(57)【要約】【課題】  引き出し電極の熱による変形を抑制できるイオンビームエッチング方法及びイオンビームエッチング装置を提供する。【解決手段】  実施形態に係るイオンビームエッチング方法は、引き出し電極Ｅを不活性ガスにより冷却する冷却工程Ｓ５２と、引き出し電極Ｅによって引き出されたイオンビームＩＢを用いて基板Ｗをエッチングするエッチング工程Ｓ５４とを含む。【選択図】  図４
2007016298.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
引き出し電極によって引き出されたイオンビームを用いて被加工物をエッチングするエッチング工程と、
前記引き出し電極を不活性ガスにより冷却する冷却工程と、
を含む、イオンビームエッチング方法。
【請求項２】
前記冷却工程では、前記被加工物を搬送する、請求項１に記載のイオンビームエッチング方法。
【請求項３】
前記冷却工程は、前記エッチング工程の前に実施され、
前記冷却工程の前に、前記引き出し電極を用いて予めイオンビームを引き出すウォーミングアップ工程を更に含む、請求項１又は２に記載のイオンビームエッチング方法。
【請求項４】
前記不活性ガスは、前記エッチング工程における前記イオンビーム中のイオンを生成するためのイオン生成用ガスと同じである、請求項１〜３のいずれか一項に記載のイオンビームエッチング方法。
【請求項５】
前記冷却工程では、前記不活性ガスの流量を前記イオン生成用ガスの流量よりも大きくする、請求項４に記載のイオンビームエッチング方法。
【請求項６】
イオン源と、
前記イオン源からイオンビームを引き出すための引き出し電極と、
前記引き出し電極を冷却するための冷却手段と、
を備える、イオンビームエッチング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオンビームエッチング方法及びイオンビームエッチング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被加工物の表面にイオンビームを照射することによって、当該被加工物をエッチングするイオンビームエッチング方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。このようなイオンビームは、イオン源の放電容器内に生成されたプラズマ中のイオンを、引き出し電極を用いて引き出すことによって得られる。
【特許文献１】特表２００２−５１０４２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、イオンビームを引き出すために引き出し電極に電圧を印加すると、引き出し電極が、放電容器内に生成されたプラズマの熱によって変形するおそれがある。例えば、３枚の金属板からなる引き出し電極を用いる場合、各金属板にプラズマから供給される熱量は互いに異なるので、各金属板の変形量は異なる。したがって、各金属板に形成された引き出し孔の中心位置が互いにずれてしまう。かかる引き出し電極を用いてイオンビームを引き出すと、（１）イオンビームの出射方向が一定方向にならないため、イオンビーム強度の径方向分布が不均一になる、（２）イオンビームの引き出し効率が低下する、といった問題が生じる。
【０００４】
そこで本発明は、引き出し電極の熱による変形を抑制できるイオンビームエッチング方法及びイオンビームエッチング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】
【０００５】
上述の課題を解決するため、本発明のイオンビームエッチング方法は、引き出し電極によって引き出されたイオンビームを用いて被加工物をエッチングするエッチング工程と、前記引き出し電極を不活性ガスにより冷却する冷却工程とを含む。ここで、冷却工程は、エッチング工程の後に実施されてもよいし、エッチング工程の前に実施されてもよい。
【０００６】
本発明のイオンビームエッチング方法では、冷却工程を実施することによって引き出し電極の熱による変形を抑制できる。
【０００７】
例えばエッチング工程の前に冷却工程を実施する場合、予め冷却工程で引き出し電極の変形を抑制できる。このため、冷却工程後のエッチング工程では、変形が抑制された引き出し電極を用いてイオンビームを引き出すことができる。このため、イオンビーム強度の径方向分布を均一化できると共に、イオンビームの引き出し効率を向上できる。
【０００８】
また、例えばエッチング工程の後に冷却工程を実施する場合、エッチング工程において引き出し電極の温度が上昇しても、冷却工程を実施することによって引き出し電極の変形を抑制することができる。
【０００９】
また、前記冷却工程では、前記被加工物を搬送することが好ましい。なお、冷却工程の前から被加工物の搬送を開始してもよいし、冷却工程の後も被加工物の搬送を継続してもよい。
【００１０】
この場合、冷却工程では引き出し電極の冷却と並行して被加工物の搬送が行われる。したがって、イオンビームエッチング方法の全工程の処理時間を短縮できる。
【００１１】
また、前記冷却工程は、前記エッチング工程の前に実施され、上記イオンビームエッチング方法は、前記冷却工程の前に、前記引き出し電極を用いて予めイオンビームを引き出すウォーミングアップ工程を更に含むことが好ましい。
【００１２】
この場合、ウォーミングアップ工程によって、所望のイオンビームが得られるか否かを確認することができる。また、ウォーミングアップ工程において引き出し電極の温度が上昇しても、冷却工程を実施することによって引き出し電極の変形を抑制することができる。
【００１３】
また、前記不活性ガスは、前記エッチング工程における前記イオンビーム中のイオンを生成するためのイオン生成用ガスと同じであることが好ましい。これにより、引き出し電極を簡便に冷却することができる。
【００１４】
また、前記冷却工程では、前記不活性ガスの流量を前記イオン生成用ガスの流量よりも大きくすることが好ましい。これにより、引き出し電極を効率的に冷却することができる。
【００１５】
本発明のイオンビームエッチング装置は、イオン源と、前記イオン源からイオンビームを引き出すための引き出し電極と、前記引き出し電極を冷却するための冷却手段とを備える。
【００１６】
本発明のイオンビームエッチング装置では、冷却手段によって引き出し電極の熱による変形を抑制できる。このため、イオンビーム強度の径方向分布が均一化されると共に、イオンビームの引き出し効率も向上する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、引き出し電極の熱による変形を抑制できるイオンビームエッチング方法及びイオンビームエッチング装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号を用い、重複する説明を省略する。
【００１９】
図１は、実施形態に係るイオンビームエッチング装置（イオンミリング装置ともいう。）の構成を模式的に示す図面である。図２は、図１に示されるイオンビームエッチング装置の主要部の構成を模式的に示す図面である。
【００２０】
図１に示されるイオンビームエッチング装置１００は、ＨＤＤ用の薄膜磁気ヘッド（例えばＧＭＲヘッド、ＴＭＲヘッド）の製造に好適に用いられる。特に、薄膜磁気ヘッドのフライングハイトを規定するＡＢＳ面又はチャンファー部の加工に好適に用いられる。イオンビームエッチング装置１００は、イオン源４０と、イオン源４０からイオンビームＩＢを引き出すための引き出し電極Ｅとを備える。イオンビームＩＢは、エッチングチャンバ３０内を進行し、エッチングチャンバ３０内に収容される基板Ｗ（被加工物）をエッチングする。引き出し電極Ｅは、例えばモリブデン（Ｍｏ）から構成されており、エッチングチャンバ３０とイオン源４０との間に配置されている。基板Ｗは、例えばシリコンウェハである。イオンビームＩＢは、例えばＡｒ＋等の陽イオンを含む。また、イオンビームＩＢは陽イオンに限定されない。
【００２１】
エッチングチャンバ３０内には、イオンビームＩＢを中和するためのニュートラライザ３４が設置されている。例えばイオンビームＩＢがＡｒ＋等の陽イオンの場合には、ニュートラライザ３４から電子ｅ−が放出される。この電子ｅ−により、例えば、エッチングチャンバ３０内の空間に正電荷が充満すること、基板Ｗの帯電等を抑制することができる。その結果、イオンビームＩＢの引き出し効率を向上させることができると共に、イオンビームＩＢが径方向に発散することを抑制できる。
【００２２】
また、エッチングチャンバ３０内には、イオンビームＩＢを必要に応じて遮断することができるシャッタ３２が設置されている。シャッタ３２は、基板Ｗと引き出し電極Ｅとの間に配置される。シャッタ３２としては、例えば、機械式シャッタ又は静電式シャッタ等を用いることができる。さらに、エッチングチャンバ３０内には、基板Ｗを所定の位置に保持するためのトレイホルダ３６が設置されている。トレイホルダ３６は、チラー（図示せず）で冷却された冷却水によって冷却されることが好ましい。
【００２３】
また、本実施形態において、エッチングチャンバ３０には、接続部５２を介してトランスファチャンバ２０が接続されている。また、トランスファチャンバ２０には、接続部５０を介してロードロックチャンバ１０が接続されている。基板Ｗは、ロードロックチャンバ１０からトランスファチャンバ２０を経由してエッチングチャンバ３０に導入される。
【００２４】
ロードロックチャンバ１０、トランスファチャンバ２０及びエッチングチャンバ３０には、例えば、ロータリポンプＲＰ及びターボ分子ポンプＴＰがそれぞれ接続されている。なお、ロータリポンプＲＰに代えてドライポンプを用いてもよい。ロータリポンプＲＰ及びターボ分子ポンプＴＰ等によって、エッチングチャンバ３０内は、所定の圧力（例えば０．０５Ｐａ）に維持される。
【００２５】
トランスファチャンバ２０内には、例えば、回転軸２２に取り付けられたロボットアーム２４が配置されている。ロボットアーム２４の先端は、基板Ｗを収容するためのトレイ２６を保持することができる。トレイ２６には図示しないクランプ部が設けられていることが好ましい。そのクランプ部によって基板Ｗはトレイ２６に固定される。なお、トレイ２６中に複数の基板Ｗを収容してもよい。ロボットアーム２４は、長手方向に伸縮自在である。このため、ロボットアーム２４は、ロードロックチャンバ１０内にセットされたトレイ２６をエッチングチャンバ３０内に搬送することができる。
【００２６】
イオン源４０は、放電容器４２と、放電容器４２外に設けられ放電容器４２内にプラズマＰを生成させるためのコイル４４とを備える。放電容器４２は、例えば石英又はアルミニウム酸化物等の誘電体材料を主成分とする材料からなることが好ましい。
【００２７】
コイル４４の一端には、例えばインピーダンス整合器４６を介して電力供給装置４８が接続されている。コイル４４の他端は、例えば接地されている。電力供給装置４８は、例えば高周波電源又は高周波アンプである。この場合、電力供給装置４８の周波数は、数ＭＨｚ〜十数ＭＨｚ（例えば、２〜１３．５ＭＨｚ）であることが好ましい。一実施例において、電力供給装置４８の周波数は、例えば４ＭＨｚである。電力供給装置４８は、放電容器４２の容量及び形状に応じて、例えば２００〜２０００Ｗの電力をコイル４４に印加することが好ましい。
【００２８】
放電容器４２には、例えば、不活性ガスを導入するための開口４３が形成されている。開口４３には、配管Ｐ１の一端が接続されている。配管Ｐ１の他端は、ガスボックスＧＢを介してガス供給源Ｇ１に接続されている。ガス供給源Ｇ１は、不活性ガスを放電容器４２内に供給する。不活性ガスとしては、例えばＡｒガス、Ｈｅガス等の希ガスを好適に用いることができる。熱伝達率の観点からはＨｅガスを用いることが好ましく、コストの観点からはＡｒガスを用いることが好ましい。ガスボックスＧＢは、上流側から順に、バルブＶ１、マスフローコントローラＭＦＣ１及びバルブＶ２を有している。マスフローコントローラＭＦＣ１によって、放電容器４２内に供給される不活性ガスの流量を調整することができる。
【００２９】
ガス供給源Ｇ１から供給される不活性ガスは、放電容器４２内にプラズマＰを生成させるためのイオン生成用ガスであると共に、引き出し電極Ｅを冷却するための冷却用ガスでもあることが好ましい。これにより、引き出し電極Ｅを簡便に冷却することができる。なお、ガス供給源Ｇ１から供給される不活性ガスが冷却用ガスであり、ガス供給源Ｇ１とは異なるガス供給源から供給される不活性ガスがイオン生成用ガスであってもよい。
【００３０】
また、トレイホルダ３６には、例えば、基板Ｗを冷却するための基板冷却用ガスを供給する開口３３が形成されている。開口３３は、トレイホルダ３６の表面３６ａに形成されることが好ましい。なお、開口３３の向き（角度）を斜めにすることにより、開口３３をトレイホルダ３６の側面に形成することもできる。このような基板冷却用ガスとしては、Ｈｅガス等の希ガスを好適に用いることができる。開口３３には、配管Ｐ２の一端が接続されている。配管Ｐ２の他端は、ガスボックスＧＢを介してガス供給源Ｇ２に接続されている。ガスボックスＧＢは、上流側から順に、バルブＶ３、マスフローコントローラＭＦＣ２及びバルブＶ４を有している。マスフローコントローラＭＦＣ２によって、基板冷却用ガスの流量を調整することができる。この基板冷却用ガスによって、エッチング中に基板Ｗの温度が上昇することを抑制することができる。
【００３１】
具体的には、例えば、基板冷却用ガスをトレイ２６に当て、トレイ２６を介して基板Ｗを冷却する。トレイホルダ３６及びトレイ２６は、基板Ｗに基板冷却用ガスを直接当てられる構造を有していてもよい。かかる構造としては、例えば、トレイ２６の底面部にガス流路となる孔が形成された構造、トレイホルダ３６の表面３６ａがトレイ２６の周囲を取り囲むような略環状であり、トレイ２６の中心に向かって表面３６ａから基板冷却用ガスが供給される構造等が挙げられる。
【００３２】
引き出し電極Ｅは、スクリーングリッドＥ１、加速グリッドＥ２及び減速グリッドＥ３を有することが好ましい。引き出し電極Ｅは、減速グリッドＥ３を有していなくてもよい。スクリーングリッドＥ１、加速グリッドＥ２及び減速グリッドＥ３は、放電容器４２の内側から外側に向けて順に配置される。スクリーングリッドＥ１、加速グリッドＥ２及び減速グリッドＥ３は、例えば、それぞれ複数（例えば１万個以下）の引き出し孔が形成された金属板である。スクリーングリッドＥ１の引き出し孔の中心位置、加速グリッドＥ２の引き出し孔の中心位置及び減速グリッドＥ３の引き出し孔の中心位置は、金属板の厚み方向から見て互いに重なるように設計されることが好ましい。
【００３３】
スクリーングリッドＥ１は、プラズマＰと加速グリッドＥ２とを分離することができる。スクリーングリッドＥ１には、例えば、プラスの高電圧を連続的に印加するための電源６０が接続されている。スクリーングリッドＥ１に印加される電圧は、例えば２ｋＶである。スクリーングリッドＥ１に印加される電圧は、イオンビームＩＢのイオンビームエネルギーを決定する。
【００３４】
加速グリッドＥ２は、サプレッション電極とも呼ばれる。加速グリッドＥ２には、例えば、マイナスの高電圧を連続的に印加するための電源６２が接続されている。加速グリッドＥ２に印加される電圧は、例えば−６００〜−８００Ｖである。減速グリッドＥ３は、アース電極とも呼ばれ接地されている。加速グリッドＥ２と減速グリッドＥ３との電位差を調整することにより、レンズ効果を用いてイオンビームＩＢのイオンビーム径を所定の数値範囲内に制御することができる。
【００３５】
イオンビームＩＢは、例えば次のようにしてイオン源４０から出射される。まず、放電容器４２内を例えば１０−５Ｐａ程度の圧力に減圧して、ガス供給源Ｇ１からＡｒガス等の不活性ガスを放電容器４２内に導入する。続いて、電力供給装置４８からコイル４４に電力を供給することによって、放電容器４２内にプラズマＰを生成させる。このプラズマＰ中のＡｒ＋等のイオンを、引き出し電極ＥによりイオンビームＩＢとして引き出す。
【００３６】
ここで、プラズマＰ中のＡｒ＋等のイオンが引き出し電極Ｅに衝突することによって、引き出し電極Ｅの温度は上昇する。また、引き出し電極Ｅに電圧を印加することによっても引き出し電極Ｅの温度は上昇する。したがって、エッチングを行うと、引き出し電極Ｅの温度は上昇する。
【００３７】
しかしながら、イオンビームエッチング装置１００では、ガス供給源Ｇ１及びガスボックスＧＢ（冷却手段）から供給される不活性ガスを用いて、引き出し電極Ｅを冷却することができる。引き出し電極Ｅの冷却を行うことにより、引き出し電極Ｅの温度上昇を抑制することができる。その結果、引き出し電極Ｅの熱による変形を抑制できる。これにより、スクリーングリッドＥ１、加速グリッドＥ２及び減速グリッドＥ３の各引き出し孔の中心の相対的な位置ずれを所定の範囲内に抑制することができる。したがって、イオンビーム強度の径方向分布を均一化できると共に、イオンビームＩＢの引き出し効率を向上できる。なお、引き出し電極Ｅを冷却すると共に、トレイホルダ３６等のユニットを同時に冷却してもよい。
【００３８】
イオンビーム強度の径方向分布が均一化されると、基板Ｗにおけるエッチング量（エッチング深さ）の面内分布を均一化することができるので、高精度で再現性に優れたエッチングを行うことができる。一方、イオンビームＩＢの引き出し効率が向上すると、エッチング時間を短縮することができると共に、電力供給装置４８からコイル４４に供給される電力値の経時的な変動を小さくすることができる。
【００３９】
図３〜図５は、実施形態に係るイオンビームエッチング方法を実施するための手順を示すフローチャートである。図４は、図３の後に続くフローチャートであり、図５は、図４の後に続くフローチャートである。本実施形態に係るイオンビームエッチング方法は、上述のイオンビームエッチング装置１００を用いて好適に実施される。
【００４０】
以下、図１〜図５を参照しながら、本実施形態に係るイオンビームエッチング方法について説明する。本実施形態に係るイオンビームエッチング方法は、引き出し電極Ｅを不活性ガスにより冷却する冷却工程Ｓ５２と、引き出し電極Ｅによって引き出されたイオンビームＩＢを用いて基板Ｗをエッチングするエッチング工程Ｓ５４とを含む（図４参照）。
【００４１】
本実施形態では、冷却工程Ｓ５２を実施した後にエッチング工程Ｓ５４を実施する。また、冷却工程Ｓ５２の前に、引き出し電極Ｅを用いて予めイオンビームＩＢを引き出すウォーミングアップ工程Ｓ５０を実施することが好ましい（図３参照）。ウォーミングアップ工程Ｓ５０により、所望のイオンビームＩＢが得られるか否かを確認することができる。なお、ウォーミングアップ工程Ｓ５０を実施しなくてもよい。
【００４２】
より具体的には、本実施形態に係るイオンビームエッチング方法は、例えば下記工程Ｓ１〜工程Ｓ２９を順に経ることによって好適に実施される。以下、放電容器４２に供給される不活性ガスとして例えばＡｒガスを用いた場合について説明する。この場合、Ａｒガスは、放電容器４２内にプラズマＰを生成させるためのイオン生成用ガス、及び、引き出し電極Ｅを冷却するための冷却用ガスとして機能する。
【００４３】
工程Ｓ１では、基板Ｗが収容されたトレイ２６をロードロックチャンバ１０内に投入する。このとき、ロードロックチャンバ１０はＶＥＮＴ（大気開放）されている。また、トランスファチャンバ２０及びエッチングチャンバ３０内の圧力は、所定の真空度に設定されている。
【００４４】
工程Ｓ２では、ロータリポンプＲＰ及びターボ分子ポンプＴＰを用いて、ロードロックチャンバ１０内の真空引きを行う。ここで、まずロータリポンプＲＰによる粗引きを行い、ロードロックチャンバ１０内の圧力が数Ｐａになった時点でターボ分子ポンプＴＰによる真空引きに切り替えることが好ましい。これにより、ロードロックチャンバ１０内を高真空（例えば１×１０−５〜１×１０−４Ｐａ）にすることができる。
【００４５】
工程Ｓ３では、ロードロックチャンバ１０内が、トレイ２６を搬送できる所定の真空度に到達したか否かを判断する。その結果、所定の真空度に到達したと判断した場合には、工程Ｓ４において、ガス供給源Ｇ１から放電容器４２内に所定の流量のＡｒガスを導入する。Ａｒガスの流量は、ガスボックスＧＢによって制御される。このとき、エッチングチャンバ３０内では、ニュートラライザ３４から電子ｅ−が出射されていることが好ましい。一方、所定の真空度に到達していないと判断した場合には、工程Ｓ２に戻り、ロードロックチャンバ１０内の真空引きを行う。
【００４６】
工程Ｓ４の後、ウォーミングアップ工程Ｓ５０を実施する。ウォーミングアップ工程Ｓ５０は、工程Ｓ５、工程Ｓ６及び工程Ｓ７を含むことが好ましい。工程Ｓ５では、電力供給装置４８を用いてコイル４４にＲＦ電力を供給する。これにより、放電容器４２内にＡｒ＋、電子及び中性のＡｒ原子等の活性種を含むプラズマＰが生成される。ここで、ＲＦ電力の値を徐々に増加させることが好ましい。活性種の衝突によって、放電容器４２及び引き出し電極Ｅが加熱されると共に、放電容器４２の内面がクリーニングされる。特に、スクリーングリッドＥ１は、加速グリッドＥ２及び減速グリッドＥ３に比べて温度上昇が大きい。
【００４７】
工程Ｓ６では、電源６０，６２を用いて引き出し電極Ｅに電圧を印加する。これにより、引き出し電極ＥからイオンビームＩＢが出射される。このとき、シャッタ３２は閉じた状態になっているため、イオンビームＩＢはシャッタ３２によって遮断される。
【００４８】
工程Ｓ７では、イオンビームＩＢのウォーミングアップが完了したか否かを判断する。その結果、ウォーミングアップが完了したと判断した場合には、工程Ｓ８において、引き出し電極Ｅに印加されている電圧をオフにする。イオンビームＩＢの照射時間は、例えば５分間程度である。ウォーミングアップが完了すると、イオンビームＩＢの照射が安定する。一方、ウォーミングアップが完了していないと判断した場合には、工程Ｓ５に戻り、コイル４４にＲＦ電力を供給し続ける。
【００４９】
工程Ｓ９では、コイル４４に供給しているＲＦ電力をオフにする。これにより、イオンビームＩＢの照射を停止する。その後、ニュートラライザ３４からの電子ｅ−の出射を停止する。工程Ｓ１０では、シャッタ３２を開ける。
【００５０】
工程Ｓ１０の後、冷却工程Ｓ５２を実施する。冷却工程Ｓ５２は、工程Ｓ１１、工程Ｓ１２及び工程Ｓ１３を含むことが好ましい。工程Ｓ１１では、ガス供給源Ｇ１から放電容器４２内に供給されるＡｒガスの流量を、工程Ｓ４におけるＡｒガスの流量よりも大きくすることが好ましく、最大（例えば３００ｓｃｃｍ）にすることが更に好ましい。このとき、エッチングチャンバ３０内の圧力を、ウォーミングアップ時の１００倍以上にすることが好ましい。Ａｒガスの流量は、ガスボックスＧＢによって制御される。
【００５１】
工程Ｓ１２では、トレイ２６を搬送する。トレイ２６は、ロボットアーム２４によって、ロードロックチャンバ１０内からエッチングチャンバ３０内におけるトレイホルダ３６の表面３６ａ上の原点位置まで搬送され、原点位置に固定される。基板Ｗは、トレイ２６と共に搬送される。
【００５２】
工程Ｓ１３では、トレイホルダ３６を回転及びチルトさせることによってトレイ２６を所定位置に設置する。これにより、基板Ｗに対するイオンビームＩＢの入射角を調整する。
【００５３】
工程Ｓ１４では、Ａｒガスの供給を停止する。工程Ｓ１５では、エッチングチャンバ３０内の真空引きを行う。工程Ｓ１６では、所定の真空度に到達したか否かを判断する。その結果、所定の真空度に到達したと判断した場合には、工程Ｓ１７において、工程Ｓ４と同様に、ガス供給源Ｇ１から放電容器４２内に所定の流量のＡｒガスを導入する。一方、所定の真空度に到達していないと判断した場合には、工程Ｓ１５に戻り、エッチングチャンバ３０内の真空引きを行う。このとき、エッチングチャンバ３０内では、ニュートラライザ３４から電子ｅ−が出射されていることが好ましい。また、エッチングチャンバ３０と放電容器４２とは引き出し電極Ｅの孔で繋がっているので、エッチングチャンバ３０内の真空引きを行うと、放電容器４２内もエッチングチャンバ３０内と同等の真空度となる。
【００５４】
工程Ｓ１７の後、エッチング工程Ｓ５４を実施する。エッチング工程Ｓ５４は、工程Ｓ１８、工程Ｓ１９及び工程Ｓ２０を含むことが好ましい。工程Ｓ１８では、工程Ｓ５と同様に、電力供給装置４８からコイル４４にＲＦ電力を供給する。これにより、放電容器４２内にプラズマＰが生成される。ここで、ＲＦ電力値を徐々に増加させることが好ましい。このプラズマＰによって、放電容器４２及び引き出し電極Ｅが加熱される。また、エッチング中に基板Ｗの温度が上昇することを抑制するために、チラーで冷却された冷却水と熱交換したＨｅガスを基板Ｗとトレイ２６との間に流すことが好ましい。工程Ｓ１９では、工程Ｓ６と同様に、電源６０，６２を用いて引き出し電極Ｅに電圧を印加する。これにより、引き出し電極ＥからイオンビームＩＢを出射させ、イオンビームＩＢを基板Ｗに当ててエッチングを開始する。
【００５５】
工程Ｓ２０では、所定のエッチング時間を経過したか否かを判断する。その結果、所定のエッチング時間を経過したと判断した場合には、工程Ｓ２１において、引き出し電極Ｅに印加されている電圧をオフにする。一方、所定のエッチング時間を経過していないと判断した場合には、工程Ｓ１８に戻り、コイル４４にＲＦ電力を供給し続ける。
【００５６】
工程Ｓ２２では、コイル４４に供給しているＲＦ電力をオフにする。これにより、イオンビームＩＢの照射を停止する。その後、ニュートラライザ３４からの電子ｅ−の出射を停止する。
【００５７】
工程Ｓ２３では、Ａｒガスの供給を停止する。工程Ｓ２４では、シャッタ３２を閉じる。工程Ｓ２５では、トレイホルダ３６を回転及びチルトさせることによってトレイ２６を原点位置に戻す。工程Ｓ２６では、トレイ２６を搬送する。トレイ２６は、ロボットアーム２４によって、トレイホルダ３６の表面３６ａ上の原点位置からロードロックチャンバ１０内に搬送される。
【００５８】
工程Ｓ２７では、ロードロックチャンバ１０のＶＥＮＴを行う。工程Ｓ２８では、ＶＥＮＴが完了したか否かを判断する。その結果、ＶＥＮＴが完了したと判断した場合には、トレイ２６をロードロックチャンバ１０から取り出す。一方、ＶＥＮＴが完了していないと判断した場合には、工程Ｓ２７に戻り、ロードロックチャンバ１０のＶＥＮＴを行う。
【００５９】
以上説明したように、本実施形態に係るイオンビームエッチング方法は冷却工程Ｓ５２を含むので、引き出し電極Ｅの熱による変形を抑制できる。具体的には、例えばウォーミングアップ工程Ｓ５０において引き出し電極Ｅの温度が上昇しても、冷却工程Ｓ５２を実施することによって引き出し電極Ｅの温度を低下させることができる。したがって、引き出し電極Ｅの熱による変形を抑制できる。
【００６０】
また、予め冷却工程Ｓ５２で引き出し電極Ｅの変形が緩和されるので、冷却工程Ｓ５２後のエッチング工程Ｓ５４では、変形が緩和された引き出し電極Ｅを用いてイオンビームＩＢを引き出すことができる。このため、エッチング工程Ｓ５４におけるイオンビーム強度の径方向分布を均一化できると共に、イオンビームＩＢの引き出し効率を向上できる。
【００６１】
図６は、電力供給装置４８からコイル４４に供給されるＲＦ電力の値と時間との関係を模式的に示すグラフである。グラフに示されるように、時刻ｔ１においてエッチングを開始し、時刻ｔ２においてエッチングを停止する。この場合、時刻ｔ１〜時刻ｔ２において引き出し電極Ｅの温度が上昇する。引き出し電極Ｅの温度が上昇すると、イオンビームＩＢの引き出し効率が低下する傾向にあるので、引き出し効率を維持するために、ＲＦ電力の値を増加させることが必要になる。本実施形態に係るイオンビームエッチング方法では、時刻ｔ２〜時刻ｔ３において、ＲＦ電力をオフにして引き出し電極Ｅの冷却を行う。これにより、引き出し電極Ｅの熱による変形が緩和される。
【００６２】
その後、時刻ｔ３において次のエッチングを開始し、時刻ｔ４においてそのエッチングを停止する。ここで、時刻ｔ２〜時刻ｔ３において引き出し電極Ｅは冷却されているので、時刻ｔ３において引き出し電極Ｅの熱による変形は抑制されている。よって、時刻ｔ３〜時刻ｔ４においても、時刻ｔ１〜時刻ｔ２と同様のＲＦ電力を印加することができる。したがって、時刻ｔ２〜時刻ｔ３において引き出し電極Ｅの冷却を行うことにより、ＲＦ電力の値が経時的に変動することを抑制できる。よって、高精度で再現性の良いエッチングを行うことができる。
【００６３】
また、本実施形態では、冷却工程Ｓ５２において基板Ｗを搬送するので、引き出し電極Ｅの冷却と並行して基板Ｗの搬送が行われる。したがって、イオンビームエッチング方法の全工程の処理時間が短縮される。また、工程Ｓ１１におけるＡｒガスの流量を、工程Ｓ４及び工程Ｓ１７のＡｒガスの流量よりも大きくすることが好ましい。これにより、引き出し電極Ｅを効率的に冷却することができる。特に、工程Ｓ１１におけるＡｒガスの流量を最大にすることが好ましい。
【００６４】
また、本実施形態に係るイオンビームエッチング方法は、深いエッチングを行う場合にも好適に用いることができるが、浅いエッチングを行う場合に特に有効である。なお、例えば薄膜磁気ヘッドのＡＢＳ面を加工する際に、浅いエッチングはシャローエッチングと呼ばれ、深いエッチングはキャビティエッチングと呼ばれる。
【００６５】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。
【００６６】
例えば、エッチング工程Ｓ５４の後に冷却工程Ｓ５２を実施してもよい。この場合、エッチング工程Ｓ５４において引き出し電極Ｅが熱により変形しても、冷却工程Ｓ５２を実施することによって引き出し電極Ｅの変形は抑制される。
【００６７】
また、冷却工程Ｓ５２において基板Ｗを搬送しなくてもよい。例えば、ウォーミングアップ工程Ｓ５０と冷却工程Ｓ５２との間において基板Ｗを搬送してもよい。
【００６８】
また、引き出し電極Ｅを冷却するための不活性ガスとして、放電容器４２内にプラズマＰを生成させるためのイオン生成用ガスとは異なる不活性ガスを用いてもよい。例えば、Ｈｅガスを用いて引き出し電極Ｅを冷却し、イオン生成用ガスとしてＡｒガスを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】実施形態に係るイオンビームエッチング装置の構成を模式的に示す図面である。
【図２】図１に示されるイオンビームエッチング装置の主要部の構成を模式的に示す図面である。
【図３】実施形態に係るイオンビームエッチング方法を実施するための手順を示すフローチャートである。
【図４】実施形態に係るイオンビームエッチング方法を実施するための手順を示すフローチャートである。
【図５】実施形態に係るイオンビームエッチング方法を実施するための手順を示すフローチャートである。
【図６】電力供給装置からコイルに供給されるＲＦ電力の値と時間との関係を模式的に示すグラフである。
【符号の説明】
【００７０】
４０…イオン源、１００…イオンビームエッチング装置、Ｅ…引き出し電極、ＩＢ…イオンビーム、Ｇ１…ガス供給源（冷却手段）、ＧＢ…ガスボックス（冷却手段）、Ｗ…基板（被加工物）。
【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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