(57)【要約】【課題】処理の結果を制御することができる処理装置を提供する。【解決手段】一つの実施形態に係る処理装置は、物体配置部と、発生源配置部と、コリメータと、温度調整部と、を備える。前記物体配置部は、物体が配置されるよう構成される。前記発生源配置部は、前記物体配置部から離間した位置に配置され、前記物体に向かって粒子を放出することが可能な粒子発生源が配置されるよう構成される。前記コリメータは、前記物体配置部と前記発生源配置部との間に配置されるよう構成され、複数の壁を有し、前記複数の壁によって形成され前記物体配置部から前記発生源配置部へ向かう方向に延びる複数の貫通口を形成する。前記温度調整部は、前記コリメータの温度を調整するよう構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体が配置されるよう構成された物体配置部と、
前記物体配置部から離間した位置に配置され、前記物体に向かって粒子を放出することが可能な粒子発生源が配置されるよう構成された発生源配置部と、
前記物体配置部と前記発生源配置部との間に配置されるよう構成され、複数の壁を有し、前記複数の壁によって形成され前記物体配置部から前記発生源配置部へ向かう方向に延びる複数の貫通口を形成するコリメータと、
前記コリメータの温度を調整するよう構成された温度調整部と、
を具備する処理装置。
【請求項２】
気密に閉じられることが可能な処理室が設けられた容器、をさらに具備し、
前記物体配置部と、前記発生源配置部と、前記コリメータとは、前記処理室に配置されるよう構成され、
前記温度調整部は、前記コリメータの温度を低下させるよう構成された、
請求項１の処理装置。
【請求項３】
前記コリメータに、第１の開口と、第２の開口と、前記複数の壁の内部を通り前記第１の開口と前記第２の開口とを接続する第１の流路と、が設けられ、
前記温度調整部は、前記第１の開口から前記第１の流路に熱媒体を流入させ、前記第２の開口から流出する前記熱媒体を冷却するよう構成された、
請求項２の処理装置。
【請求項４】
前記第１の流路は、第１の部分と、前記第１の流路の経路において前記第１の部分よりも前記第２の開口に近く且つ前記第１の部分に接続された複数の第２の部分と、を有する、請求項３の処理装置。
【請求項５】
前記温度調整部は、前記第１の開口に接続されるよう構成された第１の接続部と、前記第２の開口に接続されるよう構成された第２の接続部と、を有し、前記第１の接続部から前記第１の開口に前記熱媒体を流入させ、前記第２の開口から前記第２の接続部に流出する前記熱媒体を冷却するよう構成され、
前記第１の接続部は、絶縁性を有し、
前記第２の接続部は、絶縁性を有する、
請求項３又は請求項４の処理装置。
【請求項６】
前記コリメータに、第３の開口と、第４の開口と、前記複数の壁の内部を通り前記第３の開口と前記第４の開口とを接続する第２の流路と、が設けられ、
前記温度調整部は、前記第３の開口から前記第２の流路に前記熱媒体を流入させ、前記第４の開口から流出する前記熱媒体を冷却するよう構成された、
請求項３乃至請求項５のいずれか一つの処理装置。
【請求項７】
前記温度調整部は、前記コリメータに熱的に接続されるよう構成された第３の接続部を有し、前記第３の接続部を通じて前記コリメータの温度を低下させるよう構成された、請求項２の処理装置。
【請求項８】
前記処理室の気体を吸引するよう構成されたポンプ、をさらに具備する、請求項２乃至請求項７のいずれか一つの処理装置。
【請求項９】
前記コリメータと前記発生源配置部との間の距離は、前記コリメータと前記物体配置部との間の距離よりも短い、請求項２乃至請求項８のいずれか一つの処理装置。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれか一つの処理装置を具備するスパッタ装置。
【請求項１１】
第１の開口と、第２の開口と、が設けられた枠と、
少なくとも一部が前記枠の内側に位置し、複数の貫通口を形成し、内部を通るとともに前記第１の開口と前記第２の開口とを接続する第１の流路が設けられた複数の壁と、
を具備するコリメータ。
【請求項１２】
前記第１の流路は、第１の部分と、前記第１の流路の経路において前記第１の部分よりも前記第２の開口に近く且つ前記第１の部分に接続された複数の第２の部分と、を有する、請求項１１のコリメータ。
【請求項１３】
前記枠に、第３の開口と、第４の開口が設けられ、
前記複数の壁に、当該複数の壁の内部を通り前記第３の開口と前記第４の開口とを接続する第２の流路が設けられる、
請求項１１又は請求項１２のコリメータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、処理装置、スパッタ装置、及びコリメータに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体ウェハに金属を成膜するスパッタ装置は、成膜される金属粒子の方向を揃えるためのコリメータを有する。コリメータは、多数の貫通口を形成する壁を有し、半導体ウェハのような、処理がされる物体に対して略垂直方向に飛ぶ粒子を通過させるとともに、斜めに飛ぶ粒子を遮断する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００‐２１６０９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
スパッタリングのような処理には、種々の条件が関係し、当該条件が変化することによって処理の結果が変化する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一つの実施形態に係る処理装置は、物体配置部と、発生源配置部と、コリメータと、温度調整部と、を備える。前記物体配置部は、物体が配置されるよう構成される。前記発生源配置部は、前記物体配置部から離間した位置に配置され、前記物体に向かって粒子を放出することが可能な粒子発生源が配置されるよう構成される。前記コリメータは、前記物体配置部と前記発生源配置部との間に配置されるよう構成され、複数の壁を有し、前記複数の壁によって形成され前記物体配置部から前記発生源配置部へ向かう方向に延びる複数の貫通口を形成する。前記温度調整部は、前記コリメータの温度を調整するよう構成される。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、第１の実施形態に係るスパッタ装置を概略的に示す断面図である。
【図２】図２は、第１の実施形態のコリメータを示す平面図である。
【図３】図３は、第１の実施形態のスパッタ装置の一部を図１のＦ３-Ｆ３線に沿って示す断面図である。
【図４】図４は、第１の実施形態の一つの壁を概略的に示す斜視図である。
【図５】図５は、第１の実施形態の一つの壁を模式的に示す断面図である。
【図６】図６は、第２の実施形態に係るスパッタ装置の一部を示す断面図である。
【図７】図７は、第３の実施形態に係るスパッタ装置を概略的に示す断面図である。
【図８】図８は、第３の実施形態のスパッタ装置の一部を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に、第１の実施形態について、図１乃至図５を参照して説明する。なお、本明細書においては基本的に、鉛直上方を上方向、鉛直下方を下方向と定義する。また、本明細書において、実施形態に係る構成要素及び当該要素の説明について、複数の表現が記載されることがある。複数の表現がされた構成要素及び説明について、記載されていない他の表現がされても良い。さらに、複数の表現がされない構成要素及び説明についても、記載されていない他の表現がされても良い。
【０００８】
図１は、第１の実施形態に係るスパッタ装置１を概略的に示す断面図である。スパッタ装置１は、処理装置の一例であり、例えば、半導体製造装置、製造装置、加工装置、又は装置とも称され得る。
【０００９】
スパッタ装置１は、例えば、マグネトロンスパッタリングを行うための装置である。スパッタ装置１は、例えば、半導体ウェハ２の表面に、金属粒子によって成膜を行う。半導体ウェハ２は、物体の一例であり、例えば、対象とも称され得る。なお、スパッタ装置１は、例えば、他の対象物に成膜を行っても良い。
【００１０】
スパッタ装置１は、チャンバ１１と、ターゲット１２と、ステージ１３と、マグネット１４と、遮蔽部材１５と、コリメータ１６と、ポンプ１７と、タンク１８と、温度調整装置１９と、を備える。チャンバ１１は、容器の一例である。ターゲット１２は、粒子発生源の一例である。コリメータ１６は、例えば、遮蔽部品、整流部品、又は方向調整部品とも称され得る。ポンプ１７は、例えば、圧力調整部、気体除去部、又は吸引部とも称され得る。温度調整装置１９は、温度調整部の一例である。
【００１１】
各図面に示されるように、本明細書において、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸が定義される。Ｘ軸とＹ軸とＺ軸とは、互いに直交する。Ｘ軸は、チャンバ１１の幅に沿う。Ｙ軸は、チャンバ１１の奥行き（長さ）に沿う。Ｚ軸は、チャンバ１１の高さに沿う。以下の記載は、Ｚ軸が鉛直方向に沿うものとして説明する。なお、スパッタ装置１のＺ軸が鉛直方向に対して斜めに交差しても良い。
【００１２】
チャンバ１１は、密閉可能な箱状に形成される。チャンバ１１は、上壁２１と、底壁２２と、側壁２３と、排出口２４と、導入口２５とを有する。上壁２１は、例えば、バッキングプレート、取付部、又は保持部とも称され得る。
【００１３】
上壁２１と底壁２２とは、Ｚ軸に沿う方向（鉛直方向）に対向するように配置される。上壁２１は、所定の間隔を介して底壁２２の上方に位置する。側壁２３は、Ｚ軸に沿う方向に延びる筒状に形成され、上壁２１と底壁２２とを接続する。
【００１４】
チャンバ１１の内部に処理室１１ａが設けられる。処理室１１ａは、容器の内部とも称され得る。上壁２１、底壁２２、及び側壁２３の内面が、処理室１１ａを形成する。処理室１１ａは、気密に閉じられることが可能である。言い換えると、処理室１１ａは、密閉されることが可能である。気密に閉じられた状態とは、処理室１１ａの内部と外部との間で気体の移動が無い状態であり、処理室１１ａに排出口２４及び導入口２５が開口しても良い。
【００１５】
ターゲット１２、ステージ１３、遮蔽部材１５、及びコリメータ１６は、処理室１１ａに配置される。言い換えると、ターゲット１２、ステージ１３、遮蔽部材１５、及びコリメータ１６は、チャンバ１１に収容される。なお、ターゲット１２、ステージ１３、遮蔽部材１５、及びコリメータ１６はそれぞれ、部分的に処理室１１ａの外に位置しても良い。
【００１６】
排出口２４は、処理室１１ａに開口し、ポンプ１７に接続される。ポンプ１７は、例えば、ドライポンプである。ポンプ１７が排出口２４から処理室１１ａの気体を吸引することで、処理室１１ａの気圧が低下し得る。ポンプ１７は、処理室１１ａを真空にしても良い。
【００１７】
導入口２５は、処理室１１ａに開口し、タンク１８に接続される。タンク１８は、例えばアルゴンガスのような不活性ガスを収容する。アルゴンガスが、タンク１８から導入口２５を通って処理室１１ａに導入され得る。タンク１８は、アルゴンガスの導入を止めることが可能なバルブを有する。
【００１８】
ターゲット１２は、粒子の発生源として利用される、例えば円盤状の金属板である。なお、ターゲット１２は、他の形状に形成されても良い。本実施形態において、ターゲット１２は、例えば銅によって作られる。ターゲット１２は、他の材料によって作られても良い。
【００１９】
ターゲット１２は、チャンバ１１の上壁２１の取付面２１ａに取り付けられる。バッキングプレートである上壁２１は、ターゲット１２の冷却材及び電極として用いられる。なお、チャンバ１１は、上壁２１と別個の部品としてのバッキングプレートを有しても良い。
【００２０】
上壁２１の取付面２１ａは、下方に向き、略平坦に形成された、上壁２１の内面である。このような取付面２１ａにターゲット１２が配置される。上壁２１は、発生源配置部の一例である。発生源配置部は、独立の部材又は部品に限らず、ある部材又は部品上の特定の位置であって良い。
【００２１】
ターゲット１２は、下面１２ａを有する。下面１２ａは、下方に向く略平坦な面である。ターゲット１２に電圧が印加されると、チャンバ１１の内部に導入されたアルゴンガスがイオン化し、プラズマＰが発生する。図１は、プラズマＰを二点鎖線で示す。
【００２２】
マグネット１４は、処理室１１ａの外部に位置する。マグネット１４は、上壁２１及びターゲット１２に沿って移動可能である。プラズマＰは、マグネット１４の近くで発生する。このため、マグネット１４とプラズマＰとの間に、ターゲット１２が位置する。
【００２３】
プラズマＰのアルゴンイオンがターゲット１２に衝突することで、例えばターゲット１２の下面１２ａから、ターゲット１２を構成する成膜材料の粒子Ｃが飛ぶ。言い換えると、ターゲット１２は、粒子Ｃを放出することが可能である。本実施形態において、粒子Ｃは、銅イオン、銅原子、及び銅分子を含む。
【００２４】
ターゲット１２の下面１２ａから粒子Ｃが飛ぶ方向は、コサイン則（ランベルトの余弦則）に従って分布する。すなわち、下面１２ａのある一点から飛ぶ粒子Ｃは、下面１２ａの法線方向（鉛直方向）に最も多く飛ぶ。法線方向に対して角度θで傾斜する（斜めに交差する）方向に飛ぶ粒子の数は、法線方向に飛ぶ粒子の数の余弦（ｃｏｓθ）に大よそ比例する。
【００２５】
粒子Ｃは、本実施形態における粒子の一例であり、ターゲット１２を構成する成膜材料の微小な粒である。粒子は、分子、原子、イオン、原子核、電子、素粒子、蒸気（気化した物質）、及び電磁波（光子）のような、物質又はエネルギー線を構成する種々の粒子であっても良い。
【００２６】
ステージ１３は、チャンバ１１の底壁２２の上に配置される。ステージ１３は、Ｚ軸に沿う方向に上壁２１及びターゲット１２から離間して配置される。ステージ１３は、載置面１３ａを有する。ステージ１３の載置面１３ａは、半導体ウェハ２を支持する。半導体ウェハ２は、例えば円盤状に形成される。なお、半導体ウェハ２は、他の形状に形成されても良い。
【００２７】
ステージ１３の載置面１３ａは、上方に向く略平坦な面である。載置面１３ａは、上壁２１の取付面２１ａからＺ軸に沿う方向に離間して配置され、取付面２１ａと向かい合う。このような載置面１３ａに、半導体ウェハ２が配置される。ステージ１３は、物体配置部の一例である。物体配置部は、独立の部材又は部品に限らず、ある部材又は部品上の特定の位置であって良い。
【００２８】
ステージ１３は、Ｚ軸に沿う方向、すなわち上下方向に移動可能である。ステージ１３は、ヒータを有し、載置面１３ａに配置された半導体ウェハ２を温めることが可能である。さらに、ステージ１３は電極としても用いられる。
【００２９】
遮蔽部材１５は、略筒状に形成される。遮蔽部材１５は、側壁２３の一部と、側壁２３と半導体ウェハ２との間の隙間と、を覆う。遮蔽部材１５が半導体ウェハ２を保持しても良い。遮蔽部材１５は、ターゲット１２から放出された粒子Ｃが、底壁２２及び側壁２３に付着することを抑制する。
【００３０】
コリメータ１６は、Ｚ軸に沿う方向において、上壁２１の取付面２１ａと、ステージ１３の載置面１３ａとの間に配置される。別の表現によれば、コリメータ１６は、Ｚ軸に沿う方向（鉛直方向）においてターゲット１２と半導体ウェハ２との間に配置される。Ｚ軸に沿う方向及び鉛直方向は、上壁２１の取付面２１ａからステージ１３の載置面１３ａに向かう方向である。コリメータ１６は、例えばチャンバ１１の側壁２３に取り付けられる。コリメータ１６は、遮蔽部材１５に支持されても良い。
【００３１】
Ｚ軸に沿う方向において、コリメータ１６と上壁２１の取付面２１ａとの間の距離は、コリメータ１６とステージ１３の載置面１３ａとの間の距離よりも短い。言い換えると、コリメータ１６は、ステージ１３の載置面１３ａよりも、上壁２１の取付面２１ａに近い。コリメータ１６の配置は、これに限らない。
【００３２】
図２は、第１の実施形態のコリメータ１６を示す平面図である。図２に示すように、コリメータ１６は、枠３１と、整流部３２とを有する。枠３１は、例えば、外縁部、保持部、支持部、又は壁とも称され得る。
【００３３】
枠３１は、Ｚ軸に沿う方向に延びる円筒状に形成された壁である。なお、枠３１はこれに限らず、矩形のような他の形状に形成されても良い。枠３１は、内周面３１ａと、外周面３１ｂとを有する。
【００３４】
枠３１の内周面３１ａは、円筒状の枠３１の径方向に向く曲面であり、筒状の枠３１の中心軸に向く。外周面３１ｂは、内周面３１ａの反対側に位置する。Ｘ‐Ｙ平面において、枠３１の外周面３１ｂに囲まれた部分の面積は、半導体ウェハ２の断面積よりも大きい。
【００３５】
図１に示すように、枠３１は、側壁２３の一部を覆う。Ｚ軸に沿う方向における上壁２１とステージ１３との間において、側壁２３は、遮蔽部材１５と、コリメータ１６の枠３１とに覆われる。枠３１は、ターゲット１２から放出された粒子Ｃが、側壁２３に付着することを抑制する。
【００３６】
図２に示すように、整流部３２は、Ｘ‐Ｙ平面において、筒状の枠３１の内側に設けられる。整流部３２は、枠３１の内周面３１ａに接続される。枠３１と整流部３２とは一体に作られる。なお、整流部３２は、枠３１と別個の部品であっても良い。
【００３７】
図１に示すように、整流部３２は、Ｚ軸に沿う方向において、上壁２１から離間するとともに、ステージ１３から離間する。整流部３２は、複数の壁３５を有する。壁３５は、例えば、板又は遮蔽部とも称され得る。
【００３８】
整流部３２は、複数の壁３５によって、複数の貫通口３７を形成する。複数の貫通口３７は、Ｚ軸に沿う方向（鉛直方向）に延びる六角形の孔である。言い換えると、複数の壁３５は、内側に貫通口３７が形成された複数の六角形の筒の集合体（ハニカム構造）を形成する。Ｚ軸に沿う方向に延びる貫通口３７は、Ｚ軸に沿う方向に移動する粒子Ｃのような物体を通過させることが可能である。なお、貫通口３７は、他の形状に形成されても良い。
【００３９】
整流部３２は、上端部３２ａと下端部３２ｂとを有する。上端部３２ａは、整流部３２のＺ軸に沿う方向における一方の端部であり、ターゲット１２及び上壁２１の取付面２１ａに向く。下端部３２ｂは、整流部３２のＺ軸に沿う方向における他方の端部であり、ステージ１３に支持された半導体ウェハ２及びステージ１３の載置面１３ａに向く。
【００４０】
貫通口３７は、整流部３２の上端部３２ａから下端部３２ｂに亘って設けられる。すなわち、貫通口３７は、ターゲット１２に向かって開口するとともに、ステージ１３に支持された半導体ウェハ２に向かって開口する孔である。
【００４１】
複数の壁３５はそれぞれ、Ｚ軸に沿う方向に延びる略矩形（四角形）の板である。壁３５は、例えば、Ｚ軸に沿う方向に対して斜めに交差する方向に延びても良い。壁３５は、上端部３５ａと下端部３５ｂとを有する。
【００４２】
壁３５の上端部３５ａは、壁３５のＺ軸に沿う方向における一方の端部であり、ターゲット１２及び上壁２１の取付面２１ａに向く。複数の壁３５の上端部３５ａは、整流部３２の上端部３２ａを形成する。
【００４３】
整流部３２の上端部３２ａは、実質的に平坦に形成される。なお、上端部３２ａは、例えば、ターゲット１２及び上壁２１の取付面２１ａに対して曲面状に凹んでも良い。言い換えると、上端部３２ａは、ターゲット１２及び上壁２１の取付面２１ａから離れるように湾曲しても良い。
【００４４】
壁３５の下端部３５ｂは、壁３５のＺ軸に沿う方向における他方の端部であり、ステージ１３に支持された半導体ウェハ２及びステージ１３の載置面１３ａに向く。複数の壁３５の下端部３５ｂは、整流部３２の下端部３２ｂを形成する。
【００４５】
整流部３２の下端部３２ｂは、ステージ１３に支持された半導体ウェハ２及びステージ１３の載置面１３ａに向かって突出する。言い換えると、整流部３２の下端部３２ｂは、枠３１から離間するに従って、ステージ１３に近づく。
【００４６】
整流部３２の上端部３２ａと下端部３２ｂとは、互いに異なる形状を有する。このため、整流部３２は、鉛直方向における長さが互いに異なる複数の壁３５を有する。なお、Ｚ軸に沿う方向において、複数の壁３５の長さが同一であっても良い。
【００４７】
コリメータ１６は、例えば、アルミニウム又は銅のような金属によって作られる。コリメータ１６は、他の材料によって作られても良い。枠３１の材料と、整流部３２の材料とが異なっても良い。
【００４８】
図３は、第１の実施形態のスパッタ装置１の一部を図１のＦ３-Ｆ３線に沿って示す断面図である。図３に示すように、コリメータ１６に、第１の開口４１と、第２の開口４２と、第１の流路４３とが設けられる。第１及び第２の開口４１，４２はそれぞれ、例えば、接続部又は端部とも称され得る。第１の流路４３は、例えば、管部又は配管とも称され得る。
【００４９】
第１の開口４１及び第２の開口４２は、枠３１の外周面３１ｂにそれぞれ設けられる。第１の開口４１と第２の開口４２とは、Ｘ‐Ｙ平面において、互いに異なる位置に配置されるが、略同一位置に配置されても良い。第１の開口４１と第２の開口４２とは、Ｚ軸に沿う方向において、互いに異なる位置に配置されるが、略同一位置に配置されても良い。
【００５０】
第１の流路４３は、複数の壁３５の内部を通る孔である。第１の流路４３は、第１の開口４１と第２の開口４２とを接続する。言い換えると、第１の開口４１は第１の流路４３の一方の端部であり、第２の開口４２は第１の流路４３の他方の端部である。
【００５１】
第１の流路４３は、全ての壁３５の内部に設けられる。言い換えると、第１の流路４３は、全ての壁３５を通るように、複数の壁３５の内部に設けられる。なお、整流部３２は、第１の流路４３が設けられない壁３５を有しても良い。さらに、第１の流路４３は、枠３１の内部に設けられても良い。なお、図３において、第１の流路４３の一部は省略される。すなわち、第１の流路４３が示されていない壁３５の内部にも、第１の流路４３が設けられる。
【００５２】
図４は、第１の実施形態の一つの壁３５を概略的に示す斜視図である。図４に示すように、第１の流路４３は、一つの壁３５の内部において、蛇行しても良いし、直線状に延びても良い。言い換えると、第１の流路４３は、一つの壁３５から他の壁３５に向かう方向（図４におけるＹ軸に沿う方向）に直線状に延びる部分４３ａや、一つの壁３５から他の壁３５に向かう方向と交差する方向に延びる直線状又は曲線状の部分４３ｂを有しても良い。
【００５３】
第１の流路４３は、サプライ部分４５と、リターン部分４６とを有する。サプライ部分４５は、第１の流路４３の経路において、第２の開口４２よりも第１の開口４１に近い部分である。リターン部分４６は、第１の流路４３の経路において、第１の開口４１よりも第２の開口４２に近い部分である。図４に示すように、一つの壁３５の内部に、サプライ部分４５とリターン部分４６とが設けられても良い。
【００５４】
Ｚ軸に沿う方向において壁３５を二分した場合、壁３５の上端部３５ａに近い部分（上半分）における第１の流路４３の密度は、壁３５の下端部３５ｂに近い部分（下半分）における第１の流路４３の密度よりも高い。ここでの密度は、壁３５の体積当たりの、第１の流路４３の容積である。すなわち、第１の流路４３は、壁３５の上端部３５ａの近傍により多く配置される。なお、第１の流路４３の配置はこれに限らない。
【００５５】
図３に示すように、整流部３２の内部において、第１の流路４３は分岐する。言い換えると、第１の流路４３は、第１の部分５１と、複数の第２の部分５２とを有する。第１の部分５１は、第１の流路４３の経路において、第２の部分５２よりも第１の開口４１に近い。複数の第２の部分５２は、第１の部分５１に接続される。第２の部分５２は、第１の流路４３の経路において、第１の部分５１よりも第２の開口４２に近い。図３は、一つの第２の部分５２の一部を省略して示す。なお、第１の流路４３は、分岐せず、一筆書きできる経路で設けられても良い。
【００５６】
第１の流路４３の経路において、第１の開口４１から第２の開口４２に向かう途中で、第１の流路４３が分岐される。分岐された第１の流路４３は、第１の開口４１から第２の開口４２に向かう途中で集約される。
【００５７】
図１に示すように、温度調整装置１９は、第１の接続装置６１と、第１の冷凍装置６２と、コンプレッサ６３と、二つの第１の配管６４と、二つの第２の配管６５とを有する。温度調整装置１９は、いわゆる冷凍機構である。温度調整装置１９は、対象の温度を調整する他の装置であっても良い。
【００５８】
第１の接続装置６１は、チャンバ１１に設けられる。図３に示すように、第１の接続装置６１は、カバー７１と、蓋７２と、第１の接続部７３と、第２の接続部７４と、固定部７５とを有する。
【００５９】
カバー７１は、側壁２３に設けられる。カバー７１は、チャンバ１１の内部とチャンバ１１の外部とを接続する。蓋７２は、カバー７１に取り付けられることで、処理室１１ａを気密に閉じる。二つの第１の配管６４が、蓋７２を貫通する。
【００６０】
第１の接続部７３は、一方の第１の配管６４の一方の端部に接続される。第２の接続部７４は、他方の第１の配管６４の一方の端部に接続される。図１に示すように、二つの第１の配管６４のそれぞれの他方の端部は、第１の冷凍装置６２に接続される。
【００６１】
図３に示すように、固定部７５は、第１の接続部７３と第２の接続部７４とに接続される。固定部７５は、コリメータ１６の枠３１の外周面３１ｂに取り付けられる。固定部７５が枠３１に取り付けられると、第１の接続部７３が第１の開口４１に接続され、第２の接続部７４が第２の開口４２に接続される。
【００６２】
第１の接続部７３及び一方の第１の配管６４は、第１の開口４１と、第１の冷凍装置６２とを接続する。第２の接続部７４及び他方の第１の配管６４は、第２の開口４２と、第１の冷凍装置６２とを接続する。
【００６３】
カバー７１、蓋７２、第１の接続部７３、第２の接続部７４、及び固定部７５はそれぞれ、絶縁性を有する。例えば、カバー７１、蓋７２、第１の接続部７３、第２の接続部７４、及び固定部７５はそれぞれ、合成樹脂又はセラミックのような絶縁材料によって作られる。なお、第１の接続装置６１の一部が導電性を有しても良い。
【００６４】
上述のように、第１の接続装置６１は、二つの第１の配管６４を介して、第１及び第２の開口４１，４２と、第１の冷凍装置６２とを接続する。第１の接続装置６１の具体的な構成は、上述の構成に限らない。
【００６５】
図１に示す第１の冷凍装置６２は、シリンダで圧縮冷却した熱媒体を、一方の第１の配管６４に送る。さらに、第１の冷凍装置６２は、他方の第１の配管６４から戻った熱媒体を、シリンダで再び圧縮冷却する。このように、一方の第１の配管６４は、サプライ側の配管である。他方の第１の配管６４は、リターン側の配管である。
【００６６】
第１の冷凍装置６２は、一方の第１の配管６４及び第１の接続部７３から、第１の開口４１に熱媒体を流入させる。熱媒体は、第１の開口４１から第１の流路４３に流入される。
【００６７】
熱媒体は、第１の開口４１から第２の開口４２に向かって、第１の流路４３を流れる。熱媒体が第１の流路４３を流れることで、第１の流路４３が設けられた壁３５の温度は低下する。第１の流路４３が無い壁３５の温度も、熱伝導により低下する。このように、温度調整装置１９は、コリメータ１６の温度を低下させる。言い換えると、温度調整装置１９は、コリメータ１６の温度を変化させ、コリメータ１６の温度を調整するよう構成される。
【００６８】
熱媒体は、第２の開口４２から第２の接続部７４に流出する。熱媒体は、第２の開口４２から、第２の接続部７４及び他方の第１の配管６４を通り、第１の冷凍装置６２に戻される。第１の冷凍装置６２は、第２の開口４２から流出した熱媒体を再び冷却し、第１の開口４１へ送る。
【００６９】
本実施形態における熱媒体は、ヘリウムガスである。ヘリウムは熱伝導率が高く、コリメータ１６をより効率良く冷却できる。さらに、気体であるヘリウムガスは、細い第１の流路４３を流れやすい。なお、熱媒体は、他の物質であっても良い。
【００７０】
二つの第２の配管６５は、第１の冷凍装置６２とコンプレッサ６３とを接続する。一方の第２の配管６５は、サプライ（高圧）側の配管である。他方の第２の配管６５は、リターン（低圧）側の配管である。
【００７１】
以上説明したスパッタ装置１は、例えば、以下のようにマグネトロンスパッタリングを行う。なお、スパッタ装置１がマグネトロンスパッタリングを行う方法は、以下に説明される方法に限らない。
【００７２】
まず、ポンプ１７が、排出口２４から処理室１１ａの気体を吸引する。これにより、処理室１１ａの空気が除去され、処理室１１ａの気圧が低下する。しかし、処理室１１ａに空気が残ることがある。
【００７３】
次に、温度調整装置１９は、第１の冷凍装置６２を作動させる。第１の冷凍装置６２は、圧縮冷却された熱媒体を第１の開口４１から第１の流路４３に流入させる。言い換えると、第１の冷凍装置６２は、コリメータ１６の内部に熱媒体を流す。
【００７４】
第１の冷凍装置６２は、第１の流路４３に熱媒体を流すことで、コリメータ１６の温度を低下させる。例えば、第１の冷凍装置６２は、コリメータ１６の複数の壁３５の温度を数ケルビンまで低下させる。壁３５の温度はこれに限らない。
【００７５】
コリメータ１６の温度が低下することで、処理室１１ａに残った空気が、壁３５の表面で凝縮する。壁３５の表面に、例えば、ヘリウム、水素、酸素、及び他の物質が付着する。言い換えると、壁３５は、処理室１１ａの気体を吸着する。
【００７６】
壁３５の表面はいわゆる梨地状に形成され、凹凸を有する。これにより、壁３５の表面積がより大きくなり、壁３５の表面で空気が凝縮しやすくなる。壁３５の表面は、例えば、滑らかであっても良い。
【００７７】
以上のように、コリメータ１６の複数の壁３５が、いわゆるクライオパネルとして機能する。クライオパネルは、クライオポンプにおける極低温面である。温度調整装置１９は、処理室１１ａの気体をコリメータ１６に吸着させ、処理室１１ａを真空にする。
【００７８】
次に、タンク１８が、導入口２５から処理室１１ａに、アルゴンガスを導入する。ターゲット１２に電圧が印加されると、マグネット１４の磁場付近でプラズマＰが生じる。ターゲット１２の下面１２ａをイオンがスパッタすることで、ターゲット１２の下面１２ａから、半導体ウェハ２に向かって粒子Ｃが放出される。ターゲット１２が粒子Ｃを放出する間も、温度調整装置１９はコリメータ１６の温度を低下させ、又は極低温に保つ。
【００７９】
鉛直方向に放出された粒子Ｃは、コリメータ１６の貫通口３７を通過して、ステージ１３に支持された半導体ウェハ２に向かって飛ぶ。なお、鉛直方向に飛ぶ粒子Ｃは、例えば、壁３５の上端部３５ａに付着することもある。
【００８０】
一方、鉛直方向に対して斜めに交差する方向（傾斜方向）に放出される粒子Ｃも存在する。傾斜方向と鉛直方向との間の角度が所定の範囲よりも大きい粒子Ｃは、壁３５に付着する。すなわち、コリメータ１６は、傾斜方向と鉛直方向との間の角度が所定の範囲外である粒子Ｃを遮断する。傾斜方向に飛ぶ粒子Ｃは、遮蔽部材１５又はコリメータ１６の枠３１に付着することもある。
【００８１】
傾斜方向と鉛直方向との間の角度が所定の範囲内である粒子Ｃは、コリメータ１６の貫通口３７を通過して、ステージ１３に支持された半導体ウェハ２に向かって飛ぶ。なお、傾斜方向と鉛直方向との間の角度が所定の範囲内である粒子Ｃも、壁３５に付着することがある。
【００８２】
図５は、第１の実施形態の一つの壁３５を模式的に示す断面図である。図５に示すように、壁３５の表面に、粒子Ｃと、吸着ガスＧとが付着する。吸着ガスＧは、例えば、壁３５の表面に吸着された固体又は液体状の空気である。
【００８３】
壁３５の表面を吸着ガスＧが覆うことで、壁３５が吸着ガスＧを吸着する性能が低下する可能性がある。しかし、壁３５に吸着ガスＧが付着した状態で、壁３５に粒子Ｃがさらに付着する。粒子Ｃは金属の粒子であり、高い熱伝導性を有する。
【００８４】
熱媒体が第１の流路４３を流れることで、壁３５に付着した粒子Ｃの温度が低下する。壁３５に付着した粒子Ｃは、壁３５の表面の一部になり、処理室１１ａの気体を吸着する。このように、壁３５の表面が粒子Ｃにより新たに形成されるため、壁３５が吸着ガスＧを吸着する性能が低下することが抑制される。
【００８５】
コリメータ１６の貫通口３７を通過した粒子Ｃは、半導体ウェハ２に付着及び堆積することで、半導体ウェハ２に成膜される。言い換えると、半導体ウェハ２は、ターゲット１２が放出した粒子Ｃを受ける。貫通口３７を通過した粒子Ｃの向き（方向）は、鉛直方向に対して所定の範囲内で揃う。このように、コリメータ１６の形状によって、半導体ウェハ２に成膜される粒子Ｃの方向が制御される。
【００８６】
半導体ウェハ２に成膜される粒子Ｃの膜の厚さが所望の厚さに達するまでの間、マグネット１４が移動する。マグネット１４が移動することで、プラズマＰが移動し、ターゲット１２を均一に削ることができる。
【００８７】
以上説明したスパッタ装置１が所定の回数に亘って使用されると、コリメータ１６の表面に吸着ガスＧが溜まる。このため、コリメータ１６は常温下におかれ、吸着ガスＧを除去されるリジェネが行われる。しかし、上述のように、壁３５の表面が粒子Ｃにより新たに形成されるため、リジェネの回数が低減され、又はリジェネが不要となる。吸着ガスＧは、コリメータ１６に付着した粒子Ｃを除去する際に、一緒に除去されても良い。
【００８８】
本実施形態のコリメータ１６は、例えば、３Ｄプリンタによって積層造形される。これにより、第１の流路４３が設けられたコリメータ１６が容易に製造され得る。なお、コリメータ１６はこれに限らず、他の方法で作られても良い。
【００８９】
第１の実施形態に係るスパッタ装置１において、温度調整装置１９は、コリメータ１６の温度を変化させ、コリメータ１６の温度を調整するよう構成される。例えば、温度調整装置１９がコリメータ１６の温度を一定に保つことで、コリメータ１６の温度変化によりコリメータ１６が遮断する粒子Ｃの量及び向きが変化することが抑制される。また、ターゲット１２から放出された粒子Ｃがコリメータ１６に付着した状態で、コリメータ１６の温度が変化すると、コリメータ１６に付着した粒子Ｃがストレスにより剥落することがある。温度調整装置１９がコリメータ１６の温度を例えば一定に保つことで、コリメータ１６に付着した粒子Ｃが剥落することが抑制される。従って、処理室１１ａに粒子Ｃのダストが生じることが抑制される。
【００９０】
温度調整装置１９は、コリメータ１６の温度を低下させる。コリメータ１６は、気密に閉じられることが可能な処理室１１ａに配置される。温度調整装置１９がコリメータ１６の温度を数ケルビンまで低下させると、処理室１１ａの気体がコリメータ１６の表面に吸着される。これにより、コリメータ１６が処理室１１ａ内部の気圧を更に下げることができる。言い換えると、コリメータ１６をクライオポンプのクライオパネルのように利用することができるため、ターボ分子ポンプやクライオポンプのような他の真空ポンプ無しで処理室１１ａが真空にされ、スパッタ装置１の部品数の増加が抑制される。
【００９１】
コリメータ１６は、複数の貫通口３７を形成する複数の壁３５を有する。このため、コリメータ１６の表面積は大きい。このようなコリメータ１６が冷却されることで、処理室１１ａの気体がより早く冷却され、より早くコリメータ１６に吸着されやすい。言い換えると、コリメータ１６及び温度調整装置１９をクライオポンプと擬して見た場合、排気速度が大きくされやすい。
【００９２】
上述のように、コリメータ１６の温度が変化すると、コリメータ１６に付着した粒子Ｃがストレスにより剥落することがある。しかし、コリメータ１６に付着した粒子Ｃが剥落するまでの時間は、コリメータ１６の温度に反比例する。温度調整装置１９がコリメータ１６の温度を低下させることで、コリメータ１６に付着した粒子Ｃが剥落することが抑制される。従って、処理室１１ａに粒子Ｃのダストが生じることが抑制される。
【００９３】
さらに、スパッタ装置１がマグネトロンスパッタリングを行う場合、上壁２１の近傍でプラズマＰが発生する。コリメータ１６がステージ１３と上壁２１との間で、処理室１１ａの気体を吸着する。これにより、プラズマＰに不純物が取り込まれることが抑制される。従って、半導体ウェハ２に堆積する粒子Ｃの膜に含まれる不純物が低減され、半導体ウェハ２の表面に形成される粒子Ｃの膜の比抵抗が低減される。
【００９４】
第１の流路４３が複数の壁３５の内部を通り、当該第１の流路４３に熱媒体が流入される。温度調整装置１９は、コリメータ１６の第２の開口４２から流出する熱媒体を冷却し、第１の開口４１からコリメータ１６の第１の流路４３に流入させる。これにより、熱媒体がコリメータ１６の温度を低下させ、温度調整装置１９がコリメータ１６の温度を容易に低下させることができる。
【００９５】
第１の流路４３は、第１の部分５１と、第１の流路４３の経路において第１の部分５１よりも第２の開口４２に近く且つ第１の部分５１に接続された複数の第２の部分５２と、を有する。言い換えると、コリメータ１６の内部において、第１の流路４３は分岐する。これにより、表面積が大きいコリメータ１６がより容易に数ケルビンまで冷却されることができる。
【００９６】
第１及び第２の開口４１，４２に接続される第１及び第２の接続部７３，７４は、絶縁性を有する。コリメータ１６と温度調整装置１９との間が絶縁される。これにより、コリメータ１６の電位が、ターゲット１２から放出される粒子Ｃの軌道に影響することが抑制される。
【００９７】
ポンプ１７が処理室１１ａの気体を吸引する。例えば、ポンプ１７によって低圧状態にされた状態の処理室１１ａが、数ケルビンまで冷却されたコリメータ１６により真空にされる。これにより、処理室１１ａがより早く真空にされることができる。
【００９８】
コリメータ１６と上壁２１の取付面２１ａとの間の距離は、コリメータ１６とステージ１３の載置面１３ａとの間の距離よりも短い。スパッタ装置１がマグネトロンスパッタリングを行う場合、上壁２１の近傍でプラズマＰが発生する。コリメータ１６が上壁２１により近い位置で、処理室１１ａの気体を吸着する。これにより、プラズマＰに不純物が取り込まれることが抑制される。従って、半導体ウェハ２に堆積する粒子Ｃの膜に含まれる不純物が低減され、半導体ウェハ２の表面に形成される粒子Ｃの膜の比抵抗が低減される。
【００９９】
温度調整装置１９は、スパッタ装置１のコリメータ１６の温度を変化させ、コリメータ１６の温度を調整する。これにより、例えば、コリメータ１６の温度、及びコリメータ１６が配置される処理室１１ａの内部の状態によって、スパッタリングの結果に及ぶ影響が制御され得る。
【０１００】
Ｚ軸に沿う方向において壁３５を二分した場合、壁３５の上端部３５ａに近い部分における第１の流路４３の密度は、壁３５の下端部３５ｂに近い部分における第１の流路４３の密度よりも高い。壁３５の上半分は、下半分よりもプラズマＰに近いため、加熱されやすい。壁３５の上半分により多くの第１の流路４３が設けられることで、コリメータ１６の温度が調整されやすい。
【０１０１】
以下に、第２の実施形態について、図６を参照して説明する。なお、以下の複数の実施形態の説明において、既に説明された構成要素と同様の機能を持つ構成要素は、当該既述の構成要素と同じ符号が付され、さらに説明が省略される場合がある。また、同じ符号が付された複数の構成要素は、全ての機能及び性質が共通するとは限らず、各実施形態に応じた異なる機能及び性質を有していても良い。
【０１０２】
図６は、第２の実施形態に係るスパッタ装置１の一部を示す断面図である。図６に示すように、第２の実施形態の第１の接続装置６１は、第１の接続部７３、第２の接続部７４、及び固定部７５の代わりに、接触部８１を有する。接触部８１は、第３の接続部の一例であり、例えば、熱伝導部とも称され得る。
【０１０３】
接触部８１は、コリメータ１６の枠３１の外周面３１ｂに接触する。言い換えると、接触部８１は、枠３１の外周面３１ｂに熱的に接続される。接触部８１は、例えば、グリス、ペースト、又は伝熱シートを介してコリメータ１６に熱的に接続されても良い。
【０１０４】
接触部８１の内部に、折り返し流路８１ａが設けられる。折り返し流路８１ａは、一方の第１の配管６４の一方の端部と、他方の第１の配管６４の一方の端部とを接続する。第１の冷凍装置６２から一方の第１の配管６４に送られた熱媒体は、折り返し流路８１ａを通り、他方の第１の配管６４から第１の冷凍装置６２に戻される。
【０１０５】
熱媒体が折り返し流路８１ａを通ることで、接触部８１の温度が低下する。さらに、熱伝導により、接触部８１に接触するコリメータ１６の温度も低下する。このように、第１の冷凍装置６２は、接触部８１を通じてコリメータ１６の温度を低下させる。
【０１０６】
第２の実施形態のスパッタ装置１において、温度調整装置１９は、コリメータ１６に熱的に接続された接触部８１を通じてコリメータ１６の温度を低下させる。言い換えると、温度調整装置１９は、熱伝導によってコリメータ１６を冷却する。これにより、コリメータ１６の内部に第１の流路４３を設けることなく、コリメータ１６が冷却されることができる。コリメータ１６から熱媒体が漏れることが抑制されるとともに、第１の流路４３により壁３５の厚さが増大することが抑制される。
【０１０７】
以下に、第３の実施形態について、図７及び図８を参照して説明する。図７は、第３の実施形態に係るスパッタ装置１を概略的に示す断面図である。図７に示すように、第３の実施形態の温度調整装置１９は、第２の接続装置８５と、第２の冷凍装置８６と、二つの第３の配管８７と、二つの第４の配管８８とを有する。
【０１０８】
図８は、第３の実施形態のスパッタ装置１の一部を示す断面図である。図８に示すように、コリメータ１６に、第３の開口９１と、第４の開口９２と、第２の流路９３とが設けられる。第３及び第４の開口９１，９２はそれぞれ、例えば、接続部又は端部とも称され得る。第２の流路９３は、例えば、管部又は配管とも称され得る。
【０１０９】
第３の開口９１及び第４の開口９２は、枠３１の外周面３１ｂにそれぞれ設けられる。第３の開口９１と第４の開口９２とは、Ｘ‐Ｙ平面において、互いに異なる位置に配置されるが、略同一位置に配置されても良い。第３の開口９１と第４の開口９２とは、Ｚ軸に沿う方向において、互いに異なる位置に配置されるが、略同一位置に配置されても良い。
【０１１０】
第２の流路９３は、複数の壁３５の内部を通る孔である。第２の流路９３は、第３の開口９１と第４の開口９２とを接続する。言い換えると、第３の開口９１は第２の流路９３の一方の端部であり、第４の開口９２は第２の流路９３の他方の端部である。
【０１１１】
第２の流路９３は、全ての壁３５の内部に設けられる。言い換えると、第２の流路９３は、全ての壁３５を通るように、複数の壁３５の内部に設けられる。なお、整流部３２は、第２の流路９３が設けられない壁３５を有しても良い。さらに、第２の流路９３は、枠３１の内部に設けられても良い。なお、図８において、第２の流路９３の一部は省略される。すなわち、第２の流路９３が示されていない壁３５の内部にも、第２の流路９３が設けられる。
【０１１２】
整流部３２に、第１の流路４３と第２の流路９３とが設けられる。上述のように、第１の流路４３と第２の流路９３とは、全ての壁３５を通るように、複数の壁３５の内部に設けられる。すなわち、一つの壁３５に、第１の流路４３と、第２の流路９３とが設けられる。なお、例えば、複数の壁３５のうち半分を第１の流路４３が通り、複数の壁３５のうち残り半分を第２の流路９３が通っても良い。
【０１１３】
整流部３２の内部において、第２の流路９３は分岐する。言い換えると、第２の流路９３は、第３の部分９５と、複数の第４の部分９６とを有する。第３の部分９５は、第２の流路９３の経路において、第４の部分９６よりも第３の開口９１に近い。複数の第４の部分９６は、第３の部分９５に接続される。第４の部分９６は、第２の流路９３の経路において、第３の部分９５よりも第４の開口９２に近い。図８は、一つの第４の部分９６の一部を省略して示す。なお、第２の流路９３は、分岐せず、一筆書きできる経路で設けられても良い。
【０１１４】
第２の流路９３の経路において、第３の開口９１から第４の開口９２に向かう途中で、第２の流路９３が分岐される。分岐された第２の流路９３は、第３の開口９１から第４の開口９２に向かう途中で集約される。
【０１１５】
第２の接続装置８５は、チャンバ１１に設けられる。第２の接続装置８５は、カバー１０１と、蓋１０２と、第３の接続部１０３と、第４の接続部１０４と、固定部１０５とを有する。
【０１１６】
カバー１０１は、側壁２３に設けられる。カバー１０１は、チャンバ１１の内部とチャンバ１１の外部とを接続する。蓋１０２は、カバー１０１に取り付けられることで、処理室１１ａを気密に閉じる。二つの第３の配管８７が、蓋１０２を貫通する。
【０１１７】
第３の接続部１０３は、一方の第３の配管８７の一方の端部に接続される。第４の接続部１０４は、他方の第３の配管８７の一方の端部に接続される。図７に示すように、二つの第３の配管８７のそれぞれの他方の端部は、第２の冷凍装置８６に接続される。
【０１１８】
図８に示すように、固定部１０５は、第３の接続部１０３と第４の接続部１０４とに接続される。固定部１０５は、コリメータ１６の枠３１の外周面３１ｂに取り付けられる。固定部１０５が枠３１に取り付けられると、第３の接続部１０３が第３の開口９１に接続され、第４の接続部１０４が第４の開口９２に接続される。
【０１１９】
第３の接続部１０３及び一方の第３の配管８７は、第３の開口９１と、第２の冷凍装置８６とを接続する。第４の接続部１０４及び他方の第３の配管８７は、第４の開口９２と、第２の冷凍装置８６とを接続する。
【０１２０】
カバー１０１、蓋１０２、第３の接続部１０３、第４の接続部１０４、及び固定部１０５はそれぞれ、絶縁性を有する。例えば、カバー１０１、蓋１０２、第３の接続部１０３、第４の接続部１０４、及び固定部１０５はそれぞれ、合成樹脂又はセラミックのような絶縁材料によって作られる。なお、第２の接続装置８５の一部が導電性を有しても良い。
【０１２１】
上述のように、第２の接続装置８５は、二つの第３の配管８７を介して、第３及び第４の開口９１，９２と、第２の冷凍装置８６とを接続する。第２の接続装置８５の具体的な構成は、上述の構成に限らない。
【０１２２】
図７に示す第２の冷凍装置８６は、シリンダで圧縮冷却した熱媒体を、一方の第３の配管８７に送る。さらに、第２の冷凍装置８６は、他方の第３の配管８７から戻った熱媒体を、シリンダで再び圧縮冷却する。このように、一方の第３の配管８７は、サプライ側の配管である。他方の第３の配管８７は、リターン側の配管である。
【０１２３】
第２の冷凍装置８６は、一方の第３の配管８７及び第３の接続部１０３から、第３の開口９１に熱媒体を流入させる。熱媒体は、第３の開口９１から第２の流路９３に流入される。
【０１２４】
熱媒体は、第３の開口９１から第４の開口９２に向かって、第２の流路９３を流れる。熱媒体が第２の流路９３を流れることで、第２の流路９３が設けられた壁３５の温度は低下する。第２の流路９３が無い壁３５の温度も、熱伝導により低下する。このように、温度調整装置１９は、コリメータ１６の温度を低下させる。言い換えると、温度調整装置１９は、コリメータ１６の温度を変化させ、コリメータ１６の温度を調整するよう構成される。
【０１２５】
熱媒体は、第４の開口９２から第４の接続部１０４に流出する。熱媒体は、第４の開口９２から、第４の接続部１０４及び他方の第３の配管８７を通り、第２の冷凍装置８６に戻される。第２の冷凍装置８６は、第４の開口９２から流出した熱媒体を再び冷却し、第３の開口９１へ送る。
【０１２６】
二つの第４の配管８８は、第２の冷凍装置８６とコンプレッサ６３とを接続する。図７は、第４の配管８８の一部を省略して示す。一方の第４の配管８８は、サプライ（高圧）側の配管である。他方の第４の配管８８は、リターン（低圧）側の配管である。
【０１２７】
以上説明したスパッタ装置１において、第１の冷凍装置６２は、第１の流路４３に熱媒体を流すことで、コリメータ１６の温度を低下させる。さらに、第２の冷凍装置８６は、第２の流路９３に熱媒体を流すことで、コリメータ１６の温度を低下させる。すなわち、複数の冷凍装置６２，８６が、コリメータ１６の複数の流路４３，９３に熱媒体を流すことで、コリメータ１６の温度を変化させ、コリメータ１６の温度を調整する。
【０１２８】
第３の実施形態のスパッタ装置１において、温度調整装置１９は、コリメータ１６の第４の開口９２から流出する熱媒体を冷却し、第３の開口９１からコリメータ１６の第２の流路９３に流入させる。このように、第１の流路４３を通る熱媒体と、第２の流路９３を通る熱媒体とにより、コリメータ１６が冷却される。これにより、表面積が大きいコリメータ１６がより容易に数ケルビンまで冷却されることができる。さらに、二つの流路４３，９３に流れる熱媒体によってコリメータ１６が冷却されるため、コリメータ１６において温度の偏りが生じることが抑制される。
【０１２９】
第３の実施形態において、複数の流路４３，９３を熱媒体が流れることにより、コリメータ１６が冷却される。しかし、第２の接続装置８５は、第２の実施形態の接触部８１を有しても良い。言い換えると、温度調整装置１９は、第１の流路４３に熱媒体を流すことと、熱伝導とによって、コリメータ１６の温度を低下させても良い。さらに、第１の接続装置６１と第２の接続装置８５とがそれぞれ、接触部８１を有しても良い。
【０１３０】
以上説明した少なくとも一つの実施形態において、スパッタ装置１が処理装置の一例である。しかし、処理装置は、蒸着装置のような他の装置であっても良い。
【０１３１】
処理装置が蒸着装置である場合、例えば、蒸発させられる材料が粒子発生源の一例であり、当該材料から発生する蒸気が粒子の一例であり、蒸着させられる加工対象が物体の一例である。気化した物質である蒸気は、一種類又は複数種類の分子を含む。当該分子は粒子である。蒸着装置において、コリメータ１６は、例えば、蒸発させられる材料が配置される位置と、加工対象が配置される位置との間に配置される。
【０１３２】
以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、温度調整部がコリメータの温度を調整することにより、処理の結果を制御することができる。
【０１３３】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１３４】
１…スパッタ装置、２…半導体ウェハ、１１…チャンバ、１１ａ…処理室、１２…ターゲット、１３…ステージ、１６…コリメータ、１７…ポンプ、１９…温度調整装置、２１…上壁、３１…枠、３５…壁、３７…貫通口、４１…第１の開口、４２…第２の開口、４３…第１の流路、５１…第１の部分、５２…第２の部分、７３…第１の接続部、７４…第２の接続部、８１…接触部、９１…第３の開口、９２…第４の開口、９３…第２の流路、Ｃ…粒子。
【図１】
2017166001.tif 000003
【図２】
2017166001.tif 000004
【図３】
2017166001.tif 000005
【図４】
2017166001.tif 000006
【図５】
2017166001.tif 000007
【図６】
2017166001.tif 000008
【図７】
2017166001.tif 000009
【図８】
2017166001.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成28年9月12日(2016.9.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体が配置されるよう構成された物体配置部と、
前記物体配置部から離間した位置に配置され、前記物体に向かって粒子を放出することが可能な粒子発生源が配置されるよう構成された発生源配置部と、
前記物体配置部と前記発生源配置部との間に配置されるよう構成され、複数の壁を有し、前記複数の壁によって形成され前記物体配置部から前記発生源配置部へ向かう方向に延びる複数の貫通口を形成するコリメータと、
前記壁の表面に気体が吸着される温度まで前記コリメータの温度を低下させるよう構成された温度調整部と、
を具備する処理装置。
【請求項２】
気密に閉じられることが可能な処理室が設けられた容器、をさらに具備し、
前記物体配置部と、前記発生源配置部と、前記コリメータとは、前記処理室に配置されるよう構成され、
前記温度調整部は、前記壁の表面に前記処理室内の気体が吸着される温度まで前記コリメータの温度を低下させるよう構成された、
請求項１の処理装置。
【請求項３】
前記コリメータに、第１の開口と、第２の開口と、前記複数の壁の内部を通り前記第１の開口と前記第２の開口とを接続する第１の流路と、が設けられ、
前記温度調整部は、前記第１の開口から前記第１の流路に熱媒体を流入させ、前記第２の開口から流出する前記熱媒体を冷却するよう構成された、
請求項２の処理装置。
【請求項４】
前記第１の流路は、第１の部分と、前記第１の流路の経路において前記第１の部分よりも前記第２の開口に近く且つ前記第１の部分に接続された複数の第２の部分と、を有する、請求項３の処理装置。
【請求項５】
前記温度調整部は、前記第１の開口に接続されるよう構成された第１の接続部と、前記第２の開口に接続されるよう構成された第２の接続部と、を有し、前記第１の接続部から前記第１の開口に前記熱媒体を流入させ、前記第２の開口から前記第２の接続部に流出する前記熱媒体を冷却するよう構成され、
前記第１の接続部は、絶縁性を有し、
前記第２の接続部は、絶縁性を有する、
請求項３又は請求項４の処理装置。
【請求項６】
前記コリメータに、第３の開口と、第４の開口と、前記複数の壁の内部を通り前記第３の開口と前記第４の開口とを接続する第２の流路と、が設けられ、
前記温度調整部は、前記第３の開口から前記第２の流路に前記熱媒体を流入させ、前記第４の開口から流出する前記熱媒体を冷却するよう構成された、
請求項３乃至請求項５のいずれか一つの処理装置。
【請求項７】
前記温度調整部は、前記コリメータに熱的に接続されるよう構成された第３の接続部を有し、前記第３の接続部を通じて前記コリメータの温度を低下させるよう構成された、請求項２の処理装置。
【請求項８】
前記処理室の気体を吸引するよう構成されたポンプ、をさらに具備する、請求項２乃至請求項７のいずれか一つの処理装置。
【請求項９】
前記コリメータと前記発生源配置部との間の距離は、前記コリメータと前記物体配置部との間の距離よりも短い、請求項２乃至請求項８のいずれか一つの処理装置。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれか一つの処理装置を具備するスパッタ装置。
【請求項１１】
第１の開口と、第２の開口と、が設けられた枠と、
少なくとも一部が前記枠の内側に位置し、複数の貫通口を形成し、内部を通るとともに前記第１の開口と前記第２の開口とを接続する第１の流路が設けられた複数の壁と、
前記壁の表面に気体が吸着される温度まで前記複数の壁の温度を低下させるよう構成された温度調整部と、
を具備するコリメータ。
【請求項１２】
前記第１の流路は、第１の部分と、前記第１の流路の経路において前記第１の部分よりも前記第２の開口に近く且つ前記第１の部分に接続された複数の第２の部分と、を有する、請求項１１のコリメータ。
【請求項１３】
前記枠に、第３の開口と、第４の開口が設けられ、
前記複数の壁に、当該複数の壁の内部を通り前記第３の開口と前記第４の開口とを接続する第２の流路が設けられる、
請求項１１又は請求項１２のコリメータ。
【請求項１４】
複数の貫通口を形成し、表面に気体が吸着される温度まで冷却されるよう構成された複数の壁、
を具備するコリメータ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
一つの実施形態に係る処理装置は、物体配置部と、発生源配置部と、コリメータと、温度調整部と、を備える。前記物体配置部は、物体が配置されるよう構成される。前記発生源配置部は、前記物体配置部から離間した位置に配置され、前記物体に向かって粒子を放出することが可能な粒子発生源が配置されるよう構成される。前記コリメータは、前記物体配置部と前記発生源配置部との間に配置されるよう構成され、複数の壁を有し、前記複数の壁によって形成され前記物体配置部から前記発生源配置部へ向かう方向に延びる複数の貫通口を形成する。前記温度調整部は、前記壁の表面に気体が吸着される温度まで前記コリメータの温度を低下させるよう構成される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３３】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
以下に、出願当初の特許請求の範囲の内容を付記する。
［１］
物体が配置されるよう構成された物体配置部と、
前記物体配置部から離間した位置に配置され、前記物体に向かって粒子を放出することが可能な粒子発生源が配置されるよう構成された発生源配置部と、
前記物体配置部と前記発生源配置部との間に配置されるよう構成され、複数の壁を有し、前記複数の壁によって形成され前記物体配置部から前記発生源配置部へ向かう方向に延びる複数の貫通口を形成するコリメータと、
前記コリメータの温度を調整するよう構成された温度調整部と、
を具備する処理装置。
［２］
気密に閉じられることが可能な処理室が設けられた容器、をさらに具備し、
前記物体配置部と、前記発生源配置部と、前記コリメータとは、前記処理室に配置されるよう構成され、
前記温度調整部は、前記コリメータの温度を低下させるよう構成された、
［１］の処理装置。
［３］
前記コリメータに、第１の開口と、第２の開口と、前記複数の壁の内部を通り前記第１の開口と前記第２の開口とを接続する第１の流路と、が設けられ、
前記温度調整部は、前記第１の開口から前記第１の流路に熱媒体を流入させ、前記第２の開口から流出する前記熱媒体を冷却するよう構成された、
［２］の処理装置。
［４］
前記第１の流路は、第１の部分と、前記第１の流路の経路において前記第１の部分よりも前記第２の開口に近く且つ前記第１の部分に接続された複数の第２の部分と、を有する、［３］の処理装置。
［５］
前記温度調整部は、前記第１の開口に接続されるよう構成された第１の接続部と、前記第２の開口に接続されるよう構成された第２の接続部と、を有し、前記第１の接続部から前記第１の開口に前記熱媒体を流入させ、前記第２の開口から前記第２の接続部に流出する前記熱媒体を冷却するよう構成され、
前記第１の接続部は、絶縁性を有し、
前記第２の接続部は、絶縁性を有する、
［３］又は［４］の処理装置。
［６］
前記コリメータに、第３の開口と、第４の開口と、前記複数の壁の内部を通り前記第３の開口と前記第４の開口とを接続する第２の流路と、が設けられ、
前記温度調整部は、前記第３の開口から前記第２の流路に前記熱媒体を流入させ、前記第４の開口から流出する前記熱媒体を冷却するよう構成された、
［３］乃至［５］のいずれか一つの処理装置。
［７］
前記温度調整部は、前記コリメータに熱的に接続されるよう構成された第３の接続部を有し、前記第３の接続部を通じて前記コリメータの温度を低下させるよう構成された、［２］の処理装置。
［８］
前記処理室の気体を吸引するよう構成されたポンプ、をさらに具備する、［２］乃至［７］のいずれか一つの処理装置。
［９］
前記コリメータと前記発生源配置部との間の距離は、前記コリメータと前記物体配置部との間の距離よりも短い、［２］乃至［８］のいずれか一つの処理装置。
［１０］
［１］乃至［９］のいずれか一つの処理装置を具備するスパッタ装置。
［１１］
第１の開口と、第２の開口と、が設けられた枠と、
少なくとも一部が前記枠の内側に位置し、複数の貫通口を形成し、内部を通るとともに前記第１の開口と前記第２の開口とを接続する第１の流路が設けられた複数の壁と、
を具備するコリメータ。
［１２］
前記第１の流路は、第１の部分と、前記第１の流路の経路において前記第１の部分よりも前記第２の開口に近く且つ前記第１の部分に接続された複数の第２の部分と、を有する、［１１］のコリメータ。
［１３］
前記枠に、第３の開口と、第４の開口が設けられ、
前記複数の壁に、当該複数の壁の内部を通り前記第３の開口と前記第４の開口とを接続する第２の流路が設けられる、
［１１］又は［１２］のコリメータ。
【手続補正書】
【提出日】平成28年12月20日(2016.12.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体が配置されるよう構成された物体配置部と、
前記物体配置部から離間した位置に配置され、前記物体に向かって粒子を放出することが可能な粒子発生源が配置されるよう構成された発生源配置部と、
前記物体配置部と前記発生源配置部との間に配置されるよう構成され、複数の壁を有し、前記複数の壁によって形成され前記物体配置部から前記発生源配置部へ向かう方向に延びる複数の貫通口を形成するコリメータと、
前記壁の表面に気体が吸着される温度まで前記コリメータの温度を低下させるよう構成された温度調整部と、
を具備する成膜装置。
【請求項２】
気密に閉じられることが可能な処理室が設けられた容器、をさらに具備し、
前記物体配置部と、前記発生源配置部と、前記コリメータとは、前記処理室に配置されるよう構成され、
前記温度調整部は、前記壁の表面に前記処理室内の気体が吸着される温度まで前記コリメータの温度を低下させるよう構成された、
請求項１の成膜装置。
【請求項３】
前記コリメータに、第１の開口と、第２の開口と、前記複数の壁の内部を通り前記第１の開口と前記第２の開口とを接続する第１の流路と、が設けられ、
前記温度調整部は、前記第１の開口から前記第１の流路に熱媒体を流入させ、前記第２の開口から流出する前記熱媒体を冷却するよう構成された、
請求項２の成膜装置。
【請求項４】
前記第１の流路は、第１の部分と、前記第１の流路の経路において前記第１の部分よりも前記第２の開口に近く且つ前記第１の部分に接続された複数の第２の部分と、を有する、請求項３の成膜装置。
【請求項５】
前記温度調整部は、前記第１の開口に接続されるよう構成された第１の接続部と、前記第２の開口に接続されるよう構成された第２の接続部と、を有し、前記第１の接続部から前記第１の開口に前記熱媒体を流入させ、前記第２の開口から前記第２の接続部に流出する前記熱媒体を冷却するよう構成され、
前記第１の接続部は、絶縁性を有し、
前記第２の接続部は、絶縁性を有する、
請求項３又は請求項４の成膜装置。
【請求項６】
前記コリメータに、第３の開口と、第４の開口と、前記複数の壁の内部を通り前記第３の開口と前記第４の開口とを接続する第２の流路と、が設けられ、
前記温度調整部は、前記第３の開口から前記第２の流路に前記熱媒体を流入させ、前記第４の開口から流出する前記熱媒体を冷却するよう構成された、
請求項３乃至請求項５のいずれか一つの成膜装置。
【請求項７】
前記温度調整部は、前記コリメータに熱的に接続されるよう構成された第３の接続部を有し、前記第３の接続部を通じて前記コリメータの温度を低下させるよう構成された、請求項２の成膜装置。
【請求項８】
前記処理室の気体を吸引するよう構成されたポンプ、をさらに具備する、請求項２乃至請求項７のいずれか一つの成膜装置。
【請求項９】
前記コリメータと前記発生源配置部との間の距離は、前記コリメータと前記物体配置部との間の距離よりも短い、請求項２乃至請求項８のいずれか一つの成膜装置。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれか一つの成膜装置を具備するスパッタ装置。
【請求項１１】
第１の開口と、第２の開口と、が設けられた枠と、
少なくとも一部が前記枠の内側に位置し、複数の貫通口を形成し、内部を通るとともに前記第１の開口と前記第２の開口とを接続する第１の流路が設けられた複数の壁と、
前記壁の表面に気体が吸着される温度まで前記複数の壁の温度を低下させるよう構成された温度調整部と、
を具備する、物体に成膜される粒子の方向を制御するためのコリメータ。
【請求項１２】
前記第１の流路は、第１の部分と、前記第１の流路の経路において前記第１の部分よりも前記第２の開口に近く且つ前記第１の部分に接続された複数の第２の部分と、を有する、請求項１１のコリメータ。
【請求項１３】
前記枠に、第３の開口と、第４の開口が設けられ、
前記複数の壁に、当該複数の壁の内部を通り前記第３の開口と前記第４の開口とを接続する第２の流路が設けられる、
請求項１１又は請求項１２のコリメータ。
【請求項１４】
複数の貫通口を形成し、表面に気体が吸着される温度まで冷却されるよう構成された複数の壁、
を具備する、物体に成膜される粒子の方向を制御するためのコリメータ。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明の実施形態は、成膜装置、スパッタ装置、及びコリメータに関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
一つの実施形態に係る成膜装置は、物体配置部と、発生源配置部と、コリメータと、温度調整部と、を備える。前記物体配置部は、物体が配置されるよう構成される。前記発生源配置部は、前記物体配置部から離間した位置に配置され、前記物体に向かって粒子を放出することが可能な粒子発生源が配置されるよう構成される。前記コリメータは、前記物体配置部と前記発生源配置部との間に配置されるよう構成され、複数の壁を有し、前記複数の壁によって形成され前記物体配置部から前記発生源配置部へ向かう方向に延びる複数の貫通口を形成する。前記温度調整部は、前記壁の表面に気体が吸着される温度まで前記コリメータの温度を低下させるよう構成される。