(57)【要約】【課題】  プラズマ装備に使用されるイオン中性化装置において、反射板の熱伝逹を容易にし、反射板の反りを防止すること。【解決手段】  イオン中性化装置１０は、フレーム１１と、プラズマイオンを中性化する複数の反射板１３と、を備え、複数の反射板１３は、フレーム１１と一体形成される。反射板１３は、片持ち梁形状を有し、この片持ち梁形状の反射板１３は、支持端部１３ａでフレーム１１と面接触し、自由端部１３ｂ側には、熱変形による伸び時に反りを防止するための離隔空間Ｇが確保される。【選択図】  図２
2006210871.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレームと、
前記フレームと一体として形成され、プラズマイオンを中性化する複数の反射板と、
を備えることを特徴とするイオン中性化装置。
【請求項２】
前記反射板は、片持ち梁形状を有することを特徴とする、請求項１に記載のイオン中性化装置。
【請求項３】
前記反射板は、
前記フレームと面接触する支持端部と、
熱変形による伸び時に反射板の反りを防止するために前記フレームとの離隔空間を有する自由端部と、
を備えることを特徴とする、請求項２に記載のイオン中性化装置。
【請求項４】
前記複数の反射板は、一つの反射板の支持端部と他の反射板の自由端部が交互に配列されるように配置されることを特徴とする、請求項３に記載のイオン中性化装置。
【請求項５】
前記フレームには、前記複数の反射板を形成するためのジグザグ形状の溝が形成されたことを特徴とする、請求項４に記載のイオン中性化装置。
【請求項６】
前記溝は、ワイヤーカット放電加工により形成されたことを特徴とする、請求項５に記載のイオン中性化装置。
【請求項７】
前記フレームの周りには冷媒循環のための流路が形成されたことを特徴とする、請求項１に記載のイオン中性化装置。
【請求項８】
フレームと、
前記フレームと面接触し、プラズマイオンを中性化する１つ以上の反射板と、
を備えることを特徴とするイオン中性化装置。
【請求項９】
前記反射板の熱変形による伸び時に反りを防止するように、前記反射板と前記フレームとの間に離隔空間が形成されたことを特徴とする、請求項８に記載のイオン中性化装置。
【請求項１０】
前記反射板は、前記フレームと一体形成され、
前記フレームには、前記１つ以上の反射板を形成するためのジグザグ形状の溝が形成されたことを特徴とする、請求項９に記載のイオン中性化装置。
【請求項１１】
プレートと、該プレートの周りに形成される周縁と、を有するフレームと、
前記プレートに形成されて１つ以上の反射板を形成し、プラズマイオンを中性化する少なくとも１つの溝と、を備え、
１つ以上の前記反射板と前記フレームのプレートとは一体形成されることを特徴とするイオン中性化装置。
【請求項１２】
前記プレート、前記周縁、及び１つ以上の前記反射板は一体形成されることを特徴とする、請求項１１に記載のイオン中性化装置。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの溝は、
第１溝面と、
第２溝面と、からなり、
前記１つ以上の反射板は、
前記第１溝面により形成される第１反射板と、
前記第２溝面により形成される第２反射板と、からなることを特徴とする、請求項１１に記載のイオン中性化装置。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの溝は、
第１溝面と、
該第１溝面と対面する第２溝面と、からなり、
前記１つ以上の反射板は、
前記第１溝面により形成される第１反射板と、
前記第２溝面により形成される第２反射板と、からなることを特徴とする請求項１１に記載のイオン中性化装置。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの溝は、前記第１及び第２溝面の端部につながる中間面を有することを特徴とする、請求項１４に記載のイオン中性化装置。
【請求項１６】
前記第１及び第２溝面は、所定距離だけ互いに離れて形成されることを特徴とする、請求項１４に記載のイオン中性化装置。
【請求項１７】
前記プレートは、その中心部に対して配置される第１側と第２側とからなり、
前記１つ以上の反射板は、
前記第１側から第２側に向かって延在する第１反射板と、
前記第２側から第１側に向かって延在する第２反射板と、からなることを特徴とする、請求項１１に記載のイオン中性化装置。
【請求項１８】
前記各第１反射板は、隣接する第２反射板同士間に配置されることを特徴とする、請求項１７に記載のイオン中性化装置。
【請求項１９】
前記プレートは、その中心部に対して相対向して配置される第１側及び第２側からなり、
前記１つ以上の反射板は、
第１側上に形成された第１支持端部及び該第１支持端部から第２側に延びる第１自由端部を有する第１反射板と、
第２側上に形成された第２支持端部及び該第２支持端部から第１側に延びる第２自由端部を有する第２反射板と、からなることを特徴とする、請求項１１に記載のイオン中性化装置。
【請求項２０】
前記第１反射板の第１支持端部は、前記第２反射板の第２自由端部に隣接して配置され、
前記第２反射板の第２支持端部は、前記第１反射板の第１自由端部に隣接して配置されることを特徴とする、請求項１９に記載のイオン中性化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオン中性化装置に係り、より詳細には、プラズマを使用する半導体処理装備においてプラズマイオンを中性化するのに使用される反射板に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体処理において、物理的または化学的気相蒸着、感光剤洗浄及びその他表面処理のような種々の単位工程のためにプラズマが広く用いられてきている。半導体素子の高集積化への要求と半導体ウエハの大口径化または大面積化に伴い、被処理体を処理するための装置に対する要求条件も益々厳しくなりつつあり、これは、プラズマを用いた装備においても同様である。プラズマ装備の性能を向上させるべく、チャンバー内のプラズマ密度を高めて高速処理を可能にし、また、プラズマ分布を均一にして大面積の被処理体を処理可能にしようとする努力が行われてきた。例えば、プラズマ密度は、誘導結合型プラズマ装備により高めることができるし、均一なプラズマ分布は、アンテナ配置あるいは反応ガス導入位置を変更することによって達成することができる。
【０００３】
しかしながら、かかる努力にもかかわらず、プラズマによる処理方式は、ウエハを超高精度に処理するのに限界を有している。例えば、帯電した粒子であるプラズマを蝕刻工程に使用すると、蝕刻処理中に被処理体が帯電してしまうため、蝕刻プロファイルが変更されたり電圧勾配が発生し、被処理体内に形成されたダイオードが損なわれる問題につながる。また、加速したプラズマイオンによる蝕刻反応は、基板材料の表面に転移(dislocation)または変形した表面層などの損傷層を形成する恐れがある。これを解決するためには、プラズマイオンのエネルギーを低くしたり、蝕刻後に被処理体の損傷を修復するための別途の熱処理を行わねばならない。
【０００４】
上記のようなプラズマ処理における短所を解決するために、プラズマイオンの代わりに中性粒子を使用する方式が提案されたことがある（例えば、特許文献１参照）。この方式は、プラズマ発生器で生成されたプラズマを、重金属板に反射させて中性粒子に変換した後に、この中性粒子で被処理体を処理する方式である。この方式を使用する工程装備には、プラズマイオンを中性化するためのイオン中性化装置が必要とされる。しかしながら、従来のイオン中性化装置は多くの欠点を抱えており、よって、それら諸欠点を克服してプラズマ処理を向上させることが望まれている。
【０００５】
従来技術によるイオン中性化装置の構成について説明すると、次の通りになる。
【０００６】
従来のイオン中性化装置は、外周を形成する環状のフレームと、フレーム内に並列配置される複数の反射板と、を備える。フレームには、プラズマイオンの衝突時に発生する熱を冷却するための冷媒流路が形成され、フレームの内径側には反射板を挿入するための複数のスロットが形成される。反射板は、両端がこのスロットに挿入固定される。プラズマイオンは、この反射板に衝突する際に電荷交換（Charge exchange）が起きて中性粒子に変換される。
【０００７】
プラズマイオンが衝突する際に、プラズマイオンの有していたエネルギーは反射板に伝えられ反射板の温度を上昇させる。この熱はフレーム側に伝えられ、冷媒流路を通る冷媒に伝達されて外部へ放出される。しかしながら、反射板とフレーム間の熱伝逹が円滑でないと、反射板は非常に高い温度に上昇してしまい熱変形による反りが発生し、反射板の反りは、反射板により反射される中性粒子の方向を設計値からずれるようにし、結果として工程結果に悪影響を及ぼす。
【０００８】
従来のイオン中性化装置において、フレームと反射板は、金属素材を機械加工して作られるため、その表面にある程度の表面粗度を有するしかなく、よって、反射板をフレームのスロットに挿入する場合に反射板とフレームは複数の地点で互いに点接触をする。この結果、反射板とフレーム間の熱伝逹は主としてこの接触点でのみ行われるため、熱伝逹率が非常に低い問題があった。特に、イオン中性化装置が設置されるプラズマ装備内部は通常、真空状態にあるため、反射板とフレーム間の熱伝逹を媒介する特別な物質がなく、上記熱伝達率低下の問題は一層深刻になる。
【特許文献１】米国特許第４,６６２,９７７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、反射板とフレーム間の熱伝逹率を向上させ、熱変形による反射板の反りを防止しうるイオン中性化装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために、本発明に係るイオン中性化装置は、フレームと、前記フレームと一体形成され、プラズマイオンを中性化する複数の反射板と、を備え、前記反射板は、片持ち梁形状を有し、この反射板は、前記フレームと面接触する支持端部と、熱変形による伸び時に反射板の反りを防止するために前記フレームとの離隔空間を有する自由端部と、を備える。
【００１１】
前記複数の反射板は、一つの反射板の支持端部と他の反射板の自由端部が交互に配列されるように配置され、このために、前記フレームにはワイヤーカット放電加工によるジグザグ形状の溝が形成される。
【００１２】
前記フレームの周りには冷媒循環のための流路が形成される。
【００１３】
また、上記の目的を達成するための他のイオン中性化装置は、フレームと、前記フレームと面接触し、プラズマイオンを中性化する１つ以上の反射板と、を備え、前記反射板の熱変形による伸び時に反りを防止するように、前記反射板と前記フレームとの間に離隔空間が形成される。
【００１４】
前記反射板は、前記フレームと一体形成され、前記フレームには、１つ以上の前記反射板を形成するためのジグザグ形状の溝が形成される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によるイオン中性化装置によれば、反射板の支持端部がフレームと面接触するように一体形成されるため、熱伝逹率が非常に向上する効果が得られる。
【００１６】
また、反射板の自由端部がフレームから離隔されているため、反射板が熱伝逹により伸びても反る現象が防止される効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係るイオン中性化装置の好適な実施形態について、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００１８】
図１及び図２を参照すると、本発明の一実施の形態によるイオン中性化装置１０は、円板形状のフレーム１１と、フレーム１１上に一体形成される複数の反射板１３と、を備える。フレーム１１の周縁に沿っては、反射板１３から伝えられる熱を放出するための冷媒流路１４が形成され、冷媒流路１４には水やエチレングリコールのような冷媒が循環している。
【００１９】
複数の反射板１３は、互いに平行に配列されており、典型的な片持ち梁（cantilever）形状をしている。片持ち梁形状の反射板１３は、図３に示すように、それぞれ支持端部１３ａと自由端部１３ｂと、を有し、ある反射板の支持端部１３ａと、他の反射板の自由端部１３ｂと、が交互に配列されるように配置される。このような配置は、円板形状のフレーム１１にジグザグ形態の溝１２を形成することによりなされるものであり、反射板１３の荷重がフレーム１１の一側に偏らず、両側に均一に分散されるようにするためである。
【００２０】
図３を参照すると、反射板１３で発生する熱は、反射板の支持端部１３ａを介してフレーム１１に伝達され、フレーム１１に伝達された熱は、冷媒流路１４を循環する冷媒を介してイオン中性化装置１０の外部へ放出される。反射板１３はフレーム１１と一体形成されているため、各反射板１３は支持端部１３ａでフレーム１１と面接触している。したがって、本発明によるイオン中性化装置１０は、従来のイオン中性化装置に比べて熱伝逹面積が画期的に増大するようになる。そして、反射板１３の自由端部１３ｂの周囲には溝が形成されているため、フレーム１１と反射板１３との間に離隔空間Ｇが確保される。この離隔空間（Ｇ）は、反射板１３が熱により伸びても自由端部１３ｂがフレーム１１に触れないような程度に十分に確保されることが好ましい。
【００２１】
図４及び図５を参照すると、反射板１３は、イオン中性化装置１０に入射するプラズマイオンが、近接する反射板１３に衝突しやすくなるように、冷媒流路１４上に配置されるフレーム１１の主平面に垂直な線に対して所定角度だけ傾斜するように形成される。したがって、プラズマイオンは、反射板１３に１回以上衝突しながら反射板１３と電荷交換（charge-exchange）し中性粒子に変換される。このようなプラズマイオンの運動経路を図５の矢印で示す。
【００２２】
一方、本実施形態によるイオン中性化装置１０は、ステンレス鋼のような重金属材質で製造しても良く、それ以外に、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）のような材質で製造するか、これら金属材質をコーティングして製造しても良い。このような金属材質からなるイオン中性化装置１０において、ジグザグ形状の溝１２は、フレーム１１にワイヤーカット放電加工（wire cut electrical discharge machining）により形成される。フレーム１１は、円形のプレートと、該円形のプレートの周りに形成される周縁と、で構成される。ジグザグ形状の溝１２は、円形のプレートに形成されて反射板１３を形成するための単一溝であり得、反射板１３は、フレーム１１と一体形成されるため、反射板の支持端部１３ａと、フレーム１１と、が非接触または点接触することがなく、結果として効率的な熱交換が可能になる。冷媒流路１４は、冷媒が反射板１３の周りを通ってフレーム１１の外部へ熱を放出するように、フレームの周縁に形成される。フレーム１１は、その中心部に対して形成される第１側と第２側を有し、これら第１側及び第２側のうちいずれか一方から反射板１３の支持端部１３ａが延在し、残りの一方に向かって反射板１３の自由端部１３ｂが配置される。すなわち、反射板１３は、フレームの円形のプレート及び周縁と一体形成される第１反射板のグループ及び第２反射板のグループを含む。なお、第１反射板は第１側から第２側に向かって延在するとともに、第２反射板は第２側から第１側に向かって延在し、よって、第１及び第２反射板は交互に配置され、各第１反射板は、隣接する第２反射板の間に配置されるようになる。前記溝は、第１溝面及び第２溝面からなり、反射板１３は、第１溝面により形成される第１反射板と、第２溝面により形成される第２反射板と、からなる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の好ましい一実施の形態によるイオン中性化装置を示す斜視図である。
【図２】図１のイオン中性化装置の平面図である。
【図３】図２のＡ部の拡大図である。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。
【図５】図４のＢ部の拡大図である。
【符号の説明】
【００２４】
１０  イオン中性化装置
１１  フレーム
１２  溝
１３  反射板
１３ａ  支持端部
１３ｂ  自由端部
１４  冷媒流路
【図１】
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【図２】
2006210871.tif 000004
【図３】
2006210871.tif 000005
【図４】
2006210871.tif 000006
【図５】
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