JP2002100298A - アークチャンバ用フィードガス発生気化器 - Google Patents

アークチャンバ用フィードガス発生気化器

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JP2002100298A JP2001106063A JP2001106063A JP2002100298A JP 2002100298 A JP2002100298 A JP 2002100298A JP 2001106063 A JP2001106063 A JP 2001106063A JP 2001106063 A JP2001106063 A JP 2001106063A JP 2002100298 A JP2002100298 A JP 2002100298A
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arc chamber
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ポヴァル サイモン
David Richard Burgin
リチャード バーギン デイヴィッド
John Pontefract
ポンテフラクト ジョン
Michael J King
ジェイ． キング マイケル
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 アークチャンバのためにフィードガスを発生
させるための気化器 【解決手段】 イオンソースのアークチャンバのために
フィードガスを発生させるための気化器は、坩堝を有
し、そしてそれは、坩堝内の材料を昇華する温度に加熱
され、フィードガスとして使用するための蒸気を発生す
る。坩堝の加熱のための加熱要素に加え、冷却流体を受
けるために坩堝に沿って伸びている冷却ダクトの形態の
冷却要素が存在する。加熱要素のスイッチが切られてい
る場合の坩堝の強制冷却は、坩堝が迅速に冷却されるこ
とを可能にし、フィードガスの供給がすぐに終了できる
ようにする。イオンソースが別のフィードガスへ切り替
えられている場合は、これは重要である。また、坩堝を
強制冷却すると同時に、加熱要素にエネルギーを与える
ことで、坩堝に所望の場合に低い操作温度で正確に制御
されるのを可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、アークチャンバ用
にフィードガスを発生させるための気化器に関する。特
に本発明は、半導体注入装置用イオンソースとしてアー
クチャンバを使用する場合に適用できる。
【０００２】
【従来の技術】この気化器は典型的には、材料のソース
を入れるよう構成される細長い坩堝と、フィードガスを
発生させるためにこのソースを加熱するヒータを備えて
いる。典型的には、２つの気化器が半導体注入装置内に
提供され、そのそれぞれは、異なるフィードガスの種を
発生させるために異なる物質のソースを有している。フ
ィードガスを変更するためには、ヒータへの電源を切
り、ソースを冷却して、フィードガスの製造を終了でき
るようにすることが必要である。第２のフィードガスの
供給を始めるため、第２の気化器のヒータのスイッチを
オンにする前に、アークチャンバをパージする。通常、
気化器は放射によって冷却できるようにしてあるが、先
行技術内の中には、冷却を改善しようとして、Ｎ２のジ
ェットを雰囲気面で坩堝の一端にに向けているものもあ
る。これによりある程度まで冷却を改善するが、坩堝の
最遠端部の材料のソースをあまり冷却しない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】更なる問題は、先行技
術で用いられる気化器は、自身の最高気温又はその付近
ではうまく動作するが、これよりも低めの温度で気化器
を運転することが時々必要となることである。気化器は
特に、ヒータへの突然の電力サージに敏感であることか
ら、低い温度での従来の気化器の制御が困難であること
がわかった
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、アーク
チャンバのためにフィードガスを発生させるための気化
器が具備され、この気化器は、材料のソースを有するた
めに配置される細長い坩堝と、フィードガスを発生させ
るためにソースを加熱するヒータと、冷却流体を受け材
料のソースを冷却するために坩堝の長さの実質的な一部
に沿って配置される冷却ダクトとを備えている。
【０００５】坩堝に沿って伸びるダクトに冷却流体を循
環させることにより、より有効で均一な冷却が提供され
る。本発明でも、冷却ダクトの中を量的に制御した冷却
流体を循環させつつ最大ないしその付近の電力でヒータ
を運転することによって、気化器を低めの温度で運転で
きるようにしている。このように、本発明に従った気化
器は、一般にインプラントシステムで用いられるより低
い温度で昇華する種と共に用いることができる。
【０００６】冷却の均一性を最適化するために、冷却ダ
クトは実質的に坩堝の全ての長さに沿って伸びることが
好ましい。最適な冷却を実現する簡便な方法を提供する
ため、ダクトは、坩堝に巻かれることが好ましく、また
ヘリックス（螺旋）状の構成で巻かれることが好まし
い。
【０００７】
【発明の実施の形態】気化器は一般に、空洞の円筒形状
を有する坩堝１を備える。坩堝１の内部は、発生しよう
とするガスのために適切な種を発する固形物を受けるた
めに配置されるキャビティ２を画する。キャビティ２の
一端３は開いており、使用に際してはイオンインプラン
トシステム内に配置されるイオンソースに接続される。
使用に際して適切な坩堝が真空チャンバ内にあり他方で
組立体の残りが雰囲気に公開されるよう、適切なシール
（図示されず）が坩堝の第２の端部４で提供される。
【０００８】坩堝の外側表面のまわりには、坩堝１の全
ての長さに沿って螺旋状に巻かれる冷却ダクト５があ
る。図では、ら旋構造が二重に巻かれた構成で示され
る。これらの巻きの１つは、図で示すように右から左に
坩堝に沿って入って来るクーラントを輸送するダクトを
表す。他方で、他のダクトが反対の方向にクーラントを
復帰する。ダクト５（図４に最も良く示される）のベン
ド６は、リターンダクトへの外部のダクトからの移行を
表す。
【０００９】絶縁ハウジング内の薄い電気伝導性ワイヤ
の形態の加熱要素７は、坩堝１の外側表面で、グルーブ
８に沿って螺旋状に巻かれる。加熱要素７は、冷却ダク
ト５と同じピッチを有するが、坩堝１の軸に沿ってオフ
セットになっている。
【００１０】支持チューブ９が、坩堝１の第２の端部４
から離れるように伸び、この支持チューブは、気化器が
装着されるベースプレート１０のところまで伸びる。ク
ーラントフィード及びリターンパイプ１１は、支持チュ
ーブ９の中を伸び、それぞれが、螺旋状に巻かれた冷却
ダクト５に通じている。支持板１０の背後では、クーラ
ントリターンチューブ１１には、あらゆる熱膨張に適応
できるよう、ループ１２が具備される。リード線３０
は、加熱要素７から支持チューブ９の中を伸びて、電気
コネクタ１４に至る。
【００１１】坩堝の範囲内の温度は、坩堝１の第２の端
部４にある孔１５内で気化器の雰囲気の側に設置した熱
電対によってモニタされ、これは図２に最も良く示され
る。
【００１２】使用に際して、組立体がイオンソースに組
み合わされる場合、固体の昇華のために要求されるより
もわずかに低い温度に、チャンバ２内の固体のソースを
維持するように、ヒータ要素７に供給される電流が考慮
される。この種のイオンビームが必要な場合、電力の供
給が昇華を生じさせ、またイオンソースアークチャンバ
に要求された蒸気流れを与えるのに十分なレベルの温度
を維持するよう、制御システムは、気化器温度を上げる
加熱要素７への電力を上昇させる。通常、加熱要素７
は、固定電源から間欠的に加熱電流によりエネルギーが
与えられ、要素７に供給される平均電力は、要素７がエ
ネルギーを与えられる時間の比率を増減することによっ
て制御される。
【００１３】異なる種のビームが必要な場合、できるだ
け迅速にアークチャンバから現時点の種を取り去ること
が好ましい。この時点で、ヒータ要素７への電力が切断
され、窒素等のクーラントガスが、螺旋状に巻かれた冷
却ダクト５に循環され、これにより固体の昇華を迅速に
停止させる。
【００１４】気化器を低い温度で運転することが要求さ
れる場合は、少量のクーラントガスを冷却ダクト５の中
に供給しつつ、電流を加熱要素７に供給することができ
る。加熱要素７への加熱電流の印加の間に、坩堝１を強
制冷却することは、坩堝の熱負荷を増大する効果を有す
るので、比較的長時間にわたってエネルギーが与えられ
る加熱要素７を比較的低い温度に維持することができ
る。これにより、温度をよりスムーズに管理することが
できるので、気化器が低い温度で安定して運転できるよ
うになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従う気化器の一例は、さて添付の図面
に関して説明され、図１は、気化器の斜視図である。
【図２】図２は、図３内の線II-IIの横断面である。
【図３】図３は、図１で示される気化器の下側の平面図
である。
【図４】図４は、図３でIVで囲んだ部分を示す図であ
る。
【符号の説明】
１…坩堝、５…冷却ダクト、６…ベンド、７…加熱要
素、８…グルーブ、１０…ベースプレート、１１…リタ
ーンパイプ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 サイモン ポヴァル イギリス， アールエイチ20 ３キュービ ー， ウェスト サセックス， アシント ン， メイロス ウェイ 18 (72)発明者 デイヴィッド リチャード バーギン イギリス， アールエイチ14 ６ディーユ ー，ウェスト サセックス， ウィスボロ ウ グリーン， スクール ロード， ス クール コテージ （番地なし) (72)発明者 ジョン ポンテフラクト イギリス， ティーエヌ22 １エルジー, イースト サセックス， アックフィー ルド， マノーパーク， ブラウンズ レ ーン 70 (72)発明者 マイケル ジェイ． キング イギリス， アールエイチ19 ４ディーエ イチ，ウェスト サセックス， イースト グリンステッド， ハースト ファーム ロード 40， グリーンウェイズ Ｆターム(参考） 5C030 DE01 5F103 AA06 BB09 RR02

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 アークチャンバのためにフィードガスを
    発生させるための気化器であって、気化器は、 材料のソースを有するように配置される細長い坩堝と、 フィードガスを発生させるためにソースを加熱するヒー
    タと、 冷却流体を受ける坩堝のほぼ全ての長さに沿って伸び材
    料のソースを冷却するように配置される冷却ダクトとを
    備える気化器。
  2. 【請求項２】 冷却ダクトが、坩堝に巻かれる請求項１
    に記載の気化器。
  3. 【請求項３】 冷却ダクトが、螺旋状の構成で巻かれる
    請求項２に記載の気化器。
  4. 【請求項４】 冷却ダクトと同じ螺旋ピッチにより螺旋
    状に坩堝に巻かれるが軸方向にオフセットされる加熱要
    素を、ヒータが有する請求項３に記載の気化器。
  5. 【請求項５】 アークチャンバと、アークチャンバにフ
    ィードガスを供給するために接続される気化器とを備
    え、イオンソースを有する半導体インプラント装置であ
    って、気化器は、 材料のソースを有するように配置される細長い坩堝と、 フィードガスを発生させるためにソースを加熱するヒー
    タと、 冷却流体を受ける坩堝のほぼ全ての長さに沿って伸び、
    材料のソースを冷却するために配置される冷却ダクトと
    を備えるインプラント装置。
  6. 【請求項６】 イオンソースのアークチャンバのため
    に、フィードガスの生成を制御する方法であって、 ａ）アークチャンバに対して所望のフィードガスを発生
    させるために加熱されることができる非気相の材料をあ
    る量、坩堝内に提供するステップと、 ｂ）前記所望のフィードガスが発生する温度に坩堝を加
    熱して、発生したフィードガスをアークチャンバへ供給
    するステップと、 ｃ）前記加熱を休止して強制冷却を前記坩堝に適用させ
    ることにより、前記所望のフィードガスの供給を停止す
    るステップとを有する方法。
  7. 【請求項７】 坩堝に有する非ガス材料から、イオンソ
    ースのアークチャンバのためのフィードガスを発生させ
    るために、坩堝の温度を制御する方法であって、 ａ）前記フィードガスを発生させるために、坩堝を加熱
    するための加熱電流を加熱要素に印加するステップと、 ｂ）坩堝が所望の温度に前記加熱電流によって加熱され
    るように、坩堝に同時にある量の強制冷却を適用するス
    テップとを有する方法。
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