JP2017166002A - 処理装置及びコリメータ - Google Patents
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Abstract
【課題】金属を成膜するスパッタ装置において、粒子の利用効率の低下を抑制する処理装置の提供。【解決手段】物体配置部13と発生源配置部21と整流部材16と電源63とを備え、物体配置部13は物体2が配置されるよう構成され、発生源配置部21は物体配置部13から離間した位置に配置され、物体2に向かって粒子Cを放出することが可能な粒子発生源12が配置されるよう構成され、整流部材16は、発生源配置部21から物体配置部13へ向かう第1の方向において物体配置部13と発生源配置部21との間に配置されるよう構成され、電源63は整流部材16に粒子Cが有する電荷と正負が同じ電圧を印加するよう構成される処理装置1。【選択図】図1
Description
本発明の実施形態は、処理装置及びコリメータに関する。
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。
斜めに飛ぶ粒子が生じることで、粒子の利用効率が低下することがある。
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、整流部材と、電源と、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。前記整流部材は、前記発生源配置部から前記物体配置部へ向かう第1の方向において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る。前記電源は、前記整流部材に、前記粒子が有する電荷と正負が同じ電圧を印加するよう構成される。
以下に、第1の実施形態について、図1乃至図6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。
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。
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。
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とを備える。ターゲット12は、粒子発生源の一例である。マグネット14は、例えば、磁界発生部とも称され得る。コリメータ16は、整流部材の一例であり、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。
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。
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。
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。
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。
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内に配置される。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。
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、クライオポンプ、又はターボ分子ポンプなどである。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を真空にすることが可能である。
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。
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。
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。
上壁21の取付面21aは、Z軸に沿う負方向(下方向)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。
Z軸に沿う負方向は、Z軸の矢印が向く方向の反対方向である。Z軸に沿う負方向は、上壁21の取付面21aからステージ13の載置面13aに向かう方向であり、第1の方向の一例である。Z軸に沿う方向及び鉛直方向は、Z軸に沿う負方向と、Z軸に沿う正方向(Z軸の矢印が向く方向)とを含む。
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。
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、例えば、電磁石又は永久磁石である。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。上壁21は、ターゲット12とマグネット14との間に位置する。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。
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。粒子Cに含まれる銅イオンは、正の電荷を有する。銅原子及び銅分子が、正又は負の電荷を有しても良い。
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Cの数は、法線方向に飛ぶ粒子Cの数の余弦(cosθ)に大よそ比例する。
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。
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。
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。
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。
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。
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。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。
コリメータ16とチャンバ11との間は、絶縁される。例えば、コリメータ16とチャンバ11との間に、絶縁性の部材が介在する。さらに、コリメータ16と遮蔽部材15との間も絶縁される。
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。
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3は、第1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3に示すように、コリメータ16は、三つのコリメート部31と、二つの介在部材32と、リフレクタ33と、第1のガスケット34と、第2のガスケット35と、を有する。なお、図2は、リフレクタ33を省略して示す。
三つのコリメート部31は、コリメート部31Aと、コリメート部31Bと、コリメート部31Cとを含む。コリメート部31Aは、第1のコリメータの一例である。コリメート部31Bは、第1のコリメータ及び第2のコリメータの一例である。コリメート部31Cは、第2のコリメータの一例である。以下の説明において、コリメート部31A,31B,31Cに共通する説明は、コリメート部31についての説明として記載される。
三つのコリメート部31はそれぞれ、枠41と、整流部42とを有する。枠41は、例えば、外縁部、保持部、支持部、又は壁とも称され得る。なお、コリメート部31A,31B,31Cのうち少なくとも一つが枠41を有さずとも良い。
枠41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41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41は、内周面41aと、外周面41bとを有する。
枠41の内周面41aは、円筒状の枠41の径方向に向く曲面であり、筒状の枠41の中心軸に向く。外周面41bは、内周面41aの反対側に位置する。X‐Y平面において、枠41の外周面41b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。
図2に示すように、整流部42は、X‐Y平面において、筒状の枠41の内側に設けられる。整流部42は、枠41の内周面41aに接続される。枠41と整流部42とは一体に作られる。なお、整流部42は、枠41から独立した部品であっても良い。
図1に示すように、整流部42は、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。整流部42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。図2に示すように、整流部42は、複数の壁45を有する。壁45は、例えば、板又は遮蔽部とも称され得る。
コリメート部31Aの複数の壁45は、複数の第1の壁の一例である。コリメート部31Bの複数の壁45は、複数の第1の壁及び複数の第2の壁の一例である。コリメート部31Cの複数の壁45は、複数の第2の壁の一例である。
整流部42は、複数の壁45によって、複数の貫通口47を形成する。複数の貫通口47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45は、内側に貫通口47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47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47は、他の形状に形成されても良い。
コリメート部31Aの複数の貫通口47は、複数の第1の貫通口の一例である。コリメート部31Bの複数の貫通口47は、複数の第1の貫通口及び複数の第2の貫通口の一例である。コリメート部31Cの複数の貫通口47は、複数の第2の貫通口の一例である。
コリメート部31Aの複数の壁45は、一体に形成され、互いに接続される。一体に形成されたコリメート部31Aの複数の壁45は、コリメート部31Aの枠41に接続される。
コリメート部31Bの複数の壁45は、一体に形成され、互いに接続される。一体に形成されたコリメート部31Bの複数の壁45は、コリメート部31Bの枠41に接続される。
コリメート部31Cの複数の壁45は、一体に形成され、互いに接続される。一体に形成されたコリメート部31Cの複数の壁45は、コリメート部31Cの枠41に接続される。
図3に示すように、整流部42は、上端部42aと下端部42bとを有する。上端部42aは、整流部42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42bは、整流部42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。
貫通口47は、整流部42の上端部42aから下端部42bに亘って設けられる。すなわち、貫通口47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。
複数の壁45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45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45は、上端面45aと下端面45bとを有する。
壁45の上端面45aは、壁45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45の上端面45aは、整流部42の上端部42aを形成する。
整流部42の上端部42aは、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む。言い換えると、上端部42a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する。整流部42の上端部42aは、他の形状に形成されても良い。
壁45の下端面45bは、壁45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45の下端面45bは、整流部42の下端部42bを形成する。
整流部42の下端部42b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42の下端部42bは、枠41から離間するに従って、ステージ13に近づく。整流部42の下端部42bは、他の形状に形成されても良い。
整流部42の上端部42aと下端部42bとは、略同一の形状(曲率半径)を有する。このため、Z軸に沿う方向において、複数の壁45のそれぞれの長さは、略同一である。Z軸に沿う方向において、コリメート部31Aの壁45の長さと、コリメート部31Bの壁45の長さと、コリメート部31Cの壁45の長さとは、互いに略同一である。なお、壁45の長さはこれに限らない。
三つのコリメート部31は、Z軸に沿う方向に並べられる。コリメート部31Bは、Z軸に沿う方向において、コリメート部31Aとコリメート部31Cとの間に位置する。すなわち、コリメート部31Bは、コリメート部31Aよりもステージ13に近く配置される。コリメート部31Cは、コリメート部31Bよりもステージ13に近く配置される。
コリメート部31はそれぞれ、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。このため、コリメート部31は、導電性を有する。三つのコリメート部31は、互いに異なる材料によって作られても良い。枠41の材料と、整流部42の材料とが異なっても良い。
二つの介在部材32は、介在部材32Aと、介在部材32Bとを含む。以下の説明において、介在部材32A,32Bに共通する説明は、介在部材32についての説明として記載される。
介在部材32はそれぞれ、例えば、セラミックのような絶縁性を有する材料によって作られる。二つの介在部材32は、互いに異なる材料によって作られても良い。
本実施形態において、介在部材32は、コリメート部31と同じく、枠41と整流部42とを有する。すなわち、介在部材32は複数の壁45を有し、介在部材32の複数の壁45は、複数の貫通口47を形成する。介在部材32の複数の壁45は、第3の壁の一例である。介在部材32の複数の貫通口47は、複数の第3の貫通口の一例である。
Z軸に沿う方向において、介在部材32の壁45の長さは、コリメート部31の壁45の長さよりも短い。また、Z軸に沿う方向において、介在部材32の枠41の長さは、コリメート部31の枠41の長さよりも短い。なお、Z軸に沿う方向におけるコリメート部31の寸法と介在部材32の寸法とは、これに限らない。
介在部材32Aは、コリメート部31Aとコリメート部31Bとの間に配置される。すなわち、絶縁性の介在部材32Aの壁45は、導電性のコリメート部31Aの壁45と、導電性のコリメート部31Bの壁45との間に配置される。
介在部材32Bは、コリメート部31Bとコリメート部31Cとの間に配置される。すなわち、絶縁性の介在部材32Bの壁45は、導電性のコリメート部31Bの壁45と、導電性のコリメート部31Cの壁45との間に配置される。三つのコリメート部31と、二つの介在部材32とは、Z軸に沿う方向に並べられる。
介在部材32Aの壁45は、コリメート部31Aの壁45に接続されるとともに、コリメート部31Bの壁45に接続される。これにより、介在部材32Aの貫通口47は、コリメート部31Aの貫通口47と、コリメート部31Bの貫通口47とを接続(連通)する。
介在部材32Bの壁45は、コリメート部31Bの壁45に接続されるとともに、コリメート部31Cの壁45に接続される。これにより、介在部材32Bの貫通口47は、コリメート部31Bの貫通口47と、コリメート部31Cの貫通口47とを接続(連通)する。
コリメート部31Aの一つの貫通口47、介在部材32Aの一つの貫通口47、コリメート部31Bの一つの貫通口47、介在部材32Bの一つの貫通口47、及びコリメート部31Cの一つの貫通口47は、連続する一つの貫通口(孔)を形成する。なお、コリメート部31Aの一つの貫通口47、介在部材32Aの一つの貫通口47、コリメート部31Bの一つの貫通口47、介在部材32Bの一つの貫通口47、及びコリメート部31Cの一つの貫通口47のうち少なくとも一つが、他の貫通口47に対してX‐Y平面上でずれても良い。
コリメート部31Aの貫通口47、介在部材32Aの貫通口47、コリメート部31Bの貫通口47、介在部材32Bの貫通口47、及びコリメート部31Cの貫通口47は、互いに略同一の形状を有する。コリメート部31Aの貫通口47、介在部材32Aの貫通口47、コリメート部31Bの貫通口47、介在部材32Bの貫通口47、及びコリメート部31Cの貫通口47の形状は、互いに異なっても良い。
リフレクタ33は、Z軸に沿う方向において、上壁21とステージ13との間に配置される。リフレクタ33は、上壁21と、コリメート部31Aとの間に配置される。リフレクタ33は、Z軸に沿う方向に延びる略筒状に形成される。別の表現によれば、リフレクタ33は、上壁21に向かって突出し、上端33aと下端33bとが開口するドーム状に形成される。リフレクタ33に、開口部51が設けられる。
開口部51は、Z軸に沿う方向に延び、リフレクタ33を貫通する。開口部51の一方の端部は、リフレクタ33の上端33aにおいて、上壁21に向かって開口する。開口部51の他方の端部は、リフレクタ33の下端33bにおいて、ステージ13に向かって開口する。
リフレクタ33の上端33aは、Z軸に沿う方向におけるリフレクタ33の一方の端部であり、上壁21に向く。リフレクタ33の下端33bは、Z軸に沿う方向におけるリフレクタ33の他方の端部であり、ステージ13に向く。
リフレクタ33は、内周面33cと、外周面33dとを有する。内周面33cは、略筒状のリフレクタ33の径方向に向き、略筒状のリフレクタ33の中心軸に向く。内周面33cは、開口部51を形成する。外周面33dは、内周面33cの反対側に位置する。
内周面33cは、斜め下方に向く。斜め下方は、第3の方向の一例であり、Z軸に沿う方向と、X軸又はY軸に沿う方向と、の間の方向である。X軸又はY軸に沿う方向は、第2の方向の一例である。詳しく述べると、斜め下方は、Z軸に対して斜めに交差するとともに、Z軸に沿う方向において上壁21からステージ13に向かう方向である。
内周面33cは、ステージ13に対して窪む曲面である。このため、内周面33cの一部が向く方向と、内周面33cの他の一部が向く方向とは、互いに異なる。しかし、内周面33cの一部が向く方向と、内周面33cの他の一部が向く方向とはそれぞれ、Z軸に対して斜めに交差するとともに、Z軸に沿う方向において上壁21からステージ13に向かう方向である。内周面33cは、ステージ13から上壁21に向かうに従って先細る面であっても良い。X‐Y平面における開口部51の断面積は、リフレクタ33の下端33bから上端33aに向かうに従って小さくなる。
リフレクタ33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のリフレクタ33とに覆われる。リフレクタ33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。
リフレクタ33は、上壁21の取付面21aの少なくとも一部を囲む。さらに、リフレクタ33は、上壁21の取付面21aに配置されたターゲット12を囲む。言い換えると、X軸に沿う方向、及びY軸に沿う方向において、リフレクタ33の一部と他の一部との間に、上壁21の少なくとも一部が位置する。
リフレクタ33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。このため、リフレクタ33は、導電性を有する。リフレクタ33と、三つのコリメート部31とは、互いに同一の材料によって作られる。リフレクタ33と、三つのコリメート部31とは、互いに異なる材料によって作られても良い。
第1のガスケット34は、例えば環状に形成され、リフレクタ33の上端33aに取り付けられる。第1のガスケット34は、絶縁性を有する。第1のガスケット34は、リフレクタ33と、上壁21及びターゲット12との間を絶縁する。
第2のガスケット35は、絶縁性を有する。第2のガスケット35は、例えば環状に形成され、リフレクタ33の下端33bに取り付けられる。第2のガスケット35は、リフレクタ33と、コリメート部31Aの枠41との間に配置される。第2のガスケット35は、リフレクタ33と、コリメート部31Aとの間を絶縁する。リフレクタ33は、第2のガスケット35を介して、コリメート部31Aの枠41に接続される。
リフレクタ33の開口部51は、三つのコリメート部31と二つの介在部材32の複数の貫通口47に接続される。このため、ターゲット12から放出された粒子Cは、リフレクタ33の開口部51を通るとともに、三つのコリメート部31と二つの介在部材32の複数の貫通口47を通り、ステージ13に配置された半導体ウェハ2に向かって飛ぶことができる。
図1に示すように、スパッタ装置1は、第1の電源装置61と、第2の電源装置62と、第3の電源装置63と、制御装置64とを有する。第3の電源装置63は、電源及び外部の電源の一例である。
第1の電源装置61と、第2の電源装置62とは、直流の可変電源である。なお、第1の電源装置61と第2の電源装置62とは、他の電源であっても良い。第1の電源装置61は、電極である上壁21に接続される。第1の電源装置61は、上壁21及びターゲット12に例えば負の電圧を印加することができる。第2の電源装置62は、電極であるステージ13に接続される。第2の電源装置62は、ステージ13及び半導体ウェハ2に例えば負の電圧を印加することができる。
図3に示すように、第3の電源装置63は、第1の電極71と、第2の電極72と、第3の電極73と、第4の電極74と、絶縁部材75と、第1の電源81と、第2の電源82と、第3の電源83と、第4の電源84とを有する。第1の電極71及び第1の電源81は、第1の印加部の一例である。第2の電極72及び第2の電源82は、第1の印加部及び第2の印加部の一例である。第3の電極73及び第3の電源83は、第2の印加部の一例である。
第1乃至第4の電極71〜74と、絶縁部材75とは、チャンバ11の側壁23に設けられる。コリメータ16は、第1乃至第4の電極71〜74に面する。なお、第1乃至第4の電極71〜74の配置はこれに限らない。
第1の電極71は、コリメート部31Aの枠41の外周面41bに接触する。第1の電極71は、例えば、バネによってコリメート部31Aの枠41の外周面41bに向かって押される。第1の電極71は、コリメート部31Aと、第1の電源81とを電気的に接続する。
第2の電極72は、コリメート部31Bの枠41の外周面41bに接触する。第2の電極72は、例えば、バネによってコリメート部31Bの枠41の外周面41bに向かって押される。第2の電極72は、コリメート部31Bと、第2の電源82とを電気的に接続する。
第3の電極73は、コリメート部31Cの枠41の外周面41bに接触する。第3の電極73は、例えば、バネによってコリメート部31Cの枠41の外周面41bに向かって押される。第3の電極73は、コリメート部31Cと、第3の電源83とを電気的に接続する。
第4の電極74は、リフレクタ33の外周面33dに接触する。第4の電極74は、例えば、バネによってリフレクタ33の外周面33dに向かって押される。第4の電極74は、リフレクタ33と、第4の電源84とを電気的に接続する。
絶縁部材75は、例えば、セラミックのような絶縁性の材料によって作られる。絶縁部材75は、第1乃至第4の電極71〜74の間に介在し、第1乃至第4の電極71〜74の間を絶縁する。
第1乃至第4の電源81〜84は、直流の可変電源である。第1乃至第4の電源81〜84は、他の電源であっても良い。
第1の電源81は、第1の電極71を介してコリメート部31Aに電気的に接続される。第1の電源81は、コリメート部31Aに正の電圧を印加することができる。なお、第1の電源81は、コリメート部31Aに負の電圧を印加可能であっても良い。
第2の電源82は、第2の電極72を介してコリメート部31Bに電気的に接続される。第2の電源82は、コリメート部31Bに正の電圧を印加することができる。なお、第2の電源82は、コリメート部31Bに負の電圧を印加可能であっても良い。
第3の電源83は、第3の電極73を介してコリメート部31Cに電気的に接続される。第3の電源83は、コリメート部31Cに正の電圧を印加することができる。なお、第3の電源83は、コリメート部31Cに負の電圧を印加可能であっても良い。
第4の電源84は、第4の電極74を介してリフレクタ33に電気的に接続される。第4の電源84は、リフレクタ33に正の電圧を印加することができる。なお、第4の電源84は、リフレクタ33に負の電圧を印加可能であっても良い。
第1乃至第4の電源81〜84は、コリメート部31A,31B,31C及びリフレクタ33に、異なる電圧を印加することが可能である。しかし、第1乃至第4の電源81〜84は、コリメート部31A,31B,31C及びリフレクタ33に、同一の電圧を印加することも可能である。第1乃至第4の電源81〜84は、コリメート部31A,31B,31C及びリフレクタ33に、例えば、0〜1000Vの電圧を印加する。
本実施形態において、第3の電源装置63は、第1乃至第4の電源81〜84を有する。しかし、第3の電源装置63は、例えば、一つの電源と複数の可変抵抗を有しても良い。当該電源及び可変抵抗は、分圧回路を形成し、コリメート部31A,31B,31C及びリフレクタ33に、異なる電圧を印加することが可能である。この場合、コリメート部31Aに接続された分圧回路の端子が第1の印加部の一例であり、コリメート部31Bに接続された分圧回路の端子が第1の印加部及び第2の印加部の一例であり、コリメート部31Cに接続された分圧回路の端子が第2の印加部の一例である。
図4は、第1の実施形態のスパッタ装置1のハードウェア構成例を示すブロック図である。図4に示すように、制御装置64は、CPU(Central Processing Unit)91と、ROM(Read Only Memory)92と、RAM(Random Access Memory)93と、ストレージ94と、I/O制御部95とが、バス96によって相互に接続されており、通常のコンピュータを利用したハードウェア構成となっている。制御装置64は、ネットワークを介して、サーバに接続されても良い。
CPU91は、スパッタ装置1の全体の処理を制御する演算装置である。RAM93は、CPU91による各種処理に必要なデータを記憶する。ROM92は、BIOSのようなプログラム等を記憶する。ストレージ94は、例えばHDD(Hard Disk Drive)であり、CPU91による各種処理を実現するプログラム等を記憶する。
I/O制御部95は、入力装置98と、ポンプ17と、タンク18と、第1の電源装置61と、第2の電源装置62と、第3の電源装置63とを、CPU91に接続する。入力装置98は、例えば、キーボード、マウス、又はタッチパネルである。
本実施形態のスパッタ装置1で実行される各種処理を実行するためのプログラムは、例えばROM92又はストレージ94に予め組み込まれて提供される。CPU91は、当該プログラムを読み出して実行することにより、種々の機能的構成を主記憶装置上にロード及び生成する。制御装置64は、例えば、当該機能的構成に基づき、ポンプ17、タンク18、及び第1乃至第3の電源装置61〜63を制御する。
スパッタ装置1は、上述の構成を有する一つの装置である。なお、制御装置64は、例えば、種々の周辺機器が接続されたPC(Personal Computer)であっても良い。
本実施形態のスパッタ装置1で実行されるプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでCD−ROM、フレキシブルディスク(FD)、CD−R、DVD(Digital Versatile Disk)等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよい。
さらに、本実施形態のスパッタ装置1で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、本実施形態のスパッタ装置1で実行されるプログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供又は配布するように構成しても良い。
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。
まず、図1に示すポンプ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。ポンプ17は、処理室11aを真空にする。
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。第1の電源装置61がターゲット12に電圧を印加すると、マグネット14の磁場付近でプラズマPが生じる。さらに、第2の電源装置62がステージ13に電圧を印加しても良い。
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。本実施形態において、粒子Cは、銅イオンを含む。銅イオンは、正の電荷を有する。上述のように、粒子Cが飛ぶ方向は、コサイン則に従って分布する。図3の矢印は、粒子Cが飛ぶ方向の分布を模式的に示す。
図5は、第1の実施形態のコリメータ16の一部を概略的に示す断面図である。第1乃至第3の電源81〜83は、コリメート部31A,31B,31Cに、正の電圧を印加する。すなわち、第1乃至第3の電源81〜83は、コリメート部31A,31B,31Cに、粒子Cである銅イオンが有する電荷と正負が同じ電圧を印加する。
正の電圧が印加されたコリメート部31Aの壁45は、第1の電界E1を生じる。正の電圧が印加されたコリメート部31Bの壁45は、第2の電界E2を生じる。正の電圧が印加されたコリメート部31Cの壁45は、第3の電界E3を生じる。なお、コリメート部31A,31B,31Cの枠41も、第1乃至第3の電界E1〜E3を生じる。
コリメート部31Bに印加される電圧は、コリメート部31Aに印加される電圧よりも高い。このため、第2の電界E2の電界強度は、第1の電界E1の電界強度よりも強い。コリメート部31Cに印加される電圧は、コリメート部31Bに印加される電圧よりも高い。このため、第3の電界E3の電界強度は、第2の電界E2の電界強度よりも強い。図5は、第1乃至第3の電界E1〜E3の電界強度に応じて、第1乃至第3の電界E1〜E3を二点鎖線で模式的に示す。上記のような第1乃至第3の電界E1〜E3は、上壁21からステージ13に進むに従って断面積が小さくなる電界の貫通口を形成する。
鉛直方向に放出された粒子Cは、互いに接続された三つのコリメート部31と二つの介在部材32の貫通口47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。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45に向かって飛ぶ。
正の電荷を有するイオンである粒子Cは、第1乃至第3の電界E1〜E3から斥力を受ける。本実施形態において、粒子Cに作用する斥力は、コリメート部31Aからコリメート部31Cに向かうに従って強くなる。
第1乃至第3の電界E1〜E3が粒子Cに作用させる斥力は、粒子Cを、貫通口47の中心軸に向かって移動させる。このため、図5に示すように、イオンである粒子Cは、第1乃至第3の電界E1〜E3の斥力によって壁45から離間させられ、貫通口47の中心に向かって集束させられる。言い換えると、イオンである粒子Cは、第1乃至第3の電界E1〜E3により、壁45から反射され、貫通口47を通過する。貫通口47を通過した粒子Cは、半導体ウェハ2に向かって飛ぶ。
ターゲット12から放出される粒子Cは、電気的に中性である銅原子及び銅分子を含み得る。電気的に中性であり、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45に付着することがある。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に付着することもある。
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47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、第1乃至第3の電界E1〜E3から斥力を受け、又は壁45に付着することがある。
図6は、第1の実施形態のリフレクタ33の一部を概略的に示す断面図である。第4の電源84は、リフレクタ33に、正の電圧を印加する。すなわち、第4の電源84は、リフレクタ33に、粒子Cである銅イオンが有する電荷と正負が同じ電圧を印加する。正の電圧が印加されたリフレクタ33は、第4の電界E4を生じる。
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、リフレクタ33に向かって飛ぶことがある。正の電荷を有するイオンである粒子Cは、第4の電界E4から斥力を受ける。
第4の電界E4が粒子Cに作用させる斥力は、粒子Cを、リフレクタ33から離間する方向に移動させる。このため、図6に示すように、イオンである粒子Cが飛ぶ方向は、第4の電界E4の斥力によってステージ13に配置された半導体ウェハ2に向かって曲げられる。言い換えると、イオンである粒子Cは、第4の電界E4により、リフレクタ33から反射され、ステージ13に向かう。ステージ13に向かう粒子Cは、例えば、三つのコリメート部31及び二つの介在部材32の貫通口47を通過し、半導体ウェハ2に向かって飛ぶ。
リフレクタ33の内周面33cは、上述のように、ステージ13に対して窪む曲面である。例えば、内周面33cは、凹状の回転放物面である。このような内周面33cに沿って第4の電界E4が生じるため、リフレクタ33は、第4の電界E4により粒子CをZ軸に沿う方向、又はそれに近い方向に反射させることが可能である。なお、内周面33cは、当該内周面33cに向かって飛ぶ粒子Cを、Z軸に沿う方向に反射させることが可能な他の形状を有しても良い。
電気的に中性であり、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、リフレクタ33に付着することがある。すなわち、リフレクタ33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。
コリメータ16の貫通口47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47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。
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。
第1乃至第4の電界E1〜E4の電界強度は、例えば、ターゲット12の材料のような、種々の条件に応じて設定される。例えば、制御装置64は、入力装置98に入力された条件に応じて、第1乃至第4の電界E1〜E4の電界強度を設定する。入力された条件に応じた第1乃至第4の電界E1〜E4の電界強度に係る情報がストレージ94に記憶されていても良いし、入力された条件に基づいてCPU91が第1乃至第4の電界E1〜E4の電界強度を算出しても良い。また、スパッタ装置1のユーザが、入力装置98で第1乃至第4の電界E1〜E4の電界強度を設定しても良い。
第1乃至第4の電界E1〜E4の電界強度は、スパッタリングの途中で変更されても良い。例えば、半導体ウェハ2に成膜された膜の厚さが増加するに従って、制御装置64が第1乃至第4の電源81〜84を制御し、第1乃至第4の電界E1〜E4の電界強度を変化させても良い。
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、三つのコリメート部31と、二つの介在部材32と、リフレクタ33と、第1のガスケット34と、第2のガスケット35とを有するコリメータ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。
コリメータ16の三つのコリメート部31と、二つの介在部材32と、リフレクタ33と、第1のガスケット34と、第2のガスケット35とは、互いに固定される。例えば、コリメータ16の三つのコリメート部31と、二つの介在部材32と、リフレクタ33と、第1のガスケット34と、第2のガスケット35とが、一体に形成される。なお、コリメータ16の三つのコリメート部31と、二つの介在部材32と、リフレクタ33と、第1のガスケット34と、第2のガスケット35とが、例えば、互いに接着されても良い。
コリメータ16の三つのコリメート部31と、二つの介在部材32と、リフレクタ33と、第1のガスケット34と、第2のガスケット35とは、互いに分離可能であっても良い。例えば、独立した部品である三つのコリメート部31と、二つの介在部材32と、リフレクタ33と、第1のガスケット34と、第2のガスケット35とが、互いに積み重ねられる。この場合、三つのコリメート部31と、二つの介在部材32と、リフレクタ33と、第1のガスケット34と、第2のガスケット35とが、容易に製造されることができる。
第1の実施形態に係るスパッタ装置1において、第3の電源装置63は、三つのコリメート部31とリフレクタ33とに、粒子Cが有する電荷と正負が同じ電圧を印加する。粒子Cがターゲット12から三つのコリメート部31又はリフレクタ33に向かって放出された場合、粒子Cと、三つのコリメート部31又はリフレクタ33と、の間に斥力が生じる。これにより、粒子Cがコリメータ16に付着することが抑制され、粒子Cが半導体ウェハ2に到達しやすくなる。従って、粒子Cの利用効率の低下が抑制される。言い換えると、半導体ウェハ2に到達しない粒子Cの数を低減させることができる。
コリメータ16は、三つのコリメート部31A,31B,31Cを有する。第3の電源装置63は、三つのコリメート部31A,31B,31Cに異なる電圧を印加することが可能である。例えば、コリメート部31Bに印加される電圧がコリメート部31Aに印加される電圧よりも高くされる。この場合、粒子Cがコリメート部31Aの貫通口47からコリメート部31Bの貫通口47に向かうに従って、当該粒子Cに強い斥力が作用し、粒子Cがコリメート部31Bの貫通口47の中央に向かって移動させられる。これにより、粒子Cの利用効率の低下が抑制されるとともに、半導体ウェハ2に付着した粒子Cの分布のばらつきが抑制される。コリメート部31Aに印加される電圧とコリメート部31Bに印加される電圧はこれに限らず、コリメート部31Aに印加される電圧がコリメート部31Bに印加される電圧より高くても良い。また、コリメート部31Aに印加される電圧とコリメート部31Bに印加される電圧とが同じであっても良い。三つのコリメート部31に印加される電圧が調整されることで、粒子Cの利用効率の低下が抑制される。
絶縁性を有する介在部材32A,32Bが、三つのコリメート部31A,31B,31Cの間に配置される。これにより、三つのコリメート部31A,31B,31Cの間が導通することが抑制され、三つのコリメート部31A,31B,31Cに異なる電圧が印加されることが可能となる。
介在部材32A,32Bもそれぞれ、複数の壁45を有し、複数の貫通口47を形成する。そして、三つのコリメート部31の貫通口47と、二つの介在部材32A,32Bの貫通口47とは互いに接続される。すなわち、三つのコリメート部31と二つの介在部材32とは、一つのコリメータを形成する。これにより、三つのコリメート部31A,31B,31Cとの間が導通することが抑制される。さらに、三つのコリメート部31と二つの介在部材32とが、斜めに飛ぶとともに電気的に中性な粒子Cを遮断できる。
三つのコリメート部31A,31B,31Cと、二つの介在部材32A,32Bとが互いに固定される。これにより、三つのコリメート部31と二つの介在部材32との貫通口47がずれることで、粒子Cの利用効率が変化することが抑制される。
リフレクタ33は、上壁21の少なくとも一部を囲み、Z軸に沿う方向と、X軸又はY軸に沿う方向と、の間の斜め下方向に向く内周面33cを有する。第3の電源装置63は、このリフレクタ33に、粒子Cが有する電荷と正負が同じ電圧を印加する。斜めに放出された粒子Cがリフレクタ33に向かって飛ぶ場合、粒子Cとリフレクタ33との間に斥力が生じる。内周面33cが斜め下方向に向くため、斥力によってリフレクタ33から反射された粒子Cは、ステージ13に向かって飛ぶ。これにより、粒子Cが半導体ウェハ2に到達しやすくなり、粒子Cの利用効率の低下が抑制される。
リフレクタ33の内周面33cは、ステージ13に対して窪む曲面である。これにより、斥力によってリフレクタ33から粒子Cが反射される方向が、ステージ13に向かいやすくなる。例えば、内周面33cは、当該内周面33cに向かって飛ぶ粒子Cを、Z軸に沿う方向に反射させることが可能な凹状の回転放物面である。従って、粒子Cが半導体ウェハ2に到達しやすくなり、粒子Cの利用効率の低下が抑制される。
以上説明された第1の実施形態において、コリメータ16は、三つのコリメート部31を有する。しかし、コリメータ16は、二つのコリメート部31、又は三つより多いコリメート部31を有しても良い。
図7は、第1の実施形態の変形例に係るスパッタ装置1の一部を示す断面図である。図7に示すように、二つの介在部材32はそれぞれ、枠41を有し、整流部42を有さなくても良い。言い換えると、二つの介在部材32はそれぞれ、環状に形成されても良い。
三つのコリメート部31と、環状の二つの介在部材32とは、それぞれ独立の部品として形成される。例えば、三つのコリメート部31と、環状の二つの介在部材32とが積み重ねられる。これにより、コリメータ16が容易に形成される。
以下に、第2の実施形態について、図8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。
図8は、第2の実施形態に係るコリメータ16の一部を示す断面図である。図8に示すように、コリメート部31の壁45は、二つの内面45cを有する。内面45cは、貫通口47を形成する。言い換えると、内面45cは、貫通口47に面する。一つの壁45において、一方の内面45cは、他方の内面45cの反対側に位置する。コリメート部31Aの内面45cは、第1の内面の一例である。コリメート部31Bの内面45cは、第2の内面の一例である。
コリメート部31Aの壁45の下端面45bは、コリメート部31Bの壁45の上端面45aに向く。コリメート部31Aの壁45の下端面45bは、第1の端面の一例である。コリメート部31Bの壁45の上端面45aは、第2の端面の一例である。コリメート部31Aの壁45の下端面45bと、コリメート部31Bの壁45の上端面45aとの間に、介在部材32Aが配置される。
介在部材32の壁45は、突出部101と、凹部102とを形成する。介在部材32の壁45は、突出部101と、凹部102との一方のみを有しても良い。また、介在部材32A,32Bのうち一方が、突出部101と、凹部102との少なくとも一方を形成しても良い。
突出部101は、介在部材32の壁45が固定されたコリメート部31の壁45の内面45cが向く方向において、当該内面45cから突出する。例えば、介在部材32Aの突出部101は、コリメート部31A又は31Bの壁45の内面45cが向く方向において、当該内面45cから突出する。突出部101の表面は、曲面である。
凹部102は、介在部材32の壁45が固定されたコリメート部31の壁45の内面45cが向く方向において、当該内面45cから窪む。例えば、介在部材32Aの凹部102は、コリメート部31A又は31Bの壁45の内面45cが向く方向において、当該内面45cから窪む。凹部102の表面は、曲面である。
突出部101と凹部102とは、互いに滑らかに接続される。言い換えると、突出部101と凹部102とは、鋭角な部分をつくることなく連続する。Z軸に沿う方向において、突出部101は、凹部102よりも、上壁21に近い。
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、介在部材32の壁45に付着することがある。突出部101のステージ13に向く部分は、ターゲット12に対して陰になり、粒子Cが付着しにくい。凹部102のステージ13に向く部分は、ターゲット12に対して陰になり、粒子Cが付着しにくい。
第2の実施形態のスパッタ装置1において、介在部材32の壁45は、コリメート部31の壁45の内面45cから突出する突出部101と、内面45cから窪む凹部102と、の少なくとも一方を形成する。介在部材32が突出部101を形成する場合、ターゲット12から放出された粒子Cは、突出部101のターゲット12に近い部分に付着するが、突出部101のターゲット12から遠い部分に付着しにくい。介在部材32が凹部102を形成する場合、ターゲット12から放出された粒子Cは、凹部102のターゲット12から遠い部分に付着するが、凹部102のターゲット12に近い部分に付着しにくい。このように、介在部材32の壁45に、粒子Cが付着しにくい部分が形成されるため、粒子Cによって三つのコリメート部31が互いに導通すること、が抑制される。
以下に、第3の実施形態について、図9を参照して説明する。図9は、第3の実施形態に係るコリメータ16の一部を示す断面図である。図9に示すように、第3の実施形態の介在部材32の壁45は、介在部材32の壁45が固定されたコリメート部31の壁45の内面45cが向く方向において、当該コリメート部31の壁45の一方の内面45cと他方の内面45cとの間に位置する。
例えば、介在部材32Aの壁45は、コリメート部31Aの壁45の一方の内面45cと、他方の内面45cとの間に位置する。また、介在部材32Aの壁45は、コリメート部31Bの壁45の一方の内面45cと、他方の内面45cとの間に位置する。言い換えると、介在部材32の壁45の厚さは、コリメート部31の壁45の厚さよりも薄い。
介在部材32の壁45が、コリメート部31の壁45の一方の内面45cと他方の内面45cとの間に位置するため、介在部材32の壁45は、凹部102を形成する。第3の実施形態における凹部102は、例えば、介在部材32Aの壁45と、コリメート部31Aの壁45の下端面45bと、コリメート部31Bの壁45の上端面45aとによって形成される。
コリメート部31の壁45の内面45cが向く方向において、コリメート部31の壁45の上端面45a及び下端面45bの少なくとも一方は、凸面105と、凹面106とを有する。凸面105は、曲面の一例である。
例えば、コリメート部31Aの壁45の下端面45bは、凸面105と凹面106とを有する。凸面105は、凹面106よりも、内面45cに近い。コリメート部31Aの下端面45bの凸面105は、コリメート部31Bの壁45の上端面45aに向かって突出する曲面である。凹面106は、コリメート部31Bの壁45の上端面45aに対して窪む曲面である。
コリメート部31Bの壁45の上端面45aも、凸面105と凹面106とを有する。凸面105は、凹面106よりも、内面45cに近い。コリメート部31Bの上端面45aの凸面105は、コリメート部31Aの壁45の下端面45bに向かって突出する曲面である。凹面106は、コリメート部31Aの壁45の下端面45bに対して窪む曲面である。なお、コリメート部31Bの壁45の上端面45aは、例えば、凸面105及び凹面106を有さず、平坦であっても良い。
コリメート部31Aの下端面45bの凸面105と、コリメート部31Bの上端面45aの凸面105とが向かい合う。さらに、コリメート部31Aの下端面45bの凹面106と、コリメート部31Bの上端面45aの凹面106とが向かい合う。このため、Z軸に沿う方向におけるコリメート部31Aの下端面45bとコリメート部31Bの上端面45aとの間の距離は、内面45cから介在部材32Aに向かうに従って大きくなる。
コリメート部31Aの下端面45bの凸面105と、コリメート部31Bの上端面45aの凸面105との間の距離として、十分な絶縁距離が確保される。言い換えると、コリメート部31Aの下端面45bの凸面105と、コリメート部31Bの上端面45aの凸面105との間の距離は、絶縁破壊が抑制される距離に設定される。
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、二つのコリメート部31の間に向かって飛ぶことがある。向かい合う二つのコリメート部31の上端面45a及び下端面45bが凸面105及び凹面106を有するため、粒子Cが飛ぶ方向と、向かい合う二つのコリメート部の間の隙間から介在部材32へ向かう方向と、の立体角度が大きくなる。このため、粒子Cが介在部材32に付着しにくい。
三つのコリメート部31に、それぞれ電圧が印加される。向かい合う二つのコリメート部31の凸面105がそれぞれ曲面であるため、二つのコリメート部31の間で絶縁破壊が生じにくい。
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。凸面105及び凹面106は、曲面である。このため、凸面105及び凹面106に粒子Cが付着した場合に、粒子Cが凸面105及び凹面106から剥落し難い。
凸面105は、凹面106よりも壁45の内面45cに近い。粒子Cが、例えば、コリメート部31の壁45の上端面45aに付着することがある。凹面106が設けられるため、剥落した粒子Cは、貫通口47から落ちるよりも、凹面106に向かいやすい。このため、処理室11aに、粒子Cのダストが生じることが抑制される。
第3の実施形態のスパッタ装置1において、互いに向かい合うコリメート部31Aの壁45の下端面45bと、コリメート部31Bの壁45の上端面45aとは、凸面105を有する。言い換えると、コリメート部31Aの下端面45bとコリメート部31Bの上端面45aとは、絶縁破壊を生じ得る鋭い突出部を有さない。このため、二つのコリメート部31A,31Bの間で絶縁破壊が生じることが抑制される。
以下に、第4の実施形態について、図10を参照して説明する。図10は、第4の実施形態に係るスパッタ装置1の一部を概略的に示す断面図である。図10に示すように、第4の実施形態のリフレクタ33は、三つのコリメート部31及び二つの介在部材32から独立した部品である。なお、第4の実施形態のコリメータ16は、図10に示すリフレクタ33に加え、第1の実施形態のリフレクタ33をさらに有しても良い。
第4の実施形態のリフレクタ33は、第1の実施形態のリフレクタ33よりも小さい。リフレクタ33の上端33aにおける内周面33cの内径は、X‐Y平面におけるターゲット12の直径よりも短い。また、リフレクタ33の下端33bにおける内周面33cの内径も、X‐Y平面におけるターゲット12の直径よりも短い。
第4の実施形態において、リフレクタ33は、マグネット14の下方に位置する。詳しく述べると、Z軸に沿う方向に平面視した場合、マグネット14は、リフレクタ33の開口部51の中に位置する。
リフレクタ33は、マグネット14と共に上壁21沿って移動する。例えば、アクチュエータによってリフレクタ33が移動させられる。リフレクタ33は、他の手段によって移動させられても良い。
上述のように、ターゲット12に電圧が印加されると、プラズマPが発生する。プラズマPは、マグネット14の近傍で発生する。このため、リフレクタ33は、プラズマPを囲む。言い換えると、リフレクタ33の内部にプラズマPが発生する。粒子Cは、ターゲット12の、リフレクタ33に囲まれた部分から放出される。
第4の電源84がリフレクタ33に正の電圧を印加することで、リフレクタ33は第4の電界E4を生じる。第4の電界E4は、イオンである粒子Cに斥力を作用させる。このようなリフレクタ33が、粒子Cが放出される部分を囲むため、イオンである粒子Cは、リフレクタ33に反射されステージ13に向かいやすい。
第1の実施形態と同じく、リフレクタ33の内周面33cは、ステージ13に対して窪む曲面である。例えば、内周面33cは、凹状の回転放物面である。このような内周面33cに沿って第4の電界E4が生じるため、リフレクタ33は、第4の電界E4により粒子CをZ軸に沿う方向、又はそれに近い方向に反射させることが可能である。なお、内周面33cは、当該内周面33cに向かって飛ぶ粒子Cを、Z軸に沿う方向に反射させることが可能な他の形状を有しても良い。
マグネトロンスパッタリングにおいて、プラズマPはマグネット14の近傍に発生する。第4の実施形態のスパッタ装置1において、リフレクタ33がマグネット14と共に移動するため、リフレクタ33を、発生するプラズマPを囲む大きさに形成することが可能である。この場合、マグネット14の移動と共に移動するプラズマPを、マグネット14の移動と共に移動するリフレクタ33が囲み続ける。リフレクタ33が、粒子Cを発生させるプラズマPの近傍に常に配置されるため、粒子Cがリフレクタ33に反射されやすく、粒子Cの利用効率の低下が抑制される。
以下に、第5の実施形態について、図11及び図12を参照して説明する。図11は、第5の実施形態に係るコリメータ16を示す断面図である。図11は、リフレクタ33を省略して示す。第5の実施形態において、リフレクタ33は、第1の実施形態と同じく、第2のガスケット35を介してコリメート部31Aに接続されても良い。また、リフレクタ33は、第4の実施形態と同じく、三つのコリメート部31及び二つの介在部材32から独立した部品であっても良い。
図11に示すように、第5の実施形態のコリメータ16において、コリメート部31Cは枠41を有さず、整流部42を有する。一方、コリメート部31A,31Bはそれぞれ、枠41と、整流部42とを有する。また、介在部材32Bは枠41を有さず、整流部42を有する。一方、介在部材32Aは、枠41と、整流部42とを有する。
第5の実施形態において、整流部42の上端部42a及び下端部42bは、略平坦に形成される。なお、整流部42の上端部42aは、第1の実施形態と同じく、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。また、整流部42の下端部42b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に向かって突出しても良い。
コリメート部31Cは、X‐Y平面において、コリメート部31Aよりも小さく、且つコリメート部31Bよりも小さい。X軸に沿う方向、及びY軸に沿う方向において、コリメート部31Cは、コリメート部31Aの枠41の内側に位置するとともに、コリメート部31Bの内側に位置する。X軸に沿う方向、及びY軸に沿う方向において、コリメート部31Cの両端部は、コリメート部31Aの両端部から離間するとともに、コリメート部31Bの両端部から離間する。
第1の電源81は、第1の実施形態と同じく、コリメート部31Aの枠41に接触する第1の電極71を介して、コリメート部31Aに電気的に接続される。第2の電源82は、第1の実施形態と同じく、コリメート部31Bの枠41に接触する第2の電極72を介して、コリメート部31Bに電気的に接続される。
図12は、第5の実施形態のコリメータ16の一部を示す断面図である。図12に示すように、コリメータ16は、第1の配線111と、覆部112とを有する。第1の配線111は、例えば、導電部、導電体、又は接続部とも称され得る。
第1の配線111は、例えば、アルミニウムのような導電体によって作られる。すなわち、第1の配線111は、コリメート部31の材料と同じ材料によって作られる。第1の配線111の材料は、コリメート部31の材料と異なっても良い。
第1の配線111の一方の端部111aは、コリメート部31Cの壁45の上端面45aに接続される。第1の配線111の他方の端部111bは、介在部材32Aの枠41の外周面41bにおいて露出される。
第1の配線111の他方の端部111bは、例えば、第3の電極73に接触する電極を形成する。第1の配線111の他方の端部111bの断面積は、第1の配線111の他の部分の断面積より大きい。第1の配線111の他方の端部111bと、コリメート部31Aの枠41との間は、介在部材32Aによって絶縁される。さらに、第1の配線111の他方の端部111bと、コリメート部31Bの枠41との間は、介在部材32Aによって絶縁される。
第1の配線111は、コリメート部31Bの壁45と、介在部材32A,32Bの壁45と、の内部を通る。例えば、コリメート部31Cの壁45に接続された第1の配線111は、介在部材32Bの壁45と、コリメート部31Bの壁45とを、Z軸に沿う方向に貫通する。そして、第1の配線111は、介在部材32Aの複数の壁45の内部を通り、介在部材32Aの枠41まで延ばされる。
覆部112は、コリメート部31Bの内部を通る第1の配線111を覆い、コリメート部31Bの内部を通る第1の配線111と、コリメート部31Bとの間に介在する。覆部112は、セラミックのような絶縁性の材料によって作られる。覆部112は、コリメート部31Bの内部を通る第1の配線111と、コリメート部31Bとの間を絶縁する。
第1の配線111の端部111bに、第3の電極73が接触する。これにより、第3の電源83は、第3の電極73及び第1の配線111を介して、コリメート部31Cに電気的に接続される。言い換えると、第1の配線111は、第3の電源83と、コリメート部31Cの複数の壁45とを電気的に接続する。このように、コリメート部31Cは、第5の実施形態における第2のコリメータの一例である。
第5の実施形態のスパッタ装置1において、第3の電源83とコリメート部31Cとを接続する第1の配線111が、コリメート部31B及び介在部材32A,32Bの内部を通る。これにより、例えば、第1の配線111がスパッタ装置1におけるプラズマPの発生に影響を及ぼすことが抑制される。例えば、第1の配線111がコリメータ16から突出する場合、当該第1の配線111が電極として機能し、プラズマPの発生を妨げることがある。
図13は、第5の実施形態の変形例に係るコリメータ16の一部を示す断面図である。図13に示すように、第1の配線111は、コリメート部31Bと、介在部材32Bとの内部を通っても良い。例えば、コリメート部31Cの壁45に接続された第1の配線111は、介在部材32Bの壁45をZ軸に沿う方向に貫通する。そして、第1の配線111は、コリメート部31Bの複数の壁45の内部を通り、コリメート部31Bの枠41まで延ばされる。
第5の実施形態の変形例において、第1の配線111の端部111bは、コリメート部31Bの枠41の外周面41bにおいて露出する。覆部112は、第1の配線111の端部111bと、コリメート部31Bの枠41との間を絶縁する。
以下に、第6の実施形態について、図14を参照して説明する。図14は、第6の実施形態に係るコリメータ16を示す断面図である。図16において、介在部材32A,32Bはそれぞれ、電気抵抗である。すなわち、第6の実施形態の介在部材32A,32Bは、抵抗の一例である。
電気抵抗である介在部材32Aは、コリメート部31Aとコリメート部31Bとの間に介在し、コリメート部31Aとコリメート部31Bとを接続する。電気抵抗である介在部材32Bは、コリメート部31Bとコリメート部31Cとの間に介在し、コリメート部31Bとコリメート部31Cとを接続する。すなわち、三つのコリメート部31と二つの介在部材32とが、電気的に直列に接続される。
第6の実施形態において、第3の電源装置63は、第1の電源81と第4の電源84とを有し、第2の電源82と第3の電源83とを有さない。第1の電源81は、コリメート部31Aに電気的に接続される。
第1の電源81がコリメート部31Aに電圧を印加する。このため、電気抵抗である介在部材32Aを介して、コリメート部31Bにも電圧が印加される。さらに、介在部材32A、コリメート部31B、及び介在部材32Bを介して、コリメート部31Cにも電圧が印加される。
電気抵抗である介在部材32A,32Bにより、コリメート部31Aに印加される電圧と、コリメート部31Bに印加される電圧と、コリメート部31Cに印加される電圧と、が異なる。すなわち、第1の電源81は、三つのコリメート部31に異なる電圧を印加する。なお、コリメート部31Bのみ、またはコリメート部31Cのみに電圧が印加されても良い。
第6の実施形態のスパッタ装置1において、コリメート部31Aとコリメート部31Bとの間に電気抵抗である介在部材32Aが設けられる。第3の電源装置63は、コリメート部31Aに電圧を印加する。介在部材32Aは、コリメート部31Aに印加される電圧とコリメート部31Bに印加される電圧とを異ならせる。これにより、三つのコリメート部31に個別に電圧を印加することなく、第3の電源装置63が三つのコリメート部31に異なる電圧を印加することができる。
以下に、第7の実施形態について、図15及び図16を参照して説明する。図15は、第7の実施形態に係るコリメータ16を示す平面図である。図16は、第7の実施形態のコリメータ16の一部を示す断面図である。
図16に示すように、第7の実施形態のコリメータ16は、一つのコリメート部31を有する。当該コリメート部31の整流部42は、複数の壁45と、絶縁部121と、第2の配線122と、第3の配線123とを有する。第2の配線122及び第3の配線123はそれぞれ、第2の配線の一例である。
複数の壁45は、複数の壁45Aと、複数の壁45Bと、複数の壁45Cとを含む。複数の壁45Aは、複数の第4の壁及び複数の第1の壁部の一例である。複数の壁45B及び複数の壁45Cはそれぞれ、複数の第5の壁及び複数の第2の壁部の一例である。複数の壁45A,45B,45Cを含む複数の壁45は、第1の実施形態と同じく、複数の貫通口47を形成する。複数の壁45Aによって形成された貫通口47と、複数の壁45Bによって形成された貫通口47と、複数の壁45Cによって形成された貫通口47とは、並行に配置される。言い換えると、複数の壁45Aによって形成された貫通口47と、複数の壁45Bによって形成された貫通口47と、複数の壁45Cによって形成された貫通口47とは、貫通口47が延びる方向と直交する仮想平面(X-Y平面)上に配置される。
図15に示すように、複数の壁45Aは、互いに接続される。複数の壁45Bは、互いに接続される。複数の壁45Cは、互いに接続される。複数の壁45Bは、枠41の径方向において、複数の壁45Aと複数の壁45Cとの間に位置する。すなわち、複数の壁45Aは、枠41の内部において、複数の壁45B及び複数の壁45Cよりも外側に位置する。さらに、複数の壁45Cは、枠41の内部において、複数の壁45A及び複数の壁45Bよりも内側に位置する。
上記のように、複数の壁45A,45B,45Cは、同心円状に配置される。しかし、複数の壁45A,45B,45Cは、例えば、枠41の内側を四等分するように配置されても良い。
図16に示すように、絶縁部121は、セラミックのような絶縁性の材料によって作られる。絶縁部121は、第1の部分131と、第2の部分132と、第3の部分133とを有する。第1乃至第3の部分131〜133は、一体に形成される。なお、第1乃至第3の部分131〜133は、互いに独立した部分であっても良い。
第1の部分131は、複数の壁45Aと、複数の壁45Bとの間に介在する。第1の部分131は、複数の壁45Aと複数の壁45Bとを区切り、複数の壁45Aと複数の壁45Bとの間を絶縁する。複数の壁45Aは、互いに電気的に接続される。複数の壁45Bは、互いに電気的に接続される。しかし、複数の壁45Aと複数の壁45Bとの間は、第1の部分131によって絶縁される。
第2の部分132は、複数の壁45Bと、複数の壁45Cとの間に介在する。第2の部分132は、複数の壁45Bと複数の壁45Cとを区切り、複数の壁45Bと複数の壁45Cとの間を絶縁する。複数の壁45Bは、互いに電気的に接続される。複数の壁45Cは、互いに電気的に接続される。しかし、複数の壁45Bと複数の壁45Cとの間は、第2の部分132によって絶縁される。
複数の壁45Aは、枠41に接続される。複数の壁45B及び複数の壁45Cは、枠41から離間する。複数の壁45B及び複数の壁45Cと、枠41との間は、絶縁部121によって絶縁される。
第3の部分133は、複数の壁45A,45B,45Cの上端面45aを覆う。第3の部分133は、複数の壁45A,45B,45Cの下端面45bを覆っても良い。第3の部分133は、第1の部分131及び第2の部分132に接続される。
第3の部分133は、枠41の上端面41cをさらに覆う。第3の部分133は、枠41の下端面41dを覆っても良い。枠41の上端面41cを覆う第3の部分133は、外周面133aを有する。第3の部分133の外周面133aは、枠41の外周面41bに連続する。
第2の配線122及び第3の配線123は、例えば、アルミニウムのような導電体によって作られる。すなわち、第2及び第3の配線122,123は、コリメート部31の材料と同じ材料によって作られる。第2及び第3の配線122,123の材料は、コリメート部31の材料と異なっても良い。
第2の配線122は、絶縁部121の第3の部分133の内部を通る。第2の配線122の一方の端部122aは、壁45Bの上端面45aに接続される。第2の配線122の他方の端部122bは、第3の部分133の外周面133aにおいて露出される。
第3の配線123は、絶縁部121の第3の部分133の内部を通る。第3の配線123の一方の端部123aは、壁45Cの上端面45aに接続される。第3の配線123の他方の端部123bは、第3の部分133の外周面133aにおいて露出される。
第2の配線122及び第3の配線123は、第1の部分131及び第2の部分132の内部を通っても良い。さらに、第2の配線122及び第3の配線部123は、枠41及び壁45の内部を通っても良い。この場合、第2の配線122及び第3の配線123と枠41及び壁45との間は、絶縁部121の一部によって絶縁される。
第7の実施形態において、第1の電極71は、枠41の外周面41bに接触する。このため、第1の電源81は、第1の電極71及び枠41を介して、複数の壁45Aに電気的に接続される。第1の電極71及び第1の電源81は、第3の印加部の一例である。
第2の電極72は、第2の配線122の端部122bに接触する。このため、第2の電源82は、第2の電極72及び第2の配線122を介して、複数の壁45Bに電気的に接続される。言い換えると、第2の配線122は、複数の壁45Bと第2の電源82とを電気的に接続する。第2の電極72及び第2の電源82は、第4の印加部の一例である。
第3の電極73は、第3の配線123の端部123bに接触する。このため、第3の電源83は、第3の電極73及び第3の配線123を介して、複数の壁45Cに電気的に接続される。言い換えると、第3の配線123は、複数の壁45Cと第3の電源83とを電気的に接続する。第3の電極73及び第3の電源83は、第4の印加部の一例である。
第1の電源81は、第1の電極71及び枠41を介して、複数の壁45Aに正の電圧を印加する。第2の電源82は、第2の電極72及び第2の配線122を介して、複数の壁45Bに正の電圧を印加する。第3の電源83は、第3の電極73及び第3の配線123を介して、複数の壁45Cに正の電圧を印加する。正の電圧を印加された複数の壁45A,45B,45Cはそれぞれ、電界を生じる。
第1乃至第3の電源81〜83は、複数の壁45A,45B,45Cに、異なる電圧を印加することが可能である。例えば、複数の壁45Aに印加される電圧は、複数の壁45Bに印加される電圧と異なるとともに、複数の壁45Cに印加される電圧と異なる。このため、複数の壁45Aが生じる電界の電界強度と、複数の壁45Bが生じる電界の電界強度と、複数の壁45Cが生じる電界の電界強度と、は異なる。
第7の実施形態のスパッタ装置1において、コリメータ16は、複数の壁45Aと、複数の壁45Bと、複数の壁45Cを有する。第3の電源装置63は、複数の壁45A,45B,45Cに異なる電圧を印加することが可能である。複数の壁45A,45B,45Cに印加される電圧がそれぞれ調整されることで、粒子Cの利用効率の低下が抑制される。さらに、第2の電源82と複数の壁45Bとを電気的に接続する第2の配線122が、絶縁部121の内部を通る。これにより、例えば、第2の配線122がスパッタ装置1におけるプラズマPの発生に影響することが抑制される。例えば、第2の配線122がコリメータ16から突出する場合、当該第2の配線122が電極として機能し、プラズマPの発生を妨げることがある。
以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、電源が、粒子が有する電荷と正負が同じ電圧を整流部材に印加する。これにより、粒子の利用効率の低下が抑制される。
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。
1…スパッタ装置、2…半導体ウェハ、12…ターゲット、13…ステージ、14…マグネット、16…コリメータ、21…上壁、31,31A,31B,31C…コリメート部、32,32A,32B…介在部材、33…リフレクタ、33c…内周面、45,45A,45B,45C…壁、45a…上端面、45b…下端面、45c…内面、47…貫通口、51…開口部、63…第3の電源装置、71…第1の電極、72…第2の電極、73…第3の電極、81…第1の電源、82…第2の電源、83…第3の電源、101…突出部、102…凹部、105…凸面、111…第1の配線、121…絶縁部、122…第2の配線、123…第3の配線、C…粒子。
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、整流部材と、電源と、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。前記整流部材は、前記発生源配置部から前記物体配置部へ向かう第1の方向において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る。前記電源は、前記整流部材に、前記粒子が有する電荷と正負が同じ電圧を印加するよう構成される。前記整流部材は、第1のコリメータと、第2のコリメータと、前記第1のコリメータと前記第2のコリメータとの間に配置されて絶縁性を有する介在部材と、を有する。前記第1のコリメータは、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、複数の第1の壁を有し、前記複数の第1の壁によって形成され前記第1の方向に延びる複数の第1の貫通口が設けられる。前記第2のコリメータは、前記物体配置部と前記発生源配置部との間で前記第1のコリメータよりも前記物体配置部に近くに配置されるよう構成され、複数の第2の壁を有し、前記複数の第2の壁によって形成され前記第1の方向に延びる複数の第2の貫通口が設けられる。前記介在部材は、前記複数の第1の壁に接続されるとともに前記複数の第2の壁に接続された複数の第3の壁を有し、前記複数の第3の壁によって形成され前記第1の方向に延びる複数の第3の貫通口が設けられる。前記複数の第1の貫通口と前記複数の第2の貫通口とは、前記複数の第3の貫通口により連通される。前記電源は、前記第1のコリメータに電圧を印加するよう構成された第1の印加部と、前記第2のコリメータに電圧を印加するよう構成された第2の印加部と、を有し、前記第1のコリメータと前記第2のコリメータの少なくとも一方に電圧を印加することが可能である。
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、本願の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、
前記発生源配置部から前記物体配置部へ向かう第1の方向において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た整流部材と、
前記整流部材に、前記粒子が有する電荷と正負が同じ電圧を印加するよう構成された電源と、
を具備する処理装置。
[2]
前記整流部材は、第1のコリメータと、第2のコリメータと、を有し、
前記第1のコリメータは、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、複数の第1の壁を有し、前記複数の第1の壁によって形成され前記第1の方向に延びる複数の第1の貫通口が設けられ、
前記第2のコリメータは、前記物体配置部と前記発生源配置部との間で前記第1のコリメータよりも前記物体配置部に近くに配置されるよう構成され、複数の第2の壁を有し、前記複数の第2の壁によって形成され前記第1の方向に延びる複数の第2の貫通口が設けられ、
前記電源は、前記第1のコリメータと前記第2のコリメータの少なくとも一方に電圧を印加することが可能である、
[1]の処理装置。
[3]
前記整流部材は、前記第1のコリメータと前記第2のコリメータとの間に配置され、絶縁性を有する介在部材を有し、
前記電源は、前記第1のコリメータに電圧を印加するよう構成された第1の印加部と、前記第2のコリメータに電圧を印加するよう構成された第2の印加部と、を有する、
[2]の処理装置。
[4]
前記介在部材は、前記複数の第1の壁に接続されるとともに前記複数の第2の壁に接続された複数の第3の壁を有し、前記複数の第3の壁によって形成され前記第1の方向に延びる複数の第3の貫通口が設けられ、
前記複数の第1の貫通口と前記複数の第2の貫通口とは、前記複数の第3の貫通口により連通される、
[3]の処理装置。
[5]
前記複数の第1の壁はそれぞれ、前記第1の貫通口を形成する第1の内面を有し、
前記複数の第2の壁はそれぞれ、前記第2の貫通口を形成する第2の内面を有し、
前記第3の壁は、前記第1の内面が向く方向において前記第1の内面から突出する突出部と、前記第1の内面が向く方向において前記第1の内面から窪む凹部と、の少なくとも一方を形成する、
[4]の処理装置。
[6]
前記第1の壁は、互いに反対側に位置する二つの前記第1の内面と、前記第2の壁に向く第1の端面と、を有し、
前記第2の壁は、互いに反対側に位置する二つの前記第2の内面と、前記第1の端面に向く第2の端面と、を有し、
前記第3の壁は、前記第1の内面が向く方向において、一方の前記第1の内面と他方の前記第1の内面との間に位置し且つ一方の前記第2の内面と他方の前記第2の内面との間に位置し、前記凹部を形成し、
前記第1の端面は、前記第2の端面に向かって突出する曲面を有し、
前記第2の端面は、前記第1の端面に向かって突出する曲面を有する、
[5]の処理装置。
[7]
前記第1のコリメータと、前記第2のコリメータと、前記介在部材とは、互いに固定される、[3]乃至[6]のいずれか一つの処理装置。
[8]
前記介在部材の内部を通り、前記電源と前記第2のコリメータとを接続する第1の配線、をさらに具備する、[7]の処理装置。
[9]
前記整流部材は、前記第1のコリメータと前記第2のコリメータとの間に配置され、前記第1のコリメータと前記第2のコリメータとを接続する抵抗を有し、
前記電源は、前記第1のコリメータ又は前記第2のコリメータに電圧を印加するよう構成された、
[2]の処理装置。
[10]
前記整流部材は、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、複数の第4の壁と、複数の第5の壁と、前記複数の第4の壁と前記複数の第5の壁との間に介在する部分を有する絶縁部と、前記絶縁部の内部を通り前記第5の壁に接続された第2の配線と、を有するコリメータを有し、
前記複数の第4の壁と前記複数の第5の壁とは、前記第1の方向に延びる複数の貫通口を形成し、
前記複数の第4の壁によって形成された前記複数の貫通口と、前記複数の第5の壁によって形成された前記複数の貫通口とが、並行に配置され、
前記電源は、前記複数の第4の壁に電圧を印加するよう構成された第3の印加部と、前記第2の配線を介して前記複数の第5の壁に電圧を印加するよう構成された第4の印加部と、を有し、前記複数の第4の壁と前記複数の第5の壁との少なくとも一方に電圧を印加することが可能である、
[1]乃至[9]のいずれか一つの処理装置。
[11]
前記整流部材は、前記第1の方向に延び前記発生源配置部に向かって開口するとともに前記物体配置部に向かって開口する開口部が設けられ、前記発生源配置部の少なくとも一部を囲むよう構成され、前記第1の方向と、前記第1の方向と直交する第2の方向と、の間の第3の方向に向くとともに前記開口部を形成する内周面を有するリフレクタを有する、[1]乃至[10]のいずれか一つの処理装置。
[12]
前記内周面は、前記物体配置部に対して窪む曲面である、[11]の処理装置。
[13]
前記発生源配置部に沿って移動可能であるマグネット、をさらに具備し、
前記発生源配置部は、前記リフレクタと前記マグネットとの間に位置するよう構成され、
前記リフレクタは、前記マグネットと共に移動するよう構成された、
[11]又は[12]の処理装置。
[14]
第1の方向に延びる複数の第1の貫通口を形成し、導電性を有する複数の第1の壁と、
前記第1の方向において前記複数の第1の壁と並び、前記第1の方向に延びる複数の第2の貫通口を形成し、導電性を有する複数の第2の壁と、
前記複数の第1の壁と前記複数の第2の壁との間に配置され、前記複数の第1の壁に接続されるとともに前記複数の第2の壁に接続され、前記第1の方向に延びるとともに前記第1の貫通口と前記第2の貫通口とを連通する複数の第3の貫通口を形成し、絶縁性を有する第3の壁と、
を具備するコリメータ。
[15]
前記第3の壁の内部を通り、前記第2の壁に接続され、前記複数の第2の壁と外部の電源とを電気的に接続するよう構成された第1の配線、
をさらに具備する[14]のコリメータ。
[16]
導電性を有する複数の第1の壁部と、
導電性を有する複数の第2の壁部と、
前記複数の第1の壁部と前記複数の第2の壁部との間に配置された部分を有し、絶縁性を有する絶縁部と、
前記絶縁部の内部を通り前記第2の壁部に接続され、前記複数の第2の壁部と外部の電源とを電気的に接続するよう構成された配線と、
を具備し、
前記複数の第1の壁部と前記複数の第2の壁部とが、第1の方向に延びる複数の貫通口を形成し、前記複数の第1の壁部によって形成された前記複数の貫通口と、前記複数の第2の壁部によって形成された前記複数の貫通口とが、並行に配置される、
コリメータ。
以下に、本願の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、
前記発生源配置部から前記物体配置部へ向かう第1の方向において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た整流部材と、
前記整流部材に、前記粒子が有する電荷と正負が同じ電圧を印加するよう構成された電源と、
を具備する処理装置。
[2]
前記整流部材は、第1のコリメータと、第2のコリメータと、を有し、
前記第1のコリメータは、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、複数の第1の壁を有し、前記複数の第1の壁によって形成され前記第1の方向に延びる複数の第1の貫通口が設けられ、
前記第2のコリメータは、前記物体配置部と前記発生源配置部との間で前記第1のコリメータよりも前記物体配置部に近くに配置されるよう構成され、複数の第2の壁を有し、前記複数の第2の壁によって形成され前記第1の方向に延びる複数の第2の貫通口が設けられ、
前記電源は、前記第1のコリメータと前記第2のコリメータの少なくとも一方に電圧を印加することが可能である、
[1]の処理装置。
[3]
前記整流部材は、前記第1のコリメータと前記第2のコリメータとの間に配置され、絶縁性を有する介在部材を有し、
前記電源は、前記第1のコリメータに電圧を印加するよう構成された第1の印加部と、前記第2のコリメータに電圧を印加するよう構成された第2の印加部と、を有する、
[2]の処理装置。
[4]
前記介在部材は、前記複数の第1の壁に接続されるとともに前記複数の第2の壁に接続された複数の第3の壁を有し、前記複数の第3の壁によって形成され前記第1の方向に延びる複数の第3の貫通口が設けられ、
前記複数の第1の貫通口と前記複数の第2の貫通口とは、前記複数の第3の貫通口により連通される、
[3]の処理装置。
[5]
前記複数の第1の壁はそれぞれ、前記第1の貫通口を形成する第1の内面を有し、
前記複数の第2の壁はそれぞれ、前記第2の貫通口を形成する第2の内面を有し、
前記第3の壁は、前記第1の内面が向く方向において前記第1の内面から突出する突出部と、前記第1の内面が向く方向において前記第1の内面から窪む凹部と、の少なくとも一方を形成する、
[4]の処理装置。
[6]
前記第1の壁は、互いに反対側に位置する二つの前記第1の内面と、前記第2の壁に向く第1の端面と、を有し、
前記第2の壁は、互いに反対側に位置する二つの前記第2の内面と、前記第1の端面に向く第2の端面と、を有し、
前記第3の壁は、前記第1の内面が向く方向において、一方の前記第1の内面と他方の前記第1の内面との間に位置し且つ一方の前記第2の内面と他方の前記第2の内面との間に位置し、前記凹部を形成し、
前記第1の端面は、前記第2の端面に向かって突出する曲面を有し、
前記第2の端面は、前記第1の端面に向かって突出する曲面を有する、
[5]の処理装置。
[7]
前記第1のコリメータと、前記第2のコリメータと、前記介在部材とは、互いに固定される、[3]乃至[6]のいずれか一つの処理装置。
[8]
前記介在部材の内部を通り、前記電源と前記第2のコリメータとを接続する第1の配線、をさらに具備する、[7]の処理装置。
[9]
前記整流部材は、前記第1のコリメータと前記第2のコリメータとの間に配置され、前記第1のコリメータと前記第2のコリメータとを接続する抵抗を有し、
前記電源は、前記第1のコリメータ又は前記第2のコリメータに電圧を印加するよう構成された、
[2]の処理装置。
[10]
前記整流部材は、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、複数の第4の壁と、複数の第5の壁と、前記複数の第4の壁と前記複数の第5の壁との間に介在する部分を有する絶縁部と、前記絶縁部の内部を通り前記第5の壁に接続された第2の配線と、を有するコリメータを有し、
前記複数の第4の壁と前記複数の第5の壁とは、前記第1の方向に延びる複数の貫通口を形成し、
前記複数の第4の壁によって形成された前記複数の貫通口と、前記複数の第5の壁によって形成された前記複数の貫通口とが、並行に配置され、
前記電源は、前記複数の第4の壁に電圧を印加するよう構成された第3の印加部と、前記第2の配線を介して前記複数の第5の壁に電圧を印加するよう構成された第4の印加部と、を有し、前記複数の第4の壁と前記複数の第5の壁との少なくとも一方に電圧を印加することが可能である、
[1]乃至[9]のいずれか一つの処理装置。
[11]
前記整流部材は、前記第1の方向に延び前記発生源配置部に向かって開口するとともに前記物体配置部に向かって開口する開口部が設けられ、前記発生源配置部の少なくとも一部を囲むよう構成され、前記第1の方向と、前記第1の方向と直交する第2の方向と、の間の第3の方向に向くとともに前記開口部を形成する内周面を有するリフレクタを有する、[1]乃至[10]のいずれか一つの処理装置。
[12]
前記内周面は、前記物体配置部に対して窪む曲面である、[11]の処理装置。
[13]
前記発生源配置部に沿って移動可能であるマグネット、をさらに具備し、
前記発生源配置部は、前記リフレクタと前記マグネットとの間に位置するよう構成され、
前記リフレクタは、前記マグネットと共に移動するよう構成された、
[11]又は[12]の処理装置。
[14]
第1の方向に延びる複数の第1の貫通口を形成し、導電性を有する複数の第1の壁と、
前記第1の方向において前記複数の第1の壁と並び、前記第1の方向に延びる複数の第2の貫通口を形成し、導電性を有する複数の第2の壁と、
前記複数の第1の壁と前記複数の第2の壁との間に配置され、前記複数の第1の壁に接続されるとともに前記複数の第2の壁に接続され、前記第1の方向に延びるとともに前記第1の貫通口と前記第2の貫通口とを連通する複数の第3の貫通口を形成し、絶縁性を有する第3の壁と、
を具備するコリメータ。
[15]
前記第3の壁の内部を通り、前記第2の壁に接続され、前記複数の第2の壁と外部の電源とを電気的に接続するよう構成された第1の配線、
をさらに具備する[14]のコリメータ。
[16]
導電性を有する複数の第1の壁部と、
導電性を有する複数の第2の壁部と、
前記複数の第1の壁部と前記複数の第2の壁部との間に配置された部分を有し、絶縁性を有する絶縁部と、
前記絶縁部の内部を通り前記第2の壁部に接続され、前記複数の第2の壁部と外部の電源とを電気的に接続するよう構成された配線と、
を具備し、
前記複数の第1の壁部と前記複数の第2の壁部とが、第1の方向に延びる複数の貫通口を形成し、前記複数の第1の壁部によって形成された前記複数の貫通口と、前記複数の第2の壁部によって形成された前記複数の貫通口とが、並行に配置される、
コリメータ。
Claims (16)
- 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、
前記発生源配置部から前記物体配置部へ向かう第1の方向において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た整流部材と、
前記整流部材に、前記粒子が有する電荷と正負が同じ電圧を印加するよう構成された電源と、
を具備する処理装置。 - 前記整流部材は、第1のコリメータと、第2のコリメータと、を有し、
前記第1のコリメータは、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、複数の第1の壁を有し、前記複数の第1の壁によって形成され前記第1の方向に延びる複数の第1の貫通口が設けられ、
前記第2のコリメータは、前記物体配置部と前記発生源配置部との間で前記第1のコリメータよりも前記物体配置部に近くに配置されるよう構成され、複数の第2の壁を有し、前記複数の第2の壁によって形成され前記第1の方向に延びる複数の第2の貫通口が設けられ、
前記電源は、前記第1のコリメータと前記第2のコリメータの少なくとも一方に電圧を印加することが可能である、
請求項1の処理装置。 - 前記整流部材は、前記第1のコリメータと前記第2のコリメータとの間に配置され、絶縁性を有する介在部材を有し、
前記電源は、前記第1のコリメータに電圧を印加するよう構成された第1の印加部と、前記第2のコリメータに電圧を印加するよう構成された第2の印加部と、を有する、
請求項2の処理装置。 - 前記介在部材は、前記複数の第1の壁に接続されるとともに前記複数の第2の壁に接続された複数の第3の壁を有し、前記複数の第3の壁によって形成され前記第1の方向に延びる複数の第3の貫通口が設けられ、
前記複数の第1の貫通口と前記複数の第2の貫通口とは、前記複数の第3の貫通口により連通される、
請求項3の処理装置。 - 前記複数の第1の壁はそれぞれ、前記第1の貫通口を形成する第1の内面を有し、
前記複数の第2の壁はそれぞれ、前記第2の貫通口を形成する第2の内面を有し、
前記第3の壁は、前記第1の内面が向く方向において前記第1の内面から突出する突出部と、前記第1の内面が向く方向において前記第1の内面から窪む凹部と、の少なくとも一方を形成する、
請求項4の処理装置。 - 前記第1の壁は、互いに反対側に位置する二つの前記第1の内面と、前記第2の壁に向く第1の端面と、を有し、
前記第2の壁は、互いに反対側に位置する二つの前記第2の内面と、前記第1の端面に向く第2の端面と、を有し、
前記第3の壁は、前記第1の内面が向く方向において、一方の前記第1の内面と他方の前記第1の内面との間に位置し且つ一方の前記第2の内面と他方の前記第2の内面との間に位置し、前記凹部を形成し、
前記第1の端面は、前記第2の端面に向かって突出する曲面を有し、
前記第2の端面は、前記第1の端面に向かって突出する曲面を有する、
請求項5の処理装置。 - 前記第1のコリメータと、前記第2のコリメータと、前記介在部材とは、互いに固定される、請求項3乃至請求項6のいずれか一つの処理装置。
- 前記介在部材の内部を通り、前記電源と前記第2のコリメータとを接続する第1の配線、をさらに具備する、請求項7の処理装置。
- 前記整流部材は、前記第1のコリメータと前記第2のコリメータとの間に配置され、前記第1のコリメータと前記第2のコリメータとを接続する抵抗を有し、
前記電源は、前記第1のコリメータ又は前記第2のコリメータに電圧を印加するよう構成された、
請求項2の処理装置。 - 前記整流部材は、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、複数の第4の壁と、複数の第5の壁と、前記複数の第4の壁と前記複数の第5の壁との間に介在する部分を有する絶縁部と、前記絶縁部の内部を通り前記第5の壁に接続された第2の配線と、を有するコリメータを有し、
前記複数の第4の壁と前記複数の第5の壁とは、前記第1の方向に延びる複数の貫通口を形成し、
前記複数の第4の壁によって形成された前記複数の貫通口と、前記複数の第5の壁によって形成された前記複数の貫通口とが、並行に配置され、
前記電源は、前記複数の第4の壁に電圧を印加するよう構成された第3の印加部と、前記第2の配線を介して前記複数の第5の壁に電圧を印加するよう構成された第4の印加部と、を有し、前記複数の第4の壁と前記複数の第5の壁との少なくとも一方に電圧を印加することが可能である、
請求項1乃至請求項9のいずれか一つの処理装置。 - 前記整流部材は、前記第1の方向に延び前記発生源配置部に向かって開口するとともに前記物体配置部に向かって開口する開口部が設けられ、前記発生源配置部の少なくとも一部を囲むよう構成され、前記第1の方向と、前記第1の方向と直交する第2の方向と、の間の第3の方向に向くとともに前記開口部を形成する内周面を有するリフレクタを有する、請求項1乃至請求項10のいずれか一つの処理装置。
- 前記内周面は、前記物体配置部に対して窪む曲面である、請求項11の処理装置。
- 前記発生源配置部に沿って移動可能であるマグネット、をさらに具備し、
前記発生源配置部は、前記リフレクタと前記マグネットとの間に位置するよう構成され、
前記リフレクタは、前記マグネットと共に移動するよう構成された、
請求項11又は請求項12の処理装置。 - 第1の方向に延びる複数の第1の貫通口を形成し、導電性を有する複数の第1の壁と、
前記第1の方向において前記複数の第1の壁と並び、前記第1の方向に延びる複数の第2の貫通口を形成し、導電性を有する複数の第2の壁と、
前記複数の第1の壁と前記複数の第2の壁との間に配置され、前記複数の第1の壁に接続されるとともに前記複数の第2の壁に接続され、前記第1の方向に延びるとともに前記第1の貫通口と前記第2の貫通口とを連通する複数の第3の貫通口を形成し、絶縁性を有する第3の壁と、
を具備するコリメータ。 - 前記第3の壁の内部を通り、前記第2の壁に接続され、前記複数の第2の壁と外部の電源とを電気的に接続するよう構成された第1の配線、
をさらに具備する請求項14のコリメータ。 - 導電性を有する複数の第1の壁部と、
導電性を有する複数の第2の壁部と、
前記複数の第1の壁部と前記複数の第2の壁部との間に配置された部分を有し、絶縁性を有する絶縁部と、
前記絶縁部の内部を通り前記第2の壁部に接続され、前記複数の第2の壁部と外部の電源とを電気的に接続するよう構成された配線と、
を具備し、
前記複数の第1の壁部と前記複数の第2の壁部とが、第1の方向に延びる複数の貫通口を形成し、前記複数の第1の壁部によって形成された前記複数の貫通口と、前記複数の第2の壁部によって形成された前記複数の貫通口とが、並行に配置される、
コリメータ。
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