(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンドステーションへ湾曲した通路を介して荷電粒子を導き、該通路の内部をクライオポンプにより真空排気する方法に於いて、該通路のエンドステーション寄りの壁面を分離して該通路の周囲を囲む吸気口を備えた第１クライオポンプを設けると共に該通路の湾曲部の壁面に第２クライオポンプをその吸気口を該エンドステーションの接続開口に向けて直接取り付け、該エンドステーションから該通路内へ放出される気体分子のうち、散乱する気体分子を該第１クライオポンプで排気し、該通路の壁面に平行して放出される気体分子を該第２クライオポンプで排気することを特徴とする湾曲荷電粒子通路の真空排気方法。
【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に記載の湾曲荷電粒子通路の真空排気方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、荷電粒子を加速して成膜する成膜装置やイオン注入装置等の荷電粒子入射装置などの荷電粒子通路を真空排気する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、成膜装置として、図１に示すような成膜される基板が設置されたエンドステーションａへ、質量分離マグネットを収容したマグネット室ｂを途中に備えた湾曲した通路ｃを介してイオン源から荷電粒子を導く構成のものが知られている。この通路ｃ内は荷電粒子の通過を妨げないように高真空に排気され、その排気のために図２に示すようにクライオポンプｄが設けられている。クライオポンプｄは、所定の作動時間が経過すると排気能力が低下し、再生する必要があり、この再生時にはポンプ内に溜め込んだガスが放出されるので配管ｅ及び仕切りバルブｆを介して該通路ｃが接続される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
荷電粒子が基板に入射したとき例えば基板に塗布されたレジストからガスが放出され、このガスが該エンドステーションａから通路ｃへ拡散すると通路ｃの真空が悪くなる不都合を生じるので、該クライオポンプｄがこの放出ガスを排気すべく設けられているが、該ポンプｄは通路ｃから奥まった場所に設けられているため、通路ｃの壁に衝突して散乱した気体分子だけが該ポンプｄで排気され、該通路ｃに平行に放出された矢印ｇで示すような軌跡の気体分子は排気できず、該通路ｃ内の圧力を望み通り低下できない欠点があった。該通路内の圧力が下がらないと、荷電粒子と気体分子の衝突が発生し不純物イオンが生成する不都合や、荷電粒子の設定精度が低下して好ましくない。また、配管ｅや仕切りバルブｆのためにコンダクタンスが悪くクライオポンプｄの有効排気速度が損なわれる欠点もあった。
【０００４】
本発明は、湾曲した荷電粒子通路の圧力を十分に排気し、クライオポンプの排気性能を十分に発揮できる真空排気方法を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図３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湾曲した通路、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の湾曲部１ａ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、該第２クライオポンプ５はその吸気口が該エンドステーション２の通路１への接続開口２ａに対向するように取り付けた。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、これら仕切りバルブ６、７を閉じることによりその間の該通路１を密閉し、クライオポンプ４、５を再生する。
【０００６】
該第１クライオポンプ４は、図４乃至図６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。
【０００７】
第２クライオポンプ５は、図７乃至図９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、該バッフル２３に該シールド２２の吸気口２４に該シールド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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。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。
【００１０】
該基板にレジストが塗布されていると、イオンビームの入射で多くの不純物ガスが発生し、その気体分子が通路１内へ拡散してくる不都合があるが、通路１の壁面に衝突して散乱する気体分子は、その壁面を囲んで大きく開口した第１クライオポンプ４の吸気口に飛び込んで排気される。湾曲、或いは非湾曲通路であってもイオンビーム通路内に第１クライオポンプを設けることで、他からの拡散した気体分子を従来の排気システムよりも高効率で排気することができる。さらに、壁面と平行な軌跡で拡散する気体分子はマグネット室３の湾曲部に到達するが、そこには第２クライオポンプ５の吸気口２４が存在するので、そこに飛び込み該ポンプ５により排気される。該第１クライオポンプ４の排気能力が第２クライオポンプ５の排気能力より２０倍あっても、該第２クライオポンプ５を設けておくことにより通路１内の到達圧力をこれが設けられていない場合よりも１／２程度下げることができる。図１０は図３の構成の通路１に於ける圧力分布の測定例で、第２クライオポンプ５の位置で各種気体分子の分圧が低下していることがわかる。
【００１１】
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。
【００１２】
【発明の効果】
以上のように本発明によるときは、荷電粒子をエンドステーションに導く湾曲した通路のエンドステーション寄りの壁面に、該通路を囲む吸気口を備えた第１クライオポンプを設けて該エンドステーションからの散乱した気体分子を排気すると共に該通路の湾曲部に吸気口をエンドステーションの通路接続開口と対向させて設けた第２クライオポンプにより該壁面に平行して放出される気体分子を排気するようにしたので、該通路内を高い真空度に排気でき、各クライオポンプの吸気口が通路に直接開口しているので排気性能が損なわれることもない等の効果があり、各クライオポンプを請求項２の構成とすることにより上記本発明の目的を一層適切に達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の荷電粒子通路の排気方法の説明図
【図２】図１の２−２線部分の断面図
【図３】本発明の実施の形態を示す平面図
【図４】図３の４−４線部分の拡大断面図
【図５】図４の５−５線部分の断面図３の要部の分解斜視図
【図６】図４の要部の分解斜視図
【図７】図３の７−７線部分の拡大断面図
【図８】図７の左側面図
【図９】図７の９−９線部分の截断平面図
【図１０】通路の圧力分布の線図
【符号の説明】
１  通路、１ａ  湾曲部、２  エンドステーション、２ａ  接続開口、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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【図９】
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【図１０】
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