WO2009000930A1 - Anordnung und verfahren zum prozessieren eines substrats - Google Patents

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WO2009000930A1
WO2009000930A1 PCT/EP2008/058340 EP2008058340W WO2009000930A1 WO 2009000930 A1 WO2009000930 A1 WO 2009000930A1 EP 2008058340 W EP2008058340 W EP 2008058340W WO 2009000930 A1 WO2009000930 A1 WO 2009000930A1
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WO
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process gas
pressure
tube
ion source
gas
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PCT/EP2008/058340
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Andreas Tikovsky
Matthias Laumbacher
Gerhard Reichl
Original Assignee
Intega Gmbh
L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude
Infineon Technologies Ag
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Priority to DE112008001639T priority patent/DE112008001639A5/de
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    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/317—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation
    • H01J37/3171—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation for ion implantation
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    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
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    • H01J37/08—Ion sources; Ion guns
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    • H01J2237/02—Details
    • H01J2237/0203—Protection arrangements
    • H01J2237/0206—Extinguishing, preventing or controlling unwanted discharges

Definitions

  • the invention relates to an arrangement and a method for processing a substrate.
  • a substrate for example a semiconductor substrate
  • an ion beam is usually generated from a doping gas stream, which is directed onto the semiconductor substrate.
  • the dopant ions penetrating into the semiconductor substrate form impurities in the semiconductor substrate grid which change the properties of the semiconductor substrate.
  • the doping gas used is often a highly toxic and / or highly flammable gas such as, for example, phosphine (PH 3 ), arsine (ASH 3), boron trifluoride (BF 3 ), or silicon tetrafluoride (SiF 4 ).
  • phosphine PH 3
  • arsine ASH 3
  • boron trifluoride BF 3
  • SiF 4 silicon tetrafluoride
  • such a doping gas is usually provided in a specially designed gas bottle, which is set up so that it releases the process gas only under negative pressure, but the gas cylinder has only a limited capacity .
  • the gas cylinder must be replaced frequently and on the other hand, that it can happen that a processing of a substrate can not be completed completely, since the level of the respective gas cylinder is difficult or impossible to monitor.
  • a fill level monitoring would also mean that the respective gas cylinder would have to be changed before it is completely empty, which in turn would lead to a considerable discarding of the residual content of the gas cylinder. This in turn leads to an increased rejection of unusable dopant gases, resulting in high manufacturing costs.
  • a supply of process gas is achieved in a processing device for processing a substrate with increased security and with a simplified replacement of a process gas reservoir, for example one or more gas cylinders.
  • a process gas supply is provided in a substrate processing process that reduces or completely eliminates the risk of electrical flashovers to leads while reducing the risk posed by potential leaks of the tube.
  • An arrangement for processing a substrate comprises an ion source for generating ions for processing the substrate using at least one process gas, and a process gas supply device coupled to the ion source for supplying the process gas into the ion source.
  • the process gas supply device has a tube of electrically insulating material and a process gas supply regulator, which is set up such that the process gas is supplied at a pressure which is lower than the ambient pressure of the tube.
  • the ion source may be at an electrical potential of at least 1000 V, for example at an electrical potential of at least 10000 V.
  • the substrate processing device may comprise an ion beam generating device.
  • the ion source may be included in the ion beam generator.
  • a substrate processing device for processing the substrate may be provided, wherein the ion source in the substrate Processing device may be provided.
  • the substrate processing device may be configured as a substrate ion implanter or as a plasma substrate processing device, for example as a plasma etching device or as a plasma deposition device.
  • the substrate processing device may be a substrate processing chamber.
  • a process gas reservoir or a plurality of process gas reservoirs which is connected to the pipe or can be provided for supplying the process gas or the process gases into the pipe or into the pipes, can or may be provided in the arrangement.
  • the process gas reservoir can be arranged outside the substrate processing device, in other words spatially separated from the substrate processing device, for example from the substrate processing chamber. For example, for this reason, there may be a potential difference between the electric potential existing at or in the ion source (for example, due to the ion generating process to be performed there) and the electric potential existing at the process gas reservoir (this potential is often and usually desirable at about zero volts).
  • the process gas reservoir can be arranged without difficulty in an area outside the substrate processing device, for example in a space of a central gas supply for a large number of ion sources, for example for a plurality of substrate processing devices, each having at least one ion source.
  • the process gas reservoir may be at an electrical potential that is different (eg, at least 1000 V, eg, at least 10000 V) to the electrical potential of the ion source.
  • the electrically insulating material may be plastic, ceramic or glass.
  • the tube may be a double tube with an inner tube and an outer tube, wherein the inner tube and the outer tube are made of electrically insulating material.
  • the inner tube may be configured (and provided, for example) to receive the process gas.
  • the outer tube may be configured (and provided, for example) to receive a buffer gas.
  • the process gas supply regulator may be configured to supply the process gas at a pressure lower than the ambient pressure of the outer tube of the tube.
  • the buffer gas may be a different gas than the process gas.
  • the buffer gas may be an inert gas.
  • the arrangement additionally comprises a buffer gas supply regulator arranged such that the buffer gas is supplied to the outer tube at a pressure different from the pressure (ie, higher or lower than the pressure) with the outer tube the process gas is supplied to the inner tube.
  • the buffer gas supply regulator may be formed together with the process gas supply regulator (for example in a common regulator housing) or as a regulator independent of the process gas supply regulator.
  • the process gas supply regulator may be configured to supply the process gas at a pressure lower than the atmospheric pressure (surrounding the application).
  • the process gas supply regulator may be configured to supply the process gas at a pressure that is from about 1% to about 15% of the ambient pressure of the tube lower than the ambient pressure of the tube, eg, about 2% to about 10% of the ambient pressure of the pipe is lower than the ambient pressure of the pipe, for example, about 4% to about 6% of the ambient pressure of the pipe is lower than the ambient pressure of the pipe.
  • a plurality or a plurality of ion sources may be provided in the assembly and a plurality or plurality of respective associated process gas supply means each having a tube of electrically insulating material (eg, a single-walled tube or a double-walled tube).
  • the array may include at least one further ion source for generating ions for processing at least one substrate (the same substrate being processed by the ion source or another substrate) using at least one process gas (the same process gas by which the substrate processes or another process gas) and at least one further process gas supply device coupled to the at least one further ion source for feeding the process gas into the at least one further ion source.
  • the at least one further process gas supply device may comprise a tube of electrically insulating material.
  • the process gas supply controller may be configured such that the at least one further process gas is supplied at a pressure which is lower than the ambient pressure of the tube of the at least one further process gas supply device.
  • At least one process gas is supplied by means of a process gas supply device to an ion source for generating ions, wherein the process gas supply device has a tube of electrically insulating material. Further, the substrate is processed by the ion source using the at least one process gas, and the process gas is supplied at a pressure in the pipe that is lower than the ambient pressure of the pipe.
  • the ion source may be at an electrical potential of at least 1000 V, for example at an electrical potential of at least 10000 V.
  • an ion beam can be generated from the at least one process gas by means of the ion source.
  • a substrate ionization or a plasma substrate processing may be performed by a substrate processor in which the ion source may be contained.
  • the process gas can be supplied from a process gas reservoir to the pipe.
  • the process gas reservoir may be arranged outside the substrate processing device.
  • the process gas reservoir is at an electrical potential that is different than the electrical potential of the ion source.
  • the process gas reservoir may be at an electrical potential that is at least 1000 V, for example, at least 10000 V (eg, in a range of about 5000 V to about 250000 V), different from the electric potential of the ion source.
  • the tube may be a double tube with an inner tube and an outer tube, wherein the inner tube and the outer tube are made of electrically insulating material.
  • the process gas can be fed into the inner tube and a buffer gas can be fed into the outer tube.
  • the buffer gas may be a different gas than the process gas.
  • the buffer gas may be an inert gas.
  • the buffer gas is or is supplied to the outer tube at a pressure which is higher than the pressure with which the process gas is supplied to the inner tube.
  • the buffer gas may be supplied to the outer tube at a pressure lower than the pressure with which the process gas is supplied to the inner tube.
  • the difference between the pressure in the inner tube and the pressure in the outer tube serves, for example, to determine a leak in the inner tube.
  • the buffer gas may be supplied to the outer tube at a pressure that is different than the pressure with which the process gas is supplied to the inner tube.
  • the process gas may be supplied at a pressure lower than the atmospheric pressure.
  • the process gas is supplied at a pressure that is from about 1% to about 15% of the ambient pressure of the pipe lower than the ambient pressure of the pipe, for example, about 2% to about 10% of the ambient pressure of the pipe is lower than the ambient pressure of the pipe For example, about 4% to about 6% of the ambient pressure of the pipe is lower than the ambient pressure of the pipe.
  • FIG. 1 shows an arrangement for processing a substrate according to an embodiment
  • FIG. 3 shows a representation of components of a substrate processing arrangement from FIG. 2 according to an exemplary embodiment
  • Figure 4 a flow chart, in which a method for processing a substrate according to an embodiment is shown.
  • connection As used herein, the terms “connected,” “connected,” and “coupled” are used to describe both a direct and indirect connection of a direct or indirect connection and a direct or indirect coupling.
  • connection As used herein, the terms “connected,” “connected,” and “coupled” are used to describe both a direct and indirect connection of a direct or indirect connection and a direct or indirect coupling.
  • identical or similar elements are provided with identical reference numerals, as appropriate.
  • Fig.l shows an arrangement 100 for processing a substrate according to an embodiment.
  • the arrangement 100 has a substrate processing device 102, for example an ion implanter, alternatively, for example, a plasma etching chamber or a plasma deposition chamber.
  • a transfer point 114 is disposed in a gas box 104.
  • the gas box 104 is arranged in an outer housing 106, in which an inner housing 108 is arranged.
  • the inner housing 108 is (for example, made of metal) split, with two parts 180, 182 made electrically isolated from each other (for example, by means of insulators 172).
  • One part 180 thereof is at a predeterminable reference potential, such as ground potential 174 (for example ground potential), and the other part 182 is at an increased electrical potential (for example at least 5 kV, for example at least 10 kV, for example in a range from approximately 5 kV to about 250 kV).
  • the outer housing 106 may be at a predetermined reference potential such as the ground potential 174 (for example, ground potential).
  • a tube 110 made of electrically insulating material is guided through the outer housing 106 to the transfer point (also referred to below as terminal 114) in the gas box 104 for supplying a process gas used in the course of processing the substrate.
  • the gas box 104 and the components therein are at a high electrical potential, for example, from at least about 5 kV (for example, at least about 80 kV) to about 250 kV.
  • a substrate support 176 is further provided, on which a substrate 178 to be doped by means of the ionization source 112 (in the context of this description also referred to as ion source) doping ions to be doped can be arranged.
  • the ionization source 112 in the context of this description also referred to as ion source
  • doping ions to be doped can be arranged.
  • the substrate processing device 102 is disposed in a clean room or a clean room.
  • the inner housing 108 is an evacuated vacuum (for example, having a pressure in a range of about 10 -3 to 10 7 mbar) or an ultra-high vacuum (for example, having a pressure in a range of less than 10 7 mbar).
  • the port 114 for supplying the process gas is formed in the gas box 104. With this connection 114, the tube 110 described in greater detail below (for example, the inner tube 148) is connected in a gastight manner.
  • connection 114 clearly forms a transition of the tube 110 (for example of the inner tube 148) and thus clearly an electrically insulating process gas line to an additional electrically conductive process gas line 170, which in turn can be connected to the ionization source 112.
  • the outer housing 106 encloses the inner housing 108 and optionally the gas box 104 (in which, for example, valves and mass flow controllers are included).
  • the additional electrically conductive process gas line 170 and the ionization source 112 are at a high electrical potential, for example of at least about 5 kV (for example at least about 80 kV) up to about 250 kV.
  • a housing may be an evacuatable housing be understood that makes it possible to reduce the gas pressure in the interior to less than 10 "3 mbar, for example to less than 10" 7 mbar (millibars). This allows good guidance and formation, for example, of the ion beam, without any interaction with gas molecules in the interior of the inner housing 108.
  • the substrate may be a wafer substrate, which may be made of various semiconductor materials.
  • the substrate may be made of a Group IV (Periodic Table) semiconductor material such as silicon or germanium.
  • the substrate may be made, for example, from a Group III or Group V semiconductor material or one or more semiconductor materials of other major or minor groups of the Periodic Table.
  • the substrate is formed of an insulating material such as silicon oxide.
  • the substrate may be formed of a polymer.
  • the wafer substrate is made of silicon (doped or undoped), alternatively, the wafer substrate is a silicon on insulator substrate (Silicon on Insulator).
  • any other suitable semiconductor material may be used for the substrate, for example, compound semiconductor materials such as gallium arsenide (GaAs), indium phosphide (InP), as well as any other suitable ternary or quaternary compound semiconductor material such as indium gallium arsenide (InGaAs).
  • compound semiconductor materials such as gallium arsenide (GaAs), indium phosphide (InP), as well as any other suitable ternary or quaternary compound semiconductor material such as indium gallium arsenide (InGaAs).
  • the ion implanter 102 has an ionization source (symbolized in FIG. 1 with the reference numeral 112), for example as part of an ion beam generation device.
  • the ionization source 112 of an ion implanter 102 is at an electrical potential from ground potential (eg, ground potential) of typically at least about 5 kV (eg, at least about 80 kV) up to about 250 kV.
  • the substrate processing device 102 for processing the substrate is at a predeterminable reference potential, for example ground potential.
  • the gas box 104 and the ionization source 112 in the inner housing 108 are at an electrical potential from the ground potential of at least 1000 V, for example at least 10 kV.
  • the ionization source 112 (and in the process of processing the substrate to be processed) is arranged in the inner housing 108.
  • the electrical potential of the ionization source 112 determines the energy of the ionized dopant atoms in the ion beam. In this way, the penetration depth of the doping into the substrate 178 can be determined.
  • the process gas used for processing is brought to this electrical potential.
  • the gas (s) (the process gas or the process gases) used to dope the substrate is / are brought to this electrical potential.
  • a process gas Reservoir or multiple process gas reservoirs eg, one or more gas cylinders or gas cylinders
  • the process gas (s) to be processed outside the substrate processor 102 eg, out of the ion implanter 102
  • a process gas Reservoir or multiple process gas reservoirs eg, one or more gas cylinders or gas cylinders
  • the process gas (s) to be processed outside the substrate processor 102 eg, out of the ion implanter 102
  • a separately provided gas space which is spatially separated from the processing area (also referred to as manufacturing area) in which the substrate processing device 102 and thus the ionization 112 is arranged.
  • the required handling effort is reduced as well as the amount of unplanned down-time of the substrate processing device 102.
  • a content monitoring of the content of the gas cylinder or gas cylinders is made possible or simplified, whereby the interruptions of running manufacturing processes can be reduced. This also reduces the risk of discarding.
  • the risk of leakage of toxic gases into, for example, the clean room or clean dream can be reduced.
  • the process can continue without interruption and be completed without the product being damaged. In other words, this means that a gas cylinder can be replaced without interrupting the process.
  • each process gas reservoir is designed to be redundant, for example in the form of a plurality of gas cylinders which can be flexibly connected and / or switched over.
  • the assembly 100 further includes a process gas reservoir 116 or multiple process gas reservoirs 116 including, for example, one or more gas cylinders 118 or one or more gas cylinders 118, as well as corresponding associated controllers and safety monitoring components.
  • the at least one gas cylinder 118 is designed conventionally, so that the process gas stored in the gas cylinder 118 is stored with overpressure.
  • the process gas reservoir 116 is connected to a plurality of lines and / or pipes and supplies by means of this the substrate processing device 102 with the process gas provided in each case.
  • the process gas may be a doping gas in the example of the ion implanter 102.
  • the doping gas may contain, for example, compounds of at least one of the following doping elements: phosphorus (P), arsenic (As), antimony (Sb), boron (B), aluminum (Al), indium (In), gallium (Ga), germanium (Ge ), Carbon (C), hydrogen (H), chlorine (Cl), oxygen (O), bromine (Br), nitrogen (N), silicon (Si), fluorine (F), and / or selenium (Se).
  • doping elements phosphorus (P), arsenic (As), antimony (Sb), boron (B), aluminum (Al), indium (In), gallium (Ga), germanium (Ge ), Carbon (C), hydrogen (H), chlorine (Cl), oxygen (O), bromine (Br), nitrogen (N), silicon (Si), fluorine (F), and / or selenium (Se).
  • the doping gas may include or be at least one of the following gases: arsine (ASH 3 ), phosphine (PH 3 ), boron trifluoride (BF 3 ), and / or silicon tetrafluoride (SiF 4 ).
  • gases arsine (ASH 3 ), phosphine (PH 3 ), boron trifluoride (BF 3 ), and / or silicon tetrafluoride (SiF 4 ).
  • the doping elements phosphorus (P), arsenic (As), boron (B), silicon (Si) are suitable.
  • Several lines are guided into the process gas reservoir 116, for example a process gas line 122 connected to the at least one gas cylinder 118 by means of a first valve 120, a pumping line 126 connected to the at least one gas cylinder 118 by means of a second valve 124, and a pumping gas line connected to the at least one gas cylinder 118.
  • the first valve 124 and the other valves described below may be, for example, pneumatically actuated valves, such as stainless steel valves. Instead of the valves, other suitable means for the controlled blocking and passage of a gas stream can be used.
  • the process gas line 122, the pumping line 126 and / or the flushing line 130 can be made of electrically conductive material, for example of a metal (eg of steel, for example of stainless steel).
  • the process gas line 122, the pumping line 126 and / or the flushing line 130 can / may be at a defined electrical potential, for example at ground potential and can / may be configured single-walled or double-walled.
  • the purge line 130 can be a nitrogen (N 2 ) purge line 130, by means of which the lines 122, 126, 130 can be flushed with a purge gas, for example with nitrogen (N 2 ), wherein the supply of the purge gas by means of a fourth valve 132 is controlled.
  • N 2 nitrogen
  • the pumping line 126 serves, for example, for pumping off gases from the process gas reservoir 116.
  • the pumping line 126 is connected by means of a Venturi nozzle 134 to an exhaust air line 136 and by means of a fifth valve 138 to a nitrogen vacuum line 140.
  • Venturi nozzle 134 is connected to a pressure transducer (not shown) for monitoring pump down.
  • the process gas line 122 is connected to two pressure regulators connected in series, for example two pressure reducers.
  • an input of a first pressure reducer 142 is connected to the process gas line 122.
  • the first pressure reducer 142 has a control range of up to approximately 200 bar (input side) up to approximately 4 bar (output side).
  • An output of the first pressure reducer 142 is connected to an input of a second pressure reducer 144.
  • the second pressure reducer 144 has, in one exemplary embodiment, a control range of up to approximately 40 bar (input side) up to approximately 0 bar (absolute pressure) (output side). It should be noted that in an alternative exemplary embodiment, only one pressure reducer can be provided if it has a sufficiently large control range. When using several pressure reducers (for example, three or more pressure reducers connected in series), an increased degree of safety is achieved.
  • a pressure reduction in the process gas supplied to the pressure reducers 142, 144 down to about 0 bar, if desired, for example up to about 950 mbar (for example 70 mbar under ambient atmospheric pressure), in one embodiment down to well below the ambient pressure of the tube 110 (eg, down to about 1% to about 15% of the ambient pressure of the tube 110 below the ambient pressure of the tube 110), for example, down to near atmospheric pressure.
  • each pressure gauge in other words, pressure sensor may be provided for monitoring and regulating the respective desired gas pressure.
  • the pressure is chosen, for example, such that the dielectric strength of the insulating section in the tube 110 is maintained and, in the event of possible leakage (for example in the inner tube 148), the process gas (eg the doping gas) does not escape into the atmosphere. Due to the multi-stage (for example, two-stage) pressure reduction, the gas cylinder pressure can be reduced to the working pressure.
  • the process gas provided at the outlet of the second pressure reducer 144 is supplied to the pipe 110 connected thereto by means of a sixth valve 146.
  • the tube 110 is a double tube, for example in the form of a plastic tube with an inner tube 148 (generally an inner tube 148) for guiding the process gas and with an outer tube 150 provided coaxially around the inner tube 148 and filled with a buffer gas (hereinafter also referred to as a buffer tube) (generally an outer tube 150).
  • the outer tube 150 has a larger diameter than the inner tube 148.
  • the inner tube 148 and the outer tube 150 are both made of electrically insulating material, for example of a plastic, alternatively of ceramic or glass.
  • the inner tube 148 and the outer tube 150 may both be made of the same electrically insulating material or of different electrically insulating materials.
  • the inner tube 148 and / or the outer tube 150 are made of tetrafluoroethylene / perfluoroalkoxy / vinyl ether copolymer (PFA) (in an alternative embodiment, the inner tube 148 and / or outer tube 150 are / is polyvinylidene fluoride (PVDF) produced).
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • the tube 110 can be, for example, depending on the desired dielectric strength, a length in a range of about 20 cm (for example provided in an ion implanter 102, which is operated at an electrical potential of at least 80 kV) up to about 1.5 m (for example provided at an ion implanter 102 operated at an electrical potential of approximately up to 250 kV).
  • the process gas is supplied at a pressure (ie, the process gas supply regulator 152 is set up to supply the process gas at a pressure) that is sufficiently high (ie, greater than one minimum breakdown voltage of the process gas, if necessary plus a specifiable tolerance range, while For example, in a range of 5%, for example 10%, to for example 20% of the minimum breakdown voltage of the process gas), so that a sufficient electrical breakdown strength of the insulating section is ensured in the tube 110.
  • a pressure-resistant pipeline made of electrically non-conductive material eg PFA / PVDF
  • the pressure-resistant pipe made of electrically non-conductive material can be designed doppelwan- dig, wherein the annular gap can be filled with inert gas in excess pressure, which prevents outflow of, for example, doping gases to the outside or can be detected via a pressure drop.
  • the buffer gas (a gas other than the process gas, for example, an inert gas, for example, an inert gas whose atomic weight is significantly different from the atomic weight of the doping elements in the doping gas, for example, the buffer gas is nitrogen, argon, and / or sulfur hexafluoride) is included in one embodiment a pressure in the outer tube 150 is filled, which is different from the pressure (for example, higher or lower than the pressure), with which the process gas is passed through the inner tube 148.
  • the pressure at which the buffer gas is filled in the outer tube 150 is higher than the ambient pressure of the tube 110, for example, higher than the atmospheric pressure.
  • the pressure at which the buffer gas is filled into the outer tube 150 is in a range of about 1 bar to about 11 bar, for example in a range of about 1 bar to about 5 bar, for example in a range of about 1 , 5 bar to about 3.0 bar.
  • the pressure data in bar are to be understood as absolute pressure.
  • the pressure with which the process gas is conducted into the inner tube 148 is adjusted and regulated in one exemplary embodiment by means of a process gas supply regulator 152, which is connected, for example, between the sixth valve 146 and an inlet of the inner tube 148, wherein the process gas Feed regulator 152 too
  • the first pressure reducer 142 and / or the second pressure reducer 144 is actuated by means of a control line 184.
  • a typical flow rate of the process gas for an implanter is in a range of about 0.1 sccm to about 10 sccm (standard cubic centimeter minute). With a volumetric flow in this range, a substantially complete supply, for example of the ionization source, can be ensured.
  • the buffer gas may be filled into the outer tube 150 and then statically stored in the outer tube 150 by means of a seventh valve 154 (for example for filling the buffer gas) connected to the outer tube 150 and an eighth valve 156 (for example to the Discharge of the buffer gas and thus to empty the outer tube 150).
  • the seventh valve 154 may be connected to an electrically conductive part of the lines.
  • the buffer gas can be exchanged at regular intervals. This serves on the one hand for dehumidifying the buffer gas and on the other hand for avoiding that the buffer gas accumulates with the possibly toxic process gas.
  • the buffer gas may also be passed in a continuous stream of gas through the outer tube at the adjusted desired pressure.
  • the buffer gas serves to protect the environment from the process gas, for example the doping gas, and on the other hand serves to detect a leak in the inner tube 148.
  • the buffer gas is filled into the outer tube 150 and closed. Completed means in this context, for example, that with intact inner tube 148 and outer tube 150, a change in the buffer gas, for example, with respect to the composition and / or the pressure of the buffer gas only by diffusive processes through the wall of the outer tube 150 and / or through the wall of the inner tube 148 can take place.
  • the pressure with which the buffer gas is conducted into the outer tube 150 is set in one embodiment by means of a buffer gas supply regulator 158, for example, connected between the seventh valve 154 and an inlet of the outer tube 150.
  • a ninth valve 160 and / or a tenth valve 162 are provided on the outer tube 150, by means of which or a desiccant 164 is connected to the outer tube 150.
  • the outer tube 150 of electrically insulating plastic may not be diffusion-tight.
  • the desiccant 164 may be contained in a box 166, for example in a cartridge 166. Alternatively, the desiccant 164 may also be filled in the outer tube 150 itself. In one embodiment, desiccant 164 is silica gel. It should be noted that ninth valve 160 and / or tenth valve 162, and thus box 166, may in an alternative embodiment be connected to an electrically conductive portion of the conduits.
  • an additional exhaust 168 (made of electrically non-conductive material) is provided to the outer housing 106 of the substrate processing device 102.
  • pressure monitoring in the respective desired areas can be ensured.
  • the pressure monitoring can be carried out continuously (for example by means of one or more pressure gauges) and / or discontinuously. When the pressure of the buffer gas falls, a leak in the pipe 110 can be inferred.
  • a temporal evaluation of the pressure curve of the buffer gas and / or the at least one process gas may be provided, in which, for example, a sharp drop in the pressure of the buffer gas is taken as an indication of a leak in the pipe 110, for example in the inner pipe 148 and a corresponding reaction can be provided.
  • the tube 110 of electrically insulating material allows the process gas reservoir 116 at a different electrical potential, for example
  • the process gas reservoir is at an electrical potential that is different from the electrical potential of the ionization source 112, for example different by at least 1000 V, for example differently by at least 10000 V.
  • a central gas supply is provided for a substrate processing device, for example an ion implanter, with a gas cabinet in a separate gas space, optionally including a gas monitoring device and corresponding safety interconnections.
  • the process gas or the process gases is / are supplied via a high-voltage resistant supply line, for example, the tube 110 made of electrically insulating material, the substrate processing device and thus an ion source.
  • the central gas supply can be adequately ventilated and provided with filters.
  • the arrangement 100 may comprise a control unit (not shown) connected by means of a data line with, for example, one or more pressure transducers, for example in the form of a processor, for example a microprocessor.
  • a respective pressure transducer can transmit the pressure data detected by it to the control unit by means of the data line.
  • the data transmitted to it (for example, data describing the gas pressure in the inner tube 148 and / or outer tube 150) are received and evaluated. In this way, it is possible to monitor the pressure at the desired position within the arrangement 100, for example a pressure monitoring of the tube 110.
  • the control unit uses the received data from the control unit, for example by means of an analysis of the time course / time change of the pressure , monitors whether there is a leak in the tube 110, for example in the inner tube 148 and / or in the outer tube 150. If this is the case, according to one exemplary embodiment, the control unit initiates a warning to an operator. iert and / or the supply of the process gas is terminated (immediately). Furthermore, if necessary, the high voltage of the system can be switched off.
  • control unit can be connected by means of additional data lines with gas sensors, which monitor the connection points of the pipe 110 with the ionization source and a gray scale panel, which will be explained in more detail below, for leaks.
  • the gas sensors may be configured to detect a few ppb (parts per billion, parts per billion) of the process gas or gases (eg, dopant gases) in other gases. Based on the detection results of the gas sensors, in one exemplary embodiment a warning message can also be sent to an operator and / or an interruption of the supply of the process gas (s) can be provided.
  • the pressure of the process gas in the inner tube 148 is about 0.9 bar, the pressure of the buffer gas in the outer tube 150, for example, more than about 1.5 bar, for example in a range of about 2.0 bar about 3.0 bar.
  • the control unit may issue a warning and / or stop the supply of process gas. This can be done using the respective valves.
  • FIG. 2 shows an arrangement 200 for processing a substrate according to another exemplary embodiment.
  • the arrangement has a plurality of central gas cabinets 202, 204, 206, for example a first gas cabinet 202, in which phosphine (PH 3 ) is stored in one or more gas cylinders, a second gas cabinet 204, in which arsine (ASH 3 ) is contained in one or a plurality of gas cylinders, and a third gas cabinet 206 in which boron trifluoride (BF 3 ) is stored in one or more gas cylinders. Furthermore, the arrangement comprises a multiplicity of substrate processing arrangements 208, in the illustrated example 17 substrate processing arrangements 208.
  • Each of the substrate processing arrangements 208 is connected to the respective central gas cabinets 202, 204, 206 by means of a respective process gas line 210, 212, 214 so that each of the substrate processing assemblies 208 may be provided with the provided process gases provided by the respective process gas lines 210, 212, 214.
  • a first process gas line 210 is connected, on the one hand, to the first gas cabinet 202 for supplying phosphine (PH 3 ) and, on the other hand, to those substrate processing assemblies 208 (eg, to all substrate processing assemblies 208) in which phosphine (PH 3 ) is used as Process gas is needed.
  • a second process gas line 212 is connected, on the one hand, to the second gas cabinet 204 for supplying arsine (ASH 3 ) and, on the other hand, to those substrate processing assemblies 208 (eg, to all substrate processing assemblies 208) in which arsine (ASH3) is used Process gas is needed.
  • a third process gas line 214 is connected on the one hand to the third gas cabinet 206 for supplying boron trifluoride (BF 3 ) and on the other hand to those substrate processing arrangements 208 (for example to all substrate processing arrangements 208) in which boron trifluoride (BF 3 ) is needed as process gas.
  • the process gas lines 210, 212, 214 are single-walled or double-walled metal lines, for example of steel, for example of stainless steel.
  • the arrangement has a plurality of pressure sensors, for example pressure gauges, for pressure monitoring of the pressure in the process gas lines 210, 212, 214.
  • pressure sensors for example pressure gauges
  • outer tube pressure transducers 216, 218, 220 may be provided, which are connected to the respective outer tubes of the process gas lines 210, 212, 214 for pressure monitoring of the pressure of the buffer gases, which are filled in the respective outer tubes of the process gas lines 210, 212, 214.
  • a first outer tube pressure transducer 216 is connected to the outer tube of the first process gas line 210
  • a second outer tube pressure transducer 218 is connected to the outer tube of the second process gas line 212
  • a third outer tube pressure transducer 220 is connected to the outer tube of the third process gas line 214 connected.
  • inner tube pressure transducers 222, 224, 226 may be provided which are connected to the respective inner tubes of the process gas lines 210, 212, 214 for pressure monitoring of the pressure of the process gases entering the respective inner tubes the process gas lines 210, 212, 214 are filled.
  • a first inner tube pressure transducer 222 is connected to the inner tube of the first process gas line 210
  • a second inner tube pressure transducer 224 is connected to the inner tube of the second process gas line 212
  • a third inner tube pressure transducer 226 is connected to the inner tube of the third process gas line 214 connected.
  • optional additional valves 228, 230, 232 are provided, which are connected to the respective outer tubes of the process gas lines 210, 212, 214 for supplying / discharging the buffer gases, wherein a first outer tube valve 228 with the outer tube of the first process gas line 210th a second outer tube valve 230 is connected to the outer tube of the second process gas line 212, and a third outer tube valve 232 is connected to the outer tube of the third process gas line 214.
  • Each of the substrate processing assemblies 208 may include the components described below and shown in FIG. 3:
  • a gray tableau device 300 for example having input ports with input valves 302, 304, 306 for connecting the process gas lines 210, 212, 214, for example for connecting the inner pipe of the process gas lines 210, 212, 214, so that the respective process gases are received by the gray tray device 300 and by means of further control valves 308, 310, 312 and gray tray lines 314, 316, 318 at output terminals 320, 322, 324 of a transfer device 344 (hereinafter also referred to as transfer box 344) can be provided.
  • the gray tray device 300 further comprises purge lines 326, 328, 330, by means of which, for example, nitrogen (N 2 ) can be supplied to the gray tray lines 314, 316, 318 using purge valves 332, 334, 336. Furthermore, the gray tray device 300 may have a first exhaust air device 338 and a second exhaust air device 340 for discharging exhaust air from the gray tray device 300. A gray scale gas monitoring device 342 may be connected to the exhaust air devices 338, 340 for monitoring the exhaust gases.
  • the transfer device 344 is connected by means of its input ports 346, 348, 350 to the gray charge lines 314, 316, 318 for receiving the process gases provided by the latter.
  • transfer box 344 has transitions 356, 358, 360 for transferring the gases from conduits of electrically conductive material (eg, metal, e.g. Stainless steel) on pipes / pipes made of electrically insulating material (such as plastic or ceramic).
  • Pipes 362, 364, 366 each set up and operated in the same way as the tube 110 in Fig. L, for supplying the process gases to a substrate processing 368.
  • Each of the tubes 362, 364, 366 of electrically insulating material is on the one hand connected to an output terminal of an associated junction 356, 358, 360 and, on the other hand, to an adjacent associated input terminal 370, 372, 374 of the substrate processing device 368, and then to an associated gas box input port 376, 378, 380 of a processing device gas box 382 of the substrate processing device 368.
  • the substrate processor 368 such as an ion implanter 368, having an ionization source as described above disposed in a process gas box 382.
  • the gray level device 300, the transfer device 344, and the substrate processing device 368 are at a predeterminable (low) reference potential, for example the ground potential 384 (for example ground potential).
  • the gas box and a part of the processing device in one exemplary embodiment lies on the high electrical potential 386 described above.
  • FIG. 4 shows a flowchart 400 in which a method for processing a substrate according to an exemplary embodiment is illustrated.
  • At least one process gas is supplied by means of a process gas supply device to an ion source for generating ions, wherein the process gas supply device has a tube of electrically insulating material.
  • the substrate is processed by the ion source using the at least one process gas.
  • the process gas is supplied at a pressure in the pipe that is lower than the ambient pressure of the pipe.

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Abstract

Eine Anordnung zum Prozessieren eines Substrats weist auf eine Ionenquelle zum Erzeugen von Ionen zum Prozessieren des Substrats unter Verwendung mindestens eines Prozessgases, und eine mit der Ionenquelle gekoppelte Prozessgas- Zuführeinrichtung zum Zuführen des Prozessgases in die Ionenquelle. Die Prozessgas-Zuführeinrichtung weist ein Rohr aus elektrisch isolierendem Material sowie einen Prozessgas-Zuführregler auf, der derart eingerichtet ist, dass das Prozessgas mit einem Druck zugeführt wird, der niedriger ist als der Umgebungsdruck des Rohres.

Description

Anordnung und Verfahren zum Prozessieren eines Substrats
Die Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zum Prozessieren eines Substrats.
Im Rahmen des Prozessierens eines Substrats, beispielsweise eines Halbleitersubstrats kann es wünschenswert sein, dieses mittels eines Ionen- Implantationsverfahrens mit Dotierionen zu dotieren.
Hierzu wird üblicherweise aus einem Dotiergasstrom ein lonenstrahl erzeugt, der auf das Halbleitersubstrat gelenkt wird. Die in das Halbleitersubstrat eindringenden Dotierionen bilden in dem Halbleitersubstrat-Gitter Verunreinigungen, wel- che die Eigenschaften des Halbleitersubstrats verändern.
Als Dotiergas wird oftmals ein hochtoxisches und/oder leicht entzündliches Gas verwendet wie beispielsweise Phosphin (PH3), Arsin (ASH3), Bortrifluorid (BF3), oder Siliciumtetrafluorid (SiF4). Um die Gefährdung Dritter durch ein solches Dotiergas beim Prozessieren eines Substrats zu vermeiden, wird ein solches Dotiergas üblicherweise in einer speziell ausgestalteten Gasflasche vorgesehen, welche derart eingerichtet ist, dass sie nur unter Unterdruck das Prozessgas freigibt, wobei die Gasflasche jedoch nur eine beschränkte Aufnahmekapazität aufweist. Dies führt dazu, dass zum Einen die Gasflasche häufig ausgewechselt werden muss und zum Anderen, dass es vorkommen kann, dass ein Prozessieren eines Substrats nicht vollständig abgeschlossen werden kann, da der Füllstand der jeweiligen Gasflasche nicht oder nur schwer zu überwachen ist. Eine Füllstandsüberwachung würde ferner auch dazu führen, dass die jeweilige Gasflasche gewechselt werden müsste, bevor sie ganz leer ist, was wiederum zu einem erhebli- chen Verwurf des Restinhaltes der Gasflasche führen würde. Dies wiederum führt zu einem erhöhten Ausschuss an unbrauchbaren Dotiergasen, was zu hohen Herstellungskosten führt.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein Zuführen von Prozessgas in eine Prozessiereinrichtung zum Prozessieren eines Substrats mit erhöhter Sicherheit erreicht sowie mit vereinfachtem Auswechseln eines Prozessgas-Reservoirs, beispielsweise einer oder mehrerer Gasflaschen. Beispielsweise wird in verschiedenen Ausführungsformen eine Prozessgasversorgung in einem Substrat- Bearbeitungsprozess bereitgestellt, wobei das Risiko reduziert wird oder es voll- ständig verhindert wird, dass es zu elektrischen Überschlägen zu Zuleitungen kommt und gleichzeitig das durch mögliche Lecks des Rohrs entstehende Risiko reduziert wird.
Eine Anordnung zum Prozessieren eines Substrats gemäß einem Ausführungsbei- spiel weist auf eine Ionenquelle zum Erzeugen von Ionen zum Prozessieren des Substrats unter Verwendung mindestens eines Prozessgases, sowie eine mit der Ionenquelle gekoppelte Prozessgas-Zuführeinrichtung zum Zuführen des Prozessgases in die Ionenquelle. Die Prozessgas-Zuführeinrichtung weist ein Rohr aus elektrisch isolierendem Material sowie einen Prozessgas-Zuführregler auf, der derart eingerichtet ist, dass das Prozessgas mit einem Druck zugeführt wird, der niedriger ist als der Umgebungsdruck des Rohres.
Die Ionenquelle kann auf einem elektrischen Potential von mindestens 1000 V liegen, beispielsweise auf einem elektrischen Potential von mindestens 10000 V.
Weiterhin kann die Substrat-Prozessiereinrichtung eine Ionenstrahl- Erzeugungseinrichtung aufweisen. In der Ionenstrahl-Erzeugungseinrichtung kann die Ionenquelle enthalten sein.
Weiterhin kann eine Substrat-Prozessiereinrichtung zum Prozessieren des Substrats vorgesehen sein, wobei die Ionenquelle in der Substrat- Prozessiereinrichtung vorgesehen sein kann. Die Substrat-Prozessiereinrichtung kann eingerichtet sein als ein Substrat-Ionen-Implanter oder als eine Plasma- Substrat-Prozessiereinrichtung, beispielsweise als eine Plasma-Ätzeinrichtung oder als eine Plasma-Abscheideeinrichtung. So kann die Substrat- Prozessiereinrichtung beispielsweise eine Substrat-Prozesskammer sein.
Weiterhin kann oder können in der Anordnung ein Prozessgas-Reservoir oder mehrere Prozessgas-Reservoirs vorgesehen sein, das oder die mit dem Rohr verbunden ist oder sind zum Zufuhren des Prozessgases oder der Prozessgase in das Rohr oder in die Rohre.
Das Prozessgas-Reservoir kann außerhalb der Substrat-Prozessiereinrichtung angeordnet sein, anders ausgedrückt, räumlich von der Substrat- Prozessiereinrichtung, beispielsweise von der Substrat-Prozesskammer, getrennt. Beispielsweise kann aus diesem Grund ein Potentialunterschied vorhanden sein zwischen dem elektrischen Potential, das bei oder in der Ionenquelle existiert (beispielsweise aufgrund des dort vorgesehenen durchzuführenden Prozesses zum Erzeugen der Ionen), und dem elektrischen Potential, das bei dem Prozessgas- Reservoir besteht (dieses Potential ist oftmals und auch üblicherweise wün- sehenswert bei ungefähr Null Volt). Mittels des Rohrs aus elektrisch isolierendem Material können die sich aus dem Potentialunterschied ergebenden üblichen Einschränkungen überwunden werden und das Prozessgas-Reservoir kann problemlos in einem Bereich außerhalb der Substrat-Prozessiereinrichtung angeordnet sein, beispielsweise in einem Raum einer zentralen Gas- Versorgung für eine Viel- zahl von Ionenquellen, beispielsweise für eine Vielzahl von Substrat- Prozessiereinrichtungen, welche jeweils mindestens eine Ionenquelle aufweisen. Auf diese Weise wird auch die Wartung bzw. der Austausch eines oder mehrerer Prozessgas-Reservoirs erheblich vereinfacht, ohne die Sicherheit im Rahmen der Gasversorgung zu beeinträchtigen, da beispielsweise der Transport des Prozessga- ses in dem Rohr mit einem Druck unterhalb des Umgebungsdrucks des Rohrs erfolgt, womit ein Ausströmen des Prozessgases sicher verhindert wird. In einer Ausführungsform kann somit das Prozessgas-Reservoir auf einem elektrischen Potential liegen, das unterschiedlich (beispielsweise um mindestens 1000 V, beispielsweise um mindestens 10000 V) ist zu dem elektrischen Potential der Ionenquelle.
Das elektrisch isolierende Material kann Kunststoff, Keramik oder Glas sein.
Ferner kann das Rohr ein Doppelrohr mit einem Innenrohr und einem Außenrohr sein, wobei das Innenrohr und das Außenrohr aus elektrisch isolierendem Material hergestellt sind. Das Innenrohr kann eingerichtet (und beispielsweise vorgesehen) sein zum Aufnehmen des Prozessgases. Ferner kann das Außenrohr eingerichtet (und beispielsweise vorgesehen) sein zum Aufnehmen eines Puffergases.
In dem Beispiel, in dem das Rohr ein Doppelrohr mit einem Innenrohr und einem Außenrohr ist, kann der Prozessgas-Zuführregler derart eingerichtet sein, dass das Prozessgas mit einem Druck zugeführt wird, der niedriger ist als der Umgebungsdruck des Außenrohrs des Rohrs.
Das Puffergas kann ein anderes Gas sein als das Prozessgas. Beispielsweise kann das Puffergas ein Inertgas sein.
In einem Ausführungsbeispiel weist die Anordnung zusätzlich einen Puffergas- Zuführregler auf, der derart eingerichtet ist, dass das Puffergas mit einem Druck dem Außenrohr zugeführt wird oder ist, der unterschiedlich ist zu dem Druck (d. h. höher oder niedriger ist als der Druck), mit dem das Prozessgas dem Innenrohr zugeführt wird. Der Puffergas-Zuführregler kann gemeinsam mit dem Prozessgas-Zuführregler gebildet sein (beispielsweise in einem gemeinsamen Reglergehäuse) oder als ein von dem Prozessgas-Zuführregler unabhängiger Regler.
- A - In einer anderen Ausführungsform kann der Prozessgas-Zuführregler derart eingerichtet sein, dass das Prozessgas mit einem Druck zugeführt wird, der niedriger ist als der (an der Anwendung umgebende) Atmosphärendruck.
Der Prozessgas-Zuführregler kann derart eingerichtet sein, dass das Prozessgas mit einem Druck zugeführt wird, der um ungefähr 1% bis ungefähr 15% des Umgebungsdrucks des Rohrs niedriger ist als der Umgebungsdruck des Rohrs, beispielsweise um ungefähr 2% bis ungefähr 10% des Umgebungsdrucks des Rohrs niedriger ist als der Umgebungsdruck des Rohrs, beispielsweise um ungefähr 4% bis ungefähr 6% des Umgebungsdrucks des Rohrs niedriger ist als der Umgebungsdruck des Rohrs.
Wie oben erläutert kann in der Anordnung eine Mehrzahl oder Vielzahl von Ionenquellen vorgesehen sein und eine Mehrzahl oder Vielzahl von jeweils zugehö- rigen Prozessgas-Zuführeinrichtungen, die jeweils ein Rohr aus elektrisch isolierendem Material aufweisen (beispielsweise ein einwandiges Rohr oder ein dop- pelwandiges Rohr).
So kann in einem Ausführungsbeispiel in der Anordnung mindestens eine weitere Ionenquelle zum Erzeugen von Ionen zum Prozessieren mindestens eines Substrats (desselben Substrats, das mittels der Ionenquelle prozessiert wird oder eines anderen Substrats) unter Verwendung mindestens eines Prozessgases (desselben Prozessgases, mittels dessen das Substrat prozessiert wird oder eines anderen Prozessgases) vorgesehen sein sowie mindestens eine mit der mindestens einen wei- teren Ionenquelle gekoppelte weitere Prozessgas-Zuführeinrichtung zum Zuführen des Prozessgases in die mindestens eine weitere Ionenquelle. Die mindestens eine weitere Prozessgas-Zuführeinrichtung kann ein Rohr aus elektrisch isolierendem Material aufweisen. Der Prozessgas-Zuführregler kann derart eingerichtet sein, dass das mindestens eine weitere Prozessgas mit einem Druck zugeführt wird, der niedriger ist als der Umgebungsdruck des Rohres der mindestens einen weiteren Prozessgas-Zuführeinrichtung. Bei einem Verfahren zum Prozessieren eines Substrats wird mindestens ein Prozessgas mittels einer Prozessgas-Zuführeinrichtung einer Ionenquelle zum Erzeugen von Ionen zugeführt, wobei die Prozessgas-Zuführeinrichtung ein Rohr aus elektrisch isolierendem Material aufweist. Ferner wird das Substrat mittels der Ionenquelle unter Verwendung des mindestens einen Prozessgases prozessiert und das Prozessgas wird mit einem Druck in dem Rohr zugeführt, der niedriger ist als der Umgebungsdruck des Rohres.
Die Ionenquelle kann auf einem elektrischen Potential von mindestens 1000 V, beispielsweise auf einem elektrischen Potential von mindestens 10000 V, liegen.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann mittels der Ionenquelle ein Ionenstrahl aus dem mindestens einen Prozessgas erzeugt werden. Beispielsweise kann von einer Substrat-Prozessiereinrichtung, in der die Ionenquelle enthalten sein kann, eine Substrat-Ionen-Implantation oder eine Plasma-Substrat-Prozessierung durchgeführt werden.
Ferner kann das Prozessgas aus einem Prozessgas-Reservoir dem Rohr zugeführt werden. Das Prozessgas-Reservoir kann außerhalb der Substrat- Prozessiereinrichtung angeordnet sein.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel liegt das Prozessgas-Reservoir auf einem e- lektrischen Potential, das unterschiedlich ist zu dem elektrischen Potential der Ionenquelle. Das Prozessgas-Reservoir kann auf einem elektrischen Potential liegen, das mindestens 1000 V, beispielsweise mindestens 10000 V (beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 5000 V bis ungefähr 250000 V), unterschiedlich ist zu dem elektrischen Potential der Ionenquelle.
Weiterhin kann als das elektrisch isolierende Material Kunststoff, Keramik oder Glas verwendet werden. In einem Ausfuhrungsbeispiel kann das Rohr ein Doppelrohr sein mit einem Innenrohr und einem Außenrohr, wobei das Innenrohr und das Außenrohr aus elektrisch isolierendem Material hergestellt sind.
Das Prozessgas kann in das Innenrohr geführt werden und ein Puffergas kann in das Außenrohr geführt werden.
Das Puffergas kann ein anderes Gas sein als das Prozessgas. Beispielsweise kann das Puffergas ein Inertgas sein.
In einem Ausführungsbeispiel wird oder ist das Puffergas mit einem Druck dem Außenrohr zugeführt, der höher ist als der Druck, mit dem das Prozessgas dem Innenrohr zugeführt wird. Alternativ kann das Puffergas mit einem Druck dem Außenrohr zugeführt werden oder sein, der niedriger ist als der Druck, mit dem das Prozessgas dem Innenrohr zugeführt wird. Der Unterschied zwischen dem Druck in dem Innenrohr und dem Druck in dem Außenrohr dient beispielsweise dem Ermitteln eines Lecks in dem Innenrohr. Allgemein kann somit in einem Ausführungsbeispiel das Puffergas mit einem Druck dem Außenrohr zugeführt werden oder sein, der unterschiedlich ist zu dem Druck, mit dem das Prozessgas dem Innenrohr zugeführt wird.
Weiterhin kann das Prozessgas mit einem Druck zugeführt werden, der niedriger ist als der Atmosphärendruck.
Beispielsweise wird das Prozessgas mit einem Druck zugeführt, der um ungefähr 1% bis ungefähr 15% des Umgebungsdrucks des Rohrs niedriger ist als der Umgebungsdruck des Rohrs, beispielsweise um ungefähr 2% bis ungefähr 10% des Umgebungsdrucks des Rohrs niedriger ist als der Umgebungsdruck des Rohrs, beispielsweise um ungefähr 4% bis ungefähr 6% des Umgebungsdrucks des Rohrs niedriger ist als der Umgebungsdruck des Rohrs. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
Es zeigen
Figur 1 : eine Anordnung zum Prozessieren eines Substrats gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Figur 2: eine Anordnung zum Prozessieren eines Substrats gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel;
Figur 3 : eine Darstellung von Komponenten einer Substrat- Prozessieranordnung aus Figur 2 gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
Figur 4: ein Ablauf diagramm, in dem ein Verfahren zum Prozessieren eines Substrats gemäß einem Ausführungsbeispiel dargestellt ist.
Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe "verbunden", "angeschlossen" sowie "gekoppelt" verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.
Fig.l zeigt eine Anordnung 100 zum Prozessieren eines Substrats gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Die Anordnung 100 weist eine Substrat-Prozessiereinrichtung 102 auf, beispielsweise einen Ionen-Implanter, alternativ beispielsweise eine Plasma-Ätzkammer oder eine Plasma- Abscheidekammer. In dem Beispiel eines Ionen-Implanters 102 ist eine Übergabestelle 114 in einer Gasbox 104 angeordnet. Die Gasbox 104 ist in einem Außengehäuse 106 angeordnet, in dem auch ein Innengehäuse 108 angeordnet ist. In einem Ausführungsbeispiel ist das Innengehäuse 108 (beispielsweise aus Metall hergestellt) aufgeteilt, wobei zwei Teile 180, 182 voneinander elektrisch isoliert ausgeführt sind (beispielsweise mittels Isolatoren 172). Ein Teil 180 davon liegt auf einem vorgebbaren Bezugspotential wie beispielsweise Massepotential 174 (beispielsweise Erdpotential), und der andere Teil 182 liegt auf erhöhtem elektrischen Potential (beispielsweise mindestens 5 kV, beispielsweise min- destens 10 kV, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 5 kV bis ungefähr 250 kV). Auch das Außengehäuse 106 kann auf einem vorgebbaren Bezugspotential wie beispielsweise dem Massepotential 174 (beispielsweise Erdpotential) liegen. Wie im Folgenden noch näher erläutert wird, ist ein Rohr 110 aus elektrisch isolierendem Material durch das Außengehäuse 106 zu der Übergabestelle (im Folgenden auch als Anschluss 114 bezeichnet) in der Gasbox 104 geführt zum Zuführen eines im Rahmen des Prozessierens des Substrats verwendeten Prozessgases. In einem Ausführungsbeispiel liegen die Gasbox 104 und die sich darin befindlichen Komponenten auf einem hohen elektrischen Potential, beispielsweise von mindestens ungefähr 5 kV (beispielsweise mindestens ungefähr 80 kV) bis zu ungefähr 250 kV.
In dem Innengehäuse 108 ist beispielsweise ferner ein Substrat-Träger 176 vorgesehen, auf welchem ein mittels der von der Ionisationsquelle 112 (im Rahmen dieser Beschreibung auch bezeichnet als Ionenquelle) erzeugten Dotierionen zu dotierendes Substrat 178 angeordnet sein kann.
In einem Ausführungsbeispiel ist die Substrat-Prozessiereinrichtung 102 in einem Reinraum oder einem Reinstraum angeordnet. In einem Ausführungsbeispiel ist das Innengehäuse 108 ein auf Hochvakuum (beispielsweise mit einem Druck in einem Bereich von ungefähr 10"3 bis 10~7 mbar) oder Ultrahochvakuum (beispielsweise mit einem Druck in einem Bereich von kleiner als 10~7 mbar) evaku- ierbares Gehäuse. Der Anschluss 114 zum Zuführen des Prozessgases ist in der Gasbox 104 ausgebildet. Mit diesem Anschluss 114 ist das im Folgenden noch näher beschriebene Rohr 110 (beispielsweise das Innenrohr 148) gasdicht verbunden. In einem Ausführungsbeispiel bildet der Anschluss 114 anschaulich einen Übergang des Rohrs 110 (beispielsweise des Innenrohrs 148) und damit anschaulich einer elektrisch isolierenden Prozessgasleitung zu einer zusätzlichen elektrisch leitfähigen Prozessgasleitung 170, die ihrerseits mit der Ionisationsquelle 112 verbunden sein kann. In einem Ausführungsbeispiel umschließt das Außengehäuse 106 das Innengehäuse 108 und gegebenenfalls die Gasbox 104 (in wel- eher beispielsweise Ventile und Massenflussregler enthalten sind). Somit liegen beispielsweise auch die zusätzliche elektrisch leitfähige Prozessgasleitung 170 sowie die Ionisationsquelle 112 auf einem hohen elektrischen Potential, beispielsweise von mindestens ungefähr 5 kV (beispielsweise mindestens ungefähr 80 kV) bis zu ungefähr 250 kV.
In einem Ausführungsbeispiel kann unter einem evakuierbaren Gehäuse ein Gehäuse verstanden werden, das es ermöglicht, den Gasdruck im Inneren auf unter 10"3 mbar, beispielsweise auf weniger als 10"7 mbar (Millibar) zu reduzieren. Dies erlaubt eine gute Führung und Bildung beispielsweise des Ionenstrahls, ohne dass es zu Wechselwirkungen mit Gasmolekülen im Inneren des inneren Gehäuses 108 kommt.
Das Substrat kann ein Wafer-Substrat sein, welches hergestellt sein kann aus verschiedenen Halbleitermaterialien. So kann das Substrat beispielsweise hergestellt sein aus einem Gruppe IV (des Periodensystems) Halbleitermaterial wie beispielsweise Silicium oder Germanium. Alternativ kann das Substrat beispielsweise hergestellt sein aus einem Gruppe III oder Gruppe V Halbleitermaterial oder einem oder mehreren Halbleitermaterialien anderer Haupt- oder Nebengruppen des Periodensystems. In einem Beispiel ist das Substrat gebildet aus einem isolie- renden Material wie beispielsweise Siliciumoxid. Ferner kann das Substrat gebildet sein aus einem Polymer. In einem Ausführungsbeispiel ist das Wafer-Substrat aus Silicium (dotiert oder undotiert) hergestellt, alternativ ist das Wafer-Substrat ein Silicium-auf-Isolator-Substrat (Silicon on Insulator). Alternativ kann jedes andere geeignete Halbleitermaterial für das Substrat verwendet werden, beispielsweise Verbindungshalbleitermaterialien wie z.B. Gallium-Arsenid (GaAs), Indium-Phosphid (InP), aber auch jedes andere geeignete ternäre oder quaternäre Verbindungshalbleitermaterial wie z.B. Indium-Gallium- Arsenid (InGaAs).
In dem Beispiel des Ionen-Implanters 102 weist dieser eine Ionisationsquelle (symbolisiert in Fig.l mit dem Bezugszeichen 112) beispielsweise als Teil einer Ionenstrahl-Erzeugungseinrichtung auf. Die Ionisationsquelle 112 eines Ionen- Implanters 102 liegt auf einem elektrischen Potential gegenüber dem Massepotential (beispielsweise Erdpotential) von üblicherweise mindestens ungefähr 5 kV (beispielsweise mindestens ungefähr 80 kV) bis zu ungefähr 250 kV. In verschiedenen Ausführungsbeispielen liegt die Substrat-Prozessiereinrichtung 102 zum Prozessieren des Substrats auf einem vorgebbaren Bezugspotential, beispielsweise Massepotential. Ferner liegen in verschiedenen Ausführungsbeispielen die Gasbox 104 und die Ionisationsquelle 112 in dem Innengehäuse 108 auf einem elektrischen Potential gegenüber dem Massepotential von mindestens 1000 V, beispielsweise von mindestens 10 kV. Die Ionisationsquelle 112 (und bei der Prozes- sierung das zu prozessierende Substrat) ist in dem Innengehäuse 108 angeordnet.
Das elektrische Potential der Ionisationsquelle 112 bestimmt die Energie der ionisierten Dotieratome im Ionenstrahl. Auf diese Weise kann die Eindringtiefe der Dotierung in das Substrat 178 festgelegt werden.
Zur Prozessierung des Substrats ist es üblicherweise vorgesehen, dass das zum Prozessieren verwendete Prozessgas auf dieses elektrische Potential gebracht wird. In dem Beispiel des Ionen-Implanters 102 wird/werden das/die zum Dotieren des Substrats verwendeten Gas(e) (das Prozessgas oder die Prozessgase) auf dieses elektrische Potential gebracht. Wie im Folgenden noch näher erläutert wird, ist es in verschiedenen Ausführungsbeispielen vorgesehen, ein Prozessgas- Reservoir oder mehrere Prozessgas-Reservoirs (beispielsweise eine oder mehrere Gaszylinder oder Gasflaschen), welches oder welche das Prozessgas oder die Prozessgase speichert/speichern und zum Prozessieren bereitstellen, nach außerhalb der Substrat-Prozessiereinrichtung 102 (beispielsweise nach außerhalb des Ionen- Implanters 102), beispielsweise außerhalb des Reinraums oder Reinstraums, zu verlagern in einen separat vorgesehenen Gasraum, der räumlich getrennt ist von dem Prozessierungsbereich (auch bezeichnet als Fertigungsbereich), in dem die Substrat-Prozessiereinrichtung 102 und damit die Ionisationsquelle 112 angeordnet ist.
Auf diese Weise kann es vermieden werden, besondere Gaszylinder oder Gasflaschen vorzusehen, die unter Unterdruck auf dem hohen elektrischen Potential der Ionenquelle 112 üblicherweise betrieben wurden, um einen Personenschaden und auch Kontamination der Umgebung bei einem geöffneten Gasflaschenventil (bzw. bei Leckagen) ausschließen. Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen wird der erforderliche Handlingaufwand reduziert wie auch die Menge an ungeplanter Down-Zeit der Substrat-Prozessiereinrichtung 102. Auch wird eine Inhaltsüberwachung des Inhalts des Gaszylinders oder der Gasflaschen ermöglicht oder vereinfacht, womit die Unterbrechungen laufender Fertigungsprozesse reduziert wer- den können. Damit wird auch das Verwurfsrisiko vermindert. Ferner kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen das Risiko des Ausströmens von toxischen Gasen in beispielsweise den Reinraum oder Reinstraum reduziert werden. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann zudem nach dem Austausch einer jeweiligen Gasflasche der Prozess ohne Unterbrechung weitergeführt und fertig gestellt werden, ohne dass das Produkt Schaden nimmt. Anders ausgedrückt bedeutet dies, dass eine Gasflasche ausgetauscht werden kann, ohne dass es zu einer Unterbrechung des Prozesses kommt.
Die Menge an produziertem Ausschuss lässt sich beispielsweise weiter reduzie- ren, wenn jedes Prozessgas-Reservoir redundant, beispielsweise in Form mehrerer, flexibel zuschaltbar und/oder umschaltbarer Gasflaschen ausgebildet wird. Wie oben beschrieben weist die Anordnung 100 ferner ein Prozessgas-Reservoir 116 oder mehrere Prozessgas-Reservoirs 116 auf, beispielsweise enthaltend einen oder mehrere Gaszylinder 118 oder eine oder mehrere Gasflaschen 118, sowie entsprechende zugehörige Regler und Komponenten zur Sicherheitsüberwachung. In einem Ausführungsbeispiel ist der mindestens eine Gaszylinder 118 herkömmlich ausgestaltet, so dass das in dem Gaszylinder 118 gespeicherte Prozessgas mit Überdruck gespeichert ist.
Wie im Folgenden noch näher erläutert wird ist das Prozessgas-Reservoir 116 mit mehreren Leitungen und/oder Rohren verbunden und versorgt mittels dieser die Substrat-Prozessiereinrichtung 102 mit dem jeweils vorgesehenen Prozessgas.
Das Prozessgas kann in dem Beispiel des Ionen-Implanters 102 ein Dotiergas sein.
Das Dotiergas kann beispielsweise Verbindungen mindestens eines der folgenden Dotierelemente enthalten: Phosphor (P), Arsen (As), Antimon (Sb), Bor (B), Aluminium (Al), Indium (In), Gallium (Ga), Germanium (Ge), Kohlenstoff (C), Wasserstoff (H), Chlor (Cl), Sauerstoff (O), Brom (Br), Stickstoff (N), Silicium (Si), Fluor (F), und/oder Selen (Se).
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das Dotiergas mindestens eines der folgenden Gase enthalten oder sein: Arsin (ASH3), Phosphin (PH3), Bortrifluorid (BF3), und/oder Siliciumtetrafluorid (SiF4).
Diese Gase eignen sich zur Erzeugung eines Ionenstrahls. In verschiedenen Ausführungsbeispielen sind die Dotierelemente Phosphor (P), Arsen (As), Bor (B), Silicium (Si) geeignet. In das Prozessgas-Reservoir 116 sind mehrere Leitungen geführt, beispielsweise eine mit dem mindestens einen Gaszylinder 118 mittels eines ersten Ventils 120 verbundene Prozessgasleitung 122, eine mit dem mindestens einen Gaszylinder 118 mittels eines zweiten Ventils 124 verbundene Abpumpleitung 126, sowie eine in das Prozessgas-Reservoir 116 geführte und mittels eines dritten Ventils 128 mit diesem verbundene Spülleitung 130.
Das erste Ventil 124 sowie die im Folgenden beschriebenen weiteren Ventile können beispielsweise pneumatisch betätigbare Ventile sein, beispielsweise Edel- stahl ventile. Anstelle der Ventile können auch andere geeignete Einrichtungen zum gesteuerten Sperren und Durchlassen eines Gasstroms eingesetzt werden.
Die Prozessgasleitung 122, die Abpumpleitung 126 und/oder die Spülleitung 130 kann/können aus elektrisch leitfähigem Material, beispielsweise aus einem Metall (z. B. aus Stahl, beispielsweise aus Edelstahl), hergestellt sein. Die Prozessgasleitung 122, die Abpumpleitung 126 und/oder die Spülleitung 130 kann/können auf einem definierten elektrischen Potential liegen, beispielsweise auf Massepotential und kann/können einwandig oder doppelwandig eingerichtet sein.
Die Spülleitung 130 kann eine Stickstoff(N2)-Spülleitung 130 sein, mittels der die Leitungen 122, 126, 130 mit einem Spülgas, beispielsweise mit Stickstoff(N2), gespült werden können, wobei das Zuführen des Spülgases mittels eines vierten Ventils 132 gesteuert wird.
Die Abpumpleitung 126 dient beispielsweise zum Abpumpen von Gasen aus dem Prozessgas-Reservoir 116. In einem Ausführungsbeispiel ist die Abpumpleitung 126 mittels einer Venturi-Düse 134 mit einer Abluftleitung 136 sowie mittels eines fünften Ventils 138 mit einer Stickstoff- Vakuumleitung 140 verbunden. Die Venturi-Düse 134 ist mit einem Druckaufnehmer (nicht dargestellt) zum Überwa- chen des Abpumpens verbunden. Die Prozessgasleitung 122, ist mit zwei miteinander in Serie verbundenen Druckreglern, beispielsweise zwei Druckminderern, verbunden. In einem Ausfuhrungsbeispiel ist ein Eingang eines ersten Druckminderers 142 mit der Prozessgasleitung 122 verbunden. Der erste Druckminderer 142 weist in einem Ausführungs- beispiel einen Regelbereich von bis zu ungefähr 200 bar (eingangsseitig) bis zu ungefähr 4 bar (ausgangsseitig) auf. Ein Ausgang des ersten Druckminderers 142 ist mit einem Eingang eines zweiten Druckminderers 144 verbunden. Der zweite Druckminderer 144 weist in einem Ausführungsbeispiel einen Regelbereich von bis zu ungefähr 40 bar (eingangsseitig) bis zu ungefähr 0 bar (Absolutdruck) (aus- gangsseitig) auf. Es ist darauf hinzuweisen, dass in einem alternativen Ausfuhrungsbeispiel auch nur ein Druckminderer vorgesehen sein kann, wenn dieser einen ausreichend großen Regelbereich aufweist. Bei Verwendung von mehreren Druckminderern (beispielsweise auch drei oder mehr in Serie miteinander verbundene Druckminderer) wird ein erhöhter Grad an Sicherheit erreicht. Anschau- lieh erfolgt somit mittels der Druckminderer 142, 144 eine Druckreduktion in dem den Druckminderern 142, 144 zugeführten Prozessgas bis hinunter auf ungefähr 0 bar, wenn gewünscht, beispielsweise auf bis zu ungefähr 950 mbar (beispielsweise 70 mbar unter Umgebungsatmosphärendruck), in einem Ausführungsbeispiel hinunter bis nahe unter den Umgebungsdruck des Rohres 110 (beispielsweise hin- unter bis ungefähr 1% bis ungefähr 15% des Umgebungsdruck des Rohres 110 unter den Umgebungsdruck des Rohres 110), beispielsweise hinunter bis nahe unter den Atmosphärendruck. An den Ausgängen der Druckminderer 142, 144 können jeweils Manometer, anders ausgedrückt, Druckaufnehmer vorgesehen sein zum Überwachen und Regeln des jeweiligen gewünschten Gasdrucks. Der Druck wird beispielsweise derart gewählt, dass die Durchschlagsfestigkeit der Isolierstrecke in dem Rohr 110 erhalten bleibt und bei einer möglichen Leckage (beispielsweise in dem Innenrohr 148) das Prozessgas (z. B. das Dotiergas) nicht in die Atmosphäre gelangt. Durch die mehrstufige (beispielsweise zweistufige) Druckreduzierung kann der Gasflaschendruck auf den Arbeitsdruck reduziert werden. Das am Ausgang des zweiten Druckminderers 144 bereitgestellte Prozessgas wird mittels eines sechsten Ventils 146 dem mit diesem verbundenen Rohr 110 zugeführt.
In einem Ausführungsbeispiel ist das Rohr 110 ein Doppelrohr, beispielsweise in Form eines Kunststoffschlauches mit einem Innenschlauch 148 (allgemein ein Innenrohr 148) zum Führen des Prozessgases und mit einem koaxial um den Innenschlauch 148 vorgesehenen und mit einem Puffergas gefüllten Außenschlauch 150 (im Folgenden auch bezeichnet als Pufferschlauch) (allgemein ein Außenrohr 150). Das Außenrohr 150 weist einen größeren Durchmesser auf als das Innenrohr 148.
Das Innenrohr 148 und das Außenrohr 150 sind beide aus elektrisch isolierendem Material hergestellt, beispielsweise aus einem Kunststoff, alternativ aus Keramik oder Glas. Das Innenrohr 148 und das Außenrohr 150 können beide aus demselben elektrisch isolierenden Material hergestellt sein oder aus unterschiedlichen elektrisch isolierenden Materialien. In einem Ausführungsbeispiel sind/ist der Innenschlauch 148 und/oder der Außenschlauch 150 aus Tetrafluorethy- len/Perfluoralkoxy/Vinylether-Copolymerisat (PFA) hergestellt (in einem alterna- tiven Ausführungsbeispiel sind/ist der Innenschlauch 148 und/oder der Außenschlauch 150 aus Polyvinylidenfluorid (PVDF) hergestellt). Das Rohr 110 kann, beispielsweise je nach gewünschter Spannungsfestigkeit eine Länge in einem Bereich von ungefähr 20 cm (beispielsweise vorgesehen bei einem Ionen-Implanter 102, der bei einem elektrischen Potential von mindestens 80 kV betrieben wird) bis zu ungefähr 1,5 m (beispielsweise vorgesehen bei einem Ionen-Implanter 102, der bei einem elektrischen Potential von ungefähr bis zu 250 kV betrieben wird). Je nach Länge des Rohrs und abhängig von dem verwendeten Prozessgas wird das Prozessgas mit einem Druck zugeführt (d. h. der Prozessgas-Zuführregler 152 ist derart eingerichtet, dass das Prozessgas mit einem Druck zugeführt wird), der aus- reichend groß ist (d. h. größer als eine minimale Durchbruchspannung des Prozessgases, gegebenenfalls zuzüglich eines vorgebbaren Toleranzbereichs, bei- spielsweise in einem Bereich von 5%, beispielsweise 10%, bis beispielsweise 20% der minimalen Durchbruchspannung des Prozessgases), so dass eine ausreichende elektrische Durchschlagsfestigkeit der Isolierstrecke in dem Rohr 110 gewährleistet ist. Anschaulich wird somit in einem Ausführungsbeispiel zum Über- winden der Potentialstrecke eine druckfeste Rohrleitung aus elektrisch nicht leitendem Werkstoff (z. B. PFA/PVDF) mit geringer Leckrate bereitgestellt. Die druckfeste Rohrleitung aus elektrisch nicht leitendem Werkstoff kann doppelwan- dig ausgelegt sein, wobei der Ringspalt mit Inertgas im Überdruck gefüllt sein kann, was ein Ausströmen von beispielsweise Dotiergasen nach außen verhindert bzw. über einen Druckabfall detektiert werden kann.
Das Puffergas (ein anderes Gas als das Prozessgas, beispielsweise ein Inertgas, beispielsweise ein Inertgas, dessen Atomgewicht sich deutlich von dem Atomgewicht der Dotierelemente in dem Dotiergas unterscheidet; beispielsweise ist das Puffergas Stickstoff, Argon, und/oder Schwefelhexafluorid) ist in einem Ausführungsbeispiel mit einem Druck in das Außenrohr 150 gefüllt, der unterschiedlich ist zu dem Druck (beispielsweise höher oder niedriger ist als der Druck), mit dem das Prozessgas durch das Innenrohr 148 geführt wird. In einem Ausführungsbei- spiel ist der Druck, mit dem das Puffergas in das Außenrohr 150 gefüllt ist, höher als der Umgebungsdruck des Rohrs 110, beispielsweise höher als der Atmosphärendruck. In einem Ausführungsbeispiel ist der Druck, mit dem das Puffergas in das Außenrohr 150 gefüllt ist, in einem Bereich von ungefähr 1 bar bis ungefähr 11 bar, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 1 bar bis ungefähr 5 bar, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 1,5 bar bis ungefähr 3,0 bar. Im Rahmen dieser Beschreibung sind die Druckangaben in bar als Absolutdruck zu verstehen.
Der Druck, mit dem das Prozessgas in das Innenrohr 148 geführt wird, wird in einem Ausführungsbeispiel mittels eines Prozessgas-Zuführreglers 152 eingestellt und geregelt, der beispielsweise zwischen das sechste Ventil 146 und einen Ein- lass des Innenrohrs 148 verbunden ist, wobei der Prozessgas-Zuführregler 152 zu diesem Zweck den ersten Druckminderer 142 und/oder den zweiten Druckminderer 144 mittels einer Steuerleitung 184 ansteuert. Ein typischer Volumenstrom des Prozessgases für einen Implanter liegt in einem Bereich von ungefähr 0,1 sccm bis ungefähr 10 sccm (Standard cubic centimeter minute). Bei einem Volumen- ström in diesem Bereich kann eine im Wesentlichen vollständige Versorgung beispielsweise der Ionisationsquelle gewährleistet werden.
Das Puffergas kann in das Außenrohr 150 gefüllt und dann statisch in dem Außenrohr 150 gespeichert werden mittels eines an das Außenrohr 150 angeschlos- senen siebten Ventils 154 (beispielsweise zum Einfüllen des Puffergases) und eines ebenfalls an das Außenrohr 150 angeschlossenen achten Ventils 156 (beispielsweise zum Ablassen des Puffergases und damit zum Entleeren des Außenrohrs 150). Es ist anzumerken, dass das siebte Ventil 154 in einem alternativen Ausrührungsbeispiel an einen elektrisch leitfähigen Teil der Leitungen ange- schlössen sein kann. Das Puffergas kann jedoch in regelmäßigen zeitlichen Abständen ausgetauscht werden. Dies dient einerseits zum Entfeuchten des Puffergases und andererseits zum Vermeiden, dass sich das Puffergas mit dem möglicherweise toxischen Prozessgas anreichert. Alternativ kann das Puffergas auch in einem kontinuierlichen Gasstrom durch das Außenrohr bei dem eingestellten bzw. geregelten gewünschten Druck geführt werden. Das Puffergas dient einerseits einer Sicherung der Umwelt vor dem Prozessgas, beispielsweise dem Dotiergas, und dient andererseits der Feststellung von einem Leck in dem Innenrohr 148. In einem Ausführungsbeispiel ist das Puffergas in das Außenrohr 150 gefüllt und abgeschlossen. Abgeschlossen bedeutet in diesem Zusammenhang beispielsweise, dass bei intaktem Innenrohr 148 und Außenrohr 150 eine Veränderung des Puffergases beispielsweise in Bezug auf die Zusammensetzung und/oder den Druck des Puffergases lediglich durch diffusive Vorgänge durch die Wand des Außenrohrs 150 und/oder durch die Wand des Innenrohrs 148 erfolgen kann.
Der Druck, mit dem das Puffergas in das Außenrohr 150 geführt wird, wird in einem Ausführungsbeispiel mittels eines Puffergas-Zuführreglers 158 eingestellt, der beispielsweise zwischen das siebte Ventil 154 und einen Einlass des Außenrohrs 150 verbunden ist.
Optional sind/ist an das Außenrohr 150 ein neuntes Ventil 160 und/oder ein zehn- tes Ventil 162 vorgesehen, mittels dessen oder derer ein Trockenmittel 164 an das Außenrohr 150 angeschlossen ist. Das Außenrohr 150 aus elektrisch isolierendem Kunststoff kann möglicherweise nicht diffusionsdicht sein. Das Trockenmittel 164 kann in einer Box 166, beispielsweise in einer Kartusche 166, enthalten sein. Alternativ kann das Trockenmittel 164 auch in das Außenrohr 150 selbst gefüllt sein. In einem Ausführungsbeispiel ist das Trockenmittel 164 Silica-Gel. Es ist anzumerken, dass das neunte Ventil 160 und/oder das zehnte Ventil 162 und damit die Box 166 in einem alternativen Ausführungsbeispiel an einen elektrisch leitfähigen Teil der Leitungen angeschlossen sein kann.
In einem Ausführungsbeispiel ist eine zusätzliche Absaugung 168 (aus elektrisch nicht-leitendem Material) an das Außengehäuse 106 der Substrat- Prozessiereinrichtung 102 vorgesehen. Mittels weiterer möglicherweise vorgesehener optionaler Druckaufnehmer, beispielsweise angeschlossen an das Rohr 110 oder an die Absaugung 168 kann eine Drucküberwachung in den jeweils ge- wünschten Bereichen gewährleistet werden. Die Drucküberwachung kann (beispielsweise mittels eines oder mehrerer Manometer) kontinuierlich und/oder diskontinuierlich erfolgen. Bei einem Absinken des Drucks des Puffergases kann auf ein Leck im Rohr 110 geschlossen werden. Beispielsweise kann in diesem Zusammenhang eine zeitliche Auswertung des Druckverlaufs des Puffergases und/oder des mindestens einen Prozessgases vorgesehen sein, bei der beispielsweise ein starker Abfall des Drucks des Puffergases als ein Hinweis für ein Leck in dem Rohr 110, beispielsweise in dem Innenrohr 148, gewertet wird und eine entsprechende Reaktion vorgesehen sein kann.
Das Rohr 110 aus elektrisch isolierendem Material ermöglicht es, das Prozessgas- Reservoir 116 auf einem unterschiedlichen elektrischen Potential, beispielsweise auf dem Massepotential, zu betreiben als die Ionisationsquelle 112. Damit liegt in einem Ausführungsbeispiel das Prozessgas-Reservoir auf einem elektrischen Potential, das unterschiedlich ist zu dem elektrischen Potential der Ionisationsquelle 112, beispielsweise unterschiedlich um mindestens 1000 V, beispielsweise unter- schiedlich um mindestens 10000 V.
In einem Ausführungsbeispiel ist eine zentrale Gasversorgung für eine Substrat- Prozessiereinrichtung, beispielsweise einen Ionen-Implanter vorgesehen, mit einem Gaskabinett in einem separaten Gasraum, gegebenenfalls inklusive einer Gasüberwachungseinrichtung und dementsprechenden Sicherheitsverschaltungen. Das Prozessgas oder die Prozessgase wird/werden über eine hochspannungsfeste Versorgungsleitung, beispielsweise dem Rohr 110 aus elektrisch isolierendem Material, der Substrat-Prozessiereinrichtung und damit einer Ionenquelle, zugeführt. Weiterhin kann die zentrale Gasversorgung in einem Ausführungsbeispiel ausreichend belüftet eingerichtet und mit Filtern versehen sein.
Ferner kann die Anordnung 100 eine mittels einer Datenleitung mit beispielsweise einem oder mehreren Druckaufnehmern verbundene Steuereinheit (nicht dargestellt), beispielsweise in Form eines Prozessors, beispielsweise eines Mikropro- zessors, aufweisen. Ein jeweiliger Druckaufnehmer kann die von ihm erfassten Druckdaten an die Steuereinheit mittels der Datenleitung übermitteln. In der Steuereinheit werden die ihr übermittelten Daten (beispielsweise Daten, die den Gasdruck in dem Innenrohr 148 und/oder Außenrohr 150 beschreiben) empfangen und ausgewertet. Auf diese Weise ist eine Drucküberwachung an jeweils ge- wünschter Position innerhalb der Anordnung 100 ermöglicht, beispielsweise eine Drucküberwachung des Rohrs 110. Anders ausgedrückt wird unter Verwendung der empfangenen Daten von der Steuereinheit, beispielsweise mittels einer Analyse des zeitlichen Verlaufs / der zeitlichen Änderung des Druckes, überwacht, ob ein Leck in dem Rohr 110, beispielsweise in dem Innenrohr 148 und/oder in dem Außenrohr 150, vorliegt. Sollte dies der Fall sein, so wird gemäß einem Ausführungsbeispiel von der Steuereinheit ein Warnhinweis an eine Bedienperson initi- iert und/oder die Zufuhr des Prozessgases wird (unmittelbar) beendet. Weiterhin kann gegebenenfalls die Hochspannung der Anlage abgeschaltet werden.
Weiterhin kann die Steuereinheit mittels zusätzlicher Datenleitungen mit Gassen- soren verbunden sein, welche die Verbindungsstellen des Rohrs 110 mit der Ionisationsquelle und ein im Folgenden noch näher erläutertes Grauwerttableau auf Leckagen überwachen. Die Gassensoren können so ausgebildet sein, dass sie wenige ppb (parts per billion, Teile in einer Milliarde Teilchen), des oder der Prozessgase (beispielsweise Dotiergase) in anderen Gasen detektieren können. Basie- rend auf den Erfassungsergebnissen der Gassensoren kann in einem Ausführungsbeispiel ebenfalls eine Warnmeldung an einen Bediener erfolgen und/oder es kann eine Unterbrechung der Zufuhr des oder der Prozessgase vorgesehen sein. In einem Ausführungsbeispiel liegt der Druck des Prozessgases in dem Innenrohr 148 bei ungefähr 0,9 bar, der Druck des Puffergases in dem Außenrohr 150 beispiels- weise bei mehr als ungefähr 1,5 bar, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 2,0 bar bis ungefähr 3,0 bar. Bei einem Anstieg des Drucks des Prozessgases in dem Innenrohr 148, der ein Leck des Innenrohrs 148 indiziert, kann die Steuereinheit einen Warnhinweis ausgeben und/oder die Zufuhr von Prozessgas beenden. Dies kann unter Verwendung der jeweiligen Ventile erfolgen.
Fig.2 zeigt eine Anordnung 200 zum Prozessieren eines Substrats gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel.
Die Anordnung weist mehrere zentrale Gasschränke 202, 204, 206 auf, beispiels- weise einen ersten Gasschrank 202, in dem Phosphin (PH3) in einer oder mehreren Gasflaschen gespeichert ist, einen zweiten Gasschrank 204, in dem Arsin (ASH3) in einer oder mehreren Gasflaschen gespeichert ist, sowie einen dritten Gasschrank 206, in dem Bortrifluorid (BF3) in einer oder mehreren Gasflaschen gespeichert ist. Ferner weist die Anordnung eine Vielzahl von Substrat-Prozessieranordnungen 208 auf, in dem dargestellten Beispiel 17 Substrat-Prozessieranordnungen 208. Jede der Substrat-Prozessieranordnungen 208 ist mittels einer jeweiligen Prozessgasleitung 210, 212, 214 mit den jeweiligen zentralen Gasschränken 202, 204, 206 verbunden, so dass jeder der Substrat-Prozessieranordnungen 208 die vorgesehenen bereitgestellten Prozessgase mittels der jeweiligen Prozessgasleitungen 210, 212, 214 zugeführt werden kann. In einem Ausführungsbeispiel ist eine erste Prozessgasleitung 210 einerseits angeschlossen an den ersten Gasschrank 202 zum Zuführen von Phosphin (PH3), und andererseits an diejenigen Substrat- Prozessieranordnungen 208 (beispielsweise an alle Substrat- Prozessieranordnungen 208), in denen Phosphin (PH3) als Prozessgas benötigt wird. Weiterhin ist in einem Ausführungsbeispiel eine zweite Prozessgasleitung 212 einerseits angeschlossen an den zweiten Gasschrank 204 zum Zuführen von Arsin (ASH3), und andererseits an diejenigen Substrat-Prozessieranordnungen 208 (beispielsweise an alle Substrat-Prozessieranordnungen 208), in denen Arsin (ASH3) als Prozessgas benötigt wird. Schließlich ist in einem Ausführungsbeispiel eine dritte Prozessgasleitung 214 einerseits angeschlossen an den dritten Gasschrank 206 zum Zuführen von Bortrifluorid (BF3), und andererseits an diejenigen Substrat-Prozessieranordnungen 208 (beispielsweise an alle Substrat- Prozessieranordnungen 208), in denen Bortrifluorid (BF3) als Prozessgas benötigt wird.
In einem Ausführungsbeispiel sind die Prozessgasleitungen 210, 212, 214 einwandige oder doppelwandige Metallleitungen, beispielsweise aus Stahl, bei- spielsweise aus Edelstahl.
Weiterhin weist die Anordnung mehrere Druckaufnehmer, beispielsweise Manometer, zur Drucküberwachung des Drucks in den Prozessgasleitungen 210, 212, 214 auf. In dem Fall von doppelwandigen Prozessgasleitungen 210, 212, 214 können Außenrohr-Druckaufnehmer 216, 218, 220 vorgesehen sein, die an die jeweiligen Außenrohre der Prozessgasleitungen 210, 212, 214 angeschlossen sind zur Drucküberwachung des Drucks der Puffergase, die in die jeweiligen Außenrohre der Prozessgasleitungen 210, 212, 214 gefüllt sind. In einem Ausführungsbeispiel ist ein erster Außenrohr-Druckaufnehmer 216 mit dem Außenrohr der ersten Prozessgasleitung 210 verbunden, ein zweiter Außenrohr-Druckaufnehmer 218 ist mit dem Außenrohr der zweiten Prozessgasleitung 212 verbunden, und ein dritter Außenrohr-Druckaufnehmer 220 ist mit dem Außenrohr der dritten Prozessgasleitung 214 verbunden. Ferner können in dem Fall von doppelwandigen Prozessgasleitungen 210, 212, 214 Innenrohr-Druckaufnehmer 222, 224, 226 vorgesehen sein, die an die jeweiligen Innenrohre der Prozessgasleitungen 210, 212, 214 angeschlossen sind zur Drucküberwachung des Drucks der Prozessgase, die in die jeweiligen Innenrohre der Prozessgasleitungen 210, 212, 214 gefüllt sind. In einem Ausführungsbeispiel ist ein erster Innenrohr-Druckaufnehmer 222 mit dem Innenrohr der ersten Prozessgasleitung 210 verbunden, ein zweiter Innenrohr- Druckaufnehmer 224 ist mit dem Innenrohr der zweiten Prozessgasleitung 212 verbunden, und ein dritter Innenrohr-Druckaufnehmer 226 ist mit dem Innenrohr der dritten Prozessgasleitung 214 verbunden.
In einem Ausführungsbeispiel sind ferner optional zusätzliche Ventile 228, 230, 232 vorgesehen, die an die jeweiligen Außenrohre der Prozessgasleitungen 210, 212, 214 angeschlossen sind zum Zuführen/Ablassen der Puffergase, wobei ein erstes Außenrohr- Ventil 228 mit dem Außenrohr der ersten Prozessgasleitung 210 verbunden ist, ein zweites Außenrohr- Ventil 230 mit dem Außenrohr der zweiten Prozessgasleitung 212 verbunden ist, und ein drittes Außenrohr- Ventil 232 ist mit dem Außenrohr der dritten Prozessgasleitung 214 verbunden ist.
Jede der Substrat-Prozessieranordnungen 208 kann die im Folgenden beschriebenen und in Fig.3 dargestellten Komponenten aufweisen:
Eine Grautableau-Einrichtung 300, beispielsweise aufweisend Eingangs- Anschlüsse mit Eingangsventilen 302, 304, 306 zum Anschließen der Prozessgasleitungen 210, 212, 214, beispielsweise zum Anschließen der Innen- röhre der Prozessgasleitungen 210, 212, 214, so dass die jeweiligen Prozessgase von der Grautableau-Einrichtung 300 aufgenommen und mittels weiterer Steuerventile 308, 310, 312 und Grautableau-Leitungen 314, 316, 318 an Ausgangs-Anschlüssen 320, 322, 324 einer Übergabeeinrichtung 344 (im Folgenden auch bezeichnet als Übergabebox 344) bereitgestellt werden können. Die Grautableau-Einrichtung 300 weist ferner Spülleitungen 326, 328, 330 auf, mittels derer beispielsweise Stickstoff (N2) unter Verwendung von Spülventilen 332, 334, 336 den Grautableau-Leitungen 314, 316, 318 zugeführt werden kann. Weiterhin kann die Grautableau-Einrichtung 300 ei- ne erste Abluft-Einrichtung 338 sowie eine zweite Abluft-Einrichtung 340 aufweisen zum Abführen von Abluft aus der Grautableau-Einrichtung 300. An die Abluft-Einrichtungen 338, 340 kann eine Grautableau- Gasüberwachungseinrichtung 342 angeschlossen sein zum Überwachen der Abluftgase.
Die Übergabeeinrichtung 344 ist mittels ihrer Eingangsanschlüsse 346, 348, 350 mit den Grautableau-Leitungen 314, 316, 318 zum Aufnehmen der von dieser bereitgestellten Prozessgase verbunden. Zusätzlich zu einer Abluft- Einrichtung 352 und einer daran angeschlossenen Übergabebox- Gasüberwachungseinrichtung 354 zum Überwachen der Abluftgase der Ü- bergabebox 344 weist die Übergabebox 344 Übergänge 356, 358, 360 auf zum Übergeben der Gase von Leitungen aus elektrisch leitendem Material (beispielsweise Metall, beispielsweise Edelstahl) an Leitungen/Rohre aus elektrisch isolierendem Material (wie beispielsweise Kunststoff oder Kera- mik).
Rohre 362, 364, 366, jeweils in gleicher Weise eingerichtet und betrieben wie das Rohr 110 in Fig. l, zum Zuführen der Prozessgase zu einer Substrat- Prozessiereinrichtung 368. Jedes der Rohre 362, 364, 366 aus elektrisch iso- lierendem Material ist einerseits an einen Ausgangsanschluss eines zugehörigen Übergangs 356, 358, 360 angeschlossen und andererseits an einen zu- gehörigen Eingangsanschluss 370, 372, 374 der Substrat- Prozessiereinrichtung 368, und darin dann an einen zugehörigen Gasbox- Eingangsanschluss 376, 378, 380 einer Prozessiereinrichtung-Gasbox 382 der Substrat-Prozessiereinrichtung 368.
Die Substrat-Prozessiereinrichtung 368, beispielsweise einen Ionen- Implanter 368, der eine Ionisationsquelle aufweist, wie oben beschrieben, die in einer Prozessiereinrichtung-Gasbox 382 angeordnet ist.
Wie in Fig.3 dargestellt ist, liegen die Grautableau-Einrichtung 300, die Übergabeeinrichtung 344, sowie Substrat-Prozessiereinrichtung 368 auf einem vorgebbaren (niedrigen) Bezugspotential, beispielsweise dem Massepotential 384 (beispielsweise Erdpotential). Die Gasbox und ein Teil der Prozessiereinrichtung (in Fig.3 bezeichnet mit Bezugszeichen 382) liegt in einem Ausführungsbeispiel auf dem oben beschriebenen hohen elektrischen Potential 386.
Fig. 4 zeigt ein Ablaufdiagramm 400, in dem ein Verfahren zum Prozessieren eines Substrats gemäß einem Ausführungsbeispiel dargestellt ist.
In 402 wird mindestens ein Prozessgas mittels einer Prozessgas-Zuführeinrichtung einer Ionenquelle zum Erzeugen von Ionen zugeführt, wobei die Prozessgas- Zuführeinrichtung ein Rohr aus elektrisch isolierendem Material aufweist.
In 404 wird das Substrat mittels der Ionenquelle unter Verwendung des mindes- tens einen Prozessgases prozessiert.
Ferner wird in 406 das Prozessgas mit einem Druck in dem Rohr zugeführt, der niedriger ist als der Umgebungsdruck des Rohres.
Obwohl die Erfindung vor allem im Zusammenhang mit spezifischen Ausführungsbeispielen gezeigt und beschrieben worden ist, sollte es von denjenigen mit dem Fachgebiet vertrauten Personen verstanden werden, dass vielfältige Änderungen der Ausgestaltung und der Details daran vorgenommen werden können, ohne vom Wesen und Bereich der Erfindung, wie er durch die nachfolgenden Ansprüche definiert wird, abzuweichen. Der Bereich der Erfindung wird daher durch die angefügten Ansprüche bestimmt, und es ist beabsichtigt, dass sämtliche Veränderungen, welche in Reichweite der Bedeutung und des Äquivalenzbereichs der Ansprüche liegen, von den Ansprüchen umfasst werden.

Claims

Patentansprüche
1. Anordnung zum Prozessieren eines Substrats, mit einer Ionenquelle zum Erzeugen von Ionen zum Prozessieren des Substrats unter Verwendung mindestens eines Prozessgases; mit einer mit der Ionenquelle gekoppelten Prozessgas- Zufuhreinrichtung zum Zufuhren des Prozessgases in die Ionenquel- Ie; wobei die Prozessgas-Zufuhreinrichtung ein Rohr aus elektrisch iso- lierendem Material sowie einen Prozessgas-Zuführregler aufweist, der derart eingerichtet ist, dass das Prozessgas mit einem Druck zugeführt wird, der niedriger ist als der Umgebungsdruck des Rohres.
2. Anordnung gemäß Anspruch 1, wobei die Ionenquelle auf einem elektrischen Potential von mindestens
1000 V liegt.
3. Anordnung gemäß Anspruch 2, wobei die Ionenquelle auf einem elektrischen Potential von mindestens 10000 V liegt.
4. Anordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einer Ionenstrahl-Erzeugungseinrichtung, wobei die Ionenstrahl- Erzeugungseinrichtung die Ionenquelle aufweist.
5. Anordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einem Substrat-Ionen-Implanter, wobei der Substrat-Ionen- Implanter die Ionenquelle aufweist; oder mit einer Plasma-Substrat-Prozessiereinrichtung, wobei die Plasma- Substrat-Prozessiereinrichtung die Ionenquelle aufweist.
6. Anordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einem Prozessgas-Reservoir, das mit dem Rohr verbunden ist zum Zuführen des Prozessgases in das Rohr.
7. Anordnung gemäß Anspruch 6, mit einer Substrat-Prozessiereinrichtung, in welcher die Ionenquelle angeordnet, wobei das Prozessgas-Reservoir außerhalb der Substrat- Prozessiereinrichtung angeordnet ist.
8. Anordnung gemäß Anspruch 6 oder 7, wobei das Prozessgas-Reservoir auf einem elektrischen Potential liegt, das unterschiedlich ist zu dem elektrischen Potential der Ionenquelle.
9. Anordnung gemäß Anspruch 8, wobei das Prozessgas-Reservoir auf einem elektrischen Potential liegt, das mindestens 1000 V unterschiedlich ist zu dem elektrischen Potential der Ionenquelle.
10. Anordnung gemäß Anspruch 9, wobei das Prozessgas-Reservoir auf einem elektrischen Potential liegt, das mindestens 10000 V unterschiedlich ist zu dem elektrischen Potential der Ionenquelle.
11. Anordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das elektrisch isolierende Material Kunststoff, Keramik oder Glas ist.
12. Anordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Rohr ein Doppelrohr mit einem Innenrohr und einem Außen- röhr ist, wobei das Innenrohr und das Außenrohr aus elektrisch isolierendem Material hergestellt sind.
13. Anordnung gemäß Anspruch 12, wobei das Innenrohr eingerichtet ist zum Aufnehmen des Prozessgases; und - wobei das Außenrohr eingerichtet ist zum Aufnehmen eines Puffergases.
14. Anordnung gemäß Anspruch 13, wobei das Puffergas ein anderes Gas ist als das Prozessgas.
15. Anordnung gemäß Anspruch 14, wobei das Puffergas ein Inertgas ist.
16. Anordnung gemäß einem der Ansprüche 13 bis 15, mit einem Puffergas-Zuführregler, der derart eingerichtet ist, dass das Puffergas mit einem Druck dem Außenrohr zugeführt wird oder ist, der unterschiedlich ist zu dem Druck, mit dem das Prozessgas dem Innenrohr zugeführt wird.
17. Anordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei der Prozessgas-Zuführregler derart eingerichtet ist, dass das Prozessgas mit einem Druck zugeführt wird, der niedriger ist als der Atmosphärendruck.
18. Anordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei der Prozessgas-Zuführregler derart eingerichtet ist, dass das Prozessgas mit einem Druck zugeführt wird, der um ungefähr 1% bis ungefähr 15% des Umgebungsdrucks des Rohrs niedriger ist als der Umgebungsdruck des Rohrs.
19. Anordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18, mit mindestens einer weiteren Ionenquelle zum Erzeugen von Ionen zum Prozessieren mindestens eines Substrats unter Verwendung mindestens eines Prozessgases; mit mindestens einer mit der mindestens einen weiteren Ionenquelle gekoppelten weiteren Prozessgas-Zufuhreinrichtung zum Zufuhren des Prozessgases in die mindestens eine weitere Ionenquelle; wobei die mindestens eine weitere Prozessgas-Zuführeinrichtung ein Rohr aus elektrisch isolierendem Material aufweist; und wobei der Prozessgas-Zuführregler derart eingerichtet ist, dass das mindestens eine weitere Prozessgas mit einem Druck zugeführt wird, der niedriger ist als der Umgebungsdruck des Rohres der mindestens einen weiteren Prozessgas-Zuführeinrichtung.
20. Verfahren zum Prozessieren eines Substrats, wobei mindestens ein Prozessgas mittels einer Prozessgas- Zuführeinrichtung einer Ionenquelle zum Erzeugen von Ionen zugeführt wird, wobei die Prozessgas-Zuführeinrichtung ein Rohr aus e- lektrisch isolierendem Material aufweist; wobei das Substrat mittels der Ionenquelle unter Verwendung des mindestens einen Prozessgases prozessiert wird; und wobei das Prozessgas mit einem Druck in dem Rohr zugeführt wird, der niedriger ist als der Umgebungsdruck des Rohres.
21. Verfahren gemäß Anspruch 20, wobei die Ionenquelle auf einem elektrischen Potential von mindestens 1000 V liegt.
22. Verfahren gemäß Anspruch 21 , wobei die Ionenquelle auf einem elektrischen Potential von mindestens 10000 V liegt.
23. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 20 bis 22, wobei mittels der Ionenquelle ein Ionenstrahl aus dem mindestens einen Prozessgas erzeugt wird.
24. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 20 bis 23, wobei eine Substrat-Ionen-Implantation oder eine Plasma-Substrat- Prozessierung durchgeführt wird.
25. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 20 bis 24, wobei das Prozessgas aus einem Prozessgas-Reservoir dem Rohr zugeführt wird.
26. Verfahren gemäß Anspruch 25, wobei das Prozessgas-Reservoir außerhalb einer Substrat- Prozessiereinrichtung, in welcher die Ionenquelle angeordnet ist, angeordnet ist.
27. Verfahren gemäß Anspruch 25 oder 26, wobei das Prozessgas-Reservoir auf einem elektrischen Potential liegt, das unterschiedlich ist zu dem elektrischen Potential der Ionenquelle.
28. Verfahren gemäß Anspruch 27, wobei das Prozessgas-Reservoir auf einem elektrischen Potential liegt, das mindestens 1000 V unterschiedlich ist zu dem elektrischen Potential der Ionenquelle.
29. Verfahren gemäß Anspruch 28, wobei das Prozessgas-Reservoir auf einem elektrischen Potential liegt, das mindestens 10000 V unterschiedlich ist zu dem elektrischen Potential der Ionenquelle.
30. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 20 bis 29, wobei als das elektrisch isolierende Material Kunststoff, Keramik oder Glas verwendet wird.
31. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 20 bis 30, wobei das Rohr ein Doppelrohr mit einem Innenrohr und einem Außenrohr ist, wobei das Innenrohr und das Außenrohr aus elektrisch isolierendem Material hergestellt sind.
32. Verfahren gemäß Anspruch 31 , wobei das Prozessgas in das Innenrohr geführt wird; und wobei ein Puffergas in das Außenrohr geführt wird oder ist.
33. Verfahren gemäß Anspruch 32, wobei das Puffergas ein anderes Gas ist als das Prozessgas.
34. Verfahren gemäß Anspruch 33, wobei das Puffergas ein Inertgas ist.
35. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 32 bis 34, wobei das Puffergas mit einem Druck dem Außenrohr zugeführt wird oder ist, der unterschiedlich ist zu dem Druck, mit dem das Prozessgas dem Innenrohr zugeführt wird.
36. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 20 bis 35, wobei das Prozessgas mit einem Druck zugeführt wird, der niedriger ist als der Atmosphärendruck.
37. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 20 bis 36, wobei das Prozessgas mit einem Druck zugeführt wird, der um ungefähr 1% bis ungefähr 15% des Umgebungsdrucks des Rohrs niedriger ist als der Umgebungsdruck des Rohrs.
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