(57)【要約】  本発明の一実施形態に係るイオンビームエッチング方法は、シャッター（５）によりイオンビーム（２ｂ）が基板（４ａ）に照射されない第１の状態において、第１の電極（３０７）に、真空容器（１）にイオンを引き出すための正の電圧を印加する工程（１１ｂ）と、第１の状態において、内部空間内にプラズマを発生させる工程（１２ｂ）と、第１の状態において、第１の電極（３０７）には正の電圧が印加され、第２の電極（３０８）には負の電圧が印加された第２の状態を形成することにより、イオンビーム（２ｂ）を形成する工程（１３）と、シャッター（５）を移動させ、イオンビーム（２ｂ）を基板（４ａ）に照射して、該基板を処理する工程（２０ｂ）とを有する。
2014136158.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部空間を有するプラズマ発生室内にて発生されたプラズマから引き出されて形成されたイオンビームを前記プラズマ発生室と連結した処理室内に配置された基板に照射して該基板を処理するイオンビーム処理方法であって、  シャッターにより前記イオンビームが前記基板に照射されない第１の状態において、前記プラズマ発生室と前記処理室との連結部において、前記内部空間に面して設けられた第１の電極に、前記処理室にイオンを引き出すための正の電圧を印加する工程と、  前記第１の状態において、前記内部空間内に前記プラズマを発生させる工程と、  前記第１の状態において、前記第１の電極には正の電圧が印加され、前記連結部において前記第１の電極よりも前記処理室側に設けられた第２の電極には負の電圧が印加された第２の状態を形成することにより、前記イオンビームを形成する工程と、  前記シャッターを移動させ、前記イオンビームを前記基板に照射して、該基板を処理する工程と  を有することを特徴とするイオンビーム処理方法。
【請求項２】
前記発生させる工程の前に、前記第１の状態において、電磁石により前記プラズマ発生室内に磁場を形成する工程をさらに有することを特徴とする請求項１に記載のイオンビーム処理方法。
【請求項３】
前記プラズマが形成されている間において前記電磁石により前記プラズマ発生室内に磁場が形成されており、  前記磁場を形成する工程における前記電磁石に供給される電流は、前記プラズマが形成されている間における前記電磁石に供給される電流よりも高く設定されていることを特徴とする請求項２に記載のイオンビーム処理方法。
【請求項４】
前記処理する工程は、前記シャッターの移動中に、前記電磁石に供給される電流を連続的に小さくすることを特徴とする請求項３に記載のイオンビーム処理方法。
【請求項５】
前記印加する工程において、前記第１の電極に前記処理室にイオンを引き出すための正の電圧が印加され、前記第１の電極には前記印加する工程、前記発生させる工程および前記形成する工程において連続して正の電圧が印加されていることを特徴とする請求項３に記載のイオンビーム処理方法。
【請求項６】
前記印加する工程において前記第１の電極に印加される正の電圧は、前記形成する工程において前記第１の電極に印加される正の電圧よりも大きいことを特徴とする請求項５に記載のイオンビーム処理方法。
【請求項７】
内部空間を有するプラズマ発生室と、  前記プラズマ発生室に連結した処理室と、  前記内部空間にプラズマを発生させるためのプラズマ発生部と、  前記内部空間から前記処理室へと、前記プラズマからイオンを引き出すための引き出し部であって、前記イオンを通過させるための多数のイオン通過孔を有する第１の電極、および第２の電極を有し、該第１の電極は最も前記プラズマ発生室側に設けられ、前記第２の電極は該第１の電極よりも前記処理室側に設けられた引き出し部と、  前記処理室内に設けられ、基板を保持するための基板保持面を有する基板保持部であって、前記引き出し部から引き出されて形成されたイオンビームが入射するように設けられた基板保持部と、  前記引き出し部と前記基板保持部との間に設けられ、前記イオンビームを前記基板保持面に対して遮蔽する第１の位置と、前記イオンビームを前記基板保持面に対して遮蔽しない第２の位置との間を移動するシャッターと、  前記プラズマを発生させる前、かつ前記イオンビームの形成の前に、前記シャッターが前記第１の位置に位置する状態で、前記第１の電極に正の電圧を印加する手段とを備え、  前記イオンビームの形成時においては、前記第１の電極に正の電圧が印加され、前記第２の電極には負の電圧が印加されることを特徴とするイオンビーム処理装置。
【請求項８】
前記プラズマ発生室内に磁場を発生させる電磁石と、  前記プラズマを発生させる前、かつ前記イオンビームの形成の前に、前記電磁石に電流を供給して前記プラズマ発生室内に磁場を発生させる手段と  をさらに備えることを特徴とする請求項７に記載のイオンビーム処理装置。
【請求項９】
前記プラズマが形成されている間において前記電磁石に電流を供給して前記プラズマ発生室内に磁場を発生させる手段をさらに備え、  前記プラズマを発生させる前、かつ前記イオンビームの形成の前に前記電磁石に供給される電流は、前記プラズマが形成されている間における前記電磁石に供給される電流よりも高く設定されていることを特徴とする請求項８に記載のイオンビーム処理装置。
【請求項１０】
前記電磁石に供給する電流を制御する手段であって、前記シャッターが前記第１の位置から前記第２の位置に移動する間は前記電流を連続的に増加させる機能、および前記シャッターが前記第２の位置から前記第１の位置に移動する間は前記電流を連続的に減少させる機能の少なくとも一方を有する手段をさらに備えることを特徴とする請求項８に記載のイオンビーム処理装置。
【請求項１１】
内部空間を有するプラズマ発生室と、前記プラズマ発生室に連結した処理室と、前記内部空間にプラズマを発生させるためのプラズマ発生部と、前記内部空間から前記処理室へと、前記プラズマからイオンを引き出すための引き出し部であって、前記イオンを通過させるための多数のイオン通過孔を有する第１の電極、および第２の電極を有し、該第１の電極は最も前記プラズマ発生室側に設けられ、前記第２の電極は該第１の電極よりも前記処理室側に設けられた引き出し部と、前記処理室内に設けられ、基板を保持するための基板保持面を有する基板保持部であって、前記引き出し部から引き出されて形成されたイオンビームが入射するように設けられた基板保持部と、前記引き出し部と前記基板保持部との間に設けられ、前記イオンビームを前記基板保持面に対して遮蔽する第１の位置と、前記イオンビームを前記基板保持面に対して遮蔽しない第２の位置との間を移動するシャッターと、前記第１の電極および前記第２の電極に所定の電圧を印加する電圧供給部とを備えるイオンビーム処理装置の制御装置であって、  前記プラズマを発生させる前、かつ前記イオンビームの形成の前に、前記シャッターが前記第１の位置に位置する状態で、前記第１の電極に正の電圧が印加されるように前記電圧供給部を制御する手段と、  前記イオンビームの形成時においては、前記第１の電極に正の電圧が印加され、前記第２の電極には負の電圧が印加されるように前記電圧供給部を制御する手段と  を備えることを特徴とする制御装置。
【請求項１２】
コンピュータを請求項１１に記載の制御装置として機能させることを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項１３】
コンピュータにより読み出し可能なプログラムを格納した記憶媒体であって、請求項１２に記載のコンピュータプログラムを格納したことを特徴とする記憶媒体。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、イオンビーム処理方法、およびイオンビーム処理装置に関し、イオンビームの処理対象の基板への静電ダメージ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｓｔａｔｉｃ  Ｄａｍａｇｅ；ＥＳＤ）の発生を低減可能なイオンビーム処理方法、およびイオンビーム処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  イオンビーム処理方法の一つとして、基板ホルダーに配置された基板に正イオン（イオンビーム）を照射してエッチングするイオンビームエッチング（以下ＩＢＥともいう）処理が広く用いられている。ＩＢＥ装置は、プラズマ中から引き出し電極によって正イオンを引き出すイオン源（イオンビームの発生源）と、イオン源に正対した位置にあって真空中で基板を保持する基板ホルダーとを備えている。一般的にはさらに、イオン源から引き出された正イオンに対して電子を放出する電子源（中和器あるいはニュートラライザ）と、イオン源と基板ホルダーの中間にあってイオンビームを遮蔽するシャッター装置と、処理室を真空に排気する排気装置とを備えている（特許文献１参照）。【０００３】  引き出されたイオンビームによって基板はエッチングされるが、その際、正電荷のイオンビームによって基板に正電位が発生する。この正電位によって基板上に形成されている絶縁膜が損傷を受けることがある。一般的に、この基板素子の損傷は静電ダメージ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｓｔａｔｉｃ  Ｄａｍａｇｅ；ＥＳＤ）と呼ばれている。特に、ＴＭＲ（Ｔｏｎｎｅｌ  Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子などの数ｎｍの絶縁膜を有する素子は、静電ダメージを受けるおそれがあるため、それらの素子の加工工程では基板電位の変動が抑制されることが望ましい。【０００４】  エッチング処理中の基板電位の変動は、引き出し電極と基板の間に正電位を中和する電子を放出することで抑制している。この中和のための電子は、イオン源の引き出し電極付近に配置されている中和器から放出される。放出される電子の量は、基板電位が所望の値になるように調整される。エッチング処理の開始と終了は、上記シャッター装置のシャッターの開閉によって制御されるが、シャッターの動作中はシャッター開度によって、基板に入射するイオンビーム量と電子量とがそれぞれ変動する。このとき、基板に入射するイオンビーム量と電子量のバランスが崩れると基板電位が変動する。【０００５】  イオン源から出射されたイオンビームを遮蔽するためのシャッターの動作状態による基板電位の変動を抑制する技術が知られている（特許文献１、２参照）。【０００６】  特許文献１には、シャッター開動作時にイオン源の出力を制御することで基板電位の変動を下げる技術が開示されている。具体的には、引用文献１には、シャッター開時の基板電位の中和不足を解決するために、シャッター開閉時にイオンビームの放出量またはイオンビームの加速電圧を減量制御することが示されている。  特許文献２には、シャッターの開閉動作に合わせて中和器から放出される電子量（中和電流）を調整することでシャッター開閉動作中に生じる基板電位の変動を抑制することが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００２／０１７５２９６号明細書
【特許文献２】特開２０１２−１２９２２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】  しかしながら、シャッター開閉動作中以外でも基板電位の変動は発生する。シャッターを閉じた状態において、イオン源にてプラズマを形成した場合、プラズマは引き出し電極の開口を通して処理空間に拡散する。その際、電子とイオンによる移動度の差から基板には電子が先に到達し、正イオンが基板に到達するまでの間に基板は負の電圧に帯電してゆく。このように、シャッターが閉まっていても、イオン源から漏れ出たプラズマにおける電子の影響で、基板電位は変動してしまう。【０００９】  これらの基板電位の変動は、シャッターによって基板とイオン源とが完全に遮蔽されていないことに起因する。例えば、特許文献１において適用される装置は、シャッター装置によってイオンビームと電子とを原理的には基板側の空間から完全に遮蔽できる構成であるため、シャッター閉時にはイオン源とシャッター間の密閉された狭い空間にイオンビームと電子（すなわちプラズマ）が閉じ込められる。この場合、上述のように、イオン源が基板に対して完全に遮蔽されているので、シャッター閉時において、基板におけるマイナス電位が生じにくい。しかし、現実には可動シャッターとチャンバーとの間の隙間を無くせないため、イオン源側からの電子が該隙間を介して基板側に放出されてしまうことがあり、マイナス電位の発生を無くすことは難しい。またこのような、可動シャッターによりイオン源と基板との隔離がなされない装置では、イオン源から漏れ出たプラズマはシャッターとチャンバーの内壁との間の隙間を介して基板側に放出されるので、シャッターによってイオン源から基板までの電子およびイオンの移動距離が長くなる。このため、イオン源から漏れ出たプラズマのうちのイオンが基板に到達するまでの時間と、該プラズマのうちの電子が基板に到達するまでの時間にさらに差が生じてしまう。よって、基板電位の不安定化という問題がより一層顕著となりうる。【００１０】  また、特許文献２のようにシャッター閉時においても基板側の空間とプラズマが生じる空間とを遮蔽しないシャッター装置、言い換えるとシャッター閉時においてもプラズマの基板への回り込みを遮蔽しないシャッター装置においても、上記と同様に、マイナスの基板電位の発生を抑制できないという問題があった。【００１１】  このような基板のチャージアップは、基板に形成された素子等の絶縁破壊を招く恐れがある。従来、これらのマイナス電位は大きな問題にならなかったが、素子の微細化が進むに伴いマイナス電位の抑制が必要になった。【００１２】  本発明は上述した課題を契機として為されたものであり、シャッターを用いたイオンビーム処理において、イオンビーム生成におけるプラズマによる基板電位の変動を低減することが可能なイオンビーム処理方法、およびイオンビーム処理装置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】
【００１３】  このような目的を達成するために、本発明の第１の態様は、内部空間を有するプラズマ発生室内にて発生されたプラズマから引き出されて形成されたイオンビームを前記プラズマ発生室と連結した処理室内に配置された基板に照射して該基板を処理するイオンビーム処理方法であって、シャッターにより前記イオンビームが前記基板に照射されない第１の状態において、前記プラズマ発生室と前記処理室との連結部において、前記内部空間に面して設けられた第１の電極に、前記処理室にイオンを引き出すための正の電圧を印加する工程と、前記第１の状態において、前記内部空間内に前記プラズマを発生させる工程と、前記第１の状態において、前記第１の電極には正の電圧が印加され、前記連結部において前記第１の電極よりも前記処理室側に設けられた第２の電極には負の電圧が印加された第２の状態を形成することにより、前記イオンビームを形成する工程と、前記シャッターを移動させ、前記イオンビームを前記基板に照射して、該基板を処理する工程とを有することを特徴とする。【００１４】  本発明の第２の態様は、イオンビーム処理装置であって、内部空間を有するプラズマ発生室と、前記プラズマ発生室に連結した処理室と、前記内部空間にプラズマを発生させるためのプラズマ発生部と、前記内部空間から前記処理室へと、前記プラズマからイオンを引き出すための引き出し部であって、前記イオンを通過させるための多数のイオン通過孔を有する第１の電極、および第２の電極を有し、該第１の電極は最も前記プラズマ発生室側に設けられ、前記第２の電極は該第１の電極よりも前記処理室側に設けられた引き出し部と、前記処理室内に設けられ、基板を保持するための基板保持面を有する基板保持部であって、前記引き出し部から引き出されて形成されたイオンビームが入射するように設けられた基板保持部と、前記引き出し部と前記基板保持部との間に設けられ、前記イオンビームを前記基板保持面に対して遮蔽する第１の位置と、前記イオンビームを前記基板保持面に対して遮蔽しない第２の位置との間を移動するシャッターと、前記プラズマを発生させる前、かつ前記イオンビームの形成の前に、前記シャッターが前記第１の位置に位置する状態で、前記第１の電極に正の電圧を印加する手段とを備え、前記イオンビームの形成時においては、前記第１の電極に正の電圧が印加され、前記第２の電極には負の電圧が印加されることを特徴とする。【００１５】  本発明の第３の態様は、内部空間を有するプラズマ発生室と、前記プラズマ発生室に連結した処理室と、前記内部空間にプラズマを発生させるためのプラズマ発生部と、前記内部空間から前記処理室へと、前記プラズマからイオンを引き出すための引き出し部であって、前記イオンを通過させるための多数のイオン通過孔を有する第１の電極、および第２の電極を有し、該第１の電極は最も前記プラズマ発生室側に設けられ、前記第２の電極は該第１の電極よりも前記処理室側に設けられた引き出し部と、前記処理室内に設けられ、基板を保持するための基板保持面を有する基板保持部であって、前記引き出し部から引き出されて形成されたイオンビームが入射するように設けられた基板保持部と、前記引き出し部と前記基板保持部との間に設けられ、前記イオンビームを前記基板保持面に対して遮蔽する第１の位置と、前記イオンビームを前記基板保持面に対して遮蔽しない第２の位置との間を移動するシャッターと、前記第１の電極および前記第２の電極に所定の電圧を印加する電圧供給部とを備えるイオンビーム処理装置の制御装置であって、前記プラズマを発生させる前、かつ前記イオンビームの形成の前に、前記シャッターが前記第１の位置に位置する状態で、前記第１の電極に正の電圧が印加されるように前記電圧供給部を制御する手段と、前記イオンビームの形成時においては、前記第１の電極に正の電圧が印加され、前記第２の電極には負の電圧が印加されるように前記電圧供給部を制御する手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】  本発明によれば、シャッターの形状に関わらず、基板電位の変動を低減し、ＥＳＤの発生を低減することができる。従って、基板上に形成された素子の品質を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係るイオンビームエッチング装置の概略図である。
【図２】図１のＩ−Ｉ線矢視断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るイオン源の概略図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る中和器の概略図である。
【図５Ａ】従来のイオンビームエッチング装置において、実行される制御工程のフローチャートを示す図である。
【図５Ｂ】本発明の一実施形態に係るイオンビームエッチング装置において、実行される制御工程のフローチャートを示す図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るイオンビームエッチング装置において、実行される制御要素のタイムチャートを示す図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る制御工程全体における基板電位の測定結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】  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るものではない。なお、以下で説明する図面で、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。
【００１９】  図１乃至７は本発明の一実施形態に係るイオンビームエッチング装置又はイオンビームエッチング方法について説明した図である。図１は本発明の一実施形態に係るイオンビームエッチング装置の概略図であり、図２は図１のＩ−Ｉ線矢視断面図であり、図３は、図１のイオン源の概略図であり、図４は、図１の中和器の概略図であり、図５Ｂは本発明の一実施形態で実行される制御工程のフローチャートを示す図である。また、図６は本発明の一実施形態にて実行される制御要素のタイムチャートを示す図であり、図７は本発明の一実施形態を実施したときの制御工程全体における基板電位の測定結果を示す図である。なお、図面の煩雑化を防ぐため一部を除いて装置構成図は省略されている。
【００２０】  まず、図１〜３に基づいて、本発明の一実施形態に係るイオンビームエッチング装置の概略構成を説明する。なお、図２ではシャッター５の裏側にある基板ホルダー４などは破線で示す。イオンビームエッチング装置は、プラズマ発生室内にて発生されたプラズマからイオンを引き出してイオンビームとする装置である。本実施形態に係るイオンビームエッチング装置は、処理室としての真空容器１と、引き出し電極２ａによってプラズマ中から正イオン（イオンビーム２ｂ）を引き出すイオン源２と、基板電位を中和するための電子３ａ（中和電子）を放出する中和器３とを備える。また、イオンビームエッチング装置は、イオン源２からのイオンビーム２ｂを照射できる位置で基板４ａを保持する基板ホルダー４と、イオン源２と基板ホルダー４との中間にあってイオンビーム２ｂをシャッター５によって遮蔽するシャッター装置６と、真空容器１内を真空排気する排気装置８とを備えている。また、中和器３、イオン源２の各部、基板ホルダー４、シャッター装置６などはコントローラ７を介して制御されている。プラズマ中から引き出されたイオンビーム２ｂを基板ホルダー４に配置された基板４ａに向けて放出して、基板をエッチングするイオンエッチング処理を行うことができる。
【００２１】  図３において、イオン源２は、内部空間３００を有し、真空容器１に連結され、該内部空間３００においてプラズマを発生させることができるプラズマ発生室としてのイオン源容器３０１と、イオン源容器３０１内（内部空間内）にＡｒガスを導入するガス導入装置３０２と、誘電体を介してイオン源容器３０１内部にプラズマを生成するためのプラズマ発生部としてのループアンテナ３０３と、ループアンテナ３０３に高周波電力を供給する高周波電源３０４とを備えている。また、イオン源２は、イオン源２内部のプラズマ密度分布を調整する電磁石コイル３０５と、該電磁石コイル３０５に所定の電流を供給する電磁石電源３０６と、イオン源容器３０１内のプラズマから正イオンを引き出すことができる引き出し電極２ａと、永久磁石３１２とを備えている。
【００２２】  本発明の実施形態において、引き出し部としての引き出し電極２ａは、真空容器１とイオン源容器３０１との連結部において設けられており、イオン源容器３０１から基板ホルダー４に向かって順に設けられた、第１の電極３０７と、第２の電極３０８と、第３の電極３０９とを備えている。第１の電極３０７、第２の電極３０８、および第３の電極３０９はそれぞれ、イオンを通過させるためのイオン通過孔を多数有している。上記第１の電極３０７は、最もイオン源容器３０１側（プラズマ発生室側）に設けられている。すなわち、第１の電極３０７は、内部空間３００に面して設けられた電極である。第２の電極３０８は、第１の電極３０７よりも真空容器１側（処理室側）に設けられており、第３の電極３０９は、最も真空容器１側に設けられている。第１の電極３０７には電源３１０が接続されており、コントローラ７の制御により該電源３１０は、第１の電極３０７に正の電圧を印加する。また、第２の電極３０８には電源３１１が接続されており、コントローラ７の制御により該電源３１１は、第２の電極３０８に負の電圧を印加する。このように、電源３１０、３１１は、第１の電極３０７および第２の電極３０８に所定の電圧を印加する電圧供給部である。第３の電極３０９は接地されている。それぞれの電極に所定の電圧を印加することで、イオン源容器３０１にて生成されたプラズマに含まれる正イオンを加速してイオンビーム２ｂを取り出すことができる。
【００２３】  中和器３は、イオン源２から基板４に向かうイオンビーム２ｂに対して電子３ａを照射できる位置に配置されている。中和器３とは、イオンビーム処理装置内のイオンビームによる電荷を中和するために設置される電子発生装置であり、本実施形態ではホローカソードタイプの中和器３が採用されている。ホローカソードタイプの中和器はフィラメントを用いた中和器と比べて寿命が長く、小さなプラズマ体積で大きな電流密度及び効率が得られる。もちろん、中和器としてホローカソードタイプ以外にも、フィラメント、マイクロ波など発生方法の異なる各種形式を採用することができる。
【００２４】  図４において、符号４０１はアノード（陽極）、符号４０２はカソード（陰極）、符号４０３はアノード４０１とカソード４０２を絶縁するための絶縁体である。カソード４０２は筒形であり、カソード４０２の一端が開口しており、他端は閉塞している。上記カソード４０２の一端に形成された開口部は、アノード４０１に対向している。カソード４０２は内部にプラズマが形成される中空部４０７を有する。カソード４０２の中空部の断面形状は一般に円状であるが、正八角形や正六角形など、プラズマが形成できる空間が存在すれば良い。アノード４０１及びカソード４０２は各々に所定の電圧を印加するために電源４０６に接続されている。符号４０４は中和器内に放電用ガスを導入するためのガス導入路であり、符号４０５はガス導入路４０４に導入される放電用ガスの流量や圧力を制御するためのガス導入制御部であり、不図示のガス源に接続される。
【００２５】  中和器内にガス導入路４０４を介して放電用ガスを導入し、電源４０６によりカソード４０２に負の電圧を印加することで、中空部４０７にプラズマが形成される。さらに電源４０６によりアノード４０１に正の電圧を印加することで、中空部４０７に対向したアノード４０１の開口部より上記プラズマから電子が引き出され、イオンビームの中和が行われる。アノード４０１およびカソード４０２には、例えば、耐スパッタ性あるいは放電効率等を考慮してチタンやモリブデン等が好適に用いられる。アノード４０１の開口部より引き出された電子は、アノード４０１に流れる電流を検出することで調べることが可能となっている。
【００２６】  基板保持部としての基板ホルダー４は、基板４ａを保持するための基板保持面を有し、基板保持面の近傍にあって表面電位をモニターする電気的に浮いたフローティング電極４ｂとを備えている。また、基板ホルダー４は公転軸４ｃを介して真空容器１に対して傾斜（公転）と自転が可能に取り付けられている。公転軸４ｃは、内部に自転のための回転力を基板ホルダー４に伝達する自転駆動軸や基板ホルダー４に供給される電力供給経路を有している（いずれも不図示）。なお、公転軸４ｃを回転させることで基板ホルダー４を傾斜させて基板４ａに入射するイオンビームの角度を調整できる。公転軸４ｃは真空容器１に取り付けられたホルダー駆動装置４ｄによって回転制御される。
【００２７】  シャッター装置６は、シャッター駆動装置６ａによりシャッター５を閉位置５ａから開位置５ｂまで連続的に移動制御することができる装置であり、シャッター５とシャッター駆動装置６ａとを有してなる。閉位置５ａは、イオンビーム２ｂを基板ホルダー４（基板保持面）に対して遮蔽する第１の位置であり、開位置５ｂは、イオンビーム２ｂを基板ホルダー４に対して遮蔽しない第２の位置である。シャッター５は断面円弧状に湾曲した板状部材である。湾曲した内側に基板ホルダー４が配置されており、シャッター駆動装置６ａによって基板ホルダー４の周りを移動させることができる。シャッター５の幅は、イオン源２から基板に向かって放出されるイオンビーム２ｂの幅よりも広く構成されている。
【００２８】  なお、円弧状に湾曲したシャッター５に替えて平板状のシャッター板を回転させるシャッター装置を用いてもよい。ただし、シャッター５に替えて用いるシャッター板は、シャッター閉時（イオンビーム遮蔽時）においても基板側へのプラズマの回り込みを遮蔽しない構成のシャッター板であれば、本実施形態のシャッター５に変えて用いることができる。ただし、シャッター５の形状として円弧状に湾曲した形状は、平板状に比べて真空容器１内の構造物に干渉しにくいという利点と、シャッター５を基板ホルダー４の裏側に移動させた位置が開いた状態なのでシャッター板の退避スペースを必要としないという利点がある。このため、真空容器１（イオンビームエッチング装置）を小型化できる。また、本実施形態のイオンビームエッチング装置ではシャッター５の回転軸は公転軸４ｃの回転軸と平行に配設されているが、シャッター５の回転軸と公転軸４ｃの回転軸が交わるように配置してもよい。
【００２９】  本実施形態におけるイオンビームエッチング装置は、シャッター５の閉位置５ａにおいても、イオン源２と中和器３とシャッター板５の間を密閉する構造ではなく、イオン源２の正面にあってイオンビーム２ｂが放出されない方向には空間（シャッター５と真空容器１の壁面との隙間）がある構造となっている。このため、閉位置５ａではイオン源２とシャッター５の間の空間にイオンビーム２ｂと電子３ａとプラズマが混在し、プラズマと電子３ａの一部は拡散により閉位置５ａのシャッター５の裏側にある基板ホルダー４まで到達することができる。ここでいうプラズマは、イオン源２内部のプラズマが拡散によって引き出し電極２ａの穴（イオン通過孔）を通過したものである。拡散した電子３ａとプラズマは、シャッター５が閉位置５ａであっても、上記隙間を介して基板４ａに到達すると該基板４ａに負電位を発生させる。
【００３０】  コントローラ７は、中和器３、イオン源２、シャッター装置６を少なくとも制御することができる制御装置であり、コンピュータと接続されたプログラムロジックコントローラ（ＰＬＣ）と、中和器３やシャッター装置６などの各装置を制御するために接続された装置ドライバとプログラムレシピ（プログラム）を記録した記録媒体とを備えている。また、コントローラ７は、シャッター５の開閉位置を示す信号（開度情報）、中和器３及びイオン源２の運転信号（出力情報）が適宜入力されるように構成することができる。シャッター５の開度とは、シャッター５の移動量に応じた値であり、シャッター５の開度情報は、例えば、シャッター装置に備えられているモータのエンコーダの測定値に基づいて算出することができ、中和器３及びイオン源２の出力情報は、これらの装置に印加される出力の値に基づいている。
【００３１】  フローティング電極４ｂは、基板表面（被処理面）の電位をモニターするためのセンサーである。フローティング電極４ｂにより測定されるモニター電圧が正電位である場合は、実際の基板電位に応じて変動するが、基板４ａよりも数Ｖ程度負電位側にシフトする傾向がある。これは、イオンビームエッチング装置が基板４ａの被処理面においてイオンビーム２ｂの照射量が均一になるようにイオン源２の設計がなされているが、基板４ａの被処理面の外側領域で照射量が低下していることを示している。
【００３２】  エッチング処理中は、フローティング電極４ｂのモニター電圧をモニターしながらモニター電圧が所望の値になるように適宜中和電流（中和器３の出力）を調整することもできる。このとき、エッチング処理中のモニター電圧は、上述したとおり基板４ａとフローティング電極４ｂとの電位差が生じているため、この電位差を考慮して中和器３の出力が設定されうる。
【００３３】  一方、シャッター５が閉位置５ａに在り、基板４ａにイオンビーム２ｂが照射されない場合、フローティング電極４ｂにより測定される電圧は負電位となる。この場合は、フローティング電極４ｂにより測定されるモニター電圧は基板電位とほぼ等しくなる。すなわち、イオン源２からのプラズマと電子３ａが真空容器１内で広範囲に拡散するため、電子３ａの量は基板ホルダー４上で均一である。
【００３４】  ここで、シャッター５の移動する位置について図１を参照しつつ説明する。  開位置５ｂはイオン源２から基板に向かって放出されたイオンビーム２ｂを遮蔽しない位置である。開位置５ｂでは、シャッター５のイオン源２側の端部（図１中でＰ１）がイオンビーム２ｂの照射範囲の上端よりも上側に退避している状態であり、イオンビーム２ｂと基板に到達する電子３ａのシャッター５による遮蔽が全く行われない。イオンビーム２ｂの照射範囲とは、イオン源２から引き出されたイオンビーム２ｂの断面（イオンビームの進行方向と直交する面）の範囲である。イオンビーム２ｂは引き出し電極２ａによって引き出されるが、電極と基板間で空間電荷効果によってイオンビーム２ｂが照射されるエリア２ｃは引き出し電極２ａの直径よりも数１０％程度大きくなる。
【００３５】  閉位置５ａは、イオン源２から基板に向かって放出されたイオンビーム２ｂを遮蔽する位置である。閉位置５ａでは、シャッター５の上下方向の端部（図１，２中でＰ２，Ｐ３）がイオンビーム２ｂの照射範囲よりも上下側に張り出して位置し、イオンビーム２ｂの照射範囲よりも大きな範囲を塞ぐことでイオンビーム２ｂを遮蔽している状態である。閉位置５ａでは、シャッター５端部（図１中でＰ２）と真空容器１内面との距離（隙間）が小さくなるため、シャッター動作中の半閉位置５ｃよりも基板４ａに到達する電子３ａの量を減少させることができる。
【００３６】  半閉位置５ｃ（シャッター動作中）は、閉位置５ａと開位置５ｂの間の位置であり、シャッター５の端部（図１中でＰ４）がイオンビーム２ｂの照射範囲の端と実質的に一致する位置である。半閉位置５ｃでは、閉位置５ａよりも基板４ａに到達する電子３ａの量が増加する。なお、本実施形態においては、シャッター５の移動速度は一定に設定されており、シャッター装置によるシャッター５の開閉動作（移動）には１〜２秒を要する。
【００３７】  ここで、上述のイオンビームエッチング装置を用いたイオンビームエッチング方法について説明する。イオンビームエッチング方法は、上述のイオンビームエッチング装置を用いて、イオン源２内にて生成されたプラズマ中から引き出されたイオンビーム２ｂを基板ホルダー４に配置された基板４ａに照射して、基板をエッチング処理する処理工程である。本実施形態に係るイオンビームエッチング方法は、シャッター開閉前後の基板電位変動を抑制することができる。以下に実行される制御要素の動作について説明する。
【００３８】  図５Ａと図６において、従来のイオンビームエッチングにおいて実行される制御工程のフローチャートと制御要素のタイムチャートを示す。エッチング処理工程は、大きく３つの工程に分けることができる。（基板の搬入と搬出および基板ホルダーの回転と公転動作を除く）シャッターを開ける前の放電開始工程１０ａ、シャッターを開閉するエッチング工程２０ａ、とシャッターを閉じた後の放電停止工程３０ａである。
【００３９】  なお、図６において、「プロセスガス」とは、ガス導入装置３０２によりイオン源２の内部に導入されるプラズマ生成用のガスを示し、「高周波電力」とは、高周波電源３０４によりループアンテナ３０３に供給される高周波電力を示し、「コイル電流」とは、電磁石電源３０６により電磁コイル３０５に供給される電流を示す。また、「グリッド電圧１」とは、電源３１０により第１の電極３０７に供給される電圧であり、「グリッド電圧２」とは、電源３１１により第２の電極３０８に供給される電圧である。なお、グリッド電圧２は負の電圧であるが、図６は、電圧のＯＮ／ＯＦＦの状況を示すタイムチャートであるので、グリッド電圧２の絶対値によりタイムチャートを形成している。「シャッター」とは、シャッター５を示し、「中和電流」とは、電源４０６により中和器３に供給される電流を示す。
【００４０】  まず、図５Ａを用いて、従来のイオンビームエッチングの制御フローについて説明する。シャッターを開ける前の放電開始工程１０ａにおいて、イオン源２のプラズマが生成される内部空間にガス導入（工程１１ａ）し、真空室内の圧力が安定した後に、イオン源２の電磁石コイル電流およびプラズマ発生用高周波電力、ならびに中和器３からの中和電流の供給を同時に開始して、プラズマ放電を開始（工程１２ａ）する。特に高周波電力と中和電流とは、安定してプラズマ放電を開始させるために同時に供給を開始することが好ましい。また、ガス流量と高周波電力は、安定してプラズマ放電を開始させるためにエッチング工程２０よりも高い供給量に設定される。ただし、ガス流量は放電開始後にエッチング工程２０で使用する供給量に減量される。
【００４１】  次の正イオンの引き出し（工程１３）では、まず、第１の電極３０７と第２の電極３０８とに同時に電圧が供給される。この時点で第１の電極３０７には引き出された正イオンに相当する電流が流れる。第１の電極３０７に流れる電流をビーム電流と呼ぶが、このビーム電流はエッチング工程で使用する値で一定になるよう高周波電力を増減することによって自動的に調整される。また、この工程ではフローティング電極４ｂの電位も一定になるよう中和電流も自動的に増減される。
【００４２】  ビーム電流とフローティング電極４ｂの電位が安定に制御されている状態で、次のエッチング工程２０ａに移行する。この工程では、シャッター５の開工程２１ａと閉工程２３ａによりエッチングの開始と終了を制御し、シャッター開工程２２の時間によってエッチング量が決まる。シャッター５の開閉動作には２秒前後を要し、図１と図２で説明したように基板４ａ周辺に拡散する電子と基板４ａに照射されるイオンの量がシャッター開閉度合いによって変化する。このため基板電位に変動が生じるが、エッチング工程２０では常にフローティング電極４ｂの電位が一定になるよう中和電流を自動的に増減して基板電位の変動を抑制している。
【００４３】  シャッター閉工程２３ａ後に放電停止工程３０ａに移行する。シャッター動作が完了すればエッチングが進行することはないため、引出電極電圧・中和電流・高周波電力とコイル電流を同時に遮断してプラズマ放電を停止（工程３１ａ）する。最後に工程３２ａでガス導入を停止して一連のエッチング処置工程を終了する。
【００４４】  図７において、上述した従来のイオンビームエッチングによるフローティング電極電位の測定結果を破線で示す。すなわち、図７の破線の各々は、図５Ａと図６とで示した従来のイオンビームエッチング処理工程の基板電位の測定結果の２例（従来１、２）である。図７から分かるように、従来では、放電開始工程（１２ａ）、シャッター開閉工程（２１ａ、２３ａ）、および放電停止工程（３１ａ）で電位変動が発生している。
【００４５】  各工程で発生している電位変動の要因について順次説明する。  まず、放電開始工程（１２ａ）では発生している−８Ｖを超えるマイナス電位は、シャッター５で遮蔽しきれないプラズマが基板４ａ周辺に回り込んでいることによるもので、イオン源２から漏れ出たプラズマ中の電子と中和器３から供給される中和電流によって生じるものである。すなわち、シャッター５が閉じていても、内部空間３００内にて生成されたプラズマ中の電子が、引き出し電極２ａに形成されたイオン通過孔を介して処理室中に漏れ出し、該漏れ出した電子が基板４ａに到達することにより基板電位が変動してしまう。シャッター開工程（２１ａ）で発生している電位変動は、変動幅は数Ｖ程度であるがプラスとマイナスの両方の場合があり、シャッター開動作途中での正イオンと基板４ａ側に拡散される電子とのバランスを反映したものである。特に、シャッター開動作途中で基板４ａ側に回り込むプラズマが不安定である。シャッター閉工程（２３ａ）では、シャッター開の場合とは異なり、シャッター５によって正イオンが先に遮蔽され、基板４ａに回りこんでいるプラズマによりマイナス電位が発生している。最後に、放電停止工程（３１ａ）での電位変動は、引出電極電圧・中和電流・高周波電力とコイル電流を同時に遮断しても、正イオンと中和電流が同時に消失していないことを反映している。特にプラズマ放電と引出電極電圧の消失が中和電流よりも遅いため、プラス側に変異変動する傾向が見られる。
【００４６】  なお、これらの電位変動は０．５秒以下の短い時間で発生しており、フローティング電極４ｂの電位によって中和電流をフィードバック制御しても、電位変動を抑制することはできない。特に、複数の制御要素の供給と停止を同時に行う場合には、制御系の遅延時間やプラズマ負荷の動作遅延などにより供給開始と停止のタイミングに差異が生じる場合があるため、制御要素の供給と停止を個別に行うことが望ましい。
【００４７】  以降では、上記従来のイオンビームエッチングにおける電位変動に対する対策としての、本実施形態に係るイオンビームエッチングについて説明する。  図５Ｂと図６に基づいて、本実施形態に係るイオンビームエッチング装置において、実行される制御工程のフローチャートと制御要素のタイムチャートを示す。なお、図６において、本実施形態に係る部分は、太字で現している。本実施形態に係るエッチング処理工程は、大きく３つの工程に分けることができる。（基板４ａの搬入と搬出および基板ホルダー４の回転と公転動作を除く）シャッター５を開ける前の放電開始工程１０ｂ、シャッター５を開閉するエッチング工程２０ｂ、およびシャッター５を閉じた後の放電停止工程３０ｂである。
【００４８】  本実施形態では、シャッター５によりイオンビーム２ｂが基板４ａに照射されない第１の状態において、放電開始工程１０ｂを行う。すなわち、シャッター５を開ける前の放電開始工程１０ｂにおいて、コントローラ７は、ガス導入装置３０２を制御して内部空間３００内にプラズマ生成用のガスとしてＡｒガスを導入し、電源３１０および電磁石電源３０６を制御して、ガス導入時に第１の電極３０７への正電圧と電磁石コイル３０５への電流を同時に供給する（工程１１ｂ）。本工程において第１の電極３０７に印加される正の電圧は、処理室としての真空容器１にイオンを引き出すための電圧であり、イオンビームエッチング処理に用いられるイオンビーム２ｂの形成を目的とするものでは無い。このとき、第１の電極３０７への正電圧を、エッチング工程２０ｂ中のそれよりも高く設定し、また、電磁コイル３０５へのコイル電流値を、エッチング工程２０ｂ中のそれよりも高く設定する。イオン源容器３０１内の圧力が安定した後に、コントローラ７は、高周波電源３０４および電源４０６を制御して、高周波電力をループアンテナ３０３に供給し、アノード４０１およびカソード４０２の各々に所定の電圧を印加する。このようにして、プラズマ発生用高周波電力と中和源からの中和電流の供給を同時に開始して、プラズマ放電を開始する（工程１２ｂ）。特に高周波電力と中和電流は、安定してプラズマ放電を開始させるために同時に供給を開始することが好ましい。  また、ガス流量と高周波電力とは、安定してプラズマ放電を開始させるためにエッチング工程よりも高い供給量に設定される。ただし、ガス流量は放電開始後にエッチング工程２０ｂで使用する供給量に減量される。
【００４９】  イオンビーム２ｂの形成時においては、第１の電極３０７には所定の正の電圧が印加され、第２の電極３０８には所定の負の電圧が印加された第２の状態を形成する。このように第２の状態を形成することにより、イオンビーム２ｂは形成される。すなわち、コントローラ７は、電源３１０を制御して、第１の電極３０７に印加されている正の電圧を工程１１ｂから印加している値よりも小さくし、かつ同時に電源３１１を制御して、第２の電極３０８に負の電圧を供給する。このようにすることで、上記第２の状態が確立され、イオンビーム２ｂが生成される。この時点で第１の電極３０７には引き出された正イオンに相当する電流（不図示）が流れる。第１の電極３０７に流れる電流をビーム電流と呼ぶが、このビーム電流はエッチング工程２０ｂで使用する値で一定になるよう高周波電力を増減することによって自動的に調整される。また、この工程ではフローティング電極４ｂの電位も一定になるよう中和電流も自動的に増減される。
【００５０】  ビーム電流とフローティング電極４ｂの電位が安定に制御されている状態で、次のエッチング工程２０ｂに移行する。シャッター５の開工程２１ｂでは、コントローラ７は、シャッター駆動装置６ａを制御して、閉位置５ａに位置するシャッター５を開位置５ｂに回転移動させ、イオンビーム２ｂが基板４ａに照射される状態を形成する。本工程では、このシャッター５の移動中に、コントローラ７は、電磁石電源３０６を制御して、工程１１ｂで高めに設定したコイル電流をエッチング工程２２の所望の値に向けて連続的に減量制御する。コイル電流の値を変化させる割合は、シャッター５の開閉前後の設定電流と設定されたシャッター開閉時間から自動的に計算される。コイル電流を急激に変化させると、処理空間を有する真空容器１内の電子とイオンの割合が急に変動してしまう。これに対して、本実施形態では、上述のように、電磁コイル３０５に印加されるコイル電流を傾斜させて変化させているので、上記真空容器１内の電子とイオンとの割合の急な変動を低減することができる。
【００５１】  シャッター５の開工程２１ｂと閉工程２３ｂとにより、エッチングの開始と終了を制御し、シャッター５が開位置５ｂに位置している時間によってエッチング量が決まる。コントローラ７は、工程２１ｂにてシャッター５を開けてから、所望のエッチング量が実現される時間が経過してから工程２３ｂにて、シャッター駆動装置６ａを駆動してシャッター５を閉じさせる。すなわち、コントローラ７は、工程２１ｂにおけるシャッター５の開動作からの時間を管理して、エッチングを制御している（工程２２）。本実施形態では、シャッター５の開閉動作には２秒前後を要し、図１と図２で説明したように基板４ａ周辺に拡散する電子と、基板４ａに照射されるイオンの量とがシャッター開閉度合いによって変化する。このため基板電位に変動が生じるが、エッチング工程２０では常にフローティング電極４ｂの電位が一定になるよう中和電流を自動的に増減して基板電位の変動を抑制している。
【００５２】  シャッター５の開工程２１ｂでは、コントローラ７は、シャッター駆動装置６ａを制御して、開位置５ｂに位置するシャッター５を閉位置５ａに回転移動させ、イオンビーム２ｂが基板４ａに照射されない状態を形成する。本工程では、これと同時に、コントローラ７は、電磁石電源３０６を制御して、工程２１ｂで低めに設定したコイル電流を所望の値に向けて連続的に増量制御する。コイル電流の値を変化させる割合は、シャッター５の開閉前後の設定電流と設定されたシャッター開閉時間から自動的に計算される。
【００５３】  シャッター閉工程２３ｂ後に放電停止工程３０ｂに移行する。まず、コントローラ７は、電源４０６を制御して中和電流を徐々に減少してオフさせ、高周波電源３０４を制御して、高周波電力を、現在設定されている値よりも小さい値になるように徐々に減少させる（工程３３）。この工程で中和電流をゼロまで減量する、すなわち中和器３の駆動を停止する。次に、コントローラ７は、電源３１１および高周波電源３０４を制御して、第２の電極３０８に印加される負の電圧と高周波電力との供給を停止させる（工程３１ｂ）。また、本工程では、コントローラ７は、電源３１０を制御して、第１の電極３０７に印加される正の電圧の値を現在の値よりも小さい値に設定し、該第１の電極３０７に対する正の電圧の供給を維持する。次いで、コントローラ７は、ガス導入装置３０２を制御して、ガス導入を停止させ、これと同時に、電源３１０および電磁石電源３０６を制御して、第１の電極３０７への正の電圧の印加、および電磁コイル３０５へのコイル電流の印加を停止させる（工程３２ｂ）。これにより、一連の放電停止工程３０ｂを終了する。このように、本工程では、プラズマ放電を停止する際にプロセス条件から一気に電力供給を停止するのではなく、プロセス条件よりも低い供給量に連続的に変化させた後に電力供給を停止する。なお、供給量を変化させる割合は、該割合は、時間設定と供給量の差から自動的に計算される。
【００５４】  なお、コントローラ７が、シャッター５が閉位置５ａから開位置５ｂに移動する間はコイル電流を連続的に増加させる機能、またはシャッター５が前記開位置５ｂから閉位置５ａに移動する間はコイル電流を連続的に減少させる機能を有するように構成しても良い。
【００５５】  図７において、本実施形態におけるフローティング電極電位の測定結果を実線で示す。すなわち、図７における実線は、図５Ｂと図６とで示したイオンビームエッチング処理の基板電位の測定結果である。図７の破線で示した従来のイオンビームエッチング処理と比較して分かるように、本実施形態によれば、放電開始工程（１２ｂ）、シャッター開閉工程（２１ｂ，２３ｂ）、および放電停止工程（３０ｂ）における電位変動を抑制できる。
【００５６】  各工程での電位変動を抑制できた要因について順次説明する。  まず、放電開始工程（１２ｂ）については、工程１１ｂにおいて、プラズマ生成の前にシャッター５を閉じた第１の状態で引き出し部２ａの第１の電極３０７に正電位を供給したため、放電開始時において、イオン源２から処理室としての真空容器１内への正イオンの供給量が増加した結果である。また、工程１１ｂにおいて、プラズマ生成の前にシャッター５を閉じた第１の状態で電磁コイル３０５にコイル電流を印加（好ましくは、該コイル電流をエッチング時よりも高く設定する）したことにより、上記イオン源２から真空容器１内への正イオンの供給量の増加や、該正イオンをさらに加速させることができる。また、該プラズマ生成よりも前に印加されたコイル電流印加により生成されたコイル磁界によりプラズマおよび中和電流の拡散抑制の効果もある。
【００５７】  すなわち、本実施形態では、プラズマの生成が開始される工程１２ｂの前に、シャッター５が閉じている第１の状態（閉位置５ａに位置する場合）で、引き出し電極２ａのうち、内部空間３００に面する電極（最も内部空間３００側の電極）である第１の電極３０７に、プラズマ空間３００内で生じたプラズマから正イオンを処理室側に引き出すための正の電圧を印加している。従って、後に工程１２ｂにおいてプラズマが生成された際、上記第１の電極３０７に印加された正の電圧により、プラズマ空間３００内の正イオンを、引き出し電極２ａの各電極に形成されたイオン拡散孔を介して処理室側に拡散させることができる。すなわち、イオンビーム生成工程である工程１３の前段階で、イオン源２から処理室側に引き出される正イオンの供給量を増加させることができる。さらに、この拡散された正イオンは、上記第１の電極３０７に印加された正の電圧により加速される。よって、イオンビーム生成工程である工程１３の前に、工程１２ｂにより生成されたプラズマから上記イオン拡散孔を介して電子が漏れ出しても、該漏れ出したイオンが基板４ａに到達する前に、該漏れ出した電子を、上記第１の電極３０７への正の電圧印加により拡散された正イオンにより中和することができる。また、プラズマの生成が開始される工程１２ｂの前に、第１の電極３０７に正の電圧を印加することによって、内部空間３００内においてプラズマが生成されても、上記イオン通過孔を介してイオン源２から処理室としての真空容器１側に電子が漏れるのを低減することができる。また、上記第１の電極３０７に印加された正の電圧により正のイオンは加速されるので、該正のイオンが閉じられたシャッター５を回り込んで基板４ａに到達する時間を小さくすることができ、基板４ａに到着する際の、漏れ出た電子とのタイムラグを小さくすることができる。
【００５８】  このように、プラズマの生成が開始される工程１２ｂ、イオンビームが生成される工程１３の前に、第１の電極３０７に正の電圧を印加することにより、内部空間３００内にて生成されたプラズマから処理室内への電子の漏れ出しを低減しつつ、該プラズマから処理室内へと正イオンを加速した状態で拡散させることができる。
【００５９】  さらに、本実施形態では、プラズマの生成が開始される工程１２ｂの前に、イオン源２内部のプラズマ密度分布を調整するという目的とは違う目的で、電磁コイル３０５により、処理室内に磁場を形成している。該磁場により、内部空間３００から処理室へ拡散したプラズマのうち、特に移動度の高い電子がトラップされる。該磁場にトラップされた電子はそのまま磁場に沿って接地電位であるチャンバー側壁に入射する。この結果、内部空間３００から漏れ出たプラズマ中の電子が基板４ａに到達することを抑制できる。なお、引き出し電極２ａに形成された開口の径や第１の電極３０７に印加する電圧によっては処理室に拡散する電子を十分に低減することができるため、該磁場は必ずしも形成しなくてよい。
【００６０】  このように、本実施形態では、イオン源２内にプラズマを生成する前に、イオンビーム生成を目的とするものではなく、イオン源２から処理室（真空容器１）側に正イオンを積極的に引き出すことが重要である。よって、プラズマ生成工程である工程１２ｂの前において、イオンビーム生成が目的では無く、処理室側に正のイオンを引き出すための正の電圧印加は、少なくとも最もプラズマ側の電極である第１の電極３０７に印加されることが必須である。例えば、第２の電極３０８のみに電圧が印加されると、第１の電極３０７との間で電界が生じ、処理室側への正のイオンの移動が抑制されてしまう。逆に言えば、第２の電極３０８、第３の電極３０９に対しても、内部空間３００にて生成されたプラズマから処理室側への正のイオンの移動を妨げない程度に（例えば、第１の電極３０７への印加電圧よりも小さい電圧）正の電圧を印加しても良い。
【００６１】  次に、シャッター開閉工程（２１ｂ、２３ｂ）も、コイル磁界によりシャッター開閉動作中のプラズマおよび中和電流の拡散を抑制できるので、繰り返し再現性も向上させることができる。最後の放電停止工程（３０ｂ）は、中和電流と高周波電力を減量制御（工程３３）により放電遮断時（工程３１ｂ）の電位変動を抑制できる。この効果は、放電遮断時（工程３１ｂ）に第１の電極３０７への正電位とコイル電流を供給したことによる、正イオンの供給量の増加と、プラズマおよび中和電流の拡散抑制とによる効果である。
【００６２】  （その他の実施形態）  上記実施形態では、イオンビーム処理として、イオンビームエッチングについて説明したが、本発明は、イオン注入といったイオンビームを用いた処理であれば、いずれの形態にも適用できる。
【００６３】  （さらにその他の実施形態）  本発明の一実施形態では、コントローラ７をコンピュータにより構成しても良い。この場合は、図５Ｂの工程１０ｂ、２０ｂ、および３０ｂを有するコンピュータプログラムを上記コンピュータが備えるメモリ部に格納しておき、該コンピュータが備えるＣＰＵが、該メモリ部に格納された制御プログラムを読み出し、上記工程１０ｂ、２０ｂ、３０ｂに示す処理を実行する。
【００６４】  また、前述した実施形態の機能を実現するように前述した実施形態の構成を動作させるプログラムを記憶媒体に記憶させ、該記憶媒体に記憶されたプログラムをコードとして読み出し、コンピュータにおいて実行する処理方法も上述の実施形態の範疇に含まれる。即ちコンピュータ読み取り可能な記憶媒体も実施例の範囲に含まれる。また、前述のコンピュータプログラムが記憶された記憶媒体はもちろんそのコンピュータプログラム自体も上述の実施形態に含まれる。
【００６５】  かかる記憶媒体としてはたとえばフロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ―ＲＯＭ、磁気テープ、不揮発性メモリカード、ＲＯＭを用いることができる。また前述の記憶媒体に記憶されたプログラム単体で処理を実行しているものに限らず、他のソフトウエア、拡張ボードの機能と共同して、ＯＳ上で動作し前述の実施形態の動作を実行するものも前述した実施形態の範疇に含まれる。
【符号の説明】
【００６６】１    真空容器２    イオン源２ａ    引き出し電極２ｂ    イオンビーム３    中和器３ａ    電子（中和電子）４    基板ホルダー４ａ    基板５    シャッター６    シャッター装置６ａ    シャッター駆動装置７    コントローラ３０３    ループアンテナ３０４    高周波電源３０５    電磁コイル３０６    電磁石電源３０７    第１の電極３０８    第２の電極３０９    第３の電極３１０、３１１    電源
【図１】
2014136158.tif 000003
【図２】
2014136158.tif 000004
【図３】
2014136158.tif 000005
【図４】
2014136158.tif 000006
【図５Ａ】
2014136158.tif 000007
【図５Ｂ】
2014136158.tif 000008
【図６】
2014136158.tif 000009
【図７】
2014136158.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成28年5月25日(2016.5.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部空間を有するプラズマ発生室内にて発生されたプラズマから引き出されて形成されたイオンビームを前記プラズマ発生室と連結した処理室内に配置された基板に照射して該基板を処理するイオンビーム処理方法であって、
シャッターにより前記イオンビームが前記基板に照射されない第１の状態において、前記プラズマ発生室と前記処理室との連結部において、前記内部空間に面して設けられた第１の電極に、前記処理室にイオンを引き出すための正の電圧を印加する工程と、
前記内部空間に前記プラズマを発生させる前に、前記第１の状態において、電磁石により前記プラズマ発生室内に磁場を形成する工程と、
前記第１の状態において、前記内部空間内に前記プラズマを発生させる工程と、
前記第１の状態において、前記第１の電極には正の電圧が印加され、前記連結部において前記第１の電極よりも前記処理室側に設けられた第２の電極には負の電圧が印加された第２の状態を形成することにより、前記イオンビームを形成する工程と、
前記シャッターを移動させ、前記イオンビームを前記基板に照射して、該基板を処理する工程と
を有し、
前記プラズマが形成されている間において、前記電磁石により前記プラズマ発生室内に磁場が形成されており、
前記磁場を形成する工程における前記電磁石に供給される電流は、前記プラズマが形成されている間における前記電磁石に供給される電流よりも高く設定されている
ことを特徴とするイオンビーム処理方法。
【請求項２】
前記処理する工程は、前記シャッターの移動中に、前記電磁石に供給される電流を連続的に小さくする
ことを特徴とする請求項１に記載のイオンビーム処理方法。
【請求項３】
前記印加する工程において、前記第１の電極に前記処理室にイオンを引き出すための正の電圧が印加され、前記第１の電極には前記印加する工程、前記発生させる工程および前記形成する工程において連続して正の電圧が印加されている
ことを特徴とする請求項１に記載のイオンビーム処理方法。
【請求項４】
前記印加する工程において前記第１の電極に印加される正の電圧は、前記形成する工程において前記第１の電極に印加される正の電圧よりも大きい
ことを特徴とする請求項３に記載のイオンビーム処理方法。
【請求項５】
内部空間を有するプラズマ発生室と、
前記プラズマ発生室に連結した処理室と、
前記内部空間にプラズマを発生させるためのプラズマ発生部と、
前記内部空間から前記処理室へと、前記プラズマからイオンを引き出すための引き出し部であって、前記イオンを通過させるための多数のイオン通過孔を有する第１の電極、および第２の電極を有し、該第１の電極は最も前記プラズマ発生室側に設けられ、前記第２の電極は該第１の電極よりも前記処理室側に設けられた引き出し部と、
前記処理室内に設けられ、基板を保持するための基板保持面を有する基板保持部であって、前記引き出し部から引き出されて形成されたイオンビームが入射するように設けられた基板保持部と、
前記引き出し部と前記基板保持部との間に設けられ、前記イオンビームを前記基板保持面に対して遮蔽する第１の位置と、前記イオンビームを前記基板保持面に対して遮蔽しない第２の位置との間を移動するシャッターと、
前記プラズマを発生させる前、かつ前記イオンビームの形成の前に、前記シャッターが前記第１の位置に位置する状態で、前記第１の電極に正の電圧を印加する手段と、
前記プラズマ発生室内に磁場を発生させる電磁石と、
前記電磁石に電流を供給する手段と、を備え、
前記プラズマを発生させる前、かつ前記イオンビームの形成の前に前記電磁石に供給される電流は、前記プラズマが形成されている間における前記電磁石に供給される電流よりも高く設定され、
前記イオンビームの形成時においては、前記第１の電極に正の電圧が印加され、前記第２の電極には負の電圧が印加される
ことを特徴とするイオンビーム処理装置。
【請求項６】
前記電磁石に供給する電流を制御する手段であって、前記シャッターが前記第１の位置から前記第２の位置に移動する間は前記電流を連続的に増加させる機能、および前記シャッターが前記第２の位置から前記第１の位置に移動する間は前記電流を連続的に減少させる機能の少なくとも一方を有する手段をさらに備える
ことを特徴とする請求項５に記載のイオンビーム処理装置。
【請求項７】
内部空間を有するプラズマ発生室と、前記プラズマ発生室に連結した処理室と、前記内部空間にプラズマを発生させるためのプラズマ発生部と、前記内部空間から前記処理室へと、前記プラズマからイオンを引き出すための引き出し部であって、前記イオンを通過させるための多数のイオン通過孔を有する第１の電極、および第２の電極を有し、該第１の電極は最も前記プラズマ発生室側に設けられ、前記第２の電極は該第１の電極よりも前記処理室側に設けられた引き出し部と、前記処理室内に設けられ、基板を保持するための基板保持面を有する基板保持部であって、前記引き出し部から引き出されて形成されたイオンビームが入射するように設けられた基板保持部と、前記引き出し部と前記基板保持部との間に設けられ、前記イオンビームを前記基板保持面に対して遮蔽する第１の位置と、前記イオンビームを前記基板保持面に対して遮蔽しない第２の位置との間を移動するシャッターと、前記第１の電極および前記第２の電極に所定の電圧を印加する電圧供給部と、前記プラズマ発生室内に磁場を発生させる電磁石と、前記電磁石に電流を供給する電磁石電源とを備えるイオンビーム処理装置の制御装置であって、
前記プラズマを発生させる前、かつ前記イオンビームの形成の前に、前記シャッターが前記第１の位置に位置する状態で、前記第１の電極に正の電圧が印加されるように前記電圧供給部を制御する手段と、
前記イオンビームの形成時においては、前記第１の電極に正の電圧が印加され、前記第２の電極には負の電圧が印加されるように前記電圧供給部を制御する手段と、
前記プラズマを発生させる前、かつ前記イオンビームの形成の前に前記電磁石に供給される電流を、前記プラズマが形成されている間における前記電磁石に供給される電流よりも高く設定するように前記電磁石電源を制御する手段と
を備えることを特徴とする制御装置。
【請求項８】
コンピュータを請求項７に記載の制御装置として機能させることを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項９】
コンピュータにより読み出し可能なプログラムを格納した記憶媒体であって、請求項８に記載のコンピュータプログラムを格納したことを特徴とする記憶媒体。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
このような目的を達成するために、本発明の第１の態様は、内部空間を有するプラズマ発生室内にて発生されたプラズマから引き出されて形成されたイオンビームを前記プラズマ発生室と連結した処理室内に配置された基板に照射して該基板を処理するイオンビーム処理方法であって、シャッターにより前記イオンビームが前記基板に照射されない第１の状態において、前記プラズマ発生室と前記処理室との連結部において、前記内部空間に面して設けられた第１の電極に、前記処理室にイオンを引き出すための正の電圧を印加する工程と、前記内部空間に前記プラズマを発生させる前に、前記第１の状態において、電磁石により前記プラズマ発生室内に磁場を形成する工程と、前記第１の状態において、前記内部空間内に前記プラズマを発生させる工程と、前記第１の状態において、前記第１の電極には正の電圧が印加され、前記連結部において前記第１の電極よりも前記処理室側に設けられた第２の電極には負の電圧が印加された第２の状態を形成することにより、前記イオンビームを形成する工程と、前記シャッターを移動させ、前記イオンビームを前記基板に照射して、該基板を処理する工程とを有し、前記プラズマが形成されている間において、前記電磁石により前記プラズマ発生室内に磁場が形成されており、前記磁場を形成する工程における前記電磁石に供給される電流は、前記プラズマが形成されている間における前記電磁石に供給される電流よりも高く設定されていることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明の第２の態様は、イオンビーム処理装置であって、内部空間を有するプラズマ発生室と、前記プラズマ発生室に連結した処理室と、前記内部空間にプラズマを発生させるためのプラズマ発生部と、前記内部空間から前記処理室へと、前記プラズマからイオンを引き出すための引き出し部であって、前記イオンを通過させるための多数のイオン通過孔を有する第１の電極、および第２の電極を有し、該第１の電極は最も前記プラズマ発生室側に設けられ、前記第２の電極は該第１の電極よりも前記処理室側に設けられた引き出し部と、前記処理室内に設けられ、基板を保持するための基板保持面を有する基板保持部であって、前記引き出し部から引き出されて形成されたイオンビームが入射するように設けられた基板保持部と、前記引き出し部と前記基板保持部との間に設けられ、前記イオンビームを前記基板保持面に対して遮蔽する第１の位置と、前記イオンビームを前記基板保持面に対して遮蔽しない第２の位置との間を移動するシャッターと、前記プラズマを発生させる前、かつ前記イオンビームの形成の前に、前記シャッターが前記第１の位置に位置する状態で、前記第１の電極に正の電圧を印加する手段と、前記プラズマ発生室内に磁場を発生させる電磁石と、前記電磁石に電流を供給する手段と、を備え、前記プラズマを発生させる前、かつ前記イオンビームの形成の前に前記電磁石に供給される電流は、前記プラズマが形成されている間における前記電磁石に供給される電流よりも高く設定され、前記イオンビームの形成時においては、前記第１の電極に正の電圧が印加され、前記第２の電極には負の電圧が印加されることを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
本発明の第３の態様は、内部空間を有するプラズマ発生室と、前記プラズマ発生室に連結した処理室と、前記内部空間にプラズマを発生させるためのプラズマ発生部と、前記内部空間から前記処理室へと、前記プラズマからイオンを引き出すための引き出し部であって、前記イオンを通過させるための多数のイオン通過孔を有する第１の電極、および第２の電極を有し、該第１の電極は最も前記プラズマ発生室側に設けられ、前記第２の電極は該第１の電極よりも前記処理室側に設けられた引き出し部と、前記処理室内に設けられ、基板を保持するための基板保持面を有する基板保持部であって、前記引き出し部から引き出されて形成されたイオンビームが入射するように設けられた基板保持部と、前記引き出し部と前記基板保持部との間に設けられ、前記イオンビームを前記基板保持面に対して遮蔽する第１の位置と、前記イオンビームを前記基板保持面に対して遮蔽しない第２の位置との間を移動するシャッターと、前記第１の電極および前記第２の電極に所定の電圧を印加する電圧供給部と、前記プラズマ発生室内に磁場を発生させる電磁石と、前記電磁石に電流を供給する電磁石電源とを備えるイオンビーム処理装置の制御装置であって、前記プラズマを発生させる前、かつ前記イオンビームの形成の前に、前記シャッターが前記第１の位置に位置する状態で、前記第１の電極に正の電圧が印加されるように前記電圧供給部を制御する手段と、前記イオンビームの形成時においては、前記第１の電極に正の電圧が印加され、前記第２の電極には負の電圧が印加されるように前記電圧供給部を制御する手段と、前記プラズマを発生させる前、かつ前記イオンビームの形成の前に前記電磁石に供給される電流を、前記プラズマが形成されている間における前記電磁石に供給される電流よりも高く設定するように前記電磁石電源を制御する手段とを備えることを特徴とする。
【国際調査報告】
2014136158.tif 000011
2014136158.tif 000012
2014136158.tif 000013
2014136158.tif 000014