DE102020110256A1

DE102020110256A1 - Ionenimplantierergiftgasversorgungssystem

Info

Publication number: DE102020110256A1
Application number: DE102020110256.9A
Authority: DE
Inventors: Ying-Chieh MENG; Chui-Ya Peng; Shih-Hao Lin
Original assignee: Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Current assignee: Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Priority date: 2020-04-01
Filing date: 2020-04-15
Publication date: 2021-10-07
Also published as: TW202139245A; CN113053711A; KR20210123183A; US11527380B2; TWI785406B; US20210313144A1; KR102508752B1

Abstract

Es wird ein Ionenimplantationssystem bereitgestellt, das einen Ionenimplantierer, ein Dotierquellgasversorgungssystem und ein Überwachungssystem aufweist. Der Ionenimplantierer befindet sich innerhalb eines Gehäuses und weist eine Ionenquelleinheit auf. Das Dotierquellgasversorgungssystem weist einen ersten und einen zweiten Dotierquellgasspeicherzylinder in einem Gaskabinett außerhalb des Gehäuses, die konfiguriert sind, um ein Dotierquellgas der Ionenquelleinheit zuzuführen, und ein erstes und ein zweites Dotierquellgasversorgungsrohr, die jeweils mit dem ersten und dem zweiten Dotierquellgasspeicherzylinder gekoppelt sind, auf. Jedes des ersten und des zweiten Dotierquellgasversorgungsrohrs weist ein inneres Rohr und ein äußeres Rohr, das das innere Rohr umschließt, auf. Das Überwachungssystem ist mit dem äußeren Rohr jedes des ersten und des zweiten Dotierquellgasversorgungsrohrs gekoppelt.

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Die Ionenimplantation ist ein Prozess zum Einbringen von chemischen Spezies in ein Substrat durch direkte Bombardierung des Substrats mit energetisierten Ionen. Bei der Halbleiterherstellung wird Ionenimplantation üblicherweise verwendet, um Dotierstoffe in einen Halbleiterwafer einzubringen, um die elektronischen Eigenschaften des Halbleiterwafers zu verändern.
Der Ionenimplantationsprozess wird in einem Ionenimplantierer ausgeführt. Ein Ionenimplantierer weist üblicherweise eine Quelllichtbogenkammer auf, in welcher eine elektrische Entladung mit einem Gas zusammenwirkt, um ein Plasma einer Vielfalt an Ionenspezies einschließlich einer gewünschten Ionenspezies, die auf ein Ziel, z. B. eine Zielregion auf einem Halbleiterwafer, auftreffen soll, zu erzeugen. Die Ionenspezies werden aus der Quelllichtbogenkammer extrahiert und dann gefiltert, um die gewünschten Ionenspezies zu erhalten. Die gewünschten Ionenspezies werden weiter beschleunigt und auf das Ziel zum Implantieren gerichtet.
Figurenliste
Aspekte der vorliegenden Offenbarung lassen sich am besten anhand der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen verstehen. Es ist zu beachten, dass gemäß der branchenüblichen Praxis verschiedene Merkmale nicht maßstabsgetreu dargestellt sind. Tatsächlich können die Abmessungen der verschiedenen Merkmale zugunsten einer klaren Erläuterung willkürlich vergrößert oder verkleinert sein.

1 ist ein schematisches Diagramm eines Ionenimplantationssystems gemäß einigen Ausführungsformen.
2 ist ein Diagramm eines Dotierquellgasversorgungsrohrs, das in einem Dotierquellgasversorgungssystem in dem Ionenimplantationssystem von 1 verwendet wird, gemäß einigen Ausführungsformen.
3 ist ein schematisches Diagramm eines Überwachungssystems in dem Ionenimplantationssystem von 1 gemäß einigen Ausführungsformen.
4 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Verwendung des Ionenimplantationssystems von 1 gemäß einigen Ausführungsformen.
5 ist ein Blockdiagramm einer Steuereinheit zum Steuern von Operationen des Ionenimplantationssystems.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die folgende Offenbarung stellt viele verschiedene Ausführungsformen oder Beispiele zum Implementieren verschiedener Merkmale des bereitgestellten Gegenstands bereit. Es werden spezifische Beispiele von Komponenten, Werten, Operationen, Materialien, Anordnungen oder dergleichen nachstehend beschrieben, um die vorliegende Offenbarung zu vereinfachen. Diese sind natürlich nur Beispiele und sollen nicht einschränkend sein. Es werden andere Komponenten, Werte, Operationen, Materialien, Anordnungen oder dergleichen in Betracht gezogen. Zum Beispiel kann das Bilden eines ersten Merkmals über oder auf einem zweiten Merkmal in der folgenden Beschreibung Ausführungsformen umfassen, in welchen das erste und das zweite Merkmal in direktem Kontakt gebildet sind, und auch Ausführungsformen umfassen, in welchen zusätzliche Merkmale zwischen dem ersten und dem zweiten Merkmal gebildet sein können, so dass das erste und das zweite Merkmal möglicherweise nicht in direktem Kontakt stehen. Zusätzlich kann die vorliegende Offenbarung Bezugszeichen und/oder Buchstaben in den verschiedenen Beispielen wiederholen. Diese Wiederholung dient der Einfachheit und Klarheit und gibt an sich keine Beziehung zwischen den verschiedenen erläuterten Ausführungsformen und/oder Konfigurationen vor.
Ferner können räumlich bezogene Begriffe, wie etwa „darunterliegend“, „unterhalb“, „unterer“, „oberhalb“, „oberer“ und dergleichen hierin für eine bequemere Beschreibung zum Beschreiben der Beziehung eines Elements oder Merkmals zu (einem) anderen Element(en) oder Merkmal(en), wie in den Figuren veranschaulicht, verwendet werden. Die räumlich bezogenen Begriffe sollen verschiedene Ausrichtungen der Vorrichtung im Gebrauch oder Betrieb zusätzlich zu der in den Figuren dargestellten Ausrichtung umfassen. Die Vorrichtung kann anders (um 90 Grad gedreht oder mit anderen Ausrichtungen) ausgerichtet sein und die räumlich bezogenen Deskriptoren, die hierin verwendet werden, können dementsprechend gleichermaßen interpretiert werden.
Typische Dotierstoffspezies für siliziumbasierte integrierte Schaltungen umfassen Bor als p-Dotierstoff und Phosphor oder Arsen als n-Dotierstoff. Die Dotierstoffspezies werden anhand von Dotierquellgasen, wie etwa Bortrifluorid (BF₃), Phosphin (PH₃) und Arsin (AsH₃) erzeugt. Diese Dotierquellgase sind hochgiftig, und um zu verhindern, dass Fremde durch giftige Gase gefährdet werden, die in dem Ionenimplantationsprozess verwendet werden, sind die Dotierquellgase in Gaszylindern zugeführt worden.
Ein Ionenimplantationssystem ist typischerweise derart ausgebildet, dass es ein äußeres Kapselungsgehäuse aufweist, innerhalb von welchem ein Gaskasten zum Zuführen von Dotierquellgasen, eine Ionenquelleinheit zum Ionisieren der Dotierquellgase und ein Ionenimplantierer einschließlich Beschleuniger- und magnetischer Trennungskomponenten angeordnet sind. Die Gaszylinder, die die giftigen/gefährlichen Dotierquellgase enthalten, befinden sich in dem Gaskasten. Der Gaskasten ist eine Kapselung, die mit der Ionenquelleinheit verbunden ist und dieselbe hohe Spannung wie diese im Betrieb aufweist.
Bei einem herkömmlichen Ionenimplantationssystem müssen die Gaszylinder, die die giftigen/gefährlichen Dotierquellgase enthalten, regelmäßig ausgetauscht und durch neue Zylinder ersetzt werden, die mit den Dotierquellgasen geladen sind. Um einen solchen Austausch von Gaszylindern auszuführen, die sich innerhalb des Gaskastens des Ionenimplantationssystems befinden, muss ein Techniker umluftunabhängige Atemschutzgeräteinheiten tragen, die aufgebrauchten Gaszylinder aus dem Gaskasten entfernen und neue Gaszylinder in dem Gaskasten installieren. Somit entstehen deutliche Sicherheitsprobleme beim Handhaben dieser Dotierquellgaszylinder.
Zusätzlich zu den Gefahren in Verbindung mit solch einem Austausch von Gaszylindern in dem Ionenimplantationssystem kommt es auch oft vor, dass sich die Gaszylinder während Produktionsvorgängen entleeren, so dass das Ionenimplantationssystem heruntergefahren werden muss, um den Austausch der Gaszylinder vorzunehmen. Solch ein ungeplantes Herunterfahren des Ionenimplantationssystems kann eine teure Nachbearbeitung von teilweise verarbeiteten Wafern bewirken, und in einigen Fällen können die Waferprodukte fehlerbehaftet oder sogar für ihren vorgesehenen Zweck nutzlos sein infolge der Unterbrechung ihrer Verarbeitung. Solche Vorkommnisse können wiederum das Ionenimplantierersystem und das Geschäftswesen der Halbleiterherstellungseinrichtung, in welcher solch ein Ionenimplantierersystem vorhanden ist, ernsthaft beeinträchtigen.
In Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung wird ein Ionenimplantationssystem bereitgestellt, das ein Dotierquellgasversorgungssystem aufweist, das konfiguriert ist, um ein oder mehrere Dotierquellgase einem Ionenimplantierer von einem Ort, der von dem Ionenimplantierer entfernt ist, zuzuführen. Das Platzieren des Dotierquellgasversorgungssystems außerhalb eines Gehäuses, innerhalb von welchem der Ionenimplantierer platziert ist, hilft dabei, den Fußabdruck des Ionenimplantierers, zu verringern. Bei dem Dotiergasversorgungssystem der vorliegenden Offenbarung werden Dualdotierquellgasspeicherzylinder zum Zuführen eines einzelnen Dotierquellgases zu dem Ionenimplantierer verwendet, so dass, wenn eine Entleerung des Dotierquellgasspeicherzylinders bevorsteht, das System auf den anderen Dotierquellgasspeicherzylinder umgeschaltet werden kann, um die kontinuierliche Zufuhr des Dotierquellgases zu dem Ionenimplantierer zu ermöglichen. Der leere Dotierquellgasspeicherzylinder kann dann ausgetauscht werden, ohne den Ionenimplantationsprozess unterbrechen zu müssen. In der Folge werden die Betriebseffizienz und die Inbetriebnahmedauer des Ionenimplantationssystems verbessert. Das Ionenimplantationssystem weist ferner ein Überwachungssystem auf, das zur Vorortüberwachung des Entweichens der Dotierquellgase aus den Dotierquellgasversorgungsrohren konfiguriert ist, das eingerichtet ist, um die Dotierquellgasspeicherzylinder mit dem Ionenimplantierer zu koppeln. Das Ionenimplantationssystem bietet somit eine verbesserte Sicherheit im Falle eines Entweichens der Dotierquellgase.
1 ist ein schematisches Diagramm eines Ionenimplantationssystems 100 gemäß einigen Ausführungsformen. Unter Bezugnahme auf 1 weist das Ionenimplantationssystem 100 ein Gehäuse 102 auf, das eine Kapselung definiert. Innerhalb des Gehäuses 102 ist ein Ionenimplantierer 104 zum Durchführen von Ionenimplantationsprozessen angeordnet. Das Ionenimplantationssystem 100 weist ferner ein Dotierquellgasversorgungssystem 150 auf, das konfiguriert ist, um ein oder mehrere Dotierquellgase dem Ionenimplantierer 104 zuzuführen. Das Ionenimplantationssystem 100 weist ferner ein Überwachungssystem 170 auf, das konfiguriert ist, um das Entweichen von einem oder mehreren Dotierquellgasen während dem Ionenimplantationsprozess vor Ort zu überwachen. Das Ionenimplantationssystem 100 ist kommunikativ mit einer Steuereinheit 500 (detailliert in 5 beschrieben) gekoppelt. Komponenten des Ionenimplantationssystems 100 empfangen Steuersignale von der Steuereinheit 500 und führen verschiedene Operationen basierend auf den empfangenen Steuersignalen durch.
In einigen Ausführungsformen weist der Ionenimplantierer 104 eine Ionenquelleinheit 110, eine Massenanalysatoreinheit 120, eine Ionenbeschleunigungseinheit 130 und eine Endstation 140 auf. Der Ionenimplantierer 104 ist konfiguriert, um einen Ionenstrahl 106 zu erzeugen, den Ionenstrahl 106 zu der Endstation 140 zu übertragen und den Ionenstrahl 106 auf einem Werkstück, zum Beispiel einem Halbleiterwafer, in der Endstation 140 auftreffen zu lassen.
Die Ionenquelleinheit 110 ist konfiguriert, um ein gewünschtes Dotierelement von einem Dotierquellgas zu ionisieren. Die Ionenquelleinheit 110 erzeugt Ionen durch Einbringen von Elektronen in eine Vakuumlichtbogenkammer, die mit dem Dotierquellgas gefüllt ist. Kollisionen der Elektronen mit Atomen und Molekülen in dem Dotierquellgas führen zur Erzeugung eines ionisierten Plasmas, das aus positiven und negativen Ionen besteht. Die erzeugten Ionen werden aus der Ionenquelleinheit 110 durch Anlegen einer hohen Spannung zum Bilden des Ionenstrahls 106 extrahiert. Um den Ionenstrahl 106 zu erzeugen, wird die Ionenquelleinheit 110 auf einem positiven Potential gehalten, um Ionen zu erzeugen und die erzeugten Ionen zu extrahieren. In einigen Ausführungsformen wird die Ionenquelleinheit 110 auf einem hohen Potential gehalten, zum Beispiel von ungefähr 5 kV bis ungefähr 250 kV.
Die Massenanalysatoreinheit 120 ist entlang des Strahlengangs zwischen der Ionenquelleinheit 110 und der Endstation 140 positioniert. Die Massenanalysatoreinheit 120 weist eine gekrümmte innere Passage und einen oder mehrere Magnete, die entlang der inneren Passage der Massenanalysatoreinheit 120 angeordnet sind, auf. Wenn der Ionenstrahl 106 in die innere Passage der Massenanalysatoreinheit 120 eintritt, wird der Ionenstrahl 106 durch das Magnetfeld der Magneten gekrümmt. In der Folge werden Ionen in dem Ionenstrahl 106, die ein Ladungs-Masse-Verhältnis außerhalb eines vorbestimmten Bereichs aufweisen, in Seitenwände der inneren Passage umgelenkt, während ermöglicht wird, dass die ausgewählten Ionen in dem Ionenstrahl 106, welche ein Ladungs-Masse-Verhältnis innerhalb des vorbestimmten Bereichs aufweisen, aus der Massenanalysatoreinheit 120 austreten.
Die Ionenbeschleunigereinheit 130 ist konfiguriert, um eine Beschleunigungsspannung bei dem Ionenstrahl 106 anzulegen, nachdem der Ionenstrahl 106 aus der Massenanalysatoreinheit 120 austritt, wodurch der Ionenstrahl 106 auf eine gewünschte Implantationsenergie gebracht wird, bevor der Ionenstrahl 106 die Endstation 140 erreicht. In Ausführungsformen wird die Beschleunigungsspannung in einem Bereich von ungefähr 50 kV bis ungefähr 250 kV eingestellt.
Die Endstation 140 befindet sich am Ende des Strahlengangs. Die Endstation 140 ist konfiguriert, um den Ionenstrahl 106 zu empfangen und den Ionenstrahl 106 zu einem Werkstück hin zu richten. In einigen Ausführungsformen weist die Endstation 140 eine Spannvorrichtung (nicht gezeigt) zum Halten des Werkstücks darauf und einen Stellantrieb (nicht gezeigt) zum Bewegen der Spannvorrichtung mit dem darauf gehaltenen Werkstück in einer oder mehreren Richtungen auf. Die Bewegungen der Spannvorrichtung sind derart konfiguriert, dass der Ionenstrahl 106 auf eine gleichmäßige Art auf dem Werkstück auftrifft. In einigen Ausführungsformen weist die Endstation 140 eine Schleuse zum Überführen des Werkstücks in den Ionenimplantierer 104 oder aus diesem heraus und einen Roboterarm zum Überführen des Werkstücks zwischen der Spannvorrichtung und der Schleuse auf. In einigen Ausführungsformen weist die Endstation 140 ferner eine Messvorrichtung zum Messen von einer oder mehreren Eigenschaften des Ionenstrahls 106, der auf dem Werkstück auftreffen soll, auf, wodurch Rückkopplungsinformationen zum Einstellen des Ionenstrahls 106 gemäß einem Verarbeitungsrezept, das bei dem Werkstück anzuwenden ist, bereitgestellt werden. Beispiele für gemessene Ionenstrahleigenschaften umfassen das Strahlprofil, die Strahlenergie und den Strahlstrom, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein.
Das Dotierquellgasversorgungssystem 150 ist außerhalb des Gehäuses 102 angeordnet. Das Dotierquellgasversorgungssystem 150 kann betrieben werden, um verschiedene Arten von Dotierquellgasen der Ionenquelleinheit 110 auf eine parallele Art zuzuführen, um einen leichten Wechsel zwischen Dotierquellgasen zu ermöglichen (um z. B. einen leichten Wechsel von einem n-Dotierstoff zu einem p-Dotierstoff zu erlauben). Zum Beispiel wird für einen n-Dotierstoff ein gasförmiges Hydrid, wie etwa Arsin (AsH₃) oder Phosphin (PH₃), üblicherweise als Dotierquellgas verwendet, während für einen p-Dotierstoff ein gasförmiges Fluorid, wie etwa Bordifluorid, üblicherweise als Dotierquellgas verwendet wird. All diese Dotierquellgase sind giftig und korrosiv und erfordern eine angemessene Handhabung.
Das Dotierquellgasversorgungssystem 150 weist ein Gaskabinett 152 auf, das eine Kapselung definiert. Innerhalb des Gaskabinetts 152 sind Dotierquellgasspeicherzylinder 154a-154f angeordnet. Das Gaskabinett 152 und die Dotierquellgasspeicherzylinder 154a-154f werden auf Massenspannungsstufen während dem Strömen eines Dotierquellgases von einem entsprechenden Dotierquellgasspeicherzylinder 154a-154f zu der Ionenquelleinheit 110 gehalten. In einigen Ausführungsformen sind die Dotierquellgasspeicherzylinder 154a-154f in Paaren gruppiert, wobei jedes Paar zwei benachbarte Dotierquellgasspeicherzylinder aufweist, die eingerichtet sind, um ein bestimmtes Dotierquellgas der Ionenquelleinheit 110 zuzuführen. Zum Beispiel sind in einigen Ausführungsformen die Dotierquellgasspeicherzylinder 154a-154f eingerichtet, um ein erstes Paar 154-1 (z. B. die Dotierquellgasspeicherzylinder 154a und 154b), das eingerichtet ist, um ein arsenhaltiges Gas, wie etwa AsH₃, der Ionenquelleinheit 110 zuzuführen, ein zweites Paar 154-2 (z. B. die Dotierquellgasspeicherzylinder 1540 und 1540), das eingerichtet ist, um ein phosphorhaltiges Gas, wie etwa PH3, der Ionenquelleinheit 110 zuzuführen, und ein drittes Paar 154-3 (z. B. die Dotierquellgasspeicherzylinder 1540 und 154f), das eingerichtet ist, um ein borhaltiges Gas, wie etwa BF3, der Ionenquelleinheit 110 zuzuführen, aufzunehmen. Es sei darauf hingewiesen, dass das Dotierquellgasversorgungssystem 150 von 3 ein System veranschaulicht, welches die Lieferung von drei (3) verschiedenen Arten von Dotierquellgas bereitstellt, wenngleich Systeme in Betracht gezogen werden, welche mehr oder weniger Dotierquellgase bereitstellen.
Jeder der Dotierquellgasspeicherzylinder 154a-154f weist ein Ventil, z. B. das Ventil 155a-155f, auf, das dazu bestimmt ist, die Zufuhr eines bestimmten Dotierquellgases von einem entsprechenden Dotierquellgasspeicherzylinder 154a-154f zu steuern. Die Ventile 155a-155f werden derart gesteuert, dass während dem Betrieb des Ionenimplantierers 104 für jedes Paar Dotierquellgasspeicherzylinder 154-1, 154-2 oder 154-3 das erste Ventil (z. B. das Ventil 155a, 155c oder 155e) für einen entsprechenden ersten Dotierquellgasspeicherzylinder (z. B. für die Dotierquellgasspeicherzylinder 154a, 1540 oder 154e) in einer offenen Position platziert wird, um ein entsprechendes Dotierquellgas der Ionenquelleinheit 110 zuzuführen, das zweite Ventil (z. B. das Ventil 155b, 155d oder 155f) für einen entsprechenden zweiten Dotierquellgasspeicherzylinder (z. B. den Dotierquellgasspeicherzylinder 154b, 1540 oder 154f) in einer geschlossenen Position positioniert wird, um den zweiten Dotierquellgasspeicherzylinder 154b, 1540 oder 154f in einem Bereitschaftszustand zu halten. Wenn sich dann das Dotierquellgas in dem ersten Dotierquellgasspeicherzylinder 154a, 1540 oder 1540 einem leeren Zustand nähert oder wenn das Entweichen des Dotierquellgases aus dem ersten Dotierquellgasspeicherzylinder 154a, 154c oder 1540 auftritt, wird das zweite Ventil 155b, 155d oder 155f geöffnet, um das Dotierquellgas aus dem zweiten Dotierquellgasspeicherzylinder 154b, 1540 oder 154f bereitzustellen. Der erste Dotierquellgasspeicherzylinder 154a, 1540 oder 1540 kann dann aus dem Gaskabinett 152 entfernt werden und durch einen vollen Dotierquellgasspeicherzylinder ersetzt werden, oder ein gebrochenes Rohr kann ersetzt werden, wenn eine Leckage auftritt. Solch eine Dualdotierquellgasspeicherzylinderkonfiguration hilft dabei, die Ausfallzeit des Ionenimplantierers 104 in Verbindung mit dem Austausch des leeren Dotierquellgasspeicherzylinders zu verringern, wenn nur ein einziger Dotierquellgasspeicherzylinder bereitgestellt wird. In der Folge werden die Effizienz und die Produktivität des Ionenimplantationssystems 100 verbessert.
Das Dotierquellgasversorgungssystem 150 weist ferner Dotierquellgasversorgungsrohre 156a-156f auf, die eingerichtet sind, um das Dotierquellgas von jeweiligen Dotierquellgasspeicherzylindern 154a-154f zu der Ionenquelleinheit 110 zu transportieren. In 1 ist lediglich das Dotierquellgasversorgungsrohr 156a gezeigt, das sich in das Gehäuse 102 hinein erstreckt, wobei Abschnitte der Dotierquellgasversorgungsrohre 156b-156f jeweils unter Verwendung von gestrichelten Linien dargestellt sind. Die Ventile 157a-157f sind mit jeweiligen Dotierquellgasversorgungsrohren 156a-156f zum Steuern der Strömung von Dotierquellgasen in jeweiligen Dotierquellgasversorgungsrohren 156a-156f gekoppelt.
2 ist ein Diagramm eines Dotierquellgasversorgungsrohrs gemäß einigen Ausführungsformen. Da jedes der Dotierquellgasversorgungsrohre 156a-156f auf eine ähnliche Art funktioniert, ist nur ein Dotierquellgasversorgungsrohr 156a der Einfachheit und Kürze wegen in 2 beschrieben. In einigen Ausführungsformen weist das Quellgasversorgungsrohr 156a eine Doppelrohrstruktur auf, die ein inneres Rohr 160, durch welches ein Dotierquellgas in die Ionenquelleinheit 110 eingebracht wird, und ein äußeres Rohr 162, das das innere Rohr 160 umschließt, aufweist. Die entgegengesetzten Enden des äußeren Rohrs 162 sind geschlossen, um einen abgedichteten Raum zwischen dem inneren Rohr 160 und dem äußeren Rohr 162 zu bilden. Das äußere Rohr 162 ist mit einer Auslassöffnung 164 versehen, um mit dem Raum, der zwischen dem inneren Rohr 160 und dem äußeren Rohr 162 definiert ist, in Strömungsverbindung zu stehen. Die Auslassöffnung 164 ist mit einem Auslassrohr gekoppelt, das zum Ablassen des Dotierquellgases ausgebildet ist, das aus dem inneren Rohr 160 entweicht. In einigen Ausführungsformen weisen sowohl das innere Rohr 160 als auch das äußere Rohr 162 eine Kreisform auf, jedoch ist eine Form des inneren Rohrs 160 und des äußeren Rohrs 162 nicht darauf beschränkt und werden beliebige Formen des inneren Rohrs 160 und des äußeren Rohrs 162, wie etwa eine Sechseckform und eine ovale Form, in Betracht gezogen.
Die Dotierquellgasversorgungsrohre 156a-156f müssen einen hohen Spannungsabstand, z. B. von ungefähr 5 kV bis ungefähr 250 kV, überqueren, um das Dotierquellgas von einem Dotierquellgasspeicherzylinder 15,4a-154f in dem Gaskabinett 152 zu der Ionenquelleinheit 110 innerhalb des Gehäuses 102 zu transportieren. Um den Hochspannungsbetrieb des Ionenimplantierers 104 aufzunehmen, sind die inneren Rohre 160 und die äußeren Rohre 162 der Dotierquellgasversorgungsrohre 156a-156f aus einem elektrisch isolierenden Material, wie zum Beispiel Polytetrafluorethylen (PTFE), Polypropylen (PP), Polyethylen (PE), Polyvinylchlorid (PVC), oder einem Keramikmaterial, hergestellt. Das isolierende Rohrmaterial hilft dabei, die Gefahr einer Lichtbogenbildung oder einer Plasmaentladung in den Dotierquellgasversorgungsrohren 156a-156f während Ionenimplantationsprozessen zu verringern.
Unter Bezugnahme wiederum auf 1 sind die Dotierquellgasversorgungsrohre 156a-156f mit einem Dotierquellgaseingangsverteilerrohr 166 gekoppelt, das die Dotierquellgasversorgungsrohre 156a-156f mit der Ionenquelleinheit 110 verbindet. In einigen Ausführungsformen weist das Dotierquellgaseingangsverteilerrohr 166 eine erste Verzweigungsleitung 166-1, die mit den Dotierquellgasversorgungsrohren 156a und 156b gekoppelt ist, eine zweite Verzweigungsleitung 166-2, die mit den Dotierquellgasversorgungsrohren 1560 und 1560 gekoppelt ist, und eine dritte Verzweigungsleitung 166-3, die mit den Dotierquellgasversorgungsrohren 1566 und 156f gekoppelt ist, auf. Massenströmungssteuerungen 167-1, 167-2 und 167-3 sind mit den jeweiligen Verzweigungsleitungen 166-1, 166-2, 166-3 des Dotierquellgaseingangsverteilerrohrs 166 gekoppelt, um die Strömungsraten der Dotierquellgase, die von dem jeweiligen Dotierquellgasspeicherzylinder 15,4a-154f erhalten werden, einzustellen. Durch das Steuern einer entsprechenden Massenströmungssteuerung 167-1, 167-2, 167-3 wird eine vorbestimmte Menge eines Dotierquellgases in die Ionenquelleinheit 110 injiziert.
Das Überwachungssystem 170 ist konfiguriert, um die Undichtigkeit jedes der Dotierquellgasversorgungsrohre 156a-156f kontinuierlich zu überwachen. 3 ist eine schematische Ansicht des Überwachungssystems 170 gemäß einigen Ausführungsformen. Da das Überwachungssystem 170 mit den jeweiligen Dotierquellgasversorgungsrohren 156a-156f und den jeweiligen Dotierquellgasspeicherzylindern 15,4a-154f auf eine ähnliche Art gekoppelt ist, sind der Einfachheit wegen nur zwei Dotierquellgasversorgungsrohre 156a und 156b und zwei Dotierquellgasspeicherzylinder 154a und 154b in dem ersten Paar 154-1 in 3 gezeigt.
Das Überwachungssystem 170 ist mit den Auslassöffnungen 164 der äußeren Rohre 162 der jeweiligen Dotierquellgasversorgungsrohre 156a-156f über ein Abgassammelrohr 180 gekoppelt. Das Überwachungssystem 170 weist mehrere Drucksensoren 172a-172j, einen Gassensor 174 stromabwärts der mehreren Drucksensoren 172a-172j, eine Vakuumpumpe 176 stromabwärts des Gassensors 174 und einen Wäscher 178 stromabwärts der Vakuumpumpe 176 auf. In 3 sind der Gassensor 174, die Vakuumpumpe 176 und der Wäscher 178 mit den Drucksensoren 172a und 172b über jeweilige Verzweigungsleitungen des Abgassammelrohrs 180 gekoppelt. Die Drucksensoren 172a und 172b sind mit den Auslassöffnungen 164 der jeweiligen Dotierquellgasversorgungsrohre 156a-156f über jeweilige Verzweigungsleitungen des Abgassammelrohrs 180 gekoppelt. Die Drucksensoren 172a und 172b sind eingerichtet, um eine kontinuierliche Überwachung von Druckänderungen in den äußeren Rohren 162 der jeweiligen Dotierquellversorgungsrohre 156a und 156b bereitzustellen. In einigen Ausführungsformen sind die Drucksensoren 172a, 172b Vakuummesser. Der Gassensor 174 ist eingerichtet, um das Vorhandensein von beliebigen Dotierquellgasen, die zur Ionenimplantation verwendet werden, zu erkennen und zu messen, nachdem das innere Rohr 160 eines entsprechenden Dotierquellgasversorgungsrohrs 156a-156f bricht, was ein Entweichen eines Dotierquellgases bewirkt. Die Vakuumpumpe 176 ist eingerichtet, um ein Vakuum innerhalb des Raums zwischen dem inneren Rohr 160 und dem äußeren Rohr 162 jedes der Dotierquellgasversorgungsrohre 156a-156f zu erzeugen und beliebiges entwichenes Dotierquellgas, das in dem äußeren Rohr 162 eingeschlossen ist, durch das Abgassammelrohr 180 abzulassen. In einigen Ausführungsformen umfasst die Vakuumpumpe 176 eine Turbopumpe und eine Trockenpumpe. Der Wäscher 178 ist eingerichtet, um das entwichene Dotierquellgas, das aus dem Abgassammelrohr 180 abgelassen wurde, zu entgiften, bevor das entwichene Dotierquellgas aus dem Ionenimplantationssystem 100 abgelassen wird. Die Ventile 181a-181f sind mit jeweiligen Verzweigungsleitungen des Abgassammelrohrs 180 gekoppelt. In 3 sind nur das Ventil 181a, das mit dem Dotierquellgasversorgungsrohr 156a gekoppelt ist, und das Ventil 181b, das mit dem Dotierquellgasversorgungsrohr 156b gekoppelt ist, gezeigt. Während der Implantation wird in Fällen, wo der Dotierquellgasspeicherzylinder 154a verwendet wird, um das Dotierquellgas dem Ionenimplantierer 104 zuzuführen, das Ventil 181a geöffnet, um das Dotierquellgasversorgungsrohr 156a mit dem Überwachungssystem 170 zu koppeln, während das Ventil 181b geschlossen wird, um das Dotierquellgasversorgungsrohr 156b von dem Überwachungssystem 170 zu isolieren. Andererseits wird in Fällen, wo der Dotierquellgasspeicherzylinder 154b verwendet wird, um das Dotierquellgas dem Ionenimplantierer 104 zuzuführen, das Ventil 181b geöffnet, um das Dotierquellgasversorgungsrohr 156b mit dem Überwachungssystem 170 zu koppeln, während das Ventil 181a geschlossen wird, um das Dotierquellgasversorgungsrohr 156a von dem Überwachungssystem 170 zu isolieren.
In einigen Ausführungsformen ist die Vakuumpumpe 176 auch mit jedem der Dotierquellgasspeicherzylinder 154a-154f über ein Abgassammelrohr 182 gekoppelt. Die Ventile 183a-183f sind mit jeweiligen Verzweigungsleitungen des Abgassammelrohrs 182 gekoppelt. Der Einfachheit wegen sind nur das Ventil 183a, das mit dem Dotierquellgasspeicherzylinder 154a gekoppelt ist, und das Ventil 183b, das mit dem Dotierquellgasspeicherzylinder 154b gekoppelt ist, in 3 gezeigt. Die Ventile 183a-183f sind normalerweise geschlossen. Während der Ionenimplantation, wenn die Leerung eines ersten Dotierquellgasspeicherzylinders in einem Paar der Dotierquellgasspeicherzylinder, z. B. des Dotierquellgasspeicherzylinders 154a in dem ersten Paar von Dotierquellgasspeicherzylindern 154-1, bevorsteht, wird das Ventil 157a geschlossen und werden die Ventile 155b und 157b geöffnet, so dass das Dotierquellgasversorgungsystem 150 umgeschaltet wird, um den zweiten Dotierquellgasspeicherzylinder 154b in dem ersten Paar von Dotierquellgasspeicherzylindern 154-1 zu verwenden, um das Dotierquellgas der Ionenquelleinheit 110 zuzuführen. Das Ventil 183a wird dann geöffnet, so dass die Vakuumpumpe 176 in einer Strömungsverbindung mit dem Dotierquellgasspeicherzylinder 154a steht. Die Vakuumpumpe 176 führt das restliche Dotierquellgas in dem Dotierquellgasspeicherzylinder 154a ab. In der Folge wird das Sicherheitsproblem, das durch das Freilassen des giftigen Dotierquellgases in die Atmosphäre während dem Austausch des aufgebrauchten Dotierquellgasspeicherzylinders hervorgerufen wird, verhindert.
4 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens 400 zur Verwendung des Ionenimplantationssystems 100 von 1 gemäß einigen Ausführungsformen. Eine oder mehrere Komponenten des Ionenimplantationssystems 100 wird/werden von der Steuereinheit 500 (5) gesteuert, um das Verfahren 400 durchzuführen.
Das Verfahren 400 umfasst die Operation 402, bei welcher eine vorbestimmte Menge eines Dotierquellgases, zum Beispiel ein AsH₃-Gas, von einem Dotierquellgasversorgungssystem 150 einer Ionenquelleinheit 110 eines Ionenimplantierers 104 zugeführt wird. Das Dotierquellgasversorgungssystem 150 ist von dem Ionenimplantierer 104 entfernt platziert. In einigen Ausführungsformen wird das Dotierquellgas von einem Dotierquellgasspeicherzylinder 154a in einem ersten Paar Dotierquellgasspeicherzylinder 154-1 der Ionenquelleinheit 110 über das Dotierquellgasversorgungsrohr 156a zugeführt. Als Reaktion auf ein Steuersignal von der Steuereinheit 500, das die Zufuhr eines Dotierquellgases von dem Dotierquellgasspeicherzylinder 154a anfordert, werden die Ventile 155a, 157a und 167-1 geöffnet, um zu erlauben, dass die vorbestimmte Menge des Dotierquellgases von dem Dotierquellgasspeicherzylinder 154a zu der Ionenquelleinheit 110 strömt. Das Ventil 181a wird geöffnet, so dass das äußere Rohr 162 des Dotierquellgasversorgungsrohrs 156a unter einem Vakuum gehalten wird.
Bei der Operation 404 wird die Leckage des Dotierquellgasversorgungsrohrs 156a unter Verwendung des Überwachungssystems 170 überwacht, wenn das Dotierquellgas von dem Dotierquellgasspeicherzylinder 154a zu der Ionenquelleinheit 110 strömt. Die Leckage des Dotierquellgasversorgungsrohrs 156a wird durch den Drucksensor 172a und den Gassensor 174, die mit dem Dotierquellgasversorgungsrohr 154a gekoppelt sind, überwacht.
Bei der Operation 406 wird die Leckage des Dotierquellgasversorgungsrohrs 156a bestimmt. In Fällen, wo das äußere Rohr 162 des Dotierquellgasversorgungsrohrs 156a undicht ist, erhöht sich der Druck in dem äußeren Rohr 162. Nachdem der erhöhte Druck durch den Drucksensor 172a erfasst wird, wird ein Alarm ausgelöst, um auf die Leckage des äußeren Rohrs 162 hinzuweisen. In Fällen, wo das innere Rohr 160 des Dotierquellgasversorgungsrohrs 156a undicht ist, wird das Vorhandensein des entwichenen Dotierquellgases durch den Gassensor 174 erfasst. Währenddessen bewirkt das Dotierquellgas, das aus dem inneren Rohr 160 entwichen ist, auch die Erhöhung des Drucks in dem äußeren Rohr 162, welche durch den Drucksensor 172a erfasst werden kann. Nachdem das entwichene Dotierquellgas durch den Gassensor 174 erfasst wird, wird ein Alarm ausgelöst, um auf das Entweichen aus dem inneren Rohr 160 hinzuweisen.
Wenn das Überwachungssystem 170 eine Leckage in dem Dotierquellgasversorgungsrohr 156a anzeigt, fährt das Verfahren 400 zu der Operation 408 fort. Bei der Operation 408 werden als Reaktion darauf, dass der Alarm die Leckage des Dotierquellgasversorgungsrohrs 156a anzeigt, die Ventile 155a und 171a geschlossen, um die Gasströmung aus dem Dotierquellgasspeicherzylinder 154a zu stoppen, während die Ventile 155b und 157b geöffnet werden, um die vorbestimmte Menge des Dotierquellgases aus dem Dotierquellgasspeicherzylinder 154b der Ionenquelleinheit 110 zuzuführen. Währenddessen wird das Ventil 181a geschlossen und wird das Ventil 181b geöffnet, so dass das äußere Rohr 162 des Dotierquellgasversorgungsrohrs 156b unter einem Vakuum gehalten wird.
Bei der Operation 410 wird das undichte Dotierquellgasversorgungsrohr 156a ausgetauscht.
Wenn keine Leckage in dem Dotierquellgasversorgungsrohr 156a erfasst wird, fährt die Operation 402 fort, bis eine Entleerung des Dotierquellgasspeicherzylinders 154a bevorsteht. Das Verfahren 400 fährt zu der Operation 412 fort, bei welcher eine Bestimmung dahingehend, wann eine Entleerung des Dotierquellgasspeicherzylinders 154a bevorsteht, durchgeführt wird.
Bei der Operation 414 werden als Reaktion darauf, dass das Signal anzeigt, dass eine Entleerung des Dotierquellgasspeicherzylinders 154a bevorsteht, die Ventile 155a und 171a geschlossen, um die Gasströmung aus dem Dotierquellgasspeicherzylinder 154a zu stoppen, während die Ventile 155b und 157b geöffnet werden, um die vorbestimmte Menge des Dotierquellgases aus dem Dotierquellgasspeicherzylinder 154b der Ionenquelleinheit 110 zuzuführen. In der Zwischenzeit wird das Ventil 181a geschlossen und wird das Ventil 181b geöffnet, so dass das äußere Rohr 162 des Dotierquellgasversorgungsrohrs 156b unter einem Vakuum gehalten wird und die Leckage des Dotierquellgasversorgungsrohrs 156b von dem Überwachungssystem 170 überwacht wird.
Bei der Operation 416, nachdem die Dotierquellgasversorgung von dem Dotierquellgasspeicherzylinder 154a auf den Dotierquellgasspeicherzylinder 154b umgeschaltet wird, wodurch die kontinuierliche Zufuhr des Dotierquellgases aus dem Dotierquellgasversorgungssystem 150 ermöglicht wird, werden die Ventile 183a und 155a geöffnet, so dass das restliche Dotierquellgas in dem Dotierquellgasspeicherzylinder 154a durch die Vakuumpumpe 176 in dem Überwachungssystem 170 abgeführt wird.
5 ist ein Blockdiagramm der Steuereinheit 500 zum Steuern von Operationen des Ionenimplantationssystems 100 gemäß einigen Ausführungsformen.
In einigen Ausführungsformen ist die Steuereinheit 500 eine Universalrechenvorrichtung, die einen Hardwareprozessor 502 und ein nichtflüchtiges computerlesbares Speichermedium 504, das mit dem Computerprogrammcode, d. h., einem Satz von ausführbaren Befehlen 506, codiert ist, d. h., diesen speichert, aufweist. Das computerlesbare Speichermedium 504 ist auch mit Befehlen 506 zum Verbinden mit Komponenten des Ionenimplantationssystems 100, z. B. dem Ionenimplantierer 104 und dem Dotierquellgasversorgungssystem 150, codiert. Der Prozessor 502 ist über einen Bus 508 elektrisch mit dem computerlesbaren Speichermedium 504 gekoppelt. Der Prozessor 502 ist auch durch den Bus 508 elektrisch mit einer E/A-Schnittstelle 510 gekoppelt. Eine Netzwerkschnittstelle 512 ist auch über einen Bus 508 elektrisch mit dem Prozessor 502 verbunden. Die Netzwerkschnittstelle 512 ist mit einem Netzwerk 514 verbunden, so dass der Prozessor 502 und das computerlesbare Speichermedium 504 in der Lage sind, sich über das Netzwerk 514 mit externen Elementen zu verbinden. Der Prozessor 502 ist konfiguriert, um die Computerprogrammbefehle 506 auszuführen, die in dem computerlesbaren Speichermedium 504 codiert sind, um zu bewirken, dass die Steuereinheit 500 zum Durchführen eines Teils oder aller der Operationen, die in dem Verfahren 400 beschrieben sind, verwendet werden kann.
In einigen Ausführungsformen ist der Prozessor 502 eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU, Central Processing Unit), ein Mehrfachprozessor, ein verteiltes Verarbeitungssystem, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC, Application Specific Integrated Circuit) und/oder eine geeignete Verarbeitungseinheit.
In einigen Ausführungsformen ist das computerlesbare Speichermedium 504 ein elektronisches, ein magnetisches, ein optisches, ein elektromagnetisches, ein Infrarot- und/oder ein Halbleitersystem (oder -gerät bzw. -vorrichtung). Zum Beispiel umfasst das computerlesbare Speichermedium 504 einen Halbleiter- oder Festkörperspeicher, ein Magnetband, eine entfernbare Computerdiskette, einen Direktzugriffsspeicher (RAM, Random Access Memory), einen Nur-Lese-Speicher (ROM, Read-Only-Memory), eine starre Magnetplatte und/oder eine optische Platte. In einigen Ausführungsformen, die optische Platten verwenden, umfasst das computerlesbare Speichermedium 504 einen Compact Disk-Nur-Lese-Speicher (CD-ROM), einen Compact Disk-Lese-/Schreib-Speicher (CD-R/W) und/oder eine digitale Videoplatte (DVD, Digital Video Disc).
In einigen Ausführungsformen speichert das computerlesbare Speichermedium 504 die Computerprogrammbefehle 506, die konfiguriert sind, um zu bewirken, dass die Steuereinheit 500 das gesamte Verfahren 400 oder einen Teil davon durchführt. In einigen Ausführungsformen speichert das computerlesbare Speichermedium 504 auch Informationen, die zum Durchführen des Verfahrens 400 benötigt werden, sowie Informationen, die während der Ausführung des Verfahrens 400 erzeugt werden, wie etwa Drucksensorparameter 516 und Gassensorparameter 518, und/oder einen Satz von ausführbaren Befehlen, um eine oder mehrere Operationen des Verfahrens 400 durchzuführen.
In einigen Ausführungsformen speichert das computerlesbare Speichermedium 504 Computerprogrammbefehle 506 zum Verbinden mit dem Ionenimplantationssystem 100. Die Computerprogrammbefehle 506 ermöglichen, dass der Prozessor 502 von Betriebsbefehlen lesbare Komponenten in dem Ionenimplantierer 104, dem Dotierquellgasversorgungssystem 150 und dem Überwachungssystem 170 erzeugt, um die Operationen wie bezüglich des Ionenimplantierers 104, des Dotierquellgasversorgungssystems 150 und des Überwachungssystems 170 beschrieben effektiv zu implementieren.
Die Steuereinheit 500 weist die Eingabe/Ausgabe(E/A)-Schnittstelle 510 auf. Die E/A-Schnittstelle 510 ist mit einer externen Schaltungsanordnung gekoppelt. In einigen Ausführungsformen umfasst die E/A-Schnittstelle 510 eine Tastatur, ein Keypad, eine Maus, einen Trackball, ein Trackpad und/oder Cursor-Richtungstasten zum Kommunizieren von Informationen und Befehlen an den Prozessor 502.
Die Steuereinheit 500 weist auch die Netzwerkschnittstelle 512 auf, die mit dem Prozessor 502 gekoppelt ist. Die Netzwerkschnittstelle 512 erlaubt der Steuereinheit 500, mit dem Netzwerk 514 zu kommunizieren, mit welchem ein oder mehrere andere Computersysteme verbunden sind. Die Netzwerkschnittstelle 512 umfasst drahtlose Netzwerkschnittstellen, wie etwa BLUETOOTH, WIFI, WIMAX, GPRS oder WCDMA; oder eine drahtgebundene Netzwerkschnittstelle, wie etwa ETHERNET, USB oder IEEE-1394. In einigen Ausführungsformen sind die Operationen, die bezüglich des Verfahrens 400 beschrieben sind, in zwei oder mehr Steuereinheiten 500 implementiert und werden Informationen, wie etwa Stärken von gebrochenem Licht und ein oder mehrere Stärkeschwellenwerte, durch das Netzwerk 514 unter verschiedenen Steuereinheiten 500 ausgetauscht.
Die Vorteile und Merkmale der Offenbarung sind durch die folgenden beispielhaften Ausführungsformen weiter erkennbar:
In einigen Ausführungsformen weist ein Ionenimplantationssystem einen Ionenimplantierer in einem Gehäuse auf. Der Ionenimplantierer weist eine Ionenquelleinheit auf. Das Ionenimplantationssystem weist ferner ein Dotierquellgasversorgungssystem auf. Das Dotierquellgasversorgungssystem weist einen ersten Dotierquellgasspeicherzylinder und einen zweiten Dotierquellgasspeicherzylinder in einem Gaskabinett außerhalb des Gehäuses, die konfiguriert sind, um ein Dotierquellgas der Ionenquelleinheit zuzuführen, und ein erstes Dotierquellgasversorgungsrohr und ein zweites Dotierquellgasversorgungsrohr, die jeweils mit dem ersten Dotierquellgasspeicherzylinder und dem zweiten Dotierquellgasspeicherzylinder gekoppelt sind, auf. Jedes des ersten Dotierquellgasversorgungsrohrs und des zweiten Dotierquellgasversorgungsrohrs weist ein inneres Rohr und ein äußeres Rohr, das das innere Rohr umschließt, auf. Das Ionenimplantationssystem weist ferner ein Überwachungssystem auf, das mit dem äußeren Rohr jedes des ersten Dotierquellgasversorgungsrohrs und des zweiten Dotierquellgasversorgungsrohrs gekoppelt ist und konfiguriert ist, um eine Leckage jedes des ersten Dotierquellgasversorgungsrohrs und des zweiten Dotierquellgasversorgungsrohrs zu überwachen.
In einigen Ausführungsformen weist ein Ionenimplantationssystem einen Ionenimplantierer in einem Gehäuse auf. Der Ionenimplantierer weist eine Ionenquelleinheit auf. Das Ionenimplantationssystem weist ferner ein Dotierquellgasversorgungssystem auf. Das Dotierquellgasversorgungssystem weist mehrere Dotierquellgasspeicherzylinder in einem Gaskabinett auf, das von dem Gehäuse entfernt angeordnet ist. Die mehreren Dotierquellgasspeicherzylinder weisen einen ersten Satz der mehreren Dotierquellgasspeicherzylinder zum Zuführen eines ersten Dotierquellgases zu der Ionenquelleinheit und einen zweiten Satz der mehreren Dotierquellgasspeicherzylinder zum Zuführen eines zweiten Dotierquellgases zu der Ionenquelleinheit auf. Das Dotierquellgasversorgungssystem weist ferner mehrere Dotierquellgasversorgungsrohre auf, die konfiguriert sind, um die mehreren Dotierquellgasspeicherzylinder mit der Ionenquelleinheit zu koppeln. Die mehreren Dotierquellgasversorgungsrohre weisen einen ersten Satz der mehreren Dotierquellgasversorgungsrohre, der mit dem ersten Satz der mehreren Dotierquellgasspeicherzylinder gekoppelt ist, und einen ersten Satz der mehreren Dotierquellgasversorgungsrohre, der mit dem ersten Satz der mehreren Dotierquellgasspeicherzylinder gekoppelt ist, auf. Jedes der mehreren Dotierquellgasversorgungsrohre weist ein inneres Rohr, das konfiguriert ist, um ein entsprechendes Dotierquellgas zu strömen, und ein äußeres Rohr, das das innere Rohr umschließt, auf. Das Ionenimplantationssystem weist ferner ein Überwachungssystem auf, das mehrere Drucksensoren und einen Gassensor, die mit dem äußeren Rohr jedes der mehreren Dotierquellgasversorgungsrohre gekoppelt sind, aufweist und konfiguriert ist, um eine Leckage jedes der mehreren Dotierquellgasversorgungsrohre zu überwachen.
In einigen Ausführungsformen umfasst ein Verfahren das Zuführen eines Dotierquellgases von einem ersten Dotierquellgasspeicherzylinder zu einer Ionenquelleinheit eines Ionenimplantierers über ein inneres Rohr eines ersten Dotierquellgasversorgungsrohrs. Der Ionenimplantierer ist in einem Gehäuse angeordnet, der erste Dotierquellgasspeicherzylinder ist in einem Gaskabinett angeordnet, das außerhalb des Gehäuses liegt. Das Verfahren umfasst ferner das Erfassen eines Entweichens des Dotierquellgases durch Vorortüberwachung einer Druckänderung und des Vorhandenseins des Dotierquellgases in einem äußeren Rohr des ersten Dotierquellgasversorgungsrohrs.
Das Vorherige erläutert Merkmale verschiedener Ausführungsformen, so dass ein Fachmann die Aspekte der vorliegenden Offenbarung besser verstehen kann. Ein Fachmann sollte erkennen, dass er die vorliegende Offenbarung leicht als Grundlage zum Gestalten oder Abändern anderer Prozesse und Strukturen zum Erreichen derselben Zwecke und/oder Erzielen derselben Vorteile der hierin vorgestellten Ausführungsformen verwenden kann. Ein Fachmann sollte auch realisieren, dass sich solche äquivalenten Konstruktionen nicht von dem Wesen und Umfang der vorliegenden Offenbarung entfernen und er verschiedene Änderungen, Ersetzungen und Abänderungen hierin vornehmen kann, ohne sich von dem Wesen und Umfang der vorliegenden Offenbarung zu entfernen.

Claims

Ionenimplantationssystem, das Folgendes aufweist: einen Ionenimplantierer in einem Gehäuse, wobei der Ionenimplantierer eine Ionenquelleinheit aufweist; ein Dotierquellgasversorgungssystem, das Folgendes aufweist: einen ersten Dotierquellgasspeicherzylinder und einen zweiten Dotierquellgasspeicherzylinder in einem Gaskabinett außerhalb des Gehäuses, die konfiguriert sind, um ein Dotierquellgas der Ionenquelleinheit zuzuführen; und ein erstes Dotierquellgasversorgungsrohr und ein zweites Dotierquellgasversorgungsrohr, die jeweils mit dem ersten Dotierquellgasspeicherzylinder und dem zweiten Dotierquellgasspeicherzylinder gekoppelt sind, wobei jedes des ersten Dotierquellgasversorgungsrohrs und des zweiten Dotierquellgasversorgungsrohrs ein inneres Rohr und ein äußeres Rohr, das das innere Rohr umschließt, aufweist; und ein Überwachungssystem, das mit dem äußeren Rohr dem ersten Dotierquellgasversorgungsrohr und dem zweiten Dotierquellgasversorgungsrohr gekoppelt ist und konfiguriert ist, um eine Leckage jedes des ersten Dotierquellgasversorgungsrohrs und des zweiten Dotierquellgasversorgungsrohrs zu überwachen.
Ionenimplantationssystem nach Anspruch 1, wobei das innere Rohr und das äußere Rohr ein elektrisch isolierendes Material aufweist.
Ionenimplantationssystem nach Anspruch 2, wobei das innere Rohr und das äußere Rohr Polytetrafluorethylen, Polypropylen, Polyethylen oder Polyvinylchlorid aufweist.
Ionenimplantationssystem nach Anspruch 1, wobei eine Auslassöffnung in dem äußeren Rohr des ersten Dotierquellgasversorgungsrohrs und des zweiten Dotierquellgasversorgungsrohrs angeordnet ist, wobei die Auslassöffnung konfiguriert ist, um ein entsprechendes Dotierquellgasversorgungsrohr mit dem Überwachungssystem zu koppeln.
Ionenimplantationssystem nach Anspruch 1, wobei das Überwachungssystem einen ersten Drucksensor, der mit dem ersten Dotierquellgasversorgungsrohr gekoppelt ist, einen zweiten Drucksensor, der mit dem zweiten Dotierquellgasversorgungsrohr gekoppelt ist, und einen Gassensor und eine Vakuumpumpe, die mit dem ersten Drucksensor und dem zweiten Drucksensor gekoppelt sind, aufweist.
Ionenimplantationssystem nach Anspruch 5, wobei die Vakuumpumpe eine Turbopumpe und eine Trockenpumpe umfasst.
Ionenimplantationssystem nach Anspruch 5, wobei die Vakuumpumpe mit dem ersten Dotierquellgasspeicherzylinder und dem zweiten Dotierquellgasspeicherzylinder über ein Abgassammelrohr gekoppelt ist.
Ionenimplantationssystem nach Anspruch 5, das ferner eine Steuereinheit aufweist, die konfiguriert ist, um Operationen des Ionenimplantierers, des Dotierquellgasversorgungssystems und des Überwachungssystems zu steuern.
Ionenimplantationssystem, das Folgendes aufweist: einen Ionenimplantierer in einem Gehäuse, wobei der Ionenimplantierer eine Ionenquelleinheit aufweist; ein Dotierquellgasversorgungssystem, das Folgendes aufweist: mehrere Dotierquellgasspeicherzylinder in einem Gaskabinett, das von dem Gehäuse entfernt angeordnet ist, wobei die mehreren Dotierquellgasspeicherzylinder einen ersten Satz der mehreren Dotierquellgasspeicherzylinder zum Zuführen eines ersten Dotierquellgases zu der Ionenquelleinheit und einen zweiten Satz der mehreren Dotierquellgasspeicherzylinder zum Zuführen eines zweiten Dotierquellgases zu der Ionenquelleinheit umfassen; und mehrere Dotierquellgasversorgungsrohre, die konfiguriert sind, um die mehreren Dotierquellgasspeicherzylinder mit der Ionenquelleinheit zu koppeln, wobei die mehreren Dotierquellgasversorgungsrohre einen ersten Satz der mehreren Dotierquellgasversorgungsrohre, der mit dem ersten Satz der mehreren Dotierquellgasspeicherzylinder gekoppelt ist, und einen ersten Satz der mehreren Dotierquellgasversorgungsrohre, der mit dem ersten Satz der mehreren Dotierquellgasspeicherzylinder gekoppelt ist, umfassen, wobei jedes der mehreren Dotierquellgasversorgungsrohre ein inneres Rohr, das konfiguriert ist, um ein entsprechendes Dotierquellgas zu strömen, und ein äußeres Rohr, das das innere Rohr umschließt, aufweist; und ein Überwachungssystem, das mehrere Drucksensoren und einen Gassensor, die mit dem äußeren Rohr jedes der mehreren Dotierquellgasversorgungsrohre gekoppelt sind, aufweist und konfiguriert ist, um eine Leckage jedes der mehreren Dotierquellgasversorgungsrohre zu überwachen.
Ionenimplantationssystem nach Anspruch 9, wobei das innere Rohr und das äußere Rohr ein elektrisch isolierendes Material aufweist.
Ionenimplantationssystem nach Anspruch 9, wobei das Überwachungssystem eine Vakuumpumpe aufweist, die jeweils mit dem äußeren Rohr jedes der mehreren Dotierquellgasversorgungsrohre gekoppelt ist.
Ionenimplantationssystem nach Anspruch 11, wobei die Vakuumpumpe mit jedem der mehreren Dotierquellgasspeicherzylinder gekoppelt ist.
Ionenimplantationssystem nach Anspruch 11, das ferner mehrere Massenströmungssteuerungen aufweist, wobei die mehreren Massenströmungssteuerungen eine erste Massenströmungssteuerung, die mit dem ersten Satz der mehreren Dotierquellgasversorgungsrohre gekoppelt ist, und eine zweite Massenströmungssteuerung, die mit dem zweiten Satz der mehreren Dotierquellgasversorgungsrohre gekoppelt ist, umfassen.
Ionenimplantationssystem nach Anspruch 11, das ferner mehrere Ventile aufweist, die mit den mehreren Dotierquellgasversorgungsrohren gekoppelt sind.
Ionenimplantationssystem nach Anspruch 11, das ferner mehrere Ventile aufweist, die mit den mehreren Dotierquellgasspeicherzylindern gekoppelt sind.
Verfahren, das Folgendes umfasst: Zuführen eines Dotierquellgases von einem ersten Dotierquellgasspeicherzylinder zu einer Ionenquelleinheit eines Ionenimplantierers über ein inneres Rohr eines ersten Dotierquellgasversorgungsrohrs, wobei der Ionenimplantierer in einem Gehäuse angeordnet ist, wobei der erste Dotierquellgasspeicherzylinder in einem Gaskabinett angeordnet ist, das außerhalb des Gehäuses liegt; und Erfassen eines Entweichens des Dotierquellgases durch Vorortüberwachung einer Druckänderung und des Vorhandenseins des Dotierquellgases in einem äußeren Rohr des ersten Dotierquellgasversorgungsrohrs.
Verfahren nach Anspruch 16, ferner umfassend das Stoppen der Zufuhr des Dotierquellgases von dem ersten Dotierquellgasspeicherzylinder als Reaktion auf eine Druckerhöhung und das Vorhandensein des Dotierquellgases in dem äußeren Rohr des ersten Dotierquellgasversorgungsrohrs oder als Reaktion auf eine Druckerhöhung in dem äußeren Rohr des ersten Dotierquellgasversorgungsrohrs.
Verfahren nach Anspruch 17, ferner umfassend das Zuführen des Dotierquellgases von einem zweiten Dotierquellgasspeicherzylinder über ein zweites Dotierquellgasversorgungsrohr zu der Ionenquelleinheit, wobei der zweite Dotierquellgasspeicherzylinder in dem Gaskabinett angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 16, ferner umfassend das Zuführen des Dotierquellgases von einem zweiten Dotierquellgasspeicherzylinder über ein zweites Dotierquellgasversorgungsrohr zu der Ionenquelleinheit als Reaktion darauf, dass eine Entleerung des ersten Dotierquellgasspeicherzylinders bevorsteht, wobei der zweite Dotierquellgasspeicherzylinder in dem Gaskabinett angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 19, ferner umfassend das Abführen des Dotierquellgases, das in dem ersten Dotierquellgasspeicherzylinder verblieben ist.