(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アディティブ製造処理を用いて半導体製造装置の管状の構成要素の側壁の内面と外面との間に埋め込まれる導管であって、この導管の内面上に形成された一組の均一にパターン化された隆起特徴部を有する当該導管を形成するステップを有し、前記一組の均一にパターン化された隆起特徴部が複数のリッジである方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、前記一組の均一にパターン化された隆起特徴部は前記導管の内部領域内に延在させるようにする方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法において、この方法が更に、前記導管を螺旋形態に形成するステップを有している方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法において、前記構成要素が、イオン源、プラズマフラッドガン、冷却プレート、プラテン及びアークチャンバ基部のうちの少なくとも１つを有するようにする方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法において、前記導管が多角形の断面を有するようにする方法。
【請求項６】
アディティブ製造処理を用いてイオン注入装置の管状の構成要素の側壁の内面と外面との間に埋め込まれる導管であって、この導管の内面上に形成された一組の均一にパターン化された隆起表面特徴部を有する当該導管を形成するステップを有し、前記一組の均一にパターン化された隆起表面特徴部は複数のリッジであり、前記導管の内部領域内に延在するようにする方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法において、この方法が更に、前記導管を螺旋形態に形成するステップを有している方法。
【請求項８】
請求項６に記載の方法において、前記構成要素が、イオン源、プラズマフラッドガン、冷却プレート、プラテン及びアークチャンバ基部のうちの少なくとも１つを有するようにする方法。
【請求項９】
請求項６に記載の方法において、前記導管が多角形の断面を有するようにする方法。
【請求項１０】
半導体製造装置において、この半導体製造装置が、
この半導体製造装置の管状の構成要素の側壁の内面と外面との間に埋め込まれた導管であって、複数のうねりが形成されている当該導管と、
この導管の内面上に形成された一組の均一にパターン化された隆起表面特徴部であって、この導管の内部領域内に延在している複数のリッジである当該一組の均一にパターン化された隆起表面特徴部と
を具える半導体製造装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の半導体製造装置において、前記構成要素が、イオン源、プラズマフラッドガン、冷却プレート、プラテン及びアークチャンバ基部のうちの少なくとも１つを有している半導体製造装置。
【請求項１２】
請求項１０に記載の半導体製造装置において、前記導管が多角形の断面を有している半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して、半導体装置の製造分野に関するものであり、特に、複雑な埋め込み式の流体チャネルが内部に形成されている半導体製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造において、半導体を主体とする種々の製品の製造中に半導体ウエハの特性を変えるためには、イオン注入が一般的な技術となっている。イオン注入は、導電性を変える不純物を導入（例えば、ドーパントインプラント）したり、結晶面を変更（例えば、プレアモルファス化）したり、埋め込み層（ハロインプラント）を形成したり、汚染物に対するゲッタリング（除去）個所を形成したり、拡散障壁を形成（例えば、フッ素及び炭素の同時注入（co-implant））したりするのに用いることができる。又、イオン注入は、金属接点領域を合金化する場合のような非トランジスタ分野、フラットパネルディスプレイの製造及びその他の表面処理において用いることができる。これらのイオン注入分野は全て、一般に、材料の特性を変更する領域を形成するものとして分類することができる。
【０００３】
多くのドーピング処理では、所望の不純物物質をイオン化し、得られたイオンを加速して所定のエネルギーのイオンビームを形成し、このイオンビームを半導体主体のウエハのような対象とする基板の表面に向けるようにする。イオンビーム中の高速イオンがウエハのバルク半導体材料中に侵入するとともにこの半導体材料の結晶格子内に埋め込まれて、所望の導電性の領域を形成する。
【０００４】
イオン注入装置は通常、イオンを発生するイオン源を有している。イオン源は、動作中に多量の熱を発生する。この熱は作動ガスをイオン化し、これによりイオン源におけるプラズマを高温にする結果をもたらすものである。又、作動ガスをイオン化するために、イオン源のイオン化領域に磁界を発生させる磁気回路が構成される。磁界は、作動ガスが存在するイオン化領域で強い電界と作用し合う。電界は、電子を放出する陰極と正に帯電された陽極との間に確立される。磁気回路は、磁石と、透磁性材料から成る磁極片とを用いて形成されている。イオン源の側面及び底部は磁気回路の他の構成要素である。動作に当っては、プラズマのイオンがイオン化領域内に形成され、次いで、誘導電界により加速されてこのイオン化領域から離れる。
【０００５】
とりわけ、磁石は、特に多くのイオン源の動作温度範囲において熱に感応する構成要素である。例えば、熱を放射することによってのみ冷却される多くのエンドホールイオン源では、放電電力を約１０００ワットに制限し、イオン電流を約１．０アンペアに制限して、特に磁石に対する熱的損傷を回避するようにしうる。より一層高い放電電力を、従って、より一層高いイオン電流を処理するために、イオン源の磁石及びその他の構成要素に及ぼされる熱量を低減させるための直接陽極冷却システムが開発された。
【０００６】
このような冷却システムの１つには、中空陽極に達するとともに冷却剤をこの中空陽極を通して往復運動させる冷却剤ラインを有している。具体的には、（例えば、サブトラクティブ製造処理を用いて）イオン源から材料を除去して、イオン源の側壁の長手方向に沿う２つの軸線方向導管を形成する。この場合、これらの軸線方向導管は互いに１８０度だけ離間させることができる。しかし残念なことに、この軸線方向の導管構成は、イオン源をその全体に亘って均一に冷却する能力を制限する。
【発明の概要】
【０００７】
本発明による代表的な方法は、アディティブ製造処理を用いて半導体製造装置の構成要素内に埋め込まれる導管であって、この導管の内面上に形成された一組の隆起特徴部を有する当該導管を形成するステップを具えることができる。
【０００８】
又、本発明による代表的な方法は、アディティブ製造処理を用いてイオン注入装置の構成要素内に埋め込まれる導管であって、この導管の内面上に形成された一組の隆起表面特徴部を有する当該導管を形成するステップを具えることができる。この一組の隆起表面特徴部は前記導管の内部領域内に延在させることができる。
【０００９】
又、本発明による代表的な半導体製造装置は、この半導体製造装置の構成要素内に埋め込まれた導管であって、複数のうねりが形成されている当該導管を有するようにしうる。イオン注入装置は更に、導管の内面上に形成された一組の隆起表面特徴部であって、この導管の内部領域内に延在している当該隆起表面特徴部を具えるようにしうる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明による半導体製造装置の構成要素を示す等角半透明図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、図１Ａに示すイオン注入装置の構成要素を示す側面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、図１Ａに示すイオン注入装置の構成要素内の導管を示す断面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図１Ａに示すイオン注入装置の構成要素内の導管を示す側面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、図１Ａに示すイオン注入装置の構成要素内の導管の表面に沿って形成される隆起表面形状特性の一例を示す等角図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図１Ａに示すイオン注入装置の構成要素内の導管の表面に沿って形成される隆起表面形状特性の他の例を示す等角図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、図１Ａに示すイオン注入装置の構成要素内の導管の表面に沿って形成される隆起表面形状特性の更に他の例を示す等角図である。
【図３Ｄ】図３Ｄは、図１Ａに示すイオン注入装置の構成要素内の導管の表面に沿って形成される隆起表面形状特性の更に他の例を示す等角図である。
【図４Ａ】図４Ａは、本発明による半導体製造装置の他の構成要素を示す等角図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図４Ａに示すイオン注入装置の構成要素を示す等角半透明図である。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明による半導体製造装置の他の構成要素を示す等角図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図５Ａに示すイオン注入装置の構成要素を示す等角半透明図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、図５Ｂに示すイオン注入装置の構成要素を示す側面図である。
【図６Ａ】図６Ａは、本発明による半導体製造装置の他の構成要素を示す等角図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、図６Ａに示すイオン注入装置の構成要素を示す等角半透明図である。
【図７Ａ】図７Ａは、本発明による半導体製造装置の他の構成要素を示す等角半透明図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、図７Ａに示すイオン注入装置の構成要素を示す側面図である。
【図８Ａ】図８Ａは、本発明による半導体製造装置の他の構成要素を示す等角図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、図８Ａに示すイオン注入装置の構成要素を示す等角半透明図である。
【図９】図９は、本発明による代表的な方法を示す流れ図である。
【００１１】
図面は必ずしも実際の物に正比例させて描いていない。図面は、本発明を説明するだけのものであり、本発明の特定のパラメータを表現することを意図するものではない。図面は、本発明の代表的な実施例を描写することを意図するものであり、従って、本発明の範囲を限定するものとしてみなされるものではない。これらの図面において、同じ参照符号は同じ要素を表している。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明による装置及び方法を、これらの実施例が示されている添付図面を参照して以下に詳細に説明する。これらの装置及び方法は多くの異なる形態で具体化しうるものであり、ここに開示する実施例に限定されるものとして解釈されるものではない。これらの実施例は、本発明の開示が詳細且つ完全となり、本発明の装置及び方法の範囲を当業者に完全に伝達するように提供するものである。
【００１３】
便宜上及び明瞭化のために、図面に現れるような半導体製造装置の構成要素の幾何学的形状及び配向に対して、構成要素及びこれらの構成部品の相対的配置及び配向を表すのに“頂部”、“底部”、“上方”、“下方”、“垂直”、“水平”、“横方向”及び“長手方向”のような用語を用いる。これらの用語には、特に明記した言語、その派生語及び同様な意味の言語も含まれるものである。
【００１４】
個数を特定していない素子及び動作は１つとは限らず複数を含むものと解釈することができるものである。更に、本発明の“一実施例”に対する言及は、列挙した特徴事項をも含む追加の実施例の存在を排除するものと解釈することを意図するものではない。
【００１５】
上述したことを考慮するに、ここに開示する種々の実施例には、半導体製造装置の構成要素内に埋め込む導管を、アディティブ製造処理（例えば、３Ｄ印刷）を用いて形成する手法が含まれるものであり、この導管は、この構成要素を通して流体を供給してこの構成要素の加熱又は冷却又はガス散布を達成するように構成されている。１つの手法では、導管内の流体の流れ特性を変えるために、この導管の内面に形成された一組の隆起表面特徴部をこの導管が有するようにする。
【００１６】
ここに開示するイオン注入装置には、３Ｄ印刷のようなアディティブ製造処理を用いて形成する１つ以上の構成要素を含めることができる。特に、本発明は、１つ以上のアディティブ製造技術を用いて３Ｄの構成要素のデジタル表現（例えば、アディティブ製造ファイルフォーマット（ＡＭＦ）及びステレオリソグラフィ（ＳＴＬ）ファイルフォーマット）から層ごとに３Ｄの特徴を印刷するシステム及び処理に関するものである。このアディティブ製造技術の例には、押出成形に基づく技術、ジェッティング法、選択式レーザ焼結法、パウダー／バインダージェッティング法、電子ビーム溶融法及びステレオリソグラフィック処理法が含まれる。これらの技術の場合、３Ｄ部品のデジタル表現が最初に複数の水平層にスライスされる。次いで、スライスされた所定の層に対し、ツール経路が生成され、所定の層を印刷するための命令が特定のアディティブ製造システムに対し与えられるようにする。
【００１７】
一例では、流動性の部品材料を押出加工することにより３Ｄ構成要素をこの３Ｄ構成要素のデジタル表現から層ごとに印刷するようにした押出成形に基づくアディティブ製造システムを用いることにより、本発明の構成要素を形成することができるようにする。この部品材料は、このシステムのプリントヘッドにより移動させられる押出チップを介して押出され、平坦な層におけるプラテン上に一連のロード（road）として堆積される。押出された部品材料は以前に堆積された部品材料に融着し、温度が降下することにより凝固する。次いで、基板に対するプリントヘッドの位置を増大させ、処理を繰返してデジタル表現に類似する３Ｄ部品を形成する。
【００１８】
他の例では、熱溶解積層法（ＦＤＭ）、すなわち材料を層状に配置する技術を用いて本発明の構成要素を形成しうるようにする。プラスチックフィラメント又は金属ワイヤはコイルからほどいて構成要素を形成するように配置しうる。ＦＤＭには更に、構成要素に対するＳＴＬファイルを処理するコンピュータが含まれている。ＦＤＭは、処理に際して材料のビーズを押出すためのノズルを採用する。このノズルは材料を溶融させるために加熱するか、さもなければ材料をより一層柔軟なものにすることができる。ビーズを堆積させるために、ノズルに押出ヘッドを結合させることができる。ノズルは、水平及び垂直方向に移動しうるようにすることができる。又、ノズルはロボット機構、例えば、直線設計又はデルタロボットを有するロボット機構により制御するようにしうる。押出ヘッドは、ステッピングモータ、又はサーボモータ、又はその他の種類のモータにより移動させることができる。ノズル及び押出ヘッドは、コンピュータにより制御しうるようにすることができ、この場合、コンピュータは例えばロボット機構及びモータに制御指令を送るようにしうる。
【００１９】
更に他の例では、選択レーザ焼結（ＳＬＳ）処理を用いて本発明の構成要素を形成する。ＳＬＳには、材料の粒子を所望の３次元形状に溶融させるためにレーザ、例えば、二酸化炭素レーザの使用を含めることができる。例示的な材料には、プラスチック、金属及びセラミックを含めることができる。ＳＬＳは、幾つかの材料を使用することにより、例えば、互いに異なる材料の層を用いることにより、又は互いに異なる材料を互いに混合することにより適用しうる。材料には、（純粋な、又はガラスを充填した、又は他の充填材料を有する）ナイロン（登録商標）又はポリスチレンのようなポリマーと、スチール、チタン、合金混合物及び合成物を含む金属と、生砂（green sand）とを含めることができる。これらの材料は粉末の形態にすることができる。
【００２０】
ＳＬＳには、粉末床（powder bed）の表面上の構成要素の３Ｄデジタル記述から（例えば、ＣＡＤファイルから）得られた断面を走査することにより材料を選択的に溶融させるレーザを使用することを含めることができる。断面が走査された後、粉末床を予め決定した層の厚さに基づいて下方にすることができるとともに、材料の新たな層を頂部上に被着することができ、且つこの処理を繰返す。このことは、構成要素が完全に製造されるまで継続させることができる。
【００２１】
部品材料の層を堆積することにより３Ｄ部品を製造する場合、支持層又は支持構造体を形成中の３Ｄ部品の張出部分の下側に又は空洞内に形成することができるとともに、部品材料自体によっては支持しないようにしうる。支持構造体は、部品材料を堆積するのと同じ堆積技術を用いて形成しうる。形成している３Ｄ部品の張出区分又は自由空間区分に対する支持構造体として作用する付加的な幾何学的形状はホストコンピュータにより生成する。次いで、印刷処理中に、生成された幾何学的形状に応じて支持材料を堆積させる。この支持材料は製造中に部品材料に付着し、印刷処理が終了すると完成した３Ｄ部品から除去する。
【００２２】
図１Ａ及び図１Ｂを参照するに、本発明による半導体製造装置の一部（例えば、イオン注入装置１０）を表す代表的な実施例を示してある。イオン注入装置１０には、このイオン注入装置１０の構成要素１８（例えば、イオン源）内に埋め込まれた導管１４が含まれており、この導管１４は、液体及び気体（ガス）の双方又は何れか一方をこの構成要素１８の全体に亘って散布させてその加熱、冷却又は気体散布を達成させるものとしてここに開示してある。
【００２３】
図示するように、導管１４は構成要素１８の側壁３０の内面２２及び外面２６間に位置しており、例えば、イオン源に対する埋め込み式の冷却チャネルを表している。この導管１４は側壁３０に沿って延在させて、気体又は液体を基部４２内に位置する入口４０から導入するとともにこの気体又は液体を構成要素１８の遠位端４４に送給するようにしうる。その後、導管１４は構成要素１８の近位端５２に位置する出口４８に気体又は液体を供給するようにしうる。図示するように、導管１４は螺旋形態に形成することができるとともに、構成要素１８を中心として３６０°延在するようにしうる。導管１４を螺旋として形成することにより、流体を構成要素１８中に、より一層均一に散布させることができ、従って、種々の温度むらの発生を低減させることができる。他の実施例では、導管１４を複数のうねり、湾曲等の形態で、又は実際上考えられる他の如何なる形態でも形成することができる。種々の実施例では、気体又は液体は、例えば、キセノン（Ｘｅ）、アルゴン（Ａｒ）、オイル又は水を含む冷却剤として用いることができる。
【００２４】
上述したように、構成要素１８は、ドリル加工のような従来のサブトラクティブ製造技術を用いて実現できない固体構成要素内に、導管の幾何学的形状を埋め込むことができるアディティブ製造処理（例えば、３Ｄ印刷処理）を用いて形成しうる。３Ｄ印刷処理は、単に簡単で、直線的で、円形のみのチャネルを可能にするものではない。これに加えて、３Ｄ印刷処理は、如何なる材料においても複雑な経路及びプロファイルを可能にし、理想的な幾何学的な形状を製造しうるようになる。
【００２５】
図１Ａ及び図１Ｂに示す実施例では、アディティブ製造処理を用いる構成要素１８の製造に際し、複雑なプロファイルの螺旋形態とした導管１４をこの構成要素内に埋め込むことができる。この導管１４は、加熱、冷却及び気体散布（これらに限定されない）を含む特定の分野に適した独特な断面形状を有するようにしうる。
【００２６】
限定されることのないこのような１つの分野は、図１Ｂと、図２Ａ及び図２Ｂとに示すように５角形の断面を有する埋め込み式の水冷チャネルである。この実施例では、導管１４の５角形の断面が底部表面５６と、一組の側壁６０、６４と、一般的に３角形とした頂部部分６８とにより規定されている。この導管１４は更に、流体が流れる内部領域７２を規定している。導管１４の５角形の断面は、例えば、断面を円形とした導管と対比して性能を最大にする。その理由は、５角形の導管１４の側壁６０、６４の平坦で薄肉の幾何学的断面形状により、構成要素１８内のプラズマと導管１４を通って流れる流体との間の熱伝達を大きくする為である。この実施例では、導管１４は説明の為に５角形として示したものである。実際上特に、導管１４に対しては考えられる如何なる断面も可能である。これには、限定されるものではないが、規則的な又は不規則的な如何なる多角形をも、例えば、３角形、星形、三日月、台形、クラウン、方形、６角形、等が含まれる。
【００２７】
限定されることのない他の実施例では、更に図１Ｂ及び２Ａに示すように、構成要素１８が複数の導管を有するようにしうる。換言すれば、構成要素１８が導管１４に加えて更に、気体をイオン源に送給するために側壁３０内に形成された円形断面のチャネル７６を有するようにしうる。図示するように、チャネル７６は導管１４の一部に沿って追従するように延在する。代表的な実施例では、チャネル７６も同様に、１つ以上のアディティブ製造処理を用いて形成する。
【００２８】
ここで図２Ｂを参照するに、アディティブ製造処理を用いて導管１４に沿って形成した一組の表面特徴部をこの図２Ｂに示している。代表的な実施例では、隆起した表面特徴部８０Ａ〜８０Ｎのような表面特徴部を選択して、導管１４を通る流体の流動性を制御し、従って、冷却又は加熱した流体の熱性能を変えるようにしうる。図示するように、導管１４は、この導管１４の内面（例えば、側壁６０、６４）上に形成した隆起表面特徴部８０Ａ〜８０Ｎの組を有し、この隆起表面特徴部８０Ａ〜８０Ｎの組は導管１４の内部領域７２内に延在してこの導管を流れる流体の流動性を変えるようになっている。これらの隆起表面特徴部８０Ａ〜８０Ｎは図示するように側壁６０及び６４に沿って、又は他の実施例における底部表面５６に沿って、或いはこれらの双方に沿って形成しうる。
【００２９】
代表的な実施例では、隆起表面特徴部８０Ａ〜８０Ｎを、例えば、アディティブ製造処理を用いて構成要素１８の製造中に形成しうる。この場合、所望の流体の流れ（例えば、乱流又は滑らかな層流）を生ぜしめるために、任意の個数の表面特徴部の幾何学的形状及び複雑性を隆起表面特徴部８０Ａ〜８０Ｎに設けることができる。このような表面特徴部の幾何学的形状及び複雑性はサブトラクティブ製造技術を用いることによっては良好に形成できない。他の実施例では、製造後の導管１４の表面にめっき処理を施して、表面の粗さを変化させ、従って、流れを変化させるようにしうる。
【００３０】
限定されることのない１つの実施例では、図２Ｂ及び３Ａに示すように、隆起表面特徴部８０Ａ〜８０Ｎは、内側の側壁６０上に形成された均一にパターン化された複数のリッジに相当するとともに、一般的に導管１４を通る流体の流れに対し平行に配向されている。この実施例では、これらの複数のリッジが導管１４の内部領域７２内に延在しており、一般的に方形の断面を有している。これらのリッジは、流れの方向に対して平行或いは垂直とすることができ、流れを直線化したり、流れ／方向を変更させたり、有効な表面の粗さを変えたりするのに用いることができる。表面の粗さを変えることにより渦を形成し、より一層多くの乱流を生ぜしめるようにすることができる。
【００３１】
限定されることのない他の１つの実施例では、図３Ｂに示すように、隆起表面特徴部８０Ａ〜８０Ｎは、内面６０上に形成され均一にパターン化された複数のリッジに相当するとともに、角度を成した又はＶ字状としたパターンに構成した。この実施例では、複数のリッジが導管１４の内部領域７２（図２Ｂ）内に延在しており、一般的に方形の断面を有している。
【００３２】
限定されることのない他の実施例では、図３Ｃ及び３Ｄに示すように、隆起表面特徴部８０Ａ〜８０Ｎの組は、導管１４の内面、例えば、側壁６０上に形成された複数の突起部に相当する。これらの突起部は、（例えば、図３Ｃに示すように）半円形の輪郭又は（例えば、図３Ｄに示すように）６角形の輪郭を有するようにしうる。これらの実施例では、複数の突起部が導管１４の内部領域７２（図２Ｂ）内に延在しており、導管１４内の流体内に乱流を発生させるように設けられている。これらの突起部は、流れを直線化したり、流れ／方向を変更させたり、有効な表面の粗さを変えたりするのに用いることができる。表面の粗さを変えることにより渦を形成し、より一層多くの乱流を生ぜしめるようにすることができる。更に、所定の突起部を化学反応に対する活性化部位とするか又は流体の１つ以上の状態を検出するための検知部位とすることができる。
【００３３】
図４Ａ及び図４Ｂを参照するに、本発明の他の態様によるイオン注入装置１００の一部分を開示する代表的な実施例を図示している。このイオン注入装置１００は構成要素１１８内に埋め込んだ導管１１４を有しており、限定されることのないこの実施例では、構成要素１１８はプラズマフラッドガン（ＰＦＧ）に相当する。
【００３４】
ＰＦＧはイオン注入装置１００内に用いてビーム中の陽イオンを中和するための陰電子を生じるようにする。特に、ＰＦＧは、到来するイオンビームがウエハ又は目標とする基板に当る直前にこのイオンビームに近接するプラテンの付近に位置させることができる。このＰＦＧは、アルゴン（Ａｒ）又はキセノン（Ｘｅ）又はクリプトン（Ｋｒ）のような不活性ガスの原子のイオン化を介してプラズマを発生させるプラズマチャンバ１２０を有している。プラズマからの低エネルギー電子はイオンビーム内に導入されて目標とするウエハに向かって引き寄せられて、過剰に正に帯電されたこのウエハを中和させる。
【００３５】
図４Ｂに示すように、埋め込まれた導管１１４は構成要素１１８中の熱制御及び気体散布を達成させる。代表的な実施例では、埋め込まれた導管１１４により、構成要素１１８の全体に亘るより一層均一な熱性能と、より一層理想的な気体散布と、より一層小さいエンベロープ（すなわち、より一層小さい容積要件、より一層小さい幾何学的形状、より一層小さい占有容積／空間）と、部品数の削減、費用の削減及び製造の容易化とを達成しうる。又、埋め込まれた導管１１４は、複数の部品を一緒に組み立てることにより生じるおそれのある汚染を低減させることもできる。上述した実施例と同様に、アディティブ製造処理を用いることにより構成要素１１８及び導管を形成する。種々の実施例では、導管１１４に如何なる個数の断面プロファイル及び隆起表面特徴部の双方又は何れか一方をも設けることができ、これには図３Ａ〜図３Ｄに示す上述した断面プロファイル及び隆起表面特徴部の何れも含まれるものである。
【００３６】
次に、図５Ａ〜図５Ｃを参照するに、本発明の他の態様によるイオン注入装置２００の一部分を開示する代表的な実施例を図示している。このイオン注入装置２００は構成要素２１８内に埋め込んだ導管２１４を有しており、限定されることのないこの実施例では、構成要素２１８は磁石とともに用いるための冷却プレートに相当する。
【００３７】
上述したように、イオン注入装置２００内に磁石を用いてイオン源のイオン化領域内に磁界を生ぜしめるようにしうる。磁石は、特に既知のイオン源の動作温度範囲において、熱感応性の構成要素である為、この磁石に冷却プレートを取付けて磁石に影響する温度を低減させるようにすることができる。
【００３８】
図５Ｂ及び５Ｃに示すように、冷却プレート（すなわち、構成要素２１８）はその中に埋め込んだ複数の複雑な導管２１４を有し、磁石に対する冷却を高めるようにしている。図示するように、１つ以上の導管２１４が冷却プレートの内側開口２２６を囲むとともに外周部まで延在しているようにする。この実施例では、複数の平行な経路により所望の冷却を達成するとともに、冷却剤の圧力降下及び正味の温度上昇をも制限する。冷却プレートはアディティブ製造処理を用いて一片の素子として形成しうる為、冷却プレートの構成要素間の界面により生ぜしめられる最適に達しない（suboptimal）熱性能が回避される。更に、導管２１４のプロファイルは冷却管の製造及び設置、すなわち実現可能な導管配置の個数を制限する技術により制約されない。
【００３９】
次に、図６Ａ及び図６Ｂを参照するに、本発明の他の態様によるイオン注入装置３００の一部分を開示する代表的な実施例を図示している。このイオン注入装置３００は構成要素３１８内に埋め込んだ複数の導管３１４を有しており、限定されることのないこの実施例では、構成要素３１８はアークチャンバ基部に相当する。
【００４０】
アークチャンバ基部は、一組の導電性（例えば、タングステン）チャンバ壁部３３４を規定する間接加熱陰極（ＩＨＣ）と、エネルギーをドーパント供給ガスに与えて関連のイオンを発生させるイオン化区域とに接触させることができる。イオン源チャンバには複数の導管３１４を介して異なる供給ガスを送給して、特定のドーパント特性を有するイオンビームを形成するために用いるプラズマを得るようにしうる。例えば、比較的高いチャンバ温度でドーパントガスとして導入するＨ２、ＢＦ３、ＧｅＦ４、ＰＨ３及びＡｓＨ３は低い注入エネルギー、中間の注入エネルギー及び高い注入エネルギーをそれぞれ有する単原子に分解される。これらのイオンはビームに形成され、次いでビームがソースフィルタ(図示せず)を通過するようにする。
【００４１】
図６Ｂに示すように、導管３１４をアークチャンバ基部（すなわち、構成要素３１８）内に埋め込み、この基部内で熱制御及び気体散布を達成するようにしうる。導管３１４は、特にサブトラクティブ製造技術を用いて機械加工するのが困難な材料に対し、より一層理想的な気体散布により熱性能をより一層均一にする。又、導管３１４は、エンベロープを小さくするとともに全体の部品数を少なくし、これにより費用を低減させるとともに製造を容易にする。導管３１４を有する構成要素３１８は、上述した実施例と同様にアディティブ製造処理を用いて形成しうる。ある実施例では、導管３１４に如何なる個数の断面プロファイル及び隆起表面特徴部の双方又は何れか一方をも設けることができ、これには図３Ａ〜図３Ｄに示す上述した断面プロファイル及び隆起表面特徴部の何れも含まれるものである。
【００４２】
次に、図７Ａ及び図７Ｂを参照するに、本発明の他の態様によるイオン注入装置４００の一部分を開示する代表的な実施例を図示している。このイオン注入装置４００は構成要素４１８内に埋め込んだ複数の導管４１４を有しており、限定されることのないこの実施例では、構成要素４１８はウエハを保持するのに用いるプラテンに相当する。
【００４３】
図示するように、導管４１４は構成要素４１８の内面４３８上に形成することができ、例えば、埋め込まれた冷却チャネルを表している。この導管４１４は、気体又は液体を入口４４０から導入するとともに、この気体又は液体を構成要素４１８に通して出口４４８に送給するようにしうる。限定されることのないこの実施例に示すように、導管４１４は一般的にコイルとして形成しうる。導管４１４をこのような形態で形成することにより、流体を構成要素４１８中の全体に亘ってより一層均一に散布させ、従って、熱管理を高めるようにすることができる。
【００４４】
構成要素４１８は、上述した実施例と同様に、アディティブ製造処理を用いて形成しうる。図７Ａ及び図７Ｂに示す実施例では、導管４１４の複雑なコイル形態を構成要素４１８と同時に、例えば、一片の素子として形成しうる。ある実施例では、導管４１４に如何なる個数の断面プロファイル及び隆起表面特徴部の双方又は何れか一方をも設けることができ、これには図３Ａ〜図３Ｄに示す上述した断面プロファイル及び隆起表面特徴部の何れも含まれるものである。
【００４５】
次に、図８Ａ及び図８Ｂを参照するに、本発明の他の態様によるイオン注入装置５００の一部分を開示する代表的な実施例を図示している。このイオン注入装置５００は構成要素５１８内に埋め込んだ複数の導管５１４Ａ〜５１４Ｄを有しており、限定されることのないこの実施例では、構成要素５１８はアーム又は連結素子に相当する。
【００４６】
図示するように、複雑なプロファイルの導管５１４Ａ〜５１４Ｄを、移動構成要素における熱管理、気体散布又はそのケーブル管理を可能にする機構の部品又は断片内に埋め込むことができ、この場合追加の配管を行う必要性を回避するようにする。本例では、導管５１４Ａが、構成要素５１８の近位端５４６から遠位端５５２まで延在するケーブル導管に相当するようにしうる。導管５１４Ｂは、この場合も構成要素５１８の近位端５４６から遠位端５５２まで延在する気体又は熱管理導管に相当するようにしうる。一方、導管５１４Ｃ及び５１４Ｄは、部分的に構成要素５１８に沿って遠位端５５２から側壁５５８を通過するそれぞれの出口まで延在する気体又は熱管理導管に相当するようにしうる。導管５１４Ａ〜５１４Ｄを有する構成要素５１８は、上述した実施例と同様にアディティブ製造処理を用いて形成しうる。ある実施例では、導管５１４Ａ〜５１４Ｄに如何なる個数の断面プロファイル及び隆起表面特徴部の双方又は何れか一方をも設けることができ、これには図３Ａ〜図３Ｄに示す上述した断面プロファイル及び隆起表面特徴部の何れも含まれるものである。
【００４７】
次に、図９を参照するに、本発明による半導体製造装置の構成要素内に埋め込む導管を形成する代表的な方法６００を示す流れ図を示している。この方法６００を図１Ａ〜８Ｂに示す開示と関連して説明する。
【００４８】
方法６００は、ブロック６０１に示すように、アディティブ製造処理を用いて半導体製造装置の構成要素（例えば、イオン注入装置）内に埋め込む導管を形成するステップを有している。ある実施例では、溶融堆積モデリング法、押出成形に基づく処理法、ジェッティング法、選択式レーザ焼結法、パウダー／バインダージェッティング法、電子ビーム溶融法及びステレオリソグラフィック処理法の何れか１つにより導管を構成要素内に埋め込むことができる。又、ある実施例では、導管を例えば螺旋形態において複数のうねりを有するように形成しうる。又、ある実施例では、導管を多角形の断面を有するように形成しうる。又、ある実施例では、導管を５角形の断面を有するように形成しうる。又、ある実施例では、構成要素内に複数の導管を形成することができ、この場合これら複数の導管のうちの少なくとも１つが円形の断面を有するようにしうる。上述した方法６００は更に、ブロック６０３に示すように、アディティブ製造処理を用いて導管の内面上に一組の隆起表面特徴部を形成するステップを有する。又、ある実施例では、この一組の隆起表面特徴部を導管の内部領域内に延在させることができる。又、ある実施例では、この一組の隆起表面特徴部に複数の突起部と複数のリッジとの双方又は何れか一方の少なくとも１つを設けることができる。
【００４９】
上述したことを考慮するに、ここに開示した実施例により少なくとも以下の利点が達成される。第１に、ここに開示した導管はアディティブ製造処理を用いて固体物体内に形成される。この場合、従来のサブトラクティブ製造技術（例えば、ドリル加工）を用いて達成できない複雑な形状、プロファイル及び断面を用いて導管を形成しうる。その結果、流体システムの熱性能を改善するように、構成要素を理想的な幾何学的形状に一層近づけて設計することができる。第２に、ここに開示する導管のアディティブ製造処理によれば、この導管の表面仕上げ及び特徴部のより重要な制御を可能にし、これによりこの導管内を流れる流体の流動性に影響を及ぼすようにしうる。ここに開示した実施例によれば、導管の内面の特徴部は構成要素の製造中に形成しうる。これらの内面の特徴部は、所望の流れ特性（例えば、乱流）を達成するように変えることができ、サブトラクティブ製造技術を用いることによっては実現可能ではないものである。
【００５０】
本明細書では、本発明の幾つかの実施例を開示したが、本発明はこれらに限定されるものではない。その理由は、開示は当業者が可能とする範囲内で広げることができるものであり、本明細書も同様に解釈すべきである。従って、上述した説明は、限定されるものと解釈すべきではなく、単なる例示にすぎないものである。当業者は、特許請求の範囲に記載した範囲及び精神内で他の変形を想定するものである。
【図１Ａ】
0006797132.tif 000002
【図１Ｂ】
0006797132.tif 000003
【図２Ａ】
0006797132.tif 000004
【図２Ｂ】
0006797132.tif 000005
【図３Ａ】
0006797132.tif 000006
【図３Ｂ】
0006797132.tif 000007
【図３Ｃ】
0006797132.tif 000008
【図３Ｄ】
0006797132.tif 000009
【図４Ａ】
0006797132.tif 000010
【図４Ｂ】
0006797132.tif 000011
【図５Ａ】
0006797132.tif 000012
【図５Ｂ】
0006797132.tif 000013
【図５Ｃ】
0006797132.tif 000014
【図６Ａ】
0006797132.tif 000015
【図６Ｂ】
0006797132.tif 000016
【図７Ａ】
0006797132.tif 000017
【図７Ｂ】
0006797132.tif 000018
【図８Ａ】
0006797132.tif 000019
【図８Ｂ】
0006797132.tif 000020
【図９】
0006797132.tif 000021