WO2017158980A1 - 処理装置、スパッタ装置、及びコリメータ - Google Patents

処理装置、スパッタ装置、及びコリメータ Download PDF

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視紅磨 加藤
徳博 青山
貴洋 寺田
祥典 徳田
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    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
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    • H10P14/40—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of conductive or resistive materials
    • H10P14/42—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of conductive or resistive materials using a gas or vapour

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to a processing apparatus, a sputtering apparatus, and a collimator.
  • a sputtering apparatus for depositing metal on a semiconductor wafer has a collimator for aligning the direction of metal particles to be deposited.
  • the collimator has walls that form a large number of through holes, and allows particles flying in a substantially vertical direction to an object to be processed, such as a semiconductor wafer, to pass therethrough and blocks particles flying obliquely.
  • Various conditions are related to a process such as sputtering, and the process results change as the conditions change.
  • a processing apparatus includes an object placement unit, a generation source placement unit, a collimator, and a temperature adjustment unit.
  • the object placement unit is configured to place an object.
  • the generation source arrangement unit is arranged at a position separated from the object arrangement unit, and is configured such that a particle generation source capable of emitting particles toward the object is arranged.
  • the collimator is configured to be disposed between the object placement unit and the generation source placement unit, has a plurality of walls, and is formed by the plurality of walls from the object placement unit to the generation source placement unit. A plurality of through-holes extending in the direction toward the head are formed.
  • the temperature adjusting unit is configured to adjust the temperature of the collimator.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a sputtering apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a plan view showing the collimator of the first embodiment.
  • FIG. 3 is a sectional view showing a part of the sputtering apparatus of the first embodiment along the line F3-F3 in FIG.
  • FIG. 4 is a perspective view schematically showing one wall of the first embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing one wall of the first embodiment.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a part of the sputtering apparatus according to the second embodiment.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing a sputtering apparatus according to the third embodiment.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing a part of the sputtering apparatus of the third embodiment.
  • a vertically upward direction is defined as an upward direction and a vertically downward direction is defined as a downward direction.
  • a plurality of expressions may be described for the constituent elements according to the embodiment and the description of the elements. Other expressions that are not described may be applied to the components and descriptions in which a plurality of expressions are made. Furthermore, the constituent elements that are not expressed in a plurality of expressions and descriptions may be expressed in other ways that are not described.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a sputtering apparatus 1 according to the first embodiment.
  • the sputtering apparatus 1 is an example of a processing apparatus, and may be referred to as, for example, a semiconductor manufacturing apparatus, a manufacturing apparatus, a processing apparatus, or an apparatus.
  • the sputtering apparatus 1 is an apparatus for performing magnetron sputtering, for example.
  • the sputtering apparatus 1 forms a film with metal particles on the surface of the semiconductor wafer 2.
  • the semiconductor wafer 2 is an example of an object, and may be referred to as a target, for example. Note that the sputtering apparatus 1 may form a film on another target, for example.
  • the sputtering apparatus 1 includes a chamber 11, a target 12, a stage 13, a magnet 14, a shielding member 15, a collimator 16, a pump 17, a tank 18, and a temperature adjustment device 19.
  • the chamber 11 is an example of a container.
  • the target 12 is an example of a particle generation source.
  • the collimator 16 may also be referred to as a shielding component, a rectifying component, or a direction adjusting component, for example.
  • the pump 17 may also be referred to as a pressure adjusting unit, a gas removing unit, or a suction unit, for example.
  • the temperature adjustment device 19 is an example of a temperature adjustment unit.
  • an X axis, a Y axis, and a Z axis are defined.
  • the X axis, the Y axis, and the Z axis are orthogonal to each other.
  • the X axis is along the width of the chamber 11.
  • the Y axis is along the depth (length) of the chamber 11.
  • the Z axis is along the height of the chamber 11. In the following description, the Z axis is assumed to be along the vertical direction. Note that the Z axis of the sputtering apparatus 1 may cross obliquely with respect to the vertical direction.
  • the chamber 11 is formed in a sealable box shape.
  • the chamber 11 includes an upper wall 21, a bottom wall 22, a side wall 23, a discharge port 24, and an introduction port 25.
  • the upper wall 21 can also be referred to as a backing plate, a mounting portion, or a holding portion, for example.
  • the upper wall 21 and the bottom wall 22 are arranged to face each other in the direction along the Z axis (vertical direction).
  • the upper wall 21 is located above the bottom wall 22 with a predetermined interval.
  • the side wall 23 is formed in a cylindrical shape extending in the direction along the Z axis, and connects the upper wall 21 and the bottom wall 22.
  • a processing chamber 11 a is provided inside the chamber 11.
  • the processing chamber 11a can also be referred to as the inside of a container.
  • the inner surfaces of the upper wall 21, the bottom wall 22, and the side wall 23 form a processing chamber 11a.
  • the processing chamber 11a can be hermetically closed. In other words, the processing chamber 11a can be sealed.
  • the airtightly closed state is a state in which no gas moves between the inside and outside of the processing chamber 11a, and the discharge port 24 and the introduction port 25 may be opened in the processing chamber 11a.
  • the target 12, the stage 13, the shielding member 15, and the collimator 16 are disposed in the processing chamber 11a.
  • the target 12, the stage 13, the shielding member 15, and the collimator 16 are accommodated in the chamber 11.
  • the target 12, the stage 13, the shielding member 15, and the collimator 16 may be partially located outside the processing chamber 11a.
  • the discharge port 24 opens to the processing chamber 11 a and is connected to the pump 17.
  • the pump 17 is, for example, a dry pump. When the pump 17 sucks the gas in the processing chamber 11a from the discharge port 24, the atmospheric pressure in the processing chamber 11a can be lowered. The pump 17 may vacuum the processing chamber 11a.
  • the inlet 25 opens into the processing chamber 11a and is connected to the tank 18.
  • the tank 18 contains an inert gas such as argon gas. Argon gas can be introduced from the tank 18 through the inlet 25 into the processing chamber 11a.
  • the tank 18 has a valve capable of stopping the introduction of argon gas.
  • the target 12 is, for example, a disk-shaped metal plate used as a particle generation source.
  • the target 12 may be formed in other shapes.
  • the target 12 is made of, for example, copper.
  • the target 12 may be made of other materials.
  • the target 12 is attached to the attachment surface 21 a of the upper wall 21 of the chamber 11.
  • the upper wall 21 that is a backing plate is used as a coolant and an electrode for the target 12.
  • the chamber 11 may have a backing plate as a separate part from the upper wall 21.
  • the mounting surface 21a of the upper wall 21 is an inner surface of the upper wall 21 that is directed downward and formed substantially flat.
  • the target 12 is disposed on the mounting surface 21a.
  • the upper wall 21 is an example of a generation source arrangement unit.
  • the source arrangement unit is not limited to an independent member or part, and may be a specific position on a certain member or part.
  • the target 12 has a lower surface 12a.
  • the lower surface 12a is a substantially flat surface facing downward.
  • FIG. 1 shows the plasma P by a two-dot chain line.
  • the magnet 14 is located outside the processing chamber 11a.
  • the magnet 14 is movable along the upper wall 21 and the target 12.
  • the plasma P is generated near the magnet 14. For this reason, the target 12 is located between the magnet 14 and the plasma P.
  • the target 12 can emit particles C.
  • the particle C includes a copper ion, a copper atom, and a copper molecule.
  • the direction in which the particles C fly from the lower surface 12a of the target 12 is distributed according to the cosine law (Lambert's cosine law). That is, the particles C flying from one point on the lower surface 12a fly most in the normal direction (vertical direction) of the lower surface 12a.
  • the number of particles flying in a direction inclined at an angle ⁇ with respect to the normal direction (crossing diagonally) is roughly proportional to the cosine (cos ⁇ ) of the number of particles flying in the normal direction.
  • Particle C is an example of a particle in the present embodiment, and is a fine particle of a film forming material that constitutes the target 12.
  • the particles may be various particles constituting a substance or energy rays such as molecules, atoms, ions, nuclei, electrons, elementary particles, vapor (vaporized substance), and electromagnetic waves (photons).
  • the stage 13 is disposed on the bottom wall 22 of the chamber 11.
  • the stage 13 is disposed away from the upper wall 21 and the target 12 in the direction along the Z axis.
  • the stage 13 has a placement surface 13a.
  • the mounting surface 13 a of the stage 13 supports the semiconductor wafer 2.
  • the semiconductor wafer 2 is formed in a disk shape, for example.
  • the semiconductor wafer 2 may be formed in other shapes.
  • the mounting surface 13a of the stage 13 is a substantially flat surface facing upward.
  • the mounting surface 13a is disposed away from the mounting surface 21a of the upper wall 21 in the direction along the Z axis, and faces the mounting surface 21a.
  • the semiconductor wafer 2 is arranged on such a mounting surface 13a.
  • the stage 13 is an example of an object placement unit.
  • the object placement unit is not limited to an independent member or part, and may be a specific position on a certain member or part.
  • the stage 13 is movable in the direction along the Z axis, that is, in the vertical direction.
  • the stage 13 has a heater and can heat the semiconductor wafer 2 disposed on the mounting surface 13a. Furthermore, the stage 13 is also used as an electrode.
  • the shielding member 15 is formed in a substantially cylindrical shape.
  • the shielding member 15 covers a part of the side wall 23 and a gap between the side wall 23 and the semiconductor wafer 2.
  • the shielding member 15 may hold the semiconductor wafer 2.
  • the shielding member 15 suppresses the particles C emitted from the target 12 from adhering to the bottom wall 22 and the side wall 23.
  • the collimator 16 is disposed between the mounting surface 21a of the upper wall 21 and the mounting surface 13a of the stage 13 in the direction along the Z axis. According to another expression, the collimator 16 is disposed between the target 12 and the semiconductor wafer 2 in the direction along the Z axis (vertical direction). The direction along the Z axis and the vertical direction are directions from the mounting surface 21 a of the upper wall 21 toward the placement surface 13 a of the stage 13. The collimator 16 is attached to the side wall 23 of the chamber 11, for example. The collimator 16 may be supported by the shielding member 15.
  • the distance between the collimator 16 and the mounting surface 21 a of the upper wall 21 is shorter than the distance between the collimator 16 and the mounting surface 13 a of the stage 13.
  • the collimator 16 is closer to the mounting surface 21 a of the upper wall 21 than the mounting surface 13 a of the stage 13.
  • the arrangement of the collimator 16 is not limited to this.
  • FIG. 2 is a plan view showing the collimator 16 of the first embodiment.
  • the collimator 16 includes a frame 31 and a rectifying unit 32.
  • the frame 31 may also be referred to as an outer edge portion, a holding portion, a support portion, or a wall, for example.
  • the frame 31 is a wall formed in a cylindrical shape extending in the direction along the Z axis.
  • the frame 31 is not limited to this, and may be formed in other shapes such as a rectangle.
  • the frame 31 has an inner peripheral surface 31a and an outer peripheral surface 31b.
  • the inner peripheral surface 31 a of the frame 31 is a curved surface that faces the radial direction of the cylindrical frame 31, and faces the central axis of the cylindrical frame 31.
  • the outer peripheral surface 31b is located on the opposite side of the inner peripheral surface 31a. In the XY plane, the area of the portion surrounded by the outer peripheral surface 31 b of the frame 31 is larger than the cross-sectional area of the semiconductor wafer 2.
  • the frame 31 covers a part of the side wall 23. Between the upper wall 21 and the stage 13 in the direction along the Z axis, the side wall 23 is covered with the shielding member 15 and the frame 31 of the collimator 16. The frame 31 suppresses the particles C emitted from the target 12 from adhering to the side wall 23.
  • the rectification unit 32 is provided inside the cylindrical frame 31 in the XY plane.
  • the rectifying unit 32 is connected to the inner peripheral surface 31 a of the frame 31.
  • the frame 31 and the rectifying unit 32 are made integrally. Note that the rectifying unit 32 may be a separate component from the frame 31.
  • the rectification unit 32 is separated from the upper wall 21 and away from the stage 13 in the direction along the Z-axis.
  • the rectifying unit 32 has a plurality of walls 35.
  • the wall 35 may also be referred to as a plate or a shielding part, for example.
  • the rectifying unit 32 forms a plurality of through holes 37 by a plurality of walls 35.
  • the plurality of through holes 37 are hexagonal holes extending in a direction (vertical direction) along the Z axis.
  • the plurality of walls 35 form an aggregate (honeycomb structure) of a plurality of hexagonal cylinders having through-holes 37 formed therein.
  • the through-hole 37 extending in the direction along the Z axis can pass an object such as the particle C moving in the direction along the Z axis.
  • the through hole 37 may be formed in other shapes.
  • the rectifying unit 32 has an upper end 32a and a lower end 32b.
  • the upper end portion 32 a is one end portion in the direction along the Z axis of the rectifying unit 32 and faces the attachment surface 21 a of the target 12 and the upper wall 21.
  • the lower end 32 b is the other end of the rectifying unit 32 in the direction along the Z axis, and faces the semiconductor wafer 2 supported by the stage 13 and the mounting surface 13 a of the stage 13.
  • the through-hole 37 is provided from the upper end portion 32 a to the lower end portion 32 b of the rectifying unit 32. That is, the through-hole 37 is a hole that opens toward the target 12 and opens toward the semiconductor wafer 2 supported by the stage 13.
  • Each of the plurality of walls 35 is a substantially rectangular (quadrangle) plate extending in the direction along the Z axis.
  • the wall 35 may extend in a direction that obliquely intersects the direction along the Z axis.
  • the wall 35 has an upper end portion 35a and a lower end portion 35b.
  • the upper end portion 35 a of the wall 35 is one end portion in the direction along the Z axis of the wall 35, and faces the attachment surface 21 a of the target 12 and the upper wall 21.
  • the upper end portions 35 a of the plurality of walls 35 form the upper end portion 32 a of the rectifying unit 32.
  • the upper end portion 32a of the rectifying unit 32 is formed to be substantially flat.
  • the upper end portion 32a may be recessed in a curved shape with respect to the target 12 and the mounting surface 21a of the upper wall 21, for example.
  • the upper end portion 32 a may be curved so as to be separated from the target 12 and the mounting surface 21 a of the upper wall 21.
  • the lower end 35 b of the wall 35 is the other end in the direction along the Z axis of the wall 35, and faces the semiconductor wafer 2 supported by the stage 13 and the mounting surface 13 a of the stage 13.
  • the lower ends 35 b of the plurality of walls 35 form the lower end 32 b of the rectifying unit 32.
  • the lower end portion 32 b of the rectifying unit 32 protrudes toward the semiconductor wafer 2 supported by the stage 13 and the mounting surface 13 a of the stage 13. In other words, the lower end portion 32 b of the rectifying unit 32 approaches the stage 13 as it is separated from the frame 31.
  • the upper end 32a and the lower end 32b of the rectifying unit 32 have different shapes. For this reason, the rectification
  • the lengths of the plurality of walls 35 may be the same in the direction along the Z axis.
  • the collimator 16 is made of a metal such as aluminum or copper, for example.
  • the collimator 16 may be made of other materials.
  • the material of the frame 31 and the material of the rectifying unit 32 may be different.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a part of the sputtering apparatus 1 of the first embodiment along the line F3-F3 in FIG.
  • the collimator 16 is provided with a first opening 41, a second opening 42, and a first flow path 43.
  • Each of the first and second openings 41 and 42 may be referred to as a connection portion or an end portion, for example.
  • the first flow path 43 may also be referred to as a pipe part or a pipe, for example.
  • the first opening 41 and the second opening 42 are provided on the outer peripheral surface 31b of the frame 31, respectively.
  • the first opening 41 and the second opening 42 are disposed at different positions in the XY plane, but may be disposed at substantially the same position.
  • the first opening 41 and the second opening 42 are disposed at different positions in the direction along the Z axis, but may be disposed at substantially the same position.
  • the first flow path 43 is a hole that passes through the inside of the plurality of walls 35.
  • the first flow path 43 connects the first opening 41 and the second opening 42.
  • the first opening 41 is one end of the first flow path 43
  • the second opening 42 is the other end of the first flow path 43.
  • the first flow path 43 is provided inside all the walls 35.
  • the first flow path 43 is provided inside the plurality of walls 35 so as to pass through all the walls 35.
  • the rectifying unit 32 may have a wall 35 where the first flow path 43 is not provided.
  • the first flow path 43 may be provided inside the frame 31. In FIG. 3, a part of the first flow path 43 is omitted. That is, the first flow path 43 is also provided inside the wall 35 where the first flow path 43 is not shown.
  • FIG. 4 is a perspective view schematically showing one wall 35 of the first embodiment.
  • the first flow path 43 may meander in the inside of one wall 35 or may extend linearly.
  • the first flow path 43 has a portion 43a that linearly extends in the direction from the one wall 35 toward the other wall 35 (the direction along the Y axis in FIG. 4), or from one wall 35 to the other wall.
  • a straight or curved portion 43b extending in a direction intersecting with the direction toward 35 may be provided.
  • the first flow path 43 has a supply part 45 and a return part 46.
  • the supply portion 45 is a portion closer to the first opening 41 than the second opening 42 in the path of the first flow path 43.
  • the return portion 46 is a portion closer to the second opening 42 than the first opening 41 in the path of the first flow path 43.
  • a supply portion 45 and a return portion 46 may be provided inside one wall 35.
  • the density of the first flow path 43 in the portion (upper half) near the upper end portion 35a of the wall 35 is close to the lower end portion 35b (lower half) of the wall 35.
  • the density here is the volume of the first flow path 43 per volume of the wall 35. That is, more first flow paths 43 are arranged near the upper end portion 35 a of the wall 35.
  • the arrangement of the first flow path 43 is not limited to this.
  • the first flow path 43 branches inside the rectifying unit 32.
  • the first flow path 43 includes a first portion 51 and a plurality of second portions 52.
  • the first portion 51 is closer to the first opening 41 than the second portion 52 in the path of the first flow path 43.
  • the plurality of second portions 52 are connected to the first portion 51.
  • the second portion 52 is closer to the second opening 42 than the first portion 51 in the path of the first flow path 43.
  • a part of one second portion 52 is omitted.
  • the 1st flow path 43 may be provided in the path
  • the first flow path 43 In the path of the first flow path 43, the first flow path 43 is branched on the way from the first opening 41 to the second opening 42.
  • the branched first flow paths 43 are collected on the way from the first opening 41 to the second opening 42.
  • the temperature adjustment device 19 includes a first connection device 61, a first refrigeration device 62, a compressor 63, two first pipes 64, and two second pipes 65.
  • the temperature adjustment device 19 is a so-called refrigeration mechanism.
  • the temperature adjustment device 19 may be another device that adjusts the target temperature.
  • the first connection device 61 is provided in the chamber 11. As shown in FIG. 3, the first connection device 61 includes a cover 71, a lid 72, a first connection part 73, a second connection part 74, and a fixing part 75.
  • the cover 71 is provided on the side wall 23.
  • the cover 71 connects the inside of the chamber 11 and the outside of the chamber 11.
  • the lid 72 is attached to the cover 71 to close the processing chamber 11a in an airtight manner.
  • Two first pipes 64 penetrate the lid 72.
  • the first connection portion 73 is connected to one end portion of one first pipe 64.
  • the second connection portion 74 is connected to one end portion of the other first pipe 64. As shown in FIG. 1, the other end of each of the two first pipes 64 is connected to a first refrigeration apparatus 62.
  • the fixing portion 75 is connected to the first connection portion 73 and the second connection portion 74.
  • the fixing portion 75 is attached to the outer peripheral surface 31 b of the frame 31 of the collimator 16.
  • the first connection portion 73 is connected to the first opening 41
  • the second connection portion 74 is connected to the second opening 42.
  • the first connection part 73 and one first pipe 64 connect the first opening 41 and the first refrigeration apparatus 62.
  • the second connection portion 74 and the other first pipe 64 connect the second opening 42 and the first refrigeration apparatus 62.
  • the cover 71, the lid 72, the first connection part 73, the second connection part 74, and the fixing part 75 have insulation properties.
  • the cover 71, the lid 72, the first connection portion 73, the second connection portion 74, and the fixing portion 75 are each made of an insulating material such as synthetic resin or ceramic.
  • a part of the first connection device 61 may have conductivity.
  • the first connection device 61 connects the first and second openings 41 and 42 and the first refrigeration device 62 via the two first pipes 64.
  • the specific configuration of the first connection device 61 is not limited to the configuration described above.
  • first pipe 64 sends the heat medium compressed and cooled by the cylinder to one first pipe 64.
  • one first pipe 64 is a supply-side pipe.
  • the other first pipe 64 is a return-side pipe.
  • the first refrigeration apparatus 62 causes the heat medium to flow into the first opening 41 from one first pipe 64 and the first connection portion 73.
  • the heat medium flows into the first flow path 43 from the first opening 41.
  • the heat medium flows through the first flow path 43 from the first opening 41 toward the second opening 42.
  • the temperature of the wall 35 provided with the first flow path 43 decreases.
  • the temperature of the wall 35 without the first flow path 43 also decreases due to heat conduction.
  • the temperature adjustment device 19 reduces the temperature of the collimator 16.
  • the temperature adjustment device 19 is configured to change the temperature of the collimator 16 and adjust the temperature of the collimator 16.
  • the heat medium flows out from the second opening 42 to the second connection portion 74.
  • the heat medium is returned from the second opening 42 to the first refrigeration apparatus 62 through the second connection portion 74 and the other first pipe 64.
  • the first refrigeration apparatus 62 cools the heat medium flowing out from the second opening 42 again and sends it to the first opening 41.
  • the heat medium in this embodiment is helium gas.
  • Helium has a high thermal conductivity and can cool the collimator 16 more efficiently.
  • helium gas which is a gas, easily flows through the thin first flow path 43.
  • the heat medium may be another substance.
  • the two second pipes 65 connect the first refrigeration apparatus 62 and the compressor 63.
  • One second pipe 65 is a supply (high pressure) side pipe.
  • the other second pipe 65 is a return (low pressure) side pipe.
  • the sputtering apparatus 1 described above performs, for example, magnetron sputtering as follows. Note that the method by which the sputtering apparatus 1 performs magnetron sputtering is not limited to the method described below.
  • the pump 17 sucks the gas in the processing chamber 11a from the discharge port 24. Thereby, the air in the processing chamber 11a is removed, and the atmospheric pressure in the processing chamber 11a is reduced. However, air may remain in the processing chamber 11a.
  • the temperature adjustment device 19 operates the first refrigeration device 62.
  • the first refrigeration device 62 causes the heat medium compressed and cooled to flow into the first flow path 43 from the first opening 41.
  • the first refrigeration apparatus 62 allows a heat medium to flow inside the collimator 16.
  • the first refrigeration apparatus 62 reduces the temperature of the collimator 16 by flowing a heat medium through the first flow path 43.
  • the first refrigeration apparatus 62 reduces the temperature of the plurality of walls 35 of the collimator 16 to several Kelvin.
  • the temperature of the wall 35 is not limited to this.
  • the air remaining in the processing chamber 11a is condensed on the surface of the wall 35 as the temperature of the collimator 16 decreases.
  • helium, hydrogen, oxygen, and other substances adhere to the surface of the wall 35.
  • the wall 35 adsorbs the gas in the processing chamber 11a.
  • the surface of the wall 35 is formed in a so-called satin finish and has irregularities. Thereby, the surface area of the wall 35 becomes larger, and air is easily condensed on the surface of the wall 35.
  • the surface of the wall 35 may be smooth, for example.
  • the plurality of walls 35 of the collimator 16 function as a so-called cryopanel.
  • the cryopanel is a cryogenic surface of the cryopump.
  • the temperature adjusting device 19 adsorbs the gas in the processing chamber 11a to the collimator 16, and makes the processing chamber 11a vacuum.
  • the tank 18 introduces argon gas into the processing chamber 11a from the introduction port 25.
  • plasma P is generated near the magnetic field of the magnet 14. Ions are sputtered on the lower surface 12 a of the target 12, whereby particles C are emitted from the lower surface 12 a of the target 12 toward the semiconductor wafer 2.
  • the temperature adjusting device 19 reduces the temperature of the collimator 16 or keeps it at a very low temperature.
  • the particles C released in the vertical direction pass through the through hole 37 of the collimator 16 and fly toward the semiconductor wafer 2 supported by the stage 13. Note that the particles C flying in the vertical direction may adhere to the upper end portion 35a of the wall 35, for example.
  • particles C emitted in a direction (inclination direction) obliquely intersecting the vertical direction there are also particles C emitted in a direction (inclination direction) obliquely intersecting the vertical direction. Particles C in which the angle between the tilt direction and the vertical direction is larger than a predetermined range adhere to the wall 35. That is, the collimator 16 blocks particles C whose angle between the tilt direction and the vertical direction is outside a predetermined range. The particles C flying in the tilt direction may adhere to the shielding member 15 or the frame 31 of the collimator 16.
  • the particle C having an angle between the tilt direction and the vertical direction within a predetermined range passes through the through-hole 37 of the collimator 16 and flies toward the semiconductor wafer 2 supported by the stage 13. Note that the particles C having an angle between the tilt direction and the vertical direction within a predetermined range may also adhere to the wall 35.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing one wall 35 of the first embodiment. As shown in FIG. 5, the particles C and the adsorbed gas G adhere to the surface of the wall 35.
  • the adsorbed gas G is, for example, solid or liquid air adsorbed on the surface of the wall 35.
  • the performance of the wall 35 to adsorb the adsorption gas G may be reduced.
  • particles C further adhere to the wall 35 with the adsorbed gas G attached to the wall 35.
  • the particle C is a metal particle and has high thermal conductivity.
  • the temperature of the particles C attached to the wall 35 decreases.
  • the particles C attached to the wall 35 become a part of the surface of the wall 35 and adsorb the gas in the processing chamber 11a.
  • the surface of the wall 35 is newly formed by the particles C, it is possible to suppress the performance of the wall 35 from adsorbing the adsorbed gas G from being lowered.
  • the particles C that have passed through the through hole 37 of the collimator 16 are deposited on the semiconductor wafer 2 and deposited on the semiconductor wafer 2.
  • the semiconductor wafer 2 receives the particles C emitted by the target 12.
  • the directions (directions) of the particles C that have passed through the through-hole 37 are aligned within a predetermined range with respect to the vertical direction.
  • the direction of the particles C deposited on the semiconductor wafer 2 is controlled by the shape of the collimator 16.
  • the magnet 14 moves until the thickness of the particle C film formed on the semiconductor wafer 2 reaches a desired thickness. As the magnet 14 moves, the plasma P moves and the target 12 can be evenly shaved.
  • the adsorbed gas G accumulates on the surface of the collimator 16. For this reason, the collimator 16 is placed at room temperature and regeneration for removing the adsorbed gas G is performed. However, as described above, since the surface of the wall 35 is newly formed by the particles C, the number of regenerations is reduced, or regeneration is not necessary. The adsorbed gas G may be removed together when the particles C attached to the collimator 16 are removed.
  • the collimator 16 of this embodiment is layered and formed by, for example, a 3D printer. Thereby, the collimator 16 provided with the 1st flow path 43 can be manufactured easily.
  • the collimator 16 is not limited to this, and may be made by other methods.
  • the temperature adjustment device 19 is configured to adjust the temperature of the collimator 16 by changing the temperature of the collimator 16. For example, when the temperature adjusting device 19 keeps the temperature of the collimator 16 constant, the amount and direction of the particles C blocked by the collimator 16 due to the temperature change of the collimator 16 are suppressed. In addition, when the temperature of the collimator 16 changes while the particles C emitted from the target 12 are attached to the collimator 16, the particles C attached to the collimator 16 may be peeled off due to stress. When the temperature adjusting device 19 keeps the temperature of the collimator 16 constant, for example, the particles C adhering to the collimator 16 are suppressed from peeling off. Therefore, the generation of dust of particles C in the processing chamber 11a is suppressed.
  • the temperature adjustment device 19 reduces the temperature of the collimator 16.
  • the collimator 16 is disposed in the processing chamber 11a that can be hermetically closed.
  • the temperature adjustment device 19 lowers the temperature of the collimator 16 to several Kelvin, the gas in the processing chamber 11 a is adsorbed on the surface of the collimator 16. Thereby, the collimator 16 can further lower the atmospheric pressure inside the processing chamber 11a.
  • the processing chamber 11a is evacuated without another vacuum pump such as a turbo molecular pump or a cryopump, and the number of parts of the sputtering apparatus 1 is increased. The increase of is suppressed.
  • the collimator 16 has a plurality of walls 35 that form a plurality of through holes 37. For this reason, the surface area of the collimator 16 is large. By cooling such a collimator 16, the gas in the processing chamber 11 a is cooled more quickly and is easily adsorbed to the collimator 16 earlier. In other words, when the collimator 16 and the temperature adjusting device 19 are viewed as a cryopump, the exhaust speed is likely to be increased.
  • the temperature adjusting device 19 reduces the temperature of the collimator 16 so that the particles C attached to the collimator 16 are prevented from peeling off. Therefore, the generation of dust of particles C in the processing chamber 11a is suppressed.
  • the sputtering apparatus 1 performs magnetron sputtering, plasma P is generated in the vicinity of the upper wall 21.
  • the collimator 16 adsorbs the gas in the processing chamber 11 a between the stage 13 and the upper wall 21. Thereby, it is suppressed that an impurity is taken into plasma P. Therefore, impurities contained in the film of particles C deposited on the semiconductor wafer 2 are reduced, and the specific resistance of the film of particles C formed on the surface of the semiconductor wafer 2 is reduced.
  • the first flow path 43 passes through the inside of the plurality of walls 35, and the heat medium flows into the first flow path 43.
  • the temperature adjustment device 19 cools the heat medium flowing out from the second opening 42 of the collimator 16 and causes the heat medium to flow into the first flow path 43 of the collimator 16 from the first opening 41. Thereby, the heat medium can decrease the temperature of the collimator 16, and the temperature adjustment device 19 can easily decrease the temperature of the collimator 16.
  • the first flow path 43 includes a first portion 51 and a plurality of first passages 51 that are closer to the second opening 42 than the first portion 51 in the path of the first flow path 43 and connected to the first portion 51.
  • the first flow path 43 branches in the collimator 16. Thereby, the collimator 16 having a large surface area can be cooled to several Kelvin more easily.
  • the first and second connection portions 73 and 74 connected to the first and second openings 41 and 42 have insulating properties.
  • the collimator 16 and the temperature adjustment device 19 are insulated from each other. As a result, the potential of the collimator 16 is suppressed from affecting the trajectory of the particles C emitted from the target 12.
  • the pump 17 sucks the gas in the processing chamber 11a.
  • the processing chamber 11a that has been brought to a low pressure state by the pump 17 is evacuated by the collimator 16 cooled to several Kelvin. Thereby, the processing chamber 11a can be evacuated earlier.
  • the distance between the collimator 16 and the mounting surface 21 a of the upper wall 21 is shorter than the distance between the collimator 16 and the mounting surface 13 a of the stage 13.
  • plasma P is generated in the vicinity of the upper wall 21.
  • the collimator 16 adsorbs the gas in the processing chamber 11 a at a position closer to the upper wall 21. Thereby, it is suppressed that an impurity is taken into plasma P. Therefore, impurities contained in the film of particles C deposited on the semiconductor wafer 2 are reduced, and the specific resistance of the film of particles C formed on the surface of the semiconductor wafer 2 is reduced.
  • the temperature adjusting device 19 adjusts the temperature of the collimator 16 by changing the temperature of the collimator 16 of the sputtering device 1. Thereby, for example, the influence on the sputtering result can be controlled by the temperature of the collimator 16 and the state inside the processing chamber 11a in which the collimator 16 is disposed.
  • the density of the first flow path 43 in the portion near the upper end portion 35a of the wall 35 is equal to the density of the first flow path 43 in the portion near the lower end portion 35b of the wall 35. Higher than density. Since the upper half of the wall 35 is closer to the plasma P than the lower half, it is easily heated. By providing more first flow paths 43 in the upper half of the wall 35, the temperature of the collimator 16 can be easily adjusted.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a part of the sputtering apparatus 1 according to the second embodiment.
  • the first connection device 61 according to the second embodiment includes a contact portion 81 instead of the first connection portion 73, the second connection portion 74, and the fixing portion 75.
  • the contact part 81 is an example of a 3rd connection part, for example, may also be called a heat conduction part.
  • the contact portion 81 contacts the outer peripheral surface 31b of the frame 31 of the collimator 16.
  • the contact portion 81 is thermally connected to the outer peripheral surface 31 b of the frame 31.
  • the contact part 81 may be thermally connected to the collimator 16 via, for example, grease, paste, or a heat transfer sheet.
  • a folded channel 81a is provided inside the contact portion 81.
  • the folded flow path 81 a connects one end of one first pipe 64 and one end of the other first pipe 64.
  • the heat medium sent from the first refrigeration apparatus 62 to the first first pipe 64 passes through the folded flow path 81 a and is returned to the first refrigeration apparatus 62 from the other first pipe 64.
  • the first refrigeration apparatus 62 reduces the temperature of the collimator 16 through the contact portion 81.
  • the temperature adjustment device 19 reduces the temperature of the collimator 16 through the contact portion 81 that is thermally connected to the collimator 16. In other words, the temperature adjustment device 19 cools the collimator 16 by heat conduction. Thereby, the collimator 16 can be cooled without providing the first flow path 43 inside the collimator 16. Leakage of the heat medium from the collimator 16 is suppressed, and an increase in the thickness of the wall 35 is suppressed by the first flow path 43.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing the sputtering apparatus 1 according to the third embodiment.
  • the temperature adjusting device 19 of the third embodiment includes a second connecting device 85, a second refrigeration device 86, two third pipes 87, and two fourth pipes. 88.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing a part of the sputtering apparatus 1 of the third embodiment.
  • the collimator 16 is provided with a third opening 91, a fourth opening 92, and a second flow path 93.
  • Each of the third and fourth openings 91 and 92 may be referred to as a connection portion or an end portion, for example.
  • the second flow path 93 can also be referred to as a pipe part or a pipe, for example.
  • the third opening 91 and the fourth opening 92 are provided on the outer peripheral surface 31b of the frame 31, respectively.
  • the third opening 91 and the fourth opening 92 are arranged at different positions in the XY plane, but may be arranged at substantially the same position.
  • the third opening 91 and the fourth opening 92 are arranged at different positions in the direction along the Z axis, but may be arranged at substantially the same position.
  • the second flow path 93 is a hole that passes through the inside of the plurality of walls 35.
  • the second flow path 93 connects the third opening 91 and the fourth opening 92.
  • the third opening 91 is one end of the second flow path 93
  • the fourth opening 92 is the other end of the second flow path 93.
  • the second flow path 93 is provided inside all the walls 35.
  • the second flow path 93 is provided inside the plurality of walls 35 so as to pass through all the walls 35.
  • the rectifying unit 32 may have a wall 35 where the second flow path 93 is not provided.
  • the second flow path 93 may be provided inside the frame 31. In FIG. 8, a part of the second flow path 93 is omitted. That is, the second flow path 93 is also provided inside the wall 35 where the second flow path 93 is not shown.
  • the rectifying unit 32 is provided with a first flow path 43 and a second flow path 93.
  • the first flow path 43 and the second flow path 93 are provided inside the plurality of walls 35 so as to pass through all the walls 35. That is, the first channel 43 and the second channel 93 are provided on one wall 35.
  • the first flow path 43 may pass through half of the plurality of walls 35 and the second flow path 93 may pass through the remaining half of the plurality of walls 35.
  • the second flow path 93 branches off.
  • the second flow path 93 includes a third portion 95 and a plurality of fourth portions 96.
  • the third portion 95 is closer to the third opening 91 than the fourth portion 96 in the path of the second flow path 93.
  • the plurality of fourth portions 96 are connected to the third portion 95.
  • the fourth portion 96 is closer to the fourth opening 92 than the third portion 95 in the path of the second flow path 93.
  • a part of one fourth portion 96 is omitted.
  • the 2nd flow path 93 may be provided in the path
  • the second flow path 93 is branched on the way from the third opening 91 to the fourth opening 92.
  • the branched second flow path 93 is collected on the way from the third opening 91 to the fourth opening 92.
  • the second connection device 85 is provided in the chamber 11.
  • the second connection device 85 includes a cover 101, a lid 102, a third connection unit 103, a fourth connection unit 104, and a fixing unit 105.
  • the cover 101 is provided on the side wall 23.
  • the cover 101 connects the inside of the chamber 11 and the outside of the chamber 11.
  • the lid 102 is attached to the cover 101 to close the processing chamber 11a in an airtight manner.
  • Two third pipes 87 penetrate the lid 102.
  • the third connection portion 103 is connected to one end portion of one third pipe 87.
  • the fourth connection portion 104 is connected to one end portion of the other third pipe 87. As shown in FIG. 7, the other end of each of the two third pipes 87 is connected to the second refrigeration apparatus 86.
  • the fixing unit 105 is connected to the third connection unit 103 and the fourth connection unit 104.
  • the fixed portion 105 is attached to the outer peripheral surface 31 b of the frame 31 of the collimator 16.
  • the third connecting portion 103 is connected to the third opening 91
  • the fourth connecting portion 104 is connected to the fourth opening 92.
  • the third connection portion 103 and one third pipe 87 connect the third opening 91 and the second refrigeration device 86.
  • the fourth connecting portion 104 and the other third pipe 87 connect the fourth opening 92 and the second refrigeration apparatus 86.
  • the cover 101, the lid 102, the third connection portion 103, the fourth connection portion 104, and the fixing portion 105 each have an insulating property.
  • the cover 101, the lid 102, the third connection portion 103, the fourth connection portion 104, and the fixing portion 105 are each made of an insulating material such as synthetic resin or ceramic. Note that part of the second connection device 85 may have conductivity.
  • the second connection device 85 connects the third and fourth openings 91 and 92 and the second refrigeration device 86 via the two third pipes 87.
  • the specific configuration of the second connection device 85 is not limited to the configuration described above.
  • one third pipe 87 is a supply-side pipe.
  • the other third pipe 87 is a return-side pipe.
  • the second refrigeration apparatus 86 causes the heat medium to flow into the third opening 91 from one third pipe 87 and the third connection portion 103.
  • the heat medium flows into the second flow path 93 from the third opening 91.
  • the heat medium flows through the second flow path 93 from the third opening 91 toward the fourth opening 92.
  • the temperature of the wall 35 provided with the second flow path 93 decreases.
  • the temperature of the wall 35 without the second flow path 93 also decreases due to heat conduction.
  • the temperature adjustment device 19 reduces the temperature of the collimator 16.
  • the temperature adjustment device 19 is configured to change the temperature of the collimator 16 and adjust the temperature of the collimator 16.
  • the heat medium flows out from the fourth opening 92 to the fourth connecting portion 104.
  • the heat medium is returned from the fourth opening 92 to the second refrigeration apparatus 86 through the fourth connection portion 104 and the other third pipe 87.
  • the second refrigeration apparatus 86 cools the heat medium flowing out from the fourth opening 92 again and sends it to the third opening 91.
  • the two fourth pipes 88 connect the second refrigeration apparatus 86 and the compressor 63. In FIG. 7, a part of the fourth pipe 88 is omitted.
  • One fourth pipe 88 is a supply (high pressure) side pipe.
  • the other fourth pipe 88 is a return (low pressure) side pipe.
  • the first refrigeration apparatus 62 reduces the temperature of the collimator 16 by flowing a heat medium through the first flow path 43.
  • the second refrigeration apparatus 86 reduces the temperature of the collimator 16 by flowing a heat medium through the second flow path 93. That is, the plurality of refrigeration apparatuses 62 and 86 flow the heat medium through the plurality of flow paths 43 and 93 of the collimator 16, thereby changing the temperature of the collimator 16 and adjusting the temperature of the collimator 16.
  • the temperature adjustment device 19 cools the heat medium flowing out from the fourth opening 92 of the collimator 16, and passes from the third opening 91 to the second flow path 93 of the collimator 16. Let it flow.
  • the collimator 16 is cooled by the heat medium passing through the first flow path 43 and the heat medium passing through the second flow path 93.
  • the collimator 16 having a large surface area can be cooled to several Kelvin more easily.
  • the collimator 16 is cooled by the heat medium flowing through the two flow paths 43 and 93, temperature deviation in the collimator 16 is suppressed.
  • the collimator 16 is cooled by the heat medium flowing through the plurality of flow paths 43 and 93.
  • the second connection device 85 may include the contact portion 81 of the second embodiment.
  • the temperature adjustment device 19 may decrease the temperature of the collimator 16 by flowing a heat medium through the first flow path 43 and conducting heat.
  • the first connection device 61 and the second connection device 85 may each include a contact portion 81.
  • the sputtering apparatus 1 is an example of a processing apparatus.
  • the processing apparatus may be another apparatus such as a vapor deposition apparatus.
  • the material to be evaporated is an example of a particle generation source
  • the vapor generated from the material is an example of a particle
  • the processing target to be vapor deposited is an example of an object.
  • Vapor which is a vaporized substance, contains one or more types of molecules.
  • the molecule is a particle.
  • the collimator 16 is disposed, for example, between a position where a material to be evaporated is disposed and a position where a processing target is disposed.
  • the processing result can be controlled by the temperature adjustment unit adjusting the temperature of the collimator.

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Abstract

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。

Description

処理装置、スパッタ装置、及びコリメータ
　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。
　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。
特開２０００‐２１６０９２号公報
　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。
　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。
　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。
　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、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。
　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。
　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、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。
　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、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。
　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。
　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。
　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。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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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、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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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、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。

Claims (13)

  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、
    　請求項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、
    　請求項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、請求項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、
    　請求項３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、
    　請求項３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、請求項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、請求項２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、請求項２の処理装置。
  10. 　請求項１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、請求項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、
    　請求項１１のコリメータ。
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