(57)【要約】【課題】基板の面内方向における加工量を調整して加工精度を向上することができる基板加工方法を提供する。【解決手段】イオン源と、多数の微細孔を有し該イオン源で発生させたイオンを微細孔からイオンビームとして引き出す引出電極と、を具備する基板加工装置を用いて基板を加工する際に、引出電極９の所定領域の微細孔１０に封止部材２０を挿入して所定数の前記微細孔１０を塞ぐことによって基板の面内方向における加工量を調整する調整工程を実施するようにする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン源と、多数の微細孔を有し該イオン源で発生させたイオンを前記微細孔からイオンビームとして引き出す引出電極と、を具備する基板加工装置を用いて基板を加工する際に、
前記引出電極の所定領域の前記微細孔に封止部材を挿入して所定数の前記微細孔を塞ぐことによって前記基板の面内方向における加工量を調整する調整工程を実施することを特徴とする基板加工方法。
【請求項２】
前記封止部材を挿入しない状態で試験用基板を加工して当該試験用基板の加工量の分布を測定する測定工程を有し、前記調整工程では、前記測定工程の測定結果に基づいて所定領域の前記微細孔を前記封止部材で塞ぐことによって加工量を調整することを特徴とする請求項１に記載の基板加工方法。
【請求項３】
前記調整工程では、前記測定工程の測定結果に基づいて加工量が多い領域の前記微細孔を前記封止部材で塞ぐことによって加工量を調整することを特徴とする請求項２に記載の基板加工方法。
【請求項４】
前記引出電極を前記基板加工装置から取り外して洗浄した際に前記調整工程を実施することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の基板加工方法。
【請求項５】
前記封止部材がボルト部材と該ボルト部材に螺合されるナット部材とで構成され、前記ボルト部材を前記引出電極の一方面側から挿入し当該引出電極の他方面側から突出した前記ボルト部材に前記ナット部材を螺合させることで前記ボルト部材を固定することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の基板加工方法。
【請求項６】
前記基板加工装置が一枚の基板を加工するものであり、前記調整工程では、前記基板の中央部に対向する領域の前記引出電極に形成された前記微細孔を前記封止部材で塞ぐことを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の基板加工方法。
【請求項７】
前記基板加工装置が同心円状に配された複数の基板を同時に加工するものであり、前記調整工程では、各基板の中心が通る軌跡に対応する領域の前記引出電極に形成された前記微細孔を前記封止部材で塞ぐことを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の基板加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、イオンミリング等のように、イオンビームによって基板を加工する基板加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、半導体の製造には、イオンの衝突による物理的作用を利用して基板表面の加工、あるいは基板上に設けられた配線や素子の加工等を行うイオンミリング装置等の基板加工装置が用いられている。このようなイオンビームを用いた基板加工装置は、加工に異方性が得られる点や、制御の容易な点等から半導体装置の製造に広く用いられている。
【０００３】
イオンミリング装置では、ステージ上に複数枚の基板、例えば、半導体ウェハを載置し、ステージを回転させながらイオン源で発生させたイオンビームをステージ上の半導体ウェハに照射することで半導体ウェハ表面の加工を行う。すなわち、イオン源によって生成したイオン（例えば、Ａｒイオン）を高電圧によって加速し、ターゲットである半導体ウェハ表面にイオンビームとして照射する。このようにイオンを半導体ウェハに衝突させることにより、レジスト膜以外の場所の半導体ウェハ表面が削り取られて、半導体ウェハ表面が所望の形状に加工される。
【０００４】
ここで、半導体ウェハ等の基板を加工する基板加工装置においては、各基板の加工量が常に一定となるように、つまりイオンビームが一定の強さで照射されるように、調整されている。しかしながら、加工量を正確に調整することは難しく、実際に加工を行うと加工量にばらつきが生じてしまうという問題がある。具体的には、例えば、基板の加工を開始し、最初の数枚を加工する際に、各基板における全体の加工量にばらつきが生じるという問題がある。このような問題を解消するための装置として、例えば、引出電極を加熱するヒータを設けた基板加工装置（イオンミリング装置）が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１１３８４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記のような装置によっても加工量のばらつきという問題を全て解消できるわけではない。加工量のばらつきという問題の中には、例えば、一枚の基板を加工する際に、その基板の面内方向における加工量にばらつきが生じるという問題もあり、このような問題は、上記基板加工装置では解消することはできない。なお、基板の面内方向における加工量のばらつきは、基板加工装置の各種設定条件を変更することによってもある程度抑制できるかもしれないが、加工量を均一化するのは難しい。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑み、基板の面内方向における加工量を調整して加工精度を向上することができる基板加工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する本発明は、イオン源と、多数の微細孔を有し該イオン源で発生させたイオンを前記微細孔からイオンビームとして引き出す引出電極と、を具備する基板加工装置を用いて基板を加工する際に、前記引出電極の所定領域の前記微細孔に封止部材を挿入して所定数の前記微細孔を塞ぐことによって前記基板の面内方向における加工量を調整する調整工程を実施することを特徴とする基板加工方法にある。
かかる本発明では、所望のタイミングで調整工程を実施することで、基板の面内方向における加工量を比較的容易且つ正確に調整することができる。したがって、基板の面内方向における加工量を常に均一に状態に維持することができる。
【０００９】
ここで、前記封止部材を挿入しない状態で試験用基板を加工して当該試験用基板の加工量の分布を測定する測定工程を有し、前記調整工程では、前記測定工程の測定結果に基づいて所定領域の前記微細孔を前記封止部材で塞ぐことによって加工量を調整することが好ましい。これにより、加工量をより正確に調整することができる。特に、前記調整工程で、前記測定工程の測定結果に基づいて加工量が多い領域の前記微細孔を前記封止部材で塞ぐことによって加工量を調整することで、加工量を比較的容易に均一化することができる。
【００１０】
また、前記引出電極を前記基板加工装置から取り外して洗浄した際に前記調整工程を実施することが好ましい。引出電極が洗浄されることで基板の面内方向における加工量にばらつきが生じることがあるが、このような加工量のばらつきも抑制することができる。
【００１１】
また、前記封止部材がボルト部材と該ボルト部材に螺合されるナット部材とで構成され、前記ボルト部材を前記引出電極の一方面側から挿入し当該引出電極の他方面側から突出した前記ボルト部材に前記ナット部材を螺合させることで前記ボルト部材を固定するようにするのが好ましい。これにより、封止部材を確実に固定して微細孔をより確実に塞ぐことができる。
【００１２】
また、前記基板加工装置が一枚の基板を加工するものである場合、前記調整工程では、前記基板の中央部に対向する領域の前記引出電極に形成された前記微細孔を前記封止部材で塞ぐことが好ましい。さらに、前記基板加工装置が同心円状に配された複数の基板を同時に加工するものである場合、前記調整工程では、各基板の中心が通る軌跡に対応する領域の前記引出電極に形成された前記微細孔を前記封止部材で塞ぐことが好ましい。これにより、基板の面内方向における加工量をより確実に調整することができ、加工量の均一化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、基板加工装置であるイオンミリング装置の一例を示す概略構成図である。図１に示すように、イオンミリング装置１を構成する真空処理チャンバ２には、イオン源チャンバ３が接続されている。イオン源チャンバ３には、アルゴン（Ａｒ）等の不活性ガスが導入される導入管４が接続され、例えば、真空処理チャンバ２とは反対側の面に、熱電子を放出するフィラメント５が設けられ、このフィラメント５には電源６が接続されている。また、このイオン源チャンバ３には、真空処理チャンバ２との境界側に、加速電極７と減速電極８とで構成される引出電極９が設けられている。
【００１４】
この引出電極９には、図２に示すように、複数の微細孔１０が設けられており、イオン源チャンバ３で発生させたイオンがこれらの微細孔１０からイオンビームとして引き出される。また詳しくは後述するが、本発明ではこの引出電極９の所定の微細孔１０に封止部材２０を挿入してその微細孔１０を塞ぐことで、ウェハ１００の面内方向における加工量を調整している。
【００１５】
一方、真空処理チャンバ２内には、保持手段であるホルダ１１が支持軸１２によって回転自在に設けられ、このホルダ１１には、被処理部材としての複数のウェハ（基板）１００が固定される。具体的には、ホルダ１１には、複数のテーブル１３が回転可能に設けられており、各ウェハ１００は、これらの各テーブル１３上にそれぞれ固定される。なお、本実施形態では、このホルダ１１は、ウェハ１００の加工時には、イオン源チャンバ３から引き出されるイオンビームの照射方向に対して、所定角度で傾斜した状態に配される。また、このホルダ１１とイオン源チャンバ３に設けられた減速電極８との間には、シャッタ１４が配置されており、イオン源チャンバ３から引き出されるイオンビームを必要に応じて遮断できるようになっている。
【００１６】
なお、真空処理チャンバ２又はイオン源チャンバ３には、排気系（ロータリポンプとターボモレキュラーポンプまたはクライオンポンプ等）１５が接続されており、この排気系１５により真空処理チャンバ２及びイオン源チャンバ３の内部が所定の圧力に減圧保持されるようになっている。なお、本実施形態では、排気系１５は、真空処理チャンバ２に接続されている。
【００１７】
このようなイオンミリング装置１では、まず排気系１５によって真空処理チャンバ２及びイオン源チャンバ３内を所定の圧力に減圧し、この減圧状態を維持しながらイオン源チャンバ３に不活性ガス、例えば、アルゴンガスを導入管４から内部に導入する。イオン源チャンバ３内にアルゴンガスが充填された状態で、電源６からフィラメント５に電力が供給されると、イオン源チャンバ３内のアルゴンガスがイオン化される。加速電極７と減速電極８とからなる引出電極９に図示しない電源によって電圧を印加することにより、この引出電極９によってイオン化されたアルゴンガス（アルゴンイオン）が加速されて真空処理チャンバ２内にイオンビームとして引き出される。そして、真空処理チャンバ２内に配置されているシャッタ１４を開放することにより、ホルダ１１上のテーブル１３に保持された各ウェハ１００にイオンビームが照射される。なお、このように各ウェハ１００にイオンビームを照射する際には、ホルダ１１及びテーブル１３がそれぞれ所定速度で連続的に回転されており、これにより、各テーブル１３によって保持された複数のウェハ１００が、それぞれ均一に加工されるように加工条件が調整されているなっている。
【００１８】
ただし、各ウェハ１００がそれぞれ均一に加工されるように各種条件が調整されているとしても、例えば、図３に示すように、ウェハ１００には、その面内方向において多少（数％程度）のばらつきが生じてしまう。なお図３は、ウェハ１００の中央部に向かうほど加工量が大きくなっている例であるが、勿論、中央部以外の加工量が最大となる場合もある。
【００１９】
そこで本発明は、以下に説明するように、引出電極９の微細孔１０に、例えば、絶縁材料からなる封止部材２０を挿入して所定数の微細孔１０を塞ぐことで加工量を調整する調整工程を、所定のタイミングで実施するようにした。例えば、本実施形態では、調整工程を実施することにより、ウェハ１００の面内方向における加工量のばらつきを均一化するようにした。
【００２０】
この調整工程では、まず試験用のウェハ１００をテーブル１３に固定し、実際の加工条件下でイオンビームを照射してウェハ１００を加工し、このときに生じるウェハ１００の面内方向における加工量のばらつきを測定する。そして、この測定結果を参照して、ウェハ１００の所定領域の微細孔１０に封止部材２０を挿入してこの微細孔１０を塞ぐ。本実施形態では、ウェハ１００の面内方向で加工量が多い部分に対向する領域の微細孔１０を封止部材２０によって塞ぐ。例えば、図３のような測定結果が得られた場合にはウェハ１００の中央部に対向する領域内の微細孔１０を封止部材２０によって塞ぐことになる。これにより、例えば、ウェハ１００の中央部へのイオンビームの照射量は、部分的に減少することになる。
【００２１】
ここで、本実施形態に係るイオンミリング装置１は、複数の基板を同時に加工する、いわゆるバッチ式の装置であるため、試験用の各ウェハ１００の中央部程の加工量が多いとすると、各ウェハ１００の中央部が通る軌跡に沿った引出電極９の領域Ａ（図２参照）内に設けられている微細孔１０に封止部材２０を挿入して微細孔１０を塞ぐ。ちなみにイオンミリング装置１が、一枚の基板を加工する、いわゆる枚様式の装置である場合には、引出電極９の中央部に形成されている所定の微細孔１０に封止部材２０を挿入すればよい。封止部材２０で塞ぐ微細孔１０の数や位置は、例えば、上記測定結果と微細孔１０の数あるいは位置とを関連づけたテーブル等を予め作成しておき、このテーブルに基づいて決定すればよい。なお、図３に示すような測定結果が得られた場合、封止部材２０で塞ぐ微細孔１０は、ウェハ１００の中央に近いほど多くする。
【００２２】
このように微細孔１０を塞ぐ封止部材２０は、本実施形態では、微細孔１０の内径と同程度の直径で形成されており、微細孔１０に挿入することで微細孔１０内に係止されるようになっている。この封止部材２０の構成は、微細孔１０を塞ぐことができれば特に限定されるものではない。例えば、図４に示すように、加速電極７又は減速電極８の一方側から微細孔１０内に挿入されるボルト部材２１と、他方側から突出したボルト部材に螺合されるナット部材２２とで構成されていてもよい。
【００２３】
以上説明したように本実施形態では、引出電極９の所定の微細孔１０を封止部材２０で塞ぐことでウェハ１００の面内方向におけるイオンビームの照射量を調整する調整工程を適宜実施するようにした。つまり、調整工程を適宜実施することで、イオンミリング装置１におけるウェハ１００の面内方向での加工量を均一化するようにした。したがって、ウェハ１００を高精度に加工することができる。また、調整工程は、何れのタイミングであっても実施することができるため、調整工程を所定のタイミングで実施することで、ウェハ１００を常に良好に加工することができる。例えば、イオンミリング装置１で複数枚のウェハ１００の加工を行い引出電極９が汚れた場合、引出電極９を一旦装置から取り外して洗浄する洗浄工程が実施される。このような洗浄工程が実施される前後では、同一加工条件でウェハ１００の加工を行う場合でも、ウェハ１００の面内方向で加工量にばらつきが生じてしまうことがある。勿論、加工条件を変更した場合には、ウェハ１００の面内方向での加工量にばらつきが生じてしまうことがある。このように洗浄工程実施時や、加工条件を変更した場合でも、調整工程を実施することでウェハ１００の面内方向における加工量は均一化されるため、ウェハ１００を良好に加工することができる。
【００２４】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、この実施形態に限定されるものではない。例えば、上述の実施形態では、調整工程によって加工量を均一化するようにしたが、勿論、加工量は必ずしも均一化されている必要ない。すなわち、意図的に加工量を変化させるようにしてもよい。
【００２５】
また例えば、上述の実施形態では、封止部材２０が加速電極７及び減速電極８に亘って挿入された例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、封止部材２０は、加速電極７又は減速電極８の何れか一方に設けられている微細孔１０を塞ぐようにしてもよい。この場合、封止部材２０は導電性の材料で形成されていてもよい。ただし、加速電極７と減速電極８との間隔は数ミリ程度であり、微細孔１０の直径も数ミリ程度と比較的小さい。このため、取扱いの面から、封止部材２０は加速電極７及び減速電極８に亘って挿入される長さを有することが望ましい。
【００２６】
また、例えば、上述の実施形態では、イオンミリング装置を例示して本発明を説明したが、例えば、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）装置等、イオンビームを利用した基板加工装置を用いて基板を加工する場合には、本発明の基板加工方法を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】イオンミリング装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】引出電極の平面図及びその一部を示すII−II′断面図である。
【図３】ウェハの面内方向における加工量のばらつきを示すグラフである。
【図４】封止部材の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  イオンミリング装置、  ２  真空処理チャンバ、  ３  イオン源チャンバ、  ４  導入管、  ５  フィラメント、  ６  電源、  ７  加速電極、  ８  減速電極、  ９  引出電極、  １０  微細孔、  １１  ホルダ、  １２  支持軸、  １３  テーブル、  １４  シャッタ、  １５  排気系、  ２０  封止部材、  ２１  ボルト部材、  ２２  ナット部材、  １００  ウェハ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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