JPH0647270A - 気体導入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ノズルを通して真空槽内の試料表面に気体を
照射する時に、ノズル内をパージ可能とし、試料表面を
常にきれいな気体にさらすと共に、多量の気体を導入す
る場合にも、大排気量の真空ポンプを使わずに真空槽内
の真空度の悪化を抑えることができるようにする。 【構成】 内側の管４と外側の管３からなる二重管構造
のノズルとし、ノズル開口部にはシャッタ６を設ける。
そして、内側の管から真空槽内に気体を導入し、外側の
管で排気するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は気体導入装置に関し、さ
らに詳しくは、真空槽内の真空度を悪くすることなく、
また意図しない不純物からの汚染をできるだけ少なくし
て、導入した気体を真空槽内の試料表面に照射する気体
導入装置に関する。金属や半導体材料の表面へ気体を照
射することによる修飾・清浄化・不活性化などの技術
は、原子・分子のレベルで物性や構造を制御するデバイ
スプロセスの中でも重要である。

【０００２】

【従来の技術】従来、真空槽内の試料表面に気体を照射
する場合は、ボンベから供給された気体分子の流量を、
バリアブルリークバルブやマスフローコントローラによ
り制御し、ノズルを通して真空槽内に導入することが多
かった。その際、バリアブルリークバルブやマスフロー
コントローラからノズルまでの内壁をパージすることは
できなかった。また、気体導入時及び導入後に真空度を
悪くしないために、大排気量の真空ポンプを使用しなけ
ればならなかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術では、真空
槽内の試料表面に気体を照射する場合は、ボンベから供
給された気体分子の流量を、バリアブルリークバルブや
マスフローコントローラにより制御し、ノズルを通して
真空槽内に導入することが多かった。その際、バリアブ
ルリークバルブやマスフローコントローラからノズルま
での内壁をパージすることはできないので、置換脱離に
より内壁から不純物ガスが発生し、試料表面を汚染させ
る危険があった。また、真空槽の中に大量に導入した気
体を取り除くためにも大排気量の真空ポンプが必要であ
ったが、それに対応する大排気量の真空ポンプが使えな
い場合は、真空槽内壁で置換脱離により意図しない不純
物ガスが発生し、試料表面が汚染される等の欠点があっ
た。本発明の目的は、ノズル内をパージ可能とすること
により、試料表面を常にきれいな気体にさらすことがで
きる気体導入装置を提供することである。さらに付加的
には、多量の気体を導入する場合にも、大排気量の真空
ポンプを使わずに真空槽内の真空度の悪化を抑えること
である。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、内側の管と外
側の管とからなり、真空槽の外部から内部に通じる二重
管構造のノズルと、該ノズルの前記真空槽内の開口部に
配設されたシャッタとを備えてなることを特徴とする気
体導入装置である。また、本発明によれば、上記の構造
に加えてさらに二重管構造のノズルの移動機構を備えた
気体導入装置が提供される。

【０００５】

【作用】本発明の気体導入装置によれば、ノズルが二重
管構造となっているので、内側の管から真空槽内に気体
を導入し、外側の管を排気し続けることにより、ノズル
から出た一次分子流のみ試料に供給し、壁や試料で反射
した二次分子流は排気し、一重管構造のノズルよりも真
空度の悪化を抑えることができる。さらに、シャッタを
備えているため、気体を導入する前にシャッタを閉じて
ノズルの内壁をパージすることが可能となる。このた
め、配管やノズル内で置換脱離等により発生した汚染物
資が試料に供給されてしまう確率を低くすることができ
る。また、試料表面に気体を導入するのが終了した後に
シャッタを閉じてノズルの外側の管からの排気を続ける
ことにより、ノズル内の気体を効率的に排気することが
可能となり、やはり真空槽内の真空度の悪化を抑えるこ
とができる。これは真空槽内での置換脱離を抑制し、試
料の汚染を防ぐことにつながる。

【０００６】さらに、ノズル全体を移動可能にすること
により、ノズルの開口部を試料表面に接近させることが
できるため、効率的に試料表面を一次分子流に露出する
ことができる。また、真空槽内からの意図しない気体に
さらす危険も少なくできる。さらに、気体を真空槽内へ
拡散させるのを抑える効果もあり、真空槽内の真空度の
悪化を抑えることができる。

【０００７】

【実施例】次に本発明の実施例について説明する。 実施例１ 図１は本発明の請求項１に対応する気体導入装置を備え
た真空装置の一例の構成図である。ベースフランジ５に
付設されたｓｕｓ３０４製の二重管がノズルの基本構造
である。内側の管４はバリアブルリークバルブ８やマス
フローコントローラに接続し、外側の管３はバルブ１１
を挟んでオイルフリーの小型ターボモレキュラーポンプ
９に接続している。さらに、ベースフランジ５には、て
この原理を応用してシャッタ６の開閉ができるよう、並
進運動導入用の小型のベローズ７が取り付けられてい
る。この装置を用いて１×１０^-6Ｔｏｒｒに相当する酸
素を試料１である清浄なＳｉ（１１１）表面に露出する
際、酸素導入前にあらかじめシャッタ６を閉じ、ノズル
内を酸素でパージしておくことにより、試料１の表面に
は、水や炭素などの不純物は吸着していないことが高分
解能電子エネルギー損失分光法による振動ピークの測定
およびオージェ電子分光法による元素分析から確認でき
た。さらに、気体導入終了後、シャッタを閉じて外側の
管を排気し続けることにより、真空槽内のバックグラウ
ンドの真空度は、シャッタのない一重管構造のノズルに
比べて、約３分の１の時定数で減少した。なお、ここで
は、ガスとして酸素を導入する場合を示したが、ほかの
ガス、例えば水素，窒素，アンモニアガス，塩素ガス等
でも同様な効果が得られた。

【０００８】実施例２ 本実施例では、実施例１の構造に、さらにノズル開口部
が試料表面直前に移動できるようにするため、図２のよ
うに、このベースフランジ５にベローズ１６を配設し、
ノズルを並進可能にした。内側の管４とバリアブルリー
クバルブ８やマスフローコントローラの間、および、外
側の管３とポンプ前のバルブ１１の間には、フレキシブ
ルチューブ１８、１９を用いて、ノズルの移動に対応で
きるようにした。この装置を用いて１×１０^-7Ｔｏｒｒ
に相当する酸素を試料１である清浄なＳｉ（１１１）表
面に導入する際、ノズルを試料に近づけて酸素導入を行
った。この場合、試料とノズル端が２０ｃｍの時に１０
０秒かけて吸着した酸素の量と等価な吸着量が、ノズル
を並進させて試料とノズル端が１ｍｍになった時には約
１０秒で実現された。気体を導入する時間を短縮できた
ために、真空槽内の真空度の悪化を低減することができ
た。

【０００９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ノズルを二重管構造とし、さらにシャッタを備えること
により、気体を導入する前にシャッタを閉じてノズルの
内壁をパージすることが可能となる。このため、配管や
ノズルで置換脱離等により発生した汚染物質が試料に供
給されてしまう確率を低くすることができる。また、試
料表面への気体の導入が終了した後にシャッタを閉じて
ノズルの外側の管からの排気を続けることにより、ノズ
ルの気体を効率的に排気することが可能となり、真空槽
内の真空度の悪化を抑えることができる。さらに、ノズ
ル全体を移動可能にすることにより、ノズルの開口部を
試料表面に接近させることができるため、効率的に試料
表面を一次分子流に露出することができる。また、真空
槽内からの意図しない気体にさらす危険も少なくでき
る。さらに、導入した気体を真空槽内へ拡散させるのを
抑える効果もあり、真空槽内の真空度の悪化を抑えるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による気体導入装置の一例の構成図であ
る。

【図２】本発明による気体導入装置の別の一例の構成図
である。

【符号の説明】

１ 試料 ２ 試料ホルダ ３ 外側の管 ４ 内側の管 ５ ベースフランジ ６ シャッタ ７ ベローズ ８ バリアブルリークバルブ ９ ターボモレキュラーポンプ １０ 気体ボンベ １１，１２，１３ バルブ １４ 真空槽 １５ 真空槽用真空ポンプ １６ ベローズ １７ ベースフランジ支持棒 １８，１９ フレキシブルチューブ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内側の管と外側の管とからなり、真空槽
   の外部から内部に通じる二重管構造のノズルと、該ノズ
   ルの前記真空槽内の開口部に配設されたシャッタとを備
   えてなることを特徴とする気体導入装置。
2. 【請求項２】 二重管構造のノズルの移動機構を備えた
   請求項１記載の気体導入装置。