DE112014003838T5 - Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung - Google Patents

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Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die Schritte: Bereitstellen eines Halbleitersubstrats, Anordnen des Halbleitersubstrats auf einer elektrostatischen Haltevorrichtung, Einspannen des Halbleitersubstrats nach dem Erhöhen einer Temperatur der elektrostatischen Haltevorrichtung auf eine erste Temperatur, Erhöhen einer Temperatur der elektrostatischen Haltevorrichtung auf eine zweite Temperatur, die beim Einspannen des Halbleitersubstrats höher als die erste Temperatur ist, und Durchführen einer Behandlung am Halbleitersubstrat in einem Zustand, bei dem eine Temperatur der elektrostatischen Haltevorrichtung auf der zweiten Temperatur gehalten wird.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung, insbesondere ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung mit dem Schritt des Durchführens einer Wärmebehandlung an einem Halbleitersubstrat mit großem Durchmesser (insbesondere einen Durchmesser von mehr als 100 mm) bei hoher Temperatur.
  • Stand der Technik
  • Herkömmlicherweise wurde in einer Vorrichtung, die eine Behandlung zum Dotieren von Verunreinigungen in einem Halbleitersubstrat aus Silizium (Si) oder dergleichen oder eine Behandlung zur Bildung eines Films auf einem Halbleitersubstrat durchführt, weitgehend eine elektrostatische Haltevorrichtung (ein elektrostatischer Chuck) verwendet, die ein Halbleitersubstrat mit Hilfe einer elektrostatischen Anziehungskraft adsorbiert und hält. Beispielsweise offenbart die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2001-152335 (PTD 1) einen derartigen elektrostatischen Chuck, der mit einer Heizvorrichtung zum Einstellen einer Temperatur eines Halbleitersubstrats integral ausgebildet ist.
  • Gemäß dem PTD 1 wird das Substrat an einer vorbestimmten Position auf einer elektrostatischen Chuckplatte angeordnet, während ein elektrischer Strom an die Heizvorrichtung angelegt wird, um den elektrostatischen Chuck auf eine vorbestimmte Temperatur zu erwärmen. Anschließend wird eine elektrostatische Chuckstromversorgung aktiviert, und eine angelegte Spannung mit Bezug auf eine Adsorptionselektrode kumulativ erhöht, bis eine Temperatur des Substrats eine vorbestimmte Bezugstemperatur erreicht.
  • Zitationsliste
  • Patentdokument
    • PTD 1: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2001-152335
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • In den letzten Jahren wurde als Halbleitersubstrat zur Verwendung bei der Herstellung einer Halbleitervorrichtung ein Halbleitersubstrat mit einer großen Bandlücke verwendet, das eine Bandlücke aufweist, die größer ist als jene von Silizium. Dieser Halbleiter mit großer Bandlücke umfasst typischerweise einen Siliziumkarbid-(SiC)-Kristall, Galliumnitrid (GaN), Diamant, und dergleichen. Ferner wurde für eine effiziente Herstellung einer Halbleitervorrichtung, die ein derartiges Halbleitersubstrat mit großer Bandlücke verwendet, ein Durchmesser eines Halbleitersubstrats erhöht.
  • Wird jedoch ein Halbleitersubstrat mit großem Durchmesser verwendet, erhöht sich der Verwölbungsgrad in dem Halbleitersubstrat in dem Schritt des Wärmebehandelns des Halbleitersubstrats bei hoher Temperatur erheblich. Da darüber hinaus die Ebenheit des Siliziumkarbidsubstrats aufgrund dieser Verwölbung beeinträchtigt wird, ist es in so einem Fall schwierig, dass das Halbleitersubstrat an einem elektrostatischen Chuck einer Ionenimplantationsvorrichtung bei der Durchführung einer Ionenimplantation bei einer hohen Temperatur, wie beispielsweise eine Dotierungsbehandlung, anhaftet bzw. adsorbiert. Somit können Temperaturschwankungen in einer Halbleitersubstratebene auftreten.
  • Wird ferner eine Ionenimplantation in Bezug auf ein Halbleitersubstrat mit einer schlechten Ebenheit durchgeführt, können Schwankungen in der Form eines in dem Halbleitersubstrat ausgebildeten Verunreinigungsgebiets auftreten. Eine derartige Schwankung kann der Grund dafür sein, dass Schwankungen der Elementeigenschaften in der Halbleitersubstratebene zunehmen, so dass sich die Ausbeute der Halbleitervorrichtung verschlechtert.
  • Die vorliegende Erfindung wurde angesichts obiger Probleme konzipiert und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung bereitzustellen, das Produktionsschwankungen in der Halbleitersubstratebene im Schritt des Wärmebehandelns eines Halbleitersubstrats mit großem Durchmesser bei hoher Temperatur verringern kann.
  • Lösung des Problems
  • Ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die Schritte des Bereitstellens eines Halbleitersubstrats, des Anordnens des Halbleitersubstrats auf einer elektrostatischen Haltevorrichtung (bzw. Chuck), des Einspannens des Halbleitersubstrats nach der Erhöhung einer Temperatur der elektrostatischen Haltevorrichtung auf eine erste Temperatur, des Erhöhens einer Temperatur der elektrostatischen Haltevorrichtung auf eine zweite Temperatur, die beim Einspannen des Halbleitersubstrats höher als die erste Temperatur ist, und des Durchführens einer Behandlung an dem Halbleitersubstrat in einem Zustand, bei dem eine Temperatur der elektrostatischen Haltevorrichtung auf der zweiten Temperatur gehalten wird.
  • Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung können Herstellungsschwankungen in der Halbleitersubstratebene im Schritt des Wärmebehandelns eines Halbleitersubstrats mit großem Durchmesser bei hoher Temperatur verringert werden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt ein Diagramm eines Aufbaus einer Ionenimplantationsvorrichtung, die eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
  • 2 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • 3 zeigt eine schematische Ansicht, die eine Definition eines Verwölbungsgrads in dem Halbleitersubstrat darstellt.
  • 4 zeigt schematisch eine Kraft, die auf das Halbleitersubstrat auf der elektrostatischen Haltevorrichtung wirkt.
  • 5 zeigt ein Verfahren zur Überprüfung einer elektrostatischen Anziehungskraft der elektrostatischen Haltevorrichtung.
  • 6 zeigt ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform.
  • 7 zeigt ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform.
  • Beschreibung der Ausführungsformen
  • [Beschreibung der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung]
  • Zunächst werden die Inhalte der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zusammengefasst und aufgelistet.
    • (1) Ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die Schritte: Bereitstellen eines Halbleitersubstrats, Anordnen des Halbleitersubstrats auf einer elektrostatischen Haltevorrichtung, Einspannen des Halbleitersubstrats nach dem Erhöhen einer Temperatur der elektrostatischen Haltevorrichtung auf eine erste Temperatur, Erhöhen einer Temperatur der elektrostatischen Haltevorrichtung auf eine zweite Temperatur, die beim Einspannen des Halbleitersubstrats höher als die erste Temperatur ist, und Durchführen einer Behandlung am Halbleitersubstrat in einem Zustand, bei dem eine Temperatur der elektrostatischen Haltevorrichtung auf der zweiten Temperatur gehalten wird.
  • Gemäß diesem Aufbau wird in dem Zustand, in dem die Temperatur der elektrostatischen Haltevorrichtung auf eine Temperatur (erste Temperatur) erhöht wird, die niedriger als eine Behandlungstemperatur (zweite Temperatur) des Halbleitersubstrats ist, eine Verwölbung bzw. ein Verzug des Halbleitersubstrats auf der elektrostatischen Haltevorrichtung unterdrückt. Somit kann das Halbleitersubstrat sicher an die elektrostatische Haltevorrichtung adsorbieren. Indem die Temperatur der elektrostatischen Haltevorrichtung in diesem Zustand auf die zweite Temperatur erhöht wird, kann die Temperatur des Halbleitersubstrats gleichmäßig auf die zweite Temperatur erhöht werden. Da darüber hinaus die Ebenheit des Halbleitersubstrats beibehalten wird, können Prozessschwankungen in der Halbleitersubstratebene verringert werden. Folglich kann die Ausbeute der Halbleitervorrichtung verbessert werden.
    • (2) Gemäß dem Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung, wie zuvor beschrieben, wird in dem Schritt des Erhöhens einer Temperatur auf die zweite Temperatur die Erhöhung einer Temperatur der elektrostatischen Haltevorrichtung erfolgt, nachdem eine Temperatur des Halbleitersubstrats auf die erste Temperatur erhöht wurde.
  • Dabei wird abgewartet, bis eine Temperatur des Halbleitersubstrats gleichmäßig auf die erste Temperatur erhöht wurde, und anschließend wird eine Temperatur der elektrostatischen Haltevorrichtung auf die zweite Temperatur erhöht. Somit kann die Temperatur des Halbleitersubstrats gleichmäßig auf die zweite Temperatur erhöht werden.
    • (3) Gemäß dem Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung umfasst die elektrostatische Haltevorrichtung eine Elektrode, die ausgebildet ist, eine elektrostatische Anziehungskraft in Bezug auf das Halbleitersubstrat gemäß einer angelegten Spannung zu erzeugen. Im Schritt des Einspannens des Halbleitersubstrats wird eine erste Spannung an die Elektrode angelegt. In dem Schritt des Erhöhens einer Temperatur auf die zweite Temperatur wird die an die Elektrode angelegte Spannung auf eine zweite Spannung erhöht, die höher als die erste Spannung ist.
  • Obwohl eine Verspannung auf einer Haftfläche zwischen dem Halbleitersubstrat und der elektrostatischen Haltevorrichtung einwirkt, um eine Wärmeausdehnung des Halbleitersubstrats zu unterdrücken, wird diese Verspannung durch Erhöhen der elektrostatischen Anziehungskraft in Übereinstimmung mit einer Erhöhung der Substrattemperatur entspannt. Dementsprechend kann eine Stufe der elektrostatischen Haltevorrichtung vor einer Beschädigung geschützt werden.
  • Es sollte beachtet werden, dass die erste Spannung im Schritt des Einspannens des Halbleitersubstrats an die Elektrode angelegt werden kann, und die an die Elektrode angelegte Spannung kann in dem Schritt des Erhöhens der Temperatur auf die zweite Temperatur auf eine Spannung abgesenkt werden, die niedriger als die erste Spannung ist. Durch Verringern der elektrostatischen Anziehungskraft zum Zeitpunkt des Auftretens einer Verwölbung des Halbleitersubstrats auf der elektrostatischen Haltevorrichtung kann eine Rissbildung in dem Halbleitersubstrat verhindert werden.
  • Alternativ kann die an die Elektrode angelegte Spannung in dem Schritt des Einspannens des Halbleitersubstrats und in dem Schritt des Erhöhens die Temperatur auf die zweite Temperatur gleich sein. Da in diesem Fall ein Steuermechanismus zur Steuerung der angelegten Spannung an die elektrostatische Haltevorrichtung vereinfacht wird, können die Herstellungskosten verringert werden. Es sollte beachtet werden, dass in jedem der zuvor beschriebenen Fälle die zweite Spannung auf jede Spannung eingestellt wird, die das Auftreten einer Rissbildung in dem Halbleitersubstrat verhindern kann.
    • (4) Das Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung, wie zuvor beschrieben, umfasst, nach dem Schritt des Durchführens einer Behandlung am Halbleitersubstrat, ferner den Schritt des Lösens der Einspannung des Halbleitersubstrats nach dem Absenken einer Temperatur der elektrostatischen Haltevorrichtung auf die erste Temperatur.
  • Da somit die Einspannung des Halbleitersubstrats gelöst wird, nachdem die Temperatur der elektrostatischen Haltevorrichtung auf die erste Temperatur erhöht wurde, wird eine Verwölbung des Halbleitersubstrats nach dem Lösen der Einspannung unterdrückt, so dass ein Transport des Halbleitersubstrats auf einfache Weise durchgeführt werden kann. Da darüber hinaus nach dem Weitertransport des Halbleitersubstrats fortlaufend das nächste Halbleitersubstrat auf der elektrostatischen Haltevorrichtung angeordnet wird, kann der Durchsatz in den Fertigungsschritten erhöht werden.
    • (5) Das Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung, wie zuvor beschrieben, umfasst, nach dem Schritt des Durchführens einer Behandlung an dem Halbleitersubstrat, ferner den Schritt des Lösens der Einspannung des Halbleitersubstrats nach Absenken einer Temperatur der elektrostatischen Haltevorrichtung auf eine dritte Temperatur, die gleich oder niedriger als die zweite Temperatur und gleich oder höher als die erste Temperatur ist.
  • Wird in diesem Fall eine elektrostatische Anziehungskraft der elektrostatischen Haltevorrichtung in dem Zustand verringert, in dem das Halbleitersubstrat die dritte Temperatur erreicht, tritt eine Verwölbung in dem Halbleitersubstrat auf. Da sich somit ein Abstand zwischen der elektrostatischen Haltevorrichtung und dem Halbleitersubstrat vergrößert, kann das Halbleitersubstrat einfach von der elektrostatischen Haltevorrichtung abgelöst werden.
    • (6) In dem Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung, wie zuvor beschrieben, wird die erste Temperatur innerhalb eines Bereichs einer Substrattemperatur eingestellt, so dass der Grad einer Verwölbung des Halbleitersubstrats gleich oder kleiner als ein zulässiger Wert ist, der zum Einspannen des Halbleitersubstrats in die elektrostatische Haltevorrichtung geeignet ist.
  • Da auf diese Weise die Verwölbung des Halbleitersubstrats auf der elektrostatischen Haltevorrichtung in einem Zustand unterdrückt wird, bei dem die Temperatur der elektrostatischen Haltevorrichtung auf die erste Temperatur erhöht wird, kann das Halbleitersubstrat sicher an die elektrostatische Haltevorrichtung adsorbieren.
    • (7) In dem Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung, wie zuvor beschrieben, wird die erste Temperatur auf einen Temperaturbereich eingestellt, so dass eine Änderungsrate einer elektrostatischen Kapazität der elektrostatischen Haltevorrichtung vor und nach dem Schritt des Einspannens des Halbleitersubstrats gleich oder kleiner als ein Schwellenwert wird.
  • Die elektrostatische Kapazität der elektrostatischen Haltevorrichtung wird gemäß dem Vorhandensein oder Fehlen der elektrostatischen Anziehungskraft der elektrostatischen Haltevorrichtung geändert. Somit wird der Schwellenwert durch die Änderungsrate in der elektrostatischen Kapazität vor und nach dem Schritt des Einspannens des Halbleitersubstrats gebildet, und der Bereich der Substrattemperatur, bei dem diese Änderungsrate gleich oder geringer als der Schwellenwert ist, wird als der Bereich der Substrattemperatur eingestellt, bei dem die elektrostatische Haltevorrichtung das Halbleitersubstrat einspannen kann. Da auf diese Weise eine Verwölbung des Halbleitersubstrats auf der elektrostatischen Haltevorrichtung in dem Zustand, in dem die elektrostatische Haltevorrichtung auf die erste Temperatur erhitzt wird, unterdrückt wird, kann das Halbleitersubstrat fest an die elektrostatische Haltevorrichtung adsorbieren.
    • (8) In dem Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung wird, wie zuvor beschrieben, die erste Temperatur auf einen Temperaturbereich eingestellt, so dass eine Änderungsrate einer Temperatur des Halbleitersubstrats vor und nach dem Schritt des Einspannens des Halbleitersubstrats gleich oder größer als ein Schwellenwert wird.
  • Die Temperatur des Halbleitersubstrats auf der elektrostatischen Haltevorrichtung wird in Übereinstimmung mit dem Vorhandensein oder Fehlen der elektrostatischen Anziehungskraft der elektrostatischen Haltevorrichtung geändert. Somit wird ein Schwellenwert entsprechend dem Änderungswert in der Substrattemperatur vor und nach dem Schritt des Einspannens des Halbleitersubstrats gebildet, und der Bereich der Substrattemperatur, bei dem dieser Änderungswert größer als oder gleich dem Schwellenwert wird, wird als der Bereich der Substrattemperatur eingestellt, bei dem die elektrostatische Haltevorrichtung das Halbleitersubstrat entspannen kann. Da somit eine Verwölbung des Halbleitersubstrats auf der elektrostatischen Haltevorrichtung in einem Zustand, in dem die elektrostatische Haltevorrichtung auf eine erste Temperatur erhitzt wird, unterdrückt wird, kann das Halbleitersubstrat sicher an die elektrostatische Haltevorrichtung adsorbieren.
    • (9) In dem Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung, wie zuvor beschrieben, umfasst der Schritt des Durchführens einer Behandlung an einem Halbleitersubstrat den Schritt des Implantierens von Verunreinigungsionen in das Halbleitersubstrat. Die zweite Temperatur wird innerhalb eines Temperaturbereichs von gleich oder mehr als 100°C und gleich oder weniger als 800°C eingestellt. Die erste Temperatur wird in einen Temperaturbereich von gleich oder höher als Raumtemperatur und gleich oder niedriger als 700°C eingestellt.
  • Die zweite Temperatur wird so eingestellt, dass sie innerhalb des Temperaturbereichs von gleich oder höher als 100°C und gleich oder niedriger als 800°C, vorzugsweise in dem Temperaturbereich von gleich oder höher als 200°C und gleich oder niedriger als 600°C liegt. Da auf diese Weise Schwankungen in der Halbleitersubstratebene (Temperaturschwankungen und Prozessschwankungen) in dem Schritt des Implantierens von Verunreinigungsionen in das Halbleitersubstrat verringert werden können, kann die Ausbeute der Halbleitervorrichtung verbessert werden.
    • (10) In dem Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung, wie zuvor beschrieben, ist das Halbleitersubstrat ein Verbundhalbleitersubstrat mit einem Außendurchmesser von mehr als 100 mm.
  • Aufgrund dessen können, selbst bei der Verwendung eines Verbundhalbleitersubstrats mit großem Durchmesser, die Schwankungen in der Halbleitersubstratebene in dem Schritt des Wärmebehandelns des Halbleitersubstrats bei einer hohen Temperatur verringert werden. Somit kann eine Halbleitervorrichtung mit hohem Ertrag wirksam hergestellt werden.
    • (11) In dem Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung, wie zuvor beschrieben, ist das Halbleitersubstrat ein Siliziumkarbidhalbleitersubstrat mit einem Außendurchmesser von mehr als 100 mm.
  • In diesem Fall kann eine Siliziumkarbidhalbleitervorrichtung mit hohem Ertrag wirksam hergestellt werden.
  • [Ausführliche Beschreibung der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung]
  • Im Nachfolgenden werden die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Es sollte beachtet werden, dass gleiche oder sich entsprechender Elemente in den Zeichnungen mit denselben Bezugszeichen versehen sind und eine Beschreibung derselben nicht wiederholt wird.
  • Bezug nehmend auf 1 und 2 wird im Nachfolgenden ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Das Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst den Schritt des Wärmebehandelns eines Halbleitersubstrats bei hoher Temperatur. In der vorliegenden Ausführungsform wird als typisches Beispiel des Wärmebehandlungsschritts der Schritt des Implantierens von Verunreinigungsionen in das Halbleitersubstrat bei hoher Temperatur beschrieben. Es sollte beachtet werden, dass der Halbleitersubstratwärmebehandlungsschritt den Schritt des Bildens eines Films auf dem Halbleitersubstrat durch ein Vakuumverdampfungsverfahren, ein Sputterverfahren, ein CVD-Verfahren (chemische Dampfabscheidung) oder dergleichen umfasst. Darüber hinaus umfasst eine Herstellungsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zusätzlich zu einer Ionenimplantationsvorrichtung, die im Nachfolgenden beschrieben wird, eine CVD-Vorrichtung zur Bildung eines Oxidfilms (beispielsweise ein PSG-Oxidfilm, ein SiO2-Oxidfilm oder dergleichen), eine Trockenätzvorrichtung oder dergleichen.
  • <Gesamtaufbau der Herstellungsvorrichtung der Halbleitervorrichtung>
  • 1 zeigt ein Diagramm, das schematisch den Aufbau einer Ionenimplantationsvorrichtung darstellt, die eine Herstellungsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bildet.
  • Bezug nehmend auf 1 umfasst die Ionenimplantationsvorrichtung 1 eine Vakuumkammer 10, eine elektrostatische Haltevorrichtung (Chuck) 20, eine Gleichstromversorgung 30, einen Temperaturregler 40, eine Quelle 50 und einen Temperatursensor 60. Die Vakuumkammer 10 ist eine Prozesskammer zum Halten eines Objekts darin, wie beispielsweise ein Halbleitersubstrat, und zum Implantieren von Verunreinigungsionen auf eine Oberfläche des Objekts.
  • In der Vakuumkammer 10 sind die Quelle 50 und die elektrostatische Haltevorrichtung 20 derart befestigt, dass sie sich gegenüberliegen. Die Quelle 50 ist eine Ionisationsquelle zur Erzeugung von Verunreinigungsionen, die die erzeugten Verunreinigungsionen in Richtung des Objekts auf der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 abstrahlt.
  • Die elektrostatische Haltevorrichtung 20 umfasst eine Stufe mit einer scheibenförmigen Form unter Verwendung von Dielektrika, wobei das Halbleitersubstrat 70 auf dieser Stufe angeordnet wird. Die elektrostatische Haltevorrichtung 20 adsorbiert das Halbleitersubstrat 70, um das Halbleitersubstrat 70 in der Vakuumkammer 10 zu halten.
  • Insbesondere umfasst die elektrostatische Haltevorrichtung ein Paar von elektrostatischen Adsorptionselektroden 21, 22. Das Paar von elektrostatischen Adsorptionselektroden 21, 22 ist mit der Gleichstromversorgung 30, die außerhalb der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 angeordnet ist, verbunden. Die Gleichstromversorgung 30 legt eine positive Spannung an eine (die elektrostatische Adsorptionselektrode 21) des Paares von elektrostatischen Adsorptionselektroden 21, 22 und eine negative Spannung an die andere des Elektrodenpaares (elektrostatische Adsorptionselektrode 22) an.
  • Es sollte beachtet werden, dass die elektrostatische Haltevorrichtung 20, obwohl nicht explizit dargestellt, eine unipolare elektrostatische Adsorptionselektrode umfassen kann. Indem eine positive Spannung oder eine negative Spannung an die unipolare elektrostatische Adsorptionselektrode angelegt wird, wirkt eine Coulomb-Kraft zwischen einer elektrischen Ladung innerhalb der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 und einer Ladung, die zu einer positiven oder negativen Ladung in dem Halbleitersubstrat 70 gezogen wird. Dementsprechend wird eine elektrostatische Anziehungskraft zwischen der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 und dem Halbleitersubstrat 70 erzeugt.
  • Durch Anlegen einer positiven und negativen Spannung an jeweils die elektrostatische Adsorptionselektrode 21, 22, wie in 1 gezeigt, wird eine positive und negative elektrische Ladung auf entsprechenden Flächen der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 und dem Halbleitersubstrat 70 erzeugt. Die elektrostatische Anziehungskraft wirkt zwischen der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 und dem Halbleitersubstrat 70, so dass das Halbleitersubstrat 70 an die elektrostatische Haltevorrichtung 20 adsorbiert und von dieser gehalten (eingespannt) wird.
  • Es sollte beachtet werden, dass eine Spannungssteuerschaltung (nicht gezeigt) zur Änderung der an das Paar von elektrostatischen Adsorptionselektroden 21, 22 angelegten Spannungen in der Gleichstromversorgung 30 vorgesehen ist. Werden die an die elektrostatischen Adsorptionselektroden 21, 22 angelegten Spannungen größer, wird auch die elektrostatische Anziehungskraft, die zwischen der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 und dem Halbleitersubstrat 70 wirkt, größer. Wenn mit anderen Worten, die Spannungssteuerschaltung die an das Paar von elektrostatischen Adsorptionselektroden 21, 22 angelegte Spannungen ändert, ändert sich eine Größe der elektrostatischen Anziehungskraft.
  • Wenn darüber hinaus die Spannungssteuerschaltung die Polaritäten der an das Paar von elektrostatischen Adsorptionselektroden 21, 22 angelegte Spannungen umkehrt, werden elektrische Ladungen mit umgekehrten Polaritäten in Bezug auf die zuvor beschriebenen elektrischen Ladungen auf den entsprechenden Oberflächen der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 und des Halbleitersubstrats 70 erzeugt. Auf diese Weise heben sich die positive und die negative elektrische Ladung auf, so dass die sich auf der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 und dem Halbleitersubstrat 70 gesammelten elektrischen Ladungen verringern. Folglich verringert sich die Anziehungskraft der elektrostatischen Haltevorrichtung 20, so dass die Einspannung gelöst wird.
  • Die elektrostatische Haltevorrichtung 20 umfasst ferner eine Heizvorrichtung 25, die als ein Heizelement zum Erwärmen des Halbleitersubstrats 70 dient, und einen Temperatursensor 26. Die Heizvorrichtung 25 ist in der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 vorgesehen. Als Heizvorrichtung 25 kann jeder beliebige Heizmechanismus verwendet werden. Beispielsweise kann eine elektrothermische Heizvorrichtung verwendet werden. Der Temperatursensor ist in der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 vorgesehen und misst eine Temperatur der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 (im Nachfolgenden als ”Haltevorrichtungstemperatur” bezeichnet). Als Temperatursensor 26 kann ein Temperaturmessgeber verwendet werden. Eine Temperatursteuereinheit 40 erfasst einen Messwert des Temperatursensors 26 und steuert die Temperatur der elektrostatischen Haltevorrichtung 20. Umfasst die Heizvorrichtung 26 insbesondere eine elektrothermischen Heizvorrichtung, steuert die Temperatursteuereinheit 40 den zur Heizvorrichtung 25 geleiteten elektrischen Strom, so dass der Messwert des Temperatursensors 26 mit einer Solltemperatur übereinstimmt. Wird die elektrostatische Haltevorrichtung 20 durch die Heizvorrichtung 25 erwärmt und deren Temperatur erhöht, empfängt das Halbleitersubstrat 70 eine Wärmemenge von der elektrostatischen Haltevorrichtung 20, so dass sich dessen Temperatur erhöht. Indem auf diese Weise eine Temperatursteuerung für die elektrostatische Haltevorrichtung 20 durchgeführt wird, wird die Temperatur des Halbleitersubstrats 70 (im Nachfolgenden auch als ”Substrattemperatur” bezeichnet) auf eine Solltemperatur gesteurt. Der Temperatursensor 60 ist in der Vakuumkammer 10 vorgesehen und misst eine Substrattemperatur. Beispielsweise kann als Temperatursensor 60 ein Strahlungsthermometer verwendet werden. Es sollte beachtet werden, dass bei der Verwendung eines Strahlenthermometers der Temperatursensor 60 außerhalb der Vakuumkammer 10 angeordnet sein kann.
  • <Verfahren zur Herstellung der Halbleitervorrichtung>
  • 2 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Im Nachfolgenden wird der Prozess zum Implantieren von Verunreinigungsionen in das Halbleitersubstrat 70 unter Verwendung einer Ionenimplantationsvorrichtung 1, wie in 1 gezeigt, beschrieben.
  • Bezug nehmend auf 2 wird zunächst in dem Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung ein Schritt zum Bereitstellen des Halbleitersubstrats 70 (S10) durchgeführt. Als Halbleitersubstrat 70 kann ein Verbundhalbleitersubstrat mit einem Außendurchmesser von mehr als 100 nm verwendet werden. Das Verbundhalbleitersubstrat umfasst im Gegensatz zu dem Halbleitersubstrat mit großer Bandlücke ein Galliumarsenid (GaAs) Substrat und dergleichen. In der nachfolgenden Beschreibung wird als Halbleitersubstrat 70 ein Siliziumkarbidhalbleitersubstrat mit einem Außendurchmesser von mehr als 100 nm verwendet.
  • Im Nachfolgenden wird die Form des Halbleitersubstrats 70, das in dem Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird, detailliert beschrieben. Die Form des Halbleitersubstrats wird durch ein Verhältnis d/2R [μm/mm] einer Dicke d [μm] und eines Außendurchmessers 2R [mm] eines Halbleitersubstrats gebildet. Das Halbleitersubstrat 70 umfasst vorzugsweise einen Außendurchmesser 2R, der größer als 100 nm ist und das Verhältnis d/2R liegt innerhalb eines Bereichs von gleich oder mehr als 1 und gleich oder weniger als 5. Noch bevorzugter ist das Verhältnis d/2R gleich oder größer als 1,75 und gleich oder weniger als 5,0.
  • Anschließend wird der Schritt des Anordnens des Halbleitersubstrats 70 (S20) durchgeführt. In diesem Schritt wird das Halbleitersubstrat 70 in eine Vakuumkammer 10 der Ionenimplantationsvorrichtung 1 transportiert, und anschließend wird das Halbleitersubstrat 70 auf der Stufe der elektrostatischen Haltevorrichtung 20, wie in 1 gezeigt, angeordnet.
  • Anschließend wird der Schritt des Einspannens des Halbleitersubstrats 70 (S30) durchgeführt. In diesem Schritt wird eine positive und negative Spannung jeweils an das Paar der elektrostatischen Adsorptionselektroden 21, 22 in der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 angelegt, um die elektrostatische Anziehungskraft auf der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 zu erzeugen. Auf diese Weise wird das Halbleitersubstrat 70 auf der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 adsorbiert und von dieser gehalten.
  • Anschließend wird der Schritt des Erhöhens einer Temperatur der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 (S40) durchgeführt. In diesem Schritt steuert die Temperatursteuereinheit 40 einen der Heizvorrichtung 25 zugeführten elektrischen Strom, während eine Temperatur der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 mit Hilfe des Temperatursensors 26 gemessen wird, um die elektrostatische Haltevorrichtung 20 auf eine vorbestimmte Solltemperatur zu erhitzen. Diese Solltemperatur ist auf eine Temperatur für eine Ionenimplantationsbehandlung eingestellt. Die Temperatur der Ionenimplantationsbehandlung ist gleich oder höher als 100°C und gleich oder niedriger als 800°C, vorzugsweise gleich oder höher als 200°C und gleich oder niedriger als 600°C. Es sollte beachtet werden, dass die Solltemperatur in dem Fall, in dem das Siliziumkarbidhalbleitersubstrat verwendet wird, vorzugsweise gleich oder höher als 200°C und gleich oder niedriger als 600°C, beispielsweise in etwa 440°C, ist. Das an der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 adsorbierte und gehaltene Halbleitersubstrat 70 wird durch Wärmeübertragung von der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 erhitzt, so dass die Temperatur auf die Solltemperatur ansteigt (beispielsweise 440°C).
  • Als Nächstes wird der Schritt des Implantierens von Ionen in das Halbleitersubstrat 70 (S50) durchgeführt. In diesem Schritt werden die Verunreinigungsionen in das Halbleitersubstrat 70 implantiert, dessen Temperatur in dem Schritt des Erhöhens der Temperatur der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 auf die Solltemperatur erhöht wurde (S40). Insbesondere wird ein Gebiet mit einem p-Leitfähigkeitstyp in einer epitaktischen Schicht des Siliziumkarbidhalbleitersubstrats durch Implantieren von p-Verunreinigungen, wie beispielsweise Aluminium (Al), Bor (B) oder dergleichen, gebildet. Darüber hinaus wird ein Gebiet mit einer n-Leitfähigkeit durch Einbringen von n-Verunreinigungen, wie beispielsweise P (Phosphor) in die epitaktische Schicht gebildet.
  • Als Nächstes wird der Schritt des Absenkens einer Temperatur der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 (S60) durchgeführt. In diesem Schritt senkt die Temperatursteuereinheit 40 eine Temperatur der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 durch Verringern der elektrischen Strommenge, die der Heizvorrichtung 25 zugeführt wird, oder durch Sperren der elektrischen Stromzufuhr zur Heizvorrichtung 25 ab. Als Folge des Absenkens der Temperatur der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 wird auch die Substrattemperatur des Halbleitersubstrats 70 abgesenkt.
  • Als Nächstes wird der Schritt des Lösens der Einspannung des Halbleitersubstrats 70 (S70) durchgeführt. In diesem Schritt werden die Polaritäten der an das Paar der elektrostatischen Adsorptionselektroden 21, 22 in der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 angelegten Spannungen umgekehrt, um die Anziehungskraft der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 zu verringern.
  • Am Ende wird der Schritt des Transportierens des Halbleitersubstrats 70 (S80) durchgeführt. In diesem Schritt wird das Halbleitersubstrat 70 aus der Vakuumkammer 10 der Ionenimplantationsvorrichtung 1 transportiert. Damit ist das Durchführen einer Reihe von Ionenimplantationsschritten abgeschlossen.
  • Hierin treten eine Wärmeausdehnung und eine Verwölbung in dem Halbleitersubstrat 70, das auf der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 angeordnet ist, aufgrund des Erhitzens durch die elektrostatische Haltevorrichtung 20 (Heizvorrichtung) auf. In der nachfolgenden Beschreibung wird die Verwölbungsbedingung (im Nachfolgenden auch als ”Verwölbungsgrad”) des Halbleitersubstrats 70 als eine Höhendifferenz H zwischen einer höchsten Position und einer niedrigsten Position einer Hauptfläche des Halbleitersubstrats 70 in Bezug auf die Stufe der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 definiert, wenn das Halbleitersubstrat 70, wie in 3 gezeigt, auf der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 angeordnet ist. Es sollte beachtet werden, dass die Verwölbung des Halbleitersubstrats 70 den Fall umfasst, bei dem die Hauptfläche des Halbleitersubstrats 70 zur Seite der Stufe (der Fall in 3) vorsteht, und den Fall umfasst, bei dem die Hauptfläche des Halbleitersubstrats 70 zur Seite gegenüber der Stufe vorsteht. Der Verwölbungsgrad h stellt eine Größe der Verwölbung in diesen beiden Fällen dar.
  • Der Verwölbungsgrad h des Halbleitersubstrats 70 nimmt mit zunehmender Substrattemperatur im Allgemeinen zu. Jedoch kann sich eine Beziehung zwischen der Substrattemperatur und dem Verwölbungsgrad h aufgrund eines Materials und einer Kristallstruktur des Halbleitersubstrats ändern. Selbst bei gleichartigen Halbleitersubstraten weist ein Halbleitersubstrat mit großem Außendurchmesser einen höheren Verwölbungsgrad h bei derselben Substrattemperatur auf. Es sollte beachtet werden, dass das Halbleitersubstrat 70 eine Kristallebene aufweisen kann, die eine Si-Ebene oder eine C-Ebene umfasst. Darüber hinaus kann die Verwölbung des Halbleitersubstrats 70 bei Zimmertemperatur in dem Fall auftreten, bei dem die Hauptfläche des Halbleitersubstrats 70 in Richtung der Seite der Stufe vorsteht oder in dem Fall auftreten, bei dem die Hauptfläche des Halbleitersubstrats 70 zur Seite gegenüber der Stufe vorsteht.
  • 4 zeigt schematisch eine Kraft, die auf das Halbleitersubstrat 70 auf der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 wirkt. Bezug nehmend auf 4, werden eine positive und eine negative Spannung jeweils an das Paar von elektrostatischen Adsorptionselektroden 21, 22 angelegt, so dass eine positive und eine negative elektrische Ladung auf den entsprechenden Flächen der elektrostatischen Haltevorrichtung und des Halbleitersubstrats 70 erzeugt werden. Diese elektrischen Ladungen erzeugen die elektrostatische Anziehungskraft zwischen der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 und dem Halbleitersubstrat 70. Insbesondere weist die elektrostatische Anziehungskraft eine Größe auf, die einer Summe einer Coulomb-Kraft FC, die zwischen einer elektrischen Ladung innerhalb der elektrostatisch polarisierten elektrostatischen Haltevorrichtung 20 und einer elektrischen Ladung, die zu einer positiven oder negativen elektrischen Ladung in dem Halbleitersubstrat 70 gezogen wird, wirkt, und einer Johnson Rarbeck-Kraft FJR, die durch einen feinen elektrischen Stromfluss über einen schmalen Spalt zwischen dem Halbleitersubstrat 70 und der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 erzeugt wird, entspricht. Es sollte beachtet werden, dass die Größe der Coulomb-Kraft FC und die Größe der Johnson Rarbeck-Kraft FJR umgekehrt proportional zu einem Abstand zwischen dem Halbleitersubstrat 70 und der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 sind. Somit wird mit zunehmendem Abstand zwischen dem Halbleitersubstrat 70 und der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 die elektrostatische Anziehungskraft kleiner.
  • Wenn darüber hinaus die Substrattemperatur durch Wärmeübertragung von der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 ansteigt, wirkt eine Kraft FW, die für die Verwölbung verantwortlich ist, auf das Halbleitersubstrat 70. Diese Kraft FW nimmt mit zunehmender Substrattemperatur zu, und versieht das Halbleitersubstrat 70 mit einer schalenförmigen Wölbung (3), bei der ein mittlerer Abschnitt des Halbleitersubstrats 70 eingedrückt ist.
  • Somit bewirkt die Verwölbung des Halbleitersubstrats 70 bei hoher Substrattemperatur, dass der Abstand zwischen dem Halbleitersubstrat 70 und der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 größer wird, so dass annähernd keine elektrostatische Anziehungskraft (= FC + FJR) wirken und das Halbleitersubstrat 70 nur schwer an die elektrostatische Haltevorrichtung 20 adsorbieren kann. Um eine Adsorption des Halbleitersubstrats 70 an die elektrostatische Haltevorrichtung 20 zu ermöglichen, wäre es notwendig, die elektrostatische Anziehungskraft zwischen der elektrostatischen Haltevorrichtung und dem Halbleitersubstrat 70 dann zu erzeugen, wenn die Substrattemperatur einen Wert aufweist, bei dem keine Verwölbung in dem Halbleitersubstrat 70 auftritt.
  • Somit wird in dem Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform, nach dem Erhöhen der Temperatur der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 auf eine vorbestimmte Bereitschaftstemperatur, die elektrostatische Anziehungskraft zwischen der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 und dem Halbleitersubstrat erzeugt. In einem Zustand, in dem das Halbleitersubstrat 70 an die elektrostatische Haltevorrichtung 20 adsorbiert und von dieser gehalten wird, wird anschließend die Temperatur der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 auf eine Solltemperatur für den Ionenimplantationsschritt weiter erhöht.
  • Mit anderen Worten wird in der vorliegenden Ausführungsform die Temperatur der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 durch einen Temperaturerhöhungsprozess in wenigstens zwei Schritten auf die Solltemperatur erhöht. Dabei wird das Halbleitersubstrat 70 an die elektrostatische Haltevorrichtung 20 nach der Durchführung des ersten Schritts des Temperaturerhöhungsprozesses adsorbiert, und der zweite Schritt des Temperaturerhöhungsprozesses wird in einem Zustand durchgeführt, bei dem das Halbleitersubstrat 70 an die elektrische Haltevorrichtung 20 adsorbiert ist.
  • <Einstellen der Bereitschaftstemperatur>
  • Hierin bezeichnet der Begriff ”Bereitschaftstemperatur” (Standby-Temperatur) eine Temperatur, die niedriger ist als die Solltemperatur (beispielsweise 440°C) des Ionenimplantationsschritts, und die so eingestellt, dass sie in einem Bereich der Substrattemperatur liegt, bei der die elektrostatische Anziehungskraft zwischen der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 und dem Halbleitersubstrat 70 erzeugt werden kann. Insbesondere wird die Bereitschaftstemperatur so eingestellt, dass sie in einem Bereich der Substrattemperatur liegt, bei der der Verwölbungsgrad h des Halbleitersubstrats (3) gleich oder kleiner als der zulässige Wert ist, bei dem die elektrostatische Haltevorrichtung 20 das Halbleitersubstrat 70 einspannen kann. Dieser zulässige Wert entspricht einem Grenzwert des Verwölbungsgrades h des Halbleitersubstrats, bei dem eine noch stärkere Verwölbung des Halbleitersubstrats 70 dazu führt, dass die elektrostatische Anziehungskraft nicht zwischen der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 und dem Halbleitersubstrat 70 erzeugt werden kann.
  • Als Beispiele für den zulässigen Wert des Verwölbungsgrades h kann in dem Halbleitersubstrat mit einem Außendurchmesser 2R = 150 mm und einer Dicke d = 500 μm, wenn die Substrattemperatur Zimmertemperatur aufweist, die elektrostatische Haltevorrichtung das Halbleitersubstrat mit einem Verwölbungsgrad h = 35 μm einspannen, jedoch kann das Halbleitersubstrat mit einem Verwölbungsgrad von h = 40 μm nicht eingespannt werden. Andererseits kann in dem Fall, in dem die Substrattemperatur 440°C beträgt, das Halbleitersubstrat mit dem Verwölbungsgrad h = 480 μm eingespannt werden, jedoch kann das Halbleitersubstrat mit dem Verwölbungsgrad h = 500 μm nicht eingespannt werden.
  • Als weiteres Beispiel kann die elektrostatische Haltevorrichtung 20 in einem Halbleitersubstrat mit einem Außendurchmesser von 2R = 150 mm und einer Dicke d = 350 μm, bei einer Substrattemperatur von 300°C, das Halbleitersubstrat mit einem Verwölbungsgrad h = 480 μm einspannen, jedoch kann das Halbleitersubstrat mit einem Verwölbungsgrad von h = 500 μm nicht eingespannt werden. Beträgt andererseits die Substrattemperatur 150°C, kann das Halbleitersubstrat mit dem Verwölbungsgrad h = 80 μm eingespannt werden, jedoch kann das Halbleitersubstrat mit dem Verwölbungsgrad h = 100 μm nicht eingespannt werden.
  • Der Substrattemperaturbereich, bei dem die elektrostatische Anziehungskraft zwischen der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 und dem Halbleitersubstrat 70 erzeugt wird, kann gemäß einem Auswertungsergebnis einer Beziehung zwischen einer Ebenheit des Halbleitersubstrats 70 und der elektrostatischen Anziehungskraft der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 eingestellt werden. Die Beziehung zwischen der Ebenheit des Halbleitersubstrats 70 und der elektrostatischen Anziehungskraft der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 kann mit dem nachfolgend beschriebenen Verfahren ermittelt werden.
  • 5 stellt ein Verfahren zur Ermittlung einer elektrostatischen Anziehungskraft der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 dar. Ein Bereich RGN in 5(a) zeigt eine Stufe der elektrostatischen Haltevorrichtung 20. Die Stufe der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 wird durch eine entsprechende Schaltung mit zwei elektrostatischen Kapazitäten C1, C2 dargestellt, die in Reihe geschaltet sind und einen geerdeten Mittelpunkt aufweisen, wenn das Halbleitersubstrat 70 nicht darauf angeordnet ist (siehe 5(b)).
  • Wird anschließend das Halbleitersubstrat 70 auf der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 angeordnet, wie in 5(c) gezeigt, wird eine elektrostatische Kapazität C3 des Halbleitersubstrats 70 parallel mit der Reihenschaltung der elektrostatischen Kapazität C1, C2 auf der Ersatzschaltung verbunden. Somit ändert sich vor und nach der Anordnung des Halbleitersubstrats 70 die elektrostatische Kapazität der gesamten elektrostatischen Haltevorrichtung 20.
  • Ferner wird die elektrostatische Kapazität C3 des Halbleitersubstrats 70 durch das Adsorptionsvermögen des Halbleitersubstrats 70 verändert und nimmt mit zunehmender Adsorptivität des Halbleitersubstrats 70 zu. Somit ändert sich die elektrostatische Kapazität der gesamten elektrostatischen Haltevorrichtung 20 entsprechend dem Vorhandensein oder dem Fehlen des Halbleitersubstrats 70 auf der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 und gemäß dem Vorhandensein oder Fehlen der elektrostatischen Anziehungskraft der elektrostatischen Haltevorrichtung 20.
  • Somit wird in der vorliegenden Ausführungsform die Änderungsrate der elektrostatischen Kapazität der gesamten elektrostatischen Haltevorrichtung 20 berechnet und die elektrostatische Anziehungskraft der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 auf der Grundlage der Änderungsrate der berechneten elektrostatischen Kapazität ermittelt. Insbesondere wird die elektrostatische Kapazität der gesamten elektrostatischen Haltevorrichtung 20 zu dem Zeitpunkt gemessen, bei dem die Wechselspannung an die elektrostatische Haltevorrichtung 20 angelegt wird. Die Messung der elektrostatischen Kapazität erfolgt in dem Zustand, in dem das Halbleitersubstrat 70 nicht auf der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 angeordnet ist, in dem Zustand, in dem das Halbleitersubstrat 70 auf der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 angeordnet ist, aber keine Spannung an die elektrostatischen Adsorptionselektroden 21, 22 angelegt ist, und in dem Zustand, in dem das Halbleitersubstrat 70 auf der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 angeordnet ist und eine Spannung an die elektrostatischen Adsorptionselektroden 21, 22 angelegt ist. Nachdem die Messwerte der drei elektrostatischen Kapazitäten entsprechend den jeweiligen zuvor beschriebenen drei Zuständen erhalten wurden, können die erhaltenen Messwerte anschließend verwendet werden, um die Änderungsrate in der elektrostatischen Kapazität von dem Messwert in dem Zustand, in dem das Halbleitersubstrat 70 nicht angeordnet ist, zu berechnen.
  • Genauergesagt, wenn vorgesehen ist, dass die elektrostatische Kapazität der gesamten elektrostatischen Haltevorrichtung 20 in dem Zustand, in dem das Halbleitersubstrat 70 nicht angeordnet ist, C0 ist, wird die Änderungsrate ΔC der gesamten elektrostatischen Kapazität C der gesamten elektrostatischen Haltevorrichtung 20 durch den nachfolgenden Ausdruck (1) definiert. ΔC = |C0 – C|/C0 (1)
  • Unter der Annahme dass die elektrostatische Kapazität der gesamten elektrostatischen Haltevorrichtung 20 in dem Zustand, in dem das Halbleitersubstrat 70 angeordnet ist, aber keine Spannung an die elektrostatischen Adsorptionselektroden 21, 22 angelegt ist, COFF ist, wird ferner die Änderungsrate ΔCOFF der elektrostatischen Kapazität durch Anordnen des Halbleitersubstrats 70 durch den nachfolgenden Ausdruck (2) definiert. Darüber hinaus, unter der Annahme, dass die elektrostatische Kapazität der gesamten elektrostatischen Haltevorrichtung 20 in dem Zustand, in dem das Halbleitersubstrat 70 angeordnet ist und die Spannung an die elektrostatischen Adsorptionselektroden 21, 22 angelegt wird, CON ist, wird die Änderungsrate ΔCON der elektrostatischen Kapazität durch Anlegen der Spannung an die elektrostatische Haltevorrichtung 20 durch den nachfolgenden Ausdruck (3) definiert. ΔCOFF = |C0 – COFF|/C0 (2) ΔCON = |C0 – CON|/C0 (3)
  • Als ein Beispiel der Änderungsrate ΔC der elektrostatischen Kapazität wird im Falle eines Siliziumkarbidhalbleitersubstrats mit einem Außendurchmesser größer als 100 mm ΔCOFF 80%. Wenn darüber hinaus keine Verwölbung in dem zum Siliziumkarbidhalbleitersubstrat auftritt (idealerweise beträgt der Verwölbungsgrad h annähernd Null), ändert sich ΔCON beinahe kaum von ΔCOFF und beträgt 80%. Mit anderen Worten, adsorbiert das Halbleitersubstrat 70 normal auf der elektrostatischen Haltevorrichtung 20, nehmen die elektrostatischen Kapazitäten C vor und nach dem Anlegen der Spannung an die elektrostatische Haltevorrichtung 20 im Wesentlichen die gleichen Werte an (CON ≒ COFF).
  • Tritt andererseits eine Verwölbung in dem Siliziumkarbidhalbleitersubstrat auf (Verwölbungsgrad h ≠ 0), nimmt ΔCON einen Wert von 50% ein. Mit anderen Worten, adsorbiert das Halbleitersubstrat 70 nicht normal an elektrostatischer Haltevorrichtung 20, ändert sich die elektrostatische Kapazität C vor und nach dem Anlegen der Spannung an die elektrostatische Haltevorrichtung 20 (ΔCON ≠ ΔCOFF).
  • Beträgt hierin die Änderungsrate in der elektrostatischen Kapazität C der gesamten elektrostatischen Haltevorrichtung 20 vor und nach dem Anlegen der Spannung an die elektrostatische Haltevorrichtung 20 ΔCOFF→ON, wird die Änderungsrate ΔCOFF→ON in der elektrostatischen Kapazität durch den nachfolgenden Ausdruck (4) dargestellt. Wie zuvor beschrieben, bildet die Änderungsrate ΔCOFF→ON der elektrostatischen Kapazität einen Index zur Ermittlung des Adsorptionsvermögens der elektrostatischen Haltevorrichtung 20. ΔCOFF→ON = |COFF – CON|/COFF (4)
  • In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Schwellenwert in der Änderungsrate ΔCOFF→ON der elektrostatischen Kapazität bestimmt, und der Substrattemperaturbereich, bei dem ΔCOFF→ON gleich oder kleiner als der Schwellenwert wird, wird als der Substrattemperaturbereich eingestellt, bei dem die elektrostatische Anziehungskraft zwischen der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 und dem Halbleitersubstrat 70 erzeugt werden kann. Anschließend wird die Bereitschaftstemperatur innerhalb des festgelegten Bereichs der Substrattemperatur festgelegt. Beispielsweise wird in dem Fall, in dem ein Siliziumkarbidhalbleitersubstrat einen Außendurchmesser von mehr als 100 mm aufweist, der Schwellenwert auf 10% eingestellt.
  • Die Bereitschaftstemperatur ist gleich oder höher als die Raumtemperatur und gleich oder niedriger als die 700°C, vorzugsweise gleich oder höher als 100°C und gleich oder niedriger als 500°C. Es sollte beachtet werden, dass die Soll-Temperatur in dem Fall, in dem das Siliziumkarbidhalbleitersubstrat verwendet wird, vorzugsweise gleich oder höher als 100°C und gleich oder niedriger als 500°C, beispielsweise in etwa 340°C, ist.
  • Da mit einem derartigen Aufbau ein Wölben des Halbleitersubstrats bei der Erhöhung der Temperatur der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 auf die Bereitschaftstemperatur unterdrückt wird, kann das Halbleitersubstrat 70 fest auf der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 adsorbieren. Folglich kann die Temperatur des Halbleitersubstrats 70 gleichmäßig auf die Soll-Temperatur erhöht werden. Darüber hinaus kann die Form des Verunreinigungsgebiets, das in dem Halbleitersubstrat 70 durch die Ionenimplantation gebildet wurde, einheitlich ausgebildet werden. Folglich kann die Ausbeute der Halbleitervorrichtung verbessert werden.
  • Indem ferner die Bereitschaftstemperatur auf einen oberen Grenzwert des Substrattemperaturbereichs festgelegt wird, bei der die elektrostatische Anziehungskraft zwischen der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 und dem Halbleitersubstrat 70 gebildet wird, kann die Zeit, die benötigt wird, um die Temperatur des Halbleitersubstrats 70 von der Bereitschaftstemperatur auf die Soll-Temperatur zu erhöhen, verkürzt werden. Dementsprechend kann die Leistung des Ionenimplantationsprozesses verbessert werden.
  • Es sollte beachtet werden, dass in der vorliegenden Ausführungsform das Konfigurationsbeispiel beschrieben wird, bei dem die Bereitschaftstemperatur auf der Grundlage der Änderungsrate ΔCOFF→ON der elektrostatischen Kapazität der gesamten elektrostatischen Haltevorrichtung 20 vor und nach dem Anlegen der Spannung an die elektrostatische Haltevorrichtung 20 festgelegt wird. Jedoch ist es auch möglich, die Bereitschaftstemperatur auf der Grundlage des Änderungswertes in der Substrattemperatur vor und nach dem Anlegen der Spannung an die elektrostatische Haltevorrichtung 20 einzustellen.
  • Beispielsweise wird im Falle eines Siliziumkarbidhalbleitersubstrats mit einem Außendurchmesser von mehr als 100 mm, solange das Halbleitersubstrat 70 normal an die elektrostatische Haltevorrichtung 20 adsorbiert, der durch den Temperatursensor 60 gemessene Wert der Substrattemperatur um gleich oder mehr als 100°C vor und nach dem Anlegen der Spannung an die elektrostatische Haltevorrichtung 20 geändert. Andererseits wird in dem Fall, in dem das Halbleitersubstrat 70 nicht normal an die elektrostatische Haltevorrichtung 20 adsorbiert, der durch den Temperatursensor gemessene Wert der Substrattemperatur um etwa 50°C vor und nach dem Anlegen der Spannung an die elektrostatische Haltevorrichtung 20 geändert. Mit anderen Worten, dient der Änderungswert in der Substrattemperatur vor und dem nach dem Anlegen der Spannung an die elektrostatische Haltevorrichtung 20 als ein Index zur Ermittlung des Adsorptionsvermögens der elektrostatischen Haltevorrichtung 20. Indem somit ein Schwellenwert in dem Änderungswert der Substrattemperatur bestimmt und die Bereitschaftstemperatur innerhalb des Bereichs der Substrattemperatur festgelegt wird, bei dem der Änderungswert in der Substrattemperatur gleich oder größer als der Schwellenwert wird, kann das Halbleitersubstrat 70 fest an die elektrostatische Haltevorrichtung 20 adsorbieren.
  • <Erste Ausführungsform>
  • In Bezug auf 6 wird eine erste Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • 6 zeigt Veränderungen in einer angelegten Spannung an die elektrostatische Haltevorrichtung 20 mit der Zeit, eine Temperatur der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 und die Substrattemperatur in dem Prozess zur Implantation von Verunreinigungsionen in das Halbleitersubstrat 70 (2). Die Horizontalachse gibt die Zeit und die Vertikalachse eine Temperatur oder eine Spannung an. Der untere Teil der 6 zeigt Schwankungen in der an die elektrostatische Haltevorrichtung 20 angelegten Spannung mit der Zeit von dem Schritt des Anordnens des Halbleitersubstrats 70 (S20) bis zu dem Schritt des Transportierens des Halbleitersubstrats 70 (S80). Der mittlere Teil der 6 zeigt Schwankungen in der Temperatur (Haltevorrichtungstemperatur) der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 mit der Zeit von dem Schritt des Anordnens des Halbleitersubstrats 70 (S20) bis zu dem Schritt des Transportierens des Halbleitersubstrats 70 (S80). Der obere Teil der 6 zeigt Schwankungen in der Temperatur (Substrattemperatur) des Halbleitersubstrats mit der Zeit, das Wärme von der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 aufnimmt. Diese Substrattemperatur wird durch den Temperatursensor 60 gemessen (1). Es sollte beachtet werden, dass Tstb die Bereitschaftstemperatur und Ttgt die Soll-Temperatur in dem Ionenimplantationsschritt darstellen (S50).
  • Zum Zeitpunkt (Zeit t1) des Anordnens des Halbleitersubstrats 70 wird die elektrostatische Haltevorrichtung 20 durch die Heizvorrichtung 25 erwärmt und deren Temperatur auf die Bereitschaftstemperatur Tstb erhöht. Zu diesem Zeitpunkt wird noch keine Spannung an das Paar von elektrostatischen Adsorptionselektroden 21, 22 der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 angelegt und keine elektrostatische Anziehungskraft zwischen der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 und dem Halbleitersubstrat 70 erzeugt.
  • Nach dem Zeitpunkt (Zeit t1) des Anordnens des Halbleitersubstrats 70 empfängt das Halbleitersubstrat 79 die von der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 übertragene Wärme, wodurch sich die Temperatur des Halbleitersubstrats 70 erhöht. Da jedoch die Substrattemperatur nicht die Bereitschaftstemperatur Tstb übersteigt, wird eine Verwölbung des Halbleitersubstrats 70 unterdrückt.
  • Anschließend wird in dem Zustand, in dem die Temperatur der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 auf die Bereitschaftstemperatur Tstb erhöht wurde, eine Spannung an das Paar von elektrostatischen Adsorptionselektroden 21, 22 der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 angelegt (Zeit t2). Zu diesem Zeitpunkt kann, wie in 6 gezeigt, die an die elektrostatische Haltevorrichtung 20 angelegte Spannung unverzüglich mit gleichbleibender Geschwindigkeit auf die vorbestimmte Soll-Spannung VESC erhöht werden. Alternativ kann die angelegte Spannung, wie nachfolgend beschrieben, auf eine Spannung niedriger als die Soll-Spannung VESC festgelegt werden.
  • Da eine Verwölbung des Halbleitersubstrats 70 unterdrückt wird, wird die elektrostatische Anziehungskraft zwischen der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 und dem Halbleitersubstrat 70 erzeugt, so dass das Halbleitersubstrat 70 an der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 adsorbiert. Das Halbleitersubstrat 70 empfängt die von der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 übertragene Wärme, wodurch dessen Temperatur weiter erhöht wird, um die gleiche Temperatur (Bereitschaftstemperatur Tstb) wie die elektrostatische Haltevorrichtung 20 zu erzielen.
  • In dem Zustand, in dem die Substrattemperatur die Bereitschaftstemperatur Tstb erreicht hat, beginnt der Schritt des Erhöhens der Temperatur der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 (S40) (Zeit t3). Die Temperatursteuereinheit 40 in der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 steuert einen an die Heizvorrichtung 25 angelegten elektrischen Strom, um die Temperatur der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 auf die Solltemperatur Ttgt zu erhöhen (Zeit t4). Nach dem Erhöhen der Temperatur der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 wird auch die Substrattemperatur auf die Solltemperatur Ttgt erhöht.
  • Erreicht die Substrattemperatur die Solltemperatur Ttgt, wird der Ionenimplantationsschritt in das Halbleitersubstrat 70 (S50) durchgeführt. Während des Ionenimplantationsschritts wird die Substrattemperatur auf der Solltemperatur Ttgt gehalten.
  • Nachdem der Ionenimplantationsschritt beendet wurde (Zeit t5) beginnt der Schritt des Absenkens der Temperatur der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 (S60). Die Temperatursteuereinheit 40 verringert die an die Heizvorrichtung 25 angelegte elektrische Strommenge oder beendet die elektrische Stromzufuhr zu der Heizvorrichtung 25, um die Temperatur der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 auf die Bereitschaftstemperatur Tstb zu verringern (Zeit t6).
  • Nach dem Absenken der Temperatur der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 wird die Temperatur des Halbleitersubstrats 70 verringert. Erreicht die Substrattemperatur die Bereitschaftstemperatur Tstb, wird der Schritt des Lösens der Einspannung des Halbleitersubstrats 70 (S70) durchgeführt (Zeit t7). In diesem Schritt wird die elektrostatische Anziehungskraft durch Umkehren der Polaritäten der an das Paar von elektrostatischen Adsorptionselektroden 21, 22 in der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 angelegten Spannungen verringert. In dem Zustand, in dem das Halbleitersubstrat 70 nicht an die elektrostatische Haltevorrichtung 20 adsorbiert, wird der Halbleitersubstrat 70 aus der Vakuumkammer 10 der Ionenimplantationsvorrichtung 1transportiert (Zeit t8).
  • In der ersten Ausführungsform wird eine Zeitdauer von dem Zeitpunkt (Zeit t2), bei dem begonnen wird, eine Spannung an die elektrostatische Haltevorrichtung 20 anzulegen, bis zu dem Zeitpunkt (Zeit t3), bei dem mit der Erhöhung der Temperatur der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 begonnen wird, derart eingestellt, dass diese die Zeit einschließt, die benötigt wird, um die Temperatur in der Halbleitersubstratebene 70 auf die Bereitschaftstemperatur Tstb zu vereinheitlichen. Mit anderen Worten, nachdem gewartet wurde, bis sich die Temperatur des Halbleitersubstrats 70 gleichmäßig auf die Bereitschaftstemperatur Tstb erhöht hat, beginnt der zweite Schritt des Prozesses der Erhöhung der Temperatur. Dementsprechend wird in dem zweiten Schritt des Prozesses zur Erhöhung der Temperatur die Temperatur des Halbleitersubstrats 70 in kurzer Zeit gleichmäßig auf die Solltemperatur Ttgt erhöht.
  • Obwohl die erste Ausführungsform einen Aufbau darstellt, bei dem die Spannung in dem Zustand, in dem die elektrostatische Haltevorrichtung 20 auf der Bereitschaftstemperatur Tstb gehalten wird, an das Paar von elektrostatischen Adsorptionselektroden 21, 22 der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 angelegt werden, ist es auch möglich, eine Spannung an die elektrostatische Haltevorrichtung 20 anzulegen, während die Temperatur der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 erhöht wird. In diesem Fall wird die Spannung nach dem Erhöhen der Temperatur der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 auf die Bereitschaftstemperatur Tstb an die elektrostatische Haltevorrichtung 20 angelegt.
  • Da darüber hinaus in der ersten Ausführungsform die Einspannung des Halbleitersubstrats 70 nach dem Absenken der Temperatur der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 auf die Bereitschaftstemperatur Tstb gelöst wird, wird eine Verwölbung des Halbleitersubstrats 70 nach dem Lösen der Einspannung unterdrückt, so dass der Transport des Halbleitersubstrats 70 auf einfache Weise durchgeführt werden kann. Da darüber hinaus das nachfolgende Halbleitersubstrat 70 ohne Unterbrechung auf der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 angeordnet werden kann, nachdem das Halbleitersubstrat 70 weiter transportiert wurde, kann der Durchsatz im Ionenimplantationsprozess verbessert werden.
  • <Zweite Ausführungsform>
  • Bezugnehmend auf 7, wird eine zweite Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • 7 zeigt Schwankungen in einer an die elektrostatische Haltevorrichtung 20 angelegten Spannung mit der Zeit, eine Temperatur der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 und eine Substrattemperatur in dem Schritt des Implantierens von Verunreinigungsionen in das Halbleitersubstrat 70 (2). Die Horizontalachse in der 7 kennzeichnet die Zeit und die Vertikalachse kennzeichnet eine Temperatur oder eine Spannung. Wie in der 6 zeigt der untere Teil der 7 Schwankungen in der an die elektrostatische Haltevorrichtung 20 angelegten Spannung mit der Zeit von dem Schritt des Anordnens des Halbleitersubstrats 70 (S20) bis zu dem Schritt des Transportierens des Halbleitersubstrats 70 (S80). Der mittlere Teil der 7 zeigt Schwankungen in einer Temperatur (Haltevorrichtungstemperatur) mit der Zeit von dem Schritt des Anordnens des Halbleitersubstrats 70 (S20) bis zu dem Schritt des Transportierens des Halbleitersubstrats 70 (S80). Der obere Teil der 7 zeigt Schwankungen in der Temperatur (Substrattemperatur) des Halbleitersubstrats 70 mit der Zeit, das Wärme von der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 empfängt.
  • Das Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von dem Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform, die in 6 gezeigt ist, hinsichtlich des Schritts des Einspannens des Halbleitersubstrats 70 (S30), des Schritts des Erhöhens der Temperatur der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 (S40) und in dem Schritt des Absenkens der Temperatur der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 (S60). Da die anderen Schritte denen der ersten Ausführungsform entsprechen, wird eine Beschreibung derselben nicht wiederholt.
  • In dem Schritt des Einspannens des Halbleitersubstrats 70 (S30) wird eine Spannung, die niedriger als die Sollspannung VESC ist, an das Paar von elektrostatischen Adsorptionselektroden 21, 22 in der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 angelegt. Anschließend wird in dem Schritt des Erhöhens der Temperatur der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 (S40), die an die elektrostatische Haltevorrichtung 20 angelegte Spannung auf die Solltemperatur VESC erhöht.
  • Mit einem derartigen Aufbau wird die elektrostatische Anziehungskraft, die zwischen der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 und dem Halbleitersubstrat 70 erzeugt wird, mit zunehmender Substrattemperatur stärker. Dabei wirkt eine Verspannung auf eine Haftfläche zwischen dem Halbleitersubstrat 70 und der elektrostatischen Haltevorrichtung 20, um eine Wärmeausdehnung des Halbleitersubstrats 70 zu unterdrücken. Da die Verspannung durch allmähliches Erhöhen der elektrostatischen Anziehungskraft entspannt werden kann, kann verhindert werden, dass die elektrostatische Haltevorrichtung 20 beschädigt wird.
  • Es sollte beachtet werden, dass es nicht notwendig ist, die Zeitsteuerung im Schritt des Erhöhens der an die elektrostatische Haltevorrichtung 20 angelegten Spannung von der Spannung in dem Schritt des Einspannens des Halbleitersubstrats 70 (S30) an die Zeitsteuerung zu Beginn des Schritts des Erhöhens der Temperatur der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 (S40) anzupassen.
  • In dem Schritt des Absenkens der Temperatur der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 (S60) verringert die Temperatursteuereinheit 40 die an die Heizvorrichtung 25 angelegte elektrische Strommenge oder beendete die elektrische Stromzufuhr zu der Heizvorrichtung 25, um die Temperatur der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 auf eine vorbestimmte Chuck-off-Temperatur Tcoff (Zeit t6) zu verringern. Nachdem die Temperatur des Halbleitersubstrats 70 gesenkt wurde, wird, nachdem die Temperatur der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 abgesenkt wurde und die Substrattemperatur die Chuck-off-Temperatur Tcoff wird, der Schritt des Lösens der Einspannung des Halbleitersubstrats 70 durchgeführt (Zeit t7).
  • Dabei wird die Chuck-off-Temperatur Tcoff auf eine Temperatur eingestellt, die gleich oder niedriger als die Soll-Temperatur Ttgt und höher als die Bereitschaftstemperatur Tstb ist. Wenn somit die elektrostatische Anziehungskraft der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 in dem Zustand, in dem sich das Halbleitersubstrat 70 auf der Chuck-off-Temperatur Tcoff befindet, verringert wird, tritt eine Verwölbung in dem Halbleitersubstrat 70 auf. Da sich somit der Abstand zwischen der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 und dem Halbleitersubstrat 70 vergrößert, kann das Halbleitersubstrat 70 auf einfache Weise von der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 abgelöst werden.
  • <Modifizierte Beispiele der ersten und zweiten Ausführungsform>
  • Im Nachfolgenden werden mit Bezug auf 6 und 7 modifizierte Beispiele des Verfahrens zur Herstellung der Halbleitervorrichtung gemäß der zuvor beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsform beschrieben.
    • (1) Der Zeitpunkt, bei dem das Anlegen einer Spannung an die elektrostatische Haltevorrichtung 20 (Zeit t2) begonnen wird, kann während des Anstiegs der Temperatur des Halbleitersubstrats 70 nach dem Zeitpunkt des Anordnens des Halbleitersubstrats 70 (Zeit t1) erfolgen. Alternativ kann es der Zeitpunkt sein, bei dem sich, nach dem Abwarten einer bestimmten Zeitdauer von dem Zeitpunkt des Anordnens des Halbleitersubstrats 70, die Substrattemperatur stabilisiert hat (Zeit t1).
    • Im ersten Fall kann die Temperatur des Halbleitersubstrats 70 in einer kurzen Zeit erhöht werden, da die Wärmeübertragung von der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 auf das Halbleitersubstrat 70 verbessert wurde. Andererseits kann im zweiten Fall die Temperatur in der Ebene des Halbleitersubstrats 70 vereinheitlicht werden. Da darüber hinaus die Verspannung, die auf die Haftfläche zwischen dem Halbleitersubstrat 70 und der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 wirkt, verringert wird, kann verhindert werden, dass die Stufe der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 beschädigt wird.
    • (2) Der Zeitpunkt des Beginns der Temperaturerhöhung der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 (Zeit t3) kann dann erfolgen, bevor die Substrattemperatur die Bereitschaftstemperatur Tstb erreicht. Verglichen mit dem Beginn der Temperaturerhöhung der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 in dem Zustand, in dem die Substrattemperatur die Bereitschaftstemperatur Tstb erreicht hat, kann die Temperatur des Halbleitersubstrats 70 in kurzer Zeit auf die Soll-Temperatur Ttgt erhöht werden.
    • (3) Im Schritt des Erhöhens der Temperatur der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 auf die Soll-Temperatur Ttgt (von Zeit t3 zu Zeit t4) kann die Temperatur der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 schrittweise erhöht werden. Da somit das Halbleitersubstrat 70 an die elektrostatische Haltevorrichtung 20 adsorbieren kann, während die Wärmeausdehnung des Halbleitersubstrats 70 entspannt wird, kann verhindert werden, dass die Stufe der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 beschädigt wird.
    • (4) Im Schritt des Einspannens des Halbleitersubstrats 70 kann die Zeitsteuerung, bei der die an die elektrostatische Haltevorrichtung 20 angelegte Spannung die Sollspannung VESC erreicht, jegliche Zeitsteuerung umfassen, solange sie zwischen dem Zeitpunkt des Spannungsanlegens an die elektrostatische Haltevorrichtung 20 (zeit t2) und dem Zeitpunkt, bei dem die Temperatur der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 die Solltemperatur Ttgt erreicht (Zeit t4), liegt. Somit kann die an die elektrostatische Haltevorrichtung 20 angelegte Spannung schrittweise auf die Sollspannung VESC zwischen Zeit t2 und Zeit t4 erhöht werden. Durch allmähliches Erhöhen der elektrostatischen Anziehungskraft kann die Temperatur des Halbleitersubstrats 70 erhöht werden, während die Wärmeausdehnung des Halbleitersubstrats 70 entspannt wird.
    • (5) Der Zeitpunkt des Lösens der Einspannung des Halbleitersubstrats 70 (Zeit t7) kann zwischen dem Zeitpunkt des Beendens des Implantationsschritts (Zeit t5) und dem Zeitpunkt des Absenkens der Temperatur der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 auf die Bereitschaftstemperatur Tstb (Zeit t6) liegen. Beispielsweise kann die Einspannung des Halbleitersubstrats 70 zum Zeitpunkt des Beendens des Ionenimplantationsschritts gelöst werden (Zeit t5). Da die Temperatur des Halbleitersubstrats 70 in kürzerer Zeit verringert werden kann, kann der Durchsatz im Ionenimplantationsbehandlungsprozess verbessert werden
    • Alternativ kann die Einspannung des Halbleitersubstrats 70 gelöst werden, nachdem abgewartet wurde, bis sich die Temperatur des Halbleitersubstrats 70 auf die vorbestimmte Chuck-off-Temperatur Tcoff verringert hat. Da somit der Mechanismus für den Transport des Halbleitersubstrats 70 aus der Vakuumkammer aus einem Material mit einem geringen Wärmewiderstand gebildet sein kann, können die Produktionskosten der Vorrichtung verringert werden.
    • (6) In dem Schritt des Lösens der Einspannung des Halbleitersubstrats 70 kann die an die elektrostatische Haltevorrichtung 20 angelegte Spannung schrittweise von der Sollspannung VESC auf die vorbestimmte Chuck-off-Spannung Vcoff geändert werden. Wenn, wie in 6 gezeigt, die an die elektrostatische Haltevorrichtung 20 angelegte Spannung unmittelbar auf die Chuck-off-Spannung Vcoff geschaltet wird, besteht die Möglichkeit, dass sich das Halbleitersubstrat 70 wölbt und von der Stufe der elektrostatischen Haltevorrichtung 20 abspringt. Ein derartiges Phänomen kann verhindert werden, indem die elektrostatische Anziehungskraft verringert wird.
  • Obwohl in den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung der Aufbau beschrieben wurde, bei dem das Halbleitersubstrat in der Vakuumkammer durch die elektrostatische Haltevorrichtung, die das Halbleitersubstrat anzieht, gehalten wird, kann die vorliegende Erfindung auch auf einen Substrathalter angewendet werden, der das Halbleitersubstrat mit der elektrostatischen Anziehung aufgrund einer Stromzufuhr von außen hält.
  • Es sollte beachtet werden, dass die hierin offenbarten Ausführungsformen lediglich der Veranschaulichung dienen und in keinerlei Hinsicht als einschränkend zu erachten sind. Der Umfang der vorliegenden Erfindung wird vielmehr durch den Umfang der Ansprüche als durch die obige Beschreibung definiert und soll jegliche Modifikationen, die innerhalb des Umfangs und der Bedeutung entsprechend dem Umfang der Ansprüche liegen, umfassen.
  • Industrielle Anwendbarkeit
  • Die vorliegende Erfindung betrifft, insbesondere ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung mit dem Schritt des Durchführens einer Wärmebehandlung an einem Halbleitersubstrat mit großem Durchmesser (insbesondere einen Durchmesser von mehr als 100 mm) bei hoher Temperatur.
  • Bezugszeichenliste
    • 1 Ionenimplantationsvorrichtung; 10 Vakuumkammer; 20 elektrostatische Haltevorrichtung; 21, 22 Elektrostatische Adsorptionselektrode; 25 Heizvorrichtung; 26, 60 Temperatursensor; 30 Gleichstromversorgung; 40 Temperaturregler; 50 Quelle; 70 Halbleitersubstrat

Claims (11)

  1. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung mit den Schritten: Bereitstellen eines Halbleitersubstrats, Anordnen des Halbleitersubstrats auf einer elektrostatischen Haltevorrichtung, Einspannen des Halbleitersubstrats nach dem Erhöhen einer Temperatur der elektrostatischen Haltevorrichtung auf eine erste Temperatur, Erhöhen einer Temperatur der elektrostatischen Haltevorrichtung auf eine zweite Temperatur, die beim Einspannen des Halbleitersubstrats höher als die erste Temperatur ist, und Durchführen einer Behandlung am Halbleitersubstrat in einem Zustand, bei dem eine Temperatur der elektrostatischen Haltevorrichtung auf der zweiten Temperatur gehalten wird.
  2. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei in dem Schritt des Erhöhens einer Temperatur auf die zweite Temperatur die Erhöhung einer Temperatur der elektrostatischen Haltevorrichtung erfolgt, nachdem eine Temperatur des Halbleitersubstrats auf die erste Temperatur erhöht wurde.
  3. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die elektrostatische Haltevorrichtung eine Elektrode umfasst, die ausgebildet ist, eine elektrostatische Anziehungskraft in Bezug auf das Halbleitersubstrat gemäß einer angelegten Spannung zu erzeugen, und im Schritt des Einspannens des Halbleitersubstrats, eine erste Spannung an die Elektrode angelegt wird, und in dem Schritt des Erhöhens einer Temperatur auf die zweite Temperatur, die an die Elektrode angelegte Spannung auf eine zweite Spannung erhöht wird, die höher als die erste Spannung ist.
  4. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, das nach dem Schritt des Durchführens einer Behandlung am Halbleitersubstrat, ferner den Schritt des Lösens der Einspannung des Halbleitersubstrats nach dem Absenken einer Temperatur der elektrostatischen Haltevorrichtung auf die erste Temperatur.
  5. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, das nach dem Schritt des Durchführens einer Behandlung an dem Halbleitersubstrat, ferner den Schritt des Lösens der Einspannung des Halbleitersubstrats nach Absenken einer Temperatur der elektrostatischen Haltevorrichtung auf eine dritte Temperatur, die gleich oder niedriger als die zweite Temperatur und gleich oder höher als die erste Temperatur ist.
  6. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die erste Temperatur innerhalb eines Bereichs einer Substrattemperatur eingestellt wird, so dass der Grad einer Verwölbung des Halbleitersubstrats gleich oder kleiner als ein zulässiger Wert ist, der zum Einspannen des Halbleitersubstrats in die elektrostatische Haltevorrichtung geeignet ist.
  7. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 6, wobei die erste Temperatur auf einen Temperaturbereich eingestellt wird, so dass eine Änderungsrate einer elektrostatischen Kapazität der elektrostatischen Haltevorrichtung vor und nach dem Schritt des Einspannens des Halbleitersubstrats gleich oder kleiner als ein Schwellenwert wird.
  8. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 6, wobei die erste Temperatur auf einen Temperaturbereich eingestellt wird, so dass eine Änderungsrate einer Temperatur des Halbleitersubstrats vor und nach dem Schritt des Einspannens des Halbleitersubstrats gleich oder größer als ein Schwellenwert wird.
  9. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Schritt des Durchführens einer Behandlung an einem Halbleitersubstrat den Schritt des Implantierens von Verunreinigungsionen in das Halbleitersubstrat umfasst, die zweite Temperatur innerhalb eines Temperaturbereichs von gleich oder mehr als 100°C und gleich oder weniger als 800°C eingestellt wird, und die erste Temperatur in einen Temperaturbereich von gleich oder höher als Raumtemperatur und gleich oder niedriger als 700°C eingestellt wird.
  10. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Halbleitersubstrat ein Verbundhalbleitersubstrat mit einem Außendurchmesser von mehr als 100 mm ist.
  11. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 10, wobei das Halbleitersubstrat ein Siliziumkarbid-Halbleitersubstrat mit einem Außendurchmesser von mehr als 100 mm ist.
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