特許 6028110 基板加工方法及び半導体装置の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6028110

(24)【登録日】2016年10月21日

(45)【発行日】2016年11月16日

(54)【発明の名称】基板加工方法及び半導体装置の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/302 20060101AFI20161107BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20161107BHJP

   H01L 21/768 20060101ALI20161107BHJP

   H01L 23/522 20060101ALI20161107BHJP

   H01L 21/336 20060101ALI20161107BHJP

   H01L 29/78 20060101ALI20161107BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/302 201B

   H01L21/302 101Z

   H01L21/90 D

   H01L29/78 301P

【請求項の数】17

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2015-554499(P2015-554499)

(86)(22)【出願日】2014年8月27日

(86)【国際出願番号】JP2014004399

(87)【国際公開番号】WO2015097942

(87)【国際公開日】20150702

【審査請求日】2016年2月24日

(31)【優先権主張番号】特願2013-267453(P2013-267453)

(32)【優先日】2013年12月25日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000227294

【氏名又は名称】キヤノンアネルバ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100094112

【弁理士】

【氏名又は名称】岡部 讓

(74)【代理人】

【識別番号】100106183

【弁理士】

【氏名又は名称】吉澤 弘司

(74)【代理人】

【識別番号】100114915

【弁理士】

【氏名又は名称】三村 治彦

(74)【代理人】

【識別番号】100120363

【弁理士】

【氏名又は名称】久保田 智樹

(74)【代理人】

【識別番号】100125139

【弁理士】

【氏名又は名称】岡部 洋

(72)【発明者】

【氏名】赤坂 洋

(72)【発明者】

【氏名】池田 真義

(72)【発明者】

【氏名】木村 和弘

(72)【発明者】

【氏名】神谷 保志

(72)【発明者】

【氏名】豊里 智彦

【審査官】 内田 正和

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭61-295629（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平2-91940（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平4-128394（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平8-268332（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開2005-327873（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開2002-158211（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開2010-199258（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３０２

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｈ０１Ｌ ２１／３３６

Ｈ０１Ｌ ２１／７６８

Ｈ０１Ｌ ２３／５２２

Ｈ０１Ｌ ２９／７８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

凹部を表面に有し、前記凹部の開口部に堆積膜が形成された基板に対する基板加工方法であって、前記堆積膜は前記基板の表面上の上部堆積膜を含み、前記上部堆積膜は前記凹部の前記開口部において前記凹部の側壁部から内側方向に向けて突出した突出部を含み、
前記突出部に、前記基板面内方向の垂直方向に対して第１の角度を有する方向から粒子ビームを照射して、前記突出部の厚さ方向の一部を除去する第１の照射工程と、
前記第１の照射工程の後に、前記突出部に、前記第１の角度よりも前記基板面内方向に対してより垂直に近い方向であって、前記基板面内方向の前記垂直方向に対して第２の角度を有する方向から前記粒子ビームを照射して、残存する前記突出部の厚さ方向の一部を除去する第２の照射工程と、
を有することを特徴とする基板加工方法。

【請求項2】

前記堆積膜は、前記開口部に加え、前記凹部の底部及び側壁部に形成され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】

前記第１の角度は、４０度を超え、９０度未満の範囲内にあ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4】

前記第１の角度は、６０度以上、８０度以下の範囲内にあることを特徴とする請求項３に記載の基板加工方法。

【請求項5】

前記第２の角度は、０度以上、４５度未満の範囲内にあ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6】

前記第２の角度は、０度以上、２０度以下の範囲内にあることを特徴とする請求項５に記載の基板加工方法。

【請求項7】

前記堆積膜は、金属元素を含む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8】

前記堆積膜は、拡散防止膜として機能することを特徴とする請求項７に記載の基板加工方法。

【請求項9】

前記堆積膜は、Ａｌ及びＴｉの少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項７に記載の基板加工方法。

【請求項10】

前記基板は絶縁体からなる部材を含み、前記凹部は前記部材の中に形成されてい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11】

前記粒子ビームは、中性粒子からな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12】

前記第１の照射工程の後から前記第２の照射工程の開始まで、前記粒子ビームは前記基板に向けて連続的に照射されており、
前記第１の照射工程の後であって、前記粒子ビームに対する前記基板の角度を前記第１の角度から変化させる前に、前記粒子ビームに対して前記基板を遮蔽する工程と、
前記粒子ビームに対する前記基板の角度を前記第１の角度から前記第２の角度まで変化させた後に、前記粒子ビームに対する前記基板の遮蔽を解除する工程と、をさらに有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13】

前記第２の照射工程の後に、前記突出部に、前記第２の角度よりも前記基板面内方向に対してより平行に近い方向であって、前記基板面内方向の前記垂直方向に対して第３の角度を有する方向から前記粒子ビームを照射して、残存する前記突出部の厚さ方向の一部を除去する第３の照射工程をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の基板加工方法。

【請求項14】

凹部を表面に有し、前記凹部の開口部に堆積膜が形成された基板を含む半導体装置の製造方法であって、前記堆積膜は前記基板の表面上の上部堆積膜を含み、前記上部堆積膜は前記凹部の前記開口部において前記凹部の側壁部から内側方向に向けて突出した突出部を含み、
前記突出部に、前記基板面内方向の垂直方向に対して第１の角度を有する方向から粒子ビームを照射して、前記突出部の厚さ方向の一部を除去する第１の照射工程と、
前記第１の照射工程の後に、前記突出部に、前記第１の角度よりも前記基板面内方向に対してより垂直に近い方向であって、前記基板面内方向の前記垂直方向に対して第２の角度を有する方向から前記粒子ビームを照射して、残存する前記突出部の厚さ方向の一部を除去する第２の照射工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。

【請求項15】

前記第１の照射工程及び前記第２の照射工程の後に、前記基板の前記表面と前記凹部の内壁面との少なくとも一部を覆う第２の堆積膜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１４に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項16】

凹部を表面に有し、前記凹部の開口部に堆積膜が形成された基板に対する基板加工方法であって、前記堆積膜は前記凹部の側壁部から前記凹部の内側方向に向けて突出した突出部を含み、
前記開口部に形成された前記堆積膜に、前記基板面内方向の垂直方向に対して第１の角度を有する方向から粒子ビームを照射して、前記堆積膜の厚さ方向の一部を除去する第１の照射工程と、
前記第１の照射工程の後に、前記開口部に形成された前記堆積膜に、前記第１の角度よりも前記基板面内方向に対してより垂直に近い方向であって、前記基板面内方向の前記垂直方向に対して第２の角度を有する方向から前記粒子ビームを照射して、残存する前記堆積膜の厚さ方向の一部を除去する第２の照射工程と、
を有し、
前記第１の照射工程により、前記突出部の前記基板面内方向に垂直な方向の厚みを減じ、前記第２の照射工程により、前記突出部の前記基板に平行な方向の厚みを減じることを特徴とする基板加工方法。

【請求項17】

凹部を表面に有し、前記凹部の開口部に堆積膜が形成された基板を含む半導体装置の製造方法であって、前記堆積膜は前記凹部の側壁部から前記凹部の内側方向に向けて突出した突出部を含み、
前記開口部に形成された前記堆積膜に、前記基板面内方向の垂直方向に対して第１の角度を有する方向から粒子ビームを照射して、前記堆積膜の厚さ方向の一部を除去する第１の照射工程と、
前記第１の照射工程の後に、前記開口部に形成された前記堆積膜に、前記第１の角度よりも前記基板面内方向に対してより垂直に近い方向であって、前記基板面内方向の前記垂直方向に対して第２の角度を有する方向から前記粒子ビームを照射して、残存する前記堆積膜の厚さ方向の一部を除去する第２の照射工程と、
を有し、
前記第１の照射工程により、前記突出部の前記基板面内方向に垂直な方向の厚みを減じ、前記第２の照射工程により、前記突出部の前記基板に平行な方向の厚みを減じることを特徴とする半導体装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、基板加工方法及び半導体装置の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

積層膜を形成した基板上にスルーホールやビアホール等の凹部を作製するために、基板に対してエッチング処理が施される。このように形成された凹部に導電性材料等を埋め込むことによって、積層膜の上下に位置する配線層同士あるいは配線層に形成された導電パターンと半導体基板上に形成された素子とが接合される。

【0003】

素子の高密度化のために、微細な凹部に導電性材料を埋め込む場合、凹部内に導電性材料が十分に埋め込まれず、空孔（ボイドともいう）や断線が生ずることがある。特許文献１には、金属のボイドや断線を抑制し、絶縁膜上の凹部内に金属を十分に埋め込んで歩留まり良く半導体装置を製造する手法が開示されている。具体的には、特許文献１には、絶縁膜に形成した凹部に対して、基板に対し斜め方向からイオンビーム照射を行うことによって、凹部の上部にある絶縁膜の端部をエッチング除去する方法が開示されている。その結果、該端部の角がなめらかになるため、その後に行われる凹部内への金属の埋め込みが容易となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０００−３０７００２号公報

【発明の概要】

【0005】

近年、半導体装置の微細化に伴い、その配線構造の微細化も進んでいる。微細な配線構造においては、特に配線材料への電圧印加に起因して、エレクトロマイグレーションにより、層間絶縁膜中に配線材料が拡散することによる断線が問題となり得る。このエレクトロマイグレーションによる断線を抑制する方法として、基板上において層間絶縁膜と配線材料との間に窒化チタンなどのバリア性を有する導電膜を形成することが一般に知られている。

【0006】

一方で、特許文献１に開示された方法においては、このバリア性を有する導電膜に対する考慮がなされていない。基板上にバリア性を有する導電膜を形成した後に、特許文献１の方法を適用した場合、イオンビームによって導電膜が除去され、凹部の内壁面が露出してしまうおそれがある。エレクトロマイグレーションを抑制するためには露出した内壁面にバリア性を有する導電膜を再度堆積させることが必要となる。また、再度の導電膜の堆積により、凹部の底部に堆積された導電膜が厚くなり、十分に配線の抵抗を下げることができないなどの問題も生じ得る。

【0007】

本発明は、上述した技術的課題に鑑みて行われたものであり、スルーホールやビアホール等を構成する凹部の底部、側壁部及び上端部にまで亘って堆積膜を残存させつつも、凹部内に材料を十分に埋め込むことが可能となる、基板加工方法及び半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。

【0008】

本発明の第１の態様は、凹部を表面に有し、前記凹部の開口部に堆積膜が形成された基板に対する基板加工方法であって、前記開口部に形成された前記堆積膜に、前記基板面内方向の垂直方向に対して第１の角度を有する方向から粒子ビームを照射して、前記堆積膜の厚さ方向の一部を除去する第１の照射工程と、前記第１の照射工程の後に、前記開口部に形成された前記堆積膜に、前記第１の角度よりも前記基板面内方向に対してより垂直に近い方向であって、前記基板面内方向の前記垂直方向に対して第２の角度を有する方向から前記粒子ビームを照射して、残存する前記堆積膜の厚さ方向の一部を除去する第２の照射工程と、を有することを特徴とする。

【0009】

本発明の第２の態様は、凹部を表面に有し、前記凹部の開口部に堆積膜が形成された基板を含む半導体装置の製造方法であって、前記開口部に形成された前記堆積膜に、前記基板面内方向の垂直方向に対して第１の角度を有する方向から粒子ビームを照射して、前記堆積膜の厚さ方向の一部を除去する第１の照射工程と、前記第１の照射工程の後に、前記開口部に形成された前記堆積膜に、前記第１の角度よりも前記基板面内方向に対してより垂直に近い方向であって、前記基板面内方向の前記垂直方向に対して第２の角度を有する方向から前記粒子ビームを照射して、残存する前記堆積膜の厚さ方向の一部を除去する第２の照射工程と、を有することを特徴とする。

【0010】

本発明に係る基板加工方法及び半導体装置の製造方法によれば、基板に対して第１の角度を有する方向から粒子ビームを照射する第１の照射工程の後に、基板に対してより垂直に近い第２の角度を有する方向から粒子ビームを照射する第２の照射工程が行われる。このため、凹部の底部、側壁部及び上端部の上に形成された堆積膜の除去を抑制しながら、凹部の開口部に形成された堆積膜を効果的に除去することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の一実施形態に係る基板加工装置の概略構成図である。

【図2A】本発明の一実施形態に係る基板加工方法が適用される前の基板の断面図である。

【図2B】本発明の一実施形態に係る基板加工方法が適用される前の基板の断面図である。

【図3A】本発明の一実施形態に係る各照射工程が行われた後の基板の断面図である。

【図3B】本発明の一実施形態に係る各照射工程が行われた後の基板の断面図である。

【図3C】本発明の一実施形態に係る各照射工程が行われた後の基板の断面図である。

【図4】本発明の一実施形態に係る基板加工方法のフローチャートを示す図である。

【図5】本発明の一実施形態に係る基板加工方法が行われた基板の断面写真を表す図である。

【図6】本発明の一実施形態に係る基板加工方法が行われた基板の断面写真を表す図である。

【図7】本発明の一実施形態に係る基板加工方法が行われた基板の断面写真を表す図である。

【図8】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法により製造される半導体装置の断面図である。

【図9A】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法による半導体装置の製造過程を示す断面図である。

【図9B】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法による半導体装置の製造過程を示す断面図である。

【図9C】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法による半導体装置の製造過程を示す断面図である。

【図10】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法により製造される半導体装置の断面図である。

【図11A】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法による半導体装置の製造過程を示す断面図である。

【図11B】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法による半導体装置の製造過程を示す断面図である。

【図12】本発明の一実施形態に係る基板加工装置の概略構成図である。

【図13】本発明の一実施形態に係る基板加工方法のフローチャートを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

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。

【0013】

本発明は、凹部内に導電性材料を埋め込んでスルーホール、ビアホール、又はコンタクト用配線の形成処理の他、トランジスタのゲート電極形成処理等を含む基板加工方法に好適に適用可能であり、又はそれらの処理のいずれかを含む半導体装置の製造方法に好適に適用可能である。

【0014】

（第１の実施形態）
図１は、本実施形態に係る基板加工装置９００の概略構成図である。基板加工装置９００は、イオン発生室９０２と処理室９０１とを有する。イオン発生室９０２は、プラズマを形成するためのプラズマ形成手段として、イオン発生室９０２の少なくとも一部を構成するベルジャ９０４（放電容器）、イオン発生室９０２内にガスを導入するためのガス導入部９０５を備える。ベルジャ９０４の周囲には、ベルジャ９０４内に誘導磁界を発生させるための導電部材を含むアンテナ９０６が設置されている。さらに、ベルジャ９０４外には、電力供給部９０７、電磁コイル９０８が設置されている。電力供給部９０７は、アンテナ９０６に高周波電力（ソース電力）を供給する放電用電源及び整合器を含む。ベルジャ９０４は、イオン発生室９０２と処理室９０１の内部を真空に保つチャンバ外壁の一部であり、放電により発生させたプラズマを格納する容器でもある。ガス導入部９０５からのガスがイオン発生室９０２内に供給されるとともに、電力供給部９０７からの高周波電力がアンテナ９０６に供給されることによって、ベルジャ９０４内部及びイオン発生室９０２内部にプラズマが形成される。

【0015】

処理室９０１は基板ホルダ９１０と排気ポンプ９０３とを備える。基板ホルダ９１０は処理の対象物である基板１００を保持するための基板保持面９１２を有する。また、排気ポンプ９０３はイオン発生室９０２と処理室９０１の内部を排気して真空に保つように構成される。該基板ホルダ９１０には不図示のＥＳＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ Ｃｈｕｃｋ）電極が接続される。このＥＳＣ電極によって、基板ホルダ９１０に載置された基板１００が静電吸着により固定される。基板ホルダ９１０は基板を固定する機能を有していればよく、ＥＳＣ電極による静電吸着を利用したものでなくても良い。例えばクランプチャック等の種々の基板固定方法を用いることができる。基板ホルダ９１０は不図示の駆動部によって基板１００をイオンビームの入射方向に対して傾斜可能であるとともに、基板１００を面内方向に回転可能に構成されている。

【0016】

イオン発生室９０２と処理室９０１とを区分する境界にはイオンを引き出すイオン通過孔を有する電極アセンブリ９０９が設置されている。電極アセンブリ９０９は３枚の互いに平行に配置された平板状電極９１５、９１６、９１７を備え、平板状電極９１５、９１６、９１７のそれぞれにはイオン通過孔となる孔部が形成されている。イオン通過孔は、各平板状電極９１５、９１６、９１７上においてグリッド（格子）状に複数のイオン通過孔が縦横に配置されている。複数のイオン通過孔は平板状電極９１５、９１６、９１７の同一位置に形成されている。このため、平板状電極９１５、９１６、９１７を重ねた状態において、平板状電極９１５、９１６、９１７のそれぞれのイオン通過孔の位置は一致し、平板状電極９１５、９１６、９１７のイオン通過孔を介してイオン発生室９０２と処理室９０１との間でイオンが通過可能である。

【0017】

電極アセンブリ９０９は、イオン発生室９０２側から処理室９０１側に向かって順に設けられた、第１の電極９１５、第２の電極９１６、第３の電極９１７を有している。すなわち、第１の電極９１５は、最もイオン発生室側、すなわちイオン源側に配置されており、第２の電極９１６は、第１の電極９１５の隣であって、該第１の電極９１５よりも処理室９０１に近い側に配置されている。また、第３の電極９１７は、最も処理室９０１側に配置されている。第１の電極９１５及び第２の電極９１６にはそれぞれ別の電圧源が接続されており、第１の電極９１５には正の電圧が、第２の電極９１６には負の電圧が印加される。これにより、第１の電極９１５と第２の電極９１６の間にはイオンを加速するための電位差が発生する。第３の電極９１７は、電気的に接地されている。第２の電極９１６と第３の電極９１７との電位差を制御することにより、静電レンズ効果を用いてイオンビームの径を所定の数値範囲内に制御することができる。

【0018】

基板加工装置９００を用いたイオンビーム照射の動作を説明する。まず、ガス導入部９０５からイオン発生室９０２内にアルゴン（Ａｒ）等の不活性ガスを含むプロセスガスを導入する。次に、アンテナ９０６に電力供給部９０７から高周波を印加することでイオン発生室９０２内のプロセスガスをイオン化し、イオンを含むプラズマを発生させてイオン源を準備する。イオン発生室９０２に形成されたプラズマに含まれるイオンは電極アセンブリ９０９に設けられた多数のイオン通過孔を通過する際に、第１の電極９１５、第２の電極９１６の間に与えられた電位差により加速される。そして該イオンは処理室９０１にイオンビームとして引き出される。該イオンビームは処理室９０１に引き出された後、処理室９０１内に設けられている不図示のニュートラライザーにより中和され、基板１００に照射される。

【0019】

図２Ａ、２Ｂは、本実施形態に係る基板加工方法が適用される前の基板１００の断面図である。図２Ａに示すように、基板１００は、基材１０１と、基材１０１上の部材１０２とを備えており、部材１０２には複数の凹部１０３（トレンチ）が形成されている。

【0020】

基材１０１及び部材１０２の材質は任意であり、例えば、基材１０１はシリコン等の半導体基板や、ガラス等の絶縁体基板であり、部材１０２は層間絶縁膜等の絶縁膜、あるいは所定の配線層の上に形成された層間絶縁膜である。基材１０１自体に凹部１０３が設けられている場合には、基材１０１のうち凹部１０３が形成されている厚さ方向の部分を部材１０２とする。凹部１０３は、部材１０２の表面に形成され、部材１０２を厚さ方向に除去することにより形成される。凹部１０３は、部材１０２の表面において開口部１０３ａを有する。凹部１０３の形成には任意の方法を用いてよく、例えばイオンビームエッチング、反応性イオンエッチング等を用いることができる。

【0021】

図２Ｂに示すように、部材１０２に凹部１０３が形成された後に、部材１０２の表面及び凹部１０３の底部、側壁部及び上端部を含む内壁面の上に堆積膜１０４が形成される。堆積膜１０４は、部材１０２の表面上の上部堆積膜１０４ａと、凹部１０３の側壁部上の側壁部堆積膜１０４ｂと、凹部１０３の底部上の底部堆積膜１０４ｃとを含む。堆積膜１０４は、金属元素、半導体その他任意の材料を含む薄膜であり、例えばＡｌ膜、Ｔｉ膜、ＴｉＮ膜である。堆積膜１０４の形成には任意の方法を用いてよく、例えば化学気相成長（ＣＶＤ）、スパッタリング等を用いることができる。

【0022】

一般的に堆積膜１０４を形成する際には、凹部１０３の開口部１０３ａの近傍に膜の材料が堆積しやすい。このため、上部堆積膜１０４ａが凹部１０３の開口部１０３ａにおいて側壁部から内側方向（すなわち、凹部１０３の側壁部により囲まれる空間側の方向）に突出した突出部１０４ａａ（オーバーハングともいう）が形成される。その結果、開口部１０３ａが狭くなってしまう。この状態で後の金属材料の埋め込み工程を行うと、突出部１０４ａａが障害となって凹部１０３内に金属材料が十分に埋め込まれず、凹部１０３内にボイドが発生しやすい。この現象は、近年の微細化されたパターンを有する基板１００の加工において特に問題となる。このような基板１００に対して、本実施形態に係る基板加工方法を適用することによって、突出部１０４ａａの突出量を効果的に減少させることができ、凹部１０３への金属材料埋め込み時のボイドの発生を抑制することが可能になる。

【0023】

本実施形態に係る基板加工方法は、第１の照射工程と、第２の照射工程と、第３の照射工程とを含み、各照射工程では異なる条件でイオンビームを基板１００に照射する。イオンビームは、中性粒子を含む粒子ビームでもよい。図３Ａは、第１の照射工程が行われた後の基板１００の断面図である。第１の照射工程では、基板１００の凹部１０３が形成されている面に対して第１の角度θ１の方向からイオンビームＩＢ１を照射する。第１の角度θ１は、基板１００の面内方向Ｓの垂直方向Ｖ（すなわち、基板１００の厚さ方向）に対する角度として定義される。第１の角度θ１は、好ましくは４０度を超え９０度未満、より好ましくは６０度以上８０度以下の範囲内にあるとよい。この様な角度で照射されるイオンビームＩＢ１を用いると、底部堆積膜１０４ｃへの照射量が少ないため、底部堆積膜１０４ｃを大きく削らずに、突出部１０４ａａの基板１００の面内方向Ｓの垂直方向Ｖに沿った厚さを減少させることができる。

【0024】

図３Ｂは、第２の照射工程が行われた後の基板１００の断面図である。第２の照射工程では、基板１００の凹部１０３が形成されている面に対して第１の角度θ１よりも小さい第２の角度θ２の方向からイオンビームＩＢ２を照射する。第２の角度θ２は、基板１００の面内方向Ｓの垂直方向Ｖ（すなわち、基板１００の厚さ方向）に対する角度として定義される。すなわち、第２の角度θ２の方向は、第１の角度θ１の方向よりも基板面内方向に対して垂直に近い。第２の角度θ２は、好ましくは０度以上４５度未満、より好ましくは０度以上２０度以下の範囲内にあるとよい。第２の照射工程ではＩＢ２が基板１００の面内方向Ｓに対して垂直に近い角度で照射されるため突出部１０４ａａを大きく削ることができるが、同時に底部堆積膜１０４ｃも削ってしまう。しかしながら、既に第１の照射工程によって突出部１０４ａａの基板１００の面内方向Ｓに垂直な方向の厚みが減少されている。このため、第１の照射工程後に残存する突出部１０４ａａの基板１００の面内方向Ｓに平行な方向の厚みを短い時間で十分に減少させることが可能である。この結果、底部堆積膜１０４ｃの減少量を抑えることが可能である。

【0025】

図３Ｃは、第３の照射工程が行われた後の基板１００の断面図である。第３の照射工程では、基板１００の凹部１０３が形成されている面に対して第２の角度θ２よりも大きい第３の角度θ３の方向からイオンビームＩＢ３を照射する。第３の角度θ３は、基板１００の面内方向Ｓの垂直方向Ｖ（すなわち、基板１００の厚さ方向）に対する角度として定義される。すなわち、第３の角度θ３の方向は、第２の角度θ２の方向よりも基板面内方向に対して平行に近い。第３の角度θ３は、好ましくは４０度を超え９０度未満、より好ましくは６０度以上８０度以下の範囲内にあるとよい。イオンビームＩＢ３によって、突出部１０４ａａの凹部１０３の内側方向への突出量を十分に減少させることができる。

【0026】

第１から第３の照射工程が行われた後に、凹部１０３内に、銅、タングステン等の金属材料をスパッタリングによって埋め込む。第１から第３の照射工程によって突出部１０４ａａの凹部１０３の内側方向への突出量が減少されているため、金属材料の埋め込みによる凹部１０３内への空孔の発生を抑制することができる。

【0027】

仮に基板１００の面内方向Ｓに平行に近い第１の角度θ１でのみイオンビーム照射を行う場合には、突出部１０４ａａに加えて、開口部１０３ａ近傍の側壁部堆積膜１０４ｂが大きく削られてしまうため、突出部１０４ａａの凹部１０３の内側方向への突出量を十分に減少させる前に凹部１０３の側壁部が露出してしまうおそれがある。一方、仮に基板１００の面内方向Ｓに垂直に近い第２の角度θ２でのみイオンビーム照射を行う場合には、突出部１０４ａａに加えて、底部堆積膜１０４ｃが大きく削られてしまうため、突出部１０４ａａの凹部１０３の内側方向への突出量を十分に減少させる前に凹部１０３の底部が露出してしまうおそれがある。それに対して、本実施形態に係る基板加工方法では、第１の照射工程として基板１００の面内方向Ｓに平行に近い第１の角度θ１でイオンビーム照射を行った後に、第２の照射工程として基板１００の面内方向Ｓに垂直に近い第２の角度θ２でイオンビーム照射を行うため、突出部１０４ａａ以外の凹部１０３の内壁面上、すなわち凹部１０３の底部、側壁部及び上端部上の堆積膜１０４の除去を抑えつつも、突出部１０４ａａの突出量を効果的に除去することができる。

【0028】

さらに、第２の照射工程の後に、第３の照射工程として基板１００の面内方向Ｓに平行に近い角度θ３でイオンビーム照射を行うことによって、突出部１０４ａａの突出量をより低減することが可能となる。この結果、基板１００を上面から見た場合の、突出部１０４ａａにより形成される孔の内径を広げることができる。

【0029】

図４は、本実施形態に係る基板加工方法の例示的なフローチャートを示す図である。まず、被処理部材として、図２Ｂのような凹部１０３及び堆積膜１０４が形成された基板１００を準備し、図１の基板加工装置９００の基板ホルダ９１０に固定する（ステップＳ１）。次に、基板ホルダ９１０を傾斜させることによって、イオン発生室９０２からのイオンビームの基板１００に対する入射角度が第１の角度θ１になるように設定する（ステップＳ２）。この状態で、第１の照射工程として、イオン発生室９０２から基板１００に対してイオンビームを照射する（ステップＳ３）。イオンビーム照射中には、基板ホルダ９１０を回転させることによって、基板１００を面内方向に回転させることが望ましい。これによって、基板１００の面内方向に均一に処理することができる。ステップＳ３の後の基板１００は、図３Ａに示す状態となる。

【0030】

次に、基板ホルダ９１０を傾斜させることによって、イオン発生室９０２からのイオンビームの基板１００に対する入射角度が第２の角度θ２になるように設定する（ステップＳ４）。第１の角度θ１から第２の角度θ２に角度を変化させている間については、イオンビームの照射を停止させてもよいし、イオンビームの照射を続けてもよい。第２の角度θ２に設定された状態で、第２の照射工程として、イオン発生室９０２から基板１００に対してイオンビームを照射する（ステップＳ５）。イオンビーム照射中には、基板ホルダ９１０を回転させることによって、基板１００を面内方向に回転させることが望ましい。これによって、基板１００の面内方向に均一に処理することができる。ステップＳ５の後の基板１００は、図３Ｂに示す状態となる。

【0031】

次に、基板ホルダ９１０を傾斜させることによって、イオン発生室９０２からのイオンビームの基板１００に対する入射角度が第３の角度θ３になるように設定する（ステップＳ６）。この状態で、第３の照射工程として、イオン発生室９０２から基板１００に対してイオンビームを照射する（ステップＳ７）。イオンビーム照射中には、基板ホルダ９１０を回転させることによって、基板１００を面内方向に回転させることが望ましい。これによって、基板１００の面内方向に均一に処理することができる。ステップＳ７の後の基板１００は、図３Ｃに示す状態となる。

【0032】

角度θ１、θ２、θ３は、基板１００に対するイオンビームの入射角度として定義されているが、基板１００が基板ホルダ９１０に固定されていない状態においては基板保持面９１２に対するイオンビームの入射角度と定義されればよい。

【0033】

イオンビームの入射角度を変更するために、本実施形態ではイオンビーム発生手段（本実施形態におけるイオン発生室９０２及び電極アセンブリ９０９）を固定した状態で基板（本実施形態における基板ホルダ９１０）を傾斜させているが、基板を固定した状態でイオンビーム発生手段を傾斜させてもよい。また、イオンビーム発生手段と基板との両方を傾斜させてもよい。

【0034】

（実施例）
図５及び６は、第１の実施形態に係る基板加工方法が行われた基板の断面写真を表す図である。図５及び６の写真は電子顕微鏡による断面像であり、視認性を考慮して白黒反転が施されている。図５に示すサンプル１では、第１の角度θ１を８０度、第２の角度θ２を０度、第３の角度θ３を７０度として第１の実施形態に係る基板加工方法を行った。また、図６に示すサンプル２では、第１の角度θ１を８０度、第２の角度θ２を２０度、第３の角度θ３を７０度として第１の実施形態に係る基板加工方法を行った。その後、各サンプルについて、図５に示すように、突出部が凹部の内側方向へ突出している厚さＯ、基板の表面上の堆積膜の厚さＴ、凹部の底部上の堆積膜の厚さＢ、凹部の側壁部の上部の堆積膜の厚さＳ１、凹部の側壁の中央部の厚さＳ２、凹部の側壁の下部の厚さＳ３を測定した。表１は、サンプル１に対して各厚さを測定した結果である。表２は、サンプル２に対して各厚さを測定した結果である。表１及び２における各厚さの値は、照射前の値に対する比として表されており、無単位である。

【0035】

【表1】

【0036】

【表2】

【0037】

表１及び２に示すように、第１から第３の照射工程によって、突出部が凹部の内側方向へ突出している厚さＯは顕著に減少しているが、凹部の内壁面上の堆積膜の厚さＢ、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は、いずれも突出部の厚さＯに比べて変化率が小さい。したがって、第１の実施形態に係る基板加工方法によって、凹部の底部、側壁部及び上端部の上のいずれにおいても堆積膜を残しつつ、突出部の厚さを十分に減少させることが確認された。

【0038】

第２の角度θ２はサンプル１では０度、サンプル２では２０度に設定されており、いずれのサンプルにおいても本発明の効果が十分に得られている。したがって、第２の角度θ２は、好ましくは０度以上４５度未満、より好ましくは０度以上２０度以下の範囲内にあるとよい。

【0039】

第１の角度θ１の好ましい範囲を決定するために、さらに実験を行った。図７は、様々な第１の角度θ１を用いて第１の実施形態の第１の照射工程が行われた基板の断面写真を表す図である。図７の写真は電子顕微鏡による断面像であるが、見やすさのために白黒反転が施されている。図７では、第１の角度θ１を０度、２０度、４０度、６０度、８０度に設定して第１の実施形態に係る第１の照射工程を行い、その後にそれぞれのサンプルについて厚さＯ、Ｂ、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を測定した。表３は、各サンプルに対して各厚さを測定した結果である。表３における各厚さの値は、照射前の値に対する比として表されており、無単位である。

【0040】

【表3】

【0041】

表３に示すように、第１の角度θ１が０度のサンプルでは凹部の底部上の堆積膜の厚さＢが大きく減少しており、２０度のサンプルでは凹部の側壁の中央部の厚さＳ２が大きく減少しており、４０度のサンプルでは凹部の上部の堆積膜の厚さＳ１が大きく減少している。それに対して、第１の角度θ１が６０度及び８０度のサンプルでは、凹部の内壁面上の堆積膜の厚さＢ、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は、いずれも変化率が小さい。したがって、第１の角度θ１は、好ましくは４０度を超え９０度未満、より好ましくは６０度以上８０度以下の範囲内にあるとよい。

【0042】

（第２の実施形態）
第１の実施形態に係る基板加工方法は、半導体装置の製造方法において凹部内に配線を形成する際に好適に適用できる。図８は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法により製造される半導体装置１０の断面図である。半導体装置１０は、基材１と、基材１の表面上に設けられた、内部にゲート電極２ａを含む金属酸化物半導体電界効果トランジスタ２（ＭＯＳＦＥＴ）と、基材１の表面及びＭＯＳＦＥＴ２を覆っている層間絶縁膜１１とを備える。基材１は、半導体基板である。ＭＯＳＦＥＴ２としては、任意のＭＯＳＦＥＴ構造を用いてよい。層間絶縁膜１１としては、例えば酸化シリコンを用いてよい。

【0043】

基材１中でＭＯＳＦＥＴ２に接する表面近傍には、それぞれ基材１に不純物イオン注入を行うことによってソース領域１ａ及びドレイン領域１ｂが形成されており、ソース領域１ａとドレイン領域１ｂとは互いに接しないように配置されている。ソース領域１ａ及びドレイン領域１ｂのそれぞれの上方には、層間絶縁膜１１を厚さ方向に除去することにより形成される凹部１２（トレンチ）が設けられている。

【0044】

凹部１２の内側（すなわち、凹部１２の側壁部により囲まれる空間側）には、凹部１２の内壁面を覆う下地膜１３と、下地膜１３を覆うバリア膜３１とが形成されており、バリア膜３１の内側には配線材料３２が充填されている。下地膜１３は、層間絶縁膜１１（すなわち、凹部１２の内壁面）と配線材料３２との密着性を高めるための導電性の膜であり、例えばＴｉ膜である。バリア膜３１は、層間絶縁膜１１と配線材料３２との間の原子の移動を抑制してバリア性を高めるための導電性の拡散防止膜であり、例えばＴｉＮ膜である。配線材料３２は配線を構成するための導電性材料であり、例えばＣｕ又はＷである。

【0045】

ＭＯＳＦＥＴ２及び層間絶縁膜１１の上には、さらにＳｉＮ膜２１と、ＳｉＯ_２膜２２とが順に成膜されている。凹部１２のそれぞれの上方には、ＳｉＮ膜２１及びＳｉＯ_２膜２２を厚さ方向に除去することにより形成される凹部２３（トレンチ）が設けられている。凹部２３の内側（すなわち、凹部２３の側壁部により囲まれる空間側）には、凹部２３の内壁面を覆うＴｉＮ膜２４が形成されており、ＴｉＮ膜２４の内側には配線材料２５が充填されている。配線材料２５は配線を構成するための導電性材料であり、例えばＣｕ又はＷである。

【0046】

図９Ａ〜９Ｃは、本実施形態に係る半導体装置の製造方法による半導体装置１０の製造過程を示す断面図である。本実施形態に係る半導体装置１０の製造方法においては、まず基材１の表面近傍にソース領域１ａとドレイン領域１ｂとを不純物イオン注入により形成し、基材１の表面上においてソース領域１ａとドレイン領域１ｂとに接する位置にゲート電極２ａを含むＭＯＳＦＥＴ２を形成する。そして、基材１の表面及びＭＯＳＦＥＴ２の側壁を覆う層間絶縁膜１１を形成する。さらに、ソース領域１ａ及びドレイン領域１ｂのそれぞれの上方において、層間絶縁膜１１を厚さ方向に除去することによって凹部１２を形成する。凹部１２は任意の方法で形成され得る。例えばフォトレジスト技術を用いてパターンを形成し、エッチングにより該パターンにしたがって層間絶縁膜１１を除去し、その後該パターンを除去することによって凹部１２を形成することが可能である。図９Ａは、凹部１２が形成された状態の半導体装置１０の断面図である。

【0047】

次に、層間絶縁膜１１の表面及び凹部１２の内壁面を覆う下地膜１３及びバリア膜３１を順に形成する。下地膜１３及びバリア膜３１を堆積すると、凹部１２の上端部には下地膜１３及びバリア膜３１が凹部１２の内側に突出した形状の突出部が形成される。そこで、本実施形態に係る半導体装置１０の製造方法では、下地膜１３の形成後であってバリア膜３１の形成前の第１のタイミング及びバリア膜３１の形成後であって配線材料３２の充填前の第２のタイミングの少なくとも一方で、第１の実施形態に係る基板加工方法、すなわち図４のフローチャートに示す基板加工方法を適用する。その結果、凹部１２の内側に形成される突出部の突出量を低減し、この後の工程における配線材料３２の埋め込みを十分に行うことが可能になる。また、第１の実施形態に係る基板加工方法によれば、凹部１２の底部、側壁部及び上端部の上に形成された下地膜１３及びバリア膜３１の除去を抑えることができるため、下地膜１３及びバリア膜３１のバリア性を維持することができる。

【0048】

第１の実施形態に係る基板加工方法を第１のタイミングで行うと、下地膜１３の突出部を除去することによって、その後のバリア膜３１の形成時の突出部の突出量を低減できるため、好ましい。また、第１の実施形態に係る基板加工方法を第１のタイミング及び第２のタイミングの両方で行うと、突出部の突出量をさらに低減することができるため、より好ましい。図９Ｂは、下地膜１３及びバリア膜３１の突出部が除去された状態の半導体装置１０の断面図である。

【0049】

次に、凹部１２の外であって層間絶縁膜１１の表面に堆積された下地膜１３及びバリア膜３１を研磨（例えば、ＣＭＰ法）により除去し、凹部１２に配線材料３２をスパッタリングにより充填する。図９Ｃは、凹部１２に配線材料３２を充填した状態の半導体装置１０の断面図である。

【0050】

その後、図示していないが、凹部１２の外であって層間絶縁膜１１の表面に堆積された配線材料３２を研磨により除去し、その上にＳｉＮ膜２１、ＳｉＯ_２膜２２、凹部２３、ＴｉＮ膜２４及び配線材料２５を形成する。ここで説明した工程に加えて、半導体装置１０に含まれるそれぞれの膜及び凹部の形成工程の間には、追加の膜を形成する工程、もしくはエッチング、研磨等により所定の膜の一部又は全部を除去する工程が行われてもよい。

【0051】

（第３の実施形態）
第１の実施形態に係る基板加工方法は、半導体装置の製造方法において凹部内に電極を形成する際に好適に適用できる。図１０は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法により製造される半導体装置６０の断面図である。半導体装置６０は、ゲートラストプロセスによって形成されるＭＯＳＦＥＴ構造を含んでいる。以下ではＰ型ＭＯＳＦＥＴ構造を用いる場合について説明するが、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ構造を用いる場合には以下の説明においてＰ型とＮ型とを入れ替えればよい。半導体装置６０は、Ｐ型不純物領域としての基材６１を備え、基材６１の表面近傍にはそれぞれ基材６１に不純物イオン注入を行うことによってＮ型不純物領域であるソース領域６１ａ及びドレイン領域６１ｂが形成されている。基材６１は、半導体基板である。ソース領域６１ａ及びドレイン領域６１ｂの表面近傍には高融点金属シリサイド領域６２が形成されている。

【0052】

ソース領域６１ａ及びドレイン領域６１ｂの上にはＳｉＮ膜６９、ＳｉＯ_２膜６８、及びＳｉＮ膜６７からなるサイドウォール絶縁膜が積層されており、その上を覆うように例えばＳｉＮからなるストレスライナー膜６４、例えばＳｉＯ_２からなる絶縁膜６５、例えばＳｉＮからなるストッパ膜６６が積層されている。さらに、サイドウォール絶縁膜、ストレスライナー膜６４、絶縁膜６５、及びストッパ膜６６を厚さ方向に除去することにより形成される凹部６３（トレンチ）が設けられている。凹部６３の側壁部は、ＳｉＮ膜６９、ＳｉＯ_２膜６８、及びＳｉＮ膜６７からなるサイドウォール絶縁膜と、ストレスライナー膜６４と、絶縁膜６５と、ストッパ膜６６とにより構成されている。

【0053】

凹部６３の底部上には、ゲート絶縁膜７０が形成されている。ゲート絶縁膜７０としては、例えば酸化ハフニウム、酸化ハフニウムシリコン、酸化窒化ハフニウムシリコン、又は酸化ジルコニウムを用いてよい。さらに、凹部６３の側壁部及びゲート絶縁膜７０の表面を覆う例えばＴｉからなる下地膜７１と、下地膜７１を覆う例えばＴｉＮからなるバリア膜７２とが形成されており、バリア膜７２の内側にはゲート電極７３が充填されている。ゲート電極７３は電極を構成するための導電性材料であり、例えばＣｕ又はＷである。

【0054】

図１１Ａ、１１Ｂは、本実施形態に係る半導体装置の製造方法による半導体装置６０の製造過程を示す断面図である。本実施形態に係る半導体装置６０の製造方法においては、まず基材６１の表面上にゲート絶縁膜７０を形成する。後の成膜を容易にするため、ゲート絶縁膜７０上にはダミーゲート（不図示）を設けるとよい。次に、例えばＣＶＤ法によりゲート絶縁膜７０及びダミーゲートの側面を囲むサイドウォール絶縁膜としてのＳｉＮ膜６９、ＳｉＯ_２膜６８、及びＳｉＮ膜６７を順に成膜する。

【0055】

サイドウォール絶縁膜の形成後に、サイドウォール絶縁膜の周辺の基材６１の表面に対して不純物イオン注入を行うことによって、ソース領域６１ａとドレイン領域６１ｂとを形成する。この後にアニール処理を行い、不純物の活性化を行うとよい。次に、ソース領域６１ａ及びドレイン領域６１ｂの表面に高融点金属を薄く堆積してアニール処理を行うことによって、高融点金属シリサイド領域６２を形成する。その後、サイドウォール絶縁膜、ダミーゲート、及び高融点金属シリサイド領域６２を覆うように、例えばＣＶＤ法によりストレスライナー膜６４、絶縁膜６５、及びストッパ膜６６を順に成膜する。

【0056】

さらに、ゲート絶縁膜７０の上方において、ダミーゲート（不図示）、ストレスライナー膜６４、絶縁膜６５、及びストッパ膜６６を厚さ方向に除去することによって凹部６３を形成する。凹部６３は任意の方法で形成され得る。例えばフォトレジスト技術を用いてパターンを形成し、エッチングにより該パターンにしたがってダミーゲート、ストレスライナー膜６４、絶縁膜６５、及びストッパ膜６６を除去し、その後該パターンを除去することによって凹部６３を形成することが可能である。図１１Ａは、凹部６３が形成された状態の半導体装置６０の断面図である。

【0057】

次に、ストッパ膜６６の表面及び凹部６３の内壁面を覆う下地膜７１及びバリア膜７２を順に形成する。下地膜７１及びバリア膜７２を堆積すると、凹部６３の上端部には下地膜７１及びバリア膜７２が凹部６３の内側に突出した形状の突出部が形成される。そこで、本実施形態に係る半導体装置６０の製造方法では、下地膜７１の形成後であってバリア膜７２の形成前の第１のタイミング及びバリア膜７２の形成後であってゲート電極７３の充填前の第２のタイミングの少なくとも一方で、第１の実施形態に係る基板加工方法、すなわち図４のフローチャートに示す基板加工方法を適用する。その結果、凹部６３の内側に形成される突出部の突出量を低減し、この後の工程におけるゲート電極７３の埋め込みを十分に行うことが可能になる。また、第１の実施形態に係る基板加工方法によれば、凹部６３の底部、側壁部及び上端部の上に形成された下地膜７１及びバリア膜７２の除去を抑えることができるため、下地膜７１及びバリア膜７２のバリア性を維持することができる。

【0058】

第１の実施形態に係る基板加工方法を第１のタイミングで行うと、下地膜７１の突出部を除去することによって、その後のバリア膜７２の形成時の突出部の突出量を低減できるため、好ましい。また、第１の実施形態に係る基板加工方法を第１のタイミング及び第２のタイミングの両方で行うと、突出部の突出量をさらに低減することができるため、より好ましい。図１１Ｂは、下地膜７１及びバリア膜７２の突出部が除去された状態の半導体装置６０の断面図である。

【0059】

その後、図示していないが、凹部６３にゲート電極７３をスパッタリングにより充填し、凹部６３の外であってストッパ膜６６の表面に堆積された下地膜７１、バリア膜７２、及びゲート電極７３を研磨により除去する。上述の図１０の断面図は、この状態の半導体装置６０を表す。ここで説明した工程に加えて、半導体装置６０に含まれるそれぞれの膜及び凹部の形成工程の間には、追加の膜を形成する工程、もしくはエッチング、研磨等により所定の膜の一部又は全部を除去する工程が行われてもよい。

【0060】

（第４の実施形態）
図１２は、本実施形態に係る基板加工装置１０００の概略構成図である。第１の実施形態において説明した基板加工装置９００と同一の部材および同一の機能を有する部材については同一の符号を付し、その説明を省略する。基板加工装置１０００は、シャッター９１８を備える点で、第１の実施形態に係る基板加工装置９００と相違する。シャッター９１８は駆動機構９１８ａとシャッター部９１８ｂとを備える。駆動機構９１８ａは、シャッター部９１８ｂを、イオン発生室９０２からのイオンビームに対して基板１００を遮蔽する位置（以下、第１の位置ともいう）と、イオン発生室９０２からのイオンビームに対して基板１００を遮蔽しない位置（以下、第２の位置ともいう）とに駆動可能に構成される。駆動機構９１８ａとしては、例えばモータ、アクチュエータ等を用いることができる。

【0061】

このシャッター９１８を用いた、本実施形態に係る基板の加工方法について図１３のフローチャートを用いて説明する。本実施形態に係る基板の加工方法におけるステップＳ１１からステップＳ１３については、第１の実施形態に係る基板の加工方法におけるステップＳ１からステップＳ３と同じである。なお、ステップＳ１３における第１の照射工程は、シャッター部９１８ｂを第２の位置に位置させた状態で行われる。

【0062】

ステップＳ１３における第１の照射工程が終了した後、本実施形態では、駆動機構９１８ａを駆動させ、シャッター部９１８ｂを第１の位置に位置させることによって、シャッター９１８により基板１００をイオンビームに対して遮蔽する（ステップＳ１４）。そしてこの状態のまま、基板ホルダ９１０を傾斜させることによって、イオン発生室９０２からのイオンビームの基板１００に対する入射角度が第２の角度θ２になるように設定する（ステップＳ１５）。その後、再び駆動機構９１８ａを駆動させ、シャッター部９１８ｂを第２の位置に位置させ、シャッター９１８による基板１００のイオンビームに対する遮蔽を解除する（ステップＳ１６）。このシャッター部９１８ｂの移動と同時に、第２の角度θ２に設定された状態で、イオン発生室９０２から基板１００に対してイオンビームが照射される（ステップＳ１７）。

【0063】

ステップＳ１７の後は、再び駆動機構９１８ａを駆動させ、シャッター部９１８ｂを第１の位置に位置させる（ステップＳ１８）。そして、基板ホルダ９１０を傾斜させることによって、イオン発生室９０２からのイオンビームの基板１００に対する入射角度が第３の角度θ３になるように設定する（ステップＳ１９）。その後、再び駆動機構９１８ａを駆動させ、シャッター部９１８ｂを第２の位置に位置させ、シャッター９１８による基板１００のイオンビームに対する遮蔽を解除する（ステップＳ２０）。このシャッター部９１８ｂの移動と同時に、第３の角度θ３に設定された状態で、イオン発生室９０２から基板１００に対してイオンビームが照射される（ステップＳ２１）。

【0064】

このようなステップを経ることで、イオンビームの入射角度が第１の角度θ１から第２の角度θ２に遷移する間、及びイオンビームの入射角度が第２の角度θ２から第３の角度θ３に遷移する間においては、シャッター９１８が基板をイオンビームに対して遮蔽する。その結果、イオン発生室９０２からイオンビームを引き出した状態を維持したまま、第１の角度θ１、第２の角度θ２および第３の角度θ３からのみ、基板１００に対してイオンビームを照射することができる。このため、より精密な基板の加工が可能となる。また、基板の加工中にイオンビームの照射は維持されたままの状態、すなわちイオンビームを基板１００に対して連続的に照射している状態であるため、基板の加工途中で一度イオンビームの照射を停止させ、その後照射を開始する場合に比べて、イオンビーム照射停止時および照射開始時のエッチングレートの変動や指向性が高くないイオンビームの照射を抑制することができる。

【0065】

なお、本実施形態では、イオン発生室９０２と基板１００の間にシャッター部９１８ｂを位置させることでイオンビームを遮蔽した。この代わりに、イオン発生室９０２と基板１００の間に電界を発生させ、イオンビームの進行方向を変化させることで、基板１００にイオンビームが照射されないようにしてもよい。このように、任意のいずれかの方法を用いてイオンビームが基板１００に照射されないようにすることを、本実施形態ではイオンビームの遮蔽と称する。

【0066】

本発明は、上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図4】

【図8】

【図9A】

【図9B】

【図9C】

【図10】

【図11A】

【図11B】

【図12】

【図13】

【図5】

【図6】

【図7】