JP4695911B2 - 絶縁配管部材、ガス供給装置およびイオンビーム装置 - Google Patents

Description

請求項に係る発明は、可燃性等のあるプロセスガスを接地部より高電圧部に供給する配管系の一部に接続される絶縁配管部材と、そのような絶縁配管部材を含むガス供給装置、およびガス供給装置を使用するイオンビーム装置に関するものである。

半導体や液晶にイオンを注入するイオン注入装置では、高電圧の部分にイオン源が設けられ、そこで発生させられるイオンビームが、接地部に向けて加速されたうえ、注入室（真空プロセスチャンバー）内の被処理物（半導体または液晶等）に照射される。イオン照射やイオンドーピング等に使用される、注入装置以外のイオンビーム装置においても、そのような点は同様である。イオン源には、プロセスガスをプラズマ化するためのフィラメントやＲＦ等の励起手段があり、そこへ、フォスフィン（ＰＨ₃）、ジボラン（Ｂ₂Ｈ₆）、アルシン（ＡsＨ₃）または水素（Ｈ₂）など、毒性が強くまたは可燃性等があるために取扱いに注意が必要とされるガスが、イオン原料となるプロセスガスとして供給される。

高電圧部のイオン源に上記のようなプロセスガスを供給するガス源は、高電圧のキャビネット内に配置するのが一般的であったが、その場合には、高電圧キャビネットのサイズに関する制約からガスボンベの容量を大きくすることができないという不都合があった。ガスボンベの容量が小さいと、ボンベの交換頻度が増え、そのつどイオン注入装置を停止せねばならないため、生産性が低下する場合がある。

そのような観点から、下記の特許文献１・２では、ガス源すなわちガスボンベ等を接地部に設けることが提案されている。そのようにする場合、接地部におくガス源と高電圧部にあるイオン源との間に電位差ができるので、前者から後者へのガス配管系の一部に絶縁配管部材を設ける必要がある。
特開平１０−２７５６９５号公報 特開平９−２５９７７８号公報

図５は、特許文献１に記載されたイオンビーム装置を示す図で、ガスボトル５とイオン源２ａとの間のガス配管系に絶縁配管部材５０が接続されている。絶縁配管部材５０は、本体である絶縁管５１がセラミック等により形成され、イオンビーム装置２の真空ポンプ２ｃに接続された真空槽５２の内部に配置されている。絶縁管５１が真空槽５２内に配置されているので、絶縁管５１にひび割れ等が発生しても、それ起因して管内のガス（プロセスガス）が漏れ出たり外気がプロセスガス中に混入したりすることが防止される。

また、図６は特許文献２に記載された例であり、ガスボトル５とイオン源２ａとの間のガス配管系に、やはり絶縁配管部材６０が接続されている。この例では、絶縁配管部材６０は、絶縁管６１がイオンビーム装置２の真空室中に設けられることにより構成されている。

特許文献１・２に記載されたイオンビーム装置では、絶縁配管部材として、絶縁管が真空中に配置されたものが使用されるため、そのメンテナンスが容易には行えない。すなわち、絶縁管はセラミックなどで形成されていて高頻度の点検・整備が求められるが、高真空の中に配置されるため、それを取り出して真空状態を解消したのち再び高真空の状態に戻すのに相当の時間がかかる。高真空の状態に戻るまではイオンビーム装置のダウンタイムが継続するため、絶縁配管部材のメンテナンスによって同装置の生産性にかなりの影響が及ぶことになる。

また、いずれの例でも絶縁管は外側の圧力が低い状態で使用されるため、絶縁管が放電を起こしやすい。放電が生じると、イオン源の電位が保てないうえ絶縁管の耐用寿命が短くなって、好ましくない。

請求項に係る発明は、このような課題を解決するためになしたものである。すなわち、発明の目的は、ガス源を接地部に設けることを可能にするだけでなく、イオン注入装置などイオンビーム装置のダウンタイムを短くすることができ、しかも絶縁管の放電の可能性を小さくすることの可能な絶縁配管部材を提供し、併せてそれを含むガス供給装置およびイオンビーム装置を提供することである。

請求項に係る絶縁配管部材は、接地部より高電圧部にプロセスガス（可燃性等があるために取扱いに注意するものとして扱われるガス）を供給する配管系に、その一部に接続される形態で使用される絶縁配管部材であって、
・ プロセスガスの経路となる絶縁管と、当該絶縁管を収容する絶縁性の（つまり、高電圧部と接地部とを絶縁するように絶縁体が使用された形式の）パージボックスとを組み合わせ、
・ パージボックスに、パージ用ガスの供給部および排出部を設ける
ことを特徴とする。
図１に例示する絶縁配管部材１０では、絶縁管１１をパージボックス１２の内部に収容し、パージボックス１２内にパージ用ガスとしての窒素（Ｎ₂）を供給・排出している。

このようにした絶縁配管部材は、上記配管系の一部に接続されることにより、接地部（低電圧部）と高電圧部とを絶縁しながら、接地部より高電圧部に向けてのプロセスガスの供給を円滑に実現することができる。前述したイオン注入装置等のイオンビーム装置に使用できるほか、食品や医療用の関連機器等に効果的に使用することができる。
接地部と高電圧部とを絶縁できるのは、この絶縁配管部材が、上記のとおり絶縁管と当該絶縁管を収容する絶縁性のパージボックスとを有するからである。絶縁管をはさむ上流側・下流側の配管として金属管を使用しても、それらの間をつなぐように導電体が設けられない限り、この絶縁配管部材によって接地部と高電圧部とが絶縁される。
また、この絶縁配管部材によってプロセスガスの供給が円滑に行われるのは、絶縁管がパージボックスに収容され、そのパージボックスには無害なパージガスが供給・排出されるからである。絶縁管の回りにパージガスが充満することから、仮に絶縁管がひび割れ等を起こして内部のプロセスガスが漏れ出るようなことがあるとしても、パージガスによってそれが急激な化学反応の下限界等にまで希釈され、安全性が十分に確保される。

パージボックス内にパージガスを充満させることは比較的短時間で行えるほか、配管系に接続する前の絶縁配管部材にあらかじめパージガスを封入しておくこともできるので、絶縁管を真空中に配置する場合よりも、絶縁管の点検・交換等に必要なトータルの時間は短くてすむ。
また、絶縁管を真空中に配置する場合とは違って絶縁管の放電を回避しやすいため、イオン源の電位を安定的に保つとともに絶縁管を長期間使用することができる。

上記のパージガスは、不燃性ガスとするのが好ましい。不燃性ガスであれば、絶縁管の損傷時等に内部のガスが漏出してもパージガスと反応することがなく、また、逆にパージガスが絶縁管内に混入しても、高電圧部等において予期していない事態が発生しがたい。不燃性ガスとしては、上記および図１のようにたとえば窒素を使用できる。

上記の絶縁管をセラミック製とし、上記のパージボックスを樹脂製（絶縁性のものをさす。導電性樹脂は含まない）とするのが、とくに好ましい。セラミックは、ガスを透過させがたいものの微小な割れを生じやすいのに対し、塩化ビニル等の樹脂は割れを発生しがたい。したがって、上記のとおり絶縁管をセラミック製としパージボックスを樹脂製とするこの絶縁配管部材では、絶縁管によって内部のプロセスガスの漏洩を完全に防ぐとともに、絶縁管に万一ひび割れ等が生じる場合に備えてパージボックスによる安定した漏洩防止がはかれる。

上記の絶縁管とパージボックスとは、排気装置に接続された絶縁性の（つまり、高電圧部と接地部とを絶縁するように絶縁体が使用された形式の）ケーシングの内部に配置するのが、一層に好ましい。上記ケーシングは、図１の例ではエグゾーストダクト１３がそれに相当するが、そのエグゾーストダクト１３とともに排気装置１９に連通されたダクト１８に接続された他の容器または管とするのもよい。
絶縁管とパージボックスとをこのようなケーシングの内部に配置すると、いわば三重の配管構造となりさらに安全性が高くなる。絶縁管やパージボックスからプロセスガスが漏れ出ることがあっても、そのガスは、上記ケーシングの内部からダクトを経て、ケーシングとダクト内を大気圧より低い圧力として排気する排気装置に送られ、必要に応じて、取扱いを容易にするための処理を受けるからである。

パージボックスにおけるパージガスの排出部を、上記ケーシングが接続された上記の排気装置に連通するダクトに接続すると、配置すべき排気装置の数が減り、設置スペースやコストの点で有利である。

上記のケーシングは、絶縁管やパージボックスを囲む必要がある等のために容積の大きなものになるが、塩化ビニルを主要部材として構成すれば、絶縁性が確保されるとともに製造コストも低く抑えることができて有利である。

各ガスの圧力については、絶縁管の内部に送るプロセスガスを大気圧またはそれ以上の圧力とし、また、パージボックスの内部に供給するパージガスを、上記プロセスガスの圧力よりも低いものとするのが好ましい。
それにより、プロセスガスが万一洩れた場合でも、速やかにパージガスにより排気される。

一方、絶縁管の内部に送るプロセスガスを大気圧またはそれ以上の圧力とし、また、パージボックスの内部に供給するパージガスを、上記プロセスガス以上の圧力にするのも好ましい。
そのようにすれば、プロセスガスとして絶縁管の内部に送るプロセスガスが絶縁管の内部からパージボックス中に漏れ出すことが抑制され、プロセスガスの外部漏出が効果的に防止されるからである。

上記のプロセスガスおよびパージガスの圧力を、いずれも少なくとも大気圧以上とすれば、双方のガス自体の放電を適切に防止することができてとくに有利である。なお、プロセスガスの圧力は、望ましくは０．３〜０．６ＭＰａ（絶対圧）とし、パージガスの圧力を約０．２ＭＰａとするのがよい。

一体のパージボックス内に複数の絶縁管を並列に収容するのもよい。図４の例では、一体のパージボックス１２内に３本の絶縁管１１を配置している。
接地部から高電圧部にかけて複数種類のプロセスガスを供給する場合、各ガスごとに独立させて絶縁管とパージボックスとを配置するよりも、このようにパージボックスを共通にして内部に複数の絶縁管を配置する方が、絶縁配管部材の構成が簡単化され製造コストも低減されて有利である。

一体のパージボックス内に収容する複数の絶縁管は、互いに平行（ほぼ平行である場合を含む）に配置し、周囲のパージボックス壁面から距離を有するとともに絶縁管相互の間に均等な距離を有するように（たとえば、横断面において各絶縁管が正多角形の頂点の位置にあるように）設けるのがとくに好ましい。そのようにすれば、パージボックスの容積を小さめにした場合にも、絶縁管が振動等によって他の絶縁管やパージボックス壁面と接触することが防止されやすいからである。

絶縁管およびパージボックスにおける各接地部の側に、アース接地の部分を設けるのがよい。それによって各絶縁体（絶縁管およびパージボックス）の表面帯電を防ぐことができるからである。

絶縁管のうち、パージボックスにおける上記アース接地の部分に近い側の端部に放電防止部材を設けると、電界集中が緩和され絶縁管の表面帯電による放電がさらに確実に防止される。放電防止部材としては、コロナ放電防止用の金属製円環であるコロナリングや棒状の垂下金属部材などを使用するとよい。

絶縁管をはさむ上流側および下流側のプロセスガスの経路に、コイル状の金属管（たとえばステンレス製の管）または樹脂製の管を接続するのが好ましい。図１や図４における符号１４ａ・１４ｂは、ここにいうコイル状の金属管をさしている。
このようにコイル状の金属管を配置すると、地震等によって絶縁管に大きな加速度が作用した場合や、配管系に衝撃的が外力が加わった場合にも、衝撃力が当該金属管により吸収されて絶縁管への影響が小さくなる。絶縁管には金属等に比べて脆弱な材料が使用されるので、衝撃力の影響を小さくするとその耐用寿命が格段に延長される。

パージボックスの内部（絶縁管の外側）またはそれに接続されたパージガスの排出経路にプロセスガスの検知器を設けるとともに、当該検知器にてプロセスガスが検知されたとき自動遮断されるバルブを、プロセスガスの経路である絶縁管の上流側および下流側に設けるとよい。図１や図４の例における符号１７ａはここにいう検知器をさし、図１・図４の符号１５ａ・１５ｂは自動遮断のバルブをさす。
プロセスガスの検知器と自動遮断のバルブとをこのように設けると、絶縁管にひび割れが生じるなどして内部のプロセスガスがパージボックス内に漏出したとき、絶縁管をはさむ位置にある各バルブが自動遮断され、それ以上のプロセスガスの漏出を停止する。そして、各バルブが遮断された状態で、絶縁管を取り出すなどして異状を確認し、適宜に絶縁管を補修または交換すれば、安全かつ容易に絶縁配管部材の点検・復旧をすることができる。

絶縁管とパージボックスとが配置されている上記のケーシングの内部、または当該ケーシングから排気装置までの間にもプロセスガスの検知器を設け、当該検知器にてプロセスガスが検知されたときにも上記のバルブを自動遮断させると、さらに好ましい。図１・図４の符号１７ｂは、ケーシングの内部に設けた検知器の例である。
このようにすると、何らかの事情によりパージボックスからケーシングの内部に危険ガスが漏れ出た場合にも、その事態を検知して絶縁管へのプロセスガスの供給を自動遮断できる。したがって、プロセスガスの漏出防止について一層の確実性が保たれるとともに、点検・復旧の点でも有利である。

請求項に記載したガス供給装置は、高電圧部にあるイオン源に供給するガス源を接地部に設け、当該イオン源と当該ガス源との間を、上記したいずれかの絶縁配管部材を含む配管系によって接続したことを特徴とする。
このように構成したガス供給装置によれば、上記した絶縁配管部材の作用により、イオン源（高電圧部）とガス源（接地部）とを適切に絶縁しながら、後者から前者へ向けてガス（プロセスガス）を円滑に供給することができる。また、ガス源を接地部に設けるので、十分な設置スペースを確保しがたい高電圧部にガス源を設ける場合とは違って、ガス源の容量（ガスボトルのサイズや数）を増すことができ、ガスボトル等の交換頻度を減らすことが可能である。

請求項に係るイオンビーム装置は、被処理物にイオンを照射するイオンビーム室と、それに対向して高電圧部に配置されたイオン源とを有するイオンビーム装置であって、イオン源にガスを供給するように請求項１５に記載のガス供給装置を接続したことを特徴とする。なお、ガス供給装置のガス源は上記のとおり接地部に設ければよく、ビーム装置の外部・内部のいずれに配置するかは問わない。

このようにしたイオンビーム装置では、プロセスガスを上記したガス供給装置によりイオン源（高電圧部）に向けて円滑に供給することができる。ガス供給装置においてガス源を接地部に設けるので、高電圧部にガス源を設ける場合とは違ってガス源の容量（ガスボトルのサイズや数）を増すことができ、もってガスボトル等の交換頻度を減らすことが可能である。ガスボトルの交換頻度を減らせると、イオンビーム装置の運転を停止する頻度や時間を減らせるので、生産性を向上させることができる。

ガス供給装置の配管系は、イオンビーム装置におけるイオンビーム室の内部をもイオン源の内部をも経由させずに配置するのがよい。
イオンビーム装置の運転中、イオン源とイオンビーム室とは真空に保たれるが、このようなイオン源またはイオンビーム室の内部にガス供給装置の配管の一部（たとえば絶縁配管部材）を配置すると、それを点検・整備するたびにイオンビーム装置の真空状態が解かれなければならない。真空状態を解いたのち再び高真空の状態にするには相当の時間がかかるので、そのようにするとイオンビーム装置のダウンタイムが長くなり、図６に示す場合と同様に、同装置の生産性が低下することになりがちである。したがって、ガス供給装置の配管は、イオンビーム装置の内部を経由させずに配置するのが好ましいのである。

上記したガス供給装置の絶縁配管部材は、高電圧のキャビネットの内側に配置するとよい。または、排気装置および除害装置に接続された絶縁性の前記ケーシングを高電圧のキャビネットの内側から外側へ突出するように設け、そのケーシングの内側に、上記したガス供給装置の絶縁配管部材を配置するのもよい。図１の例では、符号３が高電圧キャビネットであり、符号１３（エグゾーストダクト）が、そのキャビネットの内側から外側へ突出するように設けた絶縁性のケーシングである。なお、絶縁配管部材を高電圧のキャビネットの内側に直接配置する場合にも、そのキャビネットの本体と、絶縁管およびパージボックスの各接地部に接触するキャビネットの一部分との間には絶縁体を介在させる必要がある。

請求項に係る絶縁配管部材は、接地部より高電圧部にプロセスガスを供給する配管系に接続されることにより、接地部と高電圧部とを絶縁しながら、接地部より高電圧部に向けてのプロセスガスの供給を円滑に実現することができる。絶縁管を真空中に配置する場合に比べると、絶縁管の点検・交換等に必要なトータルの時間が短くてすむほか、絶縁管の放電が防止されてその長期使用が可能になるという利点がある。

請求項に記載のガス供給装置によれば、イオン源（高電圧部）とガス源（接地部）とを適切に絶縁しながら、後者から前者へ向けてプロセスガスを円滑に供給することができる。ガス源の容量を増してガスボトル等の交換頻度を減らすことも可能である。

請求項に記載したイオンビーム装置では、プロセスガスを、ガス供給装置によりイオン源（高電圧部）に向けて円滑に供給することができる。ガス源を接地部に設けるので、ガス源の容量を増してガスボトル等の交換頻度を減らし、もってイオンビーム装置の生産性を向上させることができる。

図１および図２に、発明の実施に関する一形態を示す。図１はイオン注入処理室２を含む処理設備１とともに、ガス供給装置２０などを表す配管系統図である。また、図２は、図１の配管系統中に含まれる絶縁配管部材１０の詳細を示す断面図である。

図１に示すガス供給装置２０は、イオン注入処理室２のうち高電圧部に設けられるイオン源２ａに向けて、危険物ガスでもあるプロセスガス（原料ガス）を、ガス源４のプロセスガスボトル５から供給するものである。イオン源２ａが高電圧部にあり、それに至るガス配管７および高電圧キャビネット３も高電圧とするが、プロセスガスボトル５を含むガス源４およびそれより延びるガス配管６は接地部に設けることから、それらの間を絶縁するために絶縁配管部材１０を介在させている。なお、図中の符号２ｂ・２ｃは、イオン注入処理室２におけるイオンビーム室および真空ポンプである。

絶縁配管部材１０は、高絶縁性のセラミックでできた絶縁管１１を樹脂（塩化ビニール）製のパージボックス１２内に収容したものである。図１・図２の例では、それらの全体を樹脂（塩化ビニール）製のケーシングとなるエグゾーストダクト１３で覆っている。エグゾーストダクト１３を図のように高電圧キャビネット３の上部に取り付け、絶縁管１１の下部（高電圧側）に高電圧側の配管７を接続し、絶縁管１１の上部（低電圧側）に低電圧側の配管６を接続している。パージボックス１２の上部には、パージガスとしての不燃性ガスの供給管１２ａと排出管１２ｂとを接続し、またエグゾーストダクト１３の上部には排気管１３ａを接続している。パージボックス１２の排出管１２ｂと、エグゾーストダクト１３の排気管１３ａ、およびガス源４に接続した排気管４ｂは、いずれも、ダクト１８を介して排気装置１９および除害装置（図示せず）に接続している。
各部の詳細な構成および作用は以下のとおりである。

図１に示すとおり、ガス供給を行うガス源（ガス源キャビネット）４は、プロセスガスボトル５と配管６とバルブ５ａなどから構成する。
ガスボックス（高電圧キャビネット）３は、配管７とバルブ１５ｂと圧力スイッチなどから構成する。ガスボックス３からイオン源への配管経路にはＭＦＣ（マスフローコントローラーバルブ）８やバルブ圧力スイッチが設けられる。
なお、プロセスガスボトル５は、接地部に設けるのであれば、処理設備１の外部ばかりでなく、その内部に設けることとしてもよい。
プロセスガスボトル５からイオン注入処理室２の高電圧部へは、配管６・７等により接続する。

二重絶縁配管ユニット（絶縁配管部材）１０は高電圧部から離れるにしたがい電位が低下し、高電圧逆端部は電気的に絶縁される。
二重絶縁配管ユニット１０は絶縁管１１とパージボックス１２とから構成される。
絶縁管１１は、プロセスガスボトル５から延設したグランド電位である配管６を通り高電圧部であるイオン源２ａへ引出されるプロセスガスを供給する配管途上に構成される。
絶縁材で構成されるパージボックス１２は絶縁管１１を収納する。
図２のように、絶縁管１１は、絶縁体（特にセラミックス）１１ａと、その両端部に接合された管継手１１ｂ・１１ｃとで構成されている。
パージボックス１２はイオン注入装置外部へ緊急除害する配管途上に配置する。
パージボックス１２内へ送る不燃性ガスはＮ₂である。

図１に示すガス漏洩検知器４ａは、グランド側プロセスガスボトル５の配置されたガス源キャビネット内でのガス洩れ検知が可能である。
ガス漏洩検知器１７ｂ・１７ａは、エグゾーストダクト１３内、およびエグゾーストダクト１３のパージボックス１２からの排気管１２ｂの途中において、それぞれガス洩れ検知が可能である。
ガス洩れ検知時には圧力スイッチの上限検知によりバルブが閉じられ、ガスは排気され除害される。ガス洩れ検知時には圧力スイッチの下限検知により、高電圧電源はオフとなり放電は抑えられる。

エグゾーストダクト１３は、二重絶縁配管ユニット１０の周囲に設けられる。エグゾーストダクト１３は、塩化ビニールで構成される。
図２のように、絶縁管１１の端部およびパージボックス１２の塩化ビニール筒１２ａの端部と上下フランジ１２ｆ・１２ｇとの間にはシール部材（たとえばＯリング１１ｐ・１２ｐ）が設けられる。
絶縁管１１は、絶縁体の表面帯電を防ぐため、フィードボックス１８に近い上側から電気的に接地される。
絶縁管１１の絶縁体（円筒形セラミックス）１１ａの端部と管継手１１ｂ・１１ｃとを接合する。なお、絶縁体１１ａや管継手１１ｂ・１１ｃの各端部は、曲面状の面取り加工を行い、さらに放電を抑制するよう構成してもよい。

絶縁管１１は、少なくとも上下フランジ１２ｆ・１２ｇの間に一本設ける。ただし、図４のように、絶縁管１１を、パージボックス１２の上下フランジ間に多数本設けるのもよい。その場合、各絶縁管１１は、中央部に集まるように配置し、多角形の頂点となる位置にそれぞれ配置してもよい。

図２のように、絶縁材で構成されるエグゾーストダクト１３上部の内側部分において、二重絶縁配管ユニット１０が片持ち支持部材１２ｄで支持されている。片持ち支持部材１２ｄは通気孔１２ｅを有し、エグゾーストを妨げない構成である。
なお、絶縁体への沿面放電をなくすためのコロナリング１１ｄを、絶縁管１１のグランド電位端部のフランジ部１２に取り付ける。

また図１に示すように、コイル状配管１４ａ・１４ｂ（地震吸収用のコイル状配管）を絶縁管１１の両端側に設ける。
フィードボックス１８はエグゾーストダクト１３の上部に配置される。

以上のように構成した装置はつぎのよう態様で使用できる。すなわち、
1) グランド側から、絶縁管１１を通してプロセスガスを供給する。
2) パージボックス１２内にパージガス（窒素または他の不燃性ガス；ほぼ大気圧）を供給し、万が一漏れたガスを希釈する（爆発下限界まで）。また、除害装置へ送りだす。
3) プロセスガスは０．３〜０．５ＭＰａ程度とする。こうすればガス自体の放電を防げる。
4) 高電圧部との接続部のプロセスガスラインには、たとえばステンレス製パイプをコイル状に形成したコイル状配管１４ａ・１４ｂを設け、地震等による外部力や振動を吸収して二重絶縁配管ユニット１０の衝撃的な振動を防ぐ。
5) 除害排気系への排気により二重の安全策を施す（ガス漏れに対して）。

6) プロセスガスが絶縁管１１の外部に漏洩した場合にプロセスガスは不燃性ガスで希釈される。
7) ガス漏洩検知器は、ガス漏洩により検知器１７ａまたは１７ｂが作動した場合に、絶縁管１１を挟む前後のバルブ圧力スイッチ１５ａ’・１５ｂ’を急閉し、新たなガスが供給されるのを防ぐ。そして、パージボックス１２の内部のプロセスガス及び不燃性ガスを、効率よく外部に排気する。
8) また、エグゾーストダクト１３およびダクト上部ボックス１３’に接続された配管１３ａ等により、パージボックス１２から漏洩したプロセスガス及び不燃性ガスを外部に排気する。ダクト上部ボックス１３’内には、排気管１３ａ、配管１４ａ、バルブ１５ａ、圧力スイッチ１５ａ’等の部材・機器が配置されている。

高電圧キャビネット（ガスボックス）３における二重絶縁配管ユニット（絶縁管１１とパージボックス１２とを含む絶縁配管部材）１０の取り付けは、図１・図２に示す形態には限らず、たとえば図３（ａ）・（ｂ）・（ｃ）のようにすることも可能である。

すなわち、まず図３（ａ）のとおり、高電圧キャビネット３から上部へ二重絶縁配管ユニット１０が突出しないよう、キャビネット３の一部に凹部を形成し、その凹部内に二重絶縁配管ユニット１０を取り付けることもできる。図１の例とは違ってこの例では、二重絶縁配管ユニット１０の最下部をキャビネット３にて支持させている。

図３（ｂ）のように、二重絶縁配管ユニット１０の一部を高電圧キャビネット３から上部へ突出させ、二重絶縁配管ユニット１０におけるパージボックス１２の全高の中ほど付近をキャビネット３にて支持させるのもよい。キャビネット３と、パージボックス１２のうちキャビネット３にてにて支持される部分との間は絶縁しておく必要がある。

また、図３（ｃ）に示すように、高電圧キャビネット３から離れた部分に二重絶縁配管ユニット１０を設けることも可能である。その場合、図示のように、絶縁性のエグゾーストダクト１３や同１３ｃによってキャビネット３とユニット１０との間をつなぐとよい。

つづく図４は、発明の実施に関する他の形態として、三種類のプロセスガスを並行して処理設備１の高電圧部に供給するためのガス供給装置２０を示すものである。フォスフィン（ＰＨ₃）、ジボラン（Ｂ₂Ｈ₆）、水素（Ｈ₂）の各ガスが封入されたプロセスガスボトル５を含むガス源４を接地部（グランド側）に設けるため、ガス源４から延びる配管６の途中に絶縁配管部材（二重絶縁配管ユニット）１０’を設けている。絶縁配管部材１０’は、絶縁管１１とそれを収容したパージボックス１２とにより構成している。なお、図１に示した各部と同等の構成部分には図４においても同一の符号を付けて、重複する説明を省略する。図中の符号４ｃは、ガス源４の各プロセスガス配管等に対するパージ用の配管である。

図４の絶縁配管部材１０’では、３本のプロセスガス配管を絶縁する必要があるため、一体のパージボックス１２の中に３本の絶縁管１１を配置している。各絶縁管１１は、互いに平行に配置し、パージボックス１２壁面から十分な距離をとるとともに、絶縁管１１の相互間にも均等な距離が確保されるように設けている。具体的には、横断面において各絶縁管１１がパージボックス１２の横断面の中央付近に集まるように、かつ、各絶縁管１１が正多角形の頂点となる箇所に位置するように配置している。

発明の実施に関する一形態を示す図であり、イオン注入処理室２を含む処理設備１(イオンビーム装置)とともに、ガス供給装置２０などを表す配管系統図である。 図１に示す配管系統中に含まれる絶縁配管部材１０の詳細を示す断面図である。 高電圧キャビネット３における絶縁配管部材１０の取り付け形態を例示する概念図である。 発明の実施に関する他の形態として、三種類のプロセスガスを並行して処理設備１の高電圧部に供給するためのガス供給装置２０を示す配管系統図である。 ガス配管系に絶縁配管部材５０が接続されている従来のイオンビーム装置を示す概念図である。 ガス配管系に絶縁配管部材６０が接続されている従来の他のイオンビーム装置を示す概念図である。

符号の説明

２ イオン注入処理室
４ ガス源
５ ガスボトル
１０ 絶縁配管部材（二重絶縁配管ユニット）
１１ 絶縁管
１２ パージボックス
１３ エグゾーストダクト
１４ａ・１４ｂ コイル状金属管
１５ａ・１５ｂ バルブ
１７ａ・１７ｂ ガス検知器
１９ 排気装置

Claims (19)

1. 接地部より高電圧部にプロセスガスを供給する配管系に設けられる、高電圧を絶縁するための絶縁配管部材であって、
   上記のプロセスガスの経路となる絶縁管と、当該絶縁管を収容する絶縁性のパージボックスとを有し、パージボックスに、パージ用ガスの供給部および排出部が設けられていること、
   上記の絶縁管とパージボックスとが、エグゾーストダクトである絶縁性のケーシングの内部に配置されていて、当該ケーシングが、排気管を介し、排気装置に連通するダクトに接続されていること、
   および、パージボックスにおけるパージガスの上記排出部が、上記ケーシングが接続された上記の排気装置に接続されていること
   を特徴とする絶縁配管部材。
2. 上記パージガスが不燃性ガスであることを特徴とする請求項１に記載の絶縁配管部材。
3. 上記の絶縁管がセラミック製であり、パージボックスが樹脂製であることを特徴とする請求項１または２に記載の絶縁配管部材。
4. 上記のケーシングが、塩化ビニルを主要部材とするものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の絶縁配管部材。
5. 絶縁管の内部にて上記プロセスガスが大気圧またはそれ以上の圧力とされ、
   パージボックスの内部にてパージガスが、上記プロセスガスの圧力よりも低いものであり、かつ大気圧以上のものとされることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の絶縁配管部材。
6. 絶縁管の内部にて上記プロセスガスが大気圧またはそれ以上の圧力とされ、
   パージボックスの内部にてパージガスが、上記プロセスガス以上の圧力にされることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の絶縁配管部材。
7. 上記のプロセスガスおよびパージガスの圧力が、いずれも大気圧以上であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の絶縁配管部材。
8. 一体のパージボックス内に複数の絶縁管が並列に収容されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の絶縁配管部材。
9. 一体のパージボックス内に収容された複数の絶縁管は、互いに平行に配置され、周囲のパージボックス壁面から距離を有するとともに絶縁管相互の間に均等な距離を有するように設けられていることを特徴とする請求項８に記載の絶縁配管部材。
10. 絶縁管およびパージボックスにおけるそれぞれ低電圧部の側にアース接地の部分が設けられていることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の絶縁配管部材。
11. 絶縁管のうち、パージボックスにおける上記アース接地の部分に近い側の端部に、放電防止部材が設けられていることを特徴とする請求項１０に記載の絶縁配管部材。
12. 絶縁管をはさむ上流側および下流側のプロセスガスの経路に、コイル状の金属管が接続されていることを特徴とする請求項１〜１１に記載の絶縁配管部材。
13. パージボックスの内部またはそれに接続されたパージガスの排出経路に、プロセスガスの検知器が設けられているとともに、
    当該検知器にてプロセスガスが検知されたとき自動遮断されるバルブが、プロセスガスの経路である絶縁管の上流側および下流側に設けられている
    ことを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の絶縁配管部材。
14. 絶縁管とパージボックスとが配置されている上記のケーシングの内部、または当該ケーシングから排気装置までの間にも、プロセスガスの検知器が設けられていて、当該検知器にてプロセスガスが検知されたときにも上記のバルブが自動遮断されることを特徴とする請求項１３に記載の絶縁配管部材。
15. 高電圧部にある高電圧作動部材に供給するガス源が接地部に設けられ、
    当該高電圧作動部材と当該ガス源との間が、請求項１〜１４のいずれかに記載した絶縁配管部材を含む配管系によって接続されている
    ことを特徴とするガス供給装置。
16. 被処理物にイオンを照射する真空プロセスチャンバと、それに対向して高電圧部に配置されたイオン源とを有するイオンビーム装置であって、
    高電圧部にあるイオン源に供給するガス源が接地部に設けられ、当該イオン源と当該ガス源との間が請求項１に記載の絶縁配管部材を含む配管系によって接続されているガス供給装置が、イオン源にプロセスガスを供給するよう、接続されていることを特徴とするイオンビーム装置。
17. 高電圧のキャビネットの内側に、上記したガス供給装置の絶縁配管部材が配置されていることを特徴とする請求項１６に記載のイオンビーム装置。
18. 排気装置および除害装置に接続された絶縁性の前記ケーシングが高電圧のキャビネットの内側から外側の方向へ突出するように設けられ、そのケーシングの内側に、上記したガス供給装置の絶縁配管部材が配置されていることを特徴とする請求項１６に記載のイオンビーム装置。
19. ガス源がイオンビーム装置の外部に設けられていることを特徴とする請求項１６に記載のイオンビーム装置。

Images