(57)【要約】【課題】フィンＦＥＴの製造において、基板上に形成された半導体のフィンの側壁には一定のラフネスが存在する。このようなラフネスを有するフィンを用いた場合、各トランジスタ間の形状等に起因する特性のばらつきが問題となり得る。本発明は、フィンＦＥＴの製造においてフィンの形成後の側壁ラフネスをより簡便に低減し、デバイス特性を改善可能な製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】基板上に形成された半導体のフィンの側壁を、グリッドから引き出されたイオンビームによってエッチング処理を施すことで、側壁のラフネスを低減させる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィンＦＥＴの製造方法であって、
基板上に形成された半導体のフィンの側壁を、グリッドから引き出されたイオンビームによってイオンビームエッチングするイオンビームエッチング工程を有することを特徴とするフィンＦＥＴの製造方法。
【請求項２】
前記イオンビームエッチング工程は、
前記基板を前記グリッドに対して傾けて位置させ、
前記基板上に形成されたフィンが延在する方向側から入射する前記イオンビームエッチング工程におけるイオンビームのエネルギー量が、他の方向側から入射するイオンビームのエネルギー量よりも大きくなるようにイオンビームエッチングを行うことを特徴とする請求項１に記載のフィンＦＥＴの製造方法。
【請求項３】
前記イオンビームエッチング工程において、前記基板をその面内方向に回転させ、
前記基板の回転速度を、前記基板上に形成されたフィンが延在する方向側に前記グリッドが位置する際に、他の方向側に前記グリッドが位置する場合よりも遅くすることを特徴とする請求項２に記載のフィンＦＥＴの製造方法。
【請求項４】
前記イオンビームエッチング工程において、前記基板をその面内方向に回転させ、
前記基板の回転は、前記基板の回転及び回転の停止を繰り返し、
前記基板の回転停止時間を、前記基板上に形成されたフィンが延在する方向側に前記グリッドが位置する際に、他の方向側に前記グリッドが位置する場合よりも長くすることを特徴とする請求項２に記載のフィンＦＥＴの製造方法。
【請求項５】
前記イオンビームエッチング工程において、前記基板をその面内方向に回転させ、
前記イオンビームを生成するプラズマ源に印加する電力を制御することによって前記イオンビーム中のイオン密度を、前記基板上に形成されたフィンの溝が延在する方向側に前記グリッドが位置する際に、他の方向側に前記グリッドが位置する場合よりも高くすることを特徴とする請求項２に記載のフィンＦＥＴの製造方法。
【請求項６】
前記イオンビームエッチング工程において、前記基板をその面内方向に回転させ、
前記グリッドは正の電圧が印加される第１電極、前記第１電極に対して負の電圧が印加される第２電極および接地電極を備え、
前記第１電極に印加する電圧を、前記基板上に形成されたフィンが延在する方向側に前記グリッドが位置する場合に、他の方向側に前記グリッドが位置する場合よりも高くすることを特徴とする請求項２に記載のフィンＦＥＴの製造方法。
【請求項７】
前記基板は、前記グリッドと前記基板が平行である状態に対して２０度〜８０度の傾きをもって回転させることを特徴とする請求項２乃至６のいずれか１項に記載のフィンＦＥＴの製造方法。
【請求項８】
前記基板上に形成されたフィンが延在する方向側からイオンビームが入射する際の前記グリッドに対する前記基板の傾斜角度が、他の方向側からイオンビームが入射する際の前記グリッドに対する前記基板の傾斜角度よりも大きくすることを特徴とする請求項２乃至７のいずれか１項に記載のフィンＦＥＴの製造方法。
【請求項９】
前記イオンビームエッチング工程の前に、フィンを形成する反応性イオンエッチングを行う反応性イオンエッチング工程を有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のフィンＦＥＴの製造方法。
【請求項１０】
基板上に形成された素子の側壁を、グリッドから引き出されたイオンビームによってイオンビームエッチングするイオンビームエッチング工程と、を有し、
前記イオンビームエッチング工程は、
前記基板を前記グリッドに対して傾けて位置させ、
前記基板上に形成された素子が延在する方向側から入射する前記イオンビームエッチング工程におけるイオンビームのエネルギー量が、他の方向側から入射するイオンビームのエネルギー量よりも大きくなるようにイオンビームエッチングを行うことを特徴とするデバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＯＳＦＥＴのデバイス構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
高性能で低コストである高周波ＬＳＩが市場から求められてきており、特にＣＭＯＳプロセスによって優れた高周波特性を持つＭＯＳＦＥＴのデバイス構造が広く用いられている。
【０００３】
一方でトランジスタの高集積化、半導体装置の小型化のために、トランジスタサイズの微細化が進むと、ゲート長の微細化による短チャネル効果に起因して、ゲート電圧でドレイン電流の制御が困難になり、パンチスルーと呼ばれる現象が生じる。この現象を抑制してゲートの制御性を高めるためには、チャネル部上面と下面とをゲート電極で挟み、チャネルを完全にゲート電極でコントロールすることが可能なマルチゲートを有するＭＯＳＦＥＴを採用することが有効である。このマルチゲート構造を実現するに当たっては、従来のプレーナ型（平面型）ＭＯＳＦＥＴの製造方法では、チャネル部の下面にゲート電極を作るのが困難であるため、チャネル部を基板に垂直に立てたフィン（Ｆｉｎ）状のチャネル部の両面をゲート電極で挟み込む構造のマルチゲート型電界効果トランジスタが提案され、”フィンＦＥＴ”構造として知られている（例えば、特許文献１、２）。
【０００４】
フィンの製造方法としては、例えば特許文献１に示されるように、ＳｉやＳｉＧｅなどから構成される半導体膜の所定の領域を、フォトレジスト（以下ＰＲともいう）等を用いてエッチングし、エッチングされた領域間の凸部をフィンとすることにより形成される。
フィンの構造としては特許文献１に示されるＩ字型のフィンや、特許文献２に示されるＵ字型のフィンなど、種々の構造が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１８２３６０号公報
【特許文献２】特開２０１１−１８１９５２号公報
【特許文献３】特開２００６−２０９１２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
薄膜をエッチングしてフィンを形成する場合、加工後のフィン側壁には一定のラフネスが存在する。このようなラフネスを有するフィンを用いた場合、各トランジスタ間の形状等に起因する特性のばらつきが問題となり得る。エッチングによる加工後の薄膜側壁のラフネスを低減する方法として特許文献３に開示される方法が知られている。特許文献３では所定の薄膜をエッチングする際に、該薄膜上に設けられたパターニングされているマスク膜の側壁をカーボン膜で被覆し、ラフネスを低減させた後に該薄膜のエッチングを行っている。
【０００７】
しかし、側壁のラフネスを低減させるためには一定量以上のカーボン膜を側壁に堆積させる必要がある。このため、より高集積化が求められるフィンＦＥＴに適用する場合、パターニングされたマスク間の溝幅が小さくなり過ぎ、半導体膜のエッチングの困難化、形状精度および寸法精度の低下等の問題が生じ得る。
【０００８】
本発明は上述した課題を契機として成されたものであり、フィンＦＥＴの製造においてフィンの形成後の側壁ラフネスをより簡便に低減し、デバイス特性を改善可能な製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するために、本願発明は、フィンＦＥＴの製造方法であって、基板上に形成された半導体のフィンの側壁を、グリッドから引き出されたイオンビームによってイオンビームエッチングするイオンビームエッチング工程を有することを特徴とする。
【００１０】
さらに本願発明は、基板上に形成された素子の側壁を、グリッドから引き出されたイオンビームによってイオンビームエッチングするイオンビームエッチング工程と、を有し、前記イオンビームエッチング工程は、前記基板を前記グリッドに対して傾けて位置させ、前記基板上に形成された素子が延在する方向側から入射する前記イオンビームエッチング工程におけるイオンビームのエネルギー量が、他の方向側から入射するイオンビームのエネルギー量よりも大きくなるようにイオンビームエッチングを行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明を用いることで、フィンの側壁に存在するラフネスを簡便に低減し、デバイス特性の改善が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明が適用可能なフィンＦＥＴを説明するための図である。
【図２】本発明が適用可能なフィンＦＥＴを説明するための図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るＩＢＥ装置を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るグリッドの構成及び機能を説明するための図である。
【図５】本発明に係る第１の実施形態を説明するための図である。
【図６Ａ】イオンビームの入射角と、スパッタ率およびエッチングレートの関係を示す図である。
【図６Ｂ】基板に平行な面と基板に垂直な面の夫々の面におけるエッチングレートと、イオンビームの入射角の関係を示す図である。
【図７】本発明に係る第２の実施形態を説明するための図である。
【図８】本発明に係る第２の実施形態を説明するための図である。
【図９】本発明に係る第２の実施形態を説明するための図である。
【図１０】本発明に係る第２の実施形態を説明するための図である。
【図１１】本発明に係る第２の実施形態を説明するための図である。
【図１２】本発明に係る第３の実施形態を説明するための図である。
【図１３】本発明に係る第４の実施形態を説明するための図である。
【図１４Ａ】本発明に係る第４の実施形態を説明するための図である。
【図１４Ｂ】本発明に係る第４の実施形態を説明するための図である。
【図１５】本発明に係る第５の実施形態を説明するための図である。
【図１６Ａ】本発明に係る第５の実施形態を説明するための図である。
【図１６Ｂ】本発明に係る第５の実施形態を説明するための図である。
【図１７】本発明に係る第６の実施形態を説明するための図である。
【図１８】本発明に係る第７の実施形態を説明するための図である。
【図１９】本発明に係る第８の実施形態を説明するための図である。
【図２０】本発明におけるイオンビームの入射角とフィンの延在方向との関係を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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ず、その要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。なお、以下で説明する図面において、同機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略することもある。
【００１４】
（フィンＦＥＴの構造）
本発明が適用可能なフィンＦＥＴの構造およびその製造方法の一例を、図１を用いて説明する。図１はＳｉ基板９０１上に絶縁膜９０２及び半導体膜９０３が形成され、半導体膜９０３にトレンチ９０４が形成されている。トレンチ９０４の形成方法としては、半導体膜９０３上にフォトレジスト（以下ＰＲという）を形成し、リソグラフィにより所定のパターンを形成した後に、該パターンを半導体膜９０３に転写することで形成される。その後ＰＲを除去することで、半導体膜９０３上のパターニングされたＰＲが設けられていた領域にフィンＦが形成される。半導体膜９０３のエッチングには反応性イオンエッチングが好適に用いられる。
絶縁膜９０２はＳｉＯ２やＳｉＮなどから構成され、半導体膜９０３はＳｉ、ＧｅまたはＳｉＧｅなどから構成される。
【００１５】
その後、図２に示すように、フィンＦ、半導体膜９０３およびトレンチ９０４の所定の領域にゲート誘電膜９０５およびゲート電極９０６が形成される。ゲート誘電膜９０５およびゲート電極９０６については、まず半導体膜９０３の全面にゲート誘電膜９０５およびゲート電極９０６を形成し、所定の領域に対してＰＲを用いたリソグラフィによりエッチングすることで得られる。ゲート誘電膜９０５としてはＴａ２Ｏ５、ＴｉＯ２又は他の高Ｋ（ｈｉｇｈ−ｋ）誘電体（例えばＰＺＴやＢＳＴなど）が用いられる。ゲート電極９０６としては多結晶ＳｉやＷ，Ｔａまたは金属窒化膜などが用いられる。
【００１６】
（第１の実施形態）
上述したフィンＦＥＴの製造において、トレンチ９０４の側壁（即ちフィンＦの側壁）には一定のラフネスが存在する。特にＰＲに起因する、フィンＦ側壁の基板面内方向に存在するラインエッジラフネス（以下ＬＥＲという）は側壁の平坦性を大きく損なうため、除去されることが望ましい。本発明では形成されたフィンＦの側壁にイオンビームを照射することでこのラフネスを低減する。
【００１７】
図３に本発明に好適に用いられるイオンビームエッチング（以下ＩＢＥという）装置１００の概略図を示す。ＩＢＥ装置１００は処理空間１とプラズマ源としてのプラズマ生成部２で構成されている。処理空間１には排気ポンプ３が設置されている。プラズマ生成部２にはベルジャ４、ガス導入部５、ＲＦアンテナ６、整合器７、電磁石８が設置されており、処理空間１とプラズマ生成部２との境界にはグリッド９が設置されている。
【００１８】
グリッド９は複数枚の電極から構成される。本発明では例えば図４に示すような３枚の電極によってグリッド９が構成されている。ベルジャ４側から順に第１電極７０、第２電極７１、第３電極７２となっている。第１電極７０には正の電圧が印加され、第２電極７１には第１電極７０に対して負の電圧が印加されることで、電位差によってイオンが加速される。第３電極７２は接地されている接地電極である。第２電極７１と第３電極７２との電位差を制御することにより、静電レンズ効果を用いてイオンビームの径を所定の数値範囲内に制御することができる。イオンビームはニュートラライザー１３により中和される。
このグリッド９はプロセスガスに対して耐性を持つ材質が好ましい。グリッドの材質としてモリブデンやチタン、炭化チタン、パイロリティックグラファイトが挙げられる。またグリッド９をこれ以外の材質で形成し、その表面にモリブデンやチタン、炭化チタンをコーティングしたものでも良い。
【００１９】
処理空間１内には基板ホルダ１０があり、該基板ホルダ１０には不図示のＥＳＣ電極が接続される。このＥＳＣ電極によって、基板ホルダ１０に載置された基板１１が静電吸着により固定される。また、他の基板固定手段としては、クランプ支持など種々の固定手段を用いることができる。ガス導入部５からプロセスガスを導入し、ＲＦアンテナ６に高周波を印加することでプラズマ生成部２内にエッチングガスのプラズマを発生させることができる。そしてグリッド９に直流電圧を印加し、プラズマ生成部２内のイオンをビームとして引き出し、基板１１に照射することで基板１１の処理が行われる。引き出されたイオンビームは、ニュートラライザー１３により電気的に中和され、基板１１に照射される。
【００２０】
基板ホルダ１０は、基板１１をその面内方向に回転（自転）することができる。基板ホルダ１０は、基板１１の回転速度、基板１１の回転回数、およびグリッド９に対する基板ホルダ１０の傾きを制御するための回転制御手段と基板１１の回転位置を検出する手段を備えている。
また、該基板ホルダ１０には、グリッド９に対する基板ホルダ１０の傾きを検出できる手段が備わっていてもよい。本実施形態では、基板ホルダ１０の内部に位置検出手段としての位置センサ１４（不図示）が設けられており、基板１１の回転位置を検出することができる。本実施形態では位置センサ１４としてロータリーエンコーダを用いている。位置センサ１４としては、上述のロータリーエンコーダのように回転する基板１１の回転位置を検出できるものであればいずれの構成を用いても良い。
【００２１】
なお、本実施形態では、位置センサ１４等のセンサによって基板１１や基板ホルダ１０の回転位置を直接検出することによって基板ホルダ１０に保持された基板１１の回転位置を検出しているが、基板１１の回転位置を検出できればいずれの構成を用いても良い。例えば、基板ホルダ１０の回転速度や回転時間から計算により求めるなどの方法により、基板１１の回転位置を間接的に求めても良い。
【００２２】
本発明では、基板１１の回転位置は、基板１１のオリフラやノッチを検出することで求められる。もしくは基板１１に付されたアライメントマークやパターンの配列を検出することで回転位置をより精度よく求めることができる。基板ホルダ１０は、イオンビームに対して任意に傾斜することができる。
【００２３】
次に本実施形態に係るＩＢＥ装置１００を用いて、フィンＦ側壁のラフネスを低減させる方法について図５を用いて説明する。図５は図１に示した基板の一部を拡大したものである。絶縁膜９０２上に形成されたフィンＦの側壁にはＬＥＲが存在しており、側壁が基板面内方向に波打った形状となっている。本実施形態ではフィンＦの形成後にフィンＦの側壁に対してイオンビーム（以下ＩＢという）を照射してラフネスを低減させる。
【００２４】
このとき、ＩＢは基板法線方向に対して一定の傾斜角θを設けて基板１１に入射させる必要がある。ＬＥＲは側壁の基板面内方向に波打っており、稜線は主として基板法線方向に延びているため、基板法線方向よりＩＢを入射させると側壁のラフネスに効率的にＩＢを照射できないためである。また側壁にＩＢを照射している間はフィンＦの上部およびトレンチ９０４の底部のエッチングが進行し、形状精度が劣化してしまう点からも、側壁に効率的にＩＢを照射させることが望ましい。
【００２５】
ここで図６ＡにＩＢの入射角とスパッタ率の関係を示す。図６Ａは２００ｅＶのエネルギーでＡｒイオンをＳｉに入射させた際の計算値を示すものである。図６Ａにおいて横軸は基板に対するＩＢの傾斜角を表している。なお横軸について、基板法線方向からＩＢが入射する場合を０度と規定している。破線は、ＩＢを所定の角度θから入射させた場合のスパッタ率と、０度方向から入射させた場合のスパッタ率との比を示している。実線は、ＩＢを所定の角度θから入射させた場合のエッチングレートと、０度方向から入射させた場合のエッチングレートとの比を示している。
【００２６】
図６Ｂは、基板１１に対するＩＢの傾斜角度θを変えたときの、基板１１と平行な面におけるエッチングレート（例えばトレンチ９０４の底部）と、基板１１に対して垂直な面におけるエッチングレート（例えば側壁ＦＳ）とを比較するための図である。破線が基板１１に対して垂直な面を、実線が基板１１と平行な面のエッチングレートを表している。図６Ｂからわかるように、基板１１に対するＩＢの傾斜角度θが大きいほど、基板１１に平行な面におけるエッチングレートが減少し、代わりに基板１１に垂直な面におけるエッチングレートが上昇していることがわかる。これらの実線と破線が交差するθ≧４５度の角度をもってＩＢを基板１１に入射することで、側壁ＦＳを効率的に処理することが可能となる。
【００２７】
上述したように、半導体膜９０３を加工してフィンＦを形成した後に、フィンＦの側壁にＩＢを照射してラフネスを低減させることで、フィンＦの側壁のラフネスを容易に低減することが可能となる。またラフネスに起因する各トランジスタのしきい値電圧Ｖｔのばらつきを低減し、歩留まりを改善することが可能となる。
【００２８】
（第２の実施形態）
第１の実施形態と異なる第２の実施形態について説明する。なお、以降の他の実施形態の説明において、第１の実施形態と同様のものについてはその説明を省略することもある。
【００２９】
図７は、図１で示されるフィンＦを上部から見たときの様子を示したものである。図中の破線ＩＬは、基板面内方向且つフィンＦの延在方向に沿う線であり、理想的にはフィンＦの側壁は破線ＩＬと平行に形成されることが望ましい。破線に比べてフィンＦの側壁ＦＳは、波打つようにラフネスを有している。
第１実施形態ではこのような側壁ＦＳのラフネスの低減において、基板法線方向に対するＩＢの入射角θのみについて検討したが、本実施形態ではこれに加え、基板面内方向における、破線ＩＬの法線に対するＩＢの入射角γについても考慮し、より効率的に側壁ＦＳのＩＢ処理を行う。
なお、入射角γについては、基板に入射するＩＢを、基板に対して平行な面に投影し、該投影されたＩＢと、基板面内方向であり且つフィンＦの延在方向に沿う破線ＩＬの法線との角度によって求めることができる。
【００３０】
入射角γについても、上述した入射角θ同様に図６Ａ、図６Ｂに示される関係が成り立つ。本実施形態では、図６Ａ、図６Ｂに示される関係および、ラフネスが破線ＩＬに沿って存在する関係を利用して効率的に側壁ＦＳのラフネスを低減するものである。側壁ＦＳにラフネスが存在している状態は、側壁ＦＳに破線ＩＬに対して局所的に傾きを有する面が複数存在している状態といえる。図６Ｂでは入射角θについて基板１１と平行な面は、入射角γについて破線ＩＬと平行な面に対応し、入射角θについて基板１１に対して垂直な面は、入射角γについて破線ＩＬに対して垂直な（または傾きを有する）面に対応する。図６Ｂに示すように、入射角γは、平坦な面（すなわち、破線ＩＬと平行な面）に対するエッチング量を小さくし、傾斜する面（すなわち、破線ＩＬに対して傾きを有する面）をより効率的にエッチングするため、平坦な面に対する入射角γを４５度以上とすることが好ましい。図６Ｂによれば、γ≧４５度である場合、側壁ＦＳにおけるラフネス（即ち側壁ＦＳに対して垂直方向の高さを有する凹凸）は、側壁ＦＳに対して選択的にエッチングされるためである。
【００３１】
また、図６Ａにおいて入射角θを入射角γに読み替えると、所定の入射角γを持って入射したＩＢに対して、入射角γが６０度付近である場合に最もエッチングレート比およびスパッタ比率が大きくなる。入射角γがおおよそ７０度以上である場合、側壁ＦＳにおいて破線ＩＬと平行である平坦な面に対してはＩＢの入射によるエッチング量は小さくなる。しかし破線ＩＬに対して傾きを有する面においては、入射するＩＢの角度が７０度よりも小さくなるためエッチング量が大きくなる。例えば、破線ＩＬの法線に対するＩＢの入射角γが７０度のとき、破線ＩＬに対してＩＢの入射方向に１０度傾いている面に対して入射するＩＢの角度は６０度となる。この結果、破線ＩＬに対して傾きを有する面が優先的にエッチングされ、ＩＢの照射量に応じてより平坦になっていく。すなわち、破線ＩＬと平行な面のエッチング速度よりも破線ＩＬに対して傾きを有する面のエッチング速度が速くなる所定の入射角γでエッチングを行うことがより望ましい。このような構成によって、破線ＩＬに対して傾きを有する面のエッチングがより早く進行するため、側壁ＦＳを破線ＩＬに平行な状態に自然と近付けることができる。さらに、一方の方向からＩＢを入射させたのちに、他の方向から同様に入射角γのＩＢを入射させることで、より側壁ＦＳを平坦に加工することができる。
【００３２】
上述したように、入射角γが大きいＩＢを側壁ＦＳに照射することで効率的に側壁ＦＳのラフネスを低減することができる。次に、このようなプロセスを達成可能なＩＢＥ装置について説明する。
【００３３】
本実施形態に係るＩＢＥ装置１００は、基板ホルダ１０に載置した基板１１をグリッド９に対して傾けて位置させ、基板ホルダ１０の回転速度を変化させながらＩＢＥを行うことで、入射角γ≧７５度以上のＩＢの側壁ＦＳへの入射量を増加させることを特徴とする。
【００３４】
図８を参照して、本実施形態のＩＢＥ装置１００に備えられ、基板ホルダ１０の回転速度およびその他関連する装置の各構成要素を制御する制御装置２０について説明する。図８は本実施形態における制御装置を示すブロック図である。
【００３５】
図８に示すように、本実施形態の制御装置２０は、例えば、一般的なコンピュータと各種のドライバを備える。すなわち、制御装置２０は、種々の演算、制御、判別などの処理動作を実行するＣＰＵ（不図示）と、このＣＰＵによって実行される様々な制御プログラムなどを格納するＲＯＭやＨＤＤ（不図示）などを有する。また、制御装置２０は、上記ＣＰＵの処理動作中のデータや入力データなどを一時的に格納するＲＡＭ、フラッシュメモリまたはＳＲＡＭ等の不揮発性メモリなど（不図示）を有する。このような構成において、制御装置２０は、上記ＲＯＭなどに格納された所定のプログラム又は上位装置の指令に従ってＩＢＥを実行する。その指令に従って放電時間、放電電力、グリッドへの印加電圧、プロセス圧力、および基板ホルダ１０の回転および傾斜などの各種プロセス条件がコントロールされる。また、ＩＢＥ装置１００内の圧力を計測する圧力計（不図示）や、基板の回転位置を検出する位置検出手段としての位置センサ１４などのセンサの出力値も取得可能であり、装置の状態に応じた制御も可能である。
【００３６】
また、制御装置２０は、位置センサ１４の検出した回転位置に応じて、基板１１の回転速度を制御する回転制御手段としてホルダ回転制御部２１を備える。ホルダ回転制御部２１は、目標速度算出部２１ａと、駆動信号生成部２１ｂと、を備え、基板１１の回転位置とグリッド９との位置関係に基づいて、基板１１の回転位置に応じて基板ホルダ１０の回転部の回転を制御して基板１１の回転速度を制御する機能を有する。制御装置２０は、位置センサ１４から、基板１１の回転位置に関する情報を受信するように構成されている。制御装置２０が上記回転位置に関する情報を受信すると、目標速度算出部２１ａは、基板１１の回転位置を検知する位置センサ１４から出力される基板１１の現在の回転位置の値に基づいて、当該位置における目標回転速度を算出する。この目標回転速度の値は、例えば、基板１１の回転位置と、目標回転速度との対応関係を予めマップとして保持しておくことで、演算可能である。駆動信号生成部２１ｂは、目標速度算出部２１ａにより算出された目標回転速度に基づき、当該目標回転速度とするための駆動信号を生成し、回転駆動機構３０に出力する。制御装置２０は、駆動信号生成部２１ｂにて生成された上記駆動信号を回転駆動機構３０に送信するように構成されている。
【００３７】
なお、図８の例では、回転駆動機構３０は、基板ホルダ１０を駆動するモータなどのホルダ回転駆動部３１と、目標値と位置センサ１４から出力される実値（回転位置や回転速度）との偏差に基づきホルダ回転駆動部３１の操作値を決定するフィードバック制御部３２と、を備え、サーボ機構により基板ホルダ１０を駆動する。しかし、フィードバック制御は本発明の必須の構成ではなく、モータもＤＣモータ、ＡＣモータのいずれであってもよい。回転駆動機構３０は、制御装置２０から受信した駆動信号に基づいて、ホルダ回転駆動部３１を駆動し、基板ホルダ１０を回転させる。
【００３８】
次に、図３に示す本実施形態のＩＢＥ装置１００の制御および、この装置を用いて実施するＩＢＥ方法について説明する。
まず図１に示すような、フィンＦが形成された基板を用意する。基板１１を、不図示の搬送手段、例えば隣接する真空搬送チャンバに備えられたハンドリング・ロボットにより、基板搬送口１６を通じて処理空間１内の基板ホルダ１０に載置する。あるいは、フィンＦの形成を本実施形態に係るＩＢＥ装置１００を用いて行ってもよい。
【００３９】
載置された基板１１は、ノッチやオリフラを用いて基板の回転開始位置が検出される。
または基板１１に付されたアライメントマークを光学カメラ等で読み取ることで回転開始位置を検出する。回転開始位置は、基板１１を基板ホルダ１０に載置する前に検出しても良いし、基板１１を基板ホルダ１０に載置した後に検出しても良い。基板１１の回転開始位置を検出した結果に基づき、その後のＩＢＥにおけるグリッド９と基板１１の位置関係に応じた基板１１の回転速度の制御が行われる。
【００４０】
次に、プラズマ生成部２の内部にガス導入部５からＡｒ等の放電用ガスを導入する。放電用ガスとしてはＡｒ以外にもＨｅやＮｅ、Ｋｒ、Ｘｅなどの不活性ガスが用いられる。
あるいは、フィンＦの下地である絶縁膜９０２に対して、側壁ＦＳを選択的にエッチングするために反応性ガスを用いてもよい。例えば、フィンＦがＳｉから構成され、絶縁膜９０２がＳｉＯ２から構成される場合、放電用ガスである不活性ガスに酸素ガスあるいは窒素ガスを添加することで、側壁ＦＳを選択的にエッチングすることが可能となる。
なお、ＩＢによるフィンＦへのイオンの打ち込みを低減するためには、なるべく原子半径の大きな原子を用いた方がよい。従って不活性ガスとしてはＫｒやＸｅなどの不活性ガスを用いることが好ましい。
【００４１】
その後、放電用電源１２から高周波電力を供給し、プラズマ生成部２で放電を行う。そして、グリッド９に電圧を印加し、プラズマ生成部２よりイオンを引き出してイオンビームを形成する。グリッド９により引き出されたイオンビームはニュートラライザー１３により中和され、電気的に中性となる。中和されたイオンビームは基板ホルダ１０上の基板１１に照射され、ＩＢＥが行われる。
【００４２】
基板ホルダ１０に基板１１を載置してＥＳＣ電極を動作させると、基板は静電吸着によって固定される。基板ホルダ１０に載置された基板１１は、フィンＦの側壁ＦＳの処理に適した傾斜、例えばグリッド９に対して８０度に傾斜する。傾斜角度は、基板のパターン状況、プロセスガス、プロセス圧力及び、プラズマ密度等を考慮することにより所定の角度が決定される。
【００４３】
基板１１を載置した基板ホルダ１０がグリッド９に対して傾斜した後、基板ホルダ１０は基板１１の面内方向に回転を開始する。位置センサ１４が基板１１の回転位置を検出し、該検出された回転位置に応じたホルダ回転制御部２１の制御により、位置センサ１４が検出した回転位置に応じて、基板１１の回転速度を制御する。
【００４４】
以下に、基板１１の回転速度の制御についてさらに詳しく説明する。図９は、本実施形態のグリッド９と基板１１の位置関係および基板１１の位相を説明するための図である。
また図１０は、本実施形態に係るＩＢＥ方法における基板の回転速度の制御マップを示す説明図である。
【００４５】
図９および図１０を用いて本実施形態におけるグリッド９と基板１１の回転位置関係を説明する。基板１１は回転可能な基板ホルダ１０の上に載置され、ＩＢＥ中に、基板ホルダ１０をグリッド９に対して傾斜させる。本発明では図９に示すように、基板の回転位相（回転角）Φは、ノッチ１５を基点として考えて０度とする。そしてノッチ１５から基板１１の中心を通って、ノッチ１５の反対側の位置１８０度と定義する。また０度から反時計回りに９０度および２７０度を定義する。このとき、フィンＦは０度から１８０度の方向に延びるように形成されているとする。
【００４６】
本実施形態に係る装置を用いたＩＢＥ方法の一例では図１０、および下記式（１）に示すように、基板の回転位相Φに対し、基板の回転速度ωが正弦波となるように、回転速度を制御する。
【００４７】
ω＝Ａｓｉｎ（２（Φ−α））＋Ｂ      ・・・（１）
Ａ＝ａ・Ｂ                            ・・・（２）
【００４８】
すなわち、本発明の回転制御手段としてのホルダ回転制御部２１は、上記式（１）に基づいて、基板１１の回転角Φの２倍周期の正弦波関数として回転速度を算出する。ここで、Ａは回転速度の振幅であり、式（２）に示すように、基準速度Ｂに変動率ａを乗じたものである。Φが変化する範囲において、ω＞０となるようにａは決定される。αは位相差であり、変動率ａと位相差αを変えることによって、基板面内のイオンビーム入射角毎のエッチング量及びテーパ角度の分布を最適化することができる。なお、基板の回転位相Φの範囲は０度≦Φ＜３６０度である。
【００４９】
基板１１の回転角Φの２倍周期の正弦波関数として回転速度を算出する理由としては、図１および図２に示されるフィンＦの場合、ゲートによって分離されるソース領域とドレイン領域の各々の方向から側壁ＦＳにＩＢを入射させ、側壁ＦＳの全面を均一に処理するためである。ソース領域もしくはドレイン領域の一方の側からのＩＢのみで側壁ＦＳを均一に処理可能な場合は、回転角Φの１倍周期の正弦波関数として回転速度を算出してもよい。
【００５０】
図１０の例では、基準速度ＢをΦ０に設定し、変動率ａを０以上の任意の数値とし、位相差αを９０度とした時の基板回転位相Φに対する基板回転速度ωを示している。この場合、基板１１のノッチ１５が０度および１８０度の位置にある時に基板回転数（回転速度）が最も遅くなることを意味する。
【００５１】
ここで、回転速度を回転位相によって変化させることによる具体的な作用及び効果を、図７を用いて説明する。
【００５２】
上記の図７の説明において、破線ＩＬの法線に対する傾斜角γが大きいときに、効率的に側壁ＦＳの平坦化処理を行えることを説明した。本実施形態によれば、フィンＦが延びる方向（破線ＩＬの延在方向）の側にグリッド９が位置する場合（即ち、フィンＦが延在する方向からＩＢが入射する場合）に、基板ホルダ１０の回転速度が最も遅くなる。一方で、破線ＩＬの延在方向と垂直な方向の側にグリッド９が位置する場合に、基板ホルダ１０の回転速度が最も速くなる。
【００５３】
このため、側壁ＦＳの平坦化にあまり寄与しない、傾斜角γが小さいＩＢの入射を低減し、これに対して側壁ＦＳの平坦化に大きく寄与する傾斜角γが大きいＩＢの入射を増加させることが可能となる。この結果、不必要な側壁ＦＳのエッチングが抑制され、より寸法精度、形状精度を向上させた側壁ＦＳの処理が可能となる。
また、基板１１の回転位相が０度および１８０度のときに基板ホルダ１０の回転速度を最も遅くすることで、０度方向および１８０度方向の各々の側から入射するＩＢによって側壁ＦＳが均一に加工される。
【００５４】
本実施形態では、図１０に示す制御マップを制御装置２０が有するＲＯＭ等のメモリに予め格納しておけば良い。このように、上記制御マップを予めメモリに格納しておくことによって、目標速度算出部２１ａは、位置センサ１４から基板１１の回転位置に関する情報を受信すると、上記メモリに格納された図１０に示す制御マップを参照し、現在の基板１１の回転角Φに対応する回転速度を抽出し、目標回転速度を取得し、該取得された目標回転速度を駆動信号生成部２１ｂに出力する。
【００５５】
基板ホルダ１０の回転速度の変化は、図１０に示す正弦関数のように連続的に変化しなくても良い。例えば図１１に示すように、基板１１の回転角度Φが０度〜４５度、１３５度〜２２５度、３１５度〜３６０度の範囲で基板の回転速度を第１の速度とし、４５度〜１３５度、２２５度〜３１５度の範囲で基板の回転速度を第１の速度よりも速い第２の速度とする、２つの値を用いた回転速度変化でも良い。また、より側壁の平坦化への寄与が大きいＩＢのみを側壁ＦＳに入射させるために、回転角度Φが０度〜３０度、１５０度〜２１０度、３３０度〜３６０度の範囲で基板の回転速度を第１の速度とし、３０度〜１５０度、２１０度〜３３０度の範囲で基板の回転速度を第１の速度よりも速い第２の速度とする、２つの値を用いた回転速度変化でも良い。
もしくは回転角度Φが０度および１８０度のときに基板１１の回転速度が最も遅くなり、Φが９０度および２７０度のときに基板１１の回転速度が最も速くなるように段階的に回転速度を変化させても良い。
【００５６】
また、このようにフィンＦの延在する方向側からのＩＢを積極的に基板に入射させることで、フィンＦの互いの間隔が狭い場合にも、隣接するフィンの影の影響を低減して、側壁ＦＳの全面にＩＢを照射することが可能となる。
【００５７】
フィンＦの側壁ＦＳをＩＢで処理するにあたって、ＩＢが安定的にグリッド９から引き出され、基板１１の回転が安定してから側壁ＦＳの処理が開始されることが望ましい。このため、基板１１の処理開始前に不図示の遮蔽板などでＩＢが基板１１に入射しない状態にしておき、基板１１の回転やＩＢが安定してから遮蔽板を開放して処理を開始してもよい。
【００５８】
（第３の実施形態）
第２の実施形態では、フィンＦが延びる方向側から入射するＩＢの量を他の方向側からのＩＢの量よりも多くなるように基板ホルダ１０の回転速度を制御していた。また基板ホルダ１０の回転は連続回転であった。これに対して本実施形態では該基板ホルダ１０の回転方式を非連続パルス回転としている。
図１２は、本実施形態に係る、非連続で基板ホルダ１０を回転する場合について、基板回転の回転停止時間を制御する場合の説明図である。
【００５９】
基板１１（基板ホルダ１０）の回転を非連続的（クロック状）に行う場合は、ホルダ回転制御部２１は、回転停止時間ｓを図１２に示すように制御する。すなわち、ホルダ回転制御部２１は、例えば、基板１１が所定の複数の回転角でその回転を停止し、それ以外の回転角では一定の角速度（回転速度）で基板ホルダ１０の回転部が回転するように該基板ホルダ１０の回転を制御する。このような制御により、基板１１が非連続的に回転するように基板１１の回転速度は制御される。なお、基板ホルダ１０の回転部の回転速度は上述のように一定であって良いし、変化させても良い。ここで、縦軸に回転速度（角速度ω）を、横軸に時間ｔをとる場合の、角速度が０になっている時間を、“回転停止時間ｓ”と呼ぶことにする。すなわち、回転停止時間ｓとは、基板ホルダ１０を非連続に回転させる場合の、基板ホルダ１０の回転を停止している時間を指す。ｓ０は、基準回転停止時間である。
【００６０】
本実施形態においても、第２の実施形態と同様に、グリッド９に対して基板ホルダに載置した基板を傾けて位置させること及びフィンＦが延びる方向側からのＩＢの照射量を他の方向側からのＩＢの照射量に対して大きくすることが本質的な特徴である。即ち、フィンＦが延びる方向側にグリッド９が位置したときに基板の回転停止時間を長くすることで、第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６１】
本実施形態では、基板１１（基板ホルダ１０）を一回転させる間に、フィンＦが延びる方向側（基板１１の回転位置が０度および１８０度）の回転停止時間を長くするために回転停止時間を正弦的に２周期変調させている。
ここで形状の均一性を良好にするために、基板１１を中心として対称な回転位置（例えば０度と１８０度）の回転停止時間を等しくすることが好ましい。
【００６２】
（第４の実施形態）
第２の実施形態では、基板ホルダ１０の回転速度を制御する形態について説明したが、本実施形態では電源１２からＲＦアンテナ６に供給される電力を制御することによって、基板へのＩＢの照射量を制御し、フィンＦの側壁ＦＳのトリミングを効率的に行う。
ＩＢＥにおいて、基板１１へのＩＢの照射量（即ちイオンビーム中のイオン密度）は、プラズマ生成部２において形成されるプラズマのプラズマ密度と関係する。従ってＲＦアンテナ６に供給される電力を変化させることで、プラズマ生成部２のプラズマ密度を変化させることが可能となる。これにより基板１１の角度位相に応じて基板１１へのＩＢの照射量（エネルギー量）を変化させることができる。
【００６３】
本実施形態においても、第２の実施形態と同様に、グリッド９に対して基板ホルダ１０に載置した基板１１を斜向かいに位置させること及び、ＩＢＥ工程におけるフィンＦが延在する方向側から基板１１に入射するＩＢの照射量を、フィンＦが延在する方向側から基板１１に入射するＩＢの照射量よりも大きくすることが本質的な特徴である。
【００６４】
図１３は、本実施形態に係る制御装置２０のブロック図である。本実施形態では、制御装置２０は、位置センサ１４の検出した回転位置に応じて、プラズマ生成手段へのパワー（電力）を制御する電力制御手段としてのパワー制御部６０を備える。パワー制御部６０は、目標パワー算出部６０ａと、出力信号生成部６０ｂと、を備え、基板１１の回転位置とグリッド９との位置関係に基づいて、プラズマ生成手段へのパワー（電力）を制御する機能を有する。
【００６５】
制御装置２０は、位置センサ１４から、基板ホルダ１０の回転位置に関する情報を受信するように構成されている。制御装置２０が上記回転位置に関する情報を受信すると、目標パワー算出部６０ａは、基板ホルダ１０の回転位置を検知する位置センサ１４から入力する基板ホルダ１０の現在の回転位置の値に基づいて、当該位置における目標パワー（目標電力）を算出する。この目標パワーの値は、例えば、基板ホルダ１０の回転位置と、目標パワーと、の対応関係を予めマップとして制御装置２０が備えるメモリ等に保持しておくことで、演算可能である。出力信号生成部６０ｂは、目標パワー算出部６０ａにより算出された目標パワーに基づき、当該目標パワーとするための出力信号を生成し、電源１２に出力する。制御装置２０は、出力信号生成部６０ｂにて生成された上記出力信号を電源１２に送信するように構成されている。
【００６６】
なお、図１３の例では、電源１２は、プラズマ生成手段としてのＲＦアンテナ６に電力を供給するパワー出力部１２ｂと、目標値と位置センサ１４から出力される実値（回転位置や回転速度）との偏差に基づきパワー出力部１２ｂの操作値を決定するフィードバック制御部１２ａと、を備える。しかし、フィードバック制御は本発明の必須の構成ではない。
本実施形態においても、第２の実施形態と同様に、基板ホルダの回転方式は、連続回転であっても良いし、非連続パルス回転であっても良い。
【００６７】
図１４Ａは、本実施形態に係る、ＲＦアンテナ６（プラズマ生成手段）への供給電力を制御する場合の、連続で基板（基板ホルダ）を回転する場合についての説明図であり、図１４Ｂは、本実施形態に係る、ＲＦアンテナ６（プラズマ生成手段）への供給電力を制御する場合の、非連続で基板（基板ホルダ）を回転する場合についての説明図である。非連続で基板を回転する場合についてはＲＦアンテナ６（プラズマ生成手段）への供給電力を一定とし、回転停止時間を変化させることで回転角Φに応じたＩＢ照射量の制御を行っても良い。
【００６８】
図１４Ａに係る実施形態では、パワー制御部６０は、式（１）と同様の２倍周期正弦波関数を用いて、基板１１の回転角Φに応じた放電用パワーを算出することができる。
すなわち、パワー制御部６０は、基板１１（基板ホルダ１０）が１回転する間に、ＲＦアンテナ６（プラズマ生成手段）への供給電力を２周期変調させるように出力信号を生成する。この時、ＲＦアンテナ６（プラズマ生成手段）への供給電力は滑らかに連続的に変化させても良いし、幅を持たせて段階的に変化させても良い。パワー制御部６０は、図１４Ａ、図１４Ｂに示すように、パターンの溝が延在する方向側にグリッド９が対向する回転角Φ＝０度および１８０度のときに供給されるパワー（電力）を最大値にすることにより、基板１１へのＩＢ入射量が最大になり、上記の回転角以外のとき、パワーを小さくすることにより、基板１１へのＩＢ入射量が少なくなるように、電源１２を制御すれば良い。
【００６９】
このように本実施形態では、基板ホルダに載置した基板をグリッド９に対して傾けて位置させること及びフィンＦが延在する方向側からのＩＢ照射量（エネルギー量）が大きくなるように、ＲＦアンテナ６への供給電力を制御することで本発明の効果を得ることができる。また、形状の均一性を良好にするためには、基板１１を中心として対称な回転位置（例えば０度と１８０度）における印加電圧を等しくすることが好ましい。
【００７０】
（第５の実施形態）
第４の実施形態では、プラズマ生成手段であるＲＦアンテナ６への供給電力を制御することによってフィンＦの側壁ＦＳを効率的に加工する方法について述べたが、本実施形態ではビーム引き出し電圧を変化させることで、側壁ＦＳの加工を効率的に行う。ＩＢＥでは、プラズマ生成部２においてプラズマが形成された後にグリッド９に印加された電圧によって、プラズマ生成部２のイオンが引き出されてビームが形成される。ここでプラズマ生成部２から引き出されたＩＢのエネルギーはビーム引き出し電圧に依存するため、該電圧を基板の回転位相に併せて変化させることで、側壁ＦＳの加工を効率的に行う。
【００７１】
以下に図４を用いて本実施形態におけるビーム引き出し電圧について説明する。
通常基板ホルダ１０及び第３電極７２は接地電位となっている。このため、ＩＢ中の各イオンのエネルギーは第１電極７０に印加された正の電圧によって決定される。従って、本実施形態においては、第１電極に印加された電圧がビーム引き出し電圧となる。以下、この第１電極７０に印加された電圧を変化させることによって、ビーム引き出し電圧を変化させた場合の実施の形態を説明する。
【００７２】
本実施形態においても、いずれの実施形態と同様に、ビーム引出し電圧を変化させることで、ＩＢＥ工程におけるフィンＦが延在する方向側から基板に入射するＩＢの照射量（エネルギー量）を、フィンＦが延在する方向側から基板に入射するＩＢの照射量（エネルギー量）よりも大きくすることが本質的な特徴である。
【００７３】
図１５は本実施形態にかかる制御装置２０のブロック図である。本実施形態では、制御装置２０は、位置センサ１４の検出した回転位置に応じて、第１電極７０に印加する電圧（ビーム引き出し電圧）を制御する電圧制御手段としての印加電圧制御部８０を備える。
印加電圧制御部８０は、目標電圧算出部８０ａと、出力信号生成部８０ｂと、を備え、基板１１の回転位相とグリッド９との位置関係に基づいて、第１電極７０への印加電圧を制御する機能を有する。
【００７４】
制御装置２０は、位置センサ１４から、基板ホルダ１０の回転位置に関する情報を受信するように構成されている。制御装置２０が上記回転位置に関する情報を受信すると、目標電圧算出部８０ａは、基板ホルダ１０の回転位相を検知する位置センサ１４から入力する基板ホルダ１０の現在の回転位相の値に基づいて、当該位置における目標電圧を算出する。この目標電圧の値は、例えば、基板ホルダ１０の回転位置と、目標電圧と、の対応関係を予めマップとして制御装置２０が備えるメモリ等に保持しておくことで、演算可能である。出力信号生成部８０ｂは、目標電圧算出部８０ａにより算出された目標パワーに基づき、当該目標電圧とするための出力信号を生成し、第１電極用電源７３に出力する。制御装置２０は、出力信号生成部８０ｂにて生成された上記出力信号を第１電極用電源７３に送信するように構成されている。
【００７５】
なお、図１５の例では、第１電極用電源７３は、第１電極７０に電圧を印加する印加電圧出力部７３ｂと、目標値と位置センサ１４から出力される実値（回転位置や回転速度）との偏差に基づき印加電圧出力部７３ｂの操作値を決定するフィードバック制御部７３ａと、を備える。しかし、フィードバック制御は本発明の必須の構成ではない。
本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、基板ホルダの回転方式は、連続回転であっても良いし、第２の実施形態と同様に、非連続パルス回転であっても良い。
【００７６】
図１６Ａは、本実施形態に係る、ビーム引き出し電圧（すなわち、第１電極７０への印加電圧）を制御する場合の、連続で基板（基板ホルダ）を回転する場合についての説明図であり、図１６Ｂは、本実施形態に係る、ビーム引き出し電圧を制御する場合の、非連続で基板（基板ホルダ）を回転する場合についての説明図である。非連続で基板を回転する場合についてはビーム引き出し電圧を一定とし、回転停止時間を変化させることで回転角Φに応じたＩＢ照射量の制御を行っても良い。
【００７７】
図１６Ａに係る実施形態では、印加電圧制御部８０は、式（１）と同様の２倍周期正弦波関数を用いて、基板１１の回転角Φに応じた印加電圧を算出することができる。すなわち、印加電圧制御部８０は、基板１１（基板ホルダ１０）が１回転（１周期）する間に、ビーム引き出し電圧を２周期変調させるように出力信号を生成する。この時、ビーム引き出し電圧は滑らかに連続的に変化させても良いし、幅を持たせて段階的に変化させても良い。例えば、印加電圧制御部８０は、図１６Ｂに示すように、第１の状態である回転角Φ＝０度および１８０度のときに第１電極７０へ印加される電圧を最大値にすることによりＩＢのエネルギーが最大になる。一方でフィンＦが延在しない方向側にグリッド９が位置する際の電圧を小さくすることでＩＢのエネルギーが小さくなる。ＩＢのエネルギーを小さくするにあたっては、ビーム引き出し電圧（グリッド９に印加する電圧）をゼロとし、基板１１へのイオンビームの照射を停止してもよい。
【００７８】
このように本実施形態では、基板ホルダに載置した基板をグリッド９に対して傾けて位置させること及びフィンＦが延在する方向側からのＩＢエネルギーが大きくなるように、第１電極用電源７３から第１電極７０に印加される電圧を印加電圧制御部８０によって制御することで、本発明の効果を得ることができる。また、形状の均一性を良好にするためには、基板１１を中心として対称な回転位置（例えば０度と１８０度）における供給電力を等しくすることが好ましい。
【００７９】
本実施形態においては、第１電極７０に印加する電圧を変化させることでビーム引き出し電圧を変化させたが、他の方法でビーム引き出し電圧を変化させても良い。例えば第３電極７２を第１電極７０より低い正の電圧を印加し、第３電極７２に印加する電圧を変化させることでビーム引き出し電圧を変化させても良い。また基板ホルダ１０に印加する電圧を変化させることで、基板１１にＩＢが入射する際のエネルギーを変化させても良い。
また、本実施形態において、グリッド９は必ず３枚の電極から構成されている必要は無い。これは、上述したように本実施形態の本質は、ＩＢのエネルギーを、基板１１の回転位相に応じて変化させることにあるからである。
【００８０】
（第６の実施形態）
本実施形態では、第１の実施形態における基板１１の回転速度に併せて、グリッド９に対する基板１１の傾斜角度を変化させる。本実施形態は、特にフィンＦの間隔が狭く、隣接するフィンの影の影響で側壁ＦＳの全面にＩＢを照射することが困難な場合に有効である。以下で本実施形態の詳細について図１７を用いて説明する。
図１７は基板１１の回転速度が、その回転位置に応じて変化している様子を示している。加えて、グリッド９に対する基板１１の傾斜角度θが５０度を基準として、２０度〜８０度の範囲で変化している。θは好ましくは、基板１１の回転速度が最も遅くなる状態で最も大きくなり、基板１１の回転速度が最も速くなる状態で最も小さくなる。このような制御を行うことで、基板１１のフィンＦに沿ってＩＢが入射する際は、フィンＦの側壁ＦＳを効率的に処理し、一方のＩＢが入射し難い状態においてはＩＢを垂直に近い角度から入射させることで隣接するフィンの影の影響を抑えつつ側壁ＦＳの処理を行うことが可能となる。
【００８１】
（第７の実施形態）
上述した実施形態では、基板位相に対して、基板１１に入射するＩＢの照射量（エネルギー量）が正弦関数で変化する場合を主に示した。これに対して本実施形態では、フィンＦが延在する方向にグリッド９が位置する状態でのみ基板回転を停止させる。
図１８は基板１１の回転停止時間が、回転位置に応じて変化している様子を示す。フィンＦが延在する方向である０度および１８０度の方向にグリッド９が位置したときのみ基板回転が停止し、一定時間ＩＢを照射した後にまた回転を行う。実際のフィンＦの側壁ＦＳは基板に対して一定の傾斜角を有し、また基板に入射するＩＢにも発散が存在するため本実施形態を実施した場合にも、側壁ＦＳに対してイオンビームが照射される。
【００８２】
フィンＦが延在する方向にグリッド９が位置したときのみ基板１１の回転を停止させることに加え、第４の実施形態や第５の実施形態で述べたような、イオンビームの照射量やイオンビーム電圧の変化を組み合わせてもよい。この場合、フィンＦが延在する方向にグリッド９が位置したときのみ、基板１１に入射するイオンビームのエネルギー量を大きくし、それ以外の場合はイオンビームのエネルギー量を小さくする。
【００８３】
（第８の実施形態）
図１９を用いて本実施形態に係る発明を説明する。図１９は基板１１の回転停止時間が回転位置に応じて変化し、さらにグリッド９における第２電極に印加される電圧も変化している様子を示している。第７の実施形態では、フィンＦが延在する方向にグリッド９が位置したときのみ基板１１の回転を停止させて基板１１にイオンビームを照射した。本実施形態ではこれに加え、フィンＦが延在する方向にグリッド９が位置しないときは、基板１１へのイオンビームの入射を抑制している点を特徴とする。
【００８４】
本実施形態ではグリッド９の第２電極７１の電圧を制御することで基板１１へのＩＢの照射量の制御を行う。プラズマ生成部２で生成された正イオンは、第１電極７０と第２電極７１の間に形成された電位差によって加速されて基板に向かう。第１電極７０の電圧が第２電極７１の電圧よりも低い場合、正イオンは第２電極７１から第１電極７０に向かう方向に力を受けるため、グリッド９の通過が制限される。
【００８５】
本実施形態はこの作用を利用し、フィンＦが延在する方向にグリッド９が位置したときは第２電極７１の電圧を第１電極７０よりも低くしてイオンを基板１１に向けて加速し、フィンＦが延在する方向にグリッド９が位置しないときは第２電極７１の電圧を第１電極７０よりも高くしてイオンをプラズマ生成部２に閉じ込める。
本実施形態によれば、ＴＭＲ素子側壁に形成された再付着膜に入射し難いイオンビームを基板１１に照射しないため、ＩＢＥ工程における素子形状や寸法制度の劣化を低減することが可能となる。
【００８６】
なお、第４の実施形態基板における基板１１に入射するＩＢのエネルギー量については、第１電極７０に流れる電流を測ることで確認できる。プラズマ生成部２で生成されたプラズマのうち一部は第１電極７０に流入し、第１電極７０に電流が流れる。第１電極７０に流れる電流はプラズマ生成部２で生成されるプラズマの量に比例するため、第１電極７０に流れる電流を見ることで基板に入射するＩＢのエネルギー量を測ることができる。
【００８７】
いずれの実施形態もＩＢＥ工程におけるＩＢのエネルギー量は、基板１１にイオンビームを照射している時間Ｔと、第１電極７０に印加している電圧Ｖと、第１電極７０に流れる電流Ｉの積である電力Ｗ＝Ｖ・Ｉ・Ｔを求めることで計ることができる。
またフィンＦが延在している方向の側から基板１１に入射するＩＢのエネルギー量と、フィンＦが延在しない方向（フィンＦが延在している方向の中間方向）の側から基板１１に入射するＩＢのエネルギー量についても電力Ｗを求めることで比較できる。フィンＦが０度から１８０度の方向にそって形成された図１７に示すパターンの場合、グリッド９が基板位相の０度〜４５度、１３５度〜２２５度、３１５度〜３６０度の方向に位置する場合のＩＢＥ工程における電力の合計と、４５度〜１３５度、２２５度〜３１５度の方向に位置する場合のＩＢＥ工程における電力の合計を求めることで比較可能である。
【００８８】
以上の本発明の一実施形態では、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。また必要に応じて適宜、各実施形態を組み合わせて用いることも可能である。例えば、第２の実施形態に第４の実施形態を組み合わせ、基板１１の回転位相に応じた基板ホルダ１０の回転速度の制御に加え、ＲＦアンテナ６に供給される電力を制御してもよい。
【００８９】
上述した各々の実施形態において、フィンＦが延在する方向側からのイオンビーム照射量と、他の方向の側からのイオンビーム照射量との比較について、図２０を用いて説明する。
まず図２０に示すように、グリッド９より引き出されたＩＢを基板１１の表面を含む面に投影させた線分Ｐを考える。次に、該投影された線分ＰをフィンＦが延在する方向Ｄと、方向Ｄの中間方向であるＭＤの成分に分解し、該投影された線分の成分は方向Ｄと方向ＭＤのどちらが大きいかを比較して行うことができる。
本実施形態では基板上の角度を設定しているため、０度から１８０度に向かう方向と１８０度から０度に向かう方向とがフィンＦが延在する方向Ｄである。そして方向Ｄの中間である、９０度から２７０度に向かう方向と２７０度から９０度に向かう方向とが方向ＭＤとなる。
【００９０】
また上述した各実施形態では、Ｉ字型のフィンの製造における側壁の処理について説明した。しかしフィンの形状はこれに限らず、例えば特許文献２に示されるようなＵ字型のフィンなど、種々の形状のフィンに本発明は適用可能である。
【００９１】
フィンが延在する方向もフィンの配列によって適宜変更され得る。上述した各実施形態では、フィンが０度から１８０度の方向に沿って配列していた。しかし、これ以外にも、例えば特開２０１１−２３３５９４号公報に開示されているように、四方にフィンが延びている基板に対しても適用可能である。この場合、基板の回転位相に対するＩＢの照射量（エネルギー量）を４周期変調させるように制御することで、フィンの側壁を効率的に加工することができる。
【００９２】
本発明の一実施形態は、例示したフィンＦＥＴの製造のみならず、ＨＤＤ用磁気ヘッド、ＨＤＤ用磁気記録媒体、磁気センサ、発行素子、圧電素子、相変化素子、抵抗変化素子など、様々なデバイスに対して利用可能である。これらのデバイスに対して所定のパターンを形成後に、その側壁に存在するラフネスを、デバイスが延在する方向側からイオンビームにより効率的に除去できるからである。
【００９３】
また、本発明は、上述したフィンＦの形成後の側壁ＦＳの処理だけに限らず、他の工程における側壁ＦＳの処理においても適用可能である。例えば、フィンＦ上にゲート誘電膜９０５およびゲート電極９０６を形成し、所定の領域におけるゲート誘電膜９０５およびゲート電極９０６を除去した後に、側壁ＦＳに付着したゲート誘電膜９０５やゲート電極９０６の残渣を除去する際にも用いることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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