(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部にマグネットを設けたマグネット室を通過して荷電粒子が誘導される通路の前方に、該通路の壁面を分離して通路の周囲を囲む吸気口を備え且つポンプケース内を粗引ポンプで排気可能な第１クライオポンプを設け、該マグネット室の位置の該通路の壁面にポンプケース内が粗引ポンプで排気可能な第２クライオポンプの吸気口を直接開口させて取り付け、該通路のマグネット室よりも後方の位置と第１クライオポンプよりも前方の位置に仕切りバルブを設け、両仕切りバルブを閉じて両クライオポンプの取り付け位置の中間の該通路の壁面に設けたガス導入口からパージガスを粘性流状態で流しながら両クライオポンプの粗引ポンプに排気作動を行なうことを特徴とするクライオポンプの再生方法。
【請求項２】
上記第１クライオポンプは、そのシールドをその中心軸が通る両側面に吸気口を備えた筒型に形成し、該シールドに上記通路の周囲を囲むバッフルを取り付け、該シールドとバッフルとで囲まれた空間にクライオパネルを設けたものであり、上記第２クライオポンプは、その吸気口に連なるシールドの開口部に、該シールドの内部へと凹入した凹入部を有するバッフルを該シールドの周壁との間に隙間を存して取り付け、該隙間の内部及び該凹入部の底部と対向した位置にクライオパネルを設けたものであることを特徴とする請求項１に記載のクライオポンプの再生方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体成膜装置、荷電粒子入射装置等の真空装置に使用されるクライオポンプの再生方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、クライオポンプは、図１に示すように、仕切りバルブａを介して真空室やビーム通路などの真空排気すべき空間ｂに取り付けられている。該クライオポンプｃは、そのポンプケースｄの内部に冷凍機ｅにより作動される２段のコールドヘッドを備え、そのコールドヘッド１段にはバッフルを備えたシールドを連結してこれを約８０Ｋの超低温に冷却すると共に、コールドヘッド２段にはクライオパネルを連結して約１５Ｋ程度の極低温に冷却し、これらバッフル、シールド、クライオパネルの低温面に気体分子を吸着することにより該空間ｂを真空に排気する。
【０００３】
これらの低温面の吸着量が多くなると、該クライオポンプｃの排気能力が低下するので、適当時間経過後に再生処理を行い、その能力を復活させる。この再生には、冷凍機ｅの運転を止めてバルブａを閉じ、ガス導入口ｇからＮ2などのパージガスを該ポンプケース内に導入すると共にポンプケースｄの外面からヒータｆで加熱し、低温面に吸着されたガスを再蒸発させ、パージガスと共に外部へ排除する。そして該ケースｄ内が室温にまで上昇したなら、ヒータｆの作動及びパージガスの循環を止め、粗引きポンプｈで該ケースｄ内を再運転可能な圧力にまで排気する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように従来のクライオポンプは再生のために仕切りバルブａを介して空間ｂに接続されており、このバルブａやこれを取り付けるための配管ｉのためにコンダクタンスが悪くなってクライオポンプが持つ有効排気速度が低下するという不都合があった。この不都合はバルブａを省略し、クライオポンプの吸気口を直接に空間の壁面に取り付けてしまえば解消できると考えられるが、バルブなしではその再生に伴い発生する不純物ガスが空間ｂ内へ拡散して汚染するためその再生は行えない。
【０００５】
本発明は、コンダクタンスによる有効排気速度の低下のないクライオポンプの再生方法を提供することをその目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明では、内部にマグネットを設けたマグネット室を通過して荷電粒子が誘導される通路の前方に、該通路の壁面を分離して通路の周囲を囲む吸気口を備え且つポンプケース内を粗引ポンプで排気可能な第１クライオポンプを設け、該マグネット室の位置の該通路の壁面にポンプケース内が粗引ポンプで排気可能な第２クライオポンプの吸気口を直接開口させて取り付け、該通路のマグネット室よりも後方の位置と第１クライオポンプよりも前方の位置に仕切りバルブを設け、両仕切りバルブを閉じて両クライオポンプの取り付け位置の中間の該通路の壁面に設けたガス導入口からパージガスを粘性流状態で流しながら両クライオポンプの粗引ポンプに排気作動を行なうことにより、上記の目的を達成するようにした。
【０００７】
上記第１クライオポンプは、そのシールドをその中心軸が通る両側面に吸気口を備えた筒型に形成し、該シールドに上記通路の周囲を囲むバッフルを取り付け、該シールドとバッフルとで囲まれた空間にクライオパネルを設けたものであり、上記第２クライオポンプは、その吸気口に連なるシールドの開口部に、該シールドの内部へと凹入した凹入部を有するバッフルを該シールドの周壁との間に隙間を存して取り付け、該隙間の内部及び該凹入部の底部と対向した位置にクライオパネルを設けたものとすることが好都合である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図２のイオン注入装置に適用した例に基づき説明すると、同図に於いて、符号１はイオン注入されるべき基板が用意されたエンドステーション２へ図示してないイオン源からのイオンビームを誘導するための通路、３は該通路１の途中に設けられたイオン種を選別するために設けられたマグネットを収容したマグネット室を示す。該通路１は長方形断面を有し、そのエンドステーション２寄りの壁面とマグネット室３の壁面とに吸気口が直接壁面に存在するように直接開口させて第１及び第２クライオポンプ４、５を取り付け、該通路１を構成するマグネット室３の後方と第１クライオポンプ４の前方とに夫々仕切りバルブ６、７を設けた。該仕切りバルブ６、７を閉じることによりその間の該通路１は密閉された空間になる。
【０００９】
該第１クライオポンプ４は、図３乃至図５に示したように、ポンプケース８内に、冷凍機９のコールドヘッド２段１０に連結されて例えば１５Ｋの極低温に冷却されたクライオパネル１１と、コールドヘッド１段１２に連結されて例えば８０Ｋの超低温に冷却されたシールド１３及び該シールド１３に連結されたバッフル１４とを備え、該ポンプケース８及びシールド１３を該通路１の中心軸１５が通る両側面に通路１と同形の長方形の吸気口１６、１６を有する筒型に構成し、該バッフル１４を該吸気口１６、１６間の通路１の上下を囲むように配置した。また、該クライオパネル１１をシールド１３とバッフル１４の間に配置し、該通路１から気体分子が直接に吸気口１６へ飛び込み、バッフル１４、シールド１３及びクライオパネル１１に吸着されて排気されるようにした。
【００１０】
第２クライオポンプ５は、図６乃至図８に示したように、ポンプケース１７内に、冷凍機１８のコールドヘッド２段１９に連結されて極低温に冷却されたクライオパネル２０と、コールドヘッド１段２１に連結されて超低温に冷却された筒型のシールド２２及びこれに連結されたバッフル２３を備え、この構成は第１クライオポンプ４と変わりがないが、該ポンプケース１７及びシールド２２にその通路１側に向けての吸気口２４を形成し、該シールド２２の吸気口２４に該バッフル２３を該シールド２２の筒内へ凹入した凹入部２５を設け、該バッフル２３を該シールド２２との間に隙間２６を設けて取り付け、該隙間２６及び該凹入部２５の底部２５ａと対向する位置にクライオパネル２０を延長して配置した構成が異なり、該通路１からこれに直接取り付けた該吸気口２４内へ飛び込んだ気体分子は該凹入部２５内で反射してバッフル２３またはクライオパネル２０の方向へ進み、該通路１へ戻らないようにした。
【００１１】
これらのクライオポンプ４、５のポンプケース８、１７には、粗引きポンプ２７、２８を接続するための接続用ポート２９、３０を備えており、クライオポンプの再生時、粗引きポンプ２７、２８により該ポンプケース８、１７の内部をクライオポンプが再運転可能な圧力にまで真空排気する。両クライオポンプ４、５を取り付けた該通路１の壁面の中間部には、Ｎ2ガス等のパージガスを導入するガス導入口３１を設けた。
【００１２】
エンドステーション２に用意した基板にイオン注入する場合、イオン源からビーム状に引き出したイオン中からマグネット室３のマグネットで所望のイオンを選別し、その選別されたイオンを該基板に入射させ、イオン注入が行われるが、そのイオンの通過経路にあたる通路１は、イオンの拡散防止等のために該第１及び第２クライオポンプ４、５により高真空に排気される。このとき各クライオポンプ４、５が、通路１の壁面にその吸気口１６、２４を直接に取り付けられているため、各クライオポンプ４、５の持つ排気速度が損なわれることがなく、迅速に高真空に該通路１内を排気でき、イオンビームが拡散したり、気体分子と衝突して不要なイオンが生成されることがなくなり、高精度で基板にイオン注入できる。
【００１３】
これらのクライオポンプ４、５は低温面に気体分子を吸着して排気するものであるから、作動時間が経過すると吸着機能が低下し、吸着ガスを取り除いて再生する必要が生じる。この再生に際しては、イオンビームの引出及び冷凍機９、１８の運転を止め、仕切りバルブ６、７を閉じることにより密閉された空間を該通路１中に形成させ、各クライオポンプ４、５の粗引きポンプ２７、２８を運転しながらガス導入口３１から例えばＮ2のパージガスを導入する。このパージガスは略室温であり、これがポンプケース内を流れることによってクライオパネル１１、２０やバッフル１４、２３、シールド１３、２２に凝縮した気体分子が再蒸発し、パージガスと共に各粗引きポンプ２７、２８によりポンプケース８、１７の外部へ排除される。パージガスの導入量は、粗引きポンプ２７、２８の排気量と相関関係を有し、該通路１のマグネット室３から各クライオポンプ４、５の取り付け位置までの壁面にパージガスの圧力勾配が形成されるようにその導入量或いは排気量が調整される。この圧力勾配が形成される状態すなわちパージガスが粘性流としての性格を持つように圧力を制御して流すことによって、各クライオポンプ４、５から再蒸発する気体分子が壁面に付着することを阻止でき、再蒸発した気体分子が壁面特にマグネット室３を汚染することが防止できる。そして、各クライオポンプ４、５内が常温になってポンプケース８、１７内の気体分子の再蒸発が完了したとき、パージガスの導入を止め、粗引きポンプ２７、２８で該通路１及び各ポンプケース８、１７内をクライオポンプとして再起動できる圧力にまで排気する。
【００１４】
各クライオポンプ４、５の排気能力にもよるが、排気総量が１０００リットルの場合、１．５時間で再生でき、これに要したＮ2パージガスは２７００リットルであった。該空間に設けられるクライオポンプの台数は２台以上であっても本発明の再生方法は適用できる。尚、必要な場合、該ポンプケース８、１７の外部から面ヒータなどで加熱して再蒸発を補助するようにしてもよく、この場合は再生時間がより短縮できる。
【００１５】
【発明の効果】
以上のように本発明によるときは、密閉可能な空間の壁面に、ポンプケース内が粗引ポンプで排気可能な複数台のクライオポンプの吸気口を直接開口させて取り付け、該空間を密閉したのち該壁面に設けたガス導入口からパージガスを粘性流状態で流しながら該粗引ポンプで排気するので、該空間内の差圧でクライオポンプから再蒸発した気体分子（汚染物）を空間の壁面に付着させることなく再生することができ、各クライオポンプを仕切りバルブを設けることなく空間に取り付けできるから、各クライオポンプの排気能力がコンダクタンスにより損なわれることがない等の効果が得られ、請求項２及び３の構成とすることにより、イオンビーム等の荷電粒子を使用した真空装置に好都合に適用できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のクライオポンプの再生方法の説明図
【図２】本発明の方法の実施の形態を示す平面図
【図３】図２の３−３線部分の拡大断面図
【図４】図３の４−４線部分の断面図
【図５】図３の要部の分解斜視図
【図６】図２の６−６線部分の拡大断面図
【図７】図６の７−７線部分の側面図
【図８】図６の８−８線部分の截断平面図
【符号の説明】
１  通路、３  マグネット室、４  第１クライオポンプ、５  第２クライオポンプ、６・７  仕切りバルブ、８・１７  ポンプケース、９・１８  冷凍機、１０・１９  コールドヘッド２段、１１・２０  クライオパネル、１２・２１  コールドヘッド１段、１３・２２  シールド、１４・２３  バッフル、１５  中心軸、１６・２４  吸気口、２５  凹部、２５ａ  底部、２６  隙間、２７・２８  粗引きポンプ、３１  ガス導入口、
【図１】
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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７】
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【図８】
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