JPH103877A - イオン注入装置におけるゲートバルブの位置検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ゲートバルブの移動位置の誤検知を無くし、
常に装置を正常な状態で使用することができるイオン注
入装置におけるゲートバルブの位置検知装置を提供す
る。 【解決手段】 ソースライン２のチャンバーとビームラ
イン２のチャンバーとの間にバルブ２３を有するゲート
２６を設け、空気の流れの変化で前記バルブ２３を移動
させることにより、前記ゲート２６を開閉させるととも
に、前記バルブ２３の移動位置をスイッチにより検知し
て、ゲート２６の開閉状態を認識するイオン注入装置１
において、前記スイッチをマグネットスイッチ６０で構
成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、イオン注入装置に
おけるゲートバルブの位置検知装置に関し、更に詳しく
は、空気の流れの変化により移動してチャンバー間に設
けられたゲートを開閉動作させるゲートバルブの位置検
知装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】イオン注入装置は、イオンを加速して標
的材料に衝突させ、材料中に侵入させることにより、そ
の材料の物性を制御したり、新しい材料を合成する装置
である。この装置は、主にイオンを生成してビームとし
て引出すソースラインと、ビームを集束させ加速させる
ビームラインと、標的材料がセットされるエンドステー
ションで構成される。ソースラインのチャンバーとビー
ムラインのチャンバーとの間、ビームラインのチャンバ
ーとエンドステーションのチャンバーとの間には、それ
ぞれゲートが設けられる。ゲートは、各チャンバーを立
ち上がらせる、各チャンバーを個別にメンテナンスする
等のために設けられるもので、これに連なるゲートバル
ブが空気の流れの変化で移動することにより、開閉され
る。この場合、ゲートバルブの移動がスイッチにより検
知され、この検知信号によりゲートの開閉状態が認識さ
れる。

【０００３】図３は、空気の流れの変化で移動してゲー
トを開閉するゲートバルブと、このゲートバルブの移動
位置を検知する従来のスイッチとの関係を示す説明図で
ある。ゲートバルブ３０は、空気室３１の内壁を摺動す
るように設けられる。このゲートバルブ３０は、装置外
の空気供給ラインを通って前記空気室３１の下部入口３
２から圧縮空気が導入されたときに上昇して、ロッド３
９を介して連なるゲート３３を開放し、例えばソースラ
インのチャンバーとビームラインのチャンバーとを連通
させる。また、ゲートバルブ３０は、装置外の空気供給
ラインを通って前記空気室３１の上部入口３４から圧縮
空気が導入されたときに下降してゲート３３を閉じ、例
えばソースラインのチャンバーとビームラインのチャン
バーとを遮断させる。

【０００４】前記下部入口３２に連なる空気通路３５と
上部入口３４に連なる空気通路３６のそれぞれには圧力
スイッチ（プレッシャースイッチ）３７、３８が設けら
れる。圧力スイッチ３７は、空気通路３５を介して前記
空気室３１の下部入口３２から圧縮空気が導入されたと
きに、その圧力により内部の隔壁が変形し接点が切り替
わって開の検知信号を出力し、ゲート３３の開放を認識
させる。圧力スイッチ３８は、空気通路３６を介して前
記空気室３１の上部入口３４から圧縮空気が導入された
ときに、その圧力により内部の隔壁が変形し接点が切り
替わって閉の検知信号を出力し、ゲート３３の閉じを認
識させる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の圧力スイッチによれば、ゲートが開状態にある装置
の通常の使用状態において、空気通路内の圧力が低下す
ると、隔壁が変形せず圧力スイッチからは開の検知信号
が出力されなくなり、実際にはゲートが開いているにも
かかわらず、圧力スイッチからは開の検知信号が出力さ
れないため、システムはゲートが閉じたものと認識し、
ゲートバルブを移動させてゲートを閉めてしまう。この
場合には、真空排気用のポンプのバルブ等も閉じられ、
システム全体がダウンしてしまうので、次に装置を使用
するため、ゲートを開けたとき、チャンバー内やイオン
生成用特殊ガス供給ラインに残留している特殊ガスであ
るＡｒ，ＢＦ₃等のガスが大気中に流れ出してしまう虞
がある。

【０００６】また、空気圧の低下やゲートバルブのひっ
かかり等により、ゲートバルブ自体が途中位置で止まる
バルブ動作不良の状態になると、ゲートが半開きの状態
になってイオン注入が正確に行われなくなるが、このと
き圧力スイッチには空気圧が加わっているため、開の検
知信号が出力されることがあり、これによればシステム
はゲートが完全に開いている正常な使用状態であると認
識し、装置の稼働が継続されてしまい、不良製品が生産
されてしまう虞がある。

【０００７】さらに、圧力スイッチの隔壁には通常でも
５ｋｇ／ｃｍ²程度の空気圧が加わるため劣化しやす
く、ゲートが半開きの状態であっても開の検知信号が出
力されることがあり、これによっても、システムはゲー
トが完全に開いている正常な使用状態であると認識し、
装置の稼働が継続されてしまい、不良製品が生産されて
しまう虞がある。

【０００８】本発明は上記虞に鑑みなされたものであっ
て、ゲートバルブの移動位置の誤検知を無くし、常に装
置を正常な状態で使用することができるイオン注入装置
におけるゲートバルブの位置検知装置を提供することを
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明においては、ソースラインのチャンバーとビ
ームラインのチャンバーとの間にバルブを有するゲート
を設け、空気の流れの変化で前記バルブを移動させるこ
とにより、前記ゲートを開閉させるとともに、前記バル
ブの移動位置をスイッチにより検知して、ゲートの開閉
状態を認識するイオン注入装置において、前記スイッチ
をマグネットスイッチで構成したことを特徴とするイオ
ン注入装置におけるゲートバルブの位置検知装置を提供
する。

【００１０】上記構成によれば、マグネットスイッチ
は、ゲートバルブがゲートの開に対応した定位置あるい
は閉位置に対応した定位置に移動しなければ、バルブの
移動を検知しないので、空気圧が低下しても、ゲートが
実際に開いていればゲートバルブはゲートの開に対応し
た定位置にあり、マグネットスイッチは、開の検知信号
を継続して出力することができ、システムはゲートが開
いたままであることを認識できる。したがって，システ
ムが誤ってゲートを閉じたものと認識し、ゲートバルブ
を移動させてゲートを閉めてしまうようなことはない。

【００１１】また、空気圧の低下やゲートバルブのひっ
かかり等により、ゲートバルブ自体が途中位置で止まる
バルブ動作不良の状態になり、ゲートが半開きになった
ときは、マグネットスイッチからはゲートが開の検知信
号が出力されなくなり、システムはゲートが閉じたもの
と認識し、ゲートバルブを移動させてゲートを閉めてし
まう。したがって、ゲートが半開きの異常状態では、開
の検知信号が出力されることがなく、装置の稼働は停止
され、不良製品が生産されてしまうようなことがない。

【００１２】さらに、このマグネットスイッチは磁石の
吸引力により接点が切り替わってゲートの開または閉の
検知信号を出力する構成のものなので、殆ど劣化するこ
とがなく、ゲートバルブの現在位置を常に正確に検知す
ることができ、ゲートが半開きの異常状態では、開の検
知信号が出力されることがなく、装置の稼働は停止さ
れ、不良製品が生産されてしまうようなことがない。

【００１３】

【発明の実施の形態】好ましい実施の形態においては、
前記マグネットスイッチを、前記ゲートの開状態と閉状
態に対応した前記ゲートバルブのそれぞれの定位置に設
けたことを特徴とする。また、別の好ましい実施の形態
においては、前記マグネットスイッチを、永久磁石のマ
グネットスイッチで構成したことを特徴とする。

【００１４】

【実施例】図１は、本発明に係るゲートバルブの位置検
知装置が適用されるイオン注入装置の全体構成図であ
る。この例のイオン注入装置１は、半導体製造工程にお
けるウエハへの不純物導入装置として用いられる。この
イオン注入装置１は、前述したように、イオンを加速し
て標的材料であるウエハに衝突させ、材料中に侵入させ
ることにより、その材料の物性を制御したり、新しい材
料を合成する装置である。このイオン注入装置１は、不
純物導入量が正確に制御できる、注入不純物が質量分析
機を通過しており純度が高い、不純物濃度の均一度が良
い等の利点を有する。また、このイオン注入装置１は、
前述したように、主にソースライン２とビームライン３
とエンドステーション４で構成される。

【００１５】ソースライン２とビームライン３の殆どの
部分は、ターミナルモジュール５という部屋内に設置さ
れる。ソースライン２は、イオンを生成してビームとし
て引出す部分で、イオン生成用の特殊ガスのボンべ等が
設置されたソースキャビネット６、イオン引出し用の高
電圧電源７、高電圧電源７に電力を供給するターミナル
分電盤８等を備える。ソースライン２のチャンバー内は
フィルターポンプ９で粗引きされ、ディフュージョンポ
ンプ１０で高真空にされる。

【００１６】ビームライン３は、ビームを集束させ加速
させる部分で、イオンを分析する分析マグネット１１、
ビームを加速するための高電圧電源１２、高電圧電源１
２用の絶縁トランス１３、グランドレベル分電盤７０等
を備える。ビームライン３のチャンバー内も前記フィル
ターポンプ９で粗引きされ、ディフュージョンポンプ１
０で高真空にされる。

【００１７】エンドステーション４は、標的材料である
ウエハがセットされる部分で、ウエハを装着するディス
クを回転させるためのディスク回転部真空容器１４、デ
ィスクの回転を制御するロータリードライブ１５、ウエ
ハを搬送するウエハオートトランスファー１６、コント
ロールコンソール１７等を備える。エンドステーション
４のチャンバー内は、クライオコンプレッサー１８を有
するクライオポンプ１９で主に真空排気され、シールポ
ンプ、ビームポンプ、ブースターポンプ等のポンプ２０
で所定の高真空に維持される。

【００１８】前記ターミナルモジュール５には、扉を開
いたときに部屋全体をアースするスイングアウトフレー
ム２１が設けられる。前記ソースライン２とビームライ
ン３とエンドステーション４は、コントロールコンソー
ル２２により制御される。ソースライン２のチャンバー
とビームライン３のチャンバーとの間、ビームライン３
のチャンバーとエンドステーション４のチャンバーとの
間には、それぞれゲートが設けられる。ゲートは、前述
したように、各チャンバーを立ち上がらせる、各チャン
バーを個別にメンテナンスする等のために設けられるも
ので、これに連なるゲートバルブが圧縮空気の流れの変
化で移動することにより、開閉される。この場合、ゲー
トバルブの移動がスイッチにより検知され、この検知信
号によりゲートの開閉状態が認識される。

【００１９】図２は、空気の流れの変化で移動してゲー
トを開閉するゲートバルブと、このゲートバルブの移動
位置を検知するスイッチとの関係を示す説明図である。
ゲートバルブ２３は、ソースライン２のチャンバーとビ
ームライン３のチャンバーとの間のゲートを開閉するた
めのものと、ビームライン３のチャンバーとエンドステ
ーション４のチャンバーとの間のゲートを開閉するため
のものの２組が設けられる。各ゲートバルブ２３は、永
久磁石のＮ極の外周にシール材を施す構成のもので、空
気室２４の内壁を摺動するように設けられる。

【００２０】このゲートバルブ２３は、図示しない装置
外の空気供給ラインを通り、空気通路２８を通って下部
入口２５から前記空気室２４に圧縮空気が導入されたと
きに上昇して、ロッド５０を介して連結されるゲート２
６を開放する。２組のゲートバルブによりゲートが開放
されると、ソースライン２のチャンバーとビームライン
３のチャンバーとエンドステーション４のチャンバーと
が連通され、イオン注入装置は、通常の使用状態に移行
される。また、ゲートバルブ２３は、装置外のエアー供
給ラインを通り、空気通路２９を通って上部入口２７か
ら圧縮空気が前記空気室２４に導入されたときに下降し
て、前記ゲート２６を閉じる。２組のゲートバルブによ
りゲートが閉じられると、ソースライン２のチャンバー
とビームライン３のチャンバーとエンドステーション４
のチャンバーとが遮断され、イオン注入装置は、停止状
態に移行される。

【００２１】前記ゲートバルブ２３の移動位置を検知す
るマグネットスイッチ６０は、前記ゲート２６の開状態
と閉状態に対応した前記ゲートバルブ２３のそれぞれの
定位置に設けられる。即ち、空気室２４の上限位置近傍
にゲート２６の開状態を検知するマグネットスイッチ６
０ａのＳ極６１が設けられ、また、空気室２４の下限位
置近傍にゲート２６の閉状態を検知するマグネットスイ
ッチのＳ極６２が設けられる。これらマグネットスイッ
チは、電磁石より構成が簡単で壊れにくい永久磁石であ
るのが好ましい。また、ゲートバルブ２３側がＳ極であ
り、空気室２４側がＮ極であってもよい。

【００２２】これによれば、マグネットスイッチ６０ａ
は、空気通路２８を介して空気室２４の下部入口２５か
ら圧縮空気が導入されたときに、上昇したゲートバルブ
２３のＮ極とＳ極６１との吸引力により接点が切り替わ
って開の検知信号を出力し、ゲート２６の開放をシステ
ムに認識させる。また、マグネットスイッチ６０ｂは、
空気通路２９を介して空気室２４の上部入口２７から圧
縮空気が導入されたときに、下降したゲートバルブ２３
のＮ極とＳ極６２との吸引力により接点が切り替わって
閉の検知信号を出力し、ゲート２６の閉じをシステムに
認識させる。

【００２３】以上のようなマグネットスイッチ６０の作
動によれば、ゲートバルブ２３がゲート２６の開に対応
した空気室２４の上限位置近傍あるいは閉位置に対応し
た下限位置近傍に移動しなければ、マグネットスイッチ
６０はゲートバルブ２３の移動を検知しないので、空気
圧が低下しても、ゲート２６が実際に開いていれば、マ
グネットスイッチ６０は、開の検知信号を継続して出力
することができ、システムはゲート２６が開いたままで
あることを認識できる。したがって，システムが誤って
ゲートを閉じたものと認識し、ゲートバルブを移動させ
てゲートを閉めてしまうようなことはない。

【００２４】また、空気圧の低下やゲートバルブ２３の
ひっかかり等により、ゲートバルブ２３自体が途中位置
で止まるバルブ動作不良の状態になり、ゲートが半開き
になったときは、マグネットスイッチ６０からはゲート
２６が開の検知信号が出力されなくなり、システムはゲ
ート２６が閉じたものと認識し、ゲートバルブ２３を移
動させてゲート２６を閉めてしまう。したがって、ゲー
トが半開きの異常状態では、開の検知信号が出力される
ことがなく、装置の稼働は停止され、不良製品が生産さ
れてしまうようなことがない。

【００２５】さらに、マグネットスイッチ６０は磁石の
吸引力により接点が切り替わってゲート２６の開または
閉の検知信号を出力する構成のものなので、殆ど劣化す
ることなく、ゲートバルブ２３の現在位置を常に正確に
検知することができ、ゲートが半開きの異常状態では、
開の検知信号が出力されることがなく、装置の稼働は停
止され、不良製品が生産されてしまうようなことがな
い。

【００２６】なお、上記実施例においては、ゲートバル
ブ２３を、ソースライン２のチャンバーとビームライン
３のチャンバーとの間のゲートを開閉するためのもの
と、ビームライン３のチャンバーとエンドステーション
４のチャンバーとの間のゲートを開閉するためのものの
２組設けたが、いずれか一方のゲートを開閉するための
１個のみを設けてもよい。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、ゲートバルブの移動を検知するスイッチをマグネッ
トスイッチで構成したので、ゲートバルブがゲートの開
に対応した定位置あるいは閉位置に対応した定位置に移
動しなければ、ゲートバルブの移動は検知されないた
め、空気圧が低下しても、ゲートが実際に開いていれば
ゲートバルブはゲートの開に対応した定位置にあり、開
の検知信号を継続して出力することができ、システムは
ゲートが開いたままであることを認識できる。したがっ
て、イオン注入装置は正常運転され、品質のよい製品を
生産し続けることができ、前記従来の圧力スイッチのよ
うに、ゲートが正常に開いているにもかかわらず、イオ
ン注入装置を停止させてしまうような虞がない。

【００２８】また、空気圧の低下やゲートバルブのひっ
かかり等により、ゲートバルブ自体が途中位置で止まる
バルブ動作不良の状態になり、ゲートが半開きになった
ときは、マグネットスイッチからはゲートが開の検知信
号が出力されなくなり、システムはゲートが閉じたもの
と認識し、ゲートバルブを移動させてゲートを閉めてし
まう。したがって、ゲートが半開きの異常状態では、開
の検知信号が出力されることがなく、装置の稼働は停止
され、前記従来の圧力スイッチのように不良製品が生産
されてしまうような虞がない。

【００２９】さらに、このマグネットスイッチは磁石の
吸引力により接点が切り替わってゲートの開または閉の
検知信号を出力する構成のものなので、殆ど劣化するこ
となく、ゲートバルブの現在位置を常に正確に検知する
ことができ、ゲートが半開きの異常状態では、開の検知
信号が出力されることがなく、装置の稼働は停止され、
前記従来の圧力スイッチのように、不良製品が生産され
てしまうような虞がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るゲートバルブの位置検知装置が
適用されるイオン注入装置の全体構成図である。

【図２】 空気の流れの変化で移動してゲートを開閉す
るゲートバルブと、このゲートバルブの移動位置を検知
する本発明に係るマグネットスイッチとの関係を示す説
明図である。

【図３】 空気の流れの変化で移動してゲートを開閉す
るゲートバルブと、このゲートバルブの移動位置を検知
する従来の圧力スイッチとの関係を示す説明図である。

【符号の説明】

１：イオン注入装置、２：ソースライン、３：ビームラ
イン、４：エンドステーション、５：ターミナルモジュ
ール、６：ソースキャビネット、７高電圧電源、８：タ
ーミナル分電盤、９：フィルターポンプ、１０：ディフ
ュージョンポンプ、１１：分析マグネット、１２：高電
圧電源、１３：絶縁トランス、１４：ディスク回転部真
空容器、１５：ロータリードライブ、１６：ウエハトラ
ンスファー、１７：コントロールコンソール、１８：ク
ライオコンプレッサー、１９：クライオポンプ、２０：
ポンプ、２１：スイングアウトフレーム、２２：コント
ロールコンソール、２３：ゲートバルブ、２４：空気
室、２５：下部入口、２６：ゲート、２７：上部入口、
２８，２９：空気通路、５０：ロッド、６０，６０ａ，
６０ｂ：マグネットスイッチ、６１，６２：Ｓ極、７
０：グランドレベル分電盤

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福岡 正二 鹿児島県国分市野口北５番１号 ソニー国 分株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ソースラインのチャンバーとビームライ
   ンのチャンバーとの間にバルブを有するゲートを設け、 空気の流れの変化で前記バルブを移動させることによ
   り、前記ゲートを開閉させるとともに、 前記バルブの移動位置をスイッチにより検知して、ゲー
   トの開閉状態を認識するイオン注入装置において、 前記スイッチをマグネットスイッチで構成したことを特
   徴とするイオン注入装置におけるゲートバルブの位置検
   知装置。
2. 【請求項２】 前記マグネットスイッチを、前記ゲート
   の開状態と閉状態に対応した前記ゲートバルブのそれぞ
   れの定位置に設けたことを特徴とする請求項１に記載の
   イオン注入装置におけるゲートバルブの位置検知装置。
3. 【請求項３】 前記マグネットスイッチを、永久磁石の
   マグネットスイッチで構成したことを特徴とする請求項
   １に記載のイオン注入装置におけるゲートバルブの位置
   検知装置。