(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面に林立する複数の凸状物の側面に形成された残渣層を除去する残渣層除去方法であって、
前記基板へ荷電粒子のビームを直線状に照射する荷電粒子照射機構と前記基板との間に電界レンズを配置し、
前記電界レンズは前記荷電粒子のビームを発散させ、
前記電界レンズは、互いに正対するように前記荷電粒子照射機構から前記基板に向けて順に配置される第１の電極、第２の電極及び第３の電極からなり、前記荷電粒子のビームは前記第１の電極、前記第２の電極及び前記第３の電極のそれぞれに形成された穴を通過し、
前記第１の電極の電位は前記第２の電極の電位よりも低く設定され、
前記第３の電極の電位は前記第２の電極の電位よりも低く設定されることを特徴とする残渣層除去方法。
【請求項２】
前記発散された荷電粒子のビームで前記基板の表面を走査することを特徴とする請求項１記載の残渣層除去方法。
【請求項３】
前記荷電粒子のビームが走査する範囲は、前記基板の表面よりも大きいことを特徴とする請求項２記載の残渣層除去方法。
【請求項４】
前記第１の電極及び前記第３の電極の電位は接地電位であり、前記第２の電極の電位は正電位であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の残渣層除去方法。
【請求項５】
前記電界レンズ及び前記基板の間において複数の電極を前記荷電粒子のビームを囲むように配置し、前記複数の電極に電位を生じさせることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の残渣層除去方法。
【請求項６】
前記複数の電極に周期的に変化する電位を生じさせることを特徴とする請求項５記載の残渣層除去方法。
【請求項７】
前記荷電粒子はイオン化された酸素ガスクラスターであり、前記荷電粒子のビームは酢酸雰囲気中において前記基板の表面へ照射されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の残渣層除去方法。
【請求項８】
前記残渣層はポリマー層及びダメージ層の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の残渣層除去方法。
【請求項９】
基板の表面に林立する複数の凸状物の側面に形成された残渣層を除去する残渣層除去装置であって、
前記基板へ荷電粒子のビームを直線状に照射する荷電粒子照射機構と、
該荷電粒子照射機構及び前記基板との間に配置される電界レンズとを備え、
前記電界レンズは、互いに正対するように前記荷電粒子照射機構から前記基板に向けて順に配置される第１の電極、第２の電極及び第３の電極からなり、
前記第１の電極、前記第２の電極及び前記第３の電極はそれぞれ前記荷電粒子のビームを通過させる穴を有し、
前記第１の電極の電位は前記第２の電極の電位よりも低く設定され、
前記第３の電極の電位は前記第２の電極の電位よりも低く設定されることを特徴とする残渣層除去装置。
【請求項１０】
前記第１の電極及び前記第３の電極の電位は接地電位であり、前記第２の電極の電位は正電位であることを特徴とする請求項９記載の残渣層除去装置。  
【請求項１１】
前記基板を載置し、前記荷電粒子照射機構に対向しながら移動する載置台をさらに備えることを特徴とする請求項９又は１０記載の残渣層除去装置。
【請求項１２】
前記電界レンズ及び前記基板の間において前記荷電粒子のビームを囲むように配置される複数の電極をさらに備え、
前記複数の電極には電位が生じることを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の残渣層除去装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、残渣層除去方法及び残渣層除去装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＤＲＡＭやＳＲＡＭに代わる次世代不揮発性メモリとしてＭＲＡＭ（Magnetoresistive Random Access Memory）（磁気抵抗メモリ）が開発されている。ＭＲＡＭはキャパシタの代わりにＭＴＪ（Magnetic Tunnel Junction）（磁気トンネル接合）素子を有し、磁化状態を利用して情報の記憶を行う。
【０００３】
ＭＴＪ素子は、絶縁膜、例えば、ＭｇＯ膜と、該ＭｇＯ膜を挟んで対向する２つの強磁性膜、例えば、ＣｏＦｅＢ膜からなり、ＭＲＡＭはＭＴＪ素子と、Ｔａ膜やＲｕ膜等の貴金属膜によって構成される。
【０００４】
ＭＲＡＭは、図１３（Ａ）に示すように、ＭｇＯ膜１００、該ＭｇＯ膜１００を挟んで対向する２つのＣｏＦｅＢ膜１０１、１０２やＴａ膜１０３、Ｒｕ膜１０４を含む積層構造において、絶縁系のハードマスク１０５や金属系のハードマスク１０６を用いて各膜をエッチングし、図１３（Ｂ）に示すようなピラー構造１０７を得ることにより製造される。
【０００５】
ところで、エッチングによってピラー構造１０７を得る際、イオンの打ち込みによってピラー構造１０７の側面に結晶性が消失したダメージ層（図示しない）がピラー構造１０７の側面に形成される。また、エッチングにおけるスパッタリングが弱いとスパッタされる被エッチング面から飛散した金属粒子が付着して残渣層１０８がピラー構造１０７の側面に形成される（図１３（Ｃ））。
【０００６】
残渣層１０８やダメージ層はＭｇＯ膜１００の絶縁機能やＣｏＦｅＢ膜１０１、１０２の磁性を阻害し、ピラー構造１０７を有するＭＲＡＭが所望の性能を発揮できないことがあるため、ピラー構造１０７から残渣層１０８やダメージ層を除去する必要がある。
【０００７】
特に、残渣層１０８には難エッチング材である貴金属、例えば、ＴａやＲｕが含まれるため、酸素のＧＣＩＢ（Gas Cluster Ion Beam）を照射して除去するのが有効であるが、ＧＣＩＢはビーム径が小さい上に直進性が高いため、ピラー構造１０７の側面に形成された残渣層１０８へ酸素のＧＣＩＢを照射するために、表面に複数のピラー構造１０７が形成された基板としてのウエハを傾けてウエハの表面を酸素のＧＣＩＢで走査することが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−２５３２５０公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、ウエハを傾けてウエハの表面を酸素のＧＣＩＢで一方向に走査する場合、図１４に示すように、酸素のＧＣＩＢ１１１は各ピラー構造１０７の側面の一部にしか照射されない。したがって、各ピラー構造１０７の全側面から残渣層１０８を完全に除去するためには、ウエハＷの傾斜角を変更し、さらにウエハＷの表面を酸素のＧＣＩＢ１１１で走査することを繰り返して各ピラー構造１０７の全側面へ酸素のＧＣＩＢを照射する必要がある。すなわち、ピラー構造１０７の側面に形成された残渣層１０８の除去効率が低いという問題がある。
【００１０】
本発明の目的は、凸状構造の側面に形成された残渣層の除去効率を向上することができる残渣層除去方法及び残渣層除去装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の残渣層除去方法は、基板の表面に林立する複数の凸状物の側面に形成された残渣層を除去する残渣層除去方法であって、前記基板へ荷電粒子のビームを直線状に照射する荷電粒子照射機構と前記基板との間に電界レンズを配置し、前記電界レンズは前記荷電粒子のビームを発散させ、前記電界レンズは、互いに正対するように前記荷電粒子照射機構から前記基板に向けて順に配置される第１の電極、第２の電極及び第３の電極からなり、前記荷電粒子のビームは前記第１の電極、前記第２の電極及び前記第３の電極のそれぞれに形成された穴を通過し、前記第１の電極の電位は前記第２の電極の電位よりも低く設定され、前記第３の電極の電位は前記第２の電極の電位よりも低く設定されることを特徴とする。
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明の残渣層除去装置は、基板の表面に林立する複数の凸状物の側面に形成された残渣層を除去する残渣層除去装置であって、前記基板へ荷電粒子のビームを直線状に照射する荷電粒子照射機構と、該荷電粒子照射機構及び前記基板との間に配置される電界レンズとを備え、前記電界レンズは、互いに正対するように前記荷電粒子照射機構から前記基板に向けて順に配置される第１の電極、第２の電極及び第３の電極からなり、前記第１の電極、前記第２の電極及び前記第３の電極はそれぞれ前記荷電粒子のビームを通過させる穴を有し、前記第１の電極の電位は前記第２の電極の電位よりも低く設定され、前記第３の電極の電位は前記第２の電極の電位よりも低く設定されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、電界レンズによって荷電粒子のビームが発散するので、荷電粒子のビームの照射方向に対して斜めに移動する荷電粒子が生じる。一の凸状構造を荷電粒子のビームと正対させた際、荷電粒子のビームに含まれる斜めに移動する荷電粒子は一の凸状構造を囲む他の凸状構造の側面の残渣層に衝突する。これにより、基板を傾けること無く各凸状構造の側面の残渣層へ荷電粒子のビームを照射させることでき、もって、基板の傾斜角の変更を繰り返す必要を無くすことができる。その結果、凸状構造の側面に形成された残渣層の除去効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る残渣層除去装置としてのトリミング処理装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図２】図１におけるＧＣＩＢ照射装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図３】ＭＴＪ素子を含む積層構造において側面に残渣層が形成される過程を説明するための図である。
【図４】図１における電界レンズの構成を概略的に示す斜視図である。
【図５】酸素のＧＣＩＢの発散の様子を説明するための図である。
【図６】電界レンズによる酸素のＧＣＩＢの照射形態のシミュレーションの結果を示す図である。
【図７】本実施の形態に係る残渣層除去方法を説明するための図である。
【図８】本実施の形態に係る残渣層除去方法において酸素のＧＣＩＢによって走査される範囲を説明するための図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態に係る残渣層除去装置としてのトリミング処理装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図１０】図９における電界レンズ及びビーム偏向電極ユニットの構成を概略的に示す斜視図である。
【図１１】酸素のＧＣＩＢの進路の変更の様子を説明するための図である。
【図１２】ビーム偏向電極ユニットによる酸素のＧＣＩＢの照射形態のシミュレーションの結果を示す図である。
【図１３】ＭＴＪ素子を有するＭＲＡＭの従来の製造過程を説明するための工程図である。
【図１４】ウエハを傾けてウエハの表面を酸素のＧＣＩＢで一方向に走査する方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１６】
まず、本発明の第１の実施の形態に係る残渣層除去装置について説明する。
【００１７】
図１は、本実施の形態に係る残渣層除去装置としてのトリミング処理装置の構成を概略的に示す断面図である。
【００１８】
図１において、トリミング処理装置１０は、ウエハＷを収容する処理室１１と、該処理室１１内の下方に配置される載置台１２と、処理室１１内の上方に配置されて載置台１２に載置されたウエハＷへ向けて酸素のＧＣＩＢを直線状且つ略垂直に照射するＧＣＩＢ照射装置１３（荷電粒子照射機構）と、該ＧＣＩＢ照射装置１３及び載置台１２の間に配置される電界レンズ１４と、各構成要素の動作を制御する制御部１５とを備える。
【００１９】
トリミング処理装置１０では、載置台１２がＧＣＩＢ照射装置１３に対向しながら、略水平に移動自在（図中の白抜き矢印参照）に構成されるため、載置台１２に載置されたウエハＷとＧＣＩＢ照射装置１３との相対位置を変化させることができ、もって、ＧＣＩＢ照射装置１３から照射される酸素のＧＣＩＢによってウエハＷの表面を走査、例えば、ラスタースキャンすることができる。なお、載置台１２は冷媒流路及びヒータ（ともに図示しない）を内蔵し、載置されたウエハＷを冷却する一方、当該ウエハＷを加熱することもできる。
【００２０】
図２は、図１におけるＧＣＩＢ照射装置の構成を概略的に示す断面図である。なお、図１においてＧＣＩＢ照射装置１３は略垂直に配置されるが、図２においては説明の便宜のために略水平に配置されるように描画される。
【００２１】
図２において、ＧＣＩＢ照射装置１３は、略垂直に配置され、且つ内部が減圧された筒状の本体１６と、該本体１６の一端に配置されるノズル１７と、板状のスキマー１８と、イオナイザー１９と、加速器２０と、永久磁石２１と、アパーチャー板２２とを有する。
【００２２】
ノズル１７は本体１６の中心軸に沿って配置され、該中心軸に沿って、例えば、酸素ガスを噴出する。スキマー１８は本体１６内の横断面を覆うように配置され、中心部が本体１６の中心軸に沿ってノズル１７へ向けて突出し、該突出した部分の頂部に細穴２３を有する。アパーチャー板２２も本体１６内の横断面を覆うように配置され、本体１６の中心軸に対応する部分にアパーチャー穴２４を有し、本体１６の他端も本体１６の中心軸に対応する部分にアパーチャー穴２５を有する。
【００２３】
イオナイザー１９、加速器２０及び永久磁石２１はいずれも本体１６の中心軸を囲むように配置され、イオナイザー１９は内蔵するフィラメントを加熱することによって電子を本体１６の中心軸へ向けて放出し、加速器２０は本体１６の中心軸に沿って電位差を生じさせ、永久磁石２１は本体１６の中心軸近傍で磁界を生じさせる。
【００２４】
ＧＣＩＢ照射装置１３では、本体１６の一端側（図中左側）から他端側（図中右側）へかけて、ノズル１７、スキマー１８、イオナイザー１９、加速器２０、アパーチャー板２２及び永久磁石２１がこの順で配置される。
【００２５】
ノズル１７が減圧された本体１６の内部へ向けて酸素ガスを噴出すると、酸素ガスの体積が急激に大きくなり、酸素ガスは急激な断熱膨張を起こして酸素分子が急冷される。各酸素分子は急冷されると、運動エネルギーが低下して各酸素分子間に作用する分子間力（ファンデルワールス力）によって互いに密着し、これにより、多数の酸素分子からなる複数の酸素ガスクラスター２６が形成される。
【００２６】
スキマー１８は細穴２３によって複数の酸素ガスクラスター２６のうち本体１６の中心軸に沿って移動する酸素ガスクラスター２６のみを選別し、イオナイザー１９は本体１６の中心軸に沿って移動する酸素ガスクラスター２６へ電子を衝突させることによって当該酸素ガスクラスター２６に正の電荷を帯電させて陽イオン化し、加速器２０は陽イオン化された酸素ガスクラスター２６を電位差によって本体１６の他端側へ加速し、アパーチャー板２２はアパーチャー穴２４によって加速された酸素ガスクラスター２６のうち本体１６の中心軸に沿って移動する酸素ガスクラスター２６のみを選別し、永久磁石２１は磁界によって比較的小さい酸素ガスクラスター２６（陽イオン化された酸素分子のモノマーを含む）の進路を変更する。永久磁石２１では、比較的大きい酸素ガスクラスター２６も磁界の影響を受けるが、質量が大きいため、磁力によって進路が変更されず、本体１６の中心軸に沿って移動を継続する。
【００２７】
永久磁石２１を通過した比較的大きい酸素ガスクラスター２６は本体１６の他端のアパーチャー穴２５を通過し、酸素のＧＣＩＢとして本体１６の外へ射出され、ウエハＷへ向けて照射される。
【００２８】
ところで、ＭＲＡＭは、ウエハＷ上において、図３（Ａ）に示すように、積層されたＭｇＯ膜２７、該ＭｇＯ膜２７を挟んで対向する２つのＣｏＦｅＢ膜２８，２９やＴａ膜３０、Ｒｕ膜３１を含む積層構造３２において、当該積層構造３２上に形成されたハードマスク３３を用いて各膜をエッチングしてピラー構造を得ることにより製造される。なお、ＭｇＯ膜２７及びＣｏＦｅＢ膜２８，２９はＭＴＪ素子３４を構成する。
【００２９】
例えば、エッチング処理装置等によってウエハＷの積層構造３２へ物理的エッチング処理であるプラズマエッチングを施す際に、ウエハＷへ印加されるバイアス電圧を大きく設定せず、プラズマ中の陽イオンによるスパッタリングを弱くすると、ハードマスク３３がエッチングによって削られることがないので、ハードマスク３３は時間が経過しても縮小しない。
【００３０】
ハードマスク３３が縮小せずにハードマスク３３の幅が変化しないと、積層構造３２の各膜におけるハードマスク３３によって覆われる部分はエッチングによって削られることがない一方、積層構造３２の各膜におけるハードマスク３３によって覆われない部分はエッチングによって削られ続け、これにより、ピラー構造が得られる（図３（Ｂ））。このピラー構造はウエハＷの表面において多数形成され、各ピラー構造は表面に対してほぼ垂直に林立する。
【００３１】
しかしながら、このとき、積層構造３２の各膜の金属（貴金属を含む）がスパッタされ、ピラー構造３５（凸状物）の側面に飛散した微粒子状の金属が再付着し、ピラー構造３５の側面に残渣層３６が形成される。さらに、積層構造３２の側面（各膜の端部）へイオンが打ち込まれ、これによって結晶性が失われた各膜の端部からなるダメージ層（ＭｇＯ膜２７の両端において形成される嘴状の磁気特性変化部であるバーズピークを含む）（図示しない）がピラー構造３５の側面に形成される。これら残渣層３６やダメージ層では、含まれる金属によってピラー構造３５のＭｇＯ膜２７とＣｏＦｅＢ膜２８，２９が導通し、さらに、結晶性の喪失によって各膜の磁気特性が変化するため、ＭＴＪ素子３４を含むＭＲＡＭの正常な動作を妨げるおそれがある。
【００３２】
トリミング処理装置１０では、特に、ピラー構造３５の側面に形成された残渣層３６を除去するために、酸素のＧＣＩＢを利用する。具体的には、ウエハＷをＧＣＩＢ照射装置１３の処理室１１内へ搬入して載置台１２に載置した後、処理室１１内へ酢酸ガスを供給し、さらに、ＧＣＩＢ照射装置１３からウエハＷへ向けて酸素のＧＣＩＢを照射する。
【００３３】
このとき、酸素のＧＣＩＢが照射されたウエハＷのピラー構造３５では、陽イオン化された酸素ガスクラスター２６（荷電粒子）とピラー構造３５の残渣層３６が衝突するが、残渣層３６において酸素ガスクラスター２６が有する運動エネルギー及び酸素ガスクラスター２６から分解した酸素分子によって酸化が促進され、その結果、残渣層３６に存在する難エッチング材であるＴａやＲｕ等の貴金属を含む金属の酸化物が生成される。このとき、貴金属の酸化物に関しては蒸気圧が高いためにＧＣＩＢの照射時の熱によってそのまま昇華し、その他の金属、例えば、ＣｏやＦｅの酸化物に関しては、酢酸ガスの多数の酢酸分子がこれらの金属の酸化物を取り囲み、多数の酢酸分子に取り囲まれた金属の酸化物は他の分子や原子との間に作用する分子間力や原子間力が低下するため、ＧＣＩＢの照射時の熱によって昇華する。その結果、残渣層３６が除去される。
【００３４】
ところで、ＧＣＩＢ照射装置１３から載置台１２に載置されたウエハＷの表面へほぼ垂直に酸素のＧＣＩＢを照射する際、ウエハＷの表面からほぼ垂直に林立する各ピラー構造３５へは頂部から高さ方向に沿って酸素のＧＣＩＢが照射されることになるが、上述したように、酸素のＧＣＩＢは直進性が高い。その結果、各ピラー構造３５において酸素のＧＣＩＢが残渣層３６へ完全に照射されず、例えば、ハードマスク３３が酸素のＧＣＩＢを遮るため、ハードマスク３３によって覆われる部分は残存する。
【００３５】
本実施の形態では、これに対応してＧＣＩＢ照射装置１３から照射された酸素のＧＣＩＢを電界レンズ１４によって発散させる。
【００３６】
図４は、図１における電界レンズの構成を概略的に示す斜視図である。
【００３７】
図４において、電界レンズ１４は、互いに正対するようにＧＣＩＢ照射装置１３側から載置台１２に向けて順に配置される、アパーチャー板３７、第１の電極板３８、第２の電極板３９及び第３の電極板４０を有し、アパーチャー板３７、第１の電極板３８、第２の電極板３９及び第３の電極板４０は全て円板状を呈し、各板の中心がＧＣＩＢ照射装置１３の中心軸に正対し、且つ各板がＧＣＩＢ照射装置１３の中心軸に対して垂直となるように配置される。アパーチャー板３７、第１の電極板３８、第２の電極板３９及び第３の電極板４０はそれぞれ中心において酸素のＧＣＩＢを通過させるアパーチャー穴３７ａ及び通過穴３８ａ，３９ａ，４０ａを有する。
【００３８】
また、アパーチャー板３７、第１の電極板３８及び第３の電極板４０は接地され、第２の電極板３９には正の電圧、例えば、＋５ｋＶの電圧が印加されて第２の電極板３９の電位が正電位に設定される。すなわち、電界レンズ１４では、第３の電極板４０の電位は第２の電極板３９の電位よりも低く設定されるので、通過穴３９ａから通過穴４０ａへ向けて凸状を呈する等電位線４１が生じ、第１の電極板３８の電位は第２の電極板３９の電位よりも低く設定されるので、通過穴３９ａから通過穴３８ａへ向けて凸状を呈する等電位線４２が生じる。
【００３９】
また、電界レンズ１４では、陽イオン化された酸素ガスクラスター２６がアパーチャー板３７のアパーチャー穴３７ａを通過した後、図５に示すように、第１の電極板３８、第２の電極板３９及び第３の電極板４０の通過穴３８ａ，３９ａ，４０を通過するが、通過穴３９ａから通過穴４０ａへ向けて移動する陽イオン化された酸素ガスクラスター２６は低い電位へ向けて移動し、等電位線４１を通過する際に等電位線４１を垂直に通過しようとする。
【００４０】
さらに、第１の電極板３８の電位は第２の電極板３９の電位よりも低く設定されるので、通過穴３８ａから通過穴３９ａへ向けて移動する陽イオン化された酸素ガスクラスター２６の運動エネルギーが位置エネルギーへ変換され、陽イオン化された酸素ガスクラスター２６の速度が低下し、その後、速度が低下した陽イオン化された酸素ガスクラスター２６が等電位線４１を通過する。これにより、陽イオン化された酸素ガスクラスター２６が電位差の影響を受ける時間が長くなり、陽イオン化された酸素ガスクラスター２６は等電位線４１を確実に垂直に通過しようとする。
【００４１】
その結果、各陽イオン化された酸素ガスクラスター２６の進路が酸素のＧＣＩＢを図中下方に向けて広げるように変更されるため、通過穴４０ａを通過する酸素のＧＣＩＢは発散する。
【００４２】
なお、電界レンズ１４では、通過穴３８ａから通過穴３９ａへ向けて移動する陽イオン化された酸素ガスクラスター２６は等電位線４２を通過する際に等電位線４２を垂直に通過しようとするとするため、第１の電極板３８及び第２の電極板３９の間において、各陽イオン化された酸素ガスクラスター２６の進路は酸素のＧＣＩＢを図中下方に向けて収縮するように変更され、通過穴３９ａを通過する酸素のＧＣＩＢは収縮する。
【００４３】
図６は、電界レンズによる酸素のＧＣＩＢの照射形態のシミュレーションの結果を示す図である。
【００４４】
図６に示すように、酸素のＧＣＩＢ４３は通過穴３９ａを通過すると収縮し、通過穴４０ａ通過すると発散する。
【００４５】
図７は、本実施の形態に係る残渣層除去方法を説明するための図である。
【００４６】
まず、ウエハＷをＧＣＩＢ照射装置１３の処理室１１内へ搬入して載置台１２に載置した後、処理室１１内へ酢酸ガスを供給し、さらに、ＧＣＩＢ照射装置１３からウエハＷへ向けて酸素のＧＣＩＢを照射する。このとき、載置台１２を水平且つ一方向に移動させることにより、ＧＣＩＢ照射装置１３から照射される酸素のＧＣＩＢによってウエハＷの表面をラスタースキャンする。
【００４７】
例えば、載置台１２を図１において左方に移動させる場合、図７に示すように、載置台１２に対してＧＣＩＢ照射装置１３は相対的に右方へ移動するため、ウエハＷの表面は相対的に右方へ移動する酸素のＧＣＩＢによってラスタースキャンされる。このとき、電界レンズ１４は酸素のＧＣＩＢを発散させるので、酸素のＧＣＩＢの照射方向（略垂直方向）に対して斜めに移動する陽イオン化された酸素ガスクラスター２６が生じる。酸素のＧＣＩＢがウエハＷの表面をラスタースキャンする際、一のピラー構造３５が酸素のＧＣＩＢと正対すると、酸素のＧＣＩＢに含まれる斜めに移動する陽イオン化された酸素ガスクラスター２６は一のピラー構造３５を囲む他のピラー構造３５の側面の残渣層３６に衝突する。すなわち、酸素のＧＣＩＢが移動するに従って各ピラー構造３５の側面の残渣層３６に陽イオン化された酸素ガスクラスター２６が衝突する。これにより、ウエハＷを傾けること無く各ピラー構造３５の側面の残渣層３６へ酸素のＧＣＩＢを照射させることでき、もって、ウエハＷの傾斜角の変更を繰り返す必要を無くすことができる。その結果、ピラー構造３５の側面に形成された残渣層３６の除去効率を向上することができる。
【００４８】
また、本実施の形態に係る残渣層除去方法では、酸素のＧＣＩＢによって走査される範囲はウエハＷの表面よりも大きいのが好ましく、具体的には、図８に示すように、酸素のＧＣＩＢによって走査される範囲（図中一点鎖線で示す。）は円形を呈し、その直径はウエハＷの直径へ発散した酸素のＧＣＩＢの直径（図中一点破線で示す。）を２つ加えたもの以上であるのが好ましい。これにより、ウエハＷの端部近傍に位置するピラー構造３５の側面に形成された残渣層３６も酸素のＧＣＩＢによって確実に除去することができる。なお、本実施の形態に係る残渣層除去方法では、酸素のＧＣＩＢによって走査される範囲において、図中白抜き矢印で示すように、一方向の酸素のＧＣＩＢのラスタースキャンを実行する。
【００４９】
上述した本実施の形態に係る残渣層除去方法では、特に、残渣層３６が酸素のＧＣＩＢによって除去されたが、残渣層３６に加えてダメージ層も同時に酸素のＧＣＩＢによって除去されてもよく、又は、ピラー構造３５の側面にダメージ層のみが形成される場合、当該ダメージ層のみが酸素のＧＣＩＢによって除去されてもよい。また、ポリマー層は貴金属としてＴａやＲｕだけでなくＰｔを含んでいてもよい。
【００５０】
また、上述した本実施の形態に係る残渣層除去方法では、酸素のＧＣＩＢが用いられ、該酸素のＧＣＩＢが発散したが、本発明は荷電粒子からなるイオンビームであれば適用可能である。また、各ピラー構造３５の残渣層３６が除去されたが、トレンチの側面や底面、ビアホールの側面に堆積する堆積層（残渣層やダメージ層を含む）の除去に本発明を適用してもよい。
【００５１】
上述したトリミング処理装置１０では、電界レンズ１４及び載置台１２に載置されたウエハＷの距離を余り大きくしないのが好ましく、例えば、電界レンズ１４の第３の電極板４０とウエハＷとの距離は３ｃｍ〜４ｃｍであるのが好ましい。これにより、ウエハＷの表面において酸素のＧＣＩＢの発散範囲が大きくなるのを防止することができ、酸素のＧＣＩＢ中の酸素ガスクラスター２６の密度が低下して残渣層３６の除去効率が低下するのを抑制することができる。
【００５２】
また、上述したトリミング処理装置１０では、載置台１２が水平に移動自在に構成されたが、載置台１２は移動せずにＧＣＩＢ照射装置１３や電界レンズ１４が水平に移動自在に構成されてもよい。
【００５３】
さらに、上述したトリミング処理装置１０では、第１の電極板３８及び第３の電極板４０の電位は接地であり、第２の電極板３９の電位は正電位に設定されたが、第１の電極板３８、第２の電極板３９及び第３の電極板４０の電位はこれらに限られず、第１の電極板３８の電位が第２の電極板３９の電位よりも低く設定され、第３の電極板４０の電位が第２の電極板３９の電位よりも低く設定されれば、第１の電極板３８及び第３の電極板４０の電位は接地でなくてもよい。なお、等電位線４１，４２の曲率は第２の電極板３９及び第３の電極板４０の間の電位差や第１の電極板３８及び第２の電極板３９の間の電位差に応じて変化するため、第２の電極板３９及び第３の電極板４０の間の電位差や第１の電極板３８及び第２の電極板３９の間の電位差を調整することにより、通過穴４０ａを通過する酸素のＧＣＩＢの発散度合いや通過穴３９ａを通過する酸素のＧＣＩＢの収縮度合いを変化させることができる。
【００５４】
また、上述したトリミング処理装置１０では、電界レンズ１４が第１の電極板３８、第２の電極板３９及び第３の電極板４０によって構成されたが、酸素のＧＣＩＢを発散させる観点からは、通過穴３９ａから通過穴４０ａへ向けて凸状を呈する等電位線４１のみが存在すればよいため、電界レンズ１４を第２の電極板３９及び第３の電極板４０のみで構成してもよい。
【００５５】
次に、本発明の第２の実施の形態に係る残渣層除去装置について説明する。
【００５６】
本実施の形態は、その構成や作用が上述した第１の実施の形態と基本的に同じであり、電界レンズ１４及び載置台１２の間に複数の電極板が追加で配置される点で上述した第１の実施の形態と異なる。したがって、重複した構成、作用については説明を省略し、以下に異なる構成、作用についての説明を行う。
【００５７】
図９は、本実施の形態に係る残渣層除去装置としてのトリミング処理装置の構成を概略的に示す断面図である。
【００５８】
図９において、トリミング処理装置４４は、電界レンズ１４及び載置台１２の間に配置されるビーム偏向電極ユニット４５をさらに備える。
【００５９】
図１０は、図９における電界レンズ及びビーム偏向電極ユニットの構成を概略的に示す斜視図である。
【００６０】
図１０において、ビーム偏向電極ユニット４５は、電界レンズ１４を通過する酸素のＧＣＩＢを囲むように配置される４枚の矩形の電極板４６，４７，４８，４９を有する。４枚の矩形の電極板４６，４７，４８，４９は平面視において９０°ピッチで配置され、電極板４６，４７が互いに対向して第１の電極対５０を構成し、電極板４８，４９が互いに対向して第２の電極対５１を構成する。
【００６１】
第１の電極対５０において、電極板４６は第１の高周波電源５２を介して接地されるとともに電極板４７は直接接地され、第２の電極対５１において、電極板４８は第２の高周波電源５３を介して接地されるとともに電極板４９は直接接地される。これにより、電極板４６及び電極板４７の電位は周期的に変化し、電極板４８及び電極板４９の電位も周期的に変化する。ここで、例えば、第１の電極対５０において、電極板４６の電位が電極板４７の電位よりも低くなった場合、酸素のＧＣＩＢ中の各陽イオン化された酸素ガスクラスター２６は電極板４６及び電極板４７の間に生じた電界から静電気力によって電極板４６へ引き寄せられ、結果として、酸素のＧＣＩＢの進路が変更されてウエハＷに対して図中左斜め下方に照射される（図１１（Ａ））。また、電極板４６の電位が電極板４７の電位よりも高くなった場合も、酸素のＧＣＩＢ中の各陽イオン化された酸素ガスクラスター２６は静電気力によって電極板４７へ引き寄せられ、結果として、酸素のＧＣＩＢの進路が変更されてウエハＷに対して斜めに照射される（図１１（Ｂ））。但し、図１１（Ｂ）の場合、各陽イオン化された酸素ガスクラスター２６は、図１１（Ａ）の場合に電界から受ける静電気力とは反対向きの静電気力を電界から受けるため、酸素のＧＣＩＢは図中右斜め下方に照射される。
【００６２】
図１２は、ビーム偏向電極ユニットによる酸素のＧＣＩＢの照射形態のシミュレーションの結果を示す図である。
【００６３】
図１２に示すように、酸素のＧＣＩＢ４３はビーム偏向電極ユニット４５を通過する際に一方向、例えば、電極板４６の方向へ引き寄せられ、ビーム偏向電極ユニット４５から斜め下方へ照射される。
【００６４】
また、本実施の形態では、電極板４６及び電極板４７の電位の変化周期と、電極板４８及び電極板４９の電位の変化周期とが同期し、例えば、電極板４６及び電極板４７の電位が所定の周波数、例えば、数１０Ｈｚのサイン波に従って変化する際、電極板４８及び電極板４９の電位が同周波数のコサイン波に従って変化する。これにより、ビーム偏向電極ユニット４５を通過する酸素のＧＣＩＢには、電極板４６へ引き寄せる静電気力、電極板４８へ引き寄せる静電気力、電極板４７へ引き寄せる静電気力及び電極板４９へ引き寄せる静電気力が順に作用するため、ビーム偏向電極ユニット４５を通過した酸素のＧＣＩＢは発散しつつ、ウエハＷの表面において周期的に旋回する。すなわち、酸素のＧＣＩＢに多数の斜めに移動する酸素ガスクラスター２６が含まれる。その結果、酸素のＧＣＩＢによってウエハＷの表面をラスタースキャンする際、各ピラー構造３５の側面の残渣層３６へ多数の酸素ガスクラスター２６を衝突させることができ、もって、残渣層３６の除去効率をさらに向上することができる。
【００６５】
なお、本実施の形態においても、残渣層３６に加えてダメージ層も同時に酸素のＧＣＩＢによって除去されてもよく、又は、ピラー構造３５の側面にダメージ層のみが形成される場合、当該ダメージ層のみが酸素のＧＣＩＢによって除去されてもよい。
【００６６】
以上、本発明について、上記各実施の形態を用いて説明したが、本発明は上記各実施の形態に限定されるものではない。
【００６７】
本発明の目的は、上述した各実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、コンピュータ、例えば、制御部１５に供給し、制御部１５のＣＰＵが記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される。
【００６８】
この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が上述した各実施の形態の機能を実現することになり、プログラムコード及びそのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
【００６９】
また、プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、ＲＡＭ、ＮＶ−ＲＡＭ、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ）等の光ディスク、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、他のＲＯＭ等の上記プログラムコードを記憶できるものであればよい。或いは、上記プログラムコードは、インターネット、商用ネットワーク、若しくはローカルエリアネットワーク等に接続される不図示の他のコンピュータやデータベース等からダウンロードすることにより制御部１５に供給されてもよい。
【００７０】
また、制御部１５が読み出したプログラムコードを実行することにより、上記各実施の形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、ＣＰＵ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）等が実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって上述した各実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。
【００７１】
更に、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、制御部１５に挿入された機能拡張ボードや制御部１５に接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって上述した各実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。
【００７２】
上記プログラムコードの形態は、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラムコード、ＯＳに供給されるスクリプトデータ等の形態から成ってもよい。
【符号の説明】
【００７３】
Ｗ  ウエハ
１０  トリミング処理装置
１２  載置台
１３  ＧＣＩＢ照射装置
１４  電界レンズ
３５  ピラー構造
３６  残渣層
３８  第１の電極板
３９  第２の電極板
４０  第３の電極板
４５  ビーム偏向電極ユニット
４６，４７，４８，４９  電極板
【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６】
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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１４】
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