KR20090024703A - 진공에서 증기를 디바이스에 전달하는 시스템 - Google Patents
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Abstract
고진공 챔버에 수용된 증기 수용 디바이스에 증기를 제공하는 시스템이 개시된다. 일례로서, 이온 빔 주입기는 고진공 챔버 내에 제거가능한 고전압 이온 소스와, 이 이온 소스에 증기를 전달하고 유지보수를 위해 이온 소스를 제거하는 것을 방해하지 않는 증기 전달 시스템을 구비한다. 진공 하에서 고전압 이온 소스와 같은 증기 수용 디바이스에 증기를 전달하기 위해, 흐름 인터페이스 디바이스는 열 전도성 밸브 블록의 형태로 되어 있다. 인터페이스 디바이스의 전달 연장부는 각 설치 및 제거 동작에 의해 제거가능한 증기 수용 디바이스와 고진공 챔버 내에서 자동적으로 연결되고 분리된다. 이온 주입기에서, 흐름 인터페이스 디바이스 또는 밸브 블록 및 반응 클리닝 기체의 소스는 진공 하우징으로부터 이온 소스를 절연하는 전기적으로 절연성인 부시 상에 간섭됨이 없이 장착되며 이 이온 소스는 흐름 인터페이스 디바이스를 간섭함이 없이 제거될 수 있다. 고체 물질을 위해 복수의 기화기, 반응 기체 클리닝을 위한 시설 및 흐름을 제어하기 위한 시설이 흐름 인터페이스 디바이스에 제공된다.
Description
본 발명은 증기를 발생시켜 고진공 챔버 내에 있는 증기 수용 디바이스에 증기를 전달하는 것에 관한 것이다. 본 발명은 또한 반도체 디바이스의 제조시에 이온 주입을 하기 위해 이온 빔을 제공하는 고전압 이온 소스에 이온화가능한 증기를 전달하는 것에 관한 것이다.
산업 현장에서 고진공 시스템 내에 있는 디바이스에 증기 형태의 매우 독성이 높고 불안정한 물질을 전달하는 것이 종종 요구된다. 부품을 세정하거나 교체하기 위해 그러한 디바이스를 주기적으로 수리하고 증기 소스를 재충진하며 유지보수를 수행하는 것이 필요하다. 재충진하는 경우나 수리하는 경우에는 안전을 보장하기 위해 진공 밀봉부를 분리하고 재결합하는 것과 재적합 테스트를 수행하는 것이 요구된다.
많은 엄격한 요건을 가지는 그러한 증기 전달을 하는 특히 중요한 사례는 반도체 디바이스를 제조하기 위해 도핑 물질을 취급하는 경우이다. 이 경우에 실온에서 낮은 증기 압력을 가지는 매우 독성이 높은 고체 물질로부터 정밀하게 제어된 흐름을 갖는 증기 스트림을 발생시키는 것이 필요하다. 이것은 흐름 경로 내에서 증기가 분해되거나 원치않게 응고되거나 또는 다른 물질과 접촉하게 될 경우 이 증기와 반응할 수 있는 위험성으로 인해 승화물을 발생시키기 위해 고체를 가열시키는데 각별한 주의를 요하거나 그 증기를 취급하는데 있어 각별한 주의를 요구한다. 직원들의 안전을 보장하기 위한 시설이 또한 요구된다. 그러한 증기 전달을 위해 개선된 시스템이 필요하다.
특히, 이온 소스에서 이온화된 증기로 이온 빔을 생성하며 이 이온 빔을 가속시키고 질량 분석하며 타깃 물질로 전송하는 이온 빔 주입 시스템을 위한 개선된 증기 전달을 위한 필요성이 존재한다. 이러한 이온화 시스템에서는 특히 가동 시간, 즉 요구되는 수리 사이의 시간을 연장하면서 모든 요건을 충족하는 것이 요구된다. 이것을 하는 유리한 방안은 매우 높은 반응제를 사용하여 시스템의 부품을 그 자리에서 세정하는 것이나, 이것은 추가적인 안전 문제를 야기한다.
또한, 서로 다른 기화 온도를 가지는 다수의 서로 다른 소스 물질을 동일한 장비를 사용하여 동작시킬 수 있는 안전하고 신뢰성 있는 증기 전달 시스템에 대한 필요성이 존재한다.
나아가, 벤더로부터 얻은 공급 물질의 전달부로부터 공급 물질로 충진된 기화기의 증기 수용 시스템으로 연결하는 것을 효과적이고 안전하게 진행하는 방안에 대한 필요성이 더 존재한다. 직원들이 익숙해지는 것을 보장하기 위해 표준화된 방식으로 이것이 수행되는 것이 바람직하다.
전술된 필요성을 모두 가지는 상황 중 하나는 붕소 주입물을 생성하기 위해 이온 빔 주입을 수행하기에 적합한 흐름으로 데카보란(decaborane) 및 옥타데카보 란(octadecaborane) 증기 및 카보란(carborane) 증기의 흐름을 이온 소스에 제공하는 경우이다.
또한, 이 필요성은 보다 일반적으로 반도체 제조를 위해 대형 분자의 증기 흐름을 제공할 때 발생한다. 그 예로는, 예를 들어 n 타입 도핑을 위한 대형 비소와 인 분자의 증기 흐름; 탄소를 이용하여 주입된 도핑 종의 확산을 막아주거나 불순물을 제거(트랩)하거나 기판의 결정 격자를 비결정화하는 공동 주입 공정을 위한 대형 탄소 분자의 증기 흐름; 결정 구조의 소위 "응력 엔지니어링(stress engineering)" (예를 들어, PMOS 트랜지스터에 결정 압축을 적용하거나 NMOS 트랜지스터에 결정 인장을 적용하는 것)을 위해 대형 탄소 분자나 다른 분자의 증기 흐름; 및 반도체 제조시 어닐링 단계 동안 열 용량과 원치않는 확산의 감소를 포함하는 다른 목적을 위한 대형 분자의 증기 흐름이 포함된다.
이들 필요성은 이온 빔 주입을 사용하는 구현에 적용되며, 적용가능한 경우 원자 층 증착이나 다른 타입의 층이나 증착물을 생성하기 위해 붕소 및 다른 종의 대형 분자 증착에도 적용된다. 이를 위한 기술로는, PLAD(플라즈마 도핑), PPLAD (펄스 플라즈마 도핑) 및 PI3(플라즈마 침지 이온 주입)을 포함하는 플라즈마 침지법; 원자 층 증착법(ALD); 또는 화학적 증기 증착법(CVD) 등이 사용될 수 있다.
방금 설명한 필요성과 이제 설명될 본 발명의 측면들은 컴퓨터 칩, 컴퓨터 메모리, 평판 패널 디스플레이, 광전지 디바이스 및 다른 제품을 제조할 때 CMOS 및 NMOS 트랜지스터와 메모리 IC를 포함하는 반도체 기판에 얇은 깊이로 고밀도 반 도체 디바이스를 제조하는데 중요하게 적용될 수 있다.
증기나 기체를 소비하는 디바이스에 증기나 공정 기체를 발생시켜 전달하는 것을 수반하는 산업 분야의 다른 과정 또한 본 명세서에 제시된 특징으로부터 유익을 얻을 수 있을 것이다.
본 발명의 제 1 측면으로서, 증기 전달 시스템은, 고진공 챔버, 이 고진공 챔버 내에 제거가능하게 설치된 증기 수용 디바이스와, 증기 흐름 경로를 한정하는 흐름 인터페이스 디바이스를 포함하며, 상기 흐름 인터페이스 디바이스는, 상기 고진공 챔버의 외부에 위치된 흐름 경로 한정부와, 상기 외부로부터 상기 고진공 챔버 내로 돌출하는 흐름 경로 한정 전달 연장부를 포함하며, 상기 전달 연장부는, 고진공 챔버의 벽부에 밀봉된 외부면으로서, 상기 고진공 챔버의 외부에 있는 흐름 경로 부분은 증기 소스로부터 상기 전달 연장부로 증기를 전달하도록 구성된, 상기 외부면과, 제거가능한 증기 수용 디바이스와 연결된 입구 통로와 상기 전달 연장부 사이 상기 고진공 챔버 내에 배치된 분리가능한 흐름 연결부를 포함하며, 상기 증기 전달 시스템은 상기 연결부에서의 임의의 누출이 상기 진공 챔버 내 진공에 진입하는 것을 가능하게 한다.
본 발명의 이 측면의 구현예들은 다음 특징들 중 하나 이상을 구비할 수 있다 :
상기 증기 수용 디바이스는 일반적으로 수평 방향으로 제거하고 설치하기 위한 경로를 구비하며, 흐름 인터페이스 디바이스는 증기 수용 디바이스를 제거하고 설치하는 동작과 간섭하지 않도록 하는 위치에서 그 경로 아래에 있는 레벨로 장착된다.
상기 전달 연장부는 일반적으로 위쪽으로 고진공 챔버 내로 돌출한다.
상기 고진공 챔버 내에 있는 상기 증기 수용 디바이스는 고전압 이온 소스이며, 인터페이스 디바이스는 이온화가능한 증기를 이 고전압 이온 소스에 전달하도록 구성된다.
상기 진공 챔버의 외부에 있는 인터페이스 디바이스 부분은 증기 경로의 일 부분을 한정하는 열 전도성 바디(thermally conductive body)를 포함하며, 이 열 전도성 바디는 전기 히터와 연결된다.
상기 진공 챔버의 외부에 있는 인터페이스 디바이스 부분은 적어도 2개의 증기 수용 인터페이스를 한정하며, 각 인터페이스에는 가열되는 기화기를 위한 장착 스테이션이 한정되며, 상기 인터페이스 디바이스는 각 기화기로부터 증기를 전달 연장부를 거쳐 증기 수용 디바이스로 전달하기 위한 통로를 구비한다.
상기 인터페이스 디바이스는 기화기로부터 흐름의 선택을 가능하게 하도록 구성된 밸브 시스템을 구비한다.
상기 증기 수용 디바이스로 원하는 흐름 압력을 초과하는 압력에 있는 증기를 발생시키도록 구성된 기화기와 함께 사용하기 위해, 상기 흐름 인터페이스 디바이스의 흐름 경로에 쓰로틀 밸브(throttle valve)가 포함되며, 이 쓰로틀 밸브에 의해 전달 연장부를 거쳐 증기 수용 디바이스로 가는 흐름을 조절한다.
상기 증기 수용 디바이스가 이온 소스인 경우, 이온 소스는 전기적으로 절연성인 부시를 거쳐 진공 챔버 내에 장착되며, 상기 흐름 인터페이스 디바이스는 절연성 부시(bushing)의 이온 소스 측 상에 그리고 흐름 인터페이스 디바이스와 간섭됨이 없이 이온 소스를 제거할 수 있게 이온 소스를 제거하는 경로 밖에 전기적으로 위치한다. 바람직한 경우에, 흐름 인터페이스 디바이스는 전기적으로 절연성인 부시에 지지를 위해 연결된 장착 구조물에 의해 지지되며, 특히 바람직한 경우에 장착 구조물은 이온 소스가 장착되는 장착 링이다. 또한 바람직한 경우에, 이 디바이스는 이온 소스를 제거하고 설치하는 경로 아래에 매달려 있다. 다른 경우에, 분해 디바이스(disassociating device)의 형태로 된 반응 기체의 소스는 이온 소스를 제거하는 경로 밖에서 장착 구조물을 거쳐 적어도 간접적으로 지지되며, 예를 들어, 이 분해 디바이스는 장착 구조물에 매달려 있는 흐름 인터페이스 디바이스에 매달려 있다. 바람직하게, 흐름 인터페이스 디바이스는 증기 경로에 연결된 증기 입구 포트에서 고체 물질을 기화시키기 위해 가열 되는 기화기를 제거가능하게 장착하기 위한 스테이션을 한정하며, 이에 의해 기화기는 장착 구조물에 매달려있는 흐름 인터페이스 디바이스에 의해 지지된다. 바람직한 경우에, 흐름 인터페이스 디바이스는 고체 물질을 기화시키기 위해 적어도 2개의 가열되는 기화기를 제거가능하게 장착하기 위한 장착 스테이션에 증기 입구 포트를 구비하며, 밸브 시스템은 흐름 경로를 거쳐 선택된 기화기로부터 흐름을 가능하게 한다. 각 기화기에 이용되는 흐름 인터페이스 디바이스의 별개의 증기 입구 경로들은 공통 증기 전달 경로로 병합되며, 증기 흐름을 제어하기 위한 공통 쓰로틀 밸브가 공통 통로를 따라 위치되며, 또 제어 시스템이 이 쓰로틀 밸브를 제어하기 위해 제공되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 이 제 1 측면의 바람직한 구현예들에서, 상기 증기 수용 디바이스는 일 경로를 따라 반대 동작에 의해 진동 챔버에 대해 설치되거나 제거될 수 있으며, 흐름 인터페이스 디바이스의 전달 연장부의 종단부는 그 경로를 따라 각 설치 동작과 제거 동작 동안 증기 수용 디바이스의 구조물에 의해 맞물리거나 분리되도록 하는 위치에서 진공 챔버 내에 배치된다. 바람직한 구현에서, 전달 연장부의 종단부는 증기 수용 디바이스의 표면과 밀봉부를 형성하기 위해 증기 수용 디바이스의 운동에 의해 이동되도록 구성된 스프링 장착된 캠 부재를 포함한다.
나아가, 본 발명의 이 제 1 측면의 바람직한 구현예들에서, 증기 수용 디바이스는 이온 소스이며, 흐름 인터페이스 디바이스는 반응 클리닝 기체의 소스와 연결되며, 전달 돌출부 부분을 통해 이온 소스로 연장하는 증기 통로는 이온 소스가 활성화될 때 이온화를 위해 기화기로부터 고체로부터 유도된 증기를 전달하도록 적응되며, 전달 돌출부 부분은 이온 소스가 비활성화될 때 반응 클리닝 기체의 소스로부터 이온 소스로 반응 클리닝 기체가 흐르는 것을 가능하게 통로를 한정한다. 바람직하게는, 반응 기체 소스는 선구물질(precursor) 기체 또는 증기의 흐름을 분해하여 반응 기체의 흐름을 생성하는 디바이스이며, 바람직하게는 선구물질 기체 또는 증기의 흐름을 분해하여 반응 기체의 흐름을 생성하도록 구성된 보조 플라즈마 챔버이다.
또한, 증기 수용 디바이스와 이온 소스와 함께, 증기 경로는 바람직하게는 기화기를 제거가능하게 수용하고 이 기화기와 연통하는 장착 스테이션을 한정하는 열 전도성 바디 내에 제공되며, 이 열 전도성 바디를 가열하도록 적응된 가열 시스템이 존재한다. 바람직한 예에서, 흐름 인터페이스 디바이스는 적어도 2개의 기화기를 위해 장착 스테이션에서 증기 입구 포트를 구비하며, 바람직하게는 이 디바이스는 기화기 세트와 결합되며, 이 기화기 세트 중 하나의 기화기는 데카보란에 이용되고 다른 기화기는 옥타데카보란에 이용된다.
본 발명의 다른 측면에 따라, 이온 주입기 이온 소스 시스템이 제공되며, 이 이온 주입기 이온 소스 시스템은, 증기 전달 시스템과 결합된 고진공 하우징 내에 위치된 이온 주입 이온 소스를 구비하며,
고체 공급 물질을 그 기화 온도로 가열하여 이온화될 증기를 발생하도록 구성된 적어도 하나의 기화기와, 이 기화기로부터 오는 증기를 위한 수용 포트로부터 이온 소스로 연장하는 증기 통로를 포함하며,
상기 증기 통로는 이온화를 위해 기화기로부터 고체로부터 유도된 증기를 전달하도록 배열되며, 상기 이온 소스는 전기적으로 절연성인 부시와 이 부시에 연결된 장착 구조물을 통해 진공 하우징 내에 장착되며, 상기 이온 소스는 이 부시와 하우징으로부터 제거가능하며, 상기 증기 전달 시스템은 이 절연성 부시의 이오 소스 측 상에 전기적으로 위치되며 증기 전달 시스템과 간섭됨이 없이 이온 소스를 제거할 수 있게 이온 소스를 제거하는 경로 밖에서 이온 소스 장착 구조에 의해 지지된다.
본 발명의 이 측면의 구현예들은 다음 특징들 중 하나 이상을 구비할 수 있다 :
이온 소스와 연결된 반응 클리닝 기체의 소스는 또한 이온 소스를 제거하는 경로 밖에서 장착 구조물로부터 적어도 간접적으로 지지된다.
상기 증기 통로로부터 전달 연장부는 고진공에 노출되는 맞물림 영역에서 이온 소스 구조물에 의해 맞물리거나 분리되도록 하는 위치에서 진공 하우징의 진공 공간으로 연장하며, 이에 의해 맞물림 영역에서 독성 증기의 누출이 작업자에게 위해(hazard)를 제공하지 않는다. 바람직하게는, 기화기는 이온 소스로 원하는 흐름의 압력을 초과하는 압력의 증기를 생성하도록 구성되며, 쓰로틀 밸브가 이온 소스로의 흐름을 조절하기 위해 증기 통로에 포함되며, 쓰로틀 밸브를 포함하는 증기 통로는 열 전도성 바디 내에 제공되며, 증기를 발생시키는 기화기의 온도보다 더 높은 온도로 열 전도성 바디를 유지하도록 적응된 가열 시스템이 존재하며, 이 열 전도성 바디는 장착 구조물에 매달려 있다. 또한, 바람직하게는 열 전도성 바디는 적어도 2개의 기화기를 위해 장착 스테이션에서 증기 입구 포트를 한정하며, 열 전도성 바디 내에는 기화기로부터 흐름의 선택을 가능하게 하는 밸브 시스템과 각 입구로부터의 흐름 통로가 존재한다. 각 기화기에 이용되는 별개의 증기 입구 통로들을 공통 증기 전달 통로로 병합하는 것이 유리하며, 증기 흐름을 제어하기 위한 쓰로틀 밸브는 공통 통로를 따라 위치되며, 증기를 발생시키기 위해 제공된 제어 시스템은 선택된 기화기를 전기적으로 가열하는 레벨을 변경하기 위해 제어되는 전력 회로를 포함한다. 바람직하게는, 그 경로는 실질적으로 수평이며, 전도성 바디는 이온 소스를 설치하고 제거하는 동작과 간섭하지 않도록 하는 위치에서 그 경로 아래에 장착된다.
본 발명의 다른 측면에 따라, 이온 빔 주입 시스템은 제거가능한 이온 소스와 이 이온 소스로부터 오는 이온을 위한 빔 라인을 수용하는 진공 챔버와, 이온화가능한 증기를 이온 소스로 전달하도록 구성된 가열되는 증기 전달 디바이스를 포함하며, 상기 증기 전달 디바이스는 기화기 유닛을 위한 장착 스테이션과 이온 소스로 증기의 제어된 흐름을 위한 통로를 한정하며, 증기 전달 디바이스는 증기 전달 디바이스의 방해 없이 이온 소스를 제거할 수 있도록 구성되고 위치된다.
본 발명의 이 측면의 구현예들은 다음 특징들 중 하나 이상을 구비할 수 있다 :
상기 증기 전달 디바이스는 또한 이온 소스를 지지하는 전기적으로 절연성인 부시에 의해 실질적으로 지지된다.
상기 증기 전달 디바이스를 진공 챔버 내로 연장하는 전달 연장부는 제거가능하게 이 챔버 내에 있는 이온 소스의 입구 통로에 연결된다.
상기 증기 전달 디바이스는 이온 소스로의 증기의 흐름을 제어하는 밸브를 수용하는 가열되는 전도성 금속 밸브 블록을 포함한다.
전술된 특징들을 갖는 하나 이상의 구현예의 상세한 설명이 이제 첨부 도면을 통해 이하 상세한 설명에서 기술된다. 본 발명의 다른 특징, 목적 및 잇점은 이 상세한 설명과 도면 및 청구범위로부터 명백히 알 수 있을 것이다.
도 1은 외부 기화기, 고진공 챔버 내에 있는 증기 수용 디바이스 및 이들 요소 사이에 있는 흐름 인터페이스 디바이스를 포함하는 증기 전달 배열을 개략적으 로 도시하는 측면도.
도 1a, 도 1b, 도 1c는 도 1의 고진공 챔버 내에 있는 밀봉 특징의 구현예를 도시하는 도면.
도 1d는 도 1의 시스템에 유용한 기화기를 개략적으로 도시하는 측면도.
도 2는, 공통 증기 전달 경로를 통해 증기를 공급하는 2개의 기화기를 위한 장착 스테이션을 제공하고 2개의 기화기 각각으로부터 원하는 증기 흐름을 선택할 수 있게 하는 밸브 시스템을 포함하는, 도 1의 것과 유사한, 흐름 인터페이스 시스템을 구비하는 배열을 개략적으로 도시하는 저면도.
도 3은, 2개의 기화기 각각으로부터 원하는 증기 흐름을 유지할 수 있게 하는 흐름 제어 및 기화기 가열 시스템을 포함하는, 도 2의 것과 유사한, 흐름 인터페이스 시스템을 구비하는 배열을 개략적으로 도시하는 저면도.
도 4는, 반응 기체 소스와 흐름의 공통 연통(co-communication)을 방지하는 흐름 차단 디바이스를 포함하는, 도 2 및 도 3의 것과 유사한, 흐름 인터페이스 시스템을 구비하는 배열을 개략적으로 도시하는 저면도.
도 5는, 고진공 챔버 내 이온 소스와 일체화되며 외부 반응 클리닝 기체 발생기와 흐름의 공통 연통을 방지하는 흐름 차단 디바이스를 구비하는, 도 1의 것과 유사한, 흐름 인터페이스 시스템을 구비하는 배열을 개략적으로 도시하는 측면도.
도 6은 도 2, 도 3 및 도 4의 흐름 제어 및 이중 기화기 특징과 결합된 도 5의 특징을 갖는 이온 소스 시스템을 구비하는 배열을 개략적으로 도시하는 저면도.
도 6a는 도 6의 특징을 구현하며 정화 기체(purge gas) 배열을 포함하는 밸 브 및 통로를 개략적으로 도시하는 도면.
도 7은 설치된 2개의 기화기와 각 경우에 한번에 하나의 흐름 경로만을 선택할 수 있게 하는 개략적으로 스풀 타입의 밸브를 도시하는 도 6과 유사한 도면.
도 7a 및 도 7b는 도 7의 흐름 전달 시스템의 구현을 도시하는 평면도 및 수평 횡단면도.
도 8, 도 8a 및 도 8b는 이온 소스 고진공 하우징과 이온 소스와의 관계를 보여주는, 하우징 내에 있는 증기 전달 시스템의 구현예를 서로 직각 방향에서 본 것을 도시하는 도면.
도 9, 도 9a 및 도 10은 본 시스템에 설치된 2개의 기화기에 접근하기 위해 커버를 연 것을 도시하는 도 8의 시스템의 사시도.
도 11은 커버가 제거되어 있는 도 8의 시스템의 사시도.
도 1을 참조하면, 증기 전달 시스템의 흐름 인터페이스 디바이스(10)는 고진공 챔버(20)에 연결되며, 이 진공 챔버의 외부에 위치하는 부분(8)과 진공 챔버 내로 돌출하는 연장부(9)를 포함한다. 인터페이스 디바이스(10)의 일부분(8)은 외부 기화기(14)를 제거가능하게 기체가 새지 않는 인터페이스(gas-tight interface)(I)에 장착하는 장착 스테이션(12)을 제공한다.
기화기(14)는 기화될 고체 공급 물질의 충진물(charge)을 포함하는 하부 부분과 제거 가능한 상부 부재를 구비하는 원통형 형상이다. 이 상부 부재는 기화기 히터(19)와 연결된다. 인터페이스 시스템은 공급 물질로부터 증기를 발생시키는 기 화기 히터에 제공하는 전력(P14)을 제어하는 히터 제어 회로(33)를 포함한다. 증기 흐름 경로(16)는 인터페이스 디바이스(10)에서 기화기로부터 인터페이스(I)를 통해, 인접한 차단 밸브(15)를 통해, 이후 부분(8)을 통해 연장부(9)로 연장한다. 이 연장부(9)는 진공 밀폐 밀봉부(vacuum-tight seal)(21)에서 진공 챔버(20)의 하우징에 밀봉된다.
밀봉된 분리가능한 연결(sealed disengageable connection)은 연장부(9)와 고진공 챔버 내에 있는 증기 수용 디바이스(22) 사이에 형성된다. 이러한 연결 지점은 인터페이스(II)라고 언급된다.
이러한 배열에 따라, 외부 기화기(14)와 증기 수용 디바이스(22)를 제거하거나 수리하는 것이 고진공 챔버(20)의 하우징과 흐름 인터페이스 디바이스(10)의 연결부에서 밀봉부(21)의 방해 없이 손쉽게 가능하게 된다. 증기 수용 디바이스(22)에 대해 수리를 행하기 위해 인터페이스(II)에서 흐름의 단절과 재연결을 반복하더라도, 인터페이스(II)는 그 위치 때문에 작업자에게 잠재적인 누출의 위해(hazard)를 제공하지 않는다. 누출이 일어날 수 있는 범위로, 이 누출은 고진공 챔버(20) 내로 한정되고 그 진공 펌프와 그 연결된 유출 처리 시스템(25)에 의해 제거된다.
본 시스템의 바람직한 구현예에서, 인터페이스(II)에서, 증기 수용 디바이스의 설치 동작에 의해 고진공 챔버 내에 연결이 이루어진다. 도 1의 예에서, 증기 수용 디바이스(22)는 착탈가능한 연결부(23)에서 진공 챔버(20)의 표면에 디바이스(22)가 밀봉될 때까지 경로(A)를 따라 이동함으로써 설치된다. 증기 수용 디바이 스가 이 동작에 따라 설치됨에 따라 증기 수용 디바이스(22)는 진공 챔버(20) 내 인터페이스(II)에서 연장부(9)와 맞물려 밀봉을 이루도록 구성된다. 예를 들어, 이것은 정밀 맞물림 표면들(close-fitting surfaces)을 정합(match)시키는 것에 의해 미로(labyrinth)식 진공 밀봉부를 효과적으로 형성하도록 구성될 수 있다. 이와 유사하게, 증기 수용 디바이스(22)는 진공 챔버(20)의 하우징과 흐름 인터페이스 디바이스(10)의 밀봉부(21)가 간섭함이 없이 인터페이스(II)에서 밀봉을 파괴하는 방식으로 경로(A)를 따라 반대 동작에 의해 진공 챔버로부터 제거가능하도록 구성된다.
도 1a 내지 도 1c는 고진공 챔버(20') 내 인터페이스(II)에서 밀봉을 형성하는 메커니즘을 도시한다. 고진공 챔버(20')의 하우징은 이 하우징에 진공 밀폐 방식으로 결합되며 아래 방향을 향하는 개구를 갖는 인터페이스 플랜지(20F)를 포함한다.
흐름 인터페이스 디바이스(10')는 증기 흐름 통로를 한정하는 열 전도성 블록의 형태로 되어 있다. 이 흐름 인터페이스 디바이스(10')는 진공 밀폐 방식으로 하우징 플랜지(20F)에 블록을 장착하도록 구성된 칼라(collar)(6)를 구비한다. 블록(10')에 결합되고 밀봉된 목 부재(7)는 증기 통로의 연장부를 한정한다. 목 부재(7)는 칼라(6)로부터 챔버 플랜지(20F)를 통해 고진공 챔버(20')로 돌출한다.
예를 들어, 테프론으로 이루어진 스프링 장착된 커넥터 밀봉 부재(5)는 목 부재(7)에 있는 원통형 통로 부분 내에 정밀하게 끼워맞춰진 관형 스템(tubular stem)(5A)을 구비한다. 이 스템(5A)은 위쪽으로 증기 수용 디바이스(22')의 설치 경로 내로 연장하며, 수평 위쪽으로 향하는 밀봉 면을 한정하는 상부 헤드(5B)에서 종료한다. 헤드(5B)는 코너 캠 표면(5C)을 구비하며, 이 코너 캠 표면은 디바이스(22')의 대응하는 캠 표면(22C')에 의해 맞물리도록 배치된다.
도 1a에서, 캠 표면(5C, 22C')은 증기 수용 디바이스(22')가 설치를 위해 경로(A)를 따라 우측으로 이동할 때 여전히 분리된 것으로 도시되어 있다. 도 1b에서, 디바이스(22')는 캠 표면들이 맞물리는 지점으로 진행한 것이다. 도 1c에서, 고진공 챔버(20')의 대응하는 플랜지 표면에 디바이스(22')의 장착 플랜지가 안착할 때 설치가 완료되며 고진공이 새지않는 밀봉부(23)를 형성한다. 스프링 장착된 테프론 부재(5)는 아래쪽으로 가압되어 있으며, 그 평판 상부 표면은 디바이스(22')의 대응하는 아래쪽으로 향하는 평면 표면과 맞물린다. 이들 맞물리는 표면들은 사실상 미로식 밀봉부를 형성한다. 다른 미로식 밀봉은 커넥터(5)의 스템(5A)과 목 부재(7)에 있는 원통형 통로 표면을 정밀하게 끼워맞춤으로써 형성된다. 흐름 수용 디바이스(22')가 안착되면, 증기 수용 디바이스(22')와 목 부재(7)의 통로들이 증기 전달을 가능하게 하도록 정렬된다.
증기 수용 디바이스(22')를 제거하기 위해 동작이 역전된다.
다른 결합 구성이 사용될 수 있으며 예를 들어 하나의 예로서 축방향으로 정렬된 표면들, 예를 들어 원추형이나 피라미드형 커넥터의 표면들을 맞물리게 하는 것은 이 기술 분야에 숙련된 자라면 이해할 수 있는 것일 것이다. 다른 경우, 진공 수용 디바이스가 안착된 후에 역전가능한 작동체 메커니즘이 작동하여 진공 하우징 내에 있는 부품들 사이에 밀봉된 연결을 완성할 수 있을 것이다.
다시 도 1을 참조하면, 바람직한 구현예에서, 흐름 인터페이스 디바이스(10)는 기화될 서로 다른 물질을 포함하는 기화기를 수용하도록 구성된다. 각 기화기는 온도 센서를 구비하며, 이 온도 센서에 의해 기화기의 온도(T14)가 검출되고 인터페이스 시스템의 기화기 히터 제어 회로(33)로 송신된다. 유닛의 상부의 온도를 검출하는 것으로 도시되어 있지만, 이 대신 이것은 유리하게는 바닥 근처의 온도를 검출하도록 위치될 수 있으며, 또는 두 위치 모두에서 모니터링될 수도 있다. 각 기화기는 특정 소스 물질에 이용되고 식별 디바이스(identifier device)(30)를 구비한다. 흐름 인터페이스 디바이스(10)는 상보적인 인식 디바이스(32)를 구비한다. 인식 디바이스(32)는 제어 신호(C14)를 기화기 히터 제어 회로(33)에 제공하며, 이 제어 신호에 응답하여 제어 회로(33)는 특정 기화기의 히터에 전력을 인가하기 위한 상한을 포함하는 각 공급 물질을 가열하기 위한 안전한 온도 범위를 설정한다. 일례로서, 바람직한 구현예에서, 흐름 인터페이스 디바이스(10)는 각 데카보란과 옥타데카보란을 포함하는데 이용되는 기화기(14', 14")를 수용하도록 구성된다. 기화기는 별개의 서로 다른 식별 디바이스(30)를 구비한다. 기화기가 인터페이스 디바이스(10)에 장착될 때, 인식 디바이스(32)는 기화기(14', 14")를 인식하며 각 제어 신호(C14' 또는 C14")를 제공한다. 적절한 구현예에서, 데카보란 기화기에 의해 트리거되는 인식 신호(C14')는 히터 제어 회로(33)가 데카보란을 기화시키기 위한 적절한 가열 범위 내에서 동작하게 하며 기화기를 약 35℃ 이상으로 가열하는 것을 방지하는 한편, 옥타데카보란 기화기에 의해 트리거되는 인식 신호(C14")는 히터 제어 회로(33)가 옥타데카보란을 기화시키기 위한 적절한 가열 범위 내에서 동작하게 하며 기화기를 예를 들어 135℃ 이상으로 가열하는 것을 방지한다. 다른 물질에 이용되는 다른 기화기는 인터페이스 제어 유닛이 다른 온도 범위나 다른 적절한 동작 조건을 가능하게 하도록 인식가능한 다른 식별 디바이스를 구비한다.
바람직한 구현예에서, 흐름 인터페이스 디바이스(10)는 예를 들어 기계가공된 알루미늄 블록 형성 부품으로 형성된 열 전도성 바디를 포함한다. 밸브가 설치될 때 열 전도성 블록은 밸브를 위한 밸브 바디로서 효과적으로 동작한다. 가열된 바디를 통해 진공 밀폐 증기 경로는 인터페이스(I)로부터 인터페이스(II)로 연장한다. 바디는 회로(13)에 의해 제어되는 히터(11)와 열 접촉 상태에 있다. 회로(13)는 기화기(14)로부터 온도 입력(T14)을 가지며 흐름 인터페이스 디바이스(10)의 열 전도성 바디로부터 온도 입력(T10)을 가진다. 회로(13)는 제어된 온도의 열 전도성 바디를 예를 들어 각 기화기(14)의 온도 이상의 온도로 유지하나, 안전한 온도, 예를 들어 기화되는 각 물질의 분해 온도 이하의 온도로 유지하도록 히터(11)를 제어하도록 구성된다.
시스템의 히터는 여러 형태, 예를 들어 종래의 전기 카트리지나 밴드 히터 형태일 수 있으며 하나 이상의 가열 영역에 배열될 수 있다. 예를 들어, 유리하게는, 기화기를 T1으로 가열하기 위한 가열 영역(1)과, 인터페이스 바디(10)를 가열하기 위한 가열 영역(2)과, 증기 수용 디바이스(22)를 위한 가열 영역(3)이 있을 수 있다. 이들 가열 영역은 각 히터 요소와 온도 센서로 이루어지며, 이들은 일 배열에서 기화기로부터 증기 수용 디바이스 내 인터페이스(II)에 이르는 경로를 따라 온도를 T1에서 T2로 증가시키며, 즉 T1 < T2 < T3 이며, 이들 모든 온도는 물질이 기화하는 안전 한계 이하의 온도 T4로 제한된다.
도 1d를 참조하면, 바람직한 구현예에서, 기화기는 하부 부분 또는 부재로서 열 절연성 통 바디(14A)와, 착탈가능한 상부 부분 또는 덮개 부재(14B)를 구비하는 통(canister)이다. 바디(14A)는, 상부 개구와, 점진적으로 승화될 예정인 고체 공급 물질의 충진물을 담기 위한 예를 들어 1리터의 볼륨을 구비한다. 착탈가능한 상부 부재(14B)는 밸브(V1)를 포함한다. 상부 부재와 하부 부재 및 바람직하게는 밸브는 또한 예를 들어 알루미늄과 같은 열 전도성 물질로 되어 있다. 이 밸브는 상부 부재의 바디(14B) 내에 위치되며, 이에 의해 밸브는 바디의 온도로 실질적으로 유지된다.
유리하게는, 기화기 유닛의 상부 부재만이 전기적으로 가열된다. 통 바디 내에 있는 고체 물질은 착탈가능한 상부 부분과 하부 부분 사이의 조인트를 통해 그리고 히터로부터 전도에 의해 가열되는 하부 부분의 측벽과 바닥 벽을 통해 열 전달에 의해 대부분 가열된다. 이 방식으로, 상부 부재를 통한 증기 통로의 온도(T1)는 승화되는 고체 소스 물질의 온도를 초과하는 것이 보장된다.
전술된 바와 같이, 가변하는 온도에서 기화될 물질의 충진물이 유닛의 하부에 위치되는 한편, 기화기 통 유닛의 착탈가능한 상부 덮개 부분에 히터를 배치하 는 것은 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에게 실무적으로 익숙한 것으로 보이지 않을 수 있다. 착탈 가능한 상부 부분과 하부 부분 사이에 인터페이스의 열 저항과 연관된 열 질량(thermal mass) 및 반응 지연과 연관된 열적 진행 거리와 함께 외부면으로의 열 손실은 또한 바람직하게 않은 것으로 보일 수 있다. 그러나, 이것은 이 배열에 따라 상당한 장점을 얻을 수 있는 것으로 발견되었으며 또 단점이 내재하는 것으로 보이는 것은 적절한 구현예에서 회피가능하거나 중요하지 않은 것으로 발견되었다.
따라서, 본 시스템은 물질로부터 생성된 증기가 발생한 지점으로부터 밸브(V1)를 통해 흐름 인터페이스 디바이스(10)로 이동하면서 온도를 증가시키는 통로를 만나는 것을 보장한다. 이와 유사하게, 증기를 이용하는 지점에 앞서 증기 수용 디바이스(22) 부분이 흐름 인터페이스 디바이스(10)의 온도보다 더 높은 온도로 점차적으로 유지되게 적응된 다른 가열 영역을 한정할 수도 있다.
이제 도 2의 평면도를 참조하면, 흐름 인터페이스 시스템은 일부는 도시되지 않았으나 도 1의 시스템의 모든 특징을 구비하며 또한 복수의 기화기 장착 스테이션을 한정한다. 2개의 스테이션(12A, 12B)이 도시되어 있다.
별개의 흐름 경로 세그먼트(16A, 16B)는 장착 스테이션(12A, 12B)으로부터 각각 디바이스(10A)의 열 전도성 바디의 부분(8)의 길이를 거쳐 부분적으로 연장한다. 경로(16A, 16B)는 접합부(X)에서 병합된다. 공통 증기 흐름 경로 단편(16C)은 나머지 부분(8A)을 통해 인터페이스 디바이스(10A)의 연장부(9)를 통해 증기 수용 디바이스(22)로 증기가 전달되는 인터페이스(II)로 연장한다. 디바이스(10)에서 차 단 밸브(15A, 15B)는 별개의 흐름 경로(16A, 16B)와 결합된다. 링크(17)에 의해 지시된 바와 같이, 밸브(15A, 15B)는 상호 인터록킹된다(interlocked). 이것은 도시된 경우에 각 밸브가 열리기 전에 다른 밸브가 필히 닫히는 것을 보장하는 방식으로 수행된다. 이것은 경로(16A, 16B)로부터 동시에 흐르는 것을 방지한다.
흐름 인터페이스 디바이스(10A)는 이에 따라 고진공 챔버(20)와 인터페이스 디바이스(10A)의 밀봉된 연결부(21)가 방해함이 없이 2개의 기화기를 제거하고 수리하기 위한 손쉬운 접근 방법을 제공하며; 이것은 하나의 기화기가 수리되거나 충진되는 것을 허용하는 동안, 동일한 소스 물질을 포함하는 다른 기화기는 증기를 생산하며 2개의 서로 다른 종의 기화기가 선택적인 사용을 위해 설치될 수 있는 것을 허용한다. 인터페이스(I)에 본 시스템의 나머지로부터 기화기-통(canister)을 열적으로 절연시킴으로써, 비활성 상태의 유닛이 이 유닛 내에 존재하는 물질의 임의의 충진물이 실질적으로 열화되지 않도록 냉각되는 것을 가능하게 한다.
도 3을 참조하면, 흐름 인터페이스 시스템은 일부는 미도시되었으나 도 2의 시스템의 모든 특징을 구비한다. 또한, 공통 경로(16C)에서, 도 3의 흐름 인터페이스 디바이스(10B)는 흐름 제어 디바이스 즉 쓰로틀 밸브(throttle valve)(24)와 이어서 압력 모니터(26)를 포함한다. 이들은 인터페이스 시스템의 흐름 및 히터 제어 디바이스(28)에 연결된다. 제어 디바이스(28)는 각 기화기(14A, 14B)를 위해 온도 검출 라인(T14A, T14B) 및 히터 전력 라인(P14A, P14B)에 연결된다. 장착 스테이션에 있는 인식 디바이스(32A, 32B)는 특정 소스 물질에 이용되는 기화기(14A, 14B) 상에 있는 식별 디바이스(30A, 30B)와 상호작용한다. 인식 디바이스는 기화기의 타입의 신원(identity)을 흐름 및 히터 제어 시스템(28)에 전송하여, 흐름 및 히터 제어 시스템(28)이 적절한 동작 한계를 선택하게 하며, 또 각 기화기 히터(19)에 적절한 전력의 인가를 할 수 있게 한다.
공통 경로(C)에 있는 흐름 제어 디바이스(24)는 통로의 증기 전도도를 변경하는 버터플라이 밸브와 같은 쓰로틀 밸브를 포함할 수 있다. 제어 시스템은 그 전체 내용이 본 명세서에 포함된 2005년 7월 7일 발행된 "Controlling the Flow of Vapors Sublimated from Solids" 라는 명칭의 국제특허 공개번호 WO 2005/060602에 기술된 프로토콜에 따라 동작하도록 구성될 수 있다.
특히, 원하는 흐름을 전달하도록 이 쓰로틀 밸브를 동작시키는 것은 이 쓰로틀 밸브의 바로 상류에 있는 영역에 원하는 증기 압력이 존재하는지에 달려있다. 주어진 기화기 온도에서, 발생된 증기의 양과 이로 인한 증기의 압력은 기화 온도로 가열되는 위치에 유지되는 공급 물질의 충진물의 양에 따라 좌우된다는 것을 주목해야 한다. 공급 물질의 원래 충진량이 점차적으로 고갈되는 것을 보상하기 위해, 제어 시스템은 전달된 압력을 검출하고 이에 따라 기화 챔버의 온도를 증가시킨다. 기화기 시스템이 큰 지연 없이 증가된 온도를 달성할 수 있게 하는 것이 유리하다. 이것은 동작 동안 중요하며 동작 압력과 가열 시스템이 전체 시스템의 원하는 성능을 달성하도록 켜지고 있을 때 시동 동안 특별히 중요하다.
공통 경로 단편(16C)에 위치된 단일 흐름 제어 디바이스(24)는 각 장착 스테이션에 있는 2개 이상의 기화기로부터 흐름을 선택적으로 제어할 수 있다. 도 2에 기술된 링크된 밸브(15A, 15B)의 선택된 위치를 포함하는 인터록킹(interlocking) 동작에 의해, 본 시스템은 한번에 2개 이상의 기화기로부터 증기를 가열하고 전송하는 것을 방지할 수 있다. 선택된 기화기, 디바이스(10B)와 디바이스(22)는 예를 들어 T1 < T2 < T3 로 적절한 온도로 가열되도록 구성되며, 여기서 이들 모든 온도는 선택된 기화기에서 특정 물질에 대해 안전 한계 아래의 온도(T4)로 제한된다. 따라서, 가열은 선택된 기화기에 있는 물질에 대해 적절한 미리 결정된 안전 범위 내에서 이루어지며 이 물질과 관련된 다른 조건이 적절히 제어되는 것이 보장된다.
도 4를 참조하면, 일부는 미도시되었으나 도 2 또는 도 3의 시스템의 모든 특징을 포함할 수 있는 시스템이 도시되어 있으며, 이 시스템은 흐름 인터페이스 디바이스(10C)의 바디의 부분(8C)에서 통로(42)와 연통하는 반응 클리닝 기체 소스(40)를 구비한다. 흐름 인터페이스 디바이스의 연장부(9A)는 고진공 챔버(20A)의 벽부에 밀봉되며 인터페이스(II-A)에서 고진공 챔버(20A) 내로 돌출한다. 이것은 증기 수용 디바이스(22A)로 2개의 별개의 흐름 경로, 즉 공통 증기 경로로부터 오는 증기의 흐름을 위한 경로(16C)와 이와는 평행하지만 반응 클리닝 기체의 흐름을 위한 별개의 경로(42)를 한정한다. 증기 수용 디바이스(22A)의 대응하는 통로(22V, 22G)와 밀봉되게 연결하는 것은 인터페이스(II-A)에서 제거 가능하게 형성되며; 각각은 전술된 바와 같이 미로식 밀봉부에 의해 형성될 수 있다. 밀봉부로부터 누출되는 것은 고진공 챔버(20A)의 둘러싸는 벽부에 의해 격납될 수 있다.
예를 들어, 도 1a 내지 도 1c에 따라 구현되는 경우, 경로(A)를 따라 증기 수용 디바이스(22A)를 설치하고 제거하는 동작은 연장부(9A)를 거쳐 증기 및 반응 기체 통로들을 밀봉되게 연결하거나 단절하게 할 수 있다. 정합 부분들(matching parts)을 잘 끼워맞춘 면은 전술된 바와 같이 미로식 진공 밀봉부를 효과적으로 형성할 수 있다.
반응 클리닝 기체 소스(40)는 반응 기체의 용기이거나 또는 기체 또는 고체 공급 물질로부터 반응 기체를 발생시키기 위한 수단일 수 있다.
도 4의 인터페이스 디바이스(10C)는 증기 수용 디바이스(22A)에 증기 및 반응 클리닝 기체를 동시에 흐를 수 없게 하는 밸브 인터록킹부(valve interlock) (50)를 포함한다. 바람직한 구현예에서, 이것은 상호 스풀 밸브 (reciprocal spool valve)로 달성되며, 이것은 각 경로가 열리기 전에 다른 경로가 완전히 닫히는 것을 보장한다. 반응 기체 소스(40)가 분해된 공급 기체를 위한 공급 기체 공급 라인을 가지는 반응 기체 발생기인 미도시된 다른 구성에서, 인터록킹부는 공급 라인을 디스에이블할 수 있게 반응 기체 라인으로보다는 기체 발생기로 가는 공급 라인으로 형성될 수 있다. 이 경우에, 증기 수용 디바이스와 반응 기체 연결은 별개로 형성될 수 있다.
도 5를 참조하면, 도 1의 전체 구조를 적용한 것이 도시되며, 여기서 증기 수용 디바이스는 이온화 챔버(90)를 구비하는 고전압 이온 소스(22B)를 포함하며, 이 이온화 챔버(90) 내로 제어된 증기의 흐름이 이온화되기 위해 유입된다. 추출 전극 및 최종 에너지 조립체(94)의 정전 인력에 의해 추출 개구(92)를 통해 이온화 챔버(90)로부터 이온이 추출되어 이온 빔(96)을 형성한다. 이 빔은 미도시된 이온 주입기 종단 스테이션으로 빔 라인을 따라 이어진다. 도 5의 고진공 챔버는 예를 들어 강화 에폭시로 된 고전압 절연체(62)를 구비하는 이온 소스 진공 하우징(70)을 포함한다. 절연체(62)는 이온 소스(22B)와 그 증기 공급 시스템(10D, 14)이 장착된 고전압 단부로부터 주 진공 하우징 부재(71)를 전기적으로 분리한다. 진공 밀폐 장착 링(72)은 절연체(62)의 고전압 측 상에 제공된다. 이것은 이온 소스(22B)의 장착 플랜지(76)를 제거가능하게 수용하고 밀봉하기 위한 단부 플랜지(74)를 제공한다. 이온 소스 구조는 장착 플랜지로부터 진공 챔버 안으로 축(A)을 따라 축방향으로 연장한다. 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 흐름 인터페이스 디바이스 (10D)의 연장부(9B)는 2개의 통로로 구성되고 21A에서 장착 링(72)에 밀봉된다. 이것은 인터페이스(II-B)에서 고진공 챔버 내로 돌출한다. 도 1a 내지 도 1c 및 도 4에 따라 연장부(9B)의 각 통로에 대해 인터페이스를 구성함으로써, 예를 들어, 이 인터페이스는 예를 들어 전술된 방식으로 효과적으로 미로식 진공 밀봉부를 형성하는 잘 끼워맞춘 표면에 의해 각 통로에 대해 효과적으로 밀봉부를 형성하는 연결을 통해 제거가능한 이온 소스를 수용하도록 위치될 수 있다.
반응 클리닝 기체 발생기(40A)의 특정 형태인 반응 기체 소스는 물질, 예를 들어 분해될 수 있는 기체 플루오라이드 화합물을 위한 공급 라인(41)을 가진다. 클리닝 기체 발생기는 분해 조건을 제공하도록 구성되며, 이 분해 조건에 의해 반응 클리닝 기체는 예를 들어 플루오르나 플루오르 이온으로 발생된다. 그 출력은 인터페이스 디바이스(10D)에서 공급 통로(42)로 유입된다. 도 4에 도시된 바와 같이 반응 기체 통로(42)와 증기 흐름 경로(16)는 한번에 하나의 통로만을 선택적으 로 흐를 수 있게 허용하고 동시에 흐르는 것을 방지하는 스풀 밸브와 같은 인터록킹 디바이스(interlock device)(50)를 거쳐 통과한다. 유리하게는 도 3에 제공된 바와 같은 쓰로틀 밸브(24)와 압력 모니터(26)와 연관된 제어부들이 흐름 인터페이스 디바이스(10D)에 제공된다. 반응 클리닝 기체 발생기는 고체 또는 기체 공급 물질로부터 반응 클리닝 기체를 발생할 수 있는 플라즈마 챔버 또는 다른 디바이스를 포함할 수 있다.
도 5의 시스템은 그 내용이 본 명세서에 완전히 서술된 것처럼 그 내용이 본 명세서에 포함된, "Method and Apparatus for Extending Equipment Uptime Ion Implantation" 이라는 명칭의 국제특허 공개번호 WO 2005/05994에 기술된 이온 주입기 시스템들 각각에 용이하게 포함될 수 있다.
도 6을 참조하면, 도 5의 것과 유사한 이온 소스(22B)와 증기 전달 시스템(14-1, 14-2 및 10E)은 일부가 미도시되었으나 도 1 내지 도 5의 시스템의 모든 특징을 구비할 수 있다. 도 6에서, 2개의 장착 스테이션은 이온화가능한 증기를 발생시키기 위한 고체 기화기(14-1, 14-2)를 위해 한정된다. 본 시스템은 지금까지 기술된 모든 인터록킹부 및 안전 특징 및 기화기의 가열과 흐름 인터페이스 디바이스(10E)를 통한 흐름을 제어하도록 구성된 제어 시스템을 구비할 수 있다. 단원자 도핑 종의 기체와 같은 이온화가능한 기체 소스(100)는 또한 인터페이스 시스템과 연관된 도관(102)을 가지게 제공된다. 이것은 인터록킹부(50)의 하류 지점에서 반응 기체 통로(42A)와 연결을 만든다. 반응 클리닝 기체를 위한 기체 통로(42A)와 연장부(9A)의 관련 반응 기체 통로의 이 하류 부분은 이에 따라 다른 도핑물질 종 을 제공하기 위해 실온에서 기체 상태인 이온화가능한 물질을 유입시키는데 유용하다. 미도시된 인터록킹부는 이온화가능한 증기나 클리닝 기체의 흐름이 발생할 때 이온화가능한 소스 기체의 흐름을 방지하도록 제공될 수 있다.
도 6a의 개략도는 도 6의 흐름 특징이 전도성 블록(120)에 포함되어 있는 것을 나타낸다. 또한 이 블록에는 블록이 가열되는 동안 예를 들어 아르곤으로 이 블록을 정화(purge)하는 것을 가능하게 하는 정화 기체 통로가 포함된다. 이것으로 본 시스템을 수리하기 전에 또는 다른 종의 증기를 유입하기 전에 독성이나 반응성이 있는 증기의 자취를 제거할 수 있다. 도 6a에 나타난 바와 같이, 본 시스템은 특히 기화기 병으로부터 붕소를 포함하는 증기(BX), 예를 들어 데카보란과 옥타데카보란을 이온 주입기의 이온 소스(22B)로 제공하는데 적합하다.
도 6a의 증기 시스템은 독성 기체 박스를 위해 사용되는 기술과 유사한 정화 능력을 가지고 있다. 고체 기화기 통(V1 또는 V2)에 있는 밸브는 원격으로 동작하도록 구성된다. 따라서 이것은 기화기를 차단(isolate)하도록 원격으로 닫혀질 수 있다. 인터록킹되는 기화기 선택기 밸브(V3, V4)(예를 들어 스풀 밸브 유닛의 형태로 실현됨)는 또한 기화기로부터 증기 전달 경로를 차단하도록 동작된다. 이에 따라 병 차단 밸브와 기화기 선택 밸브 사이에 기체 공동이 형성된다. 이 기체 공동은 잔류 증기, 예를 들어 BX 증기를 포함할 수 있다. 제거를 위해 기화기를 분리하기 전에, 밸브(V5 또는 V6)의 적절한 작동에 의해, 이 공동은 공통 라인(16C)을 통해 아르곤으로 순환 정화되어, 주변 환경으로 노출될 수도 있는 BX 증기의 임의의 흔적을 제거할 수 있다.
도 7에 개략적으로 도시되고 도 7a와 도 7b에 구현된 시스템은 도 6에 도시된 것과 동일한 것일 수 있으며 이에 추가 특징을 구비한다.
통으로의 모든 연결은 인터페이스(I)에서 형성된다. 이것은 기화기 히터에 전력을 공급하는 전기 전력 연결부, 각 기화기 통 내에 있는 공압 밸브를 제어하기 위해 기화기의 상태와 압축 공기의 온도 및 다른 파라미터를 발신하기 위한 신호 연결부를 포함한다.
도 6a와 같이, 도 7, 도 7a 및 도 7b에서 인터록킹되는 밸브(V3, V4)는 2개의 기화기{도 7에 있는 기화기(14'), 도 7a 및 도 7b에 있는 기화기(14") }로부터 증기 통로를 위해 제공된다. 인터록킹부는 도 6의 스풀 밸브(50)와 유사한 스풀 밸브의 부분인 밸브 요소(V3, V4)에 의해 구현되는 것으로 도시되어 있다. 도 6a의 정화 기체의 특징이 포함된다.
도 8 내지 도 11은 지금까지 기술된 흐름 인터페이스 디바이스의 모든 특징을 결합하는 구현예를 도시한다. 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 밸브 블록(130)을 포함하는 열 전도성 바디의 형태로 된 흐름 인터페이스 디바이스는 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 이온 소스(22B)를 설치하고 제거하는 경로(A) 아래에 장착된다. 밸브 블록(130)은 그 상부 부분에 포함된 장착 특징에 의해 흐름 인터페이스 디바이스로부터 매달려 있는 가열되는 통 형태의 기화기(132, 134)를 위한 2개의 장착 스테이션을 한정한다. 밸브 블록(130)은 이들 장착 스테이션으로부터 별개의 흐름 통로 단편을 구비하며 이들 별개의 흐름 통로는 공통 통로 단편으로 병 합되어 고진공 챔버(71A) (도 8 및 도 8b)로 이어진다.
도 8 및 도 11에 도시된 바와 같이, 도 1a 내지 도 1c에 도시된 특징과 유사한 인터페이스 디바이스(130)는 진공 하우징 장착 링(72A)의 부분을 형성하는 장착 플랜지(72F)로부터 그 칼라(6A)에 의해 매달려 있다. 따라서, 본 시스템은 고전압 절연체(62A)의 고전압 측에 매달려 있다. 그 흐름 통로는 도 1a 내지 도 1c에 도시된 바와 같이 진공 하우징 내에 캠 장착된 연결부를 통해 이온 소스 구조물에 연결된다. 플라즈마 챔버(40A')의 형태인 반응 클리닝 기체 소스는 밸브 블록(130)으로부터 그 아래에 매달려 있다. 이것은 반응 플루오르를 발생시키기 위해 공급 기체를 분해하도록 구성된다. 하나의 바람직한 실시예에서, 이 전체 조립체의 무게는 이온 소스 장착 링(72A)에 의해 지지되며, 이온 소스 장착 링은 절연체(62A)에 의해 지지된다.
전술된 도면을 참조하여 기술된 히터와 밸브의 안전 및 흐름 가열 및 제어 기능을 수행하는 카트리지 히터 및 밸브가 밸브 블록(130)에 포함된다. 시트 금속 인클로저(enclosure)(140)는 이 전달 조립체를 둘러싸며 접근을 위해 개방될 수 있는 기화기 커버(142)를 포함하는 커버를 구비한다. 이 인클로저는 고전압 절연체를 포함하는 피트(feet)에 의해 바닥으로부터 지지된다. 따라서, 전체 증기 전달 시스템은 이온 소스의 고전압 전위에 유지되도록 구성된다.
여전히 이온 소스를 설치하고 제거하는 경로 밖에 있으면서 절연체에 연결된 장착 링의 일측이나 타측에서 전술된 동작을 여전히 제공하는 많은 다른 물리적 배열이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
도 11을 참조하면, 기화기 유닛(132, 134)이 도시되어 있다. 각각은 도 1d에 도시된 바와 같은 히터를 구비하며 이온화될 증기를 발생시키는 온도로 데카보란이나 옥타데카보란과 같은 고체 공급 물질을 포함하고 가열하도록 구성된다. 도 1d의 유닛을 가지고서, 기화기 유닛은 일반적으로 약 1리터의 고체 수용 볼륨을 가지는 하부 통 바디(14A)와 착탈가능한 상부 덮개 부재(14B)를 포함한다. 이것은 적절한 장착 스테이션에서 상부 덮개 부재로부터 수직으로 매달리도록 구성된다. 이를 위해 상부 덮개 부재는 도 1의 흐름 인터페이스 디바이스(10) 또는 그 밸브 블록 구현에 의해 한정된 장착 스테이션의 대응하는 표면과 정합하여 밀봉하도록 수직 장착 면을 한정한다. 도 1d 및 도 11의 통의 상부 부재(14B)는 또한 이 통으로부터 장착 스테이션으로 증기의 흐름을 허용하는 밸브(V1)를 포함한다. 상부 부재(14B)는 열 전도성 물질, 예를 들어 알루미늄으로 형성된다.
이 기화기의 히터(19)는 바람직하게는 상부 부재(14B)에 형성된 수용부에 꼭 끼워맞는 카트리지 히터 요소 세트를 포함한다. 중요하게, 착탈 가능한 상부 부재에 위치된 이 히터는 고체를 적절히 기화시키는데 충분할 열을 제공하도록 된다. 그 위치에 의해, 이것은 고체 물질이 가열되는 온도보다 더 높은 온도에 상부 덮개 부재의 밸브를 유지하는 역할을 한다. 유리하게, 이를 위해 밸브(V1)의 바디는 열 전도성 알루미늄으로 구성되고 실질적으로 밸브를 통한 증기 통로를 히터 온도에 유지하도록 알루미늄 상부 부재를 통해 히터와 열 전달 가능하게 배치된다.
바람직한 구현예에서, 기화기를 위한 단 하나의 제어되는 가열 영역만이 존재한다. 이들 특징을 조합하여, 기화기 통의 상부 부분에 위치된 히터는 충진물이 소비될 때 하부 부분에서 원격 충진물을 효과적으로 기화시킬 수 있는 것으로 발견되었다. 이 구성은 설정 온도로 허용가능하게 신속한 평형(equilibration)이 일어날 수 있도록 충분히 낮은 열 질량을 갖는 것으로 발견되었다. 이것은 작업자가 전체 시스템의 동작을 개시하거나 조정하도록 파라미터를 조절할 때 온도 설정시 적절한 동작과 충분히 신속한 변화를 가능하게 한다.
특히, 이 유닛은 예를 들어 버터플라이 밸브로 구현된 압력 기반 쓰로틀 밸브 증기 흐름 제어부(24)를 갖는 것이 유용한 것으로 발견되었으며, 여기서 증기 온도는 쓰로틀 밸브의 상류 압력을 유지하도록 공급 물질의 충진양이 소비될 때 점차적으로 증가되어야 한다(도 3, 도 6, 도 7 및 관련된 상세한 설명 참조).
나아가, 매우 중요하게, 이 열 전달 배열로 달성가능한 기화기 유닛의 바닥으로부터 상부로 가면서 포지티브 온도 구배(positive temperature gradient)는 (수직 흐름으로부터 수평 흐름으로 전환 지점에 위치된) 증기 밸브(V1)와 증기 전달 통로(위쪽 입구 통로와 수평 전달 통로)에 증기가 응고하는 것과 바람직하지 않은 증착물이 축적되는 것을 방지한다. 이들 특징은 전략적으로 히터에 가까이 위치되며, 여기서 온도는 신뢰성 있게 원격 기화 공동의 바닥에 있는 물질의 충진량의 온도보다 더 높다.
보다 상세하게는, 상승 통로는 수평 밸브 안착부에서 종료한다. 수평 증기 통로는 이후 밸브로부터 연장한다. 상부 부분(14B)은 공압 벨로스 밸브(pneumatic bellows valve) (도 1d에 있는 V1, 도 6a에 있는 V1 또는 V2)와, 도 1d에 있는 "수동 보조 메커니즘 (Mechanical override mechanism)" 이라고 언급되는 "개방 허용" 메커니즘의 일부분을 수용한다.
적절한 타입의 카트리지 히터는 기화기의 상부 부분(14B)에와 밸브 블록 흐름 인터페이스 디바이스(10)에 사용될 수 있다.
적절한 저항식 열 검출기(RTD : resistive thermal detectors)는 기화기 통 유닛의 바닥에 그리고 시스템 내 어디엔가 위치된다. 바닥 센서로부터 오는 신호를 위한 전도성 리드선은 상부 부분(14B)과의 인터페이스에 있는 커넥터로 연장한다. 이 커넥터는 유닛의 전체 장착 디바이스를 하부 부분의 것과 정렬하고, 하부 부분이 이 커넥터와 맞물리게 정렬된 상부 부분을 아래로 이동시킴으로써 상부 부분의 맞물림 커넥터와 측방향으로 정렬된다.
원격 열 제어 유닛에 의해 제어되는 RTD 온도 센서를 위해 조절되는 온도 범위의 상한은 일 실시예에서 B10H14에 대해 40℃로 설정되고 B18H22에 대해 120℃로 설정될 수 있으며, 예를 들어 기화기 통 유닛의 상부에 있는 과온도 제한 스위치(over-temperature limit switch)는 B10H14 기화기 통에 대해 50℃로 설정되고 B18H22 기화기 통에 대해 140℃로 설정될 수 있다. 이와 유사한 온도 설정이 다른 공급 물질에 대해 사용될 수 있으며, 이 특정 값은 선택된 물질의 기화 특성에 따라 달라진다.
이미 나타낸 바와 같이, 실질적인 열 차단을 도입하여 달성된 증기 수용 디바이스와 기화기 통 사이에 열의 이동을 방지하기 위해 별개의 열 영역들이 수립된다. 이것은 증기 수용 디바이스로부터 기화기 유닛에 열이 들어가는 것을 방지하고 기화기 통 유닛의 열 제어 시스템과 간섭하는 것을 방지한다. 또한 이 열 차단이 존재함으로 인해, 이 통 유닛이 장착된 증기 수용 디바이스가 다른 부착된 기화기 유닛과의 온도에서 계속 동작하고 뜨거울지라도, 장착된 기화기 통 유닛은 비활성화된 후 그리고 그 외부 열 절연이 제거된 후 상대적으로 신속하게 냉각될 수 있다. 흐름 인터페이스 디바이스(밸브 블록)의 연속된 가열 상태에도 불구하고, 작업자는 제거와 교체를 위해 비활성화된 기화기 통 유닛을 곧바로 취급할 수 있다. 대안적으로 냉각된 유닛은 인터페이스 디바이스로부터 나오는 열로 인해 발생할 수 있는 남은 공급 물질의 충진량에 대한 실질적인 열 저하를 회피하면서도 제 위치에 유지될 수 있다.
전술된 시스템은 데카보란(B10H14)과 옥타데카보란(B18H22)과 같은 붕소를 함유하는 화합물을 포함하는 대형 분자 공급 물질로부터 이온 빔을 안전하게 생성하는데 적합하다.
전술된 바와 같이, 도 7의 시스템은 2가지 기체 전달 소스, 즉 반응 클리닝 기체 소스로부터의 기체와 증기 전달 시스템으로부터의 증기를 전달하는 2가지 소스를 구비한다. NF3/F 및 BX를 이온 소스로 전달하는 차단 밸브(V7,V8)는 이들 2개의 스트림이 결코 상호 교차되지 않도록 기계적으로 링크된다(예를 들어, 스풀 밸브 유닛으로 실현된다).
본 발명의 여러 측면에 대한 다수의 구현들이 기술되었다. 그럼에도 불구하고, 본 발명의 사상과 범위를 벗어남이 없이 여러 변형이 만들어질 수 있을 것임이 이해될 것이다. 따라서, 다른 구현들은 이하 첨부된 청구범위 내에 있는 것으로 간주된다.
전술된 바와 같이, 본 발명은 예를 들어 반도체 디바이스의 제조시에 이온 주입을 하기 위해 이온 빔을 제공하는 고전압 이온 소스에 이온화가능한 증기를 전달하는 등에 이용가능하다.
Claims (35)
- 증기 전달 시스템으로서,고진공 챔버와, 이 고진공 챔버 내에 제거가능하게 설치된 증기 수용 디바이스와, 증기 흐름 경로를 한정하는 흐름 인터페이스 디바이스를 포함하며,상기 흐름 인터페이스 디바이스는 상기 고진공 챔버의 외부에 위치된 흐름 경로 한정부와, 상기 외부로부터 상기 고진공 챔버 내로 돌출하는 흐름 경로 한정 전달 연장부를 포함하며,상기 전달 연장부는,상기 고진공 챔버의 벽부에 밀봉된 외부면으로서, 상기 고진공 챔버 외부의 흐름 경로 부분은 증기 소스로부터 상기 전달 연장부로 증기를 전달하도록 구성된, 상기 외부면과,상기 제거가능하게 설치된 증기 수용 디바이스와 연결된 입구 통로와 상기 전달 연장부 사이 상기 고진공 챔버 내에 배치된 분리가능한 흐름 연결부를 포함하며,상기 증기 전달 시스템은 상기 연결부에서의 임의의 누출이 상기 진공 챔버 내 진공에 진입하는 것을 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 증기 전달 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 증기 수용 디바이스는 일반적으로 수평 방향으로 제거하고 설치하기 위한 경로를 구비하며, 상기 흐름 인터페이스 디바이스는 상기 증 기 수용 디바이스를 제거하고 설치하는 동작과 간섭하지 않도록 하는 위치에서 상기 경로 아래에 있는 레벨로 장착되는 것을 특징으로 하는 증기 전달 시스템.
- 제 2 항에 있어서, 상기 전달 연장부는 일반적으로 위쪽으로 상기 고진공 챔버 내로 돌출하는 것을 특징으로 하는 증기 전달 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 고진공 챔버 내에 있는 상기 증기 수용 디바이스는 고전압 이온 소스이며, 상기 인터페이스 디바이스는 이온화가능한 증기를 이 고전압 이온 소스에 전달하도록 구성된 것을 특징으로 하는 증기 전달 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 진공 챔버 외부에 있는 상기 인터페이스 디바이스 부분은 상기 증기 경로의 일부분을 한정하는 열 전도성 바디를 구비하며, 상기 열 전도성 바디는 전기 히터와 연결된 것을 특징으로 하는 증기 전달 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 진공 챔버 외부에 있는 상기 인터페이스 디바이스 부분은 적어도 2개의 증기 수용 인터페이스를 한정하며, 각 인터페이스에는 가열되는 기화기를 위한 장착 스테이션이 한정되며, 상기 인터페이스 디바이스는 각 기화기로부터 상기 전달 연장부를 거쳐 상기 증기 수용 디바이스로 증기를 전달하기 위한 통로를 구비하는 것을 특징으로 하는 증기 전달 시스템.
- 제 6 항에 있어서, 상기 인터페이스 디바이스는 상기 기화기로부터 흐름의 선택을 가능하게 하도록 구성된 밸브 시스템을 구비하는 것을 특징으로 하는 증기 전달 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 증기 수용 디바이스로 원하는 흐름 압력을 초과하는 압력의 증기를 발생시키도록 구성된 기화기와 함께 사용하기 위해, 상기 흐름 인터페이스 디바이스의 흐름 경로에 쓰로틀 밸브가 포함되며 이 쓰로틀 밸브에 의해 상기 전달 연장부를 통해 상기 증기 수용 디바이스로 가는 흐름을 조절하는 것을 특징으로 하는 증기 전달 시스템.
- 제 4 항에 있어서, 상기 이온 소스는 전기적으로 절연성인 부시(bushing)를 통해 진공 챔버 내에 장착되며, 상기 흐름 인터페이스 디바이스는 이 절연성 부시의 이온 소스 측 상에 그리고 상기 흐름 인터페이스 디바이스와 간섭됨이 없이 이온 소스를 제거할 수 있게 이온 소스를 제거하는 경로 밖에 전기적으로 위치되는 것을 특징으로 하는 증기 전달 시스템.
- 제 9 항에 있어서, 상기 흐름 인터페이스 디바이스는 상기 전기적으로 절연성인 부시에 연결된 장착 구조물에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 증기 전달 시스템.
- 제 10 항에 있어서, 상기 장착 구조물은 이온 소스가 장착되는 장착 링인 것을 특징으로 하는 증기 전달 시스템.
- 제 10 항에 있어서, 분해 디바이스(disassociating device)의 형태인 반응 기체 소스는 상기 이온 소스를 제거하는 경로 밖에서 상기 장착 구조물을 통해 적어도 간접적으로 지지되는 것을 특징으로 하는 증기 전달 시스템.
- 제 12 항에 있어서, 상기 분해 디바이스는 상기 장착 구조물에 매달려 있는 상기 흐름 인터페이스 디바이스에 매달려 있는 것을 특징으로 하는 증기 전달 시스템.
- 제 10 항에 있어서, 상기 흐름 인터페이스 디바이스는 상기 증기 경로에 연결된 증기 입구 포트에 고체 물질을 기화시키기 위해 가열되는 기화기를 제거가능하게 장착하기 위한 스테이션을 한정하며, 이에 의해 상기 기화기는 상기 장착 구조물에 매달려있는 상기 흐름 인터페이스 디바이스에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 증기 전달 시스템.
- 제 14 항에 있어서, 상기 흐름 인터페이스 디바이스는 고체 물질을 기화시키기 위해 적어도 2개의 가열되는 기화기를 제거가능하게 장착하기 위한 장착 스테이션에 증기 입구 포트를 구비하며, 밸브 시스템은 상기 흐름 경로를 통해 선택된 기 화기로부터 오는 흐름을 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 증기 전달 시스템.
- 제 15 항에 있어서, 각 기화기에 이용되는 상기 흐름 인터페이스 디바이스의 별개의 증기 입구 경로는 공통 증기 전달 경로로 병합되며, 증기 흐름을 제어하기 위해 공통 쓰로틀 밸브는 이 공통 통로를 따라 위치되며, 이 쓰로틀 밸브를 제어하기 위해 제어 시스템이 제공되는 것을 특징으로 하는 증기 전달 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 증기 수용 디바이스는 경로를 따라 반대 동작에 의해 상기 진공 챔버에 대하여 설치되고 제거될 수 있으며, 상기 흐름 인터페이스 디바이스의 전달 연장부의 종단부는 그 경로를 따라 각 설치 및 제거 동작 동안 상기 증기 수용 디바이스의 구조물에 의해 맞물리거나 분리되도록 하는 위치에서 상기 진공 챔버 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 증기 전달 시스템.
- 제 17 항에 있어서, 상기 전달 연장부의 종단부는 상기 증기 수용 디바이스의 표면과 함께 밀봉부를 형성하도록 상기 증기 수용 디바이스의 운동에 의해 이동되도록 적응된 스프링 장착된 캠 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 증기 전달 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 증기 수용 디바이스는 이온 소스이며, 상기 흐름 인터페이스 디바이스는 반응 클리닝 기체의 소스와 연결되며, 전달 돌출부 부분을 통 해 이온 소스로 연장하는 증기 통로는 이온 소스가 활성화될 때 이온화를 위해 기화기로부터 고체로부터 유도된 증기를 전달하도록 적응되며, 상기 전달 돌출부 부분은 이온 소스가 활성화되지 않을 때 반응 클리닝 기체 소스로부터 이온 소스로 반응 클리닝 기체의 흐름을 가능하게 하는 통로를 한정하는 것을 특징으로 하는 증기 전달 시스템.
- 제 19 항에 있어서, 상기 반응 기체 소스는 반응 기체의 흐름을 발생시키기 위해 선구물질 기체나 증기의 흐름을 분해하는 디바이스인 것을 특징으로 하는 증기 전달 시스템.
- 제 20 항에 있어서, 상기 분해 디바이스는 반응 기체의 흐름을 발생시키기 위해 선구물질 기체나 증기의 흐름을 분해하도록 구성된 부수적인 플라즈마 챔버인 것을 특징으로 하는 증기 전달 시스템.
- 제 19 항에 있어서, 상기 증기 경로는 기화기를 제거가능하게 수용하고 이 기화기와 연통하기 위한 장착 스테이션을 한정하는 열 전도성 바디 내에 제공되며, 이 열 전도성 바디를 가열하도록 적응된 가열 시스템이 존재하는 것을 특징으로 하는 증기 전달 시스템.
- 제 22 항에 있어서, 상기 흐름 인터페이스 디바이스는 적어도 2개의 기화기 를 위해 장착 스테이션에 증기 입구 포트를 구비하는 것을 특징으로 하는 증기 전달 시스템.
- 제 23 항에 있어서, 기화기 세트와 결합되며, 이 기화기 세트에서 하나의 기화기는 데카보란에 이용되고 다른 기화기는 옥타데카보란에 이용되는 것을 특징으로 하는 증기 전달 시스템.
- 증기 전달 시스템과 결합된 고진공 하우징 내에 위치된 이온 주입 이온 소스를 구비하는 이온 주입기 이온 소스 시스템으로서,이온화될 증기를 발생시키기 위해 고체 공급 물질을 그 기화 온도로 가열하도록 구성된 적어도 하나의 기화기와;이 기화기로부터 오는 증기를 수용하기 위한 수용 포트로부터 이온 소스로 연장하는 증기 통로를 포함하며,상기 증기 통로는 이온화를 위해 기화기로부터 고체에서 유도된 증기를 전달하기 위해 배열되고,상기 이온 소스는 전기적으로 절연성인 부시와 이 부시에 연결된 장착 구조물을 통해 진공 하우징 내에 장착되며, 상기 이온 소스는 이 부시 및 하우징으로부터 제거가능하며,상기 증기 전달 시스템은 절연성 부시의 이온 소스 측 상에 전기적으로 위치 되며 상기 증기 전달 시스템과 간섭됨이 없이 이온 소스를 제거할 수 있게 이온 소스를 제거하는 경로 밖에 이온 소스 장착 구조물에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 이온 주입기 이온 소스 시스템.
- 제 25 항에 있어서, 상기 이온 소스와 연결된 반응 클리닝 기체의 소스는 또한 이온 소스를 제거하는 경로 밖에서 상기 장착 구조물에 의해 적어도 간접적으로 지지되는 것을 특징으로 하는 이온 주입기 이온 소스 시스템.
- 제 26 항에 있어서, 증기 통로로부터 전달 연장부는 고진공에 노출되는 맞물림 영역에서 이온 소스 구조물에 의해 맞물리거나 분리되도록 하는 위치에서 진공 하우징의 진공 공간 내로 연장하며, 이에 의해 맞물림 영역에서 독성 증기의 누출이 작업자에게 위해(hazard)를 제공하지 않는 것을 특징으로 하는 이온 주입기 이온 소스 시스템.
- 제 25 항에 있어서, 상기 기화기는 이온 소스로 원하는 흐름 압력을 초과하는 압력의 증기를 발생시키도록 구성되고, 이온 소스에 대한 흐름을 조절하기 위해 증가 통로에 쓰로틀 밸브가 포함되고, 이 쓰로틀 밸브를 구비하는 증기 통로는 열 전도성 바디 내에 제공되며, 증기를 발생시키는 기화기의 온도보다 높은 온도로 이 전도성 바디를 유지하도록 적응된 가열 시스템이 존재하며, 상기 열 전도성 바디는 장착 구조물에 매달려 있는 것을 특징으로 하는 이온 주입기 이온 소스 시스템.
- 제 28 항에 있어서, 상기 전도성 바디는 적어도 2개의 기화기를 위해 장착 스테이션에 증기 입구 포트를 한정하며, 상기 전도성 바디 내에는 각 입구로부터 오는 흐름 통로가 존재하며, 밸브 시스템은 기화기로부터 흐름의 선택을 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 이온 주입기 이온 소스 시스템.
- 제 29 항에 있어서, 각 기화기에 이용되는 별개의 증기 입구 통로는 공통 증기 전달 통로로 병합되며, 증기 흐름을 제어하기 위한 쓰로틀 밸브는 이 공통 통로를 따라 위치되며, 증기를 발생시키기 위해 제공된 제어 시스템은 선택된 기화기를 전기적으로 가열시키는 레벨을 변경하기 위해 제어되는 전력 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 이온 주입기 이온 소스 시스템.
- 제 29 항에 있어서, 상기 경로는 실질적으로 수평이며 상기 전도성 바디는 이온 소스의 설치 및 제거 동작과 간섭하지 않도록 하는 위치에서 그 경로 아래에 장착되는 것을 특징으로 하는 이온 주입기 이온 소스 시스템.
- 이온 빔 주입 시스템으로서,제거가능한 이온 소스와 이 이온 소스로부터 오는 이온을 위한 빔 라인을 수용하는 진공 챔버와,상기 이온 소스의 하우징으로부터 이온 소스로 이온화가능한 증기를 전달하 도록 구성된 가열되는 증기 전달 디바이스를 포함하며,상기 증기 전달 디바이스는,기화기 유닛을 위한 장착 스테이션과,상기 이온 소스에 대한 증기의 제어된 흐름을 위한 통로를 한정하며,상기 증기 전달 디바이스는 상기 증기 전달 디바이스의 방해 없이 그 하우징으로부터 이온 소스를 제거할 수 있도록 구성되고 위치되는 것을 특징으로 하는 이온 빔 주입 시스템.
- 제 32 항에 있어서, 상기 증기 전달 디바이스는 실질적으로 상기 이온 소스를 지지하는 전기적으로 절연성인 부시에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 이온 빔 주입 시스템.
- 제 33 항에 있어서, 상기 진공 챔버 내로 상기 증기 전달 디바이스의 전달 연장부는 챔버 내 상기 이온 소스의 입구 통로에 제거가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 이온 빔 주입 시스템.
- 제 34 항에 있어서, 상기 증기 전달 디바이스는 상기 이온 소스에 대한 증기의 흐름을 제어하는 밸브를 수용하는 가열되는 전도성 금속 밸브 블록을 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 빔 주입 시스템.
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