(57)【要約】処理室（１４）のための排気システムであって、この排気システムは、処理室から気体と汚染物質とを除去するためのポンプ（１２）を備えている。ポンプは、排気ダクト（３４）に接続された出口（３２）を有し、ポンプの出口（３２）と排気ダクト（３４）との間には、処理室から排出された汚染物質の収集に使用する収集トラップ（４２）が配置されている。この収集トラップ（４２）は、（ｉ）気体と汚染物質とを内部に導入する入口（５６）を有し、気体と汚染物質とを物理的に分離するように作動する気体／汚染物質分離器（４６）と、（ｉｉ）汚染物質を排出するための排出装置連結部（７０）を有する汚染物質収集器（４８）と、（ｉｉｉ）分離された気体を気体／汚染物質分離器（４６）から排気ダクト（３４）へ脱出させる出口（７２）とを備えている。
2004516667.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理室から排出された汚染物質の収集に使用する収集トラップ（４２）であって、
（ｉ）気体と汚染物質とを内部に導入する入口（５６）を有し、前記気体と前記汚染物質とを物理的に分離するように機能する気体／汚染物質分離器（４６）と、
（ｉｉ）分離された前記汚染物質を収集し、前記汚染物質を排出するための排出装置連結部（７０）を有する汚染物質収集器（４８）と、
（ｉｉｉ）分離された前記気体を前記気体／汚染物質分離器（４６）から脱出させる出口（７２）とを備えていることを特徴とする収集トラップ。
【請求項２】
前記収集トラップの前記出口（７２）は、前記気体／汚染物質分離器（４６）によって気体から物理的に分離されない汚染物質を収集するための光学的バッフル（６６）を備えていることを特徴とする請求項１に記載の収集トラップ。
【請求項３】
前記汚染物質収集器（４８）は、内部の汚染物質を目視するための透明部分（６８）を備えていることを特徴とする請求項２に記載の収集トラップ。
【請求項４】
前記光学的バッフル（６６）は、そこから内向きに延びるバッフル板（７３）を備えていることを特徴とする請求項２に記載の収集トラップ。
【請求項５】
前記気体／汚染物質分離器（４６）は、ほぼ円錐台の形状を有していることを特徴とする請求項２に記載の収集トラップ。
【請求項６】
前記入口（５６）は、先細り部分を備えていることを特徴とする請求項２に記載の収集トラップ。
【請求項７】
前記汚染物質は、液体および微粒子を含むことを特徴とする請求項２に記載の収集トラップ。
【請求項８】
処理室（１４）のための排気システムであって、
（ｉ）排気ダクト（３４）に接続された出口（３２）を有し、前記処理室（１４）から気体と汚染物質とを除去するためのポンプ（１２）と、
（ｉｉ）前記ポンプの前記出口（３２）と前記排気ダクト（３４）との間に配置され、前記処理室から排出された汚染物質の収集に使用する収集トラップ（４２）とを備え、
前記収集トラップは、前記気体と前記汚染物質とを内部に導入する入口（５６）を有しかつ前記気体と前記汚染物質とを物理的に分離するように機能する気体／汚染物質分離器（４６）と、分離された前記汚染物質を収集しかつ前記汚染物質を排出するための排出装置連結部（７０）を有する汚染物質収集器（４８）と、分離された前記気体を前記気体／汚染物質分離器（４６）から脱出させる出口（７２）とを備えていることを特徴とする排気システム。
【請求項９】
前記収集トラップの前記出口（７２）は、前記気体／汚染物質分離器（４６）によって気体から物理的に分離されない汚染物質を収集するための光学的バッフル（６６）を備えていることを特徴とする請求項８に記載の排気システム。
【請求項１０】
前記汚染物質収集器（４８）は、内部の汚染物質を目視するための透明部分（６８）を備えていることを特徴とする請求項９に記載の排気システム。
【請求項１１】
前記光学的バッフル（６６）は、そこから内向きに延びるバッフル板（７３）を備えていることを特徴とする請求項９に記載の排気システム。
【請求項１２】
前記気体／汚染物質分離器（４６）は、ほぼ円錐台の形状を有していることを特徴とする請求項９に記載の排気システム。
【請求項１３】
前記入口（５６）は、先細り部分を備えていることを特徴とする請求項９に記載の排気システム（４６）。
【請求項１４】
前記汚染物質は、液体および微粒子を含むことを特徴とする請求項９に記載の排気システム。
【請求項１５】
前記収集トラップ（４２）と前記排気ダクト（３４）との間に配置されたフィルタ（４４）をさらに備えていることを特徴とする請求項９に記載の排気システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般にイオン注入装置に関し、より詳細には、そのようなイオン注入装置のための汚染物質収集トラップに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体のような加工物に不純物を添加するために使用される、従来のイオン注入システムは、所望のドーパント元素をイオン化するイオン源を備え、イオン化されたドーパント元素は、次に加速されて規定のエネルギーのイオンビームを形成する。このイオンビームは、加工物の表面へと向けられ、加工物にドーパント元素を注入するものである。イオンビーム中の高エネルギーイオン（通常は正イオン）は、加工物の表面内に侵入し、加工物材料の結晶格子中に埋め込まれて、所望の導電率の領域を形成する。この注入処理は、通常、高真空の処理室内で実施され、残留ガス分子との衝突によるイオンビームの分散を防止し、浮遊粒子による加工物の汚染の危険性を最小限に抑えるものである。イオンビームが通過するイオンビームラインを含むイオン注入装置の他の部分も排気されている。
【０００３】
イオン注入システムに要求される真空状態は、通常、高圧ターボポンプまたは粗引きポンプによって与えられる。そのようなシステムは、図１に示す従来のシステム１０のように、イオン注入装置のターミナル１４によって定められる処理室を排気するために、粗引きポンプ１２を備えていることが多い。ターミナルは、高電圧のガスボックス１６と、イオン源１８と、質量分析磁石１８とを備えている。周知のように、ガスボックス１６から供給されたガスは、イオン源１８内でイオン化され、イオンビーム２２として引き出される。イオンビーム２２は、質量分析磁石２０によって質量分離され、ターミナル開口部２４を通じてターミナル１４から出射される。
【０００４】
高電圧のガスボックス１６は、通常、ターミナル電圧よりも大幅に高い電圧で作動するものであり、絶縁体２６によってターミナル１４から電気的に絶縁されている。このターミナルは、注入装置のカバー２８から絶縁体３０によって電気的に絶縁されている。注入装置のカバー２８は、接地電位に保持されている。
【０００５】
粗引きポンプ１２は、入口（図示、および符号の指定を省略する）を通じてターミナル１４内を排気するものであり、すべての気体、液体、または微粒子を、絶縁された出口３２からターミナルの主排気ダクト３４へと排出する。さらに、排気ダクト３４は、注入装置のカバー２８と共に接地電位に保持されており、高電圧のガスボックス１６から外部環境へのガス抜き孔として使用される。したがって、排気ダクトは、絶縁性（たとえば、プラスチック）の延長部３６を備え、この延長部は、ターミナル１４を通ってガスボックス１６を注入装置のカバーに接続するものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図１に示すポンプ排気システムの問題は、ターミナルから汲み出される気体に、温度損失によって引き起こされる相変化が生じ、ターミナル上の排気ダクト３４の壁面で凝縮する傾向があることである。さらに、ポンプ１２によって排気された有毒煙霧が、ターミナルの排気ダクト３４内で冷却器排出流と反応し、酸性液体（たとえばフッ化水素酸（ＨＦ）およびフッ化リン酸（ＰＦ）など）が形成される。時間の経過と共に、これらの液体は、毛細管ポンプ作用（ｃａｐｉｌｌａｒｙ ｐｕｍｐｉｎｇ ａｃｔｉｏｎ）として記述し得る現象によってプラスチックの延長部３６を伝って下降し、蒸発するのに十分な量になるまで集積する。この液体は、注入装置の電圧の大幅に異なる部分の間に導電性の経路を与え、それによって、延長部３６を通じたアーク放電、またはその他の放電の危険性が生じる。さらに、この液体がガスボックス１６を腐食させる可能性もある。
【０００７】
この問題に対する１つの解決法は、ポンプの入口または出口に加熱ガス（たとえば、窒素または空気）を加え、それによって、排気ガス中に懸濁する腐食性の汚染物質の酸性液体への凝縮を防止することである。しかし、ガスを追加することによって、ポンプの効率が低下し、適当なポンプ圧センサが超過圧力状態を示した場合には、ポンプの遮断が発生する可能性がある。
【０００８】
別の解決法は、排気ダクト３４内に、そこで凝縮する液体を捕捉もしくは収集するためのフィルタトラップまたは水冷式収集器を備えることである。しかし、このようなトラップまたは収集器を追加することによって、排気ダクト３４を通過する排気流量が減少し、上記の場合と同様に、適当なポンプ圧センサが超過圧力状態を示した場合には、ポンプの遮断が発生する可能性がある。
【０００９】
したがって、本発明は、ポンプによって処理室から排出された液体と気体とを分離するための機構を提供することを目的とする。さらに、本発明は、ポンプによる処理室の排気において、アーク放電またはその他の放電の危険性を最小限に抑える機構を提供することを目的とする。また、本発明は、液体の凝縮による腐食または放電の危険性の発生を防止するポンプシステムを提供することを目的とする。さらに、本発明は、排出された液体を真空システム中に除去するためのメインテナンスの容易なシステムを適用することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、処理室のための排気システムを提供するものであり、この排気システムは、処理室から気体と汚染物質とを除去するためのポンプを備えている。ポンプは、排気ダクトに接続された出口を有し、ポンプの出口と排気ダクトとの間には、処理室から排出された汚染物質の収集に使用する収集トラップが配置されている。この収集トラップは、（ｉ）気体と汚染物質とを内部に導入する入口を有し、気体と汚染物質とを物理的に分離するように作動する気体／汚染物質分離器と、（ｉｉ）分離された汚染物質を収集し、その汚染物質を排出するための排出装置連結部を有する汚染物質収集器と、（ｉｉｉ）分離された気体を気体／汚染物質分離器から排気ダクトへ脱出させる出口とを備えている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１には、イオン注入システム４０の前段部分が示されている。イオン注入システム４０において、図示されたイオン注入システム１０と共通および同一の部分には、同一の参照符号が付されている。
【００１２】
本発明は、汚染物質のトラップ４２と、その使用を任意に選択できるフィルタ４４として実装されている。トラップ４２とフィルタ４４は共に、ポンプと排気ダクト３４との間に、ポンプの出口３２と同一ラインに配置されている。トラップ４２は、気体／汚染物質分離器４６と、汚染物質収集器４８とを備えている。トラップ４２とフィルタ４４をポンプの出口３２と同一ラインに組付け易くするために、標準的な連結部材（たとえばフランジ）５０、５２、５４が備えられている。
【００１３】
作動時には、気体、液体、および微粒子は、ポンプ１２によって、出口３６を通じてターミナル１４から除去される。汚染物質のトラップ４２は、相対的に軽い気体を、相対的に重い汚染物質（すなわち、液体および微粒子）から物理的に分離し、分離された汚染物質を汚染物質収集器４８へ沈降させ、分離された気体を、任意選択のフィルタ４４を通じて排気ダクト３４中に流入させるものである。
【００１４】
汚染物質のトラップ４２の詳細を、図３に示す。気体、液体、および微粒子は、入口５６を通じて気体／汚染物質分離器４６に流入し、円錐台形状（ｆｒｕｓｔｏｃｏｎｉｃａｌ）の壁面５８で定められた境界内を、らせんを描いて下降する。この壁面と頂部フランジ６０とは、気体／汚染物質分離器４６が与える旋風効果（ｃｙｃｌｏｎｉｃ ｅｆｆｅｃｔ）を増大させる角度αをなしている。開示された好適な実施形態では、角度αは ８０°程度である。
【００１５】
気体／汚染物質分離器４６が与える旋風効果によって、汚染物質（すなわち、液体および微粒子）が気体から分離される。分離された汚染物質は、破線６２で表される方向に下降し、一方、気体は、破線６４で表される方向に上昇する。分離された汚染物質は、汚染物質収集器４８に沈降するか、もしくは分離器４６の傾斜壁面５８上に収集され、重力の作用によって、最終的には収集器４８に沈降する。気体は、その機能の詳細を後述する光学的バッフル６６内を上昇する。
【００１６】
分離された汚染物質に関しては、汚染物質収集器４８は、透明な（たとえば、ガラスまたはプラスチック）Ｌ字部分６８を備えており、それを通じて、収集された汚染物質を目視することができる。排出装置連結部７０に接続された湿式／乾式の真空装置によって、定期的もしくは収集された汚染物質の量によってはより頻繁に、Ｌ字部分６８を空にすることができる。したがって、人的接触の危険性を生じさせることなく、汚染物質を除去することができる。収集された汚染物質はＬ字部分６８にあるため、それらが、ポンプの出口３２から排気ダクト３４への気体／汚染物質の流れを妨げることはない。したがって、図１に示す従来のシステム１０と比較して、ポンプ圧センサがポンプ１２を遮断する危険性は大幅に低減する。
【００１７】
光学的バッフル６６は、分離された気体が、バッフルの出口７２を通じて気体／汚染物質分離器４６から排気ダクト３４へ流出する機構を備えるものである。開示された実施形態における光学的バッフル６６は、ほぼ円筒形の形状を有し、部分的に重なり合って内向きに延びる複数のバッフル板７３を備えている。バッフル板７３の機能は、汚染物質収集器４８中に沈降していない可能性のある汚染物質を捕捉することである。光学的バッフル６６の内面およびバッフル板７３は、非粘着性の材料（たとえば、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標））からなる温度結合されたコーティングによって被覆されていてもよい。そのような材料を、低摩擦面を形成するために十分な厚さに適用し、収集された汚染物質の収集器４８への下降を促進するものであってもよい。
【００１８】
図４には、図３に示す汚染物質のトラップ４２が、掃除用キャップ７４を除いて４−４線に沿って示されている。分離器の入口５６は、分離器４６に入ると先細り部分７６となって終結する。分離器４６に流入する気体および汚染物質に作用する旋風効果は、連続的ならせん７８によって表されている。フランジ６０は締結用の孔８０を備え、掃除用キャップ７４にも同様の孔８２が同心に配置されている（図３参照）。掃除用キャップは取り外すことができ、それによって、分離器４６を定期的に掃除することができる。
【００１９】
図２に戻って参照すると、分離器のバッフルの出口７０と排気ダクト３４との間には、その使用を任意に選択できるフィルタ４４が配置されている。汚染粒子のトラップ４２によって収集されなかった汚染物質を濾過するため、この位置にフィルタを組付けてもよい。開示された実施形態では、フィルタ４４は、エム ブイ プロダクツ（ＭＶ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ）社（マサチューセッツ州、ノース ビレリカ）から市販されているビジトラップ（Ｖｉｓｉｔｒａｐ）のような、市販のフィルタである。このフィルタ４４は、汚染物質のトラップ４４と共に使用するためのものであり、このトラップに換えて使用されるものではない。フィルタ４４を単独で使用すると、目詰まりを起こしたフィルタによって、適当なポンプ圧センサが超過圧力状態を示した場合に、ポンプ１６が遮断される可能性がある。
【００２０】
以上、イオン注入装置のための汚染物質収集トラップの好適な実施形態を記載してきたが、この記載は単に例示としてなされたものであり、本発明は、ここに記載された特定の実施形態には限定されず、添付した請求項およびその均等物によって定められる本発明の範囲から逸脱することなく、上述した記載に関連したさまざまな再構成、修正、代替を実施することが可能であることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】
ポンプによって処理室から排気する手段を備えた従来のイオン注入装置を示すシステム構成図である。
【図２】
本発明に係る汚染物質収集トラップを組み込んだイオン注入装置を示すシステム構成図である。
【図３】
図２に示す汚染物質収集トラップの詳細を示す図である。
【図４】
図３に示す汚染物質収集トラップの４−４線端面図である。
【国際公開パンフレット】
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2004516667.tif 000015
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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2004516667.tif 000018
【国際調査報告】
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2004516667.tif 000020
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