CN111201588A - 蚀刻方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种蚀刻方法。在一实施方式的蚀刻方法中，对具有磁性隧道结层的多层膜进行蚀刻。在该蚀刻方法中，使用等离子体处理装置。等离子体处理装置的腔室主体提供内部空间。在该蚀刻方法中，在内部空间中容纳被加工物。接着，利用内部空间中所生成的第1气体的等离子体对多层膜进行蚀刻。第1气体包含碳及稀有气体，不包含氢。接着，利用内部空间中所生成的第2气体的等离子体进一步对多层膜进行蚀刻。第2气体包含氧及稀有气体，不包含碳及氢。

Description

蚀刻方法
技术领域
本发明的实施方式涉及一种在磁阻效应元件的制造中执行的被加工物的多层膜的蚀刻方法。
背景技术
包含磁性隧道结(MTJ：MagneticTunnelJunction)层的磁阻效应元件例如被使用于MRAM(MagnetoresistiveRandomAccessMemory，磁阻式随机存取存储器)等器件中。
在磁阻效应元件的制造中，进行多层膜的蚀刻。在磁阻效应元件的制造中执行的蚀刻中，在等离子体处理装置的腔室主体的内部空间中生成烃气体及非活性气体的等离子体，来自该等离子体的离子及自由基照射到多层膜。其结果，多层膜被蚀刻。关于这种蚀刻，记载于专利文献1中。在专利文献1中所记载的蚀刻中，使用氮气及稀有气体作为非活性气体。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-14881号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
当生成烃气体的等离子体并对多层膜进行蚀刻时，在包含该多层膜的被加工物上形成沉积物。该沉积物的量应减少。作为能够使沉积物的量减少的蚀刻方法，可以想到交替地执行如下工序的蚀刻方法：利用等离子体处理装置的内部空间中所生成的烃气体与稀有气体的等离子体对多层膜进行蚀刻的工序；以及利用该内部空间中所生成的氢气与氮气的等离子体去除沉积物的工序。然而，该蚀刻方法在抑制磁阻效应元件的磁特性的劣化的方面可以寻求进一步的改善。
用于解决技术课题的手段
在一方式中，提供一种在磁阻效应元件的制造中执行的被加工物的多层膜的蚀刻方法。多层膜具有磁性隧道结层，该磁性隧道结层包含第1磁性层及第2磁性层、以及设置在该第1磁性层与该第2磁性层之间的隧道势垒层。在该蚀刻方法中，使用等离子体处理装置。等离子体处理装置具备腔室主体。腔室主体提供内部空间。该蚀刻方法包括如下工序：(i)将被加工物容纳于内部空间中；(ii)利用内部空间中所生成的第1气体的等离子体对多层膜进行蚀刻，第1气体包含碳及稀有气体，不包含氢；以及(iii)利用内部空间中所生成的第2气体的等离子体进一步对多层膜进行蚀刻，第2气体包含氧及稀有气体，不包含碳及氢。
当利用包含氢的气体的等离子体对多层膜进行蚀刻时，磁阻效应元件的磁特性劣化。推测其原因在于：氢的离子和/或自由基使磁阻效应元件的多层膜变质。在一方式所涉及的蚀刻方法中，多层膜的蚀刻中所使用的第1气体及第2气体这两者不包含氢，因此多层膜的蚀刻所引起的磁阻效应元件的磁特性的劣化得到抑制。并且，在一方式所涉及的蚀刻方法中，包含来源于第1气体的碳的沉积物形成在被加工物上。沉积物的量通过第2气体中所包含的氧的离子和/或自由基而减少。另外，在第2气体中氧气被稀有气体稀释，因此多层膜的过度氧化得到抑制。
在一实施方式中，第1气体可以还包含氧。在一实施方式中，第1气体可以包含一氧化碳气体或二氧化碳气体。
在一实施方式中，利用第1气体的等离子体对多层膜进行蚀刻的工序与利用第2气体的等离子体进一步对多层膜进行蚀刻的工序可以交替地反复执行。
在一实施方式中，蚀刻方法还包括如下工序：在执行将被加工物容纳于内部空间中的工序之前，在内部空间中生成第3气体的等离子体，第3气体可以含有包含碳的气体及稀有气体。当在内部空间中生成第3气体的等离子体时，在划分内部空间的表面上会形成含有碳的覆膜。第2气体中所包含的氧的离子和/或自由基被部分消耗在与覆膜中的碳的反应中。因此，根据该实施方式，多层膜的氧化进一步得到抑制。因此，根据该实施方式，多层膜的蚀刻速度的降低得到抑制。
在一实施方式中，第3气体可以含有包含烃的气体作为包含碳的气体。
在一实施方式中，蚀刻方法可以还包括如下工序：在通过执行利用第1气体的等离子体对多层膜进行蚀刻的工序及利用第2气体的等离子体进一步对多层膜进行蚀刻的工序而将多层膜进行蚀刻之后，执行划分内部空间的表面的清洗。根据该实施方式，在执行被加工物W的多层膜ML的蚀刻之后，上述覆膜可以通过清洗去除。
在一实施方式中，蚀刻方法可以还包括如下工序：在将多层膜进行蚀刻之后且执行清洗的工序之前，将被加工物从内部空间搬出。根据该实施方式，在将多层膜进行蚀刻并将被加工物从内部空间搬出之后，通过清洗去除覆膜。然后，在将其他被加工物搬入到内部空间之前，再次形成上述覆膜。然后，执行该其他被加工物的多层膜的蚀刻。因此，根据该实施方式，可以在相同环境下依次对两个以上的被加工物的多层膜进行蚀刻。
在一实施方式中，第1磁性层及第2磁性层分别可以为CoFeB层，隧道势垒层可以为MgO层。
发明效果
如以上说明，提供一种可以抑制磁阻效应元件的磁特性的劣化的蚀刻方法。
附图说明
图1是表示一实施方式所涉及的蚀刻方法的流程图。
图2是将一例的被加工物的一部分放大表示的剖视图。
图3是示意地表示能够使用于执行图1所示的蚀刻方法中的等离子体处理装置的图。
图4(a)是说明工序ST1及工序ST2中所生成的等离子体的图，图4
(b)是表示工序ST1及工序ST2中的被加工物的状态的图。
图5是表示图1所示的蚀刻方法结束时的被加工物的状态的图。
图6是表示第3实验的结果的曲线图。
具体实施方式
以下，参考附图对各种实施方式进行详细说明。另外，各附图中对相同或相当的部分标注相同符号。
图1是表示一实施方式所涉及的蚀刻方法的流程图。图1所示的蚀刻方法(以下称为“方法MT”)是对被加工物的多层膜进行蚀刻的方法，且在磁阻效应元件的制造中执行。
图2是将一例的被加工物的多层膜的一部分放大表示的剖视图。方法MT可以为了对图2所示的被加工物W的多层膜ML进行蚀刻而执行。如图2所示，被加工物W具有多层膜ML。多层膜ML至少包含磁性隧道结层TL。
磁性隧道结层TL包含第1磁性层L11、隧道势垒层L12及第2磁性层L13。隧道势垒层L12设置在第1磁性层L11与第2磁性层L13之间。第1磁性层L11及第2磁性层L13分别例如为CoFeB层。隧道势垒层L12是由金属氧化物形成的绝缘层。隧道势垒层L12例如为氧化镁层(MgO层)。
多层膜ML可以具有第1多层区域MR1及第2多层区域MR2。第1多层区域MR1包含上述磁性隧道结层TL。该第1多层区域MR1可以还包含顶盖层L14、上层L15及下层L16。磁性隧道结层TL设置在下层L16上。上层L15设置在磁性隧道结层TL上。顶盖层L14设置在上层L15上。上层L15及下层L16例如由钨(W)形成。顶盖层L14例如由钽(Ta)形成。
第1多层区域MR1设置在第2多层区域MR2上。第2多层区域MR2可以包含磁阻效应元件中构成钉扎层的金属多层膜。第2多层区域MR2包含多个钴层L21及多个铂层L22。多个钴层L21及多个铂层L22交替地层叠。多层膜ML2可以还包含钌(Ru)层L23。钌层L23在多个钴层L21及多个铂层L22的交替的层叠中，介于任意两层之间。
被加工物W可以还具有下部电极层BL及基底层UL。基底层UL例如由氧化硅形成。下部电极层BL设置在基底层UL上。第2多层区域MR2设置在下部电极层BL上。下部电极层BL可以包含第1层L31、第2层L32及第3层L33。第3层L33是Ta层，设置在基底层UL上。第2层L32是Ru层，设置在第3层L33上。第1层L31是Ta层，设置在第2层L32上。
被加工物W还具有掩模MK。掩模MK设置在第1多层区域MR1上。掩模MK可由单一层形成，但在图2所示的例中为层叠体。在图2所示的例中，掩模MK包含层L41～L44。层L41由氧化硅形成，层L42由氮化硅形成，层L43由氮化钛(TiN)形成，层L44由钌形成。
以下，以应用于图2所示的被加工物W的情况为例，对方法MT进行说明。在方法MT中，使用等离子体处理装置。图3是示意地表示能够使用于执行图1所示的蚀刻方法中的等离子体处理装置的图。在图3中，示意地示出等离子体处理装置的纵截面的结构。图3所示的等离子体处理装置10是电容耦合型等离子体处理装置。
等离子体处理装置10具备腔室主体12。腔室主体12为大致圆筒形状。腔室主体12提供其内侧的空间作为内部空间12c。腔室主体12例如由铝形成。腔室主体12连接于地电位。在腔室主体12的内壁面即划分内部空间12c的壁面，形成有具有耐等离子体性的膜。该膜可以为通过阳极氧化处理形成的膜或由氧化钇形成的膜等陶瓷制膜。在腔室主体12的侧壁12s，形成有开口12g。被加工物W在搬入到内部空间12c时、及从内部空间12c搬出时，通过开口12g。开口12g能够通过闸阀14开闭。闸阀14沿着侧壁12s设置。
在内部空间12c中，设置有支承部15。支承部15从腔室主体12的底部朝上方延伸。支承部15为大致圆筒形状。支承部15由石英等绝缘材料形成。在内部空间12c中，还设置有工作台16。工作台16由支承部15支承。工作台16以支承搭载于其上的被加工物W的方式构成。被加工物W如晶片般可以为圆盘形状。工作台16包含下部电极18及静电吸盘20。
下部电极18包含第1平板18a及第2平板18b。第1平板18a及第2平板18b例如由铝等金属形成。第1平板18a及第2平板18b分别为大致圆盘形状。第2平板18b设置在第1平板18a上，与第1平板18a电连接。
在第2平板18b上，设置有静电吸盘20。静电吸盘20具有绝缘层及内置在该绝缘层内的电极。在静电吸盘20的电极，经由开关23电连接有直流电源22。当对静电吸盘20的电极施加来自直流电源22的直流电压时，在静电吸盘20与被加工物W之间产生静电引力。通过所产生的静电引力，被加工物W被吸引到静电吸盘20，且由静电吸盘20保持。
在第2平板18b的周缘部上，以包围被加工物W的边缘及静电吸盘20的方式配置有聚焦环24。聚焦环24是为了提高等离子体处理的均匀性而设置。聚焦环24由根据等离子体处理而适当选择的材料构成，例如由石英形成。
在第2平板18b的内部，设置有流路18f。对于流路18f，从设置在腔室主体12的外部的冷却单元经由配管26a供给冷媒。供给到流路18f的冷媒经由配管26b返回到冷却单元。即，使冷媒在冷却单元与流路18f之间循环。通过利用冷却单元控制该冷媒的温度，而控制由静电吸盘20支承的被加工物W的温度。
在等离子体处理装置10，设置有气体供给管线28。气体供给管线28将来自传热气体供给机构的传热气体例如He气体供给到静电吸盘20的上表面与被加工物W的背面之间。
等离子体处理装置10还具备上部电极30。上部电极30设置在工作台16的上方，且相对下部电极18大致平行地设置。上部电极30与部件32一起将腔室主体12的上部开口关闭。部件32具有绝缘性。上部电极30隔着该部件32支承于腔室主体12的上部。
上部电极30包含顶板34及支承体36。顶板34面向内部空间12c。在顶板34，设置有多个气体排出孔34a。该顶板34并无特别限定，例如由硅构成。或者，顶板34可具有在铝制母材的表面设置有耐等离子体性的膜的结构。另外，该膜可以为通过阳极氧化处理而形成的膜或由氧化钇形成的膜等陶瓷制膜。
支承体36构成为将顶板34装卸自如地支承。支承体36可由铝等导电性材料形成。在支承体36的内部，设置有气体扩散室36a。从气体扩散室36a，朝下方延伸有多个气孔36b。多个气孔36b分别与多个气体排出孔34a连通。在支承体36，形成有将气体导入到气体扩散室36a的气体导入口36c。在气体导入口36c，连接有气体供给管38。
在气体供给管38，经由阀组42及流量控制器组44连接有气体源组40。气体源组40具有使用于第1气体、第2气体、第3气体及清洗气体的多个气体源。关于第1气体、第2气体、第3气体及清洗气体将在下文进行叙述。
阀组42包含多个阀，流量控制器组44包含质量流量控制器等多个流量控制器。气体源组40的多个气体源分别经由阀组42的对应的阀及流量控制器组44的对应的流量控制器与气体供给管38连接。该等离子体处理装置10能够将来自气体源组40的多个气体源中的被选择的一个以上的气体源的气体按经个别调整的流量供给到内部空间12c。
在支承部15与腔室主体12的侧壁12s之间，设置有挡板48。挡板48例如可以通过在铝制母材包覆氧化钇等陶瓷而构成。在该挡板48，形成有多个贯通孔。在挡板48的下方，排气管52连接于腔室主体12的底部。在该排气管52，连接有排气装置50。排气装置50具有自动压力控制阀等压力控制器及涡轮分子泵等真空泵，能够对内部空间12c进行减压。
等离子体处理装置10还具备第1高频电源62。第1高频电源62是产生等离子体生成用的第1高频的电源。第1高频的频率为27MHz～100MHz的范围内的频率，例如为60MHz。第1高频电源62经由匹配器63连接于上部电极30。匹配器63具有用于使第1高频电源62的输出阻抗与负载侧(上部电极30侧)的输入阻抗匹配的电路。另外，第1高频电源62可经由匹配器63连接于下部电极18。在第1高频电源62连接于下部电极18时，上部电极30连接于地电位。
等离子体处理装置10还具备第2高频电源64。第2高频电源64是产生用于将离子导入到被加工物W的偏置用的第2高频的电源。第2高频的频率低于第1高频的频率。第2高频的频率为400kHz～13.56MHz的范围内的频率，例如为400kHz。第2高频电源64经由匹配器65连接于下部电极18。匹配器65具有用于使第2高频电源64的输出阻抗与负载侧(下部电极18侧)的输入阻抗匹配的电路。
在一实施方式中，等离子体处理装置10可以还具备控制部Cnt。控制部Cnt是具备处理器、存储装置、输入装置、显示装置等的计算机，且控制等离子体处理装置10的各部。具体而言，控制部Cnt执行存储在存储装置的控制工序，基于存储在该存储装置的配方数据资料控制等离子体处理装置10的各部。由此，等离子体处理装置10可执行由配方数据资料指定的工序。例如，控制部Cnt基于方法MT用的配方数据资料，控制等离子体处理装置10的各部。
在执行使用该等离子体处理装置10的等离子体处理时，将来自气体源组40的多个气体源中的被选择的气体源的气体供给到内部空间12c。并且，通过排气装置50对内部空间12c进行减压。然后，供给到内部空间12c的气体被因来自第1高频电源62的高频而产生的高频电场激发。其结果，在内部空间12c中生成等离子体。并且，对下部电极18供给第2高频。其结果，等离子体中的离子朝向被加工物W加速。如此加速的离子和/或自由基照射到被加工物，由此，将被加工物W进行蚀刻。
以下，参考图1、以及图4及图5，对方法MT进行详细说明。图4(a)是说明工序ST1及工序ST2中所生成的等离子体的图，图4(b)是表示工序ST1及工序ST2中的被加工物的状态的图。图5是表示图1所示的蚀刻方法结束时的被加工物的状态的图。另外，在以下说明中，以对图2所示的被加工物W使用等离子体处理装置10并应用方法MT的情况为例，对方法MT进行说明。
如图1所示，方法MT包含工序STa、工序ST1及工序ST2。在一实施方式中，方法MT还包含工序STp。在又一实施方式中，方法MT还包含工序STb及工序STc。
在工序STa中，被加工物W容纳于内部空间12c中。被加工物W载置于工作台16的静电吸盘20上，由该静电吸盘20保持。
在一实施方式中，在执行工序STa之前执行工序STp。在工序STp中，在内部空间12c中生成第3气体的等离子体PL3。第3气体含有包含碳的气体及稀有气体。包含碳的气体例如包含甲烷(CH4)等烃、一氧化碳(CO)等氧化碳、或C4F6等氟化碳。稀有气体可以为任意稀有气体，例如为氩(Ar)气。在工序STp中，在虚设晶片等物体载置于静电吸盘20上的状态下，对内部空间12c供给第3气体。并且，在工序STp中，内部空间12c中的压力由排气装置50设定为所指定的压力。并且，在工序STp中，为了生成第3气体的等离子体而供给第1高频。当在工序STp中生成第3气体的等离子体时，在划分内部空间12c的表面例如腔室主体12的内壁面上会形成覆膜。该覆膜含有第3气体中所包含的碳。
在方法MT中，在执行工序STa后，执行工序ST1及工序ST2。在工序ST1中，利用第1气体的等离子体对多层膜ML进行蚀刻。第1气体是包含碳及稀有气体而包含氢的气体。第1气体可以还包含氧。在包含氧的情况下，第1气体能够包含一氧化碳气体或二氧化碳气体。第1气体中的稀有气体可以为任意稀有气体，例如为Ar气体。在一例中，第1气体包含一氧化碳气体及Ar气体。
在工序ST1中，从气体源组40对内部空间12c供给第1气体。并且，内部空间12c中的压力由排气装置50设定为所指定的压力。并且，为了生成等离子体，从第1高频电源62供给第1高频。在工序ST1中，在内部空间12c中，通过基于第1高频的高频电场激发第1气体，生成第1气体的等离子体PL1(参考图4(a))。在工序ST1中，从第2高频电源64对下部电极18供给第2高频。通过将第2高频供给到下部电极18，等离子体PL1中的离子(碳及稀有气体原子的离子)被导入到被加工物W，并照射到该被加工物W。
在工序ST1中，通过来自等离子体PL1的碳的离子和/或自由基，将该多层膜ML进行改性，以使多层膜ML的蚀刻变得容易。并且，来自等离子体PL1的离子与多层膜ML碰撞，由此将多层膜ML进行蚀刻。即，在工序ST1中，通过离子的溅镀将多层膜ML进行蚀刻。通过执行该工序ST1，在从掩模MK露出的部分，多层膜ML被蚀刻。其结果，如图4(b)所示，掩模MK的图案被转印到多层膜ML。另外，在工序ST1中，存在包含碳的沉积物形成于被加工物W的表面上的情况。
在后续的工序ST2中，利用第2气体的等离子体进一步对多层膜ML进行蚀刻。第2气体包含氧及稀有气体，不包含碳及氢。稀有气体可以为任意稀有气体，例如为Ar气体。作为一例，第2气体包含氧气及Ar气体。
在工序ST2中，从气体源组40对内部空间12c供给第2气体。并且，内部空间12c中的压力由排气装置50设定为所指定的压力。并且，在工序ST2中，为了生成等离子体，从第1高频电源62供给第1高频。在工序ST2中，在内部空间12c中，通过基于第1高频的高频电场将第2气体激发，生成第2气体的等离子体PL2(参考图4(a))。在工序ST2中，从第2高频电源64对下部电极18供给第2高频。通过将第2高频供给到下部电极18，来自等离子体PL2的离子(氧或稀有气体原子的离子)被导入到被加工物W，并与该被加工物W碰撞。即，通过离子的溅镀将多层膜ML进行蚀刻。并且，在工序ST2中，通过氧的离子和/或自由基，去除被加工物W上的包含碳的沉积物。
在方法MT中，分别包含工序ST1及工序ST2的序列被执行1次以上。在执行多次该序列的情况下，在工序SJ1中，判定是否满足停止条件。在该序列的执行次数达到特定次数的情况下，满足停止条件。当在工序SJ1中判定未满足停止条件时，再次执行该序列。即，工序ST1与工序ST2交替地反复执行。另一方面，当在工序SJ1中判定为满足停止条件时，结束执行该序列。当结束执行特定次数的序列时，多层膜ML成为图5所示的状态。即，在一实施方式中，该序列被执行到下部电极层BL露出为止，由多层膜ML形成图5所示的支柱。
在方法MT中，接着执行工序STb。在工序STb中，被加工物W从内部空间12c被搬出到腔室主体12的外部。在方法MT中，在执行工序STb后，执行工序STc。在工序STc中，执行划分内部空间12c的表面的清洗。
在工序STc中，对内部空间12c供给清洗气体。清洗气体包含含氧气体。含氧气体可以为例如氧气(O2气体)、一氧化碳气体、或二氧化碳气体。并且，在工序STc中，内部空间12c中的压力由排气装置50设定为所指定的压力。并且，在工序STc中，为了生成等离子体，从第1高频电源62供给第1高频。在工序STc中，在内部空间12c中，通过基于第1高频的高频电场将清洗气体激发，生成清洗气体的等离子体。在工序STc中，通过来自清洗气体的等离子体的氧的活性物种，将划分内部空间12c的表面例如腔室主体12的内壁面上的包含碳的皮膜被去除。另外，工序STc可以在虚设晶片等物体载置于静电吸盘20上，且由该静电吸盘20保持的状态下执行。或者，工序STc可以在静电吸盘20上未载置有虚设晶片等物体的状态下执行。
在后续的工序SJ2中，判定是否对其他被加工物进行处理。即，判定是否对其他被加工物的多层膜进行蚀刻。在工序SJ2中判定为应对其他被加工物进行处理的情况下，再次执行从工序STp起的处理，对该其他被加工物的多层膜进行蚀刻。另一方面，在工序SJ2中判定为不对其他被加工物进行处理的情况下，结束方法MT。
当利用包含氢的气体的等离子体对多层膜ML进行蚀刻时，磁阻效应元件的磁特性劣化。推测其原因在于：氢的离子和/或自由基使磁阻效应元件的多层膜ML变质。另一方面，在方法MT中，多层膜ML的蚀刻中所使用的第1气体及第2气体两者不包含氢，因此多层膜ML的蚀刻所引起的磁阻效应元件的磁特性的劣化得到抑制。并且，在方法MT中，包含来源于第1气体的碳的沉积物形成于被加工物W上。沉积物的量因第2气体中所包含的氧的离子和/或自由基而减少。另外，在第2气体中氧气被稀有气体稀释，因此，多层膜ML的过度氧化得到抑制。
在一实施方式中，如上所述，在工序STp中，在内部空间12c中生成第3气体的等离子体。当在内部空间12c中生成第3气体的等离子体时，在划分内部空间12c的表面上会形成含有碳的覆膜。第2气体中所包含的氧的离子和/或自由基的一部分因与覆膜中的碳反应而被消耗。因此，根据该实施方式，多层膜ML的氧化得到抑制。因此，多层膜ML的蚀刻速度的降低得到抑制。
以上，对各种实施方式进行了说明，但可以不限定于上述实施方式而构成各种变化方式。例如，方法MT及其变化方式所涉及的方法的执行能够使用电容耦合型等离子体处理装置以外的等离子体处理装置。作为这种等离子体处理装置，例示有感应耦合型等离子体处理装置、及为了生成等离子体而使用微波等表面波的等离子体处理装置。
并且，在方法MT中被蚀刻的多层膜至少包含磁性隧道结层TL。换言之，包含工序ST1及工序ST2的序列为了至少对磁性隧道结层TL进行蚀刻而执行。另外，磁性隧道结层TL以外的多层膜ML的区域可以通过与包含工序ST1及工序ST2的序列不同的处理而蚀刻。
并且，可以在通过执行工序STp、工序STa、工序ST1及工序ST2，而将两个以上的被加工物的多层膜ML依次进行蚀刻之后，执行工序STc的清洗。两个以上的被加工物中的除了被加工物的多层膜ML最后被蚀刻的被加工物以外的被加工物的多层膜ML在下一被蚀刻的被加工物容纳于内部空间12c中之前，从内部空间12c被搬出。工序STc的清洗可以在两个以上的被加工物中的多层膜ML最后被蚀刻的被加工物配置在内部空间12c中的状态下或者在被搬出于腔室主体12的外部之后执行。
以下，对为了评估方法MT而进行的各种实验进行说明。另外，本发明并不限定于以下所说明的实验。
(第1实验)
在第1实验中，执行分别包含工序ST1及工序ST2的序列，对图2所示的结构的被加工物的多层膜进行蚀刻，由此制作了多个(296个)实验样本1。在多个实验样本1的制作中，使用了图3所示的结构的等离子体处理装置。以下，示出多个实验样本1的制作中的处理条件。
＜实验样本1的制作中的处理条件＞
·工序ST1
内部空间的压力：10[mTorr](1.333[Pa])
第1气体中的Ar气体的流量：25[sccm]
第1气体中的一氧化碳(CO)气体的流量：175[sccm]
第1高频：60[MHz]、200[W]
第2高频：400[kHz]、800[W]
处理时间：5[秒]
·工序ST2
内部空间的压力：10[mTorr](1.333[Pa])
第2气体中的Ar气体的流量：194[sccm]
第2气体中的氧(O2)气的流量：6[sccm]
第1高频：60[MHz]、200[W]
第2高频：400[kHz]、800[W]
处理时间：5[秒]
·序列的执行次数：35次
并且，在第1实验中，为了比较，执行分别包含第1工序及第2工序的序列，对图2所示的结构的被加工物的多层膜进行蚀刻，由此，制作了多个(287个)比较样本1。在多个比较样本1的制作中，也使用了图3所示的结构的等离子体处理装置。以下，示出多个比较样本1的制作中的处理条件。另外，在第1工序中，使用了包含氢的甲烷(CH4)气体。
＜比较样本1的制作中的第1及第2工序的处理条件＞
·第1工序
内部空间的压力：10[mTorr](1.333[Pa])
Kr气体的流量：170[sccm]
甲烷(CH4)气体的流量：30[sccm]
第1高频：60[MHz]、200[W]
第2高频：400[kHz]、800[W]
处理时间：5[秒]
·第2工序
内部空间的压力：10[mTorr](1.333[Pa])
Ne气体的流量：50[sccm]
氧(O2)气的流量：10[sccm]
一氧化碳(CO)气体的流量：140[sccm]
第1高频：60[MHz]、200[W]
第2高频：400[kHz]、800[W]
处理时间：5[秒]
·序列的执行次数：30次
在第1实验中，测定了所制作的多个实验样本1及多个比较样本1各自的磁阻(MR)比。测定结果为，多个实验样本1的MR比的平均值为188.5％，多个比较样本1的MR比的平均值为180.3％。即，多个实验样本1与使用甲烷气体进行了这些蚀刻的多个比较样本1相比，具有较高的MR比。因此，确认到，通过执行包含工序ST1及工序ST2的序列，磁阻效应元件的磁特性的劣化得到了抑制。
(第2实验)
在第2实验中，与上述多个实验样本1同样地制作了多个实验样本2。并且，为了比较，与上述多个比较样本1同样地制作了多个比较样本2。然后，分别对多个实验样本2及多个比较样本2，根据使用振动样品磁强计而绘制的磁化曲线求出了保磁力。测定结果为，多个实验样本2的保磁力Hc的平均值(平均保磁力)为1590(Oe)，多个比较样本2的保磁力Hc的平均值(平均保磁力)为951(Oe)。即，实验样本2与比较样本2相比具有较高的平均保磁力。因此，确认到，通过在多层膜ML的蚀刻中使用不包含氢的第1气体的等离子体及第2气体的等离子体，能够抑制磁阻效应元件的磁特性的劣化。
(第3实验)
在第3实验中，求出多层膜的主蚀刻后执行的过蚀刻中的序列的执行次数与保磁力的关系。在第3实验中，制作了多个实验样本3及多个比较样本3。在多个实验样本3的制作中，在与上述多个实验样本1的制作的处理条件相同的处理条件下，进行了图2所示的结构的被加工物的多层膜的主蚀刻。在多个实验样本3中的若干个制作中，未执行过蚀刻。在制作多个实验样本3中的其他实验样本3的过蚀刻中，在与多个实验样本1的制作的处理条件相同的处理条件下执行了6次、12次或18次序列。在多个比较样本3的制作中，在与上述多个比较样本1的制作的处理条件相同的处理条件下，进行了图2所示的结构的被加工物的多层膜的主蚀刻。在多个比较样本3中的若干个制作中，未执行过蚀刻。在制作多个比较样本3中的其他比较样本3的过蚀刻中，在与多个比较样本1的制作的处理条件相同的处理条件下执行了6次、12次或18次序列。另外，多个实验样本3及多个比较样本3的制作中，分别使用了图3所示的结构的等离子体处理装置。
在第3实验中，分别对多个实验样本3及多个比较样本3，根据使用振动样品磁强计而绘制的磁化曲线求出了保磁力。然后，求出了过蚀刻中的序列的执行次数与保磁力的平均值的关系。将第3实验的结果示于图6。在图6的曲线图中，横轴表示过蚀刻中的序列的执行次数，纵轴表示保磁力的平均值。如图6所示，多个实验样本3即通过执行工序ST1及工序ST2而制作的样本的保磁力的平均值无关于过蚀刻中的序列的执行次数，为大致固定。另一方面，使用甲烷气体制作而得的多个比较样本3的保磁力的平均值随着过蚀刻中的序列的执行次数增加而减少。由该结果确认到，根据分别包含工序ST1及工序ST2的序列，即便为了调整由多层膜形成的支柱的形状而进行过蚀刻，也能够抑制磁阻效应元件的磁特性的劣化。
符号说明
10-等离子体处理装置，12-腔室主体，12c-内部空间，16-工作台，18-下部电极，20-静电吸盘，30-上部电极，40-气体源组，50-排气装置，62-第1高频电源，64-第2高频电源，W-被加工物，ML-多层膜，L11-第1磁性层，L12-隧道势垒层，L13-第2磁性层，TL-磁性隧道结层，MK-掩模。

Claims (9)

1.一种蚀刻方法，其是磁阻效应元件的制造中执行的被加工物的多层膜的蚀刻方法，
所述多层膜具有磁性隧道结层，该磁性隧道结层包含第1磁性层及第2磁性层、以及设置在该第1磁性层与该第2磁性层之间的隧道势垒层，
在该蚀刻方法中，使用具备腔室主体的等离子体处理装置，该腔室主体提供内部空间，
该蚀刻方法包括如下工序：
将所述被加工物容纳于所述内部空间中；
利用所述内部空间中所生成的第1气体的等离子体对所述多层膜进行蚀刻，所述第1气体包含碳及稀有气体，不包含氢；以及
利用所述内部空间中所生成的第2气体的等离子体进一步对所述多层膜进行蚀刻，所述第2气体包含氧及稀有气体，不包含碳及氢。
2.根据权利要求1所述的蚀刻方法，其中，
所述第1气体还包含氧。
3.根据权利要求2所述的蚀刻方法，其中，
所述第1气体包含一氧化碳气体或二氧化碳气体。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的蚀刻方法，其中，
利用第1气体的等离子体对所述多层膜进行蚀刻的所述工序与利用第2气体的等离子体进一步对所述多层膜进行蚀刻的所述工序交替地反复执行。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的蚀刻方法，其还包括如下工序：
在执行将所述被加工物容纳于所述内部空间中的所述工序之前，在所述内部空间中生成第3气体的等离子体，
所述第3气体含有包含碳的气体及稀有气体。
6.根据权利要求5所述的蚀刻方法，其中，
所述第3气体含有包含烃的气体作为包含所述碳的所述气体。
7.根据权利要求5或6所述的蚀刻方法，其还包括如下工序：
在通过执行利用第1气体的等离子体对所述多层膜进行蚀刻的所述工序及利用第2气体的等离子体进一步对所述多层膜进行蚀刻的所述工序而将所述多层膜进行蚀刻之后，执行划分所述内部空间的表面的清洗。
8.根据权利要求7所述的蚀刻方法，其还包括如下工序：
在将所述多层膜进行蚀刻之后且执行清洗的所述工序之前，将所述被加工物从所述内部空间搬出。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的蚀刻方法，其中，
所述第1磁性层及所述第2磁性层分别为CoFeB层，所述隧道势垒层为MgO层。
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