WO2017158979A1 - 処理装置およびコリメータ - Google Patents

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康弘 野尻
視紅磨 加藤
貴洋 寺田
将勝 竹内
徳博 青山
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    • H01J2237/3322—Problems associated with coating
    • H01J2237/3323—Problems associated with coating uniformity

Definitions

  • Embodiment relates to a processing apparatus and a collimator.
  • a processing apparatus such as a sputtering apparatus provided with a collimator is known.
  • the processing apparatus includes a container, a workpiece placement unit, a collimator, and a magnetic field generation unit.
  • the processing object placement unit is provided in the container, and a processing object on which particles are stacked may be placed.
  • the collimator is provided in the container, has a first surface and a second surface opposite to the first surface, and is provided with a through-hole penetrating the first surface and the second surface.
  • the magnetic field generator is provided in the container and generates a magnetic field between the first surface and the second surface in the through hole.
  • FIG. 1 is a schematic and exemplary cross-sectional view of a processing apparatus according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic and exemplary cross-sectional view of a part including the through hole of the collimator of the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic and exemplary explanatory view including a plan view of the collimator according to the first embodiment and a partial enlarged view thereof.
  • FIG. 4 is a schematic and exemplary cross-sectional view of the collimator of the second embodiment.
  • FIG. 5 is a schematic and exemplary exploded cross-sectional view of the collimator of the second embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic and cross-sectional view of a modified collimator.
  • a V direction (first direction) and an H direction (second direction) are defined.
  • the V direction is the vertical direction
  • the H direction is the horizontal direction.
  • the V direction and the H direction are orthogonal to each other.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of the sputtering apparatus 1.
  • the sputtering apparatus 1 forms (stacks) a film of metal particles P on the surface of the wafer W, for example.
  • the sputtering apparatus 1 is an example of a processing apparatus and can be referred to as a film forming apparatus or a stacking apparatus.
  • the wafer W is an example of an object to be processed and can be referred to as an object.
  • the sputtering apparatus 1 has a chamber 11.
  • the chamber 11 is configured in a substantially cylindrical shape centering on a central axis along the V direction, and has a top wall 11a, a bottom wall 11b, and a peripheral wall 11c (side wall).
  • the top wall 11a and the bottom wall 11b are orthogonal to the V direction and extend along the H direction.
  • the bus bar of the peripheral wall 11c is along the V direction.
  • the chamber 11 forms a processing chamber R as a substantially cylindrical space.
  • the sputtering apparatus 1 is installed such that the central axis (V direction) of the chamber 11 is along the vertical direction.
  • the chamber 11 is an example of a container.
  • a target T can be disposed along the top wall 11a.
  • the target T is supported by the top wall 11a via a backing plate, for example.
  • the target T generates metal particles P.
  • the target T can be referred to as a particle emission source or a particle generation source.
  • the top wall 11a or the backing plate may be referred to as a discharge source arrangement part.
  • a magnet M can be disposed outside the processing chamber R of the sputtering apparatus 1 along the top wall 11a.
  • the target T generates metal particles P from a region close to the magnet M.
  • a stage 12 is provided at a position close to the bottom wall 11b.
  • the stage 12 supports the wafer W.
  • the stage 12 has a plate 12a, a shaft 12b, and a support portion 12c.
  • the plate 12a is configured in a disk shape, for example, and has a surface 12d orthogonal to the V direction.
  • the plate 12a supports the wafer W on the surface 12d so that the surface wa of the wafer W is along a surface orthogonal to the V direction.
  • the shaft 12b protrudes from the support portion 12c in the direction opposite to the V direction, and is connected to the plate 12a.
  • the plate 12a is supported by the support portion 12c via the shaft 12b.
  • the support portion 12c can change the position of the shaft 12b in the V direction.
  • the support portion 12c may have a mechanism that can change the fixing position (holding position) of the shaft 12b, or a motor that can electrically change the position in the V direction of the shaft 12b. And an actuator including a rotation / linear motion conversion mechanism and the like.
  • an actuator including a rotation / linear motion conversion mechanism and the like.
  • the positions of the shaft 12b and the plate 12a can be set in multiple stages or continuously (continuously variable).
  • the stage 12 (plate 12a) is an example of the workpiece placement unit.
  • the stage 12 can be referred to as a workpiece support unit, a position change unit, and a position adjustment unit.
  • a collimator 13 is disposed between the top wall 11a and the stage 12.
  • the collimator 13 is supported by the peripheral wall 11 c of the chamber 11.
  • the collimator 13 is configured in a substantially disc shape, and has a surface 13a and a surface 13b opposite to the surface 13a.
  • the surfaces 13a and 13b are orthogonal to the V direction and extend in a planar shape along the H direction.
  • the thickness direction of the collimator 13 is the V direction.
  • the collimator 13 is provided with a plurality of through holes 13c penetrating the surface 13a and the surface 13b.
  • the through hole 13c is opened to the target T side, that is, the top wall 11a side, and is opened to the wafer W side, that is, the stage 12 side.
  • the through-hole 13c has, for example, a circular cross section and extends along the V direction. That is, the through hole 13c is formed in a cylindrical shape (cylindrical surface shape).
  • the cross-sectional shape of the through hole 13c is not limited to a circle, and may be a polygonal shape such as a regular hexagon. Further, the through holes 13c may be arranged substantially equally at the same interval in the surface 13a (or in the surface 13b), and the arrangement interval and size (cross-sectional area, etc.) of the through holes 13c are determined by the location of the surface 13a. It may be different depending on.
  • the particles P are rectified in the V direction by passing through the through holes 13c extending along the V direction. Therefore, the collimator 13 is referred to as a rectifying device or a rectifying member.
  • the side surface 13d constituting the through hole 13c can be referred to as a rectifying unit.
  • the side surface 13d can also be referred to as a circumferential surface or an inner surface.
  • the surface 13a is an example of a first surface
  • the surface 13b is an example of a second surface.
  • the peripheral wall 11c of the chamber 11 is provided with a discharge port 11d.
  • a pipe (not shown) extending from the discharge port 11d is connected to, for example, a suction pump (vacuum pump, not shown).
  • a suction pump vacuum pump, not shown.
  • the inlet 11e is provided in the peripheral wall 11c of the chamber 11, for example.
  • a pipe (not shown) extending from the introduction port 11e is connected to, for example, a tank (not shown).
  • the tank contains an inert gas such as argon gas. The inert gas in the tank can be introduced into the processing chamber R.
  • a transparent window 11f is provided on the peripheral wall 11c of the chamber 11, for example.
  • the collimator 13 can be photographed through the window 11f by the camera 20 disposed outside the chamber 11. From the image taken by the camera 20, the state of the collimator 13 can be confirmed by image processing.
  • the transparent window 11f may be covered with a detachable or openable lid, a cover, a door, or the like.
  • the peripheral wall 11c may be provided with an opening (through hole) instead of the transparent window 11f, and may be provided with a lid capable of opening and closing the opening.
  • the lid, cover, door, etc. for example, can cover the window 11f or opening during the operation of the sputtering apparatus 1, and can open the window 11f or opening while the sputtering apparatus 1 is not operating.
  • the argon gas introduced into the processing chamber R is ionized and plasma is generated.
  • the argon ions collide with the target T for example, particles P of the metal material (film forming material) constituting the target T jump out from the lower surface ta of the target T. In this way, the target T releases the particles P.
  • the direction in which the particles P fly from the lower surface ta of the target T is distributed according to the cosine law (Lambert's cosine law). That is, the particles P flying from a certain point on the lower surface ta of the target T fly most in the normal direction (vertical direction, V direction) of the lower surface ta. Therefore, the normal direction is an example of a direction in which the target T arranged on the top wall 11a or the backing plate (emission source arrangement unit) emits at least one particle.
  • the number of particles flying in the direction inclined at an angle ⁇ with respect to the normal direction (crossing obliquely) is approximately proportional to the cosine (cos ⁇ ) of the number of particles flying in the normal direction.
  • the particle P is a fine particle of the metal material of the target T.
  • the particle P may be a particle of a substance such as a molecule, an atom, an atomic nucleus, an elementary particle, or a vapor (vaporized substance).
  • the particles P may contain cations P1 such as copper ions having a positive charge.
  • the collimator 13 is magnetized in order to deflect the positive ions P1 having such positive charges in the V direction.
  • the collimator 13 is magnetized so that the wafer W side, that is, the surface 13b side becomes the N pole, and the target T side, that is, the surface 13a side, becomes the S pole.
  • the collimator 13 is an example of a magnetized magnetic body and an example of a magnetic field generator.
  • the collimator 13 may be magnetized as a whole, or a part of the collimator 13, for example, the peripheral portion of the through hole 13 c may be partially magnetized.
  • FIG. 2 is a partial cross-sectional view including the through hole 13 c of the collimator 13. As shown in FIG. 2, the magnetized collimator 13 forms a magnetic field B from the surface 13b toward the surface 13a in the through hole 13c.
  • FIG. 3 is an explanatory view including a plan view of the collimator 13 and a partially enlarged view thereof.
  • the cation P1 receives the Lorentz force F by the magnetic field B formed in the through hole 13c, and turns in the V direction while spirally turning in the through hole 13c. Moving. At that time, the turning radius of the cation P1 decreases as it moves in the V direction.
  • the amount of displacement of the cation P1 in the H direction is a value corresponding to the H direction component of the velocity vector when entering the through hole 13c of the cation P1, but the cation P1 entering the through hole 13c It is deflected toward the focal point by the magnetic field B formed in 13c and converges.
  • the through hole 13c and the magnetic field B formed around it function as a magnetic lens for the positive ions P1.
  • the distance L can be adjusted or set by changing the position of the shaft 12b with respect to the support portion 12c of the stage 12, for example.
  • the focal point may be set at a predetermined position of the wafer W, such as the surface wa of the wafer W, or the focal point may be slightly above or below the V direction, that is, above or below in FIG. It may be set by shifting (offset).
  • offset compared with the case where the focal point of the magnetic lens of the through hole 13c is set on the surface wa of the wafer W, the arrival of the positive ions P1 corresponding to each of the through holes 13c on the surface wa of the wafer W, for example.
  • the range expands. Therefore, there may be a case where variations in film thickness depending on the location of the wafer W can be further reduced.
  • deposits of particles P may be deposited on the surface 13a and the side surface 13d of the collimator 13. This narrows the region through which the cation P1 can pass in the through hole 13c, so that the focus of the cation P1 may change with time. Further, even when the surface 13a and the side surface 13d are eroded due to the influence of plasma or the like, the focus of the cation P1 can change over time.
  • the state of the collimator 13 can be confirmed by an image taken by the camera 20 through the window 11f or the opening or by visual observation. Therefore, it is possible to change the distance L in accordance with the state of the collimator 13 and further reduce variations in film thickness depending on the location of the wafer W.
  • the collimator 13 is magnetized so that the magnetic field B from the surface 13b (second surface) side to the surface 13a (first surface) side is generated in the through hole 13c of the collimator 13. ing. Therefore, when the cation P1 passes through the through-hole 13c while turning spirally in the through-hole 13c, the turning radius becomes small, so that the cation P1 converges at a position away from the through-hole 13c in the V direction. To do. Therefore, for example, in addition to the original rectifying effect of the collimator 13 with respect to the particles P, the magnetic convergence effect with respect to positively charged particles such as the positive ions P1 can be obtained, so that variations in film thickness depending on the location of the wafer W are easily reduced. .
  • the magnetic field B may be a magnetic field from the surface 13a (first surface) side to the surface 13b (second surface) side. In this case, the same actions and effects as those described above can be obtained for the anions.
  • the collimator 13 is a magnetic body, that is, a magnetic field generation unit. Therefore, for example, a configuration capable of obtaining a magnetic focusing effect on the cation P1 can be configured relatively simply.
  • the distance between the collimator 13 and the plate 12a (processing object placement portion) of the stage 12 for example, the distance L between the surface 13b of the collimator 13 and the surface 12d of the plate 12a can be changed. Therefore, for example, variations in film thickness depending on the location of the wafer W can be suppressed.
  • the collimator 13A of the present embodiment has a configuration similar to that of the collimator 13 of the first embodiment. Therefore, also by this embodiment, the same effect
  • the present embodiment is different from the first embodiment in that the collimator 13A has an electromagnet.
  • the collimator 13A can be installed instead of the collimator 13 in the chamber 11 of the first embodiment, for example.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the collimator 13A of the present embodiment.
  • the collimator 13A includes a plurality of coils 16 wound around each of the plurality of through holes 13c.
  • the coil 16 is constituted by, for example, a winding wound with a copper wire or the like.
  • the coil 16 may have a coil bobbin.
  • the coil 16 can function as an electromagnet when a current is passed through a wiring or the like (not shown) provided in the collimator 13A. Therefore, also in this embodiment, the magnetic field which goes to the surface 13a side from the surface 13b side can be formed in the through-hole 13c. Further, according to the present embodiment, the strength of the magnetic field can be changed by changing the value of the current flowing through the coil 16. As the strength of the magnetic field changes, the distance to the focal point changes. Therefore, according to the present embodiment, for example, by changing the magnitude (current value) of the current flowing through the coil 16, the strength of the magnetic field generated in the through hole 13c is changed. It is possible to reduce the variation in film thickness due to the above.
  • the direction of the magnetic field generated in the coil 16 is changed by changing the direction of the current flowing through the coil 16, whereby the ions that are the targets of the above-described actions and effects of the magnetic field are either positive ions or negative ions. It can be switched between ions.
  • the coil 16 is an example of a magnetic field generator.
  • FIG. 5 is an exploded sectional view of the collimator 13A.
  • the collimator 13 ⁇ / b> A is configured by integrating a first component 14 (first member) and a second component 15 (second member).
  • the first component 14 located on the target T side is configured by ceramics having a relatively high resistance to plasma.
  • the second component 15 including (supporting) the coil 16 and the wiring (not shown) is made of a synthetic resin material (plastic or engineering plastic) having high moldability.
  • the coil 16 and the wiring can be relatively easily incorporated into the second component 15 by insert molding or the like.
  • the coil 16 is insert-molded, for example, housed in a recess provided in the second part 15, attached to a rod-like part provided in the second part 15, or bonded to the second part 15. It may be incorporated into the second component 15 by other than the above.
  • the collimator 13A may be configured so that the first component 14 and the second component 15 can be disassembled.
  • the connection between the first component 14 and the second component 15 can take various forms such as press-fitting, snap-fit, and connection via a coupler or component (not shown).
  • the second part 15 is removed from the collimator 13A (first part). 14) and can be replaced with a new second part 15. That is, in the collimator 13A, the second part 15 is a replacement part (consumable part).
  • the entire collimator 13A is a replacement part (consumable)
  • waste of materials and manufacturing and maintenance costs are likely to be reduced.
  • the strength of the magnetic field and thus the distance to the convergence position by the through-hole 13c Since the (focal length) can be changed, it is possible to reduce variations in film thickness depending on the location on the wafer W. Further, for example, it is possible to change the specifications such as the length and size of the through hole 13c.
  • the first part 14 may be a replacement part.
  • a plurality of first parts 14 having different dimensions, materials, and the like can be prepared, and the first parts 14 incorporated in the collimator 13A can be changed. Thereby, for example, specifications such as the length and size of the through hole 13c can be changed.
  • the first component 14 of the collimator 13 ⁇ / b> A includes a disk-shaped top wall portion 14 a and a columnar body 14 b extending from the top wall portion 14 a in the V direction.
  • the surface 14f of the body 14b is provided with a cylindrical recess 14d that is open in the V direction.
  • the top wall portion 14a is provided with a through hole 14c penetrating between the surface 14e and the concave portion 14d.
  • the through hole 14c is a part of the through hole 13c.
  • the body 14b is also a protruding portion protruding in the V direction from the top wall portion 14a.
  • the surface 14e of the top wall portion 14a is the surface 13a of the collimator 13A.
  • the second component 15 of the collimator 13A has a disk-like bottom wall portion 15a and a plurality of projecting portions 15b extending from the bottom wall portion 15a in the opposite direction to the V direction.
  • the protruding portion 15 b is accommodated in the recess 14 d provided in the first component 14.
  • the protruding portion 15b is provided with a through hole 15c continuous with the same diameter as the through hole 14c provided in the top wall portion 14a in a state where the first component 14 and the second component 15 are integrated.
  • the through hole 15c is a part of the through hole 13c of the second component 15 of the collimator 13A.
  • the body 14b of the first component 14 is accommodated in the gap 15d provided between the plurality of protruding portions 15b.
  • a surface 15e of the bottom wall portion 15a is a surface 13b of the collimator 13A.
  • the top wall portion 14a and the body 14b of the first component 14 cover the plurality of protruding portions 15b of the second component 15 from the target T side. That is, the first component 14 suppresses the second component 15 from being eroded by the plasma.
  • the first component 14 can be referred to as a cover or a protective member.
  • the collimator 13A includes the coil 16 wound around the through hole 13c. Therefore, for example, the strength of the magnetic field and the distance to the convergence position (focal length) by the through hole 13c can be changed depending on the magnitude (current value) of the current flowing through the coil 16, and therefore, depending on the location on the wafer W. Variations in film thickness can be reduced. In addition, for example, by changing the direction of the current flowing through the coil 16, the direction of the magnetic field is changed, and whether the ions to be subjected to the above-described actions and effects by the magnetic field are positive ions or negative ions, Can be switched.
  • the collimator 13A is configured by integrating the first component 14 and the second component 15. Therefore, since the functions can be divided between the first component 14 and the second component 15, two features that are trade-offs are easily achieved.
  • the first component 14 is a component having higher plasma resistance than the second component 15, for example, ceramic
  • the second component 15 is a component in which the coil 16 can be easily incorporated, for example, a synthetic resin material
  • the plasma resistance and manufacturability Are easier to achieve at a higher level.
  • the second component 15 may support a magnetic material such as a permanent magnet instead of the coil 16.
  • the collimator 13A is configured so that the second part 15 or the first part 14 can be replaced (detachable). Therefore, for example, compared to a case where the entire collimator 13A is replaced, waste of materials and manufacturing and maintenance costs are likely to be reduced.
  • the first component 14 has higher plasma resistance than the second component 15 and covers the second component 15 from the opposite side of the stage 12 (processing object placement portion), that is, from the target T side or the top wall 11a side. ing.
  • the first component 14 suppresses the second component 15 from being eroded by the plasma.
  • the collimator 13B of this modification has the same configuration as the collimator 13 of the first embodiment. Therefore, also by this modification, the same effect
  • the collimator 13B can be installed in place of the collimator 13 in the chamber 11 of the first embodiment, for example.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the collimator 13B of this modification.
  • the cross-sectional area of the cross section perpendicular to the V direction of the through hole 13c is gradually reduced from the surface 13a toward the surface 13b.
  • grains P in the said surface 13a tends to reduce.
  • Such an inclination of the through-hole 13c can be applied to the split type collimator 13A and other collimators as in the second embodiment.
  • the said embodiment is an example and is not intending limiting the range of invention.
  • the embodiment can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, combinations, and changes can be made without departing from the scope of the invention.
  • the embodiments are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
  • the configuration and shape of the embodiment can be partially exchanged.
  • the specifications (structure, type, direction, shape, size, length, width, thickness, height, angle, number, arrangement, position, material, etc.) of each configuration, shape, etc. are changed as appropriate.
  • the processing apparatus may be an apparatus other than a sputtering apparatus such as a CVD apparatus.

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Abstract

実施形態の処理装置は、容器と、被処理物配置部と、コリメータと、磁界発生部と、を備える。被処理物配置部は、容器内に設けられ、粒子が積層される被処理物が配置されうる。コリメータは、容器内に設けられ、第一面と、第一面とは反対側の第二面とを有し、第一面と第二面とを貫通する貫通孔が設けられる。磁界発生部は、容器内に設けられ、貫通孔内において第一面および第二面間に磁界を生じる。

Description

処理装置およびコリメータ
　実施形態は、処理装置およびコリメータに関する。
　従来、コリメータが設けられたスパッタ装置等の処理装置が知られている。
特開２００５－７２０２８号公報
　例えば、被処理物の場所による膜厚のばらつきが減るなど、より不都合の少ない新規な構成の処理装置およびコリメータが得られれば、有益である。
　実施形態の処理装置は、容器と、被処理物配置部と、コリメータと、磁界発生部と、を備える。被処理物配置部は、容器内に設けられ、粒子が積層される被処理物が配置されうる。コリメータは、容器内に設けられ、第一面と、第一面とは反対側の第二面とを有し、第一面と第二面とを貫通する貫通孔が設けられる。磁界発生部は、容器内に設けられ、貫通孔内において第一面および第二面間に磁界を生じる。
図１は、実施形態の処理装置の模式的かつ例示的な断面図である。 図２は、第１実施形態のコリメータの貫通孔を含む一部の模式的かつ例示的な断面図である。 図３は、第１実施形態のコリメータの平面図およびその一部の拡大図を含む模式的かつ例示的な説明図である。 図４は、第２実施形態のコリメータの模式的かつ例示的な断面図である。 図５は、第２実施形態のコリメータの模式的かつ例示的な分解断面図である。 図６は、変形例のコリメータの模式的かつ例示的な断面図である。
　以下、処理装置およびコリメータの例示的な実施形態が開示される。以下に示される実施形態の構成や制御（技術的特徴）、ならびに当該構成や制御によってもたらされる作用および結果（効果）は、一例である。図中には、説明の便宜上、Ｖ方向（第一の方向）およびＨ方向（第二の方向）が定義されている。Ｖ方向は垂直方向であり、Ｈ方向は水平方向である。Ｖ方向およびＨ方向は互いに直交している。
　また、以下の複数の実施形態には、同様の構成要素が含まれている。以下では、それら同様の構成要素には共通の符号が付与されるとともに、重複する説明が省略される場合がある。
＜第１実施形態＞
　図１は、スパッタ装置１の断面図である。スパッタ装置１は、例えば、ウエハＷの表面に、金属の粒子Ｐによる膜を形成する（積層する）。スパッタ装置１は、処理装置の一例であり、成膜装置や、積層装置と称されうる。ウエハＷは、被処理物の一例であり、物体と称されうる。
　スパッタ装置１は、チャンバ１１を有する。チャンバ１１は、Ｖ方向に沿った中心軸を中心とした略円筒状に構成され、天壁１１ａ、底壁１１ｂ、および周壁１１ｃ（側壁）を有する。天壁１１ａおよび底壁１１ｂは、Ｖ方向と直交し、Ｈ方向に沿って延びている。周壁１１ｃの母線は、Ｖ方向に沿っている。このチャンバ１１により、略円筒状の空間として、処理室Ｒが形成されている。スパッタ装置１は、例えば、チャンバ１１の中心軸（Ｖ方向）が鉛直方向に沿うように設置される。チャンバ１１は容器の一例である。
　スパッタ装置１の処理室Ｒ内には、天壁１１ａに沿う状態で、ターゲットＴが配置されうる。ターゲットＴは、例えば、バッキングプレートを介して、天壁１１ａに支持される。ターゲットＴは、金属の粒子Ｐを発生する。ターゲットＴは、粒子放出源あるいは粒子発生源と称されうる。天壁１１ａあるいはバッキングプレートは、放出源配置部と称されうる。
　スパッタ装置１の処理室Ｒ外には、天壁１１ａに沿う状態で、マグネットＭが配置されうる。ターゲットＴは、マグネットＭに近い領域から金属の粒子Ｐを発生する。
　スパッタ装置１の処理室Ｒ内には、底壁１１ｂに近い位置に、ステージ１２が設けられている。ステージ１２は、ウエハＷを支持する。ステージ１２は、プレート１２ａ、シャフト１２ｂ、および支持部１２ｃを有する。プレート１２ａは、例えば円板状に構成され、Ｖ方向と直交する面１２ｄを有する。プレート１２ａは、ウエハＷを、面１２ｄ上で、当該ウエハＷの面ｗａがＶ方向と直交する面に沿うように支持する。シャフト１２ｂは、支持部１２ｃからＶ方向の反対方向に突出し、プレート１２ａと接続されている。プレート１２ａは、シャフト１２ｂを介して支持部１２ｃに支持されている。支持部１２ｃは、シャフト１２ｂのＶ方向の位置を変更することができる。Ｖ方向の位置の変更に関し、支持部１２ｃは、シャフト１２ｂの固定位置（保持位置）を変更可能な機構を有してもよいし、シャフト１２ｂのＶ方向の位置を電気的に変更可能なモータや回転直動変換機構等を含むアクチュエータを有してもよい。シャフト１２ｂのＶ方向の位置が変化すると、プレート１２ａのＶ方向の位置も変化する。シャフト１２ｂおよびプレート１２ａの位置は、多段階あるいは無段階（連続可変）に設定されうる。ステージ１２（プレート１２ａ）は、被処理物配置部の一例である。ステージ１２は、被処理物支持部、位置変更部、位置調整部と称されうる。
　天壁１１ａとステージ１２との間には、コリメータ１３が配置される。コリメータ１３は、チャンバ１１の周壁１１ｃに支持される。コリメータ１３は、略円板状に構成され、面１３ａと、面１３ａの反対側の面１３ｂと、を有する。面１３ａ，１３ｂは、Ｖ方向と直交し、Ｈ方向に沿って平面状に延びている。コリメータ１３の厚さ方向は、Ｖ方向である。
　コリメータ１３には、面１３ａと面１３ｂとを貫通した複数の貫通孔１３ｃが設けられている。また、貫通孔１３ｃは、ターゲットＴ側、すなわち天壁１１ａ側に開放されるとともに、ウエハＷ側、すなわちステージ１２側に開放されている。
　貫通孔１３ｃは、例えば、円形断面を有し、Ｖ方向に沿って延びている。すなわち、貫通孔１３ｃは、円筒状（円筒面状）に構成されている。貫通孔１３ｃの断面形状は円形には限定されず、例えば正六角形等の多角形状等であってもよい。また、貫通孔１３ｃは、面１３ａ内（または面１３ｂ内）において同じ間隔で略均等に配置されてもよいし、貫通孔１３ｃの配置間隔や大きさ（断面積等）は、面１３ａの場所に応じて異なってもよい。
　このようなＶ方向に沿って延びる貫通孔１３ｃを通ることにより、粒子ＰはＶ方向に整流される。よって、コリメータ１３は、整流装置あるいは整流部材と称される。貫通孔１３ｃを構成する側面１３ｄは、整流部と称されうる。また、側面１３ｄは、周面あるいは内面とも称されうる。面１３ａは、第一面の一例であり、面１３ｂは、第二面の一例である。
　チャンバ１１の例えば周壁１１ｃには、排出口１１ｄが設けられている。排出口１１ｄから延びた配管（不図示）は、例えば、吸引ポンプ（真空ポンプ、不図示）に接続される。吸引ポンプの動作により処理室Ｒ内のガスが排出口１１ｄから排出され、処理室Ｒ内の圧力が低下する。吸引ポンプは、略真空状態となるまでガスを吸引することが可能である。
　チャンバ１１の例えば周壁１１ｃには、導入口１１ｅが設けられている。導入口１１ｅから延びた配管（不図示）は、例えば、タンク（不図示）に接続される。タンクには、例えばアルゴンガスのような不活性ガスが収容されている。タンク内の不活性ガスは、処理室Ｒ内に導入されうる。
　チャンバ１１の例えば周壁１１ｃには、透明な窓１１ｆが設けられている。チャンバ１１の外に配置されたカメラ２０により、窓１１ｆを通じて、コリメータ１３を撮影することができる。カメラ２０で撮影した画像から、コリメータ１３の状態を、画像処理により、確認することができる。なお、透明な窓１１ｆは、着脱可能あるいは開閉可能な蓋や、カバー、扉等で覆われてもよい。また、周壁１１ｃには、透明な窓１１ｆに替えて開口部（貫通穴）が設けられるとともに、開口部を開閉可能な蓋が設けられてもよい。蓋や、カバー、扉等は、例えば、スパッタ装置１の動作中には窓１１ｆあるいは開口部を覆い、スパッタ装置１が動作していない状態で窓１１ｆあるいは開口部を開放しうる。
　上述したような構造のスパッタ装置１にあっては、ターゲットＴに電圧が印加されると、処理室Ｒの内部に導入されたアルゴンガスがイオン化し、プラズマが発生する。アルゴンイオンがターゲットＴに衝突することにより、例えばターゲットＴの下面ｔａから、当該ターゲットＴを構成する金属材料（成膜材料）の粒子Ｐが飛び出す。このようにして、ターゲットＴは、粒子Ｐを放出する。
　なお、ターゲットＴの下面ｔａから粒子Ｐ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、ターゲットＴの下面ｔａのある一点から飛ぶ粒子Ｐは、当該下面ｔａの法線方向（鉛直方向、Ｖ方向）に最も多く飛ぶ。よって、法線方向は、天壁１１ａまたはバッキングプレート（放出源配置部）に配置されたターゲットＴが少なくとも一つの粒子を放出する方向、の一例である。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、当該法線方向に飛ぶ粒子の数の余弦（ｃｏｓθ）におおよそ比例する。
　粒子Ｐは、ターゲットＴの金属材料の微小な粒である。粒子Ｐは、分子や、原子、原子核、素粒子、蒸気（気化した物質）のような、物質の粒子であっても良い。また、粒子Ｐには、正電荷を有した銅イオン等の陽イオンＰ１が含まれる場合がある。
　本実施形態では、このような正電荷を有した陽イオンＰ１をＶ方向に偏向するため、コリメータ１３が磁化されている。コリメータ１３は、一例として、ウエハＷ側、すなわち面１３ｂ側がＮ極となり、ターゲットＴ側、すなわち面１３ａ側がＳ極となるように、磁化されている。コリメータ１３は、磁化された磁性体の一例であり、磁界発生部の一例である。コリメータ１３は、全体的に磁化されてもよいし、コリメータ１３の一部、例えば貫通孔１３ｃの周縁部が、部分的に磁化されてもよい。
　図２は、コリメータ１３の貫通孔１３ｃを含む一部の断面図である。図２に示されるように、磁化されたコリメータ１３により、貫通孔１３ｃ内には、面１３ｂから面１３ａに向かう磁界Ｂが形成される。
　図３は、コリメータ１３の平面図およびその一部の拡大図を含む説明図である。図３の拡大図中に示されるように、陽イオンＰ１は、貫通孔１３ｃ内に形成された磁界Ｂによってローレンツ力Ｆを受けて、当該貫通孔１３ｃ内で螺旋状に旋回しながらＶ方向に移動する。その際、陽イオンＰ１の旋回半径は、Ｖ方向に移動するにつれて小さくなる。貫通孔１３ｃに入った陽イオンＰ１は、全て、磁界Ｂによりこのような力を受けるため、貫通孔１３ｃを出た後、貫通孔１３ｃの略直下で面１３ｂからＶ方向に離れた１点（焦点、不図示）に向かう。陽イオンＰ１のＨ方向のずれ量は、陽イオンＰ１の貫通孔１３ｃに入る際の速度ベクトルのＨ方向成分に応じた値となるものの、貫通孔１３ｃに入った陽イオンＰ１は、当該貫通孔１３ｃ内に形成されている磁界Ｂにより焦点に向けて偏向され、収束する。コリメータ１３では、貫通孔１３ｃおよびその周囲に形成された磁界Ｂが、陽イオンＰ１の磁気レンズとして機能する。本実施形態によれば、粒子Ｐに対するコリメータ１３の本来の整流効果に加えて、磁気レンズによる磁気的な収束効果が得られる分、ウエハＷの場所による膜厚のばらつきを低減するように調整することができる。
　したがって、コリメータ１３とステージ１２との距離、例えば、図１に示されるようなコリメータ１３の面１３ｂとステージ１２の面１２ｄとの距離Ｌを、適宜に調整あるいは設定することにより、陽イオンＰ１を、ウエハＷ上に適宜に収束させることができる。距離Ｌは、例えば、ステージ１２の支持部１２ｃに対するシャフト１２ｂの位置の変更により、調整あるいは設定することができる。
　ここで、焦点は、ウエハＷの面ｗａなど、ウエハＷの所定の位置に合わせてもよいし、当該焦点は、ウエハＷからＶ方向の一方または他方、すなわち図１の上方あるいは下方に、僅かにずらして（オフセットさせて）設定してもよい。オフセットされた場合、ウエハＷの表面ｗａ上に貫通孔１３ｃの磁気レンズの焦点が設定された場合に比べて、ウエハＷの例えば表面ｗａにおける、貫通孔１３ｃのそれぞれに対応した陽イオンＰ１の到達範囲が広がる。よって、ウエハＷの場所による膜厚のばらつきをより低減できる場合がある。
　また、例えば、比較的長期間に亘って成膜処理が行われたような場合、コリメータ１３の面１３ａや側面１３ｄには、粒子Ｐのデポジットが堆積する場合がある。これにより、貫通孔１３ｃ中で陽イオンＰ１が通過可能な領域が狭まるため、陽イオンＰ１の焦点が経時的に変化する虞がある。また、プラズマの影響等により、面１３ａや側面１３ｄが侵食されたような場合も、陽イオンＰ１の焦点が経時的に変化する原因となりうる。この点、本実施形態では、窓１１ｆあるいは開口部を介したカメラ２０による撮影画像、あるいは目視により、コリメータ１３の状態を確認することができる。よって、コリメータ１３の状態に応じて距離Ｌを変更し、ウエハＷの場所による膜厚のばらつきをより低減するようなことが可能となる。
　以上、説明したように、本実施形態では、コリメータ１３の貫通孔１３ｃ内において面１３ｂ（第二面）側から面１３ａ（第一面）側に向かう磁界Ｂが生じるよう、コリメータ１３が磁化されている。よって、陽イオンＰ１が、貫通孔１３ｃ内で螺旋状に旋回しながら貫通孔１３ｃを通る際に、旋回半径が小さくなるため、陽イオンＰ１は、貫通孔１３ｃからＶ方向に離れた位置に収束する。よって、例えば、粒子Ｐに対するコリメータ１３の本来の整流効果に加えて、陽イオンＰ１等の正電荷粒子に対する磁気的な収束効果が得られる分、ウエハＷの場所による膜厚のばらつきが低減されやすい。
　なお、磁界Ｂは、面１３ａ（第一面）側から面１３ｂ（第二面）側へ向かう磁界であってもよい。この場合、陰イオンに対して、上述した作用および効果と同様の作用および効果が得られる。
　また、本実施形態では、コリメータ１３は磁性体、すなわち磁界発生部である。よって、例えば、陽イオンＰ１に対する磁気的な収束効果が得られる構成を、比較的簡素に構成することができる。
　また、コリメータ１３とステージ１２のプレート１２ａ（被処理物配置部）との距離、例えば、コリメータ１３の面１３ｂとプレート１２ａの面１２ｄとの距離Ｌを変更することができる。よって、例えば、ウエハＷの場所による膜厚のばらつきを抑制することができる。
＜第２実施形態＞
　本実施形態のコリメータ１３Ａは、上記第１実施形態のコリメータ１３と同様の構成を有する。よって、本実施形態によっても、当該同様の構成に基づく同様の作用および結果（効果）が得られる。ただし、本実施形態では、コリメータ１３Ａが電磁石を有している点が、上記第１実施形態と相違している。コリメータ１３Ａは、例えば、第１実施形態のチャンバ１１内に、コリメータ１３に替えて設置されうる。
　図４は、本実施形態のコリメータ１３Ａの断面図である。図４に示されるように、コリメータ１３Ａは、複数の貫通孔１３ｃのそれぞれの周囲に巻かれた複数のコイル１６を有している。コイル１６は、例えば、銅線等が巻かれた巻線によって構成されている。また、コイル１６は、コイルボビンを有してもよい。
　コイル１６は、コリメータ１３Ａ中に設けられた不図示の配線等を通じて電流が流されることにより、電磁石として機能することができる。よって、本実施形態においても、貫通孔１３ｃに、面１３ｂ側から面１３ａ側に向かう磁界を形成することができる。また、本実施形態によれば、コイル１６に流れる電流値を変更することにより、磁界の強さを変更することができる。磁界の強さが変化すると、焦点までの距離が変化する。よって、本実施形態によれば、例えば、コイル１６に流れる電流の大きさ（電流値）を変更することにより、貫通孔１３ｃに生じる磁界の強さを変更し、これにより、ウエハＷ上の場所による膜厚のばらつきを低減することが可能となる。また、コイル１６を流れる電流の向きを変更することにより、コイル１６に生じる磁界の向きを変更し、これにより、磁界による上述した作用および効果の対象とするイオンを、陽イオンとするかあるいは陰イオンとするかを、切り替えることができる。コイル１６は、磁界発生部の一例である。
　図５は、コリメータ１３Ａの分解断面図である。図４，５に示されるように、本実施形態では、コリメータ１３Ａは、第一部品１４（第一部材）と第二部品１５（第二部材）とが一体化されて構成されている。例えば、ターゲットＴ側に位置される第一部品１４は、プラズマに対する耐性が比較的高いセラミクスによって構成される。他方、コイル１６や配線（不図示）を包含する（支持する）第二部品１５は、成形性の高い合成樹脂材料（プラスチック、エンジニアリングプラスチック）によって構成される。この場合、コイル１６や配線は、インサート成形等により、第二部品１５に比較的容易に組み込まれうる。なお、コイル１６は、例えば、第二部品１５に設けられた凹部に収容されたり、第二部品１５に設けられた棒状部に装着されたり、第二部品１５に接着されたりするなど、インサート成形以外によって第二部品１５に組み込まれてもよい。
　また、コリメータ１３Ａは、第一部品１４と第二部品１５とを分解できるように構成されてもよい。この場合、第一部品１４と第二部品１５との結合は、例えば、圧入や、スナップフィット、結合具や部品（不図示）を介しての結合等、種々の形態をとりうる。このような構成により、例えば、第二部品１５がプラズマによって侵食されたりデポジットの堆積により貫通孔１３ｃが狭くなったりしたような場合にあっては、第二部品１５をコリメータ１３Ａから（第一部品１４から）取り外して、新しい第二部品１５に交換することができる。すなわち、コリメータ１３Ａのうち、第二部品１５が交換部品（消耗品）となる。こうすれば、コリメータ１３Ａの全体が交換部品（消耗品）となる場合に比べて、例えば、材料の無駄や、製造やメンテナンスのコストが減りやすい。また、例えば、異なるスペックのコイル１６を含む複数の第二部品１５を準備し、コリメータ１３Ａに組み込む第二部品１５を変更することにより、磁界の強さ、ひいては貫通孔１３ｃによる収束位置までの距離（焦点距離）を変更することができるため、ウエハＷ上の場所による膜厚のばらつきを低減することが可能となる。また、例えば、貫通孔１３ｃの長さや大きさ等のスペックを変更することも可能である。
　第一部品１４を交換部品としてもよい。この場合、例えば、寸法や材質等が異なる複数の第一部品１４を準備し、コリメータ１３Ａに組み込む第一部品１４を変更することができる。これにより、例えば、貫通孔１３ｃの長さや大きさ等のスペックを変更することができる。
　図５に示されるように、コリメータ１３Ａの第一部品１４は、円板状の天壁部１４ａと、当該天壁部１４ａからＶ方向に延びた円柱状のボディ１４ｂと、を有する。ボディ１４ｂの面１４ｆには、Ｖ方向に向けて開放された円筒状の凹部１４ｄが設けられている。天壁部１４ａには、面１４ｅと凹部１４ｄとの間を貫通した貫通孔１４ｃが設けられている。貫通孔１４ｃは、貫通孔１３ｃの一部である。ボディ１４ｂは、換言すれば、天壁部１４ａからＶ方向に突出した突出部でもある。天壁部１４ａの面１４ｅは、コリメータ１３Ａの面１３ａである。
　また、コリメータ１３Ａの第二部品１５は、円板状の底壁部１５ａと、当該底壁部１５ａからＶ方向の反対方向に延びた複数の突出部１５ｂと、を有する。第一部品１４と第二部品１５とが一体化された状態では、突出部１５ｂは、第一部品１４に設けられた凹部１４ｄに収容される。突出部１５ｂには、第一部品１４と第二部品１５とが一体化された状態で天壁部１４ａに設けられた貫通孔１４ｃと同じ径で連なる貫通孔１５ｃが設けられている。貫通孔１５ｃは、コリメータ１３Ａの第二部品１５の貫通孔１３ｃの一部である。また、第一部品１４と第二部品１５とが一体化された状態では、複数の突出部１５ｂの間に設けられた隙間１５ｄには、第一部品１４のボディ１４ｂが収容される。底壁部１５ａの面１５ｅは、コリメータ１３Ａの面１３ｂである。
　図４におけるＶ方向との対比から明らかとなるように、第一部品１４の天壁部１４ａおよびボディ１４ｂは、第二部品１５の複数の突出部１５ｂを、ターゲットＴ側から覆っている。すなわち、第一部品１４により、第二部品１５がプラズマによって侵食されるのが、抑制される。第一部品１４は、カバーあるいは保護部材と称されうる。
　以上、説明したように、本実施形態では、コリメータ１３Ａは、貫通孔１３ｃの周囲に巻かれたコイル１６を含む。よって、例えば、コイル１６に流す電流の大きさ（電流値）により磁界の強さ、ひいては貫通孔１３ｃによる収束位置までの距離（焦点距離）を変更することができるため、ウエハＷ上の場所による膜厚のばらつきを低減することが可能となる。また、例えば、コイル１６に流す電流の向きを変更することにより、磁界の向きを変更し、磁界による上述した作用および効果の対象とするイオンを、陽イオンとするか陰イオンとするかを、切り替えることができる。
　また、コリメータ１３Ａは、第一部品１４と、第二部品１５とが一体化されて構成されている。よって、第一部品１４と第二部品１５とで機能を分けることができるため、トレードオフとなる二つの特徴が両立されやすい。例えば、第一部品１４がプラズマ耐性が第二部品１５よりも高い部品、例えばセラミックであり、第二部品１５がコイル１６を組み込みやすい部品、例えば合成樹脂材料である場合、プラズマ耐性と製造性とがより高いレベルで両立されやすい。なお、第二部品１５には、コイル１６に替えて例えば永久磁石等の磁性体が支持されてもよい。
　また、コリメータ１３Ａは、第二部品１５あるいは第一部品１４を交換可能（着脱可能）に構成されている。よって、例えば、コリメータ１３Ａの全体を交換する場合に比べて、材料の無駄や、製造やメンテナンスのコストが減りやすい。
　また、第一部品１４は、第二部品１５よりもプラズマ耐性が高く、第二部品１５をステージ１２（被処理物配置部）の反対側、すなわちターゲットＴ側、あるいは天壁１１ａ側から、覆っている。よって、例えば、第一部品１４により、第二部品１５がプラズマによって侵食されるのが、抑制される。
＜変形例＞
　本変形例のコリメータ１３Ｂは、上記第１実施形態のコリメータ１３と同様の構成を有する。よって、本変形例によっても、当該同様の構成に基づく同様の作用および結果（効果）が得られる。コリメータ１３Ｂは、例えば、第１実施形態のチャンバ１１内に、コリメータ１３に替えて設置されうる。
　図６は、本変形例のコリメータ１３Ｂの断面図である。図６に示されるように、本変形例のコリメータ１３Ｂは、貫通孔１３ｃのＶ方向と直交する断面の断面積が、面１３ａから面１３ｂに向かうにつれて漸減している。これにより、面１３ａの面積が小さくなるため、当該面１３ａにおける粒子Ｐのデポジットの堆積量が減りやすい。
　貫通孔１３ｃのこのような傾斜は、上記第２実施形態のような、分割タイプのコリメータ１３Ａや、他のコリメータにも適用可能である。
　以上、本発明の実施形態を例示したが、上記実施形態は一例であって、発明の範囲を限定することは意図していない。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、組み合わせ、変更を行うことができる。実施形態は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、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。また、実施形態の構成や形状は、部分的に入れ替えて実施することも可能である。また、各構成や形状等のスペック（構造や、種類、方向、形状、大きさ、長さ、幅、厚さ、高さ、角度、数、配置、位置、材質等）は、適宜に変更して実施することができる。例えば、処理装置は、ＣＶＤ装置等のスパッタ装置以外の装置であってもよい。

Claims (13)

  1. 　容器と、
    　前記容器内に設けられ、粒子が積層される被処理物が配置されうる被処理物配置部と、
    　前記容器内に設けられ、第一面と、前記第一面とは反対側の第二面とを有し、前記第一面と前記第二面とを貫通する貫通孔が設けられた、コリメータと、
    　前記容器内に設けられ、前記貫通孔内において前記第一面および第二面間に磁界を生じる磁界発生部と、
    　を備えた、処理装置。
  2. 　前記第二面は、前記被処理物配置部に前記被処理物が配置された場合に当該被処理物と面する、請求項１に記載の処理装置。
  3. 　前記磁界は、前記貫通孔内において前記第二面側から前記第一面側に向かう磁界であるか、あるいは前記貫通孔内において前記第一面側から前記第二面側へ向かう磁界である、請求項１に記載の処理装置。
  4. 　前記磁界発生部は、磁化方向が前記貫通孔の貫通方向に沿った磁性体を含む、請求項１に記載の処理装置。
  5. 　前記磁界発生部は、前記貫通孔を囲うように巻かれたコイルを含む、請求項１に記載の処理装置。
  6. 　前記コリメータは、第一部品と、前記第一部品と一体化され前記磁界発生部を支持した第二部品と、を有した、請求項１に記載の処理装置。
  7. 　前記コリメータは、前記第二部品を交換可能に構成された、請求項６に記載の処理装置。
  8. 　前記第二部品は合成樹脂材料を含む、請求項６に記載の処理装置。
  9. 　前記第一部品は、前記第二部品よりもプラズマ耐性が高く、前記第二部品を前記被処理物配置部の反対側から覆った、請求項６に記載の処理装置。
  10. 　前記第一部品は、セラミックを含む、請求項６に記載の処理装置。
  11. 　前記コリメータと前記被処理物配置部との距離を変更可能に構成された、請求項１に記載の処理装置。
  12. 　前記貫通孔の貫通方向と直交する断面における断面積は、前記第一面から前記第二面に向かうにつれて漸減した、請求項２に記載の処理装置。
  13. 　第一面と、
    　前記第一面とは反対側の第二面と、
    　前記第一面と前記第二面との間を貫通する貫通孔内において前記第一面および前記第二面間に磁界を生じさせる磁界発生部と、
    　を有した、コリメータ。
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