(57)【要約】【課題】  エッチングの均一性を向上する。【解決手段】本実施形態に関わるデバイス製造装置は、被加工層１Ｘが設けられた基板１０００を保持する基板保持部４と、筐体２９内のアノード２２と、筐体２９の外部のカソード２１と、アノード２１が露出するように筐体２９の一端に設けられた開口部２９９とを有し、イオンビームを生成するためのイオン源２と、イオン源２の開口部２９９から分離してイオン源２と基板保持部４との間に設けられ、イオンビームが通過する貫通孔６９を有する第１の構造６と、を含み、第１の構造６は、導電体を含み、貫通孔６９の開口寸法は、開口部２９９の開口寸法以上である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工層が設けられた基板を保持する基板保持部と、
筐体の内部に設けられたアノードと、前記筐体の外部に設けられたカソードと、前記アノードと前記基板保持部との間の領域に前記アノードが露出するように前記筐体の一端に設けられた開口部とを有し、前記被加工層に照射されるイオンビームを生成するためのイオン源と、
前記イオン源の前記開口部から分離されて前記イオン源と前記基板保持部との間に設けられ、前記イオンビームが通過する第１の貫通孔を有する少なくとも１つの第１の構造と、
を具備し、
前記第１の構造は、導電体を含み、
前記第１の貫通孔の開口寸法は、前記開口部の開口寸法以上である、
ことを特徴とするデバイス製造装置。
【請求項２】
前記第１の構造は、前記イオン源と前記基板保持部との中間の位置よりも前記基板保持部側に配置される、
ことを特徴とする請求項１に記載のデバイス製造装置。
【請求項３】
前記筐体は、筒状の構造を有し、
前記イオン源は、前記筒状の前記筐体の中心軸上に設置され、第１の磁界が発生する磁界発生源をさらに含み、
前記イオンビームを生成するためのプラズマは、前記第１の磁界下で前記筐体の内部で発生され、
前記第１の磁界は、前記イオンビームの出射方向に沿う第１の方向における第１の磁界成分と、前記イオンビームの出射方向に対して直交する第２の方向における第２の磁界成分とを含み、
前記筐体の中心軸上における前記第１の磁界成分は、前記筐体の中心における磁界強度が前記開口部における磁界強度より大きく、
前記筐体の前記開口部における前記第２の磁界成分は、前記開口部の中心における磁界強度が前記開口部の端部における磁界強度より小さい、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のデバイス製造装置。
【請求項４】
前記第１の構造は、前記第１の貫通孔の外縁に沿って設けられ、前記イオン源側に向かって突出する第１の突起部を有し、
前記イオン源側における前記突起部の開口寸法は、前記基板保持部側における前記突起部の開口寸法より小さい、
ことを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載のデバイス製造装置。
【請求項５】
前記第１の構造は、前記第１の貫通孔の外縁に沿って設けられ、前記基板保持部側に向かって突出する第２の突起部を有し、
前記基板保持部側における前記突起部の開口寸法は、前記イオン源側における前記突起部の開口寸法より大きい、
ことを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載のデバイス製造装置。
【請求項６】
前記第１の構造と前記基板保持部との間に設けられ、前記イオンビームが通過する第２の貫通孔を有する第２の構造を、さらに具備し、
前記第２の構造は、前記第２の貫通孔の外縁に沿って設けられ、前記基板保持部側に向かって突出する第３の突起部を有し、
前記基板保持部側における前記第３の突起部の開口寸法は、前記イオン源側における第３の突起部の開口寸法より大きい、
ことを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載のデバイス製造装置。
【請求項７】
前記第１の構造は、前記第１の貫通孔の第１の開口端と、前記第１の開口端に対向する前記第１の貫通孔の第２の開口端とを含み、
前記基板表面に対して垂直方向における前記第１の開口端と前記基板保持部の中心との間の第１の間隔は、前記基板表面に対して垂直方向における前記第２の開口端と前記基板保持部の中心との間の第２の間隔より小さく、
前記イオン源は、前記基板表面に対して斜め方向のイオンビームを、前記第１の開口端側から前記被加工層に照射する、
ことを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載のデバイス製造装置。
【請求項８】
前記第１の構造の表面と前記基板の表面とは、互いに平行であり、
前記基板保持部は、前記第１の構造の表面に対して平行方向に前記基板を動かす、
ことを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載のデバイス製造装置。
【請求項９】
前記イオン源側から見て前記基板保持部が前記第１の貫通孔の面積の７０％以上を覆った状態で、前記被加工層にイオンビームが照射される、
ことを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載のデバイス製造装置。
【請求項１０】
前記イオン源側から見て前記基板保持部が前記第１の貫通孔の面積の１００％を覆った状態で、前記被加工層にイオンビームが照射される、
ことを特徴とする請求項１乃至９のうちいずれか１項に記載のデバイス製造装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のうちいずれか１項に記載されたデバイス製造装置によってイオンビームを生成する工程と、
磁化の向きが可変な第１の磁性層と磁化の向きが不変な第２の磁性層と前記第１及び第２の磁性層間の非磁性層とを少なくとも有する積層構造を含む前記被加工層を、前記第１の貫通孔を通過する前記イオンビームによって加工し、少なくとも１つの磁気抵抗効果素子を前記基板上に形成する工程と、
を具備することを特徴とする磁気デバイスの製造方法。
【請求項１２】
前記磁気抵抗効果素子の前記第１の磁性層の前記基板表面に対して平行方向における最大寸法が２５ｎｍ以下になるように、前記被加工層が前記イオンビームによって加工される、
ことを特徴とする請求項１１に記載の磁気デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、デバイス製造装置及び磁気デバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハードディスクドライブ（ＨＤＤ：Hard Disk Drive）及び磁気ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ：Magnetoresistive RAM）のように、磁気を利用したメモリデバイスが、開発されている。
【０００３】
ＭＲＡＭに適用される技術の１つとして、磁性体に電流を流すことによって磁性体の磁化の向きを反転させる「スピン注入磁化反転方式（Spin transfer Switching）」が、ＭＲＡＭのデータ書き込み方式の１つとして、研究されている。このスピン注入磁化反転方式は、磁気抵抗効果素子内に書き込み電流を流し、そこで発生するスピン偏極された電子を用いて、磁気抵抗効果素子内の磁性体（磁性層）の磁化の向きを反転させる技術である。
【０００４】
このようなスピン注入磁化反転方式が用いられることによって、ナノスケールの磁性体内の磁化状態を局所的な磁場によって制御しやすくなり、さらに、磁性体の微細化に応じて磁化を反転させるための電流の値も小さくすることができる。
【０００５】
スピン注入磁化反転方式を用いることにより、高記憶密度のＭＲＡＭの開発が推進されている。そのため、メモリ素子としての磁気抵抗効果素子を、３０ｎｍ以下の素子サイズに形成することが、望まれている。
【０００６】
磁気抵抗効果素子に用いられるＣｏやＦｅ等の磁性金属を含む材料は、一般に、ドライエッチング（例えば、ＲＩＥ）が難しいため、Ａｒなど不活性ガスを用いたイオンビームを照射して、物理的にエッチングすることが多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第４，８６２，０３２号明細書
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】“Dry-etching damage to magnetic anisotropy of Co-Pt dot arrays characterized using anomalous Hall effect”, T.Shimatsu et al., J.Appl.Phys., 111, 07B908(2012)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
被加工層のエッチングの均一性を向上する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
実施形態のデバイス製造装置は、被加工層が設けられた基板を保持する基板保持部と、筐体の内部に設けられたアノードと、前記筐体の外部に設けられたカソードと、前記アノードと前記基板保持部との間の領域に前記アノードが露出するように前記筐体の一端に設けられた開口部とを有し、前記被加工層に照射されるイオンビームを生成するためのイオン源と、前記イオン源の前記開口部から分離されて前記イオン源と前記基板保持部との間に設けられ、前記イオンビームが通過する第１の貫通孔を有する少なくとも１つの第１の構造と、を含み、前記第１の構造は、導電体を含み、前記第１の貫通孔の開口寸法は、前記開口部の開口寸法以上である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態のデバイス製造装置の基本構成例を示す図。
【図２】磁気抵抗効果素子の構造の一例を示す断面図。
【図３】磁気抵抗効果素子の製造方法の一工程を示す断面図。
【図４】磁気抵抗効果素子の製造方法の一工程を示す断面図。
【図５】磁気抵抗効果素子の製造方法の一工程を示す断面図。
【図６】磁気抵抗効果素子の製造方法の一工程を示す断面図。
【図７】磁気抵抗効果素子の製造方法の一工程を示す断面図。
【図８】実施形態のデバイス製造装置の構成例を示す図。
【図９】イオン源の構成例を示す図。
【図１０】シールドの構成例を示す図。
【図１１】実施形態のデバイス製造装置の特性を示す図。
【図１２】実施形態のデバイス製造装置の特性を示す図。
【図１３】実施形態のデバイス製造装置の特性を示す図。
【図１４】実施形態のデバイス製造装置の特性を示す図。
【図１５】実施形態のデバイス製造装置の特性を示す図。
【図１６】実施形態のデバイス製造装置の構成例を示す図。
【図１７】実施形態のデバイス製造装置の構成例を示す図。
【図１８】実施形態のデバイス製造装置の構成例を示す図。
【図１９】実施形態のデバイス製造装置の構成例を示す図。
【図２０】実施形態のデバイス製造装置の構成例を示す図。
【図２１】実施形態のデバイス製造装置の構成例を示す図。
【図２２】実施形態のデバイス製造装置の構成例を示す図。
【図２３】実施形態のデバイス製造装置の構成例を示す図。
【図２４】実施形態のデバイス製造装置の構成例を示す図。
【図２５】実施形態のデバイス製造装置の構成例を示す図。
【図２６】実施形態のデバイス製造装置の構成例を示す図。
【図２７】実施形態のデバイス製造装置の構成例を示す図。
【図２８】実施形態のデバイス製造装置の構成例を示す図。
【図２９】実施形態のデバイス製造装置の構成例を示す図。
【図３０】実施形態のデバイス製造装置の構成例を示す図。
【図３１】実施形態のデバイス製造装置の構成例を示す図。
【図３２】実施形態のデバイス製造装置の構成例を示す図。
【図３３】実施形態のデバイス製造装置の構成例を示す図。
【図３４】実施形態のデバイス製造装置の構成例を示す図。
【図３５】実施形態のデバイス製造装置の構成例を示す図。
【図３６】実施形態のデバイス製造装置の構成例を示す図。
【図３７】実施形態のデバイス製造装置の構成例を示す図。
【図３８】実施形態のデバイス製造装置の構成例を示す図。
【図３９】実施形態のデバイス製造装置の構成例を示す図。
【図４０】実施形態のデバイス製造装置の構成例を示す図。
【図４１】実施形態のデバイス製造装置の具体例を示す図。
【図４２】実施形態のデバイス製造装置の具体例を示す図。
【図４３】実施形態のデバイス製造装置の具体例を示す図。
【図４４】実施形態のデバイス製造装置の具体例を示す図。
【図４５】実施形態のデバイス製造装置の具体例を示す図。
【図４６】実施形態のデバイス製造装置の具体例を示す図。
【図４７】実施形態のデバイス製造装置の具体例を示す図。
【図４８】実施形態のデバイス製造装置の具体例を示す図。
【図４９】実施形態のデバイス製造装置の具体例を示す図。
【図５０】実施形態のデバイス製造装置の具体例を示す図。
【図５１】実施形態のデバイス製造装置の具体例を示す図。
【図５２】実施形態のデバイス製造装置の具体例を示す図。
【図５３】実施形態のデバイス製造装置の具体例を示す図。
【図５４】磁気メモリの構成例を示す図。
【図５５】磁気メモリの構成例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら、本発明の例を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
【００１３】
［実施形態］  
図１乃至図５３を参照して、実施形態のデバイス製造装置について、説明する。
【００１４】
（１）  基本構成  
図１を用いて、本実施形態のデバイス製造装置について、説明する。
【００１５】
図１に示される本実施形態のデバイス製造装置９は、イオン源２、基板保持部４、イオン源２と基板保持部４との間に設けられた少なくとも１つの構造物（第１の構造）６を、装置９のチャンバー（真空槽）９０内に含んでいる。
【００１６】
基板保持部４は、被加工層１Ｘを含む基板１０００を保持する。
【００１７】
イオン源２は、被加工層１Ｘに照射されるイオンビームＩＢを生成する。
【００１８】
構造物６は、少なくとも１つの貫通孔を有している。構造物６は、導電性の材料から形成される。構造物６とイオン源２との間には所定の距離が設けられ、構造物６は、イオン源２の開口部２９９から分離されている。
【００１９】
本実施形態のデバイス製造装置に用いられるイオン源２は、グリッドを有さないイオン源（例えば、エンドホール型イオン源）である。放電領域を物理的に制限するためのグリッドを有さないイオン源２は、イオンを生成するための電子供給源としてのカソード２１が、イオン源２の筐体２９の外部に設けられ、アノード２２が、イオン源２の筐体２９の内部に設けられている。
【００２０】
イオン源２のアノード２２は、筐体２９における基板に対向する面のほぼ全面を開口するように形成された開口部２９０を介して、基板保持部側から見ることができる。本実施形態のエッチング装置において、イオン源２と構造物６との間の領域（イオン源２のアノード２２から筐体２９の外部にまたがる領域）に、イオン／イオンビームを生成するための放電領域が、形成される。イオン源２のアノード２２は、イオン源２の筐体２９の外部の放電領域に露出している。
【００２１】
尚、イオン源がグリッドを有する場合、カソードとアノードとの両方がイオン源の筐体内部に設けられ、放電領域はイオン源の筐体内部に制限される。グリッドは、イオンを筐体の内部から外部に引き出すための複数の貫通孔を有し、グリッドには、イオンを引き出すための電位（正又は負の電位）が印加されている。
【００２２】
本実施形態において、カソード２１は、イオン源２の構成要素として説明するが、カソード２１は、イオン源２とは別途の構成要素として扱われてもよい。
【００２３】
イオンビームＩＢは、イオン源側から基板保持部（被加工層）側に向かって、貫通孔６９内を通過し、基板１０００に到達する。貫通孔６９を通過して基板１０００に到達したイオンビームＩＢによって、基板１０００上の被加工層１Ｘが加工（エッチング）される。イオン源のイオン出射中心軸からの分散が大きいイオンビームＩＢは、貫通孔６９内を通過せず、構造物６内における貫通孔６９が形成されない部分（以下では、プレート部とよぶ）６０によって、基板１０００に到達するのを遮断される。イオン源のイオンビーム出射中心軸とは、イオン源２のイオンビームが出射される開口部２９９の面（イオンビーム出射面）に対して垂直方向においてその開口部２９９の面の中心を通過する軸のことである。
【００２４】
以下では、イオン源と基板保持部との間に設けられ、イオンビームＩＢが通過する貫通孔と、イオンビームＩＢが基板に到達するのを遮断する部分とを有する構造物６のことを、シールド６とよぶ。
【００２５】
尚、本実施形態のデバイス製造装置９は、エンドポイントディテクターのような他の構成を、さらに含んでいてもよい。
【００２６】
本実施形態のデバイス製造装置９は、イオン源２によって生成されるイオンビームＩＢを用いて被加工層１Ｘをエッチングするエッチング装置９である。  
本実施形態のデバイス製造装置としてのエッチング装置９は、例えば、磁気デバイスを製造するために用いられる。本実施形態のエッチング装置９によって、例えば、磁気抵抗効果素子、及び、磁気抵抗効果素子を用いたデバイス（例えば、ＭＲＡＭ）が、形成される。
【００２７】
図２を用いて、磁気抵抗効果素子の基本的な構造について、説明する。  
図２は、実施形態に係るデバイス製造装置（イオンビームエッチング装置）によって形成される磁気抵抗効果素子１の断面構造を、示している。
【００２８】
磁気抵抗効果素子１は、下部電極を含む下地層１７と、上部電極１３と、上部電極１３と下地層１７との間に設けられた２つの磁性層１０，１１と、２つの磁性層１０，１１の間に設けられた非磁性層（トンネルバリア層）１２と、から形成される積層構造を有する。
【００２９】
２つの磁性層１０，１１とそれらに挟まれるトンネルバリア層１２とによって、磁気トンネル接合（Magnetic Tunnel Junction）が形成される。以下では、磁気抵抗効果素子のことを、ＭＴＪ素子ともよぶ。  
図２における各磁性層１０，１１内の矢印は、磁性層１０，１１の磁化の方向を示している。
【００３０】
２つの磁性層のうち、一方の磁性層１０の磁化の方向は、可変であり、他方の磁性層１１の磁化の方向は、固定状態（不変）である。磁化の方向が可変な磁性層１０のことを、記憶層（又は、記録層、磁化自由層）とよび、磁化の向きが固定状態の磁性層１１のことを、参照層（又は、固定層、磁化不変層）とよぶ。
【００３１】
記憶層１０の磁化（或いはスピン）の方向は、磁性層１０の膜面に対して垂直方向（磁性層の積層方向）に流れる磁化反転電流が記憶層１０に供給された場合に、その電流によって発生するスピン偏極された電子の角運動量が記憶層１０の磁化（スピン）に伝達されることによって、反転する。すなわち、電流が流れる向きに応じて、記憶層１０の磁化の方向は、可変となる。
【００３２】
これに対して、参照層１１の磁化の方向は、固定状態になっており、不変である。参照層１１の磁化の方向が「不変である」或いは「固定状態である」とは、記憶層１０の磁化の方向を反転させるための磁化反転電流が、参照層１１内を流れた場合に、参照層１１の磁化の方向が変化しないことを意味する。
【００３３】
したがって、磁気抵抗効果素子１において、磁化反転電流の大きな磁性層を参照層として用い、且つ、参照層１１よりも磁化反転電流の小さい磁性層を記憶層１０として用いることによって、磁化の方向が可変の記憶層１０と磁化の方向が不変の参照層１２とを含む磁気抵抗効果素子１が形成される。
【００３４】
スピン偏極された電子により磁化反転を引き起こす場合、その磁化反転電流（磁化反転しきい値）の大きさは、磁性層の減衰定数、異方性磁界及び体積に比例するため、これらの値が適切に調整されることによって、記憶層１０の磁化反転電流と参照層１１との磁化反転電流との間に差を設けることができる。
【００３５】
記憶層１０の磁化反転電流が磁気抵抗効果素子（ＭＴＪ素子）に供給された場合に、記憶層１０の磁化の向きが電流の流れる向きに応じて変化し、記憶層１０と参照層１１との相対的な磁化配列が変化する。これによって、磁気抵抗効果素子１は、高抵抗状態（磁化配列が反平行な状態）又は低抵抗状態（磁化配列が平行な状態）のいずれか一方の状態になる。
【００３６】
図２に示されるように、記憶層１０及び参照層１１は、各磁性層１０，１１の膜面に垂直方向（或いは、磁性層の積層方向）の磁気異方性を有する。記憶層１０及び参照層１１の容易磁化方向は、磁性層の膜面に対して垂直である。膜面に対して垂直方向の容易磁化方向（磁気異方性）において、膜面に対して垂直方向を向く磁化のことを、垂直磁化とよぶ。  
本実施形態の磁気抵抗効果素子１は、記憶層１０及び参照層１１の磁化がそれぞれ膜面に対して垂直方向を向く垂直磁化型の磁気抵抗効果素子である。
【００３７】
尚、容易磁化方向とは、あるマクロなサイズの強磁性体を想定した場合に、外部磁界のない状態で自発磁化がその方向を向くと最も磁性体の内部エネルギーが低くなる方向である。これに対して、困難磁化方向とは、あるマクロなサイズの強磁性体を想定した場合に、外部磁界のない状態で自発磁化がその方向を向くと最も磁性体の内部エネルギーが大きくなる方向である。
【００３８】
記憶層１０の材料に、ＦｅＰｄ、ＦｅＰｔ、ＣｏＰｄ又はＣｏＰｔ等の強磁性材料、Ｃｏ−Ｆｅ系合金又はボロン（Ｂ）が添加されたＣｏ−Ｆｅ系合金等の軟磁性材料が用いられる。記憶層１０は、磁性材料（例えば、ＮｉＦｅ、Ｆｅ又はＣｏなど）と非磁性材料（Ｃｕ、Ｐｄ又はＰｔなど）とから形成される人工格子でもよい。
【００３９】
参照層１１の材料に、例えば、ＦｅＰｄ、ＦｅＰｔ、ＣｏＰｄ、ＣｏＰｔ等のＬ１０構造又はＬ１１構造を持つ強磁性材料、ＣｏＦｅＢなどの軟磁性材料、ＴｂＣｏＦｅ等のフェリ磁性材料が用いられる。また、記憶層１０と同様に、参照層１１に、人工格子が用いられてもよい。
【００４０】
トンネルバリア層１２に、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、窒化マグネシウム（ＭｇＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム、あるいは、それらの積層膜等の絶縁材料が用いられる。また、それらの膜に、ボロンが添加されてもよい。
【００４１】
本実施形態のＭＴＪ素子１は、トップピン型のＭＴＪ素子である。すなわち、記憶層１０は、下地層（下部電極）１７上に設けられ、参照層１１は、トンネルバリア層１２を介して、記憶層１０上に積層されている。
【００４２】
下地層１７は、基板上の絶縁膜８０上に設けられている。下地層１７は、磁性層（ここでは、記憶層）１０を、結晶配向させる。
【００４３】
例えば、下地層１７は、磁気抵抗効果素子の下部電極及び引き出し線を兼ねた１つの層となっている。下地層１７は、下部電極としての厚い金属膜と、平坦な垂直磁化の磁性層を成長させるためのバッファ層とを含む。但し、下地層と下部電極とが互いに別途の膜として、積層膜を形成してもよいし、下地層と下部電極を１つの膜によって形成し、引き出し線を別途に形成してもよい。  
下地層１７の一例としては、タンタル（Ｔａ）、銅（Ｃｕ）、ルテニウム（Ｒｕ）、イリジウム（Ｉｒ）等の金属層を含む積層構造を有している。
【００４４】
上部電極１３は、参照層１１上に設けられている。上部電極１３は、磁気抵抗効果素子を形成するためのハードマスクとしての機能を兼ねている。上部電極１３には、例えば、Ｔａが用いられる。
【００４５】
ＭＴＪ素子１の側面上に、側壁絶縁膜１８が設けられている。ＭＴＪ素子１は、側壁絶縁膜１８を介して、絶縁膜８１，８２に覆われている。
【００４６】
尚、記憶層１０に対する参照層１１からの磁界（シフト磁界）をゼロに近づけるために、参照層１１の磁化量を減少させるための磁性膜（シフト補正層、バイアス磁界層とよばれる）を参照層１１に隣接するように設けてもよい。シフト補正層の磁化は、固定状態であり、シフト補正層の磁化の向きは、参照層１１の磁化の向きと反対に設定される。
【００４７】
例えば、図２の磁気抵抗効果素子１は、磁気メモリ（例えば、ＭＲＡＭ）のメモリ素子として用いられる。ＭＲＡＭは、少なくとも１個のメモリセルを有している。ＭＲＡＭが複数個のメモリセルを有している場合、複数のメモリセルは、メモリセルアレイ内にマトリクス状に配列される。メモリセルは、メモリ素子として、少なくとも１つの磁気抵抗効果素子（ＭＴＪ素子）を含む。例えば、ＭＴＪ素子の高抵抗状態及び低抵抗状態に、“１”データ及び“０”データが割り付けられる。
【００４８】
例えば、絶縁膜８０が、層間絶縁膜８０である場合、層間絶縁膜８０は、半導体基板上の素子（例えば、ＭＯＳトランジスタ）を覆っている。下部電極（下地層）１７に接続されるコンタクトプラグ８５が、層間絶縁膜８０内に設けられている。配線（例えば、ビット線）８３が、絶縁膜８１，８２上及びＭＴＪ素子１の上部電極１３上に、設けられている。  
コンタクトプラグ８５は、タングステン（Ｗ）及びモリブデン（Ｍｏ）から形成される。配線８３は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）又は銅（Ｃｕ）などを主成分とする膜から形成される。
【００４９】
図３乃至図７を参照して、実施形態のデバイス製造装置を用いた磁気抵抗効果素子の製造方法について、説明する。図３乃至図７は、実施形態の磁気抵抗効果素子の製造方法の各工程を示す断面工程図である。ここでは、図３乃至図７に加えて、図１及び図２も適宜用いて、本実施形態の磁気抵抗効果素子の製造方法について、説明する。
【００５０】
図３に示されるように、絶縁膜８０上に、導電層（下地層）１７Ｘ、磁性層（ここでは、記憶層）１０Ｘ、トンネルバリア層１２、磁性層（ここでは、参照層）１１Ｘ及びハードマスク（導電層）１３が、例えば、スパッタ法により、順次成膜される。磁気抵抗効果素子（ＭＴＪ素子）を形成するための積層構造１Ｘが、絶縁膜８０上に、形成される。
【００５１】
下地層１７Ｘは、平坦な膜面を有する垂直磁化膜（記憶層）１０Ｘを成長させるための層であり、Ｔａ、Ｃｕ、Ｒｕ及びＩｒなどを用いて形成される。  
記憶層１０Ｘ及び参照層１１Ｘの材料として、例えば、Ｌ１０構造或いはＬ１１構造を有する強磁性材料、軟磁性材料（例えば、ＣｏＦｅＢ）、フェリ磁性材料（例えば、ＴｂＣｏＦｅ）、人工格子などが用いられる。
【００５２】
トンネルバリア層１２Ｘの材料として、例えば、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）が用いられる。ハードマスク１３Ｘとして、例えば、タンタル（Ｔａ）が用いられる。
【００５３】
尚、トンネルバリア層１２Ｘと磁性層１０Ｘ，１１Ｘとの間に、ＣｏＦｅＢ膜を含む界面層が挿入される場合もある。積層構造１Ｘ内に、参照層からの漏洩磁界を打ち消すためのシフト補正層が形成される場合がある。また、下地層１１Ｘが、シフト補正層を含む場合がある。
【００５４】
基板上の絶縁膜８０が、層間絶縁膜である場合、積層構造１Ｘの下地層１７は、絶縁膜８０としての層間絶縁膜内のコンタクトプラグ（図示せず）に接続されるように、層間絶縁膜８０上に形成される。尚、絶縁膜８０は、絶縁性基板でもよい。
【００５５】
次に、リソグラフィ及びエッチングを用いて、積層構造１Ｘのエッチングが実行され、独立したＭＴＪ素子が形成される。より具体的には、以下のように、積層構造からＭＴＪ素子が形成される。
【００５６】
ハードマスク１３上に、レジスト膜からなるマスク（図示せず）が、形成される。
形成されたレジストマスクは、所定の素子形状（平面形状）及びサイズに対応するように、例えば、ＲＩＥ又はイオンミリング（イオンビーム加工）を用いて、パターニングされている。
【００５７】
図４に示されるように、レジストマスクのパターンが、ハードマスク１３に転写される。例えば、レジストマスク及びハードマスクの加工は、指向性の高いイオンビームによって、行われる。
【００５８】
そして、図５に示されるように、パターニングされたハードマスク１３をマスクに用いて、参照層１１、トンネルバリア層１２及び記憶層１０が、本実施形態におけるエッチング装置（例えば、図１の装置）９によって生成されるイオンビームＩＢを用いて、ハードマスク側から順に加工（エッチング）される。積層構造（ＭＴＪ素子）に照射されるイオンビームＩＢは、比較的大きい入射分散角（立体角）、例えば、５°から１０°程度の入射分散角を有するように、本実施形態のイオンビームエッチング装置９内のイオン源２及びシールド６によって、生成される。
【００５９】
尚、イオンビームの入射分散角（立体角）とは、イオンビームの指向性（直進性）のばらつきに対応し、被加工層（ここでは、積層構造）に対するイオンビームの入射角度の分散の大きさを示す。イオンビームの入射分散角は、あらかじめ設定されたイオンビームの入射角を基準（０°）とした角度の大きさに対応する。入射分散角を有するイオンビームは、積層構造が形成された基板全体に照射されるため、イオンビームの立体角の大きさは、例えば、基板中央における大きさとして扱われてもよい。
【００６０】
イオンビームＩＢは、シールド６内の貫通孔６９内を通過して、被加工層としての積層構造１Ｘに照射される。例えば、磁性層１０，１１を加工するために積層構造１Ｘに照射されるイオンビームＩＢの指向性は、レジストマスク（又はハードマスク）の加工に用いられるイオンビームの指向性より低い。イオンビームＩＢ内に含まれる過剰な入射分散角を有する成分は、シールド６の貫通孔以外の部分（導体部分）によって、その過剰な入射分散角を有する成分が被加工層１Ｘに入射されるのを、遮断される。
【００６１】
図６に示されるように、下地層１７、記憶層１０、トンネルバリア層１３、参照層１１及びハードマスク（上部電極）１５を含む加工された積層構造１の表面上に、薄い絶縁膜（側壁絶縁膜）１８Ｘが堆積される。
【００６２】
例えば、積層構造を覆う側壁絶縁膜１８Ｘは、ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法によって形成された、密でコンフォーマルな窒化シリコン（ＳｉＮ）又は酸化アルミニウムであることが望ましい。このように、コンフォーマルな膜が積層構造上に形成されることによって、加工された積層構造（ＭＴＪ素子）１と絶縁膜１８Ｘとの間に、隙間が形成されない。絶縁膜１８Ｘが形成された後、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）又はＳｉＮからなる層間絶縁層８１が、積層構造１を覆うように、例えば、ＣＶＤ法によって、絶縁膜８０上に堆積される。
【００６３】
絶縁膜８０上に複数のＭＴＪ素子が形成される場合、隣接する複数の積層構造１を電気的に分離するために、層間絶縁層８１の上面に、例えば、フォトレジストからなるマスク（図示せず）が、形成される。そして、レジストマスクを用いて、層間絶縁膜８１、絶縁膜１８Ｘ、及び、下地層１７Ｘが、異方性エッチング（例えば、ＲＩＥ）を用いて、パターニングされ、下地層１７Ｘが、ＭＴＪ素子毎に、分割される。これによって、基板上の絶縁膜８０上に、互いに独立な積層構造（ＭＴＪ素子）が、形成される。
【００６４】
その後、図７に示されるように、層間絶縁膜８２が、加工された積層構造１を覆うように、例えば、ＣＶＤ法によって層間絶縁膜８１及び側壁絶縁膜１８上に堆積される。
【００６５】
ＣＭＰにより、層間絶縁層８２の平坦化が、行なれる。ＭＴＪ素子１上のハードマスク１３の上面が露出するように、層間絶縁膜８２、層間絶縁膜８１及び絶縁膜１８が、ＣＭＰによって、ハードマスク（上部電極）１３の上部上から除去される。
【００６６】
図２に示されるように、上部電極１３に電気的に接続されるように、配線８３が、ＭＴＪ素子１上及び層間絶縁膜８１，８２上に、形成される。このように、磁気抵抗効果素子又は、複数の磁気抵抗効果素子を含む磁気デバイス（例えば、ＭＲＡＭ）が形成される。
【００６７】
上述のように、本実施形態において、磁気抵抗効果素子を形成するためのイオンビームエッチング装置９は、グリッドを有さないイオン源（例えば、エンドホール型イオン源）２と被加工層（磁性層を含む積層構造）が搭載される基板ホルダー４との間に、貫通孔６０を有するシールド６が設けられている。
【００６８】
シールド６によって、過剰な入射分散角のイオンビームが基板に到達するのを抑制されるとともに、イオンビームがシールド６の貫通孔６９に収束される。
【００６９】
これによって、グリッドレスイオン源を用いたイオンビームエッチング装置において、被加工層のエッチングを高速化でき、被加工層のエッチングのばらつきを抑制できる。
【００７０】
このような本実施形態のデバイス製造装置を用いた磁気抵抗効果素子の形成によって、磁気抵抗効果素子の不良の発生を抑制でき、磁気抵抗効果素子の素子特性を改善できる。
【００７１】
（２）  デバイス製造装置の構造及び特性
図８乃至図１５を参照して、本実施形態におけるデバイス製造装置の構造及び特性について説明する。
【００７２】
図８は、本実施形態のおけるデバイス製造装置としてのエッチング装置の構造を説明するための模式図である。
【００７３】
図８に示されるように、本実施形態のエッチング装置（イオンビームエッチング装置）は、グリッドを有さないイオン源２、被加工層１Ｘを含む基板１０００が保持される基板保持部４、及び、貫通孔を有する導電性構造物（シールド）６を、筐体（真空チャンバー）９０内に含んでいる。筐体９０は、真空ポンプ（図示せず）に接続され、エッチング装置の駆動中において筐体９０の内部は、高真空状態にされる。
【００７４】
本実施形態において、磁気抵抗効果素子を形成するための積層構造の加工には、エンドホール型イオン源のようなグリッドを有さないイオン源２が、イオン及びイオンビームを生成するために、用いられる。グリッドを有さないイオン源２は、カソード（電子供給源）が、アノード２２を含む筐体２９の外部に設けられている。アノード２２は、筐体の開口部（イオンビーム出射口）２９９を介して、筐体２９の外部の領域、筐体２９の外部のカソード２２及び基板保持部４に対して、露出している。
【００７５】
図９を用いて、本実施形態のエッチング装置内に含まれるイオン源の構造について、説明する。  
図９は、本実施形態におけるイオン源の構造例を示す模式的断面図である。  
本実施形態のエッチング装置に用いられるイオン源は、例えば、エンドホール型イオン源である。
【００７６】
エンドホール型イオン源２は、イオン生成部及びイオン照射部として機能するアノード２２とカソード２１とを含んでいる。
【００７７】
エンドホール型イオン源２において、カソード２１に、例えば、ホローカソード型電子供給源が用いられる。
【００７８】
エンドホール型イオン源２において、アノード２２は、円錐台状の形状を有している。円錐台状のアノード２２は、ガスが通過する開口と、イオンビームを出射させるための開口を有し、イオンビームの出射口（イオンの放出口）２９９からガスの供給口へ向かう貫通孔がアノード２２内に形成されている。イオンビームを出射させる側の開口２９９の寸法が、ガスが通過する開口より大きく、アノード２２の内壁は傾斜している。アノード２２には、電源（図示せず）から電位が印加される。
【００７９】
エンドホール型イオン源２は、例えば、筒状の筐体２９を有している。アノード２２の内壁で囲まれた領域（例えば、円錐台状の空洞領域）が、イオン源２内の放電領域となり、アノード２２が、イオン源２内におけるプラズマ発生容器として実質的に機能する。例えば、効率よくプラズマ（イオン）を発生させるために、イオン源２の筐体２９の内部は、真空ポンプ（図示せず）によって真空状態にされている。
【００８０】
ガス導入孔２８からガス圧力室２７内に供給されたガス（Ａｒ又はＸｅなどのモノマーガス、ポリマーガス或いはガスクラスター）ＧＳは、ガス分配器２３を経由して、ガス圧力室２７からアノード２２側の放電領域へ供給される。カソード２１から供給される電子によって、ガスＧＳの放電が開始される。これによって、アノード２２の放電領域（例えば、アノード２２の中心領域）に供給されたガスＧＳがイオン化し、イオンビームが形成される。
【００８１】
アノード２２の放電領域へガスを供給するための開口の付近、例えば、ガス分配器２３を挟んでアノード２２の開口の反対側に、磁性体（例えば、永久磁石）２４が設置される。図９において、磁石２４内の矢印の向きは、磁石２４の磁化の向きを示している。磁石２４によって、磁界ＭＦが、アノード２２に囲まれた放電領域内に形成される。永久磁石２４の代わりに、電磁石が用いられてもよい。
【００８２】
例えば、アノード２２を取り囲む筐体２９は、ヨーク（強磁性体）２９０，２９１を含む。アノード２２のイオンビームの出射口側に設けられたヨーク２９０は、例えば、円盤状の平面形状を有している。アノード２２の出射口に対応する位置に、イオンビームの出射口となる開口２９９が、円盤状（リング状）のヨーク２９０内に形成される。
【００８３】
また、アノード２２の側部及び底部を覆うように、筒状のヨーク２９１が設けられている。ガス分配板２３及び永久磁石２４は、アノード２２とともに、筒状のヨーク２９１内に設けられている。永久磁石２４は、筒状のプラズマ発生容器の中心軸上に設けられていることが好ましい。永久磁石２４は、例えば、筒状のヨーク２９１に接触する。アノード２２及びヨーク２９０，２９１を全体として、プラズマ発生容器とよぶ場合もある。
【００８４】
永久磁石２４から発生する磁束（磁界）ＭＦは、アノード２２の貫通孔及びヨーク２９０，２９１内を経由して、永久磁石２４に戻る。
【００８５】
磁界ＭＦは、イオン源側から基板側に向かうイオンビームの出射方向に沿う第１の磁界成分（イオンビーム平行成分）と、イオンビームの出射方向に直交する方向の第２の磁界成分（イオンビーム直交成分）を有している。ここで、入射分散角（立体角）を有するイオンビームの出射方向は、そのイオンビームを形成するイオンの出射される方向を平均化した方向とし、例えば、イオンビームの出射方向は、イオン源のイオンビーム出射中心軸の方向に、ほぼ平行である。
【００８６】
イオンビームの出射方向に沿う第１の磁界成分は、プラズマ発生容器（アノード、放電領域）の中心軸上で磁界強度がもっとも大きくなる。第１の磁界成分の磁界強度は、イオンビームの出射方向においてアノードに囲まれた領域からイオンビームの出射口側になるにつれて減少する。  
イオンビームの出射方向に沿う第１の磁界成分の分布において、イオン源２のイオンビームの出射口側での第１の磁界成分の磁界強度は、アノード２２に囲まれた領域（プラズマ発生容器の内部）での第１の磁界成分の磁界強度よりも小さくなる。
【００８７】
イオンビームの出射方向に直交する方向（例えば、イオンビームの出射口の平面方向、開口の径方向）に沿う第２の磁界成分は、プラズマ発生容器の中心軸上で磁界強度が小さくなる（例えば、最小値になる）。第２の磁界成分の磁界強度は、イオンビームの出射口２９９の開口部上において、イオンビームの出射方向に直交する方向においてプラズマ発生容器の開口部の中心から端部側（プラズマ発生領域の外周）になるにつれて増加する。  
イオンビームの出射方向に直交する方向における第２の磁界成分の分布において、プラズマ発生容器のイオンビームの出射方向に直交する方向における端部側での第２の磁界成分の磁界強度は、プラズマ発生容器（放電領域）の開口部２９９の中心での第２の磁界成分の磁界強度よりも大きい。
【００８８】
カソード２１から供給される電子は、アノード２２及びヨーク２９０の開口部２９９近傍で、ローレンツ力により軌道が曲げられ、カソード２１からアノード２２に到達するまでの電子の移動距離が増大する。電子の移動距離の増大に伴い、電子とガスとの衝突断面積が増える。この結果として、高密度のプラズマが、アノード２２とシールド６との間の領域、特に、アノード２２の開口部付近（アノード２２とカソード２１との間の領域）及びアノードに囲まれた領域内に、形成される。
【００８９】
イオンが形成された高密度のプラズマからカソード（例えば、ホローカソード）２１によって引き出され、引き出されたイオンによって形成されるイオン流が、イオンビームとして、アノード２２の出射口２９９から放出される。
【００９０】
ここで、好ましいイオンビームの入射分散角（立体角）を形成するために、イオンビームが基板に向かって進行する領域のガス圧力を下げることが望ましい。ガス圧力が低減されることによって、ガスと加速されたイオンとの衝突によるイオンの散乱を抑制できる。ガス圧力を下げるために、アノード２２の貫通孔（放電領域）内における磁界ＭＦの強度を大きくすることが望ましい。
【００９１】
尚、イオンビームによるＭＴＪ素子の形成時、積層構造（ＭＴＪ素子）が形成される基板は、イオン源２が接続された真空チャンバー内、又は、イオン源２を取り囲んでいる真空チャンバー内に設けられている。
【００９２】
図１０は、本実施形態のエッチング装置内に含まれるシールドの構造を示す模式的平面図である。  
図１０の（ａ）及び（ｂ）に示されるように、シールド（構造物）６は、例えば、四角形状のプレート部から形成される。シールド６は、導電性のプレート部６０からなり、例えば、金属（例えば、ステンレス鋼）を用いて、形成される。
【００９３】
図１０の（ａ）に示されるように、導電性プレート部６０の内部に、イオンビームが通過する矩形状の貫通孔６９Ａが、設けられる。図１０の（ｂ）に示されるように、シールド６０内の貫通孔６９Ｂの平面形状は、円形状（又は楕円形状）でもよい。シールド６の貫通孔６９のことを、開口部、又は、ウィンドウとよんでもよい。
【００９４】
シールド６の貫通孔６９の開口寸法（貫通孔６９の開口平面における最大寸法）は、イオン源２のイオンビーム出射口２９９の開口寸法以上であることが、好ましい。
【００９５】
シールド６とイオン源２との間には、間隔（距離）Ｄ１が設定されている。  
シールド６には、所定の電位が印加される。例えば、シールド６は接地され、シールド６にグランド電位が印加される。但し、エッチング装置内の基板保持部４及びイオン源２の設定電位に応じて、シールド６に、正電位又は負電位が印加されてもよい。
【００９６】
基板保持部４は、イオンビームによる加工の対象の被加工層１Ｘを含む基板１０００を保持する。基板保持部４は、基板１０００を所定の位置に移動させる移動機構（図示せず）、基板１０００に対して回転運動及び搖動（往復運動）の少なくとも一方の運動を施す駆動機構（図示せず）を含んでいる。
【００９７】
基板保持部４とシールド６との間には、間隔（距離）Ｄ２が設定されている。  
基板保持部４には、例えば、所定の電位が印加される。例えば、基板保持部４は接地され、基板保持部４にグランド電位が印加される。例えば、基板保持部４の電位は、シールド６の電位と同じ電位に設定される。
【００９８】
以下では、基板保持部４のことを、基板ホルダー（又は、単にホルダー）、あるいは、サンプルテーブル（又は、単にテーブル）ともよぶ。
【００９９】
例えば、図８に示されるように、イオン源２の開口面（イオンビームの出射面）と基板ホルダー４（及び基板１０００）の表面とがほぼ平行である場合、イオンビームの出射方向は、基板表面に対してほぼ垂直である。また、シールド６の表面と基板１０００の表面、及び、シールド６の表面（プレート部６０の表面）とイオン源２の開口面は、平行な関係をそれぞれ有している。
【０１００】
本実施形態のイオンビームエッチング装置９は、イオン源２と基板ホルダー４との間に、貫通孔６９を有するシールド６が設けられ、イオン源２からのイオンビームＩＢが、シールドの貫通孔６９を通過して、基板ホルダー４に保持された基板１０００上の被加工層１Ｘに、照射される。
【０１０１】
本実施形態のエッチング装置のように、イオン源２と基板ホルダー４との間に対するシールド６９の挿入によって、基板上の被加工層のエッチングを高速化でき、かつ、エッチングの均一性を、向上できる。
【０１０２】
本実施形態のエッチング装置におけるイオンビームの生成において、イオン源としてのエンドホール型イオン源を用い、ホローカソード型電子供給源から供給される電子によって、イオン源の放電は維持される。
【０１０３】
エンドホール型イオン源における本来のイオンビームの入射分散角（立体角）は５０°程度の大きさを有することが、報告されている。
【０１０４】
イオン源２と被加工層／基板１Ｘ，１０００との間に、貫通孔６９を有する導電性シールド６が挿入されることによって、イオン源２から分散したイオンが貫通孔６９に収束される。収束されたイオンは、イオン源２の前面（イオン源２とシールド６との間の領域）に集められる。
【０１０５】
この結果として、イオン源２の前面に高密度のイオン流が生成され、イオン源２の前面に対向する被加工層１Ｘにおけるイオンビームによるエッチングレートを、増加できる。
【０１０６】
貫通孔６９に収束されなかった過剰な入射分散角のイオンビーム（例えば、２０°以上の入射分散角のイオンビーム）は、シールド６のプレート部６０によって、遮断され、基板１０００及び被加工層１Ｘに到達しない。
【０１０７】
図１１は、イオン源−基板保持部間のシールドの有無における被加工層のエッチング分布の測定結果を示している。
【０１０８】
図１１の測定に用いられたイオンビームエッチング装置の内部の各要素の構成は、以下のとおりである。イオン源２のイオンビーム出射口（イオン放出口）２９９は、直径が６ｃｍに設定されている。シールド６の貫通孔６９の直径は、９ｃｍに設定され、シールド６の厚さが０．２５ｍｍに設定されている。イオン源−基板間距離は１５ｃｍに設定され、イオン源−シールド間距離Ｄ１が１２ｃｍに設定され、シールド−基板間距離Ｄ２が３ｃｍに設定されている。
【０１０９】
尚、以下の説明において、イオン源のイオン出射口の直径は、特に断らない限り、６ｃｍとする。
【０１１０】
図１１において、グラフの横軸は、基板表面に対して平行方向における基板上の位置（単位：ｃｍ）を示している。図１１のグラフの横軸において、イオン源の開口部（イオンビーム出射口）の中心が基準に用いられ、イオン源の開口部の中心に対向（正対）する基板上の位置（座標）が、基板上における０（ゼロ）の位置として、示されている。イオン源のイオンビーム出射口の中心の位置と基板上の０の位置とが、同一直線上に存在する。以下では、グラフの横軸の数値を、基板上におけるイオン源の開口部の中心からの位置を示す相対的な値として、説明する。
【０１１１】
図１１において、グラフの縦軸は、被加工層のエッチングレート（任意単位）を示している。
【０１１２】
図１１のグラフに示されるように、シールドがイオン源と被加工層（基板）との間に設けられない場合において、イオン源の開口部の中心の位置（基板上のゼロの位置）から離れるにつれて、被加工層のエッチングレートは、増加する。この場合、エッチングレート（エッチングの深さ）は、イオン源の開口部の中心に対して基板上の６ｃｍ付近の位置をピークに、減少に転じる。
【０１１３】
本実施形態のようにイオン源と被加工層との間にシールドが設けられた場合において、イオン源のイオンビーム出射口２９９に対向する基板上の領域（横軸における０〜３ｃｍで示される基板内の領域）で、被加工層のエッチングレートが大きくなる。そして、シールドが設けられた場合における被加工層のエッチングレートは、イオン源の開口部の中心に対して基板上の６ｃｍ程度の位置でほぼ０（ゼロ）となる。
【０１１４】
図１１に示されるように、イオン源と基板（被加工層）との間にシールドが設けられない場合、基板上の被加工層の広範な領域がエッチングされる。  
この一方、図１１に示される測定結果から、イオン源と基板（被加工層）との間にシールドが設けられた場合には、次のようなシールドの効果が示される。すなわち、イオン源と基板（被加工層）との間にシールドが設けられた場合、シールドによる物理的なイオンビームのカットオフが行われるとともに、本来広がるはずのイオンビームがシールド６の貫通孔６９内に向かって収束する。
【０１１５】
図１２は、被加工層のエッチングレートとシールド−基板間の距離との関係を示す図である。  
図１２において、イオン源とシールドとの間の距離が１０．５ｃｍに設定され、シールドと基板との間の距離を変化させた場合における被加工層の規格化エッチングレートの分布が、示されている。
【０１１６】
図１２において、グラフの横軸は、図１１と同様に、イオン源の開口部の中心の位置を基準とした基板上の位置（単位：ｃｍ）を示している。図１２において、グラフの縦軸は、被加工層の規格化されたエッチングレート（任意単位）を示している。図１２において、シールドと基板との間の距離が、５ｍｍ、２０ｍｍ、３３ｍｍ、６０ｍｍ及び９０ｍｍにそれぞれ設定された場合における被加工層の規格化エッチングレートが示されている。
【０１１７】
図１２において、被加工層のエッチングレートの分布がほぼ一定の領域（規格化エッチングレートが約１で示される領域）が存在することから、本実施形態のエッチング装置によれば、被加工層の極めて一様なエッチングを得られることが、示される。  
これは、本実施形態のエッチング装置内に設けられたシールドと基板との間の電界的な相互作用、及び、シールドとイオン源のアノードとの間の電界的な相互作用によって、本実施形態のエッチング装置のイオンビームによって生じるエッチングは、被加工層の均一なエッチングが可能であることを示している。
【０１１８】
図１３は、シールド−基板間距離と被加工層のエッチングレートとの関係を示す図である。  
図１３において、グラフの横軸は、シールドと基板との間の距離（単位：ｃｍ）を示している。グラフの縦軸は、図１２の規格化エッチングレートが１の領域における被加工層のエッチングレート（単位：ｎｍ／ｍｉｎ）を示している。尚、図１３の実験に用いられた被加工層は、シリコン（Ｓｉ）である。
【０１１９】
図１３の測定結果に示されるように、シールドと基板と間の距離が小さくなるにしたがって、均一なエッチングが得られる領域における被加工層のエッチングレートは、上昇している。
【０１２０】
図１１乃至図１３の測定結果により、本実施形態のように、イオン源と被加工層を含む基板（基板保持部）との間にシールドが挿入されることによって、被加工層内における加工（エッチング）の均一性の向上と加工レート（エッチングレート）の制御とが可能となることがわかる。
【０１２１】
図１４及び図１５は、ＭＴＪ素子の特性とシールド−基板間距離との関係を説明するための図である。
【０１２２】
図１４の（ａ）は、ＭＴＪ素子の基板上の位置とＭＴＪ素子のテーパー角度の不均一性の大きさとの関係を示している。
【０１２３】
図１４の（ａ）の実験結果は、図１４の（ｂ）のエッチング装置によるイオンビームエッチングによって形成されたＭＴＪ素子の断面の測定結果から得られる。  
図１４の（ｂ）は、エッチング装置の構成例を示している。図１４の（ｂ）のエッチング装置によって、微細なドットパターンを有するＭＴＪ素子を形成するためのエッチングが実行される。図１４の（ｂ）に示されるように、貫通孔を有するシールド６は、エンドホール型イオン源２からＤ１の距離に、設けられている。シールド６の設置位置からＤ２の距離に、基板保持部に保持される基板（被加工層）１０００が、設置されている。イオン源２から基板１０００までの距離は、２０ｃｍに設定されている。
【０１２４】
図１４の（ｂ）に示される例において、ＭＴＪ素子のエッチングレート（エッチング深さ）がほぼ均一になるように、エンドホール型イオン源２が放電された状態で、基板１０００が基板表面（シールド６の表面）に対して平行方向に往復移動（スキャン）される。図１４の（ｂ）において、エッチング時における基板１０００の移動方向は、Ｘ方向と表記されている。このような構成のエッチング装置によって、直径が約２０ｎｍのＭＴＪ素子が形成される。尚、ここで形成されたＭＴＪ素子において、参照層にＣｏ／Ｐｔ多層膜が用いられ、記憶層に垂直磁化のＣｏＦｅＢ膜が用いられている。
【０１２５】
図１４の（ｃ）は、基板表面に対して平行方向に沿うＭＴＪ素子の断面形状が模式的に示されている。ＭＴＪ素子の同一直線上の断面における記憶層近傍の一端のテーパー角α１と他端のテーパー角α２との差の絶対値が、テーパー非対称性“Ａｓ”として表記されている。ＭＴＪ素子の断面形状がほぼ対称である場合、テーパー角α１とテーパー角α２とがほぼ同じ大きさを有し、テーパー非対称性Ａｓは、０°となる。ＭＴＪ素子の断面形状が非対称である場合、テーパー角α１は、テーパー角α２と異なる大きさを有し、テーパー非対称性Ａｓは、ＭＴＪ素子の形状の非対称性の度合いに応じて、０°より大きい値（絶対値）を示す。
【０１２６】
図１４の（ａ）のグラフは、ＭＴＪ素子のテーパー非対称性Ａｓにおける基板上の位置依存性を示している。図１４の（ａ）のグラフの横軸は、基板１０００上のＭＴＪ素子の位置が示され、基板１０００の中心が“０”で示され、基板１０００の端部が“１”で示されている。図１４の（ａ）のグラフの縦軸は、ＭＴＪ素子のテーパー非対称性Ａｓの大きさ（単位：°）が示されている。尚、図１４の（ａ）において、実験結果の比較のために、シールドが設けられないエッチング装置で形成されたＭＴＪ素子のテーパー非対称性Ａｓが示されている。
【０１２７】
シールド６がイオン源２と基板１０００の間に設けられない場合、ＭＴＪ素子のテーパー角の非対称性Ａｓは、基板１０００の中心と端部との間の位置（０．５で示される位置）付近から現れ出す。シールドが設けられない場合におけるＭＴＪ素子のテーパー角の非対称性Ａｓは、基板１０００上のＭＴＪ素子の位置が０．７付近から基板１０００の端部において、３°程度の差が生じる。
【０１２８】
図１４の（ａ）に示されるように、ＭＴＪ素子のテーパー非対称性Ａｓは、基板１０００とイオン源２との間にシールド６が設けられることによって、改善される。
【０１２９】
イオン源２とシールド６との間隔Ｄ１が５ｃｍである場合、基板上の位置が０．７付近で、ＭＴＪ素子のテーパー角の非対称性Ａｓは２°に改善される。
【０１３０】
イオン源２とシールド６との間隔Ｄ１がさらに大きくなり、シールド６が基板１０００の近くに配置されることによって、ＭＴＪ素子のテーパー角の非対称性Ａｓは、改善される。イオン源２とシールド６との間隔Ｄ１が１０ｃｍである場合（この場合、基板１０００とシールド６との間隔Ｄ２は、間隔Ｄ１＝１０ｃｍと等しい）において、ＭＴＪ素子のテーパー角の非対称性Ａｓは、シールド６が設けられない場合に比べて、大きく改善される。
【０１３１】
イオン源２とシールド６との間隔Ｄ１が１５ｃｍである場合（基板１０００とシールド６との間隔Ｄ２が５ｃｍである場合）、ＭＴＪ素子１の一端側の側面のテーパー角度α１は、ＭＴＪ素子の他端側の側面のテーパー角度α２とほぼ同じ大きさになり、ＭＴＪ素子１のテーパー形状の非対称性が解消される。
【０１３２】
ＭＴＪ素子１の側面のテーパー角α１，α２の非対称性は、参照層から記憶層に印加される漏れ磁界の不均一性に影響する。例えば、あるＭＴＪ素子の断面形状が非対称（不均一）であるほど、ＭＴＪ素子の記憶層の保磁力Ｈｃは低下する。
【０１３３】
図１５は、ＭＴＪ素子の特性とシールド−基板間距離との関係を説明するための図である。尚、ここでは、図１４の（ｂ）及び（ｃ）も、適宜参照する。
【０１３４】
図１５は、シールド−基板間距離に対するＭＴＪ素子内の参照層の保磁力Ｈｃの依存性を示すグラフである。図１５において、グラフの横軸は、基板１０００上の位置が示され、グラフの縦軸は、ＭＴＪ素子の記憶層の保磁力Ｈｃを示している。図１５において、シールド６と基板１０００との間隔が、５ｃｍ、１０ｃｍ及び１５ｃｍに設定された場合におけるＭＴＪ素子の記憶層の保磁力が示されている。また、図１５において、実験結果の比較のために、シールドが設けられないイオンビームエッチング装置で形成されたＭＴＪ素子内の記憶層の保磁力が示されている。
【０１３５】
図１５に示されるように、シールドがイオン源２と基板１０００との間に設けられない場合には、０．７で示される基板上の位置付近からＭＴＪ素子の記憶層の保磁力Ｈｃの低下が、生じる。
【０１３６】
一方、本実施形態のように、シールド６がイオン源２と基板１０００との間に設けられることによって、基板内における複数のＭＴＪ素子の記憶層の保磁力の低下及びばらつきが、改善される。例えば、イオン源２とシールド６との間隔Ｄ１が５ｃｍである場合、０．７で示される基板上の位置に存在するＭＴＪ素子において、記憶層の保磁力の改善が、現れる。
【０１３７】
さらに、イオン源２とシールド６との間隔Ｄ１が１０ｃｍである場合、すなわち、シールド６がイオン源２と基板１０００との中間の位置に設けられる場合、基板内の複数のＭＴＪ素子に関して、記憶層の保磁力の低下及びばらつきは、大きく改善される。  
イオン源２とシールド６との間隔Ｄ１が１５ｃｍである場合、ＭＴＪ素子の断面形状の非対称性が解消される結果として、基板内における位置（イオン源からの距離）に依存せずに、基板内の複数のＭＴＪ素子に関して、記憶層の保磁力Ｈｃは、ほぼ均一になる。
【０１３８】
また、図１３に示される実験結果のように、基板−シールド間距離が、２０ｍｍ付近から急激にエッチングレートが上昇する。これは、基板−シールド間の電位／電界の計算結果に基づくと、基板−シールド間距離が２５ｍｍ付近から、シールドと基板との間の領域に、電界が入り込まないためである。そのため、イオンは、シールドの貫通孔に対向する基板上の領域にのみ照射されやすくなる。その結果として、基板上の被加工層のエッチングレートが、上昇する。したがって、基板−シールド間距離が２５ｍｍ以下に設定することは、被加工層の加工レートの上昇という観点において、有効である。
【０１３９】
さらに、図１４及び図１５との相関関係から、ＭＴＪ素子のテーパー角の不均一性Ａｓが約２度以下になると、ＭＴＪ素子の磁性層（記憶層）の保磁力Ｈｃの低下が抑制され、シールド６の挿入によって、基板内における磁性層の保磁力Ｈｃのばらつきが、改善される。
【０１４０】
図１４及び図１５に示される実験結果から、シールド６は、イオン源２と基板１０００との中間の位置、もしくは、基板側に、設けられることが好ましい。
【０１４１】
２０数ｎｍ以下の微細なＭＴＪ素子の形成に関して、安定な特性を有するＭＴＪ素子を形成するために、ＭＴＪ素子のテーパー角の非対称性（ＭＴＪ素子の断面形状の非対称性）を抑制することが、好ましい。
【０１４２】
電子供給源としてのカソード２１がイオン源２の筐体２９の外部にあり、且つ、アノード２２が基板１０００から直接見えるグリッドレス型イオン源（例えば、エンドホール型イオン源）のような本来イオンビームの分散が大きいイオン源を用いたエッチング装置によって、被加工層がエッチングされる場合において、上述の本実施形態のイオンビームエッチング装置９のように、グリッドレス型（オープン型）イオン源２と基板１０００との間におけるシールド６の設置は、ＭＴＪ素子の断面形状のテーパー角のばらつきの抑制に、有効である。
【０１４３】
一方、半導体デバイス及び一般的な磁気ヘッドのような電子デバイスを加工するためにグリッド型イオン源がイオンビームエッチング装置に用いられる場合、エッチング装置におけるグリッド型イオン源と基板との間にシールドのような金属の設置は、イオンビームの分布やイオンビームの分散に対する有効な効果はない。
【０１４４】
以上のように、本実施形態のデバイス製造装置としてのイオンビームエッチング装置によれば、磁気デバイスの加工の高速化を図れ、磁気デバイスの加工の均一性を向上できる。
【０１４５】
（３）  シールドの構成例１  
図１６乃至図２６を参照して、本実施形態のデバイス製造装置（イオンビームエッチング装置）内に含まれるシールドの構成例１について、説明する。以下の本構成例を説明するための図において、装置の主要部を図示するが、本構成例の装置は、図示された構成以外の構成を含んでもよい。
【０１４６】
図１６は、本実施形態のエッチング装置内に設けられるシールドの構造例を示す模式図である。  
図１６に示されるように、シールド６Ａが、基板ホルダー４に接続されている。図１６において、シールド６Ａと基板ホルダー４とが一体化されている。
【０１４７】
シールド６Ａのプレート部６０に、筒状の導電体（以下では、接続部又は筒部とよぶ）６１の一方の開口端が接続されている。筒状の接続部６１の空洞が、シールド６の貫通孔６９とつながる。接続部６１の他方の開口端が、基板ホルダー４に接触される、又は、接合されている。シールド６Ａのプレート部６１と基板ホルダー４との間隔Ｄ２は、接続部６１の長さ（筒の延在方向）によって制御される。尚、シールド６Ａは、柱状の複数の接続部によって、基板ホルダー４に接続されてもよい。
【０１４８】
筒状の接続部６１によって一体化されたシールド６Ａと基板ホルダー４からなる構造は、灰皿状（又はハット状）の断面構造を有している。
【０１４９】
例えば、基板ホルダー４が、接続部６１によってシールド６Ａに接続される場合、基板ホルダー４は、導電体（例えば、ステンレス鋼のような金属）から形成される。これによって、基板ホルダー４とシールド６Ａとに、共通の電位（例えば、グランド電位）が印加される。
【０１５０】
シールド６Ａの平板状のプレート部６０によって、過剰に分散するイオンビームが基板に到達するのを遮断できるとともに、イオン源２と基板１００との間の電界が調整され、イオンビームを、シールド６の貫通孔６９に収束できる。また、シールド６Ａの筒状の接続部６１によって、接続部６１の内部の空洞内おいて、イオンビームが一様な分布に調整される。
【０１５１】
このように、シールド６Ａが基板ホルダー４に接続された構造がエッチング装置９に用いられた場合でも、図１又は図８のような基板ホルダー４から分離された平板状のシールドと同様に、被加工層（例えば、ＭＴＪ素子の構成部材）の高速及び均一なエッチングを、実行できる。
【０１５２】
図１７は、本実施形態のエッチング装置内に設けられるシールドの構造例を示す模式図である。  
図１７の（ａ）は、本例のシールドを含むエッチング装置の模式的な断面図である。図１７の（ｂ）は、本例のシールドの平面構造を模式的に示す平面図である。
【０１５３】
上述の例において、シールドは平板に貫通孔が形成された構造を有している。  
但し、図１７に示されるように、シールド６Ｂは、リング状でもよい。
【０１５４】
例えば、リング状のシールド６Ｂは、０．２５ｍｍの厚さ（又は、直径）、９ｃｍの内径Ｄａ、１５ｃｍの外径Ｄｂを有している。
【０１５５】
図１７に示されるように、リング状のシールドが、イオン源２と基板ホルダー４との間に設けられる場合であっても、リング状のシールド６Ｂの貫通孔６９の開口寸法（内径）は、イオン源のイオンビーム出射口（筐体の開口部）の開口寸法以上であることが好ましい。
【０１５６】
このようなリング状のシールド６Ｂが、イオン源２と基板との間に挿入された場合であっても、上述の構造例のシールドとほぼ同じ効果を得ることができる。
【０１５７】
尚、イオン源と基板ホルダーとの間のシールドに、正電位又は負電位が印加された場合においても、シールドが接地された場合と同様の効果が得られる。
【０１５８】
図１８は、本実施形態のエッチング装置内に設けられるシールドの構成例を示す模式図である。
【０１５９】
図１８に示されるように、複数のシールド６Ｃ１，６Ｃ２が、イオン源２と基板ホルダー４との間に設けられてもよい。以下では、複数のシールド６Ｃ１，６Ｃ２からなる構成のことを、シールドユニットと呼ぶ。
【０１６０】
図１８において、シールドユニット６００は、２枚のシールド６Ｃ１，６Ｃ２を含む。各シールド６Ｃ１，６Ｃ２は、例えば、図１０の（ａ）に示される構造を有する。尚、図１０の（ｂ）や図１７に示されるシールドが、シールドユニット６００に用いられてもよい。
【０１６１】
シールドユニット６００内の複数のシールド６Ｃ１，６Ｃ２は、イオン源２から基板ホルダー４に至る空間が貫通孔６９を介して接続されるように、イオン源２から基板ホルダー４に向かう方向に配列されている。
【０１６２】
２枚のシールド６Ｃ１，６Ｃ２を含むシールドユニット６００において、イオン源２から所定の距離（例えば、８ｃｍ）Ｄ１に、１枚目のシールド６Ｃ１が設けられ、基板ホルダー４から所定の距離（例えば、５ｃｍ）Ｄ２に２枚目のシールド６Ｃ２が設けられている。このシールドユニット６００において、２つのシールド６Ｃ１，６Ｃ２間の距離（間隔）Ｄ３は、例えば、２ｃｍに設定されている。隣り合うシールド６Ｃ１，６Ｃ２間の距離Ｄ３は、イオンビームの均一性のために、イオン源から基板への電界が隣り合うシールド間に入射しない大きさに設定されることが好ましい。
【０１６３】
このように、複数のシールド６Ｃ１，６Ｃ２がイオン源２と基板ホルダー４との間に設けられている場合においても、１つのシールドがイオン源２と基板ホルダー４との間に設けられた場合と同様に、被加工層における高いエッチングレートと均一なエッチング分布とが得られる。
【０１６４】
例えば、Secondary Ion Mass Spectroscope（ＳＩＭＳ）のようなエンドポイントディテクター５が、エッチング装置９内に設置される場合、エンドポイントディテクター５の設置スペースの確保及びその設置の容易性の確保のために、シールドと基板ホルダー４との間の間隔Ｄ２が広いことが、好ましい。
【０１６５】
本例のように、複数のシールド６Ｃ１，６Ｃ２が、イオン源２と基板ホルダー（基板及び被加工層）４との間に挿入されることによって、イオンビームによるエッチングの高速性及び均一性を損なわずに、シールド６Ｃ１，６Ｃ２と基板ホルダー４との距離Ｄ２を広げることができる。
【０１６６】
尚、図１８において、２枚のシールド６Ｃ１，６Ｃ２が、エッチング装置９内に設けられた例が示されているが、３枚以上のシールドが、エッチング装置９内に設けられた場合でも同様に効果が得られる。
【０１６７】
図１９は、本実施形態のエッチング装置内に設けられるシールドの構成例を示す模式図である。  
図１９に示されるように、シールド６Ｄがイオン源側に突出している部分（突起部）６２を有していてもよい。
【０１６８】
貫通孔６９の外縁に沿って形成された突起部６２によって、シールド６Ｅ内に開口部６９Ｃが形成される。
【０１６９】
シールド６Ｄが突起部６２を有する場合、シールド６Ｄの突起部６２で電界が集中され、イオン源２からシールド６Ｄへのイオンの分布がシールド６Ｄの突起部６２によって形成される貫通孔６９Ａに収束される。シールド６Ｄのプレート部６０は、突起部６２によって収束しきれなかったイオンが被加工層のエッチングに対して過剰な入射分散角のイオンビームとなって被加工層１Ｘに入射されるのを保護するためのカバーとして作用する。
【０１７０】
図１９において、イオン源２とシールド６Ｄの突起部６２との距離Ｄ１Ａは、例えば、１０ｃｍに設定され、シールド６Ｄのプレート部６０と基板ホルダー４との距離Ｄ２は、例えば、３ｃｍに設定される。突起部６２のイオン源側の先端とプレート部６０との間隔（突起部６２の高さ、突出寸法）は、例えば、２ｃｍに設定されている。
【０１７１】
突起部６２がシールド６Ｄの開口部（貫通孔）６９Ｃの中心側に向かって傾斜していることによって、シールド６Ｄの開口部６９Ｃの開口寸法がホルダー側からイオン源側に向かって狭まっている（基板側に向かって広がっている）。シールド６Ｄの開口部６９Ｃのイオン源側の開口寸法Ｄｘがシールド６Ｄの開口部６９Ｃの基板ホルダー側の開口寸法Ｄｚより小さくなるように、突起部６２がシールド６Ｄに接続されることによって、イオンビームの分散が考慮され、イオンビームが照射されるシールド６Ｄの面積を低減できる。この結果として、シールド６Ｄがエッチングされることに起因する被加工層１Ｘへのコンタミネーションを、低減できる。
【０１７２】
図２０は、突起部を有するシールドの変形例を示す模式的な断面図である。  
図２０の（ａ）に示されるように、シールド６Ｄａの突起部６２Ａがプレート部６０の表面に対してほぼ垂直に突出するように、円筒状の突起部（垂直部ともよぶ）６２Ａが、プレート部６０に接続されてもよい。  
図２０の（ｂ）に示されるように、垂直部６２Ａのイオン源側の先端に、シールド６Ｄｂの開口部の中心側に傾斜した部分６２Ｂが接続されてもよい。  
図２０の（ｃ）のように、イオン源側から基板ホルダー側に向かって開口寸法が徐々に広がる断面形状の突起部６２Ｃが、プレート部６０に接続されてもよい。
【０１７３】
図２１は、本実施形態のエッチング装置内に設けられるシールドの構成例を示す模式図である。  
図２１に示されるように、シールドの突起部は、イオン源側でなく、基板ホルダー側に突出するように、シールド内に設けられてもよい。  
貫通孔６９の外縁に沿って形成された突起部６３によって、シールド６Ｄ内に開口部６９Ｄが形成される。
【０１７４】
基板ホルダー側に突出した突起部６３を有するシールド６Ｅが、エッチング装置９に用いられた場合、突起部６３が、基板１０００の近傍まで接近する。このため、イオンビームの基板表面に対して平行方向における拡散は、抑制され、被加工層１Ｘに対するイオンビームの照射の効率が、高くなる。
【０１７５】
例えば、シールド６Ｅの突起部６３は、イオン源側から基板ホルダー側に向かって突起部６３の開口寸法（筒の直径、構成部材間の間隔）が大きくなる形状となっている。この形状によって、イオンビームによる突起部（シールド）６３のエッチングが、低減される。突起部６３を有するシールド６Ｅの基板ホルダー側の開口寸法Ｄｘｘは、そのシールド６Ｅのイオン源側の開口寸法（貫通孔の口径）Ｄｚよりも大きい。
【０１７６】
さらに、図２１のシールド６Ｅによれば、エンドポイントディテクター５を突起部６３内に設けられた貫通孔６８を介して基板１０００に向けることができることによって、被加工層１Ｘのイオンビームによるエッチング終点の検出の感度を、向上できる。
【０１７７】
また、エンドポイントディテクター５のような、基板ホルダー４とシールド６との間の領域に設けられる構成要素を、基板ホルダー側に突出した突起部６３によってイオンビームの照射から保護することができ、基板ホルダー４とシールド６との間の領域の構成要素のエッチングに起因する被加工層へのコンタミネーションを、抑制できる。
【０１７８】
図２２は、突起部を有するシールドの応用例を示す図である。  
図２２に示されるシールドの応用例において、イオン源側に突起部６２Ｃを有するシールド６Ｄと基板ホルダー側に突起部６３を有するシールド６Ｅとが、シールドユニット６００Ｂを形成している。
【０１７９】
このように、互いに反対側に突出した突起部を有するシールド６Ｄ，６Ｅからなるシールドユニット６００Ｂが、エッチング装置内のイオン源と基板ホルダーとの間に設けられてもよい。
【０１８０】
尚、１つのシールドが、イオン源側に突出する突起部と基板ホルダー側に突出する突起部との両方を有していてもよい。
【０１８１】
図２３は、本実施形態のエッチング装置内に設けられるシールドの構成例を示す模式図である。
【０１８２】
図２３に示されるように、突起部がシールド内に設けられるかわりに、リング状のシールドと平板状のシールドとを組み合わせたシールドユニットが、エッチング装置９に用いられてもよい。
【０１８３】
図２３に示されるように、リング状のシールド６Ｂと平板状のシールド６とによって、シールドユニット６００Ｃが、形成されている。リング状のシールド６Ｂが、イオン源２と平板状のシールド６との間に設けられている。
【０１８４】
リング状のシールド６Ｂの内径Ｄａは、例えば、９ｃｍに設定され、シールド６Ｂの外径Ｄｂは、例えば、１１ｃｍに設定され、シールド６Ｂの厚さは、例えば、０．５ｍｍに設定されている。
【０１８５】
平板状のシールド６の開口寸法Ｄｚは、例えば、リング状のシールド６Ｂの内径Ｄａと同じ寸法（ここでは、９ｃｍ）を有している。シールド６と基板ホルダー４と距離Ｄ２は、例えば、４ｃｍに設定されている。
【０１８６】
リング状シールド６Ｂと平板状シールド６との間隔Ｄ３は、例えば、４ｃｍに設定されている。
【０１８７】
グランド電位が印加されたリング状のシールド６Ｂによって、リング状のシールド６Ｂに、イオン源２のアノード２２からの電界が集中し、イオンビームの発散が抑制される。また、グランド電位が印加された平板状のシールド６は、リング状のシールド６Ｂと同様に、イオン源２からの電界の集中に寄与する。  
この結果として、リング状のシールド６Ｂ及び平板状のシールド６の貫通孔６９を通過するイオンビーム量が、増加する。
【０１８８】
また、平板状のシールド６は、リング状のシールド６Ｂの外径よりも外側へ漏れたイオンビームに対するカバーとして機能する。すなわち、平板状のシールド６は、リング状のシールド６Ｂ及びシールド６の貫通孔６９に収束されなかった過大な分散のイオンビームが、基板１０００に照射されるのを防止する。
【０１８９】
図２４は、図２３のエッチング装置の変形例を示す模式図である。  
図２４において、平板状のシールド６の貫通孔の開口寸法Ｄｚｚが、リング状のシールド６Ｂの内径Ｄａより大きくされている。例えば、リング状のシールド６Ｂの内径Ｄａは、９ｃｍに設定され、シールド６の貫通孔の開口寸法Ｄｚｚは、１０．５ｃｍに設定されている。
【０１９０】
このように、イオン源２と基板ホルダー４との間に配列された複数のシールド６，６Ｂにおいて、基板ホルダー側に設けられたシールド６の開口寸法（口径）が、イオン源側に設けられたシールド６Ｂの開口寸法（口径）より大きくされることによって、基板１０００上の広いエリアに均一にイオンビームを供給できる。
【０１９１】
この結果として、本例のエッチング装置は、エッチングの均一性を向上できる。
【０１９２】
また、本例のエッチング装置は、イオン源側に設けられたシールド６Ｂの開口寸法が大きくされる結果として、イオンビームによるシールド６の貫通孔６９内の内壁のエッチングが低減され、シールドのエッチングに起因する被加工層へのコンタミネーションを減少できる。
【０１９３】
図２５は、本実施形態のエッチング装置内に設けられるシールドの構成例を示す模式図である。  
図２５に示されるように、エッチング装置９に用いられるシールドは、筒状の形状を有していてもよい。  
図２５に示されるシールド６Ｆは、筒状の導体６４から形成されている。筒状のシールド６Ｆは、イオン源２から基板ホルダー４に向かって延在し、シールド６Ｆの延在方向に沿う空洞６９Ｚを導体６４内に有している。シールド６Ｆには、所定の電位（例えば、グランド電位）が印加される。筒状シールド６Ｆの開口形状は、円形状（又は、楕円形状）でもよいし、矩形状でもよい。
【０１９４】
筒状シールド６Ｆの長さＬ１は、２ｃｍに設定され、筒状シールド６Ｆの開口寸法（内径）は９ｃｍに設定されている。
【０１９５】
イオン源−基板間の距離が１５ｃｍに設定される場合、イオン源２と筒状シールド６Ｆの一方の開口端６９１との間隔Ｄ１は、８ｃｍに設定され、筒状シールド６Ｆの他方の開口端６９２と基板ホルダー４との間隔Ｄ２は、５ｃｍに設定される。このように、筒状のシールド６Ｆの端部と基板ホルダー４との距離が設定されることによって、筒状のシールド６Ｆが、イオン源２と基板ホルダー４との中間の位置よりも基板側に配置された構成と実質的に同じ構成が得られる。
【０１９６】
シールドが筒状構造である場合、平板状のシールドに比較して、シールドの剛性が向上する。そのため、図２５のエッチング装置９内の筒状のシールド６Ｆは、熱によるシールド（導体６４）のたわみが小さく、シールド６Ｆの交換も容易であるため、装置のメンテナンス時間を短縮できる。その結果として、筒状シールドを用いたエッチング装置は、上述のシールドによるエッチング特性の向上に加え、エッチング装置のコスト及び装置によって製造されるデバイスのコストを低減できる。また、図２３及び図２４の複数のシールドが設けられる場合と同様に、筒状のシールド６Ｆと平板状のシールド６とが組み合わされても良い。この場合、平面シールドと筒状シールド６Ｆとを含むシールドユニットにおいて、図２４のリング状シールド６Ｂの位置、すなわち、イオン源側の位置に筒状シールドが設けられることが好ましい。
【０１９７】
図２６は、筒状シールドを有するエッチング装置の変形例を示す模式図である。  
図２６は、筒状のシールド６Ｆｚにおいて、シールド６Ｆｚの一端６９１ｚの開口寸法Ｄｃ１とシールド６Ｆｚの他端６９２ｚの開口寸法Ｄｃ２とが、互いに異なっている。
【０１９８】
図２６の筒状シールド６Ｆｚの開口寸法（筒の内径）は、イオン源側から基板ホルダー側に向かって徐々に広がっている。
【０１９９】
例えば、筒状のシールド６Ｆｚのイオン源側（イオンビーム入射側）の直径Ｄｃ１は、７ｃｍに設定され、筒状のシールド６Ｆｚの基板ホルダー側（イオンビーム出射側）の直径Ｄｃ２は、９ｃｍに設定されている。
【０２００】
このように、筒状シールド６Ｆｚがイオン源側から基板ホルダー側に向かって開口寸法が大きくなる円錐台状の形状を有することによって、シールド６Ｆｚの内壁がイオンビームによってエッチングされることに起因するコンタミネーションが、低減される。
【０２０１】
尚、本実施形態のエッチング装置によってＭＴＪ素子が形成される場合、シールドを形成するステンレス鋼の主成分である鉄が、ホルダーや基板（被加工層）に付着しても、ＭＴＪ素子の構成元素は基本的に鉄（Ｆｅ）やコバルト（Ｃｏ）などの磁性体であり、かつ、ＭＴＪ素子（被加工層）に付着した不純物はエッチング装置からのイオンビームの照射によって引き続いてエッチングされ、除去される。
【０２０２】
それゆえ、ＭＴＪ素子の形成に用いられるエッチング装置内のシールドの構成部材が不純物として基板及び被加工層に飛散したとしても、他の半導体や誘電体などを加工することによって形成されるデバイスに比べて、シールドに起因する不純物が磁性体を用いたデバイスの特性に、大きな悪影響を及ぼすことは、ほとんどない。
【０２０３】
（４）  シールドの構成例２  
図２７乃至図３５を参照して、本実施形態のデバイス製造装置（イオンビームエッチング装置）内に含まれるシールドの構成例２について、説明する。以下の本構成例を説明するための図において、装置の主要部を図示するが、本構成例の装置は、図示された構成以外の構成を含んでもよい。
【０２０４】
図２７は、イオンビームエッチング装置内に設けられるシールドの構成例を示す図である。  
図２７に示されるように、実施形態のイオンビームエッチング装置によるデバイス（例えば、磁気抵抗効果素子）の形成時、イオンビームが被加工層に対して斜め方向から照射される場合がある。
【０２０５】
イオンビームが基板表面に対して斜め方向から基板１０００に照射される場合、イオン源２の開口面が基板表面に対して傾くように、基板１０００に対するイオンビームの入射角θＩの大きさに応じて、イオン源２が基板ホルダー４に正対する位置からシールド側（基板表面に対して垂直方向からシールド側）に傾けられる。以下では、イオン源のイオンビーム出射中心軸と基板表面に平行な直線がなす角が鋭角になる側のことを、イオン源が傾いた側（イオン源が傾斜された側）、あるいはイオンビーム出射中心軸が傾いた側、とよぶ。
【０２０６】
尚、イオンビームが基板表面に対して斜め方向から基板１０００に照射される場合において、シールド６のプレート部の表面は、基板ホルダー／基板４，１０００の表面と平行な関係を有している。
【０２０７】
イオンビームが、基板表面に対して斜め方向から被加工層に照射される場合における、基板（被加工層）に対するイオンビームの入射角θＩは、イオン源２Ｂの開口部２９９の開口面の中心ＯＣを通過する開口面に対して垂直な直線（イオンビーム出射中心軸）と基板表面に対して垂直な直線とによって形成される。
【０２０８】
基板表面に対して斜め方向からの被加工層に対するイオンビームの照射は、上述の例のような基板表面に対して垂直方向からのイオンビームの照射と、実質的に同じ効果を得られる。
【０２０９】
図２７のように、イオン源２と基板ホルダー４との間にシールド６が配置されたエッチング装置９において、基板（被加工層）に対するイオンビームの入射角度θＩが所定の角度に設定され、イオンビームが基板表面に対して斜め方向から被加工層１Ｘに照射された場合においても、シールド６がイオン源２と基板ホルダー４との間に設けられないエッチング装置に比べて、被加工層１Ｘのエッチングのばらつきは、改善される。
【０２１０】
図２８は、ある傾斜角のイオンビームを基板に照射するエッチング装置内に設けられるシールドの構成例を示す図である。
【０２１１】
上述の図２７に示されるように、イオン源２が基板ホルダー４に正対する位置から傾けられることによって、基板１０００に対するイオンビームの入射角度θＩが所定の角度に設定される場合、イオン源２とシールド６との距離が長い部分とイオン源２とシールド６との距離が短い部分とが、イオン源−シールド間に、生じる。
【０２１２】
例えば、図２７において、イオン源２がシールド６に傾斜された側において、イオン源２がシールド６に接近するため、イオン源２の位置が傾いた側と反対側におけるイオン源の中心ＯＣとシールド６との間の距離ＤＦｚは、イオン源２の位置が傾いた側におけるイオン源２の中心ＯＣとシールド６との間の距離ＤＮより長くなる。
【０２１３】
イオン源２のアノード２２とシールドとの間隔が異なる領域が生じる結果として、アノード２２とシールド６と電界強度の分布が不均一になる可能性がある。
【０２１４】
図２８に示されるように、シールドにおけるイオン源２から遠い部分がイオン源側に近づけるように、シールド６Ｇの形状が、調整される。
【０２１５】
イオン源２は、シールド６Ｇのある部分（プレート部）６０Ｎ側に傾斜される。シールド６Ｇは、シールド６Ｇが傾斜された部分６０Ｎ以外の部分（プレート部）６０Ｆを含む。プレート部６０Ｆは、貫通孔を挟んでイオン源２が傾斜された側のプレート部６０Ｎと反対側に位置する。
【０２１６】
イオン源２が傾斜された側と反対側に位置するプレート部６０Ｆが、イオン源２が傾斜された側に位置するプレート部６０Ｎよりも基板表面に対して垂直方向において基板／基板ホルダー側の反対側に、配置される。これに伴って、プレート部６０Ｎと基板ホルダー（被加工層／基板）４との間隔Ｚ１は、プレート部６０Ｆと基板ホルダー（被加工層／基板）４の間隔Ｚ２より小さくなる。より具体的には、プレート部６０Ｎにおける貫通孔６９の開口端と基板ホルダー４の中心との間隔Ｚ１は、プレート部６０Ｆにおける貫通孔６９の開口端と基板ホルダー４の中心との間隔Ｚ２より小さい。イオン源２は、プレート部６０Ｎの開口端側から被加工層に、基板表面に対して垂直方向から傾いた方向からのイオンビームを照射する。
【０２１７】
この結果として、シールド６Ｇが傾斜された部分６０Ｎ以外のプレート部６０Ｆとイオン源２との距離ＤＦが、イオン源２が傾斜された側に位置するプレート部６０Ｎとイオン源２との距離ＤＮに近い値、例えば、実質的に同じ距離にされる。それゆえ、シールド６Ｇとイオン源２との間に生じる２つの距離ＤＦ，ＤＮに関して、距離ＤＦと距離ＤＮとの間の差が小さくされる。
【０２１８】
このように、イオン源２のアノード２２からシールド６への電界の強度が、均一になるように、イオン源２とシールド６内の部分６０Ｆ，６０Ｎとの間隔ＤＦ，ＤＮが調整される。
【０２１９】
シールドの形状の調整によって、基板表面に対してある入射角度に設定されたイオンビームによるエッチングにおいて、被加工層のエッチングのばらつきが抑制される。
【０２２０】
図２９は、図２８のエッチング装置内のシールドの構造を説明するための図である。  
図２９の（ａ）は、シールドの鳥瞰図を示し、図２９の（ｂ）は、シールドの断面及び平面図を示している。
【０２２１】
図２９に示されるように、シールド６Ｇは、導電性のプレート内に段差を有している。
【０２２２】
シールド６Ｇは、所定のイオンビームの入射角を設定するためにイオン源２の位置が傾いた側におけるプレート部６０Ｎと、イオン源２の位置が傾いた側と反対側におけるプレート部６０Ｆと、２つのプレート部６０Ｎ，６０Ｆとの間に設けられた部分６０Ｉ１，６０Ｉ２を含んでいる。部分６０Ｉ１，６０Ｉ２は、シールド６Ｇ内に段差が生じるように、プレート部６０Ｎ，６０Ｆの表面（基板の表面）に対して傾斜している。以下では、部材の区別化のため、シールド６０Ｇ内の傾斜した部分６０Ｉ１，６０Ｉ２のことを、傾斜部６０Ｉともよぶ。イオン源２の位置が傾いた側におけるプレート部６０Ｎと、イオン源２の位置が傾いた側と反対側におけるプレート部６０Ｆとは、傾斜部６０Ｉ及び貫通孔６９を挟んで、互いに隣接している。
【０２２３】
例えば、傾斜部６０Ｉ１，６０Ｉ２内に、シールド６Ｇの貫通孔６９Ｇが形成される。貫通孔６９Ｇは、傾斜部６０Ｉ１，６０Ｉ２とプレート部６０Ｆ，６０Ｎとにまたがるように形成されてもよい。段差を有するシールド６Ｇ内に形成される貫通孔６９Ｇの平面形状は、矩形状でもよいし、円形状（又は楕円形状）でもよい。
【０２２４】
段差を有する２つのプレート部６０Ｆ，６０Ｎをつなぐ直線とプレートの表面に対して平行な直線とが形成する角度（傾斜部の傾斜角）θＡが、イオンビームの入射角度（基板表面に対して垂直方向からの角度）θＩと等しくされている。シールド６Ｇに設けられる段差（基板表面に対して垂直方向におけるプレート部６０Ｆとプレート部６０Ｎとの間隔）ＳＰの大きさは、基板１０００に対する正対位置からのイオン源２の傾斜角度、すなわち、イオンビームの傾斜角の大きさに応じて、調整される。
【０２２５】
これによって、イオン源２が傾いた側におけるイオン源２のイオンビーム出射口２９９の中心ＯＣからプレート部６０Ｎへの距離（最短距離）ＤＮと、イオン源２が傾いた側と反対側におけるイオン源２のイオンビーム出射口２９９の中心ＯＣからプレート部６０Ｆへの距離（最短距離）ＤＮが、ほぼ同じ大きさに設定される。
【０２２６】
このように、プレート部６０Ｆ，６０Ｎの角度θＡ、換言すると、シールド６Ｇ内の段差ＳＰが、設定されることにより、被加工層におけるより均一なエッチング分布が、得られる。
【０２２７】
尚、イオン源２のイオンビーム出射口２９９の中心ＯＣから一方のプレート部６０Ｎの距離（最短距離）ＤＮは、イオン源２のイオンビーム出射口２９９の中心ＯＣから他方のプレート部６０Ｆの距離（最短距離）ＤＦと完全に同じ大きさでなくとも、イオンビーム出射口２９９の中心ＯＣから各プレート部との距離ＤＮ，ＤＦの差が小さくされることによって、均一なエッチング分布を得ることができる。
【０２２８】
図３０は、図２９に示されるシールドの変形例を示す図である。  
図３０に示されるように、傾斜部をシールド内に設けること無しに、互いに分離された２つのプレート部６０Ｆ，６０Ｎによって、シールド６Ｇｚ内の段差（シールドの傾斜角θＡ）及びシールド６Ｇ内の貫通孔６９が、形成されてもよい。離間された２つのプレート部６０Ｆ，６０Ｎの隙間が、貫通孔として機能する。
【０２２９】
１つのシールド６Ｇｚが、互いに分離された２つのプレート部６０Ｆ，６０Ｎによって形成される場合、各プレート部６０Ｆ，６０Ｎに、所定の電位（例えば、グランド電位）が、互いに独立に印加される。
【０２３０】
図３０のシールド６Ｇｚがエッチング装置９に用いられた場合であっても、図２９のシールド６Ｇを含むエッチング装置と実質的に同じ効果を得ることができる。
【０２３１】
図３１及び図３２は、ある傾斜角のイオンビームを基板に照射するエッチング装置内に設けられるシールドの構成例を示す図である。  
図３１は、エッチング装置内のシールドの構造例を示す模式的な断面図である。図３２の（ａ）は、図３１のシールドの鳥瞰図を示し、図３２の（ｂ）は、図３１のシールドの模式的な平面図を示している
図３１及び図３２に示されるように、複数のシールド６，６Ｘがイオン源２と基板ホルダー４との間に設けられことによって、イオン源とシールドとの間隔が制御されてもよい。
【０２３２】
図３１及び図３２に示されるように、２枚のシールド６，６Ｘがイオン源側から基板ホルダー側に向かう方向に積層されることによって、被加工層１Ｘのエッチング分布の均一化を図ることができる。
【０２３３】
図３１及び図３２に示さるように、開口部を有する平板状シールド６と、半円の貫通孔（切れ込み）６９Ｘが形成されたシールド（以下では、調整プレートとも呼ぶ）６Ｘとが、イオン源２と基板ホルダー４との間に設けられている。
【０２３４】
平板状のシールド６とイオン源２との間において、調整プレートとしてのシールド６Ｘは設置される。調整プレート６Ｘの半円の貫通孔６９Ｘがシールド６の貫通孔６９と重なるように、調整プレート６Ｘが、シールド６よりもイオン源側に設置されている。  
所定の電位（例えば、グランド電位）が、調整プレート６Ｘに、印加される。
【０２３５】
シールド６におけるイオン源２から遠い側の領域において、シールド６とイオン源２との間の距離を調整するために、調整プレート６Ｘが、イオン源側に設けられている。
【０２３６】
イオン源２とシールド６との間に、距離ＤＦｚが存在していても、図３１のように、イオン源２とシールド６との間に距離ＤＦｚが存在している側に、調整プレート６Ｘがシールド６と重なるように設置されることで、調整プレート６Ｘとイオン源との距離ＤＦｚｚ（＜ＤＦｚ）が、シールドとイオン源との実効的な距離として、作用する。
【０２３７】
この結果として、図３１及び図３２の積層された複数のシールド（シールドユニット）を含むイオンビームエッチング装置は、基板上の被加工層のエッチング分布のばらつきを、改善できる。
【０２３８】
図３３は、ある傾斜角のイオンビームを基板に照射するエッチング装置内に設けられるシールドの構成例を示す図である。  
図３３に示されるように、突起部を有するシールドが、設けられることによって、イオン源とシールドとの間隔が制御されてもよい。  
図３３に示されるように、シールド６Ｈは、イオン源側に突出した突起部６５を有している。
【０２３９】
基板表面に対して斜め方向からイオンビームを照射するエッチング装置９において、突起部６５は、イオン源２の開口の中心ＯＣから遠い側（イオン源が傾いた側の反対側）におけるシールド６Ｈの貫通孔６９の近傍に、設けられ、突起部６５は、イオン源２の開口の中心ＯＣから近い側の貫通孔６９の近傍には、設けられない。
【０２４０】
図３４及び図３５は、突起部を有するシールドの構造例を示す模式図である。  
図３４の（ａ）は、突起部を有するシールドの構造例の１つを示す鳥瞰図である。図３４の（ｂ）は、図３４の（ａ）のシールドの模式的な平面図及び断面図である。
【０２４１】
図３４（ａ）及び（ｂ）に示されるように、イオン源の中心から遠い部分において、イオン源側に突出した突起部６５ａがシールド６Ｈａのプレート部６０に接続されている。
【０２４２】
シールド６Ｇの突起部６５ａの高さは、イオン源の中心から遠い部分からイオン源の中心に近い部分に向かうにつれて徐々に低くなる。
【０２４３】
シールド６とイオン源２との距離ＤＮが最も小さい部分において、突起部６５ａの高さは０となる。
【０２４４】
図３４に示される突起部６５ａが、イオン源側が傾斜された側に対して反対側に位置するように、シールド６Ｈａがチャンバー９０内に設けられる。
【０２４５】
図３５の（ａ）は、突起部を有するシールドの構造例の１つを示す鳥瞰図である。図３５の（ｂ）は、図３５の（ａ）のシールドの模式的な平面図及び断面図である。  
図３５に示されるように、シールド６Ｈｂの貫通孔６９の外縁のうちイオン源が傾いた側の反対側（イオン源から遠い側）の半分の部分のみに、突起部６５ｂが、設けられてもよい。
【０２４６】
図３３乃至図３５に示されるように、シールド６Ｈ，６Ｈａ，６Ｈｂの貫通孔６９の近傍の一部に突起部６５，６５ａ，６５ｂが設けられることによって、突起部６５，６５ａ，６５ｂの先端とイオン源２の出射口の中心ＯＣとの間の距離ＤＦは、突起部６５，６５ａ，６５ｂがない部分（貫通孔６９の端部）とイオン源２の出射口の中心ＯＣとの間の距離ＤＮの値に近くなる。その結果として、図３３乃至図３５のシールド６Ｈ，６Ｈａ，６Ｈｂを用いたエッチング装置において、被加工層のエッチングのばらつきが、抑制される。
【０２４７】
（５）  シールドの構成例３  
図３６乃至図４０を参照して、本実施形態のデバイス製造装置内のシールドの構成例３について、説明する。以下の本構成例を説明するための図において、装置の主要部を図示するが、本構成例の装置は、図示された構成以外の構成を含んでもよい。
【０２４８】
シールドがイオン源の近傍に設置されることで、被加工層のエッチングの均一性やイオンビームの分散を、さらに改善することができる。
【０２４９】
図３６は、エッチング装置内においてイオン源の近傍に設けられるシールドの構成例を示す図である。
【０２５０】
図３６に示されるように、複数のシールド（１つのシールドユニット）６，６Ｂが、エッチング装置内に設けられている。
【０２５１】
複数のシールドのうち、１つのシールド６Ｂが、イオン源２の近傍、例えば、イオン源２と電子の供給源（カソード２１の電子の出射口）との間に、設けられている。イオン源２の近傍に設けられたシールド６Ｂには、所定の電位（例えば、グランド電位）が印加されている。
【０２５２】
例えば、平板状のシールド６とイオン源２との間に、リング状のシールド６Ｂが設けられている。リング状のシールド６Ｂが、イオン源２の近傍に位置している。このリング状のシールド６Ｂは、３ｍｍの厚さを有し、７ｃｍの内径を有し、９ｃｍの外径を有している。イオン源２のイオン出射口（開口部）２９９の直径は、例えば、６ｃｍである。リング状のシールド６Ｂとイオン源２との間隔Ｄ４は、例えば、２ｃｍに設定されている。
【０２５３】
イオン源２のイオンビーム出射口２９９の近傍にシールドが設けられない場合、基板表面におけるイオンビームの入射分散角は、１０°程度である。  
図３６のエッチング装置９のように、イオン源２のイオン出射口２９９の近傍に、シールド６Ｂが設けられることによって、基板表面に対するイオンビームの入射分散角（立体角）は８°程度になる。
【０２５４】
このように、イオン源２Ｂの近傍に設けられたシールド６Ｂとイオン源２との間の電界によってイオンの収束が増強され、基板（被加工層）に対するイオンビームの過大な入射分散角を、抑制できる。
【０２５５】
図３７は、エッチング装置内においてイオン源の近傍に設けられるシールドの構成例を示す図である。
【０２５６】
図３７に示されるように、イオン源２の開口部２９９近傍に、複数のシールド６Ｂ１，６Ｂ２，６Ｂ３が設けられてもよい。
【０２５７】
図３７の例では、３つのシールド６Ｂ１，６Ｂ２，６Ｂ３が、イオン源側からホルダー側に向かって配列されている。イオン源２の開口部２９９近傍の３つのシールド６Ｂ１，６Ｂ２，６Ｂ３は、所定の間隔（例えば、１ｃｍ）で配列されている。各シールド６Ｂ１，６Ｂ２，６Ｂ３には、所定の電位（例えば、グランド電位）が、印加されている。
【０２５８】
尚、イオン源の近傍の複数のシールド６Ｂ１，６Ｂ２，６Ｂ３は、互いに接続されていてもよいし、互いに分離されていてもよい。また、各シールド６Ｂ１，６Ｂ２，６Ｂ３に、互いに異なる電位が印加されてもよい。
【０２５９】
イオン源側の複数のシールド６Ｂ１〜６Ｂ３がイオン源側から基板側に向かって延在するように、複数のシールド６Ｂ１〜６Ｂ３が、イオン源２の開口部２９９の近傍に設けられることによって、イオンビームの入射分散角を、７°程度にできる。
【０２６０】
このように、イオン源２の近傍にシールド６Ｂ１，６Ｂ２，６Ｂ３が設けられることによって、イオンビームの過大な入射分散角を制御できるともに、エッチングの均一性も改善できる。
【０２６１】
図３８は、図３７のエッチング装置の変形例を示す図である。  
図３８に示されるように、イオン源側から基板側に向かう方向に配列された複数のシールドがイオン源の近傍に設けられるかわりに、筒状のシールド６Ｆが、イオン源２の出射口２９９の近傍に設けられてもよい。
【０２６２】
筒状のシールド６Ｆがイオン源２の出射口２９９の近傍に設けられた場合においても、イオン源２の近傍のシールドによってイオンが収束されることによって、イオンビームの過大な入射分散角を制限でき、被加工層のエッチングの均一性を向上できる。
【０２６３】
図３９は、エッチング装置内においてイオン源の近傍に設けられるシールドの構成例を示す図である。  
図３９に示されるように、基板表面に対して斜め方向からイオンビームを照射するように構成されたイオン源の近傍に、シールドが設けられてもよい。  
図３９に示される例では、イオン源２と傾斜部を有するシールド６Ｇとの間において、イオン源２から基板ホルダー４に向かう方向に配列された複数のシールド６Ｂ１，６Ｂ２，６Ｂ３が、イオン源２の近傍に設けられているが、上述の例に示される他の構成のシールドが、基板表面に対して斜め方向からイオンビームを照射するように構成されたイオン源２の近傍に、設けられてもよい。
【０２６４】
基板１０００の表面に対して斜め方向から基板１０００に入射するイオンビームを照射するように構成されたイオン源２に対して、そのイオン源２の近傍にシールドが設けられることによって、イオンビームの分散をより小さくできる。その結果として、被加工層のエッチングの均一性がより高い状態で、ＭＴＪ素子を形成できる。
【０２６５】
図４０は、本実施形態のエッチング装置の構成例を示す図である。  
シールドとイオン源との電界分布を制御することによって、基板表面に対して垂直方向に基板ホルダーに対向するように配置されたイオン源から基板の表面に対して斜め方向のイオンビームを照射することができる。
【０２６６】
図４０に示されるように、イオン源２が、基板１０００の表面に対して垂直方向において、基板ホルダー４に対向（正対）するように、イオン源２及び基板ホルダー４が、チャンバー９０内に、設けられている。
【０２６７】
イオン源２と基板ホルダー４との間に、例えば、図２９のシールド６Ｇが設けられている。シールド６Ｇは、イオン源２に近い側に位置するプレート部６０Ｎと、イオン源２に遠い側に位置するプレート部６０Ｆとを有する。
【０２６８】
イオン源２の開口部２９９の中心ＯＣとプレート部６０Ｆ側の貫通孔６９の端部との間の距離ＤＦが、イオン源２の開口部２９９の中心ＯＣとプレート部６０Ｎ側の貫通孔６９の端部との間の距離ＤＮと異なっている。
【０２６９】
イオン源２から非対称な距離ＤＦ，ＤＮに位置する部分６０Ｆ，６０Ｎを有するシールド６Ｇにより、イオン源２のアノード２２からシールド６への電界は、イオン源２の開口部２９９の中心ＯＣに遠い側のシールドの部分６０Ｆよりも、イオン源２の開口部２９９の中心ＯＣに近い側のシールドの部分６０Ｎに集中する。イオン源２とシールド６Ｇとの間の領域における電界の分布の不均一性によって、イオン源２とシールド６Ｇとの間に存在するイオンに関して、イオン源２に近い側の部分６０Ｎに供給されるイオンの量が増加する。
【０２７０】
その結果として、基板１０００の表面におけるイオンビームＩＢｚの分布は、平均的に斜め方向からのイオンビームＩＢｚの入射と等価的な分布となる。
【０２７１】
このように、互いに正対するイオン源２と基板ホルダー４とを含むエッチング装置において、シールドの形状の非対称性を利用することによって、イオンビームを基板表面に対して斜め方向から入射できる。
【０２７２】
尚、本例のイオンビームエッチング装置において、図２９に示されるシールドの代わりに、図３０乃至図３５に示されるシールドが用いられてもよい。
【０２７３】
（６）  具体例  
図４１乃至図５３を参照して、本実施形態のデバイス製造装置の具体例について、説明する。以下の各具体例を説明するための図において、装置の主要部を図示するが、具体例の装置は、図示された構成以外の構成を含んでもよい。
【０２７４】
（６−１）  具体例１  
図４１乃至図４３を用いて、実施形態のデバイス製造装置（イオンビームエッチング装置）の具体例について、説明する。
【０２７５】
図４１は、実施形態のイオンビームエッチング装置の具体例を説明するための模式的な断面図である。  
図４１に示されるエッチング装置９Ａは、複数のイオン源２Ａ，２Ｂ，２Ｃを含む。  
各イオン源２Ａ，２Ｂ，２Ｃは、グリッドを有さないイオン源、例えば、エンドホール型イオン源である。
【０２７６】
イオン源２Ａ，２Ｂ，２Ｃのそれぞれは、ホローカソード型の電子供給源（カソード）２１を含んでいる。尚、１つのカソードが、複数のイオン源２Ａ，２Ｂ，２Ｃに共通に設けられ、１つのカソードからの電子が、複数のアノード２２に共有されてもよい。また、複数のカソードのそれぞれが、順次使用される駆動シーケンスにすることによって、カソードのそれぞれがスペアとして機能させることができる。
【０２７７】
以下では、エッチング装置内の設けられた複数のイオン源２Ａ，２Ｂ，２Ｃのことを、イオン源群２００とよぶ。また、以下では、エッチング装置内の複数のイオン源（図４１では、イオン源２Ａ，２Ｂ，２Ｃ）を区別しない場合には、イオン源２と表記する。
【０２７８】
複数のイオン源２Ａ，２Ｂ，２Ｃに対して、１つの基板ホルダー４が設けられている。複数のイオン源２Ａ，２Ｂ，２Ｃと１つの基板ホルダー４との間に、１つのシールド６Ｉが設けられている。
【０２７９】
シールド６Ｉは、１以上の貫通孔６９を有し、シールド６Ｉは、導電体から形成されている。シールド６Ｉには、所定の電位（例えば、グランド電位）が、印加されている。
【０２８０】
基板ホルダー４とシールド６Ｉとの間には、所定の間隔Ｄ２が確保されている。基板ホルダー４とシールド６Ｉとの間の間隔Ｄ２（≦Ｄ１）が、３ｃｍ程度に設定されている。
【０２８１】
例えば、複数のイオン源２Ａ，２Ｂ，２Ｃのうち１つのイオン源２Ａの近傍において、シールド６Ｉの貫通孔６９Ｉを経由して基板（被加工層）の状態が観測可能な位置に、エンドポイントディテクター５が、設置されている。
【０２８２】
基板ホルダー４は、基板移動機構及び基板回転機構を含む。
【０２８３】
シールド６Ｉの複数の貫通孔６９Ｉがイオン源群２００の複数のイオン源２Ａ，２Ｂ，２Ｃにそれぞれ対応するように、複数の貫通孔６９の形成位置及び複数の貫通孔６９間の間隔、各貫通孔の形状など、シールド６Ｉ内の貫通孔６９Ｉのレイアウトが、設定されている。１つのイオン源２に対して、１つの貫通孔６９Ｉが対応している。
【０２８４】
図４２及び図４３を用いて、複数のイオン源を含むイオンビームエッチング装置に用いられるシールドの構成例について、説明する。  
図４２及び図４３は、本具体例における複数のイオン源を含むエッチング装置内のシールドの構造を模式的に示す平面図である。
【０２８５】
図４２の（ａ）は、イオンビーム出射口の平面形状がリニア状（長方形状）のイオン源が、グリッドを有さないイオン源として、エッチング装置に用いられた場合におけるシールドの平面構造を示している。  
以下では、イオンビーム出射口の平面形状がリニア状（長方形状）のグリッドレスイオン源のことを、リニア型イオン源と呼ぶ。
【０２８６】
図４２の（ａ）に示されるように、リニア型イオン源２のイオンビーム出射口２９９の形状に対応するように、シールド６Ｉ内に形成される貫通孔６９Ｉも、直線的な矩形形状を有している。例えば、貫通孔６９Ｉの開口寸法は、イオン源２の開口寸法以上である。
【０２８７】
エッチング装置９Ａ内における複数のイオン源のレイアウトに対応するように、複数の貫通孔６９Ｉがシールド６Ｉ内に設けられる。
【０２８８】
図４２の（ｂ）に示されるように、シールド６Ｉ内の長方形状の貫通孔６９Ｉの長さ方向に沿って、点光源的なイオンビーム出射口（円形状のイオンビーム出射口）を有するイオン源２Ａ１〜２Ａ３，２Ｂ１〜２Ｂ３，２Ｃ１〜２Ｃ３が直線的に配列されてもよい。１つの貫通孔６９Ｉに対して、複数の点光源のイオン源が設けられる。これによって、等価的に直線状のイオンビームが、シールド６Ｉの長方形状の貫通孔６９Ｉを経由して複数の点光源のイオン源２から基板（被加工層）に照射される。
【０２８９】
図４２に示されるエッチング装置は、直線状の照射面のイオンビームを用いた被加工層の加工は、貫通孔６９Ｉの配列方向に沿う一方向（図中のＸ方向）に基板１０００を基板ホルダーの制御による往復運動ＭＶ１を実行することで、エッチングの均一性を向上できる。このように、チャンバー内における基板の運動（位置制御）を一方向の往復運動で制御可能なことによって、図４２のシールドを用いたエッチング装置は、装置の内部構造をシンプルにできる。それゆえ、図４２のシールドを用いたエッチング装置は、安価なエッチング装置を提供できる。
【０２９０】
図４１のような複数のイオン源を含んでいるエッチング装置９において、イオン源群２００と基板ホルダー（及び被加工層を含む基板）４との間にシールド６Ｉが挿入されることによって、イオン源間の相互干渉は低減される。その結果として、本具体例のようなイオン源群２００と基板ホルダー４との間にシールド６が設けられたエッチング装置において、基板１０００内の複数のＭＴＪ素子の形状のばらつき（例えば、ＭＴＪ素子の側壁の角度のばらつき）は、シールドが無いエッチング装置によって形成されるＭＴＪ素子に比べて、改善される。
【０２９１】
例えば、図４２の構造のシールド６Ｉを含むエッチング装置において、イオンビームの分散を抑制するための基板ホルダーの駆動に関して、リニア型イオン源の開口の長手方向（図中のＹ方向）に沿う基板ホルダーの駆動は、行わなくともよい。
【０２９２】
但し、基板ホルダーがＹ方向にシフト運動（往復運動）されない場合、基板１０００のＹ方向の端部と基板の中央部とにおいて、被加工層に対するイオンビームの入射角度の分布に差が生じる可能性がある。
【０２９３】
ここで、説明の明確化のため、基板表面に対して平行方向における基板１０００のＹ方向の一端の部分を、“ＥＧ１”と表記し、基板１０００の直径上において基板１０００の端部ＥＧ１に向かい合う他端の部分を、“ＥＧ２”と表記する。また、基板１０００の中心の近傍の部分（中央部）を、“ＣＴ”と表記する。
【０２９４】
例えば、リニア型イオン源２のイオンビーム出射口２９９のＹ方向の長さＬＹＡが、基板１０００の直径とほぼ同じである場合、基板１０００のＹ方向の端部ＥＧ１付近では、基板１０００の中央部ＣＴの直下からのイオンビームと基板１０００の端部ＥＧ１の直下からのイオンビームとの合成ビームが、基板上の被加工層に照射される。
【０２９５】
一方、基板１０００の中央部ＣＴ付近において、基板１０００の端部ＥＧ１側からのイオンビーム、基板１０００の端部ＥＧ２側からのイオンビーム、及び、基板１０００の中央部ＣＴ直下からのイオンビームの３方向からイオンビームの合成ビームが、被加工層に照射される。
【０２９６】
このように、基板１０００の端部ＥＧ１，ＥＧ２と基板１０００の中央部ＣＴとの間において、基板１０００に対するイオンビームの入射分布（イオンビームの照射量／強度）の差が発生し、基板内におけるイオンビームの入射分布のばらつきに起因して、基板１０００上に形成される複数のＭＴＪ素子の形状のばらつき（例えば、ＭＴＪ素子のテーパー角の大きさ）が発生する可能性がある。
【０２９７】
そのため、リニア型イオン源２のイオンビーム出射口２９９のＹ方向に沿う基板１０００の端部ＥＧ１，ＥＧ２において、基板１０００の端部ＥＧ１，ＥＧ２よりも外側の方向から基板側に向かってイオンビームが入射されることが、望ましい。
【０２９８】
したがって、イオン源２のイオンビーム出射口２９９のＹ方向における長さＬＹＡ及びシールド６の貫通孔６９ＩのＹ方向における長さＬＹ１は、基板１０００の直径よりも大きいことが望ましい。
【０２９９】
このようなイオン源２のイオンビーム出射口２９９及びシールド６Ｉの貫通孔６９Ｉの寸法ＬＹ１，ＬＹＡと基板１０００のサイズ（直径）との関係は、図４２の（ｂ）のような複数の点光源のイオン源がＹ方向に配列された場合においても満たされることが、被加工層のエッチングのばらつきを抑制する観点から、好ましい。
【０３００】
図４３は、本具体例における複数のイオン源を含むエッチング装置内のシールドの構造を模式的に示す平面図である。  
図４３に示されるように、円形状イオン源２のそれぞれは、円形状のイオンビーム出射口２９９を有する。
【０３０１】
複数（例えば、９個）の円形状イオン源２Ａ１，２Ａ２，２Ａ３，２Ｂ１，２Ｂ２，２Ｂ３，２Ｃ１，２Ｃ２，２Ｃ３は、互いに隣り合う円形状イオン源２間に所定の間隔を有するように、イオンビームエッチング装置のチャンバー内に、マトリクス状に配置される。
【０３０２】
エッチング装置内における円形状イオン源２のレイアウトに対応するように、複数の円形状の貫通孔６９Ｉが、シールド６Ｉの導体６０内に設けられている。シールド６Ｉ内において互いに隣り合う貫通孔６９Ｉは、所定の間隔を有している。複数の円形状イオン源２のレイアウトが反映されたレイアウトで、円形状の貫通孔６９Ｉが、シールド６Ｉ内に配置されている。
【０３０３】
複数の円形状イオン源２を含むエッチング装置において、イオンビームが、複数の円形状の貫通孔６９Ｉを含むシールド６Ｉを経由して、基板１０００に照射されることによって、基板１０００のＸ方向及びＹ方向の両方において、イオンビームの過剰な分散が制限される。その結果として、基板１０００内におけるＭＴＪ素子の形状（例えば、ＭＴＪ素子の側面のテーパー角）のばらつきは、低減される。
【０３０４】
基板１０００内における被加工層のエッチングレート（エッチング深さ）の分布を均一にするために、イオンビームの照射中（被加工層のエッチング中）において、基板ホルダーの制御によって、Ｘ方向に沿う基板１０００のシフト運動（往復運動）ＭＶ１とＹ方向に沿う基板１０００のシフト運動（往復運動）ＭＶ２との両方が、実行されることが望ましい。
【０３０５】
（６−２）  具体例２  
図４４及び図４５を用いて、実施形態のデバイス製造装置（イオンビームエッチング装置）の具体例について、説明する。
【０３０６】
図４４は、実施形態のイオンビームエッチング装置の具体例を説明するための模式的な断面図である。  
図４４に示されるように、エッチング装置９Ｂは、第１のイオン源群２００Ａと第２のイオン源群２００Ｂとを含む。２つのイオン源群２００Ａ，２００Ｂが、１つの真空チャンバー９０内に設けられている。同じ真空チャンバー９０内において、第１及び第２のイオン源群２００Ａ，２００Ｂは、基板表面に対して平行方向（Ｘ方向又はＹ方向）に互いに隣り合っている。
【０３０７】
第１のイオン源群２００Ａ内の複数のイオン源２Ａ，２Ｂ，２Ｃは、基板表面に対してほぼ垂直方向から基板１０００に入射されるイオンビーム（以下では、垂直イオンビームともよぶ）ＩＢ１を、出力する。第２のイオン源群２００Ｂ内の複数のイオン源２Ｄ，２Ｅ，２Ｆは、基板表面に対して斜め方向から基板１０００に入射されるイオンビーム（以下では、傾斜イオンビームともよぶ）ＩＢ２を、出力する。尚、各イオン源２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ，２Ｅ，２Ｆの内部構成は、実質的に同じである。
【０３０８】
以下では、第１のイオン源群２００Ａからのイオンビームが照射される領域あるいは第１のイオン源群２００Ａが配置された領域のことを、垂直ビーム領域とよぶ。第２のイオン源群２００Ｂからのイオンビームが照射される領域あるいは第２のイオン源群２００Ｂが配置された領域のことを、傾斜ビーム領域とよぶ。例えば、垂直イオンビームと傾斜イオンビームとが互いに干渉せずに、各イオンビームを効率よく基板に照射されるように、垂直ビーム領域（第１のイオン源群）２００Ａの中心と傾斜ビーム領域（第２のイオン源群）２００Ｂの中心とは、基板１０００のサイズ（直径）以上離れている。
【０３０９】
垂直イオンビームＩＢ１を出射するイオン源群２００Ａ及び傾斜イオンビームＩＢ２を出射するイオン源群２００Ｂのそれぞれに、シールド６Ｉの貫通孔を経由して、基板（被加工層）の表面が観測可能なように、エンドポイントディテクター５が設置されている。
【０３１０】
第１及び第２のイオン源群２００Ａ，２００Ｂに対して、共通のシールド６Ｉが設けられている。シールド６Ｉは、イオン源群２００Ａ，２００Ｂと基板ホルダー４との間の領域において、垂直イオンビーム照射領域から傾斜イオンビーム照射領域にまたがるように、延在している。
【０３１１】
図４４のエッチング装置９Ｂの第１のイオン源群２００Ａ及び第２のイオン源群２００Ｂによって、互いに異なる入射角のイオンビームＩＢ１，ＩＢ２が、被加工層１Ｘを含む基板１０００に照射される。
【０３１２】
図４４のエッチング装置９Ｂによる被加工層の加工（ＭＴＪ素子の形成）は、以下のように、実行される。
【０３１３】
磁性層及びトンネルバリア層を含む積層体（被加工層）が形成された基板１０００は、チャンバー９０内の基板ホルダー４に保持される。
【０３１４】
基板１０００は、基板ホルダー４の基板移動機構（図示せず）によって、シールド６Ｉを挟んで第１のイオン源群２００Ａに対向する位置に、移動される。垂直ビーム領域内において、シールド６Ｉの貫通孔を経由した第１のイオン源群２００Ａからのイオンビーム（垂直イオンビーム）ＩＢ１が、基板１０００上の被加工層１Ｘに、基板表面に対してほぼ垂直に照射される。
【０３１５】
所定の時間のイオンビーム照射により、第１のイオン源群２００Ａから出力されるイオンビームＩＢ１による被加工層１Ｘに対するエッチングがある程度進行した段階で、基板１０００は、基板ホルダー４による基板１０００の移動動作ＭＶ３って、同じ真空チャンバー９０内の垂直ビーム領域から傾斜ビーム領域に移動される。この基板１０００の移動動作ＭＶ３によって、基板１０００は、シールド６Ｉを挟んで第２のイオン源群２００Ｂに対向する位置に、移動される。
【０３１６】
傾斜ビーム領域２００Ｂ内において、シールド６Ｉの貫通孔６９Ｉを経由した第２のイオン源群２００Ｂからのイオンビーム（傾斜イオンビーム）ＩＢ２が、垂直ビーム領域内におけるエッチング工程が施された被加工層１Ｘに、基板表面に対して斜め方向から照射される。これによって、所定の傾斜角のイオンビームＩＢ２による斜め方向からのエッチング（傾斜イオンミリング）が、基板１０００上の被加工層１Ｘに、施される。
【０３１７】
尚、基板表面に対して斜め方向のイオンビームＩＢ２による被加工層のエッチング工程時、被加工層（ＭＴＪ素子）の側面に、イオンビームＩＢ２を満遍なく照射するために、基板ホルダー４の基板回転機構により、基板４を回転（自転）させながら被加工層１Ｘに対するイオンビーム（傾斜イオンビーム）ＩＢ２の照射が、実行されてもよい。
【０３１８】
このような、基板１０００に対する入射角の大きさが異なる複数のイオンビームＩＢ１，ＩＢ２の照射によって、所定の形状のＭＴＪ素子が、基板１０００上に、形成される。
【０３１９】
尚、垂直ビーム領域内におけるエッチング及び傾斜ビーム領域内におけるエッチングが、交互に実行されることによって、被加工層が所定の形状のＭＴＪ素子に加工されてもよい。また、最初に、傾斜ビーム領域内における被加工層のエッチング工程が、実行された後、垂直ビーム領域内における被加工層のエッチング工程が、実行されてもよい。
【０３２０】
尚、第１のイオン源群（垂直イオンビーム領域）２００Ａと第２のイオン源群（傾斜イオンビーム領域）２００Ｂとは、互いに異なるチャンバー内に設けられてもよい。
【０３２１】
図４５は、本具体例２のイオンビームエッチング装置の変形例を説明するための模式的な断面図である。図４５において、図４４の第１及び第２のイオン源群を含むエッチング装置のうち、第２のイオン源群２００Ｂの構成が、抽出されている。
【０３２２】
図４４及び図４５のイオンビームエッチング装置において、基板１０００の表面に対して垂直方向を基準（０°）としたイオンビームの入射角度に対して、正の入射角度θＰに設定されたイオンビームＩＢ２を基板１０００に照射するイオン源２Ｄ，２Ｆ，２Ｆに加えて、負の入射角度θＮに設定されたイオンビームＩＢ３を基板１０００に照射するイオン源２Ｇ，２Ｈ，２Ｉが、傾斜イオンビーム領域（イオン源群）２００Ｂｘ内に設けられてもよい。
【０３２３】
イオン源群２００Ｂｘからの異なるイオンビーム入射角度θＰ，θＮのイオンビームＩＢ２，ＩＢ３によって、複数の方向からのイオンビームＩＢ２，ＩＢ３が基板１０００に入射する。
【０３２４】
これによって、傾斜イオンビームＩＢ２，ＩＢ３が、被加工層（ＭＴＪ素子）の側面に満遍なく照射され、被加工層１Ｘのエッチングの均一性がさらに向上する。
【０３２５】
イオンビームの入射角度θＮとイオンビームの入射角度θＰとの大きさは、正負（イオンビームの照射方向）が互いに反対であれば、同じ大きさ（すなわち、−θＰ＝θＮ）に設定されてもよいし、異なる大きさに設定されてもよい。
【０３２６】
例えば、傾斜イオンビーム領域内におけるイオンビーム照射時、基板ホルダー４の制御によって、Ｘ方向及びＹ方向に沿った基板１０００の往復動作、又は、基板の回転動作が、実行される。
【０３２７】
図４４及び図４５のエッチング装置によって、被加工層１Ｘのエッチングに伴って被加工層１Ｘの表面に付着した付着物が、被加工層１Ｘの内部に打ち込まれるのを低減でき、低ダメージで被加工層（磁性層）の加工を行うことができる。
【０３２８】
（６−３）  具体例３  
図４６及び図４７を用いて、実施形態のデバイス製造装置（イオンビームエッチング装置）の具体例について、説明する。
【０３２９】
図４６は、実施形態のイオンビームエッチング装置の具体例３を説明するための模式的な断面図である。  
図４６に示されるように、本具体例３のエッチング装置９Ｃは、基板１０００の表面に対して垂直なイオンビームＩＢ１を出力する第１のイオン源群２００Ａと、基板１０００の表面に対して傾斜したイオンビームＩＢ２を出力する第２のイオン源群２００Ｂと、を含む。シールド６Ｉ内に、複数の貫通孔６９Ｉが設けられている。
【０３３０】
垂直イオンビームＩＢ１を出射する１つのイオン源２Ａと傾斜イオンビームＩＢ２を出射する１つのイオン源２Ｄがシールド６Ｉ内の共通の１つの貫通孔６９Ｉに対応するように、複数のイオン源２及びシールド６Ｉが、真空チャンバー９０内に設けられている。
【０３３１】
基板１０００の表面に対して斜め方向のイオンビームＩＢ２を出射するイオン源２Ｄ，２Ｅ，２Ｆが、基板１０００の表面に対して垂直方向のイオンビームＩＢ１を出射するイオン源２Ａ，２Ｂ，２Ｃに、隣り合うように、複数のイオン源２Ａ〜２Ｃ，２Ｄ〜２Ｆが、エッチング装置のチャンバー９０内に配置されている。例えば、垂直イオンビームＩＢ１を出射するイオン源２Ａ〜２Ｃと傾斜イオンビームＩＢ２を出射するイオン源２Ｄ〜２Ｆとが、ある方向に沿って、交互に配置されている。
【０３３２】
例えば、共通の貫通孔６９Ｉに対して設けられた垂直イオンビームＩＢ１を出射するイオン源及び傾斜イオンビームＩＢ２を出射するイオン源は、基板のサイズ以下の領域内で互いに隣接している。
【０３３３】
図４６に示されるエッチング装置において、垂直及び傾斜イオンビームＩＢ１，ＩＢ２の両方が、共有の貫通孔６９Ｉを通過する。
【０３３４】
例えば、第１のイオン源群２００Ａと第２のイオン源群２００Ｂとは、互いに異なる電源で、制御される。第１のイオン源群２００Ａの複数のイオン源２Ａ，２Ｂ，２Ｃは、第１の電源Ｖ１に接続され、第２のイオン源群２００Ｂの複数のイオン源２Ｄ，２Ｅ，２Ｆは、第２の電源Ｖ２に接続される。
【０３３５】
第１のイオン源群２００Ａ及び第２のイオン源群２００Ｂは、同時に駆動されてもよいし、互いに異なるタイミングで駆動されてもよい。  
各イオン源群２００Ａ，２００Ｂに対する電源電圧Ｖ１，Ｖ２の印加タイミングを制御することによって、本具体例のエッチング装置９Ｃは、第１のイオン源群２００Ａの複数のイオン源２Ａ，２Ｂ，２ＣからのイオンビームＩＢ１を、第２のイオン源群２００Ｂの複数のイオン源２Ｄ，２Ｅ，２ＦからのイオンビームＩＢ２と同時に、又は、第２のイオン源群２００Ｂの複数のイオン源２Ｄ，２Ｅ，２ＦからのイオンビームＩＢ２と異なるタイミングで、被加工層１Ｘに照射できる。
【０３３６】
図４７は、図４６のイオンビームエッチング装置の動作例を説明するための模式図である。
【０３３７】
例えば、図４７の（ａ）に示されるように、第１のイオン源群２００Ａの複数のイオン源２からのイオンビーム（垂直イオンビーム）ＩＢ１の照射工程において、第２のイオン源群２００Ｂに対する供給電力が低減され、第２のイオン源群２００Ｂの複数のイオン源２が弱い電力での放電状態にされる。このとき、第２のイオン源群２００Ｂのイオン源２のイオンビームＩＢ２のエネルギーは、第１のイオン源群２００Ａのイオン源２からのイオンビームＩＢ１のエネルギーに比較して、非常に小さい。
【０３３８】
第１のイオン源群２００ＡからのイオンビームＩＢ１の照射時において、例えば、第１のイオン源群２００Ａの各イオン源２には、１００Ｖ−５Ａの電力が供給され、第２のイオン源群２００Ｂの各イオン源２には、７０Ｖ−１Ａの電力が供給される。
【０３３９】
次に、図４７の（ｂ）に示されるように、第２のイオン源群２００Ｂの複数のイオン源２からのイオンビームＩＢ２の照射工程において、第１のイオン源群２００Ａに対する供給電力が低減され、第１のイオン源群２００Ａの複数のイオン源２は、弱い電力での放電状態にされる。このとき、第１のイオン源群２００Ａのイオン源２のイオンビームＩＢ１のエネルギーは、第２のイオン源群２００Ｂのイオン源２からのイオンビームＩＢ２のエネルギーに比較して、非常に小さい。
【０３４０】
第２のイオン源群２００ＢからのイオンビームＩＢ２の照射時において、例えば、第１のイオン源群２００Ａの各イオン源２には、７０Ｖ−１Ａの電力が供給され、第２のイオン源群２００Ｂの各イオン源２には、１００Ｖ−５Ａの電力が供給される。
【０３４１】
１００Ｖ以下の電圧が印加された時のエンドホール型イオン源の駆動領域に関して、イオンビームのエネルギーに対する供給電力の依存性は大きく、電圧が数十Ｖ低下されただけで、イオンビームのエネルギーが急激に低下し、被加工層のエッチングレートが急激に低下する。そのため、１００Ｖ以下の電圧が印加された状態のイオン源は、実質的に、オフしている状態と等価となり、１００Ｖ以下の電圧が印加された状態のイオン源（弱い放電状態のイオン源）からのイオンビームは、被加工層のエッチングにほとんど寄与しない。
【０３４２】
０Ｖの電圧が印加されている状態からイオン源２を起動する場合に比較して、ある程度の大きさの電圧の印加によってイオン源２が弱放電状態に維持されることによって、所定の強度のイオンビームが生成される状態にイオン源の駆動状態が達するまで時間が、短縮される。
【０３４３】
このように、各イオン源に対する供給電力が制御されるように、イオン源の電源系統が形成されることによって、上述のエッチングの均一性の向上に加えて、イオン源２の起動（イオンの放出）がスムーズになり、より短い時間で被加工層を所定の形状のＭＴＪ素子に加工できる。
【０３４４】
さらに、互いに異なる入射角度（照射方向）のイオンビームＩＢ１，ＩＢ２を基板１０００に照射する２以上のイオン源２Ａ〜２Ｃ，２Ｄ〜２Ｆが、シールド６Ｉ内に設けられた共通の貫通孔６９Ｉを経由して、基板１０００にイオンビームＩＢ１，ＩＢ２を照射することによって、エッチング装置のサイズ（面積）を小さくすることができる。
【０３４５】
尚、図４６において、互いに異なる２つの入射角度（照射方向）のイオンビームＩＢ１，ＩＢ２がシールド６Ｉ内の共通の貫通孔６９Ｉを経由して基板１０００に照射される例が示されているが、互いに異なる３以上の入射角度（照射方向）のイオンビームが、同じ貫通孔６９Ｉを経由して基板１０００に照射されてもよい。この場合、基板１０００に対して互いに異なる入射角度（照射方向）のイオンビームを照射する３以上のイオン源が、１つの貫通孔６９Ｉを共通化するように、エッチング装置内に設置される。
【０３４６】
（６−４）  具体例４  
図４８を用いて、実施形態のデバイス製造装置（イオンビームエッチング装置）の具体例４について、説明する。
【０３４７】
図４８の（ａ）及び（ｂ）は、実施形態のイオンビームエッチング装置の具体例４を説明するための模式的な断面図である。  
ここでは、エッチング装置内のシールドの駆動による、基板に対するグリッドレス型イオン源からのイオンビームの照射の制御について、説明する。
【０３４８】
図４８のイオンビームエッチング装置９Ｄは、互いに異なる２つの方向からのイオンビームＩＢ１，ＩＢ２が、シールド６Ｉのシフト動作ＭＶ４Ａ，ＭＶ４Ｂによって、互いに異なるタイミングで基板１０００に照射される構成を有する。本具体例のイオンビームエッチング装置９Ｄは、シールド移動機構６５０を含んでいる。
【０３４９】
図４８に示されるように、基板の表面に対して斜め方向のイオンビームを出射するイオン源２Ｃ，２Ｄが、基板の表面に対して垂直方向のイオンビームを出射するイオン源２Ａ，２Ｂに隣り合うように、複数のイオン源２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄが、エッチング装置９Ｄのチャンバー９０内に配置されている。
【０３５０】
互いに異なる入射角度（照射方向）から基板１００に照射されるイオンビームＩＢ１，ＩＢ２が、あるタイミングで選択的に基板１０００に照射されるように、シールド６Ｉがシールド移動機構６５０によって移動され、チャンバー９０内におけるシールド６Ｉの位置が制御される。互いに異なる入射角度のイオンビームを異なるタイミングで選択的に基板に照射できるように、シールド６Ｉ内における貫通孔６９Ｉの位置、及び、チャンバー９０内におけるシールド６Ｉの移動量が、適宜設定される。
【０３５１】
また、互いに異なる入射角度（照射方向）から基板１００に照射されるイオンビームＩＢ１，ＩＢ２が、あるタイミングで選択的に基板１０００に照射されるように、ある入射角度のイオンビームＩＢ１のイオン源２Ａ，２Ｂと他の入射角度のイオンビームＩＢ２のイオン源２Ｃ，２Ｄとの間隔が、適宜設定されている。
【０３５２】
図４８の（ａ）に示されるように、基板１０００の表面に対して斜め方向のイオンビームＩＢ２が基板１０００に照射されるとき、シールド移動機構６５０によるシールド６Ｉの移動動作ＭＶ４Ａによって、シールド６Ｉが第１の位置ＰＯＳ１に移動にされる。
【０３５３】
このシールド６Ｉの移動によって、シールド６Ｉ内に形成された貫通孔６９Ｉの位置は、イオン源２Ｃ，２Ｄから出射される傾斜イオンビームＩＢ２が通過する位置に存在する。これによって、傾斜イオンビームＩＢ２は、被加工層１Ｘに照射される。
【０３５４】
基板１０００に対する傾斜イオンビームＩＢ２の照射時、垂直イオンビームＩＢ１を出射するイオン源２Ａ，２Ｂの出射口から基板１０００への直線（イオンビーム出射中心軸）上に、シールド６Ｉのプレート部６０が存在する。これによって、垂直イオンビームＩＢ１は、遮断される。
【０３５５】
次に、基板１０００の表面に対して垂直方向のイオンビームＩＢ１が基板１０００に照射されるとき、シールド移動機構６５０によるシールド６Ｉの移動動作ＭＶ４Ｂによって、シールド６Ｉが第２の位置ＰＯＳ２に移動され、イオン源２に対する貫通孔６９Ｉの位置がシフトする。シールド６Ｉ内に形成された貫通孔６９Ｉの位置が、垂直照射用イオン源２Ａ，２ＢからのイオンビームＩＢ１が透過する位置に存在する。これによって、垂直イオンビームＩＢ１は、被加工層１Ｘに照射される。
【０３５６】
この時、斜め照射用イオン源２Ｃ，２Ｄの出射口から基板１０００への直線上に、シールド６Ｉのプレート部６０が存在する。これによって、傾斜イオンビームＩＢ２は、遮断される。
【０３５７】
以上のように、本具体例のイオンビームエッチング装置９Ｄにおいて、互いに異なる入射角度のイオンビームＩＢ１，ＩＢ２が互いに異なるタイミングで基板１０００に照射されるように、斜め入射用および垂直入射用のイオン源２からのシールド６Ｉの貫通孔６９のレイアウト、及び、チャンバー９０内におけるイオン源２のレイアウトが、設計されている。なお、基板１０００は、常に往復運動をし続けている状態で、シールドの位置変更が実行される。
【０３５８】
チャンバー９０内におけるシールド６Ｉの位置がイオンビームの照射時に移動されることによって、本具体例のイオンビームエッチング装置９Ｄは、斜め入射用および垂直入射用のイオン源２が常時ＯＮ状態のままで、互いに異なる方向のイオンビームＩＢ１，ＩＢ２を、異なるタイミングで、基板１０００上の被加工層１Ｘに照射できる。
【０３５９】
これによって、本具体例のエッチング装置９Ｄは、基板に対するイオンビームの入射角度の変更をすばやく行うことができ、被加工層の加工時間（ＭＴＪ素子の形成時間）を短縮できる。
【０３６０】
（６−５）  具体例５  
図４９を参照して、実施形態のエッチング装置の具体例について、説明する。  
ここでは、図４９の（ａ）〜（ｄ）を用いて、基板保持部の端部及び基板（被加工層）の端部に対するシールドの貫通孔の開口寸法の関係について説明する。
【０３６１】
図４９（ａ）〜（ｄ）は、基板ホルダー（基板保持部）の端部、基板（被加工層）の端部、及び、シールドの貫通孔のそれぞれの位置及び寸法の関係を示す図である。
【０３６２】
イオン源２の全体を陽極（基準電位）とすると、シールド６、シールド６の貫通孔６９を経由する基板１０００、及び、基板ホルダー４は、一つの陰極である。そのため、以下の説明のように、エッチング時には、イオン源に対する陰極の大きさの変動は、イオンビームの不均一をもたらす可能性がある。
【０３６３】
図４９の（ａ）は、基板１０００が１つのイオン源２に対向する位置に平行移動する状態を示している。  
図４９の（ａ）に示されるように、基板ホルダー４の一部が、イオン源２に対してシールド６の貫通孔６９を介してイオン源２に露出している場合、イオン源２のアノード２２から発生する電気力線は、貫通孔６９を経由して、金属のサンプルテーブル４に集中する。その結果として、イオンビームＩＢは、貫通孔６９内に、均一に供給されない。
【０３６４】
図４９の（ｂ）は、さらに基板ホルダー４の移動が進行し、基板ホルダー４がイオン源２の開口部及び貫通孔６９の全面を覆った状態を示している。  
図４９の（ｂ）に示されるように、イオン源２のアノード２２を基準とすると、シールド６の貫通孔６９に対向する領域はすべて金属の基板ホルダー４で覆われるため、電気力線が、貫通孔６９内の全体に分布する。このため、イオン源２を基準とする貫通孔６９内部の電位は、イオン源２に対して相対的に同じ電位にみなすことができる。その結果として、イオンビームＩＢは、貫通孔６９内に均一に分布する。
【０３６５】
図４９の（ｃ）は、基板ホルダー４がさらに移動して、基板１０００がイオンビームＩＢに照射される位置に移動した状態を示している。この場合においても、図４９の（ｂ）の状態と同じように、シールド６の貫通孔６９に対向する空間は、すべて導体の基板ホルダー４で覆われるので、イオンビームＩＢは基板１０００上の被加工層１Ｘに、ほぼ均一に照射される。
【０３６６】
ここで、図４９の（ｄ）を用いて、基板ホルダー４の端部と基板１０００の端部との間隔が小さい場合について、考える。  
図４９の（ｄ）に示されるように、基板ホルダー４の端部と基板１０００の端部との間隔が小さい場合、基板１０００がシールドの貫通孔６９と重なる位置に移動したとき、基板ホルダー４は、貫通孔６９の全体を覆っていない。
【０３６７】
図４９の（ｄ）の状態の場合、図４９の（ａ）で示された状態と同様に、貫通孔６９を経由したイオン源２からの電気力線が、基板ホルダー４の端部に集中し、貫通孔６９内におけるイオンビームは、不均一になる。このイオンビームの不均一性は、電流変動として観測され、基板ホルダー４が貫通孔６９（イオン源２の開口部）の面積の約７０％以上を占めるまで、継続される。
【０３６８】
そのため、基板１０００の中央部上の被加工層と比べて、基板１０００の端部上の被加工層は、被加工層のエッチング深さ（エッチングレート）のばらつき、或いは、基板１０００の端部上に形成されるＭＴＪ素子の側壁のテーパー角のばらつきが発生しやすい。
【０３６９】
そのため、図４９の（ｄ）において、シールド６の貫通孔６９の直径が“Ｄｚ”もしくは貫通孔６９の面積が“Ａｚ”で示された場合、イオン源側から見て（例えば、イオン源２の開口の中心から貫通孔６９を見て）、基板ホルダー４が貫通口６９の７０％以上を覆う状態になるように基板ホルダー２が貫通孔６９に対向する位置に移動してから、基板１０００が貫通口６９と上下に重なる位置（基板１０００が貫通孔６９に対向する位置）に現れるのが好ましい。さらに好ましくは、イオン源側から見て基板ホルダー４が貫通口６９の面積の１００％を覆った状態になってから、基板１０００が貫通孔６９の位置上に現れるのが望ましい。これは、基板ホルダー４の端部から基板ホルダーの進行方向における基板１０００の端部との間の間隔が“Ｓｚ”で示される場合、イオン源２から基板ホルダー／基板４，１０００への電界の均一性の観点から、間隔Ｓｚは直径Ｄｚより大きいことを意味する。なお、基板ホルダー４はシールド６に対して直線的な移動を行う例を示したが、基板の回転運動と直線運動との組み合わせにおいても、同様の効果がある。
【０３７０】
本具体例のように、基板ホルダー上における基板の配置、基板ホルダーのサイズと基板のサイズの関係、及び、貫通孔の大きさが設計されることによって、被加工層のエッチングの均一性をさらに向上でき、小さいばらつきで複数のＭＴＪ素子を基板上に形成できる。
【０３７１】
（６−６）  具体例６
図５０乃至５３を参照して、実施形態のデバイス製造装置（イオンビームエッチング装置）の具体例について、説明する。
【０３７２】
図５０は、本具体例のイオンビームエッチング装置の構成例を示す図である。  
図５０の（ａ）は、本具体例のイオンビームエッチング装置におけるイオン源と貫通孔を有するシールドとを模式的に示す平面図である。図５０の（ｂ）は、本具体例におけるエッチング装置の内部の構成を模式的に示す断面図である。尚、図５０の（ａ）は、基板ホルダー側からイオン源側を見た場合の平面図を示している。
【０３７３】
図５０の（ａ）及び（ｂ）に示されるように、複数のイオン源２ＢＡ，２ＢＢが、エッチング装置９内において、同一直線上に配列されている。これらのイオン源２ＢＡ，２ＢＢは、イオンビームＩＢＡ，ＩＢＢが基板表面に対して斜め方向から基板１０００に照射されるように、イオンビームエッチング装置の内部に設けられている。１つの貫通孔６９に対して、１つのイオン源２Ｂが設けられている。
【０３７４】
図５０の（ａ）及び（ｂ）に示されるように、基板１０００は、基板ホルダー４の基板移動機構４００によって、チャンバー９０内を周回される。例えば、イオンビームの照射時、基板表面に対して垂直方向におけるチャンバー９０の中心ＣＣを軸とした公転運動ＭＶ５が、基板１０００に対して施される。イオンビームの照射時、基板１０００は、基板ホルダー４によって、チャンバー９０内の周回運動に加えて、基板１０００自体の回転（自転）運動ｍｖａ及び直線動作（往復運動）ｍｖｂの少なくとも一方の動作が施される。このような基板１０００に対する運動が施された状態で、基板１０００は、イオン源２からのイオンビームＩＢの照射領域上を移動している。
【０３７５】
図５０の（ａ）に示されるように、同一直線上に配列された全てのイオン源２ＢＡ，２ＢＢのイオンビーム出射口が同じ向きに設置される場合、領域ＲＡ側に配置された複数のイオン源２ＢＡからのイオンビームＩＢＡと領域ＲＢ側に配置された複数のイオン源２ＢＢからのイオンビームＩＢＢは、ＭＴＪ素子の互いに異なる側面（例えば、互いに反対側の側面）に照射され、ＭＴＪ素子（被加工層）１Ｘの側面がイオンビームＩＢＡ，ＩＢＢによってそれぞれエッチングされる。
【０３７６】
図５０に示される例では、チャンバー内において、１８０°ごとにイオンビームの照射領域／照射方向が設定される。
【０３７７】
このように、本具体例のエッチング装置９によれば、１つの方向からイオンビームが照射される場合（例えば、複数のイオン源２ＢＡからイオンビームが照射される場合）に比較して、基板１０００が２つのイオンビーム照射領域を通過するように装置内で回転されることによってイオンビームが被加工層に対して互いに異なる方向から照射される場合は、基板上に形成される複数のＭＴＪ素子のテーパー形状を、均一にできる。
【０３７８】
図５１は、図５０に示されるイオンビームエッチング装置の変形例を示している。尚、図５１の（ａ）及び（ｂ）は、基板ホルダー側からイオン源側を見た場合の平面図を示している。
【０３７９】
図５１の（ａ）は、イオンビームエッチング装置におけるイオン源のレイアウト及びシールドの貫通孔のレイアウトの一例を示している。  
図５１の（ａ）のイオンビームエッチング装置において、１２０°ごとにイオンビームＩＢＡ，ＩＢＢ，ＩＢＣの照射領域が設定されるように、貫通孔６９がシールド６内に形成され、イオン源２ＢＡ，２ＢＢ，２ＢＣがチャンバー９０内に配置されている。この場合、チャンバー９内において、３つの異なる照射方向のイオンビームＩＢＡ，ＩＢＢ，ＩＢＣが、被加工層に照射される。
【０３８０】
図５１の（ｂ）は、イオンビームエッチング装置におけるイオン源のレイアウト及びシールドの貫通孔のレイアウトの一例を示している。  
図５１の（ｂ）のイオンビームエッチング装置において、９０°ごとにイオンビームＩＢＡ，ＩＢＢ，ＩＢＣ，ＩＢＤの照射領域が設定されるように、貫通孔６９がシールド６内に形成され、イオン源２ＢＡ，２ＢＢ，２ＢＣ，２ＢＤがチャンバー９０内に配置されている。この場合、チャンバー内において、４つの異なる照射方向のイオンビームＩＢＡ，ＩＢＢ，ＩＢＣ，ＩＢＤが、被加工層に照射される。
【０３８１】
図５０の（ａ）に示される１８０°ごとの領域からの２つのイオンビームの照射、図５１の（ａ）に示される１２０°ごとの領域からの３つのイオンビームの照射、及び、図５１の（ｂ）に示される９０°ごとの領域からの４つのイオンビームの照射のように、チャンバー内にイオンビームの照射方向の角度が細かくなり、基板に対するイオンビームの照射方向が多くなるにつれて、基板１０００上に形成される複数のＭＴＪ素子においてＭＴＪ素子の側面に均一なテーパーが形成される。
【０３８２】
図５２は、図５０に示されるイオンビームエッチング装置の変形例を示している。  
図５２の（ａ）及び（ｂ）のそれぞれは、本具体例のイオンビームエッチング装置におけるイオン源と貫通孔を有するシールドとを模式的に示す平面図である。尚、図５２の（ａ）及び（ｂ）は、基板ホルダー側からイオン源側を見た場合の平面図を示している。
【０３８３】
図５２の（ａ）に示される例では、基板１０００の表面に対して垂直方向のイオンビームを出射する複数のイオン源２Ａと基板表面に対して斜め方向のイオンビームを出射する複数のイオン源２Ｂとが、エッチング装置９の真空チャンバー９０内に設けられている。
【０３８４】
垂直方向のイオンビームＩＢ１Ａ，ＩＢ１Ｂを出射する複数のイオン源２ＡＡ，２ＡＢは、第１の方向に沿って配列されている。斜め方向のイオンビームＩＢ２Ａ，ＩＢ２Ｂを出射する複数のイオン源２ＢＡ，２ＢＢは、第１の方向に交差する第２の方向に沿って、配列されている。例えば、第２の方向は、第１の方向に直交する。
【０３８５】
各貫通孔６９に対して、垂直方向のイオンビームＩＢ１Ａ，ＩＢ１Ｂを出射するイオン源２ＡＡ，２ＡＢ及び斜め方向のイオンビームＩＢ２Ａ，ＩＢ２Ｂを出射するイオン源２ＢＡ，２ＢＢのいずれか一方が、割り付けられている。
【０３８６】
図５０及び図５１に示される例と同様に、基板は、基板ホルダーによってチャンバー内を公転し、各イオンビーム照射領域を通過する。
【０３８７】
これによって、１つのチャンバー内で、異なる入射角度のイオンビームＩＢ１Ａ，ＩＢ１Ｂ，ＩＢ２Ａ，ＩＢ２Ｂを、基板に照射できる。
【０３８８】
図５２の（ｂ）に示される例のように、１つの貫通孔６９に対して、垂直方向のイオンビームＩＢ１Ａ，ＩＢ１Ｂ，ＩＢ１Ｃ，ＩＢ１Ｄを出射するイオン源２ＡＡ，２ＡＢ，２ＡＣ，２ＡＤと斜め方向のイオンビームＩＢ２Ａ，ＩＢ２Ｂ，ＩＢ２Ｃ，ＩＢ２Ｄを出射するイオン源２ＢＡ，２ＢＢ，２ＢＣ，２ＢＤとの両方が、割り付けられてもよい。
【０３８９】
図５２の（ｂ）に示されるように、各貫通孔６９に対して複数のイオン源２ＡＡ〜２ＡＤ，２ＢＡ〜２ＢＤが設けられた場合、基板に対するイオンビームの入射角の変更は、図４６及び図４７を用いて説明したように、垂直方向のイオンビームＩＢ１Ａ〜ＩＢ１Ｄを出射するイオン源２ＡＡ〜２ＡＤ及び斜め方向のイオンビームＩＢ２Ａ〜ＩＢ２Ｄを出射するイオン源２ＢＡ〜２ＢＤに供給される電力をそれぞれ制御することによって、実行される。
【０３９０】
イオン源に供給される電力の制御によって、垂直方向のイオンビームＩＢ１Ａ〜ＩＢ１Ｄを出射するイオン源２ＡＡ〜２ＡＤと斜め方向のイオンビームＩＢ２Ａ〜ＩＢ２Ｄを出射するイオン源２ＢＡ〜２ＢＤのうち、いずれか一方が強い放電状態によって被加工層をエッチングするためのイオンビームを生成し、他方が弱い放電状態によってエッチングにほとんど寄与しないイオンビームを生成する。例えば、被加工層のエッチング時において、イオン源の強い放電状態とイオン源の弱い放電状態とは、順次もしくは交互に実行される。
【０３９１】
さらに、イオンビームの照射時に基板がチャンバー内を周回される場合、基板の回転速度が遅いチャンバーの内側（中心ＣＣ側）に配置されているイオン源に供給される電力（例えば、電流）に比べて、基板の回転速度の速いチャンバーの外側（外縁側）のイオン源に供給される電力を増大させるなど、イオン源２の出力の制御によって、基板１０００内における被加工層１のエッチングの深さ（エッチングレート）を均一にできる。
【０３９２】
図５２に示される変形例のイオンビームエッチング装置によれば、１つの真空チャンバー９０内で、２以上のイオンビームの入射角度（ここでは、基板表面に対して垂直方向及び斜め方向のイオンビーム）を用いた被加工層のエッチングが可能となる。
【０３９３】
図５３を参照して、本具体例のエッチング装置の変形例について、説明する。  
図５３の（ａ）及び（ｂ）のそれぞれは、本具体例のイオンビームエッチング装置におけるイオン源と貫通孔を有するシールドとを模式的に示す平面図である。尚、図５３の（ａ）及び（ｂ）は、基板ホルダー側からイオン源側を見た場合の平面図を示している。
【０３９４】
上述の例では、２つのエッチング条件（例えば、基板に対するイオンビームの入射角度）によって被加工層がエッチングされる例を示したが、３以上のエッチング条件を選択可能なエッチング装置を用いて、被加工層のエッチングが行われてもよい。
【０３９５】
図５３に示されるイオンビームエッチング装置において、基板表面に対して垂直方向のイオンビームを出力する複数のイオン源２Ａ、及び、基板表面に対して斜め方向のイオンビームを出力する複数のイオン源２Ｂが、エッチング装置９のチャンバー９０内に設けられている。
【０３９６】
基板上の被加工層のエッチング時において、図５３の（ａ）におけるイオン源２Ａ，２Ｂが出力するイオンビームＩＢ１，ＩＢ２の条件及び特性が、図５３の（ｂ）におけるイオン源２Ａ，２Ｂが出力するイオンビームＩＢ１ｘ、ＩＢ２ｘの条件及び特性と異なるように、イオン源２Ａ，２Ｂがそれぞれ異なる駆動条件で駆動される。
【０３９７】
図５３の（ａ）におけるイオン源２Ａ，２Ｂの駆動条件で出力されたイオンビームＩＢ１，ＩＢ２によって、被加工層がエッチングされた後、図５３の（ｂ）におけるイオン源２Ａ，２Ｂの駆動条件で出力されたイオンビームＩＢ１ｘ，ＩＢ２ｘによって、被加工層がエッチングされる。
【０３９８】
図５３の（ａ）におけるイオン源２Ａ，２Ｂの駆動条件によるイオンビームの照射と図５３の（ｂ）におけるイオン源２Ａ，２Ｂの駆動条件によるイオンビームの照射とが、交互に繰り返されることによって、被加工層がエッチングされてもよい。
【０３９９】
図５３に示されるように、基板上のある被加工層に対するエッチング時において、イオン源の駆動条件を制御することによって、被加工層内に含まれる複数の層ごとに、イオンビームの条件及び特性を、選択できる。
【０４００】
ＭＴＪ素子のような磁性デバイスは、ＭＴＪ素子内に含まれる各層で、最適なエッチング条件が異なる場合がある。
【０４０１】
ＭＴＪ素子のサイズが小さくなる、例えば、基板表面に対する平行方向におけるＭＴＪ素子の直径が２５ｎｍ以下になるにしたがって、ＭＴＪ素子内の各層の加工条件の影響はＭＴＪ素子の特性に顕著に現れる可能性がある。
【０４０２】
したがって、被加工層（積層構造）内に含まれる各層のエッチングのタイミングに応じて、被加工層に対するイオンビームの入射角度、イオンビームのエネルギー、あるいは、イオンビームを形成するためのイオン種が、選択されることが好ましい。しかし、単一の種類及び特性のイオン源がエッチング装置に用いられた場合、イオンビームの入射角度、イオンビームのエネルギー、及び、イオンビームのイオン種などを、各層のエッチングのたびに細かく変えることは時間的及びコスト的に困難の場合がある。
【０４０３】
上述のように、互いに異なる条件のイオンビームを生成する複数のイオン源のすべてが同時に放電状態にされ、かつ、全てのイオン源のうちある条件のイオン源が１００Ｖ以下の放電状態にされておくことは、イオンビームエッチング装置の運用の効率化に対する効果が、大きい。
【０４０４】
すなわち、定常電圧（イオン源の定格電圧）の数１０％から５０％程度にイオン源に印加される電圧が下げられるだけで、グリッドを有さないイオン源のイオンビームのエネルギーは極端に低下し、被加工層のエッチングレートが下がる。そのため、エッチング装置内の複数のイオン源のうち、あるイオン源が１００Ｖの電圧（定格電圧）で駆動されるのと同時に、他のイオン源が５０Ｖの電圧で駆動される場合、そのエッチング装置内において、５０Ｖで駆動されるイオン源からイオンビームが出力されていたとしても、被加工層のエッチングは、１００Ｖで駆動されるイオン源からのイオンビームのみによって実行されるのと実質的に同じである。
【０４０５】
そして、複数のイオン源のうち一部のイオン源が低電圧の放電状態に維持されている場合、定格電圧で駆動されているあるイオン源の印加電圧が低減され、他のイオン源の印加電圧が低放電状態の電圧から定格電圧（ここでは１００Ｖ）に瞬時に上昇されることによって、本具体例のイオンビームエッチング装置は、イオン源の放電状態をすばやく切り替えることができる。
【０４０６】
このように、１つのエッチング装置が複数のイオン源を含むことによって、複数のエッチング条件を提供でき、且つ、複数のエッチング条件の中からエッチング条件を高速に切り替えることができる。
【０４０７】
この結果として、本実施形態のエッチング装置は、低コストのデバイス（例えば、ＭＲＡＭ）を提供できる。
【０４０８】
（７）  適用例  
図５４及び図５５を参照して、実施形態のデバイス製造装置（イオンビームエッチング装置）によって形成される磁気抵抗効果素子の適用例について、説明する。尚、上述の実施形態で述べた構成と実質的に同じ構成に関しては、同じ符号を付し、その構成の説明は、必要に応じて行う。
【０４０９】
（ａ）構成  
上述の実施形態のイオンビームエッチング装置によって形成される磁気抵抗効果素子は、磁気メモリ、例えば、ＭＲＡＭ（Magnetoresistive Random Access Memory）のメモリ素子として、用いられる。本適用例において、ＳＴＴ型ＭＲＡＭ（Spin-torque transfer MRAM）が例示される。
【０４１０】
図５４は、本適用例のＭＲＡＭのメモリセルアレイ及びその近傍の回路構成を示す図である。  
図５４に示されるように、メモリセルアレイ１００９は、複数のメモリセルＭＣを含む。
【０４１１】
複数のメモリセルＭＣは、メモリセルアレイ１００９内にアレイ状に配置される。メモリセルアレイ１００９内には、複数のビット線ＢＬ，ｂＢＬ及び複数のワード線ＷＬが設けられている。ビット線ＢＬ，ｂＢＬはカラム方向に延在し、ワード線ＷＬはロウ方向に延在する。２本のビット線ＢＬ，ｂＢＬは、１組のビット線対を形成している。  
メモリセルＭＣは、ビット線ＢＬ，ｂＢＬ及びワード線ＷＬに接続されている。
【０４１２】
カラム方向に配列されている複数のメモリセルＭＣは、共通のビット線対ＢＬ，ｂＢＬに接続されている。ロウ方向に配列されている複数のメモリセルＭＣは、共通のワード線ＷＬに接続されている。
【０４１３】
メモリセルＭＣは、例えば、メモリ素子としての１つの磁気抵抗効果素子（ＭＴＪ素子）１と、１つの選択スイッチ１００２とを含む。選択スイッチ１００２は、例えば、電界効果トランジスタ（Field Effect Transistor）である。以下では、選択スイッチ１００２としての電界効果トランジスタのことを、選択トランジスタ１００２とよぶ。
【０４１４】
ＭＴＪ素子１の一端は、ビット線ＢＬに接続され、ＭＴＪ素子１の他端は、選択トランジスタ１００２の電流経路の一端（ソース／ドレイン）に接続されている。選択トランジスタ１００２の電流経路の他端（ドレイン／ソース）は、ビット線ｂＢＬに接続されている。選択トランジスタ１００２の制御端子（ゲート）は、ワード線ＷＬに接続されている。
【０４１５】
ワード線ＷＬの一端は、ロウ制御回路１００４に接続される。ロウ制御回路１００４は、外部からのアドレス信号に基づいて、ワード線の活性化／非活性化を制御する。
【０４１６】
ビット線ＢＬ，ｂＢＬの一端及び他端には、カラム制御回路１００３Ａ，１００３Ｂが接続される。カラム制御回路１００３Ａ，１００３Ｂは、外部からのアドレス信号に基づいて、ビット線ＢＬ，ｂＢＬの活性化／非活性化を制御する。
【０４１７】
書き込み回路１００５Ａ，１００５Ｂは、カラム制御回路１００３Ａ，１００３Ｂを介して、ビット線ＢＬ，ｂＢＬの一端及び他端に接続される。書き込み回路１００５Ａ，１００５Ｂは、書き込み電流を生成するための電流源や電圧源などのソース回路、書き込み電流を吸収するためのシンク回路を、それぞれ有する。
【０４１８】
ＳＴＴ型ＭＲＡＭにおいて、書き込み回路１００５Ａ，１００５Ｂは、データの書き込み時、外部から選択されたメモリセル（以下、選択セル）に対して、書き込み電流ＩＷＲを供給する。
【０４１９】
書き込み回路１００５Ａ，１００５Ｂは、ＭＴＪ素子１に対するデータの書き込み時、選択セルに書き込まれるデータに応じて、書き込み電流をメモリセルＭＣ内のＭＴＪ素子１に双方向に流す。即ち、ＭＴＪ素子１に書き込むデータに応じて、ビット線ＢＬからビット線ｂＢＬに向かう書き込み電流、或いは、ビット線ｂＢＬからビット線ＢＬに向かう書き込み電流が、書き込み回路１００５Ａ，１００５Ｂから出力される。
【０４２０】
読み出し回路１００６は、カラム制御回路３Ａを介して、ビット線ＢＬ，ｂＢＬの一端に接続される。読み出し回路１００６は、読み出し電流を発生する電圧源又は電流源や、読み出し信号の検知及び増幅を行うセンスアンプ、データを一時的に保持するラッチ回路などを含んでいる。読み出し回路１００６は、ＭＴＪ素子１に対するデータの読み出し時、選択セルに対して、読み出し電流を供給する。読み出し電流の電流値は、読み出し電流によって記憶層の磁化が反転しないように、書き込み電流の電流値（磁化反転しきい値）より小さい。
【０４２１】
読み出し電流が供給されたＭＴＪ素子１の抵抗値の大きさに応じて、読み出しノードにおける電流値又は電位が異なる。この抵抗値の大きさに応じた変動量（読み出し信号、読み出し出力）に基づいて、ＭＴＪ素子１が記憶するデータが判別される。
【０４２２】
尚、図５４に示される例において、読み出し回路１００６は、メモリセルアレイ１００９のカラム方向の一端側に設けられているが、２つの読み出し回路が、カラム方向の一端及び他端にそれぞれ設けられてもよい。
【０４２３】
例えば、メモリセルアレイ１００９と同じチップ内に、ロウ／カラム制御回路、書き込み回路及び読み出し回路以外の回路（以下、周辺回路とよぶ）が、設けられている。例えば、バッファ回路、ステートマシン（制御回路）、又は、ＥＣＣ（Error Checking and Correcting）回路などが、周辺回路としてチップ内に設けられてもよい。
【０４２４】
図５５は、本適用例のＭＲＡＭのメモリセルアレイ９内に設けられるメモリセルＭＣの構造の一例を示す断面図である。
【０４２５】
メモリセルＭＣは、半導体基板１０００のアクティブ領域ＡＡ内に形成される。アクティブ領域ＡＡは、半導体基板１０００の素子分離領域に埋め込まれた絶縁膜８９によって、区画されている。半導体基板１０００上に、層間絶縁膜８０Ａ，８０Ｂ，８０Ｃが設けられている。ＭＴＪ素子１は、層間絶縁膜８０Ａ，８０Ｂ上に設けられている。ＭＴＪ素子１は、保護膜（図示せず）を介して、層間絶縁膜８０Ｃに覆われている。
【０４２６】
ＭＴＪ素子１の上端は、上部電極１３を介してビット線８３（ＢＬ）に接続される。ビット線８２は、ＭＴＪ素子１を覆っている層間絶縁膜８０Ｃ上に設けられている。また、ＭＴＪ素子１の下端は、下部電極（下地層）１７、層間絶縁膜８０Ａ，８０Ｂ内のコンタクトプラグ８５Ａを介して、選択トランジスタ１００２の一方のソース／ドレイン拡散層６４に接続される。選択トランジスタ１００２の他方のソース／ドレイン拡散層６３は、層間絶縁膜８０Ａ内のコンタクトプラグ８５Ｂを介してビット線８２（ｂＢＬ）に接続される。
【０４２７】
ソース／ドレイン拡散層６４及びソース／ドレイン拡散層６３間のアクティブ領域ＡＡ表面上には、ゲート絶縁膜６１を介して、ゲート電極６２が形成される。ゲート電極６２は、ロウ方向に延在し、ワード線ＷＬとして用いられる。
【０４２８】
尚、ＭＴＪ素子１は、プラグ８５Ａ直上に設けられているが、中間配線層を用いて、コンタクトプラグ直上からずれた位置（例えば、選択トランジスタのゲート電極上方）に配置されてもよい。
【０４２９】
図５５において、１つのアクティブ領域ＡＡ内に１つのメモリセルが設けられた例が示されている。しかし、２つのメモリセルが１つのビット線ｂＢＬ及びソース／ドレイン拡散層６３を共有するように、２つのメモリセルがカラム方向に隣接して１つのアクティブ領域ＡＡ内に設けられてもよい。これによって、メモリセルＭＣのセルサイズが縮小される。
【０４３０】
図５５において、選択トランジスタ１００２は、プレーナ構造の電界効果トランジスタが示されているが、選択トランジスタ１００２の構造は、これに限定されない。例えば、ＲＣＡＴ（Recess Channel Array Transistor）やＦｉｎＦＥＴなどのように、３次元構造の電界効果トランジスタが、選択トランジスタとして用いられてもよい。ＲＣＡＴは、ゲート電極が、半導体領域内の溝（リセス）内にゲート絶縁膜を介して埋め込まれた構造を有する。ＦｉｎＦＥＴは、ゲート電極が、短冊状の半導体領域（フィン）にゲート絶縁膜を介して立体交差した構造を有する。
【０４３１】
（ｂ）  製造方法  
磁気メモリのメモリセルは、以下のように、形成される。
【０４３２】
例えば、周知の技術により、半導体基板１０００上に、選択トランジスタ１００２が形成される。層間絶縁膜８０Ａ，８０Ｂが、形成された選択トランジスタ１００２を覆うように、半導体基板１０００上に形成される。選択トランジスタ１００２のソース／ドレイン拡散層６３，６４の上面が露出するように、コンタクトホールが層間絶縁膜８０Ａ，８０Ｂ内に形成され、コンタクトプラグ８５Ａ，８５Ｂが、コンタクトホール内に埋め込まれる。
【０４３３】
上述（例えば、図２乃至図７）のように、ＭＴＪ素子の構成部材を含む積層構造が、層間絶縁膜８０Ｂ上に、形成される。そして、所定の形状のハードマスクに基づいて、積層構造が加工される。  
積層構造の加工は、グリッドを有さないイオン源（例えば、エンドホール型イオン源）から出力される入射分散角（例えば、５°〜６０°）を有するイオンビームによって実行される。このとき、イオンビームは、１００ｅＶのエネルギーを有するイオンを１０％以上含むように、生成されることが好ましい。
【０４３４】
グリッドを有さないイオン源（例えば、エンドホール型イオン源）からのイオンビームは、エッチング装置内に設けられたシールドの貫通孔を経由して、積層構造に照射される。
【０４３５】
シールドの貫通孔を通過するイオンビームによってＭＴＪ素子のエッチングが実行されることによって、被加工層のエッチングの均一性を向上でき、基板上の複数個のＭＴＪ素子の素子特性のばらつきを、低減できる。
【０４３６】
また、シールドの貫通孔を通過するイオンビームによって、被加工層のエッチングレートを向上できる結果として、ＭＴＪ素子を形成するための時間を短縮でき、ＭＴＪ素子を含むデバイスのスループットを向上できる。
【０４３７】
本実施形態のイオンビームエッチング装置におけるイオンビームの照射によって、ＭＴＪ素子１が形成された後、ＭＴＪ素子１を覆う保護膜（図示せず）が、ＡＬＤ法によって形成される。そして、層間絶縁膜８０Ｃが、ＭＴＪ素子１を覆うように、層間絶縁膜８０Ａ，８０Ｂ上に堆積される。ビット線８３が、ＭＴＪ素子１に接続されるように、層間絶縁膜８０Ｃ上に形成される。
【０４３８】
以上の工程によって、ＭＲＡＭのメモリセルが形成される。
【０４３９】
磁気メモリが含む磁気抵抗効果素子の形成に、本実施形態のデバイス製造装置（イオンビームエッチング装置）が適用されることによって、上述の被加工層のエッチングの高速化及びエッチングの均一性の向上の結果として、磁気抵抗効果素子の不良が低減された磁気メモリを、製造できる。それゆえ、本実施形態のデバイス製造装置を用いた磁気デバイスの製造方法によれば、比較的低い製造コストで、磁気メモリの製造歩留まりを向上でき、信頼性の高い磁気メモリを提供できる。
【０４４０】
（８）  その他  
上述の実施形態のデバイス製造装置によって形成された磁気抵抗効果素子を用いた磁気メモリは、例えば、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭなどの代替メモリとして、用いられる。上述の実施形態のデバイス製造装置によって形成された磁気抵抗効果素子は、ＭＲＡＭ以外の磁気メモリに適用されてもよい。
【０４４１】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０４４２】
２：グリッドレス型イオン源、４：基板保持部、６：シールド、９：エッチング装置。
【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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【図１５】
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【図１６】
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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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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
2015146355.tif 000037
【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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