DE102007030106A1

DE102007030106A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Behandeln eines Halbleitersubstrats

Info

Publication number: DE102007030106A1
Application number: DE102007030106A
Authority: DE
Inventors: Andreas Tikovsky
Original assignee: INTEGA GmbH
Current assignee: INTEGA GmbH
Priority date: 2007-06-28
Filing date: 2007-06-28
Publication date: 2009-01-02
Also published as: US8883618B2; US20100187448A1; WO2009000932A1; WO2009000930A1; WO2009000933A1; WO2009000933A9; US20110250740A1; DE112008001639A5

Abstract

Verfahren zum Behandeln eines Halbleitersubstrats (2), bei dem ein Ionenstrahl (3) aus einem Dotiergas erzeugt und auf das Halbleitersubstrat (2) gelenkt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Dotiergas durch einen Kunststoffschlauch (6) einem Mittel (3) zum Erzeugen eines Ionenstrahls (4) zugeführt und dann ionisiert wird. Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 erlauben in vorteilhafter Weise die Versorgung des Mittels 3 zum Erzeugen eines Ionenstrahls 4 mit einem Dotiergas aus üblichen Gasreservoirs 14 wie beispchläge von den Ablenkmitteln 5 werden durch Einsatz eines Kunststoffschlauchs 6 wirkungsvoll verhindert. So erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 den einfachen Aufbau einer entsprechenden Ionenimplantationseinrichtung bei gleichzeitig möglicher preiswerter Versorgung derselben mit Dotiergas.

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Behandeln eines Halbleitersubstrats, eines sogenannten Wafers, insbesondere zum Dotieren mittels Ionenimplantation.
Die Dotierung von Wafern mittels des Ionenimplantationsverfahrens ist bekannt. Hierbei wird aus einem Dotiergasstrom ein Ionenstrahl erzeugt, der auf das entsprechende Halbleitersubstrat gelenkt wird. Die eindringenden Dotierionen bilden Verunreinigungen im Gitter, die die entsprechenden Eigenschaften der Halbleiter verändern. Durch gezieltes Lenken des Ionenstrahls auf bestimmte Bereiche des Halbleitersubstrates können so Halbleiter bestimmter Funktionen erzeugt werden.
Als Dotiergase werden dabei beispielsweise hochtoxische Gase wie Phosphin (PH₃), Arsin (AsH₃), Bortrifluorid (BF₃) oder Siliziumtetrafluorid (SiF₄) eingesetzt, die toxisch und/oder entzündlich sind. Um die Gefährdung anderer durch diese Gase bei dem Implantationsprozess zu verhindern, werden daher bisher diese in Flaschen vorgesehen, wie sie beispielsweise in der US 6,743,278 beschrieben werden. Diese Flaschen weisen eine geringe Kapazität der Gase auf, was dazu führt, dass zum Einen diese Gasflaschen oft gewechselt werden müssen und zum Anderen es hierbei zur Produktion von Halbleitersubstraten kommt, die nicht vollständig abgeschlossen werden können, da der Füllstand der entsprechenden Flaschen nicht zu überwachen ist. Dies produziert einen hohen Ausschuss an Halbleitersubstrat was zu hohen Kosten für die entsprechenden Hersteller führt.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung vorzusehen, mit denen die Nachteile aus dem Stand der Technik zumindest gelindert werden können und insbesondere eine Versorgung von Ionenimplantationsprozessen mit Dotiergas erfolgen kann, bei denen es nicht zu elektrischen Überschlägen zu Zuleitungen kommt und gleichzeitig das durch mögliche Lecks der Leitung entstehende Risiko begrenzt ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren und eine Vorrichtung mit den Merkmalen der jeweiligen unabhängigen Ansprüche. Die jeweiligen abhängigen Ansprüche sind auf vorteilhafte Weiterbildungen gerichtet.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Behandeln eines Halbleitersubstrats wird ein Ionenstrahl aus einem Dotiergas erzeugt und auf das Halbleitersubstrat gelenkt. Erfindungsgemäß wird das Dotiergas durch einen Kunststoffschlauch einem Mittel zum Erzeugen eines Ionenstrahls zugeführt und dann ionisiert.
Unter dem Dosiergas wird hier insbesondere Arsin, Phosphin, Bortrifluourid und/oder Siliziumtetrafluorid verstanden. Insbesondere erfolgt die Verbindung mit dem Kunststoffschlauch hin zu einer üblichen Gasflasche, die außerhalb des Gehäuses der Vorrichtung zur Behandlung von Halbleitersubstraten positioniert ist. Dies gestattet die Verwendung von üblichen Druckgasflaschen als Reservoir für ein oder mehrere Dotiergase. Durch die Verwendung des Kunststoffschlauches zur Zuführung des oder der Dotiergases werden wirkungsvoll Spannungsüberschläge verhindert. Weiterhin können handelsübliche Gasflaschen mit deutlich höherer Kapazität als die der aus dem Stand der Technik bekannten Flaschen eingesetzt werden. Da diese Flaschen es auch beispielsweise über die Überwachung des anliegenden Drucks gestatten, die Restmenge in der Gasflasche einzuschätzen, ist es so möglich, die Flaschenwechsel genau zu terminieren, so dass der Ausschuss der Halbleitersubstrate möglichst gering ausfällt. Die Menge an produziertem Ausschuss an Halbleitersubstraten lässt sich weiter reduzieren, wenn jedes Gasreservoir redundant, beispielsweise in Form mehrerer, umschaltbarer, Gasflaschen ausgebildet wird.
Unter einem Halbleitersubstrat wird hierbei insbesondere ein bevorzugt monokristallines Substrat, insbesondere aus Silizium, verstanden. Weiterhin versteht man im Rahmen dieser Erfindung unter einem Halbleitersubstrat insbesondere einen sogenannten Wafer. Insbesondere wird hierbei ein Ionenimplantationsverfahren angewandt, eine mögliche spätere thermische Heilung des dotierten Substrats ist möglich. Die elektrischen Spannungen, die beim Ionenimplantationsverfahren erreicht werden, liegen oft im Bereich von 90 bis 250 kV.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird eine Ablenkung des Ionenstrahls durch Anlegen mindestens eines elektrischen Feldes erzeugt.
Insbesondere wird hier ein elektrisches Feld durch Anlegen einer Hochspannung beispielsweise als Gleich- oder auch Wechselspannung von 90 kV und mehr erzeugt Aufgrund der elektrischen Ladung der Ionen im Ionenstrahl kann so in vorteilhafter Weise der Ionenstrahl auf spezifische Bereiche des Halbleitersubstrats gelenkt werden. Bevorzugt ist das elektrische Feld im Wesentlichen senkrecht zur primären Bewegungsrichtung des Ionenstrahls ausgerichtet.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der Kunststoffschlauch von einem Pufferschlauch umgeben, der mit einem Puffergas gefüllt ist.
Auch der Pufferschlauch ist in vorteilhafter Weise als Kunststoffschlauch größeren Durchmessers ausgebildet. Kunststoffschlauch und Pufferschlauch sind bevorzugt konzentrisch und/oder koaxial ausgebildet. Das Puffergas dient einerseits einer Sicherung der Umwelt vor dem Dotiergas und dient andererseits der Feststellung von Lecks. Als Puffergas kommt bevorzugt ein Inertgas zum Einsatz, insbesondere ein Inertgas, dessen Atomgewicht sich deutlich von dem der Dotier elemente im Dotiergas unterscheidet. Insbesondere kommen Stickstoff, Argon und/oder Schwefelhexafluorid zum Einsatz.
Kunststoffschlauch und/oder Pufferschlauch sind bevorzugt aus Tetrafluorethylen/Perfluoralkoxy/Vinylether-Copolymerisat (PFA) ausgebildet.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Druck des Puffergases überwacht.
Dies kann beispielsweise durch Ausbildung eines Manometers erfolgen, welches mit dem Pufferschlauch verbunden oder verbindbar ist. Die Überwachung des Drucks kann kontinuierlich und/oder diskontinuierlich erfolgen. Beim Absinken des Drucks des Puffergases kann auf ein Leck im Kunststoffschlauch geschlossen werden. Insbesondere kann hier eine zeitliche Auswertung erfolgen, bei der ein insbesondere starker Abfall des Drucks des Puffergases als Hinweis für ein Leck im Kunststoff- und/oder Pufferschlauch gewertet wird und eine entsprechende Reaktion erfolgt. Wird zusätzlich noch der Druck des Dotiergases überwacht, kann festgestellt werden, ob Kunststoff- und/oder Pufferschlauch ein Leck aufweisen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist das Puffergas einen Fülldruck von 1,4 bis 2,0 bar auf.
Insbesondere ein Druck von 1,4 bis 1,8 bar, bevorzugt etwa 1,5 bar hat sich als vorteilhaft erwiesen, insbesondere wenn der Druck des Dotiergases niedriger liegt, beispielsweise bei etwa 0,8 bis 1,0 bar, insbesondere bei etwa 0,9 bar. Im Rahmen dieser Erfindung wird unter den angegebenen Drücken jeweils der absolute Druck verstanden. Der Druckunterschied zwischen dem Druck des Puffergases, dem Umgebungsdruck und dem Druck des Dotiergases ist so gewählt, dass sich ein deutlich messbarer Druckabfall einstellt, wenn ein Leck vorliegt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mindestens eine der folgenden Aktionen durchgeführt, wenn der Druck des Puffergases unter einen Grenzdruck fällt:

I) Ausgeben einer Warnung und
II) Unterbrechen der Zufuhr von Dotiergas.

Ein Druckabfall indiziert ein Leck des Kunststoffschlauchs und/oder des Pufferschlauches. Je nach Größe des Lecks wird hierbei eine Warnung an eine Bedienperson abgegeben und/oder die Zufuhr von Dotiergas unterbrochen.
Bevorzugt liegt der Grenzdruck bei 70 bis 90% des Fülldrucks des Puffergases. Ein Abfall des Fülldrucks bis auf den Grenzdruck indiziert mit hoher Wahrscheinlichkeit ein entsprechendes Leck, da ein Abfall des Drucks des Puffergases aufgrund beispielsweise von Diffusion deutlich langsamer erfolgt als ein Druckabfall aufgrund eines Lecks. Von daher wird in vorteilhafter Weise auch die Geschwindigkeit des Druckabbaus überwacht und bei der Auswahl entsprechender Aktionen berücksichtigt. Bevorzugt wird ein Grenzdruck von etwa 80% des Fülldrucks des Puffergases.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Dotiergas Verbindungen mindestens eines der folgenden Elemente:

A) Phosphor (P);
B) Arsen (As);
C) Antimon (Sb);
D) Bor (B);
E) Aluminium (Al);
F) Indium (In);
G) Gallium (Ga);
H) Germanium (Ge);
I) Kohlenstoff (C);
J) Wasserstoff (H);
K) Chlor (Cl);
L) Sauerstoff (O);
M) Brom (Br);
N) Stickstoff (N);
O) Silizium (Si) und
P) Fluor.

Insbesondere bevorzugt ist eine Verfahrensführung, bei der das Dotiergas mindestens eines der folgenden Gase umfasst:

i) Arsin (AsH₃);
ii) Phosphin (PH₃);
iii) Bortrifluorid (BF₃) und
iv) Siliciumtetrafluorid (SiF₄).

Diese Gase haben sich als besonders vorteilhaft bei der Erzeugung des Ionenstrahls erwiesen. Die entsprechenden Dotierelemente Arsen (As), Phosphor (P), Bor (B) und Silizium (Si) haben sich als besonders vorteilhaft erwiesen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Dotiergas mit einem Druck von 0,8 bis 1,0 bar zugeführt.
Insbesondere liegt ein bevorzugter Druck bei etwa 0,9 bar. Hierbei durchquert der Ionenstrahl nach Erzeugung einen evakuierten Bereich, bevor er auf das entsprechende Halbleitersubstrat auftrifft.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Dotiergas so zugeführt, dass der Volumenstrom des Dotiergases im Bereich von 1 bis 10 ml/s (Milliliter pro Minute) liegt.
Diese Volumenströme haben sich als besonders vorteilhaft erwiesen, da damit eine möglichst vollständige Versorgung des Mittels zum Erzeugen eines Ionenstrahls gewährleistet werden kann.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Behandeln eines Halbleitersubstrats vorgeschlagen, bei der ein Mittel zum Erzeugen eines Ionenstrahls und Ablenkmittel zur Ablenkung des Ionenstrahls ausgebildet sind, mit denen ein Ionenstrahl auf das Halbleitersubstrat zumindest in vorbestimmbaren Bereichen lenkbar ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass das Mittel zum Erzeugen eines Ionenstrahls mit einem Kunststoffschlauch verbunden ist, über den das Mittel mit einem Dotiergas versorgbar ist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung ist der Kunststoffschlauch von einem Pufferschlauch umgeben. Bevorzugt ist der Pufferschlauch mit einem Puffergas füllbar und abschließbar. Abschließbar bedeutet in diesem Zusammenhang, dass hier bei intaktem Kunststoff- und Pufferschlauch eine Veränderung des Puffergases insbesondere in Bezug auf die Zusammensetzung und/oder den Druck des Puffergases lediglich durch diffusive Vorgänge durch die Wand des Pufferschlauchs und/oder des Kunststoffschlauchs erfolgen kann.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist wenigstens eine Druckmessvorrichtung zur Überwachung des Drucks in dem Pufferschlauch ausgebildet.
Hierdurch lässt sich in vorteilhafter Weise die Entwicklung des Drucks des Puffergases im Pufferschlauch überwachen und gegebenenfalls im Falle eines zu starken Absinkens dieses Drucks eine Warnung und/oder ein Abschalten einer Dotiergaszuführung veranlassen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist die Vorrichtung ein äußeres Gehäuse auf, aus dem der Kunststoffschlauch austritt.
Folglich wird der Kunststoffschlauch innerhalb des äußeren Gehäuses verwendet, was die Bildung von Überschlägen oder Lichtbögen aufgrund der in den Ablenkmitten eingesetzten hohen elektrischen Spannung ausschließt. Der Einsatz des Kunststoffschlauches dient also in vorteilhafter Weise einer Verhinderung solcher Spannungsüberschläge.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein inneres Gehäuse ausgebildet, welches zumindest das Halbleitersubstrat und die Ablenkmittel umschließt. Insbesondere ist dieses innere Gehäuse evakuierbar. Unter einem evakuierbaren Gehäuse wird ein Gehäuse verstanden, das es ermöglicht, den Gasdruck im Inneren auf unter 0,001 mbar, insbesondere weniger als 0,0000001 mbar (Millibar) zu reduzieren.
Dies erlaubt in besonders vorteilhafter Weise eine gute Führung und Bildung des Ionenstrahls, ohne dass es zu Wechselwirkungen mit Gasmolekülen im Inneren des inneren Gehäuses kommt.
Die für das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung offenbarten Details und Vorteile lassen sich auf die erfindungsgemäße Vorrichtung anwenden und übertragen und umgekehrt. Im Folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Figuren näher erläutert, ohne auf die dort gezeigten Details und Ausführungsbeispiele beschränkt zu sein. Es zeigen schematisch:
1: ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und
2: einem Querschnitt eines entsprechenden Kunststoffschlauchs mit Pufferschlauch.
1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1. Diese dient zum Behandeln eines Halbleitersubstrats 2. Unter einem Halbleitersubstrat 2 wird insbesondere ein sogenannter Wafer, beispielsweise aus hochreinem Silizium verstanden. Die Vorrichtung 1 umfasst weiterhin ein Mittel 3 zum Erzeugen eines Ionenstrahls 4 und Ablenkmittel 5 zur Ablenkung des Ionenstrahls 4. Ablenkmittel 5 und Mittel 3 zum Erzeugen eines Ionenstrahls 4 sind in einem auf Ultrahochvakuum evakuierbaren inneren Gehäuse 15 ausgebildet. Ein Anschluss 21 für Dotiergas ist auf der Außenwand des inneren Gehäuses 15 ausgebildet. Mit diesem Anschluss 21 ist der Kunststoffschlauch 6 gasdicht verbunden.
Mit den Ablenkmitteln 5 kann ein Ionenstrahl 4 auf das Halbleitersubstrat 2 gelenkt werden. Die Ablenkmittel 5 umfassen positiv und negativ geladene Elektroden. Der Übersichtlichkeit halber sind Ablenkmittel, die eine Ablenkung des Ionenstrahles 4 senkrecht zu den eingezeichneten Ablenkmitteln 5 und senkrecht zur Austrittsrichtung des Ionenstrahls 4 nicht eingezeichnet. Die Ablenkmittel 5 bewirken den Aufbau eines elektrischen Feldes zwischen den Elektroden, dessen Polarität abhängig von der Polarität der einzelnen Elektroden ist. Die Elektroden können mit Gleich- oder Wechselspannung versorgt werden. Die Richtung des Feldes ist senkrecht zur ursprünglichen Austrittsrichtung des Ionenstrahls 4.
Bevorzugt werden hohe Spannungen beispielsweise von 90 kV oder mehr an den Ablenkmitteln 5 angelegt. Durch Variation der an den Ablenkmitteln 5 anliegenden elektrischen Spannung kann eine Lenkung des Ionenstrahls auf bestimmte, vordefinierte Bereiche des Halbleitersubstrats 2 erfolgen. Hierdurch können Dotierungen in ganz bestimmten Bereichen des Halbleitersubstrats 2 erreicht werden.
Das Mittel 3 zum Erzeugen eines Ionenstrahls 4 wird über einen Kunststoffschlauch 6 mit einem Dotiergas versorgt. 2 zeigt schematisch einen Querschnitt durch den Kunststoffschlauch 6. Dieser ist koaxial im Inneren eines Pufferschlauches 7 ausgebildet. Im Betrieb strömt durch den Kunststoffschlauch das Dotiergas, beispielsweise Arsin (AsH₃), Phosphin (PH₃), Siliziumtetrafluourid (SiF₄) und Bortrifluourid (PF₃). Bei sämtlichen Gasen handelt es sich um hochreaktive, toxische Gase, die nicht in die Umgebung treten dürfen. Der Pufferschlauch 7 bietet hierzu die Möglichkeit einer Verringerung der Wahrscheinlichkeit einer Leckage einerseits und erleichtert andererseits das Auffinden von Leckagen in erheblichem Maße. Dadurch, dass der Pufferschlauch 7 im Betrieb mit einem Puffergas, beispielsweise mit Stickstoff (N₂) befüllt ist und der Druck in diesem Pufferschlauch überwacht wird, kann bei Abfallen des Drucks des Puffergases, welches auf eine Leckage des Kunststoffschlauchs 6 und/oder des Pufferschlauchs 7 deutet, die Zufuhr von Dotiergas umgehend beendet werden. Dies kann beispielsweise durch Absperren des Kunststoffschlauches 6 durch Absperrmittel 17 erfolgen. Es kann sich hierbei beispielsweise um ein pneumatisch betätigtes Ventil, insbesondere ein Edelstahlventil handeln. Hierdurch wird ein Austreten des Dotiergases an die Umgebung sicher vermieden. Die Absperrmittel 17 können auch an anderer geeigneter Stelle ausgebildet sein.
1 zeigt weiterhin die Verbindung des Pufferschlauchs 7 über eine erste Datenleitung mit einer Steuereinheit 9. Die Steuereinheit 9 kann einen Druckmesskopf 19 beinhalten, dieser kann auch am Pufferschlauch 7 ausgebildet sein und seine Daten über die erste Datenleitung 8 an die Steuereinheit 9 übermitteln. Der entsprechende Druckmesskopf 19 am Pufferschlauch 7 kann an beliebiger Position des Pufferschlauches 7 angebracht werden, insbesondere ist eine Ausbildung im Kopplungsmittel 12 bevorzugt. In der Steuereinheit 9 werden die Druckdaten im Pufferschlauch 7 aufgenommen. Anhand dieser Daten, sowie insbesondere anhand einer Analyse der zeitlichen Änderung des Druckes wird überwacht, ob ein Leck im Kunststoffschlauch 6 und/oder im Pufferschlauch 7 vorliegt. Sollte dies der Fall sein, initiiert die Steuereinheit 9 einen Warnhinweis an eine Bedienperson und/oder beendet umgehend die Zufuhr von Dotiergas. Über zweite 10 und dritte Datenleitungen 11 ist die Steuereinheit 9 mit Gassensoren 20 verbunden, die die Verbindungsstellen des Kunststoffschlauchs 6 mit dem Mittel 3 zum Erzeugen eines Ionenstrahls 4 und einem Kopplungsmittel 12 auf Leckagen überwachen. Diese Gassensoren sind so ausgebildet, dass sie wenige ppb (parts per billion, Teile in einer Milliarde Teilchen), der Dotiergase in anderen Gasen detektieren können. Basierend auf entsprechenden Ergebnissen dieser Gassensoren erfolgt ebenfalls eine Warnmeldung an einen Bediener und/oder eine Unterbrechung der Zufuhr von Dotiergasen. Weiterhin wird der Druck des Dotiergases über einen zweiten Druckaufnehmer 22 überwacht, der mit einer fünften Datenleitung 23 mit der Steuereinheit 9 verbunden ist. Der Druck des Dotiergases im Kunststoffschlauch 6 liegt in diesem Ausführungsbeispiel bei 0,9 bar, der Druck des Puffergases im Pufferschlauch 7 bei mehr als einem bar, insbesondere bei 1,5 bar bis 2,0 bar. Bei einem Anstieg des Drucks des Dotiergases im Kunststoffschlauch 6, der ein Leck des Kunststoffschlauches indiziert, gibt die Steuereinheit 9 einen Warnhinweis aus und/oder beendet die Zuführung von Dotiergas. Dies erfolgt über die Betätigung der Absperrmittel 17. Der zweite Druckaufnehmer 21 kann auch im Kopplungsmittel 12 ausgebildet sein.
Das Kopplungsmittel 12 dient der Kopplung des Kunststoffschlauchs 6 an eine Metallleitung 13. Diese Metallleitung 13 ist üblicherweise aus Stahl, insbesondere aus Edelstahl hergestellt und verbindet das Kopplungsmittel 12 mit einem Gasreservoir 14. Die Metallleitung 13 kann hierbei auf einem definierten elektrischen Potential, insbesondere auf elektrischer Masse liegen. Bei dem Gasreservoir 14 handelt es sich beispielsweise um eine übliche Gasflasche. Grundsätzlich kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht nur ein Mittel 3 zum Erzeugen eines Ionenstrahls 4 an ein Gasreservoir 14 angeschlossen werden, vielmehr können auch zwei oder mehrere Mittel 3 zum Erzeugen eines Ionenstrahls 4 an ein einzelnes, gemeinsames Gasreservoir 14 angeschlossen werden. Das Gasreservoir 14 ist grundsätzlich außerhalb eines inneren Gehäuses 15 und eines äußeren Gehäuses 16 der Vorrichtung 1 ausgebildet. Die Gasreservoire 14 für die einzelnen Dotiergase können also an entsprechenden entsprechend belüfteten und mit Filtermitteln versehenen Orten aufbewahrt werden. Die Ausbildung der Zufuhr des Dotiergases zum Mittel 3 zum Erzeugen eines Ionenstrahls 4 als Kunststoffschlauch 6 verhindert ein Überschlagen der elektrischen Spannung hin zu dem Kunststoffschlauch 6. Das innere Gehäuse 15 umfasst insbesondere die Ablenkmittel 5 und das Halbleitersubstrat 2 sowie gegebenenfalls das Mittel 3 zum Erzeugen eines Ionenstrahls 4. Das innere Gehäuse 15 ist bevorzugt evakuierbar. Das äußere Gehäuse 16 umschließt zumindest das innere Gehäuse 15. Im äußeren Gehäuse 16 ist auch der Kunststoffschlauch 6 geführt.
Das Kopplungsmittel 12 weist ferner das Absperrmittel 17 auf, welches über eine vierte Datenleitung 18 mit der Steuereinheit 9 verbunden ist. Das Kopplungsmittel 12 ist bevorzugt für die Lage des Absperrmittels 17, da die Metallleitung 13 deutlich unempfindlicher gegenüber Lecks ist als der Kunststoffschlauch 6.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 erlauben in vorteilhafter Weise die Versorgung des Mittels 3 zum Erzeugen eines Ionenstrahls 4 mit einem Dotiergas aus üblichen Gasreservoiren 14 wie beispielsweise übliche Druckgasflaschen zum Beispiel mit einem Druck von 15 bar, 34 bar, 100 bar, 150 bar oder 300 bar und Volumina von 2, 5, 10, 20 oder 50 Liter. Spannungsüberschläge von den Ablenkmitteln 5 werden durch Einsatz eines Kunststoffschlauchs 6 wirkungsvoll verhindert, da die Gasversorgung der Mittel 3 zum Erzeugen eines Ionenstrahls 4 im äußeren Gehäuse 16 durch den Kunststoffschlauch 6 erfolgt. So erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 den einfachen Aufbau einer entsprechenden Ionenimplantationseinrichtung bei gleichzeitig möglicher preiswerter Versorgung derselben mit Dotiergas.

1: Vorrichtung zum Behandeln eines Halbleitersubstrats
2: Halbleitersubstrat
3: Mittel zum Erzeugen eines Ionenstrahls
4: Ionenstrahl
5: Ablenkmittel
6: Kunststoffschlauch
7: Pufferschlauch
8: erste Datenleitung
9: Steuereinheit
10: zweite Datenleitung
11: dritte Datenleitung
12: Kopplungsmittel
13: Metallleitung
14: Gasreservoir
15: inneres Gehäuse
16: äußeres Gehäuse
17: Absperrmittel
18: vierte Datenleitung
19: Druckmesskopf
20: Gassensor
21: Anschluss
22: zweiter Druckaufnehmer
23: fünfte Datenleitung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 6743278 [0003]

Claims

Verfahren zum Behandeln eines Halbleitersubstrats (2), bei dem ein Ionenstrahl (3) aus einem Dotiergas erzeugt und auf das Halbleitersubstrat (2) gelenkt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Dotiergas durch einen Kunststoffschlauch (6) einem Mittel (3) zum Erzeugen eines Ionenstrahls (4) zugeführt und dann ionisiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem eine Ablenkung des Ionenstrahls (4) durch Anlegen mindestens eines elektrischen Feldes erzeugt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Kunststoffschlauch (6) von einem Pufferschlauch (7) umgeben ist, der mit einem Puffergas gefüllt ist.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem das Puffergas ein Inertgas umfasst.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, bei dem das Puffergas mindestens eines der folgenden Gase umfasst: a) Stickstoff (N₂); b) Argon (Ar); c) Schwefelhexafluorid (SF₆).
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, bei dem der Druck des Puffergases überwacht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, bei dem das Puffergas einen Fülldruck von 1,4 bis 2,0 bar aufweist.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, bei dem mindestens eine der folgenden Aktionen durchgeführt wird, wenn der Druck des Puffergases unter einen ersten Grenzdruck fällt: I) Ausgeben einer Warnung und II) Unterbrechen der Zufuhr von Dotiergas.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem der erste Grenzdruck bei 70% bis 90% des Fülldrucks des Puffergases liegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Dotiergas Verbindungen mindestens eines der folgenden Elemente umfasst: A) Phosphor (P); B) Arsen (As); C) Antimon (Sb); D) Bor (B); E) Aluminium (Al); F) Indium (In); G) Gallium (Ga); H) Germanium (Ge); I) Kohlenstoff (C); J) Wasserstoff (H); K) Chlor (Cl); L) Sauerstoff (O); M) Brom (Br); N) Stickstoff (N); O) Silizium (Si); und P) Fluor (F).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Dotiergas mindestens eines der folgenden Gase umfasst: i) Arsin (AsH₃); ii) Phosphin (PH₃); iii) Bortrifluorid (BF₃) und iv) Siliziumtetrafluorid (SiF₄).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Dotiergas mit einem Druck von 0,8 bis 1,0 bar zugeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Dotiergas so zugeführt wird, dass der Volumenstrom des Dotiergases im Bereich von 1 bis 10 ml/s (Milliliter pro Minute) liegt.
Vorrichtung (1) zum Behandeln eines Halbleitersubstrats (2), bei der ein Mittel (3) zum Erzeugen eines Ionenstrahls (4) und Ablenkmittel (5) zur Ablenkung des Ionenstrahls (4) ausgebildet sind, mit denen ein Ionenstrahl (4) auf das Halbleitersubstrat (2) zumindest in vorbestimmbaren Bereichen lenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (3) zum Erzeugen eines Ionenstrahls (4) mit einem Kunststoffschlauch (6) verbunden ist, über den das Mittel (3) mit einem Dotiergas versorgbar ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 14, bei der der Kunststoffschlauch (6) von einem Pufferschlauch (7) umgeben ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 14 oder 15, bei der der Pufferschlauch (7) mit einem Puffergas füllbar und abschließbar ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 15 oder 16, umfassend mindestens eine Druckmessvorrichtung zur Überwachung des Drucks in dem Pufferschlauch (7).
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 14 bis 17, bei der die Vorrichtung (1) ein äußeres Gehäuse (16) aufweist, aus dem der Kunststoffschlauch (6) austritt.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 14 bis 18, bei der ein inneres Gehäuse (15) aufweist, welches zumindest das Halbleitersubstrat (2) und die Ablenkmittel (5) umschließt.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 19, bei der das innere Gehäuse (15) evakuierbar ist.