体8的电流来改变等离子体的密度分布。具体地，等离子体密度分布的调整使用螺线管作为电磁体8，并且该螺线管被安装成如图2所示围绕钟罩的外周。螺线管连接至未示出的DC电源。在电流流向螺线管的情况下，螺线管根据安培环路定律(Απιρ?Γθ’s circuital law)来产生磁场，并且形成可以使电子呈同心圆状从等离子体生成部的中心向外侧飞散的磁力线。在向螺线管供给小电流的情况下，等离子体密度趋于在中心处变高。在流向螺线管的电流的值增加时，使等离子体密度分布以向外扩散的方式平坦化。通过使用原子力显微镜、光学测量或扫描电子显微镜等来针对基板面内的膜厚度分布趋势分析另一装置所加工的精细图案，并且基于该分析结果来调整流向电磁体8的电流。例如，考虑RIE加工后的精细图案在基板的中央部处的膜厚度大，并且在基板的外周部处的膜厚度小。在这种情况下，以中心处的等离子体密度可以较高而外周部处的等离子体密度可以较低的方式对流向电磁体的电流进行调整。由于与等离子体密度成比例地确定栅网9所引出的离子束中的粒子数量，因此离子密度高的中心部处的蚀刻速率高。这样，可以通过将本发明与使用其它蚀刻方法的蚀刻处理进行组合来校正精细图案的加工之后的偏差。图2所示的电磁体8是单独设置的。作为代替，可以向电磁体8的外侧添加电磁体，并且可以通过使用内侧和外侧的多个电磁体之间的相互作用来调整等离子体密度。
[0127]第七实施方式
[0128]在本发明的实施方式中，在改变入射角度的同时进行蚀刻。该蚀刻使得能够从多个方向去除再沉积膜，并且提高裁切效果。在本实施方式中，使载置在基板保持件上的基板11定位成相对于栅网9倾斜，以使得可以使离子束的入射角度与图案槽对准。另外，在使基板的倾斜角度改变(例如，倾斜角度从30°改变为20° )的同时，向该基板照射离子束。通过改变基板的倾斜角度，离子束的入射角度改变，从而使得更容易对图案的侧壁和槽的底部进行裁切。
[0129]通过使用图16A和16B来提供更详细说明。图16A示出离子束按预定倾斜入射到基板11上的状态。在图16B中，相比图16A的离子束，在更垂直于基板11的方向上进行离子束的照射。在更垂直的方向上照射离子束，使得能够以与图16A的离子束的角度不同的角度对元件J进行蚀刻。更具体地，在本实施方式中，在基板11保持处于第一倾斜角度(例如，图16A的状态)的情况下，开始离子束照射。然后，在基板11进行了预定次数的转动之后，基板改变为以不同于第一倾斜角度的第二倾斜角度进行保持(例如，图16B的状态)，并且连续进行离子束照射。要切换的倾斜角度不限于两个，而且可以是三个以上。
[0130]此外，还进行来自更垂直的方向的离子束照射，以使得如上述实施方式那样，来自图案槽的延伸方向的离子束照射量可以变大。如图16B所示，这样使得能够对元件J的侧壁高效地照射离子束。更具体地，在图16A的状态下，离子束从几乎平行于元件J的侧壁的方向入射，并且利用邻接元件来限制从与元件J的侧壁垂直的方向的入射。另一方面，在图16B的状态下，离子束的入射角度更加垂直，因此可以增加来自与元件J的侧壁垂直的方向的离子束入射量。此外，通过增加来自图案槽的延伸方向的离子束的照射量，可以使来自与元件J的侧壁垂直的方向的离子束的入射量大于来自其它方向的离子束的入射量。结果，可以进行高效裁切。基板的倾斜在预定次数的转动期间可以是固定的，或者可以通过切换基板来按较短的间隔进行切换。
[0131]第八实施方式
[0132]上述第七实施方式示出在使基板11转动了预定次数以上之后改变基板I相对于栅网9的倾斜角度的模式。
[0133]相比之下，在本实施方式中，连同第一实施方式中的基板11的转动速度一起，改变基板11相对于栅网9的倾斜角度。以下通过使用图19来详细说明本实施方式。
[0134]图19示出基板11的转动速度根据其转动位置如何改变。另外，基板11相对于栅网9的倾斜角度Φ以40°作为基准在20°?60°的范围内改变。优选地，Φ在基板11的转动速度变为最低的情况下变为最大，并且在基板11的转动速度变为最高的情况下变为最小。通过进行这种控制，在离子束沿着基板11的图案槽入射的情况下，蚀刻可以高效地去除附着至元件的侧壁的再沉积膜等。另一方面，在难以进行离子束的入射的状态下，使离子束以更接近垂直的角度入射，由此可以在抑制邻接元件的阴影的影响的同时进行蚀刻。
[0135]第九实施方式
[0136]第二实施方式示出通过使转动停止时间相对于基板的相位以正弦函数的形式改变来使入射到基板上的离子束的能量以正弦函数的形式改变的情况。相比之下，在本实施方式中，仅在栅网9位于图案槽的延伸方向的附近的状态下才停止基板转动。
[0137]图21示出基板11的转动停止时间根据转动位置如何改变。在本实施方式中，基板转动以栅网9位于图案槽的延伸方向上的转动角0°、90°、180°和270°附近的预定转动角停止。在照射了固定时间段的离子束之后，再次开始基板转动。在真实情况中，元件分离之后的TMR元件的侧壁相对于基板具有特定倾斜角，并且入射到基板上的离子束发散。由于该原因，即使在实现本实施方式的情况下，也可以向元件的侧壁上的再沉积膜照射离子束。
[0138]可以进一步将仅在栅网9位于图案槽的延伸方向的情况下基板的转动的停止与如第三实施方式或第四实施方式所述的离子束的照射量或离子束的电压的变化组合。在这种情况下，仅在栅网9位于图案槽的延伸方向的情况下，使入射到基板上的离子束的能量变大，否则使离子束的能量变小。
[0139]此外，本实施方式可以与如第一实施方式那样的转动速度的变化相组合、或者可以与如第七实施方式或第八实施方式那样的基板的倾斜角度的变化相组合。
[0140]此外，在栅网9位于图案槽的延伸方向的附近的状态下，可以在略微改变基板保持件10的转动相位的同时进行离子束蚀刻。例如，在基板转动在转动角0°、90°、180°和270°附近的各个预定转动角处停止之后，可以在使基板保持件10的转动角在预定转动角的± 10°的范围内进行振动的情况下向基板11照射离子束。伴随有基板保持件10的微小移动的这种处理使得能够对基板的表面进行更加均匀地加工。
[0141]可以在没有背离本发明的精神的范围内对以上本发明的各实施方式进行各种改变。
[0142]除以上所示的长方体形状的图案以纵横两端彼此对齐的状态排列、以使得图案槽以垂直角度彼此交叉以外，上述各实施方式还可应用于如图14所示的离散磁道介质或高宽比较大的线-空间形式、或者可应用于如图15所示的不仅采用正弦波形式还采用矩形波形式、三角波形式和梯形波形式等的任何形式的基板的处理面。
[0143]另外，上述各实施方式还可应用于如图20所示的以两端与倾斜方向对齐的状态排列的长方体形状的图案。在这种情况下，沿着图案槽的方向D以除垂直角度以外的预定角度彼此倾斜交叉。上述各实施方式不仅可用于长方体形状的图案而且还可用于圆柱形状的图案。
[0144]本发明的各实施方式除以上例示的MRAM所用的TMR元件以外，还可用于多个方面:诸如HDD用磁头、HDD用磁性记录介质、磁性传感器、薄膜太阳能电池、发光元件、压电元件和半导体元件的布线形成等。
【主权项】
1.一种离子束处理方法，用于通过使用利用栅网从等离子体源所引出的离子束来对基板保持件上载置的基板进行处理，所述离子束处理方法包括以下步骤: 在使位置相对于所述栅网倾斜的所述基板沿所述基板的面内方向转动的同时对所述基板进行离子束蚀刻的情况下，进行离子束处理，从而使从所述基板上所形成的图案槽的延伸方向侧入射的离子束的蚀刻量大于从其它方向侧入射的离子束的蚀刻量。
2.根据权利要求1所述的离子束处理方法，其特征在于，使所述基板的转动速度在所述栅网位于所述基板上所形成的图案槽的延伸方向侧的情况下慢于其它情况。
3.根据权利要求1所述的离子束处理方法，其特征在于，所述基板的转动涉及重复进行所述基板的转动和转动的停止，以及 使所述基板的转动停止时间在所述栅网位于所述基板上所形成的图案槽的延伸方向侧的情况下长于其它情况。
4.根据权利要求1所述的离子束处理方法，其特征在于，通过控制要施加至所述栅网的电压，使离子束的能量在所述栅网位于所述基板上所形成的图案槽的延伸方向侧的情况下高于其它情况。
5.根据权利要求1所述的离子束处理方法，其特征在于，通过控制要施加至所述等离子体源的电力，使离子束中的离子密度在所述栅网位于所述基板上所形成的图案槽的延伸方向侧的情况下高于其它情况。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的离子束处理方法，其特征在于，使离子束从所述基板上所形成的图案槽的延伸方向侧入射的情况下的所述基板相对于所述栅网的倾斜角度大于离子束从其它方向侧入射的情况下的所述基板相对于所述栅网的倾斜角度。
7.一种离子束处理装置，包括: 等离子体源； 栅网，其被配置为从所述等离子体源引出离子束； 基板保持件，其能够使基板相对于所述栅网倾斜而载置，并且能够沿所述基板的面内方向转动； 控制部，其被配置为控制所述基板保持件上的所述基板的转动；以及 位置检测部，其被配置为检测所述基板的转动位置， 其中，所述控制部基于所述位置检测部所获得的检测结果，使所述基板保持件的转动速度在所述栅网位于所述基板上所形成的图案槽的延伸方向侧的情况下慢于其它情况。
8.根据权利要求7所述的离子束处理装置，其特征在于， 所述控制部基于所述位置检测部所获得的检测结果，使所述栅网位于所述基板上所形成的图案槽的延伸方向侧的情况下的所述基板相对于所述栅网的倾斜角度大于所述栅网位于其它方向侧的情况下的所述基板相对于所述栅网的倾斜角度。
【专利摘要】本发明的目的是提供即使对于精细图案也可以抑制再沉积膜的沉积的离子束处理方法和离子束处理装置。根据本发明的一个实施方式，进行离子束处理，以使得从基板上所形成的图案槽的延伸方向侧入射的离子束的蚀刻量大于从其它方向侧入射的离子束的蚀刻量。由此，抑制了再沉积膜沉积在精细图案的槽的底部上，以使得能够对精细图案进行加工。
【IPC分类】G21K1-00, H01L21-8246, G21K5-04, H01L21-302, H05H1-46, H01L27-105
【公开号】CN104584196
【申请号】CN201380044482
【发明人】小平吉三, 竹内功, 中村美保子
【申请人】佳能安内华股份有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2013年3月14日
【公告号】DE112013003293T5, US20150090583, WO2014002336A1