す。ここで、ヘリウムガスが真空容器１１内に漏れた場合の多数のシート抵抗の値の群Ｒｓ（Ｂ）に関して、前記した図４におけるプラズマドーピングのパラメータ修正ステップＳ４７−２を行う。図１１より、制御装置１００の制御部１００ｃの制御の下にヘリウムガスが真空容器１１内へ１．１ｃｍ３／分漏れていると制御装置１００の判定部１００ｂで判定し、制御装置１００の制御部１００ｃの制御の下にプラズマドーピング時間を＋７ｓｅｃ増加するように修正を行い、ラズマドーピングを行う。この試料６を制御装置１００の制御部１００ｃの制御の下に、図示しない公知の方法などで、真空容器１１から取り出し、試料６を図示しないアニール装置に投入して、試料６の不純物をアニールにより電気的に活性化させ、そのシート抵抗を四探針法などで測定する。図１２において多数のシート抵抗の値の群Ｒｓ（Ｂ）は、図４におけるプラズマドーピングのパラメータステップ（プラズマドーピング時間修正ステップ）Ｓ４７−２のプラズマドーピングのパラメータの１つであるプラズマドーピング時間の修正を行って、プラズマドーピングした試料６のシート抵抗の値を示している。【０１２７】
尚、ドーピング原料ガスとしてＢ２Ｈ６の代わりに、ＢＦ２、ＡｓＨ３、ＰＨ３、又は、ＢｎＨｍを前記真空容器１１内に供給した場合も、同様の結果を得る。【０１２８】
なお、前記様々な実施形態及び変形例のうちの任意の実施形態又は変形例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】
【０１２９】
本発明にかかるプラズマドーピング処理装置及び方法は、プラズマドーピング方法で基板などの試料に不純物の導入を行う際に、基板冷却用のヘリウムガスが真空容器内へ漏れ出した場合でも、前記真空容器内への前記基板冷却用のヘリウムガスの漏れによるシート抵抗の変動を補正することができ、半導体製造装置及び製造方法において、特に不純物を半導体基板等の固体試料である基板の表面に導入するプラズマドーピング処理装置及び方法等として有用である。【０１３０】
本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形又は修正は明白である。そのような変形又は修正は、添付した請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。
【図１Ａ】
2009028191.tif 000003
【図１Ｂ】
2009028191.tif 000004
【図２】
2009028191.tif 000005
【図３】
2009028191.tif 000006
【図４】
2009028191.tif 000007
【図５】
2009028191.tif 000008
【図６】
2009028191.tif 000009
【図７】
2009028191.tif 000010
【図８】
2009028191.tif 000011
【図９】
2009028191.tif 000012
【図１０】
2009028191.tif 000013
【図１１】
2009028191.tif 000014
【図１２】
2009028191.tif 000015
【図１３】
2009028191.tif 000016
【図１４】
2009028191.tif 000017
【図１５】
2009028191.tif 000018
【図１６】
2009028191.tif 000019
【図１７】
2009028191.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成20年12月24日(2008.12.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部に天板を有する真空容器と、
前記真空容器内に配置され、試料としての基板を載置する下部電極と、
前記下部電極に高周波電力を印加する高周波電源と、
前記真空容器内を排気するガス排気装置と、
前記真空容器内に、不純物を含むドーピング原料ガスと希釈用ガスとを含むプラズマドーピング用ガスを供給するプラズマドーピング用ガス供給装置と、
前記下部電極に配置された静電吸着用の電極と、
前記静電吸着用電極に電圧を印加する直流電源と、
前記基板と前記下部電極の間に供給される、前記希釈用ガスと同じ基板冷却用ガスの流量を測定して前記基板冷却用ガスの前記真空容器内への漏れ量を測定する流量測定装置と、
前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に応じて前記希釈用ガスの供給量を減少させるように前記プラズマドーピング用ガス供給装置を制御する制御装置とを備えて、前記基板に対してプラズマドーピングを行なうプラズマドーピング処理装置。
【請求項２】
上部に天板を有する真空容器と、
前記真空容器内に配置され、試料としての基板を載置する下部電極と、
前記下部電極に高周波電力を印加する高周波電源と、
前記真空容器内を排気するガス排気装置と、
前記真空容器内に、不純物を含むドーピング原料ガスと希釈用ガスとを含むプラズマドーピング用ガスを供給するプラズマドーピング用ガス供給装置と、
前記下部電極内に配置された静電吸着用の電極と、
前記静電吸着用電極に電圧を印加する直流電源と、
前記基板と前記下部電極の間に供給される、前記希釈用ガスと同じ基板冷却用ガスの流量を測定して前記基板冷却用ガスの前記真空容器内への漏れ量を測定する流量測定装置と、
前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に応じてプラズマドーピング処理時間を長くするように前記高周波電源と前記ガス排気装置と前記プラズマドーピング用ガス供給装置と前記直流電源とを制御する制御装置とを備えて、前記基板に対してプラズマドーピングを行なうプラズマドーピング処理装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量と同等の前記希釈用ガスの供給量を減少させるように前記プラズマドーピング用ガス供給装置を制御することにより、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に応じて前記希釈用ガスの供給量を減少させるように前記プラズマドーピング用ガス供給装置を制御する、請求項１に記載のプラズマドーピング処理装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量の１１０％から９０％までの流量の範囲内で前記希釈用ガスの供給量を減少させるように前記プラズマドーピング用ガス供給装置を制御することにより、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に応じて前記希釈用ガスの供給量を減少させるように前記プラズマドーピング用ガス供給装置を制御する、請求項３に記載のプラズマドーピング処理装置。
【請求項５】
前記プラズマドーピングの時間と前記基板への不純物導入量の関係情報を記憶する記憶部を備え、
前記制御装置は、前記記憶部に記憶された前記プラズマドーピングの時間と前記基板への不純物導入量の関係情報を基に、前記プラズマドーピング処理時間の長さを決定し、決定した時間長さまで前記プラズマドーピング処理時間を長くするように前記高周波電源と前記ガス排気装置と前記プラズマドーピング用ガス供給装置と前記直流電源とを制御する、請求項２に記載のプラズマドーピング処理装置。
【請求項６】
前記制御装置は、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量が誤差判定用閾値以下の場合には、前記制御装置による前記制御を行うことなくプラズマドーピング処理を行なう一方、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量が前記誤差判定用閾値を越える場合には、前記制御装置による前記制御を行いながらプラズマドーピング処理を行なう、請求項１〜５のいずれか１つに記載のプラズマドーピング処理装置。
【請求項７】
前記制御装置は、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量が処理許容閾値以下の場合には、前記制御装置による前記制御を行いながらプラズマドーピング処理を行なう一方、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量が前記処理許容閾値を越える場合には、プラズマドーピング処理を停止させる、請求項１〜５のいずれか１つに記載のプラズマドーピング処理装置。
【請求項８】
前記基板冷却用ガスはヘリウムガスである請求項１〜５のいずれか１つに記載のプラズマドーピング処理装置。
【請求項９】
前記プラズマドーピング用ガス供給装置は、Ｂ２Ｈ６を含むガスを前記ドーピング原料ガスとして供給する装置である請求項１〜５のいずれか１つに記載のプラズマドーピング処理装置。
【請求項１０】
前記プラズマドーピング用ガス供給装置は、ボロンを含みかつ希ガス又は水素で希釈しているガスを、前記プラズマドーピング用ガスとして供給する装置である請求項１〜５のいずれか１つに記載のプラズマドーピング処理装置。
【請求項１１】
前記プラズマドーピング用ガス供給装置は、ボロンを含みかつヘリウム又は水素で希釈しているガスを、前記プラズマドーピング用ガスとして供給する装置である請求項１〜５のいずれか１つに記載のプラズマドーピング処理装置。
【請求項１２】
前記プラズマドーピング用ガス供給装置は、前記不純物を含みかつ希ガス又は水素で希釈したガスを、前記プラズマドーピング用ガスとして供給する装置であり、前記不純物を含む前記ドーピング原料ガスの濃度は５．０質量％以下である請求項１〜５のいずれか１つに記載のプラズマドーピング処理装置。
【請求項１３】
試料としての基板を、上部に天板を有する真空容器内の下部電極に載置し、
前記下部電極に配置された静電吸着用の電極に電圧を直流電源から印加し、
前記下部電極に高周波電力を高周波電源から印加し、前記真空容器内をガス排気装置で排気するとともに、前記真空容器内に、不純物を含むドーピング原料ガスと希釈用ガスとを含むプラズマドーピング用ガスをプラズマドーピング用ガス供給装置から供給し、
前記基板と前記下部電極の間に、前記希釈用ガスと同じ基板冷却用ガスを供給し、
前記基板冷却用ガスの流量を測定して前記基板冷却用ガスの前記真空容器内への漏れ量を流量測定装置で測定し、
前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に応じて前記希釈用ガスの供給量を減少させるように前記プラズマドーピング用ガス供給装置を制御装置で制御したのち、
前記基板に対してプラズマドーピングを行なう、
プラズマドーピング処理方法。
【請求項１４】
試料としての基板を、上部に天板を有する真空容器内の下部電極に載置し、
前記下部電極に配置された静電吸着用の電極に電圧を直流電源から印加し、
前記下部電極に高周波電力を高周波電源から印加し、前記真空容器内をガス排気装置で排気するとともに、前記真空容器内に、不純物を含むドーピング原料ガスと希釈用ガスとを含むプラズマドーピング用ガスをプラズマドーピング用ガス供給装置から供給し、
前記基板と前記下部電極の間に、前記希釈用ガスと同じ基板冷却用ガスを供給し、
前記基板冷却用ガスの流量を測定して前記基板冷却用ガスの前記真空容器内への漏れ量を流量測定装置で測定し、
前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に応じてプラズマドーピング処理時間を長くするように前記高周波電源と前記ガス排気装置と前記プラズマドーピング用ガス供給装置と前記直流電源とを制御装置で制御したのち、
前記基板に対してプラズマドーピングを行なう、
プラズマドーピング処理方法。
【請求項１５】
前記プラズマドーピング用ガス供給装置を前記制御装置で制御するとき、前記真空容器内に供給する前記希釈ガスの流量若しくは前記不純物ガスの質量濃度と、前記基板と同じ大きさでかつ同じ材質のダミー基板のシート抵抗の値との関係情報を基に、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に応じて前記希釈用ガスの供給量を減少させるように前記プラズマドーピング用ガス供給装置を前記制御装置で制御するようにした、請求項１３に記載のプラズマドーピング処理方法。
【請求項１６】
前記プラズマドーピング用ガス供給装置を前記制御装置で制御する前に、
前記不純物プラズマドーピングを、前記基板に代えて、前記基板と同じ大きさでかつ同じ材質のダミー基板に対して行い、前記ダミー基板に不純物を導入し、
次いで、前記ダミー基板の前記不純物をアニールにより電気的に活性化させ、
次いで、前記ダミー基板のシート抵抗の値を測定し、測定結果を記憶部に記憶し、更に、前記真空容器内に供給する不純物ガスの流量は変更せずに前記希釈ガスの流量を変更し、前記基板と同じ大きさでかつ同じ材質の別のダミー基板に不純物を導入し、
次いで、前記別のダミー基板の基板不純物をアニール装置により電気的に活性化させ、
次いで、前記別のダミー基板のシート抵抗の値を測定し、測定結果を前記記憶部に記憶して、前記真空容器内に供給する希釈ガスの流量若しくは前記不純物ガスの質量濃度とシート抵抗の関係情報を前記記憶部に記憶したのち、
前記プラズマドーピング用ガス供給装置を前記制御装置で制御するとき、前記真空容器内に供給する前記希釈ガスの流量若しくは前記不純物ガスの質量濃度と、前記基板と同じ大きさでかつ同じ材質のダミー基板のシート抵抗の値との関係情報を基に、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に応じて前記希釈用ガスの供給量を減少させるように前記プラズマドーピング用ガス供給装置を前記制御装置で制御するようにした、請求項１３に記載のプラズマドーピング処理方法。
【請求項１７】
前記プラズマドーピング用ガス供給装置を前記制御装置で制御する前に、
前記不純物プラズマドーピングを、前記基板に代えて、前記基板と同じ大きさでかつ同じ材質のダミー基板に対して行い、前記ダミー基板に不純物を導入し、
次いで、前記ダミー基板の前記不純物をアニールにより電気的に活性化させ、
次いで、前記ダミー基板のシート抵抗の値を測定し、測定結果を記憶部に記憶し、更に、前記プラズマドーピングの時間を変更し、前記基板と同じ大きさでかつ同じ材質の別のダミー基板に不純物を導入し、
次いで、前記別のダミー基板の基板不純物をアニール装置により電気的に活性化させ、
次いで、前記別のダミー基板のシート抵抗の値を測定し、測定結果を前記記憶部に記憶して、プラズマドーピングの時間とシート抵抗の関係情報を前記記憶部に記憶したのち、
前記プラズマドーピング用ガス供給装置を前記制御装置で制御するとき、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に応じてプラズマドーピング処理時間を長くするように前記高周波電源と前記ガス排気装置と前記プラズマドーピング用ガス供給装置と前記直流電源とを前記制御装置で制御するようにした、請求項１４に記載のプラズマドーピング処理方法。
【請求項１８】
前記高周波電源と前記ガス排気装置と前記プラズマドーピング用ガス供給装置と前記直流電源とを前記制御装置で制御するとき、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に基づき前記基板冷却用ガスが前記真空容器内に漏れていないと前記制御装置により判定された場合は、前記制御装置による前記制御を行なうことなく前記プラズマドーピングを行う一方、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に基づき前記基板冷却用ガスが前記真空容器内に漏れていると前記制御装置により判定された場合は、前記制御装置の制御の下に前記記憶部に記憶した前記関係情報と前記流量測定装置で測定された前記漏れ量との比較を行った結果として求められた前記プラズマドーピング時間の長さに、前記プラズマドーピング時間を長くするように前記高周波電源と前記ガス排気装置と前記プラズマドーピング用ガス供給装置と前記直流電源とを前記制御装置で制御するようにした請求項１４に記載のプラズマドーピング処理方法。
【請求項１９】
前記プラズマドーピング用ガス供給装置を前記制御装置で制御するとき、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に基づき前記基板冷却用ガスが前記真空容器内に漏れていないと前記制御装置により判定された場合は、前記制御装置による前記制御を行なうことなく前記プラズマドーピングを行う一方、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に基づき前記基板冷却用ガスが前記真空容器内に漏れたと前記制御装置により判定された場合には、前記制御装置の制御の下に、前記基板冷却用ガスの流量を、前記希釈用ガスの流量から減らした状態で前記真空容器内に供するように、前記プラズマドーピング用ガス供給装置を前記制御装置で制御する請求項１３に記載のプラズマドーピング処理方法。
【請求項２０】
前記基板冷却用ガスはヘリウムガスである請求項１３〜１９のいずれか１つに記載のプラズマドーピング処理方法。
【請求項２１】
前記プラズマドーピング用ガスを前記プラズマドーピング用ガス供給装置から供給するとき、前記不純物を含みかつ希ガス又は水素で希釈したガスを、前記プラズマドーピング用ガスとして供給し、前記不純物を含む前記ドーピング原料ガスの濃度が５．０質量％以下である請求項１３〜１９のいずれか１つに記載のプラズマドーピング処理方法。
【請求項２２】
前記プラズマドーピング用ガスを前記プラズマドーピング用ガス供給装置から供給するとき、ボロンを含みかつ希ガス又は水素で希釈しているガスを、前記プラズマドーピング用ガスとして供給する請求項１３〜１９のいずれか１つに記載のプラズマドーピング処理方法。
【請求項２３】
前記プラズマドーピング用ガスを前記プラズマドーピング用ガス供給装置から供給するとき、Ｂ２Ｈ６を含むガスを前記ドーピング原料ガスとして供給する請求項１３〜１９のいずれか１つに記載のプラズマドーピング処理方法。
【請求項２４】
前記基板冷却用ガスはヘリウムガスである請求項１３〜１９のいずれか１つに記載のプラズマドーピング処理方法。
【請求項２５】
前記プラズマドーピング用ガス供給装置より前記真空容器内に前記プラズマドーピング用ガスを供給するとき、ボロンを含みかつ希ガス又は水素で希釈している前記プラズマドーピング用ガスの総流量は、前記基板と前記下部電極の間に供給する前記基板冷却用ガスの前記真空容器内への漏れ量の誤差判定用閾値をＸ  ｃｍ３／分とした場合、５００×Ｘ  ｃｍ３／分以下である請求項１３〜１６のいずれか１つに記載のプラズマドーピング処理方法。
【請求項２６】
前記プラズマドーピング用ガスを前記プラズマドーピング用ガス供給装置から供給するとき、前記プラズマドーピング用ガスの前記希釈用ガスはヘリウムガスである請求項１３〜１９のいずれか１つに記載のプラズマドーピング処理方法。
【請求項２７】
前記プラズマドーピング用ガスを前記プラズマドーピング用ガス供給装置から供給するとき、前記プラズマドーピング用ガスにおいて、前記ボロンに代えて、リンとする請求項２２に記載のプラズマドーピング処理方法。
【請求項２８】
前記プラズマドーピング用ガスを前記プラズマドーピング用ガス供給装置から供給するとき、前記プラズマドーピング用ガスにおいて、前記ボロンに代えて、砒素とする請求項２２に記載のプラズマドーピング処理方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造装置及び製造方法に関し、特に不純物を半導体基板等の固体試料である基板の表面に導入するプラズマドーピング処理装置及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
固体試料である基板の表面に不純物を導入する技術としては、不純物をイオン化して低エネルギーで固体中に導入するプラズマドーピング法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図１４はプラズマ処理装置の構成を示している（例えば、特許文献２及び３参照）。図１４において真空容器１１１内にシリコン基板よりなる試料１０６を載置するための下部電極１０３が設けられている。
【０００４】
真空容器１１１内にガス供給装置１１０内に設置されているドーピング原料ガス供給装置１１０ａとドーピング原料ガス供給装置１１０ｃより所望の不純物元素を含むドーピング原料ガスを供給し、希釈用ガス供給装置１１０ｂと希釈用ガス供給装置１１０ｄより希釈用ガスを供給し、ドーピング原料ガスと希釈用ガスとが混合されたドーピング用ガスが、第１ガス供給配管１４２と第２ガス供給配管１４３をそれぞれ通り、ガス供給口１０９を介して真空容器１１１内に供給される。真空容器１１１内の圧力を一定に保つために調圧弁１０２が設けられており、供給されたドーピング用ガスは真空容器１１１内を通り、排気ポンプ１０１より排気される。真空容器１１１の上面に誘電体窓１０７としての石英天板が設けられ、その上にプラズマ励起用のコイル１０８が設けられている。コイル１０８には高周波電源１０５が接続され、コイル１０８に高周波を供給できるようになっている。コイル１０８に供給された高周波によって生成された電場は、誘電体窓１０７を介して真空容器１１１内に供給される。この電場によって真空容器１１１内に供給されたドーピング原料ガスがエネルギーを受取り、プラズマドーピングに影響を及ぼすイオン又はラジカルなどのプラズマ状態となる。また、下部電極１０３には高周波電源１０４が接続されており、下部電極１０３に所望の電圧を発生させることが可能となっており、この下部電極１０３に発生した電圧はプラズマに対して負の電位を持っている。また、下部電極１０３内に設置させている静電吸着電極１１８に直流電源１１９より電圧を印加することにより（図１５又は図１６参照）、試料１０６は下部電極１０３と静電吸着し、試料１０６と下部電極１０３の間に、基板冷却用ガスとしてヘリウムガスを供給する。
【０００５】
前記試料１０６と前記下部電極１０３の間にヘリウムガスを供給する方式は図１５に記載している閉ループ制御方式と、図１６に記載している開ループ制御方式が知られている。
【０００６】
図１５における閉ループ制御方式において、前記ヘリウムガスは、ヘリウムガス供給口１２０より供給され、バルブ１１３を介し、基板冷却用ヘリウムガス調圧兼流量制御ユニット１１４に入り、基板冷却用ヘリウムガス調圧兼流量制御ユニット１１４で調圧兼流量制御されつつバルブ１１５を通って前記試料１０６と前記下部電極１０３の間に供給される。その際、バルブ１１６は閉状態である。一方、供給したヘリウムガスを排気ポンプ１１７で排気する場合、バルブ１１６は開状態となる。
【０００７】
また、図１６における開ループ制御方式において、前記ヘリウムガスは、ヘリウム供給口１２０より供給され、バルブ１２８を介し、基板冷却用ヘリウムガス流量制御ユニット１２３に入り、基板冷却用ヘリウムガス流量制御ユニット１２３で流量制御された前記ヘリウムガスが、バルブ１２７、１２６を通り試料１０６と下部電極１０３の間に供給される。その際、バルブ１２１は閉状態である。供給された前記ヘリウムガスは、基板冷却用ヘリウムガス調圧兼流量制御ユニット１２４に入り、基板冷却用ヘリウムガス調圧兼流量制御ユニット１２４で調圧兼流量制御された前記ヘリウムガスは、バルブ１２５、１２２を通り、排気ポンプ１１７にて排気される。供給されたヘリウムガスを排気する場合は、バルブ１２１は開状態となる。
【０００８】
このような構成のプラズマ処理装置においてガス供給口１０９より真空容器内１１１に供給されたプラズマドーピング原料ガス、例えば、Ｂ２Ｈ６が高周波電力を印加されたコイル１０８によって生成された電場によってプラズマ状態となり、そのプラズマ中のボロンイオンが高周波電源１０４によって下部電極１０３に発生したプラズマに対して負の電位を持つ電圧によって試料１０６の表面に導入される。
【０００９】
このようにして不純物が導入された試料１０６の上に金属配線層を形成した後、所定の酸化膜雰囲気の中において金属配線層の上に薄い酸化膜を形成し、その後、ＣＶＤ装置等により試料１０６上にゲート電極を形成すると、例えば、ＭＯＳトランジスタが得られる。
従来のプラズマ処理装置では、制御装置１４０の下に、図１５における閉ループ制御方式では、基板冷却用ヘリウムガス調圧兼流量制御ユニット１１４にて前記ヘリウムガスの流量を測定し、また、図１６における開ループ制御方式では、基板冷却用ヘリウムガス流量制御ユニット１２３と基板冷却用ヘリウムガス調圧兼流量制御ユニット１２４にて前記ヘリウムガスの流量を測定し、前記ヘリウムガスが真空容器１１１内に漏れているか否かを閾値によって判定する。もし、前記ヘリウムガスが真空容器１１１内に漏れていると判定された場合には、プラズマ処理を中断する。次いで、制御装置１４０の下に、図示しない公知の方法などで、真空容器１１１から、前記プラズマ処理が中断した試料１０６を取り出し、以後の試料１０６の処理を終了する。
【００１０】
プラズマドーピング処理装置においても、前記ヘリウムガスが真空容器１１１内に漏れているか否かを閾値によって判定し、前記ヘリウムガスが真空容器１１１内に漏れていると判定された場合には、プラズマドーピング処理を中断する。次いで、制御装置１４０の下に、図示しない公知の方法などで、真空容器１１１から、前記プラズマドーピング処理が中断した試料１０６を取り出し、以後の試料１０６の処理を終了する。
【００１１】
【特許文献１】米国特許４，９１２，０６５号公報
【特許文献２】特開２００５−７２５２１号公報
【特許文献３】特開２００４−４７６９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明者らは、試料１０６と下部電極１０３の間に供給するヘリウムガスが、数千回に一回、真空容器１１１内へ漏れ出すことがわかってきた。前記真空容器１１１内に漏れ出した前記ヘリウムガスの流量が大きい場合には、所望する試料１０６への不純物の導入の量の許容値を超えて不純物の導入量が変動してしまうことになる。その許容値を超えた前記試料１０６は、それ以降の処理工程に進めず不良品となる為、歩留まりが低下してしまうという課題がある。
【００１３】
更に、制御装置１４０の制御の下に、ヘリウムガスの真空容器１１１内への漏れ量の判定基準を厳しくしただけでは、前述のようにプラズマ処理又はプラズマドーピング処理が中断してしまい、試料１０６に所望の不純物の量の導入が行えず、それ以降の処理工程に進めず不良品となる為、歩留まりが低下してしまうという課題がある。
【００１４】
本発明の目的は、プラズマドーピングにおいて、高精度の不純物の導入量の再現性を得られて歩留まりを向上させるプラズマドーピング処理装置及び方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
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。
【００１６】
本発明の第１態様によれば、上部に天板を有する真空容器と、
前記真空容器内に配置され、試料としての基板を載置する下部電極と、
前記下部電極に高周波電力を印加する高周波電源と、
前記真空容器内を排気するガス排気装置と、
前記真空容器内に、不純物を含むドーピング原料ガスと希釈用ガスとを含むプラズマドーピング用ガスを供給するプラズマドーピング用ガス供給装置と、
前記下部電極に配置された静電吸着用の電極と、
前記静電吸着用電極に電圧を印加する直流電源と、
前記基板と前記下部電極の間に供給される、前記希釈用ガスと同じ基板冷却用ガスの流量を測定して前記基板冷却用ガスの前記真空容器内への漏れ量を測定する流量測定装置と、
前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に応じて前記希釈用ガスの供給量を減少させるように前記プラズマドーピング用ガス供給装置を制御する制御装置とを備えて、前記基板に対してプラズマドーピングを行なうプラズマドーピング処理装置を提供する。
【００１７】
本発明の第２態様によれば、上部に天板を有する真空容器と、
前記真空容器内に配置され、試料としての基板を載置する下部電極と、
前記下部電極に高周波電力を印加する高周波電源と、
前記真空容器内を排気するガス排気装置と、
前記真空容器内に、不純物を含むドーピング原料ガスと希釈用ガスとを含むプラズマドーピング用ガスを供給するプラズマドーピング用ガス供給装置と、
前記下部電極内に配置された静電吸着用の電極と、
前記静電吸着用電極に電圧を印加する直流電源と、
前記基板と前記下部電極の間に供給される、前記希釈用ガスと同じ基板冷却用ガスの流量を測定して前記基板冷却用ガスの前記真空容器内への漏れ量を測定する流量測定装置と、
前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に応じてプラズマドーピング処理時間を長くするように前記高周波電源と前記ガス排気装置と前記プラズマドーピング用ガス供給装置と前記直流電源とを制御する制御装置とを備えて、前記基板に対してプラズマドーピングを行なうプラズマドーピング処理装置を提供する。
【００１８】
本発明の第３態様によれば、前記制御装置は、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量と同等の前記希釈用ガスの供給量を減少させるように前記プラズマドーピング用ガス供給装置を制御することにより、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に応じて前記希釈用ガスの供給量を減少させるように前記プラズマドーピング用ガス供給装置を制御する、第１の態様に記載のプラズマドーピング処理装置を提供する。
【００１９】
本発明の第４態様によれば、前記制御装置は、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量の１１０％から９０％までの流量の範囲内で前記希釈用ガスの供給量を減少させるように前記プラズマドーピング用ガス供給装置を制御することにより、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に応じて前記希釈用ガスの供給量を減少させるように前記プラズマドーピング用ガス供給装置を制御する、第３の態様に記載のプラズマドーピング処理装置を提供する。
【００２０】
本発明の第５態様によれば、前記プラズマドーピングの時間と前記基板への不純物導入量の関係情報を記憶する記憶部を備え、
前記制御装置は、前記記憶部に記憶された前記プラズマドーピングの時間と前記基板への不純物導入量の関係情報を基に、前記プラズマドーピング処理時間の長さを決定し、決定した時間長さまで前記プラズマドーピング処理時間を長くするように前記高周波電源と前記ガス排気装置と前記プラズマドーピング用ガス供給装置と前記直流電源とを制御する、第２の態様に記載のプラズマドーピング処理装置を提供する。
【００２１】
本発明の第６態様によれば、前記制御装置は、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量が誤差判定用閾値以下の場合には、前記制御装置による前記制御を行うことなくプラズマドーピング処理を行なう一方、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量が前記誤差判定用閾値を越える場合には、前記制御装置による前記制御を行いながらプラズマドーピング処理を行なう、第１〜５のいずれか１つの態様に記載のプラズマドーピング処理装置を提供する。
【００２２】
本発明の第７態様によれば、前記制御装置は、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量が処理許容閾値以下の場合には、前記制御装置による前記制御を行いながらプラズマドーピング処理を行なう一方、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量が前記処理許容閾値を越える場合には、プラズマドーピング処理を停止させる、第１〜６のいずれか１つの態様に記載のプラズマドーピング処理装置を提供する。
【００２３】
本発明の第８態様によれば、前記基板冷却用ガスはヘリウムガスである第１〜７のいずれか１つの態様に記載のプラズマドーピング処理装置を提供する。
【００２４】
本発明の第９態様によれば、前記プラズマドーピング用ガス供給装置は、Ｂ２Ｈ６を含むガスを前記ドーピング原料ガスとして供給する装置である第１〜８のいずれか１つの態様に記載のプラズマドーピング処理装置を提供する。
【００２５】
本発明の第１０態様によれば、前記プラズマドーピング用ガス供給装置は、ボロンを含みかつ希ガス又は水素で希釈しているガスを、前記プラズマドーピング用ガスとして供給する装置である第１〜８のいずれか１つの態様に記載のプラズマドーピング処理装置を提供する。
【００２６】
本発明の第１１態様によれば、前記プラズマドーピング用ガス供給装置は、ボロンを含みかつヘリウム又は水素で希釈しているガスを、前記プラズマドーピング用ガスとして供給する装置である第１〜８のいずれか１つの態様に記載のプラズマドーピング処理装置を提供する。
【００２７】
本発明の第１２態様によれば、前記プラズマドーピング用ガス供給装置は、前記不純物を含みかつ希ガス又は水素で希釈したガスを、前記プラズマドーピング用ガスとして供給する装置であり、前記不純物を含む前記ドーピング原料ガスの濃度は５．０質量％以下である第１〜８のいずれか１つの態様に記載のプラズマドーピング処理装置を提供する。
【００２８】
本発明の第１３態様によれば、試料としての基板を、上部に天板を有する真空容器内の下部電極に載置し、
前記下部電極に配置された静電吸着用の電極に電圧を直流電源から印加し、
前記下部電極に高周波電力を高周波電源から印加し、前記真空容器内をガス排気装置で排気するとともに、前記真空容器内に、不純物を含むドーピング原料ガスと希釈用ガスとを含むプラズマドーピング用ガスをプラズマドーピング用ガス供給装置から供給し、
前記基板と前記下部電極の間に、前記希釈用ガスと同じ基板冷却用ガスを供給し、
前記基板冷却用ガスの流量を測定して前記基板冷却用ガスの前記真空容器内への漏れ量を流量測定装置で測定し、
前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に応じて前記希釈用ガスの供給量を減少させるように前記プラズマドーピング用ガス供給装置を制御装置で制御したのち、
前記基板に対してプラズマドーピングを行なう、
プラズマドーピング処理方法を提供する。
【００２９】
本発明の第１４態様によれば、試料としての基板を、上部に天板を有する真空容器内の下部電極に載置し、
前記下部電極に配置された静電吸着用の電極に電圧を直流電源から印加し、
前記下部電極に高周波電力を高周波電源から印加し、前記真空容器内をガス排気装置で排気するとともに、前記真空容器内に、不純物を含むドーピング原料ガスと希釈用ガスとを含むプラズマドーピング用ガスをプラズマドーピング用ガス供給装置から供給し、
前記基板と前記下部電極の間に、前記希釈用ガスと同じ基板冷却用ガスを供給し、
前記基板冷却用ガスの流量を測定して前記基板冷却用ガスの前記真空容器内への漏れ量を流量測定装置で測定し、
前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に応じてプラズマドーピング処理時間を長くするように前記高周波電源と前記ガス排気装置と前記プラズマドーピング用ガス供給装置と前記直流電源とを制御装置で制御したのち、
前記基板に対してプラズマドーピングを行なう、
プラズマドーピング処理方法を提供する。
【００３０】
本発明の第１５態様によれば、前記プラズマドーピング用ガス供給装置を前記制御装置で制御するとき、前記真空容器内に供給する前記希釈ガスの流量若しくは前記不純物ガスの質量濃度と、前記基板と同じ大きさでかつ同じ材質のダミー基板のシート抵抗の値との関係情報を基に、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に応じて前記希釈用ガスの供給量を減少させるように前記プラズマドーピング用ガス供給装置を前記制御装置で制御するようにした、第１３の態様に記載のプラズマドーピング処理方法を提供する。
【００３１】
本発明の第１６態様によれば、前記プラズマドーピング用ガス供給装置を前記制御装置で制御する前に、
前記不純物プラズマドーピングを、前記基板に代えて、前記基板と同じ大きさでかつ同じ材質のダミー基板に対して行い、前記ダミー基板に不純物を導入し、
次いで、前記ダミー基板の前記不純物をアニールにより電気的に活性化させ、
次いで、前記ダミー基板のシート抵抗の値を測定し、測定結果を記憶部に記憶し、更に、前記真空容器内に供給する不純物ガスの流量は変更せずに前記希釈ガスの流量を変更し、前記基板と同じ大きさでかつ同じ材質の別のダミー基板に不純物を導入し、
次いで、前記別のダミー基板の基板不純物をアニール装置により電気的に活性化させ、
次いで、前記別のダミー基板のシート抵抗の値を測定し、測定結果を前記記憶部に記憶して、前記真空容器内に供給する希釈ガスの流量若しくは前記不純物ガスの質量濃度とシート抵抗の関係情報を前記記憶部に記憶したのち、
前記プラズマドーピング用ガス供給装置を前記制御装置で制御するとき、前記真空容器内に供給する前記希釈ガスの流量若しくは前記不純物ガスの質量濃度と、前記基板と同じ大きさでかつ同じ材質のダミー基板のシート抵抗の値との関係情報を基に、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に応じて前記希釈用ガスの供給量を減少させるように前記プラズマドーピング用ガス供給装置を前記制御装置で制御するようにした、第１３の態様に記載のプラズマドーピング処理方法を提供する。
【００３２】
本発明の第１７態様によれば、前記プラズマドーピング用ガス供給装置を前記制御装置で制御する前に、
前記不純物プラズマドーピングを、前記基板に代えて、前記基板と同じ大きさでかつ同じ材質のダミー基板に対して行い、前記ダミー基板に不純物を導入し、
次いで、前記ダミー基板の前記不純物をアニールにより電気的に活性化させ、
次いで、前記ダミー基板のシート抵抗の値を測定し、測定結果を記憶部に記憶し、更に、前記プラズマドーピングの時間を変更し、前記基板と同じ大きさでかつ同じ材質の別のダミー基板に不純物を導入し、
次いで、前記別のダミー基板の基板不純物をアニール装置により電気的に活性化させ、
次いで、前記別のダミー基板のシート抵抗の値を測定し、測定結果を前記記憶部に記憶して、プラズマドーピングの時間とシート抵抗の関係情報を前記記憶部に記憶したのち、
前記プラズマドーピング用ガス供給装置を前記制御装置で制御するとき、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に応じてプラズマドーピング処理時間を長くするように前記高周波電源と前記ガス排気装置と前記プラズマドーピング用ガス供給装置と前記直流電源とを前記制御装置で制御するようにした、第１４の態様に記載のプラズマドーピング処理方法を提供する。
【００３３】
本発明の第１８態様によれば、前記高周波電源と前記ガス排気装置と前記プラズマドーピング用ガス供給装置と前記直流電源とを前記制御装置で制御するとき、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に基づき前記基板冷却用ガスが前記真空容器内に漏れていないと前記制御装置により判定された場合は、前記制御装置による前記制御を行なうことなく前記プラズマドーピングを行う一方、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に基づき前記基板冷却用ガスが前記真空容器内に漏れていると前記制御装置により判定された場合は、前記制御装置の制御の下に前記記憶部に記憶した前記関係情報と前記流量測定装置で測定された前記漏れ量との比較を行った結果として求められた前記プラズマドーピング時間の長さに、前記プラズマドーピング時間を長くするように前記高周波電源と前記ガス排気装置と前記プラズマドーピング用ガス供給装置と前記直流電源とを前記制御装置で制御するようにした第１４の態様に記載のプラズマドーピング処理方法を提供する。
【００３４】
本発明の第１９態様によれば、前記プラズマドーピング用ガス供給装置を前記制御装置で制御するとき、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に基づき前記基板冷却用ガスが前記真空容器内に漏れていないと前記制御装置により判定された場合は、前記制御装置による前記制御を行なうことなく前記プラズマドーピングを行う一方、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に基づき前記基板冷却用ガスが前記真空容器内に漏れたと前記制御装置により判定された場合には、前記制御装置の制御の下に、前記基板冷却用ガスの流量を、前記希釈用ガスの流量から減らした状態で前記真空容器内に供するように、前記プラズマドーピング用ガス供給装置を前記制御装置で制御する第１３の態様に記載のプラズマドーピング処理方法を提供する。
【００３５】
本発明の第２０態様によれば、前記基板冷却用ガスはヘリウムガスである第１３〜１９のいずれか１つの態様に記載のプラズマドーピング処理方法を提供する。
【００３６】
本発明の第２１態様によれば、前記プラズマドーピング用ガスを前記プラズマドーピング用ガス供給装置から供給するとき、前記不純物を含みかつ希ガス又は水素で希釈したガスを、前記プラズマドーピング用ガスとして供給し、前記不純物を含む前記ドーピング原料ガスの濃度が５．０質量％以下である第１３〜２０のいずれか１つの態様に記載のプラズマドーピング処理方法を提供する。
【００３７】
本発明の第２２態様によれば、前記プラズマドーピング用ガスを前記プラズマドーピング用ガス供給装置から供給するとき、ボロンを含みかつ希ガス又は水素で希釈しているガスを、前記プラズマドーピング用ガスとして供給する第１３〜２０のいずれか１つの態様に記載のプラズマドーピング処理方法を提供する。
【００３８】
本発明の第２３態様によれば、前記プラズマドーピング用ガスを前記プラズマドーピング用ガス供給装置から供給するとき、Ｂ２Ｈ６を含むガスを前記ドーピング原料ガスとして供給する第１３〜２０のいずれか１つの態様に記載のプラズマドーピング処理方法を提供する。
【００３９】
本発明の第２４態様によれば、前記基板冷却用ガスはヘリウムガスである第１３〜２０のいずれか１つの態様に記載のプラズマドーピング処理方法を提供する。
【００４０】
本発明の第２５態様によれば、前記プラズマドーピング用ガス供給装置より前記真空容器内に前記プラズマドーピング用ガスを供給するとき、ボロンを含みかつ希ガス又は水素で希釈している前記プラズマドーピング用ガスの総流量は、前記基板と前記下部電極の間に供給する前記基板冷却用ガスの前記真空容器内への漏れ量の誤差判定用閾値をＸ  ｃｍ３／分とした場合、５００×Ｘ  ｃｍ３／分以下である第１３〜１６のいずれか１つの態様に記載のプラズマドーピング処理方法を提供する。
【００４１】
本発明の第２６態様によれば、前記プラズマドーピング用ガスを前記プラズマドーピング用ガス供給装置から供給するとき、前記プラズマドーピング用ガスの前記希釈用ガスはヘリウムガスである第１３〜２５のいずれか１つの態様に記載のプラズマドーピング処理方法を提供する。
【００４２】
本発明の第２７態様によれば、前記プラズマドーピング用ガスを前記プラズマドーピング用ガス供給装置から供給するとき、前記プラズマドーピング用ガスにおいて、前記ボロンに代えて、リンとする第２２の態様に記載のプラズマドーピング処理方法を提供する。
【００４３】
本発明の第２８態様によれば、前記プラズマドーピング用ガスを前記プラズマドーピング用ガス供給装置から供給するとき、前記プラズマドーピング用ガスにおいて、前記ボロンに代えて、砒素とする第２２の態様に記載のプラズマドーピング処理方法を提供する。
【発明の効果】
【００４４】
プラズマドーピング処理で試料である基板に不純物の導入を行う際に、基板冷却用ガスが前記真空容器内へ漏れ出した場合でも、本発明によって前記真空容器内への前記基板冷却用ガスの漏れによるシート抵抗の変動を補正することができる。
したがって、プラズマドーピングによる不純物の導入量の再現性を高精度化することができ、歩留まりを改善することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００４６】
本発明の第１の実施形態にかかるプラズマドーピング処理装置は、図１Ａに示すように、上部に天板７を有する真空容器（真空室の一例）１１と、前記真空容器１１内の中間部に配置されるとともに試料の一例としての基板６をその上面に載置する下部電極３と、前記下部電極３に高周波電力を印加する高周波電源４と、前記真空容器１１の底面に配置されて前記真空容器１１内を排気するガス排気装置１と、前記真空容器１１内にプラズマドーピング用ガスを供給するガス供給装置１０と、前記下部電極３内に配置された静電吸着用の電極１８と、前記静電吸着用電極１８に電圧を印加する直流電源１９とを備えて構成し、前記試料６に対してプラズマドーピングを行なうようにしたものである。
【００４７】
ガス供給装置１０は、ドーピング原料ガス供給装置１０ａと希釈用ガス供給装置１０ｂとからそれぞれ所望の不純物元素を含むドーピング原料ガス、例えば、Ｂ２Ｈ６ガスと希釈用ガスとが供給されてガス供給配管４２で混合されたのち、ガス供給口９を介して真空容器１１内に供給される。よって、ガス供給装置１０は、不純物を含みかつ希ガス又は水素で希釈したガスを、前記プラズマドーピング用ガスとして供給する装置であり、前記不純物を含む前記ドーピング原料ガスの濃度は５．０質量％以下であるのが好ましい。もし、ドーピング原料ガスの濃度が５．０質量％より大きいガスを使用する場合、Ｂ２Ｈ６の爆発の可能性も出る為、使用しないことが好ましい。また、５．０質量％以上のガスを作成することが困難である。したがって、使用可能な、不純物を含むガスとしては、Ｂ２Ｈ６のみのガスを使用し、Ｂ２Ｈ６のみのガスを希釈用ガスと混合して供給するか、５．０質量％以下の不純物含むガスと希釈用ガスを混合して供給するかのどちらかのガスを使用することになる。しかしながら、Ｂ２Ｈ６のみを使用し、希釈用ガスと混合した場合、爆発の危険性の大きな濃度に容易に混合できてしまい、危険である。その為、５．０質量％以下の不純物を含むガスを使用することが好ましい。
【００４８】
真空容器１１内の圧力を一定に保つために調圧弁２が真空容器１１の底面に設けられており、真空容器１１内に供給されたドーピング用ガスは真空容器１１内を通り、調圧弁２通って排気ポンプ１より排気される。
【００４９】
真空容器１１の上面には誘電体窓７としての石英天板が設けられ、その上にプラズマ励起用のコイル８が設けられている。コイル８には高周波電源５が接続され、コイル８に高周波を供給できるようになっている。コイル８に供給された高周波によって生成された電場は、誘電体窓７を介して真空容器１１内に供給される。この電場によって真空容器１１内に供給されたドーピング原料ガスがエネルギーを受取り、プラズマドーピングに影響を及ぼすイオン又はラジカルなどのプラズマ状態となる。
【００５０】
また、下部電極３には高周波電源４が接続されており、下部電極３に所望の電圧を発生させることが可能となっており、この下部電極３に発生した電圧はプラズマに対して負の電位を持っている。
【００５１】
また、下部電極３内に設置させている静電吸着電極１８に直流電源１９より電圧を印加することにより（図２又は図３参照）、試料６は下部電極３と静電吸着し、試料６と下部電極３の間に、基板冷却用ガスの一例としてのヘリウムガスを供給する。前記試料６と前記下部電極３の間にヘリウムガスを供給する方式としては、図２に記載している閉ループ制御方式と、図３に記載している開ループ制御方式が知られている。
【００５２】
まず、図２における閉ループ制御方式においては、前記基板冷却用ガスの一例としてのヘリウムガスは、ヘリウムガス供給装置２０より供給され、基板冷却用ガス供給配管５０を通り、バルブ１３を介して、流量測定装置（漏れ量測定装置）の一例としての基板冷却ガス用調圧兼流量制御ユニット１４に入る。基板冷却用ヘリウムガス調圧兼流量制御ユニット１４では、前記基板冷却用のヘリウムガスの調圧及び流量制御を行いつつ、さらに、基板冷却用ガス供給排気配管５２のバルブ１５を通って、前記試料６と前記下部電極３の間に供給される。その際、排気ポンプ１７に連結された排気配管５１に設けられたバルブ１６は閉状態である。一方、供給したヘリウムガスを排気ポンプ１７で排気する場合、バルブ１３は閉状態でかつバルブ１５及びバルブ１６は開状態となる。
【００５３】
また、図３における開ループ制御方式においては、前記基板冷却用のヘリウムガスは、ヘリウムガス供給装置２０より供給され、基板冷却用ガス供給配管５４を通り、バルブ２８を介して、基板冷却ガス用流量制御ユニット２３に入る。基板冷却ガス用流量制御ユニット２３では、前記基板冷却用のヘリウムガスの流量制御を行いつつ、さらに、基板冷却用ガス供給配管５４のバルブ２７を通り、さらに、基板冷却用ガス供給排気配管５５のバルブ２６を通って、前記試料６と前記下部電極３の間に供給される。その際、排気ポンプ１７に連結された排気配管５６に設けられたバルブ２１は閉状態である。一方、供給された前記ヘリウムガスは、排気配管５７を通り、基板冷却ガス用調圧兼流量制御ユニット２４に入る。基板冷却用ヘリウムガス調圧兼流量制御ユニット２４では、排気配管５７から排気される基板冷却用ヘリウムガスの調圧及び流量制御を行いつつ、前記ヘリウムガスは、排気配管５７のバルブ２５、２２を通り、排気ポンプ１７にて排気される。このとき、バルブ２１は開状態となる。なお、この方式では、基板冷却ガス用流量制御ユニット２３と基板冷却ガス用調圧兼流量制御ユニット２４と制御装置１００の演算機能（後述する制御装置１００の演算部１００ａ）とにより、流量測定装置（漏れ量測定装置）の一例を構成する。
【００５４】
また、制御装置１００は、プラズマドーピングの処理の動作制御を行なうものであって、高周波電源４と、ガス排気装置１と、ガス供給装置１０と、直流電源１９と、高周波電源５と、排気ポンプ１７と、ヘリウムガス供給装置２０とに接続されてそれぞれの動作制御を行なうとともに、図２における閉ループ制御方式では基板冷却用ヘリウムガス調圧兼流量制御ユニット１４に、図３における開ループ制御方式では基板冷却ガス用流量制御ユニット２３と基板冷却用ヘリウムガス調圧兼流量制御ユニット２４に接続されてそれぞれの動作制御を行なう。制御装置１００の一例としては、図１Ｂに示すように、前記動作制御を行う制御部１００ｃと、制御部１００ｃにより制御される演算部１００ａと、制御部１００ｃにより制御される判定部１００ｂと有している。制御装置１００には、さらに、プラズマドーピングの処理の動作制御に必要な情報及びデータを記憶する記憶部１０１が接続されている。また、図３における開ループ制御方式において基板冷却ガス用流量制御ユニット２３と基板冷却用ヘリウムガス調圧兼流量制御ユニット２４が制御装置１００に接続される場合には、基板冷却ガス用流量制御ユニット２３と基板冷却用ヘリウムガス調圧兼流量制御ユニット２４とから出力される流量差を演算する演算機能を内蔵し、演算結果に基づいて、基板冷却ガス用流量制御ユニット２３又は基板冷却用ヘリウムガス調圧兼流量制御ユニット２４を動作制御可能としている。この制御装置１００は、以下で詳細に説明するが、前記流量測定装置で測定された流量（漏れ量）に応じて前記希釈用ガスの供給量を減少させる（例えば、漏れ量が多ければ、その分だけ前記希釈用ガスの供給量を減少させる）ように前記プラズマドーピング用ガス供給装置１０を制御するか、又は、前記流量測定装置で測定された流量（漏れ量）に応じてプラズマドーピング処理時間を長くする（例えば、漏れ量が多ければ、その分だけプラズマドーピング処理時間を長くする）ように前記高周波電源４と前記ガス排気装置１と前記プラズマドーピング用ガス供給装置１０と前記直流電源１９とヘリウムガス供給装置２０などを制御するようにしている。
【００５５】
このような構成のプラズマドーピング処理装置においてガス供給口９より真空容器内１１に供給されたプラズマドーピング原料ガス、例えば、Ｂ２Ｈ６が高周波電力を印加されたコイル８によって生成された電場によってプラズマ状態となり、そのプラズマ中のボロンイオンが高周波電源４によって下部電極３に発生したプラズマに対して負の電位を持つ電圧によって試料６の表面に導入される。
【００５６】
このようにして不純物が導入された試料６の上に金属配線層を形成した後、所定の酸化膜雰囲気の中において金属配線層の上に薄い酸化膜を形成し、その後、ＣＶＤ装置等により試料６上にゲート電極を形成すると、例えば、ＭＯＳトランジスタが得られる。
【００５７】
一般に、プラズマドーピング処理装置において、試料６の表面への不純物の導入量の制御は、プラズマドーピングの処理時間と不純物の質量濃度で制御している。ここで、前述の従来の制御装置１４０の下にヘリウムガスの真空容器１１１内への漏れが無いと閾値によって判定された場合において、閾値以下のヘリウムガスが真空容器１１１内に漏れていた場合においても、プラズマ中の試料１０６に導入すべき不純物の濃度が低下し、単位時間当たりの試料１０６の表面への不純物の導入量が減少してしまう。従って、所望の時間で、試料１０６に所望の不純物の量の導入が行えず、試料１０６は不良品となり、歩留まりが低下してしまうという課題がある。
【００５８】
尚、本発明者らは、この課題は以下の理由によるものであるという知見を得るに至った。その知見を以下に説明する。
【００５９】
互いに同じヘリウムガス供給の機構を有する、プラズマ処理装置、例えば、エッチング処理装置とプラズマドーピング処理装置とで、ヘリウムガスの真空容器１１内への漏れの影響を大きさの違いについて説明する。
【００６０】
エッチング処理装置では、真空容器内１１へ供給されたガスをプラズマ状態とし、プラズマ粒子（イオン、ラジカル）を多く生成している。これは、基板上にシリコン又はシリコン以外のものをＣＶＤ又はＰＶＤによって成膜し、その上にパターニングを行い、パターンで保護されていない部分をエッチングによって、大量に取り除かなければならない為である。一方、プラズマドーピングではパターニングの形をほとんど変化させずに試料１０６の表面に不純物を導入しなければならない。その為、プラズマ中の粒子（イオン、ラジカル）の数をエッチング処理に比べると、桁違いに少なくしなければならない。
【００６１】
したがって、前述の前記真空容器１１１内へ少量のヘリウムガスが漏れた場合で、エッチングには影響が出ない場合であっても、プラズマドーピングでは、プラズマドーピングに寄与するプラズマ中の粒子（イオン、ラジカル）の数が非常に少ないので、試料１０６への不純物の導入量は変動しやすいというものである。
【００６２】
この前記の課題を解決するための手段を以下で説明する。
【００６３】
制御装置１００の制御部１００ｃの制御下で、真空容器１１内へのヘリウムガスの漏れ量の測定を、図２における閉ループ制御方式においては基板冷却ガス用調圧兼流量制御ユニット１４により行い、図３における開ループ制御方式においては基板冷却ガス用流量制御ユニット２３と基板冷却ガス用調圧兼流量制御ユニット２４との２つにより行い、測定結果を基に、前記真空容器１１内へヘリウムガスが漏れているのか、漏れていないのかの判定を制御装置１００の判定部１００ｂにより行うようにしている。以下、これについて、詳細に説明する。
【００６４】
まず、前述した図２における閉ループ制御方式での真空容器１１内へのヘリウムガスの漏れ量の測定について説明を行う。
【００６５】
ヘリウムガスは、ヘリウムガス供給装置２０より供給配管５０を通って供給され、バルブ１３を介し、基板冷却ガス用調圧兼流量制御ユニット１４に入る。そして、このヘリウムガスは、基板冷却ガス用調圧兼流量制御ユニット１４で圧力を所定の圧力、言い換えれば、基板冷却ガス用基準圧力に調整されて、配管５０，５２及びバルブ１５を介して、試料６と下部電極３の間の空間に供給される。その際、バルブ１６は閉の状態である。この場合、供給されたヘリウムガスは、排気される場所が無い状態となる。
【００６６】
したがって、試料６と下部電極３の間の空間に供給されたヘリウムガスが真空容器１１内に漏れていない場合は、ヘリウムガスが基板冷却ガス用基準圧力に維持されることになり、基板冷却ガス用調圧兼流量制御ユニット１４で測定されたヘリウムガスの供給流量は、ほとんど０  ｃｍ３／分となる。
【００６７】
一方、試料６と下部電極３の間の空間から真空容器１１内にヘリウムガスが漏れた場合には、前記供給したヘリウムガスが試料６と下部電極３の間の空間で不足するために、前記ヘリウムガスの圧力（基準圧力）は低下することを基板冷却ガス用調圧兼流量制御ユニット１４で検出する。その低下した圧力を、低下する前の圧力（基準圧力）にするためには、基板冷却ガス用調圧兼流量制御ユニット１４からヘリウムガスの供給が必要である。例えば、ヘリウムガスが基板冷却ガス用調圧兼流量制御ユニット１４から常に２．０  ｃｍ３／分供給されていたとすると、真空容器１１内にはヘリウムガスが約２．０  ｃｍ３／分だけ漏れているということになる。このようにして、真空容器１１内へのヘリウムガスの漏れの量（漏れ量）の測定を行う。言い換えれば、基板冷却ガス用調圧兼流量制御ユニット１４では、試料６と下部電極３の間の空間へ供給する基板冷却用ヘリウムガスの流量と圧力とを測定しておき、所定の圧力が維持できない場合には、所定の圧力が維持できるだけの流量を試料６と下部電極３の間の空間へ供給する。このときの流量を測定すれば、真空容器１１内へのヘリウムガスの漏れの量（漏れ量）を測定していることになる。
【００６８】
次に、図３における開ループ制御方式での真空容器１１内へのヘリウムガスの漏れ量の測定について説明を行う。
【００６９】
ヘリウムガスは、ヘリウムガス供給装置２０より供給配管５４を通って供給され、バルブ２８を介し、基板冷却ガス用流量制御ユニット２３に入る。そして、このヘリウムガスは、基板冷却ガス用流量制御ユニット２３より、ある流量、例えば、Ａ  ｃｍ３／分で配管５４，５５及びバルブ２７、２６を介して、試料６と下部電極３の間の空間に供給される。その際、バルブ２１は閉の状態である。試料６と下部電極３の間の空間に供給されたヘリウムガスは、試料６と下部電極３の間の空間を通り、基板冷却ガス用調圧兼流量制御ユニット２４に入る。この基板冷却ガス用調圧兼流量制御ユニット２４にて、前記供給されたヘリウムガスの圧力を所定の圧力に調整する。前記ヘリウムガスの圧力を所定の圧力に調整するためには、余剰分の前記ヘリウムガスを、排気配管５７及びバルブ２５と２２を介して排気ポンプ１７に排気する必要がある。その際、バルブ２１は閉状態である。この場合、試料６と下部電極３の空間に供給された前記ヘリウムガスが、試料６と下部電極３の間の空間から真空容器１１内に漏れていない場合、基板冷却ガス用調圧兼流量制御ユニット２４で測定されるヘリウムガスの流量は、基板冷却ガス用流量制御ユニット２３にて供給されたヘリウムガスの流量とほぼ同じになる。
【００７０】
一方、試料６と下部電極３の間にて真空容器１１内に前記ヘリウムガスが漏れた場合には、前記供給したヘリウムガスが不足し、圧力は低下することになる。ヘリウムガスの圧力を低下前の圧力に調整するために、基板冷却ガス用調圧兼流量制御ユニット２４にて排気していた余剰分のヘリウムガスの量を調整する必要がある。例えば、基板冷却ガス用流量制御ユニット２３よりＡ＝１０．０  ｃｍ３／分のヘリウムガスを供給していたとすると、試料６と下部電極３の間からヘリウムガスが真空容器１１内に２．０  ｃｍ３／分漏れていた場合、基板冷却ガス用調圧兼流量制御ユニット２４では８．０  ｃｍ３／分の流量が測定される。したがって、基板冷却ガス用流量制御ユニット２３より供給しているヘリウムガスの流量と、基板冷却ガス用調圧兼流量制御ユニット２４で測定されるヘリウムガスの流量との差が、真空容器１１内へのヘリウムガスの漏れ量となる。この差を、基板冷却ガス用流量制御ユニット２３と基板冷却ガス用調圧兼流量制御ユニット２４とから流量情報が入力される制御装置１００の演算機能を利用して求める（一例としては、制御装置１００の演算部１００ａの演算により求める）。このようにして、真空容器１１内へのヘリウムガスの漏れの量の測定を、基板冷却ガス用流量制御ユニット２３と基板冷却ガス用調圧兼流量制御ユニット２４と制御装置１００の演算機能（制御装置１００の演算部１００ａ）とにより行う。
【００７１】
ここで、試料６の不純物導入量とシート抵抗の間には、試料６の表面に不純物の導入量が多い場合は、前記試料６のシート抵抗の値は低くなり、不純物の導入量が少ない場合には、シート抵抗の値は高くなるという反対の関係にある。以後、試料６への不純物の導入量についてシート抵抗のみで関係を記述する。
なお、本来、試料６への不純物の導入量についてはドーズ量で表される。
ここで、ドーズ量とは、プラズマドーピング処理によって試料基板に導入された所望の不純物元素の量である。図１７に、公知の同じ熱処理を行った試料のシート抵抗とドーズ量の関係のグラフを示す。図１７に示すように、ドーズ量が多い場合とそれに比べて少ない場合のシート抵抗は、ドーズ量が多い試料の方がドーズ量が少ない試料よりも小さくなるという関係にある。
シート抵抗とドーズ量の間には、図１７に示すようなシート抵抗が増加する場合にはドーズ量は減少するという関係にある。従って、「所望のシート抵抗を得る」ということは、言い換えれば、「所望のドーズ量を得る」ということである。
所望のドーズ量は、単位時間当たりに試料基板に導入できる量に対し、プラズマドーピング時間を設定することで得ることができる。従って、所望のドーズ量をＤ、単位時間当たりに試料基板に導入できる不純物元素の量をＡｃｍ２・ｓｅｃ−１、プラズマドーピング時間をＴｓｅｃとすると、Ｄ＝Ａ×Ｔ  の関係にある。
例えば、所望のドーズ量Ｄ１（＝Ａ１×Ｔ１）を得たい場合に、単位時間当たりに試料基板に導入できる不純物元素の量Ａ１がΔＡだけ減少してＡ２（＝Ａ１−ΔＡ）となった場合、プラズマドーピング時間Ｔ１をΔＴだけ増加させ、Ｔ２（＝Ｔ１＋ΔＴ）と設定することで、所望のドーズ量Ｄ１（＝Ａ２×Ｔ２）を得ることができる。
ここで、単位時間当たりに試料基板に導入できる不純物元素の量Ａは、真空容器内のドーピング原料ガス濃度を減少させることにより減少し、逆にドーピング原料ガス濃度を増加させることにより増加する。
また、プラズマドーピング時間Ｔの設定を変更しない場合に、所望のドーズ量Ｄを得るには、単位時間当たりに試料基板に導入できる不純物元素のＡを一定に保つことで可能となる。真空容器内に冷却用ガスが漏れた場合には、希釈用ガスの供給量を減少させることで、単位時間当たりに試料基板に導入できる不純物元素の量Ａを一定に保つことが可能である。
ドーズ量を測定することに比べ、シート抵抗を測定することの方が容易である為、本願では、本発明の説明に、シート抵抗を用いて説明している。
【００７２】
まず、処理すべき基板に対してプラズマドーピングを行なう前に、希釈用ガスの一例としてのヘリウムガスの流量若しくは不純物濃度とシート抵抗の関係のデータ（関係情報）と、プラズマドーピング時間とシート抵抗の関係のデータ（関係情報）を予め取得して、記憶部１０１に記憶させておく。このため、図５において、希釈用ヘリウムガスの流量の違いとシート抵抗の関係情報を取得するためのフローを示す。
【００７３】
（ステップＳ５１−１）
真空容器１１内に、プラズマドーピングを行なう基板と同じ大きさでかつ同じ材質の第１のダミー基板を搬入したのち、真空容器１１内にガス供給装置１０よりＦａ  ｃｍ３／分のドーピング原料ガスとＦｂ  ｃｍ３／分の希釈ガス流量を供給し、プラズマドーピングを行い、前記第１のダミー基板に不純物を導入する。ドーピング原料ガスの流量Ｆａ  ｃｍ３／分の一例としては１５  ｃｍ３／分、希釈ガス流量Ｆｂ  ｃｍ３／分の一例としては３５  ｃｍ３／分が挙げられる。
【００７４】
（ステップＳ５１−２）
真空容器１１内に、前記第１のダミー基板に代えて、プラズマドーピングを行なう基板と同じ大きさでかつ同じ材質の別のダミー基板（第２のダミー基板）を搬入したのち、真空容器１１内にガス供給装置１０よりＦａ  ｃｍ３／分のドーピング原料ガスと（Ｆｂ＋ｆｂ１）  ｃｍ３／分の希釈ガス流量を供給し、プラズマドーピングを行い、前記第２のダミー基板に不純物を導入する。プラズマドーピング用ガスの濃度はステップＳ５１−１よりも低濃度である。ここで、ｆｂ１  ｃｍ３／分の一例としては１．０  ｃｍ３／分である。
【００７５】
（ステップＳ５１−３）
真空容器１１内に、前記第２のダミー基板に代えて、プラズマドーピングを行なう基板と同じ大きさでかつ同じ材質のさらに別のダミー基板（第３のダミー基板）を搬入したのち、真空容器１１内に供給装置１０よりＦａ  ｃｍ３／分のドーピング原料ガスと（Ｆｂ＋ｆｂ２）  ｃｍ３／分の希釈ガス流量を供給し、プラズマドーピングを行い、前記第３のダミー基板に不純物を導入する。本フローでは、供給する希釈ガス流量ｆｂ２は先の希釈ガス流量ｆｂ１よりも大きい場合であり、プラズマドーピング用ガスの濃度はステップＳ５１−２よりもさらに低濃度である。
ここで、本フローでは、ステップＳ５１−１〜Ｓ５１−３に記載したように、３種類のプラズマドーピング用ガスの濃度のデータの取得を行っているが、３種類以上のデータを取得しても問題は無く、取得データ種は多い方が望ましい。ここで、ｆｂ２  ｃｍ３／分の一例としては５  ｃｍ３／分である。
【００７６】
（ステップＳ５２）
次いで、制御装置１００の制御部１００ｃの制御の下に、図示しない公知の方法などで、真空容器１１からそれぞれのダミー基板を取り出して、それぞれのダミー基板を図示しないアニール装置に投入し、それぞれのダミー基板の不純物をアニールにより電気的に活性化させる。
【００７７】
（ステップＳ５３）
次いで、それぞれのダミー基板のシート抵抗を四探針法などで測定し、そのシート抵抗の情報と希釈ガスの流量若しくは不純物ガス濃度の情報を、記憶部１０１に記憶させる。このようにして記憶部１０１に記憶させる情報の一例を図６に示す。図６は、所望の希釈用ヘリウムガスの流量に対するヘリウムガスの増加量とシート抵抗との関係情報を示すグラフである。ステップＳ５１−１においてＦｂ  ｃｍ３／分の希釈ガス流量でのシート抵抗はＲＳ０であり、ステップＳ５１−２においてＦｂ  ｃｍ３／分の希釈ガス流量に対してｆｂ１  ｃｍ３／分の希釈ガス流量を増加させたときのシート抵抗はＲＳ１であり、ステップＳ５１−３においてＦｂ  ｃｍ３／分の希釈ガス流量に対してｆｂ２  ｃｍ３／分の希釈ガス流量を増加させたときのシート抵抗はＲＳ２である。よって、希釈ガス流量が増加するにつれて、シート抵抗が増加する（言い換えれば、不純物の導入量が少なくなる）ことがわかる。ここで、シート抵抗ＲＳ１の一例としては、シート抵抗ＲＳ０を基準にして、（ＲＳ０×０．９５）  ｏｈｍ／ｓｑ．であり、シート抵抗ＲＳ２の一例としては、シート抵抗ＲＳ０を基準にして、（ＲＳ０×０．９０）  ｏｈｍ／ｓｑ．である。シート抵抗ＲＳ０の一例としては、２５０  ｏｈｍ／ｓｑ．である。
【００７８】
また、処理すべき基板に対してプラズマドーピングを行なう前に、プラズマドーピング時間とシート抵抗の関係情報を予め取得して、記憶部１０１に記憶させておく。このため、図７において、プラズマドーピング時間とシート抵抗の関係情報を取得するためのフローを示す。
【００７９】
（ステップＳ７１−１）
真空容器１１内に、プラズマドーピングを行なう基板と同じ大きさでかつ同じ材質の第４のダミー基板を搬入したのち、真空容器１１内にガス供給装置１０よりＦａ  ｃｍ３／分のドーピング原料ガスとＦｂ  ｃｍ３／分の希釈ガス流量を供給し、プラズマドーピング時間α秒（０＜α）にてプラズマドーピングを行い、前記第４のダミー基板に不純物を導入する。プラズマドーピング時間α秒の一例としては、６０秒である。
【００８０】
（ステップＳ７１−２）
真空容器１１内に、前記第４のダミー基板に代えて、プラズマドーピングを行なう基板と同じ大きさでかつ同じ材質の別のダミー基板（第５のダミー基板）を搬入したのち、真空容器１１内にガス供給装置１０よりＦａ  ｃｍ３／分のドーピング原料ガスとＦｂ  ｃｍ３／分の希釈ガス流量を供給し、プラズマドーピング時間β秒にてプラズマドーピングを行い、前記第５のダミー基板に不純物を導入する。本フローでは時間βの方が時間αより大きい場合である（すなわち、０＜α＜β）。時間βの一例としては、６５秒である。
【００８１】
（ステップＳ７１−３）
真空容器１１内に、前記第５のダミー基板に代えて、プラズマドーピングを行なう基板と同じ大きさでかつ同じ材質の別のダミー基板（第６のダミー基板）を搬入したのち、真空容器１１内にガス供給装置１０よりＦａ  ｃｍ３／分のドーピング原料ガスとＦｂ  ｃｍ３／分の希釈ガス流量を供給し、プラズマドーピング時間γ秒にてプラズマドーピングを行い、前記第６のダミー基板に不純物を導入する。本フローでは、時間γの方が時間βよりさらに大きい場合である（すなわち、０＜α＜β＜γ）。時間γの一例としては、７０秒である。
ここで、本フローでは、ステップＳ７１−１〜Ｓ７１−３に記載したように、３種類のプラズマドーピング時間のデータの取得を行っているが、３種類以上のデータを取得しても問題は無く、取得データ種は多い方が望ましい。
【００８２】
（ステップＳ７２）
次いで、制御装置１００の制御部１００ｃの制御の下に、図示しない公知の方法などで、真空容器１１からそれぞれのダミー基板を取り出して、それぞれのダミー基板を図示しないアニール装置に投入し、それぞれのダミー基板の不純物をアニールにより電気的に活性化させる。
【００８３】
（ステップＳ７３）
次いで、それぞれのダミー基板のシート抵抗を四探針法などで測定し、そのシート抵抗の情報とプラズマドーピング時間の情報を、記憶部１０１に記憶させる。このようにして記憶部１０１に記憶させる情報の一例を図８に示す。図８は、所望のプラズマドーピング時間とシート抵抗との関係情報を示すグラフである。ステップＳ７１−１においてプラズマドーピング時間α秒でのシート抵抗はＲＳαであり、ステップＳ５１−２においてプラズマドーピング時間β秒でのシート抵抗はＲＳβであり、ステップＳ５１−３においてプラズマドーピング時間γ秒でのシート抵抗はＲＳγである。よって、プラズマドーピング時間が増加するにつれて、シート抵抗が減少する（言い換えれば、不純物の導入量が多くなる）ことがわかる。ここで、シート抵抗ＲＳβの一例としては、シート抵抗ＲＳαを基準にして、（ＲＳα×１．０５）  ｏｈｍ／ｓｑ．であり、シート抵抗ＲＳγの一例としては、シート抵抗ＲＳαを基準にして、（ＲＳα×１．１０）  ｏｈｍ／ｓｑ．である。シート抵抗ＲＳαの一例としては、２５０  ｏｈｍ／ｓｑ．である。
【００８４】
次に、希釈用ヘリウムガスの流量、若しくは不純物濃度とシート抵抗の関係情報のデータ（関係情報）と、プラズマドーピング時間とシート抵抗の関係のデータ（関係情報）の取得が終了したのち、記憶部１０１に記憶させた、希釈用ヘリウムガスの流量若しくは不純物濃度とシート抵抗の関係のデータ（関係情報）と、プラズマドーピング時間とシート抵抗の関係のデータ（関係情報）に、図１３のような関連性を持たせておく。例えば、所望の時間で所望のシート抵抗を得るためのガスの流量が、ドーピング原料ガスＦａ  ｃｍ３／分で希釈ガス流量がＦｂ  ｃｍ３／分であった場合、希釈ガスの流量がｆｂ１ｃｍ３／分だけ多く供給された場合に所望のシート抵抗を得るための時間は、前記試料６への所望の不純物を導入するプラズマドーピングの時間を時間（β−α）秒だけ増加させることがわかる。また、希釈ガスの流量がｆｂ２ｃｍ３／分だけ多く供給された場合に所望のシート抵抗を得るための時間は、前記試料６への所望の不純物を導入するプラズマドーピングの時間を時間（γ−α）秒だけ増加させることがわかる。よって、希釈ガスの流量がｆｂ１ｃｍ３／分、例えば１．０  ｃｍ３／分だけ多く供給された場合に所望のシート抵抗を得るための時間は、前記試料６への所望の不純物を導入するプラズマドーピングの時間として（β−α）秒、例えば＋５秒である。先の例では、（β−α）秒＝（６５−６０）秒＝＋５秒である。
【００８５】
図４において、前記課題を解決するためのプラズマドーピングパラメータの修正フローを示す。
【００８６】
（ステップＳ４１）
まず、制御装置１００の制御部１００ｃの制御の下に、試料６を下部電極３の上に載置する。
【００８７】
（ステップＳ４２Ｃ若しくはステップＳ４２Ｏ）
次いで、前記試料６と前記下部電極３の間にヘリウムガスを供給する方式に応じて、ステップＳ４２Ｃ若しくはステップＳ４２Ｏのいずれかを行なう。すなわち、制御装置１００の制御部１００ｃの制御の下に、直流電源１９より下部電極３内に設置されている静電吸着用電極１８に電圧を供給し、試料６を下部電極３に静電吸着させる。その後、試料６と下部電極３の間に基板冷却用ヘリウムガスの供給を行う。より具体的には、図２に記載している閉ループ制御方式の場合には、前記静電吸着後に、ステップＳ４２Ｃにおいて、試料６と下部電極３との間に基板冷却用ヘリウムガスを圧力Ｂ  Ｐａで供給する。図３に記載している開ループ制御方式の場合には、前記静電吸着後に、ステップＳ４２Ｏにおいて、試料６と下部電極３との間に基板冷却用ヘリウムガスを流量Ａ  ｃｍ３／分、圧力Ｂ  Ｐａで供給する。圧力Ｂ  Ｐａの一例としては６００Ｐａである。
【００８８】
（ステップＳ４３）
次いで、制御装置１００の制御部１００ｃの制御の下に、ガス供給装置１０よりドーピング原料ガスをＦａ  ｃｍ３／分の設定で供給を行い、希釈用ガスをＦｂ  ｃｍ３／分の設定で供給を行い、ガス供給口９より真空容器１１内へ供給する。
【００８９】
（ステップＳ４４）
次いで、制御装置１００の制御部１００ｃの制御の下に、試料６と下部電極３の間に供給したヘリウムガスの真空容器１１内への漏れ量の測定を行う。
【００９０】
まず、前述した図２における閉ループ制御方式における、真空容器１１内へのヘリウムガスの漏れ量の測定について説明を行う。基板冷却用ヘリウムガスは、ヘリウムガス供給装置２０より供給され、バルブ１３を介し、基板冷却ガス用調圧兼流量制御ユニット１４に入り、試料６と下部電極３の間に供給されるヘリウムガスの圧力が基板冷却ガス供給圧力Ｂ  Ｐａに調整されて、バルブ１５を介して、試料６と下部電極３の間に供給される。その際、バルブ１６は閉の状態である。この場合、供給されたヘリウムガスは、排気される場所が無い状態となる。したがって、試料６と下部電極３の間に供給されたヘリウムガスが漏れていない場合、基板冷却ガス用調圧兼流量制御ユニット１４でのヘリウムガスの供給流量は、ほとんど０  ｃｍ３／分となる。ここで、試料６と下部電極３の間から真空容器１１内にヘリウムガスが漏れた場合、供給したヘリウムガスが不足するために、ヘリウムガスの圧力は基板冷却ガス供給圧力Ｂ  Ｐａより低下することを基板冷却ガス用調圧兼流量制御ユニット１４で検出する。その低下した圧力を、基板冷却ガス供給圧力Ｂ  Ｐａにするために、基板冷却ガス用調圧兼流量制御ユニット１４からヘリウムガスが試料６と下部電極３の間に供給される。例えば、ヘリウムガスが常に２．０  ｃｍ３／分流れていたとすると、真空容器１１内にはヘリウムガスが約２．０  ｃｍ３／分漏れているということになる。このようにして、真空容器１１内へのヘリウムガスの漏れの量の測定を基板冷却ガス用調圧兼流量制御ユニット１４で行う。
【００９１】
次に、図３における開ループ制御方式における、真空容器１１内へのヘリウムガスの漏れ量の測定について説明を行う。基板冷却用ヘリウムガスは、ヘリウムガス供給装置２０より供給され、バルブ２８を介し、基板冷却ガス用流量制御ユニット２３に入る。基板冷却ガス用流量制御ユニット２３により、試料６と下部電極３の間に供給されるヘリウムガスの流量が基板冷却ガス供給流量Ａ  ｃｍ３／分に調整されて、バルブ２７、２６を介して、試料６と下部電極３の間に供給される。前記供給されたヘリウムガスは、試料６と下部電極３の間を通り、基板冷却ガス用調圧兼流量制御ユニット２４に入り、この基板冷却ガス用調圧兼流量制御ユニット２４にて、前記供給されたヘリウムガスの圧力が基板冷却ガス供給圧力Ｂ  Ｐａになるように調整される。ヘリウムガスを基板冷却ガス供給圧力Ｂ  Ｐａに調整するために余剰分のヘリウムガスが、バルブ２５、２２を介して排気ポンプ１７に排気される。その際、バルブ２１は閉状態である。この場合、前記供給されたヘリウムガスが試料６と下部電極３の間から真空容器１１内に漏れていない場合、基板冷却ガス用調圧兼流量制御ユニット２４で測定されるヘリウムガスの流量は、基板冷却ガス用流量制御ユニット２３にて供給された基板冷却ガス供給流量Ａ  ｃｍ３／分とほぼ同じになる。ここで、試料６と下部電極３の間にて真空容器１１内にヘリウムガスが漏れた場合には、基板冷却ガス供給流量Ａ  ｃｍ３／分より減少してヘリウムガスが不足し、圧力は基板冷却ガス供給圧力Ｂ  Ｐａより低下することを基板冷却ガス用調圧兼流量制御ユニット２４で検出する。ヘリウムガスの圧力を基板冷却ガス供給圧力Ｂ  Ｐａに調整するために、基板冷却ガス用調圧兼流量制御ユニット２４にて排気していた余剰分のヘリウムガスの量を調整する。例えば、基板冷却ガス用流量制御ユニット２３より１０．０  ｃｍ３／分のヘリウムガスを供給していた場合とする。試料６と下部電極３の間からヘリウムガスが真空容器１１内に２．０  ｃｍ３／分漏れていた場合、基板冷却ガス用調圧兼流量制御ユニット２４では８．０  ｃｍ３／分の流量が測定される。したがって、基板冷却ガス用流量制御ユニット２３より供給しているヘリウムガスの流量と、基板冷却ガス用調圧兼流量制御ユニット２４で測定されるヘリウムガスの流量との差が、真空容器１１内へのヘリウムガスの漏れとなる。この差を、基板冷却ガス用流量制御ユニット２３と基板冷却ガス用調圧兼流量制御ユニット２４とから流量情報が制御装置１００の制御部１００ｃを介して演算部１００ａに入力されたのち、入力された情報を基に制御装置１００の演算部１００ａで演算により求める。このようにして、真空容器１１内へのヘリウムガスの漏れの量の測定を、基板冷却ガス用流量制御ユニット２３と基板冷却ガス用調圧兼流量制御ユニット２４と制御装置１００の演算部１００ａとにより行う。
【００９２】
（ステップＳ４５）
ステップＳ４４にて、基板冷却ガス用調圧兼流量制御ユニット１４により検出されたヘリウムガスの流量、又は、基板冷却ガス用流量制御ユニット２３と基板冷却ガス用調圧兼流量制御ユニット２４とでそれぞれ測定して制御装置１００の演算部１００ａで求められたヘリウムガスの流量差から、真空容器１１内へヘリウムガスが漏れているか否かを、制御装置１００の判定部１００ｂにより判定する。この判定は、あらかじめ記憶部１０１に記憶された、２つ以上有する閾値のうちの１つである誤差判定用閾値Ｔｈ１を使用して制御装置１００の判定部１００ｂにより判定する。このステップでは、前記測定したヘリウムガスの流量差が誤差判定用閾値Ｔｈ１以下であるか、否かを制御装置１００の判定部１００ｂで判定する。基板冷却ガス用調圧兼流量制御ユニット１４により検出されたヘリウムガスの流量、又は、基板冷却ガス用流量制御ユニット２３と基板冷却ガス用調圧兼流量制御ユニット２４とでそれぞれ測定して制御装置１００の演算部１００ａで求められたヘリウムガスの流量差が、前記誤差判定用閾値Ｔｈ１以下であれば、誤差範囲内であり、無視できると制御装置１００の判定部１００ｂで判定することができる。前記検出された流量又は流量差が前記誤差判定用閾値Ｔｈ１を越えていると、誤差範囲を超えており、基板冷却用ガスが真空容器１１内へ漏れていると制御装置１００の判定部１００ｂで判定することができる。
【００９３】
よって、ステップＳ４５の以降は、
（ａ）ヘリウムガスの流量差が誤差判定用閾値Ｔｈ１以下であって、無視できる程度の流量であり、ヘリウムガスが真空容器１１内に漏れていないと制御装置１００の判定部１００ｂで判定した場合、
（ｂ）ヘリウムガスの流量差が誤差判定用閾値Ｔｈ１を超えておりて、無視できない程度の流量であり、ヘリウムガスが真空容器１１内に漏れていると制御装置１００の判定部１００ｂで判定した場合、
の２つの場合に分かれて進む。
まず、ステップＳ４５において、前記した（ａ）のヘリウムガスが真空容器１１内に漏れていないと制御装置１００の判定部１００ｂで判定した場合、制御装置１００の制御部１００ｃの制御の下に、ステップＳ４６ａに進む。
また、ステップＳ４５において、前記した（ｂ）のヘリウムガスが真空容器１１内に漏れていると制御装置１００の判定部１００ｂで判定した場合、制御装置１００の制御部１００ｃの制御の下に、ステップＳ４６ｂに進む。
【００９４】
（ステップＳ４６ａ）
制御装置１００の制御部１００ｃの制御の下に、設定条件通りに、プラズマドーピングを行い、試料６の表面に所望の量の不純物を導入し、ステップＳ４８ａに進む。
【００９５】
（ステップＳ４８ａ）
制御装置１００の制御部１００ｃの制御の下に、試料６に所望の量の不純物の導入が完了すると、ステップＳ４９ａに進む。
【００９６】
（ステップＳ４９ａ）
次いで、制御装置１００の制御部１００ｃの制御の下に、図示しない公知の方法などで、真空容器１１内からプラズマドーピングの終了した試料を取り出し、次の試料を真空容器１１内に投入し、ステップＳ４１に進み、プラズマドーピング処理を行う。
【００９７】
（ステップＳ４６ｂ）
一方、制御装置１００の制御部１００ｃの制御の下に、プラズマドーピングのパラメータの修正を行う。
ステップＳ４６ｂの以降は、
方法１、プラズマドーピング用ガスの濃度の修正、
方法２、プラズマドーピング時間の修正、
の２つの方法のいずれかの場合に分かれて進む。これは、例えば、いずれかの方法が作業者により予め選択されており、その選択情報が記憶部１０１に記憶され、制御装置１００の制御部１００ｃが記憶部１０１に記憶された選択情報を参照することにより、いずれかの方法を自動的に選択することができる。
【００９８】
まず、前記した方法１のプラズマドーピング用ガスの濃度の修正を行う場合、制御装置１００の制御部１００ｃの制御の下に、ステップＳ４７−１に進む。
また、前記した方法２のプラズマドーピング時間の修正を行う場合、制御装置１００の制御部１００ｃの下に、ステップＳ４７−２に進む。
【００９９】
（ステップＳ４７−１）
制御装置１００の制御部１００ｃの制御の下に、ガス供給装置１０より供給された希釈用ガスＦｂ  ｃｍ３／分から、ステップＳ４５において制御装置１００の判定部１００ｂで判定されたヘリウムガスの真空容器１１内への漏れ量ｆｂ  ｃｍ３／分を引いた流量（Ｆｂ−ｆｂ）  ｃｍ３／分をガス供給装置１０より供給するように修正を行ったのちに、ステップＳ４８ｂに進む。例えば、ステップＳ４３において希釈用ガスをＦｂ＝１０．０ｃｍ３／分供給している場合に、ステップＳ４５においてｆｂ＝２．０  ｃｍ３／分だけ希釈用ガスと同じ基板冷却用のヘリウムガスが漏れていると制御装置１００の判定部１００ｂで判定されたときは、制御装置１００の制御部１００ｃの制御の下に、ガス供給装置１０から希釈用ガスの流量Ｆｂは、（Ｆｂ−ｆｂ）＝（１０．０−２．０）  ｃｍ３／分、すなわち、８．０  ｃｍ３／分の供給に修正を行う。これにより、真空容器１１内のプラズマドーピング用ガスの濃度を一定に保つ事ができる。
【０１００】
このように、本方法１のように、プラズマドーピング用ガスの濃度の修正を行なう場合には、プラズマドーピングの全体の処理タクトを変更することなく、基板冷却用のヘリウムガスの漏れによるプラズマドーピング処理の修正を行うことができる。
【０１０１】
ここで、プラズマドーピング用ガスの濃度の修正を行なうとき、前記説明では、前記漏れ量ｆｂだけ、そのまま希釈用ガスの流量Ｆｂを減らすようにしているが、これに限られるものではなく、前記漏れ量の９０％〜１１０％の範囲内で希釈用ガスの流量を減らすようにするのが好ましい。その理由は、前記漏れ量の１１０％を超えて希釈用ガスの流量を減らした場合、真空容器内での不純物濃度が増加し、基板６へ、所望の時間での不純物の導入量が増加してしまい、基板６への所望の不純物導入量より、多くの不純物を導入してしまう問題が発生する。また、前記漏れ量の９０％より少ない分だけ希釈用ガスの流量を減らした場合、真空容器内での不純物濃度が減少し、基板６へ、所望の時間での不純物の導入量が減少してしまい、基板６への所望の不純物導入量より、少ない不純物の導入になってしまう問題が発生するためである。これらの不具合を防止するため、前記漏れ量の９０％〜１１０％の範囲内で希釈用ガスの流量を減らすようにするのが好ましい。また、このような範囲を考慮することは、前記ガス供給装置１０の供給流量の誤差許容範囲、前記流量測定装置の測定誤差許容範囲、又は、前記制御装置１００の制御部１００ｃの制御の誤差許容範囲を考慮する観点からも好ましい。
【０１０２】
（ステップＳ４７−２）
制御装置１００の制御部１００ｃの制御の下に、記憶部１０１に記憶されている、所望の希釈ガスの量の違いとプラズマドーピング時間の関係情報（例えば、図１３の関係情報）を制御装置１００の判定部１００ｂで判定し、所望のシート抵抗が得られるプラズマドーピング時間に修正を行ったのちにステップＳ４８ｂに進む。本方法２のプラズマドーピング時間の修正の場合は、プラズマドーピングの処理タクトを若干長くすることにより処理行うことができる。例えば、ステップＳ４３において、プラズマドーピング時間Ｙ秒で処理を行っている場合に、ステップＳ４５において２．０  ｃｍ３／分だけ希釈用ガスと同じ基板冷却用のヘリウムが漏れていると制御装置１００の判定部１００ｂで判定されたときは、制御装置１００の制御部１００ｃの制御の下に、希釈用ガスの量とプラズマドーピング時間の関係情報（例えば、図１３の関係情報）から、ｆｂ２が２．０  ｃｍ３／分であったとすると、基板６に所望の不純物を導入する場合に要する時間はγ秒である。また、前記基板冷却用ヘリウムが漏れていない場合の基板６に所望の不純物を導入する場合に要する時間はα秒である。プラズマドーピング時間を（γ−α）  秒、すなわち（（Ｙ＋（γ−α））秒に修正することで、基板６に所望の不純物を導入することが出来る。
【０１０３】
（ステップＳ４８ｂ）
制御装置１００の制御部１００ｃの制御の下に、前記ステップＳ４７−１又はステップＳ４７−２により設定された条件以外は設定条件によりプラズマドーピングの処理を行い、試料６に所望の量の不純物の導入が完了すると、ステップＳ４９ｂに進む。
【０１０４】
（ステップＳ４９ｂ）
次いで、制御装置１００の制御部１００ｃの制御の下に、ステップＳ４４での真空容器１１内へのヘリウムの漏れ量の測定から、次の試料６を真空容器１１内へ入れてプラズマドーピング処理を行うかどうかを制御装置１００の判定部１００ｂで判定する。この判定は、記憶部１０１に予め記憶された、前述の２つ以上有する閾値のうちの別の閾値として処理許容閾値Ｔｈ２を使用し、処理許容閾値Ｔｈ２を制御装置１００の判定部１００ｂによる判定の基準とする。
【０１０５】
ステップＳ４９ｂ以降は、
ステップＳ４９ｃ：    ヘリウムガスが真空容器１１内に漏れているが、前記ステップＳ４９ｂの処理許容閾値Ｔｈ２以下であると制御装置１００の判定部１００ｂにより判定したため、処理を進める場合、
ステップＳ４１０ｂ：    ヘリウムガスが真空容器１１内に漏れているが、前記ステップＳ４９ｂの処理許容閾値Ｔｈ２を超えると制御装置１００の判定部１００ｂにより判定したため、処理を中止する場合、
の２つの場合に分かれて進む。
【０１０６】
（ステップＳ４１０ｂ）
次いで、制御装置１００の制御部１００ｃの制御の下に、図示しない公知の方法などで、真空容器１１内からプラズマドーピングの終了した試料６を取り出し、次の試料６は真空容器１１内に投入しないで、ステップＳ４１１ｂに進む。
【０１０７】
（ステップＳ４１１ｂ）
制御装置１００の制御部１００ｃの制御の下に、プラズマドーピング処理装置の試料６のプラズマドーピング処理を中断し、ステップＳ４１２ｂに進む。
【０１０８】
（ステップＳ４１２ｂ）
試料６と下部電極３の間に供給したヘリウムガスが真空容器１１内に漏れるということは、試料６が下部電極３上に正常に静電吸着していないことを示している。これは、下部電極３上のパーティクルによって発生することが多い。したがって、下部電極３上のパーティクル除去の作業を行う。このパーティクル除去作業は、真空容器１１を大気開放させないで行える、図示していない公知の作業を行い、ステップＳ４１３ｂに進む。
【０１０９】
（ステップＳ４１３ｂ）
制御装置１００の制御部１００ｃの制御の下に、試料６の代わりに、前記プラズマドーピング処理を行なう試料６である基板と同じ大きさでかつ同じ材質のダミー基板を真空容器１１内に入れ、ヘリウムガスの真空容器１１内への漏れが改善したかどうかの判定を制御装置１００の判定部１００ｂで行う。この判定は、前述の２つ以上有する閾値のうちの処理許容閾値Ｔｈ２を使用し、処理許容閾値Ｔｈ２を制御装置１００の判定部１００ｂによる判定の基準とする。
【０１１０】
ステップＳ４１３ｂの以降は、
（ｃ）真空容器１１内へのヘリウム漏れ量が、前記処理許容閾値Ｔｈ２以下の為、ヘリウム漏れ量が改善したと制御装置１００の判定部１００ｂで判定される場合、
（ｄ）真空容器１１内へのヘリウム漏れ量が、前記処理許容閾値Ｔｈ２を超える為、ヘリウム漏れ量が改善しないと制御装置１００の判定部１００ｂで判定された場合、
の２つの方法の場合に分かれて進む。
【０１１１】
まず、前記した（ｃ）の真空容器１１内へのヘリウム漏れが改善されたと制御装置１００の判定部１００ｂで判定された場合、ステップＳ４１４ｂに進む。
また、前記した（ｄ）の真空容器１１内へのヘリウム漏れが改善としないと制御装置１００の判定部１００ｂで判定された場合、ステップＳ４１５ｂに進む。
【０１１２】
（ステップＳ４１４ｂ）
制御装置１００の制御部１００ｃの制御の下に試料６を真空容器１１内に投入し、ステップＳ４１に進み、プラズマドーピング処理を続ける。
【０１１３】
（ステップＳ４１５ｂ）
ヘリウムガスの真空容器１１内への漏れが改善しない場合は、真空容器１１内の下部電極３のメンテナンスを行い、図示していない公知の搬送系（搬送装置など）のメンテナンスを行う。
このように、プラズマドーピングのパラメータの修正には、図４におけるステップＳ４７−１若しくはステップＳ４７−２のうち少なくとも１つを使用する。
【０１１４】
なお、前記実施形態において、前記プラズマドーピング用ガス供給装置１０より前記真空容器１１内に前記プラズマドーピング用ガスを供給するとき、ボロンを含みかつ希ガス又は水素で希釈している前記プラズマドーピング用ガスの総流量は、前記基板６と前記下部電極３の間に供給する前記基板冷却用ガスの前記真空容器１１内への漏れ量の誤差判定用閾値をＸ  ｃｍ３／分とした場合、５００×Ｘ  ｃｍ３／分以下であることが好ましい。その理由を以下に説明する。
【０１１５】
基板冷却用ヘリウムの漏れ量が、希釈用ガスの量に対して０．０１％などほとんど影響しないほどの比率の場合、本発明の前記実施形態を適用する必要が無いことになる。そこで、本発明の前記実施形態を適用可能な最大流量を示す為に、前記した記載した５００×Ｘ  ｃｍ３／分以下であることが好ましい。
【０１１６】
ここで、基板冷却用ヘリウムガスの真空容器内への漏れ量が希釈用ガスの流量に対し、最小で０．２％以上の比率が必要である。本明細書で記載しているように、基板に導入した不純物の量を測定する代わりに基板のシート抵抗を測定することで、基板冷却用ヘリウムが真空容器内へ漏れ出し、基板への不純物導入の量が低下しているか否か確認することができる。しかしながら、シート抵抗の測定装置の測定限界がある。０．２％以上の比率は、シート抵抗の測定により、不純物濃度の違いを確認する為に必要な為である。そこで、前記比率が０．２％以上となる為の希釈用ガスの流量は、基板冷却用ヘリウムの５００倍の流量以下である必要がある。さらに、ヘリウムガスが漏れたと判断する最小の基板冷却用ヘリウムガスの漏れ量が、誤差判定用閾値Ｔｈ１であるため、希釈用ガスの量は、（５００×Ｔｈ１）以下である必要がある。よって、前記したように、前記プラズマドーピング用ガスの総流量は、誤差判定用閾値をＸ  ｃｍ３／分とした場合、５００×Ｘ  ｃｍ３／分以下であることが好ましい。
【０１１７】
以下に、本発明を使用した実施例を示す。
【実施例１】
【０１１８】
図１Ａに示すプラズマドーピング処理装置を使用し、プラズマドーピングのパラメータの１つであるプラズマドーピング用ガスの濃度の修正を行う。
【０１１９】
図１Ａにおいて、真空容器１１内にシリコン基板よりなる試料６を載置するための下部電極３が設けられている。真空容器１１内にガス供給装置１０内に設置されているガス供給装置１０ａを使用し、所望の不純物元素を含むＨｅベースのＢ２Ｈ６ガス（以降、Ｂ２Ｈ６／Ｈｅガスと記載。）をドーピング原料ガスの例として供給し、ガス供給装置１０ｂを使用し希釈用ガスの例としてＨｅガスを供給し、ガス供給配管４２を通り、ガス供給口９を介して真空容器１１内にプラズマドーピング用ガスとして供給される。真空容器１１内の圧力を一定に保つために調圧弁２が設けられており、供給されたガスは真空容器１１内を通り、前記調圧弁２を経て排気ポンプ１より排気される。真空容器１１の上面に誘電体窓７としての石英天板が設けられ、その上にプラズマ励起用のコイル８が設けられている。コイル８には１３．５６ＭＨｚの高周波電源５が接続されており、その高周波をコイル８に供給できるようになっている。コイル８に供給された１３．５６ＭＨｚの高周波によって生成された電場は、誘電体窓７を介して真空容器１１内に供給される。この電場によって真空容器１１内に供給された前記ドーピング原料ガスのＢ２Ｈ６／Ｈｅガスと希釈用Ｈｅガスがエネルギーを受け取り、プラズマドーピングに影響を及ぼすイオン又はラジカルなどのプラズマ状態となる。下部電極３には１３．５６ＭＨｚの高周波電源４が接続されており、下部電極３に所望の電圧を発生させることが可能となっており、この下部電極３に発生した電圧はプラズマに対して負の電位を持っている。この負の電位を持つ電圧によって、プラズマ中のボロンイオンを試料６の表面に導入している。また、下部電極３内に設置させている静電吸着電極１８に直流電源１９より電圧を供給することにより、試料６は下部電極３と静電吸着しており、試料６と下部電極３の間には、図２における閉ループ制御方式で基板冷却用Ｈｅガスが供給されている。
【０１２０】
図９は、不純物ガス濃度をＡとし、その場合のシート抵抗の値をＲｓ（Ａ）、また、不純物ガス濃度をＢとし、その場合のシート抵抗の値をＲｓ（Ｂ）とした場合で、不純物ガス濃度Ａが不純物ガス濃度Ｂよりも濃度が高い場合の不純物濃度とシート抵抗の関係情報を示している。
【０１２１】
図１０において、試料６と下部電極３の間に供給されたＨｅガスが真空容器１１内へ漏れていない場合の多数のシート抵抗の値の群、Ｒｓ（Ａ）Ｉ、Ｒｓ（Ａ）ＩＩと、試料６と下部電極３の間に供給されたヘリウムガスが真空容器１１内へ漏れていた場合の多数のシート抵抗の値の群Ｒｓ（Ｂ）を示している。図１１において、ヘリウムガスの流量と多数のシート抵抗の値の群Ｒｓ（Ａ）Ｉ、Ｒｓ（Ａ）ＩＩとＲｓ（Ｂ）の関係を示す。ここで、ヘリウムガスが真空容器１１内に漏れた場合の多数のシート抵抗の値の群Ｒｓ（Ｂ）に関して、前記した図４におけるプラズマドーピングのパラメータ修正ステップ（プラズマドーピング用ガスの濃度修正ステップ）Ｓ４７−１を行う。図１１より、制御装置１００の制御部１００ｃの制御の下にヘリウムガスが真空容器１１内へ１．１ｃｍ３／分漏れていると制御装置１００の判定部１００ｂで判定し、制御装置１００の制御部１００ｃの制御の下にガス供給装置１０から真空容器１１内へ供給している希釈ガスのＨｅの流量を１．１ｃｍ３／分減少させプラズマドーピングを行う。この試料６を制御装置１００の制御部１００ｃの制御の下に、図示しない公知の方法などで、真空容器１１から取り出し、試料６を図示しないアニール装置に投入して、試料６の不純物をアニールにより電気的に活性化させ、そのシート抵抗を四探針法などで測定する。図１２において多数のシート抵抗の値の群Ｒｓ（Ｂ）は、図４におけるステップＳ４７−１のプラズマドーピングのパラメータの１つであるプラズマドーピング用ガスの濃度修正を行って、プラズマドーピングした試料６のシート抵抗の値を示している。
【０１２２】
尚、ドーピング原料ガスとしてＢ２Ｈ６の代わりに、ＢＦ２、ＡｓＨ３、ＰＨ３、ＢｎＨｍを前記真空容器１１内に供給した場合も同様の結果を得る。
【実施例２】
【０１２３】
図１Ａに示すプラズマドーピング処理装置を使用し、プラズマドーピングのパラメータの１つであるプラズマドーピング時間の修正を行う。
【０１２４】
図１Ａにおいて、真空容器１１内にシリコン基板よりなる試料６を載置するための下部電極３が設けられている。真空容器１１内にガス供給装置１０内に設置されているガス供給装置１０ａより所望の不純物元素を含むＢ２Ｈ６／Ｈｅガスをドーピング原料ガスの例として供給し、ガス供給装置１０ｂより希釈用ガスの例としてのＨｅガスを供給し、ガス供給配管４２を通り、ガス供給口９を介して真空容器１１内にプラズマドーピング用ガスとして供給される。真空容器１１内の圧力を一定に保つために調圧弁２が設けられており、供給されたガスは真空容器１１内を通り、前記調圧弁２を経て排気ポンプ１より排気される。真空容器１１の上面に誘電体窓７としての石英天板が設けられ、その上にプラズマ生成用のコイル８が設けられている。コイル８には１３．５６ＭＨｚの高周波電源５が接続されており、その高周波をコイル８に供給できるようになっている。コイル８に供給された１３．５６ＭＨｚの高周波によって生成された電場は、誘電体窓７を介して真空容器１１内に供給される。この電場によって真空容器１１内に供給されたドーピング原料ガスと希釈用Ｈｅガスがエネルギーを受け取り、プラズマドーピングに影響を及ぼすイオン又はラジカルなどのプラズマ状態となる。下部電極３には１３．５６ＭＨｚの高周波電源４が接続されており、下部電極３に所望の電圧を発生させることが可能となっており、この下部電極３に発生した電圧はプラズマに対して負の電位を持っている。この負の電位を持つ電圧によって、プラズマ中のボロンイオンを試料６の表面に導入している。また、下部電極３内に設置させている静電吸着電極１８に直流電源１９より電圧を供給することにより、試料６は下部電極３と静電吸着しており、試料６と下部電極３の間には、図２における閉ループ制御方式で基板冷却用ヘリウムガスが供給されている。
【０１２５】
図１０において、試料６と下部電極３の間に供給されたヘリウムガスが真空容器１１内へ漏れていない場合の多数のシート抵抗の値の群、Ｒｓ（Ａ）Ｉ、Ｒｓ（Ａ）ＩＩと、試料６と下部電極３の間に供給されたヘリウムガスが真空容器１１内へ漏れていた場合の多数のシート抵抗の値の群Ｒｓ（Ｂ）を示している。図１１において、ヘリウムガスの流量と多数のシート抵抗の値の群Ｒｓ（Ａ）Ｉ、Ｒｓ（Ａ）ＩＩとＲｓ（Ｂ）の関係を示す。ここで、ヘリウムガスが真空容器１１内に漏れた場合の多数のシート抵抗の値の群Ｒｓ（Ｂ）に関して、前記した図４におけるプラズマドーピングのパラメータ修正ステップＳ４７−２を行う。図１１より、制御装置１００の制御部１００ｃの制御の下にヘリウムガスが真空容器１１内へ１．１ｃｍ３／分漏れていると制御装置１００の判定部１００ｂで判定し、制御装置１００の制御部１００ｃの制御の下にプラズマドーピング時間を＋７ｓｅｃ増加するように修正を行い、ラズマドーピングを行う。この試料６を制御装置１００の制御部１００ｃの制御の下に、図示しない公知の方法などで、真空容器１１から取り出し、試料６を図示しないアニール装置に投入して、試料６の不純物をアニールにより電気的に活性化させ、そのシート抵抗を四探針法などで測定する。図１２において多数のシート抵抗の値の群Ｒｓ（Ｂ）は、図４におけるプラズマドーピングのパラメータステップ（プラズマドーピング時間修正ステップ）Ｓ４７−２のプラズマドーピングのパラメータの１つであるプラズマドーピング時間の修正を行って、プラズマドーピングした試料６のシート抵抗の値を示している。
【０１２６】
尚、ドーピング原料ガスとしてＢ２Ｈ６の代わりに、ＢＦ２、ＡｓＨ３、ＰＨ３、又は、ＢｎＨｍを前記真空容器１１内に供給した場合も、同様の結果を得る。
【０１２７】
なお、前記様々な実施形態及び変形例のうちの任意の実施形態又は変形例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】
【０１２８】
本発明にかかるプラズマドーピング処理装置及び方法は、プラズマドーピング方法で基板などの試料に不純物の導入を行う際に、基板冷却用のヘリウムガスが真空容器内へ漏れ出した場合でも、前記真空容器内への前記基板冷却用のヘリウムガスの漏れによるシート抵抗の変動を補正することができ、半導体製造装置及び製造方法において、特に不純物を半導体基板等の固体試料である基板の表面に導入するプラズマドーピング処理装置及び方法等として有用である。
【０１２９】
本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形又は修正は明白である。そのような変形又は修正は、添付した請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
本発明のこれらと他の目的と特徴は、添付された図面についての好ましい実施形態に関連した次の記述から明らかになる。
【図１Ａ】図１Ａは、本発明の一実施形態にかかるプラズマドーピング処理装置の構成を示す概略図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、本発明の前記実施形態にかかるプラズマドーピング処理装置の制御装置などの構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、図１Ａのプラズマドーピング処理装置において試料と下部電極の間にヘリウムガスを供給する閉ループ構造の下部電極とヘリウム配管を示す図である。
【図３】図３は、図１Ａのプラズマドーピング処理装置において試料と下部電極の間にヘリウムガスを供給する開ループ構造の下部電極とヘリウム配管を示す図である。
【図４】図４は、本発明の前記実施形態にかかるプラズマドーピング処理装置のヘリウム漏れ判定とプラズマドーピングのパラメータ修正のフローチャートである。
【図５】図５は、本発明の前記実施形態にかかるプラズマドーピング処理装置の希釈用ヘリウムガスの流量の違いとシート抵抗の関係情報を取得するためのフローチャートである。
【図６】図６は、本発明の前記実施形態にかかるプラズマドーピング処理装置の所望の希釈用ヘリウムガス流量に対するヘリウムガスの増加量とシート抵抗の関係情報を取得するためのフローチャートである。
【図７】図７は、本発明の前記実施形態にかかるプラズマドーピング処理装置のプラズマドーピング時間とシート抵抗の関係情報を取得するためのフローチャートである。
【図８】図８は、本発明の前記実施形態にかかるプラズマドーピング処理装置の所望のプラズマドーピング時間とシート抵抗の関係情報を示すグラフである。
【図９】図９は、本発明の前記実施形態にかかるプラズマドーピング処理装置の不純物濃度とシート抵抗の関係情報を示すグラフである。
【図１０】図１０は、本発明の前記実施形態にかかるプラズマドーピング処理装置のプラズマドーピングのパラメータ修正前のシート抵抗と積算放電時間との関係情報を示すグラフである。
【図１１】図１１は、本発明の前記実施形態にかかるプラズマドーピング処理装置のシート抵抗と基板冷却用ヘリウムの漏れ流量との関係情報を示すグラフである。
【図１２】図１２は、本発明の前記実施形態にかかるプラズマドーピング処理装置のプラズマドーピングのパラメータ修正後のシート抵抗と積算放電時間との関係情報を示すグラフである。
【図１３】図１３は、本発明の前記実施形態にかかるプラズマドーピング処理装置のヘリウムガスの漏れ量とプラズマドーピング時間との関係情報を示すグラフである。
【図１４】図１４は、従来のプラズマ処理装置の構成を示す概略図である。
【図１５】図１５は、図１４のプラズマ処理装置において試料と下部電極の間にヘリウムガスを供給する閉ループ構造の下部電極とヘリウム配管を示す図である。
【図１６】図１６は、図１４のプラズマ処理装置において試料と下部電極の間にヘリウムガスを供給する開ループ構造の下部電極とヘリウム配管を示す図である。
【図１７】図１７は、公知の試料のシート抵抗とドーズ量の関係を示す図である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１Ａ】
2009028191.tif 000021
【図１Ｂ】
2009028191.tif 000022
【図２】
2009028191.tif 000023
【図３】
2009028191.tif 000024
【図４】
2009028191.tif 000025
【図５】
2009028191.tif 000026
【図６】
2009028191.tif 000027
【図７】
2009028191.tif 000028
【図８】
2009028191.tif 000029
【図９】
2009028191.tif 000030
【図１０】
2009028191.tif 000031
【図１１】
2009028191.tif 000032
【図１２】
2009028191.tif 000033
【図１３】
2009028191.tif 000034
【図１４】
2009028191.tif 000035
【図１５】
2009028191.tif 000036
【図１６】
2009028191.tif 000037
【図１７】
2009028191.tif 000038
【手続補正書】
【提出日】平成21年1月27日(2009.1.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部に天板を有する真空容器と、
前記真空容器内に配置され、基板を載置する下部電極と、
前記下部電極に高周波電力を印加する高周波電源と、
前記真空容器内を排気するガス排気装置と、
前記真空容器内に、不純物を含むドーピング原料ガスと希釈用ガスとを含むプラズマドーピング用ガスを供給するプラズマドーピング用ガス供給装置とを備えた装置であって、
前記基板と前記下部電極の間に供給される基板冷却用ガスの流量を測定して前記基板冷却用ガスの前記真空容器内への漏れ量を測定する流量測定装置と、
前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に応じて前記希釈用ガスの供給量を減少させるように前記プラズマドーピング用ガス供給装置を制御する制御装置とを備えるプラズマドーピング処理装置。
【請求項２】
上部に天板を有する真空容器と、
前記真空容器内に配置され、基板を載置する下部電極と、
前記下部電極に高周波電力を印加する高周波電源と、
前記真空容器内を排気するガス排気装置と、
前記真空容器内に、不純物を含むドーピング原料ガスと希釈用ガスとを含むプラズマドーピング用ガスを供給するプラズマドーピング用ガス供給装置とを備えた装置であって、
前記基板と前記下部電極の間に供給される基板冷却用ガスの流量を測定して前記基板冷却用ガスの前記真空容器内への漏れ量を測定する流量測定装置と、
前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に応じてプラズマドーピング処理時間を長くするように前記高周波電源と前記ガス排気装置と前記プラズマドーピング用ガス供給装置とを制御する制御装置とを備えるプラズマドーピング処理装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量と同等の前記希釈用ガスの供給量を減少させるように前記プラズマドーピング用ガス供給装置を制御することにより、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に応じて前記希釈用ガスの供給量を減少させるように前記プラズマドーピング用ガス供給装置を制御する、請求項１に記載のプラズマドーピング処理装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量の１１０％から９０％までの流量の範囲内で前記希釈用ガスの供給量を減少させるように前記プラズマドーピング用ガス供給装置を制御することにより、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に応じて前記希釈用ガスの供給量を減少させるように前記プラズマドーピング用ガス供給装置を制御する、請求項３に記載のプラズマドーピング処理装置。
【請求項５】
前記プラズマドーピングの時間と前記基板への不純物導入量の関係情報を記憶する記憶部を備え、
前記制御装置は、前記記憶部に記憶された前記プラズマドーピングの時間と前記基板への不純物導入量の関係情報を基に、前記プラズマドーピング処理時間の長さを決定し、決定した時間長さまで前記プラズマドーピング処理時間を長くするように前記高周波電源と前記ガス排気装置と前記プラズマドーピング用ガス供給装置とを制御する、請求項２に記載のプラズマドーピング処理装置。
【請求項６】
前記制御装置は、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量が誤差判定用閾値以下の場合には、前記制御装置による前記制御を行うことなくプラズマドーピング処理を行なう一方、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量が前記誤差判定用閾値を越える場合には、前記制御装置による前記制御を行いながらプラズマドーピング処理を行なう、請求項１〜５のいずれか１つに記載のプラズマドーピング処理装置。
【請求項７】
前記制御装置は、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量が処理許容閾値以下の場合には、前記制御装置による前記制御を行いながらプラズマドーピング処理を行なう一方、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量が前記処理許容閾値を越える場合には、プラズマドーピング処理を停止させる、請求項１〜５のいずれか１つに記載のプラズマドーピング処理装置。
【請求項８】
前記基板冷却用ガスはヘリウムガスである請求項１〜５のいずれか１つに記載のプラズマドーピング処理装置。
【請求項９】
前記プラズマドーピング用ガス供給装置は、Ｂ２Ｈ６を含むガスを前記ドーピング原料ガスとして供給する装置である請求項１〜５のいずれか１つに記載のプラズマドーピング処理装置。
【請求項１０】
前記プラズマドーピング用ガス供給装置は、ボロンを含みかつ希ガス又は水素で希釈しているガスを、前記プラズマドーピング用ガスとして供給する装置である請求項１〜５のいずれか１つに記載のプラズマドーピング処理装置。
【請求項１１】
前記プラズマドーピング用ガス供給装置は、ボロンを含みかつヘリウム又は水素で希釈しているガスを、前記プラズマドーピング用ガスとして供給する装置である請求項１〜５のいずれか１つに記載のプラズマドーピング処理装置。
【請求項１２】
前記プラズマドーピング用ガス供給装置は、前記不純物を含みかつ希ガス又は水素で希釈したガスを、前記プラズマドーピング用ガスとして供給する装置であり、前記不純物を含む前記ドーピング原料ガスの濃度は５．０質量％以下である請求項１〜５のいずれか１つに記載のプラズマドーピング処理装置。
【請求項１３】
基板を、上部に天板を有する真空容器内の下部電極に載置し、
前記下部電極に高周波電力を高周波電源から印加し、前記真空容器内をガス排気装置で排気するとともに、前記真空容器内に、不純物を含むドーピング原料ガスと希釈用ガスとを含むプラズマドーピング用ガスをプラズマドーピング用ガス供給装置から供給し、
前記基板と前記下部電極の間に基板冷却用ガスを供給し、
前記基板冷却用ガスの流量を測定して前記基板冷却用ガスの前記真空容器内への漏れ量を流量測定装置で測定し、
前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に応じて前記希釈用ガスの供給量を減少させるように前記プラズマドーピング用ガス供給装置を制御装置で制御したのち、
前記基板に対してプラズマドーピングを行なう、
プラズマドーピング処理方法。
【請求項１４】
基板を、上部に天板を有する真空容器内の下部電極に載置し、
前記下部電極に高周波電力を高周波電源から印加し、前記真空容器内をガス排気装置で排気するとともに、前記真空容器内に、不純物を含むドーピング原料ガスと希釈用ガスとを含むプラズマドーピング用ガスをプラズマドーピング用ガス供給装置から供給し、
前記基板と前記下部電極の間に基板冷却用ガスを供給し、
前記基板冷却用ガスの流量を測定して前記基板冷却用ガスの前記真空容器内への漏れ量を流量測定装置で測定し、
前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に応じてプラズマドーピング処理時間を長くするように前記高周波電源と前記ガス排気装置と前記プラズマドーピング用ガス供給装置とを制御装置で制御したのち、
前記基板に対してプラズマドーピングを行なう、
プラズマドーピング処理方法。
【請求項１５】
前記プラズマドーピング用ガス供給装置を前記制御装置で制御するとき、前記真空容器内に供給する前記希釈ガスの流量若しくは前記不純物ガスの質量濃度と、前記基板と同じ大きさでかつ同じ材質のダミー基板のシート抵抗の値との関係情報を基に、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に応じて前記希釈用ガスの供給量を減少させるように前記プラズマドーピング用ガス供給装置を前記制御装置で制御するようにした、請求項１３に記載のプラズマドーピング処理方法。
【請求項１６】
前記プラズマドーピング用ガス供給装置を前記制御装置で制御する前に、
前記不純物プラズマドーピングを、前記基板に代えて、前記基板と同じ大きさでかつ同じ材質のダミー基板に対して行い、前記ダミー基板に不純物を導入し、
次いで、前記ダミー基板の前記不純物をアニールにより電気的に活性化させ、
次いで、前記ダミー基板のシート抵抗の値を測定し、測定結果を記憶部に記憶し、更に、前記真空容器内に供給する不純物ガスの流量は変更せずに前記希釈ガスの流量を変更し、前記基板と同じ大きさでかつ同じ材質の別のダミー基板に不純物を導入し、
次いで、前記別のダミー基板の基板不純物をアニール装置により電気的に活性化させ、
次いで、前記別のダミー基板のシート抵抗の値を測定し、測定結果を前記記憶部に記憶して、前記真空容器内に供給する希釈ガスの流量若しくは前記不純物ガスの質量濃度とシート抵抗の関係情報を前記記憶部に記憶したのち、
前記プラズマドーピング用ガス供給装置を前記制御装置で制御するとき、前記真空容器内に供給する前記希釈ガスの流量若しくは前記不純物ガスの質量濃度と、前記基板と同じ大きさでかつ同じ材質のダミー基板のシート抵抗の値との関係情報を基に、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に応じて前記希釈用ガスの供給量を減少させるように前記プラズマドーピング用ガス供給装置を前記制御装置で制御するようにした、請求項１３に記載のプラズマドーピング処理方法。
【請求項１７】
前記プラズマドーピング用ガス供給装置を前記制御装置で制御する前に、
前記不純物プラズマドーピングを、前記基板に代えて、前記基板と同じ大きさでかつ同じ材質のダミー基板に対して行い、前記ダミー基板に不純物を導入し、
次いで、前記ダミー基板の前記不純物をアニールにより電気的に活性化させ、
次いで、前記ダミー基板のシート抵抗の値を測定し、測定結果を記憶部に記憶し、更に、前記プラズマドーピングの時間を変更し、前記基板と同じ大きさでかつ同じ材質の別のダミー基板に不純物を導入し、
次いで、前記別のダミー基板の基板不純物をアニール装置により電気的に活性化させ、
次いで、前記別のダミー基板のシート抵抗の値を測定し、測定結果を前記記憶部に記憶して、プラズマドーピングの時間とシート抵抗の関係情報を前記記憶部に記憶したのち、
前記プラズマドーピング用ガス供給装置を前記制御装置で制御するとき、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に応じてプラズマドーピング処理時間を長くするように前記高周波電源と前記ガス排気装置と前記プラズマドーピング用ガス供給装置とを前記制御装置で制御するようにした、請求項１４に記載のプラズマドーピング処理方法。
【請求項１８】
前記高周波電源と前記ガス排気装置と前記プラズマドーピング用ガス供給装置とを前記制御装置で制御するとき、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に基づき前記基板冷却用ガスが前記真空容器内に漏れていないと前記制御装置により判定された場合は、前記制御装置による前記制御を行なうことなく前記プラズマドーピングを行う一方、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に基づき前記基板冷却用ガスが前記真空容器内に漏れていると前記制御装置により判定された場合は、前記制御装置の制御の下に前記記憶部に記憶した前記関係情報と前記流量測定装置で測定された前記漏れ量との比較を行った結果として求められた前記プラズマドーピング時間の長さに、前記プラズマドーピング時間を長くするように前記高周波電源と前記ガス排気装置と前記プラズマドーピング用ガス供給装置とを前記制御装置で制御するようにした請求項１４に記載のプラズマドーピング処理方法。
【請求項１９】
前記プラズマドーピング用ガス供給装置を前記制御装置で制御するとき、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に基づき前記基板冷却用ガスが前記真空容器内に漏れていないと前記制御装置により判定された場合は、前記制御装置による前記制御を行なうことなく前記プラズマドーピングを行う一方、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に基づき前記基板冷却用ガスが前記真空容器内に漏れたと前記制御装置により判定された場合には、前記制御装置の制御の下に、前記基板冷却用ガスの流量を、前記希釈用ガスの流量から減らした状態で前記真空容器内に供するように、前記プラズマドーピング用ガス供給装置を前記制御装置で制御する請求項１３に記載のプラズマドーピング処理方法。
【請求項２０】
前記基板冷却用ガスはヘリウムガスである請求項１３〜１９のいずれか１つに記載のプラズマドーピング処理方法。
【請求項２１】
前記プラズマドーピング用ガスを前記プラズマドーピング用ガス供給装置から供給するとき、前記不純物を含みかつ希ガス又は水素で希釈したガスを、前記プラズマドーピング用ガスとして供給し、前記不純物を含む前記ドーピング原料ガスの濃度が５．０質量％以下である請求項１３〜１９のいずれか１つに記載のプラズマドーピング処理方法。
【請求項２２】
前記プラズマドーピング用ガスを前記プラズマドーピング用ガス供給装置から供給するとき、ボロンを含みかつ希ガス又は水素で希釈しているガスを、前記プラズマドーピング用ガスとして供給する請求項１３〜１９のいずれか１つに記載のプラズマドーピング処理方法。
【請求項２３】
前記プラズマドーピング用ガスを前記プラズマドーピング用ガス供給装置から供給するとき、Ｂ２Ｈ６を含むガスを前記ドーピング原料ガスとして供給する請求項１３〜１９のいずれか１つに記載のプラズマドーピング処理方法。
【請求項２４】
前記基板冷却用ガスはヘリウムガスである請求項１３〜１９のいずれか１つに記載のプラズマドーピング処理方法。
【請求項２５】
前記プラズマドーピング用ガス供給装置より前記真空容器内に前記プラズマドーピング用ガスを供給するとき、ボロンを含みかつ希ガス又は水素で希釈している前記プラズマドーピング用ガスの総流量は、前記基板と前記下部電極の間に供給する前記基板冷却用ガスの前記真空容器内への漏れ量の誤差判定用閾値をＸ  ｃｍ３／分とした場合、５００×Ｘ  ｃｍ３／分以下である請求項１３〜１６のいずれか１つに記載のプラズマドーピング処理方法。
【請求項２６】
前記プラズマドーピング用ガスを前記プラズマドーピング用ガス供給装置から供給するとき、前記プラズマドーピング用ガスの前記希釈用ガスはヘリウムガスである請求項１３〜１９のいずれか１つに記載のプラズマドーピング処理方法。
【請求項２７】
前記プラズマドーピング用ガスを前記プラズマドーピング用ガス供給装置から供給するとき、前記プラズマドーピング用ガスにおいて、前記ボロンに代えて、リンとする請求項２２に記載のプラズマドーピング処理方法。
【請求項２８】
前記プラズマドーピング用ガスを前記プラズマドーピング用ガス供給装置から供給するとき、前記プラズマドーピング用ガスにおいて、前記ボロンに代えて、砒素とする請求項２２に記載のプラズマドーピング処理方法。
【手続補正書】
【提出日】平成21年5月28日(2009.5.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部に天板を有する真空容器と、
前記真空容器内に配置され、基板を載置する下部電極と、
前記下部電極に高周波電力を印加する高周波電源と、
前記真空容器内を排気するガス排気装置と、
前記真空容器内に、不純物を含むドーピング原料ガスと希釈用ガスとを含むプラズマドーピング用ガスを供給するプラズマドーピング用ガス供給装置とを備えた装置であって、
前記基板と前記下部電極の間に供給される基板冷却用ガスの流量を測定して前記基板冷却用ガスの前記真空容器内への漏れ量を測定する流量測定装置と、
プラズマドーピングの時間と前記基板への不純物導入量の関係情報と、前記プラズマドーピング用ガスの濃度の修正、又は、前記プラズマドーピングの時間の修正のうちのいずれのプラズマドーピングのパラメータの修正を行うかの選択情報とを記憶する記憶部と、
前記プラズマドーピングの動作制御を行う制御部と、前記制御部により制御されて前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に応じて、前記真空容器内へ前記基板冷却用ガスが漏れているのか、漏れていないのかを判定する判定部とを有する制御装置とを備え、
前記制御装置の前記制御部は、前記真空容器内へ前記基板冷却用ガスが漏れていると前記判定部で判定される場合には、前記記憶部に記憶された選択情報を参照して、前記プラズマドーピング用ガスの濃度の修正、又は、前記プラズマドーピングの時間の修正のいずれかのプラズマドーピングのパラメータの修正を自動的に選択し、前記プラズマドーピングの時間の修正が選択される場合には、前記記憶部に記憶された前記プラズマドーピングの時間と前記基板への不純物導入量の関係情報を基に、前記プラズマドーピング処理時間の長さを決定し、決定した時間長さまで前記プラズマドーピング処理時間を長くするように前記高周波電源と前記ガス排気装置と前記プラズマドーピング用ガス供給装置とを動作制御する一方、前記プラズマドーピング用ガスの濃度の修正が選択される場合には、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量と同等の前記希釈用ガスの供給量を減少させるように前記プラズマドーピング用ガス供給装置を動作制御することにより、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に応じて前記希釈用ガスの供給量を減少させるように前記プラズマドーピング用ガス供給装置を動作制御するものである、プラズマドーピング処理装置。
【請求項２】
前記制御装置の前記制御部は、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量の１１０％から９０％までの流量の範囲内で前記希釈用ガスの供給量を減少させるように前記プラズマドーピング用ガス供給装置を動作制御することにより、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に応じて前記希釈用ガスの供給量を減少させるように前記プラズマドーピング用ガス供給装置を動作制御するものである、請求項１に記載のプラズマドーピング処理装置。
【請求項３】
前記制御装置の前記制御部は、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量が誤差判定用閾値以下であると前記判定部で判定される場合には、前記プラズマドーピングのパラメータの修正を行うことなくプラズマドーピング処理を行なう一方、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量が前記誤差判定用閾値を越えると前記判定部で判定される場合には、前記プラズマドーピングのパラメータの修正を行ったのちプラズマドーピング処理を行なうものである、請求項１又は２に記載のプラズマドーピング処理装置。
【請求項４】
前記制御装置の前記制御部は、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量が処理許容閾値以下であると前記判定部で判定される場合には、前記プラズマドーピングのパラメータの修正を行ったのちプラズマドーピング処理を行なう一方、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量が前記処理許容閾値を越えると前記判定部で判定される場合には、プラズマドーピング処理を停止させるものである、請求項１又は２のいずれか１つに記載のプラズマドーピング処理装置。
【請求項５】
前記基板冷却用ガスはヘリウムガスである請求項１〜４のいずれか１つに記載のプラズマドーピング処理装置。
【請求項６】
前記プラズマドーピング用ガス供給装置は、Ｂ２Ｈ６を含むガスを前記ドーピング原料ガスとして供給する装置である請求項１〜４のいずれか１つに記載のプラズマドーピング処理装置。
【請求項７】
前記プラズマドーピング用ガス供給装置は、ボロンを含みかつ希ガス又は水素で希釈しているガスを、前記プラズマドーピング用ガスとして供給する装置である請求項１〜４のいずれか１つに記載のプラズマドーピング処理装置。
【請求項８】
前記プラズマドーピング用ガス供給装置は、ボロンを含みかつヘリウム又は水素で希釈しているガスを、前記プラズマドーピング用ガスとして供給する装置である請求項１〜４のいずれか１つに記載のプラズマドーピング処理装置。
【請求項９】
前記プラズマドーピング用ガス供給装置は、前記不純物を含みかつ希ガス又は水素で希釈したガスを、前記プラズマドーピング用ガスとして供給する装置であり、前記不純物を含む前記ドーピング原料ガスの濃度は５．０質量％以下である請求項１〜４のいずれか１つに記載のプラズマドーピング処理装置。
【請求項１０】
基板を、上部に天板を有する真空容器内の下部電極に載置し、
前記下部電極に高周波電力を高周波電源から印加し、前記真空容器内をガス排気装置で排気するとともに、前記真空容器内に、不純物を含むドーピング原料ガスと希釈用ガスとを含むプラズマドーピング用ガスをプラズマドーピング用ガス供給装置から供給し、
前記基板と前記下部電極の間に基板冷却用ガスを供給し、
前記基板冷却用ガスの流量を測定して前記基板冷却用ガスの前記真空容器内への漏れ量を流量測定装置で測定し、
制御装置の制御部により制御されて前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に応じて、前記真空容器内へ前記基板冷却用ガスが漏れているのか、漏れていないのかを前記制御装置の判定部で判定し、
前記真空容器内へ前記基板冷却用ガスが漏れていると前記判定部で判定される場合には、記憶部に記憶されかつ前記プラズマドーピング用ガスの濃度の修正、又は、前記プラズマドーピングの時間の修正のうちのいずれの修正を行うかの選択情報を前記制御部が参照して、前記プラズマドーピング用ガスの濃度の修正、又は、前記プラズマドーピングの時間の修正のいずれかのプラズマドーピングのパラメータの修正を前記制御部により自動的に選択し、
前記プラズマドーピングの時間の修正が前記制御部により選択される場合には、前記記憶部に記憶された前記プラズマドーピングの時間と前記基板への不純物導入量の関係情報を基に、前記プラズマドーピング処理時間の長さを前記制御部により決定し、決定した時間長さまで前記プラズマドーピング処理時間を長くするように前記高周波電源と前記ガス排気装置と前記プラズマドーピング用ガス供給装置とを前記制御部により動作制御する一方、前記プラズマドーピング用ガスの濃度の修正が前記制御部により選択される場合には、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量と同等の前記希釈用ガスの供給量を減少させるように前記プラズマドーピング用ガス供給装置を前記制御部により動作制御することにより、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に応じて前記希釈用ガスの供給量を減少させるように前記プラズマドーピング用ガス供給装置を前記制御部により動作制御し、
その後、前記基板に対してプラズマドーピングを行なう、
プラズマドーピング処理方法。
【請求項１１】
前記プラズマドーピング用ガスの濃度の修正が前記制御部により選択される場合でかつ前記プラズマドーピング用ガス供給装置を前記制御装置の前記制御部で動作制御するとき、前記真空容器内に供給する前記希釈ガスの流量若しくは前記不純物ガスの質量濃度と、前記基板と同じ大きさでかつ同じ材質のダミー基板のシート抵抗の値との関係情報を基に、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に応じて前記希釈用ガスの供給量を減少させるように前記プラズマドーピング用ガス供給装置を前記制御装置の前記制御部で動作制御するようにした、請求項１０に記載のプラズマドーピング処理方法。
【請求項１２】
前記プラズマドーピング用ガスの濃度の修正が前記制御部により選択される場合でかつ前記プラズマドーピング用ガス供給装置を前記制御装置の前記制御部で動作制御する前に、
前記不純物プラズマドーピングを、前記基板に代えて、前記基板と同じ大きさでかつ同じ材質のダミー基板に対して行い、前記ダミー基板に不純物を導入し、
次いで、前記ダミー基板の前記不純物をアニールにより電気的に活性化させ、
次いで、前記ダミー基板のシート抵抗の値を測定し、測定結果を記憶部に記憶し、更に、前記真空容器内に供給する不純物ガスの流量は変更せずに前記希釈ガスの流量を変更し、前記基板と同じ大きさでかつ同じ材質の別のダミー基板に不純物を導入し、
次いで、前記別のダミー基板の基板不純物をアニール装置により電気的に活性化させ、
次いで、前記別のダミー基板のシート抵抗の値を測定し、測定結果を前記記憶部に記憶して、前記真空容器内に供給する希釈ガスの流量若しくは前記不純物ガスの質量濃度とシート抵抗の関係情報を前記記憶部に記憶したのち、
前記プラズマドーピング用ガス供給装置を前記制御装置の前記制御部で動作制御するとき、前記真空容器内に供給する前記希釈ガスの流量若しくは前記不純物ガスの質量濃度と、前記基板と同じ大きさでかつ同じ材質のダミー基板のシート抵抗の値との関係情報を基に、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に応じて前記希釈用ガスの供給量を減少させるように前記プラズマドーピング用ガス供給装置を前記制御装置の前記制御部で動作制御するようにした、請求項１０に記載のプラズマドーピング処理方法。
【請求項１３】
前記プラズマドーピング用ガスの濃度の修正が前記制御部により選択される場合でかつ前記プラズマドーピング用ガス供給装置を前記制御装置の前記制御部で動作制御する前に、
前記不純物プラズマドーピングを、前記基板に代えて、前記基板と同じ大きさでかつ同じ材質のダミー基板に対して行い、前記ダミー基板に不純物を導入し、
次いで、前記ダミー基板の前記不純物をアニールにより電気的に活性化させ、
次いで、前記ダミー基板のシート抵抗の値を測定し、測定結果を記憶部に記憶し、更に、前記プラズマドーピングの時間を変更し、前記基板と同じ大きさでかつ同じ材質の別のダミー基板に不純物を導入し、
次いで、前記別のダミー基板の基板不純物をアニール装置により電気的に活性化させ、
次いで、前記別のダミー基板のシート抵抗の値を測定し、測定結果を前記記憶部に記憶して、プラズマドーピングの時間とシート抵抗の関係情報を前記記憶部に記憶したのち、
前記プラズマドーピング用ガス供給装置を前記制御装置の前記制御部で動作制御するとき、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に応じてプラズマドーピング処理時間を長くするように前記高周波電源と前記ガス排気装置と前記プラズマドーピング用ガス供給装置とを前記制御装置の前記制御部で動作制御するようにした、請求項１０に記載のプラズマドーピング処理方法。
【請求項１４】
前記高周波電源と前記ガス排気装置と前記プラズマドーピング用ガス供給装置とを前記制御装置の前記制御部で動作制御するとき、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に基づき前記基板冷却用ガスが前記真空容器内に漏れていないと前記制御装置の前記判定部により判定された場合は、前記制御装置の前記制御部による前記プラズマドーピングのパラメータの修正を行なうことなく前記プラズマドーピングを行う一方、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に基づき前記基板冷却用ガスが前記真空容器内に漏れていると前記制御装置の前記判定部により判定されかつ前記プラズマドーピングの時間の修正が前記制御部により選択された場合は、前記制御装置の前記制御部の制御の下に前記記憶部に記憶した前記関係情報と前記流量測定装置で測定された前記漏れ量との比較を行った結果として求められた前記プラズマドーピング時間の長さに、前記プラズマドーピング時間を長くするように前記高周波電源と前記ガス排気装置と前記プラズマドーピング用ガス供給装置とを前記制御装置の前記制御部で動作制御するようにした請求項１０に記載のプラズマドーピング処理方法。
【請求項１５】
前記プラズマドーピング用ガス供給装置を前記制御装置の前記制御部で動作制御するとき、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に基づき前記基板冷却用ガスが前記真空容器内に漏れていないと前記制御装置の前記判定部により判定された場合は、前記制御装置の前記制御部による前記プラズマドーピングのパラメータの修正を行なうことなく前記プラズマドーピングを行う一方、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に基づき前記基板冷却用ガスが前記真空容器内に漏れたと前記制御装置の前記判定部により判定されかつ前記プラズマドーピング用ガスの濃度の修正が前記制御部により選択された場合には、前記制御装置の前記制御部の制御の下に、前記基板冷却用ガスの流量を、前記希釈用ガスの流量から減らした状態で前記真空容器内に供するように、前記プラズマドーピング用ガス供給装置を前記制御装置の前記制御部で動作制御する請求項１０に記載のプラズマドーピング処理方法。
【請求項１６】
前記基板冷却用ガスはヘリウムガスである請求項１０〜１５のいずれか１つに記載のプラズマドーピング処理方法。
【請求項１７】
前記プラズマドーピング用ガスを前記プラズマドーピング用ガス供給装置から供給するとき、前記不純物を含みかつ希ガス又は水素で希釈したガスを、前記プラズマドーピング用ガスとして供給し、前記不純物を含む前記ドーピング原料ガスの濃度が５．０質量％以下である請求項１０〜１５のいずれか１つに記載のプラズマドーピング処理方法。
【請求項１８】
前記プラズマドーピング用ガスを前記プラズマドーピング用ガス供給装置から供給するとき、ボロンを含みかつ希ガス又は水素で希釈しているガスを、前記プラズマドーピング用ガスとして供給する請求項１０〜１５のいずれか１つに記載のプラズマドーピング処理方法。
【請求項１９】
前記プラズマドーピング用ガスを前記プラズマドーピング用ガス供給装置から供給するとき、Ｂ２Ｈ６を含むガスを前記ドーピング原料ガスとして供給する請求項１０〜１５のいずれか１つに記載のプラズマドーピング処理方法。
【請求項２０】
前記基板冷却用ガスはヘリウムガスである請求項１０〜１５のいずれか１つに記載のプラズマドーピング処理方法。
【請求項２１】
前記プラズマドーピング用ガス供給装置より前記真空容器内に前記プラズマドーピング用ガスを供給するとき、ボロンを含みかつ希ガス又は水素で希釈している前記プラズマドーピング用ガスの総流量は、前記基板と前記下部電極の間に供給する前記基板冷却用ガスの前記真空容器内への漏れ量の誤差判定用閾値をＸ  ｃｍ３／分とした場合、５００×Ｘ  ｃｍ３／分以下である請求項１０〜１５のいずれか１つに記載のプラズマドーピング処理方法。
【請求項２２】
前記プラズマドーピング用ガスを前記プラズマドーピング用ガス供給装置から供給するとき、前記プラズマドーピング用ガスの前記希釈用ガスはヘリウムガスである請求項１０〜１５のいずれか１つに記載のプラズマドーピング処理方法。
【請求項２３】
前記プラズマドーピング用ガスを前記プラズマドーピング用ガス供給装置から供給するとき、前記プラズマドーピング用ガスにおいて、前記ボロンに代えて、リンとする請求項１８に記載のプラズマドーピング処理方法。
【請求項２４】
前記プラズマドーピング用ガスを前記プラズマドーピング用ガス供給装置から供給するとき、前記プラズマドーピング用ガスにおいて、前記ボロンに代えて、砒素とする請求項１８に記載のプラズマドーピング処理方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
本発明の第１態様によれば、上部に天板を有する真空容器と、
前記真空容器内に配置され、基板を載置する下部電極と、
前記下部電極に高周波電力を印加する高周波電源と、
前記真空容器内を排気するガス排気装置と、
前記真空容器内に、不純物を含むドーピング原料ガスと希釈用ガスとを含むプラズマドーピング用ガスを供給するプラズマドーピング用ガス供給装置とを備えた装置であって、
前記基板と前記下部電極の間に供給される基板冷却用ガスの流量を測定して前記基板冷却用ガスの前記真空容器内への漏れ量を測定する流量測定装置と、
プラズマドーピングの時間と前記基板への不純物導入量の関係情報と、前記プラズマドーピング用ガスの濃度の修正、又は、前記プラズマドーピングの時間の修正のうちのいずれのプラズマドーピングのパラメータの修正を行うかの選択情報とを記憶する記憶部と、
前記プラズマドーピングの動作制御を行う制御部と、前記制御部により制御されて前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に応じて、前記真空容器内へ前記基板冷却用ガスが漏れているのか、漏れていないのかを判定する判定部とを有する制御装置とを備え、
前記制御装置の前記制御部は、前記真空容器内へ前記基板冷却用ガスが漏れていると前記判定部で判定される場合には、前記記憶部に記憶された選択情報を参照して、前記プラズマドーピング用ガスの濃度の修正、又は、前記プラズマドーピングの時間の修正のいずれかのプラズマドーピングのパラメータの修正を自動的に選択し、前記プラズマドーピングの時間の修正が選択される場合には、前記記憶部に記憶された前記プラズマドーピングの時間と前記基板への不純物導入量の関係情報を基に、前記プラズマドーピング処理時間の長さを決定し、決定した時間長さまで前記プラズマドーピング処理時間を長くするように前記高周波電源と前記ガス排気装置と前記プラズマドーピング用ガス供給装置とを動作制御する一方、前記プラズマドーピング用ガスの濃度の修正が選択される場合には、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量と同等の前記希釈用ガスの供給量を減少させるように前記プラズマドーピング用ガス供給装置を動作制御することにより、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に応じて前記希釈用ガスの供給量を減少させるように前記プラズマドーピング用ガス供給装置を動作制御するものである、プラズマドーピング処理装置を提供する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
本発明の第２態様によれば、前記制御装置の前記制御部は、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量の１１０％から９０％までの流量の範囲内で前記希釈用ガスの供給量を減少させるように前記プラズマドーピング用ガス供給装置を動作制御することにより、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に応じて前記希釈用ガスの供給量を減少させるように前記プラズマドーピング用ガス供給装置を動作制御するものである、第３の態様に記載のプラズマドーピング処理装置を提供する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
本発明の第３態様によれば、前記制御装置の前記制御部は、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量が誤差判定用閾値以下であると前記判定部で判定される場合には、前記プラズマドーピングのパラメータの修正を行うことなくプラズマドーピング処理を行なう一方、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量が前記誤差判定用閾値を越えると前記判定部で判定される場合には、前記プラズマドーピングのパラメータの修正を行ったのちプラズマドーピング処理を行なうものである、第１又は２の態様に記載のプラズマドーピング処理装置を提供する。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
本発明の第４態様によれば、前記制御装置の前記制御部は、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量が処理許容閾値以下であると前記判定部で判定される場合には、前記プラズマドーピングのパラメータの修正を行ったのちプラズマドーピング処理を行なう一方、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量が前記処理許容閾値を越えると前記判定部で判定される場合には、プラズマドーピング処理を停止させるものである、第１又は２の態様に記載のプラズマドーピング処理装置を提供する。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
本発明の第５態様によれば、前記基板冷却用ガスはヘリウムガスである第１〜４のいずれか１つの態様に記載のプラズマドーピング処理装置を提供する。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
本発明の第６態様によれば、前記プラズマドーピング用ガス供給装置は、Ｂ２Ｈ６を含むガスを前記ドーピング原料ガスとして供給する装置である第１〜４のいずれか１つの態様に記載のプラズマドーピング処理装置を提供する。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
本発明の第７態様によれば、前記プラズマドーピング用ガス供給装置は、ボロンを含みかつ希ガス又は水素で希釈しているガスを、前記プラズマドーピング用ガスとして供給する装置である第１〜４のいずれか１つの態様に記載のプラズマドーピング処理装置を提供する。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
本発明の第８態様によれば、前記プラズマドーピング用ガス供給装置は、ボロンを含みかつヘリウム又は水素で希釈しているガスを、前記プラズマドーピング用ガスとして供給する装置である第１〜４のいずれか１つの態様に記載のプラズマドーピング処理装置を提供する。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
本発明の第９態様によれば、前記プラズマドーピング用ガス供給装置は、前記不純物を含みかつ希ガス又は水素で希釈したガスを、前記プラズマドーピング用ガスとして供給する装置であり、前記不純物を含む前記ドーピング原料ガスの濃度は５．０質量％以下である第１〜４のいずれか１つの態様に記載のプラズマドーピング処理装置を提供する。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
本発明の第１０態様によれば、基板を、上部に天板を有する真空容器内の下部電極に載置し、
前記下部電極に高周波電力を高周波電源から印加し、前記真空容器内をガス排気装置で排気するとともに、前記真空容器内に、不純物を含むドーピング原料ガスと希釈用ガスとを含むプラズマドーピング用ガスをプラズマドーピング用ガス供給装置から供給し、
前記基板と前記下部電極の間に基板冷却用ガスを供給し、
前記基板冷却用ガスの流量を測定して前記基板冷却用ガスの前記真空容器内への漏れ量を流量測定装置で測定し、
制御装置の制御部により制御されて前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に応じて、前記真空容器内へ前記基板冷却用ガスが漏れているのか、漏れていないのかを前記制御装置の判定部で判定し、
前記真空容器内へ前記基板冷却用ガスが漏れていると前記判定部で判定される場合には、記憶部に記憶されかつ前記プラズマドーピング用ガスの濃度の修正、又は、前記プラズマドーピングの時間の修正のうちのいずれの修正を行うかの選択情報を前記制御部が参照して、前記プラズマドーピング用ガスの濃度の修正、又は、前記プラズマドーピングの時間の修正のいずれかのプラズマドーピングのパラメータの修正を前記制御部により自動的に選択し、
前記プラズマドーピングの時間の修正が前記制御部により選択される場合には、前記記憶部に記憶された前記プラズマドーピングの時間と前記基板への不純物導入量の関係情報を基に、前記プラズマドーピング処理時間の長さを前記制御部により決定し、決定した時間長さまで前記プラズマドーピング処理時間を長くするように前記高周波電源と前記ガス排気装置と前記プラズマドーピング用ガス供給装置とを前記制御部により動作制御する一方、前記プラズマドーピング用ガスの濃度の修正が前記制御部により選択される場合には、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量と同等の前記希釈用ガスの供給量を減少させるように前記プラズマドーピング用ガス供給装置を前記制御部により動作制御することにより、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に応じて前記希釈用ガスの供給量を減少させるように前記プラズマドーピング用ガス供給装置を前記制御部により動作制御し、
その後、前記基板に対してプラズマドーピングを行なう、
プラズマドーピング処理方法を提供する。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
本発明の第１１態様によれば、前記プラズマドーピング用ガスの濃度の修正が前記制御部により選択される場合でかつ前記プラズマドーピング用ガス供給装置を前記制御装置の前記制御部で動作制御するとき、前記真空容器内に供給する前記希釈ガスの流量若しくは前記不純物ガスの質量濃度と、前記基板と同じ大きさでかつ同じ材質のダミー基板のシート抵抗の値との関係情報を基に、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に応じて前記希釈用ガスの供給量を減少させるように前記プラズマドーピング用ガス供給装置を前記制御装置の前記制御部で動作制御するようにした、第１０の態様に記載のプラズマドーピング処理方法を提供する。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
本発明の第１２態様によれば、前記プラズマドーピング用ガスの濃度の修正が前記制御部により選択される場合でかつ前記プラズマドーピング用ガス供給装置を前記制御装置の前記制御部で動作制御する前に、
前記不純物プラズマドーピングを、前記基板に代えて、前記基板と同じ大きさでかつ同じ材質のダミー基板に対して行い、前記ダミー基板に不純物を導入し、
次いで、前記ダミー基板の前記不純物をアニールにより電気的に活性化させ、
次いで、前記ダミー基板のシート抵抗の値を測定し、測定結果を記憶部に記憶し、更に、前記真空容器内に供給する不純物ガスの流量は変更せずに前記希釈ガスの流量を変更し、前記基板と同じ大きさでかつ同じ材質の別のダミー基板に不純物を導入し、
次いで、前記別のダミー基板の基板不純物をアニール装置により電気的に活性化させ、
次いで、前記別のダミー基板のシート抵抗の値を測定し、測定結果を前記記憶部に記憶して、前記真空容器内に供給する希釈ガスの流量若しくは前記不純物ガスの質量濃度とシート抵抗の関係情報を前記記憶部に記憶したのち、
前記プラズマドーピング用ガス供給装置を前記制御装置の前記制御部で動作制御するとき、前記真空容器内に供給する前記希釈ガスの流量若しくは前記不純物ガスの質量濃度と、前記基板と同じ大きさでかつ同じ材質のダミー基板のシート抵抗の値との関係情報を基に、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に応じて前記希釈用ガスの供給量を減少させるように前記プラズマドーピング用ガス供給装置を前記制御装置の前記制御部で動作制御するようにした、第１０の態様に記載のプラズマドーピング処理方法を提供する。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
本発明の第１３態様によれば、前記プラズマドーピング用ガスの濃度の修正が前記制御部により選択される場合でかつ前記プラズマドーピング用ガス供給装置を前記制御装置の前記制御部で動作制御する前に、
前記不純物プラズマドーピングを、前記基板に代えて、前記基板と同じ大きさでかつ同じ材質のダミー基板に対して行い、前記ダミー基板に不純物を導入し、
次いで、前記ダミー基板の前記不純物をアニールにより電気的に活性化させ、
次いで、前記ダミー基板のシート抵抗の値を測定し、測定結果を記憶部に記憶し、更に、前記プラズマドーピングの時間を変更し、前記基板と同じ大きさでかつ同じ材質の別のダミー基板に不純物を導入し、
次いで、前記別のダミー基板の基板不純物をアニール装置により電気的に活性化させ、
次いで、前記別のダミー基板のシート抵抗の値を測定し、測定結果を前記記憶部に記憶して、プラズマドーピングの時間とシート抵抗の関係情報を前記記憶部に記憶したのち、
前記プラズマドーピング用ガス供給装置を前記制御装置の前記制御部で動作制御するとき、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に応じてプラズマドーピング処理時間を長くするように前記高周波電源と前記ガス排気装置と前記プラズマドーピング用ガス供給装置と前記直流電源とを前記制御装置の前記制御部で動作制御するようにした、第１０の態様に記載のプラズマドーピング処理方法を提供する。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
本発明の第１４態様によれば、前記高周波電源と前記ガス排気装置と前記プラズマドーピング用ガス供給装置と前記直流電源とを前記制御装置の前記制御部で動作制御するとき、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に基づき前記基板冷却用ガスが前記真空容器内に漏れていないと前記制御装置の前記判定部により判定された場合は、前記制御装置の前記制御部による前記プラズマドーピングのパラメータの修正を行なうことなく前記プラズマドーピングを行う一方、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に基づき前記基板冷却用ガスが前記真空容器内に漏れていると前記制御装置の前記判定部により判定されかつ前記プラズマドーピングの時間の修正が前記制御部により選択された場合は、前記制御装置の前記制御部の制御の下に前記記憶部に記憶した前記関係情報と前記流量測定装置で測定された前記漏れ量との比較を行った結果として求められた前記プラズマドーピング時間の長さに、前記プラズマドーピング時間を長くするように前記高周波電源と前記ガス排気装置と前記プラズマドーピング用ガス供給装置と前記直流電源とを前記制御装置の前記制御部で動作制御するようにした第１０の態様に記載のプラズマドーピング処理方法を提供する。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
本発明の第１５態様によれば、前記プラズマドーピング用ガス供給装置を前記制御装置の前記制御部で動作制御するとき、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に基づき前記基板冷却用ガスが前記真空容器内に漏れていないと前記制御装置の前記判定部により判定された場合は、前記制御装置の前記制御部による前記プラズマドーピングのパラメータの修正を行なうことなく前記プラズマドーピングを行う一方、前記流量測定装置で測定された前記漏れ量に基づき前記基板冷却用ガスが前記真空容器内に漏れたと前記制御装置の前記判定部により判定されかつ前記プラズマドーピング用ガスの濃度の修正が前記制御部により選択された場合には、前記制御装置の前記制御部の制御の下に、前記基板冷却用ガスの流量を、前記希釈用ガスの流量から減らした状態で前記真空容器内に供するように、前記プラズマドーピング用ガス供給装置を前記制御装置の前記制御部で動作制御する第１０の態様に記載のプラズマドーピング処理方法を提供する。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
本発明の第１６態様によれば、前記基板冷却用ガスはヘリウムガスである第１０〜１５のいずれか１つの態様に記載のプラズマドーピング処理方法を提供する。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
本発明の第１７態様によれば、前記プラズマドーピング用ガスを前記プラズマドーピング用ガス供給装置から供給するとき、前記不純物を含みかつ希ガス又は水素で希釈したガスを、前記プラズマドーピング用ガスとして供給し、前記不純物を含む前記ドーピング原料ガスの濃度が５．０質量％以下である第１０〜１５のいずれか１つの態様に記載のプラズマドーピング処理方法を提供する。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
本発明の第１８態様によれば、前記プラズマドーピング用ガスを前記プラズマドーピング用ガス供給装置から供給するとき、ボロンを含みかつ希ガス又は水素で希釈しているガスを、前記プラズマドーピング用ガスとして供給する第１０〜１５のいずれか１つの態様に記載のプラズマドーピング処理方法を提供する。
【手続補正２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
本発明の第１９態様によれば、前記プラズマドーピング用ガスを前記プラズマドーピング用ガス供給装置から供給するとき、Ｂ２Ｈ６を含むガスを前記ドーピング原料ガスとして供給する第１０〜１５のいずれか１つの態様に記載のプラズマドーピング処理方法を提供する。
【手続補正２５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
本発明の第２０態様によれば、前記基板冷却用ガスはヘリウムガスである第１０〜１５のいずれか１つの態様に記載のプラズマドーピング処理方法を提供する。
【手続補正２６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
本発明の第２１態様によれば、前記プラズマドーピング用ガス供給装置より前記真空容器内に前記プラズマドーピング用ガスを供給するとき、ボロンを含みかつ希ガス又は水素で希釈している前記プラズマドーピング用ガスの総流量は、前記基板と前記下部電極の間に供給する前記基板冷却用ガスの前記真空容器内への漏れ量の誤差判定用閾値をＸ  ｃｍ３／分とした場合、５００×Ｘ  ｃｍ３／分以下である第１０〜１５のいずれか１つの態様に記載のプラズマドーピング処理方法を提供する。
【手続補正２７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
本発明の第２２態様によれば、前記プラズマドーピング用ガスを前記プラズマドーピング用ガス供給装置から供給するとき、前記プラズマドーピング用ガスの前記希釈用ガスはヘリウムガスである第１０〜１５のいずれか１つの態様に記載のプラズマドーピング処理方法を提供する。
【手続補正２８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
本発明の第２３態様によれば、前記プラズマドーピング用ガスを前記プラズマドーピング用ガス供給装置から供給するとき、前記プラズマドーピング用ガスにおいて、前記ボロンに代えて、リンとする第１８の態様に記載のプラズマドーピング処理方法を提供する。
【手続補正２９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
本発明の第２４態様によれば、前記プラズマドーピング用ガスを前記プラズマドーピング用ガス供給装置から供給するとき、前記プラズマドーピング用ガスにおいて、前記ボロンに代えて、砒素とする第１８の態様に記載のプラズマドーピング処理方法を提供する。
【国際調査報告】
2009028191.tif 000039
2009028191.tif 000040
2009028191.tif 000041
2009028191.tif 000042