JP2017166056A - Sputter device and collimator for sputtering - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、スパッタ装置及びスパッタリング用コリメータに関する。 Embodiments described herein relate generally to a sputtering apparatus and a sputtering collimator.
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。 For example, 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.
斜めに飛ぶ粒子が生じることで、粒子の利用効率が低下することがある。 Due to the formation of particles that fly obliquely, the particle utilization efficiency may be reduced.
一つの実施形態に係るスパッタ装置は、物体配置部と、発生源配置部と、コリメータと、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、導電性の第１の材料によって作られ前記物体に向かって粒子を放出することが可能なターゲット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発生源配置部から前記物体配置部へ向かう第１の方向に延びる複数の貫通口が設けられる。前記複数の壁は、前記貫通口に面する第１の内面を有する。前記第１の内面は、前記第１の材料によって作られ前記粒子を放出することが可能な第１の部分と、前記第１の方向において前記第１の部分と並べられ、前記第１の部分よりも前記物体配置部に近いとともに、前記第１の材料と異なる絶縁性の第２の材料によって作られた第２の部分と、を有する。 A sputtering apparatus according to one embodiment includes an object placement unit, a generation source placement unit, and a collimator. The object placement unit is configured to place an object. The source arrangement part is arranged at a position spaced apart from the object arrangement part, and is configured such that a target made of a conductive first material and capable of emitting particles toward the object is arranged. The The collimator is configured to be disposed between the object placement unit and the source placement unit, has a plurality of walls, and is formed by the plurality of walls from the source placement unit to the object placement unit. A plurality of through-holes extending in the first direction is provided. The plurality of walls have a first inner surface facing the through hole. The first inner surface is aligned with the first portion made of the first material and capable of releasing the particles, and the first portion in the first direction, the first portion And a second portion made of an insulating second material that is closer to the object placement portion than the first material.
以下に、第１の実施形態について、図１乃至図４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。 The first embodiment will be described below with reference to FIGS. 1 to 4. In the present specification, basically, a vertically upward direction is defined as an upward direction and a vertically downward direction is defined as a downward direction. In the present specification, 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.
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、例えば、処理装置、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。 FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a sputtering apparatus 1 according to the first embodiment. The sputtering apparatus 1 can also be referred to as a processing apparatus, a semiconductor manufacturing apparatus, a manufacturing apparatus, a processing apparatus, or an apparatus, for example.
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。
The sputtering apparatus 1 is an apparatus for performing magnetron sputtering, for example. For example, the sputtering apparatus 1 forms a film with metal particles on the surface of the
スパッタ装置１は、チャンバ１１と、ターゲット１２と、ステージ１３と、マグネット１４と、遮蔽部材１５と、コリメータ１６と、ポンプ１７と、タンク１８とを備える。ターゲット１２は、粒子発生源の一例である。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。
The sputtering apparatus 1 includes a
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。
As shown in each drawing, in this specification, 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
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。
The
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。
The
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。
A
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。
The
排出口２４は、処理室１１ａに開口し、ポンプ１７に接続される。ポンプ１７は、例えば、ドライポンプ、クライオポンプ、又はターボ分子ポンプなどである。ポンプ１７が排出口２４から処理室１１ａの気体を吸引することで、処理室１１ａの気圧が低下し得る。ポンプ１７は、処理室１１ａを真空にすることが可能である。
The
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。
The
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。
The
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。
The
上壁２１の取付面２１ａは、Ｚ軸に沿う負方向（下方向）に向き、略平坦に形成された、上壁２１の内面である。このような取付面２１ａにターゲット１２が配置される。上壁２１は、発生源配置部の一例である。発生源配置部は、独立の部材又は部品に限らず、ある部材又は部品上の特定の位置であって良い。
The mounting
Ｚ軸に沿う負方向は、Ｚ軸の矢印が向く方向の反対方向である。Ｚ軸に沿う負方向は、上壁２１の取付面２１ａからステージ１３の載置面１３ａに向かう方向であり、第１の方向の一例である。Ｚ軸に沿う方向及び鉛直方向は、Ｚ軸に沿う負方向と、Ｚ軸に沿う正方向（Ｚ軸の矢印が向く方向）とを含む。
The negative direction along the Z axis is the opposite direction to the direction in which the arrow on the Z axis faces. The negative direction along the Z-axis is a direction from the mounting
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。
The
マグネット１４は、処理室１１ａの外部に位置する。マグネット１４は、例えば、電磁石又は永久磁石である。マグネット１４は、上壁２１及びターゲット１２に沿って移動可能である。上壁２１は、ターゲット１２とマグネット１４との間に位置する。プラズマＰは、マグネット１４の近くで発生する。このため、マグネット１４とプラズマＰとの間に、ターゲット１２が位置する。
The
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Ｃ１が飛ぶ。言い換えると、ターゲット１２は、粒子Ｃ１を放出することが可能である。本実施形態において、粒子Ｃ１は、銅イオン、銅原子、及び銅分子を含む。粒子Ｃ１に含まれる銅イオンは、正の電荷を有する。銅原子及び銅分子が、正又は負の電荷を有しても良い。
When the argon ions of the plasma P collide with the
ターゲット１２の下面１２ａから粒子Ｃ１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Ｃ１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。
The direction in which the particles C1 fly from the
粒子Ｃ１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。
The particle C <b> 1 is an example of a particle in the present embodiment, and is a minute particle of a film forming material that constitutes the
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。
The
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。
The mounting
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。
The
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Ｃ１が、底壁２２及び側壁２３に付着することを抑制する。
The shielding
コリメータ１６は、Ｚ軸に沿う方向において、上壁２１の取付面２１ａと、ステージ１３の載置面１３ａとの間に配置される。別の表現によれば、コリメータ１６は、Ｚ軸に沿う方向（鉛直方向）においてターゲット１２と半導体ウェハ２との間に配置される。コリメータ１６は、例えばチャンバ１１の側壁２３に取り付けられる。コリメータ１６は、遮蔽部材１５に支持されても良い。
The
コリメータ１６とチャンバ１１との間は、絶縁される。例えば、コリメータ１６とチャンバ１１との間に、絶縁性の部材が介在する。さらに、コリメータ１６と遮蔽部材１５との間も絶縁される。
The
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。
In the direction along the Z axis, the distance between the
図２は、第１の実施形態のコリメータ１６を示す平面図である。図３は、第１の実施形態のスパッタ装置１の一部を示す断面図である。図３に示すように、コリメータ１６は、異なる材料によって作られた複数の部分によって形成される。
FIG. 2 is a plan view showing the
本実施形態において、コリメータ１６は、第１の金属部３１と、第１の絶縁部３２と、第２の金属部３３と、第２の絶縁部３４とを有する。第１の金属部３１は、第１の部材の一例である。第１の絶縁部３２は、第２の部材の一例である。第２の絶縁部３４は、第４の部分の一例である。コリメータ１６は、他の部分を有しても良い。
In the present embodiment, the
第１の金属部３１は、ターゲット１２の材料と同じ材料によって作られる。本実施形態において、第１の金属部３１は、銅によって作られる。銅は、第１の材料の一例である。このため、第１の金属部３１は、導電性を有する。第１の金属部３１は、他の材料によって作られても良い。
The
第１の絶縁部３２は、第１の金属部３１と異なる材料によって作られる。本実施形態において、第１の絶縁部３２は、絶縁性を有する材料であるセラミックによって作られる。セラミックは、第２の材料の一例である。第１の絶縁部３２は、他の材料によって作られても良い。
The first insulating
第１の絶縁部３２は、Ｚ軸に沿う方向において第１の金属部３１と並べられる。Ｚ軸に沿う方向において、第１の絶縁部３２は、第１の金属部３１よりも、ステージ１３に近い。言い換えると、Ｚ軸に沿う方向において、第１の絶縁部３２は、第１の金属部３１とステージ１３との間に位置する。
The first insulating
第２の金属部３３は、第１の金属部３１と異なる材料によって作られる。本実施形態において、第２の金属部３３は、アルミニウムによって作られる。アルミニウムは、第３の材料の一例である。このため、第２の金属部３３は、導電性を有する。アルミニウムの密度は、セラミックの密度より低い。第２の金属部３３は、他の材料によって作られても良い。
The
第２の金属部３３は、Ｚ軸に沿う方向において第１の絶縁部３２と並べられる。Ｚ軸に沿う方向において、第２の金属部３３は、第１の絶縁部３２よりも、ステージ１３に近い。Ｚ軸に沿う方向において、第１の絶縁部３２は、第１の金属部３１と、第２の金属部３３との間に位置する。
The
第２の絶縁部３４は、第１の金属部３１と異なる材料によって作られる。本実施形態において、第２の絶縁部３４は、絶縁性を有する材料であるセラミックによって作られる。セラミックは、第４の材料の一例である。第２の絶縁部３４は、他の材料によって作られても良い。
The second insulating
第１の金属部３１、第１の絶縁部３２、第２の金属部３３、第２の絶縁部３４によって形成されるコリメータ１６は、枠４１と、整流部４２とを有する。枠４１は、例えば、外縁部、保持部、支持部、又は壁とも称され得る。
The
第１の金属部３１、第１の絶縁部３２、及び第２の金属部３３はそれぞれ、枠４１の一部と、整流部４２の一部とを構成する。第２の絶縁部３４は、整流部４２の一部を構成する。言い換えると、第１の金属部３１、第１の絶縁部３２、第２の金属部３３、及び第２の絶縁部３４によって、枠４１及び整流部４２が形成される。
The
枠４１は、Ｚ軸に沿う方向に延びる円筒状に形成された壁である。なお、枠４１はこれに限らず、矩形のような他の形状に形成されても良い。枠４１は、内周面４１ａと、外周面４１ｂとを有する。
The
枠４１の内周面４１ａは、円筒状の枠４１の径方向に向く曲面であり、筒状の枠４１の中心軸に向く。外周面４１ｂは、内周面４１ａの反対側に位置する。Ｘ‐Ｙ平面において、枠４１の外周面４１ｂに囲まれた部分の面積は、半導体ウェハ２の断面積よりも大きい。
The inner
図１に示すように、枠４１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４１とに覆われる。枠４１は、ターゲット１２から放出された粒子Ｃ１が、側壁２３に付着することを抑制する。
As shown in FIG. 1, the
図２に示すように、整流部４２は、Ｘ‐Ｙ平面において、筒状の枠４１の内側に設けられる。整流部４２は、枠４１の内周面４１ａに接続される。枠４１と整流部４２とは一体に作られる。なお、整流部４２は、枠４１から独立した部品であっても良い。
As shown in FIG. 2, the rectifying
図１に示すように、整流部４２は、上壁２１の取付面２１ａとステージ１３の載置面１３ａとの間に配置される。整流部４２は、Ｚ軸に沿う方向において、上壁２１から離間するとともに、ステージ１３から離間する。図２に示すように、整流部４２は、複数の壁４５を有する。壁４５は、例えば、板又は遮蔽部とも称され得る。
As shown in FIG. 1, the rectifying
整流部４２は、複数の壁４５によって、複数の貫通口４７を形成する。複数の貫通口４７は、Ｚ軸に沿う方向（鉛直方向）に延びる六角形の孔である。言い換えると、複数の壁４５は、内側に貫通口４７が形成された複数の六角形の筒の集合体（ハニカム構造）を形成する。Ｚ軸に沿う方向に延びる貫通口４７は、Ｚ軸に沿う方向に移動する粒子Ｃ１のような物体を通過させることが可能である。なお、貫通口４７は、他の形状に形成されても良い。
The rectifying
図３に示すように、第１の金属部３１によって形成される複数の壁４５の一部は、一体に形成され、互いに接続される。第１の金属部３１によって形成された複数の壁４５の一部は、第１の金属部３１によって形成される枠４１の一部に接続される。
As shown in FIG. 3, some of the plurality of
第１の絶縁部３２によって形成される複数の壁４５の一部は、一体に形成され、互いに接続される。第１の絶縁部３２によって形成された複数の壁４５の一部は、第１の絶縁部３２によって形成される枠４１の一部に接続される。
Some of the plurality of
第２の金属部３３によって形成される複数の壁４５の一部は、一体に形成され、互いに接続される。第２の金属部３３によって形成された複数の壁４５の一部は、第２の金属部３３によって形成された枠４１の一部に接続される。
Some of the plurality of
第２の絶縁部３４によって形成される複数の壁４５の一部は、一体に形成され、互いに接続される。第２の絶縁部３４によって形成された複数の壁４５の一部は、第１の金属部３１によって形成された枠４１の一部に接続される。
Some of the plurality of
整流部４２は、上端部４２ａと下端部４２ｂとを有する。上端部４２ａは、整流部４２のＺ軸に沿う方向における一方の端部であり、ターゲット１２及び上壁２１の取付面２１ａに向く。下端部４２ｂは、整流部４２のＺ軸に沿う方向における他方の端部であり、ステージ１３に支持された半導体ウェハ２及びステージ１３の載置面１３ａに向く。
The rectifying
貫通口４７は、整流部４２の上端部４２ａから下端部４２ｂに亘って設けられる。すなわち、貫通口４７は、ターゲット１２に向かって開口するとともに、ステージ１３に支持された半導体ウェハ２に向かって開口する孔である。
The through-
複数の壁４５はそれぞれ、Ｚ軸に沿う方向に延びる略矩形（四角形）の板である。壁４５は、例えば、Ｚ軸に沿う方向に対して斜めに交差する方向に延びても良い。壁４５は、上端面４５ａと下端面４５ｂとを有する。上端面４５ａは、端部の一例である。
Each of the plurality of
壁４５の上端面４５ａは、壁４５のＺ軸に沿う方向における一方の端部であり、ターゲット１２及び上壁２１の取付面２１ａに向く。複数の壁４５の上端面４５ａは、整流部４２の上端部４２ａを形成する。
The upper end surface 45 a of the
整流部４２の上端部４２ａは、実質的に平坦に形成される。なお、上端部４２ａ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４２ａは、ターゲット１２及び上壁２１の取付面２１ａから離れるように湾曲しても良い。
The
壁４５の下端面４５ｂは、壁４５のＺ軸に沿う方向における他方の端部であり、ステージ１３に支持された半導体ウェハ２及びステージ１３の載置面１３ａに向く。複数の壁４５の下端面４５ｂは、整流部４２の下端部４２ｂを形成する。
The
整流部４２の下端部４２ｂは、ステージ１３に支持された半導体ウェハ２及びステージ１３の載置面１３ａに向かって突出する。言い換えると、整流部４２の下端部４２ｂは、枠４１から離間するに従って、ステージ１３に近づく。整流部４２の下端部４２ｂは、他の形状に形成されても良い。
The
整流部４２の上端部４２ａと下端部４２ｂとは、互いに異なる形状を有する。このため、整流部４２は、鉛直方向における長さが互いに異なる複数の壁４５を有する。なお、Ｚ軸に沿う方向において、複数の壁４５の長さが同一であっても良い。
The
複数の壁４５はそれぞれ、第１の内面５１と、第２の内面５２とを有する。第１の内面５１と第２の内面５２とはそれぞれ、Ｚ軸と直交する方向（Ｘ‐Ｙ平面上の方向）に向く。第２の内面５２は、第１の内面５１の反対側に位置する。
Each of the plurality of
一つの壁４５の第１の内面５１は、当該壁４５が形成する一つの貫通口４７に面する。当該壁４５の第２の内面５２は、当該壁４５が形成する他の貫通口４７に面する。本実施形態において、複数の壁４５の第１の内面５１及び第２の内面５２のうち六つが、一つの貫通口４７を規定する。
The first
例えば、三つの第１の内面５１と三つの第２の内面５２とが、一つの貫通口４７を規定する。この例において、三つの第１の内面５１と三つの第２の内面５２とが、当該貫通口４７に面する。
For example, the three first
本実施形態において、第１の内面５１は、枠４１の径方向において、枠４１の中心軸に向く。言い換えると、第１の内面５１は、枠４１の内側に向く。第２の内面５２は、枠４１の外側に向く。第１の内面５１と第２の内面５２とは、他の方向に向いても良い。
In the present embodiment, the first
第１の内面５１は、第１の部分６１と、第２の部分６２と、第３の部分６３とを有する。さらに、第２の内面５２も、第１の部分６１と、第２の部分６２と、第３の部分６３とを有する。
The first
第１の部分６１は、第１の金属部３１によって形成される、第１の内面５１及び第２の内面５２の一部である。言い換えると、第１の金属部３１は、第１の部分６１を構成する。このため、第１の部分６１は、銅によって作られ、導電性を有する。
The
第２の部分６２は、第１の絶縁部３２によって形成される、第１の内面５１及び第２の内面５２の一部である。言い換えると、第１の絶縁部３２は、第２の部分６２を構成する。このため、第２の部分６２は、セラミックによって作られ、絶縁性を有する。第２の部分６２は、Ｚ軸に沿う方向において第１の部分６１と並べられ、第１の部分６１よりもステージ１３に近い。
The
第３の部分６３は、第２の金属部３３によって形成される、第１の内面５１及び第２の内面５２の一部である。言い換えると、第２の金属部３３は、第３の部分６３を構成する。このため、第３の部分６３は、アルミニウムによって作られ、導電性を有する。第３の部分６３は、Ｚ軸に沿う方向において第２の部分６２と並べられ、第２の部分６２よりもステージ１３に近い。第２の部分６２は、Ｚ軸に沿う方向において、第１の部分６１と第３の部分６３との間に位置する。
The
Ｚ軸に沿う方向において、複数の壁４５のうち一つにおける第１の部分６１の長さは、複数の壁４５のうち他の一つにおける第１の部分６１の長さよりも長い。本実施形態において、枠４１の中心軸から枠４１に近づくに従って、第１の部分６１が長くなる。例えば、Ｚ軸に沿う方向において、一つの壁４５の第１の部分６１の長さは、当該壁４５よりも枠４１に近い壁４５の第１の部分６１の長さよりも短い。言い換えると、内側の壁４５の第１の部分６１の長さは、外側の壁４５の第１の部分６１の長さよりも短い。
In the direction along the Z-axis, the length of the
Ｚ軸に沿う方向において、複数の壁４５の第２の部分６２の長さは、ほぼ等しい。さらに、Ｚ軸に沿う方向において、複数の壁４５の第３の部分６３の長さは互いに異なる。例えば、Ｚ軸に沿う方向において、一つの壁４５の第３の部分６３の長さは、当該壁４５よりも枠４１に近い壁４５の第３の部分６３の長さよりも長い。なお、第１乃至第３の部分６１〜６３の長さはこれに限らない。
In the direction along the Z axis, the lengths of the
第２の絶縁部３４は、壁４５の上端面４５ａを形成する。このため、第２の絶縁部３４と第１の絶縁部３２との間に、第１の金属部３１が位置する。言い換えると、第１の部分６１は、第２の絶縁部３４と、第２の部分６２との間に位置する。
The second insulating
図１に示すように、スパッタ装置１は、第１の電源装置７１と、第２の電源装置７２と、第３の電源装置７３とをさらに有する。第３の電源装置７３は、電源の一例である。
As shown in FIG. 1, the sputtering apparatus 1 further includes a first
第１の電源装置７１と、第２の電源装置７２とは、直流の可変電源である。なお、第１の電源装置７１と第２の電源装置７２とは、他の電源であっても良い。第１の電源装置７１は、電極である上壁２１に接続される。第１の電源装置７１は、上壁２１及びターゲット１２に例えば負の電圧を印加することができる。第２の電源装置７２は、電極であるステージ１３に接続される。第２の電源装置７２は、ステージ１３及び半導体ウェハ２に例えば負の電圧を印加することができる。
The first
図３に示すように、第３の電源装置７３は、電極８１と、絶縁部材８２と、電源８３とを有する。電極８１と、絶縁部材８２とは、チャンバ１１の側壁２３に設けられる。コリメータ１６は、電極８１に面する。なお、電極８１の配置はこれに限らない。
As shown in FIG. 3, the third
電極８１は、第１の金属部３１によって形成された枠４１の外周面４１ｂの一部に接触する。電極８１は、例えばバネによって、第１の金属部３１によって形成された枠４１の外周面４１ｂの一部に向かって押される。電極８１は、第１の金属部３１と、電源８３とを電気的に接続する。
The
絶縁部材８２は、例えば、セラミックのような絶縁性の材料によって作られる。絶縁部材８２は、電極８１が移動可能に、電極８１を囲む。絶縁部材８２は、電極８１とチャンバ１１の側壁２３との間を絶縁する。
The insulating
電源８３は、直流の可変電源である。電源８３は、他の電源であっても良い。電源８３は、電極８１を介して第１の金属部３１に電気的に接続される。電源８３は、第１の金属部３１に負の電圧を印加することができる。言い換えると、電源８３は、第１及び第２の内面５１，５２の第１の部分６１に、負の電圧を印加することができる。なお、電源８３は、第１の部分６１に正の電圧を印加可能であっても良い。
The
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。 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.
まず、図１に示すポンプ１７が、排出口２４から処理室１１ａの気体を吸引する。これにより、処理室１１ａの空気が除去され、処理室１１ａの気圧が低下する。ポンプ１７は、処理室１１ａを真空にする。
First, the
次に、タンク１８が、導入口２５から処理室１１ａに、アルゴンガスを導入する。第１の電源装置７１がターゲット１２に電圧を印加すると、マグネット１４の磁場付近でプラズマＰが生じる。さらに、第２の電源装置７２がステージ１３に電圧を印加しても良い。
Next, the
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Ｃ１が放出される。本実施形態において、粒子Ｃ１は、銅イオンを含む。銅イオンは、正の電荷を有する。上述のように、粒子Ｃ１が飛ぶ方向は、コサイン則に従って分布する。図３の矢印は、粒子Ｃ１が飛ぶ方向の分布を模式的に示す。
Ions are sputtered on the
図４は、第１の実施形態のコリメータ１６の一部を概略的に示す断面図である。電源８３は、第１の金属部３１に、負の電圧を印加する。すなわち、電源８３は、第１の金属部３１が形成する第１の部分６１に、粒子Ｃ１である銅イオンが有する電荷と正負が異なる電圧を印加する。
FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a part of the
負の電圧が印加された第１の部分６１を形成する第１の金属部３１は、電界Ｅを生じる。すなわち、第１の金属部３１によって形成された枠４１の一部と壁４５の一部とが、電界Ｅを生じる。
The
第１の絶縁部３２が、第１の金属部３１と第２の金属部３３との間に位置する。言い換えると、第１の絶縁部３２は、第１の金属部３１と第２の金属部３３との間を絶縁する。このため、第１の金属部３１に電圧が印加されたときに、第２の金属部３３は電界を生じない。
The first insulating
鉛直方向に放出された粒子Ｃ１は、貫通口４７を通過して、ステージ１３に支持された半導体ウェハ２に向かって飛ぶ。一方、鉛直方向に対して斜めに交差する方向（傾斜方向）に放出される粒子Ｃ１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Ｃ１は、壁４５に向かって飛ぶ。
The particles C1 released in the vertical direction pass through the through-
正の電荷を有するイオンである粒子Ｃ１は、負の電圧を印加された第１の金属部３１によって生じる電界Ｅから、引力を受ける。このため、電界Ｅを生じる第１の金属部３１に近づいた粒子Ｃ１は、第１の部分６１に向かって加速させられる。言い換えると、電界Ｅは、粒子Ｃ１に、第１の部分６１に向かう運動エネルギーを付与する。
The particle C1, which is an ion having a positive charge, receives an attractive force from the electric field E generated by the
加速された粒子Ｃ１は、第１の部分６１に衝突する。言い換えると、イオンである粒子Ｃ１が、第１の部分６１をスパッタする。これにより、第１の部分６１から、粒子Ｃ２が放出される。
The accelerated particle C1 collides with the
第１の部分６１から放出される粒子Ｃ２は、ターゲット１２から放出される粒子Ｃ１と同じく、銅イオン、銅原子、及び銅分子を含む。このように、第１の部分６１は、ターゲット１２が放出する粒子Ｃ１と同じ粒子Ｃ２を放出することができる。粒子Ｃ２を放出する第１の部分６１に、粒子Ｃ１が付着するため、第１の金属部３１の体積が減少することが抑制される。
The particle C2 emitted from the
第１の部分６１から粒子Ｃ２が飛ぶ方向は、コサイン則に従って分布する。このため、第１の部分６１から放出される粒子Ｃ２は、鉛直方向に放出される粒子Ｃ２を含む。鉛直方向に放出された粒子Ｃ２は、貫通口４７を通過して、ステージ１３に支持された半導体ウェハ２に向かって飛ぶ。
The direction in which the particles C2 fly from the
粒子Ｃ２は、鉛直方向に対して交差する方向に放出される粒子Ｃ２も含む。例えば、粒子Ｃ２は、一つの壁４５の第１の部分６１から、他の壁４５の第１の内面５１又は第２の内面５２に向かって飛ぶことがある。
The particles C2 also include particles C2 that are emitted in a direction that intersects the vertical direction. For example, the particle C <b> 2 may fly from the
粒子Ｃ２は、他の壁４５の第１の部分６１に向かって飛ぶことがある。イオンである粒子Ｃ２は、電界Ｅによって加速させられ、他の壁４５の第１の部分６１に衝突する。粒子Ｃ２によりスパッタされた第１の部分６１が、さらに粒子Ｃ２を放出することがある。しかし、例えば、第１の部分６１に衝突する粒子Ｃ２の運動エネルギーが十分でない場合、粒子Ｃ２は、第１の部分６１に付着する。
The particle C <b> 2 may fly toward the
粒子Ｃ２は、他の壁４５の第２の部分６２又は第３の部分６３に向かって飛ぶことがある。第２の部分６２を形成する第１の絶縁部３２と、第３の部分６３を形成する第２の金属部３３は電界を生じない。このため、粒子Ｃ２は加速されない。
The particle C <b> 2 may fly toward the
第２の部分６２に向かって飛ぶ粒子Ｃ２は、第２の部分６２に付着する。第３の部分６３に向かって飛ぶ粒子Ｃ２は、第３の部分６３に付着する。すなわち、加速されない粒子Ｃ２の運動エネルギーは、第３の部分６３からスパッタにより粒子を放出させるための運動エネルギーよりも低い。第２の部分６２及び第３の部分６３は、粒子Ｃ２が放出された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Ｃ２を遮断する。
The particles C <b> 2 flying toward the
第１の部分６１は、第２の部分６２及び第３の部分６３よりも、上壁２１及びターゲット１２に近い。このため、プラズマＰのアルゴンイオンが、第１の部分６１に衝突することがある。第１の部分６１をアルゴンイオンがスパッタした場合にも、第１の部分６１から粒子Ｃ２が放出される。
The
ターゲット１２から放出される粒子Ｃ１は、壁４５の上端面４５ａに向かって飛ぶことがある。上端面４５ａを形成する第２の絶縁部３４は、電界を生じない。このため、上端面４５ａに向かって飛ぶ粒子Ｃ１は、加速されず、上端面４５ａに付着する。
The particles C1 emitted from the
ターゲット１２から放出される粒子Ｃ１は、電気的に中性である銅原子及び銅分子を含み得る。電界Ｅは、電気的に中性である粒子Ｃ１を加速しない。このため、電気的に中性であり、傾斜方向と鉛直方向との間の角度が所定の範囲よりも大きい粒子Ｃ１は、壁４５に付着することがある。すなわち、コリメータ１６は、傾斜方向と鉛直方向との間の角度が所定の範囲外である粒子Ｃ１を遮断する。傾斜方向に飛ぶ粒子Ｃ１は、遮蔽部材１５に付着することもある。
The particles C1 emitted from the
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Ｃ１は、コリメータ１６の貫通口４７を通過して、ステージ１３に支持された半導体ウェハ２に向かって飛ぶ。なお、傾斜方向と鉛直方向との間の角度が所定の範囲内である粒子Ｃ１も、電界Ｅから引力を受け、又は壁４５に付着することがある。
The particles C1 whose angle between the tilt direction and the vertical direction is within a predetermined range pass through the through-
コリメータ１６の貫通口４７を通過した粒子Ｃ１，Ｃ２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Ｃ１と、第１の部分６１が放出した粒子Ｃ２とを受ける。貫通口４７を通過した粒子Ｃ１，Ｃ２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Ｃ１，Ｃ２の方向が制御される。
The particles C1 and C2 that have passed through the through-
半導体ウェハ２に成膜される粒子Ｃ１，Ｃ２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。
The
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の金属部３１、第１の絶縁部３２、第２の金属部３３、及び第２の絶縁部３４を有するコリメータ１６が容易に製造され得る。なお、コリメータ１６はこれに限らず、他の方法で作られても良い。
The
コリメータ１６の第１の金属部３１と、第１の絶縁部３２と、第２の金属部３３と、第２の絶縁部３４とは、互いに固定される。すなわち、Ｚ軸に沿う方向において、第１の金属部３１の一方の端部が第２の絶縁部３４に固定され、第１の金属部３１の他方の端部が第１の絶縁部３２に固定される。さらに、Ｚ軸に沿う方向において、第１の絶縁部３２の一方の端部が第１の金属部３１に固定され、第１の絶縁部３２の他方の端部が第２の金属部３３に固定される。
The
例えば、コリメータ１６の第１の金属部３１と、第１の絶縁部３２と、第２の金属部３３と、第２の絶縁部３４とが、一体に形成される。なお、コリメータ１６の第１の金属部３１と、第１の絶縁部３２と、第２の金属部３３と、第２の絶縁部３４とが、例えば、互いに接着されても良い。
For example, the
コリメータ１６の第１の金属部３１と、第１の絶縁部３２と、第２の金属部３３と、第２の絶縁部３４とは、互いに分離可能であっても良い。例えば、独立した部品である第１の金属部３１と、第１の絶縁部３２と、第２の金属部３３と、第２の絶縁部３４とが、互いに積み重ねられる。この場合、第１の金属部３１と、第１の絶縁部３２と、第２の金属部３３と、第２の絶縁部３４とが、容易に製造されることができる。
The
第１の実施形態に係るスパッタ装置１において、コリメータ１６の第１の内面５１は、粒子Ｃ２を放出することが可能な銅によって作られた第１の部分６１と、Ｚ軸に沿う方向において第１の部分６１と並べられ、第１の部分６１よりもステージ１３に近いとともに、銅と異なるセラミックによって作られた第２の部分６２と、を有する。例えば、ターゲット１２から放出された粒子Ｃ１が、第１の部分６１に衝突すると、第１の部分６１から粒子Ｃ２が放出され得る。また、スパッタリングにおいて、上壁２１の近傍で発生するプラズマＰが、第１の部分６１から粒子Ｃ２を発生させ得る。第１の部分６１から放出された粒子Ｃ２がＺ軸に沿う方向に放出されれば、当該粒子Ｃ２によって成膜が行われる。すなわち、傾斜方向に放出された粒子Ｃ１が、鉛直方向に放出される粒子Ｃ２を発生させることができる。これにより、粒子Ｃ１，Ｃ２の利用効率の低下が抑制される。
In the sputtering apparatus 1 according to the first embodiment, the first
第１の部分６１は、第２の部分６２よりも上壁２１に近い。このため、第１の部分６１から放出された粒子Ｃ２が、Ｚ軸に沿う方向と大きく異なる方向に放出されたとしても、第２の部分６２及び第３の部分６３が当該粒子Ｃ２を遮断する。これにより、Ｚ軸に沿う方向と大きく異なる方向に放出された粒子Ｃ１が半導体ウェハ２に付着することが抑制され、コリメータ１６の成膜性能の低下が抑制される。
The
第３の電源装置７３は、第１の部分６１に、ターゲット１２から放出される粒子Ｃ１が有する電荷と正負が異なる電圧を印加する。別の表現によれば、第３の電源装置７３は、第１の部分６１の材料である銅がイオン化した場合に、当該イオンが有する電荷と正負が異なる電圧を、第１の部分６１に印加する。これにより、第１の部分６１が生じさせた電界Ｅは、ターゲット１２から放出された粒子Ｃ１に引力を作用させる。引力が作用した粒子Ｃ１は加速するため、第１の部分６１に衝突したときに、第１の部分６１から粒子Ｃ２を放出させやすい。当該粒子Ｃ２は、半導体ウェハ２に向かって放出され得る。従って、粒子Ｃ１，Ｃ２の利用効率の低下が抑制される。さらに、第２の部分６２を形成するセラミックは、絶縁性を有する。このため、ターゲット１２から放出された粒子Ｃ１が、第２の部分６２に誘引されることが抑制され、粒子Ｃ１，Ｃ２の利用効率の低下が抑制される。
The third
第１の内面５１は、Ｚ軸に沿う方向において第２の部分６２と並べられ、第２の部分６２よりもステージ１３に近いとともに、銅と異なるアルミニウムによって作られた第３の部分６３を有する。言い換えると、第１の部分６１と第３の部分６３との間に、絶縁性の第２の部分６２が介在する。これにより、第１の部分６１に印加された電圧が、第３の部分６３にも印加されることが抑制される。従って、ターゲット１２から放出された粒子Ｃ１が、第３の部分６３に誘引されることが抑制され、粒子Ｃ１，Ｃ２の利用効率の低下が抑制される。さらに、第３の部分６３からアルミニウムイオン、アルミニウム原子、及びアルミニウム分子のような粒子が発生することが抑制される。
The first
第３の部分６３の材料であるアルミニウムの密度は、第２の部分６２の材料であるセラミックの密度よりも低い。このため、第２の金属部３３によって形成される部分を代わりに第１の絶縁部３２が形成する場合に比べ、コリメータ１６を軽くすることが可能となる。
The density of aluminum that is the material of the
Ｚ軸に沿う方向において、複数の壁４５のうち一つにおける第１の部分６１の長さは、複数の壁４５のうち他の一つにおける第１の部分６１の長さよりも長い。例えば、コリメータ１６の外側の部分の壁４５の第１の部分６１の長さは、コリメータ１６の内側の部分の壁４５の第１の部分６１の長さよりも長く設定される。ある一例において、コリメータ１６の内側の部分においては、半導体ウェハ２に向かって垂直に飛ぶ粒子Ｃ１が多い。一方、コリメータ１６の外側の部分においては、半導体ウェハ２に向かって垂直に飛ぶ粒子Ｃ１は少ない。しかし、第１の部分６１に衝突し、第１の部分６１で粒子Ｃ２を放出させるような、斜めに飛ぶ粒子Ｃ１が多い。このため、コリメータ１６の内側の部分から半導体ウェハ２に向かって飛ぶ粒子Ｃ１，Ｃ２の数と、コリメータ１６の外側の部分から半導体ウェハ２に向かって飛ぶ粒子Ｃ１，Ｃ２の数が均等になりやすい。従って、半導体ウェハ２に付着する粒子Ｃ１，Ｃ２の分布のばらつきが抑制される。
In the direction along the Z-axis, the length of the
壁４５の上端面４５ａを形成する第２の絶縁部３４は、銅と異なる絶縁性のセラミックによって作られる。ターゲット１２から放出された粒子Ｃ１は、壁４５の上端面４５ａに衝突することがある。しかし、第２の絶縁部３４は粒子Ｃ１を誘引しないため、上端面４５ａに衝突した粒子Ｃ１が、上端面４５ａから粒子を放出させることが抑制される。従って、上端面４５ａから放出された粒子が、ターゲット１２から放出された粒子Ｃ１に干渉することが抑制される。
The second insulating
第１の部分６１を有する第１の金属部３１は、第２の部分６２を有する第１の絶縁部３２に固定される。これにより、第１の金属部３１が形成する貫通口４７と、第１の絶縁部３２が形成する貫通口４７とがずれることで、貫通口４７の大きさが変化し、粒子Ｃ１，Ｃ２の利用効率が低下することが抑制される。
The
上述のように、第１の部分６１を有する第１の金属部３１は、第２の部分６２を有する第１の絶縁部３２から分離可能であっても良い。この場合、例えば、第１の金属部３１が第１の絶縁部３２に積み重ねられることで、コリメータ１６が形成される。これにより、第１の金属部３１と第１の絶縁部３２とを有するコリメータ１６を容易に製造することが可能となる。
As described above, the
以下に、第２の実施形態について、図５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。 Hereinafter, the second embodiment will be described with reference to FIG. In the following description of the plurality of embodiments, components having the same functions as the components already described are denoted by the same reference numerals as those described above, and further description may be omitted. . In addition, a plurality of components to which the same reference numerals are attached do not necessarily have the same functions and properties, and may have different functions and properties according to each embodiment.
図５は、第２の実施形態に係るコリメータ１６の一部を示す断面図である。図５に示すように、第２の部分６２は、突出部９１と、凹部９２とを形成する。第２の部分６２は、突出部９１と、凹部９２との一方のみを有しても良い。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a part of the
突出部９１は、第２の部分６２が設けられた壁４５の第１の内面５１が向く方向において、当該第２の部分６２と並ぶ第１の部分６１から突出する。第１の内面５１が向く方向は、第２の方向の一例である。突出部９１の表面は、曲面である。
The protruding
凹部９２は、第２の部分６２が設けられた壁４５の第１の内面５１が向く方向において、当該第２の部分６２と並ぶ第１の部分６１から窪む。凹部９２の表面は、曲面である。
The
突出部９１と凹部９２とは、互いに滑らかに接続される。言い換えると、突出部９１と凹部９２とは、鋭角な部分をつくることなく連続する。Ｚ軸に沿う方向において、突出部９１は、凹部９２よりも、第１の部分６１に近い。
The
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Ｃ１は、第２の部分６２に付着することがある。突出部９１のステージ１３に向く部分は、ターゲット１２に対して陰になり、粒子Ｃ１が付着しにくい。凹部９２のステージ１３に向く部分は、ターゲット１２に対して陰になり、粒子Ｃ１が付着しにくい。
Particles C <b> 1 having an angle between the tilt direction and the vertical direction larger than a predetermined range may adhere to the
第２の実施形態のスパッタ装置１において、第２の部分６２は、第１の部分６１から突出する突出部９１と、第１の部分６１から窪む凹部９２と、の少なくとも一方を形成する。第２の部分６２が突出部９１を形成する場合、ターゲット１２から放出された粒子Ｃ１は、突出部９１のターゲット１２に近い部分に付着するが、突出部９１のターゲット１２から遠い部分に付着しにくい。第２の部分６２が凹部９２を有する場合、ターゲット１２から放出された粒子Ｃ１は、凹部９２のターゲット１２から遠い部分に付着するが、凹部９２のターゲット１２に近い部分に付着しにくい。このように、第２の部分６２に、粒子Ｃ１が付着しにくい部分が形成されるため、第１の部分６１と第３の部分６３とが粒子Ｃ１によって互いに導通することが抑制される。
In the sputtering apparatus 1 of the second embodiment, the
以下に、第３の実施形態について、図６を参照して説明する。図６は、第３の実施形態に係るコリメータ１６の一部を概略的に示す断面図である。図６に示すように、第３の実施形態のコリメータ１６は、第１の金属部３１、第１の絶縁部３２、第２の金属部３３、及び第２の絶縁部３４の代わりに、部材１０１と、複数の金属部１０２とを有する。
The third embodiment will be described below with reference to FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing a part of the
部材１０１は、絶縁性を有する材料であるセラミックによって作られる。部材１０１は、他の材料によって作られても良い。部材１０１は、枠４１と整流部４２とを有する。このため、部材１０１は、複数の壁４５を有する。
The
壁４５の第１の内面５１は、第１の部分６１と、第２の部分６２とを有する。部材１０１は、第２の部分６２を形成する。すなわち、第２の部分６２は、セラミックによって作られ、絶縁性を有する。第１の実施形態と同じく、第２の部分６２は、第１の部分６１よりもステージ１３に近い。
The first
金属部１０２は、ターゲット１２の材料と同じ材料によって作られる。本実施形態において、金属部１０２は、銅によって作られる。このため、金属部１０２は、導電性を有する。金属部１０２は、他の材料によって作られても良い。
The
本実施形態において、金属部１０２は、金属膜である。金属部１０２は、例えば、壁、板、又は他の部材であっても良い。金属部１０２は、部材１０１の表面の一部を覆い、第１の部分６１を形成する。
In the present embodiment, the
図６は説明のため、金属部１０２が部材１０１の表面から突出する。しかし、金属部１０２が形成する第１の部分６１と、部材１０１が形成する第２の部分６２とは、実質的に連続した第１の内面５１を形成する。
In FIG. 6, the
第３の電源装置７３の電源８３は、金属部１０２に電気的に接続される。例えば、複数の壁４５の内部を通る配線が、金属部１０２と電源８３とを電気的に接続する。電源８３は、金属部１０２が形成する第１の部分６１に、負の電圧を印加することができる。
The
第１の内面５１は第１の部分６１と第２の部分６２とを有するが、第２の内面５２は、第１及び第２の部分６１，６２のうち、第２の部分６２を有し、第１の部分６１を有さない。すなわち、壁４５の第２の内面５２は、第２の部分６２を有する部材１０１によって形成される。さらに、壁４５の上端面４５ａ及び下端面４５ｂも、部材１０１によって形成される。
The first
なお、第２の内面５２が、第１の部分６１を有しても良い。この場合、第１の内面５１と同じく、金属部１０２が第１の部分６１を形成する。Ｚ軸に沿う方向において、第１の内面５１の第１の部分６１の長さと、第２の内面５１の第２の部分６２の長さとが異なっても良い。
Note that the second
このようなスパッタ装置１において、ターゲット１２の下面１２ａをプラズマＰの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Ｃ１が放出される。
In such a sputtering apparatus 1, ions of plasma P are sputtered on the
電源８３は、金属部１０２に、負の電圧を印加する。すなわち、電源８３は、金属部１０２が形成する第１の部分６１に、粒子Ｃ１である銅イオンが有する電荷と正負が異なる電圧を印加する。負の電圧が印加された第１の部分６１を形成する金属部１０２は、電界Ｅを生じる。
The
第２の部分６２を形成する部材１０１は、絶縁性を有する。このため、金属部１０２に電圧が印加されたときに、第２の部分６２を形成する部材１０１は、電界を生じない。
The
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Ｃ１は、壁４５に向かって飛ぶ。正の電荷を有するイオンである粒子Ｃ１は、負の電圧を印加された金属部１０２によって生じる電界Ｅから、引力を受ける。このため、電界Ｅを生じる金属部１０２に近づいた粒子Ｃ１は、第１の部分６１に向かって加速させられる。
The particles C1 having an angle between the inclination direction and the vertical direction larger than the predetermined range fly toward the
加速された粒子Ｃ１は、第１の部分６１に衝突する。言い換えると、イオンである粒子Ｃ１が、第１の部分６１をスパッタする。これにより、第１の部分６１から、粒子Ｃ２が放出される。
The accelerated particle C1 collides with the
第１の部分６１から放出される粒子Ｃ２は、ターゲット１２から放出される粒子Ｃ１と同じく、銅イオン、銅原子、及び銅分子を含む。このように、第１の部分６１は、ターゲット１２が放出する粒子Ｃ１と同じ粒子Ｃ２を放出することができる。粒子Ｃ２を放出する第１の部分６１に、粒子Ｃ１が付着するため、金属部１０２の体積が減少することが抑制される。
The particle C2 emitted from the
第１の部分６１から粒子Ｃ２が飛ぶ方向は、コサイン則に従って分布する。このため、第１の部分６１から放出される粒子Ｃ２は、鉛直方向に放出される粒子Ｃ２を含む。鉛直方向に放出された粒子Ｃ２は、貫通口４７を通過して、ステージ１３に支持された半導体ウェハ２に向かって飛ぶ。
The direction in which the particles C2 fly from the
粒子Ｃ２は、鉛直方向に対して交差する方向に放出される粒子Ｃ２も含む。例えば、粒子Ｃ２は、一つの壁４５の第１の部分６１から、他の壁４５の第１の内面５１又は第２の内面５２に向かって飛ぶことがある。
The particles C2 also include particles C2 that are emitted in a direction that intersects the vertical direction. For example, the particle C <b> 2 may fly from the
粒子Ｃ２は、他の壁４５の第１の部分６１に向かって飛ぶことがある。イオンである粒子Ｃ２は、電界Ｅによって加速させられ、他の壁４５の第１の部分６１に衝突する。粒子Ｃ２によりスパッタされた第１の部分６１が、さらに粒子Ｃ２を放出することがある。しかし、例えば、第１の部分６１に衝突する粒子Ｃ２の運動エネルギーが十分でない場合、粒子Ｃ２は、第１の部分６１に付着する。
The particle C <b> 2 may fly toward the
粒子Ｃ２は、他の壁４５の第２の部分６２に向かって飛ぶことがある。第２の部分６２を形成する部材１０１は電界を生じない。このため、粒子Ｃ２は加速されない。第２の部分６２に向かって飛ぶ粒子Ｃ２は、第２の部分６２に付着する。第２の部分６２は、粒子Ｃ２が放出された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Ｃ２を遮断する。
The particle C <b> 2 may fly toward the
第１の部分６１は、第２の部分６２よりも、上壁２１及びターゲット１２に近い。このため、プラズマＰのアルゴンイオンが、第１の部分６１に衝突することがある。第１の部分６１をアルゴンイオンがスパッタした場合にも、第１の部分６１から粒子Ｃ２が放出される。
The
コリメータ１６の貫通口４７を通過した粒子Ｃ１，Ｃ２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Ｃ１と、第１の部分６１が放出した粒子Ｃ２とを受ける。貫通口４７を通過した粒子Ｃ１，Ｃ２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Ｃ１，Ｃ２の方向が制御される。
The particles C1 and C2 that have passed through the through-
第３の実施形態のスパッタ装置１において、複数の壁４５の第２の内面５２は、第２の部分６２を有し、第１の部分６１は有さない。すなわち、壁４５の一方の面５１は第１の部分６１から粒子Ｃ２を発生させるが、壁４５の他方の面５２は粒子Ｃ２を発生させない。このような壁４５が設けられることで、半導体ウェハ２に付着する粒子Ｃ１，Ｃ２の分布が調整されることができる。
In the sputtering apparatus 1 of the third embodiment, the second
以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、コリメータの第１の内面は、粒子を放出することが可能な第１の材料によって作られた第１の部分と、第１の方向において第１の部分と並べられ、第１の部分よりも物体配置部に近いとともに、第１の材料と異なる第２の材料によって作られた第２の部分と、を有する。これにより、粒子の利用効率の低下が抑制される。 According to at least one embodiment as described above, the first inner surface of the collimator has a first portion made of a first material capable of emitting particles and a first portion in a first direction. And a second portion made of a second material that is closer to the object placement portion than the first portion and is different from the first material. Thereby, the fall of the utilization efficiency of particle | grains is suppressed.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
以下に、本願のもとの出願の出願当初の特許請求の範囲の内容を付記する。
［１］
物体が配置されるよう構成された物体配置部と、
前記物体配置部から離間した位置に配置され、前記物体に向かって粒子を放出することが可能な粒子発生源が配置されるよう構成された発生源配置部と、
前記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発生源配置部から前記物体配置部へ向かう第１の方向に延びる複数の貫通口が設けられたコリメータと、
を具備し、
前記複数の壁は、前記貫通口に面する第１の内面を有し、
前記第１の内面は、前記粒子を放出することが可能な第１の材料によって作られた第１の部分と、前記第１の方向において前記第１の部分と並べられ、前記第１の部分よりも前記物体配置部に近いとともに、前記第１の材料と異なる第２の材料によって作られた第２の部分と、を有する、
処理装置。
［２］
前記第１の部分に、前記粒子発生源から放出される前記粒子が有する電荷と正負が異なる電圧を印加するよう構成された電源、をさらに具備し、
前記第２の材料は、絶縁性を有する、
［１］の処理装置。
［３］
前記第１の内面は、前記第１の方向において前記第２の部分と並べられ、前記第２の部分よりも前記物体配置部に近いとともに、前記第１の材料と異なる導電性の第３の材料によって作られた第３の部分を有する、［２］の処理装置。
［４］
前記第２の部分は、前記第１の内面が向く第２の方向において、前記第１の部分から突出する突出部と、前記第１の部分から窪む凹部と、の少なくとも一方を形成する、［３］の処理装置。
［５］
前記第１の方向において、前記複数の壁のうち一つにおける前記第１の部分の長さは、前記複数の壁のうち他の一つにおける前記第１の部分の長さよりも長い、［１］乃至［４］の少なくとも一つの処理装置。
［６］
前記複数の壁は、前記第１の内面の反対側に位置する第２の内面を有し、
前記第２の内面は、前記第２の部分を有する、
［１］乃至［５］の少なくとも一つの処理装置。
［７］
前記複数の壁は、前記発生源配置部に向く、前記第１の方向における端部と、前記端部を形成し、前記第１の材料と異なる絶縁性の第４の材料によって作られた第４の部分と、を有する、［１］乃至［６］の少なくとも一つの処理装置。
［８］
前記コリメータは、前記第１の部分を有し、前記第１の材料によって作られた第１の部材と、前記第１の方向において前記第１の部材と並べられ、前記第２の部分を有し、前記第２の材料によって作られた第２の部材と、を有し、
前記第１の部材は、前記第２の部材に固定される、
［１］乃至［７］のいずれか一つの処理装置。
［９］
前記コリメータは、前記第１の部分を有し、前記第１の材料によって作られた第１の部材と、前記第１の方向において前記第１の部材と並べられ、前記第２の部分を有し、前記第２の材料によって作られた第２の部材と、を有し、
前記第１の部材は、前記第２の部材から分離可能である、
［１］乃至［７］のいずれか一つの処理装置。
［１０］
第１の方向に延びる複数の貫通口を形成する複数の壁と、
前記複数の壁に設けられて前記貫通口に面する第１の内面と、
前記第１の内面の一部を形成し、粒子を放出することが可能な第１の材料によって作られた第１の部分と、
前記第１の内面の一部を形成し、前記第１の方向において前記第１の部分と並べられ、前記第１の材料と異なる第２の材料によって作られた第２の部分と、
を具備するコリメータ。
［１１］
前記第１の材料は、導電性を有し、
前記第２の材料は、絶縁性を有する、
［１０］のコリメータ。
［１２］
前記第１の内面の一部を形成し、前記第１の方向において前記第２の部分と並べられ、前記第１の材料と異なる導電性の第３の材料によって作られた第３の部分と、
を具備し、
前記第２の部分は、前記第１の部分と前記第３の部分との間に位置する、
［１１］のコリメータ。
［１３］
前記第２の部分は、前記第１の内面が向く第２の方向において、前記第１の部分から突出する突出部と、前記第１の部分から窪む凹部と、の少なくとも一方を形成する、［１２］のコリメータ。
［１４］
前記第１の方向において、前記複数の壁のうち一つにおける前記第１の部分の長さは、前記複数の壁のうち他の一つにおける前記第１の部分の長さよりも長い、［１０］乃至［１３］の少なくとも一つのコリメータ。
［１５］
前記複数の壁は、前記第１の内面の反対側に位置する第２の内面を有し、
前記第２の内面は、前記第２の部分を有する、
［１０］乃至［１４］の少なくとも一つのコリメータ。
［１６］
前記第１の方向における前記複数の壁の端部を形成し、前記第１の材料と異なる絶縁性の第４の材料によって作られた第４の部分、をさらに具備し、
前記第１の部分は、前記第４の部分と、前記第２の部分との間に位置する、
［１０］乃至［１５］の少なくとも一つのコリメータ。
［１７］
前記第１の部分を有し、前記第１の材料によって作られた第１の部材と、
前記第１の方向において前記第１の部材と並べられ、前記第２の部分を有し、前記第２の材料によって作られた第２の部材と、
をさらに具備し、
前記第１の部材は、前記第２の部材に固定される、
［１０］乃至［１６］のいずれか一つのコリメータ。
Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof 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 contents of the claims at the beginning of the filing of the application of the present application will be added below.
[1]
An object placement unit configured to place an object;
A source arrangement unit arranged at a position spaced from the object arrangement unit and configured to arrange a particle generation source capable of emitting particles toward the object; and
The first arrangement is configured to be arranged between the object arrangement unit and the source arrangement unit, has a plurality of walls, is formed by the plurality of walls, and is directed from the source arrangement unit to the object arrangement unit. A collimator provided with a plurality of through-holes extending in the direction;
Comprising
The plurality of walls have a first inner surface facing the through hole,
The first inner surface is aligned with the first portion made of a first material capable of releasing the particles, and the first portion in the first direction, the first portion A second portion made of a second material that is closer to the object placement portion than the first material and different from the first material,
Processing equipment.
[2]
A power source configured to apply a voltage having a positive and negative value different from a charge of the particles emitted from the particle generation source to the first portion;
The second material has an insulating property.
[1] The processing apparatus.
[3]
The first inner surface is aligned with the second portion in the first direction, is closer to the object placement portion than the second portion, and has a conductive third property different from that of the first material. [2] The processing apparatus according to [2], including a third portion made of a material.
[4]
The second portion forms at least one of a protruding portion protruding from the first portion and a recessed portion recessed from the first portion in a second direction in which the first inner surface faces. [3] The processing apparatus.
[5]
In the first direction, the length of the first portion in one of the plurality of walls is longer than the length of the first portion in the other one of the plurality of walls. ] To [4].
[6]
The plurality of walls have a second inner surface located opposite the first inner surface;
The second inner surface has the second portion;
At least one processing apparatus of [1] to [5].
[7]
The plurality of walls are formed by an insulating fourth material that forms an end portion in the first direction facing the source arrangement portion and the end portion, and is different from the first material. And at least one processing device of [1] to [6].
[8]
The collimator has the first part, and is arranged with the first member made of the first material and the first member in the first direction, and has the second part. And a second member made of the second material,
The first member is fixed to the second member;
Any one processing device of [1] thru / or [7].
[9]
The collimator has the first part, and is arranged with the first member made of the first material and the first member in the first direction, and has the second part. And a second member made of the second material,
The first member is separable from the second member;
Any one processing device of [1] thru / or [7].
[10]
A plurality of walls forming a plurality of through-holes extending in a first direction;
A first inner surface provided on the plurality of walls and facing the through hole;
A first portion made of a first material that forms part of the first inner surface and is capable of releasing particles;
A second portion formed of a second material that forms a portion of the first inner surface, is aligned with the first portion in the first direction, and is different from the first material;
A collimator comprising:
[11]
The first material has conductivity,
The second material has an insulating property.
[10] The collimator.
[12]
A third portion that forms part of the first inner surface, is aligned with the second portion in the first direction, and is made of a conductive third material different from the first material; ,
Comprising
The second part is located between the first part and the third part;
[11] A collimator.
[13]
The second portion forms at least one of a protruding portion protruding from the first portion and a recessed portion recessed from the first portion in a second direction in which the first inner surface faces. [12] The collimator.
[14]
In the first direction, the length of the first portion in one of the plurality of walls is longer than the length of the first portion in the other one of the plurality of walls. ] To [13] at least one collimator.
[15]
The plurality of walls have a second inner surface located opposite the first inner surface;
The second inner surface has the second portion;
[10] to [14] at least one collimator.
[16]
A fourth portion formed by an insulating fourth material that forms ends of the plurality of walls in the first direction and is different from the first material;
The first portion is located between the fourth portion and the second portion;
[10] to [15] at least one collimator.
[17]
A first member having the first portion and made of the first material;
A second member aligned with the first member in the first direction, having the second portion, and made of the second material;
Further comprising
The first member is fixed to the second member;
The collimator according to any one of [10] to [16].
１…スパッタ装置、２…半導体ウェハ、１２…ターゲット、１３…ステージ、１６…コリメータ、２１…上壁、３１…第１の金属部、３２…第１の絶縁部、３４…第２の絶縁部、４５…壁、４５ａ…上端面、４７…貫通口、５１…第１の内面、５２…第２の内面、６１…第１の部分、６２…第２の部分、６３…第３の部分、７３…第３の電源装置、９１…突出部、９２…凹部、１０１…部材、１０２…金属部、Ｃ１，Ｃ２…粒子。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Sputtering device, 2 ... Semiconductor wafer, 12 ... Target, 13 ... Stage, 16 ... Collimator, 21 ... Upper wall, 31 ... 1st metal part, 32 ... 1st insulation part, 34 ...
Claims (17)
前記物体配置部から離間した位置に配置され、導電性の第１の材料によって作られ前記物体に向かって粒子を放出することが可能なターゲット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発生源配置部から前記物体配置部へ向かう第１の方向に延びる複数の貫通口が設けられたコリメータと、
を具備し、
前記複数の壁は、前記貫通口に面する第１の内面を有し、
前記第１の内面は、前記第１の材料によって作られ前記粒子を放出することが可能な第１の部分と、前記第１の方向において前記第１の部分と並べられ、前記第１の部分よりも前記物体配置部に近いとともに、前記第１の材料と異なる絶縁性の第２の材料によって作られた第２の部分と、を有する、
スパッタ装置。 An object placement unit configured to place an object;
A source arrangement that is arranged at a distance from the object arrangement and is configured to arrange a target made of a conductive first material and capable of emitting particles towards the object;
The first arrangement is configured to be arranged between the object arrangement unit and the source arrangement unit, has a plurality of walls, is formed by the plurality of walls, and is directed from the source arrangement unit to the object arrangement unit. A collimator provided with a plurality of through-holes extending in the direction;
Comprising
The plurality of walls have a first inner surface facing the through hole,
The first inner surface is aligned with the first portion made of the first material and capable of releasing the particles, and the first portion in the first direction, the first portion A second portion made of an insulating second material that is closer to the object placement portion than the first material and different from the first material.
Sputtering device.
請求項１のスパッタ装置。 The first portion further comprises a power source configured to apply a voltage that is different in polarity from the charge of the particles emitted from the target.
The sputtering apparatus according to claim 1.
前記第２の内面は、前記第２の部分を有する、
請求項１乃至請求項５のいずれか一つのスパッタ装置。 The plurality of walls have a second inner surface located opposite the first inner surface;
The second inner surface has the second portion;
The sputtering apparatus according to claim 1.
前記第１の部材は、前記第２の部材に固定される、
請求項１乃至請求項７のいずれか一つのスパッタ装置。 The collimator has the first part, and is arranged with the first member made of the first material and the first member in the first direction, and has the second part. And a second member made of the second material,
The first member is fixed to the second member;
The sputtering apparatus according to claim 1.
前記第１の部材は、前記第２の部材から分離可能である、
請求項１乃至請求項７のいずれか一つのスパッタ装置。 The collimator has the first part, and is arranged with the first member made of the first material and the first member in the first direction, and has the second part. And a second member made of the second material,
The first member is separable from the second member;
The sputtering apparatus according to claim 1.
前記複数の壁に設けられて前記貫通口に面する第１の内面と、
前記第１の内面の一部を形成し、粒子を放出することが可能な導電性の第１の材料によって作られた第１の部分と、
前記第１の内面の一部を形成し、前記第１の方向において前記第１の部分と並べられ、前記第１の材料と異なる絶縁性の第２の材料によって作られた第２の部分と、
を具備するスパッタリング用コリメータ。 A plurality of walls forming a plurality of through-holes extending in a first direction;
A first inner surface provided on the plurality of walls and facing the through hole;
A first portion made of a conductive first material that forms part of the first inner surface and is capable of releasing particles;
A second portion formed of an insulating second material that forms part of the first inner surface, is aligned with the first portion in the first direction, and is different from the first material; ,
A sputtering collimator comprising:
を具備し、
前記第２の部分は、前記第１の部分と前記第３の部分との間に位置する、
請求項１０のスパッタリング用コリメータ。 A third portion that forms part of the first inner surface, is aligned with the second portion in the first direction, and is made of a conductive third material different from the first material; ,
Comprising
The second part is located between the first part and the third part;
The sputtering collimator according to claim 10.
前記第２の内面は、前記第２の部分を有する、
請求項１０乃至請求項１３のいずれか一つのスパッタリング用コリメータ。 The plurality of walls have a second inner surface located opposite the first inner surface;
The second inner surface has the second portion;
The collimator for sputtering according to any one of claims 10 to 13.
前記第１の部分は、前記第４の部分と、前記第２の部分との間に位置する、
請求項１０乃至請求項１４のいずれか一つのスパッタリング用コリメータ。 A fourth portion formed by an insulating fourth material that forms ends of the plurality of walls in the first direction and is different from the first material;
The first portion is located between the fourth portion and the second portion;
The collimator for sputtering according to any one of claims 10 to 14.
前記第１の方向において前記第１の部材と並べられ、前記第２の部分を有し、前記第２の材料によって作られた第２の部材と、
をさらに具備し、
前記第１の部材は、前記第２の部材に固定される、
請求項１０乃至請求項１５のいずれか一つのスパッタリング用コリメータ。 A first member having the first portion and made of the first material;
A second member aligned with the first member in the first direction, having the second portion, and made of the second material;
Further comprising
The first member is fixed to the second member;
The sputtering collimator according to any one of claims 10 to 15.
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