DE3124987C2

DE3124987C2 - Verfahren zur Oberflächenbehandlung eines Substrats sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE3124987C2
Application number: DE3124987A
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Mobara Chiba Morimoto; Toshinori Prof. Nagaokakyo Kyoto Takagi
Original assignee: Futaba Corp
Current assignee: Futaba Corp
Priority date: 1980-06-27
Filing date: 1981-06-25
Publication date: 1989-12-14
Also published as: JPS5744746B2; DE3124987A1; JPS5713178A

Abstract

Es wird ein Oberflächenbehandlungsverfahren und eine Oberflächenbehandlungsvorrichtung zur trockenen Behandlung von Oberflächen angegeben, wobei Kationen und Anionen separat voneinander erzeugt und über Bahnen, die ebenfalls voneinander getrennt sind, zu dem Substrat trans portiert und zusammen auf ein einziges Substrat aufgebracht werden. Schädliche Einwirkungen aufgrund von Raumladungseffekten werden vermieden, so daß der Wirkungsgrad der Behandlung wesentlich verbessert wird. Es wird bei geringen Beschleunigungen der Ionen gearbeitet, und die Ionenstrahlen transportieren einen verhältnismäßig großen Strom.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung eines Substrates sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Aus der US-PS 38 47 115 ist ein Verfahren zum Auftragen dünner Filme auf einem Substrat bekannt, wobei ein Materialstrom aus positiv geladenen Ionen auf das Substrat gerichtet wird, wobei dort eine »Oberflächenbehandlung« durchgeführt wird. Um einen guten Wirkungsgrad bei der Abscheidung der Ionon auf dem Substrat zu erreichen, muß ein großer Materialstrom aus den Ionen durch eine möglichst geringe Beschleunigungsspannung transportiert werden. Der lonenstrom / ist das Produkt aus der Raumleitungsdichte ρ der Ionen und Fluggeschwindigkeit ν derselben, d. h. / = ρ ■ ν. Wenn daher /groß und ν klein ist, wird ρ extrem groß, so daß die Raumleitungseffekte der Ionen eine große praktische Schwierigkeit darstellen. Die Kationen stoßen sich gegenseitig ab, so daß der Ionenstrahl nicht mit dem entsprechenden Wirkungsgrad erzeugt werden kann. Um derlei Effekte wenigstens im Bereich über dem Substrat zu beheben, wird bei dem bekannten Verfahren

ίο eine Neutralisation der Raumladung der Kationen durch langsame Elektronen durchgeführt Dennoch läßt sich mit diesem bekannten Verfahren kein befriedigender Wirkungsgrad bei der Abscheidung und/oder •»Oberflächenbehandlung« auf dem Substrat erreichen.

Es ist ferner bekannt, einen Materialstrom aus elektrisch negativ geladenen Ionen zu erzeugen, siehe »Nuclear Instruments and Methods« 166 (1979). Seiten 105—116; »Nuclear Instruments and Methods« 125 (1975). Seiten 497-502; »Nuclear Instruments and Methods« 163 (1979). Seiten 269—270: »IEEE Transactions on Nuclear Science«, June 1969, Seiten 38—40; »Nuclear Instruments and Methods« 164 (1979). Seiten 4—10; »Nuclear Instruments and Methods« 144 (1977), Seiten 373—399 und »IEEE Transactions on Nuclear Science«, April 1976, Seiten 1104 — 1108. Bei Verwendung von Materialströmen ai*. diesen bekannten elektrisch negativ geladenen Ionen treten ebenfalls Raumleitungsprobleme und, damit verbunden, Probleme beim Wirkungsgrad der Abscheidung und/oder Oberflächenbehandlung auf.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung eines Substrats und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, wodurch der Wirkungsgrad bei der Behandlung mit Ionen erhöht und ein großer lonenstrom mit Hilfe einer verhältnismäßig geringen Beschleunigungsspannung transportiert werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist d?s erfindungsgemäße Verfahren in der in dem ersten Verfahrensanspruch gekennzeichneten Weise ausgebildet, während die erfindungsgemäße Vorrichtung im ersten Vorrichtungsanspruch gekennzeichnet ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen charakterisiert.

Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung dient insbesondere zur Abscheidung von Dünnschichten auf der Oberfläche des zu behandelnden Materials, zum Einbau von Verunreinigungssubstanzen in das Material (Implantation) oder zur Oberflächenbehandlung des Materials, beispielsweise zum Abtragen, Ätzen, Polieren oder dgl. Die nachteiligen Effekte der bei den herkömmlichen Verfahren auftretenden Raumladungen werden bei der Erfindung weitgehend vermieden, weil gleichzeitig ein Strahl aus negativen Ionen und ein Strahl aus positiven Ionen auf das Substrat auftreffen.

Bei der Durchführung der Erfindung können sowohl Kationen und Anionen mit einer elektrischen Ladung mit im wesentlichen dem gleichen Absolutwert als auch

bo Kationen und Anionen elektrischer Ladung mit unterschiedlichen Absolutwerten eingesetzt werden. Mit anderen Worten können auch unterschiedliche Materialien für die Kationen und Anionen verwendet werden, um die Oberflächenbehandlung durchzuführen, wobei die beiden lonenarten miteinander in Wechselwirkung treten können, ohne daß Raumladungseffekte einen schädlichen Einfluß auf die Ionen haben. Bei Verwendung eines reaktiven Materials, beispielsweise O. N, B,

DI, F oder dgl. als eines der ionenmaterialien der lonenjuelle können in vorteilhafter Weise verschiedene Dberflächenbehandlungen, beispielsweise die syntheti- ;che oder reaktive Abscheidung von Oxidschichten )der Niiridschicbten, oder die reaktive Implantation, las reaktive Ätzen und dgl. durchgeführt werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun aniand der Zeichnung beschreiben. Es zeigt

F i g. 1 eine sdiematische Darstellung eines Ausführungsbeispieles der erfindungsgeniäßen Oberflächenbehandlungsvorrichtung;

F i g. 2 eine schematische Darstellung eines Hauptteiles eines weiteren Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen Oberflächenbehandlungsvorrichtung; und

F i g. 3 eine graphische Darstellung zur Erläuterung des Konzentrationsprofils des eingebauten Materials bei der herkömmlichen Ionenimplantation.

Bei der Erfindung wird eine Kationenquelle und eine Anionenquelle unabhängig voneinander verwendet, wobei es sich dabei um ionengeneratoreii handelt, um die Kationen bzw. die Anionen separat voneinander zu erzeugen. Die Kationen und die Anionen. die in den jeweiligen, separaten Generatoren erzeugt werden, werden zu einem Kationenstrahl bzw. einem Anionenstrahl durch geeignete Beschleunigungselektroden-Anordnungen und Fokussierungselektroden-Anordnungen gebündelt, die in der Kationenquelle und der Anionenqueile untergebracht sind. Die Achsen des Kationenquellensystems und des Anionenquellensystems werden mechanisch aufeinander ausgerichtet, so daß die Flugbahnen des Kationenstrahls und des Anionenstrahls auf einem einzigen Substrat zusammentreffen können, um dadurch das Substrat gleichzeitig mit Kationen und Anionen zu bestrahlen. Zusätzlich ist wenigstens ein Massenspektral-Separator in jeder Flugbahn der Ionen in Kombination mit den Beschleunigungs- und Fokussierungselektroden-Anordnungen vorgesehen, um die Ionen auf ihren Flugbahnen elektromagnetisch so abzulenken, daß Kationen und Anionen gleichzeitig auf das Substrat auftreffen. Der Massenspektral-Separator kann für beide lonenquellensysteme gemeinsam benutzt werden, wobei man Kationen und Anionen in den Separator von gegenüberliegenden Seiten desselben hier einführt, um die Ionen miteinander zu vermischen und den gemischten Ionenstrahl in einer Richtung senkrecht zu den Richtungen abzugeben, in denen die Ionen in den Separator eingeführt wurden.

Bei der Erfindung ist es nicht in jedem Fall erforderlich, die selben Mengen an Kationen und Anionen zu verwenden. Insbesondere können bei der Erfindung die elektrischen Gesamtladungen der Ionenstrahlen, die auf das Substrat abgestrahlt werden sollen, beschränkt sein, um Schwierigkeiten aufgrund von Raumladungseffekten zu vermeiden. Bei der Erfindung können auch die elektrischen Restladungen dazu ausgenutzt werden, daß die elektrischen Ladungen der lonenstrahlen ihre filmbildende Funktion mit hohem Wirkungsgrad erfüllen können, ohne daß Schwierigkeiten aufgrund von Raumladungseffekten auftreten.

Ferner ist es für die Erfindung nicht kritisch, daß man dieselben Materialien als Kationen und Anionen verwendet. Es ist möglich, Kationen und Anionen aus verschiedenen Materialien herzustellen, um Verbindungen auf einem Material ncrzustellen, um Ionen in die Oberflächenschicht eines Substrates einzubauen oder um den Effekt der Ionenätzung auf der Oberfläche eines Substrates zu erhöhen. Darüber hinaus kann bei der Erfindung als Material für die Kationen oder Anionen ein reaktives Material, beispielsweise O, N, F, Cl oder dgL, verwendet werden, welches mit der Oberfläche des Substrates reagiert, um dadurch die Abscheidung oder Implantation von Oxydschichten, Nitridschichten oder dgl. zu erzielen. Alternativ ist es möglich, Kationen und Anionen zu verwenden, die aus verschiedenen aktiven Materialien erzeugt worden sind, um ein reaktives Ätzen auf einer Substratoberfläche zu erzielen.

ίο Im folgenden werden Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Oberflächenbehandlungsverfahrens und der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens beschrieben. Dabei wird als Beispiel ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einbauen (implantation) von Bor in ein Substrat aus Silicium (Si) unter Verwendung positiver und negativer Ionen des Bors beschrieben. Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die Implantation von Bor beschränkt.

F i g. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Oberflächenbehandlungsvorrichtung nach eiv-rm Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei eine 'onenr,uc!!e 60, eine Kationenquelle 70 und ein einziges Substrat 22 vorgesehen ist, das zwischen den beiden Quellen liegt und von beiden Quellen gemeinsam beschossen wird.

Die Anionenquelle 60 weist einen lonengenerator 1 auf, in dem eine Cäsium-Dampfatmosphäre herrscht. Der lonengenerator 1 gibt Cs⁺-Ionen ab, wenn die Anodenspannung und der Strom für den Heizdraht an den Generator von einer Spannungsquelle 2 und einer Heizstromquelle 3 angelegt werden. Die auf diese V/eise erzeugten Cs ⁺ -lonen werden aus dem Generator 1 durch eine negative Beschleunigungsspannung abgezogen, die an eine Beschleunigungselektrode 4 angelegt wird. Die Cs⁴-Ionen werden durch ein Fokussierungs-Linsensystem zu einem Cs+-Strahl 7 fokussiert, wobei das Fokussierungs-Linsensystem aus der Beschleunigungselektrode 4 und den Elektroden 5 und 6 besteht. Die Beschleunigungsspannung, die an die Beschleunigungselektrode 4 angelegt wird, wird von einer Beschleunigungsspannungsquelle 8 geliefert. Die Elektrode & ist ebenfalls an die Spannungsquelle 8 angeschlossen, so daß sie auf demselben Potential wie die Beschleunigungselektrode 4 gehalten wird. In dem gezeigten Ausführiingsbcispiel wird, um die Cs+ -Ionen aus

4:j dem Generator 1 abzuziehen und um den Cs ^Ionenstrahl 7 zu bilden, der Generator 1 auf Erdpotential gehalten, und es wird eine Beschleunigungsspannung von —25 KV an die Beschleunigungselektrode 4 angelegt, um den Cs'-Ionen eine kinetische Energie von 25 KeV zu erteilen. Die Elektrode 5. die das Fokussicrungs-Linsen-(Einzeliinsen-)System zusammen mit der Beschleunigungselektrode 4 und der Elektrode 6 bildet, e.-hä'i. e-ne Spannung, die etwas kleiner als die Spannungen der Elektroden 4 und 6 sind, von einer Fokussierungs-Spannungsquelle 9. Der Cs+-Ionenstrahl 7 wird durch Einstellung der an die Elektrode 6 angelegten Spannung gesteuert. Der Cs⁺ -Ionenstrahl 7, der gut fokussiert ist und die der Beschleunigungsspannung entsprechende kinetische Energie hat, trifft auf ein Plätt-

bo chen 10 (Target) auf, das zur Erzeugung von B--Ionen aus dem Element Bor oder seiner Verbindung LaB₆ besteht. Bei dem Ausführungsbeispiel wurde LaBa als Material für das Plättchen 10 verwendet.
Das durch den a'iftreffcnden Cs ⁺ -Ionenstrahl abge-

b5 stäubte Bor wird durch die Wechselwirkung mit dem Cs. welches an der Oberfläche des Plättchens sitzt, in B---Ionen umgewandelt, und diese B -Ionen werden danach durch eine kleine Öffnung 11. die in dem mittleren Be-

reich des Plättchens 10 gebohrt ist, durch eine Anionen-Beschleunigungselektrode 12 abgezogen. Um Anionen abzuziehen, ist es gewöhnlich erforderlich, eine hohe positive Spannung an die Anionen anzulegen. In diesem Zusammenhang werden bei dem Ausführungsbeispiel der Erfindung das Plättchen 10 und die Beschleunigungselektrode 4 auf einer negativen Hochspannung gehalten, so daß die Verbindung der Anionen-Beschleunigungselektrode 12 mit Erde es ermöglicht, daß eine positive Hochspannung von 25 Kv auf die B--Ionen wirkt.

Die Beschleunigungselektrode 12 bildet ein zusätzliches Fokussierungslinsen-(EinzeHinsen-)System zusammen mit den Elektroden 13 und 14, um die B--lonen zu fokussieren. Eine Fokussierungs-Spannungsquclle 15 liefert Potentiale mit gleichem Niveau an die Elektroden 12 und 14 und liefert ein etwas geringeres Potential an die Elektrode >3 als an die Elektroden 12 und 14. so daß aus den B--Ionen ein B--Ionenstrahl 16 gebildet wird. Zusätzlich ist eine Ablenkclektrode 17 vorgesehen, um die Flugrichtung des B~-lonenstrahls 16 zu steuern. Eine Ablenkspannungsquelle 18 liefert die erforderliche Ablcnkspannung an die Ablcnkclektrodc 17. In dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel wird ein elektrostatisches X— K-Ablenksystem, wie es bei herkömmlichen Kathodenstrahlröhren verwendet wird, als Ablenkelektrode 17 verwendet. Die Ablenkelektrode 17 dient dazu, die Flugrichtung des B~-Ionenstrahl 16 zu steuern, so daß der Ionenstrahl durch einen Schlitz 19 in einen Massenspektral-Separator 20 eingeführt wird. Der Separator 20 kann den B--Ionenstrahl 16 in eine Richtung unter einem Winkel von 60° zu der Richtung, in der der Ionenstrahl ankommt, ablenken, so daß der Ionenstrahl durch einen Schlitz 21 auf ein einziges Substrat 22 aus Silicium auftreffen kann. Das Substrat wird von einem Substrathalter 23 gehalten und ist geerdet. Da im vorliegenden Ausführungsbeispiel LaBf, als Material für das Plättchen 10 verwendet wird, um die B~-lonen zu erzeugen, ist der Massenspektral-Separator 20 um nur den B~-Ionenstrahl ausfiltern und ihn in die gewünschte Richtung abzulenken. Es ist daher ersichtlich, daß die Verwendung des Separators 20 von den Anwendungsfällen oder von dem Targetmaterial des Plättchens 10 abhängt.

Der lonengenerator I hat eine rohrförmige Anode 24, die in axialer Richtung angeordnet ist. und eine Drahtspule 25, die konzentrisch um die Anode 24 herum angeordnet ist, um ein orthogonales, elektromagnetisches Feld aus dem Magnetfeld, das in axialer Richtung durch den Gleichstron; zum Aufheizen der Drahtspule 25 erzeugt wird, und einem elektrischen Feld zu bilden, welches durch die Anode 24 erzeugt wird, wobei die Felder senkrecht aufeinanderstellen. Dem lonengenerator 1 wird das zu ionisierende Material von einem Ende der rohrförmigen Anode 24 her durch eine schmale Bohrung in eine Ionenerzeugungskammer 28 zugeführt, um darin das Plasma zu bilden.

Die Kationenqueile 70 weist einen !onengenerator 31 auf, der im wesentlichen so aufgebaut ist wie der Ionengenerator 1 der Anionenquelle 60 und der eine gasförmige Borverbindung, beispielsweise KBF₄. enthält. Der Generator 31 wird betrieben, wenn die Anodenspannung und der Drahtheizstrom daran von einer Anodenspannungsqueile 32 und einer Heizstromquelle 31 angelegt werden. Der Generator 31 erzeugt B⁺-Ionen. Die B+-Ionen werden aus dem Generator 31 durch eine negative Beschleunigungsspannung abgezogen, die an die Beschleunigungselektrode 34 angelegt wird. Danach werden die B⁺-Ionen durch ein Fokussierungs-Linsensystem, das aus den Elektroden 35 und 36 und der Beschleunigungselektrode 34, besteht, in einen B+-Ionenstrahl 37 fokussiert. Die Beschleunigungsspannung, die an der Beschleunigungselektrode 34 anliegt, wird von einer Bcschleunigungsspannungsquelle 38 geliefert. Die Elektrode 36 ist ebenfalls mit der Spannungsquelle 38 verbunden, so daß sie auf dem gleichen Potential wie die Elektrode 34 gehalten wird. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Beschleunigungselektrode 34 auf Erdpotential gehalten, und die Beschleunigungsspannungsquelle 38 gestattet es, daß der Generator 31 konstant auf einer Hochspannung von 25 KV gehalten wird. Daher hat die Beschleunigungselektrode 34 eine Beschleunigungsspannung von —25 KV in bezug auf den Generator 31 und erteilt eine kinetische Energie von 25 KeV an die B⁺-Ionen, so daß B+ -Ionenstrahl 37 gebildet wird. Um das Fokussierungslinsen-(Einzel!insen-)System aus der Beschleunigungselektrode 34 und den Elektroden 35 und 36 zu bilden, wird eine Spannung, die etwas kleiner als die der Elektroden 34 und 36 ist, an die Elektrode 35 angelegt und die Fokussierung des B · -lonenstrahls 37 wird durch Einstellung der Spannung fokussiert, die an die Elektrode 35 angelegt wird. In diesem Ausführungsbeispiel ist zum Zwecke der vollständigen Fokussierung des Ionenstrahl 37 ein zweites Fokussierir«f;s-Linsensystem vorgesehen, welches aus den Elektroden 40, 41 und 42 besteht, und eine Fokussierungsspannungsquelle 43 ist mit der Elektrode 41 verbunden, um die Spannung der Elektrode 41 etwas unter die Spannung der Elektroden 40 und 42 herabzusetzen. Eine Ablenkelektrode 44 und eine Ablenkspannungsquelle 45 sind vorgesehen, um die Flugrichtung des B⁺-Ionenstrahls 37 im wesentlichen in derselben Weise zu steuern, wie dies in der Anionenquelle 60 erfolgt. Zusätzlich sind ein Schlitz 46, ein Massenspektral-Separator 47 und ein Schütz 48 wie in der Anioncnqueile SO vorgesehen, um den B+-Ionenstrahl zu isolieren und ihn auf das Substrat 22 zu lenken.

Wenn die Position des Substrates 22, das für den gemeinsamen Beschüß durch die B~-I.onen und die B⁺-Ionen aus der Anionenquelle 60 und der Kationenquelle 70 vorgesehen ist, unter Berücksichtigung der Ablenkwinkel und der Positionen der Massenspektral-Separatoren 20 und 47 geeignet gewählt ist, treffen die Kationen und Anionen auf das Substrat 22 auf, um Bor in das Substrat einzubauen (Implantation).

Bei dem in F i g. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Massenspektral-Separatoren 20 und 47 in der Anionenquelle 60 bzw. der Kationenquelle 70 ange/" *dnet Nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung können die Separatoren 20 und 47 jedoch durch einen einzigen Massenspektral-Separator ersetzt werden, der beiden lonenquellen gemeinsam zugeordnet ist (F ig. 2).

Fig.2 zeigt den wesentlichen Teil eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Oberflächenbehandlungsvorrichtung, bei der ein einziger und gemeinsamer Massenspektral-Separator 51 vorgesehen ist In den Separator 51 können ein B~-Ionenstrahl 16 und ein B⁺-Ionenstrahl 37 von gegenüberliegenden Seiten des Separators her eingeführt werden. Der Separator lenkt die Strahlen in die gleiche Richtung senkrecht zu den Richtungen, in denen die Ionenstrahlen in den

es Separator eingeführt werden, um einen gemeinsamen Strahl 52 zu bilden, der auf ein einziges Substrat 22 auftrifft, welches auf einem Halter 23 vorgesehen ist, wobei Wärmeieitungseffekte neutralisiert werden. Der

auf das Substrat 22 auftreffende lonenstrom wird durch ein Strom-Meßgerät 53 gemessen.

Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen werden in sich abgeschlossene loncngeneratoren als Generatoren 1 und 31 verwendet. Es können jedoch beliebige andere lonengeneratoren erfindungsgemäß verwendet werden

Wenn die Oberflächenbehandlungsvorrichuingen, die in den F i g. 1 und 2 gezeigt sind, zur Durchführung des erfindungsgemäßen Oberflächenbehandliingsverfahrens verwendet werden, was Ionenimplantation bezeichnet wird, können Raumladungseffckte effektiv vermieden werden. Mit anderen Worten können die elektrischen Ladungen der Kationen und Anionen so gesteuert werden, daß die Ionen mit einem großen Wirkungsgrad in ein Substrat eingebaut werden.

Wenn B ⁺ -Ionen oder B--Ionen in ein Si-Substrat

nooK /*l**rr» Kprl/Ammli^kon Imnlonlαii<"*nci/f*rft>hrnn pm·

gebaut werden, hat das Bor in dem Substrat eine Verteilung, wie sie in F i g. 3 gezeigt ist.

Fig.3 zeigt das Resultat beim Einbauen von B^Ionen und B--lonen in separate Si-Substrate. Die Verteilung des Bor in jedem der Substrate wird durch sekundäre lonen-Massenspektroskopie (SIMS) bestimmt. Die Abszisse von F i g. 3 zeigt die Bestrahlungszeit mit Ar-Primärionen, die erforderlich ist, um eine Probe so zu ätzen, daß ein Sekundärion emittiert wird. Daher zeigt die Abszisse die Verteilung des Bor entlang der tiefen Richtung der Probe. Die Ordinate zeigt die Ergiebigkeit des E jrs bestimmt durch die Analyse von Sekundär-Ionen. wobei die Meßwerte durch den Spannungswert einer Verstärkerröhre dargestellt sind. Fig. 3(a) bzw. Fig.3(b) zeigen die Bor-Verteilungen in den Substraten, die durch das Einbauen von B⁺-tonen bzw. B--I0-nen in die Substrate erhalten wurden. F i g. 3 zeigt, daß J5 bei den herkömmlichen Verfahren die Implantationsprofile der eingebauten Dotierungssubstanzen bei der Kationenimplantation und bei der Anionenimplantation und die Tiefe der maximalen Konzentration der Dotierungssubstanz im wesentlichen miteinander übereinstimmen. Die beiden Profile unterscheiden sich jedoch in dem Gradienten der Verteilung der Verunreinigungssubstanz-Konzentration entlang der tiefen Richtung des Substrates.

Im Gegensatz dazu ist es bei der Ionenimplantation gemäß der Erfindung unter Verwendung der in den F i g. 1 und 2 gezeigten Vorrichtungen möglich, die durch das Einbauen von Kationen und Anionen in separate Substrate erhaltenen Effekte in der Weise zu verstärken und auszunutzen, daß Raumladungseffekte aufgrund der gleichzeitigen Implantation von Anionen und Kationen ausgeschaltet werden, so daß beide lonenarten in ein Substrat mit hohem Wirkungsgrad und in einer kurzen Zeit eingebaut werden können.

Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele beziehen sich auf Ionenimplantation. Die Erfindung kann jedoch auch bei anderen Oberflächenbehandlungen beispielsweise beim Abscheiden von Dünnschichten aus verschiedenen Materialien, beim Ätzen oder beim Polieren von Oberflächen eines Substrates angewendet werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Oberflächentehandlung eines Substrates mittels eines Materialstroms aus elektrisch positiv geladenen Ionen, die auf das Substrat gerichtet werden, dadurch gekennzeichnet, daß der in an sich bekannter Weise erzeugte Materialstrom (37) aus den elektrisch positiv geladenen Ionen und ein in an sich bekannter Weise erzeugter Materialstrom (16) aus elektrisch negativ geladenen Ionen getrennt voneinander in jeweils einem Ionenstrahl erzeugt unü dann gemeinsam auf das Substrat (22) gerichtet werden, indem die lonenstrahlen während des Antransports miteinander verbunden oder die Ionen auf dem Substrat (22) zusammengebracht werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da 3 die Kationen und Anionen eine elektrische Ladung mit im wesentlichen dem gleichen Absolutwert haben.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kationen und Anionen elektrische Ladungen mit unterschiedlichen Absolutwerten tragen.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kationen und Anionen jeweils aus verschiedenen Materialien erzeugt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die Kationen oder die Anionen aus einem reaktiven Material erzeugt werden.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Kationengenerator (31) zur Erzeugung von Ionen mit positiver elektrischer Ladung, eine Einrichtung (35) zum Abziehen der Kationen aus dem Generator (31), eine Ablenkeinrichtung (47 bzw. 51), um die Kationen auf das Substrat (22) zu richten, einen Anionengenerator (1), der Ionen mit einer negativen elektrischen Ladung erzeugt, eine Einrichtung (13) zum Abziehen der Anionen aus dem Anionengenerator (1) und eine Ablenkeinrichtung (20 bzw. 51) zum Ablenken der Anionen auf das Substrat (22).

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkeinrichiungen (20, 47) für die Kationen und Anionen aus Massenspektral-Separatoren bestehen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkeinrichtungen für die Kationen und Anionen aus einem einzigen Massenspektral-Separator (51) bestehen.