[发明专利]等离子体处理方法和等离子体处理设备

说明书

技术领域

本发明涉及等离子体处理方法和等离子体处理设备。特别是，本发明涉 及向样品表面层均匀提供等离子体的方法和设备。

背景技术

等离子体掺杂方法是向固体样品表面层引入杂质的已知技术之一，其中 杂质被离子化并在低能量下引入到固体中(例如参见专利文献1)。

图12展示了用于等离子体掺杂方法的等离子体处理设备的一般构造， 其作为传统的杂质引入方法揭示在上面提到的专利文献1中。如图12所示， 安装有硅晶片样品42的样品电极43提供在真空容器41中。提供了用于向 真空容器41中提供包括期望元素如B₂H₆的杂质材料气体的气体供应设备44 和用于减小在真空容器41中的压力的泵45，由此真空容器41中的压力可以 控制在预定的值。微波从微波波导46中辐射出，经由作为电介质窗的石英 板47进入到真空容器41中。微波与电磁体48产生的直流磁场相互作用， 由此具有磁场的微波等离子体(电子回旋共振等离子体)49形成在真空容器 41中。高频电源51经由电容器50连接到样品电极43，以能够控制样品电 极43的电势。从气体供应设备44提供的气体通过进气孔52引入到真空容 器41中，并通过排气孔53排入到泵45内。

在上述构造的等离子体处理设备中，通过进气孔52引入的杂质材料气 体如B₂H₆通过等离子体生成装置变为等离子体49，该等离子体生成装置由 微波波导46和电磁体48组成，且等离子体49中的硼离子通过高频电源51 提供到样品42的表面。

顺便指出，通常，含有被改变为电活性的杂质的气体，例如掺杂材料气 体B₂H₆，在被提供到比如硅晶片的样品时，具有的问题在于其非常危险，例 如，他们对人体有害或者反应性很高。

在等离子体掺杂方法中，包含在掺杂材料气体内的所有物质都引入到样 品内。例如，在掺杂材料气体为B₂H₆的情况中，虽然只有硼为引入到样品 中时的有效杂质，但是氢也被引入到样品中。

氢引入到样品中将引起例如外延生长的随后热处理中在样品中出现晶 格缺陷的问题。

鉴于以上，已经提出了下面的方法(例如参考专利文献2)。包含被改变 为电活性杂质的杂质固体在提供到样品时设置在真空容器中。在该真空容器 中生成稀有气体的等离子体，并且使用惰性气体的离子轰击杂质固体，因此 杂质从杂质固体分离并提供给样品。图13展示了用于等离子体掺杂方法的 等离子体处理设备的一般构造，其作为传统的杂质引入方法揭示在上面提到 的专利文献2中。如图13所示，安装有硅晶片样品42的样品电极43设置 在真空容器41中。提供了用于向真空容器41中提供惰性气体的气体供应设 备44和用于降低真空容器41中压力的泵45，由此真空容器41中的压力可 以控制在预定的值。微波从微波波导46中辐射出，并经由作为电介质窗的 石英板47进入到真空容器41中。微波与电磁体48产生的直流磁场相互作 用，由此具有磁场的微波等离子体(电子回旋共振等离子体)49形成在真空 容器41中。高频电源51经由电容50连接到样品电极43，因此可以控制样 品电极43的电势。含有杂质元素如硼的杂质固体安装在固体支撑台55上， 其电势通过经由电容55与其连接的高频电源57控制。从气体供应设备44 供应的气体通过进气孔52引入到真空容器41中，并通过排气孔53排入到 泵45内。

在上述构造的等离子体处理设备中，通过进气孔11引入的惰性气体如 氩(Ar)由等离子体生成装置变为等离子体49，该等离子体生成装置由微 波波导46和电磁体48组成，而且通过轰击从杂质固体54中排出的部分杂 质元素而成为等离子体的原子被离子化，并引入到样品42的表面层。