(57)【要約】  高真空チャンバに収容された蒸気受け取り装置に蒸気を供給する。たとえば、イオン注入装置は、高真空チャンバ内に取り外し可能なイオン源を備え、また、蒸気をイオン源に運搬しかつ保守のためのイオン源の取り外しを妨害しない蒸気運搬システムを備える。真空下での高電圧イオン源のような蒸気受け取り装置に蒸気を運搬するため、流れ相互接続装置は、熱伝導性の弁ブロックの形態である。相互接続装置の運搬の拡張は、高真空チャンバ内で、それぞれ取り付け動作および取り外し動作により、取り外し可能な蒸気受け取り装置に自動的に着脱される。イオン注入装置において、流れ相互接続装置または弁ブロック、および反応性洗浄ガス源は、電気的絶縁ブッシング上に干渉しないように取り付けられる。ブッシングは、イオン源を真空ハウジングから隔離し、イオン源は、流れ相互接続装置を妨害することなく取り外すことができる。固体物質のための複数の蒸発装置、反応性ガス洗浄のための設備、および流れ制御のための設備が、流れ相互接続装置に備えられる。【選択図】図１【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気運搬システムであって、前記蒸気運搬システムは、
高真空チャンバと、
前記高真空チャンバ内に取り外し可能に取り付けられる蒸気受け取り装置と、
蒸気流れ通路を画定する流れ相互接続装置と、を備え、
前記流れ相互接続装置は、前記真空チャンバ外に位置する蒸気通路画定部分と、高真空チャンバの外から中へ突き出した蒸気通路画定運搬延長部とを備え、
前記運搬延長部は、前記高真空チャンバに対してシールされる外面を備え、前記高真空チャンバの外側の流れ通路の一部は、蒸気源からの蒸気を前記運搬延長部に運搬するように構成され、前記延長部はさらに、前記高真空チャンバ内の、前記運搬延長部と前記取り外し可能な蒸気受け取り装置に連結する入口通路との間で脱係合可能な流れ接続部を備え、
前記システムは、前記接続部におけるあらゆる漏れが前記真空チャンバの真空部に入ることを可能にする、蒸気運搬システム。
【請求項２】
請求項１に記載の蒸気運搬システムであって、前記蒸気受け取り装置は、取り外しおよび取り付けのための、概ね水平の経路を備え、前記流れ相互接続装置は、前記経路の下の高さで、前記蒸気受け取り装置の取り外しおよび取り付けの動作を妨害しない位置に取り付けられる、蒸気運搬システム。
【請求項３】
請求項２に記載の蒸気運搬システムであって、前記運搬延長部は、前記真空チャンバ内に概ね上方に突き出す、蒸気運搬システム。
【請求項４】
請求項１に記載の蒸気運搬システムであって、前記高真空チャンバ内の前記蒸気受け取り装置は、高電圧イオン源であり、前記流れ相互接続装置は、イオン化可能な蒸気を前記イオン源に導くように構成される、蒸気運搬システム。
【請求項５】
請求項１に記載の蒸気運搬システムであって、前記流れ相互接続装置の前記真空チャンバの外側の部分は、前記蒸気通路の一部を画定する熱伝導体を備え、前記伝導体は、電気加熱器に連結される、蒸気運搬システム。
【請求項６】
請求項１に記載の蒸気運搬システムであって、前記流れ相互接続装置の前記真空チャンバの外側の部分は、加熱される蒸発装置のための取り付け台が画定されるそれぞれのところにおいて、少なくとも２つの蒸気受け取りインターフェースを画定し、前記流れ相互接続装置は、それぞれの蒸発装置から前記運搬延長部を介して前記蒸気受け取り装置に蒸気を運搬するための通路を備える、蒸気運搬システム。
【請求項７】
請求項６に記載の蒸気運搬システムであって、前記相互接続装置は、前記蒸発装置からの蒸気を選択可能にするように構成された弁システムを備える、蒸気運搬システム。
【請求項８】
請求項１に記載の蒸気運搬システムであって、前記システムは、前記蒸気受け取り装置への所望の流れの圧力を越える圧力で蒸気を生成するように構成される蒸発装置とともに用いられ、前記運搬延長部を通り前記蒸気受け取り装置への流れを規制するために、前記流れ相互接続装置の流れ通路にスロットル弁が含まれる、蒸気運搬システム。
【請求項９】
請求項４に記載の蒸気運搬システムであって、前記イオン源は、電気絶縁ブッシングを介して前記真空チャンバ内に取り付けられ、前記流れ相互接続装置は、電気的に前記絶縁ブッシングの前記イオン源側に位置し、さらに、前記流れ相互接続装置は、前記流れ相互接続装置による妨害なく前記イオン源を取り外すことができるように、前記イオン源の取り外し経路の外側に位置する、蒸気運搬システム。
【請求項１０】
請求項９に記載の蒸気運搬システムであって、前記流れ相互接続装置は、前記電気絶縁ブッシングに接続される取り付け構造により支持される、蒸気運搬システム。
【請求項１１】
請求項１０に記載の蒸気運搬システムであって、前記取り付け構造は、前記イオン源が取り付けられる取り付けリングである、蒸気運搬システム。
【請求項１２】
請求項１０に記載の蒸気運搬システムであって、解離装置の形態の反応性ガス源が、前記イオン源の取り外し経路の外側で、少なくとも間接的に前記取り付け構造を介して支持される、蒸気運搬システム。
【請求項１３】
請求項１２に記載の蒸気運搬システムであって、前記解離装置は、前記流れ相互接続装置から吊り下げられ、前記流れ相互接続装置は、前記取り付け構造から吊り下げられる、蒸気運搬システム。
【請求項１４】
請求項１０に記載の蒸気運搬システムであって、前記流れ相互接続装置は、前記蒸気通路に接続される蒸気入口ポートにおいて、固体物質を蒸発させるための加熱される蒸発装置を取り外し可能に取り付けるための台を画定し、前記蒸発装置は前記流れ相互接続装置に支持され、前記流れ相互接続装置は前記取り付け構造から吊り下げられる、蒸気運搬システム。
【請求項１５】
請求項１４に記載の蒸気運搬システムであって、前記流れ相互接続装置は、固体物質を蒸発させる少なくとも２つの加熱される蒸発装置を取り外し可能に取り付けるための取り付け台において、蒸気入口ポートを有し、弁システムが、選択された蒸発装置から前記流れ通路を通る流れを可能にする、蒸気運搬システム。
【請求項１６】
請求項１５に記載の蒸気運搬システムであって、前記流れ相互接続装置の別々の蒸気入口通路は、共通の蒸気運搬通路に併合されるそれぞれの蒸発装置専用であり、蒸気流れを制御するための共通スロットル弁が、前記共通通路に沿って位置し、制御システムが前記スロットル弁を制御するために提供される、蒸気運搬システム。
【請求項１７】
請求項１に記載の蒸気運搬システムであって、前記蒸気受け取り装置は、経路に沿う反対方向の運動により、前記真空チャンバに対して取り付けおよび取り外し可能であり、前記流れ相互接続装置の前記運搬延長部の終端部は、前記真空チャンバ内に、経路に沿ったそれぞれの取り付けおよび取り外し動作の間、前記蒸気受け取り装置の構造により係合および脱係合する位置に、配置される、蒸気運搬システム。
【請求項１８】
請求項１７に記載の蒸気運搬システムであって、前記運搬延長部の前記終端部は、前記蒸気受け取り装置の表面とのシールを形成するための、蒸気受け取り装置の運動により変位する、ばねに付勢されるカム部材を有する、蒸気運搬システム。
【請求項１９】
請求項１に記載の蒸気運搬システムであって、前記蒸気受け取り装置はイオン源であり、前記流れ相互接続装置は反応性洗浄ガス源に連結され、前記運搬延長部の一部を通って前記イオン源へ延びる蒸気通路は、イオン源にエネルギーが与えられたとき、固体由来の蒸気を蒸発装置から運搬し、前記突起部の一部は、前記イオン源にエネルギー供給が中断されたとき、反応性洗浄ガス源からの反応性洗浄ガスの前記イオン源への流れを可能にする、蒸気運搬システム。
【請求項２０】
請求項１９に記載の蒸気運搬システムであって、前記反応性ガス源は、反応性ガスの流れを生成するため、先駆物質ガスまたは蒸気の流れを解離するための装置である、蒸気運搬システム。
【請求項２１】
請求項２０に記載の蒸気運搬システムであって、前記解離装置は、先駆物質ガスまたは蒸気の流れを解離するように構成された、補足的なプラズマチャンバである、蒸気運搬システム。
【請求項２２】
請求項１９に記載の蒸気運搬システムであって、前記蒸気通路は、蒸発装置を取り外し可能に受け入れかつ蒸発装置と情報伝達するための取り付け台を画定する熱伝導体内に提供され、前記伝導体を加熱するように構成された加熱システムが存在する、蒸気運搬システム。
【請求項２３】
請求項２２に記載の蒸気運搬システムであって、前記流れ相互接続装置は、少なくとも２つの蒸発装置のための取り付け台に、蒸気入口ポートを備える、蒸気運搬システム。
【請求項２４】
請求項２３に記載の蒸気運搬システムであって、前記蒸気運搬システムは、１組の蒸発装置と組み合わされ、前記組のうちの一方の蒸発装置はデカボラン専用であり、他方はオクタデカボラン専用である、蒸気運搬システム。
【請求項２５】
イオン注入イオン源システムであって、蒸気運搬システムと組み合わされた高真空ハウジング内に配置された、イオン注入イオン源を有し、
前記蒸気運搬システムは、イオン化される蒸気を生成するために、固体供給物質をその物質の蒸発温度まで加熱するように構成された少なくとも１つの蒸発装置と、
前記蒸発装置からの蒸気のための受け取りポートから前記イオン源に延びる蒸気通路と、を備え、
前記蒸気通路は、イオン化のために、前記蒸発装置からの固体由来の蒸気を運搬するように配置され、
前記イオン源は、電気絶縁ブッシングおよび前記ブッシングに接続された取り付け構造を介して前記真空ハウジングに取り付けられ、前記イオン源は、前記ブッシングおよび前記ハウジングから取り外し可能であり、
前記蒸気運搬システムは、電気的に、前記絶縁ブッシングのイオン源側に位置し、また、前記イオン源の取り外し経路の外側で、前記蒸気運搬システムによる妨害なしに前記イオン源の取り外しを可能にするような手法で、イオン源取り付け構造により支持される、イオン注入イオン源システム。
【請求項２６】
請求項２５に記載のイオン源システムであって、前記イオン源に連結された反応性洗浄ガス源が、前記取り付け構造により、前記イオン源の取り外し経路の外側で、少なくとも間接的に支持される、イオン源システム。
【請求項２７】
請求項２６に記載のイオン源システムであって、前記蒸気通路からの運搬延長部が、高真空にさらされる係合領域におけるイオン源構造により、係合および脱係合する位置に、前記真空ハウジングの退避した空間内に延びることで、前記係合領域における有毒蒸気の漏れが、作業者に危険を生じさせない、イオン源システム。
【請求項２８】
請求項２５に記載のイオン源システムであって、前記蒸発装置は、前記イオン源への所望の流れの圧力を越える圧力で蒸気を生成するように構成され、前記イオン源への流れを規制するために、スロットル弁が、前記蒸気通路に含まれ、前記スロットル弁を含む前記蒸気通路は、熱伝導体内に提供され、前記伝導体を、蒸気を生成する蒸発装置の温度よりも高い温度に維持するように構成された加熱システムが存在し、前記伝導体は、前記取り付け構造から吊り下げられる、イオン源システム。
【請求項２９】
請求項２８に記載のイオン源システムであって、前記伝導体は、少なくとも２つの蒸発装置の取り付け台に、蒸気入口ポートを画定し、前記伝導体内に、それぞれの入口からの流れ通路、および蒸発装置からの流れの選択を可能にする弁システムが存在する、イオン源システム。
【請求項３０】
請求項２９に記載のイオン源システムであって、別々の蒸気入口通路は、共通の蒸気運搬通路に併合される、それぞれの蒸発装置専用であり、蒸気流れを制御するためのスロットル弁が、前記共通通路に沿って配置され、蒸気発生のために提供される制御システムが、選択された蒸発装置の電気加熱のレベルを変更するための、制御される電源回路を含む、イオン源システム。
【請求項３１】
請求項２９に記載のイオン源システムであって、前記経路は、実質的に水平であり、
前記伝導体は、前記経路より下に、イオン源の取り付けおよび取り外し動作を妨害しない位置に取り付けられる、イオン源システム。
【請求項３２】
イオンビーム注入システムであって、取り外し可能なイオン源および前記イオン源からのイオンのためのビームラインを収容する真空チャンバを備え、前記システムはさらに、イオン化可能な蒸気を前記ハウジングから前記イオン源に運搬する、加熱される蒸気運搬装置を備え、前記蒸気運搬装置は、蒸発装置ユニットのための取り付け台および前記イオン源への蒸気の制御された流れのための通路を画定し、前記蒸気運搬装置は、前記蒸気運搬装置を妨害せずに、前記ハウジングから前記イオン源の取り外しを可能にするように、構成および配置される、イオンビーム注入システム。
【請求項３３】
請求項３２に記載のイオン注入システムであって、前記蒸気運搬装置は、実質的に、電気絶縁ブッシングに支持され、前記ブッシングは、イオン源を支持する、イオン注入システム。
【請求項３４】
請求項３３に記載のイオン注入システムであって、前記真空チャンバ内への前記蒸気運搬装置の運搬延長部が、取り外し可能に、前記チャンバ内のイオン源の入口通路へつながる、イオン注入システム。
【請求項３５】
請求項３４に記載のイオン注入システムであって、蒸気運搬装置は、前記イオン源への蒸気の流れを制御する弁を収容する、加熱される伝導性金属弁ブロックを有する、イオン注入システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気の発生および高真空チャンバ内の蒸気受け取り装置への蒸気の運搬に関する。また、本発明は、半導体装置および材料の製造におけるイオン注入のためのイオンビームを提供する、イオン化可能な蒸気の高電圧イオン源への運搬に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業界においては、高度に有毒でありかつ不安定な物質を、蒸気の状態で高真空システム内の装置に運搬することがしばしば望まれる。このような装置は、部品を洗浄または取り換える定期的な保守が必要であり、また、蒸気物質の再充填が必要であり、さらに、メンテナンスサービスが必要である。再充填または保守のそれぞれの場合には、真空シールをはずし、再係合させる必要があり、また、安全確保のために再検査を実行する必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
多くの厳しい要求を持つ、このような蒸気運搬の特に重要な例は、半導体装置の製造のためのドープ物質の取り扱いである。このような場合、室温で低い蒸気圧を備える高度に有毒な固体物質から、正確に制御された流れの蒸気流を生成させることである。これは、昇華を生じさせるために、慎重な固体の加熱が必要であり、また、蒸気の慎重な取り扱いが必要である。これは、解離（disassociation）の危険、流れ経路中での望まれない凝縮、および他の物質と接触したときの反応があるからである。作業者の安全を確保するための設備もまた必要である。このような、蒸気運搬のための改良されたシステムが必要である。
【０００４】
特に、イオンビーム注入システムでは、イオン源でイオン化された蒸気が、加速され、質量分析され、ターゲット基板に注入されるイオンビームを生成する、改良された蒸気運搬へのニーズがある。このようなイオン化システムでは、装置の使用期間、すなわち必要な保守時期の間隔を長くすると同時に、あらゆる要求に適合することが望まれる。これを行う有利な方法は、高度な反応性を有する薬剤を用いた、通常状態（in situ）でのシステムの部品を洗浄を提供することであるが、これは、安全性に関するさらなる懸念を生じさせる。
【０００５】
また、１つの装置で、異なる蒸発温度を持つ多様な異なる原料物質を採用できる、安全でありかつ信頼性のある蒸気運搬システムへのニーズがある。
さらに、業者から入手した供給物質の運搬から、供給物質で満たされる蒸発器の蒸気受け取りシステムへの接続までを、効率的かつ安全に促進する方法に対するニーズもある。これは、人の習熟しやすさを確保するために、標準化された手法により達成されることが好ましい。
【０００６】
このような状況の中で、以上のようなあらゆるニーズが存在する場合は、デカボランおよびオクタデカボラン蒸気流、およびカルボラン蒸気を、ボロン注入物を生成するためのイオンビーム注入を実行するのに適合した流れで、イオン源に供給する場合である。
【０００７】
このようなニーズは、また、より一般的に半導体製造のために大きな分子の蒸気流を供給するときにも生じる。例として、例えばヒ素およびリンのようなｎ型ドープのための大きな分子；注入されたドープ種の拡散を防止する、または、不純物を除く（トラップする）、または、基板の結晶構造をアモルファス化する、共注入プロセスのための炭素の大きな分子；結晶構造のいわゆる「ストレスエンジニアリング（stress engineering）」のための炭素の大きな分子またはその他の分子（例えば、ＰＭＯＳトランジスタの結晶圧縮または、ＮＭＯＳトランジスタの結晶張力を適用するため）；半導体製造工程での熱履歴およびアニーリング工程中の望ましくない拡散を削減することを含むその他の目的のための大きな分子；の蒸気流が含まれる。
【０００８】
これらのニーズは、イオンビーム注入を用いる実践に当てはまり、また、ボロンの大きな分子堆積、および、原子層堆積または他のタイプの層や堆積物を生成するための他の種に適用できる。この技術は、例えば、ＰＬＡＤ（プラズマドーピング）、ＰＰＬＡＤ（パルスプラズマドーピング）およびＰＩ３（プラズマ浸漬イオンドーピング）を含むプラズマ浸漬；原子層堆積（ＡＬＤ）；または化学気相成長（ＣＶＤ）などを採用することができる。
【０００９】
ここに説明されたニーズおよび以下に説明される創意に富む側面は、半導体基板の浅い深さでの高密度半導体デバイスの製造に特に当てはまり、これにはコンピュータチップ、コンピュータメモリ、フラットパネルディスプレイ、光揮発性デバイス、および他の製品の製造における、ＣＭＯＳおよびＮＭＯＳトランジスタやメモリＩＣなどが含まれる。
【００１０】
蒸気またはプロセスガスの発生、および蒸気またはガスを消費するデバイスへの運搬は、また、ここに開示される特長により利益をえる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の側面は、蒸気運搬システムであって、前記蒸気運搬システムは、高真空チャンバと、前記高真空チャンバ内に取り外し可能に取り付けられる蒸気受け取り装置と、蒸気流れ通路を画定する流れ相互接続装置と、を備え、前記流れ相互接続装置は、前記真空チャンバ外に位置する蒸気通路画定部分と、高真空チャンバの外から中へ突き出した蒸気通路画定運搬延長部とを備え、前記運搬延長部は、前記高真空チャンバに対してシールされる外面を備え、前記高真空チャンバの外側の流れ通路の一部は、蒸気源からの蒸気を前記運搬延長部に運搬するように構成され、前記延長部はさらに、前記高真空チャンバ内の、前記運搬延長部と前記取り外し可能な蒸気受け取り装置に連結する入口通路との間で脱係合可能な流れ接続部を備え、前記システムは、前記接続部におけるあらゆる漏れが前記真空チャンバの真空部に入ることを可能にする。
【００１２】
本発明のこの側面に関する実施形態は、１つまたはそれ以上の以下の特徴を備えることができる。
前記蒸気受け取り装置は、取り外しおよび取り付けのための、概ね水平の経路を備え、前記流れ相互接続装置は、前記経路の下の高さで、前記蒸気受け取り装置の取り外しおよび取り付けの動作を妨害しない位置に取り付けられる。
【００１３】
前記運搬延長部は、前記真空チャンバ内に概ね上方に突き出す。
前記高真空チャンバ内の前記蒸気受け取り装置は、高電圧イオン源であり、前記流れ相互接続装置は、イオン化可能な蒸気を前記イオン源に導くように構成される。
【００１４】
前記流れ相互接続装置の前記真空チャンバの外側の部分は、前記蒸気通路の一部を画定する熱伝導体を備え、前記伝導体は、電気加熱器に連結される。
前記流れ相互接続装置の前記真空チャンバの外側の部分は、加熱される蒸発装置のための取り付け台が画定されるそれぞれのところにおいて、少なくとも２つの蒸気受け取りインターフェースを画定し、前記流れ相互接続装置は、それぞれの蒸発装置から前記運搬延長部を介して前記蒸気受け取り装置に蒸気を運搬するための通路を備える。
【００１５】
前記相互接続装置は、前記蒸発装置からの蒸気を選択可能にするように構成された弁システムを備える。
前記システムは、前記蒸気受け取り装置への所望の流れの圧力を越える圧力で蒸気を生成するように構成される蒸発装置とともに用いられ、前記運搬延長部を通り前記蒸気受け取り装置への流れを規制するために、前記流れ相互接続装置の流れ通路にスロットル弁が含まれる。
【００１６】
ここで、蒸気受け取り装置はイオン源であり、前記イオン源は、電気絶縁ブッシングを介して前記真空チャンバ内に取り付けられ、前記流れ相互接続装置は、電気的に前記絶縁ブッシングの前記イオン源側に位置し、さらに、前記流れ相互接続装置は、前記流れ相互接続装置による妨害なく前記イオン源を取り外すことができるように、前記イオン源の取り外し経路の外側に位置する。好ましい場合として、前記流れ相互接続装置は、前記電気絶縁ブッシングに接続される取り付け構造により支持され、特に好ましい例として、前記取り付け構造は、前記イオン源が取り付けられる取り付けリングである。また、好ましい場合として、本装置は、イオン源の取り付けおよび取り外しの経路の下に吊り下げられる。他の場合として、解離装置の形態の反応性ガス源が、前記イオン源の取り外し経路の外側で、少なくとも間接的に前記取り付け構造を介して支持される。前記解離装置は、前記流れ相互接続装置から吊り下げられ、前記流れ相互接続装置は、前記取り付け構造から吊り下げられる。好ましくは、前記流れ相互接続装置は、前記蒸気通路に接続される蒸気入口ポートにおいて、固体物質を蒸発させるための加熱される蒸発装置を取り外し可能に取り付けるための台を画定し、前記蒸発装置は前記流れ相互接続装置に支持され、前記流れ相互接続装置は前記取り付け構造から吊り下げられる。好ましい場合として、前記流れ相互接続装置は、固体物質を蒸発させる少なくとも２つの加熱される蒸発装置を取り外し可能に取り付けるための取り付け台において、蒸気入口ポートを有し、弁システムが、選択された蒸発装置から前記流れ通路を通る流れを可能にする。好ましくは、前記流れ相互接続装置の別々の蒸気入口通路は、共通の蒸気運搬通路に併合されるそれぞれの蒸発装置専用であり、蒸気流れを制御するための共通スロットル弁が、前記共通通路に沿って位置し、制御システムが前記スロットル弁を制御するために提供される。
【００１７】
また、本発明の第１の側面の好ましい実施形態として、前記蒸気受け取り装置は、経路に沿う反対方向の運動により、前記真空チャンバに対して取り付けおよび取り外し可能であり、前記流れ相互接続装置の前記運搬延長部の終端部は、前記真空チャンバ内に、経路に沿ったそれぞれの取り付けおよび取り外し動作の間、前記蒸気受け取り装置の構造により係合および脱係合する位置に、配置される。
【００１８】
好ましい実施形態では、前記運搬延長部の前記終端部は、前記蒸気受け取り装置の表面とのシールを形成するための、蒸気受け取り装置の運動により変位する、ばねに付勢されるカム部材を有する。
【００１９】
さらに、本発明の第１の側面の好ましい実施形態では、前記蒸気受け取り装置はイオン源であり、前記流れ相互接続装置は反応性洗浄ガス源に連結され、前記運搬延長部の一部を通って前記イオン源へ延びる蒸気通路は、イオン源にエネルギーが与えられたとき、固体由来の蒸気を蒸発装置から運搬し、前記突起部の一部は、前記イオン源にエネルギー供給が中断されたとき、反応性洗浄ガス源からの反応性洗浄ガスの前記イオン源への流れを可能にする。好ましくは、前記反応性ガス源は、反応性ガスの流れを生成するため、先駆物質ガスまたは蒸気の流れを解離するための装置であり、好ましくは、前記解離装置は、先駆物質ガスまたは蒸気の流れを解離するように構成された、補足的なプラズマチャンバである。
【００２０】
また、蒸気受け取り装置はイオン源であり、前記蒸気通路は、蒸発装置を取り外し可能に受け入れかつ蒸発装置と情報伝達するための取り付け台を画定する熱伝導体内に提供され、前記伝導体を加熱するように構成された加熱システムが存在する。好ましい例では、前記流れ相互接続装置は、少なくとも２つの蒸発装置のための取り付け台に、蒸気入口ポートを備え、好ましくは、前記蒸気運搬システムは、１組の蒸発装置と組み合わされ、前記組のうちの一方の蒸発装置はデカボラン専用であり、他方はオクタデカボラン専用である。
【００２１】
本発明の他の側面によれば、イオン注入イオン源システムが提供され、蒸気運搬システムと組み合わされた高真空ハウジング内に配置された、イオン注入イオン源を有し、前記蒸気運搬システムは、イオン化される蒸気を生成するために、固体供給物質をその物質の蒸発温度まで加熱するように構成された少なくとも１つの蒸発装置と、前記蒸発装置からの蒸気のための受け取りポートから前記イオン源に延びる蒸気通路と、を備え、前記蒸気通路は、イオン化のために、前記蒸発装置からの固体由来の蒸気を運搬するように配置され、前記イオン源は、電気絶縁ブッシングおよび前記ブッシングに接続された取り付け構造を介して前記真空ハウジングに取り付けられ、前記イオン源は、前記ブッシングおよび前記ハウジングから取り外し可能であり、前記蒸気運搬システムは、電気的に、前記絶縁ブッシングのイオン源側に位置し、また、前記イオン源の取り外し経路の外側で、前記蒸気運搬システムによる妨害なしに前記イオン源の取り外しを可能にするような手法で、イオン源取り付け構造により支持される。
【００２２】
本発明のこの側面に関する実施形態は以下の１つまたはそれ以上の特徴を備えることができる。
前記イオン源に連結された反応性洗浄ガス源が、前記取り付け構造により、前記イオン源の取り外し経路の外側で、少なくとも間接的に支持される。
【００２３】
前記蒸気通路からの運搬延長部が、高真空にさらされる係合領域におけるイオン源構造により、係合および脱係合する位置に、前記真空ハウジングの退避した空間内に延びることで、前記係合領域における有毒蒸気の漏れが、作業者に危険を生じさせない。好ましくは、前記蒸発装置は、前記イオン源への所望の流れの圧力を越える圧力で蒸気を生成するように構成され、前記イオン源への流れを規制するために、スロットル弁が、前記蒸気通路に含まれ、前記スロットル弁を含む前記蒸気通路は、熱伝導体内に提供され、前記伝導体を、蒸気を生成する蒸発装置の温度よりも高い温度に維持するように構成された加熱システムが存在し、前記伝導体は、前記取り付け構造から吊り下げられる。また、好ましくは、前記伝導体は、少なくとも２つの蒸発装置の取り付け台に、蒸気入口ポートを画定し、前記伝導体内に、それぞれの入口からの流れ通路、および蒸発装置からの流れの選択を可能にする弁システムが存在する。有利には、別々の蒸気入口通路は、共通の蒸気運搬通路に併合される、それぞれの蒸発装置専用であり、蒸気流れを制御するためのスロットル弁が、前記共通通路に沿って配置され、蒸気発生のために提供される制御システムが、選択された蒸発装置の電気加熱のレベルを変更するための、制御される電源回路を含む。好ましくは、前記経路は、実質的に水平であり、前記伝導体は、前記経路より下に、イオン源の取り付けおよび取り外し動作を妨害しない位置に取り付けられる。
【００２４】
本発明の他の側面は、イオンビーム注入システムであって、取り外し可能なイオン源および前記イオン源からのイオンのためのビームラインを収容する真空チャンバを備え、前記システムはさらに、イオン化可能な蒸気を前記イオン源に運搬する、加熱される蒸気運搬装置を備え、前記蒸気運搬装置は、蒸発装置ユニットのための取り付け台および前記イオン源への蒸気の制御された流れのための通路を画定し、前記蒸気運搬装置は、前記蒸気運搬装置を妨害せずに、前記イオン源の取り外しを可能にするように、構成および配置される。
【００２５】
本発明のこの側面の実施形態は以下の１つまたはそれ以上の特徴を含むことができる。
前記蒸気運搬装置は、実質的に、電気絶縁ブッシングに支持され、前記ブッシングは、イオン源を支持する。
【００２６】
前記真空チャンバ内への前記蒸気運搬装置の運搬延長部が、取り外し可能に、前記チャンバ内のイオン源の入口通路へつながる。
蒸気運搬装置は、前記イオン源への蒸気の流れを制御する弁を収容する、加熱される伝導性金属弁ブロックを有する。
【００２７】
上述した特徴を持つ１つまたはそれ以上の装置の詳細は、添付図面とともに以下に説明される。本発明のその他の特徴、目的および利点は、詳細な説明、図面および特許請求の範囲から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
図１を参照すると、流れ相互接続システムの流れ相互接続装置１０が、高真空チャンバ２０に接続されており、流れ相互接続装置は、真空チャンバの外側に位置する部分８および真空チャンバに突き出した延長部９を有する。相互接続装置１０の部分８は、外部蒸発装置１４が取り外し可能に気密のインターフェースＩに取り付けられる部分に取り付け部１２を備える。
【００２９】
蒸発装置１４はキャニスター型であり、蒸発させる供給物質の供給量を含む底部を備え、また、取り外し可能な頂部部材を備える。頂部は、符号１９により概略的に示される、蒸発装置の加熱器が関連付けられている。相互接続システムは、供給物質から蒸気を生成する蒸発装置の加熱器の電力Ｐ１４を制御する加熱器制御回路３３を含む。蒸気流通路１６は、蒸発装置からインターフェースＩを介して、隣接する停止弁１５を通り、それから部分８および延長部９を通るように、相互接続装置１０内を延びる。延長部９は、真空気密シール２１で、真空チャンバ２０のハウジングに対してシールされている。
【００３０】
シールされた脱係合可能な接続部は、高真空チャンバ内に、延長部９と蒸気受け取り装置２２との間に形成される。この接続点はインターフェースII（境界部II）として言及される。
【００３１】
この配置に関し、外部蒸発装置１４と蒸気受け取り装置２２との両方の迅速な取り外しおよび保守は、流れ相互接続装置１０の真空チャンバ２０のハウジングへの接続点でのシール２１を妨害することなく行うことが可能である。蒸気受け取り装置２２の保守を行うため、インターフェースIIにおける流れの取り外し、再接続の繰り返しにもかかわらず、インターフェースIIはその位置のために、作業者へのリーク事故の危険性がない。漏れが生じる範囲に関し、漏れは真空チャンバ２０内に制限され、また漏れは真空ポンプおよび関連する排出物処理システム２５により取り除かれる。
【００３２】
インターフェースIIにおけるシステムの好ましい実施形態では、蒸気受け取り装置の取り付け動作により、真空チャンバ内で接続が確立される。図１の例において、蒸気受け取り装置２２は、装置２２が取り外し可能な接続部２３において、真空チャンバの表面上をシールするまで、経路Ａに沿った運動により取り付けられる。この運動により取り付けられると、蒸気受け取り装置２２は、真空室２０内で、インターフェースIIで、延長部９に係合しシールするように構成される。例えば、近接して嵌合する表面を合わせたラビリンス真空シールを有効に形成するように構成することができる。同様に、蒸気受け取り装置２２は、真空チャンバ２０のハウジングの流れ相互接続装置１０へのシール２１を妨害することなくインターフェースIIにおけるシールを破るような方法により、経路Ａに沿った反対の運動により、真空チャンバから取り外し可能に構成される。
【００３３】
図１Ａ乃至１Ｃは、高真空チャンバ２０´内のインターフェースIIでのシールの形態の機構を示している。高真空チャンバ２０´のハウジングはインターフェースフランジ２０Ｆを含み、インターフェースフランジ２０Ｆは、真空気密な手法でハウジングに結合されており、下方に向いた開口を備えている。
【００３４】
流れ相互接続装置１０´は、熱伝導ブロックの形態であり、蒸気流れ通路を画定する。これは、ハウジングフランジ２０Ｆ上にブロックを、真空気密な手法で取り付けるように構成されるカラー６を含む。ブロック１０´に結合およびシールされるネック部材７は、蒸気通路の延長部を画定する。ネック部材７は、カラー６から突出し、チャンバーフランジ２０Ｆを通り、高真空チャンバ２０´に入る。
【００３５】
たとえばテフロンなどのばねで付勢された接続器シール部材５は、ネック部材７の通路の円筒形部分の中に緊密に嵌合する管状ステム５Ａを備える。ステム５Ａは、蒸気受け取り装置２２´の取り付け通路内に上方に延び、水平上向きのシール面を画定する頂部頭５Ｂで終端する。頭部５Ｂは、角のカム面５Ｃを備え、装置２２´の対応するカム面２２Ｃ´に係合するように配置される。
【００３６】
図１Ａにおいて、カム面５Ｃおよび２２Ｃ´は、分離した状態で示され、蒸気受け取り装置２２´が取り付けのために経路Ａに沿って右に動く。図１Ｂにおいて、装置２２´は、カム面が係合する位置まで進んでいる。図１Ｃにおいて、取り付けは、装置２２´の取り付けフランジにより完成し、高真空チャンバ２０´の対応するフランジ面の上に着座し、真空気密シール２３を形成している。ばね付勢されたテフロン部材５は、下方に押され、その平坦な上面は、装置２２´の、下方に向いた対応する平坦面に係合する。これらの噛み合い面は効果的にラビリンスシールを形成する。他のラビリンスシールが、ネック部材７における通路の円筒形面と接続器５のステム５Ａとの緊密な嵌合により形成される。流れ受け取り装置２２´が着座したら、ネック部材７の通路および蒸気受け取り装置２２´は、蒸気の運搬が可能になるように整合する。
【００３７】
蒸気受け取り装置２２´の取り外しに関しては、動作は逆になる。
当業者は、他の結合構成も採用可能であることを理解されたい。一例は、軸方向に整合した係合表面であり、たとえば、円錐形または四角錐形の接続器の面である。他の場合において、真空受け取り装置が着座した後、逆の動きが可能なアクチュエータ機構が、真空ハウジング内の部分間のシール接続を完了させるために駆動されてもよい。
【００３８】
再び図１を参照すると、好ましい実施形態として、流れ相互接続装置１０は、蒸発する異なる物質を含む複数の蒸発装置を受け入れるように構成される。各蒸発装置は、蒸発装置の温度Ｔ１４を測定する温度センサを備え、測定された温度Ｔ１４は、相互接続システムの蒸発装置の加熱制御回路３３に送られる。ユニットの頂部の温度を測定することが図示されているが、代替的に、底部付近の温度を有効に測定するように温度センサを配置してもよく、あるいは、その両者の位置の温度を監視してもよい。各蒸発装置は、特定の原料物質のためのものであり同定装置３０を備える。流れ相互接続装置１０は相補認識装置３２を有する。認識装置３２は、蒸発装置加熱制御回路３３に制御信号Ｃ１４を提供し、これに応答して、制御回路３３は、特定の蒸発装置の加熱装置へ付与する電力の上限を含むそれぞれの供給物質を加熱するための安全な温度範囲を確立する。一例として、好ましい実施形態において、流れ相互接続装置１０は、それぞれ、デカボラン、オクタデカボランを含むように特化された蒸発装置１４´、１４´´  を受け入れるように構成される。蒸発装置は、明瞭に異なる同定装置３０を備える。蒸発装置が相互接続装置１０に取り付けられると、認識装置３２は、蒸発装置１４´または１４´´を認識し、それぞれの認識信号Ｃ１４´またはＣ１４´´を提供する。好ましい実施形態において、例えば、デカボラン蒸発装置によって発生させられた認識信号Ｃ１４´は、加熱制御回路３３に、デカボランを蒸発させるのに適切な加熱範囲を設定し、蒸発装置を約３５Ｃより上に加熱することを防止する。一方、オクタデカボラン蒸発装置によって発生させられた認識信号Ｃ１４´´は、加熱制御回路３３に、オクタデカボランを蒸発させるのに適切な加熱範囲を設定し、蒸発装置を約１３５Ｃより上に加熱することを防止する。他の物質用の蒸発装置は、他の同定装置を備え、相互接続装置の制御ユニットに、他の温度または他の適切な操作条件を設定できるように認識可能である。
【００３９】
好ましい実施形態において、流れ相互接続装置１０は、例えば機械加工されたアルミニウムのブロック形成部分により形成された熱伝導体を有する。弁が取り付けられると、弁の弁本体のように、熱伝導体ブロックは有効に機能する。本体を通る真空気密蒸気通路は、インターフェースIからインターフェースIIまで延びる。本体は、符号１１により概略的に示され、回路１３により制御される加熱器に熱的に接続されている。回路１３は、蒸発装置１４からの温度入力Ｔ１４、および流れ相互接続装置１０の伝導体からの温度入力Ｔ１０を持つ。回路１３は、加熱器１１が伝導体を制御された温度に維持するように構成される。例えば、各蒸発装置１４の温度よりも高い温度に制御され、しかし安全な温度より低い温度に制御される。これは、例えば、蒸発させられる各物質の解離温度よりより低い温度である。
【００４０】
システムの加熱器は、様々な形態とすることができ、たとえば、従来の電気カートリッジやバンドヒーターとすることができ、また、加熱器は、１つ以上の加熱領域に配置することができる。例えば、有利には、蒸発装置をＴ１に加熱するための加熱領域１、相互接続装置１０を加熱するための加熱領域２、蒸気受け取り装置２２のための加熱領域３を設けることができる。加熱領域はおのおのの加熱要素および温度センサを有し、１つの配置として、温度はＴ１からＴ２へと蒸発装置から蒸気受け取り装置のインターフェースIIまでの経路に沿って上昇し、たとえばＴ１＜Ｔ２＜Ｔ３のように、全ての温度が、蒸発する物質のための安全制限より低い温度Ｔ３に制限される。
【００４１】
図１Ｄを参照すると、好ましい実施形態として、蒸発装置は、断熱キャニスター本体１４Ａを底部区分または底部部材として、および取り外し可能な頂部区分または閉鎖部材１４Ｂを備える。本体１４Ａは、連続的に昇華する固体供給物質の投入量を保持するために、頂部開口および例えば１リットルの容積を備える。取り外し可能な頂部部材１４Ｂは、弁Ｖ１を備える。頂部部材および底部部材、および好ましくはさらに弁は、たとえばアルミニウムのような熱伝導性物質を備える。弁は、頂部の本体１４Ｂ内に位置し、これにより弁は、実質的に本体の温度に維持される。
【００４２】
有利には、蒸発装置の頂部部材だけが電気的に加熱される。キャニスター本体内の固体物質は、取り外し可能な頂部区域と底部区域との間の境界部を通り、また、加熱器からの熱伝導により加熱される底部区域の側壁と底壁とを通る熱移動により広範囲に加熱される。この手法においては、頂部部材を通る蒸気の温度Ｔ１が昇華される固体原料物質の温度よりも高くなることが保障される。
【００４３】
前述したように、蒸発装置キャニスターユニットの取り外し可能な頂部閉鎖体における加熱器の場所は、様々な温度での蒸発する物質の供給量がユニットの底部に位置しているので、当業者にとってよい実践ではないかもしれない。取り外し可能な頂部と底部区分との間の境界の熱抵抗、および、熱容量（thermal mass） に関連する熱移動の距離および反応の遅さは、熱の外部への損失と同様、好ましくない。しかし、この配置によって有意な効果が得られ、好適な実施形態において、内在する不利益は避けることができ、または無視できる。
【００４４】
このように、説明されるシステムは、物質から生成される蒸気が、温度が上昇する通路を通ることを保障し、蒸気は、発生点から弁Ｖ１を通り、流れ相互接続装置１０まで移動する。同様に、蒸気利用の点に先立つ蒸気受け取り装置２２の一部は、流れ相互接続装置１０の温度よりも高く温度を保持するように構成された他の加熱領域を画定する。
【００４５】
図２の概念図を参照すると、流れ相互接続装置は、いくつかは図示されていないが、図１のシステムのあらゆる特徴を備え、また、複数の蒸発装置取り付け台を画定する。２つの取り付け台１２Ａおよび１２Ｂが図示されている。
【００４６】
個別の流れ通路１６Ａおよび１６Ｂは、それぞれ、取り付け台１２Ａおよび１２Ｂから、装置１０Ａの熱伝導体の部分８の長さを部分的に通って延びる。通路１６Ａおよび１６Ｂは、接合点Ｘで合併する。共通の蒸気流通路１６Ｃは、８Ａの残りの部分を延び、相互接続装置１０Ａの延長部９を通り、インターフェースIIに至る、インターフェースIIで、蒸気は装置２２に運搬される。装置１０の停止弁１５Ａおよび１５Ｂは、個別の流れ通路１６Ａおよび１６Ｂに関連付けられる。リンク１７で示されるように、弁１５および１５Ｂはインターロックされている。これは、図示の場合において、各弁が、他の弁が開く前に閉じることを保証するようになされる。これは、通路１６Ａおよび１６Ｂの同時の流れを防止する。
【００４７】
流れ相互接続装置１０Ａは、このように、高真空チャンバ２０への相互接続装置１０Ａのシール接続を妨害することなく、２つの蒸発装置の取り外しおよび保守のための容易なアクセスを提供する。これは、他の蒸発装置が、同じ原料物質を含み、蒸気を生成するときに、一方の蒸発装置の保守を実行し、充填を可能にする。また、異なる種類の蒸発装置を、選択された使用のために取り付けることができる。インターフェースIに、蒸発装置キャニスターのシステムの他の部分からの断熱部を提供することにより、ユニットに残っている物質の量が実質的に劣化しないように、駆動していないユニットを冷却することを可能にする。
【００４８】
図３を参照すると、流れ接続装置は、いくつかは図示しないが、図２のシステムのあらゆる特徴を備えている。また、共通通路１６Ｃにおいて、図３の流れ相互接続装置１０Ｂは、流れ制御装置、または圧力監視装置２６の前のスロットル弁２４を備える。これらは、流れ相互接続システムの流れ及び加熱制御装置２８に接続される。制御装置２８は、各蒸発装置１４Ａおよび１４Ｂの温度検出ラインＴ１４ＡおよびＴ１４Ｂ、加熱電力ラインＰ１４ＡおよびＰ１４Ｂに接続される。取り付け台の認識装置３２Ａおよび３２Ｂは、特定の物質用の蒸発装置１４Ａおよび１４Ｂ上の同定装置３０Ａおよび３０Ｂと相互作用する。認識装置は、蒸発装置の種類の同一性を、流れおよび加熱制御装置２８に伝達し、その後の適切な操作限界、各蒸発装置の加熱器１９への適正な付与電力を選択することを可能にする。
【００４９】
共通通路１６Ｃ内の流れ制御装置２４は、通路の蒸気伝導性を変更するバタフライ弁のようなスロットル弁を備えることができる。この制御システムは、２００５年７月７に公開され、「Controlling the Flow of Vapors Sublimated from Solids」という表題である、特許出願ＷＯ２００５／０６０６０２に説明されているプロトコルに従って操作できるように構成することができる。この特許文献の内容は、参照することによりここに統合される。
【００５０】
特に、所望の流れを運搬するためのこのようなスロットル弁の操作は、スロットル弁のすぐ上流の領域の蒸気の所望の圧力に依存する。与えられた蒸発装置の温度において、発生した蒸気の量およびその圧力は、蒸発温度に加熱される位置に残っている供給物質の総量に依存する。物質の最初の投入量の時間経過による減少を補償するため、制御システムは、運搬圧力を検出し、それに従って蒸発チャンバの温度を上昇させる。大きな遅れなく、蒸発装置システムが高い温度を達成できるのは有利である。これは運転中に重要であり、特に、圧力操作システムおよび加熱操作システムが全体のシステムの所望の性能を達成するように調整されているときのスタートアップの間において重要である。
【００５１】
共通通路領域１６Ｃに位置する、一方通行の流れ制御装置２４は、２つまたはそれ以上のそれぞれの取り付け台の蒸発装置からの流れを選択的に制御できる。図２により説明されたリンクした弁１５Ａおよび１５Ｂの選択位置を含むインターロックにより、システムは、２つ以上の蒸発装置からの流れが同時に加熱され伝達されることを防止する。選択された蒸発装置、装置１０Ｂおよび装置２２は、適正な温度に加熱されるように構成され、たとえば、Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３であり、ここであらゆる温度は、選択された蒸発装置における特定の物質のための安全限界より低い温度Ｔ４である。従って、選択された蒸発装置の物質に適した、予め決定された安全な範囲で加熱することが保証され、その物質に関するその他の条件は適切に制御される。
【００５２】
図４を参照すると、いくつかは図示されないが、図２および３のシステムのあらゆる特徴を備えることができるシステムが示されており、このシステムは、流れ相互接続装置１０Ｃの本体の部分８Ｃにおいて通路４２に連絡する、反応性洗浄ガス源４０を備える。流れ相互接続装置の延長部９Ａは、高真空チャンバ２０Ａの壁に対してシールされ、インターフェースIIＡでチャンバに突き出す。これは、蒸気受け取り装置への２つの別個の流れ通路を画定し、これは共通の蒸気通路からの通路１６Ｃ、および反応性洗浄ガスのための、平行であるが別個の通路４２である。蒸気受け取り装置２２Ａの、対応する通路２２Ｖおよび２２Ｇとのシールされた接続は、インターフェースII−Ａにおいて、取り外し可能に形成され、それぞれは、前述の手法によりラビリンスシールにより形成することができる。これらのシールからの漏れは、高真空チャンバ２０Ａの周囲の壁により制限される。
【００５３】
たとえば、図１Ａ−１Ｃの図の実施形態であれば、経路Ａに沿う蒸気受け取り装置２２Ａの取り付けおよび取り外しの運動は、蒸気通路および延長部９Ａを通る反応性ガスの通路の両方のシール接続の確立および分離が可能である。対合部分の緊密な嵌合面は、前述のように、有効にラビリンス真空シールを形成することができる。
【００５４】
反応性ガス源４０は、反応性ガスの容器とすることができ、また、ガス体または固体供給物質から反応性ガスを生成する手段としてもよい。
図４の相互接続装置１０Ｃは、蒸気と反応性洗浄ガスとが蒸気受け取り装置２２Ａへ同時に流れるのを防止する弁インターロック５０を含む。好ましい実施形態において、これは、相互スプール弁により達成され、これは、各通路が、他方が開く前に必ず完全に閉じることを保証する。図示しない他の実施形態として、反応性ガス源４０は、反応性ガス発生器であり、分離される供給ガスのための供給ラインを備え、反応性ガスラインではなく、ガス発生器への供給ラインとともに、ガス供給ラインを無力化できるような手法で、インターロックが形成されてもよい。この場合、蒸気受け取り装置への反応性ガスの接続は、別個に形成されてもよい。
【００５５】
図５を参照すると、図１の一般的なスキームの応用が示されており、蒸気受け取り装置は高電圧イオン源２２Ｂを有し、イオン源２２Ｂは、イオン化チャンバ９０を備え、イオン化するために、制御された蒸気流がイオン化チャンバ９０に導入される。イオンは、引き出し電極の静電引力および、イオンビーム９６を形成する最終エネルギー組み立て体９４により、引き出し開口９２を通って、イオン化チャンバ９０から引き出される。このビームは、ビームラインに沿って、図示しないイオン注入端部台に差し向けられる。図５の高真空チャンバは、イオン源真空ハウジング７０を有し、ハウジング７０は、例えば、強化されたエポキシなどの高電圧で絶縁体を備える。絶縁体６２は、メイン真空ハウジング部材７１を高電圧端部から電気的に隔離し、そこにイオン源およびその蒸気供給システム１０Ｄおよび１４が取り付けられる。真空気密取り付けリング７４は、絶縁体６２の高圧側に提供される。イオン源構造は、取り付けフランジから軸Ａに沿って軸方向に、真空チャンバまで延びる。図４、５に示されているように、流れ相互接続装置１０Ｄの延長部９Ｂは、２つの通路構成であり、また、２１Ａで取り付けリングにシールされ、インターフェースII−Ｂで真空チャンバに突き出す。たとえば、図１Ａ−１Ｃおよび図４に従って延長部９Ｂの各通路のためのインターフェースを構成することにより、このインターフェースは、接続部を介して取り外し可能なイオン源を受け入れるように位置決めされ、これは、たとえば、前述のようにラビリンス真空シールを有効に形成する緊密に嵌合する面のように、各通路のためのシールを有効に形成することができる。
【００５６】
反応性ガス発生器４０Ａの特定の形態における反応性ガス源は、たとえば、分離可能なフッ素化合物ガスのような物質のための供給ラインを備える。反応性ガス発生器は、解離可能な条件を提供するように構成され、これにより、たとえば、フッ素またはフッ素イオンのような反応性洗浄ガスが生成される。この出力は、相互接続装置１０Ｄの供給通路４２に導入される。図４に示すように、反応性ガス通路４２および蒸気流れ通路１６は、スプール弁のようなインターロック装置５０を通り、これは、一度に選択的に一方の通路だけを通る流れを許容し、同時の流れを防止する。有利には、スロットル弁２４、および圧力モニターおよび関連する制御装置が、図３に示されるように、流れ相互接続装置１０Ｄに提供される。反応性洗浄ガス発生器は、プラズマチャンバ、または、固体またはガス状供給物質から生成される反応性ガスを生成することができる他の装置を備えることができる。
【００５７】
図５のシステムは、表題「Method and Apparatus for Extending Equipment Uptime Ion Implantation」の、国際公開ＷＯ２００５／０５９９４号に記載された各イオン注入システムに、容易に統合することができる。この点に関し、この内容は、参照することにより、以下に説明されているかのように本明細書に取り込まれる。
【００５８】
図６を参照すると、いくつかは図示されていないが、図５のものに類似するイオン源２２Ｂおよび蒸気運搬システム（１４−１、１４−２、１０Ｅ）が示されている。図６において、２つの取り付け台は、イオン化する蒸気を生成する固体蒸発装置１４−１、１４−２のために画定される。このシステムは、後に説明されるあらゆるインターロックおよび安全機能を備え、制御システムは、蒸発装置の加熱を制御し、相互接続装置１０Ｅを通る流れを制御するように構成される。単原子ドーピング種のガスのようなイオン化可能なガス源１００は、相互接続システムに連結する導管１０２を有する。これは、インターロック５０の下流で、ガス通路４２Ａとの接続を作る。反応性洗浄ガスおよび延長部９Ａの関連する反応性ガス通路のためのガス通路４２Ａの下流部分は、他のドーパント種を提供するため、室温でガス状態のイオン化物質を導入するのに代替的に用いられる。図示しないインターロックが提供されてもよく、これは、イオン化蒸気または洗浄ガスの流れが発生しているとき、イオン化原料ガスの流れを防止する。
【００５９】
図６Ａの概略図は、図６の流れの特徴を示し、これは伝導ブロック１２０に統合されている。ブロック内の組み込み物は、パージガス通路であり、これはブロックを、たとえば、ブロックが加熱されているときはアルゴンでパージすることを可能にする。これは、有毒なまたは反応性の蒸気の残りを、システムの保守の前、または他の種の蒸気を導入する前に、取り除くことができる。図６Ａに示されているように、このシステムは、たとえば、蒸発装置ボトルからイオン注入装置のイオン源２２Ｂへのデカボランおよびオクタデカボランのようなボロン含有蒸気Ｂｘを提供するのに特に好適である。
【００６０】
図６Ａの蒸気システムは、有毒ガスボックスに使われる技術に類似するパージ能力を備える。固体蒸発装置キャニスター上の弁Ｖ１またはＶ２は、遠隔操作できるように構成される。従って、遠隔操作で、蒸発装置を隔離するように弁を閉じることができる。また、インターロックを備える蒸発装置選択弁Ｖ３およびＶ４（たとえば、スプール弁ユニットの形態で実現できる）は、蒸発装置からの蒸気運搬通路を隔離するために操作される。従って、ガス室は、ボトル隔離弁と蒸発装置選択弁との間に形成される。このガス室は、たとえばＢｘ蒸気のような残留蒸気を閉じ込める。取り外しのために蒸発装置の接続を解く前に、弁Ｖ５またはＶ６の適切な駆動により、大気に逃げうるＢｘガスの痕跡を除くために、室は共通ライン１６Ｃを通じてアルゴンで循環的にパージされる。
【００６１】
図７に概略的に示され、図７Ａおよび図７Ｂにおいて具体化されるシステムは、図６に示されるシステムと同じであり、さらなる特徴を備える。
キャニスターへの全ての接続は、インターフェースIにおいて形成される。これは、蒸発装置加熱器への電力供給のための電力供給接続、温度および蒸発装置の状態の他のパラメータの信号伝達のための信号接続、および各蒸発装置キャニスター内の空気式弁の制御のための圧縮空気接続を含む。
【００６２】
図６Ａ、図７、７Ａ、７Ｂと同様に、２つの蒸発装置（図７の蒸発装置１４´、図７Ａおよび７Ｂの蒸発装置１４´´）からの蒸気通路のためのインターロック弁Ｖ３およびＶ４が提供される。インターロックは、図６のスプール弁５０に類似するスプール弁の一部である弁要素Ｖ３およびＶ４により実現される。図６Ａのパージガス特徴が含まれる。
【００６３】
図８−１１は、前述のあらゆる特徴を組み合わせた流れ相互接続装置の実施形態を示す。弁ブロック１３０を備える熱伝導体の形態である流れ相互接続装置は、図８および９に示されるように、イオン源２２Ｂの取り付け−取り外し経路Ａの下に取り付けられる。弁ブロック１３０は、加熱されるキャニスターの形態の蒸発装置１３２および１３４のための２つの取り付け台を画定し、この蒸発装置は、蒸発装置の頂部区分に結合された取り付け特徴により、流れ相互接続装置から吊り下げられる。弁ブロック１３０は、それらの取付台からの個別の流れ通路領域を備え、この通路領域は、図８および８Ａの高真空チャンバ７１Ａに向かう共通通路領域に併合される。
【００６４】
図８および１１に示されるように、また、図１Ａ−１Ｃに示される特徴に類似して、インターフェースブロック１３０は、真空ハウジング取り付けリング７２Ａの一部を形成する取り付けフランジ７２Ｆから、カラー６Ａにより吊るされる。従って、このシステムは、高電圧絶縁体６２Ａの高電圧側上に吊るされる。この流れ通路は、図１Ａ−１Ｃに示すように、真空ハウジング内のカム接続器を介してイオン源構造に繋がる。反応性洗浄ガス源は、プラズマ室４０Ａ´の形態で、弁ブロック１３０からその下に吊るされる。反応性洗浄ガス源は、反応性フッ素を生成するために、供給ガスを解離するように構成される。好ましい一形態において、この組み立てたいの総重量は、イオン源取り付けリング７２Ａにより支えられる。逆に、取り付けリング７２Ａは、絶縁体６２により支持される。
【００６５】
弁ブロック１３０への組み込み物は、カートリッジ加熱器および弁であり、これは、前出の図とともに説明された加熱器および弁の安全動作ならびに流れ加熱機能および制御機能を実行する。シート金属閉鎖体１４０は、運搬組み立て体を取り囲み、また、蒸発装置カバー１４２を含むカバーを備え、カバーは操作のために開くことができる。この閉鎖体は、高電圧絶縁体を備える脚部に床から支持される。このように蒸気運搬システム全体は、イオン源の高電位差において維持可能になっている。
【００６６】
多数の他の物理的な配置も可能であり、それは、絶縁体に接続された取り付けリングの一方または他の面において、説明された機能を提供し、イオン源の取り付けおよび取り外しの経路から出ている。
【００６７】
図１１を参照すると、加熱器を備える蒸発装置１３２および１３４が示されており、図１Ｄに示される各加熱器は、デカボラン、オクタデカボランのような固体供給物質を保持、およびイオン化するための蒸気を生成する温度まで加熱するように構成される。図１Ｄのユニットのように、蒸発装置ユニットは、典型的には１リットルの固体受け取り容積を備えるキャニスター本体１４Ａ、および取り外し可能な頂部閉鎖部材１４Ｂを有する。これは、好適な取り付け台において、頂部閉鎖部材１４Ｂに垂直に掛かるように構成される。この目的のために、頂部閉鎖部材１４Ｂは、図１の流れ相互接続装置１０により画定される取り付け台の対応する面に合う、直取り付け面を画定する。図１Ｄおよび１１のキャニスターの頂部部材１４Ｂは、キャニスターから取り付け台に蒸気が流れることを許容する弁Ｖ１を備える。頂部部材１４Ｂは、アルミニウムのような熱伝導物質から形成される。
【００６８】
この蒸発装置の加熱器１９は、好ましくは、頂部部材１４Ｂに形成された凹部に嵌合する１組のカートリッジ加熱要素を備える。重要なことに、取り外し可能な頂部部材に位置するこの加熱器は、固体を適切に蒸発させるのに十分な熱を提供するように構成される。この位置により、加熱器が、頂部閉鎖部材の弁を固体物質が加熱される温度よりも高い温度に維持することを可能にする。有利には、この目的のために、弁Ｖ１の本体は、熱伝導性アルミニウムに含まれ、アルミニウムの頂部部材を介して弁を通る蒸気を実質的に加熱器の温度に維持するために、加熱器と熱伝導可能な関係に配置される。
【００６９】
好ましい実施形態において、蒸発装置のための１つだけの制御される加熱領域が存在する。これらの組み合わせの特徴により、蒸発装置キャニスターの頂部区分に位置する加熱器は、投入物質が消費されるに従って、下部区分の離れた投入物質の効率的な蒸発を生成することができることが分かる。この構成は、設定温度への許容される早い平衡が生じるように、十分に小さい熱容量を備えることが分かる。これにより、操作者がシステム全体の運転を開始または調整するためにパラメータを調節するときに、適切な操作を可能にし、また十分に迅速な設定温度の変更を可能にする。
【００７０】
特に、このユニットは、たとえばバタフライ弁で実施化できる圧力ベースのスロットル弁蒸気流制御２４を備えることが有利であり、供給物質の量が消費されるにつれて、スロットル弁の上流の圧力を維持するために、蒸発温度は徐々に上昇する。これについては、図３、６、７及び関連する説明を参照されたい。
【００７１】
さらに、とても重要なことに、この熱伝達配列を可能にする蒸発装置ユニットの底部から頂部への正の温度勾配は、蒸気の凝縮、および蒸気弁Ｖ１（垂直流れから水平流れの遷移点に位置する）および蒸気運搬通路（上へ向かう入口通路および水平運搬通路）への不都合な堆積物の集積を防止する。これらの特徴は、加熱装置の近くに戦略的に、離れた蒸発室の底部の物質の量の温度よりも高い温度になるように温度に依存するように、配置される。
【００７２】
より詳細には、上昇通路は、水平弁座において終端する。水平蒸気通路は、この弁から延びる。頂部１４Ｂは、空気式ベローズ弁（図１ＤのＶ１、図６ＡのＶ１またはＶ２）、および図１Ｄにおいて「機械式オーバーライド機構」として言及される「開許可」機構を収容する。
【００７３】
適切なタイプのカートリッジ加熱器を、蒸発装置の頂部区分１４Ｂおよび弁ブロック相互接続装置１０に採用することができる。
適切なＲＴＤ（抵抗式熱検出器；Resistive Thermal Detector）は、蒸発装置キャニスターユニットの底部およびシステムの他の場所に配置される。底部のセンサからの信号のための導線が、頂部区分１４Ｂの相互接続装置の接続器に延びる。この接続器は、頂部区分の噛み合い接続器に横方向に位置合わせされる。ユニットの全体の取り付け装置を、底部区分の取り付け装置に位置合わせし、位置合わせされた頂部区分の底部区分への下方への運動がこの接続器を接続する。
【００７４】
遠隔熱制御ユニットによって制御されるＲＴＤ温度センサの温度調整範囲の上限は、一例して、Ｂ１０Ｈ１４用は４０℃、Ｂ１８Ｈ２２用は１２０℃と設定することができ、また、一例として、蒸発装置キャニスターユニットの頂部の超過温度制限スイッチは、Ｂ１０Ｈ１４蒸発装置キャニスターは５０℃、Ｂ１８Ｈ２２蒸発装置キャニスターは１４０℃に設定することができる。同様の温度設定は他の供給物質に対しても適用でき、特定の値は、選択した物質の蒸発特性に応じて決まる。
【００７５】
前述したように、熱分離領域は、蒸発装置キャニスターと蒸気受け取り装置との間の熱移動を防止するために形成され、これは実質的な熱遮断器を導入することで実現される。これは、蒸気受け取り装置から蒸発装置ユニットに熱が流入するのを防止し、蒸発装置キャニスターユニットの熱制御システムを妨害するのを防止する。また、この熱遮断器の存在により、取り付けられた蒸発装置キャニスターユニットは、エネルギー供給が中断されて外側の断熱材が取り外された後に、取り付けられている蒸気受け取り装置が高温でありかつ他の蒸発装置が取り付けられて所定温度で運転が継続されているにも関わらず、相対的に早く冷却され得る。流れ相互接続装置（弁ブロック）の加熱状態が続いているにもかかわらず、作業者は、すぐに、エネルギー供給が中断された蒸発装置キャニスターユニットを取り外しおよび交換するために触れることができる。代替的に、相互接続装置からの熱により生じ得る供給物質の残りの量の実質的な熱劣化を避ける一方で、冷却されたユニットは、所定位置に残されてもよい。
【００７６】
説明されたシステムは、大きな分子の供給物質からイオンビームを安全に生成するのに好適である。大きな分子の供給物質には、デカボラン（Ｂ１０Ｈ１４）およびオクタデカボラン（Ｂ１８Ｈ２２）のようなボロン含有化合物が含まれる。
【００７７】
前述のように、図７のシステムは、ガス運搬の２つの供給源を持つ。すなわち、反応性洗浄ガス源、および蒸気運搬システムからの蒸気である。ＮＦ３／ＦおよびＢｘをイオン源に運搬する、分離弁Ｖ７およびＶ８は、これらの２つの流れが決して交差接続することがないように機械的に連結される（たとえば、スプール弁ユニットにより実現される）。
【００７８】
発明に関する側面の多くの実施形態が説明された。それにもかかわらず、本発明の趣旨と範囲を逸脱することなくさまざまさ修正が可能であることを理解されたい。従って、他の実施形態は添付の特許請求の範囲の範囲内にある。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】外部蒸発装置、真空チャンバ内の蒸気受け取り装置、およびこれらのコンポーネントの間の流れ相互接続システムを備える蒸気運搬配列の概略図である。
【図１Ａ】図１の高真空チャンバ内のシール構成の実施形態の概略図である。
【図１Ｂ】図１の高真空チャンバ内のシール構成の実施形態の概略図である。
【図１Ｃ】図１の高真空チャンバ内のシール構成の実施形態の概略図である。
【図１Ｄ】図１のシステムにおいて有効な、蒸発装置の概略側面図である。
【図２】共通の蒸気運搬経路を通って蒸気を供給する２つの蒸発装置のための取り付け台を提供する、図１に示す流れ相互接続システムに類似する流れ相互接続システムを備える配置の底面概略概念図であり、２つの各蒸発装置からの所望の蒸気流れを選択できる弁システムが組み込まれている。
【図３】各２つの蒸発装置からの所望の蒸気流れを維持することができる、流れ制御システムおよび蒸発装置の加熱システムを組み込んだ、図２の流れ相互接続システムに類似する流れ相互接続システムを備える配置の底面概略図である。
【図４】反応ガス源、および流れの連通を防止する流れ停止装置を備える、図２および図３の流れ相互接続システムに類似する流れ相互接続システムを備える配置の底面概略図である。
【図５】高真空チャンバ内のイオン源を統合し、外部反応性洗浄ガス発生器および流れの連通を防止する流れ停止装置を備える、図１の流れ相互接続システムに類似する流れ相互接続システムを備える配置の側面概略図である。
【図６】流れ制御装置および図２、３、４の特徴の２つの蒸発装置が結合された、図５の特徴を備えるイオン源システムを備える配置の概略底面図である。
【図６Ａ】パージガス配置を含み、図６の特徴の実施形態の、弁および流路の概略図である。
【図７】図６に類似するが、取り付けられた２つの蒸発装置、および概略的に、一度の１つだけの流体通路の選択を可能にするスプールタイプ弁を示す図である。
【図７Ａ】図７に示す流れ運搬システムの実施形態を示す上面図である。
【図７Ｂ】図７に示す流れ運搬システムの実施形態を示す水平断面図である。
【図８】ハウジング内の上記運搬システムの実施形態の図であり、イオン源高真空ハウジングおよびイオン源との関係を示す図である。
【図８Ａ】ハウジング内の上記運搬システムの実施形態の図であり、イオン源高真空ハウジングおよびイオン源との関係を示す図である。
【図８Ｂ】ハウジング内の上記運搬システムの実施形態の図であり、イオン源高真空ハウジングおよびイオン源との関係を示す図である。
【図９】図８に示すシステムの斜視図であり、システムに取り付けられた２つの蒸発装置にアクセスするために蓋が開けられた図である。
【図９Ａ】図８に示すシステムの斜視図であり、システムに取り付けられた２つの蒸発装置にアクセスするために蓋が開けられた図である。
【図１０】図８に示すシステムの斜視図であり、システムに取り付けられた２つの蒸発装置にアクセスするために蓋が開けられた図である。
【図１１】蓋が取り外された図８に示すシステムの斜視図である。
【図１】
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【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図６Ａ】
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【図７】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図９Ａ】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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