DE112013003293T5 - Ionenstrahlbearbeitungsverfahren und Ionenstrahlbearbeitungsgerät - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung weist eine Aufgabe auf, ein Bearbeitungsverfahren und ein Ionenstrahlbearbeitungsgerät bereitzustellen, die in der Lage sind, eine Ablagerung von wieder abgelagerten Schichten auch für feine Muster zu verhindern. In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird eine Ionenstrahlbearbeitung derart ausgeführt, dass eine Ätzgröße eines Ionenstrahls, der in sich ausdehnenden Richtungen von Mustergräben, die auf einem Substrat ausgebildet sind, einfällt, größer gemacht wird als die Ätzgröße des Ionenstrahls, der in anderen Richtungen einfällt. Diese Bearbeitung ermöglicht es, dass feine Muster bearbeitet werden, während verhindert wird, dass wieder abgelagerte Schichten auf den Bodenabschnitten der Gräben der feinen Muster abgelagert werden.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ionenstrahlbearbeitungsgerät. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Ionenstrahlätzgerät, das zur Bearbeitung feiner Muster eines Halbleiterspeichers oder dergleichen geeignet ist.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Eine Ionenstrahlätztechnik (nachstehend auch als IBE abgekürzt) ist in großem Umfang für eine Bearbeitung eines Halbleiterspeichers, einer Aufzeichnungsvorrichtung, eines Magnetkopfes und dergleichen verwendet worden (siehe beispielsweise Patentdruckschrift 1). Die IBE-Technik formt ein Plasma durch Zuführen einer Leistung zu einer elektrischen Entladungseinheit und bildet dann einen Ionenstrahl durch Extrahieren von Ionen von dem Plasma mit einem Anlegen einer Spannung an ein Gitter. Der Ionenstrahl wird veranlasst, auf ein Substrat einzufallen, wobei er hauptsächlich physikalisch ein Material auf dem Substrat ätzt.
  • Zitierungsliste
  • Patentdruckschrift
    • Patentdruckschrift 1: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2008-218829
  • Kurzzusammenfassung der Erfindung
  • In dem vorstehend beschriebenen IBE schreitet, da zu einem großen Anteil ein physikalischer Ätzbestandteil beinhaltet ist, ein Ätzen voran, indem ein geätztes Material von dem Substrat zerstreut wird. Aus diesem Grund wird, wenn das IBE entsprechend Mustern ausgeführt wird, die durch Photolithographie gebildet werden, das geätzte Material, das zerstreut wird, an Seitenwänden der Muster in einigen Fällen wieder abgelagert. Um diese wieder abgelagerten Schichten zu entfernen, wird ein Verfahren zum Ausführen eines IBE mit einem Substrat ausgeführt, das zu einer Fahrrichtung des Ionenstrahls geneigt ist.
  • Indes muss eine Bearbeitung dafür, was als Speicher der nächsten Generation bezeichnet wird, wie beispielsweise MRAM und RRAM (registrierte Handelsmarke), sehr feine Muster bearbeiten, um die Aufzeichnungsdichte zu verbessern. Bei einer Bearbeitung derartiger feiner Muster durch IBE erreicht ein Ionenstrahl, der in einer Richtung einfällt, die schräg zu einem Substrat ist, kaum einen Bereich um Bodenabschnitte von Mustergräben herum. Dieses Phänomen wird spezifisch nachstehend unter Verwendung von 1 erklärt. 1 veranschaulicht einen Zustand einer Musterung bzw. Strukturierung einer Schicht, die auf einem Substrat 11 abgelagert ist. Ein Ionenstrahl I fällt auf das Substrat 11 in einer schrägen Richtung zu dem Substrat 11 ein. Wenn die Musterung auf dem Substrat 11 voranschreitet, wie es in 1 veranschaulicht ist, werden Gräben T, die zwischen Elementen 110 ausgebildet sind, so tief, dass ein Bereich um die Bodenabschnitte der Gräben T herum durch die benachbarten Elemente 110 gegenüber dem Ionenstrahl I im Schatten liegt bzw. beschattet ist. Aus diesem Grund ist es schwierig, wieder abgelagerte Schichten R in ausreichender Weise zu entfernen. Zusätzlich ist, da der Ionenstrahl I kaum auf die Bodenabschnitte der Gräben T einfällt, das Ätzen schwierig.
  • Die vorliegende Erfindung ist gemacht worden, um die vorstehend beschriebene Schwierigkeit zu beheben, wobei sie darauf abzielt, ein Bearbeitungsverfahren und ein Ionenstrahlbearbeitungsgerät bereitzustellen, die in der Lage sind, eine Ablagerung von wieder abgelagerten Schichten auch auf feinen Mustern zu verhindern.
  • Die vorliegende Erfindung zur Lösung des vorstehend genannten Problems ist ein Verfahren zum Bearbeiten eines Substrats, das auf einem Substrathalter angebracht ist, indem ein Ionenstrahl verwendet wird, der von einer Plasmaquelle durch ein Gitter extrahiert wird. Entsprechend einem Merkmal des Verfahrens wird bei einem Ausführen eines Ionenstrahlätzens auf dem Substrat, das mit einer Neigung zu dem Gitter angeordnet ist, während das Substrat in einer auf gleicher Ebene befindlichen Richtung hiervon gedreht wird, eine Ionenstrahlbearbeitung derart ausgeführt, dass eine Ätzgröße eines Ionenstrahls, der von einer sich ausdehnenden Richtung eines Mustergrabens, der auf dem Substrat ausgebildet ist, einfällt, größer gemacht wird als eine Ätzgröße eines Ionenstrahls, der aus einer anderen Richtung einfällt.
  • Außerdem ist die Erfindung der vorliegenden Anmeldung ein Ionenstrahlgerät, das umfasst: eine Plasmaquelle; ein Gitter, das konfiguriert ist, einen Ionenstrahl von der Plasmaquelle zu extrahieren; einen Substrathalter, der in der Lage ist, ein Substrat mit einer Neigung zu dem Gitter anzubringen und sich in einer auf gleicher Ebene befindlichen Richtung des Substrats zu drehen; eine Steuerungseinheit, die konfiguriert ist, eine Drehung des Substrats auf dem Substrathalter zu steuern; und eine Positionserfassungseinheit, die konfiguriert ist, eine Drehposition des Substrats zu erfassen. Gemäß einem Merkmal des Geräts macht die Steuerungseinheit auf der Grundlage eines Erfassungsergebnisses, das durch die Positionserfassungseinheit erhalten wird, eine Drehgeschwindigkeit bzw. Drehzahl des Substrathalters niedriger, wenn das Gitter auf einer Seite in einer sich ausdehnenden Richtung eines Mustergrabens angeordnet ist, der auf dem Substrat ausgebildet ist, als in anderen Fällen.
  • Eine Verwendung der vorliegenden Erfindung ermöglicht es, dass feine Muster bearbeitet werden, während eine Ablagerung von wieder abgelagerten Schichten auf den Bodenabschnitten der Gräben der feinen Muster verhindert wird, obwohl die Bearbeitung der Bodenabschnitte durch eine Verwendung eines herkömmlichen IBE mit einem schrägen Einfall schwierig gewesen ist.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnung
  • 1 zeigt ein Diagramm, das schematisch feine Muster in einem herkömmlichen IBE-Bearbeitungsverfahren veranschaulicht.
  • 2 zeigt ein Diagramm, das ein Ionenstrahlätzgerät gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
  • 3 zeigt ein Diagramm zur Erklärung bzw. Beschreibung einer Konfiguration und einer Funktion eines Gitters gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • 4 zeigt ein Blockschaltbild, das eine Steuerungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
  • 5 zeigt ein Diagramm, das Anordnungsrichtungen bzw. Array-Richtungen rechteckiger Muster auf einem Substrat veranschaulicht.
  • 6 zeigt ein Diagramm zur Erklärung bzw. Beschreibung einer Positionsbeziehung zwischen einem Gitter und einem Substrat und einer Phase des Substrats gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • 7A zeigt ein beschreibendes Diagramm gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, in dem eine Drehgeschwindigkeit bzw. Drehzahl einer Substratdrehung gesteuert wird und ein Substrat (ein Substrathalter) kontinuierlich gedreht wird.
  • 7B zeigt ein beschreibendes Diagramm gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, in dem die Drehgeschwindigkeit bzw. Drehzahl der Substratdrehung gesteuert wird und ein Substrat (ein Substrathalter) intermittierend gedreht wird.
  • 8 zeigt ein Diagramm, das schematisch einen Zustand veranschaulicht, in dem Ionenstrahlen auf ein Substrat einfallen.
  • 9A zeigt ein Diagramm, das schematisch einen Fotolack auf einem Substrat vor einer Ätzbearbeitung veranschaulicht.
  • 9B zeigt ein Diagramm, das schematisch eine Anordnung bzw. ein Array von TMR-Elementen für ein MRAM veranschaulicht.
  • 10 zeigt ein Blockschaltbild, das eine Steuerungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
  • 11A zeigt ein beschreibendes Diagramm gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, in dem eine elektrische Leistung, die einer Plasmaerzeugungseinheit zuzuführen ist, gesteuert wird und ein Substrat (ein Substrathalter) kontinuierlich gedreht wird.
  • 11B zeigt ein beschreibendes Diagramm gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, in dem die elektrische Leistung, die der Plasmaerzeugungseinheit zuzuführen ist, gesteuert wird und ein Substrat (ein Substrathalter) intermittierend gedreht wird.
  • 12 zeigt ein Blockschaltbild, das eine Steuerungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
  • 13A zeigt ein beschreibendes Diagramm gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, in dem eine Spannung, die an ein Gitter anzulegen ist, gesteuert wird und ein Substrat (ein Substrathalter) kontinuierlich gedreht wird.
  • 13B zeigt ein beschreibendes Diagramm gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, in dem die Spannung, die an das Gitter anzulegen ist, gesteuert wird und ein Substrat (ein Substrathalter) intermittierend gedreht wird.
  • 14 zeigt ein Diagramm zur Erklärung bzw. Beschreibung eines Beispiels von Mustern, die auf einem Substrat ausgebildet sind, bei dem die vorliegende Erfindung anwendbar ist.
  • 15 zeigt ein Diagramm zur Erklärung bzw. Beschreibung von Beispielen von Mustern, die auf Substraten ausgebildet sind, bei denen die vorliegende Erfindung anwendbar ist.
  • 16A zeigt ein Diagramm, das schematisch einen Zustand veranschaulicht, bei dem ein Ionenstrahl auf ein Substrat in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung einfällt.
  • 16B zeigt ein Diagramm, das schematisch einen Zustand veranschaulicht, bei dem ein Ionenstrahl auf ein Substrat in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung einfällt.
  • 17A zeigt ein Diagramm zur Erklärung bzw. Beschreibung einer Projektionslinie eines Ionenstrahls auf einem Substrat.
  • 17B zeigt ein Diagramm zur Erklärung bzw. Beschreibung sich ausdehnender Richtungen von Mustergräben auf einem Substrat.
  • 17C zeigt ein Diagramm zur Erklärung bzw. Beschreibung der sich ausdehnenden Richtungen der Mustergräben auf dem Substrat.
  • 18 zeigt ein Diagramm zur Erklärung bzw. Beschreibung einer Beziehung zwischen einer Positionsbeziehung zwischen einem Gitter und einem Substrat, der Phase des Substrats und der Drehgeschwindigkeit bzw. Drehzahl des Substrats gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • 19 zeigt ein Diagramm zur Erklärung bzw. Beschreibung einer Beziehung zwischen einer Positionsbeziehung zwischen einem Gitter und einem Substrat, der Phase des Substrats, der Drehgeschwindigkeit bzw. Drehzahl des Substrats und einem Neigungswinkel des Substrats zu dem Gitter gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • 20 zeigt ein Diagramm zur Erklärung bzw. Beschreibung eines Beispiels von Mustern, die auf einem Substrat ausgebildet sind, bei dem die vorliegende Erfindung anwendbar ist.
  • 21 zeigt ein Diagramm zur Erklärung bzw. Beschreibung einer Beziehung zwischen einer Positionsbeziehung zwischen einem Gitter und einem Substrat, der Phase des Substrats und einer Drehpausenzeit des Substrats gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Ausführungsbeispiele begrenzt, sondern kann nach Bedarf verändert werden, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen. In der nachstehend beschriebenen Zeichnung sind die gleichen Bezugszeichen an diejenigen Teile vergeben, die die gleichen Funktionen aufweisen, wobei eine doppelte Erklärung in einigen Fällen weggelassen ist.
  • (Erstes Ausführungsbeispiel)
  • 2 veranschaulicht ein schematisches Diagramm eines Plasmabearbeitungsgeräts. Ein Ionenstrahlätzgerät 100 umfasst einen Bearbeitungsraum 1 und eine Plasmaerzeugungseinheit 2 als eine Plasmaquelle. Der Bearbeitungsraum 1 ist mit einer Auslasspumpe 3 versehen. Die Plasmaerzeugungseinheit 2 ist mit einer Vakuumglocke 4, einer Gaseinführeinheit 5, einer RF-Antenne 6, einer Paarungsvorrichtung bzw. Anpassungsvorrichtung 7 und einem Elektromagneten 8 versehen, wobei sie ebenso mit einem Gitter 9 bei einer Grenze zu dem Bearbeitungsraum 1 versehen ist.
  • Das Gitter 9 umfasst mehrere Elektroden. In der vorliegenden Erfindung umfasst das Gitter 9 drei Elektroden, wie es beispielsweise in 3 veranschaulicht ist. Eine erste Elektrode 70, eine zweite Elektrode 71 und eine dritte Elektrode 72 sind in dieser Reihenfolge bereitgestellt, wenn sie von einer Seite der Vakuumglocke 4 betrachtet werden. Eine positive Spannung wird an die erste Elektrode angelegt und eine negative Spannung wird an die zweite Elektrode angelegt, sodass Ionen aufgrund einer Potentialdifferenz beschleunigt werden. Die dritte Elektrode 72 wird auch als Erdungselektrode bezeichnet und ist geerdet bzw. mit Masse verbunden. Eine Potentialdifferenz zwischen der zweiten Elektrode 71 und der dritten Elektrode 72 wird gesteuert, sodass der Durchmesser des Ionenstrahls innerhalb eines vorbestimmten numerischen Wertebereichs unter Verwendung eines elektrostatischen Linseneffekts gesteuert werden kann. Der Ionenstrahl wird durch einen Neutralisator 13 neutralisiert. Dieses Gitter 9 ist vorzugsweise aus einem Material hergestellt, das zu einem Prozessgas widerstandsfähig ist. Als das Material für das Gitter kann Molybdän, Titan, Titankarbid oder pyrolytischer Graphit genannt werden. Stattdessen kann das Gitter 9 erhalten werden, indem ein Körper aus einem Material gebildet wird, das zu den vorstehend aufgelisteten unterschiedlich ist, und indem dann die Oberfläche des Körpers mit Molybdän, Titan oder Titankarbid beschichtet wird.
  • Ein Substrathalter 10 ist in dem Bearbeitungsraum 1 bereitgestellt, und eine ESC-Elektrode, die nicht veranschaulicht ist, ist mit dem Substrathalter 10 verbunden. Ein Substrat 11, das auf dem Substrathalter 10 angebracht wird, wird elektrostatisch eingespannt und mittels der ESC-Elektrode fixiert. Als eine andere Substratfixiereinrichtung können verschiedene Arten von Fixiereinrichtungen verwendet werden, wie beispielsweise eine Klammerauflageplatte. Das Plasma eines Ätzgases kann in der Plasmaerzeugungseinheit 2 erzeugt werden, indem das Prozessgas von der Gaseinbringeinheit 5 eingebracht wird und eine hohe Frequenz an die RF-Antenne 6 angelegt wird. Dann wird eine Gleichspannung an das Gitter 9 angelegt, um Ionen in der Plasmaerzeugungseinheit 2 in der Form eines Strahls zu extrahieren. Der Ionenstrahl wird veranlasst, das Substrat 11 zu bombardieren, um das Substrat 11 zu bearbeiten. Der extrahierte Ionenstrahl wird elektrisch durch den Neutralisator 13 neutralisiert und dann veranlasst, das Substrat 11 zu bombardieren.
  • Der Substrathalter 10 ist in der Lage, das Substrat 11 in einer zugehörigen auf gleicher Ebene befindlichen Richtung (auf einer zugehörigen eigenen Achse) zu drehen. Der Substrathalter 10 umfasst eine Drehsteuerungseinrichtung zur Steuerung einer Drehgeschwindigkeit bzw. Drehzahl eines Substrats, der Anzahl von Umdrehungen des Substrats und einer Neigung des Substrathalters 10 zu dem Gitter 9, und eine Einrichtung zur Erfassung einer Drehposition des Substrats. Zusätzlich kann der Substrathalter 10 eine Einrichtung zur Erfassung einer Drehstartposition des Substrats umfassen. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Substrathalter 10 mit einem Positionssensor 14 als eine Positionserfassungseinrichtung versehen und ist in der Lage, die Drehposition des Substrats 11 zu erfassen. Eine Drehkodiereinrichtung wird als der Positionssensor 14 verwendet. Als der Positionssensor 14 kann eine beliebige Konfiguration verwendet werden, solange sie in der Lage ist, die Drehposition des sich drehenden Substrats 11 wie die vorstehend genannte Drehkodiereinrichtung zu erfassen.
  • Obwohl das vorliegende Ausführungsbeispiel eine Konfiguration einsetzt, in der der Sensor, wie beispielsweise der Positionssensor 14, die Drehposition des Substrats 11, das durch den Substrathalter 10 gehalten wird, erfasst, indem die Drehposition des Substrathalters 10 oder des Substrats 11 direkt erfasst wird, kann eine beliebige Konfiguration verwendet werden, solange sie in der Lage ist, die Dreherfassung des Substrats 11 zu erfassen. Beispielsweise kann die Drehposition des Substrats 11 in einer indirekten Art und Weise erhalten werden, wie beispielsweise durch eine Berechnung aus einer Drehgeschwindigkeit bzw. Drehzahl und der Drehzeit des Substrathalters 10.
  • Die Drehstartposition eines Substrats wird erhalten, indem eine Orientierungsabflachung oder Kerbe des Substrats erfasst wird. Stattdessen kann die Drehstartposition genauer erhalten werden, indem eine Ausrichtungsmarkierung oder eine Musteranordnung, die bei dem Substrat bereitgestellt ist, erfasst wird. Der vorstehend genannte Positionssensor 14 kann als ein Substratdrehstartpositionssensor verwendet werden, oder eine Erfassungseinrichtung zur Erfassung der Ausrichtungsmarkierung oder der Musteranordnung kann zusätzlich zu dem Positionssensor 14 bereitgestellt sein. Als die Erfassungseinrichtung kann ein Rasterkraftmikroskop, ein optisches oder Rasterelektronenmikroskop oder dergleichen auf einem Transportweg, der nicht veranschaulicht ist, bereitgestellt sein, oder ein Messgerät, das mit der vorstehend genannten Messvorrichtung ausgestattet ist, kann bereitgestellt sein und benachbart zu dem Ionenstrahlätzgerät 100 eingebaut sein.
  • Das Substrat 11 wird auf einer Anbringoberfläche des Substrathalters 10 gehalten, während es horizontal gehalten wird. Als ein Material für das Substrat 11 wird beispielsweise ein Silizium-Wafer in einer Scheibenform verwendet. Das Material ist jedoch nicht hierauf begrenzt. Der Substrathalter 10 ist in der Lage, sich zu dem Ionenstrahl mit einem beliebigen Winkel zu neigen.
  • 5 veranschaulicht ein Beispiel des Substrats 11, bei dem die vorliegende Erfindung anwendbar ist. 5 zeigt einen Teil von Mustern, die auf dem Substrat 11 ausgebildet sind, in einer vergrößerten Art und Weise. Eine größere Anzahl von Elementen J ist auf dem Substrat 11 ausgebildet. Ein Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, dass ein Substrat, das auf dem Substrathalter angebracht ist, mit einer Neigung zu dem Gitter angeordnet ist, und dass eine Bestrahlungsdosis durch einen Ionenstrahl aus sich ausdehnenden Richtungen D von Mustergräben, die in 5 veranschaulicht sind, größer gemacht wird als in anderen Fällen, indem die Drehgeschwindigkeit des Substrathalters geändert wird.
  • Durch Verwendung der 17A bis 17C wird eine Beschreibung für einen Vergleich zwischen einer Ätzgröße des Ionenstrahls aus einer sich ausdehnenden Richtung D von Mustergräben und einer Ätzgröße des Ionenstrahls aus einer anderen Richtung bereitgestellt.
  • Zuerst sei ein Liniensegment P angenommen, das durch Projizieren eines Ionenstrahls, der durch das Gitter 9 extrahiert wird, auf eine Ebene erhalten wird, die eine Oberfläche des Substrats 11 beinhaltet, wie es in 17A veranschaulicht ist. Dann wird, wie es in 17B veranschaulicht ist, das projizierte Liniensegment P in eine Komponente in einer der sich ausdehnenden Richtungen D der Mustergräben und eine Komponente in einer Mittelrichtung MD zwischen den zwei Richtungen D zerlegt, wobei diese Komponenten des Liniensegments P miteinander verglichen werden, um herauszufinden, welche der Komponenten in der Richtung D und der Richtung MD größer ist. Auf diese Weise können die Ätzgröße des Ionenstrahls aus der sich ausdehnenden Richtung D von Mustergräben und die Ätzgröße des Ionenstrahls aus der anderen Richtung miteinander verglichen werden.
  • In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind, wie es in 17B veranschaulicht ist, die sich ausdehnenden Richtungen D der Mustergräben eine Richtung von 0° zu 180°, eine Richtung von 180° zu 0°, eine Richtung von 90° zu 270° und eine Richtung von 270° zu 90°. Indes sind die Richtungen MD, die Mittelrichtungen zwischen zwei Richtungen D sind, eine Richtung von 45° zu 225°, eine Richtung von 225° zu 45°, eine Richtung von 135° zu 315° und eine Richtung von 315° zu 135°.
  • Ein spezifischeres Beispiel ist unter Verwendung von 17C beschrieben. Hierbei sei angenommen, dass ein Ionenstrahl a auf das Substrat 11 in einer Richtung mit einem Winkel 100° einfällt und ein Ionenstrahl b auf das Substrat 11 in einer Richtung mit einem Winkel 120° einfällt. Der Ionenstrahl a bildet einen Winkel von 10° zu der Richtung D und bildet einen Winkel von 35° zu der Richtung MD. Wenn die Komponente in der Richtung D und die Komponente in der Richtung MD des Ionenstrahls a verglichen werden, ist die Komponente in der Richtung D größer, da cos 10°:cos 35° ≈ 0,98:0,82 ist.
  • Demgegenüber bildet der Ionenstrahl b einen Winkel von 30° zu der Richtung D und bildet einen Winkel von 15° zu der Richtung MD. Wenn die Komponente in der Richtung D und die Komponente in der Richtung MD des Ionenstrahls B vergleichen werden, ist die Komponente in der Richtung MD größer, da cos 30°:cos 15° ≈ 0,87:0,97 ist. Dementsprechend kann gesagt werden, dass der Ionenstrahl a ein Ionenstrahl ist, der aus der Mustergrabenausdehnrichtung einfällt, wohingegen der Ionenstrahl b ein Ionenstrahl ist, der aus der Mittelrichtung einfällt.
  • Anders ausgedrückt ist, wenn das Liniensegment P, das durch Projizieren eines Ionenstrahls auf die Ebene erhalten wird, die die Oberfläche des Substrats 11 enthält, näher an einer sich ausdehnenden Richtung D der Mustergräben ist als an einer Mittelrichtung MD zwischen den sich ausdehnenden Richtungen D der Mustergräben, die Ätzgröße in der sich ausdehnenden Richtung D der Mustergräben dominant. Somit kann, wenn das projizierte Liniensegment P für einen Ionenstrahl näher an einer sich ausdehnenden Richtung D der Mustergräben ist als an der Mittelrichtung MD, gesagt werden, dass der Ionenstrahl von der sich ausdehnenden Richtung der Mustergräben einfällt.
  • Weiter bedeutet, das Substrat 11 mit einer Neigung zu dem Gitter 9 anzuordnen, spezifisch, das Gitter 9 und das Substrat 11 bei derartigen Positionen anzuordnen, dass die Normale zu dem Substrat 11 bei der Mitte die Normale zu dem Gitter 9 bei der Mitte mit vorbestimmten Winkeln kreuzt. Genauer gesagt bedeutet dies, einen Winkel des Substrats 11 zu dem Gitter 9 innerhalb eines Bereichs von 0° bis 90° (ausschließlich 0° und 90°) einzustellen, wobei 0° ein Winkel ist, der zwischen der Normalen zu dem Gitter 9 bei der Mitte und der Normalen zu dem Substrathalter 10 bei der Mitte gebildet wird, wenn das Gitter 9 und das Substrat 11 parallel zueinander sind, und 90° ein Winkel ist, der gebildet wird, wenn die Normale zu dem Substrat 11 bei der Mitte und die Normale zu dem Gitter 9 bei der Mitte einander bei senkrechten Winkeln kreuzen. Wenn der Winkel so eingestellt wird, ist der Winkel, der bevorzugt verwendet wird, 10° bis 40°, wenn ein Hauptzweck darin besteht, die Bodenabschnitte der Mustergräben zu ätzen, und ist 30° bis 80°, wenn ein Hauptzweck darin besteht, wieder abgelagerte Schichten auf den Seitenwänden der Elemente oder dergleichen zu entfernen oder die Seitenwände zu ätzen.
  • In der vorliegenden Erfindung ist der Neigungswinkel des Substrats 11 zu dem Gitter 9 als 0° in dem Zustand definiert, bei dem das Gitter 9 und das Substrat 11 parallel zueinander sind, wie es vorstehend beschrieben ist. Außerdem ist das Substrat 11 in Bezug auf den Mittelpunkt in der Oberfläche des Substrats 11 symmetrisch und wird um den Mittelpunkt gedreht. Aus diesem Grund ist, wenn das Substrat 11 von dem Zustand mit dem Neigungswinkel von 0° um einen vorbestimmten Winkel geneigt wird, der Winkel äquivalent in allen Neigungsrichtungen. Genauer gesagt ist, wenn eine bestimmte Richtung als + und eine entgegengesetzte Richtung als – in dem Zustand definiert ist, bei dem der Neigungswinkel 0° ist, eine Neigung mit +30° äquivalent zu einer Neigung mit –30°.
  • Somit ist in der Spezifikation der vorliegenden Anmeldung der Wert des Winkels grundsätzlich als ein positiver Wert beschrieben.
  • Es ist anzumerken, dass die Normale zu dem Gitter 9 bei der Mitte eine Linie ist, die sich senkrecht von dem Mittelpunkt des Gitters erstreckt, das eine kreisförmige Form aufweist. Im Allgemeinen ist das Substrat 11 bei einer Position angebracht, bei der die Normale zu dem Substrat 11 bei der Mitte die Normale zu dem Gitter 9 bei der Mitte kreuzt. Wenn das Gitter 9 eine Form aufweist, die zu der kreisförmigen Form unterschiedlich ist, beispielsweise eine reguläre sechseckige Form oder eine reguläre achteckige Form, ist der Mittelpunkt ein Mittelkreuzungspunkt diagonaler Linien, die entgegengesetzte Ecken verbinden. In dem Fall einer regulären fünfeckigen Form oder einer regulären siebeneckigen Form ist der Mittelpunkt ein Schnittpunkt senkrechter Linien, die sich von den Ecken zu den entgegensetzten Seiten erstrecken. Außerdem wird, wenn das Substrat 11 von der Normalen zu dem Gitter 9 bei der Mitte versetzt ist, der Mittelpunkt des Gitters 9 ebenso entsprechend der Versatzgröße des Substrats 11 verschoben.
  • Anders ausgedrückt ist die Normale zu dem Gitter 9 bei der Mitte in der vorliegenden Erfindung ein Liniensegment entlang einer Verlaufsrichtung eines Ionenstrahls, der durch das Gitter 9 extrahiert wird.
  • Hierbei ist es unnötig zu sagen, dass die vorstehend genannten Mittelpunkte des Gitters 9 und des Substrats 11 in einem sehr kleinen Bereich variieren können, bei dem derartige Variationen beinahe keinen Einfluss auf die Bearbeitungsschritte bei dem Substrat 11 haben.
  • Eine Bestrahlung mit dem Ionenstrahl von den sich ausdehnenden Richtungen der Mustergräben ermöglicht es, einen Einfluss von Abschattungen von benachbarten Mustern zu verringern und hierdurch feine Muster auf den Bodenabschnitten der Mustergräben zu bearbeiten, während wieder abgelagerte Schichten entfernt werden.
  • Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 4 eine Beschreibung für eine Steuerungsvorrichtung 20 angegeben, die in dem Ionenstrahlätzgerät 100 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beinhaltet ist und konfiguriert ist, die vorstehend genannten Bestandteile zu steuern. 4 ist ein Blockschaltbild, das die Steuerungsvorrichtung in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
  • Die Steuerungsvorrichtung 20 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst beispielsweise einen allgemeinen Computer und verschiedene Arten von Treibern. Genauer gesagt umfasst die Steuerungsvorrichtung eine (nicht veranschaulichte) CPU, die verschiedene Verarbeitungsbetriebe ausführt, wie beispielsweise eine Berechnung, eine Steuerung und eine Beurteilung, ein ROM oder eine HDD (nicht veranschaulicht), in denen verschiedene Steuerungsprogramme, die durch die CPU auszuführen sind, zu speichern sind, und dergleichen. Zusätzlich umfasst die Steuerungsvorrichtung 20 einen nichtflüchtigen Speicher oder dergleichen (nicht veranschaulicht), wie beispielsweise ein RAM, einen Flash-Speicher oder ein SRAM, in dem Daten, wie beispielsweise Daten unter einem Verarbeitungsbetrieb durch die CPU und Eingabedaten, zeitweise gespeichert werden. Mit dieser Konfiguration führt die Steuerungsvorrichtung 20 ein Ionenstrahlätzen entsprechend einem vorgegebenen Programm, das in dem vorstehend genannten ROM oder dergleichen gespeichert ist, oder Befehlen von einem Gerät einer höheren Stufe aus. Verschiedene Arten von Verarbeitungsbedingungen, wie beispielsweise eine elektrische Entladungszeit, eine elektrische Entladungsleistung, eine Gitterzufuhrleistung, einen Bearbeitungsdruck und die Drehung und die Neigung des Substrathalters 10 werden entsprechend den Befehlen gesteuert. Außerdem ist es ebenso möglich, Ausgabewerte von Sensoren, wie beispielsweise ein (nicht veranschaulichter) Druckmesser zum Messen eines Drucks innerhalb des Ionenstrahlätzgeräts 100 und der Positionssensor 14 als die Positionserfassungseinrichtung zur Erfassung der Drehposition des Substrats, zu erlangen, sodass das Ionenstrahlätzen entsprechend den Bedingungen des Geräts gesteuert werden kann.
  • Außerdem umfasst die Steuerungsvorrichtung 20 eine Halterdrehungssteuerungseinheit 21 als die Drehungssteuerungseinrichtung zur Steuerung der Drehzahl bzw. Drehgeschwindigkeit des Substrats 11 entsprechend der Drehposition, die durch den Positionssensor 14 erfasst wird. Die Halterdrehungssteuerungseinheit 21 umfasst eine Sollgeschwindigkeitsberechnungseinrichtung 21a und eine Ansteuerungssignalerzeugungseinrichtung 21b, wobei sie eine Funktion zur Steuerung der Drehgeschwindigkeit des Substrats 11 durch eine Steuerung der Drehung einer Drehungseinheit des Substrathalters 10 entsprechend der Drehposition des Substrats auf der Grundlage der Positionsbeziehung zwischen der Drehposition des Substrats 11 und dem Gitter 9 aufweist. Die Steuerungsvorrichtung 20 ist konfiguriert, Informationen über die Drehposition des Substrats 11 von dem Positionssensor 14 zu empfangen. Wenn die Steuerungsvorrichtung 20 die vorstehend genannten Informationen über die Drehposition empfängt, berechnet die Sollgeschwindigkeitsberechnungseinrichtung 21a eine Solldrehgeschwindigkeit für die derzeitige Drehposition des Substrats 11 auf der Grundlage eines Werts der derzeitigen Drehposition, die von dem Positionssensor 14 ausgegeben wird, der die Drehposition des Substrats 11 erfasst. Die Berechnung des Werts der Solldrehgeschwindigkeit wird beispielsweise ermöglicht, indem eine Korrespondenzbeziehung zwischen der Drehposition des Substrats 11 und der Solldrehgeschwindigkeit als eine Abbildung bzw. ein Kennfeld im Voraus gespeichert wird. Auf der Grundlage der Solldrehgeschwindigkeit, die durch die Sollgeschwindigkeitsberechnungseinrichtung 21a berechnet wird, erzeugt die Ansteuerungssignalerzeugungseinrichtung 21b ein Ansteuerungssignal zur Einstellung der Drehgeschwindigkeit auf die Solldrehgeschwindigkeit, wobei sie das Ansteuerungssignal an einen Drehungsantriebsmechanismus 30 ausgibt. Die Steuerungsvorrichtung 20 ist konfiguriert, das Ansteuerungssignal, das durch die Ansteuerungssignalerzeugungseinrichtung 21b erzeugt wird, dem Drehungsantriebsmechanismus 30 zu senden.
  • In dem Beispiel gemäß 4 umfasst der Drehungsantriebsmechanismus 30 eine Halterdrehungsantriebseinheit 31, wie beispielsweise einen Motor, die konfiguriert ist, den Substrathalter 10 anzutreiben, und eine Regelungseinheit 32, die konfiguriert ist, einen Betriebswert der Halterdrehungsantriebseinheit 31 auf der Grundlage einer Abweichung zwischen einem Sollwert und einem Ist-Wert (Drehposition oder Drehgeschwindigkeit), der von dem Positionssensor 14 ausgegeben wird, zu bestimmen. Der Drehungsantriebsmechanismus 30 treibt den Substrathalter 10 unter Verwendung eines Servomechanismus an. Die Regelung ist jedoch nicht ein essentieller Bestandteil der vorliegenden Erfindung, wobei der Motor ein beliebiger aus einem Gleichstrommotor und einem Wechselstrommotor sein kann. Der Drehungsantriebsmechanismus 30 dreht den Substrathalter 10, indem die Halterdrehungsantriebseinheit 31 auf der Grundlage des Ansteuerungssignals von der Steuerungsvorrichtung 20 empfangen wird, angetrieben bzw. angesteuert wird.
  • Als Nächstes wird eine Beschreibung für einen Betrieb des Ionenstrahlätzgeräts 100 gemäß der vorliegenden Erfindung, das in 2 veranschaulicht ist, und ein Ionenstrahlätzverfahren, das unter Verwendung dieses Geräts implementiert wird, bereitgestellt.
  • Als ein Substrat, das durch das Ionenstrahlätzgerät 100 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zu bearbeiten ist, wird ein Substrat vorbereitet, bei dem rechteckige Muster beispielsweise bei regelmäßigen Intervallen in einer matrixartigen Form gebildet sind, wobei langseitige Enden und kurzseitige Enden der Muster zueinander ausgerichtet sind, wie es in 5 veranschaulicht ist. Das Substrat 11 wird bei dem Substrathalter 10 innerhalb des Verarbeitungsraumes 1 durch eine Substrattransportöffnung 16 durch eine nicht veranschaulichte Transporteinrichtung, beispielsweise ein Handhabungsroboter, der bei einer benachbarten Vakuumtransportkammer bereitgestellt ist, angebracht. Die Substrattransportöffnung 16 umfasst ein nicht veranschaulichtes Absperrventil bzw. einen Absperrschieber, wobei der Absperrschieber konfiguriert ist, den Bearbeitungsraum 1 und die benachbarte Vakuumtransportkammer voneinander zu isolieren, um ihre Atmosphären nicht miteinander zu vermischen. Für das angebrachte Substrat 11 wird die Drehungsstartposition des Substrats unter Verwendung der Kerbe oder der Orientierungsabflachung erfasst. Stattdessen wird die Drehungsstartposition in einer derartigen Art und Weise erfasst, dass eine Ausrichtungsmarkierung, die bei dem Substrat 11 bereitgestellt ist, durch eine optische Kamera oder dergleichen gelesen wird. Die Drehungsstartposition kann erfasst werden, bevor das Substrat 11 auf dem Substrathalter 10 angebracht ist, oder sie kann erfasst werden, nachdem das Substrat 11 auf dem Substrathalter 10 angebracht ist. In dem nachfolgenden Ionenstrahlätzen wird die Steuerung für die Drehgeschwindigkeit des Substrats 11 entsprechend der Positionsbeziehung zwischen dem Gitter 9 und dem Substrat 11 auf der Grundlage des Erfassungsergebnisses der Drehungsstartposition des Substrats 11 ausgeführt.
  • Nachfolgend wird ein Gas für eine elektrische Entladung, wie beispielsweise Ar, in den Innenraum der Plasmaerzeugungseinheit 2 von der Gaseinbringeinheit 5 eingebracht. In dem Fall eines Ausführens eines reaktiven Ionenstrahlätzens wird ein Alkoholgas, ein Kohlenwasserstoffgas, ein Kohlenoxidgas oder dergleichen in den Innenraum der Plasmaerzeugungseinheit 2 eingebracht.
  • Danach führt eine elektrische Entladungsleistungszufuhr 12 eine Hochfrequenzleistung zu und die Plasmaerzeugungseinheit 2 führt eine elektrische Entladung aus. Dann extrahiert mit einem Anlegen einer Spannung an das Gitter 9 das Gitter 9 Ionen von der Plasmaerzeugungseinheit 2, um einen Ionenstrahl zu bilden. Der Ionenstrahl, der durch das Gitter 9 extrahiert wird, wird durch den Neutralisator 13 neutralisiert, um elektrisch neutral zu sein. Der neutralisierte Ionenstrahl wird veranlasst, das Substrat 11 auf dem Substrathalter 10 zu bombardieren, um ein Ionenstrahlätzen auszuführen.
  • Wenn das Substrat 11 auf dem Substrathalter 10 angebracht ist, arbeitet die ESC-Elektrode, um das Substrat zu veranlassen, mit einem elektrostatischen Einspannen fixiert zu sein. Das Substrat 11, das auf dem Substrathalter 10 angebracht ist, wird in geeigneter Weise für eine Bearbeitungsposition geneigt, beispielsweise wird es mit 20° in Bezug auf das Gitter 9 geneigt. Als der Neigungswinkel wird ein bestimmter Winkel bestimmt, indem Mustereinstellungen auf dem Substrat, das Prozessgas, der Bearbeitungsdruck, die Plasmadichte und dergleichen berücksichtigt werden.
  • Nachdem der Substrathalter 10, auf dem das Substrat 11 angebracht ist, zu dem Gitter 9 geneigt worden ist, startet der Substrathalter 10, sich in der auf gleicher Ebene befindlichen Richtung des Substrats 11 zu drehen. Der Positionssensor 14 erfasst die Drehposition des Substrats 11 und die Halterdrehungssteuerungseinheit 21 führt eine Steuerung entsprechend der erfassten Drehposition aus, um hierdurch die Drehgeschwindigkeit des Substrats 11 entsprechend der Drehposition zu steuern, die durch den Positionssensor 14 erfasst wird.
  • Nachstehend ist die Steuerung der Drehgeschwindigkeit des Substrats 11 ausführlicher beschrieben. 6 zeigt ein Diagramm zur Erklärung der Positionsbeziehung zwischen dem Gitter 9 und dem Substrat 11 und der Phase des Substrats 11 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. 7A zeigt ein beschreibendes Diagramm, das eine Steuerungsabbildung bzw. ein Steuerungskennfeld der Drehgeschwindigkeit eines Substrats in einem Ionenstrahlätzverfahren gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
  • Unter Verwendung der 5 und 6 ist eine Beschreibung für die Beziehung zwischen dem Gitter 9 und der Drehposition des Substrats 11 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel bereitgestellt. Das Substrat 11 ist auf dem drehbaren Substrathalter 10 angebracht, wobei der Substrathalter 10 zu dem Gitter 9 während eines Ionenstrahlätzens geneigt ist. Hierbei sei ein Zustand angenommen, bei dem rechteckig geformte Muster bei regelmäßigen Intervallen angeordnet sind, wobei langseitige und kurzseitige Enden der Muster zueinander ausgerichtet sind, wie es in 5 veranschaulicht ist. Genauer gesagt sind unter der Annahme, dass vertikale Achsen jeweils eine Achse bezeichnen, die parallel zu einer Linie ist, die durch die Mitte des Substrats 11 von der Kerbe 15 des Substrats 11 hindurchgeht, die Muster auf dem Substrat angeordnet, wobei die langen Seiten der rechteckig geformten Muster zu den vertikalen Achsen ausgerichtet sind. Dann ist, wie es in 6 veranschaulicht ist, die Drehphase (der Drehwinkel) θ des Substrats definiert, wobei die Kerbe 15 als ein Basispunkt verwendet wird. Spezifisch ist die Drehphase θ, bei der der Ionenstrahl in die sich ausdehnenden Richtungen der Gräben entlang den langen Seiten der Muster einfällt, 0° bei der Seite der Kerbe 15 und 180° bei der entgegengesetzten Seite. Zusätzlich ist die Drehphase θ, bei der der Ionenstrahl in den sich ausdehnenden Richtungen der Gräben entlang den kurzen Seiten der Muster einfällt, als 90° und 270° von der Seite der Kerbe 15 in der Uhrzeigersinnrichtung definiert. Der Drehungsstartpunkt des Substrats, die Musterform und die Musteranordnungsrichtungen sind hier der Einfachheit halber definiert, wobei sie nicht auf die vorstehend genannten begrenzt sind.
  • In einem Beispiel des Ionenstrahlätzverfahrens, das das Gerät gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel verwendet, wird die Drehgeschwindigkeit y des Substrats derart gesteuert, dass die Drehgeschwindigkeit in Bezug auf die Drehphase θ des Substrats eine Sinuswelle sein kann, wie es in 7A und der nachstehenden Gleichung (1) veranschaulicht ist: y = Asin(4(θ – α)) + B (1) A = a·B (2)
  • Genauer gesagt berechnet die Halterdrehungssteuerungseinheit 21 als die Drehungssteuerungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Drehgeschwindigkeit als eine Sinusfunktion, die vier mal mehr als der Drehwinkel θ des Substrats 11 ein Schaltspiel ausführt, auf der Grundlage der vorstehend genannten Gleichung (1). Hierbei bezeichnet A eine Amplitude der Drehgeschwindigkeit, wobei sie ein Produkt einer Basisgeschwindigkeit B und einer Variationsrate a ist, wie es in Gleichung (2) dargestellt ist. Zusätzlich bezeichnet α eine Phasendifferenz. Die Verteilungen der Ätzgrößen und ein Kegelwinkel in der Oberfläche eines Substrats kann für jeden Ionenstrahleinfallwinkel optimiert werden, indem die Variationsrate a und die Phasendifferenz α geändert werden. Hierbei weist die Drehphase θ des Substrats einen Bereich von 0° ≤ θ < 360° auf.
  • In dem Beispiel gemäß 7A wird die Substratdrehgeschwindigkeit y relativ zu dem Substratdrehwinkel θ unter den Einstellungen der Basisgeschwindigkeit B auf ω0, der Variationsrate a mit einem vorgegeben numerischen Wert von 0 oder mehr und der Phasendifferenz α bei 22,5 ° dargestellt. In diesem Fall wird die Drehfrequenz (Drehgeschwindigkeit) des Substrats am niedrigsten, wenn die Kerbe 15 des Substrats 11 bei den Positionen bei 0°, 90°, 180° und 270° angeordnet ist.
  • Nachstehend werden spezifische Betriebe und Effekte, die durch eine Änderung der Drehgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Drehphase erzeugt werden, unter Verwendung von 7A und den 9A und 9B beschrieben.
  • In 9A bezeichnet 41 einen Fotolack und 42 bezeichnet eine obere Elektrode, die die oberste Oberfläche eines Metallmehrschichtfilms bildet, der durch ein Ionenstrahlätzen zu bearbeiten ist. Hierbei ist 41 nicht notwendigerweise der Fotolack, sondern kann irgendetwas sein, das als eine Maske in der Bearbeitung eines Ionenstrahlätzens fungieren kann. Hierbei sei der Fall angenommen, bei dem TMR-Elemente 40 in einer rechteckigen Parallelepipedform von dem Zustand in 9A durch ein Ionenstrahlätzen ausgebildet werden, wie es in 9B veranschaulicht ist.
  • Hierbei wird, wie es in 7A veranschaulicht ist, die Substratdrehgeschwindigkeit verringert, wenn das Substrat dem Gitter 9 bei einer Drehposition in einer sich ausdehnenden Richtung der Gräben entlang der langen Seiten der Muster gegenüberliegt, d.h. bei der Drehposition bei 0°, wo die Kerbe 15 angeordnet ist. Somit fällt der Ionenstrahl entlang den langen Seiten der Muster ein und ätzt in ausreichender Weise die Gräben zwischen den Mustern. Dann wird die Drehgeschwindigkeit des Substrats in der gleichen Art und Weise bei der Position verringert, bei der das Substrat um einen Winkel von 180° gedreht ist. Auf diese Weise schreitet das Ätzen gleichmäßig entlang den Langseitenrichtungen der Muster hinab zu den Bodenabschnitten der Mustergräben voran. Für die Kurzseitenrichtungen der Muster, die die anderen sich ausdehnenden Richtungen der Mustergräben sind, wird die Drehgeschwindigkeit verringert, wenn die Drehposition bei 90° und 270° ist, wobei hierdurch das Ätzen entlang den Mustern hinab zu den Bodenabschnitten der Gräben ausgeführt werden kann, während Ablagerungen verhindert werden. Somit werden die Gräben zwischen den rechteckigen Mustern dem Ionenstrahl in den vier Richtungen entlang den Gräben der Muster ausgesetzt. Als Ergebnis werden die Gräben, die die Außenumfänge der Rechtecke umgeben, hinab zu den Bodenabschnitten geätzt. In dieser Bearbeitung wird, wenn die Ätzgröße zwischen den Langseitengräben und den Kurzseitengräben variiert, beispielsweise wenn es eine derartige Formdifferenz gibt, dass die Langseitengräben flach sind, wohingegen die Kurzseitengräben tief sind, die Drehgeschwindigkeit auf der langen Seite weiter verringert, um die Einfalldosis des Ionenstrahls zu vergrößern. Dementsprechend wird die Tiefe der Gräben gleichmäßig gemacht und feine Muster können bezüglich der Form gleichförmig bearbeitet werden.
  • In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann die Steuerungsabbildung bzw. das Steuerungskennfeld, das in 7A veranschaulicht ist, im Voraus in einem Speicher gespeichert werden, wie beispielsweise einem ROM, das in der Steuerungsvorrichtung 20 beinhaltet ist. In dem Fall, bei dem die Steuerungsabbildung in dem Speicher im Voraus gespeichert wird, wie es vorstehend beschrieben ist, kann die Sollgeschwindigkeitsberechnungseinrichtung 21a wie nachstehend beschrieben arbeiten. Spezifisch bezieht sich die Sollgeschwindigkeitsberechnungseinrichtung 21a, wenn die Informationen über die Drehposition des Substrats 11 von dem Positionssensor 14 empfangen werden, auf die vorstehend genannte Steuerungsabbildung, die in 7A veranschaulicht ist und in dem Speicher gespeichert ist, sie extrahiert die Drehgeschwindigkeit, die dem derzeitigen Drehwinkel θ des Substrats 11 entspricht, um die Solldrehgeschwindigkeit zu erlangen, und sie gibt die erlangte Solldrehgeschwindigkeit an die Ansteuerungssignalerzeugungseinrichtung 21b aus. Somit kann, wenn das Substrat 11 dem Gitter 9 mit einem Drehwinkel θ von 0°, 90°, 180° und 270° gegenüberliegt und dem Ionenstrahl von den sich ausdehnenden Richtungen der Mustergräben ausgesetzt ist, die Drehgeschwindigkeit des Substrats 11 gesteuert werden, um am niedrigsten zu werden. Demgegenüber kann, wenn das Substrat 11 bei einem Drehwinkel θ von 45°, 135°, 225° und 135° angeordnet ist und dem Ionenstrahl von sich nicht ausdehnenden Richtungen der Mustergräben ausgesetzt ist, die Drehgeschwindigkeit des Substrats 11 gesteuert werden, um am Höchsten zu werden.
  • Die Drehgeschwindigkeit des Substrathalters 10 kann in einer Art und Weise geändert werden, die zu der Sinusfunktion, die in 7A veranschaulicht ist, unterschiedlich ist. Beispielsweise kann, wie es in 18 veranschaulicht ist, die Drehgeschwindigkeit unter Verwendung von zwei Werten geändert werden, die eine erste Geschwindigkeit und eine zweite Geschwindigkeit angeben, die höher ist als die erste Geschwindigkeit ist. Spezifisch wird die Drehgeschwindigkeit des Substrats auf die erste Geschwindigkeit eingestellt, wenn der Drehwinkel des Substrats 11 innerhalb von Bereichen von 0° bis 22,5°, 67,5° bis 112,5°, 157,5° bis 202,5°, 247,5° bis 292,5° und 337,5° bis 360° ist. Indes wird die Drehgeschwindigkeit des Substrats auf die zweite Geschwindigkeit eingestellt, wenn der Drehwinkel des Substrats 11 innerhalb von Bereichen von 22,5° bis 67,5°, 112,5° bis 157,5°, 202,5° bis 247,5° und 292,5° bis 337,5° ist.
  • Stattdessen kann die Drehgeschwindigkeit schrittweise derart geändert werden, dass die Drehgeschwindigkeit des Substrats 11 am niedrigsten bei einem Φ von 0°, 90°, 180° und 270° werden kann und am höchsten bei einem Φ von 45°, 135°, 225° und 315° werden kann.
  • Wie es vorstehend beschrieben ist, ist das, was in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wichtig ist, dass die Effekte der vorliegenden Erfindung erreicht werden können, indem das Substrat 11, das auf dem Substrathalter 10 angebracht ist, mit einer Neigung zu dem Gitter 9 angeordnet ist, und indem die Drehgeschwindigkeit des Substrat derart verringert wird, dass die Bestrahlungsdosis mit dem Ionenstrahl von den sich ausdehnenden Richtungen der Mustergräben groß sein kann. Um die Gleichförmigkeit bezüglich der Form günstig zu machen, ist es zu bevorzugen, eine gleiche Drehgeschwindigkeit für Drehpositionen einzustellen, die in Bezug auf das Substrat 11 symmetrisch sind (beispielsweise bei 135° und 315°). 8 veranschaulicht ein Beispiel eines Bestrahlungszustands mit den Ionenstrahlen von den sich ausdehnenden Richtungen der Mustergräben. Die Muster, die an dem äußersten Umfang der angeordneten Muster angeordnet sind, neigen dazu, mehr als die Muster auf der Innenseite geätzt zu werden. Um die Gleichförmigkeit bezüglich der Musterform weiter zu verbessern, können Dummy-Muster bei dem äußersten Umfang der Muster gebildet werden.
  • (Beispiel 1)
  • Die 9A und 9B zeigen beschreibende Diagramme zur Veranschaulichung vom TMR-Elementen, die für ein MRAM zu verwenden sind und jeweils obere und untere Elektroden umfassen. Wie es in 9B veranschaulicht ist, umfasst eine Basisschichtstruktur eines TMR-Elements 40 eine obere Elektrode 42, eine magnetisierungsfreie Schicht 43, eine Tunnelbarrierenschicht 44, eine Magnetisierungsfixierungsschicht 45, eine antiferromagnetische Schicht 46 und eine untere Elektrode 47. Beispielsweise ist die Magnetisierungsfixierungsschicht aus einem ferromagnetischen Material hergestellt, die Tunnelbarrierenschicht ist aus einem isolierenden Metalloxid-Material (Magnesiumoxid, Aluminiumoxid oder dergleichen) hergestellt und die magnetisierungsfreie Schicht ist aus einem ferromagnetischen Material hergestellt.
  • Das TMR-Element 40 wird durch die Schritte gebildet: Stapeln der vorstehend genannten Metallschichten bzw. Metallfilme auf einem Substrat durch ein Ablagerungsverfahren, wie beispielsweise Sputtern; Strukturieren bzw. Mustern eines Fotolacks 41 auf den gestapelten Metallschichten (die oberste Schicht ist die obere Elektrode 42 in diesem Fall), wie es in 9A veranschaulicht ist; und Übertragen der Musterung auf die Metallschichten, um hierdurch die TMR-Elemente durch ein Ionenstrahlätzen zu bearbeiten, wie es in 9B veranschaulicht ist. Eine Verwendung des Ionenstrahlätzgeräts und des Ionenstrahlätzverfahrens gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ermöglicht eine Vorrichtungsisolierung von dicht angeordneten feinen Mustern auf den TMR-Elementen durch Verhindern, dass Ätzprodukte auf den Bodenabschnitten der Muster wieder abgelagert werden.
  • (Zweites Ausführungsbeispiel)
  • In dem ersten Ausführungsbeispiel wird der Einfallwinkel des Ionenstrahls von dem Gitter 9 auf das Substrat 11 justiert und die Drehgeschwindigkeit des Substrathalters 10 wird gesteuert, um derart verringert zu werden, dass die Bestrahlungsdosis mit dem Ionenstrahl aus den sich ausdehnenden Richtungen der Mustergräben groß werden kann, wie es vorstehend beschrieben ist. Das Drehungsverfahren des Substrathalters 10 kann entweder eine kontinuierliche Drehung oder eine intermittierende Impulsdrehung sein. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird eine Betriebsart der intermittierenden Impulsdrehung erklärt.
  • 7A zeigt ein beschreibendes Diagramm gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, in dem der Substrathalter 10 kontinuierlich gedreht wird und die Drehgeschwindigkeit des Substrathalters 10 gesteuert wird. 7B zeigt ein beschreibendes Diagramm gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, indem der Substrathalter 10 intermittierend gedreht wird und eine Drehpausenzeit der Substratdrehung gesteuert wird.
  • Wenn der Substrathalter 10 kontinuierlich gedreht wird, erzeugt die Halterdrehungssteuerungseinheit 21 ein Ansteuerungssignal entsprechend der Gleichung (1), wobei das Signal dazu dient, die Drehgeschwindigkeit des Substrats 11 (Winkelgeschwindigkeit ω) derart kontinuierlich zu ändern, dass eine Modulation der Drehgeschwindigkeit des Substrats 11 in vier Zyklen stattfinden kann, während das Substrat 11 eine Drehung (in einem Zyklus) ausführt, wie es in 7A dargestellt ist. Anders ausgedrückt steuert die Halterdrehungssteuerungseinheit 21 die Drehung des Substrathalters 10 derart, dass das Substrat 11 sich kontinuierlich drehen kann. In 7A bezeichnet f0 eine Basisbestrahlungsdosis mit einem Ionenstrahl von dem Gitter 9 und ω bezeichnet eine Basiswinkelgeschwindigkeit.
  • Dem gegenüber steuert, wenn das Substrat 11 (der Substrathalter 10) intermittierend (in einer Taktform) gedreht wird, die Halterdrehungssteuerungseinheit 21 eine Drehpausenzeit s, wie es in 7B veranschaulicht ist. Genauer gesagt steuert die Halterdrehungssteuerungseinheit 21 die Drehung des Substrathalters 10 derart, dass das Substrat 11 ein Drehen beispielsweise bei zwei oder mehr vorbestimmten Drehwinkeln stoppen kann und dass die Drehungseinheit des Substrathalters 10 sich mit einer fixierten Winkelgeschwindigkeit (Drehgeschwindigkeit) bei den Drehwinkeln drehen kann, die zu den vorbestimmten Drehwinkeln unterschiedlich sind. Unter einer derartigen Steuerung wird die Drehgeschwindigkeit des Substrats 11 in einer derartigen Art und Weise gesteuert, dass das Substrat 11 intermittierend gedreht wird. Im Übrigen kann die Drehgeschwindigkeit der Drehungseinheit des Substrathalters 11 wie vorstehend beschrieben fixiert sein oder kann stattdessen geändert werden. Hierbei ist in dem Fall, bei dem die Drehgeschwindigkeit (Winkelgeschwindigkeit ω) auf die vertikale Achse gesetzt ist und eine Zeit t auf die horizontale Achse gesetzt ist, eine Zeitdauer, während der die Winkelgeschwindigkeit 0 ist, durch eine "Drehpausenzeit s" bezeichnet. Anders ausgedrückt gibt in dem Fall, bei dem der Substrathalter 11 intermittierend gedreht wird, die Drehpausenzeit s eine Zeitdauer an, wann die Drehung des Substrathalters 11 gestoppt ist. Hierbei ist S0 eine Basisdrehpausenzeit.
  • Ebenso sind in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel essentielle Merkmale, das Substrat, das auf dem Substrathalter angebracht ist, mit einer Neigung zu dem Gitter 9 anzuordnen und die Bestrahlungsdosis mit dem Ionenstrahl aus den sich ausdehnenden Richtungen der Mustergräben zu vergrößern, wie in dem ersten Ausführungsbeispiel. Wie es vorstehend beschrieben ist, wird die Drehpausenzeit des Substrats länger gemacht, wenn das Gitter 9 bei den Seiten in den sich ausdehnenden Richtungen der Mustergräben angeordnet ist, wodurch Effekte, die ähnlich zu denen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel sind, erreicht werden können. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird, während das Substrat 11 (der Substrathalter 10) eine Drehung ausführt, die Drehpausenzeit sinusförmig in vier Zyklen moduliert, wenn das Gitter 9 auf den Seiten in den sich ausdehnenden Richtungen entlang den langen Seiten der Muster angeordnet ist, und auf den Seiten in den sich ausdehnenden Richtungen entlang den kurzen Seiten der Muster angeordnet ist, wodurch die Drehpausenzeit auf den Seiten in den sich ausdehnenden Richtungen der Mustergräben (bei den Substratdrehpositionen bei 0°, 90°, 180° und 270°) länger gemacht wird. Demgegenüber wird die Pausenzeit unter der Bedingung, bei der das Gitter 9 auf Seiten in sich nicht ausdehnenden Richtungen der Mustergräben angeordnet ist, kürzer gemacht. Somit wird die Bestrahlungsdosis mit dem Ionenstrahl von den sich ausdehnenden Richtungen der Mustergräben größer gemacht als die Bestrahlungsdosis mit dem Ionenstrahl aus den sich nicht ausdehnenden Richtungen der Mustergräben. Wenn die Ätzgröße zwischen den Gräben in der Langseitenrichtung und den Gräben in der Kurzseitenrichtung variiert, beispielsweise wenn es eine derartige Formdifferenz gibt, dass die Gräben auf den langen Seiten flach sind, wohingegen die Gräben auf den kurzen Seiten tief sind, wird die Drehpausenzeit auf den langen Seiten weiter verlängert, um die Bestrahlungsdosis mit dem Ionenstrahl zu vergrößern. Dementsprechend wird die Tiefe der Gräben gleichmäßig gemacht und feine Muster können gleichförmig hinsichtlich der Form bearbeitet werden. Um die Gleichförmigkeit hinsichtlich der Form günstig zu machen, ist es zu bevorzugen, eine gleichgroße Zeit für die Drehpausenzeit bei Drehpositionen einzustellen, die in Bezug auf das Substrat 11 symmetrisch sind (beispielsweise bei 135° und 315°).
  • (Drittes Ausführungsbeispiel)
  • In den ersten und zweiten Ausführungsbeispielen ist die Beschreibung für Betriebsarten bereitgestellt, bei denen die Drehgeschwindigkeit des Substrathalters 10 gesteuert wird. Stattdessen werden in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel Gräben zwischen feinen Mustern mit einer Steuerung einer einfallenden Dosis einen Ionenstrahls auf das Substrat bearbeitet, die vorgenommen wird, indem eine Zufuhrleistung, die zu einer Plasmaerzeugungseinrichtung von einer elektrischen Entladungsleistungszufuhr 12 zuzuführen ist, gesteuert wird. Spezifisch ist in dem Ionenstrahlätzen die Bestrahlungsdosis mit dem Ionenstrahl auf eine Plasmadichte eines Plasmas bezogen, das durch die Plasmaerzeugungseinheit 2 erzeugt wird, wobei die Plasmadichte der Plasmaerzeugungseinheit 2 geändert werden kann, indem die Zufuhrleistung zu der Plasmaerzeugungseinrichtung geändert wird. Somit kann die Bestrahlungsdosis mit dem Ionenstrahl entsprechend einer Winkelphase des Substrats 11 geändert werden.
  • Auch in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind essentielle Merkmale, das Substrat, das auf dem Substrathalter angebracht ist, mit einer Neigung zu dem Gitter 9 anzuordnen und die Bestrahlungsdosis mit dem Ionenstrahl aus den sich ausdehnenden Richtungen der Mustergräben groß zu machen, wie in dem ersten Ausführungsbeispiel.
  • 10 zeigt ein Blockschaltbild einer Steuerungsvorrichtung 20 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst die Steuerungsvorrichtung 20 eine Leistungssteuerungseinheit 60 als eine elektrische Leistungssteuerungseinrichtung zur Steuerung einer Leistung (einer elektrischen Leistung), die der Plasmaerzeugungseinrichtung entsprechend der Drehposition, die durch den Positionssensor 14 erfasst wird, zuzuführen ist. Die Leistungssteuerungseinheit 60 umfasst eine Sollleistungsberechnungseinrichtung 60a und eine Ausgabesignalerzeugungseinrichtung 60b. Die Leistungssteuerungseinheit 60 weist eine Funktion zur Steuerung der Leistung (der elektrischen Leistung) zu der Plasmaerzeugungseinrichtung auf der Grundlage der Positionsbeziehung zwischen der Drehposition des Substrats 11 und dem Gitter 9 auf.
  • Die Steuerungsvorrichtung 20 ist konfiguriert, Informationen über die Drehposition des Substrathalters 10 von dem Positionssensor 14 zu empfangen. Wenn die Steuerungsvorrichtung 20 die Informationen über die Drehposition empfängt, berechnet die Sollleistungsberechnungseinrichtung 60a eine Sollleistung (elektrische Sollleistung) für die Position auf der Grundlage eines Werts der derzeitigen Drehposition des Substrathalters 10, die von dem Positionssensor 14 eingegeben wird, der die Drehposition des Substrathalters 10 erfasst. Die Berechnung des Werts der Sollleistung wird beispielsweise ermöglicht, indem eine Korrespondenzbeziehung zwischen der Drehposition des Substrathalters 10 und der Sollleistung als eine Abbildung bzw. ein Kennfeld im Voraus in einem Speicher oder dergleichen gespeichert wird, der in der Steuerungsvorrichtung 20 beinhaltet ist. Auf der Grundlage der Sollleistung, die durch die Sollleistungsberechnungseinrichtung 60a berechnet wird, erzeugt die Ausgabesignalerzeugungseinrichtung 60b ein Ausgabesignal zur Einstellung der Zufuhrleistung auf die Sollleistung, wobei sie das Ausgabesignal an die Leistungszufuhr 12 ausgibt. Die Steuerungsvorrichtung 20 ist konfiguriert, dass Ausgabesignal, das durch die Ausgabesignalerzeugung 60b erzeugt wird, an die Leistungszufuhr 12 zu senden.
  • Es ist anzumerken, dass in dem Beispiel gemäß 10 die Leistungszufuhr 12 eine Leistungsausgabeeinheit 12b, die konfiguriert ist, eine elektrische Leistung zu der Plasmaerzeugungseinrichtung zuzuführen, und eine Regelungseinheit 12a umfasst, die konfiguriert ist, einen Betriebswert der Leistungsausgabeeinheit 12b auf der Grundlage einer Abweichung zwischen dem Sollwert und dem Ist-Wert (Drehposition oder Drehgeschwindigkeit), der von dem Positionssensor 14 ausgegeben wird, zu bestimmen. Die Regelung ist jedoch kein essentieller Bestandteil der vorliegenden Erfindung.
  • Auch kann in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das Drehungsverfahren des Substrathalters eine kontinuierliche Drehung wie in dem ersten Ausführungsbeispiel sein oder kann eine intermittierende Impulsdrehung wie in dem zweiten Ausführungsbeispiel sein.
  • 11A zeigt ein beschreibendes Diagramm gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, in dem die Zufuhrleistung zu der Plasmaerzeugungseinrichtung gesteuert wird und ein Substrat (ein Substrathalter) kontinuierlich gedreht wird. 11B zeigt ein beschreibendes Diagramm gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, in dem die Zufuhrleistung zu der Plasmaerzeugungseinrichtung gesteuert wird und ein Substrat (ein Substrathalter) intermittierend gedreht wird. In dem Fall der intermittierenden Drehung des Substrats kann die Steuerung der Bestrahlungsdosis mit dem Ionenstrahl entsprechend dem Drehwinkel θ ausgeführt werden, indem die Drehpausenzeit geändert wird, während der die Zufuhrleistung zu der Plasmaerzeugungseinrichtung fixiert ist.
  • In dem Ausführungsbeispiel gemäß den 11A und 11B ist die Leistungssteuerungseinheit 60 in der Lage, eine Leistung für eine elektrische Entladung entsprechend dem Drehwinkel θ des Substrats 11 unter Verwendung einer Sinusfunktion zu berechnen, die vier Mal mehr ein Schaltspiel ausführt wie in Gleichung (1). Genauer gesagt erzeugt die Leistungssteuerungseinheit 60 ein Ausgabesignal zum Modulieren der Zufuhrleistung zu der Plasmaerzeugungseinrichtung in vier Zyklen, während das Substrat 11 (der Substrathalter 10) eine Drehung (in einem Zyklus) ausführt. In dieser Verarbeitung kann die Zufuhrleistung zu der Plasmaerzeugungseinrichtung glatt und kontinuierlich geändert werden oder sie kann schrittweise geändert werden. Wie es in den 11A und 11B veranschaulicht ist, kann die Leistungssteuerungseinheit 60 die Elektrische-Entladung-Leistungszufuhr 12 derart steuern, dass die Leistung (die elektrische Leistung), die bei Drehwinkeln θ = 0°, 90°, 180° und 270° zugeführt wird, bei denen das Gitter 9 den Seiten in den sich ausdehnenden Richtungen der Mustergräben gegenüberliegt, einen maximalen Wert erreichen kann, um die einfallende Dosis des Ionenstrahls auf das Substrat 11 zu maximieren, während die Leistung (die elektrische Leistung), die bei bestimmten Drehwinkel zugeführt wird, die zu den vorstehend genannten Winkeln unterschiedlich sind, einen minimalen Wert erreichen kann, um die einfallende Dosis des Ionenstrahls auf das Substrat 11 zu minimieren.
  • Somit können in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Effekte der vorliegenden Erfindung erzeugt werden, indem das Substrat, das auf dem Substrathalter angebracht ist, mit einer Neigung zu dem Gitter 9 angeordnet wird und indem die Elektrische-Entladung-Leistungszufuhr 12 derart gesteuert wird, dass die Zufuhrleistung von der Leistungssteuerungseinheit 60 vergrößert wird, um die Bestrahlungsdosis mit dem Ionenstrahl aus den sich ausdehnenden Richtungen der Mustergräben groß zu machen. Zusätzlich ist es, um die Gleichförmigkeit bezüglich der Form günstig zu machen, zu bevorzugen, eine gleichgroße Spannung für eine Anlegespannung bei Drehpositionen einzustellen, die in Bezug auf das Substrat 11 symmetrisch sind (beispielsweise bei 135° und 315°).
  • (Viertes Ausführungsbeispiel)
  • In dem dritten Ausführungsbeispiel ist die Beschreibung für das Verfahren zum Verbessern der Gleichförmigkeit einer bearbeitenden Oberfläche durch Steuerung der Zufuhrleistung zu der Plasmaerzeugungseinrichtung bereitgestellt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden Gräben zwischen feinen Mustern bearbeitet, während eine Strahlextrahierspannung geändert wird. In einem Ionenstrahlätzen wird, nachdem ein Plasma in der Plasmaerzeugungseinheit 2 erzeugt ist, ein Strahl gebildet, indem Ionen in der Plasmaerzeugungseinheit 2 mittels einer Spannung extrahiert werden, die an das Gitter 9 angelegt wird. Diesbezüglich hängt eine Energie des Ionenstrahls, der aus der Plasmaerzeugungseinheit 2 extrahiert wird, von der Strahlextrahierspannung ab, wobei folglich die Gräben zwischen den feinen Mustern bearbeitet werden, während die Spannung entsprechend der Drehphase des Substrats geändert wird.
  • 3 zeigt veranschaulicht eine vergrößerte Darstellung des Gitters 9 in 2. Die Strahlextrahierspannung in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird unter Verwendung von 3 erklärt.
  • In 3 ist die obere Seite die Plasmaerzeugungseinheit 2 und die untere Seite ist der Bearbeitungsraum 1. Das Gitter 9 umfasst die erste Elektrode 70, die zweite Elektrode 71 und die dritte Elektrode 72, die in dieser Reihenfolge angeordnet sind, wenn sie von der Seite der Plasmaerzeugungseinheit 2 betrachtet werden. 3 veranschaulicht einen Zustand, bei dem die Ionen durch die Elektroden aus dem Plasma extrahiert werden, das in der Plasmaerzeugungseinheit 2 erzeugt wird, wobei hierdurch der Ionenstrahl gebildet wird. Eine positive Spannung wird an die erste Elektrode 70 durch eine erste Elektrodenleistungszufuhr 73 angelegt. Eine negative Spannung wird an die zweite Elektrode 71 durch eine zweite Elektrodenleistungszufuhr 74 angelegt. Da die positive Spannung an die erste Elektrode 70 angelegt wird, werden Ionen aufgrund einer Potenzialdifferenz von der ersten Elektrode 70 beschleunigt.
  • Die dritte Elektrode 72 wird ebenso als eine Erdungselektrode bezeichnet und ist geerdet bzw. mit Masse verbunden. Indem die Potenzialdifferenz zwischen der zweiten Elektrode 71 und der dritten Elektrode 72 gesteuert wird, kann ein Ionenstrahldurchmesser des Ionenstrahls innerhalb eines vorbestimmten numerischen Wertebereichs unter Verwendung eines elektrostatischen Linseneffekts gesteuert werden.
  • In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel liegen der Substrathalter und die dritte Elektrode üblicherweise auf einem geerdeten Potenzial. Aus diesem Grund wird die Ionenstrahlenergie in Abhängigkeit von der positiven Spannung bestimmt, die an die erste Elektrode angelegt wird. Dementsprechend ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Spannung, die an die erste Elektrode angelegt wird, eine Strahlextrahierspannung. Nachstehend wird eine Beschreibung für ein Ausführungsbeispiel in dem Fall bereitgestellt, bei dem die Strahlextrahierspannung geändert wird, indem die Spannung, die an die erste Elektrode angelegt wird, geändert wird.
  • Auch in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind essentielle Merkmale, das Substrat 11, das auf dem Substrathalter 10 angebracht ist, mit einer Neigung zu dem Gitter 9 anzuordnen und die Bestrahlungsdosis mit dem Ionenstrahl von den sich ausdehnenden Richtungen der Mustergräben groß zu machen, wie in all den anderen Ausführungsbeispielen.
  • 12 zeigt ein Blockschaltbild einer Steuerungsvorrichtung 20 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst die Steuerungsvorrichtung 20 eine Anlegespannungssteuerungseinheit 80 als eine Spannungssteuerungseinrichtung zur Steuerung einer Spannung (Strahlextrahierspannung), die an die erste Elektrode 70 entsprechend der Drehposition, die durch den Positionssensor 14 erfasst wird, anzulegen ist. Die Anlegespannungssteuerungseinheit 80 umfasst eine Sollspannungsberechnungseinrichtung 80a und eine Ausgabesignalerzeugungseinrichtung 80b und weist eine Funktion zur Steuerung der Anlegespannung bei der ersten Elektrode 70 auf der Grundlage der Positionsbeziehung zwischen der Drehphase des Substrats 11 und dem Gitter 9 auf.
  • Die Steuerungsvorrichtung 20 ist konfiguriert, Informationen über die Drehposition des Substrathalters 10 von dem Positionssensor 14 zu empfangen. Wenn die Steuerungsvorrichtung 20 die Informationen über die Drehposition empfängt, berechnet die Sollspannungsberechnungseinrichtung 80a eine Sollspannung für die Position auf der Grundlage eines Werts der derzeitigen Drehphase des Substrathalters 10, der von dem Positionssensor 14 eingegeben wird, der die Drehphase des Substrathalters 10 erfasst. Die Berechnung des Werts der Sollspannung wird beispielsweise ermöglicht, indem eine Korrespondenzbeziehung zwischen der Drehposition des Substrathalters 10 und der Sollspannung als eine Abbildung bzw. ein Kennfeld im Voraus in einem Speicher oder dergleichen gespeichert wird, der in der Steuerungsvorrichtung 20 beinhaltet ist. Auf der Grundlage der Sollleistung, die durch die Sollspannungsberechnungseinrichtung 80a berechnet wird, erzeugt die Ausgabesignalerzeugungseinrichtung 80b ein Ausgabesignal zur Einstellung der Anlegespannung auf die Sollspannung und gibt das Ausgabesignal an die Erste-Elektrode-Leistungszufuhr 73 aus. Die Steuerungsvorrichtung 20 ist konfiguriert, das Ausgabesignal, das durch die Ausgabesignalerzeugungseinrichtung 80b erzeugt wird, zu der Erste-Elektrode-Leistungszufuhr 73 zu senden.
  • Es ist anzumerken, dass in dem Beispiel gemäß 12 die Erste-Elektrode-Leistungszufuhr 73 eine Anlegespannungsausgabeeinheit 73b, die konfiguriert ist, eine Spannung an die erste Elektrode 70 anzulegen, und eine Regelungseinheit 73a umfasst, die konfiguriert ist, einen Betriebswert der Anlegespannungsausgabeeinheit 73b auf der Grundlage einer Abweichung zwischen dem Sollwert und dem Ist-Wert (Drehposition oder Drehgeschwindigkeit), der von dem Positionssensor 14 ausgegeben wird, zu bestimmen. Die Regelung ist jedoch kein essentieller Bestandteil der vorliegenden Erfindung.
  • Auch in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann das Drehungsverfahren des Substrathalters eine kontinuierliche Drehung wie in dem ersten Ausführungsbeispiel sein oder kann eine intermittierende Impulsdrehung wie in dem zweiten Ausführungsbeispiel sein.
  • 13A zeigt ein beschreibendes Diagramm gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, bei dem die Strahlextrahierspannung (nämlich die Anlegespannung an die erste Elektrode 70) gesteuert wird und ein Substrat (ein Substrathalter) kontinuierlich gedreht wird. 13B zeigt ein beschreibendes Diagramm gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, in dem die Anlegespannung an das Gitter 9 gesteuert wird und ein Substrat (ein Substrathalter) intermittierend gedreht wird. In dem Fall, bei dem das Substrat intermittierend gedreht wird, kann die Steuerung der Bestrahlungsdosis mit dem Ionenstrahl entsprechend dem Drehwinkel θ ausgeführt werden, indem die Drehpausenzeit geändert wird, während die Anlegespannung an das Gitter 9 fixiert ist.
  • In dem Ausführungsbeispiel gemäß den 13A und 13B ist die Anlegespannungssteuerungseinheit 80 in der Lage, die Anlegespannung entsprechend dem Drehwinkel θ des Substrats 11 zu berechnen, indem eine Sinusfunktion verwendet wird, die vier Mal mehr ein Schaltspiel ausführt wie in Gleichung (1). Genauer gesagt erzeugt die Anlegespannungssteuerungseinheit 80 ein Ausgabesignal zum Modulieren der Strahlextrahierspannung in vier Zyklen, während das Substrat 11 (der Substrathalter 10) eine Drehung (in einem Zyklus) ausführt. In dieser Verarbeitung kann die Strahlextrahierspannung glatt und kontinuierlich geändert werden, oder sie kann schrittweise geändert werden. Beispielsweise kann, wie es in den 13A und 13B veranschaulicht ist, die Anlegespannungssteuerungseinheit 80 die Erste-Elektrode-Leistungszufuhr 73 wie nachstehend beschrieben steuern. Spezifisch kann die Spannung, die an die erste Elektrode 70 bei dem Drehwinkel θ = 0°, 90°, 180° und 270°, bei denen das Gitter 9 bei den Seiten in den sich ausdehnenden Richtungen der Mustergräben angeordnet ist, angelegt wird, gesteuert werden, einen maximalen Wert zu erreichen, um die Ionenstrahlenergie zu maximieren, wobei hierdurch die einfallende Dosis des Ionenstrahls aus den sich ausdehnenden Richtungen der Mustergräben groß gemacht wird. Indes kann die Spannung, die an die erste Elektrode 70 angelegt wird, wenn das Gitter 9 bei den Seiten in den sich nicht erstreckenden Richtungen der Mustergräben angeordnet ist, gesteuert werden, einen minimalen Wert zu erreichen, um die Ionenstrahlenergie zu minimieren. In dem Fall eines Minimierens der Ionenstrahlenergie kann die Spannung, die an das Gitter 9 anzulegen ist, auf 0 eingestellt werden, um eine Bestrahlung des Substrats 11 mit dem Ionenstrahl zu stoppen.
  • Auf diese Weise können in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Effekte der vorliegenden Erfindung erreicht werden, indem das Substrat, das auf dem Substrathalter angebracht ist, mit einer Neigung zu dem Gitter 9 angeordnet wird, und indem die Anlegespannungsteuerungseinheit 80 die Anlegespannung der Erste-Elektrode-Leistungszufuhr 73 derart steuert, dass die Bestrahlungsdosis mit dem Ionenstrahl aus den sich ausdehnenden Richtungen der Mustergräben groß gemacht werden kann. Um die Gleichförmigkeit bezüglich der Form günstig zu machen, ist es zu bevorzugen, eine gleich große Leistung für die Zufuhrleistung bei Drehpositionen einzustellen, die in Bezug auf das Substrat 11 symmetrisch sind (beispielsweise bei 135° und 315°).
  • In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Strahlextrahierspannung geändert, indem die Spannung, die an die erste Elektrode anzulegen ist, geändert wird. Die Strahlextrahierspannung kann jedoch durch ein anderes Verfahren geändert werden. Beispielsweise kann die Strahlextrahierspannung geändert werden, indem die Spannung, die an die dritte Elektrode angelegt wird, geändert wird, indem eine positive Spannung, die kleiner ist als die für die erste Elektrode, an die dritte Elektrode angelegt wird. Stattdessen kann eine Einfallenergie des Ionenstrahls auf ein Substrat geändert werden, indem eine Spannung geändert wird, die an den Substrathalter anzulegen ist.
  • Außerdem umfasst in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das Gitter 9 nicht notwendigerweise drei Elektroden. Der Grund hierfür ist, dass ein essentieller Punkt des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist, die Energie des Ionenstrahls entsprechend der Drehphase des Substrats zu ändern, wie es vorstehend beschrieben ist.
  • (Fünftes Ausführungsbeispiel)
  • Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann mit anderen Ätzverfahren kombiniert werden. Ein Beispiel ist nachstehend erklärt, in dem die vorliegende Erfindung mit einem reaktiven Ionenätzen (RIE) kombiniert wird. Als Ätzeinrichtung für RIE sind ein Ätzgerät, das ein kapazitiv gekoppeltes Plasma verwendet, das durch parallele Flachplatten erzeugt wird, und ein Ätzgerät bekannt, das ein induktiv gekoppeltes Plasma verwendet, das durch eine Antennenspule erzeugt wird. Ein vorteilhafter Punkt von RIE ist, dass das RIE keine Begrenzung bezüglich des Einfallwinkels von Ionen aufweist, anders als das IBE, wobei es folglich in der Lage ist, ein zu bearbeitendes Objekt zu ätzen, indem Ionen in Lücken zwischen feinen Mustern angezogen werden. In dem Fall der vorstehend beschriebenen Struktur, die Metallfilme bzw. Metallschichten umfasst, wie beispielsweise ein TMR-Element für ein MRAM, tendiert ein physikalisches Ätzen dazu, bezüglich eines Ätzens durch eine chemische Reaktion dominant zu sein. Magnetische Metalle, die durch ein physikalisches Ätzen entfernt werden, sind schwierig zu verflüchtigen, wobei sie auf die Seitenwände der TMR-Elemente wieder abgelagert werden. Aus diesem Grund wird die RIE-Verarbeitung bei feinen Mustern ebenso schwierig, da die Ätzprodukte bei den Bodenabschnitten der Mustergräben wie in dem konventionellen IBE-Verarbeitungsverfahren verbleiben.
  • Wenn eine IBE-Verarbeitung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung nach einer RIE-Verarbeitung ausgeführt wird, können Ätzprodukte, die auf den Seitenwänden der Muster durch das RIE wieder abgelagert sind, mittels des Trimmeffekts entfernt werden, oder die Bodenabschnitte der Mustergräben, die schwierig zu bearbeiten sind, können bearbeitet werden. Eine Zeitsteuerung für ein Umschalten zwischen RIE und IBE kann bekannt sein, indem eine Endpunkterfassung unter Verwendung einer Emissionsanalysevorrichtung ausgeführt wird, die konfiguriert ist, die Wellenlänge eines Plasmalichts zu erfassen. In dem Fall, bei dem unterschiedliche Geräte für RIE und IBE verwendet werden, können die Geräte, die bei unterschiedlichen Orten eingebaut sind, verwendet werden, um feine Muster durch das IBE entsprechend einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zu bearbeiten, nachdem die RIE-Verarbeitung ausgeführt worden ist, oder ein gemeinsamer Transportweg kann verwendet werden, um diese Verarbeitungen auszuführen, ohne das Vakuum zu unterbrechen.
  • (Sechstes Ausführungsbeispiel)
  • Durch eine Verwendung eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung können feine Muster, die durch ein anderes Gerät bearbeitet werden, weiter mit einer günstigen Gleichförmigkeit getrimmt werden. Eine Dichteverteilung von Plasma kann geändert werden, indem ein elektrischer Strom geändert wird, der dem Elektromagneten 8 zugeführt wird, der in 2 veranschaulicht ist. spezifisch verwendet die Einstellung der Plasmadichteverteilung ein Solenoid bzw. eine Zylinderspule als den Elektromagneten 8, wobei das Solenoid so eingebaut ist, dass es den äußeren Umfang der Vakuumglocke umgibt, wie es in 2 veranschaulicht ist. Das Solenoid ist mit einer Gleichstromleistungszufuhr, die nicht veranschaulicht ist, verbunden. Wenn ein Strom dem Solenoid zugeführt wird, erzeugt das Solenoid ein magnetisches Feld entsprechend dem Ampèreschen Gesetz und bildet Magnetkraftlinien, die Elektronen konzentrisch nach außen von der Mitte der Plasmaerzeugungseinheit zerstreuen. Wenn ein kleiner Strom dem Solenoid zugeführt wird, tendiert die Plasmadichte dazu, bei der Mitte hoch zu sein. Wenn der Wert des Stroms, der dem Solenoid zugeführt wird, vergrößert wird, wird die Plasmadichteverteilung mit einer nach außen gerichteten Diffusion abgeflacht. Feine Muster, die durch ein anderes Gerät bearbeitet werden, werden im Hinblick auf eine Schichtdichteverteilungstendenz in einer Substratoberfläche durch Verwenden eines Rasterkraftmikroskops, eines optischen oder eines Rasterelektronenmikroskops oder dergleichen analysiert, wobei der Strom, der dem Elektromagneten 8 zuzuführen ist, auf der Grundlage des Analyseergebnisses eingestellt wird. Beispielsweise sei der Fall angenommen, bei dem feine Muster, die durch RIE bearbeitet sind, eine große Schichtdicke bei einem Mittelabschnitt in einem Substrat aufweisen und eine kleine Schichtdicke bei einem Außenumfangsabschnitt in dem Substrat aufweisen. In diesem Fall wird ein Strom, der dem Elektromagneten zuzuführen ist, derart eingestellt, dass die Plasmadichte bei der Mitte höher sein kann, während die Plasmadichte bei dem Außenumfang niedriger sein kann. Da die Anzahl von Partikeln in dem Ionenstrahl, der durch das Gitter 9 extrahiert wird, proportional zu der Plasmadichte ist, ist die Ätzrate bei dem Mittelabschnitt mit einer hohen Ionendichte hoch. Auf diese Weise können Variationen zwischen feinen Mustern nach einer Bearbeitung korrigiert werden, indem die vorliegende Erfindung mit einer Ätzbearbeitung kombiniert wird, die ein anderes Ätzverfahren verwendet. Der Elektromagnet 8, der in 2 veranschaulicht ist, ist allein bereitgestellt. Stattdessen kann ein anderer Elektromagnet zu einer Außenseite des Magneten 8 hinzugefügt werden, wobei die Plasmadichte eingestellt werden kann, indem Interaktionen zwischen dem inneren und äußeren Elektromagneten verwendet werden.
  • (Siebtes Ausführungsbeispiel)
  • In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein Ätzen ausgeführt, während ein Einfallwinkel geändert wird. Dieses Ätzen ermöglicht ein Entfernen von wieder abgelagerten Schichten bzw. Filmen aus vielen Richtungen und eine Verbesserung des Trimmeffekts. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Substrat 11, das an dem Substrathalter angebracht ist, mit einer Neigung zu dem Gitter 9 angeordnet, sodass der Einfallwinkel des Ionenstrahls nach Mustergräben ausgerichtet werden kann. Zusätzlich wird das Substrat mit dem Ionenstrahl bestrahlt, während ein zugehöriger Neigungswinkel geändert wird (beispielsweise wird der Neigungswinkel von 30° auf 20° geändert). Indem der Neigungswinkel des Substrats geändert wird, wird der Einfallwinkel des Ionenstrahls geändert, was es leichter macht, die Seitenwände der Muster und die Bodenabschnitte der Gräben zu trimmen.
  • Eine ausführlichere Beschreibung ist unter Verwendung der 16A und 16B bereitgestellt. 16A veranschaulicht einen Zustand, bei dem der Ionenstrahl auf das Substrat 11 mit einer vorbestimmten Neigung einfällt. In 16B wird die Bestrahlung mit dem Ionenstrahl in einer Richtung ausgeführt, die senkrechter zu dem Substrat 11 ist als der Ionenstrahl in 16A. Eine derartige Bestrahlung mit dem Ionenstrahl in einer senkrechteren Richtung ermöglicht es, dass Elemente Y mit einem Winkel geätzt werden, der zu dem des Ionenstrahls in 16A unterschiedlich ist. Genauer gesagt wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Bestrahlung mit dem Ionenstrahl gestartet, während das Substrat 11 bei einem ersten Neigungswinkel gehalten wird (beispielsweise der Zustand in 16A). Dann wird, nachdem das Substrat 11 eine vorbestimmte Anzahl von Umdrehungen ausgeführt hat, das Substrat geändert, um bei einem zweiten Neigungswinkel gehalten zu werden, der zu dem ersten Neigungswinkel unterschiedlich ist (beispielsweise der Zustand in 16B), wobei die Belichtung mit dem Ionenstrahl kontinuierlich ausgeführt wird. Die Anzahl von Neigungswinkeln, die zu wechseln sind, ist nicht auf zwei begrenzt, sondern es können drei oder mehr sein.
  • Außerdem wird die Bestrahlung mit dem Ionenstrahl in der senkrechteren Richtung auch derart ausgeführt, dass die Bestrahlungsdosis mit dem Ionenstrahl aus den sich ausdehnenden Richtungen der Mustergräben größer werden kann, wie in den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen. Dies ermöglicht es, dass die Seitenwände der Elemente Y auf effektive Weise mit dem Ionenstrahl bestrahlt werden, wie es in 16B veranschaulicht ist. Genauer gesagt fällt in dem Zustand in 16A der Ionenstrahl in Richtungen ein, die beinahe parallel zu den Seitenwänden der Elemente Y sind, wobei der Einfall in den Richtungen, die senkrecht zu den Seitenwänden der Elemente Y sind, durch die benachbarten Elemente begrenzt wird. Demgegenüber ist in dem Zustand in 16B der Einfallwinkel des Ionenstrahls senkrechter, wobei dementsprechend die einfallende Dosis des Ionenstrahls aus den Richtungen, die senkrecht zu den Seitenwänden der Elemente Y sind, vergrößert werden kann. Außerdem kann, indem die Bestrahlungsdosis mit dem Ionenstrahl aus den sich ausdehnenden Richtungen der Mustergräben vergrößert wird, die einfallende Dosis des Ionenstrahls aus den Richtungen, die senkrecht zu den Seitenwänden der Elemente Y sind, größer gemacht werden als die einfallende Dosis des Ionenstrahls aus den anderen Richtungen. Als Ergebnis kann ein effizientes Trimmen ausgeführt werden. Die Neigung des Substrats kann während einer vorbestimmten Anzahl von Umdrehungen fixiert sein, oder sie kann bei kürzeren Intervallen umgeschaltet werden, indem das Substrat geschwenkt wird.
  • (Achtes Ausführungsbeispiel)
  • Das vorstehend beschriebene siebte Ausführungsbeispiel stellt die Betriebsart dar, bei der der Neigungswinkel des Substrats 11 zu dem Gitter 9 nach einer fixierten Anzahl von Umdrehungen oder mehr geändert wird.
  • Im Gegensatz dazu wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Neigungswinkel des Substrats 11 zu dem Gitter 9 zusammen mit der Drehgeschwindigkeit des Substrats 11 in dem ersten Ausführungsbeispiel geändert. Das vorliegende Ausführungsbeispiel ist nachstehend ausführlich unter Verwendung von 19 beschrieben.
  • 19 stellt dar, wie die Drehgeschwindigkeit des Substrats 11 sich entsprechend einer zugehörigen Drehposition ändert. Zusätzlich wird der Neigungswinkel Φ des Substrats 11 zu dem Gitter 9 innerhalb eines Bereichs von 20° bis 60° um einen Basiswinkel von 40° herum geändert. Es ist zu bevorzugen, dass Φ am größten wird, wenn die Drehgeschwindigkeit des Substrats 11 am niedrigsten wird, und am kleinsten wird, wenn die Drehgeschwindigkeit des Substrats 11 am höchsten wird. Indem eine derartige Steuerung ausgeführt wird, wenn der Ionenstrahl entlang den Mustergräben auf dem Substrat 11 einfällt, kann ein Ätzen auf effektive Weise wieder abgelagerte Schichten bzw. Filme, die bei den Seitenwänden der Elemente und dergleichen anhaften, entfernen. Demgegenüber wird, wenn der Einfall des Ionenstrahls schwierig ist, der Ionenstrahl veranlasst, mit einem Winkel einzufallen, der näher an dem senkrechten Winkel ist, wobei hierdurch das Ätzen ausgeführt werden kann, während der Einfluss der Schatten von benachbarten Elementen verringert wird.
  • (Neuntes Ausführungsbeispiel)
  • Das zweite Ausführungsbeispiel stellt den Fall dar, bei dem die Energiemenge des Ionenstrahls, der auf das Substrat einfällt, in der Form der Sinusfunktion geändert wird, indem die Drehpausenzeit in der Form der Sinusfunktion bezüglich der Phase des Substrats geändert wird. Im Gegensatz dazu wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Substratdrehung nur unter der Bedingung pausiert, dass das Gitter 9 nahe den sich ausdehnenden Richtungen der Mustergräben angeordnet ist.
  • 21 stellt dar, wie die Drehpausenzeit des Substrats 11 sich entsprechend der Drehposition ändert. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Substratdrehung bei vorbestimmten Drehwinkeln nahe den Drehwinkeln 0°, 90°, 180° und 270° pausiert, bei denen das Gitter 9 in den sich ausdehnenden Richtungen der Mustergräben angeordnet ist. Nach einer Bestrahlung mit dem Ionenstrahl für eine fixierte Zeitdauer wird die Substratdrehung wieder gestartet. In einer realen Situation weisen die Seitenwände von TMR-Elementen nach einer Elementisolierung einen bestimmten Neigungswinkel zu dem Substrat auf und ein Ionenstrahl, der auf das Substrat einfallen soll, divergiert bzw. weicht ab. Aus diesem Grund werden, auch wenn das vorliegende Ausführungsbeispiel implementiert wird, die wieder abgelagerten Schichten bzw. Filme auf den Seitenwänden der Elemente mit dem Ionenstrahl bestrahlt.
  • Das Pausieren der Drehung des Substrats nur dann, wenn das Gitter 9 in den sich ausdehnenden Richtungen der Mustergräben angeordnet ist, kann ferner mit der Änderung der Bestrahlungsdosis mit dem Ionenstrahl oder der Spannung für den Ionenstrahl kombiniert werden, wie es in dem dritten Ausführungsbeispiel oder dem vierten Ausführungsbeispiel beschrieben ist. In diesem Fall wird die Energiemenge des Ionenstrahls, der auf das Substrat einfällt, nur groß gemacht, wenn das Gitter 9 in den sich ausdehnenden Richtungen der Mustergräben angeordnet ist, wobei andernfalls die Energiemenge des Ionenstrahls klein gemacht wird.
  • Außerdem kann das vorliegende Ausführungsbeispiel mit der Änderung der Drehgeschwindigkeit wie in dem ersten Ausführungsbeispiel kombiniert werden, oder es kann mit der Änderung des Neigungswinkels des Substrats, wie es in dem siebten Ausführungsbeispiel oder dem achten Ausführungsbeispiel beschrieben ist, kombiniert werden.
  • Ferner kann das Ionenstrahlätzen ausgeführt werden, während die Drehphase des Substrathalters 10 leicht geändert wird, während das Gitter 9 nahe den sich ausdehnenden Richtungen der Mustergräben angeordnet ist. Beispielsweise kann, nachdem die Substratdrehung bei einem jeweiligen von vorbestimmten Drehwinkeln nahe den Drehwinkeln 0°, 90°, 180° und 270° gestoppt wird, das Substrat 11 mit dem Ionenstrahl bestrahlt werden, während der Substrathalter 10 in einem Drehwinkel innerhalb eines Bereichs von ±10° des vorbestimmten Drehwinkels oszilliert wird. Eine derartige Verarbeitung mit leichten Bewegungen des Substrathalters 10 ermöglicht es, dass die Oberfläche des Substrats gleichförmiger bearbeitet wird.
  • Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung können auf verschiedene Weise verändert werden, ohne von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
  • Neben den vorstehend veranschaulichten Mustern in der rechteckigen Parallelepiped-Form, die mit den zugehörigen Langseiten- und Kurzseitenenden, die derart zueinander ausgerichtet sind, dass die Mustergräben einander mit rechten Winkeln kreuzen, angeordnet sind, sind die vorstehend genannten Ausführungsbeispiele ebenso bei einem Discrete-Track-Medium oder einer Line-and-Space- bzw. Linie-und-Raum-Form, die ein großes Seitenverhältnis aufweisen, wie es in 14 veranschaulicht ist, oder bei einer Prozessoberfläche eines Substrats in einer beliebigen Form, beispielsweise nicht nur eine Sinuswellenform, sondern auch eine Rechteckwellenform, eine Dreieckwellenform und eine Trapezwellenform, wie es in 15 veranschaulicht ist, anwendbar.
  • Zusätzlich sind die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele ebenso bei Mustern in der rechteckigen Parallelepiped-Form anwendbar, die mit beiden zugehörigen Enden entlang einer schrägen Richtung ausgerichtet angeordnet sind, wie es in 20 gezeigt ist. In diesem Fall kreuzen sich die Richtungen D entlang den Mustergräben schräg zueinander bei bestimmten Winkeln, die zu den senkrechten Winkeln unterschiedlich sind. Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele sind nicht nur bei Mustern in einer rechteckigen Parallelepiped-Form verwendbar, sondern auch bei Mustern in einer zylindrischen Form.
  • Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in verschiedenen Gebieten verwendbar, wie beispielsweise Magnetköpfe für HDD, magnetische Aufzeichnungsmedien für HDD, magnetische Sensoren, Dünnschicht-Solarzellen, Lichtemissionselemente, piezoelektrische Elemente und Verdrahtungsbildung für Halbleiterelemente, zusätzlich zu den TMR-Elementen für ein MRAM, die vorstehend veranschaulicht sind.

Claims (8)

  1. Ionenstrahlbearbeitungsverfahren zum Bearbeiten eines Substrats, das an einem Substrathalter angebracht ist, unter Verwendung eines Ionenstrahls, der von einer Plasmaquelle durch ein Gitter extrahiert wird, wobei das Verfahren umfasst: bei einem Ausführen eines Ionenstrahlätzens bei dem Substrat, das mit einer Neigung zu dem Gitter angeordnet ist, während das Substrat in einer sich auf gleicher Ebene befindlichen Richtung hiervon gedreht wird, Ausführen einer Ionenstrahlbearbeitung derart, dass eine Ätzgröße eines Ionenstrahls, der von einer sich ausdehnenden Richtung eines Mustergrabens, der auf dem Substrat ausgebildet ist, einfällt, größer gemacht wird als eine Ätzgröße eines Ionenstrahls, der aus einer anderen Richtung einfällt.
  2. Ionenstrahlbearbeitungsverfahren nach Anspruch 1, wobei, wenn das Gitter auf einer Seite in der sich ausdehnenden Richtung des Mustergrabens, der auf dem Substrat ausgebildet ist, angeordnet ist, eine Drehgeschwindigkeit des Substrats niedriger als in einem anderen Fall gemacht wird.
  3. Ionenstrahlbearbeitungsverfahren nach Anspruch 1, wobei die Drehung des Substrats eine Wiederholung einer Drehung des Substrats und eine Pause der Drehung umfasst und, wenn das Gitter auf einer Seite in der sich ausdehnenden Richtung des Mustergrabens, der auf dem Substrat ausgebildet ist, angeordnet ist, eine Drehpausenzeit des Substrats länger gemacht wird als in einem anderen Fall.
  4. Ionenstrahlbearbeitungsverfahren nach Anspruch 1, wobei, indem eine Spannung, die an das Gitter anzulegen ist, gesteuert wird, eine Energie des Ionenstrahls höher gemacht wird, wenn das Gitter auf einer Seite in der sich ausdehnenden Richtung des Mustergrabens, der auf dem Substrat ausgebildet ist, angeordnet ist, als in einem anderen Fall.
  5. Ionenstrahlbearbeitungsverfahren nach Anspruch 1, wobei, indem eine elektrische Leistung, die zu der Plasmaquelle zuzuführen ist, gesteuert wird, eine Ionendichte in dem Ionenstrahl höher gemacht wird, wenn das Gitter auf einer Seite in der sich ausdehnenden Richtung des Mustergrabens, der auf dem Substrat ausgebildet ist, angeordnet ist, als in einem anderen Fall.
  6. Ionenstrahlbearbeitungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein Neigungswinkel des Substrats zu dem Gitter, der gebildet wird, wenn der Ionenstrahl von der sich ausdehnenden Richtung des Mustergrabens, der auf dem Substrat ausgebildet ist, einfällt, größer gemacht wird als der Neigungswinkel des Substrats zu dem Gitter, der gebildet wird, wenn der Ionenstrahl von einer anderen Richtung einfällt.
  7. Ionenstrahlbearbeitungsgerät mit: einer Plasmaquelle; einem Gitter, das konfiguriert ist, einen Ionenstrahl von der Plasmaquelle zu extrahieren; einem Substrathalter, der in der Lage ist, ein Substrat mit einer Neigung zu dem Gitter anzubringen, und sich in einer auf gleicher Ebene befindlichen Richtung des Substrats zu drehen; einer Steuerungseinheit, die konfiguriert ist, eine Drehung des Substrats auf dem Substrathalter zu steuern; und einer Positionserfassungseinheit, die konfiguriert ist, eine Drehposition des Substrats zu erfassen, wobei auf der Grundlage eines Erfassungsergebnisses, das durch die Positionserfassungseinheit erhalten wird, die Steuerungseinheit eine Drehgeschwindigkeit des Substrathalters niedriger macht, wenn das Gitter auf einer Seite in einer sich ausdehnenden Richtung eines Mustergrabens, der auf dem Substrat ausgebildet ist, angeordnet ist, als in einem anderen Fall.
  8. Ionenstrahlbearbeitungsgerät nach Anspruch 7, wobei auf der Grundlage des Erfassungsergebnisses, das durch die Positionserfassungseinheit erhalten wird, die Steuerungseinheit einen Neigungswinkel des Substrats zu dem Gitter, der gebildet wird, wenn das Gitter auf der Seite in der sich ausdehnenden Richtung des Mustergrabens, der auf dem Substrat ausgebildet ist, angeordnet ist, größer macht als den Neigungswinkel des Substrats zu dem Gitter, der gebildet wird, wenn das Gitter auf einer Seite in einer anderen Richtung angeordnet ist.
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