JPH02291652A - 粒子汚染を最小限にするための流速制御方法及びその装置 - Google Patents
粒子汚染を最小限にするための流速制御方法及びその装置Info
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- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
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- G05D16/2053—Control of fluid pressure characterised by the use of electric means with direct action of electric energy on controlling means using throttling means as controlling means with a plurality of throttling means the plurality of throttling means being arranged for the control of a single pressure from a plurality of converging pressures the plurality of throttling means comprising only a first throttling means acting on a higher pressure and a second throttling means acting on a lower pressure, e.g. the atmosphere
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は加工物の処理室内等を排気し且つ再加圧すると
きに生しる空気の流速を加工物上の粒子汚染か最小限と
なるように制御する方法と装置に関する。
きに生しる空気の流速を加工物上の粒子汚染か最小限と
なるように制御する方法と装置に関する。
（従来の技術）
加工ステーションにおける排気と再加圧との制御を必要
とする製造工程の一例としては、処理室てあるイオン注
入室内ての半導体ウェハのイオン・トービンク工程かあ
る。これは、イオン源からの不純物をイオン化したイオ
ンをイオン進行経路に沿って加速してウェハに衝突させ
、ウェハ内に所定の量の不純物を注入する工程てある。
とする製造工程の一例としては、処理室てあるイオン注
入室内ての半導体ウェハのイオン・トービンク工程かあ
る。これは、イオン源からの不純物をイオン化したイオ
ンをイオン進行経路に沿って加速してウェハに衝突させ
、ウェハ内に所定の量の不純物を注入する工程てある。
このときイオン進行経路はイオンか適正な進路をたどる
ように真空化されなければならない。
ように真空化されなければならない。
従来の技術てはこの工程を達成するためにウェハはロー
ト・ロックを通してイオン注入室に入れるが、又はウエ
ハを直接イオン注入室に入れるようにしていた。ロート
・ロックを利用する場合は、ウエハかそのイオン注入室
への進行経路途中に設けられたロード・ロックへ入れら
れた際にロード・ロックの室内は排気されて減圧状態に
され、ウエハか処理されてロート・ロックから出される
際にロート・ロックの室内は外と同じ気圧まて圧力上昇
される。また、ロート・ロックを利用しない場合には、
ウエハはイオン注入室に直接入れられるが、ウエハか入
れられた際及び処理されて除去される際にこのイオン注
入室全体が排気及び圧力上昇される。
ト・ロックを通してイオン注入室に入れるが、又はウエ
ハを直接イオン注入室に入れるようにしていた。ロート
・ロックを利用する場合は、ウエハかそのイオン注入室
への進行経路途中に設けられたロード・ロックへ入れら
れた際にロード・ロックの室内は排気されて減圧状態に
され、ウエハか処理されてロート・ロックから出される
際にロート・ロックの室内は外と同じ気圧まて圧力上昇
される。また、ロート・ロックを利用しない場合には、
ウエハはイオン注入室に直接入れられるが、ウエハか入
れられた際及び処理されて除去される際にこのイオン注
入室全体が排気及び圧力上昇される。
処理室の圧力上昇と減圧を含む工程の別の例として、例
えばスバッタ被覆工程かあるが、これは加工物を処理室
内に入れ、次に被覆材料を加工物から離れた位置からス
バッタすることによって表面に被覆か施されるものてあ
る。この手順は例えば記録媒体に磁気材料を被覆する場
合に利用できる。この場合も被覆工程を行なう前に加工
物は処理室に入れられ、その後処理室は排気されて減圧
状態て被覆か行なわれる。
えばスバッタ被覆工程かあるが、これは加工物を処理室
内に入れ、次に被覆材料を加工物から離れた位置からス
バッタすることによって表面に被覆か施されるものてあ
る。この手順は例えば記録媒体に磁気材料を被覆する場
合に利用できる。この場合も被覆工程を行なう前に加工
物は処理室に入れられ、その後処理室は排気されて減圧
状態て被覆か行なわれる。
（発明か解決しようとする課題）
このような工程ては処理室内の粒子（汚染物）による汚
染レベルを最小限に保つことか必要てある。例えばイオ
ン注入室内の汚染レベルか所定値を越えると、工程の半
導体算出高は減少する。イオン注入室内の粒子汚染のレ
ベルを低減する手段は種々講じられてはいるが、従来の
千段てはこれらの汚染の全てを回避しえない。例えばウ
ェアをロート・ロック又はイオン注入室に入れる際に粒
子か不可避的に中に入り込んでしまい、これらの粒子は
ロート・ロック室又はイオン注入室の内壁に付着し，そ
れぞれの室の排気及び圧力上昇中に生しる気流か粒子を
移動させて室内に散乱させる。粒子か室の壁に付着した
ままであれば、ウェハは不都合な汚染にさらされること
なく処理室内に入れられ、処理され、かつ取り出される
ことかてきるが、粒子か拡散されてイオン注入工程の前
または後にウェハに付着した場合にはウェハは不良品と
なり生産高を低減することになる。
染レベルを最小限に保つことか必要てある。例えばイオ
ン注入室内の汚染レベルか所定値を越えると、工程の半
導体算出高は減少する。イオン注入室内の粒子汚染のレ
ベルを低減する手段は種々講じられてはいるが、従来の
千段てはこれらの汚染の全てを回避しえない。例えばウ
ェアをロート・ロック又はイオン注入室に入れる際に粒
子か不可避的に中に入り込んでしまい、これらの粒子は
ロート・ロック室又はイオン注入室の内壁に付着し，そ
れぞれの室の排気及び圧力上昇中に生しる気流か粒子を
移動させて室内に散乱させる。粒子か室の壁に付着した
ままであれば、ウェハは不都合な汚染にさらされること
なく処理室内に入れられ、処理され、かつ取り出される
ことかてきるが、粒子か拡散されてイオン注入工程の前
または後にウェハに付着した場合にはウェハは不良品と
なり生産高を低減することになる。
１９８８年４月２６日付けのストルテンベルク（Ｓｔｏ
Ｉｔｅｎｂｅｒｇ）の米国特許第４，７３９，７８７号
ては半導体ウェハの製造中の粒子の存在か生産高に影響
することを認識している。この特許は空気か処理室がら
出入する際に粒子か室壁から散乱すると認識している。
Ｉｔｅｎｂｅｒｇ）の米国特許第４，７３９，７８７号
ては半導体ウェハの製造中の粒子の存在か生産高に影響
することを認識している。この特許は空気か処理室がら
出入する際に粒子か室壁から散乱すると認識している。
そして、粒子の散乱の問題に対する解決策の提案として
、上記特許ては乱流を軽減するために制御されたプロフ
ィルに従って開く“ソフト始動弁”の使用を推奨してい
る。特に前記特許は時間プロフィルに従って処理室内の
圧力上昇、減圧することを提唱している。
、上記特許ては乱流を軽減するために制御されたプロフ
ィルに従って開く“ソフト始動弁”の使用を推奨してい
る。特に前記特許は時間プロフィルに従って処理室内の
圧力上昇、減圧することを提唱している。
前記特許は処理室の壁に付着している粒子の離脱を軽減
することの重要性を認識しているものの、この特許は流
速の制御については言及していない。むしろこの特許は
乱流を回避することに主眼を置き、乱流を回避するよう
な時間順て処理室の圧力上昇、減圧によってそれを達成
している。
することの重要性を認識しているものの、この特許は流
速の制御については言及していない。むしろこの特許は
乱流を回避することに主眼を置き、乱流を回避するよう
な時間順て処理室の圧力上昇、減圧によってそれを達成
している。
このような事情に鑑みて、本発明は室内の圧力上昇詩及
び減圧時に空気の流速を制御することにより室壁から粒
子か散乱するのを防止して加工物の汚染を低減する流速
制御方法及び流速制御装置を提供することを目的とする
。
び減圧時に空気の流速を制御することにより室壁から粒
子か散乱するのを防止して加工物の汚染を低減する流速
制御方法及び流速制御装置を提供することを目的とする
。
（課題を解決するための手段・作用）
本発明は加工物を処理する処理室または処理室に備えら
れている室内を排気する際及び次に空気を入れて圧力を
上昇させる際の空気の流速を制御して室壁からの粒子の
散乱を最小限にするものてある。
れている室内を排気する際及び次に空気を入れて圧力を
上昇させる際の空気の流速を制御して室壁からの粒子の
散乱を最小限にするものてある。
そして、それを達成する一手段としては、処理工程中に
一又は複数の加工物かその中に移送される室を備えてい
る。室は加工物を入れ、又処理後に加工物を取り出すた
めの一又は複数の加工物用開口部か設けられている。室
には空気が入口経路を通って流入し、又、出口経路を通
って排出するための一又は複数の開口部を備えている。
一又は複数の加工物かその中に移送される室を備えてい
る。室は加工物を入れ、又処理後に加工物を取り出すた
めの一又は複数の加工物用開口部か設けられている。室
には空気が入口経路を通って流入し、又、出口経路を通
って排出するための一又は複数の開口部を備えている。
また室内の圧力を検出する圧力センサか設けられている
。
。
そして、室内の圧力は圧力センサにより検出され、検出
された圧力は圧力信号として出力される。プログラム可
能な制御装置か圧力信号を監視し、且つ、空気が室を出
入りする際の過度の流速に起因する室内部の汚染を防止
するために室に出入する空気の流速を調整する。
された圧力は圧力信号として出力される。プログラム可
能な制御装置か圧力信号を監視し、且つ、空気が室を出
入りする際の過度の流速に起因する室内部の汚染を防止
するために室に出入する空気の流速を調整する。
本発明の好適な用途は、シリコン・ウェハのイオン注入
用である。この用途では、ウェハを入れるための加工物
用開口部を有する室はイオン注入中にウェハが位置する
イオン注入室自体てあってもよいし、又はその室がロー
ト・ロックであってもよい。後者の場合は、ウェハはロ
ート・ロック内に入れられ、ロート・ロックは次に減圧
され、その後ウェハはロード・ロックからイオン注入室
へと移送される。何れの用途の場合も、制御装置が室内
の圧力を監視し室の粒子汚染を防止するために室に出入
する空気の流速を調整する。これは圧力センサにより検
出された圧力に基づいて調整可能てあり、特定の空気流
量を設定する流量制御ユニットによって好適に達成され
る。また、室内の空気の流速は複数の圧力センサにより
検出された圧力により調整可能な弁を制御して適正に設
定することもできる。この場合、異なる位置に複数の圧
力センサを使用するが、より安価な弁を使用することに
より実現可能てある。
用である。この用途では、ウェハを入れるための加工物
用開口部を有する室はイオン注入中にウェハが位置する
イオン注入室自体てあってもよいし、又はその室がロー
ト・ロックであってもよい。後者の場合は、ウェハはロ
ート・ロック内に入れられ、ロート・ロックは次に減圧
され、その後ウェハはロード・ロックからイオン注入室
へと移送される。何れの用途の場合も、制御装置が室内
の圧力を監視し室の粒子汚染を防止するために室に出入
する空気の流速を調整する。これは圧力センサにより検
出された圧力に基づいて調整可能てあり、特定の空気流
量を設定する流量制御ユニットによって好適に達成され
る。また、室内の空気の流速は複数の圧力センサにより
検出された圧力により調整可能な弁を制御して適正に設
定することもできる。この場合、異なる位置に複数の圧
力センサを使用するが、より安価な弁を使用することに
より実現可能てある。
制御装置は、室内の圧力と粒子を室壁からほとんど散乱
させない空気の臨界流速との関係を示す索引テーブルを
有し、索引テーブルに基づいてｆｉ量制御ユニットを調
整することによって最適な流速制御か達成てきる。より
好適な設定としては、制御装首の索引テーブルに臨界速
度に安全係数を考慮した近似臨界速度を組み込んて、近
似臨界速度に基づいて流速を制御して許容てきると見な
される量よりも少ない粒子しか散乱しないようにしても
よい。
させない空気の臨界流速との関係を示す索引テーブルを
有し、索引テーブルに基づいてｆｉ量制御ユニットを調
整することによって最適な流速制御か達成てきる。より
好適な設定としては、制御装首の索引テーブルに臨界速
度に安全係数を考慮した近似臨界速度を組み込んて、近
似臨界速度に基づいて流速を制御して許容てきると見な
される量よりも少ない粒子しか散乱しないようにしても
よい。
（実施例）
本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第１図は第１ハウジング１６内に収納されたイオン源１
２と、解析磁石１４とを備えたイオン注入装置ＩＯを示
している、イオン＠１２からのイオン・ビーム２０は進
行経路に沿って進行し、その結果イオンは第１ハウジン
クｌ６を出て、第２ハウシング２４内にあるイオン注入
室２２へ向かって進行する。解析磁石１４はビーム２０
内のイオンを分解して選択されたイオン種のイオン・ビ
ーム２０を精練し、このイオン・ビーム２０が第１ハウ
シンクｌ６を出て連結管２６を経て第２ハウジング２４
へと入る。イオン注入室２２はイオン・ビーム２０に対
する該イオン注入室２２の位置合わせか可能な可動台座
２８上に支持されている。
２と、解析磁石１４とを備えたイオン注入装置ＩＯを示
している、イオン＠１２からのイオン・ビーム２０は進
行経路に沿って進行し、その結果イオンは第１ハウジン
クｌ６を出て、第２ハウシング２４内にあるイオン注入
室２２へ向かって進行する。解析磁石１４はビーム２０
内のイオンを分解して選択されたイオン種のイオン・ビ
ーム２０を精練し、このイオン・ビーム２０が第１ハウ
シンクｌ６を出て連結管２６を経て第２ハウジング２４
へと入る。イオン注入室２２はイオン・ビーム２０に対
する該イオン注入室２２の位置合わせか可能な可動台座
２８上に支持されている。
第２図に最も明解に示されているように、イオン・ビー
ム２０はイオン注入室２２に入ってウェハ坦持体４０に
坦持されているシリコン・ウェハ（以下ウェハという）
に衝突する。このウェハ坦持体４０はイオン・ビーム２
０かウェハに当り、ウェハに不純物を注入するように設
計された団状経路に沿って個々のウェハを移動するもの
てある。ウェハ坦持体４０は軸を中心に回転するように
取付けられ、第１のモータ５０によってウェハ坦持体４
０の高速回転か達成される。この第１のモータ５０はウ
ェハをウェハ坦持体４０の外周の周りに位置させたとき
にウェハ坦持体４０を回転させる。
ム２０はイオン注入室２２に入ってウェハ坦持体４０に
坦持されているシリコン・ウェハ（以下ウェハという）
に衝突する。このウェハ坦持体４０はイオン・ビーム２
０かウェハに当り、ウェハに不純物を注入するように設
計された団状経路に沿って個々のウェハを移動するもの
てある。ウェハ坦持体４０は軸を中心に回転するように
取付けられ、第１のモータ５０によってウェハ坦持体４
０の高速回転か達成される。この第１のモータ５０はウ
ェハをウェハ坦持体４０の外周の周りに位置させたとき
にウェハ坦持体４０を回転させる。
ウェハ坦持体４０はイオン注入室２２内て並進運動かて
きるように取付けられ、不純物のトーピンクを行なうイ
オン・ビーム２０の走査位置に対してウェハを前後（第
２図中左右方向）に並進させることがてきる。この前後
への並進運動は駆動軸５４によってウェハ坦持体４０と
連結された第２′のモータ５２によって行なわれる。第
１のモータ５０とウェハ坦持体４０はガイトレール５６
によって支持されている。２つの軸受５８，５８か第２
図の矢印て示した滑り運動かできるようにウェハ坦持体
４・０と第１のモータ５０とを支持している。ウェハへ
のイオン注入中に、ウェハ坦持体４０は矢印６０て示す
ような前後移動しつつ高速度て回転して、制御゛された
濃度の不純物か確実にウェハ坦持体４０の周辺の周りに
坦持されたウェハに注入される。
きるように取付けられ、不純物のトーピンクを行なうイ
オン・ビーム２０の走査位置に対してウェハを前後（第
２図中左右方向）に並進させることがてきる。この前後
への並進運動は駆動軸５４によってウェハ坦持体４０と
連結された第２′のモータ５２によって行なわれる。第
１のモータ５０とウェハ坦持体４０はガイトレール５６
によって支持されている。２つの軸受５８，５８か第２
図の矢印て示した滑り運動かできるようにウェハ坦持体
４・０と第１のモータ５０とを支持している。ウェハへ
のイオン注入中に、ウェハ坦持体４０は矢印６０て示す
ような前後移動しつつ高速度て回転して、制御゛された
濃度の不純物か確実にウェハ坦持体４０の周辺の周りに
坦持されたウェハに注入される。
前述の形式のイオン注入装置１０に関するその他の詳細
についてはアームストロンク（Ａｒｍｓｔｒｏｎｇ）他
への米国特許明細書第４，６７２，２１０号に記載され
ている。この従来の特許の主題は本明細書の参考として
引用される。
についてはアームストロンク（Ａｒｍｓｔｒｏｎｇ）他
への米国特許明細書第４，６７２，２１０号に記載され
ている。この従来の特許の主題は本明細書の参考として
引用される。
ウェハはロート・ロツク７０を通ってイオン注入室２２
内に挿入される。ロート・ロツク７０の圧力室７２は真
空ボンブ（図示せず）によってイオン注入室２２の内部
と同し圧力に排気される。
内に挿入される。ロート・ロツク７０の圧力室７２は真
空ボンブ（図示せず）によってイオン注入室２２の内部
と同し圧力に排気される。
ウェハはロート・ロツク７０とイオン注入室２２の間の
第１の加工物用開口部７４を通って移送される。
第１の加工物用開口部７４を通って移送される。
ウェハをイオン注入室２２の内外に移送する自動機構は
公知である。これと同し機構により第２の加工物用開口
部７６を通してウェハかロート・ロツク７０へ挿入され
る。ウェハは先ずロート・ロック７０内に入れられ、圧
力室７２内の圧力かイオン注入室２２内部の圧力と回し
になるまて減圧される。次に第１の加工物用開口部７４
に設けられている流体密封のトア又はハッチ８０か開け
られ、圧力室７２内のウェハかイオン注入室２２内に移
送される。イオン注入室２２内でのイオン社人工程か終
了すると、ウェハはイオン注入室２２から再び圧力室７
２へと移送され、空気を圧力室７２に再流入させること
によって圧力室７２内の圧力か上昇される。そして、第
２の加工物用開口部７６に設けられているトア又はハッ
チ８２か開かれ、処理されたウェハか引き出されて、次
のウェハ処理及び加工ステーションへと移送される。
公知である。これと同し機構により第２の加工物用開口
部７６を通してウェハかロート・ロツク７０へ挿入され
る。ウェハは先ずロート・ロック７０内に入れられ、圧
力室７２内の圧力かイオン注入室２２内部の圧力と回し
になるまて減圧される。次に第１の加工物用開口部７４
に設けられている流体密封のトア又はハッチ８０か開け
られ、圧力室７２内のウェハかイオン注入室２２内に移
送される。イオン注入室２２内でのイオン社人工程か終
了すると、ウェハはイオン注入室２２から再び圧力室７
２へと移送され、空気を圧力室７２に再流入させること
によって圧力室７２内の圧力か上昇される。そして、第
２の加工物用開口部７６に設けられているトア又はハッ
チ８２か開かれ、処理されたウェハか引き出されて、次
のウェハ処理及び加工ステーションへと移送される。
ここて、圧力室７２の壁から粒子粒子か散乱する危険が
あるのはロード・ロツク７０か排気され、且つ再び圧力
上昇されている間である。圧力室７２に出入する空気の
流速はこの発明に基づき厳密に監視される。粒子を散乱
させないような流速は室壁に粘着する粒子か壁から散乱
するまてに受ける力を理論的に考慮して求められる。
あるのはロード・ロツク７０か排気され、且つ再び圧力
上昇されている間である。圧力室７２に出入する空気の
流速はこの発明に基づき厳密に監視される。粒子を散乱
させないような流速は室壁に粘着する粒子か壁から散乱
するまてに受ける力を理論的に考慮して求められる。
《理論的な流速の計算》
流体の流れにより粒子に作用する空気力学的な力は、
Ｆａｅｒ。＝ １／２（Ｃｄ／Ｃｃ）Ｐｕ２ＡＰ−・（
１ ）式ここで、Ｃｄは抗力係数、Ｃｃはカニンガム
・スリップ係数、Ｐは気体密度、Ｕは粒子における局部
的気体速度、Ａｐは粒子の断面積である。
１ ）式ここで、Ｃｄは抗力係数、Ｃｃはカニンガム
・スリップ係数、Ｐは気体密度、Ｕは粒子における局部
的気体速度、Ａｐは粒子の断面積である。
これらの因子は全て気体密度（従って気体の圧力）、局
部的気体速度及び粒子のサイズによってのみ左右される
。
部的気体速度及び粒子のサイズによってのみ左右される
。
問題の粒子か圧力室７２の壁に付着されている場合を考
える。壁面における流速はいわゆる境界層の存在のため
Ｕ＝Ｏてある。壁面から離れて流れだす速度のプロフィ
ルは流れのタイプによって左右される。速度勾配は乱流
の場合よりも層流のほうがゆるやかである。同様に層流
において少しの距離だけ壁から離れた位置では、速度は
乱流の場合よりもずっと小さい自由流速度となる。勿論
、乱流における自由流速度はより太きいてあろう。層流
の場合、壁からの距離なｙとすると、 ｕ／ｕ本＝ ３／２（ｙ／δ）−１／２（ｙ／δ）２・
（２）式ここで１２は自由流速度であり、δは境界層の
厚さてある。
える。壁面における流速はいわゆる境界層の存在のため
Ｕ＝Ｏてある。壁面から離れて流れだす速度のプロフィ
ルは流れのタイプによって左右される。速度勾配は乱流
の場合よりも層流のほうがゆるやかである。同様に層流
において少しの距離だけ壁から離れた位置では、速度は
乱流の場合よりもずっと小さい自由流速度となる。勿論
、乱流における自由流速度はより太きいてあろう。層流
の場合、壁からの距離なｙとすると、 ｕ／ｕ本＝ ３／２（ｙ／δ）−１／２（ｙ／δ）２・
（２）式ここで１２は自由流速度であり、δは境界層の
厚さてある。
この場合の圧力と流速においては一般にδはミリメート
ル単位の大きさてあり、（Ｕり−１７２に比例して減少
する。ｙ＝ｄ（粒子の直径）とすると次の式か得られる
。
ル単位の大きさてあり、（Ｕり−１７２に比例して減少
する。ｙ＝ｄ（粒子の直径）とすると次の式か得られる
。
Ｆａｅｒ（１ ＝ Ｇ（ｄ．ｐ）ｐ”２（ｕｏ”２””
（ ３）式ここでＧ（ｄ，Ｐ）は圧力に僅かに左右さ
れる。
（ ３）式ここでＧ（ｄ，Ｐ）は圧力に僅かに左右さ
れる。
粒子を壁から引き離すには空気力学的な力は少なくとも
粒子が表面に沿って滑る程度の大きさでなければならな
い。摩擦係数をＫとし、付着力をＦａｔｔａｃｈとする
と、 Ｆａｅｒ。＞ ＫＦ−ｔｔ−ｃｈ ＝ （ ４
）式この付着力は空気の状態に左右されないであろう
。従って粒子を引き離すには、 （ｕ”）”２〜ＫＦａｔｔａｃｈ／Ｇ（ｄ，Ｐ）Ｐ”２
”・（ ５ ）式実験によってこの結果が正しいことが
確認されている。付着力は種々の粒子バラメタ及び壁の
特性に左右される。同し実験によりＫＦａｔｔａｃｈの
大きさが５ Ｘ １０−６ダインであることか判明して
いる。これは上記の式中の唯一の未知数であり、これに
よって臨界速度Ｌｌ”ｅｒ＋ｔ（Ｐ）を粒子かそれ以上
の流速で引き離され、それ以下の流速では引き離されな
いように決定することができる。また、安全係数■を組
み込んだ近似臨界速度ｕｓ。ｒ＋ｔ（Ｐ）／ｍはロード
・ロック７０に入る空気にとって、又は減圧中に流出す
る空気にとって最適な制御が行なえるプロフィルを示す
。ここで臨界速度は圧力によってのみ左右されることに
留意されたい。
粒子が表面に沿って滑る程度の大きさでなければならな
い。摩擦係数をＫとし、付着力をＦａｔｔａｃｈとする
と、 Ｆａｅｒ。＞ ＫＦ−ｔｔ−ｃｈ ＝ （ ４
）式この付着力は空気の状態に左右されないであろう
。従って粒子を引き離すには、 （ｕ”）”２〜ＫＦａｔｔａｃｈ／Ｇ（ｄ，Ｐ）Ｐ”２
”・（ ５ ）式実験によってこの結果が正しいことが
確認されている。付着力は種々の粒子バラメタ及び壁の
特性に左右される。同し実験によりＫＦａｔｔａｃｈの
大きさが５ Ｘ １０−６ダインであることか判明して
いる。これは上記の式中の唯一の未知数であり、これに
よって臨界速度Ｌｌ”ｅｒ＋ｔ（Ｐ）を粒子かそれ以上
の流速で引き離され、それ以下の流速では引き離されな
いように決定することができる。また、安全係数■を組
み込んだ近似臨界速度ｕｓ。ｒ＋ｔ（Ｐ）／ｍはロード
・ロック７０に入る空気にとって、又は減圧中に流出す
る空気にとって最適な制御が行なえるプロフィルを示す
。ここで臨界速度は圧力によってのみ左右されることに
留意されたい。
第２図を参照すると２ロード・ロック７０内が加圧され
るときには第１の流量制御ユニット１１０が開いて空気
入口（開口部）側から空気が制御された流速で圧力室７
２内に流入できるようになっている。ロード・ロツク７
０の空気出口（開口部）側では第２の流量制御ユニット
１１２か開いて圧力室７２の空気か流出できるようにな
る。
るときには第１の流量制御ユニット１１０が開いて空気
入口（開口部）側から空気が制御された流速で圧力室７
２内に流入できるようになっている。ロード・ロツク７
０の空気出口（開口部）側では第２の流量制御ユニット
１１２か開いて圧力室７２の空気か流出できるようにな
る。
ロート・ロツク７０はその空気入口側に気体が均一に流
れるようにする整流器１１４を備えている。整流器１１
４は圧力室７２の寸法と比較して相当する大きさとする
必要かある。例えば本実施例ては、整流器１１４は圧力
室７２の境界壁の大きさをほぼ占めている。第１の流量
制御ユニット１１０と整流器１１４との間は流れ経路が
徐々に拡大する第１の流量制御経路１１６が形成されて
いる。
れるようにする整流器１１４を備えている。整流器１１
４は圧力室７２の寸法と比較して相当する大きさとする
必要かある。例えば本実施例ては、整流器１１４は圧力
室７２の境界壁の大きさをほぼ占めている。第１の流量
制御ユニット１１０と整流器１１４との間は流れ経路が
徐々に拡大する第１の流量制御経路１１６が形成されて
いる。
ロート・ロック７０の空気出口（開口部）側では第２の
流量制御経路１２０かロード・ロツク７０内部の比較的
低い流速と、真空ポンプへと延びる経路内のより高い流
速との移行部分を形成している。空気出口側では空気速
度の制御はそれほど重要ではなく整流器は必ずしも必要
ではない。しかし，汚染か許容限度を越える場合には，
第２図に点線で示す第２の整流器１２１を備えてもよい
。
流量制御経路１２０かロード・ロツク７０内部の比較的
低い流速と、真空ポンプへと延びる経路内のより高い流
速との移行部分を形成している。空気出口側では空気速
度の制御はそれほど重要ではなく整流器は必ずしも必要
ではない。しかし，汚染か許容限度を越える場合には，
第２図に点線で示す第２の整流器１２１を備えてもよい
。
？記２つの流量制御ユニット１ １０ ， １１２はプ
ログラムされた制御装置（ＣＰＵ）１３０ （第４図参
照）によって調整される。空気が室内に入ると、プログ
ラムされた制御装置１３０かロード・ロック７０内部の
空気圧を検出する圧力センサ１３２からの入力を監視す
る。室壁から粒子か離れることを防止するための許容流
速に関する前述の理論上の要因が索引テーブルの形式で
制御装置１３０へとプログラムされている．この索引テ
ーブルは、理論的な考察を示すグラフ（第６図）に概略
的に示すように圧力センサ１３２によって検出された圧
力と臨界流速（Ａ線）とか一定の特性関係となっている
ものである。また、このグラフのＢ線は、圧力と臨界速
度ｕ”ｃｒ■（Ｐ）に安全係数１を考慮した近似臨界速
度ｕ１。ｒ＋ｔ（Ｐ）／ｍとの特性を示すものである。
ログラムされた制御装置（ＣＰＵ）１３０ （第４図参
照）によって調整される。空気が室内に入ると、プログ
ラムされた制御装置１３０かロード・ロック７０内部の
空気圧を検出する圧力センサ１３２からの入力を監視す
る。室壁から粒子か離れることを防止するための許容流
速に関する前述の理論上の要因が索引テーブルの形式で
制御装置１３０へとプログラムされている．この索引テ
ーブルは、理論的な考察を示すグラフ（第６図）に概略
的に示すように圧力センサ１３２によって検出された圧
力と臨界流速（Ａ線）とか一定の特性関係となっている
ものである。また、このグラフのＢ線は、圧力と臨界速
度ｕ”ｃｒ■（Ｐ）に安全係数１を考慮した近似臨界速
度ｕ１。ｒ＋ｔ（Ｐ）／ｍとの特性を示すものである。
そして、この索引テーブルよって制御装Ｍ１３０はロー
ド・ロック７０内の圧力が変化する毎に臨界速度を計算
することができる． ２つの流量制御ユニット１１０，１１２は例えばシイー
ラ・インスツルメンツ（ Ｓｉｅｒｒａ Ｉｎｓｔｒｕ
ｍｅｎｔｓ）を含む多くのメーカーから市販されている
大容量流量制御ユニットでよい。適当な流量制御ユニッ
ト１１０，１１２を通過した流速は単位時間当りの流れ
容量に換算して、即ち毎秒当りの立方フィート等て計算
される。例えば流量制御ユニット１１０を介して流量か
制御されると、整流器１１４を通過して圧力室７２に入
る空気の速度は流量制御ユニット１１０により制御され
た流量Ｆを整流器１１４の断面積Ａて割ることによって
計算することかできる（Ｖ＝Ｆ／Ａ ）。制御装置１３
０は索引テーブルによって整流器１１４を通る空気の臨
界速度又は近似臨界速度を測定された圧力から簡単に得
ることができる。制御装置１３０からの出力される信号
１３１によって流量制御ユニットｌ１０を通る空気の流
れか調整され、室壁から粒子か引き離れることを防止す
る適正な速度Ｖが達成される。
ド・ロック７０内の圧力が変化する毎に臨界速度を計算
することができる． ２つの流量制御ユニット１１０，１１２は例えばシイー
ラ・インスツルメンツ（ Ｓｉｅｒｒａ Ｉｎｓｔｒｕ
ｍｅｎｔｓ）を含む多くのメーカーから市販されている
大容量流量制御ユニットでよい。適当な流量制御ユニッ
ト１１０，１１２を通過した流速は単位時間当りの流れ
容量に換算して、即ち毎秒当りの立方フィート等て計算
される。例えば流量制御ユニット１１０を介して流量か
制御されると、整流器１１４を通過して圧力室７２に入
る空気の速度は流量制御ユニット１１０により制御され
た流量Ｆを整流器１１４の断面積Ａて割ることによって
計算することかできる（Ｖ＝Ｆ／Ａ ）。制御装置１３
０は索引テーブルによって整流器１１４を通る空気の臨
界速度又は近似臨界速度を測定された圧力から簡単に得
ることができる。制御装置１３０からの出力される信号
１３１によって流量制御ユニットｌ１０を通る空気の流
れか調整され、室壁から粒子か引き離れることを防止す
る適正な速度Ｖが達成される。
ウェハな効率良く移送するのに必要な圧力室７２のサイ
ズおよび流速を制御するためには比較的大型の大容量流
量制御ユニットか必要てあり、これは使用コストが高い
場合が多い。さらに減圧用には市販の大容量流速制御装
置１３０は真空のコンダクタンスに限界かある。そのた
め、別の制御方式では単一の圧力センサ１３２の代りに
多数の圧力センサ１３４，１３５，１３６ （第５図
）を使用し、弁１４０の両側に配置している。
ズおよび流速を制御するためには比較的大型の大容量流
量制御ユニットか必要てあり、これは使用コストが高い
場合が多い。さらに減圧用には市販の大容量流速制御装
置１３０は真空のコンダクタンスに限界かある。そのた
め、別の制御方式では単一の圧力センサ１３２の代りに
多数の圧力センサ１３４，１３５，１３６ （第５図
）を使用し、弁１４０の両側に配置している。
この実施例では，弁１４０の両側の圧力が測定されて、
測定された圧力に基づいて弁１４０の調整が可能なもの
である。弁１４０を通過する空気の流量は弁１４０に応
じた定数Ｑに２つのセンサ１３５，１３６に於る圧力差
を乗算した値に等しくなる。
測定された圧力に基づいて弁１４０の調整が可能なもの
である。弁１４０を通過する空気の流量は弁１４０に応
じた定数Ｑに２つのセンサ１３５，１３６に於る圧力差
を乗算した値に等しくなる。
？ （流量）＝Ｑ（Ｐ■一Ｐ２） ”・（６）
式第５図の実施例では、制御装置１３０は整流器１１４
における気体速度（Ｖ−Ｆ／Ａ ’）が空気の臨界速度
以上であるが、以下であるかに応じて弁１４０を開閉す
る制御信号１４２を出力することによって弁１４０を調
整する．第４図および第５図以外の別の実施態様も流速
制御の専門家には明らかであろう。
式第５図の実施例では、制御装置１３０は整流器１１４
における気体速度（Ｖ−Ｆ／Ａ ’）が空気の臨界速度
以上であるが、以下であるかに応じて弁１４０を開閉す
る制御信号１４２を出力することによって弁１４０を調
整する．第４図および第５図以外の別の実施態様も流速
制御の専門家には明らかであろう。
また、本発明はロート・ロック７０を利用したものに限
定されない。例えば第３図では、イオン注入室２２′は
直接加圧、排気されるものが示されている。これては、
ウェハかドア、又はハッチ８２′を通してイオン注入室
２２′に入れられ、又はそこから引き出されるときに空
気はイオン注入室２２′に入れられる。ハッチ８２′は
その後に閉じられてイオン注入室２２′内か排気される
。この際、圧力上昇と減圧の双方の流速は第４図又は第
５図に関連して前述したと同様にして圧力センサ１３２
および流量制御ユニット１１０”，１１２′を用いて調
整される。第３図に示すようにイオン注入室２２′に直
接ウェハを入れるための多様な機構は当業者には公知て
ある。
定されない。例えば第３図では、イオン注入室２２′は
直接加圧、排気されるものが示されている。これては、
ウェハかドア、又はハッチ８２′を通してイオン注入室
２２′に入れられ、又はそこから引き出されるときに空
気はイオン注入室２２′に入れられる。ハッチ８２′は
その後に閉じられてイオン注入室２２′内か排気される
。この際、圧力上昇と減圧の双方の流速は第４図又は第
５図に関連して前述したと同様にして圧力センサ１３２
および流量制御ユニット１１０”，１１２′を用いて調
整される。第３図に示すようにイオン注入室２２′に直
接ウェハを入れるための多様な機構は当業者には公知て
ある。
これまで本発明を特定の例で説明してきたが、本発明は
添付の特許請求の範囲に記載した構成の範囲内にある本
実施例の変更と修正は本発明に含まれるものである。
添付の特許請求の範囲に記載した構成の範囲内にある本
実施例の変更と修正は本発明に含まれるものである。
また、本発明の適用はイオン注入室２２内の空気の流速
の制御だけでなくスバッタ被覆工程における処理室内の
空気の流速の制御等他の処理室の空気の流速の制御に適
用してもよい。
の制御だけでなくスバッタ被覆工程における処理室内の
空気の流速の制御等他の処理室の空気の流速の制御に適
用してもよい。
（発明の効果）
以上詳細に説明したように、本発明は，処理室内に備え
られ加工物の出入を行なう加工物用開口部を有する室又
は処理室内の空気の流速を室内の圧力に基づいて制御す
ることによって、室壁に付着している粒子の拡散を最小
限に抑えるようにすることができる．そのため、加工物
上での粒子汚染の低減が図れ、加工物の生産高を高める
ことがてきる．
られ加工物の出入を行なう加工物用開口部を有する室又
は処理室内の空気の流速を室内の圧力に基づいて制御す
ることによって、室壁に付着している粒子の拡散を最小
限に抑えるようにすることができる．そのため、加工物
上での粒子汚染の低減が図れ、加工物の生産高を高める
ことがてきる．
第１図はイオン注入装置の概略図、
第２図はイオン注入室及び注入室にウェハを出し入れす
るためのロード・ロックを示した拡大概略縦断面図、 第３図はイオン注入室自体が排気され、ウェ八が処理さ
れ，次にイオン注入室がら引き出される際に再加圧され
る別の構成のイオン注入装置の一部を示す縦断面図、 第４図は室内の空気の流速を制御するための一つの制御
手段を示した概略図、 第５図は室内の流速を制御するための別の制御手段を示
した概略図、 第６図は室が不都合に粒子汚染されるのを防止するため
の室内の圧力と室に入る空気の許容最大速度との関係を
示すグラフてある。 ２２・・・イオン注入室 ７０・・・ロード・ロック
７２・・・圧力室 ７４．７６・・・加工物用開口
部１１Ｑ，１１２・・・流量制御ユニット１１６，１２
０・・・流量制御経路 １３０・・・制御装置 １３２，ｌ：１４，１３５，１３６・・・圧力センサ１
４０ ・・・弁・ 特許出願人 イートン コーポレーション（ばか２名）
るためのロード・ロックを示した拡大概略縦断面図、 第３図はイオン注入室自体が排気され、ウェ八が処理さ
れ，次にイオン注入室がら引き出される際に再加圧され
る別の構成のイオン注入装置の一部を示す縦断面図、 第４図は室内の空気の流速を制御するための一つの制御
手段を示した概略図、 第５図は室内の流速を制御するための別の制御手段を示
した概略図、 第６図は室が不都合に粒子汚染されるのを防止するため
の室内の圧力と室に入る空気の許容最大速度との関係を
示すグラフてある。 ２２・・・イオン注入室 ７０・・・ロード・ロック
７２・・・圧力室 ７４．７６・・・加工物用開口
部１１Ｑ，１１２・・・流量制御ユニット１１６，１２
０・・・流量制御経路 １３０・・・制御装置 １３２，ｌ：１４，１３５，１３６・・・圧力センサ１
４０ ・・・弁・ 特許出願人 イートン コーポレーション（ばか２名）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）ａ）一又は複数の加工物が処理のために内部に移動
される室内部を形成する室であって、処理の前に加工物
を室内に入れ、且つ処理後に室内から加工物を取り出す
ための一又は複数の加工物用開口部を有し、更に空気が
第１の流量制御経路を介して入ることができ、且つ第２
の流量制御経路を介して空気を排出することによって内
部の排気をするための一又は複数の開口部を設けた室と
、 ｂ）室内の圧力を検出し、且つ検出された圧力を示す圧
力信号を出力する圧力センサ（１３２）と、 ｃ）圧力センサからの圧力信号を監視し、且つ室に出入
する空気の流速が高すぎることに起因する室の汚染を防
止するため、第１及び第２の流量制御経路を介して室に
出入りする空気の流速を調整するための制御装置（１３
０）と、 から構成されたことを特徴とする粒子汚染を最小限にす
るための流速制御装置。 ２）制御装置は圧力センサからの圧力信号と、前記第１
及び第２の流量制御経路を経た第１及び第２の臨界流速
とを相関する索引テーブルを有し、且つ第１及び第２流
量制御液路内に位置し、流速を前記臨界流速の値に調整
するための装置（１１０、１１２）を含むことを特徴と
する請求項１記載の粒子汚染を最小限にするための流速
制御装置。 ３）ａ）第１流量制御経路内に設けられた弁（１４０）
と、 ｂ）第１流量制御経路内の弁の上流に設けられた圧力セ
ンサ（１３５）と、 ｃ）第１流速制御装置内の弁の下流に設けられた圧力セ
ンサ（１３６）と、 ｄ）弁の両側の圧力差により検出された流速よりも高い
か又は低い流速を達成するために弁の設定を調整する制
御装置（１３０）と、 を備えたことを特徴とする請求項１記載の粒子汚染を最
小限にするための流速制御装置。 ４）室が大気圧の領域から加工物を受け入れるための１
つの加工物用開口部（７６）と、気圧以下の圧力の領域
へと加工物を送るための第２の加工物用開口部（７４）
とを有することを特徴とする請求項１記載の粒子汚染を
最小限にするための流速制御装置。 ５）ａ）シリコン・ウェハが処理のために内部に移送さ
れる室内部を形成する室であって、処理の前にウェハを
内部に挿入し、且つ処理後にはウェハを内部から取り出
すための加工物用開口部（７６）を有するイオン注入室
（２２）と、ｂ）第１の流量制御経路（１１６）を介し
て空気がが内部に入ることができ、且つ第２流量制御経
路（１２０）を介して内部の空気を排出することによっ
て内部を排気するための少なくとも１つの開口部を含み
、イオン注入室の加工物用開口部（７４）を介してイオ
ン注入室と流体連通している圧力室（７２）と、 ｃ）圧力室内の圧力を検出し、且つ検出された圧力を示
す圧力信号を出力する圧力センサ （１３２）と、 ｄ）圧力室を出入する空気の流速が速すぎることに起因
する圧力室内部の汚染を防止するため、圧力センサから
の信号を監視し、且つ第１及び第２流量制御経路を通っ
て圧力室に出入する空気の流速を調整するための制御装
置（１３０）と、 から構成されたことを特徴とする粒子汚染を最小限にす
るための流速制御装置。 ６）制御装置が圧力センサからの圧力信号と前記第１及
び第２の流量制御経路を通る第１及び第２の臨界流速と
の相関する索引テーブルを有し、更に第１及び第２の流
量制御経路内に位置し、流速を前記最大流速以下の値に
調整するための装置（１１０、１１２）を備えたことを
特徴とする請求項５記載の粒子汚染を最小限にするため
の流速制御装置。 ７）粒子汚染物の散乱を防止しつつ室を交互に排気、圧
力上昇させる方法であって、 ａ）室を出入する空気の圧力に応じて臨界速度を確定し
、 ｂ）室内の空気の移動速度を臨界速度以下にするために
、室内の圧力を検出し、且つ室の形状に応じて空気流速
を決定し、 ｃ）加圧又は排気中に室内の空気圧が変化するのに応じ
て、前記決定された空気流速に応じて室に出入する空気
の流速を調整する、 各段階から成ることを特徴とする粒子汚染を最小限にす
るための流速制御方法。 ８）流速の調整階段が、流量制御装置によって室内に入
る単位時間当りの空気量を設定することにより行なわれ
ることを特徴とする請求項７記載の粒子汚染を最小限に
するための流速制御方法。 ９）流速の調整段階が、弁を経た圧力差を測定し且つ適
正な空気流速に対応する所望の圧力差が得られるように
弁の設定を変更することによって達成されることを特徴
とする請求項７記載の粒子汚染を最小限にするための流
速制御方法。
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