(57)【要約】  被処理基体にドーパントを注入する方法を提供する。一実施形態の方法は、（ａ）処理容器内に被処理基体を準備する工程と、（ｂ）処理容器内に、ＡｓＨ３を含むドーピングガス、不活性ガス、及び、Ｈ２ガスを供給し、当該処理容器内にプラズマ励起エネルギーを与えて、被処理基体にドーパントを注入する工程と、を含む。ドーパントを注入する工程においては、処理容器内におけるガスの全圧に対する水素の分圧の比が０．００１５以上０．００３以下に設定される。
2013164940.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理基体にドーパントを注入する方法であって、
処理容器内に被処理基体を準備する工程と、
前記処理容器内に、ＡｓＨ３を含むドーピングガス、不活性ガス、及び、Ｈ２ガスを供給し、該処理容器内にプラズマ励起エネルギーを与えて、前記被処理基体にドーパントを注入する工程と、
を含み、
前記ドーパントを注入する工程においては、前記処理容器内におけるガスの全圧に対する水素の分圧の比が０．００１５以上０．００３以下である、
方法。
【請求項２】
前記ドーパントを注入する工程では、前記処理容器内に前記不活性ガスを供給し、該処理容器内にプラズマ励起エネルギーを与えて、該不活性ガスのプラズマを生成し、その後に、前記処理容器内に前記ドーピングガス、前記不活性ガス、及び、前記Ｈ２ガスを供給して、該処理容器内にプラズマ励起エネルギーを与える、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記処理容器内に被処理基体を準備する工程の前に、前記処理容器内にウェハを準備し、前記処理容器内に前記不活性ガスを供給し、該処理容器内にプラズマ励起エネルギーを与える工程を更に含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記不活性ガスはＨｅガスである、請求項１〜３の何れか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記プラズマ励起エネルギーは、マイクロ波である、請求項１〜４の何れか一項に記載の方法。
【請求項６】
処理容器と、
前記処理容器内に設けられた載置台と、
前記処理容器内にＡｓＨ３を含むドーピングガスを供給する第１の供給部と、
前記処理容器内に不活性ガスを供給する第２の供給部と、
前記処理容器内にＨ２ガスを供給する第３の供給部と、
前記処理容器内にプラズマ励起エネルギーを与えるエネルギー供給部と、
前記第１の供給部、前記第２の供給部、及び前記第３の供給部を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記処理容器内におけるガスの全圧に対する水素の分圧の比が０．００１５以上０．００３以下となるように、前記第１の供給部、前記第２の供給部、及び、前記第３の供給部を制御する、
プラズマドーピング装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記処理容器内に前記不活性ガスを供給し、該処理容器内にプラズマ励起エネルギーを与えて該不活性ガスのプラズマを生成し、その後に、前記処理容器内に前記ドーピングガス、前記不活性ガス、及び、前記Ｈ２ガスを供給して、該処理容器内にプラズマ励起エネルギーを与えるよう、前記第１の供給部、前記第２の供給部、前記第３の供給部、及び、前記エネルギー供給部を制御する、請求項６に記載のプラズマドーピング装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記処理容器内に前記不活性ガスを供給し、該処理容器内にプラズマ励起エネルギーを与えるよう、前記第２の供給部、及び前記エネルギー供給部を制御する、請求項６又は７に記載のプラズマドーピング装置。
【請求項９】
前記第２の供給部は、前記不活性ガスとしてＨｅガスを供給する請求項６〜８の何れか一項に記載のプラズマドーピング装置。
【請求項１０】
前記エネルギー供給部は、プラズマ励起エネルギーとしてマイクロ波を供給する、請求項６〜９の何れか一項に記載のプラズマドーピング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、被処理基体にドーパントを注入する方法、及び該方法の実施に用いることができるプラズマドーピング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造においては、被処理基体の一部領域にドーパントを注入するドーピング処理が行われる。このような半導体装置としては、例えば、ＭＯＳトランジスタが知られており、ＭＯＳトランジスタの製造においては、ＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ  Ｄｏｐｅｄ  Ｄｒａｉｎ）といった拡張領域、ソース領域、及びドレイン領域の形成のために、ドーピング処理が行われている。このようなドーピング処理を行う方法の一つとして、イオンビーム注入法が知られている。【０００３】
一方、近年になって、フィン型ＭＯＳトランジスタのような立体的構造を有する半導体装置の開発が進められている。しかしながら、イオンビーム注入法は、このような立体的表面、即ち、異なる方向に向いた複数の面に対して均一にイオンを照射することはできない。そのため、立体的表面に比較的均一にドーパントを注入し得るプラズマドーピング方法が注目されてきている。【０００４】
プラズマドーピング方法は、処理容器内でドーピングガスのプラズマを発生させて、被処理基体にドーパントを注入する技術である。このようなプラズマドーピング方法の一例は、特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−２５２０８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
プラズマドーピング方法では、処理容器内にドーパントの酸化物が発生して、パーティクル源となることがある。パーティクルは、被処理基体に付着して欠陥を発生させ、半導体装置の不良を引き起こす。【０００７】
したがって、パーティクル数を低減可能なプラズマドーピング方法及びプラズマドーピング装置が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一側面は、被処理基体にドーパントを注入する方法である。この方法は、（ａ）処理容器内に被処理基体を準備する工程と、（ｂ）処理容器内に、ＡｓＨ３を含むドーピングガス、不活性ガス、及び、Ｈ２ガスを供給し、当該処理容器内にプラズマ励起エネルギーを与えて、被処理基体にドーパントを注入する工程と、を含む。ドーパントを注入する工程においては、処理容器内におけるガスの全圧に対する水素の分圧の比が０．００１５以上０．００３以下に設定される。一実施形態においては、プラズマ励起エネルギーはマイクロ波であってもよい。【０００９】
ＡｓＨ３、即ちアルシンを含むドーピングガスを用いたプラズマドーピングでは、処理容器内においてヒ素と酸素が反応することにより、ヒ素酸化物、即ち、Ａｓ２Ｏ３が発生し得る。ヒ素酸化物はパーティクル源となり得るが、本方法では、上述した量の水素が存在するので、水素により還元されるヒ素酸化物の量が増加し、その結果、パーティクルの数が大きく低減される。【００１０】
一実施形態では、ドーパントを注入する工程において、処理容器内に不活性ガスを供給し、処理容器内にプラズマ励起エネルギーを与えて、不活性ガスのプラズマを生成し、その後に、処理容器内にドーピングガス、不活性ガス、及び、Ｈ２ガスを供給して、処理容器内にプラズマ励起エネルギーを与えてもよい。この実施形態によれば、不活性ガスを供給してプラズマを着火した後に、ドーピングガスを処理容器内に供給することができるので、プラズマ着火時にアルシンが重合してパーティクル源となることが抑制される。【００１１】
一実施形態の方法は、処理容器内に被処理基体を準備する工程の前に、処理容器内にウェハ、即ち、ダミーウェハを準備し、処理容器内に不活性ガスを供給し、処理容器内にプラズマ励起エネルギーを与える工程を更に含んでいてもよい。この実施形態によれば、被処理基体にドーパントを注入する工程の前処理として、ダミーウェハを処理容器内に収容して、処理容器内をクリーニングすることができる。この前処理では、処理容器内に残留しているアルシンをプラズマによって活性化させ、これにより発生する水素によりヒ素酸化物を還元することができる。その結果、パーティクル数を減少させることが可能である。【００１２】
一実施形態では、不活性ガスはＨｅガスであってもよい。ＨｅガスはＡｒガスといった他の不活性ガスよりも質量が小さいので、不活性ガスとしてＨｅガスを用いることにより、半導体装置の構造の変形を抑制することが可能となる。【００１３】
また、本発明の別の一側面は、プラズマドーピング装置に関する。このプラズマドーピング装置は、処理容器、載置台、第１〜第３の供給部、エネルギー供給部、及び、制御部を備えている。載置台は、処理容器内に設けられている。第１の供給部は、処理容器内にＡｓＨ３を含むドーピングガスを供給する。第２の供給部は、処理容器内に不活性ガスを供給する。第３の供給部は、処理容器内にＨ２ガスを供給する。エネルギー供給部は、処理容器内にプラズマ励起エネルギーを与える。制御部は、第１の供給部、第２の供給部、及び第３の供給部を制御する。制御部は、処理容器内におけるガスの全圧に対する水素の分圧の比が０．００１５以上０．００３以下となるように、第１の供給部、第２の供給部、及び、第３の供給部を制御する。この装置によれば、制御部によって処理容器内の水素が上述した量に設定されるので、水素により還元されるヒ素酸化物の量が増加し、パーティクルの数が大きく低減される。なお、一実施形態においては、エネルギー供給部は、プラズマ励起エネルギーとしてマイクロ波を供給してもよい。【００１４】
一実施形態においては、制御部は、処理容器内に不活性ガスを供給し、処理容器内にプラズマ励起エネルギーを与えて不活性ガスのプラズマを生成し、その後に、処理容器内にドーピングガス、不活性ガス、及び、Ｈ２ガスを供給して、処理容器内にプラズマ励起エネルギーを与えるよう、第１の供給部、第２の供給部、第３の供給部、及び、エネルギー供給部を制御してもよい。この実施形態の装置によれば、不活性ガスを供給してプラズマを着火した後に、ドーピングガスを処理容器内に供給することができるので、プラズマ着火時にアルシンが重合してパーティクル源となることが抑制される。【００１５】
一実施形態においては、制御部は、処理容器内に不活性ガスを供給し、処理容器内にプラズマ励起エネルギーを与えるよう、第２の供給部、及びエネルギー供給部を制御してもよい。この制御部による制御は、被処理基体にドーパントを注入する前の前処理として実施され得る。この前処理により、処理容器内に残留しているアルシンをプラズマにより活性化させ、これにより発生する水素によりヒ素酸化物を還元することができる。その結果、パーティクル数を減少させることが可能である。【００１６】
一実施形態においては、第２の供給部は、不活性ガスとしてＨｅガスを供給してもよい。不活性ガスとしてＨｅガスを用いることにより、半導体装置の構造の変形を抑制することが可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、本発明の側面及び実施形態によれば、パーティクル数を低減可能なプラズマドーピング方法及びプラズマドーピング装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】一実施形態に係るプラズマドーピング装置を概略的に示す断面図である。
【図２】一実施形態のスロット板を示す平面図である。
【図３】被処理基体にドーパントを注入する方法の一実施形態を示す流れ図である。
【図４】実験例１の評価結果を示すグラフである。
【図５】実験例２及び比較実験例の評価結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
【００２０】
まず、一実施形態に係るプラズマドーピング装置について説明する。図１は、一実施形態に係るプラズマドーピング装置を示す図である。図１に示すプラズマドーピング装置１０は、処理容器１２を備えている。処理容器１２は、その内部に被処理基体Ｗを収容して処理する空間を画成している。
【００２１】
一実施形態においては、処理容器１２は、側壁１２ａ、底部１２ｂ、上部１２ｃ、及び蓋部１２ｄを含んでいる。側壁１２ａは略筒形状を有している。底部１２ｂは、側壁１２ａの下端に接続している。底部１２ｂには、排気口１２ｅが形成されており、当該排気口１２ｅには、圧力調整器１４を介して、真空ポンプといった排気装置１６が接続されている。圧力調整器１４は、処理容器１２内の圧力計測値に基づいて、排気量を制御する。
【００２２】
側壁１２ａの上端には上部１２ｃが接続されており、上部１２ｃに形成された開口を閉じるように誘電体窓１８が設けられている。この誘電体窓１８は、石英製の略円板状の部材であり、上部１２ｃと蓋部１２ｄとの間に挟持されており、誘電体窓１８と上部１２ｃとの間には、Ｏリングといった封止部材２０が設けられ得る。これにより、処理容器１２の内部は、密閉されている。
【００２３】
処理容器１２内には、誘電体窓１８と対面するように、載置台２２が設けられている。載置台２２は、底部１２ｂ側から上方に延在する絶縁性の筒状支持部２４によって支持され得る。この載置台２２は、その上面に静電チャックを有しており、静電チャックにより被処理基体Ｗを静電吸着することができる。載置台２２の内部には、被処理基体Ｗの温度を調整するためのヒータといった温度調整機構２３が設けられている。
【００２４】
また、載置台２２は高周波バイアス電極を兼ねている。この載置台２２には、マッチングユニット２６を介して高周波電源２８が接続されている。高周波電源２８は、例えば、１３．５６ＭＨｚの所定電力の高周波バイアス電圧をマッチングユニット２６を介して載置台２２に与える。マッチングユニット２６は、高周波電源２８側のインピーダンスと、主に電極、プラズマ、処理容器１２といった負荷側のインピーダンスとの間で整合をとるための整合器を収容しており、この整合器の中には自己バイアス生成用のブロッキングコンデンサが含まれている。なお、高周波バイアス電圧は、プラズマドーピング中に必要に応じて供給され得る。
【００２５】
プラズマドーピング装置１０は、ガス供給源３０，３２，３４を更に備えている。ガス供給源３０は、ガス源３０ａ、弁３０ｂ、及び、マスフローコントローラといった流量制御器３０ｃを含んでいる。ガス源３０ａは、ドーピングガスのガス源である。ガス供給源３０は、ドーピングガスを流量制御して供給する。ドーピングガスは、アルシン（ＡｓＨ３）を含有しており、アルシンが不活性ガスによって希釈されたガスである。この希釈ガスはＨｅガスである。一実施形態では、ドーピングガスの全圧に対するアルシンの分圧の比は、例えば、０．７％である。なお、希釈ガスは、Ａｒガスといった他の不活性ガスであってもよい。
【００２６】
ガス供給源３２は、ガス源３２ａ、弁３２ｂ、及び、マスフローコントローラといった流量制御器３２ｃを含んでいる。ガス源３２ａは、不活性ガスのガス源である。ガス供給源３２は、不活性ガスを流量制御して供給する。一実施形態では、不活性ガスはＨｅガスである。なお、希釈ガスは、Ａｒガスといった他の不活性ガスであってもよい。
【００２７】
また、ガス供給源３４は、ガス源３４ａ、弁３４ｂ、及び、マスフローコントローラといった流量制御器３４ｃを含んでいる。ガス源３４ａは、水素（Ｈ２）ガスのガス源である。ガス供給源３４は、水素ガスを流量制御して供給する。
【００２８】
ガス供給源３０、３２、及び、３４は、フロースプリッタＦＳに接続されている。フロースプリッタＦＳは、供給されたガスを、ガス流路３６及びガス流路３８に分岐させる。ガス流路３６は、後述する同軸導波管の内部に設けられている。一実施形態においては、ガス流路３６は、同軸導波管の内部に設けられた配管と誘電体窓１８の中央の開口に設けられたインジェクタ４０とによって画成されている。インジェクタ４０は、ガス流路に連続するガス噴射孔４２を更に提供している。このガス噴射孔４２は、載置台２２の上方から当該載置台２２に向けて下方にガスを噴射する。なお、以下の説明では、ガス噴射孔４２及びガス流路３６を、「中央導入部」ということがある。
【００２９】
ガス流路３８は、側壁１２ａ内において環状に延在している。ガス流路３８は、高さ方向においては、載置台と誘電体窓１８との間に位置している。ガス流路３８には、複数のガス噴射孔４４が接続している。これらガス噴射孔４４は、環状に配列されており、処理容器１２の中心軸線に対して外側から当該中心軸線に向けてガスを噴射する。なお、以下の説明では、ガス噴射孔４４及びガス流路３８を、「周辺導入部」ということがある。
【００３０】
これらガス流路３６、ガス噴射孔４２、ガス流路３８、及びガス噴射孔４４は、ガス供給源３０と共に、一実施形態の第１の供給部を構成しており、また、ガス供給源３２と共に一実施形態の第２の供給部を構成しており、更に、ガス供給源３４と共に、一実施形態の第３の供給部を構成している。
【００３１】
また、プラズマドーピング装置１０は、処理容器内にプラズマ励起エネルギーを供給するエネルギー供給部５０を更に備えている。一実施形態においては、エネルギー供給部５０は、ラジアルラインスロットアンテナから、プラズマ励起エネルギーとしてマイクロ波を処理容器１２内に供給するように構成されており、マイクロ波発生器５２、チューナー５４、導波管５６、モード変換器５８、同軸導波管６０、及びアンテナ６２を含んでいる。
【００３２】
マイクロ波発生器５２は、例えば、２．４５ＧＨｚのＴＥモードのマイクロ波を発生する。マイクロ波発生器５２は、チューナー５４及び導波管５６を介してモード変換器５８に接続されている。モード変換器５８は、マイクロ波発生器５２によって発生され、チューナー５４及び導波管５６を介して伝播するマイクロ波のモードをＴＥＭモードへ変換する。このモード変換器５８には、同軸導波管６０の上端が接続されている。同軸導波管６０の下端はアンテナ６２に接続されている。
【００３３】
アンテナ６２は、処理容器１２の蓋部１２ｄの中央開口内に設けられている。アンテナ６２は、誘電体窓１８、スロット板６４、誘電体板６６、及び冷却ジャケット６８を含んでいる。スロット板６４は、誘電体窓１８の直上に設けられている。このスロット板６４には、同軸導波管６０の内側導体の下端が接続されている。図２は、一実施形態のスロット板を示す平面図である。図２に示すように、スロット板６４は、略円板状の金属製の部材である。スロット板６４には、複数のスロット対６４ａが設けられている。複数のスロット対６４ａの各々は、互いに交差又は直交する方向に延在するスロット孔６４ｂ及び６４ｃを含んでいる。これら複数のスロット対６４ａは、スロット板６４において径方向及び周方向に配列されている。
【００３４】
誘電体板６６は、石英製の略円板状の部材であり、冷却ジャケット６８とスロット板６４との間に挟まれている。冷却ジャケット６８は、誘電体板６６等を冷却するために設けられており、その内部には、冷媒用の流路が設けられている。この冷却ジャケット６８の上部には、同軸導波管６０の外側導体の下端が接続されている。
【００３５】
プラズマドーピング装置１０では、同軸導波管６０から伝播するマイクロ波が、スロット板６４と冷却ジャケット６８との間で反射されながらスロット板６４のスロット孔から誘電体窓１８に伝播する。誘電体窓１８を透過したマイクロ波は、当該誘電体窓１８の直下に電界を生じさせ、処理容器１２内にプラズマを発生させる。このように、プラズマドーピング装置１０では、磁場を用いることなく、マイクロ波によりプラズマを励起することができる。
【００３６】
このプラズマドーピング装置１０においてマイクロ波プラズマを発生させると、誘電体窓１８の直下の領域においては、それ以外の領域と比べて相対的にプラズマの電子温度が高い、所謂プラズマ生成領域が形成される。また、プラズマ生成領域の下方には、当該プラズマ生成領域で生成されたプラズマが拡散するプラズマ拡散領域が形成される。このプラズマ拡散領域は、プラズマの電子温度が比較的低い領域であり、この領域において被処理基体Ｗに対するプラズマドーピングが行われる。したがって、プラズマドーピング装置１０は、プラズマドーピング時に被処理基体Ｗに対するダメージを抑制することができる。また、プラズマドーピング装置１０は、高密度のプラズマを生成することができるので、効率的なプラズマドーピングを行うことができる。
【００３７】
本プラズマドーピング装置１０は、更に制御部７０を備えている。制御部７０は、プログラム可能なＣＰＵ（中央処理装置）を有し、プラズマドーピング装置１０の各部に制御信号を送出することにより、当該各部を制御する。具体的に、制御部７０は、圧力調整器１４、排気装置１６、温度調整機構２３、高周波電源２８、マッチングユニット２６、マイクロ波発生器５２、及び、ガス供給部３０，３２，３４を制御する。
【００３８】
以下、制御部７０の制御によりでプラズマドーピング装置１０において実施されるプラズマドーピング方法を、被処理基体にドーパントを注入する方法の一実施形態として説明する。
【００３９】
図３は、被処理基体にドーパントを注入する方法の一実施形態を示す流れ図である。一実施形態においては、方法Ｍ１０は、前処理工程Ｓ１を含む。この前処理工程Ｓ１は、先に行われた処理によって発生するヒ素酸化物、即ち、Ａｓ２Ｏ３のパーティクルを除去するための処理である。このパーティクルは、例えば、ドーピングガスに含まれるアルシン中のＡｓ（ヒ素）とプラズマドーピング装置１０内の部材、例えば、誘電体窓１８に含まれる酸素との結合、或いは、プラズマドーピング後に処理容器１２内に残存するアルシンと処理容器１２内のプラズマクリーニング時に用いられた酸素との反応によって発生し得る。
【００４０】
前処理工程Ｓ１では、ダミーウェハを載置台２２上に載置し、制御部７０による制御により、ガス供給源３２に不活性ガスを供給させ、エネルギー供給部５０にマイクロ波を供給させる。これにより、不活性ガスのプラズマが処理容器１２内に発生する。前処理工程Ｓ１では、不活性ガスのプラズマにより、処理容器１２内に残留しているアルシンが活性化される。アルシンが活性化することにより発生する水素は、ヒ素酸化物を還元して、再びアルシンを発生させる。その結果、前処理工程Ｓ１では、ヒ素酸化物のパーティクル数の低減がもたらされる。
【００４１】
次いで、方法Ｍ１０では、工程Ｓ２において、処理容器１２内に被処理基体Ｗが準備される。具体的には、搬送装置によって処理容器１２内に被処理基体Ｗが搬送され、当該被処理基体Ｗが載置台２２上に載置される。
【００４２】
次いで、方法Ｍ１０では、工程Ｓ３において、被処理基体Ｗに対するプラズマドーピングが実施される。一実施形態においては、この工程Ｓ３は、工程Ｓ４及び工程Ｓ５を含み得る。工程Ｓ４では、ドーピングガスの注入に先立って、不活性ガスが供給された処理容器１２内においてプラズマが着火される。具体的に、工程Ｓ４では、制御部７０による制御により、ガス供給源３２に不活性ガスを供給させ、エネルギー供給部５０にマイクロ波を供給させる。これにより、不活性ガスのプラズマが処理容器１２内に発生する。この工程Ｓ４は、例えば、７秒間実施される。また、工程Ｓ４では、後述する工程Ｓ５よりも高い圧力、例えば、４０Ｐａの圧力で、プラズマが着火され得る。かかる工程Ｓ４では、ドーピングガスを供給することなく不活性ガスのプラズマを発生させるので、高圧下でのアルシンの重合が抑制され、その結果、パーティクルの発生が抑制され得る。
【００４３】
次いで、方法Ｍ１０では、工程Ｓ５において被処理基体Ｗに対するドーパントの注入が行われる。具体的に、工程Ｓ５では、制御部７０による制御により、ガス供給源３０にドーピングガスを供給させ、ガス供給源３２に不活性ガスを供給させ、ガス供給源３４に水素（Ｈ２）ガスを供給させ、エネルギー供給部５０にマイクロ波を供給させる。この工程Ｓ５においては、アルシンが解離してヒ素イオン又はヒ素ラジカルといった活性種が発生し、これら活性種が被処理基体Ｗと反応することにより、プラズマドーピングが行われる。
【００４４】
また、工程Ｓ５では、制御部７０によるガス供給源３０，３２，３４の制御により、処理容器１２内に供給されるガスの全圧に対する水素の分圧の比、即ち、（水素分圧）／（全圧）が、０．００１５以上０．００３以下に設定される。この範囲の値に、（水素分圧）／（全圧）が設定されることにより、ヒ素酸化物のパーティクル数が低減される。ここで、プラズマドーピング時には、処理容器１２内の部材、例えば、石英製の誘電体窓１８とヒ素とが反応してＡｓ２Ｏ３が生成され得るが、（水素分圧）／（全圧）が０．００１５以上の水素が処理容器１２内に存在することにより、当該水素がＡｓ２Ｏ３を効率良く還元して、再びアルシンを発生させる。また、（水素分圧）／（全圧）が０．００３以下であることにより、水素の量が過剰となり、被処理基体Ｗのシリコンが水素によりエッチングされることを抑制することができる。そのエッチング箇所は結晶の欠陥としてパーティクルとしてもカウントされる。その結果、工程Ｓ５によれば、発生するパーティクルの数を低減することができる。
【００４５】
以上説明した方法Ｍ１０の工程Ｓ４及び工程Ｓ５において用いられる不活性ガスは、Ｈｅガスであり得る。不活性ガスとして、Ａｒガスよりも質量の低いＨｅガスを用いることにより、被処理基体Ｗに形成する半導体装置の構造の変形を抑制することが可能となる。
【００４６】
以下、プラズマドーピング装置１０を用いた実験例について説明する。
【００４７】
（実験例１）
【００４８】
実験例１では、（水素分圧）／（全圧）を可変のパラメータとして、１１個のシリコン製の被処理基体を処理して、サンプル１〜１１を得た。サンプル１〜１１を得たときのＨ２ガスの流量、ドーピングガスの流量、不活性ガス（Ｈｅガス）の流量、及び、（水素分圧）／（全圧）は、表１に示す通りであった。なお、ドーピングガスとしては、当該ドーピングガスの全圧に対する分圧の比が０．７％のアルシンと当該全圧に対する分圧の比が９９．３％のＨｅを含むガスを用いた。
【表１】
2013164940.tif 000003
【００４９】
また、サンプル１〜１１を得たときのその他の条件は以下の通りであった。
被処理基体の直径：３００ｍｍ
被処理基体の温度：６０℃
中央導入部のガス流量と周辺導入部のガス流量の比：      ２０：８０
マイクロ波電力：３．０ｋＷ
高周波バイアス電力：４５０Ｗ
処理容器内圧力：２０Ｐａ
処理時間：４０秒
【００５０】
実験例１では、ケーエルエー・テンコール社製ウェハ表面検査装置「Ｓｕｒｆｓｃａｎ  ＳＰ２ＸＰ」を用いて、サンプル１〜１１の被処理基体の表面に付着した０．００４２μｍ以上のサイズのパーティクルの個数を計測した。その結果を図４に示す。図４に示すグラフの横軸は、サンプル１〜１１を得たときの（水素分圧）／（全圧）を示しており、縦軸は計測されたパーティクル数を示している。図４に示すように、実験例１では、（水素分圧）／（全圧）を０．００１５以上０．００３以下に設定することにより、パーティクル数を１００個以下に維持できることが確認された。
【００５１】
（実験例２）
【００５２】
実験例２では、工程Ｓ１及び工程Ｓ４を実施後に、ドーピングガスを用いて直径３００ｍｍのシリコン製の被処理基体にプラズマドーピングを行うことにより、工程Ｓ１及び工程Ｓ４の効果を確認した。実験例２の各工程の条件は、以下の通りであった。
【００５３】
（工程Ｓ１）
ダミーウェハの温度：６０℃
不活性ガス（Ｈｅガス）の流量：１０００ｓｃｃｍ
中央導入部のガス流量と周辺導入部のガス流量の比：      ２０：８０
マイクロ波電力：３．０ｋＷ
高周波バイアス電力：４５０Ｗ
処理容器内圧力：２０Ｐａ
処理時間：１００秒
【００５４】
（工程Ｓ４）
被処理基体の温度：６０℃
不活性ガス（Ｈｅガス）の流量：１０００ｓｃｃｍ
中央導入部のガス流量と周辺導入部のガス流量の比：      ２０：８０
マイクロ波電力：３．０ｋＷ
高周波バイアス電力：４５０Ｗ
処理容器内圧力：４０Ｐａ
処理時間：７秒
【００５５】
（工程Ｓ４後のプラズマドーピング）
被処理基体の温度：６０℃
不活性ガス（Ｈｅガス）の流量：９０２ｓｃｃｍ
ドーピングガスの流量：９８ｓｃｃｍ
ドーピングガスの全圧に対するアルシンの分圧の比：０．７％
ドーピングガスの全圧に対するＨｅガスの分圧の比：９９．３％
中央導入部のガス流量と周辺導入部のガス流量の比：      ２０：８０
マイクロ波電力：３．０ｋＷ
高周波バイアス電力：４５０Ｗ
処理容器内圧力：４０Ｐａ
処理時間：４０秒
【００５６】
また、比較実験例において、工程Ｓ１及び工程Ｓ４を行わずに、実験例２と同条件のプラズマドーピング（工程Ｓ４）を実施した。そして、実験例２及び比較実験例で得た被処理基体のそれぞれについて、ケーエルエー・テンコール社製ウェハ表面検査装置「Ｓｕｒｆｓｃａｎ  ＳＰ２ＸＰ」を用いて、当該被処理基体に付着した０．０４２μｍ以上のサイズのパーティクルの個数を計測した。その結果を図５に示す。図５の（ａ）及び（ｂ）は、パーティクルのサイズを横軸としパーティクル数を縦軸とするグラフであり、実験例２及び比較実験例で得た被処理基体に付着していたパーティクル数をそれぞれ示している。図５の（ａ）及び（ｂ）を比較すれば明らかなように、工程Ｓ１及び工程Ｓ４を実施することにより、大幅にパーティクル数を削減できることが確認された。なお、実験例２で得た被処理基体に付着していたパーティクルの個数は１００個以下であり、一方、比較実験例で得た被処理基体に付着していたパーティクルの個数は１００００個以上であった。
【００５７】
以上の結果から、アルシンを含むドーピングガスを用いたプラズマドーピング中に、（水素分圧）／（全圧）を０．００１５以上０．００３以下に設定し、更に、被処理基体へのドーパントの注入に先立って、工程Ｓ１及び工程Ｓ４を行うことにより、パーティクル数をより削減できることが確認された。
【符号の説明】
【００５８】
１０…プラズマドーピング装置、１２…処理容器、１４…圧力調整器、１６…排気装置、１８…誘電体窓、２２…載置台、２３…温度調整機構、２８…高周波電源、３０…ガス供給源（ドーピングガス）、３２…ガス供給源（不活性ガス）、３４…ガス供給源（水素ガス）、５０…エネルギー供給部、６０…同軸導波管、６２…アンテナ、６４…スロット板、６６…誘電体板、６８…冷却ジャケット、７０…制御部、Ｗ…被処理基体。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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