JP3868562B2 - イオン注入器の排気システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、イオン注入器の排気システムに係り、詳しくは、イオン注入器の排気ダクト内での水分が形成されないようにしてコロナ放電現象の発生を防止するイオン注入器の排気システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
まずイオン注入器について簡単に説明しておく。
【０００３】
イオン注入器は半導体製造過程においてドープ物質をイオン化しこれをビーム状にしてウェーハに注入させるもので、ビームの大きさにより中電流イオン注入器、大電流イオン注入器等がある。これらのイオン注入器において、初期にはウェーハを一枚ずつ処理するウェーハトゥウェーハ方式がとられたが、近年ダブルウェーハ加工室を有するイオン注入器が実用化され生産効率の向上が図られている。
【０００４】
イオン注入器の一般的な構成は、ドープされる不純物元素のイオンを生成するイオン注入ソース部、イオンに必要なエネルギを与えるビームライン部、ウェーハ加工室の気体圧力を調節し、またウェーハのローディング、アンローディングを行なうロードロック部をも有するエンドステーション部とからなり、イオン注入器の下部には、イオン注入工程が完了した後イオン注入器内の残留ガスを排出させる排気システムが設置されている。
【０００５】
次に排気システムの従来例を説明する。
【０００６】
上記イオン注入器に用いられる排気システムの従来例を図３に示す。イオン注入器１０の内部とつながるように排気ポンプ１２が設置され、排気ポンプ１２の排気出力をメインダクト１４に導くため排気ダクト１６が排気ポンプ１２に接続されている。排気ポンプ１２の動作は所定の動作指示信号によって行われる。
【０００７】
排気ダクト１６は高絶縁耐圧の絶縁物であるＰＶＣ（ ＰｏｌｙｖｉｎｙｌＣｈｌｏｒｉｄｅ：ポリ塩化ビニル）からなっている。これはイオン注入器１０に印加される高電圧にも絶えられるようにするためであり、経時的にも一定の高絶縁耐圧が必要である。
【０００８】
なお、かかる排気システムを用いた一例には特開平５−６７５４公報記載のものがある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記の排気システムにおいて、イオン注入器１０から排出される高温のガスと既に排出されたガスに含まれていた副産物が冷えて排気ダクト１６の内壁に付着したものとは排気ダクト１６内で接触して反応するので高温ガスは凝縮しながら水分を伴った副産物Ｆｅ＋Ｈ2 Ｏ＋（ＡｓＨ3 ＋ＰＨ3 ＋ＢＨ3 ）を形成し得る。
【００１０】
この副産物のうちＦｅ成分、Ｈ2 Ｏ成分とこれとの反応である次に示す反応式（１），（２）で生成されるＡｓ2 Ｏ5 成分，Ｐ2 Ｏ5 成分は排気ダクト１６のＰＶＣを汚染する物質である。
【００１１】
２ＡｓＨ3 ＋５Ｈ2 Ｏ＝Ａｓ2 Ｏ5 ＋８Ｈ2 ↑ （１）
２ＰＨ3 ＋５Ｈ2 Ｏ＝Ｐ2 Ｏ5 ＋８Ｈ2 ↑ （２）
すなわち、Ａｓ2 Ｏ5 成分、Ｐ2 Ｏ5 成分は図４に示すように排気ダクト１６の内壁に付着しその絶縁耐圧を低下させる原因となる。絶縁耐圧が低下するとイオン注入器１０に印加される高電圧によりＰＶＣが絶縁破壊し上記排気ダクト１６の内部でコロナ放電が誘発され得る。
【００１２】
かかるメカニズムにより発生する排気ダクト１６の内部のコロナ放電現象はイオン注入器１０の動作状態に影響する可能性があり工程下にある半導体の品質に少なからず悪影響をもたらすことになる。
【００１３】
また、コロナ放電の発生回数が増加しその強さが増せば触媒役以外の副産物中の水素化合物が燃焼し排気ダクト１６を焼き切るおそれがあり副産物の噴出による生産ラインの汚染や安全上の問題をもたらす可能性がある。
【００１４】
これらの悪影響の発生要素はもとをただせば、排気ポンプ１２から発生し排気ダクト１６の内部に流入するＦｅ成分、排気ダクト１６のＰＶＣ材、排気ポンプ１２から新たに排出される高温の副産物と、すでに排気ダクト１６内に存在する低温の副産物との接触による凝集現象で発生するＨ2 Ｏ成分の三者であるから、これらのうちいずれかを排除すれば問題は発生しない。
【００１５】
しかし、排気ポンプ１２を用いるかぎりＦｅ成分の発生は源泉的であり、排気ダクト１６の材料としてＰＶＣを改めるのは現実的ではない。したがって、上記のＨ2 Ｏ成分の発生をなくすことが最も必要かつ現実的である。
【００１６】
本発明では排気ダクト１６内でのＨ2 Ｏ成分の発生を抑えた排気システムを提供する。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、イオン注入器の内部とつながることによりこのイオン注入器内のガスを排出させ、かつ、一定の動作信号に応じてこの排出動作を行なう排気ポンプと、一端をこの排気ポンプに他端を外部のメインダクトに接続して排気ポンプから出力される排出ガスを外部に導く排気ダクトとからなるイオン注入器の排気システムにおいて、排気ダクトに、排気ポンプを通して新たに排出される排気ガスとすでに排気ダクト内部に存在する排気ガス中の副産物との反応による排気ダクト内での汚染物発生を抑制する汚染抑制手段を設け、汚染抑制手段は、イオン注入器から外部に接続する排気ダクトの内部とつながり、当該内部で副産物を予熱して凝縮現象を起こさない高温の窒素ガスを排気ダクト内に吹き込む窒素供給装置を備える。
【００１９】
また、この窒素供給装置は、外部の窒素貯蔵タンクから排気ダクトへ窒素ガスを導く窒素ガス供給パイプと、この窒素ガス供給パイプの外周面の所定位置に巻きつけられ窒素ガス供給パイプを通して排気ダクト内に供給される窒素を所定の温度に加熱するヒータ部とからなるものであることとした。
【００２０】
すなわち、汚染抑制手段である窒素供給装置の作用により排気ダクト内に高温の窒素ガスを供給し排気ダクト内でのＨ2Ｏ成分の発生をなくすものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の好ましい実施の一形態を図面を用いて説明する。
【００２２】
図１は本発明によるイオン注入器の排気システムを示す構成図である。各構成およびそれらの機能は、イオン注入器１０の内部とつながることによりこのイオン注入器１０内のガスを排出させ、かつ、一定の動作信号に応じてこの排出動作を行なう排気ポンプ１２と、一端をこの排気ポンプ１２に他端を外部のメインダクト１４に接続して排気ポンプ１２から出力される排出ガスを外部に導く排気ダクト１６と、排気ダクト１６の内部とつながり高温の窒素ガスを排気１６ダクト内に吹き込む窒素供給装置２０と、外部の窒素貯蔵タンク（図示はしない）から排気ダクト１６内へ窒素ガスＮ2 を導く窒素ガス供給パイプ２２と、この窒素ガス供給パイプ２２の外周面の所定位置に巻きつけられ窒素ガス供給パイプ２２を通して排気ダクト１６内に供給される窒素Ｎ2 を所定の温度に加熱するヒータ部２４とである。
【００２３】
動作を説明する。すでに図３において説明した構成要素については基本的に同様の動作を行なう。さらに、図１に示す構成においては、イオン注入器１０の残留ガスを排出するため排気ポンプ１２を作動するときには、窒素供給装置２０をも動作させる。すなわち排気ダクト１６内に窒素ガス供給パイプ２２を通して窒素ガスＮ2 を供給する。このとき、ヒータ部２４により窒素ガスＮ2 を所定の高温に加熱する。これにより排気ダクト１６に吹き込まれた高温の窒素ガスＮ2 は排気ダクト１６内の内壁にすでに存在する副産物を予熱する。
【００２４】
一方、排気ポンプ１２から排気ダクト１６には新たにガスが排出されるが、その高温のガスは排気ダクト１６内にすでに存在する副産物が予熱されているので凝縮現象を起こさない。したがって、排気ダクト１６内でのＨ2 Ｏ成分の発生が抑制される。この様子を図２に示す。その結果Ｈ2 Ｏ成分と他の副産物であるＡｓＨ3 、ＰＨ3 との間で反応が生じず汚染物Ａｓ2 Ｏ5 、Ｐ2 Ｏ5 の発生がない。よって、排気ダクト１６の絶縁耐力は低下しない。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、排気ポンプの動作時に汚染抑制手段が働き高温の窒素ガスが排気ダクト内に吹き出されるので、すでに存在する副産物が熱せられ新たに排出されるガスが凝縮現象を起こさない。よって汚染原因であるＨ2 Ｏ成分の発生が抑えられ絶縁耐力低下を伴う汚染を引き起こさない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のイオン注入器の排気システムを示す構成図。
【図２】本発明に用いられる排気ダクトの内部に高温の窒素ガスが吹き込まれた状態を説明する部分断面図。
【図３】従来のイオン注入器の排気システムを示す構成図。
【図４】従来のイオン注入器の排気システムに用いられる排気ダクトの内部状態を説明する部分断面図。
【符号の説明】
１０ イオン注入器
１２ 排気ポンプ
１６ 排気ダクト
２０ 窒素供給装置
２２ 窒素ガス供給パイプ
２４ ヒータ部
【発明の属する技術分野】
本発明は、イオン注入器の排気システムに係り、詳しくは、イオン注入器の排気ダクト内での水分が形成されないようにしてコロナ放電現象の発生を防止するイオン注入器の排気システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
まずイオン注入器について簡単に説明しておく。
【０００３】
イオン注入器は半導体製造過程においてドープ物質をイオン化しこれをビーム状にしてウェーハに注入させるもので、ビームの大きさにより中電流イオン注入器、大電流イオン注入器等がある。これらのイオン注入器において、初期にはウェーハを一枚ずつ処理するウェーハトゥウェーハ方式がとられたが、近年ダブルウェーハ加工室を有するイオン注入器が実用化され生産効率の向上が図られている。
【０００４】
イオン注入器の一般的な構成は、ドープされる不純物元素のイオンを生成するイオン注入ソース部、イオンに必要なエネルギを与えるビームライン部、ウェーハ加工室の気体圧力を調節し、またウェーハのローディング、アンローディングを行なうロードロック部をも有するエンドステーション部とからなり、イオン注入器の下部には、イオン注入工程が完了した後イオン注入器内の残留ガスを排出させる排気システムが設置されている。
【０００５】
次に排気システムの従来例を説明する。
【０００６】
上記イオン注入器に用いられる排気システムの従来例を図３に示す。イオン注入器１０の内部とつながるように排気ポンプ１２が設置され、排気ポンプ１２の排気出力をメインダクト１４に導くため排気ダクト１６が排気ポンプ１２に接続されている。排気ポンプ１２の動作は所定の動作指示信号によって行われる。
【０００７】
排気ダクト１６は高絶縁耐圧の絶縁物であるＰＶＣ（ ＰｏｌｙｖｉｎｙｌＣｈｌｏｒｉｄｅ：ポリ塩化ビニル）からなっている。これはイオン注入器１０に印加される高電圧にも絶えられるようにするためであり、経時的にも一定の高絶縁耐圧が必要である。
【０００８】
なお、かかる排気システムを用いた一例には特開平５−６７５４公報記載のものがある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記の排気システムにおいて、イオン注入器１０から排出される高温のガスと既に排出されたガスに含まれていた副産物が冷えて排気ダクト１６の内壁に付着したものとは排気ダクト１６内で接触して反応するので高温ガスは凝縮しながら水分を伴った副産物Ｆｅ＋Ｈ2 Ｏ＋（ＡｓＨ3 ＋ＰＨ3 ＋ＢＨ3 ）を形成し得る。
【００１０】
この副産物のうちＦｅ成分、Ｈ2 Ｏ成分とこれとの反応である次に示す反応式（１），（２）で生成されるＡｓ2 Ｏ5 成分，Ｐ2 Ｏ5 成分は排気ダクト１６のＰＶＣを汚染する物質である。
【００１１】
２ＡｓＨ3 ＋５Ｈ2 Ｏ＝Ａｓ2 Ｏ5 ＋８Ｈ2 ↑ （１）
２ＰＨ3 ＋５Ｈ2 Ｏ＝Ｐ2 Ｏ5 ＋８Ｈ2 ↑ （２）
すなわち、Ａｓ2 Ｏ5 成分、Ｐ2 Ｏ5 成分は図４に示すように排気ダクト１６の内壁に付着しその絶縁耐圧を低下させる原因となる。絶縁耐圧が低下するとイオン注入器１０に印加される高電圧によりＰＶＣが絶縁破壊し上記排気ダクト１６の内部でコロナ放電が誘発され得る。
【００１２】
かかるメカニズムにより発生する排気ダクト１６の内部のコロナ放電現象はイオン注入器１０の動作状態に影響する可能性があり工程下にある半導体の品質に少なからず悪影響をもたらすことになる。
【００１３】
また、コロナ放電の発生回数が増加しその強さが増せば触媒役以外の副産物中の水素化合物が燃焼し排気ダクト１６を焼き切るおそれがあり副産物の噴出による生産ラインの汚染や安全上の問題をもたらす可能性がある。
【００１４】
これらの悪影響の発生要素はもとをただせば、排気ポンプ１２から発生し排気ダクト１６の内部に流入するＦｅ成分、排気ダクト１６のＰＶＣ材、排気ポンプ１２から新たに排出される高温の副産物と、すでに排気ダクト１６内に存在する低温の副産物との接触による凝集現象で発生するＨ2 Ｏ成分の三者であるから、これらのうちいずれかを排除すれば問題は発生しない。
【００１５】
しかし、排気ポンプ１２を用いるかぎりＦｅ成分の発生は源泉的であり、排気ダクト１６の材料としてＰＶＣを改めるのは現実的ではない。したがって、上記のＨ2 Ｏ成分の発生をなくすことが最も必要かつ現実的である。
【００１６】
本発明では排気ダクト１６内でのＨ2 Ｏ成分の発生を抑えた排気システムを提供する。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、イオン注入器の内部とつながることによりこのイオン注入器内のガスを排出させ、かつ、一定の動作信号に応じてこの排出動作を行なう排気ポンプと、一端をこの排気ポンプに他端を外部のメインダクトに接続して排気ポンプから出力される排出ガスを外部に導く排気ダクトとからなるイオン注入器の排気システムにおいて、排気ダクトに、排気ポンプを通して新たに排出される排気ガスとすでに排気ダクト内部に存在する排気ガス中の副産物との反応による排気ダクト内での汚染物発生を抑制する汚染抑制手段を設け、汚染抑制手段は、イオン注入器から外部に接続する排気ダクトの内部とつながり、当該内部で副産物を予熱して凝縮現象を起こさない高温の窒素ガスを排気ダクト内に吹き込む窒素供給装置を備える。
【００１９】
また、この窒素供給装置は、外部の窒素貯蔵タンクから排気ダクトへ窒素ガスを導く窒素ガス供給パイプと、この窒素ガス供給パイプの外周面の所定位置に巻きつけられ窒素ガス供給パイプを通して排気ダクト内に供給される窒素を所定の温度に加熱するヒータ部とからなるものであることとした。
【００２０】
すなわち、汚染抑制手段である窒素供給装置の作用により排気ダクト内に高温の窒素ガスを供給し排気ダクト内でのＨ2Ｏ成分の発生をなくすものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の好ましい実施の一形態を図面を用いて説明する。
【００２２】
図１は本発明によるイオン注入器の排気システムを示す構成図である。各構成およびそれらの機能は、イオン注入器１０の内部とつながることによりこのイオン注入器１０内のガスを排出させ、かつ、一定の動作信号に応じてこの排出動作を行なう排気ポンプ１２と、一端をこの排気ポンプ１２に他端を外部のメインダクト１４に接続して排気ポンプ１２から出力される排出ガスを外部に導く排気ダクト１６と、排気ダクト１６の内部とつながり高温の窒素ガスを排気１６ダクト内に吹き込む窒素供給装置２０と、外部の窒素貯蔵タンク（図示はしない）から排気ダクト１６内へ窒素ガスＮ2 を導く窒素ガス供給パイプ２２と、この窒素ガス供給パイプ２２の外周面の所定位置に巻きつけられ窒素ガス供給パイプ２２を通して排気ダクト１６内に供給される窒素Ｎ2 を所定の温度に加熱するヒータ部２４とである。
【００２３】
動作を説明する。すでに図３において説明した構成要素については基本的に同様の動作を行なう。さらに、図１に示す構成においては、イオン注入器１０の残留ガスを排出するため排気ポンプ１２を作動するときには、窒素供給装置２０をも動作させる。すなわち排気ダクト１６内に窒素ガス供給パイプ２２を通して窒素ガスＮ2 を供給する。このとき、ヒータ部２４により窒素ガスＮ2 を所定の高温に加熱する。これにより排気ダクト１６に吹き込まれた高温の窒素ガスＮ2 は排気ダクト１６内の内壁にすでに存在する副産物を予熱する。
【００２４】
一方、排気ポンプ１２から排気ダクト１６には新たにガスが排出されるが、その高温のガスは排気ダクト１６内にすでに存在する副産物が予熱されているので凝縮現象を起こさない。したがって、排気ダクト１６内でのＨ2 Ｏ成分の発生が抑制される。この様子を図２に示す。その結果Ｈ2 Ｏ成分と他の副産物であるＡｓＨ3 、ＰＨ3 との間で反応が生じず汚染物Ａｓ2 Ｏ5 、Ｐ2 Ｏ5 の発生がない。よって、排気ダクト１６の絶縁耐力は低下しない。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、排気ポンプの動作時に汚染抑制手段が働き高温の窒素ガスが排気ダクト内に吹き出されるので、すでに存在する副産物が熱せられ新たに排出されるガスが凝縮現象を起こさない。よって汚染原因であるＨ2 Ｏ成分の発生が抑えられ絶縁耐力低下を伴う汚染を引き起こさない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のイオン注入器の排気システムを示す構成図。
【図２】本発明に用いられる排気ダクトの内部に高温の窒素ガスが吹き込まれた状態を説明する部分断面図。
【図３】従来のイオン注入器の排気システムを示す構成図。
【図４】従来のイオン注入器の排気システムに用いられる排気ダクトの内部状態を説明する部分断面図。
【符号の説明】
１０ イオン注入器
１２ 排気ポンプ
１６ 排気ダクト
２０ 窒素供給装置
２２ 窒素ガス供給パイプ
２４ ヒータ部
Claims (2)
- イオン注入器の内部とつながることにより前記イオン注入器内のガスを排出させ、かつ、一定の動作信号に応じて前記ガスの排出動作を行なう排気ポンプと、一端を前記排気ポンプに他端を外部のメインダクトに接続して前記排気ポンプから出力される排出ガスを外部に導く排気ダクトとからなるイオン注入器の排気システムにおいて、
前記排気ダクトに、前記排気ポンプを通して新たに排出される排気ガスとすでに前記排気ダクト内部に存在する排気ガス中の副産物との反応による前記排気ダクト内での汚染物発生を抑制する汚染抑制手段を設け、
前記汚染抑制手段は、前記イオン注入器から外部に接続する前記排気ダクトの内部とつながり、当該内部で副産物を予熱して凝縮現象を起こさない高温の窒素ガスを前記排気ダクト内に吹き込む窒素供給装置を備えることを特徴とするイオン注入器の排気システム。 - 請求項１記載のイオン注入器の排気システムにおいて、
前記窒素供給装置は、外部の窒素貯蔵タンクから前記排気ダクトへ窒素ガスを導く窒素ガス供給パイプと、この窒素ガス供給パイプの外周面の所定位置に巻きつけられ上記窒素ガス供給パイプを通して上記排気ダクト内に供給される窒素を所定の温度に加熱するヒータ部とからなるものであることを特徴とするイオン注入器の排気システム。
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