WO2011007546A1 - イオンビーム発生装置、基板処理装置及び電子デバイスの製造方法 - Google Patents

イオンビーム発生装置、基板処理装置及び電子デバイスの製造方法 Download PDF

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三好歩
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Definitions

  • the present invention relates to an ion beam generator, a substrate processing apparatus provided with the ion beam apparatus facing each other, and a method of manufacturing an electronic device using these.
  • Patent Document 1 discloses a semiconductor processing apparatus in which an acceleration grid is provided obliquely with respect to a semiconductor surface in order to perform highly accurate surface processing. Further, in Patent Document 2, in order to flatten both surfaces of a substrate, a plasma generation source and a plurality of electrode plates are formed, and a plurality of through holes for passing ions of the plasma generation source are formed in these electrode plates.
  • the lead electrode portion includes a portion on one side of a predetermined reference plane across the electrode plates in the plurality of electrode plates, and these portions are the lead electrode portions on the reference plane.
  • an ion gun having a second electrode portion inclined with respect to the reference plane so that these portions face the irradiation target region.
  • an object of the present invention is to provide an ion beam generator capable of obtaining high-precision uniformity without providing a mechanism for rotating a substrate.
  • the ion beam generator of the present invention comprises: A discharge vessel for generating plasma; An extraction electrode having an inclined portion arranged to be inclined with respect to the surface to be irradiated, and for extracting ions generated in the discharge tank; A rotation drive unit for rotating the extraction electrode unit; It is characterized by providing.
  • the substrate processing apparatus of the present invention comprises: A substrate holder for holding the substrate;
  • the ion beam generator of the present invention is provided opposite to both surfaces of the substrate.
  • the manufacturing method of the electronic device of the present invention includes: A discharge vessel for generating plasma; An extraction electrode having an inclined portion arranged to be inclined with respect to the irradiated surface, and drawing out ions generated in the discharge tank; A rotation drive unit for rotating the extraction electrode unit; A method for manufacturing an electronic device using an ion beam generator comprising: A substrate disposing step of disposing the surface of the substrate with respect to the inclined portion of the extraction electrode; an irradiation step of extracting ions from the inclined portion of the extraction electrode and irradiating the substrate; A rotation step of rotating the extraction electrode.
  • an ion beam generator capable of obtaining high-precision uniformity in substrate processing and reducing power consumption without providing a mechanism for rotating the substrate. Therefore, according to the present invention, it is possible to satisfactorily perform surface treatment of a substrate using an ion beam in manufacturing an electronic device.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of a carrier that holds a substrate in the apparatus of FIG. 1. It is sectional drawing explaining the detailed structure of one Embodiment of the ion beam generator of this invention. It is the top view and side view for demonstrating the detailed structure of an example of the extraction electrode of the ion beam generator of this invention. It is the top view and side view for demonstrating the detailed structure of the other example of the extraction electrode of the ion beam generator of this invention. It is sectional drawing for demonstrating the detailed structure of the other example of the extraction electrode of the ion beam generator of this invention. FIG.
  • FIG. 7 is a top view and a side view of the extraction electrode of FIG. 6. It is the top view and side view for demonstrating the detailed structure of the other example of the extraction electrode of the ion beam generator of this invention. It is sectional drawing for demonstrating the detailed structure of the other example of the extraction electrode of the ion beam generator of this invention. It is a figure explaining the positional relationship of the opening outer peripheral part of the confinement container, and the extraction electrode in the ion beam generator of this invention. It is sectional drawing explaining the detailed structure of the ion beam generator which concerns on one Embodiment of the substrate processing apparatus of this invention.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view taken along line XX in FIG. 11.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of the substrate processing apparatus of this example as viewed from above.
  • the substrate processing apparatus 100 generally includes a substrate (wafer) W, first and second ion beam generators 1a and 1b arranged to face each other across the substrate W, a control unit 101, and the like.
  • Counter 103 and computer interface 105 are shown in FIG. 1, the substrate processing apparatus 100 generally includes a substrate (wafer) W, first and second ion beam generators 1a and 1b arranged to face each other across the substrate W, a control unit 101, and the like.
  • Counter 103 and computer interface 105 are examples of the substrate (wafer) W, first and second ion beam generators 1a and 1b arranged to face each other across the substrate W.
  • the substrate W in this example is a substrate for a magnetic recording medium such as a hard disk, and generally an opening is formed at the center of a substantially disk-shaped substrate.
  • substrate W is hold
  • the carrier includes two substrate holders 20 and a slider member 10 that holds the substrate holder 20 in the vertical direction (vertical direction) and moves on the conveyance path.
  • the carrier usually lightweight Al (A5052) or the like is used.
  • the substrate holder 20 has a circular opening 20a into which the substrate W is inserted at the center, and the width is reduced in two steps on the lower side.
  • Inconel L-shaped spring members 21, 22, and 23 are attached at three locations around the opening 20a.
  • the spring member (movable spring member) 23 is configured to be pushed downward.
  • V-shaped grooves for gripping the outer peripheral end face of the substrate are formed at the distal ends of the spring members 21, 22, and 23, and project into the opening 20a.
  • the attaching directions of the spring members 21, 22, and 23 are attached rotationally symmetrically.
  • the support claws of the two spring members 21 and 22 are arranged at positions symmetrical with respect to the vertical line passing through the center of the substrate holder opening, and the support claws of the movable spring member 23 are arranged on the vertical line.
  • the intermediate portion 20 b of the substrate holder 20 is held at its side end surfaces by insulating members 11 a and 11 b such as alumina attached inside the slider member 10.
  • the tip portion 20c of the spring member 23 is a contact portion with the substrate bias applying contact.
  • the slider member 10 has a U-shaped cross-sectional shape in which a recess 10b is formed at the center, and the upper thick portion 10a includes an intermediate portion of the substrate holder 20.
  • a slit-like groove for holding 20b is formed through the indented portion 10b.
  • a pair of insulating members 11a and 11b are arranged at both ends in the slit-like groove, the insulating member 11a on the end side of the slider member 10 is fixed in the groove, and the insulating member 11b on the center side of the slider member 10 is left and right. It is arranged to be movable.
  • a leaf spring 12 is attached so as to urge the movable insulating member 11b toward the end of the slider member 10.
  • a large number of magnets 14 are attached to the bottom of the slider member 10 with the magnetizing directions alternately reversed, and the slider member 10 is connected to the rotating magnet 24 arranged along the conveyance path. Move by interaction.
  • a guide roller 25 for preventing the slider from being detached from the conveyance path and a roller 26 for preventing the fall are attached to the conveyance path at a predetermined interval.
  • the first ion beam generator 1a and the second ion beam generator 1b are arranged to face each other across the substrate W so as to face both surfaces of the substrate W. That is, each of the first ion beam generator 1a and the second ion beam generator 1b is arranged so as to irradiate an ion beam to a region between them, and the substrate W having an opening in the region.
  • a substrate carrier for holding the substrate is disposed.
  • the first ion beam generator 1a includes an RF (high frequency) electrode 5a, a discharge tank 2a for generating plasma, and an extraction electrode 7a (electrodes 71a, 72a from the substrate side) as a mechanism for extracting ions in the plasma. 73a).
  • the electrodes 71a, 72a, 73a are connected to voltage sources 81a, 82a, 83a so that they can be controlled independently.
  • a neutralizer 9a is installed in the vicinity of the extraction electrode 7a.
  • the neutralizer 9a is configured to irradiate electrons in order to neutralize the ion beam emitted by the ion beam generator 1a.
  • a processing gas such as argon (Ar) is supplied into the discharge tank 2a from a gas introduction means (not shown).
  • Ar is supplied from the gas introduction means into the discharge chamber 2a, and RF power is applied from the RF source source 84a to the electrode 5a to generate plasma. Ions in the plasma are extracted by the extraction electrode 7a and the substrate W is etched.
  • the second ion beam generator 1b is also configured in the same manner as the ion beam generator 1a, description thereof is omitted.
  • the control unit 101 is connected to the voltage source 8a of the ion beam generator 1a and the voltage source 8b of the ion beam generator 1b, and controls the voltage sources 8a and 8b.
  • the computer interface 105 is connected to the control unit 101 and the counter 103, and is configured to allow the user of the apparatus to input cleaning conditions (processing time, etc.).
  • FIG. 3 is a schematic sectional view showing a detailed structure of an embodiment of the ion beam generator of the present invention.
  • FIG. 4 is a top view and a side view for explaining an example of the shape of the extraction electrode portion. Since the structures of the first and second ion beam generators 1a and 1b are the same, the description will be made with the branch codes a and b omitted as appropriate.
  • the ion beam generator 1 includes a discharge tank 2 that confines the plasma volume.
  • the pressure in the discharge chamber 2 is normally maintained in the range of about 1 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa (1 ⁇ 10 ⁇ 5 mbar) to about 1 ⁇ 10 ⁇ 2 Pa (1 ⁇ 10 ⁇ 3 mbar).
  • the discharge vessel 2 is partitioned by a plasma confinement vessel 3, and multipolar magnetic means 4 for trapping ions released into the discharge vessel 2 as a result of the formation of plasma is disposed around the discharge vessel 2.
  • the magnetic means 4 is usually provided with a plurality of rod-shaped permanent magnets.
  • N and S cycles are generated only along one axis by using a plurality of relatively long bar magnets whose polarities are alternately changed may be employed.
  • a checker board configuration in which shorter magnets are arranged so as to spread on a plane formed by two axes orthogonal to each other in the N and S cycles may be employed.
  • RF power is applied to the rear wall of the plasma confinement vessel 3 by the RF coil means (RF electrode) 5 and supplied to the discharge vessel 2 via the dielectric RF power coupling window 6.
  • an extraction electrode 7 is provided on the front wall of the plasma confinement vessel 3 for extracting ions from the plasma formed in the discharge chamber 2 and accelerating the ions emitted from the plasma confinement vessel 3 in the form of an ion beam.
  • the extraction electrode 7 includes a first inclined portion 74, a second inclined portion 75, a third inclined portion 76 having a flat grid structure in which an ion beam is incident obliquely with respect to the irradiated surface of the substrate W. It has the 4th inclination part 77 and the flat part 78 provided facing the to-be-irradiated surface of the board
  • the grid structure refers to a structure in which a large number of fine holes irradiated with an ion beam are formed.
  • the flat portion 78 of the extraction electrode 7 is connected to one end of a shaft (rotation support member) 31, and the other end of the shaft 31 is connected to a rotation mechanism (rotation drive unit) 30 outside the discharge tank 2.
  • the shaft 31 connects the extraction electrode 7, the rotation mechanism 30, and the voltage application mechanism 80 to the extraction electrode 7 through a rotation seal portion 33 that can rotate while partitioning the atmosphere side and the vacuum side (inside the discharge tank 2). ing.
  • the extraction electrode 7 can be rotated by driving a rotation mechanism (for example, a drive motor) 30 via a rotation power transmission unit (for example, a rotation gear) 32.
  • the voltage application mechanism 80 is connected to power supplies 81, 82, 83 for supplying a voltage to the extraction electrode 7, and independently applies a voltage to the extraction electrodes 71, 72, 73.
  • the rotation axis of the extraction electrode 7 is disposed so as to pass through the center of the substrate W.
  • the first inclined portion 74 and the second inclined portion 75 are configured symmetrically with respect to the rotation axis O.
  • the third inclined portion 76 and the fourth inclined portion 77 are configured symmetrically with respect to the rotation axis O. That is, as shown in FIG. 4, the first inclined portion 74, the second inclined portion 75, the third inclined portion 76, and the fourth inclined portion 77 are formed to be inclined so as to face the irradiated surface of the substrate W. They are configured symmetrically with respect to the rotation axis O.
  • the incident angle ⁇ of the ion beam on the substrate W is preferably smaller than 90 °, and more preferably 60 ° to 85 °.
  • the flat portion 78 is a non-irradiated portion that is not irradiated with an ion beam, but is not limited thereto, and may have a grid structure so that the ion beam can be irradiated.
  • the extraction electrode 7 has four inclined portions 74, 75, 76, 78 arranged around the square flat portion 78.
  • the present invention is not limited to this, and a plurality of inclined portions are arranged around the polygonal flat portion. A part may be provided. Further, as shown in FIG. 5, a conical inclined portion 74 may be formed around a circular flat portion 75.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating the shape of the extraction electrode.
  • FIG. 7 is a top view and a side view for explaining the shape of the extraction electrode.
  • the first inclined portion 74 and the third inclined portion 76 are formed asymmetric with respect to the rotation axis.
  • the rotation axis of the extraction electrode 7 is disposed so as to pass through the center of the substrate W.
  • the 2nd inclination part 75 and the 4th inclination part 77 are the non-irradiation surfaces which are not irradiated with an ion beam.
  • the ion beam can be incident on the substrate from different angles of the first inclined portion 74 and the third inclined portion 76. Further, by rotating the extraction electrode 7 by the rotation mechanism 30, it is possible to realize a highly accurate and uniform process while the ion beam is incident from different angles.
  • the shape shown in FIG. 8 may be used. That is, the first inclined portion 74 and the second inclined portion 75 are formed asymmetrically with respect to the rotation axis O. Similarly, the third inclined portion 76 and the fourth inclined portion 77 are formed asymmetrically with respect to the rotation axis O. That is, the inclined portions facing each other are configured symmetrically with respect to the rotation axis O, but the adjacent inclined portions are configured asymmetric with respect to the rotational axis. In this case, the rotation axis O of the extraction electrode 7 is disposed so as to pass through the center of the substrate W. Thus, uniform substrate processing can be realized by rotating the extraction electrode that is asymmetric with respect to the rotation axis.
  • a plurality of inclined surfaces 74 formed so as to face the substrate W may be formed so that the inclination angle continuously increases for each surface adjacent to the rotation axis. .
  • FIG. 10 is a diagram for explaining the positional relationship between the outer periphery of the opening of the plasma confinement container 3 and the extraction electrode 7.
  • the container 3 and the first extraction electrode 71 have the same positive potential
  • the second extraction electrode 72 has a negative potential
  • the third extraction electrode 73 has a ground potential.
  • a second extraction electrode 72 is disposed in the gap between the first extraction electrode 71 and the confinement container 3 so as to face the plasma.
  • the second extraction electrode 72 has a negative potential, and electrons emitted from the plasma toward the second electrode 72 are bounced back to the plasma side by this potential.
  • Plasma leakage is caused by electron leakage followed by ionization of gas molecules by leaked electrons.
  • the distance L between the side wall of the container 3 and the second extraction electrode 72 is preferably as small as possible (for example, 5 mm or less), and is configured to be shorter than the wall sheath of the source plasma. This prevents the plasma leakage from the plasma confinement part to the surface to be processed without sliding between the outer peripheral part of the extraction electrode 7 and the outer peripheral part of the opening of the container 3 when the extraction electrode 7 is rotated. be able to.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a detailed configuration of ion beam generators 1a and 1b according to an embodiment of the substrate processing apparatus of the present invention.
  • 12 is a cross-sectional view taken along line XX of FIG. In FIG. 11, the same parts as those in FIG. Further, the extraction electrode 7 is composed of three electrodes 71, 72, 73 as shown in FIG. 3, but is omitted from FIG. The branch numbers a and b of the members are omitted.
  • an annular insulator block 34 is disposed around the shaft 31. Further, as shown in FIG. 12, the insulator block 34 is formed coaxially with the shaft 31 as the center. Furthermore, the inner wall of the plasma confinement vessel 3 is also formed coaxially with the shaft 31 as the center. Therefore, the discharge region is also formed point-symmetrically with the shaft 31 as the center, so that a uniform plasma space is formed.
  • the grid portion for irradiating ions is disposed only on a part of the extraction electrode 7 and is not disposed on other portions.
  • the grid is disposed only on the outer peripheral portion as shown in FIG.
  • FIGS. 11 and 12 by disposing the insulator block 34 other than the vicinity of the grid portion, the discharge region 35 can be formed only in a necessary portion, and unnecessary power consumption can be suppressed. Can achieve a high processing speed even with the same power.
  • FIG. 13 shows another embodiment for reducing the power consumption of the ion beam.
  • the gap 36 between the plasma confinement vessel 3 and the extraction electrode 7 around the shaft 31 is configured to be sufficiently narrow so as to prevent abnormal discharge and ingress of plasma from another space.
  • This gap is preferably equal to or less than the wall sheath thickness of the generated plasma.
  • a sufficient space 35 is secured for causing discharge and plasma diffusion.
  • the RF power applied to the RF coil means 5 is intensively supplied to the outer space of the discharge tank and is not consumed in other parts. As a result, the power consumption can be reduced as in the examples of FIGS.
  • FIG. 14 is a side sectional view for explaining the detailed configuration of the rotation mechanism 30 and the voltage application mechanism 80 of the ion beam generator of the present invention.
  • the branch numbers of the reference numerals of the members are omitted.
  • the rotation mechanism 30 includes a drive motor (not shown) and a rotation gear 32 that transmits the rotational force of the drive motor to the shaft 31.
  • a drive motor not shown
  • a rotation gear 32 that transmits the rotational force of the drive motor to the shaft 31.
  • the end portions of the three power introduction portions 37, 38, 39 are connected to external power sources 82, 81 via sliding portions 42, 43, 44 that are fixedly provided. That is, a rotating power introduction mechanism including power introduction portions 37, 38, 39 and sliding portions 42, 43, 44 is provided inside the shaft 31.
  • the electric power introduction parts 37, 38, 39 rotating and the sliding parts 42, 43, 44 slide so that external electric power can be supplied to the extraction electrodes 71, 72, 73.
  • the extraction electrode 71 is set to the ground potential.
  • Insulators 45, 46, and 47 are provided between the shaft 31 and the three rotational power introducing portions 37, 38, and 39 so as not to contact each other.
  • FIG. 14 shows a rotary seal mechanism that maintains a vacuum through two O-rings.
  • a DC voltage is applied to the extraction electrode 7, but a DC pulse or a high-frequency voltage can also be applied.
  • FIG. 15A the angle of the ion beam with respect to the normal to the surface of the substrate W is defined as an incident angle ⁇ , and each point on the substrate W is defined as A, B, and C.
  • A is the left end of the surface of the substrate W
  • B is the center of the surface of the substrate W
  • C is the right end of the surface of the substrate W.
  • FIG. 15B shows the ion incidence frequency at each point when the ion beam is incident without rotating the extraction electrode 7
  • FIG. 15C shows the ion incidence frequency at each point when the extraction electrode is rotated. Show.
  • FIG. 15A the angle of the ion beam with respect to the normal to the surface of the substrate W is defined as an incident angle ⁇
  • each point on the substrate W is defined as A, B, and C.
  • A is the left end of the surface of the substrate W
  • B is the center of the surface of the substrate W
  • C is the right end of the surface of the substrate W.
  • FIG. 15B shows the ion incidence
  • the first ion beam generator 1a irradiates one surface (surface to be processed) of the substrate W with an ion beam to process one surface to be processed of the substrate W.
  • the other processing surface of the substrate W is processed by irradiating the other processing surface of the substrate W with the ion beam from the second ion beam generator 1b.
  • the extraction electrodes 7a and 7b are inclined so that the ions are incident on the first and second ion beam generators 1a and 1b at an angle to each processing surface of the substrate W, respectively. It is comprised so that it may rotate by rotation mechanism 30a, 30b which rotates extraction electrode 7a, 7b.
  • the substrate W is placed in a stationary state (substrate placement step), and the ion beam is incident on the substrate W obliquely (irradiation step) while rotating the extraction electrodes 7a and 7b (rotation step).
  • the time average of the incident angle dispersion at each position in the substrate when the light enters the substrate W can be made constant, and uniform substrate processing can be realized.
  • An example of applying a surface treatment to the substrate by injecting an ion beam is, for example, an etching process, processing a film deposited on the substrate into a predetermined shape and processing the entire surface, and flattening the uneven surface formed on the substrate. Examples include processing.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view schematically showing a step of finely processing a film deposited on a substrate into a predetermined shape by making an ion beam incident.
  • a photoresist 202 is formed in a predetermined shape by lithography on a processing target film 201 deposited on the processing target substrate W by a sputtering method or a CVD method, Using this as a mask, the ion beam 203, 206 is irradiated from the ion beam generator to process the film 201 to be processed.
  • vertical processing according to a designed pattern that is, more suited to a mask is desired in order to ensure the performance of the element.
  • the ion beam generator a predetermined gas is introduced into the plasma source, the generated ions are accelerated by the extraction electrode, and the substrate is irradiated with this ion beam to perform etching.
  • an inert gas such as Ar or He
  • the material to be treated is a so-called difficult dry etching material
  • a volatile product is formed by a chemical reaction between the material to be treated and active species generated by plasma.
  • the adhesive particles 204 are scattered from the substrate processing surface by sputtering.
  • the scattering direction of the particles is scattered with a certain distribution such as a distribution proportional to the cosine of the emission angle.
  • the pattern side surface deposited film 205 is formed by inhibiting the progress. Due to the deposited film 205, the pattern side wall has a tapered shape as shown in FIG. When etching is actually performed at such a normal incidence, a taper angle of approximately 75 ° or more cannot be obtained. When an ion beam is incident on a tapered side wall from a direction perpendicular to the substrate (ion incident angle 0 °), the ion incident angle on the side wall surface becomes very large. For example, when the taper angle of the side wall is 75 °, according to FIG. 2 of the document “RE Lee: J. Vac. Sci. Technol., 16, 164 (1979)”, the ion incident angle on the side wall Is 75 °.
  • the etching rate of the sidewall is extremely reduced with respect to the etching target surface parallel to the substrate having an ion incident angle of 0 °.
  • the taper angle refers to the angle formed between the side wall and the substrate surface
  • the ion incident angle refers to the angle at which the incident ion beam is inclined from the direction orthogonal to the incident surface.
  • the incident angle is 0 °.
  • the ion beam 206 when the tilted ion beam 206 is irradiated with an inclination of, for example, 15 ° (FIG. 16C), the ion beam has an ion incident angle of 60 ° with respect to a side surface having a taper angle of, for example, 75 °. Irradiated with. Further, the surface to be etched (substrate surface) is irradiated with an ion incident angle of 15 °. Therefore, according to the above document, the difference in the etching rate is significantly reduced as compared with the case where the ion beam is not inclined. Therefore, as shown in FIG. 16D, the side walls of the processing target film 201 are also etched to obtain a more vertical etching side surface.
  • the ion beam is uniformly incident on the substrate W by tilting the ion beam and rotating the extraction electrode, so that the surface treatment of the substrate can be performed uniformly and efficiently.
  • FIG. 17 shows an example of processing for flattening the uneven surface of the substrate surface using an obliquely incident ion beam generator and a vertically incident ion beam generator.
  • a layer 208 to be processed is formed on the substrate W to be processed in advance, fine processing is performed by etching or the like using a lithography method. Etching is performed by an obliquely incident ion beam as shown in FIGS. 16C and 16D, for example.
  • An embedded layer 209 is formed on the etched layer 208 by using, for example, a sputtering method. When film formation is performed by sputtering or the like, a step is generated on the surface of the buried layer 209 between a portion where the pattern is present and a portion where the pattern is not present as shown in FIG.
  • FIGS. 17B and 17C show changes in the surface shape when the ion beam 203 is vertically incident on the uneven surface.
  • the surface parallel to the substrate W is processed uniformly, but the tapered portion exhibits a shape in which the progress of etching is suppressed because the incident angle of the ion beam is very large.
  • the ion beam has an effect of selectively etching the corners of the protrusions, the shape of the protrusions is rounded, but a sufficient flattening effect cannot be obtained.
  • the step side wall is parallel to the substrate.
  • Etching can be performed at a significantly faster etching rate than the surface.
  • the side wall of the step has a taper of 75 °
  • the ion beam 206 is incident at an angle of 60 °
  • the ion beam is irradiated to the side wall surface of the step at an ion incident angle of 15 °.
  • the incident angle of the ion beam to the surface parallel to the substrate W is 60 °, and according to the above document, the stepped surface is etched at a significantly high etching rate.
  • the ion beam irradiation surface is inclined, and the extraction electrode is rotated to incline and make the ion beam incident on the substrate W uniform, so that the surface treatment of the substrate is uniformly and efficiently performed. It can be carried out.
  • a substrate rotation mechanism may be provided in order to equalize the temporal average value of ion incident angle dispersion.
  • a portion where the incidence of the ion beam is hindered by the mechanism is generated, or it is necessary to provide a sliding portion on the outer peripheral portion of the substrate as shown in FIG. 5 of Japanese Patent Laid-Open No. 2008-117753.
  • Providing the sliding portion on the outer peripheral portion of the substrate leads to significantly hindering the yield by attaching unnecessary particles on the substrate.
  • a very large structure is required to rotate the substrate without obstructing the ion beam and without having the sliding portion on the substrate portion.
  • the ion rotation angle dispersion time is provided by providing the substrate rotation mechanism as described above. It is not necessary to make the average value uniform.
  • the ion beam generators 1a and 1b facing each other incline the ion beam irradiation surface and rotate the extraction electrode, thereby performing etching processing with higher pattern accuracy.
  • the ion beam generator of the present invention is preferably applied to the case where fine processing or planarization is performed by etching the substrate surface in the manufacturing process of the electronic device.
  • FIG. 18 is a schematic configuration diagram of a discrete track media processing film forming apparatus, which is a manufacturing apparatus when a substrate processing apparatus provided with the ion beam generator of the present invention is used for manufacturing a magnetic recording medium.
  • the manufacturing apparatus of this example is an in-line manufacturing apparatus in which a plurality of evacuable chambers 111 to 121 are connected and arranged in an endless square shape as shown in FIG. In each of the chambers 111 to 121, a transport path for transporting the substrate to the adjacent vacuum chamber is formed, and the substrate is sequentially processed in each vacuum chamber as it circulates in the manufacturing apparatus.
  • the substrate is changed in the transfer direction in the direction changing chambers 151 to 154, and the transfer direction of the substrate that has been linearly transferred between the chambers is rotated by 90 ° and delivered to the next chamber.
  • the substrate is introduced into the manufacturing apparatus by the load lock chamber 145, and when the processing is completed, the substrate is unloaded from the manufacturing apparatus by the unload lock chamber 146.
  • a plurality of chambers capable of performing the same process may be arranged in succession, and the same process may be performed in a plurality of times. Thus, time-consuming processing can be performed without increasing the tact time.
  • only a plurality of chambers 121 are arranged, but a plurality of other chambers may be arranged.
  • FIG. 19 and FIG. 20 are cross-sectional views schematically showing a process of processing a laminated body by the manufacturing apparatus of this example.
  • FIG. 19A is a cross-sectional view of a laminate that is processed by the manufacturing apparatus of this example.
  • a laminate is formed on both surfaces of the substrate 301.
  • the laminate formed on one surface of the substrate 301 is simplified for the sake of convenience. Paying attention to the treatment, the laminate formed on the other surface and the treatment to the laminate are omitted.
  • the laminate is in the process of being processed into DTM (Discrete Track Media), and includes a substrate 301, a soft magnetic layer 302, an underlayer 303, a recording magnetic layer 304, and a mask. 305 and a resist layer 306 are provided.
  • DTM Discrete Track Media
  • the substrate 301 for example, a glass substrate or an aluminum substrate having a diameter of 2.5 inches (65 mm) can be used.
  • the soft magnetic layer 302, the underlayer 303, the recording magnetic layer 304, the mask 305, and the resist layer 306 are formed on both opposing surfaces of the substrate 301, but for the sake of simplifying the drawing and description as described above.
  • the laminate formed on one side of the substrate 301 is omitted.
  • the soft magnetic layer 302 serves as a yoke for the recording magnetic layer 204 and includes a soft magnetic material such as an Fe alloy or a Co alloy.
  • the underlayer 303 is a layer for vertically aligning the easy axis of the recording magnetic layer 304 (the stacking direction of the stacked body 300), and includes a stacked body of Ru and Ta.
  • the recording magnetic layer 304 is a layer that is magnetized in a direction perpendicular to the substrate 301 and contains a Co alloy or the like.
  • the mask 305 is for forming a groove in the recording magnetic layer 304, and diamond-like carbon (DLC) or the like can be used.
  • the resist layer 306 is a layer for transferring the groove pattern to the recording magnetic layer 304.
  • the groove pattern is transferred to the resist layer by the nanoimprint method and introduced into the manufacturing apparatus shown in FIG. Note that the groove pattern may be transferred by exposure and development, regardless of the nanoimprint method.
  • the groove of the resist layer 306 is removed by reactive ion etching in the first chamber 111, and then the mask 305 exposed in the groove is removed by reactive ion etching in the second chamber 112.
  • a cross section of the laminate 300 at this time is shown in FIG.
  • the recording magnetic layer 304 exposed in the groove is removed by ion beam etching in the third chamber 113, and the recording magnetic layer 304 is formed as an uneven pattern in which the tracks are spaced apart in the radial direction as shown in FIG. .
  • the pitch (groove width + track width) at this time is 70 to 100 nm
  • the groove width is 20 to 50 nm
  • the thickness of the recording magnetic layer 204 is 4 to 20 nm.
  • the step of forming the recording magnetic layer 304 with a concavo-convex pattern is performed. Thereafter, in the fourth chamber 114 and the fifth chamber 115, the mask 305 remaining on the surface of the recording magnetic layer 304 is removed by reactive ion etching. Thus, the recording magnetic layer 304 is exposed as shown in FIG.
  • the buried layer forming chamber 117 functions as a second deposition chamber for depositing and filling the buried layer 309 made of a nonmagnetic material on the nonmagnetic conductive layer.
  • the buried layer 309 is a nonmagnetic material that does not affect recording or reading on the recording magnetic layer 304, and for example, Cr, Ti, or an alloy thereof (for example, CrTi) can be used. Even if the nonmagnetic material includes a ferromagnetic material, it may be any material as long as it has lost its properties as a ferromagnetic material as a whole by including other diamagnetic materials or nonmagnetic materials.
  • the method for forming the buried layer 309 is not particularly limited, but in this example, a bias voltage is applied to the stacked body and RF-sputtering is performed. By applying the bias voltage in this way, the sputtered particles are drawn into the groove 307 and the generation of voids is prevented.
  • a bias voltage for example, a DC voltage, an AC voltage, or a DC pulse voltage can be applied as the bias voltage.
  • the pressure condition is not particularly limited, but the embedding property is good when the pressure is relatively high, for example, 3 to 10 Pa.
  • the convex portion 308 on which the filling material can be easily laminated as compared with the groove 307 can be etched simultaneously with the film formation using the ionized discharge gas. Therefore, a difference in film thickness laminated on the groove 307 and the convex portion 308 can be suppressed.
  • the embedding material may be laminated in the groove 307 which is a concave portion by using collimated sputtering or low-pressure remote sputtering.
  • an etching stop layer may be formed before the buried layer 309 is formed.
  • a material having an etching rate lower than that of the buried layer 309 may be selected with respect to the upper buried layer 309 under the planarization conditions described later.
  • a function of suppressing damage to the recording magnetic layer 304 due to excessive progress of etching during planarization can be provided.
  • the bias voltage at the time of forming the buried layer 309 in the subsequent process can be effectively functioned, and the generation of the voids can be effectively suppressed.
  • FIG. 18 shows the structure including the etching stop layer deposition chamber 116.
  • the surface after the embedded film formation is almost buried on the fine irregularities, but is lower than the flat surface as described above. If the film thickness of the buried layer is not sufficient on the fine irregularities, minute irregularities may remain.
  • the buried layer 309 is slightly left on the recording magnetic layer 304, and the buried layer 309 is removed.
  • the buried layer 309 is removed by ion beam etching using an inert gas such as Ar gas as an ion source.
  • the step formed on the surface is effectively flattened by irradiating a tilted ion beam using the ion beam generator of the present invention.
  • the tilt angle of the ion beam may be a single, a plurality of combinations, or a combination of normal incidence, and a grid shape can be selected and optimized according to the level difference on the surface.
  • the incident angle dispersion of the ion beam can be made uniform in the substrate by rotating the extraction electrode, it is possible to planarize with very high accuracy.
  • the first etching chamber 118 includes the ion beam generators 1a and 1b of the present invention illustrated in FIG.
  • the first etching chamber 118 is a chamber for removing a part of the buried layer 309 by ion beam etching.
  • the chamber pressure is 1.0 ⁇ 10 ⁇ 1 Pa or less
  • the voltages V1 and VB1 of the extraction electrodes 71a and 71b are +500 V or more
  • the voltages V2 and VB3 of the extraction electrodes 72a and 72b are set.
  • the RF power in the inductively coupled plasma (ICP) discharge is set to about 200 W from ⁇ 500 V to ⁇ 2000 V.
  • FIG. 18 also shows a second etching chamber 119 for removing the etching stop layer (not shown).
  • the etching chamber 119 includes ICP plasma using a reactive gas and a mechanism for applying a bias such as DC, RF, or DC pulse to the carrier.
  • a DLC layer 310 is formed on the planarized surface.
  • this film formation is performed in the protective film formation chamber 121 after adjusting to a temperature necessary for forming DLC in the heating chamber 120 or the cooling chamber.
  • the film formation conditions are, for example, parallel plate CVD, high-frequency power of 2000 W, pulse-DC bias of -250 V, substrate temperature of 150 to 200 ° C., chamber pressure of about 3.0 Pa, gas of C 2 H 4 , The flow rate can be 250 sccm. ICP-CVD may be used.
  • the mask 305 is carbon
  • a method of leaving the mask 305 instead of forming an etching stop layer may be used.
  • the thickness of the mask 305 varies due to the etching twice for removing the resist layer 306 and the etching for removing the surplus buried layer 309. Therefore, it is preferable to remove the mask 305 and re-form the etching stop layer as in the above embodiment.
  • an etching stop layer can also be formed on the bottom and wall surfaces of the groove 307, and it is preferable to use a conductive material for the etching stop layer because a bias voltage can be easily applied as described above.
  • the present invention is not limited to this.
  • the present invention can also be applied to the case where the buried layer 208 is formed in a concavo-convex pattern of BPM interspersed with the recording magnetic layer 304.
  • the present invention can be applied not only to the exemplified substrate processing apparatus (magnetron sputtering apparatus) but also to plasma processing apparatuses such as a dry etching apparatus, a plasma asher apparatus, a CVD apparatus, and a liquid crystal display manufacturing apparatus.
  • plasma processing apparatuses such as a dry etching apparatus, a plasma asher apparatus, a CVD apparatus, and a liquid crystal display manufacturing apparatus.
  • examples of electronic devices that can be used for manufacturing the ion beam generator of the present invention include semiconductors and magnetic recording media.

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Abstract

　基板を回転させる機構を設けることなく、基板処理における高精度な均一性を得るとともに、消費電力を低減可能なイオンビーム発生装置を提供する。　イオンビーム発生装置１ａ，１ｂは、プラズマを発生するための放電槽と、被照射面に対して傾斜して配置された傾斜部を有し、前記放電槽で発生されたイオンを引き出す引出し電極と、前記放電槽の外部に設けられ、かつ前記引出し電極部を回転させる回転駆動部３０と、前記回転駆動部３０と前記引出し電極７とを連結するための回転支持部材３１と、を備え、前記放電槽の内部には前記回転支持部材３１の周囲に設けられた絶縁体ブロック３４を有する。

Description

イオンビーム発生装置、基板処理装置及び電子デバイスの製造方法
　本発明は、イオンビーム発生装置、及び該イオンビーム装置を対向して設けた基板処理装置、及びこれらを用いた電子デバイスの製造方法に関する。
　半導体基板や磁気ディスク基板の微細化に伴い、より高精度かつ均一に微細加工や表面の平坦化加工を行う技術が求められている。特許文献１には、高精度な表面加工を行なうために、加速用グリッドを半導体表面に対して斜めに設けた半導体加工装置が開示されている。また、特許文献２には、基板の両面を平坦化するため、プラズマ発生源と、複数の電極板を有しこれら電極板に前記プラズマ発生源のイオンが通過するための複数の貫通孔が形成された引き出し電極部と、を含み、該引き出し電極部は、前記複数の電極板におけるこれら電極板を横切る所定の基準面の一方側の部分を含みこれらの部分が前記基準面における前記引き出し電極部よりも前記プラズマ発生源から離間する側の所定の照射対象領域に対向するように前記基準面に対して傾斜した第１の電極部と、前記複数の電極板における前記基準面の他方側の部分を含みこれらの部分が前記照射対象領域に対向するように前記基準面に対して傾斜した第２の電極部と、を有することを特徴とするイオンガンが開示されている。
特開昭６０－１２７７３２号公報 特開２００８－１１７７５３号公報
　しかしながら、特許文献１に係る半導体加工装置では、基板上の各位置と引き出し電極との距離が異なるので、基板処理における高精度な均一性を得ることができないという問題が発生していた。これに対して、特許文献２に係るイオンガンのように、基板を回転させることも可能であるが、コンパクト化が求められている装置、特に基板の両面に成膜する装置では、装置の制約上、基板を回転する機構を設けることができない。
　そこで、本発明は、基板を回転させる機構を設けることなく、高精度な均一性を得ることができるイオンビーム発生装置を提供することを目的とする。
　本発明のイオンビーム発生装置は、
　プラズマを発生するための放電槽と、
　被照射面に対して傾斜して配置された傾斜部を有し、前記放電槽で発生されたイオンを引き出す引出し電極と、
　前記引出し電極部を回転させる回転駆動部と、
を備えることを特徴とする。
　また、本発明の基板処理装置は、
　基板を保持する基板ホルダを有し、
　前記基板の両面に対して、対向して前記本発明のイオンビーム発生装置が設けられていることを特徴とする。
　さらに、本発明の電子デバイスの製造方法は、
　プラズマを発生するための放電槽と、
　被照射面に対して傾斜して配置された傾斜部を有し、かつ前記放電槽で発生されたイオンを引き出す引出し電極と、
　前記引出し電極部を回転させる回転駆動部と、
を備えたイオンビーム発生装置を用いた電子デバイスの製造方法であって、
　前記引出し電極の傾斜部に対して、基板の表面を傾斜させて配置する基板配置工程と、　前記引出し電極の傾斜部からイオンを引き出して前記基板に照射する照射工程と、
　前記引出し電極を回転させる回転工程とを含むことを特徴とする。
　本発明によれば、基板を回転させる機構を設けることなく、基板処理における高精度な均一性を得るとともに、消費電力を低減可能なイオンビーム発生装置を提供することができる。よって、本発明によれば、電子デバイスの製造において、イオンビームを用いた基板の表面処理を良好に行うことができる。
本発明の基板処理装置の一実施形態の全体構成を説明する模式図である。 図１の装置において、基板を保持するキャリアの構成例を示す図である。 本発明のイオンビーム発生装置の一実施形態の詳細構成を説明する断面図である。 本発明のイオンビーム発生装置の引出し電極の一例の詳細構成を説明するため上面図及び側面図である。 本発明のイオンビーム発生装置の引出し電極の他の例の詳細構成を説明するため上面図及び側面図である。 本発明のイオンビーム発生装置の引出し電極の他の例の詳細構成を説明するため断面図である。 図６の引出し電極の上面図及び側面図である。 本発明のイオンビーム発生装置の引出し電極の他の例の詳細構成を説明するため上面図及び側面図である。 本発明のイオンビーム発生装置の引出し電極の他の例の詳細構成を説明するため断面図である。 本発明のイオンビーム発生装置における閉じ込め容器の開口外周部と引出し電極との位置関係を説明する図である。 本発明の基板処理装置の一実施形態に係るイオンビーム発生装置の詳細構成を説明する断面図である。 図１１のＸ－Ｘ線における断面図である。 本発明の基板処理装置の他の実施形態に係るイオンビーム発生装置の詳細構成を説明する断面図である。 本発明のイオンビーム発生装置の回転駆動部及び電圧印加機構の詳細構成を説明する側断面図である。 本発明のイオンビーム発生装置において引出し電極を回転させる理由を説明する図である。 本発明のイオンビーム発生装置を用いた微細エッチングの効果を説明する概念図である。 本発明のイオンビーム発生装置を用いた平坦化エッチングの効果を説明する概念図である。 本発明の基板処理装置を用いたディスクリートトラックメディア加工成膜装置を示すブロック図である。 図１８の装置を用いたディスクリートトラックメディア加工成膜プロセスフローを説明する断面模式図である。 図１８の装置を用いたディスクリートトラックメディア加工成膜プロセスフローを説明する断面模式図である。
　以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明するが、本発明は本実施形態に限定されるものではない。
　図１を参照して、本発明の基板処理装置の一実施形態について説明する。図１は、本例の基板処理装置を上から観た構成を示すブロック図である。
　図１に示すように、基板処理装置１００は、概ね、基板（ウエハ）Ｗと、基板Ｗを挟んで対向配置された第１及び第２のイオンビーム発生装置１ａ，１ｂと、制御部１０１と、カウンタ１０３と、コンピュータインターフェース１０５と、を備えている。
　本例における基板Ｗはハードディスク等の磁気記録媒体用基板であり、一般的には略円板状の基板の中心部に開口部が形成されている。基板Ｗは、例えば図２に示されるような基板キャリアにより、鉛直方向に沿って起立した姿勢で保持されている。
　ここで図２を参照して基板搬送装置（キャリア）の一構成例を説明する。図２（ａ）及び（ｂ）はキャリアの構造を示す模式的正面図及び側面図である。図２に示すように、キャリアは、２つの基板ホルダ２０と、基板ホルダ２０を鉛直方向（縦向き）に保持し搬送路上を移動するスライダ部材１０とから構成される。スライダ部材１０及び基板ホルダ２０には、通常軽量のＡｌ（Ａ５０５２）等が用いられる。
　基板ホルダ２０は、中央部に基板Ｗが挿入される円形の開口２０ａを有し、下部側ではその幅が２段階に縮小する形状となっている。開口２０ａの周囲に３カ所にインコネル製のＬ字型バネ部材２１，２２，２３が取り付けられ、このうち、バネ部材（可動バネ部材）２３は下方に押し下げられる構成となっている。バネ部材２１，２２，２３の先端部には、基板の外周端面を把持するためのＶ字型の溝が形成され、開口２０ａ内に突出している。ここで、バネ部材２１，２２，２３の取り付け方向は、回転対称的に取り付けられている。また、２つのバネ部材２１，２２の支持爪は、基板ホルダ開口中心を通る鉛直線に対し対称な位置に配置され、可動バネ部材２３の支持爪は、この鉛直線上に配置される。このように配置することにより、基板Ｗをキャリアに装着する際に、何らかの原因で基板ホルダ２０の開口中心と装着される基板Ｗの中心とが若干ずれた場合でも、基板Ｗが回転する方向に力が加わるため、より均等に３本の支持爪で基板Ｗを保持することができ、また熱膨張があった場合に増長されるずれを解消することができる。基板ホルダ２０の中間部２０ｂは、スライダ部材１０内部に取り付けられたアルミナ等の絶縁部材１１ａ，１１ｂによりその側端面が保持される。また、バネ部材２３の先端部２０ｃは、基板バイアス印加用接点との接触部となる。
　スライダ部材１０は、図２（ｂ）に示すように、中央部にくぼみ１０ｂが形成されたコの字型の断面形状を有し、上部の肉厚部１０ａには、基板ホルダ２０の中間部２０ｂを保持するためのスリット状の溝がくぼみ部１０ｂに貫通して形成されている。スリット状溝内の両端には１対の絶縁部材１１ａ，１１ｂが配置され、スライダ部材１０の端部側の絶縁部材１１ａは溝内に固定され、スライダ部材１０の中央側の絶縁部材１１ｂは左右に移動可能に配置されている。さらに、可動絶縁部材１１ｂをスライダ部材１０の端部側に付勢するように板バネ１２が取り付けられている。このように、スライダ部材の溝内に基板ホルダ２０を差し込み、ネジ１３を締め付けることにより、基板ホルダはキャリア外側に押しつけられ強固に固定される。
　また、スライダ部材１０の底部には、上述したように、多数の磁石１４が着磁方向を交互に逆にして取り付けられ、スライダ部材１０は、搬送路に沿って配置される回転磁石２４との相互作用により移動する。尚、搬送路からスライダの離脱を防止するためのガイドローラ２５や、倒れを防止するためのローラ２６が所定の間隔を開けて搬送路に取り付けられている。
　再び図１に戻り、基板Ｗの両面に臨むように、基板Ｗを挟んで第１のイオンビーム発生装置１ａと第２のイオンビーム発生装置１ｂとが対向配置されている。即ち、第１のイオンビーム発生装置１ａ及び第２のイオンビーム発生装置１ｂの各々は、それらの間の領域にイオンビームを照射するように配置されており、該領域に開口部を有する基板Ｗを保持する基板キャリアが配置される。
　第１のイオンビーム発生装置１ａは、ＲＦ（高周波）電極５ａと、プラズマを発生するための放電槽２ａと、プラズマ中のイオンの引き出し機構としての引出し電極７ａ（基板側から電極７１ａ、７２ａ、７３ａ）と、を備えている。電極７１ａ，７２ａ，７３ａは、それぞれ独立に制御可能なように電圧源８１ａ，８２ａ，８３ａと接続されている。引出し電極７ａの近傍には、中和器９ａが設置されている。中和器９ａは、イオンビーム発生装置１ａにより発射されたイオンビームを中和するため、電子を照射できるように構成されている。
　放電槽２ａ内には、不図示のガス導入手段よりアルゴン（Ａｒ）等の処理ガスが供給される。ガス導入手段より放電槽２ａ内へＡｒが供給され、ＲＦソース源８４ａから電極５ａへＲＦパワーを印加して、プラズマが生成される。プラズマ中のイオンは、引出し電極７ａにより引き出されて、基板Ｗにエッチング処理を施す。
　第２のイオンビーム発生装置１ｂについても、上記イオンビーム発生装置１ａと同様に構成されているので、説明を省略する。
　制御部１０１は、イオンビーム発生装置１ａの電圧源８ａ及びイオンビーム発生装置１ｂの電圧源８ｂと接続されており、それぞれの電圧源８ａ，８ｂを制御している。
　コンピュータインターフェース１０５は、制御部１０１及びカウンタ１０３と接続されており、装置使用者により、クリーニング条件（処理時間等）が入力可能に構成されている。
　次に、図３および図４を参照して、イオンビーム発生装置１（１ａ，１ｂ）について詳細に説明する。
　図３は、本発明のイオンビーム発生装置の一実施形態の詳細構造を示す概略断面図である。また、図４は、引出し電極部の一例の形状を説明する上面図及び側面図である。尚、第１及び第２のイオンビーム発生装置１ａ，１ｂの構造は共通するので、適宜ａ，ｂの枝符号を省略して説明する。
　図３に示すように、イオンビーム発生装置１は、プラズマ・ボリュームを閉じ込める放電槽２を備えている。この放電槽２の圧力は、通常、約１×１０-4Ｐａ（１×１０-5ｍｂａｒ）から約１×１０-2Ｐａ（１×１０-3ｍｂａｒ）の範囲に維持される。放電槽２は、プラズマ閉じ込め容器３によって区画され、その周辺には、プラズマが形成された結果、放電槽２内に放出されるイオンをトラップする多極磁気手段４が配置されている。この磁気手段４は、通常、複数の棒状の永久磁石を備えている。また、極性が交互に変わる複数の比較的長い棒磁石を使用して、Ｎ、Ｓサイクルが１つの軸に沿ってのみ発生する構成でも良い。また、より短い磁石をＮ、Ｓサイクルが直交した２つの軸がなす平面上に広がるように配置したチェッカーボード構成でもよい。
　ＲＦコイル手段（ＲＦ電極）５によって、ＲＦパワーがプラズマ閉じ込め容器３の後壁に付与され、誘電ＲＦパワー・カップリング・ウィンドウ６を経由して放電槽２に供給される。
　図３に示すようにプラズマ閉じ込め容器３の前壁には、放電槽２内に形成されたプラズマからイオンを引出し、イオンビームの形でプラズマ閉じ込め容器３から出てくるイオンを加速する引出し電極７が配置されている。図４に示すように引出し電極７は、基板Ｗの被照射面に対して斜めにイオンビームが入射する平板グリッド構造を有する第１傾斜部７４、第２傾斜部７５、第３傾斜部７６、第４傾斜部７７と、基板Ｗの被照射面に対して略平行に対向して設けられた平坦部７８と、を有している。グリッド構造とは、イオンビームが照射される多数の微細孔が形成された構造をいう。
　引出し電極７の平坦部７８は、シャフト（回転支持部材）３１の一端と接続され、シャフト３１の他端は放電槽２の外部にある回転機構（回転駆動部）３０に接続されている。シャフト３１は、大気側と真空側（放電槽２内部）とを仕切ながら回転可能な回転シール部３３を介して、引出し電極７と回転機構３０及び引出し電極７への電圧印加機構８０を連結している。本例では、回転動力伝達部（例えば回転ギア）３２を介して回転機構（例えば、駆動モータ等）３０の駆動により、引出し電極７は回転可能になっている。電圧印加機構８０には引出し電極７に電圧を供給する電源８１，８２，８３が接続され、引出し電極７１，７２，７３へ各々独立に電圧を印加している。引出し電極７の回転軸は、基板Ｗの中心を通るように配置されている。
　また、図３に示すように第１傾斜部７４と第２傾斜部７５は、回転軸Ｏに対して、対称に構成されている。同様に第３傾斜部７６と、第４傾斜部７７とも、互いに回転軸Ｏに対して対称に構成されている。つまり、図４に示すように第１傾斜部７４、第２傾斜部７５、第３傾斜部７６、及び第４傾斜部７７は、基板Ｗの被照射面を向くように傾斜して形成されており、回転軸Ｏに対して、互いに対称に構成されている。基板Ｗへのイオンビームの入射角度θ（基板Ｗの垂線とイオンビームとの角度をθとする。）は、９０°よりも小さいことが好ましく、６０°以上８５°以下がより好ましい。
　尚、本例では平坦部７８は、イオンビームが照射されない非照射部となっているが、これに限定されず、イオンビームを照射できるようにグリッド構造を有するようにしてもよい。また本例では引出し電極７は、正方形の平坦部７８の周囲に４つの傾斜部７４，７５，７６，７８を配置したが、これに限定されず、多角形の平坦部の周囲に複数の傾斜部を設けてもよい。また、図５に示すように円形の平坦部７５の周囲に円錐状の傾斜部７４を形成するようにしてもよい。
　次に、図６及び図７を参照して、引出し電極の回転軸に対して、非対称に構成された引出し電極の形状を説明する。
　図６は、引出し電極の形状を説明する断面図である。図７は引出し電極の形状を説明する上面図及び側面図である。図６に示すように第１傾斜部７４と第３傾斜部７６は回転軸に対して、非対称に形成されている。この場合、引出し電極７の回転軸は、基板Ｗの中心を通るように配置されている。また、図７に示すように、第２傾斜部７５と第４傾斜部７７は、イオンビームが照射されない非照射面となっている。以上により、基板に対して、第１傾斜部７４と第３傾斜部７６の異なる角度からイオンビームを入射させることができる。さらに、回転機構３０により、引出し電極７を回転させることにより、異なる角度からイオンビームを入射させながらも、高精度な均一な処理を実現することができる。
　また、回転軸に対して非対称に構成された引出し電極の他の例としては、図８に示す形状でもよい。即ち、第１傾斜部７４と第２傾斜部７５は、回転軸Ｏに対して、非対称に形成されている。同様に第３傾斜部７６と第４傾斜部７７は、回転軸Ｏに対して、非対称に形成されている。つまり、向かい合う傾斜部同士は回転軸Ｏに対して対称に構成されているが、隣接する傾斜部同士は回転軸に対して非対称に構成されている。この場合、引出し電極７の回転軸Ｏは、基板Ｗの中心を通るように配置されている。このように回転軸に対して非対称な引出し電極も、回転させることにより、均一な基板処理を実現することができる。
　また、図９に示すように、基板Ｗを向くように形成された複数の傾斜面７４が、回転軸に向かって隣接する面ごとに連続して傾斜角度が大きくなるように形成してもよい。
　図１０は、プラズマ閉じ込め容器３の開口外周部と引出し電極７との位置関係を説明する図である。本例では容器３及び第１の引出し電極７１は正の同一電位、第２の引出し電極７２は負の電位、第３の引出し電極は７３は接地電位としている。第１の引出し電極７１と閉じ込め容器３の隙間には第２の引出し電極７２がプラズマに対向して配置されている。第２の引出し電極７２は負の電位を有しており、プラズマから第２の電極７２に向かって放出される電子はこの電位によりプラズマ側へ跳ね返される。プラズマの漏洩は電子の漏洩とそれに続き引き起こされる、漏洩電子によるガス分子のイオン化により発生する。本例では第２の引出し電極７２で電子を跳ね返すように構成するためプラズマ引出し電極７２と容器３の隙間からの放電の漏洩を抑制できる。尚、容器３の側壁と第２の引出し電極７２との距離Ｌはできるだけ小さい（例えば５ｍｍ以下）ことが好ましく、ソースプラズマの壁シースより短くなるように構成されている。こうすることで、引出し電極７を回転するに当たり、引出し電極７の外周部と容器３の開口外周部と摺動することなく、かつプラズマ閉じ込め部から被処理面側へのプラズマの漏洩を防止することができる。
　図１１及び図１２を参照して、イオンビーム発生装置の消費電力を低減する変形例について説明する。
　図１１は、本発明の基板処理装置の一実施形態のイオンビーム発生装置１ａ，１ｂの詳細構成を説明する断面図である。図１２は、図１１のＸ－Ｘ線における断面図である。図１１では図３と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。また、引出し電極７は図３に示すように３つの電極７１、７２、７３から構成されるが、図１１では説明の簡略化のため省略して一つの電極で示した。また、各部材の符号の枝番ａ，ｂは省略した。
　図１１に示すように、シャフト３１の周囲には、環状の絶縁体ブロック３４が配置されている。また、図１２に示すように絶縁体ブロック３４は、シャフト３１を中心として、同軸上に形成されている。さらにプラズマ閉じ込め容器３の内壁も、同様にシャフト３１を中心として、同軸上に形成されている。そのため、放電領域もシャフト３１を中心として点対称に形成されているので、均一なプラズマ空間を形成している。
　本例では、イオンを照射するグリッド部が引出し電極７の一部のみに配置され、他の部分に配置されていない。特にイオンビームを高角度で被処理基板Ｗに入射させる場合には、図１１に示すように外周部のみにグリッドが配置される。一方で、イオンソースの小型化を図るため、プラズマ発生源は単一で構成されることが望まれる。このような場合、グリッド部付近以外で生成されたプラズマは基板処理に寄与しない。このように不要な部分にプラズマを発生させるのはＲＦコイル手段５に電力を供給する電源の大型化や省電力の観点から望ましくない。これに対し図１１，１２で示すようにグリッド部付近以外に絶縁体ブロック３４を配置することで、放電領域３５を必要な部分にのみ形成し、不要な電力の消費を抑えることができ、さらには同一電力でも高い処理速度を達成することができる。
　図１３は、イオンビームの消費電力を低減する別の実施形態を示す。本例ではシャフト３１の周囲のプラズマ閉じ込め容器３と引出し電極７の隙間３６は、異常放電や、別の空間からプラズマの進入を防ぐことが出来るように十分狭く構成されている。この隙間は発生するプラズマの壁シース厚み以下とすると良い。一方容器３の外周のグリッド７４、７６近傍は放電を起こしたりプラズマが拡散するために十分な空間３５を確保している。このようにするとＲＦコイル手段５に印加したＲＦ電力は放電槽外周部の空間に集約的に供給され他の部分では消費されない。これにより前記図１１，図１２の例と同様に消費電力を低減することができる。
　図１４は、本発明のイオンビーム発生装置の回転機構３０及び電圧印加機構８０の詳細構成を説明する側断面図である。尚、図１４においても図３と同様に、各部材の符号の枝番を省略する。
　回転機構３０は、駆動モータ（不図示）と、駆動モータの回転力をシャフト３１に伝達する回転ギア３２から構成されている。シャフト３１の内部には、シャフト３１と共に回転し、且つ３つの引出し電極７１、７２、７３へそれぞれ外部電力を供給するための３つの電力導入部３７、３８、３９が設けられている。３つの電力導入部３７、３８、３９の端部は、固定して設けられた摺動部４２，４３，４４を介して、外部電源８２、８１と接続されている。つまり、シャフト３１の内部には、電力導入部３７、３８、３９と摺動部４２，４３，４４とからなる回転電力導入機構が設けられている。このように回転している電力導入部３７、３８、３９と、摺動部４２，４３，４４が摺動することで、外部電力を引出し電極７１，７２，７３へ供給することができる。尚、本例では引出し電極７１は接地電位としている。また、シャフト３１と３つの回転電力導入部３７、３８、３９の間には、互いに接触しないように絶縁体４５、４６，４７が設けられている。
　シャフト３１の引出し電極７側の端部付近には、回転するシャフト３１と固定されたプラズマ閉じ込め容器３との間で、プラズマ閉じ込め容器３の真空を維持する為の回転シール機構３３が設置されている。図１４には２つのＯリングを介して真空を維持する回転シール機構が記されている。
　尚、本例では引出し電極７に直流電圧を印加しているが、直流パルスや高周波電圧を印加することもできる。
　次に図１５を参照して、基板Ｗに対して傾斜して配置した引出し電極７を回転させる理由を説明する。図１５（ａ）に示すように、基板Ｗの表面に対する垂線に対するイオンビームの角度を入射角度θ、基板Ｗ上の各点をＡ，Ｂ，Ｃと規定する。Ａは基板Ｗの表面の紙面左端、Ｂは基板Ｗの表面の中央部、Ｃは基板Ｗの表面の紙面右端である。引出し電極７を回転させずにイオンビームを入射させた時の各点におけるイオン入射頻度を図１５（ｂ）に、引出し電極を回転させた場合各点におけるイオン入射頻度を図１５（ｃ）に示す。図１５（ｂ）に示すように、基板Ｗ上の各点において、それぞれイオンビームの入射頻度が異なっていることが分かる。即ち、イオンビームが斜め入射する場合、基板Ｗの表面の各点において、それぞれ処理にバラツキが生じ、均一な処理ができない。そこで、引出し電極７を回転させることにより、図１５（ｃ）に示すように、均一な基板処理をすることができる。
　次に、図１を参照して、本例の基板処理装置１００の作用について説明する。
　第１のイオンビーム発生装置１ａから基板Ｗの一方の表面（被処理面）にイオンビームが照射されて、基板Ｗの一方の被処理面が処理される。同様に、第２のイオンビーム発生装置１ｂから基板Ｗの他方の被処理面にイオンビームが照射されて、基板Ｗの他方の処理面が処理される。
　本実施形態の基板処理装置１００では、第１、第２のイオンビーム発生装置１ａ，１ｂには各々基板Ｗの各被処理面にイオンが傾斜して入射するように引出し電極７ａ，７ｂが傾斜して構成され、且つ引出し電極７ａ，７ｂを回転する回転機構３０ａ，３０ｂにより回転するように構成されている。基板Ｗは静止した状態で配置し（基板配置工程）、引出し電極７ａ，７ｂを回転させながら（回転工程）、基板Ｗに対して斜めにイオンビームを入射させる（照射工程）ことにより、イオンビームが基板Ｗへ入射する際の基板内各位置での入射角分散の時間平均を一定とすることができると共に、均一な基板処理を実現できる。
　次に本発明に係るイオンビームの入射角を傾斜させることの効果について説明する。
　イオンビームを入射させて基板に表面処理を施す例としては、例えばエッチング処理であり、基板上に堆積させた膜の所定形状への加工及び全面加工、基板上に形成された凹凸面の平坦化加工などが挙げられる。
　図１６はイオンビームを入射させて基板上に堆積された膜を所定の形状に微細加工する工程を模式的に示す断面図である。先ず、図１６（ａ），（ｃ）に示すように、被処理基板Ｗ上にスパッタ法やＣＶＤ法などで堆積させた被処理膜２０１にフォトレジスト２０２を所定の形状にリソグラフィーで形成し、これをマスクとしてイオンビーム発生装置よりイオンビーム２０３、２０６を照射し被処理膜２０１を加工する。半導体基板の加工のような微細加工を要求される用途では、素子の性能確保のため、設計したパターン通り、即ちよりマスクに合わせた垂直加工が望まれる。
　この際、イオンビーム発生装置ではプラズマ源に所定のガスを導入し発生させたイオンを引出し電極にて加速し、このイオンビームを基板に照射させてエッチング加工を行う。この時、Ａｒ、Ｈｅ等の不活性ガスを用いた場合や、被処理材料が所謂難ドライエッチング材で、被処理材とプラズマで発生させた活性種との化学反応により揮発性生成物を形成しない場合、基板処理面よりスパッタリングにより付着性の粒子２０４が飛散する。粒子の飛散方向は例えば一般的なスパッタリング理論によれば、放出角のコサインに比例した分布といったようにある分布をもって飛散するため、一部は加工体側面方向に飛散した後に付着し、エッチングの垂直な進行を阻害しパターン側面堆積膜２０５を形成する。この堆積膜２０５によりパターン側壁は図１６（ｂ）のようにテーパー形状を呈する。実際にこのような垂直入射でエッチングを行った場合、概略７５°以上のテーパー角を得ることができない。テーパーのついた側壁へ基板に対してイオンビームを垂直な方向から入射させた場合（イオン入射角０°）、前記側壁面のイオン入射角は非常に大きくなる。例えば前記の側壁のテーパー角が７５°の場合、文献”Ｒ．Ｅ．Ｌｅｅ：Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．，１６，１６４（１９７９）”の図２に従えば、側壁へのイオン入射角は７５°となる。よって、イオン入射角が０°の基板に平行な被エッチング面に対して、側壁のエッチング速度は極端に低下することとなる。尚、テーパー角とは、側壁と基板表面とのなす角度を言い、イオン入射角とは、入射するイオンビームが入射面に対して直交する方向から傾斜する角度を言い、例えば、被エッチング面に対して垂直に入射する場合が０°である。
　これに対し、傾斜したイオンビーム２０６を、例えば１５°傾けて照射した場合（図１６（ｃ））、イオンビームは例えば７５°のテーパー角を持つ側面に対しては、イオン入射角が６０°で照射される。また、被エッチング面（基板表面）に対してはイオン入射角が１５°で照射される。よって、前記文献によれば、イオンビームが傾斜していない場合に比べて、そのエッチング速度の差は著しく低下する。よって、図１６（ｄ）に示したように、被処理膜２０１の側壁もエッチングが進行しより垂直なエッチング側面が得られる。
　本発明のイオンビーム発生装置は、イオンビームを傾斜させ、引出し電極を回転させることによって、イオンビームを均一に基板Ｗに入射させるため、均一に効率良く基板の表面処理を行うことができる。
　図１７は、斜め入射のイオンビーム発生装置及び垂直入射のイオンビーム発生装置を用いて、基板表面の凹凸面を平坦化する加工例を示す。
　図１７（ａ）に示すように、被処理基板Ｗ上に予め被加工層２０８を成膜した後、リソグラフィー法を用いてエッチング加工等により微細加工処理を行う。エッチング加工は、例えば前記図１６（ｃ）、（ｄ）のような斜め入射イオンビームによって行われる。このエッチング加工された層２０８の上に、例えばスパッタリング法などを用いて埋め込み成膜を行ない埋め込み層２０９を形成する。スパッタリング等で成膜を行った場合、埋め込み層２０９の表面には、図１７（ａ）に示した様にパターンが存在する部分と存在しない部分で段差が発生する。これはスパッタリング粒子が基板面に均等に入射するため、基板上各部の成膜される膜の体積が等しいことによるものである。一部の半導体加工や磁気ディスク加工においては、素子の性能確保や次の工程の便宜のため、このような凹凸表面を平坦にすることが望まれる。
　図１７（ｂ）、（ｃ）は前記凹凸表面にイオンビーム２０３を垂直に入射させた場合の表面形状の変化を示す。この場合には基板Ｗに平行な面は一様に加工されるが、テーパー部分はイオンビームの入射角が非常に大きいためエッチングの進行が抑制された形状を呈する。但しイオンビームは凸部の角部を選択的にエッチングする効果があるため、凸部の形状は丸みを帯びるが、十分な平坦化の効果を得ることができない。
　一方、図１７（ｄ）、（ｅ）に示す様に段差側壁面に対して概垂直に、即ち基板面に対して傾斜してイオンビーム２０６を入射させた場合、段差側壁を基板に平行な面に比べ、大幅に早いエッチング速度でエッチングすることができる。これによって凸部の幅のみが次第に狭くなり最終的に凸部が消失し平坦面を得ることができる。例えば段差の側壁が７５°のテーパーを持つ場合、イオンビーム２０６を６０°傾けて入射させれば、段差の側壁面にはイオン入射角１５°でイオンビームが照射される。この時、基板Ｗに平行な面へのイオンビームの入射角は６０°となり前記文献によれば段差面が大幅に早いエッチング速度でエッチングされる。
　本発明のイオンビーム発生装置は、イオンビーム照射面を傾斜させ、引出し電極を回転させることで傾斜させて基板Ｗに入射させるイオンビームを均一化しているため、均一に効率良く基板の表面処理を行うことができる。
　従来、イオンビームを対向して配置し、基板の両面を同時に処理する装置においては、イオン入射角分散の時間的平均値の均一化を図るため、基板回転機構を設ける場合があった。しかしながら、その機構によりイオンビームの入射が阻害される部分が発生したり、又は特開２００８－１１７７５３号公報の図５のように基板外周部に摺動部分を設けることが必要となっていた。基板外周部に摺動部を設けることは、基板上に不要なパーティクルを付着させ歩留まりを著しく阻害せしめることに繋がる。また、他にもイオンビームを阻害させることなく、また基板部に摺動部を持たせずに基板を回転させるためには非常に大きな構造を必要としていた。本発明のイオンビーム発生装置においては、引出し電極の回転によって、基板表面へのイオンビームの偏りを防止しているため、上記のような、基板の回転機構等を設けてイオン入射角分散の時間的平均値の均一化を図る必要がない。
　以上説明したように、本例の基板処理装置１００においては、対向するイオンビーム発生装置１ａ，１ｂにおいて、イオンビーム照射面を傾斜させ、引出し電極を回転させることにより、よりパターン精度の高いエッチング加工や凹凸面の平坦化を行うための小型でパーティクルの発生を押さえた均一な傾斜イオンビーム発生装置を構成することができる。
　本発明のイオンビーム発生装置は、上記したように、電子デバイスの製造工程において、基板表面をエッチングして微細加工や平坦化を施す場合に好ましく適用される。
　図１８は、本発明のイオンビーム発生装置を備えた基板処理装置を磁気記録媒体の製造に用いた場合の、製造装置であって、ディスクリートトラックメディア加工成膜装置の概略構成図である。本例の製造装置は、図１８に示すように、複数の真空排気可能なチャンバ１１１乃至１２１が無端の方形状に接続配置されたインライン式の製造装置である。そして、各チャンバ１１１乃至１２１内には、隣接する真空室に基板を搬送するための搬送路が形成され、基板は製造装置内を周回するうちに順次各真空室内での処理が行われる。また、基板は方向転換チャンバ１５１乃至１５４において搬送方向が転換され、チャンバ間を直線状に搬送されてきた基板の搬送方向を９０°回転し、次のチャンバに引き渡す。また、基板はロードロックチャンバ１４５により製造装置内に導入され、処理が終了すると、アンロードロックチャンバ１４６により製造装置から搬出される。尚、チャンバ１２１のように、同じ処理を実行可能なチャンバを複数個連続して配置し、同じ処理を複数回に分けて実施させてもよい。これにより、時間がかかる処理もタクトタイムを伸ばすことなく実施できる。図１８の装置では、チャンバ１２１のみ複数個配置しているが、他のチャンバを複数個配置してもよい。
　図１９，図２０は、本例の製造装置により積層体の処理を行う工程を模式的に示した断面図である。図１９（ａ）は、本例の製造装置によって処理を行う積層体の断面図である。尚、本例では、基板３０１の両面に積層体が形成されているが、図１９、図２０では、便宜上、図面及び説明を簡便化するために、基板３０１の片面に形成された積層体の処理に着目し、もう一方の面に形成された積層体及び該積層体への処理は省略する。
　積層体は、図１９（ａ）に示すように、ＤＴＭ（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ　Ｔｒａｃｋ　Ｍｅｄｉａ）に加工途中のものであり、基板３０１と、軟磁性層３０２と、下地層３０３と、記録磁性層３０４と、マスク３０５と、レジスト層３０６とを備えている。係る積層体を図１８に示す製造装置に導入する。基板３０１としては、例えば直径２．５インチ（６５ｍｍ）のガラス基板やアルミニウム基板を用いることができる。尚、軟磁性層３０２、下地層３０３、記録磁性層３０４、マスク３０５、レジスト層３０６は、基板３０１の対向する両面に形成されているが、上述のように図面及び説明の簡便化のために、基板３０１の片面に形成された積層体は省略している。
　軟磁性層３０２は、記録磁性層２０４のヨークとしての役割を果たす層であり、Ｆｅ合金やＣｏ合金などの軟磁性材料を含んでいる。下地層３０３は、記録磁性層３０４の容易軸を垂直配向（積層体３００の積層方向）させるための層であり、ＲｕとＴａの積層体等を含んでいる。この記録磁性層３０４は、基板３０１に対して垂直方向に磁化される層であり、Ｃｏ合金などを含んでいる。
　また、マスク３０５は、記録磁性層３０４に溝を形成するためのものであり、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）などを用いることができる。レジスト層３０６は、記録磁性層３０４に溝パターンを転写させるための層である。本例では、ナノインプリント法により溝パターンをレジスト層に転写し、この状態で図１８に示す製造装置に導入する。尚、ナノインプリント法によらず、露光、現像により溝パターンを転写してもよい。
　図１８に示す製造装置では、第１チャンバ１１１で反応性イオンエッチングによりレジスト層３０６の溝を除去し、次に第２チャンバ１１２で溝に露出したマスク３０５を反応性イオンエッチングにより除去する。この時の積層体３００の断面を図１９（ｂ）に示す。その後、第３チャンバ１１３で溝に露出した記録磁性層３０４をイオンビームエッチングにより除去し、記録磁性層３０４を図１９（ｃ）に示すように各トラックが径方向で離間した凹凸パターンとして形成する。例えば、この時のピッチ（溝幅＋トラック幅）は７０乃至１００ｎｍ、溝幅は２０乃至５０ｎｍ、記録磁性層２０４の厚さは４乃至２０ｎｍである。第３チャンバ１１３において、本発明のイオンビーム発生装置を用いたイオンビーム加工を行うことでパターン精度が高く基板内での均一性に優れたエッチング加工をすることができる。
　このようにして、記録磁性層３０４を凹凸パターンで形成する工程を実施する。その後、第４チャンバ１１４、第５チャンバ１１５にて、記録磁性層３０４の表面に残ったマスク３０５を反応性イオンエッチングにより除去する。これにより、図１９（ｄ）に示すように記録磁性層３０４が露出した状態とする。
　次に、図２０（ｅ）乃至（ｈ）を用いて、記録磁性層３０４の凹部に非磁性材料からなる埋め込み層を成膜して充填する工程、余剰の埋め込み層をエッチングにより除去するエッチング工程について説明する。
　図１９（ｄ）に示すように、積層体の記録磁性層３０４を露出させた後、埋め込み層形成用チャンバ１１７において、図２０（ｅ）に示すように、記録磁性層３０４の凹部である溝３０７の表面に埋め込み層３０９を成膜する。尚、埋め込み層形成用チャンバ１１７が、非磁性導電層上に非磁性材料からなる埋め込み層３０９を成膜・充填する第２の成膜チャンバとして機能する。埋め込み層３０９は、記録磁性層３０４への記録や読み出しに影響を与えない非磁性材料であって、例えば、Ｃｒ，Ｔｉやこれらの合金（例えば、ＣｒＴｉ）などを用いることができる。非磁性材料は、強磁性材料を含んでいる場合であっても、他の反磁性材料や非磁性材料を含むなどして全体として強磁性材料としての性質を失っているものであればよい。
　埋め込み層３０９の成膜方法は特に限定されないが、本例では、積層体にバイアス電圧を印加し、ＲＦ－スパッタを行う。このようにバイアス電圧を印加することで、スパッタされた粒子を溝３０７内に引き込み、ボイドの発生を防止する。バイアス電圧として、例えば、直流電圧、交流電圧、直流のパルス電圧を印加することができる。また、圧力条件は特に限定されないが、例えば３乃至１０Ｐａの比較的高圧力の条件下であると、埋め込み性が良好である。また、イオン化率の高いＲＦ－スパッタを行うことで、溝３０７に比べて埋め込み材料が積層しやすい凸部３０８を、イオン化された放電用ガスにより成膜と同時にエッチングすることができる。よって、溝３０７及び凸部３０８に積層される膜厚の差を抑制することができる。尚、コリメートスパッタリングや低圧遠隔スパッタリングを用いて、凹部である溝３０７に埋め込み材料を積層させてもよい。
　尚、図示しないが、埋め込み層３０９成膜前にエッチングストップ層を成膜しても良い。エッチングストップ層は上層の埋め込み層３０９に対して後述する平坦化の条件でエッチング速度が埋め込み層３０９より低い材料を選択すると良い。これにより平坦化の際のエッチングの進み過ぎによる記録磁性層３０４へのダメージを抑制する機能を付与することができる。また、エッチングストップ層として非磁性の金属材料を選択すると、後工程の埋め込み層３０９成膜時のバイアス電圧を有効に機能させることができ前記ボイドの発生を効果的に抑制できる。
　図１８中にはエッチングストップ層成膜チャンバ１１６を含めて図示している。
　埋め込み成膜を行った後の表面は図２０（ｅ）に示すように微細な凹凸上は概ね埋め込まれるが、前記のように平坦な面に比べ低くなる。微細な凹凸上は埋め込み層の膜厚が十分でない場合微小な凹凸が残ることがある。
　次に、第１のエッチングチャンバ１１８において、図２０（ｆ）に示すように、記録磁性層３０４上に若干埋め込み層３０９を残し、埋め込み層３０９を除去する。本例では、Ａｒガスなどの不活性ガスをイオン源としたイオンビームエッチングにより埋め込み層３０９を除去する。
　この時、本発明のイオンビーム発生装置を用い傾斜したイオンビームを照射することで、表面に形成された段差を効果的に平坦化する。イオンビームの傾斜角は単一、複数の組み合わせ、或いは垂直入射を組み合わせても良く、表面の段差に応じてグリッド形状を選択し最適化を図ることが出来る。また、引出し電極を回転させることでイオンビームの入射角分散を基板内で均一化できるため、非常に高精度に平坦化が可能である。
　第１のエッチングチャンバ１１８は、図１に例示した本発明のイオンビーム発生装置１ａ、１ｂを備えている。この第１のエッチングチャンバ１１８は、埋め込み層３０９の一部をイオンビームエッチングにより除去するためのチャンバである。尚、具体的なエッチング条件としては、例えば、チャンバ圧力を１．０×１０-1Ｐａ以下、引出し電極７１ａ，７１ｂの電圧Ｖ１，ＶＢ１を＋５００Ｖ以上、引出し電極７２ａ，７２ｂの電圧Ｖ２，ＶＢ３を－５００Ｖ乃至－２０００Ｖ、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）放電でのＲＦパワーを２００Ｗ程度とする。
　平坦化された後もイオンビームエッチングを継続することにより、図２０（ｇ）に示すように、残された埋め込み層３０９を完全に除去する。
　図１８には前記の図示しないエッチングストップ層を除去するための第２のエッチングチャンバ１１９も記載した。尚このエッチングチャンバ１１９は反応性ガスによるＩＣＰプラズマを用い、キャリアにＤＣ、ＲＦ、ＤＣパルス等のバイアスを印加する機構等により構成される。
　次に、図２０（ｈ）に示すように、平坦化された表面にＤＬＣ層３１０を成膜する。本例では、この成膜は加熱チャンバ１２０或いは冷却チャンバにおいてＤＬＣの形成に必要な温度に調整した後、保護膜形成チャンバ１２１にて行う。成膜条件は、例えば、平行平板ＣＶＤにて、高周波電力を２０００Ｗ、パルス－ＤＣバイアスを－２５０Ｖ、基板温度を１５０乃至２００℃、チャンバ圧力を３．０Ｐａ程度とし、ガスはＣ2Ｈ4、流量２５０ｓｃｃｍとすることができる。ＩＣＰ－ＣＶＤなどでも良い。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。
　例えば、マスク３０５がカーボンであれば、エッチングストップ層を形成する代わりに、マスク３０５を残しておく方法でもよい。しかしながら、この場合、レジスト層３０６を除去するためのエッチングと、余剰の埋め込み層３０９を除去するためのエッチングの、２度のエッチングによりマスク３０５の厚さがばらばらになってしまうおそれがある。よって、上記実施形態のようにマスク３０５を取り去り、エッチングストップ層を形成しなおす方が好ましい。この場合、溝３０７の底面や壁面にもエッチングストップ層を形成することができ、エッチングストップ層に導電性材料を用いれば、上述したようにバイアス電圧をかけ易くなるので好ましい。
　また、ＤＴＭの場合について説明したが、これに限定されない。例えば、記録磁性層３０４が点在するＢＰＭの凹凸パターンに埋め込み層２０８を形成する場合にも本発明を適用できる。
　本発明は、例示した基板処理装置（マグネトロンスパッタリング装置）のみならず、ドライエッチング装置、プラズマアッシャ装置、ＣＶＤ装置及び液晶ディスプレイ製造装置等のプラズマ処理装置に応用して適用可能である。
　また、本発明のイオンビーム発生装置を製造に用いることが可能な電子デバイスとしては、半導体、磁気記録媒体などが挙げられる。
　１，１ａ，１ｂ：イオンビーム発生装置、２，２ａ，２ｂ：放電槽、７，７１，７２，７３：引出し電極、２０：基板ホルダ、３０：回転機構（回転駆動部）、３１：シャフト（回転支持部材）、３４：絶縁体ブロック、７４，７５，７６，７７：傾斜部

Claims (8)

  1. 　プラズマを発生するための放電槽と、
    　被照射面に対して傾斜して配置された傾斜部を有し、かつ前記放電槽で発生されたイオンを引き出す引出し電極と、
    　前記引出し電極部を回転させる回転駆動部と、
    を備えることを特徴とするイオンビーム発生装置。
  2. 　前記回転駆動部と前記引出し電極とを連結するための回転支持部材を有し、
    　前記放電槽の内部には前記回転支持部材の周囲に設けられた絶縁体ブロックを有することを特徴とする請求項１に記載のイオンビーム発生装置。
  3. 　前記回転支持部材は、回転しながら前記引出し電極へ外部電力を供給するための回転電力導入機構を有することを特徴とする請求項２に記載のイオンビーム発生装置。
  4. 　前記引出し電極は、該引出し電極の回転軸に対して、対称に構成されていることを特徴とする請求項１に記載のイオンビーム発生装置。
  5. 　前記引出し電極は、該引出し電極の回転軸に対して、非対称に構成されていることを特徴とする請求項１に記載のイオンビーム発生装置。
  6. 　前記引出し電極は、被照射面に対して対向して設けられ、かつイオンが照射されない非照射部を有することを特徴とする請求項１に記載のイオンビーム発生装置。
  7. 　基板を保持する基板ホルダを有し、
    　前記基板の両面に対して、対向して請求項１に記載のイオンビーム発生装置が設けられていることを特徴とする基板処理装置。
  8. 　プラズマを発生するための放電槽と、
    　被照射面に対して傾斜して配置された傾斜部を有し、かつ前記放電槽で発生されたイオンを引き出す引出し電極と、
    　前記引出し電極部を回転させる回転駆動部と、
    を備えたイオンビーム発生装置を用いた電子デバイスの製造方法であって、
    　前記引出し電極の傾斜部に対して、基板の表面を傾斜させて配置する基板配置工程と、　前記引出し電極の傾斜部からイオンを引き出して前記基板に照射する照射工程と、
    　前記引出し電極を回転させる回転工程とを含むことを特徴とする電子デバイスの製造方法。
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