(57)【要約】【課題】  経済的で、不純物導入量を精密に制御でき、不純物が深く拡散するのを抑制することのできる不純物導入方法及び装置を実現する。【解決手段】  非晶質処理室は、容器１と、容器１内に設けられた試料台２と、試料台２と対向して設けられた窓３と、窓３を挟んで試料台２に対向した紫外線光源としての５本のＸｅランプ４とからなる。試料台２上に、試料としてのシリコン基板５を載置し、Ｘｅランプ４から発せられる紫外線をシリコン基板５の表面に照射すると、シリコン基板５の表面近傍の結晶構造が破壊され、非晶質化する。その後、非晶質化された基板表面にイオン供給処理、活性化処理を施すことにより、基板表面に極めて浅い不純物を導入することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料に紫外線を照射する工程と、
前記試料の表面に不純物イオンを供給する工程と、
前記試料の表面層を加熱して活性化する工程とを含むことを特徴とする不純物導入方法。
【請求項２】
請求項１に記載の不純物導入方法であって、
前記試料に紫外線を照射する工程は、１００ｎｍ以上３８０ｎｍ以下の波長をもつ紫外線を照射する工程であることを特徴とする不純物導入方法。
【請求項３】
請求項１に記載の不純物導入方法であって、
試料に紫外線を照射する工程は、１４７ｎｍ以上３８０ｎｍ以下の波長をもつ紫外線を照射する工程であることを特徴とする不純物導入方法。
【請求項４】
請求項１に記載の不純物導入方法であって、
前記不純物イオンを供給する工程は、
不純物元素を含むガスを供給しつつし、プラズマ源に高周波電力を供給し、プラズマを発生させ、前記試料の表面に不純物イオンを供給する工程であることを特徴とする不純物導入方法。
【請求項５】
請求項１に記載の不純物導入方法であって、
前記活性化する工程が、レーザー光を照射する工程を含むことを特徴とする不純物導入方法。
【請求項６】
請求項１に記載の不純物導入方法であって、
前記活性化する工程は、フラッシュランプの放射光を照射する工程を含むことを特徴とする不純物導入方法。
【請求項７】
紫外線光源を備え、試料に紫外線を照射し、前記試料の表面を非晶質化する非晶質化処理室と、
プラズマ源を備え、前記試料の表面に不純物イオンを供給するイオン供給処理室と、
アニール用光源を備え、前記アニール用光源により前記試料の表面層を加熱して活性化する活性化処理室とを備えたことを特徴とする不純物導入装置。
【請求項８】
請求項７に記載の不純物導入装置であって、
前記アニール用光源がレーザ光源であることを特徴とする不純物導入装置。
【請求項９】
請求項７に記載の不純物導入装置であって、
前記アニール用光源がフラッシュランプ光源であることを特徴とする不純物導入装置。
【請求項１０】
請求項７乃至９のいずれかに記載の不純物導入装置であって、
前記紫外線光源の波長は、１００ｎｍ以上３８０ｎｍ以下であることを特徴とする不純物導入装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の不純物導入装置であって、
前記紫外線光源の波長は、１４７ｎｍ以上３８０ｎｍ以下であることを特徴とする不純物導入装置。
【請求項１２】
請求項７乃至９のいずれかに記載の不純物導入装置であって、
前記紫外線光源がＸｅランプであることを特徴とする不純物導入装置。
【請求項１３】
請求項７乃至９のいずれかに記載の不純物導入装置であって、
前記紫外線光源がＡｒＦレーザーであることを特徴とする不純物導入装置。
【請求項１４】
請求項７乃至９のいずれかに記載の不純物導入装置であって、
前記紫外線光源がＫｒＦレーザーであることを特徴とする不純物導入装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、不純物導入方法および不純物導入装置に係り、特に不純物を半導体基板等の固体試料の表面に導入する不純物導入方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
不純物を固体試料の表面に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）。図１０は、前記特許文献１に記載された従来の不純物導入方法としてのプラズマドーピング法に用いられるプラズマ処理装置の概略構成を示している。図１０において、真空容器４１内に、シリコン基板よりなる試料４２を載置するための試料電極４３が設けられている。真空容器４１内に所望の元素を含むドーピング原料ガス、例えばＢ２Ｈ６を供給するためのガス供給装置４４、真空容器４１内の内部を減圧するポンプ４５が設けられ、真空容器４１内を所定の圧力に保つことができる。マイクロ波導波管４６より、誘電体窓としての石英板４７を介して、真空容器４１内にマイクロ波が放射される。このマイクロ波と、電磁石４８から形成される直流磁場の相互作用により、真空容器４１内に有磁場マイクロ波プラズマ（電子サイクロトロン共鳴プラズマ）４９が形成される。試料電極４３には、コンデンサ５０を介して高周波電源５１が接続され、試料電極４３の電位が制御できるようになっている。なお、ガス供給装置４４から供給されたガスは、ガス導入口５２から真空容器４１内に導入され、排気口５３からポンプ４５へ排気される。
【０００３】
このような構成のプラズマ処理装置において、ガス導入口５２から導入されたドーピング原料ガス、例えばＢ２Ｈ６は、マイクロ波導波管４６及び電磁石４８から成るプラズマ発生手段によってプラズマ化され、プラズマ４９中のボロンイオンが高周波電源５１によって試料４２の表面に供給される。
【０００４】
ところで、Ｂ２Ｈ６よりなるドーピング原料ガスのように、シリコン基板等の試料に供給されると電気的に活性となる不純物を含むガスは、一般に、人体に有害であったり、反応性が高く、危険性が高いという問題がある。
【０００５】
また、プラズマドーピング法は、ドーピング原料ガスに含まれている物質の全てが試料に導入される。Ｂ２Ｈ６よりなるドーピング原料ガスを例にとって説明すると、試料に導入されたときに有効な不純物はボロンのみであるが、水素も同時に試料中に導入される。水素が試料中に導入されると、エピタキシャル成長等、引き続き行なわれる熱処理時に試料において格子欠陥が生じるという問題がある。
【０００６】
そこで、試料に導入されると電気的に活性となる不純物を含む不純物固体を真空容器内に配置すると共に、真空容器内において希ガスのプラズマを発生させ、不活性ガスのイオンにより不純物固体をスパッタリングすることにより、不純物固体から不純物を分離させ、分離された不純物を試料に供給する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。図１１は、前記特許文献２に記載された従来の不純物導入方法としてのプラズマドーピング法に用いられるプラズマドーピング装置の概略構成を示している。図１１において、真空容器４１内に、シリコン基板よりなる試料４２を載置するための試料電極４３が設けられている。真空容器４１内に不活性ガスを供給するためのガス供給装置４４、真空容器４１内の内部を減圧するポンプ４５が設けられ、真空容器４１内を所定の圧力に保つことができる。そして、マイクロ波導波管４６より、誘電体窓としての石英板４７を介して、真空容器４１内にマイクロ波が放射される。このマイクロ波と、電磁石４８から形成される直流磁場の相互作用により、真空容器４１内に有磁場マイクロ波プラズマ（電子サイクロトロン共鳴プラズマ）４９が形成される。試料電極４３には、コンデンサ５０を介して高周波電源５１が接続され、試料電極４３の電位が制御できるようになっている。また、不純物元素例えばボロンを含む不純物固体５４が、固体保持台５５上に設けられ、固体保持台５５の電位が、コンデンサ５６を介して接続された高周波電源５７によって制御される。なお、ガス供給装置４４から供給されたガスは、ガス導入口５２から真空容器４１内に導入され、排気口５３からポンプ４５へ排気される。
【０００７】
このような構成のプラズマドーピング装置において、ガス導入口１１から導入された不活性ガス、例えばアルゴン（Ａｒ）は、マイクロ波導波管４６及び電磁石４８から成るプラズマ発生手段によってプラズマ化され、不純物固体５４からスパッタリングによりプラズマ中に飛び出した不純物元素の一部がイオン化され、試料４２の表面に導入される。
【０００８】
通常、試料４２の表面に熱酸化膜などからなるゲート酸化膜を形成し、この上層にＣＶＤ法等によりゲート電極となる導電性層を形成し、これをパターニングし、ゲート電極のパターンを形成する。このようにしてゲート電極の形成された試料４２をプラズマドーピング装置にセットし、前述した方法によりゲート電極をマスクとして自己整合的に不純物の導入がなされ、ソース・ドレイン領域を形成することによりＭＯＳトランジスタが得られる。ただし、プラズマドーピング処理によって不純物を導入しただけでは、トランジスタを構成することはできないため、活性化処理を行う必要がある。活性化処理とは、不純物を導入した層を、レーザーアニール、フラッシュランプアニールなどの方法を用いて加熱し、結晶中で活性な状態にする処理をいう。このとき、不純物を導入した極薄い層を効果的に加熱することにより、浅い活性化層を得ることができる。不純物を導入した極薄い層を効果的に加熱するには、不純物を導入する前に、不純物を導入しようとする極薄い層における、レーザー、ランプなどの光源から照射される光に対する吸収率を高めておく処理が行われる。この処理はプレアモルファス化と呼ばれるもので、先に示したプラズマ処理装置と同様の構成のプラズマ処理装置において、Ｈｅガスなどのプラズマを発生させ、生じたＨｅなどのイオンをバイアス電圧によって基板に向けて加速して衝突させ、基板表面の結晶構造を破壊して非晶質化するものであり、既に本件発明者らによって提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００９】
【特許文献１】米国特許４９１２０６５号公報
【特許文献２】特開平０９−１１５８５１号公報
【非特許文献１】Ｙ．Ｓａｓａｋｉ  ｅｔ  ａｌ．，“Ｂ２Ｈ６  Ｐｌａｓｍａ  Ｄｏｐｉｎｇ  ｗｉｔｈ  Ｉｎ−ｓｉｔｕ  Ｈｅ  Ｐｒｅ−ａｍｏｒｐｈｙｚａｔｉｏｎ”，２００４  Ｓｙｍｐｏｓｉａ  ｏｎ  ＶＬＳＩ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ａｎｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔｓ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記方式では、非晶質化するために専用の高価な真空処理装置が必要であるため、経済的でないという問題点があった。プラズマドーピング処理を行う真空処理装置と、非晶質化処理する真空処理装置を兼用で用いることも不可能ではないが、繰り返し使用する場合、真空容器内壁に付着したボロンなどの堆積物が非晶質化の過程でも基板表面に導入されるため、全体としての不純物導入量を精密に制御することが難しいという問題点があった。また、非晶質化された部分と結晶部分とが比較的明瞭な境界を形成するため、活性化処理の過程で非晶質部分の深い部位（結晶部分との境界付近）が過剰に加熱され、不純物が深く拡散してしまうという問題があった。
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、経済的で、不純物導入量を精密に制御でき、浅い不純物領域を形成することのできる不純物導入方法及び装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
そこで本発明の不純物導入方法は、試料に紫外線を照射する工程と、試料の表面に不純物イオンを供給する工程と、試料の表面層を加熱して活性化する工程とを含むことを特徴とする。
この構成により、紫外線の照射によって基板表面を非晶質化する工程と、試料の表面に不純物イオンを供給する工程とが別々に実施可能なため、経済的な処理が可能となり、また、不純物導入量を精密に制御できる。また、この紫外線照射による非晶質化処理によって非晶質化された部分と結晶部分とが比較的不明瞭な境界を形成するため、活性化処理の過程で非晶質部分の深い部位（結晶部分との境界付近）が過剰に加熱されることもなく、不純物が深く拡散するのを防止することができる。
【００１２】
また、本発明の不純物導入方法は、試料に紫外線を照射する工程における紫外線の波長が、１００ｎｍ以上３８０ｎｍ以下であるものを含む。
この構成により、効率的な非晶質化処理を行うことが可能となる。
【００１３】
さらにまた、本発明の不純物導入方法は、試料に紫外線を照射する工程における紫外線の波長が、１４７ｎｍ以上３８０ｎｍ以下であるものを含む。
この構成により、安価な光源、安価な窓材料を用いることが可能となり、極めて経済的に非晶質化処理を行うことができる。
【００１４】
さらにまた、本発明の不純物導入方法は、前記不純物イオンを供給する工程が、不純物元素を含むガスを供給しつつ、プラズマ源に高周波電力を供給し、プラズマを発生させ、前記試料の表面に不純物イオンを供給する工程であるものを含む。
また、試料の表面に不純物イオンを供給する工程が、真空容器内の試料電極に試料を載置し、ガス供給装置より真空容器内に不純物元素を含むガスを供給しつつ真空容器内を排気し、真空容器内を所定の圧力に制御しながら、プラズマ源に高周波電力を供給することにより真空容器内にプラズマを発生させるとともに、試料電極に電圧を供給することによって、試料の表面に不純物イオンを供給するようにするのが望ましい。
この構成により、浅い接合を容易に得ることができる。
【００１５】
さらにまた、本発明の不純物導入方法は、前記活性化する工程が、レーザー光を照射する工程を含む。
この構成により、レーザー光は経時変化が少ないため、安定した活性化が可能となる。
【００１６】
さらにまた、本発明の不純物導入方法は、前記活性化する工程が、フラッシュランプの放射光を照射する工程を含む。
この構成により、フラッシュランプは安価であるため、低コスト化が可能となる。
【００１７】
本発明の不純物導入装置は、紫外線光源を備え、試料に紫外線を照射し、前記試料の表面を非晶質化する非晶質化処理室と、プラズマ源を備え、前記試料の表面に不純物イオンを供給するイオン供給処理室と、アニール用光源を備え、前記アニール用光源により前記試料の表面層を加熱して活性化する活性化処理室とを備えたことを特徴とする。
この構成により、紫外線の照射によって基板表面を非晶質化する非晶質化処理室と試料の表面に不純物イオンを供給する不純物供給処理室とが別々に構成されているため、同一装置で非晶質化処理と不純物供給処理とを行なう場合のように、装置に付着した不純物によって汚染された状態で非晶質化処理を行なうことがなくなり、不純物導入量を精密に制御することができる。また並行して処理することが可能であり、高速かつ経済的な処理が可能となる。さらに、紫外線照射により非晶質化しているため、非晶質化された部分と結晶部分とが比較的不明瞭な境界を形成するため、活性化処理の過程で非晶質部分の深い部位（結晶部分との境界付近）が過剰に加熱されることもなく、不純物が深く拡散するのを抑制することができる。
【００１８】
この不純物導入装置は、例えば、少なくとも３つの処理室を備えた不純物導入装置であって、試料台と紫外線光源を備えた非晶質化処理室と、真空容器と、試料電極と、真空容器内にガスを供給するガス供給装置と、真空容器内を排気する排気装置と、真空容器内の圧力を制御する圧力制御装置と、プラズマ源と、プラズマ源に高周波電力を供給する高周波電源と、試料電極に電圧を供給する電圧源とを備えたイオン供給処理室と、試料台とアニーる用光源を備えたアニール処理室とを備えたことを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の不純物導入装置は、前記アニール用光源がレーザ光源であるものを含む。
【００２０】
また、本発明の不純物導入装置は、前記アニール用光源がフラッシュランプ光源であるものを含む。
【００２１】
また、本発明の不純物導入装置は、前記紫外線の波長が、１００ｎｍ以上３８０ｎｍ以下であるものを含む。
この構成により、効率的な非晶質化処理を行うことが可能となる。
【００２２】
また、本発明の不純物導入装置は、前記紫外線の波長が、１４７ｎｍ以上３８０ｎｍ以下であるものを含む。
この構成により、安価な光源、安価な窓材料を用いることが可能となり、極めて経済的に非晶質化処理を行うことができる。
また、好適には、紫外線光源がＸｅランプであることが望ましい。あるいは、紫外線光源がＡｒＦレーザーであってもよく、あるいは、紫外線光源がＫｒＦレーザーであってもよい。
このような構成により、安価な光源、安価な窓材料を用いることが可能となり、極めて経済的に非晶質化処理を行うことができる。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明してきたように、本発明の不純物導入方法及び装置によれば、経済的で、不純物導入量を精密に制御でき、不純物が深く拡散するのを抑制し、浅い不純物領域を形成することの可能な不純物導入方法及び装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１について、図１乃至図７を参照しつつ詳細に説明する。
本実施の形態では、不純物の導入に先立ち紫外線を照射することにより、不純物を導入すべき領域を非晶質化し、この後不純物を供給し、活性化処理を行なうようにしたことを特徴とするもので、非晶質化工程と、不純物を供給する工程と、活性化処理工程とを別の処理装置内で行なうようにしており、ここではまず非晶質化工程について述べる。
【００２５】
本発明の実施の形態１において用いられる不純物導入装置における、非晶質化処理室の断面図を示す。この非晶質化処理室は、図１に示すように、容器１と、容器１内に設けられた試料台２と、試料台２と対向して設けられた窓３と、窓３を挟んで試料台２に対向した紫外線光源としての５本のＸｅランプ４とを具備している。
【００２６】
まず、非晶質化に際しては、図１に示すように、試料台２上に、試料としてゲート絶縁膜およびゲート電極（図示せず）の形成されたシリコン基板５を載置し、Ｘｅランプ４から発せられる紫外線をシリコン基板５の表面に照射すると、シリコン基板５の表面近傍の結晶構造が破壊され、非晶質化する。代表的な処理条件としては、Ｘｅランプの駆動電力：２０Ｗ×５、全光束：１２００ルーメン、照射時間：１１０秒である。
【００２７】
このとき、シリコン基板表面での酸化反応などの化学的な反応を抑制するため、容器１内に不活性ガス、たとえばＨｅ、Ａｒ、Ｎ２などを満たしておくのが望ましい。この場合、容器１に対してガスを導入するガス導入装置（図示せず）を接続しておく。容器１を真空容器として構成し、真空状態で紫外線を照射してもよい。この場合、基板表面での化学的な反応をより効果的に抑制することができる。
【００２８】
次に、イオン供給工程について述べる。図２に、ここで用いる不純物導入装置における、イオン供給処理室の断面図を示す。このイオン供給処理室は、図２に示すように、真空容器６と、真空容器６内を排気する排気装置としてのターボ分子ポンプ８と、真空容器６内の圧力を制御する圧力制御装置としての調圧弁９と、試料電極１１に対向した誘電体窓１２の近傍に設けられたプラズマ源としてのコイル１３と、コイル１３に１３．５６ＭＨｚの高周波電力を供給する高周波電源１０と、試料電極１１に電圧を供給する電圧源としての高周波電源１４とで構成されている。
【００２９】
このイオン供給処理室の真空容器６内にガス供給装置７から所定のガスを導入しつつ、排気装置としてのターボ分子ポンプ８により排気を行い、圧力制御装置としての調圧弁９により真空容器６内を所定の圧力に保つ。そして高周波電源１０により、プラズマ源としてのコイル１３に１３．５６ＭＨｚの高周波電力をる供給することにより、真空容器６内に誘導結合型プラズマを発生させる。この状態で試料電極１１上に、試料としてのシリコン基板５（非晶質化処理を施したもの）を載置する。また、試料電極１１には高周波電源１４によって高周波電力が供給されており、試料としての基板５がプラズマに対して負の電位をもつように、試料電極１１の電位を制御することができるようになっている。
【００３０】
基板５を試料電極１１に載置した後、試料電極１１の温度を２０℃に保ちながら、真空容器６内を排気しつつ、ガス導入装置７により真空容器１内にヘリウムガスを５０ｓｃｃｍ、ドーピング原料ガスとしてのジボラン（Ｂ２Ｈ６）ガスを３ｓｃｃｍ供給し、調圧弁９を制御して真空容器６内の圧力を３Ｐａに保つ。次に、プラズマ源としてのコイル１３に高周波電力を８００Ｗ供給することにより、真空容器６内にプラズマを発生させるとともに、試料電極１１に２００Ｗの高周波電力を供給することにより、ボロンを基板５の表面近傍に打ち込むことができる。
【００３１】
次に、活性化工程について述べる。図３に、本実施の形態１において用いられる不純物導入装置における、活性化処理室としてのレーザーアニール処理室の断面図を示す。図３に示すように、レーザーアニール処理室は、容器１５と、試料台１６と、窓１７と、レーザー光源としての赤外線レーザー１８と、ミラー１９とから構成されている。
アニールに際しては、試料台１６上に、不純物イオンの供給されたシリコン基板５を載置し、赤外線レーザー１８からミラー１９で反射させたレーザー光をシリコン基板５の表面に照射することにより、シリコン基板５の表面を加熱して活性化することができる。
【００３２】
なお、活性化工程においては、活性化処理室として、図４に示すようなフラッシュランプ処理室を用いることも可能である。フラッシュランプ処理室は、図４に示すように、容器２０と、試料台２１と、窓２２と、フラッシュランプ２３とからなる。試料台２１上に、不純物イオンが供給されたシリコン基板５を載置し、フラッシュランプ２３からの放射光をシリコン基板５の表面に照射することにより、シリコン基板５の表面を加熱して活性化することができる。
【００３３】
図５は、非晶質化工程における、照射紫外線のシリコン基板への進入強度を、シリコン基板表面から深さ方向にプロットしたものである。図５は一例であって、波長３１２ｎｍの紫外線についての計算例である。ここで、強度が１／ｅ（ｅは自然対数の底）となる深さを、進入深さと定義すると、１／ｅは約０．３７であるから、進入深さは約７ｎｍとなる。
【００３４】
図６は、このように定義した進入深さを、波長に対してプロットしたものである。図６から、波長１００ｎｍ以上３８０ｎｍの領域では、進入深さは著しく小さく、シリコン基板表面の極めて浅い領域のみに紫外線が照射されることがわかる。つまり、基板表面の極めて浅い領域のみを効率的に非晶質化するためには、紫外線を照射する工程における紫外線の波長を、１００ｎｍ以上３８０ｎｍ以下とすることが好ましい。１００ｎｍ以下の波長をもつ光源は極めて高価であり、実用的ではない。１４７ｎｍ以上の紫外線を透過することのできる固体材料（窓の材料となるもの）には、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム、フッ化リチウムなどがあり、比較的安価に入手できることから、とくに１４７ｎｍ以上の波長をもつ紫外線源を用いることが好ましい。
【００３５】
Ｘｅランプが放射する紫外線の波長は、主として共鳴線１４７ｎｍと分子線１７２ｎｍである。つまり、Ｘｅランプは、上記の好ましい波長領域の紫外線を安価に効率的に放射できる光源として用いることができる。
【００３６】
また、紫外線源としてエキシマレーザーを用いることも可能である。たとえば、ＡｒＦレーザー（１９３ｎｍ）、ＫｒＦレーザー（２４８ｎｍ）などを用いることができる。
【００３７】
次に、本発明の実施の形態１の変形例として、非晶質化処理室、イオン供給処理室、活性化処理室を組み合わせて一体化した不純物導入装置について、説明する。図７は、本発明の実施の形態１の変形例の不純物導入装置の概略平面図を示す。この不純物導入装置は、図７に示すように、非晶質化処理室２４と、第１移載室２５と、イオン供給処理室２６と、第２移載室２７と、活性化処理室２８と、各移載室に設けられた搬送アーム２９と、それぞれの処理室及び移載室を連結するゲート３０とで構成され、これら非晶質化処理室２４と、第１移載室２５と、イオン供給処理室２６と、第２移載室２７と、活性化処理室２８とが直線的に配置されている構成である。なお、これら非晶質化処理室２４、イオン供給処理室２６、活性化処理室２８はそれぞれ前記実施の形態１で用いたものと同様に構成されているものとする。
【００３８】
この不純物導入装置を用いた処理に際し、まず試料としてのシリコン基板は、まず非晶質化処理室２４に投入される。非晶質化処理が完了したシリコン基板は、第１移載室２５に設けられた搬送アーム２９によってイオン供給処理室２６に搬送される。イオン供給処理室２６内でイオン供給処理を施されたシリコン基板は、第２移載室２７に設けられた搬送アーム２９によって活性化処理室２８（レーザーアニール処理室、または、フラッシュランプアニール処理室）に搬送され、活性化処理が施される。
【００３９】
このように、一連の処理を連続的に行うことにより、極めて効率的な処理システムを実現することができる。
【００４０】
本発明の実施の形態１においては、紫外線の照射によって基板表面を非晶質化する工程と試料の表面に不純物イオンを供給する工程が別々に実施可能なため、経済的な処理が可能となり、また、イオン供給処理室における真空容器内壁の堆積物等が非晶質化工程で基板に付着したりして基板に悪影響を及ぼすことが無いため、不純物導入量を精密に制御できる。また、紫外線照射強度が、基板の深さ方向に向かって徐々に弱くなるため、非晶質化された部分と結晶部分とが比較的不明瞭な境界を形成する。したがって、活性化処理の過程で非晶質部分の深い部位（結晶部分との境界付近）が過剰に加熱されることもないため、不純物が深く拡散するのが防止され、浅い拡散深さをもつい不純物の導入が実現可能となる。
【００４１】
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２について、図８を参照して説明する。
図８に、本発明の実施の形態２において用いた不純物導入装置の概略平面図を示す。図８において、不純物導入装置は、非晶質化処理室２４、第１移載室３１、第２移載室３２、イオン供給処理室２６、活性化処理室２８と、各移載室に設けられた搬送アーム２９、それぞれの処理室及び移載室を連結するゲート３０からなる。非晶質化処理室２４、第１移載室３１、活性化処理室２８が直線的に配置され、第２移載室３２及びイオン供給処理室２６が直線的に配置された部分が、第２移載室３２を第１移載室３１に近い側に配置した状態で第１移載室３１から分岐している構成であることを特徴とする。
【００４２】
処理に際しては、試料としてのシリコン基板は、まず非晶質化処理室２４に投入される。非晶質化処理が完了したシリコン基板は、第１移載室３１に設けられた搬送アーム２９によって第２移載室３２に搬送される。第１移載室３１は、常時大気圧であるが、第２移載室３２が大気圧と真空を繰り返すのが特徴である。つまり、基板が第２移載室３２に運び込まれる際には大気圧状態とし、その後第２移載室３２を真空に排気してからイオン供給処理室２６への移載を行う。イオン供給処理が終わった基板は、第２移載室３２を真空状態にして取り出した後、第２移載室３２を大気状態にしてから第１移載室３１に移載する。このとき、第２移載室３２の搬送アーム２９をダブルアームとしておくことにより、基板の出し入れを一度に行うことができるため、極めて効率のよい処理システムを構成することができる。このようにしてイオン供給処理が施された後第１移載室３１に運び込まれた基板は、第１移載室３１に設けられた搬送アーム２９を用いて、活性化処理室（レーザーアニール処理室、または、フラッシュランプアニール処理室）に搬送され、活性化処理が施される。
【００４３】
図７に示した構成では、第１移載室及び第２移載室の両方が、大気圧と真空を繰り返すことになるのに対して、図８に示した構成では、第２移載室のみが大気圧と真空を繰り返すことになるため、一連の処理をより高速に行うことのできる装置構成を実現することができる。
【００４４】
（実施の形態３）
以下、本発明の実施の形態３について、図９を参照して説明する。
図９に、本発明の実施の形態３において用いた不純物導入装置の概略平面図を示す。この不純物導入装置は、図９に示すように、非晶質化処理室２４と、移載室３３と、イオン供給処理室２６と、活性化処理室２８と、各移載室に設けられた搬送アーム２９と、それぞれの処理室及び移載室を連結するゲート３０とからなる。非晶質化処理室２４と、移載室３３と、活性化処理室２８とが直線的に配置され、イオン供給処理室２６が移載室３３から分岐している構成であることを特徴とする。
【００４５】
この不純物導入装置において、試料としてのシリコン基板は、まず非晶質化処理室２４に投入される。非晶質化処理が完了したシリコン基板は、移載室３３に設けられた搬送アーム２９によってイオン供給処理室２６へ移載される。そして実施の形態１と同様にしてイオン供給処理が終了した基板は、移載室３３に設けられた搬送アーム２９によって取り出され、活性化処理室（レーザーアニール処理室、または、フラッシュランプアニール処理室）に搬送され、活性化処理が施される。
【００４６】
図９に示した構成では、移載室は一つだけであるため、安価な装置構成を実現することができる。
【００４７】
以上述べた本発明の実施の形態においては、本発明の適用範囲のうち、処理室の構成、形状、配置等に関して様々なバリエーションのうちの一部を例示したに過ぎない。本発明の適用にあたり、ここで例示した以外にも様々なバリエーションが考えられることは、いうまでもない。
【００４８】
また、試料がシリコンよりなる半導体基板である場合を例示したが、他の様々な材質の試料を処理するに際して、本発明を適用することができる。
【００４９】
また、不純物がボロンである場合について例示したが、試料がシリコンよりなる半導体基板である場合、とくに不純物が砒素、燐、ボロン、アルミニウムまたはアンチモンである場合に本発明は有効である。これは、トランジスタ部分に浅い接合を形成することができるからである。
【００５０】
また、本発明は、ドーピング濃度が低濃度である場合に有効であり、とくに、１×１０１１／ｃｍ２乃至１×１０１７／ｃｍ２を狙いとした不純物導入方法として有効である。また、１×１０１１／ｃｍ２乃至１×１０１４／ｃｍ２を狙いとした不純物導入方法として、特に格別の効果を奏する。
【００５１】
また、イオン供給工程において、真空容器内に供給するガスがドーピング原料を含むガスである場合を例示したが、真空容器内に供給するガスがドーピング原料を含まず、固体状の不純物からドーピング原料を発生させる場合にも本発明は有効である。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明の不純物導入方法及び装置は、簡単な装置構成でよく、経済的で、不純物導入量を精密に制御でき、浅い不純物拡散領域を形成する不純物導入方法及び装置を実現することが可能であり、半導体の不純物導入工程をはじめ、液晶などで用いられる薄膜トランジスタの製造や、各種材料の表面改質等の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施の形態１で用いた非晶質化処理室の断面図
【図２】本発明の実施の形態１で用いたイオン供給処理室の断面図
【図３】本発明の実施の形態１で用いたレーザーアニール処理室の断面図
【図４】本発明の実施の形態１で用いたフラッシュランプアニール処理室の断面図
【図５】紫外線のシリコン基板への進入強度の深さ依存性を示すグラフ
【図６】紫外線のシリコン基板への進入深さの波長依存性を示すグラフ
【図７】本発明の実施の形態１で用いた不純物導入装置の概略平面図
【図８】本発明の実施の形態２で用いた不純物導入装置の概略平面図
【図９】本発明の実施の形態３で用いた不純物導入装置の概略平面図
【図１０】従来例で用いたプラズマドーピング装置の構成を示す断面図
【図１１】従来例で用いたプラズマドーピング装置の構成を示す断面図
【符号の説明】
【００５４】
１  容器
２  試料台
３  窓
４  Ｘｅランプ
５  基板 
６  真空容器
７  ガス導入装置
８  ターボ分子ポンプ
９  調圧弁
１０  高周波電源
１１  試料電極
１２  誘電体窓
１３  コイル
１４  高周波電源
１５  容器
１６  試料台
１７  窓
１８  赤外線レーザー
１９  ミラー
２０  容器
２１  試料台
２２  窓
２３  フラッシュランプ
２４  非晶質化処理室
２５  第１移載室
２６  イオン供給処理室
２７  第２移載室
２８  活性化処理室
２９  搬送アーム
３０  ゲート
３１  第１移載室
３２  第２移載室
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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