KR101890634B1

KR101890634B1 - 이온빔 처리 장치, 전극 어셈블리 및 전극 어셈블리의 세정 방법

Info

Publication number: KR101890634B1
Application number: KR1020157030458A
Authority: KR
Inventors: 야스시 야스마츠; 나오유키 오카모토; 마사시 츠지야마; 후미히토 스즈키
Original assignee: 캐논 아네르바 가부시키가이샤
Priority date: 2013-04-19
Filing date: 2013-12-10
Publication date: 2018-08-22
Also published as: WO2014170935A1; TWI509654B; KR20150133820A; JPWO2014170935A1; US10879040B2; US10224179B2; US20220262598A1; TW201503211A; US20160056016A1; US20190108973A1; JP2017135124A; US20210104377A1; US11355314B2; JP6145162B2

Abstract

이온빔 처리 장치의 사용에 의해, 전극 어셈블리가 갖는 전극에 부착된 부착물에 대해, 반응성을 이용한 선택적인 제거를 행하는 것을 가능케 하는 이온빔 처리 장치를 제공한다. 이온빔 처리 장치는, 이온 발생실과, 처리실과, 이온 발생실에서 발생한 이온을 처리실로 끌어내서 이온빔을 형성하기 위한 전극을 구비한다. 당해 전극은, 이온 발생실측에 배치되며, 이온을 통과시키기 위한 이온 통과 구멍을 갖는 제1 전극과, 당해 제1 전극의 옆이며, 제1 전극보다 처리실에 가까운 측에 배치되며, 이온을 통과시키기 위한 이온 통과 구멍을 갖는 제2 전극을 포함한다. 제1 전극과 제2 전극에 대해 이온 발생실의 상기 이온 발생기에서 발생한 이온을 가속시키도록 서로 다른 전위를 인가하기 위한 전원을 구비한다. 제1 전극의 재료와 제2 전극의 재료는 서로 다르다.

Description

이온빔 처리 장치, 전극 어셈블리 및 전극 어셈블리의 세정 방법{ION BEAM PROCESSING DEVICE, ELECTRODE ASSEMBLY, AND ELECTRODE ASSEMBLY CLEANING METHOD}

본 발명은 이온빔 처리 장치, 전극 어셈블리 및 전극 어셈블리의 세정 방법에 관한 것이다.

다양한 전자 부품 등의 제조에 있어서, 이온빔을 이용한 처리가 행해지고 있다. 특히, 반도체에 불순물을 주입하기 위한 이온 주입 장치, 기판에 이온빔을 조사해서 가공하도록 구성되는 이온빔 에칭 장치(이하 IBE 장치로 약기함) 등이 널리 이용되고 있다. 이러한 이온빔 처리 장치는, 이온원(源)으로 되는 플라스마를 발생시키도록 구성되는 이온 발생실과, 기판이 유지부에 재치(載置)되어 처리가 행해지는 처리실과, 당해 이온 발생실과 당해 처리실 사이에 설치되어 이온을 끌어내도록 구성되는 전극 어셈블리를 포함한다. 당해 전극 어셈블리는 다수의 이온 통과 구멍을 갖는 3개의 전극을 포함하고, 그 재료로서 내열성 및 스퍼터 내성이 우수한 Mo(몰리브덴)이 이용되는 것이 알려져 있다(특허문헌 1 참조).

일본국 특개2010-118290호 공보

일본 국립 천문대 편, "이과 연표 2001년", 마루젠 가부시키가이샤, 2000년 11월 30일, p.475 "P.G. Pyrolytic Graphite", [online], 도모에고교 가부시키가이샤, [2013년 4월 9일 검색], 인터넷〈URL:http://www.tomo-e.co.jp/cmsfiles/product/i-707724-r1.pdf〉 "철니켈 합금", [online], 히타치긴조쿠 가부시키가이샤, [2013년 4월 6일 검색], 인터넷〈URL:http://www.hitachi-metals.co.jp/prod/prod01/pdf/hando_bra.pdf〉

IBE 장치에 있어서의 전극 어셈블리는 특허문헌 1에 나타나는 바와 같이, 양의 전압이 인가되는 제1 전극, 음의 전압이 인가되는 제2 전극 및 접지 전위의 제3 전극의 적어도 3개의 전극을 구비한다. 여기에서, 이들 각 전극의 재료는 Mo인 것이 알려져 있다.

이러한 IBE 장치를 이용해 이온빔에 의한 기판의 에칭 처리를 행할 때, 이온 발생실 중의 플라스마로부터 전극 어셈블리로 흐른 이온은 제1 전극과 제2 전극 사이의 전압차에 의해 가속된다. 가속된 이온은 전극 어셈블리가 구비하는 각 전극에 설치된 이온 통과 구멍을 통과해 이온빔으로서 처리실로 방출된다. 그러나, 가속된 이온의 일부는 이온 통과 구멍을 통과할 수 없어 제2 전극에 큰 에너지를 가지고 충돌한다. 그 때문에, IBE 장치의 사용에 수반해 제2 전극의 특히 이온 통과 구멍 부근이 에칭된다. 이때, 제2 전극으로부터 비산한 제2 전극의 물질은 주로 제1 전극에서 제2 전극에 면해 있는 부분(플라스마에 면해 있지 않은 부분)에 부착된다.

이러한 제1 전극에의 부착물은 세정을 행함으로써 제거할 수 있다. 그러나, 종래의 장치에서는 제1 전극의 재료 및 제2 전극의 재료가 동일하기 때문에, 제1 전극과, 제1 전극 상에 부착된 제2 전극으로부터 스퍼터된 물질과의 밀착성이 높아, 세정 공정에 있어서 이 부착물의 박리가 곤란했다. 또한 제1 전극과 제2 전극이 동일한 재료이기 때문에, 세정 공정에 있어서 반응성을 이용한 부착물의 선택적인 제거를 행할 수 없었다. 대신, 블라스트 처리 등의 물리적인 처리 방법에 의해 부착물을 제거할 필요가 있었다. 물리적인 방법에 의한 제거를 행하면, 전극에 기계적인 힘이 가해진다. 이 결과, 세정 공정을 반복함에 따라 전극이 변형된다. 그 때문에, 전극의 수명이 짧아져, 전극을 반복 사용하는 것이 곤란해진다는 문제도 있었다.

본원 발명은, 상술한 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이다. 종래의 이온빔 처리 장치에 있어서, 전극 어셈블리가 갖는, 양의 전압이 인가되는 제1 전극에, 음의 전압이 인가되는 제2 전극의 물질을 함유하는 부착물이 부착되는 문제가 있다. 이를 감안하여, 본 발명은, 반응성을 이용한 당해 부착물 등의 선택적인 제거를 행하는 것을 가능케 하는 이온빔 처리 장치, 전극 어셈블리, 및 전극 어셈블리의 세정 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제1 태양은, 이온빔 조사에 의해 처리를 행하도록 구성되는 이온빔 처리 장치를 제공하며, 이 이온빔 처리 장치는 이온 발생기가 구비된 이온 발생실과, 기판을 유지하기 위한 유지부가 배치되며, 상기 처리가 행해지는 처리실과, 상기 이온 발생실과 상기 처리실을 구분함과 함께, 상기 이온 발생실에서 발생한 이온을 상기 처리실로 끌어내서 이온빔을 형성하도록 구성되는 복수의 전극으로서, 상기 이온 발생실측에 배치되며, 이온을 통과시키기 위한 이온 통과 구멍을 갖는 제1 전극, 및 당해 제1 전극의 옆이며, 상기 제1 전극보다 상기 처리실에 가까운 측에 배치되며, 이온을 통과시키기 위한 이온 통과 구멍을 갖는 제2 전극을 포함하는 상기 복수의 전극과, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 대해, 상기 이온 발생실의 상기 이온 발생기에 의해 발생한 이온을 가속시키도록 서로 다른 전위를 각각 인가하도록 구성되는 전원을 구비하고, 상기 제1 전극의 재료와 상기 제2 전극의 재료는 서로 다르다. 여기에서, 상기 제1 전극의 재료의 선팽창(linear expansion) 계수 α₁ 및 제2 전극의 재료의 선팽창 계수 α₂는 α₁<α₂의 관계를 만족시킨다.
본 발명의 제2 태양은, 이온빔 조사에 의해 처리를 행하도록 구성되는 이온빔 처리 장치를 제공하며, 이온 발생기가 구비된 이온 발생실과, 기판을 유지하기 위한 유지부가 배치되며, 상기 처리가 행해지는 처리실과, 상기 이온 발생실과 상기 처리실을 구분함과 함께, 상기 이온 발생실에서 발생한 이온을 상기 처리실로 끌어내서 이온빔을 형성하도록 구성되는 복수의 전극으로서, 상기 이온 발생실측에 배치되며, 이온을 통과시키기 위한 이온 통과 구멍을 갖는 제1 전극, 및 당해 제1 전극의 옆이며, 상기 제1 전극보다 상기 처리실에 가까운 측에 배치되며, 이온을 통과시키기 위한 이온 통과 구멍을 갖는 제2 전극을 포함하는 상기 복수의 전극과, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 대해, 상기 이온 발생실의 상기 이온 발생기에 의해 발생한 이온을 가속시키도록 서로 다른 전위를 각각 인가하도록 구성되는 전원을 구비한다. 여기에서, 상기 제1 전극의 재료와 상기 제2 전극의 재료는 서로 다르다. 또한, 이온빔 처리 장치는 상기 제2 전극보다 상기 처리실에 가까운 측에 배치된 제3 전극을 더 구비한다. 여기에서, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 인가되는 전위들과 다른 전위가 상기 제3 전극에 인가되어 있다. 또한, 상기 제3 전극의 재료와 상기 제2 전극의 재료는 서로 다르다.
본 발명의 제3 태양은, 이온빔 조사에 의해 처리를 행하도록 구성되는 이온빔 처리 장치를 제공하며, 이온 발생기가 구비된 이온 발생실과, 기판을 유지하기 위한 유지부가 배치되며, 상기 처리가 행해지는 처리실과, 상기 이온 발생실과 상기 처리실을 구분함과 함께, 상기 이온 발생실에서 발생한 이온을 상기 처리실로 끌어내서 이온빔을 형성하도록 구성되는 복수의 전극으로서, 상기 이온 발생실측에 배치되며, 이온을 통과시키기 위한 이온 통과 구멍을 갖는 제1 전극, 및 당해 제1 전극의 옆이며, 상기 제1 전극보다 상기 처리실에 가까운 측에 배치되며, 이온을 통과시키기 위한 이온 통과 구멍을 갖는 제2 전극을 포함하는 상기 복수의 전극과, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 대해, 상기 이온 발생실의 상기 이온 발생기에 의해 발생한 이온을 가속시키도록 서로 다른 전위를 각각 인가하도록 구성되는 전원을 구비한다. 여기에서, 상기 제1 전극의 재료와 상기 제2 전극의 재료는 서로 다르다. 상기 복수의 전극은 복수의 평판 형상 전극을 갖는다. 여기에서, 상기 복수의 평판 형상 전극 각각은 이온을 통과시키기 위한 다수의 이온 통과 구멍을 갖는다. 또한, 상기 평판 형상 전극의 상기 이온 통과 구멍의 위치와 상기 평판 형상 전극의 재료의 선팽창 계수는, 이온빔의 비(非)조사 시에, 상기 평판 형상 전극 중 하나의 상기 이온 통과 구멍 각각은, 다른 평판 형상 전극의 대응하는 이온 통과 구멍에 대해 수직인 방향으로부터 보았을 때 면 내 방향으로 일치하지 않는 위치에 배치되어 있고, 이온빔의 조사 시에, 온도 상승으로 인한 열팽창에 의해, 상기 비조사 시의 위치로부터 다른 평판 형상 전극의 대응하는 이온 통과 구멍과 면 내 방향에서 일치하는 방향으로 상기 하나의 평판 형상 전극의 이온 통과 구멍이 이동하도록 설정되어 있다.
본 발명의 제4 태양은, 이온빔 처리 장치가 구비하는 상기 제1 전극을 세정하는 방법을 제공하고, 이온빔 조사에 의해 처리를 행하도록 구성되는 이온빔 처리 장치는, 이온 발생기가 구비된 이온 발생실과, 기판을 유지하기 위한 유지부가 배치되며, 상기 처리가 행해지는 처리실과, 상기 이온 발생실과 상기 처리실을 구분함과 함께, 상기 이온 발생실에서 발생한 이온을 상기 처리실로 끌어내서 이온빔을 형성하도록 구성되는 복수의 전극으로서, 상기 이온 발생실측에 배치되며, 이온을 통과시키기 위한 이온 통과 구멍을 갖는 제1 전극, 및 당해 제1 전극의 옆이며, 상기 제1 전극보다 상기 처리실에 가까운 측에 배치되며, 이온을 통과시키기 위한 이온 통과 구멍을 갖는 제2 전극을 포함하는 상기 복수의 전극과, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 대해, 상기 이온 발생실의 상기 이온 발생기에 의해 발생한 이온을 가속시키도록 서로 다른 전위를 각각 인가하도록 구성되는 전원을 구비한다. 또한, 상기 제1 전극의 재료와 상기 제2 전극의 재료는 서로 다르다. 여기에서, 상기 방법은 상기 제1 전극의 재료에 대한 용해 레이트보다 상기 제2 전극의 재료에 대한 용해 레이트가 큰 세정제를 준비하는 스텝과, 상기 제2 전극의 재료를 상기 세정제와 반응시킴으로써, 상기 제1 전극에 부착된 상기 제2 전극의 재료를 상기 제1 전극으로부터 제거하는 스텝을 포함한다.
본 발명의 제5 태양은, 본 발명의 제1 태양의 이온빔 처리 장치에 구비되며 본 발명의 제4 태양의 세정 방법의 대상물이 되는 전극 어셈블리를 제공한다. 이 전극 어셈블리는 이온원(源)으로부터 이온을 끌어내서 이온빔을 형성하도록 구성되고, 상기 전극 어셈블리는 복수의 전극을 갖고, 상기 복수의 전극은, 이온을 통과시키기 위한 이온 통과 구멍을 가지며, 상기 이온원측에 설치되는 제1 전극과, 이온을 통과시키기 위한 이온 통과 구멍을 가지며, 상기 제1 전극의 상기 이온원과 반대측에 설치되는 제2 전극을 포함한다. 여기에서, 상기 제1 전극의 재료와 상기 제2 전극의 재료는 서로 다르다.

본 발명의 제6 태양은, 이온빔 조사에 의해 처리를 행하도록 구성되는 이온빔 처리 장치를 제공하며, 이온 발생기가 구비된 이온 발생실과, 기판을 유지하기 위한 유지부가 배치되며, 상기 처리가 행해지는 처리실과, 상기 이온 발생실과 상기 처리실을 구분함과 함께, 상기 이온 발생실에서 발생한 이온을 상기 처리실로 끌어내서 이온빔을 형성하도록 구성되는 복수의 전극으로서, 상기 이온 발생실측에 배치되며, 이온을 통과시키기 위한 이온 통과 구멍을 갖는 제1 전극, 및 당해 제1 전극의 옆이며, 상기 제1 전극보다 상기 처리실에 가까운 측에 배치되며, 이온을 통과시키기 위한 이온 통과 구멍을 갖는 제2 전극을 포함하는 상기 복수의 전극과, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 대해, 상기 이온 발생실의 상기 이온 발생기에 의해 발생한 이온을 가속시키도록 서로 다른 전위를 각각 인가하도록 구성되는 전원을 구비한다. 여기에서, 상기 제1 전극의 재료와 상기 제2 전극의 재료는 서로 다르다. 한편, 상기 제1 전극은 티타늄을 함유하고, 상기 제2 전극은 파이롤리틱 그라파이트를 함유한다.

삭제

본 발명에 따른 이온빔 처리 장치, 세정 방법 및 전극 어셈블리에 따르면, 이온빔 처리 장치의 사용에 의해, 이온 발생실측에 배치되는 제1 전극에, 당해 제1 전극의 옆이며, 처리실에 가까운 측에 배치되는 제2 전극의 물질을 함유한 부착물이 부착되는 경우에 대해, 반응성을 이용한 당해 부착물의 선택적인 제거를 행하는 것을 가능케 하는 이온빔 처리 장치, 전극 어셈블리, 및 전극 어셈블리의 세정 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 처리 장치의 일례로서의 IBE 장치의 개략도.
도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 IBE 장치의 일부인 전극 어셈블리의 개략도.

이하, 도면을 참조해서 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명은 본 실시형태로 한정되지 않으며, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 다양한 변경이 가능하다. 또한, 도면과 함께 이하에서 설명에서는, 동일한 기능을 갖는 것은 동일한 부호를 부여하고 그 반복 설명을 적절히 생략하는 경우도 있다.

도 1은 본 실시형태의 이온빔 처리 장치의 일례로서의 IBE 장치의 개략도를 나타낸다. 이온빔 처리 장치의 구성을 설명한다.

IBE 장치(100)는 이온 발생실(102)과 처리실(101)을 갖는다.

이온 발생실(102) 내에 플라스마를 형성하기 위한 플라스마 형성 시스템으로서, 이온 발생실(102)에는, 벨 자(BELL-JAR)(방전 용기)(104), 가스 도입부(105), 및 벨 자(104) 내에 유도 자계를 발생시키도록 구성된, 도전 부재를 포함하는 안테나(106)가 설치되어 있다. 벨 자(104) 외부에는, 안테나(106)에는 고주파 전력(소스 전력)을 공급하는 방전용 전원(112), 방전용 전원(112)과 안테나(106) 사이에 설치된 정합 네트워크(107), 및 전자 코일(108)이 또한 설치되어 있다. 벨 자(104)는, 이온 발생실(102)과 처리실(101)의 내부를 진공으로 유지하는 챔버 외벽의 일부이며, 방전에 의해 발생시킨 플라스마를 격납하는 용기이기도 하다. 방전용 전원(112)으로부터 공급된 고주파 전력이 안테나(106)에 공급되어 벨 자(104) 내부의 이온 발생실(102)에 플라스마가 형성된다.

처리실(101)은 이온빔을 중화하는 뉴트럴라이저(113)와, 처리 대상물인 기판(111)을 유지하기 위한 유지부인 기판 홀더(110)와, 이온 발생실(102)과 처리실(101)의 내부를 배기해서 진공으로 유지하는 위한 배기 펌프(103)를 구비한다. 당해 기판 홀더(110)에는 도시하지 않은 ESC(Electrostatic Chuck) 전극이 접속된다. 이 ESC 전극에 의해 기판 홀더(110)에 재치된 기판(111)이 정전 흡착에 의해 고정된다. 기판 홀더(110)는 기판을 고정하는 기능을 갖고 있으면 되며, ESC 전극에 의한 정전 흡착을 이용한 것이 아니어도 된다. 예를 들면 클램프 척 등의 각종 기판 고정 방법을 이용할 수 있다.

이온 발생실(102)과 처리실(101)을 구분하는 경계에는 이온을 끌어내는 이온 통과 구멍을 갖는 전극 어셈블리(109)가 설치되어 있다. 전극 어셈블리(109)의 개략도를 도 2에 나타낸다.

전극 어셈블리(109)는 이온 통과 구멍으로 되는 구멍부를 갖는 복수의 평판 형상 전극을 갖고 있다. 도면 중에서는 이온 통과 구멍을 각 평판 형상 전극 상에 1개씩 도시하고 있지만, 마찬가지의 이온 통과 구멍이 다수 배치되어 있어도 된다. 예를 들면, 그리드(격자) 형상으로 다수의 이온 통과 구멍이 종횡으로 배치되어 있어도 된다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 전극 어셈블리(109)는, 이온 발생실(102)측으로부터 처리실(101)측을 향해서 차례로 설치된, 제1 전극(70), 제2 전극(71), 및 제3 전극(72)을 갖고 있다. 즉, 제1 전극(70)은 가장 이온 발생실측, 즉 이온원측에 배치되어 있고, 제2 전극(71)은 제1 전극(70)의 옆이며, 당해 제1 전극(70)보다 처리실(101)에 가까운 측에 배치되어 있다. 또한, 제3 전극(72)은 가장 처리실(101)측에 배치되어 있다. 제1 전극(70) 및 제2 전극(71)에는 전압원(73) 및 전압원(74)이 각각 접속되어 있으며, 제1 전극에는 양의 전압이, 제2 전극에는 음의 전압이 인가된다. 이에 따라, 제1 전극과 제2 전극 사이에는 이온을 가속하기 위한 전위차가 발생한다. 제3 전극(72)은 전기적으로 접지되어 있다. 제2 전극(71)과 제3 전극(72)의 전위차를 제어함으로써, 정전 렌즈 효과를 이용해 이온빔의 직경을 소정의 수치 범위 내로 제어할 수 있다.

IBE 장치(100)를 이용한 이온빔 조사의 동작을 설명한다. 우선, 가스 도입부(105)로부터 이온 발생실(102) 내에 아르곤(Ar) 등의 불활성 가스를 함유하는 프로세스 가스를 도입한다. 다음으로, 안테나(106)에 방전용 전원(112)으로부터 고주파를 인가함으로써 이온 발생실(102) 내의 프로세스 가스를 이온화해, 이온을 함유하는 플라스마(75)를 발생시켜서 이온원을 준비한다. 이온 발생실(102)에 형성된 플라스마(75)에 함유되는 이온은 전극 어셈블리(109)에 설치된 다수의 이온 통과 구멍을 통과할 때에, 제1 전극(70)과 제2 전극(71) 사이에 부여된 전위차에 의해 가속된다. 그리고 당해 이온은 처리실(101)에 이온빔(76)으로서 끌어내진다. 당해 이온빔은 처리실(101)로 끌어내진 후, 뉴트럴라이저(113)에 의해 중화되고, 기판(111)에 조사된다. 따라서, 기판(111) 표면의 에칭 처리가 행해진다.

전술한 바와 같이, 이온이 전극 어셈블리(109)가 갖는 각 전극에 설치된 이온 통과 구멍을 통과하려고 할 때, 가속된 이온의 일부는 이온 통과 구멍을 통과할 수 없어 제2 전극에 큰 에너지를 가지고 충돌한다. 그 때문에, IBE 장치(100)의 사용에 수반해 제2 전극(71)의 특히 이온 통과 구멍 부근이 크게 에칭된다. 이때 제2 전극(71)으로부터 비산한 제2 전극(71)의 물질은 주로 제1 전극(70)에서 제2 전극(71)에 면해 있는 부분(플라스마(75)에 면해 있지 않은 부분)에 부착된다. 이 부착물은, 제1 전극(70)의 이온 통과 구멍 각각의 직경을 변화시키는 등, 이온빔 처리의 안정성에 악영향을 야기한다. 따라서, 부착물을 정기적으로 제거하는 것이 필요해진다. 그 때문에, 이온빔 처리 후에 전극 어셈블리(109)의 세정 공정이 행해진다. 이하, 전극 어셈블리(109)의 상세와 세정에 대해 구체적으로 실시형태를 기술한다.

(제1 실시형태)

본 실시형태에서는, 제1 전극(70)은 몰리브덴(Mo)을 재료로 하고, 제2 전극(71)은 티타늄(Ti)을 재료로 하고 있다. 또, 본 실시형태에서는, "제1 전극(70)의 재료가 Mo임"이라는 것은, Mo 이외의 원소, 화합물 등을 제외하는 것을 의도하는 것은 아니다. 따라서, 전극 어셈블리(109)에 있어서 이온을 가속시키기 위한 양의 전압을 인가하는 기능을 수행할 수 있는 것이면, 제1 전극(70)이 Mo 이외의 성분(원소, 화합물, 불순물 등)을 함유해도 된다. 즉, 본 실시형태에서는, 제1 전극(70)은 주성분으로서 Mo을 함유하고 있다고 할 수 있다. 또한, "제2 전극(71)의 재료가 Ti임"이라는 것은, Ti 이외의 원소, 화합물 등을 제외하는 것을 의도하는 것은 아니다. 따라서, 전극 어셈블리(109)에 있어서 이온을 가속시키기 위한 음의 전압을 인가하는 기능을 수행할 수 있는 것이면, 제2 전극(71)이 Ti 이외의 성분(원소, 화합물, 불순물 등)을 함유해도 된다. 즉, 본 실시형태에서는, 제2 전극(71)은 주성분으로서 Ti을 함유하고 있다고 할 수 있다.

또, 본 명세서에 있어서는, "소정의 전극의 재료가 소정의 물질임"이라는 바와 같은 기재를 할 경우, 그것은, 상기 소정의 전극이 소정의 물질 이외의 성분(원소, 화합물, 불순물 등)을 함유해도 되는 것을 의미한다.

본 실시형태에서는, 이온빔 처리를 행하면, 제2 전극(71)이 플라스마(75)로부터 끌어내진 이온에 의해 에칭되는 경우가 있어, 당해 에칭에 의해 제2 전극(71)의 재료인 Ti이 비산하는 경우가 있다. 이 비산에 의해, Mo을 재료로 하는 제1 전극(70)의 표면에 제2 전극(71)의 재료인 Ti이 부착된다. 한편, 불화수소산 등의 용액에 대한 용해 레이트는 Mo보다 Ti 쪽이 크다는 성질이 있다. 따라서, 제1 전극(70)을 불화수소산 등의 용액을 세정용 물질로서 이용해 세정함으로써, 이 성질을 이용해서 Mo 및 Ti 중 Ti이 선택적으로 용해된다. 그 때문에, 제2 전극(71)이 에칭되는 것에 기인하는 제1 전극(70)에 부착된 Ti을 선택적으로 제거할 수 있다. 이렇게, 제1 전극(70)의 재료와 제2 전극(71)을 서로 다르게 함으로써, 이온빔 처리에 의해 부착된 부착물을 선택 에칭에 의해 제거하는 것이 가능해진다. 이에 따라, 기계적인 힘이 가해지지 않는 화학적인 처리가 가능해진다. 따라서, 종래의 블라스트 처리 등의 물리적인 처리에 있어서 문제로 되고 있던 전극 어셈블리(109)의 변형이 저감 또는 해소된다. 따라서, 전극 어셈블리(109)의 제품 수명이 길어져 반복 사용할 수 있다는 이점이 있다. 즉, 블라스트 처리 등의 물리적인 방법에 의해 제1 전극(70)을 세정하지 않고도, 제1 전극(70)에 부착된 제2 전극(71) 기인의 부착물을 양호하게 제거할 수 있다.

또한, 이온빔 처리에 의해 깎여 비산한 제2 전극(71)의 재료는 주로 제1 전극(70)에 부착되지만, 그 일부는 제3 전극(72)에도 부착된다. 그래서, 제3 전극(72)도 제2 전극(71)과 서로 다른 재료로 하는 것이 바람직하다. 그렇게 함으로써, 제1 전극(70)의 세정과 마찬가지로, 제3 전극(72)도 부착물을 선택적으로 용해할 수 있는 용액을 이용해서 세정하는 것이 가능하다. 따라서, 제3 전극(72)의 세정을 용이하게 행할 수 있다. 또한, 제3 전극(72)을 제1 전극(70)과 동일한 재료로 형성함으로써, 전극 어셈블리(109)의 세정을 제1 전극(70)과 완전히 같은 공정에서 행할 수 있게 된다. 공정 간략화를 위해 동시에 세정하는 것도 가능하다. 구체적으로는 예를 들면, 제1 전극(70) 및 제3 전극(72)은 Mo을 재료로 하고, 제2 전극(71)은 Ti을 재료로 하면 된다. 그렇게 하면, 제1 전극(70) 및 제3 전극(72)에 부착된 Ti을 불화수소산 용액에 의해 제거할 수 있다.

이때 제1 전극(70) 재료의 열팽창량을 제2 전극(71) 재료의 열팽창량에 가깝게 함으로써, 제1 전극(70) 상에 부착된 제2 전극(71)의 물질을 함유하는 부착물의 박리를 저감할 수 있다. 이 점에 대해 이하에서 구체적으로 기술한다.

제2 전극(71)으로부터 비산한 물질은 주로 제1 전극(70)에서의 플라스마(75)에 접하는 면과 반대측의 면(처리실(101)측의 면)에 부착된다. 여기에서, 플라스마(75)에 직접 접하는 제1 전극(70)은 플라스마(75)의 에너지를 받아들인다. 즉, 제1 전극(70)의 처리실(101)측의 면에 있기 때문에 플라스마에 직접 접하지 않는 부착물에 비해 가열되기 쉽다. 따라서, 제1 전극(70)은 부착물보다 고온으로 된다. 이 때문에, 가령 제1 전극(70)의 재료와 제2 전극(71)의 재료, 즉 부착물의 재료의 선팽창 계수가 동일하면, 제1 전극(70) 쪽이 부착물보다 열팽창량(=선팽창 계수×온도 상승량)이 커진다.

또, 선팽창 계수란, 단위 길이당에 있어서의 온도에 대한 길이의 변화율을 의미하며, 선팽창률, 열팽창률 등으로 불리는 경우도 있다. 선팽창 계수는 재료 고유의 상수이며, 재료를 결정함으로써 각 전극의 선팽창 계수가 정해진다.

이렇게, 제1 전극(70)의 열팽창량이 제1 전극(70)에 부착된 부착물의 열팽창량보다 클 경우, 당해 부착물에 큰 스트레스가 가해진다. 부착물에 가해지는 스트레스가 크면, 부착물이 제1 전극(70)으로부터 박리되어 비산해 기판(111)에 부착되어 파티클을 발생시키는 경우가 있다. 미세한 패턴을 형성하는 반도체 회로 소자의 제조에 있어서는, 당해 파티클이 단선 등의 불량 발생의 요인으로 될 수 있다.

따라서, 본 실시형태에 있어서, 제1 전극(70)의 선팽창 계수를 제2 전극(71)의 선팽창 계수보다 작게 하는 것이 바람직하다. 즉, 제1 전극(70) 재료의 선팽창 계수 α₁ 및 제2 전극(71) 재료의 선팽창 계수 α₂는 α₁<α₂의 관계를 만족시키는 것이 바람직하다. 그렇게 함으로써, 제1 전극(70)의 열팽창량을 제1 전극(70)에 부착된 부착물의 열팽창량에 가깝게 한다. 따라서, 당해 부착물에 가해지는 스트레스를 작게 함으로써 부착물의 박리를 저감할 수 있어, 기판(111)에 부착되는 파티클도 저감된다.

이러한 재료의 조합의 예로서는, 제1 전극(70)에 Mo을 이용했을 경우, 제2 전극(71)으로서 Ti, 니켈철 합금(NiFe 합금), 텅스텐(W), 탄탈륨(Ta) 등이 이용된다. 또한 제2 전극(71)에 Ti을 이용한 경우는, 제1 전극(70)의 재료로서는 Mo이나 파이롤리틱 그라파이트(PG) 등의 카본계 재료가 이용된다. 이러한 재료를 적절히 선택함으로써, 전술한 열팽창량의 관계를 실현하는 것이 가능해져 전술한 효과를 얻을 수 있다.

선팽창 계수와 후술하는 스퍼터율의 값을 표 1에 나타낸다. 또, 표 중의 "*(1)" 등의 부호는, 각 값을 인용한 문헌(비특허문헌 1 내지 3)을 나타내는 것이다.

[표 1]

(제2 실시형태)

본 실시형태에서는, 제1 전극(70)은 Ti을 재료로 하고, 제2 전극(71)은 PG를 재료로 하고 있다. 이 경우, 이온빔 처리를 행하면, Ti을 재료로 하는 제1 전극(70)의 표면에 제2 전극(71)의 재료인 PG가 부착된다. 한편, 진한 황산, 진한 질산 또는 그 혼합액 등의 용액에 대한 용해 레이트는 Ti보다 PG 쪽이 크다는 성질이 있다. 따라서, 이 성질을 이용해 진한 황산, 진한 질산 또는 그 혼합액 등의 용액으로 세정을 행함으로써, Ti 및 PG 중 PG가 선택적으로 용해된다. 따라서, 부착된 PG를 제거할 수 있다. 이렇게 해서, 이온빔 처리에 의해 제1 전극(70)에 부착된 부착물을 선택 에칭에 의해 제거하는 것이 가능해진다. 이는, 제1 실시형태와 마찬가지로 해서 전극 어셈블리(109)의 변형이 저감 또는 해소되는 효과를 나타낸다. 또한, 특히 PG는 이온빔에 대한 스퍼터 내성(내(耐)스퍼터율)이 매우 높다. 따라서, PG는 이온빔 처리에서 비산하기 어려워 부착물의 제1 전극(70)에의 부착물의 퇴적량도 적어진다. 따라서, 전극 어셈블리(109)의 세정 빈도 또는 교환 빈도를 적게 할 수 있다.

이렇게, 제1 전극(70)과 제2 전극(71)을 서로 다른 재료로 형성함과 함께, 제2 전극(71)을 제1 전극(70)에 비해 스퍼터 내성이 높은 재료로 형성함으로써, 제1 전극(70)의 세정을 용이하게 하며, 또한 교환 주기를 연장시키는 것이 가능해진다. 이에 따라, 메인터넌스의 공정 수 및 비용을 저감할 수 있다.

또한, 제1 실시형태와 마찬가지로, 제3 전극(72)을 제2 전극(71)과 서로 다른 재료로 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 제3 전극(72)을 제1 전극(70)과 동일한 재료로 형성하는 것이 보다 바람직하다. 즉, 본 실시형태에 대조해서 구체적으로 기술하면, 제1 전극(70)은 Ti을 재료로 하고, 제2 전극(71)은 PG를 재료로 하고, 제3 전극(72)은 Ti을 재료로 하는 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써, 제1 실시형태와 마찬가지로 용이하게 제3 전극(72)의 세정을 행하는 것이 가능해진다.

이때, 제1 전극(70)의 재료인 Ti과 제2 전극(71)의 재료인 PG의 열팽창 계수를 비교하면, PG에 비해 Ti의 열팽창 계수 쪽이 크다. 따라서, 이온빔 처리 중의 제1 전극(70)과 제2 전극(71)의 열팽창량의 차가, 제1 전극(70) 및 제2 전극(71)이 동일한 물질인 경우에 비해 커질 수 있다. 이때, 열팽창량의 차에 의해, 이온빔 처리 시에 제1 전극(70) 및 제2 전극(71)에 구비된 이온 통과 구멍의 위치가 어긋나는 것이 문제로 되는 경우가 있다. 최근, 전자 부품 등의 제조 효율 향상을 위해 피처리물인 기판(111)이 대면적화(大面積化)되어가고 있다. 그에 수반해 이온 발생실(102)도 대형화가 필요해져 제1 내지 제3 전극에 대해서도 대직경화가 요구되는 경향이 있다. 그 때문에, 전술한 이온 통과 구멍의 위치가 어긋나는 것이 문제로 되기 쉬워져 가고 있다.

이러한 문제를 개선하기 위해, 특히 제1 전극(70)과 제2 전극(71) 사이의 열팽창량의 차가 문제로 될 수 있는 대면적 기판용의 처리 장치에 있어서는, 제1 전극(70)과 제2 전극(71)의 이온 통과 구멍을 미리 열팽창을 고려한 위치에 형성하는 것이 바람직하다. 구체적으로, 이온빔의 조사 시에 있어서, 온도 상승으로 인한 열팽창에 의해, 이온빔의 비조사 시의 위치로부터 각 전극의 이온 통과 구멍이 수직 방향으로부터 보았을 때 면 내 방향에 있어서 서로 일치하는 방향으로 각 전극의 각 이온 통과 구멍이 이동하도록 되어 있으면 된다. 또한, 그렇게 각 이온 통과 구멍의 위치를 재료의 선팽창 계수를 고려해 설정하면 된다. 이때, 이온빔의 비조사 시, 즉 비가동 시에는, 각 전극 상의 각 이온 통과 구멍은, 다른 전극의 이온 통과 구멍에 대해서는 면 내 방향으로 완전하게는 일치하지 않는 위치에 배치되게 되어도 된다.

또, 본 설명에 있어서, 설명을 간략화하기 위해 주로 제1 전극(70)과 제2 전극(71)의 관계에 대해 기술했지만, 제2 전극(71)과 제3 전극(72) 사이의 관계에 대해서도 마찬가지로 설계하는 것이 가능하다. 따라서, 마찬가지의 효과를 나타낸다.

(제3 실시형태)

본 실시형태에서는, 제1 전극(70)은 Mo을 재료로 하고, 제2 전극(71)은 Ti을 재료로 한 점은 제1 실시형태와 마찬가지이다. 본 실시형태에서는 제1 전극의 표면의 적어도 일부를 제2 전극(71)에 함유되는 재료로 더 코팅(피복)하고 있다.

제1 실시형태의 항목에서 기술한 바와 같이, 제1 전극(70)과 제2 전극(71)이 서로 재료가 다를 경우, 열팽창량의 차에 기인해서 제1 전극(70)에 부착된 물질이 스트레스를 받는다. 이 스트레스에 의해, 제1 전극(70)에 부착된 물질이 벗겨지기 쉬워져, 기판(111)의 표면에 파티클이 발생하는 원인으로 되는 것이 문제로 될 수 있다. 그 때문에, 본 항목에서 기술하는 제3 본 실시형태에서는, 미리 제2 전극(71)에 함유되는 재료로 제1 전극(70)을 코팅해 둔다. 그렇게 함으로써, 이온빔의 조사 시에는 제2 전극(71)의 물질이 부착물로서 제1 전극(70) 상에 직접이 아닌, 당해 코팅막을 개재해서 부착하게 된다. 이 경우, 부착물의 물질과 코팅막이 동일 물질이기 때문에, 부착물은 코팅막 상에 높은 밀착성으로 부착된다. 본 실시형태에서는, 제1 전극(70)의 재료인 Mo 상에 Ti의 박막이 코팅되어 있다. 또, 반드시 제1 전극(70)의 모든 표면을 코팅할 필요는 없다. 주로 제2 전극(71)의 피에칭 물질이 부착되는 영역, 즉 제1 전극(70)에 있어서의 제2 전극(71)과 대향하는 측의 면에 적어도 코팅막이 형성되어 있으면 된다.

코팅막은 각종 방법에 의해 형성된다. 코팅막은, 예를 들면 제1 전극(70) 상에 CVD(Chemical Vapor Deposition), PVD(Physical Vapor Deposition), 도금법, 용사(溶射) 등의 각종 처리 방법을 실시함으로써 형성된다. 특히 기재와 코팅막의 밀착성의 관점에서, 밀착성이 우수할 수 있는 용사 처리에 의해 코팅막을 형성하는 것이 바람직하다.

코팅된 전극을 세정할 때에는, 부착물을 코팅막째로 기재에 대해 선택적으로 제거하고, 그 후에 다시 용사 처리에 의해 또 다른 코팅막을 형성함으로써 반복 사용 가능하다. 예를 들면, 본 실시형태의 경우, 제1 실시형태와 마찬가지로 불화수소산 등의 용액에 의해 코팅막의 Ti과 표면에 부착된 Ti을 동시에 제거하고, 그 후 용사 처리에 의해 다시 또 다른 Ti막을 형성함으로써 반복 사용 가능해진다.

본 실시형태에 있어서도, 제1 실시형태에서 기술한 바와 같이, 제2 전극(71)의 재료보다 열팽창 계수가 작은 재료를 제1 전극(70)의 재료로 사용하는 것이 바람직하며, 제1 전극(70)의 열팽창량과, 코팅막 및 부착물의 열팽창량의 차를 저감함으로써, 제1 실시형태와 마찬가지의 효과를 얻기 위해서이다.

또, 본 설명에 있어서, 설명을 간략화하기 위해 주로 제1 전극(70)과 제2 전극(71)에 대해서만 기술했지만, 제3 전극(72)에 대해서도 제1 전극(70)과 마찬가지로 Ti을 코팅한 Mo을 이용하는 것이 가능하다. 이에 따라, 마찬가지의 효과를 나타낸다.

(제4 실시형태)

본 실시형태는, 제2 실시형태의 제1 전극(70)을 Ti으로부터 Mo으로 변경한 것이다. 즉, 본 실시형태는 제1 전극(70)은 Mo을 재료로 하고, 제2 전극(71)은 PG를 재료로 한 것이다. 본 실시형태에 있어서도 제2 실시형태와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 이온빔 처리를 행하면, Mo을 재료로 하는 제1 전극(70) 상에 제2 전극(71)의 재료인 PG가 부착된다. 이 부착물은 전술한 실시형태와 마찬가지로 선택적으로 에칭해서 제거하는 것이 가능하다.

(제5 실시형태)

본 실시형태에서는, 제1 전극(70)은 Mo을 재료로 하고, 제2 전극(71)도 Mo을 재료로 하고 있다. 단, 제1 전극(70)의 표면의 적어도 일부를 니켈(Ni)로 코팅하고 있다. 그렇게 함으로써, 이온빔 처리 시에는 제3 실시형태와 마찬가지로 코팅막 상에 부착물이 형성되게 된다. 결과적으로, 제1 전극(70)과 제2 전극(71)의 주요한 재료가 같음에도 불구하고, 제3 실시형태와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 또한, 이에 더해, Ni은 Mo과의 사이의 밀착력이 양호하다는 성질을 갖는다. 따라서, 부착물이 벗겨지기 어려워지는 이점이 있다.

제1 전극(70)의 세정에 있어서, Mo으로부터 Ni의 코팅막을 선택적으로 에칭하는 방법으로서, 염화제2철의 용액을 이용할 수 있다. 당해 선택 에칭 이외의 예를 들면 코팅 등의 절차는 제3 실시형태와 마찬가지로 행할 수 있다.

또, 본 설명에 있어서, 설명을 간략화하기 위해 주로 제1 전극(70)과 제2 전극(71)에 대해서만 기술했지만, 제3 전극(72)에 대해서도 제1 전극(70)과 마찬가지로 Ni을 코팅한 Mo을 이용하는 것이 가능하다. 이에 따라, 마찬가지의 효과를 나타낸다.

(제6 실시형태)

본 실시형태는 제5 실시형태의 제2 전극에 함유되는 재료를 Mo으로부터 PG로 변경한 것이다. 즉, 제1 전극(70)은 Mo을 재료로 하고, 제2 전극(71)은 PG를 재료로 하고 있다. 단, 제1 전극(70)의 표면의 적어도 일부를 니켈(Ni)로 코팅하고 있다. 그렇게 함으로써, 이온빔 처리 시에는 제3 실시형태와 마찬가지로 코팅막 상에 부착물이 형성되게 된다. 따라서, 제3 및 제5 실시형태와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 또한, 제2 실시형태의 항목에서 기술한 바와 같이, PG는 Mo에 비해 이온빔에 대한 스퍼터 내성이 매우 높아 부착물의 제1 전극(70)에의 퇴적량이 적어진다. 따라서, 전극 어셈블리(109)의 세정 빈도 또는 교환 빈도를 더 적게 할 수 있다는 부가적인 효과를 얻을 수 있다.

(제7 실시형태)

본 실시형태는 제1 전극(70)은 PG를 재료로 하고, 제2 전극(71)은 Mo을 재료로 하고, 제3 전극(72)은 Ti을 재료로 한 것이다. 본 실시형태에 의해서도 제1 실시형태와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 여기에서, 제1 전극(70)의 세정에 있어서, PG를 재료로 하는 제1 전극(70)으로부터 부착물인 Mo을 선택적으로 에칭하는 방법으로서는, 불화수소산과 질산의 혼합 용액을 이용할 수 있다.

(그 밖의 실시형태)

상기 실시형태에서는, 이온빔 처리로서 이온빔 에칭에 대해 설명했지만, 본 발명은 이온 주입과 같은 이온빔을 이용한 처리이면, 어떠한 형태에도 적용할 수 있다.

이상의 실시형태에 있어서 설명한 바와 같이, IBE 장치(100)의 전극 어셈블리(109)가 갖는 제1 전극(70) 및 제2 전극(71)의 재료를 서로 다르게 하고 있다. 이에 따라, 이온빔 처리에 의해 제1 전극(70) 상에 부착된 제2 전극(71)의 재료를, 제1 전극(70)보다 제2 전극(71)의 용해 레이트가 큰 용액을 이용한 선택 에칭에 의해 용이하게 세정해 제거하는 것이 가능해진다. 이렇게 해서, 기계적인 힘이 가해지지 않는, 반응성을 이용한 화학적인 처리가 가능해지므로, 결과적으로 종래의 블라스트 처리 등의 물리적인 처리에 있어서 문제로 되고 있던 전극 어셈블리(109)의 변형이 저감 또는 해소된다. 그 때문에, 전극 어셈블리(109)의 제품 수명이 연장되어 반복 사용할 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.

Claims

이온빔 조사에 의해 처리를 행하도록 구성되는 이온빔 처리 장치에 있어서,
이온 발생기가 구비된 이온 발생실과,
기판을 유지하기 위한 유지부가 배치되며, 상기 처리가 행해지는 처리실과,
상기 이온 발생실과 상기 처리실을 구분함과 함께, 상기 이온 발생실에서 발생한 이온을 상기 처리실로 끌어내서 이온빔을 형성하도록 구성되는 복수의 전극으로서, 상기 이온 발생실측에 배치되며, 이온을 통과시키기 위한 이온 통과 구멍을 갖는 제1 전극, 및 당해 제1 전극의 옆이며, 상기 제1 전극보다 상기 처리실에 가까운 측에 배치되며, 이온을 통과시키기 위한 이온 통과 구멍을 갖는 제2 전극을 포함하는 상기 복수의 전극과,
상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 대해, 상기 이온 발생실의 상기 이온 발생기에 의해 발생한 이온을 가속시키도록 서로 다른 전위를 각각 인가하도록 구성되는 전원을 구비하고,
상기 제1 전극의 재료와 상기 제2 전극의 재료는 서로 다르고,
상기 제1 전극의 재료의 선팽창(linear expansion) 계수 α₁ 및 제2 전극의 재료의 선팽창 계수 α₂는 α₁<α₂의 관계를 만족시키는 것을 특징으로 하는 이온빔 처리 장치.
이온빔 조사에 의해 처리를 행하도록 구성되는 이온빔 처리 장치에 있어서,
이온 발생기가 구비된 이온 발생실과,
기판을 유지하기 위한 유지부가 배치되며, 상기 처리가 행해지는 처리실과,
상기 이온 발생실과 상기 처리실을 구분함과 함께, 상기 이온 발생실에서 발생한 이온을 상기 처리실로 끌어내서 이온빔을 형성하도록 구성되는 복수의 전극으로서, 상기 이온 발생실측에 배치되며, 이온을 통과시키기 위한 이온 통과 구멍을 갖는 제1 전극, 및 당해 제1 전극의 옆이며, 상기 제1 전극보다 상기 처리실에 가까운 측에 배치되며, 이온을 통과시키기 위한 이온 통과 구멍을 갖는 제2 전극을 포함하는 상기 복수의 전극과,
상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 대해, 상기 이온 발생실의 상기 이온 발생기에 의해 발생한 이온을 가속시키도록 서로 다른 전위를 각각 인가하도록 구성되는 전원을 구비하고,
상기 제1 전극의 재료와 상기 제2 전극의 재료는 서로 다르고,
상기 제2 전극보다 상기 처리실에 가까운 측에 배치된 제3 전극을 더 구비하고,
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 인가되는 전위들과 다른 전위가 상기 제3 전극에 인가되어 있고,
상기 제3 전극의 재료와 상기 제2 전극의 재료는 서로 다르고,
상기 제1 전극의 재료와 상기 제2 전극의 재료는,
(ⅰ) 상기 제1 전극은 몰리브덴을 포함하고, 상기 제2 전극은 티타늄, 니켈철 합금, 텅스텐, 탄탈륨의 군으로부터 선택되는 하나 이상의 재료를 포함하는 것,
(ⅱ) 상기 제1 전극은 파이롤리틱 그라파이트를 포함하고, 상기 제2 전극은 티타늄을 포함하는 것
의 상기 (ⅰ), (ⅱ) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 이온빔 처리 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 복수의 전극은 복수의 평판(flat plate) 형상 전극을 갖고,
상기 복수의 평판 형상 전극 각각은 이온을 통과시키기 위한 다수의 이온 통과 구멍을 갖는 것을 특징으로 하는 이온빔 처리 장치.
이온빔 조사에 의해 처리를 행하도록 구성되는 이온빔 처리 장치에 있어서,
이온 발생기가 구비된 이온 발생실과,
기판을 유지하기 위한 유지부가 배치되며, 상기 처리가 행해지는 처리실과,
상기 이온 발생실과 상기 처리실을 구분함과 함께, 상기 이온 발생실에서 발생한 이온을 상기 처리실로 끌어내서 이온빔을 형성하도록 구성되는 복수의 전극으로서, 상기 이온 발생실측에 배치되며, 이온을 통과시키기 위한 이온 통과 구멍을 갖는 제1 전극, 및 당해 제1 전극의 옆이며, 상기 제1 전극보다 상기 처리실에 가까운 측에 배치되며, 이온을 통과시키기 위한 이온 통과 구멍을 갖는 제2 전극을 포함하는 상기 복수의 전극과,
상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 대해, 상기 이온 발생실의 상기 이온 발생기에 의해 발생한 이온을 가속시키도록 서로 다른 전위를 각각 인가하도록 구성되는 전원을 구비하고,
상기 제1 전극의 재료와 상기 제2 전극의 재료는 서로 다르고,
상기 복수의 전극은 복수의 평판 형상 전극을 갖고,
상기 복수의 평판 형상 전극 각각은 이온을 통과시키기 위한 다수의 이온 통과 구멍을 갖고,
상기 평판 형상 전극의 상기 이온 통과 구멍의 위치와 상기 평판 형상 전극의 재료의 선팽창 계수는,
이온빔의 비(非)조사 시에, 상기 평판 형상 전극 중 하나의 상기 이온 통과 구멍 각각은, 다른 평판 형상 전극의 대응하는 이온 통과 구멍에 대해 수직인 방향으로부터 보았을 때 면 내 방향으로 일치하지 않는 위치에 배치되어 있고,
이온빔의 조사 시에, 온도 상승으로 인한 열팽창에 의해, 상기 비조사 시의 위치로부터 다른 평판 형상 전극의 대응하는 이온 통과 구멍과 면 내 방향에서 일치하는 방향으로 상기 하나의 평판 형상 전극의 이온 통과 구멍이 이동하도록
설정되어 있는 것을 특징으로 하는 이온빔 처리 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 전극은 몰리브덴을 함유하고,
상기 제2 전극은 티타늄, 니켈철 합금, 텅스텐, 및 탄탈륨의 군에서 선택되는 적어도 하나의 재료를 함유하는 것을 특징으로 하는 이온빔 처리 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 전극은 파이롤리틱(pyrolytic) 그라파이트를 함유하고,
상기 제2 전극은 티타늄을 함유하는 것을 특징으로 하는 이온빔 처리 장치.
제3항에 있어서,
상기 제2 전극의 재료의 내(耐)스퍼터율은 상기 제1 전극의 재료의 내스퍼터율보다 큰 것을 특징으로 하는 이온빔 처리 장치.
제2항 또는 제4항에 있어서,
상기 제1 전극은 티타늄을 함유하고,
상기 제2 전극은 파이롤리틱 그라파이트를 함유하는 것을 특징으로 하는 이온빔 처리 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 전극의 적어도 일부에 상기 제2 전극에 함유되는 재료가 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 이온빔 처리 장치.
제1항, 제5항, 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 전극의 적어도 일부에 니켈이 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 이온빔 처리 장치.
제9항에 있어서,
상기 제1 전극의 상기 제2 전극과 대향하는 측의 면에만, 상기 제2 전극에 함유되는 재료가 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 이온빔 처리 장치.
제2항에 있어서,
상기 제1 전극과 상기 제3 전극은 동일한 재료를 함유하는 것을 특징으로 하는 이온빔 처리 장치.
이온 발생기가 구비된 이온 발생실과,
기판을 유지하기 위한 유지부가 배치되며, 이온빔 조사에 의한 처리가 행해지는 처리실과,
상기 이온 발생실과 상기 처리실을 구분함과 함께, 상기 이온 발생실에서 발생한 이온을 상기 처리실로 끌어내서 이온빔을 형성하도록 구성되는 복수의 전극으로서, 상기 이온 발생실측에 배치되며, 이온을 통과시키기 위한 이온 통과 구멍을 갖는 제1 전극, 및 당해 제1 전극의 옆이며, 상기 제1 전극보다 상기 처리실에 가까운 측에 배치되며, 이온을 통과시키기 위한 이온 통과 구멍을 갖는 제2 전극을 포함하는 상기 복수의 전극과,
상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 대해, 상기 이온 발생실의 상기 이온 발생기에 의해 발생한 이온을 가속시키도록 서로 다른 전위를 각각 인가하도록 구성되는 전원을 구비하고,
상기 제1 전극의 재료와 상기 제2 전극의 재료는 서로 다른 것을 특징으로 하는, 이온빔 조사에 의해 처리를 행하도록 구성되는 이온빔 처리 장치가 구비하는 상기 제1 전극을 세정하는 방법으로서,
상기 제1 전극의 재료에 대한 용해 레이트보다 상기 제2 전극의 재료에 대한 용해 레이트가 큰 세정제를 준비하는 스텝과,
상기 제2 전극의 재료를 상기 세정제와 반응시킴으로써, 상기 제1 전극에 부착된 상기 제2 전극의 재료를 상기 제1 전극으로부터 제거하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제13항에 있어서,
상기 제1 전극은 티타늄을 함유하고,
상기 제2 전극은 파이롤리틱 그라파이트를 함유하는 것을 특징으로 하는 방법.
이온빔 처리 장치에서 이온원(源)으로부터 이온을 끌어내서 이온빔을 형성하도록 구성되는 전극 어셈블리로서,
상기 전극 어셈블리는 복수의 전극을 갖고,
상기 복수의 전극은,
이온을 통과시키기 위한 이온 통과 구멍을 가지며, 상기 이온원측에 설치되는 제1 전극과,
이온을 통과시키기 위한 이온 통과 구멍을 가지며, 상기 제1 전극의 상기 이온원과 반대측에 설치되는 제2 전극
을 포함하고,
상기 제1 전극의 재료와 상기 제2 전극의 재료는 서로 다르고,
상기 제1 전극의 재료의 선팽창 계수 α₁ 및 제2 전극의 재료의 선팽창 계수 α₂는 α₁<α₂의 관계를 만족시키는 것을 특징으로 하는 전극 어셈블리.
이온빔 조사에 의해 처리를 행하도록 구성되는 이온빔 처리 장치에 있어서,
이온 발생기가 구비된 이온 발생실과,
기판을 유지하기 위한 유지부가 배치되며, 상기 처리가 행해지는 처리실과,
상기 이온 발생실과 상기 처리실을 구분함과 함께, 상기 이온 발생실에서 발생한 이온을 상기 처리실로 끌어내서 이온빔을 형성하도록 구성되는 복수의 전극으로서, 상기 이온 발생실측에 배치되며, 이온을 통과시키기 위한 이온 통과 구멍을 갖는 제1 전극, 및 당해 제1 전극의 옆이며, 상기 제1 전극보다 상기 처리실에 가까운 측에 배치되며, 이온을 통과시키기 위한 이온 통과 구멍을 갖는 제2 전극을 포함하는 상기 복수의 전극과,
상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 대해, 상기 이온 발생실의 상기 이온 발생기에 의해 발생한 이온을 가속시키도록, 상기 제1 전극에 양의 전위, 상기 제2 전극에 상기 제1 전극의 전위와 다른 음의 전위를 각각 인가하도록 구성되는 전원을 구비하고,
상기 제1 전극의 재료와 상기 제2 전극의 재료는 서로 다르고,
상기 제1 전극은 티타늄을 함유하고,
상기 제2 전극은, 황산, 진한 질산 또는 그 혼합액에 대한 용해 레이트가 상기 티타늄보다 큰 파이롤리틱 그라파이트를 함유하는 것을 특징으로 하는 이온빔 처리 장치.
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