JPH02102725A - 差動排気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （概要〕 差動排気装置、特に高真空室と、低真空室とを接続した
真空システムにおける所定圧力勾配を維持する構造に関
し、 該低真空室から被排気室に流入する分子線の軌道を変え
て、その高真空室への流入を阻止し、該高真空室のクリ
ーンな状態を維持することを目的とし、 高真空室と低真空室とを接続する接続手段に圧力を調整
する複数の差動排気手段を具備した差動排気装置におい
て、 前記接続手段に、低真空室から高真空室へ吸引される分
子線をイオン化するイオン化手段と、該イオン化された
粒子の軌道を偏向する軌道偏向手段とを設けることを含
み構成し、 高真空室から低真空室へ照射される高エネルギー粒子線
を通過させるスリットを設けた複数の被排気室と、該排
気室毎に接続され、圧力を調整する複数の排気手段とを
具備し、高真空室と低真空室とを接続する差動排気装置
において、前記被排気室のいずれかに、低真空室から高
真空室へ吸引される分子線をイオン化するイオン化手段
と、該イオン化された粒子の軌道を偏向する軌道偏向手
段を設けることを含み構成する。

（産業上の利用分野〕 本発明は、差動排気装置に関するものであり、更に詳し
く言えば高真空室と低真空室とを接続する真空システム
における所定圧力勾配を維持する構造に関するものであ
る。

近年、Ｘ線領域のシンクロトロン軌道放射光等を光源と
するＸ線リソグラフィやＸＬＡ回折、光電子分光等が半
導体材料加工の対象となっている。

この場合、光エネルギー粒子線等の光源を生成する高真
空室と、反応ガス等を流して半導体加工をする低真空室
との間に差動排気装置が用いられている。

しかし、高真空室と低真空室との間に圧力勾配があるた
めに、低真空室に充満している反応ガスの一部が分子線
となって高真空室に流れ込み、電子蓄積リング等の性能
に悪影響を与えたり、光源を汚染したりするという問題
がある。

そこで、高真空室へ流入する分子線を阻止して、該高真
空室のクリーン状態を維持する差動排気装置の要求があ
る。

〔従来の技術〕

第６図は、従来例に係る説明画である。

同図は、差動排気装置の構成図であり、シンクロトロン
軌道放射光を用いた光ＣＶ　Ｄ　（ＣｈｅｍｔｃａｌＶ
ａｐｅｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置等における光源
を保護する差動排気部を示している。

図において、１ａ〜ＩＣは高真空室６と低真空室（反応
室）５とを接続する被排気室であり、スリット２によっ
て仕切られている。また、被排気室１ａには圧力ＰＩを
維持するターボ分子ポンプ３が接続され、同様に被排気
室１ｂには圧力Ｐ２を維持するターボ分子ポンプ３が接
続され、同様に被排気室１ｃには圧力Ｐ３を維持するメ
カニカルブースターポンプ４が接続されている。これに
より、高真空室６の圧力ｐｈと、低真空室５の圧力ｐｚ
との圧力勾配（Ｐｈ＜ＰＩ＜Ｐ２＜Ｐ３＜ｐｌ）が保持
されている。

５は圧力Ｐ　ｌ　＝　１〜０．１　（ｔｏｒｒ）程度の
低真空室であり、半導体ウェハ等の被加工物を設置して
反応ガスを充満させ、それに高エネルギー粒子線、例え
ばシンクロトロン放射光７を供給してシリコン膜等を化
学成長する反応室である。

８は分子線であり、５ｉＨａ　（シラン）等の一部の反
応ガスが差動排気部に吸引されるものである。

尚、分子線８は、圧力勾配の関係が（Ｐｈ＜ＰＩ＜Ｐ２
＜Ｐ３＜Ｐｌ）の場合、気体分子同士の衝突が支配的で
ある。　　１　（Ｉ’　（Ｌｏｒｒ）以上の圧力では、
分子線８が被排気室１ａ−１ｃと真空室とにより決まる
粘性流を生じ、被排気室１ｂ、ｌｃの内壁やスリット２
等の壁に衝突する。また、１Ｏ−Ｓ（ｔｏｒｒ３以下の
圧力では、分子線８が分子流となって高真空室６へ流れ
込むことがある。

（発明が解決しようとする課題〕 したがって、分子流領域では、分子線８がスリット２を
設けた仕切壁２ａや被排気室１ａの内壁に衝突すること
なく高真空室６へに流入する。

このため、高真空室６に流れ込んだ分子線８が高エネル
ギー粒子ｗＡ８と衝突してイオン化し、コンタミネーシ
ョンとなって各電子機器を汚染し、電子蓄積リング等の
加速器の性能に悪影響を与えたり、真空の質を低下させ
たり、それがシンクトロン軌道放射光や電子線等の高エ
ネルギー粒子線８の寿命に悪影響を及ぼしたりして、高
真空室のクリーンな光源を維持することができないとい
う問題がある。

本発明は、かかる従来例の問題点に鑑みて創作されたも
のであり、低真空室から被排気室に流入する分子線の軌
道を変えて、その高真空室への流入を阻止し、該高真空
室のクリーンな状態を維持することを可能とする差動排
気装置の提供を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の差動排気装置は、その原理図を第一図に、その
原理構成図を第２図（ａ）　、　（ｂ）に、その一実施
例を第３〜５図に示すように、高真空室１５と低真空室
１４とを接続する接続手段１１に圧力を調整する複数の
差動排気手段１３を具備した差動排気装置において、前
記接続手段１１に、低真空室１４から高真空室１５へ吸
引される分子線１８をイオン化するイオン化手段１６と
、該イオン化された粒子１８ａの軌道を偏向する軌道偏
向手段１９とを設けることを特徴とし、第１の装置を、
高真空室１５から低真空室１４へ照射される高エネルギ
ー粒子線１７を通過させるスリアト１２を設けた複数の
ｙ１俳気室１１ａ〜１１ｃと、該排気室１１ａ−１１Ｃ
毎に接続され、圧力Ｐ１〜Ｐｎを調整する？Ｍ数の排気
手段１３ａ〜１３ｃとを具備し、高真空室１５と低真空
室１４とを接続する差動排気装置において、前記被排気
室１１ａ〜ｌｌｃのいずれかに、低真空室１４から高真
空室１５へ吸引される分子綿１８をイオン化するイオン
化手段１６と、該イオン化された粒子１８ａの軌道を偏
向する軌道偏向手段１９を設けること特徴とし、 第２の装置を、イオン化手段１９が、高真空室１５から
低真空室１４へ照射される高エネルギー粒子線１７を兼
ねることを特徴とし、 軌道偏向手段１６が、静電偏向手段２９または磁気偏向
手段３１であることを特徴とし、上記目的を達成する。

〔作用〕

本発明によれば、低真空室１４から高真空室１５へ吸引
される分子綿１８はイオン化され、該イオン化された粒
子１８ａは軌道偏向手段１９にその軌道が偏向される。

このため、分子線１８の高真空室１５への流入を阻止す
ることができる。

すなわち、本発明の第１の装置によれば、例えば半導体
ウェハ加工時等において、低真空室１４に充満された反
応ガスの一部の分子線１８が、低真空室１４と高真空室
１５との間の圧力勾配により、高真空室１５側に吸引さ
れても、被排気室１１ａ−１１ｃのいずれかに設けられ
た、例えば電子線源や光源等のイオン手段１６によって
、該分子線１８がイオン化される。

このため、イオン化された粒子１８ａを、例えば静電偏
向器２６や！磁コイル３１等の軌道偏向手段１９によっ
てその軌道が偏向され、該粒子１８ａが被排気室１１ａ
等の内壁やスリ２）１２を設けた仕切壁１２ａに衝突し
、その衝突した粒子１８ａを、排気手段１３ａ〜１３ｃ
により外部へ排気することができる。

これにより、高真空室１５への分子線１８の流入を阻止
できるので、該高真空室１５のクリーン状態を保持する
ことが可能となる。

又、本発明の第２の装置によれば、分子線１８をイオン
化する手段！６が、高真空室１５より低真空室１４へ照
射される高エネルギー粒子線１７を兼ねている。

このため、低真空室１５から高真空室１４へ流れ込む分
子線１８が高エネルギー粒子線１７によってイオン化さ
れ、軌道偏向手段１９によってイオン化された粒子１８
ａの軌道が偏向され、第１の装置と該粒子１８ａ同様に
外部に排気することができる。

これにより、第１の装置にように別途イオン化手段１６
を設けることなく、高真空室１５へ流れ込む分子＆１１
１Ｂを阻止することができる。

（実施例］ 次に図を参照しながら本発明の実施例に係る差動排気装
置を説明する図であり、第３図は、本発明の第１の実施
例に係る差動排気装置の構成図を示している。

同図は、シンクロトロン軌道放射光を用いた光ＣＶＤ装
置等における光源を保護する差動排気装置を示している
。

図において、２１ａ、２１ｂは高真空室２５と低真空室
（反応室）２４とを接続する複数の被排気室であり、高
エネルギー粒子線２７を通過させるスリット２２を設け
た仕切壁２２ａによって仕切られている。

また、被排気室２１ａには圧力（真空度）ＰＩ＝　１０
−’　（丁ｏｒｒ）程度を維持するターボ分子ポンプ２
３ｂが接続され、同様に被排気室２１ｃには圧力Ｐ　２
　＝　１０−”　（Ｔｏｒｒ）程度を維持すルターホ分
子ポンプ２３ｃが接続されている。

２４は低真空室であり、半導体ウェハ３０等の被加工物
を設置して、５ｉｌｌａ　（シラン）ガス２０ａ等の反
応ガスを充満させ、それに高エネルギー粒子線２７を照
射し、シリコン膜等を化学成長する反応室である。なお
、低真空室２４には、圧力Ｐ　ｊ！　＝　１　（Ｔｏｒ
ｒ）程度に維持するために、メカニカルブースタ２３ｄ
が接続される。

２５は、高真空室であり、電子Ｍ積すングなど加速器や
粒子線発生源等の光源が設置され、シンクロトロン軌道
放射光とは、光速に近い早さの高エネルギー電子が、加
速器中の磁場によって軌道を曲げられるとき（円運動時
）に、放射される電磁波をいう、また、高真空室２５の
圧力ｐｈ＝１０−’　（Ｔｏｒｒ）程度を維持するため
に、スパッタイオンポンプ２３ａが接続されている。

２６はイオン化手段１６の一実施例である電子源であり
、低真空室（反応室）２４から被排気室２１ａに流入す
る分子線２８をイオン化して、正イオンや負イオンにｉ
ｓする機能を有している。

なお、分子線２８をイオン化するイオン化手段１６は、
電子線源２６の他に、波長数１０００　（入］程度の＾
ｒ（アルゴン）やＷｅ（ヘリウム）の放電管等による光
源でもよい。

２８は分子線であり、低真空室（反応室）２４に使用し
た５ｉＨｎ　（シラン）等の一部の反応ガスである。ま
た、分子線２８は圧力勾配（圧力差）Ｐｈ＜Ｐ　１＜Ｐ
２＜Ｐｉがある場合、低真空室２４から高真空室２５に
向かって粘性流や分子流となって被排気室２１ａ、２１
ｂに流入する。

２９は静電偏向器であり、対向電穫に数１０〜数１００
（Ｖ）の偏向電圧を印加したものである。

ここで、イオン化された粒子２８ａの正イオンは、クー
ロン力により負電掘に吸引されてその軌道が曲げられ、
被排気室２１ａの内壁やスリット２２を設けた仕切壁に
衝突させられる。また、負イオンも同様に正電極に吸収
されてその軌道が曲げられ、スリット２２を設けた仕切
壁２２ａ等に衝突させられる。これをターボ分子ポンプ
２３ｂによって、外部に排気することができる。

３０は半導体ウェハ等の被加工物であり、低真空室（反
応室）２４に設置され、ヒーター２４ｂ等により４００
〜５００（’Ｃ）程度に加熱され、５ｉＨｎガス等と高
エネルギー粒子線２７とを受けて、シリコン膜等が化学
成長されるものである。

これ等により、例えば高真空室２５の圧力Ｐｈ　＝　１
０−’　（ｔｏｒｒ）および低真空室２４の圧力Ｐ　Ｒ
−１〜０．１　（ｔｏｒｒ）の圧力勾配（圧力差）ヲ保
持する差動排気装置を構成する。

このようにして、例えば半導体ウェハ３０のシリコン膜
の化学成長時において、低真空室２４に充満された５ｉ
Ｈａガス２４ａの一部の分子線２日が低真空室２４と高
真空室２５との圧力勾配ｐｈ＜ＰＩ＜Ｐ２＜ＰＩ！によ
り、高真空室２５側に吸引されても、被排気室２１３〜
２１ｃのいずれかに設けられた、例えば電子線源２６や
光源等のイオン化手段１６によって該分子線２８がイオ
ン化される。

このため、イオン化された粒子２８ａを、例えば静電偏
向器２９等の軌道偏向手段１９によってその軌道が偏向
され、該粒子２８ａが被排気室２１ａ等の内壁やスリッ
ト２２を設けた仕切壁２２ａに衝突し、その衝突した粒
子２８ａを排気手段２３ａにより外部へ排気することが
できる。

これにより、高真空室２５への分子線２８の流入を阻止
できるので、該真空室２５のクリーン状態を維持するこ
とが可能となる。

第４図は、本発明の第２の実施例に係る差動排気装置の
構成図を示している。

図において、第１の実施例と異なるのは第２の実施例で
は分子ｖＡ２８をイオン化するイオン化手段１６を特別
に設けることな（高真空室２５により生成された高エネ
ルギー粒子線２７を該イオン化手段１６として兼用して
いるものである。

なお、第１の実施例と同じ符号のものは同じ機能を有し
ているので説明を省略する。

このようにして、分子線２８をイオン化するイオン化手
段１６が高真空室２５より低真空室２４へ照射される高
エネルギー粒子線２７を兼ねているため、低真空室２５
から高真空室２４へ流れ込む分子線２８が高エネルギー
粒子線２７によってイオン化され、静電偏向器２９によ
ってイオン化された粒子２８ａの軌道が偏向され、第１
の実施例と同様に、外部に排気することができる。

これにより、第１の実施例のように、別途イオン化手段
を設けることなく、高真空室２５へ流れ込む分子線２８
を阻止することができる。

第５図（ａ）、（ｂ）は、本発明の各実施例に係る別の
軌道偏向手段を説明する図であり、同図（ａ）は第１の
実施例の差動排気装置の静電偏向器２９に代えてイオン
化された粒子２８ａの軌道を磁気的に偏向する構成図を
示している。

図において、３１は電磁コイルであり、直流励磁された
磁場中を運動する荷電粒子に作用するローレンツ力を応
用し、イオン化された粒子２８ａの軌道を曲げるもので
ある。

同図（ｂ）は、第２の実施例の差動排気装置の静電偏向
器２９に代えて電磁コイル３１を設置する構成図を示し
ている。

これにより、同図（ａ）の場合と同１・箕に、イオン化
された粒子２８ａの軌道を偏向することができる。

このようにして、低真空室２４から高真空室２５へ吸引
される分子線２８は、電子線′ｒＡ２６や高エネルギー
粒子線２７によってイオン化され、該イオン化された粒
子２８ａは、静電偏向器２９や電磁コイル３１によって
静電的または磁気的にその軌道が偏向される。このため
、分子線２８の高真空室２５への流入を阻止することが
可能となる。また、イオン化手段１６と軌道偏向手段１
９とを各被排気室毎に設置することにより、−層その効
果を上げることが可能となる。

〔発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、高真空室と低真空
室との所定圧力勾配を保持し、低真空室から高真空室に
流れ込む分子線を阻止することができる。

このため、真空の質を最良にすることができ。

これにより高真空室に設けられる電子蓄積リングやシン
クロトロン軌道放射光源等をクリーンな状態を維持する
こと、およびその性能の向上を図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の差動排気装置に係る原理図、第２図
（ａ）、（ｂ）は、本発明の差動排気装置に係る原理構
成図、 第３図は、本発明の第１の実施例に係る差動排気装置の
構成図、 第４図は、本発明の第２の実施例に係る差動排気装置の
構成図、 第５図（ａ）、　　（ｂ）は、本発明の各実施例に係る
別の軌道偏向手段を説明する図、 第６図は、従来例に係る差動排気装置の構成ｌ、〔符号
の説明〕 １１・・・接続手段、 １３・・・差動排気手段、 ５．１４．２４・・・低真空室（反応室）、６．１５．
２５・・・高真空室、 １６・・・イオン化手段、 ８．１８．２８・・・分子線、 １９・・・軌道偏向手段、 ｔｅａ・・・イオン化された粒子、 １ａ−１ｃ、１ｌａ−１１ｃ、２１ａ、２１ｂ・・・被
排気室、 ２．１２．２２・・・スリット、 ２ａ、１２ａ、２２ａ−・・仕切壁、 １３ａ〜１３ｃ・・・排気手段、 ７．１７．２７・・・高エネルギー粒子線（シンクトロ
ン放射光）、 ２３ａ・・・スパッタイオンポンプ、 ３．２３ｂ、２３ｃ・・・ターボ分子ポンプ、４．２３
ｄ・・・メカニカルブースタポンプ、２６・・・電子線
ａ＜イオン化手段）、２９・・・静電偏向器（静電偏向
手段）、３１・・・電磁コイル（磁気偏向手段）、３０
・・・半導体ウェハ、 ２４　ａ−３ｉｌ１４ガス（反応カス）、２４ｂ・・・
ヒーター Ｐ１〜Ｐ３・・・圧力、 ｐｈ・・・高真空室の圧力、 ｐＩｌ・・・低真空室圧力。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）高真空室（１５）と、低真空室（１４）とを接続
   する接続手段（１１）に圧力を調整する複数の差動排気
   手段（１３）を具備した差動排気装置において、 前記接続手段（１１）に、低真空室（１４）から高真空
   室（１５）へ吸引される分子線（１８）をイオン化する
   イオン化手段（１６）と、該イオン化された粒子（１８
   ａ）の軌道を偏向する軌道偏向手段（１９）とを設ける
   ことを特徴とする差動排気装置。
2. （２）高真空室（１５）から低真空室（１４）へ照射さ
   れる高エネルギー粒子線（１７）を通過させるスリット
   （１２）を設けた複数の被排気室（１１ａ〜１１ｃ）と
   、該排気室（１１ａ〜１１ｃ）毎に接続され、圧力（Ｐ
   １〜Ｐｎ）を調整する複数の排気手段（１３ａ〜１３ｃ
   ）とを具備し、高真空室（１５）と低真空室（１４）と
   を接続する差動排気装置において、 前記被排気室（１１ａ〜１１ｃ）のいずれかに、低真空
   室（１４）から高真空室（１５）へ吸引される分子線（
   １８）をイオン化するイオン化手段（１６）と、該イオ
   ン化された粒子（１８ａ）の軌道を偏向する軌道偏向手
   段（１９）とを設けること特徴とする差動排気装置。