WO2011111343A1 - イオンビーム発生装置及びこれを用いた基板処理装置と電子デバイスの製造方法 - Google Patents

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ion beam
dispersion
substrate
dispersion electrode
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PCT/JP2011/001249
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裕久 平柳
歩 三好
アインシタイン ノエル アバラ
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キヤノンアネルバ株式会社
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    • G11B5/84—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing record carriers
    • G11B5/8404—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing record carriers manufacturing base layers
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
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    • H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
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    • H01J2237/12—Lenses electrostatic
    • H01J2237/1205—Microlenses

Definitions

  • the present invention relates to microfabrication of a semiconductor substrate or a magnetic disk substrate, an ion beam generator for performing microfabrication and surface flattening with high accuracy and uniformity, a substrate processing apparatus using such an apparatus, and And an electronic device manufacturing method using the apparatus.
  • Patent Document 1 discloses a multi-slot structure
  • Patent Document 2 discloses a tilted ion by a slit-shaped opening. A method for generating a beam is disclosed.
  • the ion beam extracted from the plasma chamber is bent in one direction by the grid structure, but the ion beam cannot be divided and distributed in different directions for irradiation.
  • the ion beam can be bent in one direction, but the ion beam cannot be divided and irradiated in different directions. Therefore, on the substrate, the incident direction of the ion beam is biased in a predetermined direction, and there is a problem that the incident direction and the incident amount are not uniform.
  • An object of the present invention is to provide an ion beam generating apparatus that can disperse an ion beam extracted from a plasma chamber to reduce the deviation of the direction of the ion beam incident on the substrate and can perform uniform substrate processing. And It is another object of the present invention to provide a substrate processing apparatus provided with such an ion beam generator and a method for manufacturing an electronic device using the ion beam generator.
  • a first aspect of the present invention is a discharge tank for generating plasma;
  • An extraction electrode having a plurality of openings for extracting ions generated in the discharge tank, and a plurality of openings disposed on the front surface of the extraction electrode for dispersing the ion beam extracted by the extraction electrode And an ion beam generator.
  • the second of the present invention is a substrate holder for holding the substrate;
  • an ion beam generator disposed opposite to the surface of the substrate is provided on each of both surfaces of the substrate, the substrate processing apparatus,
  • the ion beam generator is the ion beam generator of the present invention.
  • 3rd of this invention is a manufacturing method of the electronic device using the ion beam generator of the said this invention, Comprising: Generating plasma in the discharge vessel; Applying a voltage to the extraction electrode to extract an ion beam from the plasma in the discharge vessel; Generating an electric field on the dispersion electrode and dispersing the ion beam; Performing a surface treatment of the substrate with the dispersed ion beam; It is characterized by including.
  • the ion beam generator of the present invention is provided with a dispersion electrode to disperse the ion beam extracted from the plasma chamber in multiple directions, so that a uniform ion beam with no deviation in the incident direction with respect to the entire surface of the substrate to be processed is obtained. Can be irradiated. 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 a cross-sectional schematic diagram which shows the detail of the ion beam generator of the substrate processing apparatus of FIG. It is the perspective view and top view for demonstrating the detailed structure of the extraction electrode and dispersion electrode of the ion beam generator of this invention. It is sectional drawing explaining the detailed structure of the extraction electrode and dispersion electrode of the ion beam generator of this invention. It is sectional drawing and top view explaining 1st Embodiment of the dispersion
  • FIG. 7 is a top view of the first dispersion electrode shown in FIG. 6. It is sectional drawing and a perspective view for demonstrating the electric field formed in the projection part vicinity of the dispersion
  • FIG. 7 is a cross-sectional view for explaining an electric field formed when the second dispersion electrode is set to a floating potential in the dispersion electrode configuration shown in FIG. 6.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view for explaining an electric field formed when a resistance element is connected to a second dispersion electrode in the dispersion electrode configuration shown in FIG. 6. It is a cross-sectional schematic diagram for demonstrating 2nd Embodiment of the ion beam generator of this invention.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of an embodiment of a substrate processing apparatus according to the present invention as viewed from above.
  • a substrate processing apparatus 100 includes a substrate (wafer) W, first and second ion beam generators 1a and 1b arranged to face each other with the substrate W interposed therebetween, a control unit 101, and a counter. 103 and a computer interface 105.
  • the substrate W in this example is a substrate for a magnetic recording medium such as a hard disk, and generally has an opening 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.
  • Light weight Al (A5052) or the like is usually used for the slider member and the substrate holder.
  • the substrate holder 20 has a circular opening 20a into which a substrate is inserted at the center, and has a shape whose 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 opening of the substrate holder 20, and the support claws of the movable spring member 23 are arranged on the vertical line.
  • 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 is formed so as to penetrate the recessed 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. In this way, by inserting the substrate holder 20 into the groove of the slider member 10 and tightening the screw 13, the substrate holder 10 is pressed to the outside of the carrier and firmly fixed.
  • 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 moves by the interaction with the rotating magnet 40 disposed along the conveyance path.
  • a guide roller 41 for preventing the slider from being detached from the conveyance path and a roller 42 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 to irradiate an ion beam to a region between them, and a substrate W having an opening in the region is formed.
  • a substrate carrier for holding is disposed. In the configuration shown in FIG. 1, the ion beam irradiation surfaces of the first and second ion beam generators 1a and 1b and the processing surface of the substrate W are disposed so as to be substantially parallel.
  • the first ion beam generator 1a includes an RF (radio frequency) electrode 5a, a discharge tank 2a for generating plasma, and an extraction electrode 7a (electrode 71a from the plasma tank 2a side) as a mechanism for extracting ions in the plasma. 72a, 73a). Further, a dispersion electrode 30a for dispersing the ion beam extracted by the extraction electrode 7a is provided.
  • dispersion refers to dividing an ion beam in one direction into ion beams in a plurality of directions.
  • the extraction electrodes 71a, 72a, 73a and the dispersion electrode 30a are connected to voltage sources 81a, 82a, 83a, 84a so that they can be controlled independently.
  • a neutralizer 9a is installed in the vicinity of the extraction electrode 7a and the dispersion electrode 30a. The neutralizer 9a is configured to irradiate electrons in order to neutralize the ion beam emitted by the ion beam generator 1a.
  • a treatment gas such as argon (Ar) is supplied into the discharge tank 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 85a to the electrode 5a to generate plasma.
  • Ions in the plasma are extracted by the extraction electrode 7a, dispersed by the dispersion electrode 30a, and then irradiated onto the substrate W, and the surface of the substrate W is processed by the ion beam.
  • 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 electrically 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 counter 103 is connected to the control unit 101, counts the number of substrates processed by the ion beam generators 1a and 1b, and starts the cleaning process when the number reaches a specified number (for example, 1000).
  • the control unit 101 can be instructed.
  • the control unit 101 has a program memory for storing a program (software) for executing all control related to ion beam etching processing and substrate transfer processing and all control related to various additional functions.
  • a central processing control unit (CPU) of the computer reads out and executes a required program sequentially from the program memory.
  • Various storage media such as a hard disk, an optical disk, and a flash memory can be used for program storage management.
  • 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. Since the structures of the first and second ion beam generators 1a and 1b in FIG. 1 are the same, description will be made by appropriately omitting the branch codes a and b.
  • the ion beam generator 1 is provided with a discharge tank 2 for confining plasma.
  • 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 to generate plasma.
  • a dispersion electrode 30 for dispersing the direction of ions accelerated vertically by the extraction electrode 7 is disposed on the front surface of the extraction electrode 7.
  • the openings of the extraction electrodes 71, 72, and 73 are arranged at overlapping positions when projected onto each other. That is, the ion beam is drawn linearly through the overlapping openings.
  • the size of the opening of each extraction electrode may be different.
  • the opening 66 of the dispersion electrode 30 partially overlaps or does not completely overlap the position where the opening 76 of the extraction electrodes 71, 72, 73 is projected onto the dispersion electrode 30. So that they are open at different positions.
  • FIG. 4A is a perspective view showing the positional relationship between the extraction electrodes 71, 72, 73 and the dispersion electrode 30 of this example
  • FIG. 4B shows the position of the extraction electrodes 71, 72, 73 of this example
  • FIG. 6 is a top view in which the opening 76 and the opening 66 of the dispersion electrode 30 are overlapped and described.
  • the opening indicated by hatching in the drawing is the opening 76 of the extraction electrodes 71, 72, 73.
  • the openings 76 of the extraction electrodes 71, 72, 72 are arranged in a face-centered lattice pattern, and are arranged so as to have an alternate positional relationship with the openings 66 of the dispersion electrode 30.
  • an ion beam emitted from one opening 76a of the extraction electrodes 71, 72, 73 is ionized in a plurality of directions by an electric field formed in the vicinity of the opening 66 of the dispersion electrode 30. Disperse and bend. As a result, the ion beam is expanded to a region 68 including the four openings 66 on the dispersion electrode 30 and is emitted from one opening 66 included in the region 68 with an inclination angle.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view for explaining the emission direction of ions extracted from the dispersion electrode 30.
  • the ion beam 77 extracted substantially perpendicularly from the extraction electrodes 71, 72, 73 is divided in a plurality of directions by the electric field formed in the vicinity of the opening 66 of the dispersion electrode 30 and reaches the dispersion electrode 30 while being bent. .
  • ions that have reached the opening 66 of the dispersion electrode 30 pass through the opening 66 and are incident on the substrate W to be processed disposed on the side opposite to the extraction electrode 7 at an angle. This contributes to the etching process and flattening process of the surface.
  • FIG. 6 and 7 show the detailed configuration of an embodiment of the dispersion electrode 30 according to the present invention.
  • FIG. 6 is a side sectional view of the dispersion electrode 30 of this example
  • FIG. 7 is a top view of the first dispersion electrode 31 of this example viewed from the discharge tank 2 side.
  • the dispersion electrode 30 includes a first dispersion electrode 31, a second dispersion electrode 32, and a third dispersion electrode 33 in that order from the extraction electrode side.
  • a first insulator 34 that insulates the first dispersion electrode 31 and the second dispersion electrode 32 from each other and a second insulator 35 that insulates the second dispersion electrode 32 and the third dispersion electrode 33 from each other are laminated. ing.
  • the first dispersed electrode 31 has first openings 67 and second openings 31 a arranged alternately.
  • the second dispersion electrode 32 has a projection 36 and a third opening 32 a, and the projection 36 protrudes from the first opening 67 toward the extraction electrode 7, and the tip of the first dispersion electrode 31. It protrudes from the surface on the lead electrode 7 side.
  • the third opening 32 a of the second dispersion electrode 32 is opened so as to overlap the second opening 31 a of the first dispersion electrode 31.
  • a first insulator 34 is filled between the protrusion 36 of the second dispersion electrode 32 and the first dispersion electrode 31.
  • the third dispersion electrode 33 has a fourth opening 33a at a position overlapping the second opening 31a of the first dispersion electrode 31 and the third opening 32a of the second dispersion electrode, and these are aligned with each other.
  • the openings 66 of the dispersion electrode 30 are formed.
  • the first dispersion electrode 31 and the third dispersion electrode 33 are grounded, and a positive potential is applied to the second dispersion electrode 32.
  • FIG. 8A is a schematic cross-sectional view for explaining an electric field formed in the vicinity of the protrusion 36 of the dispersion electrode 30 in FIG. 6, and FIG. 8B is a perspective view thereof.
  • the electric field 46 is formed from the protrusion 36 toward the surface of the first dispersion electrode 31.
  • the ion beam 47 extracted from the extraction electrode 7 in a substantially straight line by the electric field 46 is dispersed around the protrusion 36, and an opening provided around the protrusion 36 as shown in FIG. Passing through 66, the substrate W is irradiated.
  • the electric field emitted from the second dispersion electrode 32 is confined (shielded) in the third dispersion electrode 33, so that the space between the dispersion electrode 30 and the substrate W is reduced. A leakage electric field that causes the ion beam 47 to be bent again in the space is prevented.
  • distribution electrode 33 were set as the earth voltage in this example, it is not limited to this.
  • the first dispersion electrode 31 and the third dispersion electrode 33 may have the same polarity or the same polarity with respect to the second dispersion electrode 32.
  • both the potentials of the first dispersion electrode 31 and the third dispersion electrode 33 may be simultaneously negative or positive with respect to the potential of the second dispersion electrode 32.
  • the ion beam can be set to a voltage that can be effectively extracted according to the voltage of the extraction electrode 7 and the substrate W.
  • the first and second insulators 34 and 35 are used as constituent elements. However, in order to insulate the first to third dispersed electrodes 31 to 33, these dispersed electrodes are separated from each other to form a space. Also good.
  • the second dispersion electrode 32 may be set to a floating voltage, and the second dispersion electrode 32 may be charged by ions incident on the protrusion 36 so that the voltage is self-generated.
  • FIG. 9 (A) is an initial state
  • (B) is a schematic cross-sectional view showing a state in which the second dispersion electrode 32 is sufficiently charged.
  • plasma is generated in the discharge chamber 2 using Ar gas, and positive ions are extracted from the extraction electrode 7.
  • FIG. 9A at the beginning of extraction, the ion beam 47 is uniformly incident on the protrusions 36 of the second dispersion electrode 32 and the first dispersion electrode 31 of the dispersion electrode 30.
  • the second dispersion electrode 32 is at a floating potential, so that positive charges of ions incident on the protrusions 36 are accumulated in the second dispersion electrode 32.
  • the positive charges of the ions incident on the first dispersion electrode 31 are neutralized because the first dispersion electrode 31 is grounded, and the first dispersion electrode 31 is maintained at the ground potential.
  • the electric charge accumulated in the second dispersion electrode 32 forms an electric field 46 with the first dispersion electrode 31 so as to repel the ion beam 47.
  • the ion beam 47 eventually cannot reach the protrusion 36, and the charge accumulation amount in the second dispersion electrode 32 depends on the density of the ion beam 47 and the acceleration voltage. Saturates at the charge amount determined by.
  • the ion beam 47 that has reached the vicinity of the protrusion 36 is dispersed, passes through the opening 66 formed in the vicinity of the protrusion 36, and enters the substrate W with an inclination.
  • FIG. 9B shows the charge accumulation, the shape of the electric field generated, and the ion beam dispersion state at this time. In other words, floating the second dispersion electrode 32 has the same effect as applying a voltage at which ions cannot reach the second dispersion electrode 32.
  • FIG. 10 is a conceptual diagram showing how the ion beam 47 is dispersed in a configuration in which a resistance element 49 is inserted between the second dispersion electrode 32 and the ground potential.
  • the second dispersion electrode 32 is charged by the charge of the positive ions that have flowed in through the protrusion 36, and at the same time has a positive potential due to this accumulated charge.
  • the ion beam 47 is dispersed and the amount of incident light on the protrusion 36 decreases.
  • the potential of the second dispersion electrode 32 rises electrons flow into the second dispersion electrode 32 through the resistance element 49 due to the potential difference from the ground potential, and the positive charge of the second dispersion electrode 32 is increased. To neutralize part of the.
  • the accumulated charge amount of the protrusion 36 and the second dispersion electrode 32 balances the positive charge flowing in by the ion beam 47 and the negative charge due to the electrons flowing in through the resistance element 49, so that the net charge There will be no inflow.
  • the potential of the protrusion 36 is lower than in the case of a complete floating potential.
  • the strength of the electric field 46 for dispersing the ion beam 47 can be reduced, and as a result, the dispersion of the ion beam 47 can be reduced.
  • the reason why the resistance element 49 is a variable resistance is that the potential of the second dispersion electrode 32 can be controlled, and the magnitude of dispersion of the ion beam 47 can be controlled.
  • FIG. 11 shows a second embodiment of the ion beam generator of the present invention.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view schematically showing configurations of the extraction electrode 7 and the dispersion electrode 30 of this example, and the same reference numerals are given to the same portions as those in FIG.
  • the openings 76 of the extraction electrode 7 and the openings 66 of the dispersion electrode 30 are alternately arranged at the same pitch.
  • This example is an example in which the density of the openings 66 of the dispersion electrode 30 is larger than the density of the openings 76 of the extraction electrode 7. That is, the size and pitch of the openings 66 of the dispersion electrode 30 in this example are very small compared to the size and arrangement pitch of the openings 76 of the extraction electrode, and a plurality of openings 66 are provided in the openings 76. Is configured to be arranged.
  • the dispersive electrode 30 of this example has the same configuration as the dispersive electrode 30 of the first embodiment, and is configured so that only the opening size, the protrusion size, and the arrangement pitch are different.
  • ions drawn vertically from one opening 76 of the extraction electrode 7 reach the vicinity of the openings 66 and the protrusions 36 of the plurality of dispersion electrodes 30.
  • the electric field is formed only in the vicinity of the protrusion 36, so that the ion beam that reaches the opening 66 goes straight without receiving the electric field, but the ion beam that reaches the vicinity of the protrusion 36 is bent by the electric field. It is done. As a result, it is possible to obtain an ion beam having a wide range of tilt direction components including vertical to tilted components.
  • the surface of the substrate W is processed by irradiating one surface (surface to be processed) of the substrate W from the first ion beam generator 1a. Similarly, the other processed surface of the substrate W is processed by irradiating the other processed surface of the substrate W with the ion beam from the second ion beam generator 1b.
  • the first and second ion beam generators 1a and 1b are each a distributed electrode that disperses the angle of the ion beam that is extracted vertically and the extraction electrodes 7a and 7b that extract ions vertically. 30a and 30b are configured. As a result, ions can be uniformly incident on the substrate W to be processed, and a predetermined process can be performed.
  • 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. 12 is a cross-sectional view schematically showing a step of finely processing a film deposited on the substrate into a predetermined shape by making an ion beam incident.
  • 12A and 12B show a processed shape when the ion beam is incident only from the vertical direction
  • FIGS. 12C and 12D show a case where the ion beam is tilted.
  • a photoresist 202 is formed in a predetermined shape by lithography on a processing target film 201 deposited on a processing target substrate W by sputtering or CVD.
  • the ion beam 203 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 ions generated by introducing a predetermined gas into the plasma source are accelerated by the extraction electrode, and etching is performed by irradiating the substrate with the ion beam.
  • 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 a beam having an ion incident angle of 0 ° is incident on the tapered sidewall, the ion incident angle on the sidewall 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 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. 12C), 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. 12D, the etching of the sidewall of the film 201 to be processed progresses, and a more vertical etching side surface is obtained.
  • the ion beam incident on the substrate W after being tilted is further dispersed by the dispersive electrode, so that the ion beam incident direction is not biased and the surface treatment can be performed uniformly and efficiently. it can.
  • FIG. 13 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.
  • FIG. 13 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) to (C) are schematic cross-sectional views showing processing steps by a conventional ion beam vertical incidence apparatus, and (D) to (F) use an oblique incidence ion beam generator. It is a cross-sectional schematic diagram which shows a process process.
  • FIGS. 13A and 13D after a layer 208 to be processed is formed on the substrate W to be processed in advance, fine processing is performed by etching using a lithography method. Etching is performed by an obliquely incident ion beam as shown in FIGS. 12 (A) and 12 (B), 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 exists and a portion where the pattern does not exist as shown in FIGS.
  • FIGS. 13B and 13C 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 having an ion incident angle of 15 ° is irradiated onto the side wall surface of the step.
  • 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 incident on the substrate W after being tilted is further dispersed by the dispersive electrode, so that the ion beam incident direction is not biased and the surface treatment can be performed uniformly and efficiently. it can.
  • 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 an unnecessary particle adhering to the substrate and significantly hindering the yield.
  • 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 beam generator of the present invention since the ion beam is dispersed in multiple directions, it is necessary to provide a substrate rotation mechanism or the like as described above to equalize the temporal average value of ion incident angle dispersion. There is no.
  • the ion beam generators 1a and 1b facing each other bend the vertical ion beam extracted from the extraction electrode 7 into ion beams in a plurality of directions.
  • Dispersion electrodes 30 for dispersion are provided.
  • a generator can be constructed.
  • 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. 14 is a schematic diagram of a discrete track media processing film forming apparatus, which is a manufacturing apparatus when a substrate processing apparatus provided with an 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. 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. 15 and FIG. 16 are cross-sectional views schematically showing a process of processing a laminated body by the manufacturing apparatus of this example.
  • FIG. 15A is a cross-sectional view of a stacked body 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. Paying attention to the treatment, the laminate formed on the other surface and the treatment to the laminate are omitted.
  • the laminate 300 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, A mask 305 and a resist layer 306 are provided.
  • DTM Discrete Track Media
  • Such a laminated body 300 is introduced into the manufacturing apparatus shown in FIG.
  • 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 304 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. 14 in this state. 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 stacked body 300 at this time is illustrated 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 304 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 concave portion of the recording magnetic layer 304 is formed as shown in FIG.
  • a buried layer 309 is formed on the surface of the groove 307.
  • 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 recording magnetic layer 304.
  • 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 300 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 is applied to the stacked body 300 and RF-sputtering is performed.
  • the bias voltage 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 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 that is the concave portion by using collimated sputtering or low-pressure remote sputtering, but by using the method of this example, the distance between the substrate 301 and the target can be shortened.
  • the device can be miniaturized.
  • 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. 14 shows the structure including the etching stop layer deposition chamber 116.
  • the surface after the embedded film formation is generally embedded on 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 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 electrode 73 voltage is +500 V or more
  • the electrode 72 voltage is ⁇ 500 V to ⁇ 2000 V
  • ICP inductively coupled plasma
  • the RF power during discharge is about 200 W.
  • FIG. 14 also shows a second etching chamber 119 for removing the etching stop layer (not shown).
  • This etching chamber is constituted by a mechanism that uses ICP plasma by a reactive gas and applies a bias such as DC, RF, and DC pulse to the carrier.
  • a DLC layer 310 is formed over 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 309 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.
  • 1, 1a, 1b ion beam generator, 2, 2a, 2b: discharge tank, 7, 71, 72, 73: extraction electrode, 20: substrate holder, 30, 30a, 30b: dispersion electrode, 31: first dispersion Electrode, 31a: second opening, 32: second dispersion electrode, 32a: third opening, 33: third dispersion electrode, 33a: fourth opening, 36: protrusion, 47: ion beam, 66: dispersion Opening of electrode, 67: First opening, 76: Opening of extraction electrode, 77: Ion beam

Landscapes

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Abstract

　プラズマチャンバから引き出したイオンビームを分散させて、基板上に入射するイオンビームの方向の偏りを少なくし、均一な基板処理が可能なイオンビーム発生装置を提供する。　放電槽２から引き出し電極７によって直線状に引き出したイオンビームを、引き出し電極７の全面に設けた分散電極３０によって複数の方向に分散し、分散電極３０に設けた複数の開口部６６より基板Ｗに向けて斜め入射させる。

Description

イオンビーム発生装置及びこれを用いた基板処理装置と電子デバイスの製造方法
　本発明は、半導体基板や磁気ディスク基板の微細加工に係わり、高精度且つ均一に微細加工や表面の平坦化加工を行うためのイオンビーム発生装置と、係る装置を用いてなる基板処理装置、及び、該装置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加工に係わり、高精度且つ均一に微細加工や表面の平坦化加工を行う技術としてイオンビーム発生装置を備えた基板処理装置がある。イオンビーム発生装置においては、目的とする加工に適したイオンビームを発生させる必要があり、例えば、特許文献１には、マルチスロット構造が開示され、特許文献２にはスリット状の開口により傾斜イオンビームを発生させる方法が開示されている。
特表平１１－５０３５６０号公報 特開２００６－１９０９７０号公報
　しかしながら、特許文献１の装置では、プラズマチャンバから引き出されたイオンビームは、グリッド構造によって一方向には屈曲するが、イオンビームを分割して、それぞれ異なる方向に分散させて照射することができない。また、特許文献２の装置においても同様に、イオンビームを一方向に屈曲することはできるが、イオンビームを複数に分割して、それぞれ異なる方向に分散させて照射することができない。そのため、基板上では、イオンビームの入射方向が所定の方向に偏っていて、入射方向や入射量が不均一であるという問題点があった。
　本発明の課題は、プラズマチャンバから引き出したイオンビームを分散させて、基板上に入射するイオンビームの方向の偏りを少なくし、均一な基板処理が可能なイオンビーム発生装置を提供することを目的とする。さらに本発明では、係るイオンビーム発生装置を備えた基板処理装置と該イオンビーム発生装置による電子デバイスの製造方法を提供することも課題とする。
　本発明の第１は、プラズマを発生するための放電槽と、
前記放電槽で発生させたイオンを引き出すための複数の開口部を有する引き出し電極と、前記引き出し電極の前面に配置され、前記引き出し電極によって引き出されたイオンビームを分散させるための、複数の開口部を有する分散電極と、を有することを特徴とするイオンビーム発生装置である。
　本発明の第２は、基板を保持するための基板ホルダと、
前記基板ホルダに基板を保持した際に、該基板の表面に対向して配置されたイオンビーム発生装置を、該基板の両面に対してそれぞれ設けた基板処理装置であって、
前記イオンビーム発生装置が、前記本発明のイオンビーム発生装置であることを特徴とする。
　本発明の第３は、前記本発明の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、
　前記放電槽内にプラズマを発生させる工程と、
　前記引き出し電極に電圧を印加して、前記放電槽内のプラズマからイオンビームを引き出す工程と、
　前記分散電極に電界を発生させ、前記イオンビームを分散させる工程と、
　前記分散されたイオンビームにより、基板の表面処理を行う工程と、
を含むことを特徴とする。
　本発明のイオンビーム発生装置は、分散電極を備えることにより、プラズマチャンバから引き出したイオンビームを多方向に分散させ、被処理基板全面に対して、入射方向に偏りが無く、均一なイオンビームを照射することができる。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。 図１の基板処理装置のイオンビーム発生装置の詳細を示す断面模式図である。 本発明のイオンビーム発生装置の引き出し電極と分散電極の詳細構成を説明するための斜視図及び上面図である。 本発明のイオンビーム発生装置の引き出し電極と分散電極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分散電極構成の第１の実施形態を説明する断面図と平面図である。 図６に示した第１分散電極の上面図である。 図６に示した分散電極構成の突起部付近に形成される電界を説明するための断面図及び斜視図である。 図６に示した分散電極構成において第２分散電極をフローティング電位に設定した場合に形成される電界を説明するための断面図である。 図６に示した分散電極構成において第２分散電極に抵抗素子を接続した場合に形成される電界を説明するための断面図である。 本発明のイオンビーム発生装置の第２の実施形態を説明するための断面模式図である。 斜め入射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断面模式図である。 斜め入射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断面模式図である。 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１４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１４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、本発明は本例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について説明する。図１は、本発明の基板処理装置の一実施形態を上から見た構成を模式的に示す図である。図１に示すように、基板処理装置１００は、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、例えば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に示された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模式的に示す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。スライダ部材及び基板ホルダには、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２０の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り、より均等に３本の支持爪で基板を保持することができる。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、先端部は、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１０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１０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、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４０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４１や、倒れを防止するためのローラ４２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、該領域に開口を有する基板Ｗを保持する基板キャリアが配置される。図１に示す構成では、第１及び第２のイオンビーム発生装置１ａ，１ｂのイオンビームの照射面と基板Ｗの処理面は、略平行になるように配置されている。
　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き出し電極７ａ（プラズマ槽２ａ側から電極７１ａ、７２ａ、７３ａ）と、を備えている。さらに、引き出し電極７ａで引き出されたイオンビームを分散させるための分散電極３０ａとを備えている。ここで、分散とは、一方向のイオンビームを、複数方向のイオンビームに分割することを言う。引き出し電極７１ａ，７２ａ，７３ａ及び分散電極３０ａは、それぞれ独立に制御可能なように電圧源８１ａ，８２ａ，８３ａ，８４ａと接続されている。引き出し電極７ａ及び分散電極３０ａ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８５ａ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、引き出し電極７ａにより引き出され、分散電極３０ａで分散された後、基板Ｗに照射され、基板Ｗの表面がイオンビームによって処理される。
　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と電気的に接続されており、それぞれの電圧源８ａ，８ｂを制御している。カウンタ１０３は、制御部１０１と接続されており、イオンビーム発生装置１ａ，１ｂにより処理された基板数をカウントして、規定数（例えば、１０００枚）に達したら、クリーニング処理を開始するように制御部１０１に指示できるように構成されている。特に、制御部１０１は、イオンビームエッチング処理及び基板の搬送処理などに関する一切の制御や各種付加機能に関する一切の制御を実行するためのプログラム（ソフトウェア）を格納するプログラムメモリを有しており、マイクロコンピュータの中央演算制御部（ＣＰＵ）がプログラムメモリから逐次所要のプログラムを読み出して実行するようになっている。また、プログラムの保存管理にハードディスク、光ディスク、フラッシュメモリ等の各種記憶媒体を用いることができる。
　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及び図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。尚、図１の第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、プラズマが生成される。
　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き出し、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き出し電極７が配置されている。そして、引き出し電極７の前面には、引き出し電極７により垂直に加速されたイオンの方向を分散させるための分散電極３０が配置されている。
　次に、引き出し電極７の開口部７６と分散電極３０の開口部６６の位置関係について説明する。図３に示したように、引き出し電極７１，７２，７３のそれぞれの開口部は、お互いに投影した場合、重なる位置に配置されている。つまり、イオンビームは、重なり合った各開口部を通じて直線的に引き出される。各引き出し電極の開口部のサイズは異なっていても良い。
　一方、本例において、分散電極３０の開口部６６は、引き出し電極７１，７２，７３の開口部７６を分散電極３０に投影した位置に対し、その一部のみが重なり合う、もしくは完全に重なり合わないように、異なる位置に開口している。
　図４に具体的に示す。図４中（Ａ）は本例の引き出し電極７１，７２，７３と分散電極３０との位置関係を示す斜視図であり、図４（Ｂ）は、本例の引き出し電極７１，７２，７３の開口部７６と分散電極３０の開口部６６とを重ねて記載した上面図である。図４において、図中の斜線のハッチングで示す開口部が引き出し電極７１，７２，７３の開口部７６である。本例において、引き出し電極７１，７２，７２の開口部７６は、面心格子状に配列されており、分散電極３０の開口部６６とは互い違いの位置関係となるように配列されている。図４（Ａ）に示すように、引き出し電極７１，７２，７３の１つの開口部７６ａより出射したイオンビームは、分散電極３０の開口部６６近傍に形成された電界により、複数方向のイオンビームに分散して、屈曲する。その結果、分散電極３０上の４つの開口部６６を含む領域６８に広げられ、領域６８に含まれる１つの開口部６６より出射するイオンビームは傾斜角を持って出射されることになる。
　図５は、分散電極３０から引き出されるイオンの出射方向を説明するための概略断面図である。引き出し電極７１，７２，７３より概垂直に引き出されたイオンビーム７７は、分散電極３０の開口部６６近傍に形成された電界により、複数の方向に分割され、屈曲しながら分散電極３０に到達する。この時、分散電極３０の開口部６６に到達したイオンは、開口部６６を抜けて、引き出し電極７と相対する側に配置された被処理基板Ｗに対して傾斜して入射し、被処理基板の表面のエッチング加工や平坦化加工に寄与する。また、イオンを有効に屈曲させるためには、分散電極３０付近のみで屈曲するように開口部６６付近のみに強い電界が存在することが望ましい。
　図６、図７に本発明に係る分散電極３０の一実施形態の詳細な構成を示す。図６は、本例の分散電極３０の側断面図であり、図７は、放電槽２側から見た本例の第１分散電極３１の上面図である。
　本例では、図６に示すように分散電極３０は、第１分散電極３１、第２分散電極３２、及び第３分散電極３３を、引き出し電極側から当該順に備えている。そして、第１分散電極３１と第２分散電極３２を互いに絶縁する第１絶縁体３４、及び第２分散電極３２と第３分散電極３３を互いに絶縁する第２絶縁体３５が積層して構成されている。
　図６及び図７に示すように、第１分散電極３１には、第１開口部６７と第２開口部３１ａとが交互に配置されている。第２分散電極３２は、突起部３６と第３開口部３２ａを有し、該突起部３６は先端が第１開口部６７から引き出し電極７に向かって突き出し、該先端は第１分散電極３１の面よりも引き出し電極７側に突設している。第２分散電極３２の第３開口部３２ａは第１分散電極３１の第２開口部３１ａに重なって開口している。そして、第２分散電極３２の突起部３６と、第１分散電極３１との間には、第１絶縁体３４が充填されている。
　また、第３分散電極３３には、第１分散電極３１の第２開口部３１ａと、第２分散電極の第３開口部３２ａと重なる位置に第４開口部３３ａを開口し、これらが互いに整合して配置され、分散電極３０の開口部６６を形成している。
　尚、第１分散電極３１と第３分散電極３３は接地され、第２分散電極３２にはプラスの電位が印加されている。
　図８を用い、分散電極３０付近に発生する電界について説明する。図８中、（Ａ）は図６の分散電極３０の突起部３６付近に形成される電界を説明するための断面模式図であり、（Ｂ）はその斜視図である。
　上述したように、第２分散電極３２の突起部３６には、プラスの電位が印加され、その周辺の第１分散電極３１は接地されているので、図８（Ａ）、（Ｂ）に示すように突起部３６から第１分散電極３１の面に向けて、電界４６が形成される。この電界４６により、引き出し電極７から略直線状に引き出されたイオンビーム４７は、突起部３６の周囲に分散され、図８（Ａ）に示すように突起部３６の周囲に設けられた開口部６６を通過して、基板Ｗに照射される。
　また、本例では、第３分散電極３３を設けることにより、第２分散電極３２から出た電界を第３分散電極３３に閉じ込める（遮蔽する）ことで、分散電極３０と基板Ｗとの間の空間でイオンビーム４７を再度屈曲させる漏洩電界を防止している。
　尚、本例では第１分散電極３１、及び第３分散電極３３はアース電圧としたが、これに限定されるものではない。本発明においては、第１分散電極３１及び第３分散電極３３が同一極性、或いは、第２分散電極３２に対して同一極性であれば良い。即ち、第２分散電極３２の電位に対して、第１分散電極３１及び第３分散電極３３の両電位が同時にマイナス或いはプラスになればよい。本例においては、引き出し電極７や基板Ｗの電圧に応じイオンビームを有効に引き出せる電圧に設定することができる。
　本例では第１、第２絶縁体３４，３５を構成要素としたが、第１乃至第３分散電極３１乃至３３を絶縁するためには、これら分散電極が互いに離間して空間を形成してもよい。
　また、第２分散電極３２をフローティング電圧とし、突起部３６に入射するイオンにより、第２分散電極３２を帯電させて、電圧が自己発生するように構成することもできる。図９にその様子を示す。図９中、（Ａ）は初期状態、（Ｂ）は第２分散電極３２が充分に帯電した状態を示す断面模式図である。例えばＡｒガスを使用して放電槽２にプラズマを発生させ、プラスのイオンを引き出し電極７より引き出す。図９（Ａ）に示すように、引き出しを開始した当初、イオンビーム４７は分散電極３０の第２分散電極３２の突起部３６や第１分散電極３１に一様に入射する。イオンの引き出し経過時間が進むにつれ、第２分散電極３２はフローティング電位であるので、突起部３６へ入射したイオンのプラスの電荷は、第２分散電極３２に蓄積していくことになる。一方、第１分散電極３１へ入射したイオンのプラスの電荷は第１分散電極３１が接地されているため、中和され、第１分散電極３１は接地電位が維持される。第２分散電極３２に蓄積された電荷は、イオンビーム４７を反発するように第１分散電極３１との間で電界４６を形成する。第２分散電極３２への電荷の蓄積が進むと、最終的にはイオンビーム４７は突起部３６に到達できなくなり、第２分散電極３２の電荷の蓄積量は、イオンビーム４７の密度と加速電圧で決定される電荷量にて飽和する。これにより突起部３６近傍に到達したイオンビーム４７は分散され、突起部３６近傍に形成された開口部６６を通過して基板Ｗに傾斜して入射する。この時の電荷の蓄積、発生する電界の形状及びイオンビームの分散の状態を図９（Ｂ）に示した。即ち、第２分散電極３２をフローティングにすることは、第２分散電極３２にイオンが到達できない電圧を印加することと同様な効果を持っている。
　さらに、完全なフローティング電圧でなくとも所定の抵抗を持つ抵抗素子を第２分散電極３２と接地電位との間に挿入することで第２分散電極３２の電圧を制御し、イオンビームの分散の大きさを制御することも可能である。図１０は第２分散電極３２と接地電位との間に抵抗素子４９を挿入した構成におけるイオンビーム４７の分散の仕方を示す概念図である。前述の通り、第２分散電極３２は突起部３６を介して流入したプラスのイオンの電荷により帯電すると同時にこの蓄積電荷によりプラスの電位となる。第２分散電極３２の電位が上昇すると、イオンビーム４７は分散され、突起部３６への入射量は減少する。一方、第２分散電極３２の電位が上昇すると、接地電位との間の電位差により抵抗素子４９を介して電子が第２分散電極３２に流入するようになり、第２分散電極３２のプラスの電荷の一部を中和する。定常状態では突起部３６及び第２分散電極３２の蓄積電荷量はイオンビーム４７により流入するプラスの電荷と、抵抗素子４９を介して流入する電子によるマイナスの電荷がバランスして、正味の電荷の流入が無い状態となる。この時の突起部３６の電位は、完全なフローティング電位の場合よりも低くなる。このようにすることでイオンビーム４７を分散させる電界４６の強度を弱くすることができ、この結果、イオンビーム４７の分散を小さくすることができる。抵抗素子４９を、可変抵抗とした理由は、第２分散電極３２の電位の制御が可能となるためであり、イオンビーム４７の分散の大きさを制御することができるためである。
　図１１に本発明のイオンビーム発生装置の第２の実施形態を示す。図１１は本例の引出し電極７と分散電極３０の構成を模式的に示す断面図であり、図６と同じ部位には同じ符号を示した。
　上述した第１の実施形態では、引き出し電極７の開口部７６と、分散電極３０の開口部６６とが、同じピッチで、且つ互い違いに配置している例を示した。本例は、引き出し電極７の開口部７６の密度に対して、分散電極３０の開口部６６の密度が大きくなるように構成した例である。即ち、本例における分散電極３０の開口部６６のサイズ及びピッチは、引き出し電極の開口部７６のサイズ及び配列のピッチに比べ、非常に小さく構成され、開口部７６内に、複数の開口部６６が配置する構成となっている。尚、本例の分散電極３０は、第１の実施形態の分散電極３０と同様な構成を有し、開口部サイズ、突起部サイズ、配列ピッチのみ異なるように構成されている。
　この配置において引き出し電極７の１つの開口部７６から垂直に引き出されたイオンは、複数の分散電極３０の開口部６６及び突起部３６付近に到達する。分散電極３０において電界は突起部３６近傍のみに形成されるため、開口部６６に到達するイオンビームは電界を受けずにそのまま直進するが、突起部３６近傍に到達するイオンビームは電界により屈曲させられる。その結果、垂直から傾斜した成分までを含む広範囲な傾斜方向成分を持つイオンビームを得ることができる。
　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の他方の被処理面が処理される。
　本例の基板処理装置１００では、第１、第２のイオンビーム発生装置１ａ、１ｂには各々イオンを垂直に引き出す引き出し電極７ａ，７ｂと垂直に引き出されたイオンビームの角度を分散させる分散電極３０ａ，３０ｂが構成されている。これにより被処理基板Ｗにイオンを均一に斜め入射させ所定の処理を行うことが出来る。
　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１２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。図１２（Ａ）、（Ｂ）はイオンビームを垂直方向のみから入射させた場合の加工形状を、（Ｃ）、（Ｄ）はイオンビームを傾けた場合を示す。図１２（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する。これをマスクとして前記イオンビーム発生装置よりイオンビーム２０３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き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１２（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入射角が０°のビームを入射させた場合、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、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１２（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１２（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、傾斜させて基板Ｗに入射させるイオンビームをさらに分散電極によって分散しているため、イオンビームの入射方向に偏りがなく、均一に効率良く表面処理を行うことができる。
　図１３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１３中、（Ａ）乃至（Ｃ）は従来のイオンビームを垂直入射させる装置による加工工程を示す断面模式図であり、（Ｄ）乃至（Ｆ）は斜め入射のイオンビーム発生装置を用いた加工工程を示す断面模式図である。
　図１３（Ａ）、（Ｄ）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１２（Ａ）、（Ｂ）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１３（Ａ）、（Ｄ）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１３（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１３（Ｅ）、（Ｆ）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が１５°の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、傾斜させて基板Ｗに入射させるイオンビームをさらに分散電極によって分散しているため、イオンビームの入射方向に偏りがなく、均一に効率良く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、イオンビームを多方向に分散させているため、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、引き出し電極７から引き出された垂直なイオンビームを屈曲させて、複数の方向のイオンビームに分散させる分散電極３０を設けている。これにより、多方向に傾斜したイオンビームを被処理基板Ｗに照射させることで、よりパターン精度の高いエッチング加工や凹凸の平坦化を行うための小型でパーティクルの発生を抑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１４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１４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１４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１５，図１６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１５（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１５、図１６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３００は、図１５（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３００を図１４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３０４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１４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１４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１５（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１５（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３０４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１５（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１６（Ａ）乃至（Ｄ）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１５（Ｄ）に示すように、積層体３００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１６（Ａ）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、記録磁性層３０４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３００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が、本例の方法を用いることで、基板３０１とターゲットの距離を短くすることができ、装置を小型化できる。
　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１４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１６（Ａ）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１６（Ｂ）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て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。
　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、電極７３の電圧を＋５００Ｖ以上、電極７２の電圧を－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１６（Ｃ）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１４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１６（Ｄ）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３０９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：引き出し電極、２０：基板ホルダ、３０，３０ａ，３０ｂ：分散電極、３１：第１分散電極、３１ａ：第２開口部、３２：第２分散電極、３２ａ：第３開口部、３３：第３分散電極、３３ａ：第４開口部、３６：突起部、４７：イオンビーム、６６：分散電極の開口部、６７：第１開口部、７６：引き出し電極の開口部、７７：イオンビーム

Claims (8)

  1. 　プラズマを発生するための放電槽と、
    前記放電槽で発生させたイオンを引き出すための複数の開口部を有する引き出し電極と、前記引き出し電極の前面に配置され、前記引き出し電極によって引き出されたイオンビームを分散させるための、複数の開口部を有する分散電極と、を有することを特徴とするイオンビーム発生装置。
  2. 　前記分散電極は、前記引き出し電極側から順に、互いに離間して配置された第１分散電極及び第２分散電極からなり、
    前記第１分散電極は、互いに隣接して設けられた複数の第１開口部及び第２開口部を有し、
    前記第２分散電極は、前記第１分散電極の第１開口部より引き出し電極に向けて先端が突き出した突起部、及び、前記第１分散電極の第２開口部に重なる第３開口部を有し、
    前記第１分散電極の第２開口部と第２分散電極の第３開口部とで分散電極の開口部が形成されており、
    前記第２分散電極の電位は、前記第１分散電極の電位と異なる電位に設定され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. 　前記分散電極は、さらに、前記第２分散電極の前面に、第２分散電極とは互いに離間して配置された第３分散電極を有し、
    前記第３分散電極は、前記第１分散電極の第２開口部及び第２分散電極の第３開口部に重なる第４開口部を有すると共に、前記第２分散電極の電位と異なる電位に設定され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. 　前記第１分散電極及び第３分散電極に印加される電圧が同一極性、或いは第２分散電極に対して同一極性であり、第１分散電極及び第３分散電極によって、第２分散電極によって生じた電界を遮蔽することを特徴とする請求項３に記載のイオンビーム発生装置。
  5. 　前記引き出し電極の開口部を、前記第１分散電極に投影した際に、前記引き出し電極の開口部と前記第１分散電極の第２開口部が互いに一部のみ重なり合う、又は完全に重なり合わないように配置されていることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載のイオンビーム発生装置。
  6. 　前記分散電極の開口部の密度が前記引き出し電極の開口部の密度に比べ大きいことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載のイオンビーム発生装置。
  7. 　基板を保持するための基板ホルダと、
    前記基板ホルダに基板を保持した際に、該基板の表面に対向して配置されたイオンビーム発生装置を、該基板の両面に対してそれぞれ設けた基板処理装置であって、
    前記イオンビーム発生装置が、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のイオンビーム発生装置であることを特徴とする基板処理装置。
  8. 　請求項１乃至６のいずれか１項に記載の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、
    　前記放電槽内にプラズマを発生させる工程と、
    　前記引き出し電極に電圧を印加して、前記放電槽内のプラズマからイオンビームを引き出す工程と、
    　前記分散電極に電界を発生させ、前記イオンビームを分散させる工程と、
    　前記分散されたイオンビームにより、基板の表面処理を行う工程と、
    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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