JPH08247397A - ガス導入管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 半導体の製造工程などに用いられるイオン注
入装置において、イオン源４にガスボックス３を接続す
るガス導入管１を、一端２１ａがガスボックス３に接続
される管体２１と、管体２１の他端２１ｂに取付けられ
るコネクタ２２と、前記管体２１をコネクタ２２付近ま
で覆う筒体２３とを備えて構成する。筒体２３内は、ガ
スボックス３の排気ダクトを介して負圧とされる。 【効果】 コネクタ２２の脱着を繰返し、Ｏリングの劣
化などによってガスが漏洩しても、筒体２３によって吸
引されて除去される。こうして前記脱着作業の作業性を
損なうことなく、不所望なガスの放出を防止することが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体の製造工程で用
いられるイオン注入装置などに好適に実施されるガス導
入管に関する。

【０００２】

【従来の技術】前記イオン注入装置は、イオン化した粒
子をシリコンウェーハなどのターゲットに注入して所望
とする電気的特性を得るためのものである。そのイオン
注入装置において、注入されるべき前記粒子は、たとえ
ばＢ⁺ やＰ⁺ のイオンなどである。これらのイオンは、
イオン源において、蒸気または気体の粒子に熱電子を衝
突させることによって生成される。

【０００３】前記イオン源には、イオンとなるべき粒子
が気体の状態で得られるときには、所望とする圧力およ
び流量でそれらの気体を供給するガスボックスが、ガス
導入管を介して接続される。また、イオン化すべき試料
が固体金属であるときには、その金属を蒸気化するため
の蒸気発生炉がイオン源に隣接して設けられる。なお、
前記ガスボックスからは、イオン源において前記熱電子
を放出するフィラメントを前記気体の交換時などにクリ
ーニングする、いわゆるブラスト処理などのための不活
性ガスが供給されることもある。

【０００４】一方、前記イオン源には、プラズマ生成用
チャンバにフィラメントを設け、前記ガスボックスなど
から供給された気体または蒸気をフィラメントとチャン
バとの間で発生させた熱電子の放電によってイオン化
し、前記チャンバの前方に形成した引出口付近に電界を
印加することによって、生成されたイオンを加速管など
に向けて引出すようにした、いわゆるフリーマン型やバ
ーナス型と称されるイオン源が用いられる。

【０００５】前記フィラメントは、イオンによってスパ
ッタリングされ、したがって運転時間や通電の立上回数
が増加する程消耗してゆき、たとえば１日運転を行うと
交換の必要が生じる。その交換時には、前記ガスボック
スからのガス導入管は脱着される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記ガ
ス導入管は、前記イオン源との接続コネクタに、取扱が
簡単で再現性のあるＯリングなどを用いて気密を保持す
るように構成されている。したがって、長期間に亘る使
用で変形や疵付きなどが発生し、また生ガスによる腐食
などによって、前記気密の信頼性を維持することができ
ず、前記生ガスが大気中に放出されてしまう虞がある。

【０００７】本発明の目的は、着脱作業の作業性を損な
うことなく、不所望なガスの放出を防止することができ
るガス導入管を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係るガ
ス導入管は、一端がガス源に接続されている可撓性を有
する管体と、前記管体の他端に取付けられ、ガスの被供
給手段に対して前記管体を着脱自在に接続するコネクタ
と、一端が前記コネクタに臨み、前記管体を被覆する蛇
腹状の筒体と、前記筒体の他端を負圧に吸引する吸引手
段とを含むことを特徴とする。

【０００９】また請求項２の発明に係るガス導入管で
は、前記被供給手段は、イオン注入装置におけるイオン
源であることを特徴とする。

【００１０】

【作用】請求項１の発明に従えば、半導体の製造工程に
用いられるイオン注入装置などに用いられ、イオン化す
べきガスを貯留するガス源と被供給手段との間を接続す
るガス導入管において、前記ガス源と被供給手段とを接
続する管体を筒体で覆い、その筒体を前記管体にコネク
タが取付けられる一端側を開放し、他端側を吸引手段に
よって負圧に吸引する。前記管体は可撓性に形成されて
おり、したがって筒体は管体の撓みに対して追従可能な
ように蛇腹状に形成されている。

【００１１】したがって、前記筒体のコネクタ側は開放
しており、コネクタの着脱作業の作業性を損なうことな
く、該コネクタの劣化などによって、このコネクタ付近
からガスが漏洩しても、その漏洩したガスを筒体を介し
て確実に吸引することができ、不所望なガスの放出を防
止することができる。

【００１２】また請求項２の発明に従えば、前記被供給
手段はイオン注入装置におけるイオン源であり、したが
ってＢＦ₃ やＰＦ₃ などの生ガスによる該ガス導入管周
りの腐食を確実に防止することができる。

【００１３】

【実施例】本発明の一実施例について、図１〜図１０に
基づいて説明すれば以下のとおりである。

【００１４】図１は本発明の一実施例のガス導入管１の
構造を説明するための部分断面図であり、図２は前記ガ
ス導入管１が用いられるイオン注入装置２の全体の構成
を簡略化して示す平面図であり、図３は図２の側面図で
ある。

【００１５】このイオン注入装置２は、ガスボックス３
から選択的に供給されるガスをガス導入管１を介してイ
オン源４へ導入し、このイオン源４においてイオン化し
た後、質量分離器５で所望とするイオンを抽出し、さら
に加速管６で所望とする速度にまで加速した後、ターゲ
ットチャンバ７内に配置されたターゲットウェーハに注
入する装置である。エンドステーション８に搬入された
１または複数のターゲットウェーハは、ロボットアーム
９によって前記ターゲットチャンバ７内の所定の注入位
置に装填される。

【００１６】前記イオン源４、質量分離器５、加速管６
およびターゲットチャンバ７などの内部は、図示しない
真空ポンプによって真空引きされている。前記イオン源
４、質量分離器５および加速管６などへは、制御電源か
らの電力が供給されている。前記制御電源は、制御盤１
０への入力操作に対応した電圧および電流を、前記イオ
ン源４、質量分離器５、および加速管６などへ印加し、
こうして所望とする、たとえばＢ⁺ などのイオンのみを
所望とするビーム電流で、前記ターゲットウェーハに所
望とする深さまで注入することが可能となる。

【００１７】図４は、図２の切断面線Ａ−Ａから見た断
面図である。前記ガスボックス３、イオン源４および質
量分離器５などの高電圧部分は、筺体１１内に収納され
ている。前記筺体１１は、碍子などの絶縁体を介して大
地電位の外部筺体１２内に設置されている。この筺体１
１内は、排気管１３から排気ダクト１４を介して、ブロ
アーなどの図示しない吸引手段によって負圧に吸引され
ている。また前記ガスボックス３内も、排気管１５から
前記排気ダクト１４を介して負圧に吸引されている。

【００１８】図１を参照して、ガス導入管１は、大略的
に、一端２１ａがガスボックス３に接続される管体２１
と、前記管体２１の他端２１ｂに取付けられ、該他端２
１ｂをイオン源４に着脱自在に接続するコネクタ２２
と、管体２１を被覆する筒体２３と、前記吸引手段とを
備えて構成されている。管体２１はステンレスなどの金
属から成り、したがってコネクタ２２での着脱作業を可
能とするために、その一部分に螺旋状に巻回された螺旋
部２１ｃが形成されている。

【００１９】したがって筒体２３は、前記螺旋部２１ｃ
に対応するガスボックス３側の大径部２４と、イオン源
４側の小径部２５とを備えて構成されている。この筒体
２３は、透明なテフロンなどによって蛇腹状に形成され
ており、したがって管体２１の長手方向に伸縮自在であ
り、かつ前記螺旋部２１ｃにおける撓みにも追従するよ
うに可撓性を有する。

【００２０】前記大径部２４の一端２４ａは、ガスボッ
クス３の筺体２６に取付けられた管継手２７に嵌込まれ
た後、締着帯２８によって締付けられて固定されてい
る。また、同様に大径部２４の他端２４ｂは、連結部材
２９に嵌込まれた後、締着帯３０で締付けられて固定さ
れている。

【００２１】前記連結部材２９は、筒体２３の、管体２
１における螺旋部２１ｃと残余の部分との径変換用に設
けられており、前記大径部２４に対応する筒状の大径部
２９ａと、前記小径部２５に対応する筒状の小径部２９
ｂと、前記大径部２９ａから小径部２９ｂを連通する円
錐台状の連結部２９ｃとを備えて構成されている。

【００２２】したがって、小径部２５も前記大径部２４
と同様に、その一端２５ａは前記連結部材２９の小径部
２９ｂに嵌込まれた後、締着帯３１によって締付けら
れ、他端２５ｂは保持筒３２の一端３２ａに嵌込まれた
後、締着帯３３によって締付けられている。前記保持筒
３２の他端３２ｂはコネクタ２２に臨んでおり、したが
ってこの他端３２ｂの開口部と前記コネクタ２２との隙
間から、後述するようにコネクタ２２付近から漏洩した
ガスを吸引することができる。

【００２３】図５は、前記コネクタ２２付近を拡大して
示す断面図である。コネクタ２２は、管体２１の他端２
１ｂが挿通している締着リング３５と、前記他端２１ｂ
に溶接によって固定される保持部材３６と、該保持部材
３６に嵌込まれているＯリング３７とを備えて構成され
ている。

【００２４】締着リング３５は、後端側が管体２１の挿
通する端板３５ａによって閉塞された筒状に形成されて
おり、その内周面には内ネジ３５ｂが刻設されている。
前記保持部材３６は、前記管体２１が嵌込まれる筒部３
６ａと、該筒部３６ａから半径方向外方に延びて形成さ
れるフランジ部３６ｂとを備えて構成されている。前記
フランジ部３６ｂの前端面３６ｃには凹溝３６ｄが形成
されており、この凹溝３６ｄ内に前記Ｏリング３７が嵌
込まれている。前記Ｏリング３７は、バイトンと称され
るフッ素ゴムなどで実現され、耐油、耐薬品、および耐
熱性を有する。

【００２５】したがって、このＯリング３７が嵌込まれ
た保持部材３６が前記管体２１の他端２１ｂに溶接固定
された後、締着リング３５がイオン源４の基板３８に立
設された管継手３９に螺着されると、前記フランジ部３
６ｂの後端面３６ｅが前記端板３５ａによって管継手３
９側に押付けられ、該管継手３９の前端面３９ａにＯリ
ング３７が密着して、管体２１内と管継手３９内とが気
密に連通する。

【００２６】図６はガスボックス３の部分断面図であ
り、図７は図６の切断面線Ｂ−Ｂから見た断面図であ
り、図８は図６の切断面線Ｃ−Ｃから見た断面図であ
る。このガスボックス３内には、３つのボンベ４１〜４
３が収納されている。たとえば、ボンベ４１にはＢ⁺ イ
オンを得るためのＢＦ₃ ガスが充填されており、ボンベ
４２にはＰ⁺ イオンを得るためのＰＦ₃ ガスが充填され
ており、ボンベ４３には前記ブラスト処理のためのＡｒ
ガスが充填されている。

【００２７】前記ボンベ４１〜４３からの各種のガス
は、それぞれコック４４〜４６から電磁弁４７〜４９を
介してゲージ５０〜５２に与えられ、さらにコック５３
〜５５から電磁弁５６〜５８を介して、共通の管路５９
へ供給される。したがって、電磁弁５６〜５８が選択的
に開放することによって、前記各ボンベ４１〜４３内の
ガスが選択的に管路５９へ供給される。管路５９は、電
磁弁６０を介して、前記管体２１の一端２１ａに連通さ
れている。前記管路５９および管体２１は、たとえば前
記コネクタ２２と同様のコネクタ６１，６２によって、
それぞれ電磁弁６０に接続されている。こうして、電磁
弁５６〜５８によって所望とする種類のガスが、また電
磁弁６０によって所望とする量だけ、管体２１を介して
イオン源４へ供給されることになる。

【００２８】前記イオン源４は、図９で示すイオン源ヘ
ッド７１が、図１０で示すように、イオン源チャンバ７
２内に収納されて構成されている。イオン源ヘッド７１
は、前記基板３８にイオン発生部７３が搭載されて構成
されている。イオン発生部７３は、プラズマ生成用のチ
ャンバ７４の前方側に、絶縁体７５，７６を介してフィ
ラメント７７が取付けられて構成されている。

【００２９】フィラメント７７の両端部は、接続部材７
８，７９を介して、前記基板３８に固定された端子８
０，８１にそれぞれ接続されている。端子８０，８１に
はフィラメント電源が接続されており、そのフィラメン
ト電源から供給される電流によって該フィラメント７７
が発熱し、該フィラメント７７とチャンバ７４との間で
熱電子の放電が行われる。

【００３０】このチャンバ７４内には、前記管体２１か
ら管継手３９および管路８２を介して、前記ガスボック
ス３からのガスが供給されており、前記熱電子がガス粒
子に衝突することによって、該粒子のイオンが発生さ
れ、チャンバ７４の前方においてフィラメント７７と平
行に印加された電界によって、該イオンはチャンバ７４
のスリット８３から引出されて、前記質量分離器５に供
給される。

【００３１】したがって、高温となるイオン発生部７３
は、前記基板３８から支持部材８４，８５によって離間
して支持されるとともに、イオン発生部７３の背後に
は、熱遮蔽板８６が設けられている。

【００３２】以上のように本発明に従うガス導入管１で
は、イオン源４にガスボックス３からのガスを供給する
管体２１をコネクタ２２によって着脱自在とし、イオン
源４側からそのコネクタ２２付近にまで延びた筒体２３
で管体２１を被覆する。また、この筒体２３を、イオン
源４側の排気管１５から排気ダクト１４を介して、負圧
とする。

【００３３】一方、フィラメント７７の交換などのメン
テナンス作業によって、コネクタ２２の脱着が繰返され
ると、Ｏリング３７が劣化する。前記劣化は、形状の変
形や疵付きなどとともに、該Ｏリング３７の表面に塗布
されている添加剤の発散によって、ガスボックス３から
のＢＦ₃ などの生ガスと空気中の酸素との化合したガス
分子が該Ｏリング３７を構成するゴム中を透過すること
による劣化も含まれる。

【００３４】これに対して本発明では、上述のように管
体２１をコネクタ２２付近まで負圧の筒体２３によって
覆っており、したがって前記劣化などによってコネクタ
２２付近から漏洩したガスを、拡散することのないよう
に確実に吸引して排気することができる。また、筒体２
３はコネクタ２２まで覆っておらず、かつ蛇腹状に形成
されるので、前記着脱作業の作業性を損なうことなく、
管体２１に追従しつつ、不所望なガスの放出を確実に防
止することができる。

【００３５】

【発明の効果】請求項１の発明に係るガス導入管は、以
上のように、可撓性の管体を蛇腹状の筒体で覆い、その
筒体のコネクタ側となる一端を開放し、他端を吸引手段
に接続して、該筒体内を負圧に吸引させる。

【００３６】それゆえ、筒体は管体の撓みに追従し、か
つコネクタ付近は該筒体に覆われておらず、したがって
着脱作業の作業性を損なうことなく、コネクタの劣化な
どによって漏洩したガスを確実に吸引して、不所望なガ
スの放出を防止することができる。

【００３７】また請求項２の発明に係るガス導入管は、
以上のように、イオン注入装置に用いられ、被供給手段
はイオン源である。

【００３８】それゆえ、ＢＦ₃ やＰＦ₃ などの生ガスに
よる該ガス導入管周りの腐食を確実に防止することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のガス導入管の構造を説明す
るための部分断面図である。

【図２】前記ガス導入管が用いられるイオン注入装置の
簡略化した平面図である。

【図３】前記イオン注入装置の側面図である。

【図４】図２の切断面線Ａ−Ａから見た断面図である。

【図５】前記ガス導入管のコネクタ付近を拡大して示す
断面図である。

【図６】前記ガス導入管の一端が接続されるガスボック
スの部分断面図である。

【図７】図６の切断面線Ｂ−Ｂから見た断面図である。

【図８】図６の切断面線Ｃ−Ｃから見た断面図である。

【図９】前記ガス導入管の他端が接続されるイオン源ヘ
ッドの側面図である。

【図１０】図９で示すイオン源ヘッドをチャンバ内に収
納した状態の側面図である。

【符号の説明】

１ ガス導入管 ２ イオン注入装置 ３ ガスボックス ４ イオン源（被供給手段） ５ 質量分離器 ６ 加速管 ７ ターゲットチャンバ ８ エンドステーション １１ 筺体 １３ 排気管 １４ 排気ダクト １５ 排気管 ２１ 管体 ２１ａ 一端 ２１ｂ 他端 ２１ｃ 螺旋部 ２２ コネクタ ２３ 筒体 ２４ 大径部 ２５ 小径部 ２６ 筺体 ２７ 管継手 ２９ 連結部材 ３２ 保持筒 ３５ 締着リング ３６ 保持部材 ３７ Ｏリング ３９ 管継手 ４１ ボンベ ４２ ボンベ ４３ ボンベ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/265 Ｆ１６Ｌ 11/12 Ｚ // Ｈ０１Ｌ 21/22 ５０１ Ｈ０１Ｌ 21/265 Ｄ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一端がガス源に接続されている可撓性を有
   する管体と、 前記管体の他端に取付けられ、ガスの被供給手段に対し
   て前記管体を着脱自在に接続するコネクタと、 一端が前記コネクタに臨み、前記管体を被覆する蛇腹状
   の筒体と、 前記筒体の他端を負圧に吸引する吸引手段とを含むこと
   を特徴とするガス導入管。
2. 【請求項２】前記被供給手段は、イオン注入装置におけ
   るイオン源であることを特徴とする請求項１記載のガス
   導入管。