TWI630605B - Ion beam etching method and ion beam etching device - Google Patents

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Abstract

提供一種離子束蝕刻方法，不伴隨裝置的大型化，即使為低入射靜止條件仍可實現高均勻的IBE處理的離子束蝕刻方法。離子束蝕刻方法，係具有：變更相對於基板的開口部的位置的步驟；透過通過開口部的離子束而蝕刻基板的步驟；和隨著離子束照射於基板的位置之中心從離子源遠離，而減小傾斜角度的步驟。

Description

離子束蝕刻方法及離子束蝕刻裝置
本發明，係有關離子束蝕刻方法及離子束蝕刻裝置。
離子束蝕刻(以下，亦稱為IBE)處理，係例如在使用於是磁性記錄媒體的硬式磁碟機的磁感測器的製造中的複數個程序使用。磁感測器的磁頭的元件形狀係3維的立體構造，故蝕刻處理後，在設於基板面內的元件形狀方面要求高的均勻性。為了使此元件形狀均勻，元件形狀為左右對稱的情況下係一面使基板旋轉一面進行蝕刻處理，元件形狀為左右非對稱的情況下係將基板固定於任意的方向而進行蝕刻處理。形成左右非對稱的元件形狀的情況下，利用蝕刻後的元件形狀係依相對於基板表面的離子束的入射角而定，且離子束的入射角係依處理中的基板傾斜角度而定的情形，而可形成非對稱的元件形狀。
於磁頭的製程中為了形成非對稱的元件形狀，有時使基板靜止而以20度前後的比較低的入射角進行處理(以下，稱為低入射靜止條件)。使基板靜止的狀 態下進行IBE處理的情況下，於基板面內會發生元件形狀的偏差。此係起因於：由於使基板於面內方向傾斜的狀態下，與離子源的距離因基板表面的位置而異，故由於基板表面的位置而在從離子源所照射的離子束的入射角度方面發生的差異、及離子源內部的電漿密度分布所致的離子束的偏向角。
低入射靜止條件下的基板面內的偏差，係亦依存於離子束的能量。尤其在加速電壓為400V以上的離子束方面，係離子的移動速度高故離子的直進性亦高，即使為低入射靜止條件仍可進行高均勻的處理。然而，在加速電壓不足400V的離子束方面，係移動速度低故離子軌道偏向，低入射靜止條件使得在基板面內的蝕刻量與元件形狀方面發生偏差。
已提出供於使基板面內的元件形狀均勻用的裝置。專利文獻1的IBE裝置，係透過使小口徑的離子源及基板2維地移動從而以點狀的離子束掃描基板表面。專利文獻2的IBE裝置，係透過使基板相對於矩形型的離子源的長軸移動於垂直的方向，從而以縫狀的離子束掃描基板表面。此IBE裝置，係將供於形成縫狀的離子束用的平板遮蔽器配置於離子源與基板之間，相對於基板的行進方向控制相對於基板表面的離子束的入射角度。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]美國專利公開案第2008/110745號說明書
[專利文獻2]美國專利公開案第2013/206583號說明書
專利文獻1的IBE裝置，係使用小口徑的離子源故被蝕刻的區域窄，可將蝕刻的區域按離子束的照射範圍各者細微控制，惟對基板整面進行蝕刻處理故時間變長。為此，隨著基板的尺寸變大，1個基板的處理所需的時間變長。此外，將基板以2維平面進行掃描故裝置變大型。專利文獻2的IBE裝置，係使用矩形型的離子源故可比專利文獻1的裝置同時處理廣範圍，可縮短處理時間。然而，使基板直線地移動故裝置變大型。
本發明，係解決上述的課題者，提供一種離子束蝕刻方法及離子束蝕刻裝置，不伴隨裝置的大型化，即使為低入射靜止條件仍可實現高均勻的IBE處理。
本發明相關的離子束蝕刻方法，係一種離子束蝕刻裝置之離子束蝕刻方法，該離子束蝕刻裝置具備：朝基板放出離子束的離子源；保持前述基板同時變更相對 於前述離子源的前述基板的傾斜角度的基板保持器；和具有前述離子束通過的開口部，並可變更相對於前述基板的前述開口部的位置的遮蔽器；其中該離子束蝕刻方法係具有：變更相對於前述基板的前述開口部的位置的步驟；透過通過前述開口部的離子束而蝕刻前述基板的步驟；和隨著前述離子束照射於前述基板的位置之中心從前述離子源遠離，而減小前述傾斜角度的步驟。
本發明相關的離子束蝕刻裝置，係一種離子蝕刻裝置，具備：朝基板放出離子束的離子源；保持前述基板同時變更相對於前述離子源的前述基板的傾斜角度的基板保持器；和具有前述離子束通過的開口部，並可變更相對於前述基板的前述開口部的位置的遮蔽器；其中，具備：變更相對於前述基板的前述開口部的位置的位置控制部；透過通過前述開口部的離子束而蝕刻前述基板的蝕刻控制部；和隨著前述離子束照射於前述基板的位置之中心從前述離子源遠離，而減小前述傾斜角度的傾斜角度控制部。
依本發明時，透過隨著離子束照射於基板的位置之中心從離子源遠離而減小基板的傾斜角度，使得靠近離子源之側或遠離之側皆可使相對於基板的離子束的入射角一致，故可使形成於基板的元件的形狀成為高均勻的形狀。藉此，可不伴隨裝置的大型化下以低入射靜止條件 實現高均勻的蝕刻處理。此外，由於減低形成於基板上的元件形狀的變異性，故可改善最終製品的良率。
1‧‧‧真空容器
10‧‧‧離子源
21‧‧‧引出電極
40‧‧‧基板保持器
41‧‧‧基板
47‧‧‧狹縫中心位置
50‧‧‧遮蔽器裝置
51‧‧‧上部遮蔽器
52‧‧‧下部遮蔽器
53‧‧‧狹縫(開口部)
100‧‧‧離子束蝕刻裝置
400‧‧‧基板傾斜角度
401‧‧‧修正角度
500‧‧‧控制裝置
IB‧‧‧離子束
[圖1A]本發明的實施形態相關的離子束蝕刻裝置的示意圖。
[圖1B]本發明的實施形態相關的離子束蝕刻裝置的示意圖。
[圖1C]本發明的實施形態相關的離子束蝕刻裝置的示意圖。
[圖2A]本發明的實施形態相關的離子束蝕刻裝置的離子束蝕刻處理的示意圖。
[圖2B]本發明的實施形態相關的離子束蝕刻裝置的離子束蝕刻處理的示意圖。
[圖3A]供於修正離子束入射角用的基板傾斜角度控制的說明圖。
[圖3B]供於修正離子束入射角用的基板傾斜角度控制的說明圖。
[圖3C]供於修正離子束入射角用的基板傾斜角度控制的說明圖。
[圖3D]供於修正離子束入射角用的基板傾斜角度控制的說明圖。
[圖4A]供於修正離子束分散用的遮蔽器控制的說明圖。
[圖4B]供於修正離子束分散用的遮蔽器控制的說明圖。
[圖5]本發明的實施形態相關的離子束蝕刻裝置的控制裝置的示意圖。
[圖6A]針對本發明的實施形態相關的離子束蝕刻裝置的控制進行繪示的圖。
[圖6B]針對本發明的實施形態相關的離子束蝕刻裝置的控制進行繪示的圖。
[圖6C]針對本發明的實施形態相關的離子束蝕刻裝置的控制進行繪示的圖。
[圖7]本發明的實施形態相關的離子束蝕刻裝置的控制方法的說明圖。
[圖8]本發明的實施形態相關的離子束蝕刻裝置的控制方法的說明圖。
[圖9A]針對蝕刻後的元件形狀進行繪示的圖。
[圖9B]針對蝕刻後的元件形狀進行繪示的圖。
[圖10A]使用本發明的實施形態相關的離子束蝕刻裝置下的離子束蝕刻的示意圖。
[圖10B]使用本發明的實施形態相關的離子束蝕刻裝置下的離子束蝕刻的示意圖。
[圖11A]針對使用本發明的實施形態相關的離子束蝕刻裝置下的蝕刻分布進行繪示的圖。
[圖11B]針對使用本發明的實施形態相關的離子束蝕刻裝置下的蝕刻分布進行繪示的圖。
於以下，參照圖式說明有關本發明的一實施形態。另外，說明於下之構材、配置等係將發明進行具體化之一例而非限定本發明者，當然可依照本發明的趣旨而進行各種改變。
圖1A~圖1C係IBE裝置100的示意圖，圖1A係IBE裝置100的示意圖，圖1B係遮蔽器裝置50的示意圖，圖1C係遮蔽器裝置50的透視圖。IBE裝置100，係具備真空容器1、排氣裝置2、離子源10、中和器30、基板保持器40、及遮蔽器裝置50。離子源10、中和器30、基板保持器40、遮蔽器裝置50，係電性連接於未圖示的控制裝置，被經由控制裝置而控制。另外，於圖1A，將中和器30側定義為上。
離子源10，係具備電漿源容器20、引出電極21、環形天線23、未圖示的電源裝置、未圖示的氣體導入裝置、及未圖示的電磁鐵線圈。電漿源容器20及環形天線23係設置於離子源10內，在離子源10與真空容器1內的邊界設有引出電極21。引出電極21係具有複數個電極(未圖示)，例如從離子源10朝向基板保持器40依序設有第1電極、第2電極、及第3電極。透過由於在第1電極被施加正的電壓且在第2電極被施加負的電壓因而 產生的電位差，使得被從離子源10所引出的離子被加速。第3電極係被接地，透過控制第2電極及第3電極之間的電位差，使得可控制離子束的直進性。環形天線23，係被從電源裝置供應高頻電力，使得在電漿源容器20內生成蝕刻氣體的電漿。中和器30，係對真空容器1內放出電子，將從離子源10所放出的離子束電性中和。氣體導入裝置係對電漿源容器20內，導入是放電用氣體的Ar氣體。電磁鐵線圈係調整離子源10內部的電漿密度的分布。
基板保持器40，係具有保持部、傾斜裝置、及旋轉裝置(皆未圖示)。保持部係在基板保持器40上保持基板41。傾斜裝置，係基於來自控制裝置(未圖示)的控制信號，在真空容器1內使基板保持器40相對於離子源10以傾斜旋轉軸為中心而傾斜。旋轉裝置，係基於來自控制裝置(未圖示)的控制信號而在基板保持器40上使基板41旋轉。
遮蔽器裝置50，係具有與基板保持器40的傾斜旋轉軸相同的中心軸，為具有可獨立而旋轉控制的上部遮蔽器51與下部遮蔽器52的2重旋轉遮蔽器。遮蔽器裝置50，係設為可在離子源10與基板保持器40之間移動。上部遮蔽器51及下部遮蔽器52，係彎曲為圓弧狀的板狀構材，可使遮蔽板從閉位置51b、52b連續移動至開位置51a、52a。開位置51a、52a係未遮蔽從離子源10朝向基板保持器40而放出的離子束IB的位置，閉位置 51b、52b係遮蔽離子束IB的位置。如示於圖1C，在開位置51a、52a，係上部遮蔽器51及下部遮蔽器52被彼此分離而退避至離子束IB不會直接照射於上部遮蔽器51及下部遮蔽器52的位置。在閉位置51b、52b，係上部遮蔽器51及下部遮蔽器52被配置為對向於離子源10，遮蔽朝向基板41的離子束IB。上部遮蔽器51及下部遮蔽器52如圖1B，係在開位置51a、52a及閉位置51b、52b之中間移動至既定的位置51c、52c，使得可在引出電極21及基板41之間形成具有既定的縫寬W的縫狀的開口部(以下，稱為狹縫)53。上部遮蔽器51及下部遮蔽器52，係可一面維持縫寬W，一面予以協動。狹縫53的縫寬W，係依存於基板41的大小及基板41的傾斜角度。
另外，遮蔽器裝置50，係亦可代替彎曲為圓弧狀的遮蔽板而採用平板狀的遮蔽板。如本實施形態的遮蔽器裝置50，上部遮蔽器51及下部遮蔽器52的彎曲為圓弧狀的遮蔽板的形狀，係比平板狀的遮蔽板不易干涉真空容器1內的構造物，不需要上部遮蔽器51及下部遮蔽器52的退避空間。為此，可使真空容器1小型化。此外，在本實施形態的IBE裝置100方面遮蔽器裝置50的旋轉軸雖具有與基板保持器40的傾斜旋轉軸相同的旋轉軸，惟只要旋轉軸並行則彼此的旋轉軸分離亦可。
圖2A及圖2B係IBE裝置100的離子束蝕刻處理的示意圖。圖2A係在對向於基板41之上端部41A的位置配置狹縫53的蝕刻處理的示意圖，圖2B係在對向 於基板41之下端部41B的位置配置狹縫53的蝕刻處理的示意圖。從離子源10所放出的離子束IB，係被帶有因電漿源容器20內的電漿密度的分布而發生的偏向角而放出。在通過狹縫53的離子束IBs方面，成為離子束IBs之中心的中心線IBsc係帶有既定的偏向角的狀態下被照射於基板41。通過狹縫53的離子束IBs，係從離子源10至基板41的距離越長，離子束IBs的寬度越廣。在本實施形態，係以通過狹縫53的離子束IBs對基板表面41進行掃描使得即使在低入射靜止條件下仍可消解基板傾斜方向的蝕刻量的偏差。例如，可透過在通過狹縫53的離子束的射束中心照射於基板41之上端部41A的狹縫位置A、及通過狹縫53的離子束IBs的射束中心照射於基板41的下端部41B的狹縫位置B分別調整蝕刻處理時間從而使基板41之上端部41A及下端部41B的蝕刻量為均勻。此外，可透過在基板41的複數個位置調整蝕刻處理時間從而對於基板41的整面實現高均勻的蝕刻量。此外，亦可使狹縫位置連續移動，該情況下係可透過調整狹縫53的移動速度從而實現高均勻的蝕刻量。細節說明於以下。另外，縫寬W變廣時離子束照射於基板41的區域變廣，故縫寬W需要一定程度窄化。
基於圖3A~圖3D而說明有關基板傾斜角度的修正。圖3A~圖3D係供於修正離子束入射角用的基板傾斜角度控制的說明圖。圖3A係針對離子束IBs被照射於基板41之上端部41A的情形進行繪示的圖，圖3B係 基板41之上端部41A的放大圖，圖3C係針對離子束IBs被照射於基板41的下端部41B的情形進行繪示的圖，圖3D係基板41的下端部41B的放大圖。於圖3A~圖3D中，2點劃線係表示針對基板保持器40的傾斜角度進行修正前的基板保持器40及基板41。如示於圖3A、圖3B，在基板41之上端部41A，係離子束IBs帶有偏向角301的射束中心線IBsc的狀態下被照射於基板41，故相對於以虛線所表示的修正前的基板41的射束中心線IBsc的入射角201，係比不帶有偏向角的離子束IB的直進射束IBc的入射角200大。為了減低此入射角的差異，如示於圖3B，使基板保持器40的傾斜角度圖中朝下移動射束偏向角301，使得相對於以實線表示的修正後的基板41的入射角係成為與直進射束IBc相同的入射角200。
如示於圖3C、圖3D，在基板41的下端部41B，係離子束的偏向角相對於上端部41A成為上下相反方向，故相對於以2點劃線表示的修正前的基板41的射束中心線IBsc的入射角202係變比直進射束IBc的入射角200小。如示於圖3D，使基板保持器40圖中朝下移動偏向角301，使得相對於以實線表示的修正後的基板41的入射角係成為與直進射束IBc相同的入射角200。如示於圖3A、圖3C，透過修正基板保持器40的傾斜角度，使得從基板41正對於離子源10的位置的基板41的傾斜角度，係比起將離子束IBs照射於基板41之上端部41A的情況下的傾斜角度，將離子束IBs照射於下端部41B的 情況下的傾斜角度較小。亦即，離子束中心線IBsc照射於基板41的位置越從離子源10遠離，基板41的傾斜角度變越小。如此，透過相對於基板41之中心在上側與下側倒向地修正基板41的傾斜角度，使得無論基板41之上端部41A或下端部41B，皆可使相對於基板41的射束中心線IBsc的入射角一致。
離子束IB係正離子的集合故相對於行進方向朝外側擴散，故偏向角從離子束IBs之中心朝向外緣變大。再者，與離子源10的距離變越遠則偏向角亦變越大。亦即離子束IB係射束偏向角因引出電極21與基板41之間的距離而異。另外，離子束IB，係並非從離子源10所放出的正離子在氣相中與電子衝撞而中性化，故離子束IB相對於行進方向朝外側擴散的現象係即使從中和器30供應電子仍會發生。
基於圖4A及圖4B說明有關縫寬W的修正。圖4A及圖4B係供於修正離子束分散用的遮蔽器控制的說明圖，圖4A係將狹縫53配置於基板41的下端部41B的情況下的示意圖，圖4B係以分散曲線示出通過狹縫53的離子束IBs的在基板41上的分散程度。從引出電極21所放出的離子束IB係通過以在位置51c、52c之上部遮蔽器51及下部遮蔽器52而形成的狹縫53而以離子束IBs照射於基板41。位置51d、52d係縫寬修正後之上部遮蔽器51及下部遮蔽器52的位置，縫寬Wc係修正後的縫寬。通過修正後的狹縫的離子束IBsd的平均入射角，係 變比通過修正前的狹縫的離子束IBs的平均入射角小。另外，狹縫中心線46，係表示通過縫寬W、Wc的寬度方向之中心位置的直線。
圖4B，係示出在以狹縫中心線46通過低入射靜止條件下的基板41之上端部(Top)、中心部(Center)、及下端部(Bottom)的各者的方式形成縫寬W的情況下的各位置的基板41上的離子束入射角的分散程度。另外，此處係為了簡略化採不考慮離子束的偏向角。分別圖4B的縱軸係表示分散幅度，橫軸係表示離子束的每單位時間的照射量，各分散曲線的極大值係相當於直進射束之中心。以分散曲線70a、70b、70c表示修正縫寬W前的各位置的分散，使狹縫位置為基板上端部a、基板中心部c、及基板下端部b。離子束IBs係離子束的分散依與引出電極21的距離而增加，故從基板41之上端部朝向下端部入射角的分散曲線70a~70c的寬度變廣而極大值亦變小。亦即，在基板41的下端部係離子束IBs的寬度變比上端部寬，故分散曲線70b的寬度係寬度變比分散曲線70a寬。此外，所照射的離子束量係在任一位置皆相同，故在下端部係離子束比上端部寬廣地分散，故下端部的分散曲線70b係極大值變比上端部的分散曲線70a小。為此，在基板41的蝕刻量出現偏差。在此對策方面，以基板41之中心部的縫寬為基準，而在基板41之上端部係使縫寬變寬，在基板41的下端部係使縫寬變窄。 藉此，如示於各位置的分散曲線71a、71b，可使在各位置的分散曲線的寬度變均勻。
分散曲線70c、71a、71b，係分散曲線的寬度相等者的極大值各別不同。極大值相異的狀態下，係在蝕刻量出現偏差。所以，為了修正照射於基板41的離子束量的差異，調整蝕刻處理時間。詳細而言，使與離子源10的距離遠離的下端部的蝕刻處理時間，比上端部的蝕刻處理時間長。藉此，可獲得在各位置的均勻的分散曲線72a、72b、72c，即使在從離子源10遠離的下端部，仍可獲得與接近離子源10的上端部相同的離子束量。如此，透過從基板41之中心部在上側與下側使縫寬W及蝕刻時間增減，使得可使對於基板41的各位置的離子束的入射角及所累積的離子束的入射量成為均勻。
圖5，係本發明的實施形態相關的IBE裝置100所具備的控制裝置500的示意圖。作為位置控制部、蝕刻控制部、及傾斜角度控制部的控制裝置500，係具備CPU、及RAM、ROM等的記憶體(未圖示)，在記憶體係儲存透過CPU而執行的程式等。控制裝置500，係依照儲存於記憶體的既定的程式的執行或上位裝置的指令信號，而執行離子束蝕刻。控制裝置500，係具備遮蔽器角度算出部501、縫寬修正部502、傾斜角度修正部503、處理時間算出部504、及計時器505。遮蔽器角度算出部501，係算出上部遮蔽器51及下部遮蔽器52的遮蔽器角度。另外，上部遮蔽器角度及下部遮蔽器角度，係從成為 基準的位置起算的角度，可為例如從上部遮蔽器51及下部遮蔽器52的開位置51a、52a起算的角度，亦可為從引出電極21之中心位置起算的角度。縫寬修正部502，係依相對於基板41的狹縫53的位置而修正縫寬W。傾斜角度修正部503，係依相對於基板41的狹縫53的位置而修正基板傾斜角度。處理時間算出部504，係依相對於基板41的狹縫53的位置而算出蝕刻處理時間。計時器505，係計算以處理時間算出部504而算出的蝕刻時間。控制裝置500，係依照計時器505的計算，而分別控制離子源10的離子束的放出及停止、以及中和器30的電子的放出及停止。控制裝置500，係與離子源10、中和器30、基板保持器40、及遮蔽器裝置50電性連接，離子源10、中和器30、基板保持器40、及遮蔽器裝置50分別基於從控制裝置500所輸出的各參數而動作。
基於圖6A~圖6C而說明有關本實施形態相關的遮蔽器掃描方式的控制方法。圖6A~圖6C係針對IBE裝置100的控制進行繪示的圖，圖6A係直接輸入各參數而控制各機器的圖，圖6B係使用遮蔽器角度算出部501而控制IBE裝置100的圖，圖6C係控制本發明的實施形態相關的IBE裝置100的圖。圖6A~圖6C雖說明針對1處的狹縫位置的控制，惟處理基板41整面的情況係在複數個狹縫位置反復同樣的控制。此控制方法，係依輸入參數的內容而設定3個模式。另外，遮蔽器掃描，係指決定使用遮蔽器裝置50而形成狹縫53的位置。
如示於圖6A，第1模式，係直接輸入基板傾斜角、上部遮蔽器角度、下部遮蔽器角度、及蝕刻時間，而分別使基板保持器40、遮蔽器裝置50、及計時器505動作的模式。在模式1，係可使蝕刻的分布提升。
如示於圖6B，第2模式，係輸入基板傾斜角、縫寬、狹縫位置、及蝕刻時間，以遮蔽器角度算出部501基於縫寬及狹縫中心位置算出遮蔽器角度，而分別使基板保持器40、遮蔽器裝置50、及計時器505動作的模式。為使用於本發明的實施形態相關的遮蔽器掃描方式的控制的模式。
如示於圖6C，第3模式，係遮蔽器掃描方式加上修正遮蔽器裝置50的縫寬W的模式。詳細而言，第3模式，係將供於在基板41面內使元件形狀成為均勻用的修正參數的傾斜角度修正函數及縫寬修正函數、蝕刻速度及蝕刻量加入第2模式的模式。基板傾斜角度修正函數，係儲存於未圖示的記憶體，使引出電極21至基板表面41為止的距離為變數x，將基板傾斜角度的修正量設定為既定的函數f(x)。控制裝置500，係基於以傾斜角度修正部503而算出的傾斜角修正量及基板傾斜角度而使基板保持器40動作。此外，遮蔽器角度算出部501，係基於所修正的基板傾斜角度、縫寬W、及狹縫中心位置而算出上部遮蔽器角度及下部遮蔽器角度。縫寬修正函數，係儲存於未圖示的記憶體，使引出電極21至基板表面41為止的距離為變數x，將縫寬W的修正量設定為任意的函 數g(x)。將以縫寬修正部502而計算的修正量加於縫寬W之值被使用於遮蔽器角度算出部501。此外，基板傾斜角度的修正量及縫寬的修正量係因射束條件(加速電壓、射束電流等)而異，故傾斜角度修正函數及縫寬修正函數係可保存於記憶體複數個，控制裝置500係依所需切換傾斜角度修正函數及縫寬修正函數。處理時間算出部504，係基於蝕刻速度及蝕刻量而計算蝕刻時間。藉此，控制裝置500係以修正後的基板傾斜角度控制基板保持器40，透過修正後的遮蔽器角度控制上部遮蔽器及下部遮蔽器。
圖7係針對本實施形態相關的IBE裝置100的控制方法進行說明的圖。基於圖7說明有關本實施形態相關的遮蔽器掃描方式的輸入參數。遮蔽器掃描方式的基本的輸入參數，係基板41的基板傾斜角度400、縫寬W、狹縫中心位置47、及蝕刻時間的4個。基板傾斜角度400，係從基板41的初始位置如基板41與離子源10正對的位置P0起算的基板41的傾斜角度。此外，供於使相對於離子束IB的基板41的入射角成為均勻用的修正參數，係修正角度401及縫寬(未圖示)的2個。修正角度401係從傾斜角度修正部503(圖6C)輸出，修正後的基板41的傾斜角度係以基板傾斜角度400+修正角度401算出。
狹縫中心位置47係基板傾斜方向42的基板面上的位置。亦即，狹縫中心位置47，係基板41的面上 的狹縫53的狹縫中心線46的位置。如示於圖6B、圖6C，上部遮蔽器51及下部遮蔽器52的遮蔽器角度係從基板傾斜角度400、縫寬W、及狹縫中心位置47算出。上部遮蔽器51及下部遮蔽器52的位置，係成為：以基板41的引出電極21之中心線700上為原點，將上部遮蔽器51以遮蔽器角度701旋轉，將下部遮蔽器52以遮蔽器角度702旋轉的位置51c、52c。
縫寬W，係過寬時遮蔽器掃描的功效變小，過窄時蝕刻率降低。為此，使從引出電極21視看基板41時的基板傾斜方向42的高度，亦即使基板41的直徑為R時，優選上採Rcos(基板傾斜角度400)程度的寬度。
基於圖8，而說明有關各參數的設定值。圖8係針對本實施形態相關的IBE裝置100的控制方法進行說明的圖。圖8，係在基板中心、上側(上端)、下側(下端)的3處分別形成狹縫，於基板41的高度方向，以基板中心為基準而示出各參數的增減。基板傾斜角度FA，係為了修正基板表面41的離子束入射角，相對於基板41之中心位置的基板傾斜角度(○)，蝕刻基板41之上側時係增加(△)，蝕刻基板41的下側時係減少(▽)。另外，基板傾斜角度的修正量，雖因所照射的離子束的偏向角及分散而異，數次未滿。修正後的基板傾斜角度FA，係從基板41正對於引出電極21的位置起算的傾斜角度。因此，基板41的傾斜角度，係以基板41之中心位置的傾斜角度為基準，在接近離子源10的基板41之上側 係變大，在從離子源10遠離的基板41的下側係變小。縫寬W，係為了修正基板表面41的離子束的分散，相對於基板41之中心位置的縫寬(○)，蝕刻基板41之上側時係增大(△)，蝕刻基板41的下側時係減少(▽)。蝕刻時間T，雖亦因其他參數的設定值而異，蝕刻基板41之上側時係縮短(▽)，蝕刻基板41的下側時係增長(△)，依實際的蝕刻量的偏差決定增減量。另外，狹縫位置，係不限定於基板面內而亦可指定基板面外，不限定於3處而亦可依所需增減。
圖9A及圖9B係針對蝕刻後的元件形狀進行繪示的圖。圖9A，係示出不修正基板傾斜角度FA、縫寬W、及蝕刻時間T下對基板41進行蝕刻處理的情況下的元件形狀。圖9B，係示出修正基板傾斜角度FA、縫寬W、及蝕刻時間T下對基板41進行蝕刻處理的情況下的元件形狀。另外，圖9A及圖9B係省略基板保持器40及遮蔽器裝置50。不修正基板傾斜角度FA、縫寬W、及蝕刻時間T下進行蝕刻處理的情況下，在配置抗蝕層45的基板41所形成的元件44a~44c的形狀，係以形成於基板41的略中央的元件44c的形狀為基準，在基板41之上側係縮短元件44a的一側側面的長度，在基板41的下側係增加元件44b的一側側面的長度，元件形狀成為不均勻。另一方面，分別修正基板傾斜角度FA、縫寬W、及蝕刻時間T而進行蝕刻處理的情況下，可在基板41之上側及 下側使射束的入射角成為均勻，故可使元件44a~44c的形狀為高均勻的形狀。
如此，在本實施形態，係隨著通過狹縫53的離子束IBs之中心線IBsc的照射位置從離子源10遠離，減小基板41的傾斜角度400。藉此，可使相對於基板41之上端部及下端部的離子束中心線IBsc的入射角成為均勻，故可作成高均勻的元件形狀。
[實施例]
說明有關使用遮蔽器裝置50下的離子束蝕刻的實施例。圖10A及圖10B係使用IBE裝置100下的離子束蝕刻的示意圖。圖10A，係示出：上部遮蔽器51及下部遮蔽器52位於開位置51a、52a，不進行遮蔽器掃描的狀態下之上部遮蔽器51及下部遮蔽器52的配置。圖10B，係示出：上部遮蔽器51及下部遮蔽器52移動於彼此接近的方向，進行在複數個位置形成狹縫53的遮蔽器掃描的狀態下之上部遮蔽器51及下部遮蔽器52的配置。於圖10A中基板傾斜方向42，係表示接近於離子源10的方向。
圖11A及圖11B係針對使用離子束下的蝕刻的分布繪示的圖。圖11A係針對被正規化的離子束蝕刻量的分布進行繪示的圖，圖11B係針對被正規化的蝕刻量的分布進行繪示的圖。在圖11A中，係以遮蔽器掃描的有無比較基板41面內的被正規化的蝕刻速度的等高線圖與基 板傾斜方向42的被正規化的蝕刻速度的分布圖。圖11A的測定條件，係離子束IB的加速電壓係200V，離子束IB以基板傾斜角度70度(相對於基板表面41，20度的入射角)入射。圖11A中的●係有遮蔽器掃描的分布圖，△係無遮蔽器掃描的分布圖。使用了遮蔽器掃描的情況下的上部遮蔽器51及下部遮蔽器52的配置，係設為縫寬W：50mm，使狹縫中心對準於基板41之上端部、中心部、及下端部的3位置。此外，調整了各位置的蝕刻時間。另外，使上部遮蔽器51及下部遮蔽器52的3處的停止位置分別為c1、c2、c3。
如示於圖11B，應用遮蔽器掃描的結果，可消除基板傾斜方向42的蝕刻量的偏差。在本實施例雖以8英寸基板面內的蝕刻實現高均勻的蝕刻處理，惟透過調整狹縫位置與蝕刻處理時間使得對於大的基板亦為有效。此外，只要為具有示於圖1A~圖1C的2重旋轉遮蔽器的裝置，則欲獲得加速電壓400V以上高的蝕刻速度時亦可將上部遮蔽器51及下部遮蔽器52配置於開位置。亦即，遮蔽器掃描方式係透過調整2個遮蔽器的位置，使得可選擇重視蝕刻量的均勻性下的條件與重視蝕刻速度下的條件。

Claims (6)

  1. 一種離子束蝕刻裝置之離子束蝕刻方法，該離子束蝕刻裝置具備：朝基板放出離子束的離子源；保持前述基板同時變更相對於前述離子源的前述基板的傾斜角度的基板保持器；和具有前述離子束通過的開口部，並可變更相對於前述基板的前述開口部的位置的遮蔽器；特徵在於：以前述離子束通過前述開口部而照射於前述基板的位置之中心越從前述離子源遠離前述傾斜角度越小的方式保持前述基板，透過通過前述開口部的離子束而蝕刻前述基板。
  2. 如申請專利範圍第1項之離子束蝕刻方法，其中，一面變更相對於前述基板的前述開口部的位置一面蝕刻前述基板。
  3. 如申請專利範圍第1項之離子束蝕刻方法，其中，變更相對於前述基板的前述開口部的位置，蝕刻前述基板。
  4. 如申請專利範圍第1~3項中任一項的離子束蝕刻方法，其中，前述位置之中心越從前述離子源遠離越變更蝕刻時間。
  5. 一種離子束蝕刻裝置，具備：朝基板放出離子束的離子源；保持前述基板同時變更相對於前述離子源的前述基板的傾斜角度的基板保持器；和具有前述離子束通過的開口部，並可變更相對於前述基板的前述開口部的位置的遮蔽器；特徵在於：具備：以前述離子束通過前述開口部而照射於前述基板的位置之中心越從前述離子源遠離，越減小前述傾斜角度的方式控制的傾斜角度控制部。
  6. 如申請專利範圍第5項之離子束蝕刻裝置，其進一步具備以前述位置之中心越從前述離子源遠離越變更蝕刻時間的方式進行控制的蝕刻控制部。
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