JP2008226922A

JP2008226922A - Method and apparatus of manufacturing magnetic device

Info

Publication number: JP2008226922A
Application number: JP2007059040A
Authority: JP
Inventors: Kazunao Ono; 一修小野; Hideo Ono; 英男大野; Shoji Ikeda; 正二池田
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 2007-03-08
Filing date: 2007-03-08
Publication date: 2008-09-25
Anticipated expiration: 2027-03-08
Also published as: JP4905969B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and an apparatus of manufacturing a magnetic device for improving productivity by enabling selective etching of a thin magnetic film. SOLUTION: A magnetic layer containing at least one kind of elements selected from a group of iron, cobalt and nickel and a mask pattern 52 for exposing an etching region 51E of the magnetic layer 51 are formed on a substrate S. An etching gas L containing cyclopentadiene is supplied onto the substrate S. The magnetic layer 51 in the etching region 51E is made into metallocene MC by thermal reaction of the etching region 51E and the cyclopentadiene for exhaust. COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、磁気デバイスの製造方法、及び磁気デバイスの製造装置に関する。 The present invention relates to a magnetic device manufacturing method and a magnetic device manufacturing apparatus.

遷移金属系の磁性薄膜は、優れた磁気特性を有するため、ＨＤＤ（Hard Disk Drive ）、ＭＲＡＭ（Magnetoresistive Random Access Memory ）、磁気センサなどの各種の磁気デバイスに利用されている。磁気センサに用いられる磁性薄膜、あるいはＨＤＤの磁気ヘッドに用いられる磁性薄膜は、外部からの信号磁界を受けて抵抗値を変化させ、外部磁界の強度に応じた電気信号を出力する。ＭＲＡＭに用いられる磁性薄膜は、磁化方向の変換によって素子の抵抗値を変化させ、その素子抵抗の変化をメモリ情報にする。 Transition metal-based magnetic thin films have excellent magnetic properties and are used in various magnetic devices such as HDD (Hard Disk Drive), MRAM (Magnetoresistive Random Access Memory), and magnetic sensors. A magnetic thin film used for a magnetic sensor or a magnetic thin film used for a magnetic head of an HDD receives an external signal magnetic field, changes a resistance value, and outputs an electric signal corresponding to the strength of the external magnetic field. The magnetic thin film used in the MRAM changes the resistance value of the element by changing the magnetization direction, and changes the element resistance into memory information.

磁気デバイスの製造工程においては、磁気デバイスの小型化、高速化に伴い、磁性薄膜に微細加工を施すためのエッチング技術が強く要望されている。磁性薄膜のエッチング技術としては、従来から、物理的なエッチングを利用したイオンミリング法と、化学的・物理的な反応を利用した反応性イオンエッチング法が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２）。 In the manufacturing process of a magnetic device, with the miniaturization and speeding up of the magnetic device, there is a strong demand for an etching technique for performing fine processing on the magnetic thin film. Conventionally, as an etching technique for a magnetic thin film, an ion milling method using physical etching and a reactive ion etching method using chemical / physical reactions have been proposed (for example, Patent Document 1, Patent Document 2).

イオンミリング法は、加速されたアルゴンなどのイオンを磁性薄膜に衝突させ、磁性薄膜の構成原子を表面から弾き出すことにより磁性薄膜をエッチングする。反応性イオンエッチング法は、半導体素子の微細加工技術に採用されるエッチング技術であって、プラズマ中に生成したハロゲン系の活性種を対象物に供給し、対象物の一部を揮発性の反応性生物にして排気させる。
特開平１１−１７５９２７号公報特開２００４−１２８２２９号公報 In the ion milling method, accelerated ions such as argon collide with the magnetic thin film, and the constituent atoms of the magnetic thin film are ejected from the surface to etch the magnetic thin film. The reactive ion etching method is an etching technology employed in the microfabrication technology of semiconductor devices, and supplies halogen-based active species generated in plasma to a target, and a part of the target is a volatile reaction. Exhaust as a sex organism.
JP 11-175927 A JP 2004-128229 A

しかしながら、イオンミリング法を利用して磁性薄膜をエッチングする場合、イオンの衝突した領域は、磁性材料であるか否かに関わらずエッチングされてしまう。この結果、イオンミリング法では、磁性薄膜に対する選択性を得難く、十分な加工精度の下でエッチングを施すことが困難であった。特に、積層された磁性薄膜にエッチングを施して磁気抵抗素子を形成させる場合、各層の膜厚が数ｎｍ〜数十ｎｍと非常に薄いため、上記イオンミリング法では、膜厚方向のパターニングが極めて困難となる。 However, when the magnetic thin film is etched using the ion milling method, the region where the ions collide is etched regardless of whether it is a magnetic material or not. As a result, it is difficult to obtain selectivity with respect to the magnetic thin film by the ion milling method, and it is difficult to perform etching with sufficient processing accuracy. In particular, when a magnetoresistive element is formed by etching a laminated magnetic thin film, the film thickness of each layer is as thin as several nanometers to several tens of nanometers. It becomes difficult.

一方、反応性イオンエッチング法を利用して磁性薄膜をエッチングする場合、遷移金属のハロゲン化物が非常に低い蒸気圧を有するため、反応生成物を排気させることが困難となり、磁性薄膜に対して効果的なパターニングを施すことができない。また、反応性イオンエッチング法は、加速したイオンを磁性薄膜に衝突させてエッチングさせるため、反応生成物の蒸気圧が低い場合、イオンミリング法と同じく、エッチングの選択比を得難い。さらに、反応性イオンエッチング法においては、磁性薄膜に吸着したハロゲンガスがエッチング後に磁性薄膜を腐食させ、磁気デバイスの磁気特性を著しく劣化させてしまう。 On the other hand, when a magnetic thin film is etched using the reactive ion etching method, the transition metal halide has a very low vapor pressure, making it difficult to exhaust the reaction product, which is effective for the magnetic thin film. Patterning cannot be performed. In the reactive ion etching method, accelerated ions collide with the magnetic thin film to perform etching. Therefore, when the vapor pressure of the reaction product is low, it is difficult to obtain the etching selection ratio as in the ion milling method. Furthermore, in the reactive ion etching method, the halogen gas adsorbed on the magnetic thin film corrodes the magnetic thin film after etching, and remarkably deteriorates the magnetic characteristics of the magnetic device.

これらの結果、イオンミリング法や反応性イオンエッチング法を用いたエッチングでは、磁性薄膜の選択的なエッチングを十分に行うことが困難であった。
本願発明は、上記問題を解決するためになされたものであって、磁性薄膜の選択的なエッチングを可能にして生産性を向上させた磁気デバイスの製造方法及び磁気デバイスの製造装置を提供するものである。 As a result, it has been difficult to perform selective etching of the magnetic thin film sufficiently by the etching using the ion milling method or the reactive ion etching method.
The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and provides a magnetic device manufacturing method and a magnetic device manufacturing apparatus that enable selective etching of a magnetic thin film to improve productivity. It is.

メタロセンは、金属とシクロペンタジエン環とからなる化合物であって、一般式[M(C₅H₅)₂](M=V,Cr,Fe,Co,Ni,Ru,Os )で表され、比較的低い融点、沸点を有する。金属とシクロペンタジエンとの熱反応によってメタロセンを合成できることは、例えば、J.Chem.Soc.632,(1952),S.A.Miller et al. に詳しく記載されている。 Metallocene is a compound consisting of a metal and a cyclopentadiene ring, represented by the general formula [M (C ₅ H ₅ ) ₂ ] (M = V, Cr, Fe, Co, Ni, Ru, Os) It has a very low melting point and boiling point. The ability to synthesize metallocenes by thermal reaction of a metal with cyclopentadiene is described in detail, for example, in J. Chem. Soc. 632, (1952), SAMiller et al.

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明では、基板上に、鉄、コバルト、ニッケルの群から選択される少なくとも一種の元素を含有した磁性層を形成する工程と、前記磁性層上に、前記磁性層の一部を露出する開口を有したマスクを形成する工程と、前記基板上にシクロペンタジエンを供給し、前記開口から露出する前記磁性層と前記シクロペンタジエンとによってメタロセンを生成し、前記メタロセンを排気する工程と、を備えたことを要旨とする。 In order to solve the above-mentioned problems, in the invention according to claim 1, a step of forming a magnetic layer containing at least one element selected from the group of iron, cobalt, and nickel on a substrate, Forming a mask having an opening exposing a part of the magnetic layer, supplying cyclopentadiene on the substrate, and generating metallocene by the magnetic layer and the cyclopentadiene exposed from the opening. And a step of exhausting the metallocene.

請求項１に記載の発明によれば、開口から露出する磁性層がメタロセンとして除去される。したがって、メタロセンを生成する磁性層のみを、選択的に除去させることができる、すなわち選択的にエッチングさせることができる。この結果、磁性層に対し、その磁気特性を損なうことなく、膜厚やサイズに応じた微細加工を施すことができる。ひいては、磁気デバイスの生産性を向上させることができる。 According to the first aspect of the present invention, the magnetic layer exposed from the opening is removed as metallocene. Therefore, only the magnetic layer that generates metallocene can be selectively removed, that is, selectively etched. As a result, the magnetic layer can be finely processed according to the film thickness and size without deteriorating its magnetic properties. As a result, the productivity of the magnetic device can be improved.

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の磁気デバイスの製造方法であって、基板上に、バナジウム、クロム、ルテニウム、オスミウムの群から選択される少なくとも一種の元素を含有した金属層をさらに形成する工程と、前記金属層上に、前記金属層の一部を露出する開口を有したマスクを形成する工程と、前記基板上にシクロペンタジエンを供給し、前記開口から露出する前記金属層と前記シクロペンタジエンとによってメタロセンを生成し、前記メタロセンを排気する工程と、を備えたことを要旨とする。 The invention according to claim 2 is the method for manufacturing the magnetic device according to claim 1, wherein the metal layer contains at least one element selected from the group of vanadium, chromium, ruthenium, and osmium on the substrate. Forming a mask having an opening exposing a part of the metal layer on the metal layer, supplying cyclopentadiene on the substrate, and exposing the metal exposed from the opening And a step of producing a metallocene by the layer and the cyclopentadiene and exhausting the metallocene.

請求項２に記載の発明によれば、開口から露出する金属層がメタロセンとして除去される。したがって、メタロセンを生成する金属層のみを、選択的に除去させることができる、すなわち選択的にエッチングさせることができる。この結果、磁気デバイスが磁性層と金属層の積層構造を呈する場合であっても、膜厚やサイズに応じた微細加工を施すことができる。 According to invention of Claim 2, the metal layer exposed from opening is removed as a metallocene. Therefore, only the metal layer that generates the metallocene can be selectively removed, that is, selectively etched. As a result, even if the magnetic device has a laminated structure of a magnetic layer and a metal layer, fine processing corresponding to the film thickness and size can be performed.

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の磁気デバイスの製造方法であって、前記メタロセンを排気する工程が、前記基板を１４０℃〜４００℃に昇温して前記基板上に前記シクロペンタジエンを供給することを要旨とする。 Invention of Claim 3 is a manufacturing method of the magnetic device of Claim 1 or 2, Comprising: The process which exhausts the said metallocene raises the said board | substrate to 140 to 400 degreeC, and on the said board | substrate The main point is to supply the cyclopentadiene.

請求項３に記載の発明によれば、より確実にメタロセンを排気させることができ、かつ、そのメタロセンの分解を抑制させることができる。したがって、磁気デバイスの生産性を、より確実に向上させることができる。 According to invention of Claim 3, metallocene can be exhausted more reliably and decomposition | disassembly of the metallocene can be suppressed. Therefore, the productivity of the magnetic device can be improved more reliably.

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１つに記載の磁気デバイスの製造方法であって、前記メタロセンを排気した後、前記基板の表面を水素プラズマと酸素プラズマの少なくともいずれか一方に晒して前記基板の表面を洗浄する工程をさらに備えたことを要旨とする。 Invention of Claim 4 is a manufacturing method of the magnetic device as described in any one of Claims 1-3, Comprising: After exhausting the said metallocene, the surface of the said board | substrate is made into at least hydrogen plasma and oxygen plasma. The gist of the present invention is that the method further comprises a step of cleaning the surface of the substrate by exposing to any one of them.

請求項４に記載の発明によれば、エッチングによる副生成物を除去させることができ、後続する処理工程を円滑に実行させることができる。ひいては、磁気デバイスの生産性を、さらに向上させることができる。 According to invention of Claim 4, the by-product by an etching can be removed, and the subsequent process process can be performed smoothly. As a result, the productivity of the magnetic device can be further improved.

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１つに記載の磁気デバイスの製造方法であって、前記メタロセンを排気した後、前記基板の表面を水素プラズマと酸素プラズマの少なくともいずれか一方に晒して前記基板の表面を洗浄する工程と、前記基板の表面を洗浄した後、前記基板上に再びシクロペンタジエンを供給して前記開口の残存物と前記シクロペンタジエンとによってメタロセンを生成し、前記メタロセンを排気する工程と、をさらに備えたことを要旨とする。 The invention according to claim 5 is the method for manufacturing a magnetic device according to any one of claims 1 to 4, wherein after exhausting the metallocene, the surface of the substrate is subjected to at least hydrogen plasma and oxygen plasma. A step of cleaning the surface of the substrate by exposing to either one, and after cleaning the surface of the substrate, supply cyclopentadiene to the substrate again to generate metallocene by the residue of the opening and the cyclopentadiene And a step of exhausting the metallocene.

請求項５に記載の発明によれば、開口から露出する磁性層または金属層の全てを、より確実に除去させることができ、磁気デバイスの生産性を、より確実に向上させることができる。 According to the fifth aspect of the present invention, all of the magnetic layer or metal layer exposed from the opening can be removed more reliably, and the productivity of the magnetic device can be improved more reliably.

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１つに記載の磁気デバイスの製造方法であって、前記マスクは、バナジウム、クロム、鉄、コバルト、ニッケル、ルテニウム、オスミウム以外からなる群から選択される少なくとも一種の元素を含有した金属層からなり、前記マスクを形成する工程が、前記開口に対応するレジストパターンを前記磁性層上に形成する工程と、前記レジストパターン上と前記磁性層上に前記金属層を形成する工程と、前記レジストパターンをリフトオフする工程と、を備えたことを要旨とする。 Invention of Claim 6 is a manufacturing method of the magnetic device as described in any one of Claims 1-5, Comprising: The said mask is from vanadium, chromium, iron, cobalt, nickel, ruthenium, and osmium. The step of forming the mask comprising a metal layer containing at least one element selected from the group consisting of: forming a resist pattern corresponding to the opening on the magnetic layer; and The gist of the invention is that the method includes the step of forming the metal layer on the magnetic layer and the step of lifting off the resist pattern.

請求項６に記載の発明によれば、メタロセンを生成させる工程において、マスクを安定させることができ、マスク下にある磁性層または金属層を確実に保護させることができる。ひいては、シクロペンタジエンを用いた磁性層のエッチングを、より安定した条件の下で行うことができる。 According to the sixth aspect of the present invention, in the step of generating metallocene, the mask can be stabilized and the magnetic layer or metal layer under the mask can be reliably protected. As a result, the etching of the magnetic layer using cyclopentadiene can be performed under more stable conditions.

上記課題を解決するため、請求項７に記載の発明では、磁気デバイスの製造装置であって、基板上に、鉄、コバルト、ニッケルの群から選択される少なくとも一種の元素を含有した磁性層と、を有し、前記基板上にシクロペンタジエンを供給する供給手段と、前記基板上からメタロセンを排気する排気手段と、前記供給手段を駆動し、前記磁性層上に形成されたマスクの開口から露出する前記磁性層と前記シクロペンタジエンとによってメタロセンを生成させ、前記排気手段を駆動し、前記メタロセンを排気させる制御手段と、を備えたことを要旨とする。 In order to solve the above-mentioned problem, in the invention according to claim 7, a magnetic device manufacturing apparatus comprising: a magnetic layer containing at least one element selected from the group consisting of iron, cobalt, and nickel on a substrate; And supplying means for supplying cyclopentadiene onto the substrate, exhaust means for exhausting metallocene from the substrate, driving the supply means, and being exposed from an opening of a mask formed on the magnetic layer And a control unit that generates metallocene with the magnetic layer and the cyclopentadiene, drives the exhaust unit, and exhausts the metallocene.

請求項７に記載の発明によれば、開口から露出する磁性層がメタロセンとして除去される。したがって、メタロセンを生成する磁性層のみを、選択的に除去させることができる、すなわち選択的にエッチングさせることができる。この結果、磁性層に対し、その磁気特性を損なうことなく、膜厚やサイズに応じた微細加工を施すことができる。ひいては、磁気デバイスの生産性を向上させることができる。 According to the seventh aspect of the present invention, the magnetic layer exposed from the opening is removed as metallocene. Therefore, only the magnetic layer that generates metallocene can be selectively removed, that is, selectively etched. As a result, the magnetic layer can be finely processed according to the film thickness and size without deteriorating its magnetic properties. As a result, the productivity of the magnetic device can be improved.

請求項８に記載の発明では、請求項７に記載の磁気デバイスの製造装置であって、前記磁気デバイスは、基板上に、バナジウム、クロム、ルテニウム、オスミウムの群から選択される少なくとも一種の元素を含有した金属層をさらに有し、前記制御手段は、前記供給手段を駆動し、前記金属層上に形成されたマスクの開口から露出する前記金属層と前記シクロペンタジエンとによってメタロセンを生成させ、前記排気手段を駆動し、前記メタロセンを排気させること、を要旨とする。 The invention according to claim 8 is the apparatus for manufacturing a magnetic device according to claim 7, wherein the magnetic device has at least one element selected from the group of vanadium, chromium, ruthenium, and osmium on the substrate. The control means drives the supply means to generate metallocene by the metal layer exposed from the opening of the mask formed on the metal layer and the cyclopentadiene, The gist is to drive the exhaust means to exhaust the metallocene.

請求項８に記載の発明によれば、開口から露出する金属層がメタロセンとして除去される。したがって、メタロセンを生成する金属層のみを、選択的に除去させることができる、すなわち選択的にエッチングさせることができる。この結果、磁気デバイスが磁性層と金属層の積層構造を有する場合であっても、その磁気特性を損なうことなく、膜厚やサイズに応じた微細加工を施すことができる。ひいては、磁気デバイスの生産性を向上させることができる。 According to invention of Claim 8, the metal layer exposed from opening is removed as a metallocene. Therefore, only the metal layer that generates the metallocene can be selectively removed, that is, selectively etched. As a result, even if the magnetic device has a laminated structure of a magnetic layer and a metal layer, fine processing corresponding to the film thickness and size can be performed without impairing the magnetic characteristics. As a result, the productivity of the magnetic device can be improved.

請求項９に記載の発明では、請求項７又は８に記載の磁気デバイスの製造装置であって、前記基板を載置し、前記基板を１４０℃〜４００℃に加熱する加熱手段を備え、前記制御手段が、前記供給手段と前記加熱手段を駆動し、前記基板を１４０℃〜４００℃に昇温して前記開口から露出する前記磁性層と前記シクロペンタジエンとによってメタロセンを生成させ、前記排気手段と前記加熱手段を駆動し、前記基板を１４０℃〜４００℃に昇温して前記メタロセンを排気させること、を要旨とする。 The invention according to claim 9 is the apparatus for manufacturing a magnetic device according to claim 7 or 8, comprising a heating means for placing the substrate and heating the substrate to 140 ° C. to 400 ° C., The control means drives the supply means and the heating means, raises the temperature of the substrate to 140 ° C. to 400 ° C., generates metallocene by the magnetic layer exposed from the opening and the cyclopentadiene, and exhausts the exhaust means And the heating means is driven to raise the temperature of the substrate to 140 ° C. to 400 ° C. to exhaust the metallocene.

請求項９に記載の磁気デバイスの製造装置によれば、より確実にメタロセンを排気させることができ、かつ、そのメタロセンの分解を抑制させることができる。したがって、磁気デバイスの生産性を、より確実に向上させることができる。 According to the magnetic device manufacturing apparatus of the ninth aspect, the metallocene can be exhausted more reliably and the decomposition of the metallocene can be suppressed. Therefore, the productivity of the magnetic device can be improved more reliably.

請求項１０に記載の発明は、請求項７〜９のいずれか１つに記載の磁気デバイスの製造装置であって、水素プラズマと酸素プラズマの少なくともいずれか一方を生成するプラズマ生成手段を備え、前記制御手段が、前記メタロセンを排気させた後に前記プラズマ生成手段を駆動し、前記基板の表面を前記水素プラズマと前記酸素プラズマの少なくともいずれか一方に晒して前記基板の表面を洗浄すること、を要旨とする。 Invention of Claim 10 is a manufacturing device of the magnetic device as described in any one of Claims 7-9, Comprising: The plasma production | generation means which produces | generates at least any one of hydrogen plasma and oxygen plasma is provided, The control means drives the plasma generation means after exhausting the metallocene, and exposes the surface of the substrate to at least one of the hydrogen plasma and the oxygen plasma to clean the surface of the substrate. The gist.

請求項１０に記載の発明によれば、エッチングによる副生成物を除去させることができ、後続する処理工程を円滑に実行させることができる。ひいては、磁気デバイスの生産性を、さらに向上させることができる。 According to the tenth aspect of the present invention, by-products due to etching can be removed, and subsequent processing steps can be executed smoothly. As a result, the productivity of the magnetic device can be further improved.

請求項１１に記載の発明は、請求項７〜９のいずれか１つに記載の磁気デバイスの製造装置であって、水素プラズマと酸素プラズマの少なくともいずれか一方を生成するプラズマ生成手段を備え、前記制御手段が、前記メタロセンを排気させた後に前記プラズマ生成手段を駆動し、前記基板の表面を前記水素プラズマと前記酸素プラズマの少なくともいずれか一方に晒して前記基板の表面を洗浄し、前記供給手段を再び駆動し、前記開口の残存物と前記シクロペンタジエンとによってメタロセンを生成させ、前記排気手段を再び駆動し、前記メタロセンを排気させることを要旨とする。 Invention of Claim 11 is a manufacturing apparatus of the magnetic device as described in any one of Claims 7-9, Comprising: The plasma production | generation means which produces | generates at least any one of hydrogen plasma and oxygen plasma is provided, The control means drives the plasma generating means after exhausting the metallocene, exposes the surface of the substrate to at least one of the hydrogen plasma and the oxygen plasma, cleans the surface of the substrate, and supplies the supply The gist is to drive the means again to generate metallocene with the residue of the opening and the cyclopentadiene, and to drive the exhaust means again to exhaust the metallocene.

請求項１１に記載の発明によれば、開口から露出する磁性層の全てを、より確実に除去させることができ、磁気デバイスの生産性を、より確実に向上させることができる。 According to the eleventh aspect of the present invention, all of the magnetic layer exposed from the opening can be more reliably removed, and the productivity of the magnetic device can be more reliably improved.

上記したように、本発明によれば、磁性薄膜の選択的なエッチングを可能にして生産性を向上させた磁気デバイスの製造方法及び磁気デバイスの製造装置を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a magnetic device manufacturing method and a magnetic device manufacturing apparatus capable of selectively etching a magnetic thin film and improving productivity.

以下、本発明を具体化した一実施形態について説明する。まず、磁気デバイスの製造装置としてのエッチングシステム１０について説明する。図１は、エッチングシステム１０を模式的に示す平面図である。 Hereinafter, an embodiment embodying the present invention will be described. First, an etching system 10 as a magnetic device manufacturing apparatus will be described. FIG. 1 is a plan view schematically showing the etching system 10.

（磁気デバイスの製造装置）
図１において、エッチングシステム１０は、ロードロックチャンバ（以下単に、ＬＬチャンバ）１１と、ＬＬチャンバ１１に連結された搬送チャンバ１２とを有する。また、エッチングシステム１０は、搬送チャンバ１２に連結された２つのチャンバ、すなわちエッチングチャンバ１３と、洗浄チャンバ１４とを有する。 (Magnetic device manufacturing equipment)
In FIG. 1, the etching system 10 includes a load lock chamber (hereinafter simply referred to as LL chamber) 11 and a transfer chamber 12 connected to the LL chamber 11. The etching system 10 includes two chambers connected to the transfer chamber 12, that is, an etching chamber 13 and a cleaning chamber 14.

ＬＬチャンバ１１は、減圧可能な内部空間（以下単に、収容室１１ｓという。）を有し
、カセットＣに収容された複数の基板Ｓを搬出及び搬入可能にする。基板Ｓとしては、例えばシリコン基板やセラミック基板などを用いることができる。基板Ｓの表面には、鉄（Fe ）、コバルト（Co ）、ニッケル（Ni ）のからなる群から選択される少なくともいず
れか一種の元素を含有した磁性層が形成されている。磁性層は、選択された単一材料からなる単層構造、積層構造であってもよく、選択された異なる磁性材料からなる積層体であってもよい。ＬＬチャンバ１１は、基板Ｓのエッチング処理を開始するとき、収容室１１ｓを減圧し、収容する複数の基板Ｓをそれぞれ搬送チャンバ１２に搬出可能にする。ＬＬチャンバ１１は、基板Ｓのエッチング処理を終了するとき、収容室１１ｓを大気開放し、収容する基板Ｓをエッチングシステム１０の外部へ搬出可能にする。 The LL chamber 11 has an internal space that can be decompressed (hereinafter simply referred to as a storage chamber 11s), and allows a plurality of substrates S stored in the cassette C to be unloaded and loaded. As the substrate S, for example, a silicon substrate or a ceramic substrate can be used. On the surface of the substrate S, a magnetic layer containing at least any one element selected from the group consisting of iron (Fe), cobalt (Co), and nickel (Ni) is formed. The magnetic layer may have a single layer structure or a laminated structure made of a selected single material, or a laminated body made of different selected magnetic materials. When the etching process of the substrate S is started, the LL chamber 11 depressurizes the storage chamber 11s so that the plurality of substrates S to be stored can be carried out to the transfer chamber 12, respectively. When the etching process for the substrate S is completed, the LL chamber 11 opens the accommodation chamber 11 s to the atmosphere so that the contained substrate S can be carried out of the etching system 10.

搬送チャンバ１２は、収容室１１ｓと連通可能な内部空間（以下単に、搬送室１２ｓという。）を有し、基板Ｓを搬送するための搬送ロボット１２ｂを搬送室１２ｓに搭載している。搬送ロボット１２ｂは、基板Ｓのエッチング処理を開始するとき、エッチング処理前の基板ＳをＬＬチャンバ１１から搬送チャンバ１２に搬入する。搬送ロボット１２ｂは、搬入した基板Ｓを図１における反時計回りの順に、すなわち、エッチングチャンバ１３、洗浄チャンバ１４の順に搬送し、基板Ｓを大気に晒すことなく、基板Ｓのエッチング処理を連続的に実行させる。搬送ロボット１２ｂは、基板Ｓのエッチング処理を終了するとき、エッチング処理後の基板Ｓを搬送チャンバ１２からＬＬチャンバ１１へ搬出する。 The transfer chamber 12 has an internal space (hereinafter simply referred to as a transfer chamber 12s) that can communicate with the storage chamber 11s, and a transfer robot 12b for transferring the substrate S is mounted on the transfer chamber 12s. When starting the etching process for the substrate S, the transfer robot 12 b loads the substrate S before the etching process from the LL chamber 11 into the transfer chamber 12. The transport robot 12b transports the loaded substrates S in the counterclockwise order in FIG. 1, that is, in the order of the etching chamber 13 and the cleaning chamber 14, and continuously performs the etching process of the substrates S without exposing the substrates S to the atmosphere. To run. When finishing the etching process for the substrate S, the transfer robot 12 b carries the substrate S after the etching process from the transfer chamber 12 to the LL chamber 11.

図２において、エッチングチャンバ１３は、チャンバ本体２１と、チャンバ本体２１に内設された減圧可能な内部空間（以下単に、エッチング室１３ｓという。）を有する。
チャンバ本体２１には、供給配管２１ａが接続され、その供給配管２１ａを介してエッチングガス供給部２２が接続されている。エッチングガス供給部２２は、磁性層をエッチングさせるためのエッチングガスを供給する。エッチングガスとしては、シクロペンタジエン（以下単に、ＣＰＤという。）、またはＣＰＤを円滑に搬送させるために、ＣＰＤとキャリアガス（例えば、ヘリウムや窒素などの不活性ガス）とを混合したものを用いることができる。すなわち、エッチングガスは、鉄（Fe ）、コバルト（Co ）、ニッケル（Ni
）に配位して揮発可能なメタロセンを生成するものであればよい。 In FIG. 2, the etching chamber 13 has a chamber main body 21 and an internal space (hereinafter simply referred to as an etching chamber 13 s) provided in the chamber main body 21 that can be decompressed.
A supply pipe 21a is connected to the chamber body 21, and an etching gas supply unit 22 is connected via the supply pipe 21a. The etching gas supply unit 22 supplies an etching gas for etching the magnetic layer. As an etching gas, cyclopentadiene (hereinafter simply referred to as CPD) or a mixture of CPD and a carrier gas (for example, an inert gas such as helium or nitrogen) is used to smoothly transport CPD. Can do. That is, the etching gas is iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni
Any metal that can be coordinated to volatile metallocene to produce a volatile metallocene.

チャンバ本体２１には、排気配管２１ｂが接続され、その排気配管２１ｂを介して排気ポンプ２３に接続されている。排気ポンプ２３は、例えばドライポンプによって構成され、エッチング室１３ｓに供給されるエッチングガスを排気し、エッチング室１３ｓを所定の圧力値に減圧させる。 An exhaust pipe 21b is connected to the chamber body 21, and is connected to an exhaust pump 23 via the exhaust pipe 21b. The exhaust pump 23 is configured by, for example, a dry pump, exhausts the etching gas supplied to the etching chamber 13s, and depressurizes the etching chamber 13s to a predetermined pressure value.

エッチング室１３ｓには、基板Ｓを載置するためのエッチングステージ２４が配設されている。エッチングステージ２４は、搬送チャンバ１２から搬入される基板Ｓを搬出可能に載置し、基板Ｓをエッチング室１３ｓの所定の位置に位置決め固定する。エッチングステージ２４は、基板Ｓを加熱可能にするヒータ２４Ｈ（例えば、抵抗加熱ヒータ）を搭載し、ヒータ電源２５からの電力を受けて、基板Ｓを昇温させる。昇温される基板Ｓの温度は、メタロセンを揮発可能にする温度であって、好ましくは１４０℃〜４００℃であり、より好ましくは３００℃である。これによって、基板Ｓは、常圧あるいは減圧空間でメタロセンを十分に揮発させて排気させることができ、かつ、そのメタロセンの分解を抑制させることができる。 An etching stage 24 for placing the substrate S is disposed in the etching chamber 13s. The etching stage 24 places the substrate S loaded from the transfer chamber 12 so that it can be unloaded, and positions and fixes the substrate S at a predetermined position in the etching chamber 13s. The etching stage 24 is equipped with a heater 24H (for example, a resistance heater) that can heat the substrate S, and receives power from the heater power supply 25 to raise the temperature of the substrate S. The temperature of the substrate S to be raised is a temperature at which the metallocene can be volatilized, and is preferably 140 ° C. to 400 ° C., more preferably 300 ° C. As a result, the substrate S can be exhausted by sufficiently volatilizing the metallocene in a normal pressure or reduced pressure space, and decomposition of the metallocene can be suppressed.

供給配管２１ａとエッチングステージ２４との間には、シャワーヘッド２６が配設されている。シャワーヘッド２６は、供給配管２１ａから供給されるエッチングガスを基板Ｓの面方向に分散させ、エッチングガスを基板Ｓの上面に向けて均等に供給する。 A shower head 26 is disposed between the supply pipe 21 a and the etching stage 24. The shower head 26 disperses the etching gas supplied from the supply pipe 21 a in the surface direction of the substrate S and supplies the etching gas evenly toward the upper surface of the substrate S.

エッチングガス供給部２２がエッチングガスを供給するとき、エッチングガスは、供給配管２１ａ及びシャワーヘッド２６を通してエッチング室１３ｓに導入され、エッチング
ステージ２４に載置された基板Ｓの表面に到達する。 When the etching gas supply unit 22 supplies the etching gas, the etching gas is introduced into the etching chamber 13 s through the supply pipe 21 a and the shower head 26 and reaches the surface of the substrate S placed on the etching stage 24.

この際、基板Ｓの表面に到達するエッチングガスは、露出する磁性層との間の熱反応によって磁性層の遷移金属元素に配位して、揮発可能なメタロセンを生成する。そして、エッチングガスは、露出する磁性層の領域をメタロセンとして排気させてエッチングする。しかも、エッチングガスは、磁性層の遷移金属元素にのみ配位するため、磁性層の下地の状態を維持させ、磁性層のみを選択的にエッチングさせる。 At this time, the etching gas that reaches the surface of the substrate S is coordinated to the transition metal element of the magnetic layer by a thermal reaction with the exposed magnetic layer to generate a volatile metallocene. Then, the etching gas is etched by exhausting the exposed region of the magnetic layer as metallocene. Moreover, since the etching gas is coordinated only to the transition metal element of the magnetic layer, the underlying state of the magnetic layer is maintained and only the magnetic layer is selectively etched.

このシクロペンタジエンによるエッチング量は、磁性層のシート抵抗値から確認できる。例えば、エッチングの前後において、エッチングガスの供給された領域を挟む磁性層のシート抵抗値を比較し、そのシート抵抗値の増加によって、エッチング量を確認することができる。 The etching amount by cyclopentadiene can be confirmed from the sheet resistance value of the magnetic layer. For example, before and after etching, the sheet resistance values of the magnetic layers sandwiching the region supplied with the etching gas are compared, and the amount of etching can be confirmed by increasing the sheet resistance value.

なお、基板Ｓの温度が高い場合、基板Ｓの表面に到達するシクロペンタジエンの一部は、その熱分解反応を開始させ、基板Ｓの表面に有機系の副生成物を付着させる。
図３において、洗浄チャンバ１４は、チャンバ本体３１と、チャンバ本体３１に内設された減圧可能な内部空間（以下単に、洗浄室１４ｓという。）を有する。 When the temperature of the substrate S is high, a part of cyclopentadiene that reaches the surface of the substrate S starts its thermal decomposition reaction, and an organic by-product is attached to the surface of the substrate S.
In FIG. 3, the cleaning chamber 14 includes a chamber main body 31 and an internal space (hereinafter simply referred to as a cleaning chamber 14 s) provided in the chamber main body 31 that can be decompressed.

チャンバ本体３１には、供給配管３１ａが接続され、その供給配管３１ａを介して洗浄ガス供給部３２が接続されている。洗浄ガス供給部３２は、基板Ｓの表面に形成された副生成物（有機物）を分解除去し、基板Ｓの表面を洗浄させるための洗浄ガスを供給する。洗浄ガスとしては、例えば水素、酸素、水素と酸素の混合ガス、または、これらのガスのプラズマ状態を安定させるためのために、これらのガスにアンモニア、アルゴンなどを混合したものを用いることができる。 A supply pipe 31a is connected to the chamber body 31, and a cleaning gas supply unit 32 is connected via the supply pipe 31a. The cleaning gas supply unit 32 decomposes and removes by-products (organic substances) formed on the surface of the substrate S, and supplies a cleaning gas for cleaning the surface of the substrate S. As the cleaning gas, for example, hydrogen, oxygen, a mixed gas of hydrogen and oxygen, or a mixture of these gases with ammonia, argon or the like can be used to stabilize the plasma state of these gases. .

チャンバ本体３１には、排気配管３１ｂが接続され、その排気配管３１ｂを介して排気ポンプ３３が接続されている。排気ポンプ３３は、例えばドライポンプによって構成され、洗浄室１４ｓに供給される洗浄ガスや洗浄室１４ｓで生成されるメタロセンを排気し、洗浄室１４ｓを所定の圧力値に減圧させる。 An exhaust pipe 31b is connected to the chamber body 31, and an exhaust pump 33 is connected through the exhaust pipe 31b. The exhaust pump 33 is constituted by, for example, a dry pump, exhausts the cleaning gas supplied to the cleaning chamber 14s and the metallocene generated in the cleaning chamber 14s, and depressurizes the cleaning chamber 14s to a predetermined pressure value.

洗浄室１４ｓには、基板Ｓを載置するための洗浄ステージ３４が配設されている。洗浄ステージ３４は、搬送チャンバ１２から搬入される基板Ｓを搬出可能に載置し、基板Ｓを洗浄室１４ｓの所定の位置に位置決め固定する。洗浄ステージ３４は、基板Ｓを加熱可能にするヒータ３４Ｈ（例えば、抵抗加熱ヒータ）を搭載し、ヒータ電源３５が供給する電力を受けて基板Ｓを所定の温度に昇温させる。ヒータ３４Ｈは、副生成物の除去と基板Ｓの洗浄とを促進させるために、基板Ｓを所定の温度に加熱する。なお、プラズマ化した洗浄ガスによって副生成物を十分に除去・洗浄可能な場合には、ヒータ３４Ｈを除いた構成であってもよい。 A cleaning stage 34 for placing the substrate S is disposed in the cleaning chamber 14s. The cleaning stage 34 places the substrate S carried in from the transfer chamber 12 so as to be able to be carried out, and positions and fixes the substrate S at a predetermined position in the cleaning chamber 14s. The cleaning stage 34 is equipped with a heater 34H (for example, a resistance heater) that can heat the substrate S, and receives the power supplied from the heater power source 35 to raise the temperature of the substrate S to a predetermined temperature. The heater 34H heats the substrate S to a predetermined temperature in order to promote the removal of by-products and the cleaning of the substrate S. In the case where the by-product can be sufficiently removed and cleaned by the plasma cleaning gas, the heater 34H may be omitted.

洗浄室１４ｓであって、供給配管３１ａと洗浄ステージ３４との間には、シャワーヘッド３６が配設されている。シャワーヘッド３６は、供給配管３１ａから供給される洗浄ガスを基板Ｓの面方向に分散させて、基板Ｓの上方から洗浄ガスを均等に供給させる。シャワーヘッド３６には、高周波電源３７が接続されて、その高周波電源３７から所定の高周波（例えば１３．５６ＭＨｚの高周波）が供給させる。高周波電源３７は、洗浄ガス供給部３２が洗浄ガスを供給するとき、シャワーヘッド３６と洗浄ステージ３４との間の洗浄ガスに高周波を供給し、洗浄ガスを励起させて活性化させる（プラズマ化させる）。 A shower head 36 is disposed between the supply pipe 31a and the cleaning stage 34 in the cleaning chamber 14s. The shower head 36 disperses the cleaning gas supplied from the supply pipe 31 a in the surface direction of the substrate S, and supplies the cleaning gas evenly from above the substrate S. A high frequency power source 37 is connected to the shower head 36, and a predetermined high frequency (for example, a high frequency of 13.56 MHz) is supplied from the high frequency power source 37. When the cleaning gas supply unit 32 supplies the cleaning gas, the high frequency power supply 37 supplies a high frequency to the cleaning gas between the shower head 36 and the cleaning stage 34 to excite and activate the cleaning gas (to make it into plasma). ).

この際、プラズマ化した洗浄ガスは、洗浄ステージ３４に載置された基板Ｓの表面に到達し、基板Ｓに生成された有機系の副生成物を分解する。そして、プラズマ化した洗浄ガスは、基板Ｓの表面から有機系の副生成物を除去し、基板Ｓの表面を洗浄する。 At this time, the plasmaized cleaning gas reaches the surface of the substrate S placed on the cleaning stage 34 and decomposes organic by-products generated on the substrate S. The plasmaized cleaning gas removes organic by-products from the surface of the substrate S and cleans the surface of the substrate S.

次に、エッチングシステム１０の電気的構成について以下に説明する。図４は、エッチングシステム１０の電気的構成を示す電気ブロック回路図である。
図４において、制御装置４０は、エッチングシステム１０に各種の処理動作、例えば、搬送チャンバ１２に基板Ｓの搬送処理、エッチングチャンバ１３にエッチング処理、洗浄チャンバ１４に洗浄処理を実行させるものである。制御装置４０は、各種の信号を入力するための入力Ｉ／Ｆ４０Ａと、各種の演算処理を実行するためのＣＰＵなどからなる演算部４０Ｂとを有する。また、制御装置４０は、各種のデータや各種の制御プログラムを格納するための記憶部４０Ｃと、各種の信号を出力するための出力Ｉ／Ｆ４０Ｄとを有する。 Next, the electrical configuration of the etching system 10 will be described below. FIG. 4 is an electric block circuit diagram showing an electrical configuration of the etching system 10.
In FIG. 4, the control device 40 causes the etching system 10 to perform various processing operations, for example, transfer processing of the substrate S to the transfer chamber 12, etching processing to the etching chamber 13, and cleaning processing to the cleaning chamber 14. The control device 40 includes an input I / F 40A for inputting various signals, and a calculation unit 40B including a CPU for executing various calculation processes. Further, the control device 40 includes a storage unit 40C for storing various data and various control programs, and an output I / F 40D for outputting various signals.

制御装置４０は、入力Ｉ／Ｆ４０Ａを介して、入力部４１Ａと、ＬＬチャンバ検出部４２Ａと、搬送チャンバ検出部４３Ａと、エッチングチャンバ検出部４４Ａと、洗浄チャンバ検出部４５Ａとが接続されている。 In the control device 40, an input unit 41A, an LL chamber detection unit 42A, a transfer chamber detection unit 43A, an etching chamber detection unit 44A, and a cleaning chamber detection unit 45A are connected via an input I / F 40A. .

入力部４１Ａは、起動スイッチや停止スイッチなどの各種の操作スイッチを有し、エッチングシステム１０が各種の処理動作に利用するためのデータを制御装置４０に入力する。例えば、入力部４１Ａは、エッチングを実行するための各種のパタメータ、すなわちエッチングガスの流量、エッチング室１３ｓの圧力、基板Ｓの温度、プロセス時間などを制御装置４０に入力する。また、入力部４１Ａは、洗浄処理を実行するため各種のパラメータ、すなわち洗浄ガスの流量、洗浄室１４ｓの圧力、基板Ｓの温度、プロセス時間などを制御装置４０に入力する。さらにまた、入力部４１Ａは、エッチング処理及び洗浄処理の回数に関するデータを制御装置４０に入力する。 The input unit 41A has various operation switches such as a start switch and a stop switch, and inputs data to be used by the etching system 10 for various processing operations to the control device 40. For example, the input unit 41A inputs various parameters for performing etching, that is, the flow rate of the etching gas, the pressure in the etching chamber 13s, the temperature of the substrate S, the process time, and the like to the control device 40. Further, the input unit 41A inputs various parameters, that is, the flow rate of the cleaning gas, the pressure of the cleaning chamber 14s, the temperature of the substrate S, the process time, and the like, to execute the cleaning process. Furthermore, the input unit 41 A inputs data related to the number of etching processes and cleaning processes to the control device 40.

なお、エッチング処理及び洗浄処理を、ＣＰＤ処理という。また、磁性層をエッチングするために予め基板Ｓごとに規定されたＣＰＤ処理の回数を、目標処理回数Ｎｐという。また、基板Ｓごとに実行されたＣＰＤ処理の回数を、実処理回数Ｎａという。 The etching process and the cleaning process are referred to as CPD process. The number of CPD processes defined in advance for each substrate S in order to etch the magnetic layer is referred to as a target process number Np. Further, the number of CPD processes executed for each substrate S is referred to as an actual processing number Na.

制御装置４０は、入力部４１Ａから入力される各種のパラメータや目標処理回数Ｎｐに関するデータを受信し、各種のパラメータや目標処理回数Ｎｐに対応する条件の下で各種の処理動作を実行させる。 The control device 40 receives data related to various parameters and target processing times Np input from the input unit 41A, and executes various processing operations under conditions corresponding to the various parameters and target processing times Np.

ＬＬチャンバ検出部４２Ａは、ＬＬチャンバ１１の状態を検出し、その検出結果を制御装置４０に入力する。ＬＬチャンバ検出部４２Ａは、例えば、収容室１１ｓの圧力値を検出し、同圧力値に関する検出信号を制御装置４０に入力する。搬送チャンバ検出部４３Ａは、搬送チャンバ１２の状態を検出し、その検出結果を制御装置４０に入力する。搬送チャンバ検出部４３Ａは、例えば、搬送ロボット１２ｂのアーム位置を検出し、基板Ｓの搬送位置に関する検出信号を制御装置４０に入力する。 The LL chamber detection unit 42 A detects the state of the LL chamber 11 and inputs the detection result to the control device 40. For example, the LL chamber detection unit 42 A detects a pressure value in the storage chamber 11 s and inputs a detection signal related to the pressure value to the control device 40. The transfer chamber detection unit 43 A detects the state of the transfer chamber 12 and inputs the detection result to the control device 40. The transfer chamber detection unit 43A detects, for example, the arm position of the transfer robot 12b and inputs a detection signal related to the transfer position of the substrate S to the control device 40.

エッチングチャンバ検出部４４Ａは、エッチングチャンバ１３の状態を検出し、その検出結果を制御装置４０に入力する。エッチングチャンバ検出部４４Ａは、例えば、エッチング室１３ｓの実圧力、エッチングガスの実流量、基板Ｓの実温度、プロセス時間などを検出し、これらのパラメータに関する検出信号を制御装置４０に入力する。洗浄チャンバ検出部４５Ａは、洗浄チャンバ１４の状態を検出し、その検出結果を制御装置４０に入力する。洗浄チャンバ検出部４５Ａは、例えば、洗浄室１４ｓの実圧力、洗浄ガスの実流量、基板Ｓの実温度、プロセス時間、高周波電源３７の実出力値などを検出し、これらのパラメータに関する検出信号を制御装置４０に入力する。 The etching chamber detection unit 44 A detects the state of the etching chamber 13 and inputs the detection result to the control device 40. The etching chamber detection unit 44A detects, for example, the actual pressure in the etching chamber 13s, the actual flow rate of the etching gas, the actual temperature of the substrate S, the process time, and the like, and inputs detection signals related to these parameters to the control device 40. The cleaning chamber detection unit 45 A detects the state of the cleaning chamber 14 and inputs the detection result to the control device 40. The cleaning chamber detection unit 45A detects, for example, the actual pressure in the cleaning chamber 14s, the actual flow rate of the cleaning gas, the actual temperature of the substrate S, the process time, the actual output value of the high-frequency power source 37, and the like, and outputs detection signals regarding these parameters. Input to the controller 40.

制御装置４０は、出力Ｉ／Ｆ４０Ｄを介して、出力部４１Ｂと、ＬＬチャンバ駆動部４２Ｂと、搬送チャンバ駆動部４３Ｂと、エッチングチャンバ駆動部４４Ｂと、洗浄チャン
バ駆動部４５Ｂとが接続されている。出力部４１Ｂは、液晶ディスプレイなどの各種表示装置を有し、エッチングシステム１０の処理状況に関するデータを出力する。 In the control device 40, an output unit 41B, an LL chamber driving unit 42B, a transfer chamber driving unit 43B, an etching chamber driving unit 44B, and a cleaning chamber driving unit 45B are connected via an output I / F 40D. . The output unit 41 B has various display devices such as a liquid crystal display, and outputs data related to the processing status of the etching system 10.

制御装置４０は、ＬＬチャンバ検出部４２Ａから入力される検出信号を利用し、ＬＬチャンバ駆動部４２Ｂに対応する駆動制御信号をＬＬチャンバ駆動部４２Ｂに出力する。ＬＬチャンバ駆動部４２Ｂは、制御装置４０からの駆動制御信号に応答し、収容室１１ｓを減圧あるいは大気開放して基板Ｓの搬入あるいは搬出を可能にする。 The control device 40 uses the detection signal input from the LL chamber detection unit 42A and outputs a drive control signal corresponding to the LL chamber drive unit 42B to the LL chamber drive unit 42B. In response to the drive control signal from the control device 40, the LL chamber drive unit 42B allows the substrate S to be loaded or unloaded by reducing the pressure or opening the storage chamber 11s to the atmosphere.

制御装置４０は、搬送チャンバ検出部４３Ａから入力される検出信号を利用し、搬送チャンバ検出部４３Ａに対応する駆動制御信号を搬送チャンバ駆動部４３Ｂに出力する。搬送チャンバ駆動部４３Ｂは、制御装置４０からの駆動制御信号に応答し、エッチング処理プログラムに従って、基板ＳをＬＬチャンバ１１、搬送チャンバ１２、エッチングチャンバ１３、洗浄チャンバ１４の順序で搬送する。また、搬送チャンバ駆動部４３Ｂは、エッチングチャンバ１３と洗浄チャンバ１４との間において、目標処理回数Ｎｐの回数分だけ、基板Ｓの搬送処理を繰り返す。 The control device 40 uses the detection signal input from the transfer chamber detection unit 43A and outputs a drive control signal corresponding to the transfer chamber detection unit 43A to the transfer chamber drive unit 43B. In response to the drive control signal from the control device 40, the transfer chamber drive unit 43B transfers the substrate S in the order of the LL chamber 11, the transfer chamber 12, the etching chamber 13, and the cleaning chamber 14 in accordance with the etching processing program. Further, the transfer chamber driving unit 43B repeats the transfer process of the substrate S between the etching chamber 13 and the cleaning chamber 14 as many times as the target process number Np.

制御装置４０は、エッチングチャンバ検出部４４Ａから入力される検出信号を利用し、エッチングチャンバ１３に対応する駆動制御信号をエッチングチャンバ駆動部４４Ｂに出力する。エッチングチャンバ駆動部４４Ｂは、制御装置４０からの駆動制御信号に応答し、入力部４１Ａから入力されたエッチング条件の下でエッチングを実行する。 The control device 40 uses the detection signal input from the etching chamber detection unit 44A and outputs a drive control signal corresponding to the etching chamber 13 to the etching chamber driving unit 44B. In response to the drive control signal from the control device 40, the etching chamber driving unit 44B performs etching under the etching conditions input from the input unit 41A.

制御装置４０は、洗浄チャンバ検出部４５Ａから入力される検出信号を利用し、洗浄チャンバ駆動部４５Ｂに対応する駆動制御信号を洗浄チャンバ駆動部４５Ｂに出力する。洗浄チャンバ駆動部４５Ｂは、制御装置４０からの駆動制御信号に応答し、入力部４１Ａから入力された洗浄条件の下で洗浄処理を実行する。 The control device 40 uses the detection signal input from the cleaning chamber detection unit 45A and outputs a drive control signal corresponding to the cleaning chamber drive unit 45B to the cleaning chamber drive unit 45B. In response to the drive control signal from the control device 40, the cleaning chamber drive unit 45B executes a cleaning process under the cleaning conditions input from the input unit 41A.

（磁気デバイスの製造方法）
次に、磁気デバイスの製造方法について以下に説明する。図５〜図７は、それぞれ磁気デバイスの製造方法を示すフローチャートであり、図８〜図１０は、それぞれ磁気デバイスの製造工程を示す工程図である。 (Magnetic device manufacturing method)
Next, a method for manufacturing a magnetic device will be described below. 5 to 7 are flowcharts showing a method of manufacturing a magnetic device, and FIGS. 8 to 10 are process diagrams showing manufacturing steps of the magnetic device.

図５において、まず、磁気デバイスの製造方法は、基板Ｓ上に磁性層を形成する（ステップＳ１１）。すなわち、図８（ａ）に示すように、基板Ｓ上に、所望の磁気デバイスに応じた下地層５０を形成し、その下地層５０の上側に、スパッタリング法を用いた磁性層５１を形成する。下地層５０には、例えば、ＣＶＤ法を用いたシリコン酸化膜からなる層間絶縁層や、スパッタリング法を用いたアルミニウム膜からなる配線層などを用いることができる。磁性層５１には、鉄（Fe ）、コバルト（Co ）、ニッケル（Ni ）からなる群
から選択される少なくともいずれか一種の元素を含有した単層、あるいは多層構造の磁性体を用いることができる。 In FIG. 5, first, in the method for manufacturing a magnetic device, a magnetic layer is formed on a substrate S (step S11). That is, as shown in FIG. 8A, a base layer 50 corresponding to a desired magnetic device is formed on a substrate S, and a magnetic layer 51 using a sputtering method is formed above the base layer 50. . As the underlayer 50, for example, an interlayer insulating layer made of a silicon oxide film using a CVD method, a wiring layer made of an aluminum film using a sputtering method, or the like can be used. For the magnetic layer 51, a single layer containing at least one element selected from the group consisting of iron (Fe), cobalt (Co), and nickel (Ni), or a magnetic material having a multilayer structure can be used. .

図５において、磁性層５１を形成すると、磁性層５１上に所望のパターンに対応するマスクパターン５２を形成する（ステップＳ１２）。すなわち、図８（ｂ）に示すように、磁性層５１上に、エッチングの対象領域のみを露出させたマスクパターン５２を形成する。ここで、エッチングの対象領域を、エッチング領域５１Ｅという。 In FIG. 5, when the magnetic layer 51 is formed, a mask pattern 52 corresponding to a desired pattern is formed on the magnetic layer 51 (step S12). That is, as shown in FIG. 8B, a mask pattern 52 is formed on the magnetic layer 51 to expose only the etching target region. Here, the etching target region is referred to as an etching region 51E.

マスクパターン５２には、例えば、バナジウム、クロム、鉄、コバルト、ニッケル、ルテニウム、オスミウム以外からなる群から選択される少なくとも一種の元素を含有した金属層、例えば、アルミニウム（Al ）、チタン（Ti ）、銅（Cu ）、銀（Ag ）、タンタル（Ta ）、金（Au ）が挙げられる。また、酸化アルミニウム（Al2O3 ）、窒化シリコン(Si3N4)、酸化シリコン（SiO2 ）、酸化マグネシウム（MgO ）からなる絶縁層などを用いる
ことができる。すなわち、マスクパターン５２は、ＣＰＤ処理において、エッチングガスに対して不活性な材料であって、かつ、磁性層５１との境界に合金層を形成しない材料であればよい。 The mask pattern 52 includes, for example, a metal layer containing at least one element selected from the group consisting of vanadium, chromium, iron, cobalt, nickel, ruthenium, and osmium, such as aluminum (Al 2) and titanium (Ti 2). , Copper (Cu), silver (Ag), tantalum (Ta), and gold (Au). Further, an insulating layer made of aluminum oxide (Al2O3), silicon nitride (Si3N4), silicon oxide (SiO2), magnesium oxide (MgO), or the like can be used. That is, the mask pattern 52 may be a material that is inert to the etching gas and does not form an alloy layer at the boundary with the magnetic layer 51 in the CPD process.

マスクパターン５２の形成方法としては、例えば、リフトオフ法を用いることが好ましい。すなわち、図６において、マスクパターン５２の形成方法は、まず、磁性層５１上にレジストマスクＲＭを形成する（ステップＳ２１）。レジストマスクＲＭは、フォトリソグラフィ法を用いた感光性樹脂などからなるパターンであって、図９（ａ）に示すように、磁性層５１のエッチング領域５１Ｅに対応したサイズに形成される。 As a method for forming the mask pattern 52, for example, a lift-off method is preferably used. That is, in FIG. 6, the formation method of the mask pattern 52 first forms a resist mask RM on the magnetic layer 51 (step S21). The resist mask RM is a pattern made of a photosensitive resin or the like using a photolithography method, and is formed in a size corresponding to the etching region 51E of the magnetic layer 51 as shown in FIG.

図６において、レジストマスクＲＭを形成すると、基板Ｓの全面にスパッタリング法を用いた金属層５２Ｍを形成する（ステップＳ２２）。金属層５２Ｍは、バナジウム、クロム、鉄、コバルト、ニッケル、ルテニウム、オスミウム以外からなる群から選択された少なくとも一つの元素を含有する層であって、図９（ｂ）に示すように、磁性層５１上とレジストマスクＲＭ上の双方に形成される。金属元素としては、例えば、アルミニウム（Al
）、チタン（Ti ）、銅（Cu ）、銀（Ag ）、タンタル（Ta ）、金（Au ）が挙げられる。また、金属層は、選択された単一材料からなる単層構造、積層構造であってもよく、選択された異なる材料からなる積層体であってもよい。 In FIG. 6, when the resist mask RM is formed, a metal layer 52M using a sputtering method is formed on the entire surface of the substrate S (step S22). The metal layer 52M is a layer containing at least one element selected from the group consisting of vanadium, chromium, iron, cobalt, nickel, ruthenium, and osmium, and as shown in FIG. 9B, the magnetic layer 51 and on the resist mask RM. Examples of metal elements include aluminum (Al
), Titanium (Ti), copper (Cu), silver (Ag), tantalum (Ta), and gold (Au). Further, the metal layer may have a single layer structure or a laminated structure made of a selected single material, or may be a laminated body made of different selected materials.

図６において、金属層５２Ｍを形成すると、レジストマスクＲＭをリフトオフし、マスクパターン５２を形成する（ステップＳ２３）。すなわち、レジストマスクＲＭを基板Ｓから剥離し、レジストマスクＲＭと、レジストマスクＲＭ上に形成された金属層５２Ｍとを基板Ｓから除去する。そして、エッチング領域５１Ｅ以外の磁性層５１の領域を覆うマスクパターン５２を形成し、エッチング領域５１Ｅに対応する磁性層５１の領域を露出させる。これによれば、ＣＰＤ処理において、熱的、化学的に安定したマスクパターン５２を、ミリングなどのエッチングを施すことなく形成させることができる。 In FIG. 6, when the metal layer 52M is formed, the resist mask RM is lifted off to form the mask pattern 52 (step S23). That is, the resist mask RM is peeled from the substrate S, and the resist mask RM and the metal layer 52M formed on the resist mask RM are removed from the substrate S. Then, a mask pattern 52 that covers the region of the magnetic layer 51 other than the etching region 51E is formed, and the region of the magnetic layer 51 corresponding to the etching region 51E is exposed. According to this, in the CPD process, the thermally and chemically stable mask pattern 52 can be formed without performing etching such as milling.

図５において、マスクパターン５２を形成すると、上記エッチングシステム１０を利用したＣＰＤ処理を実行する（ステップＳ１３）。まず、エッチングシステム１０のＬＬチャンバ１１には、下地層５０、磁性層５１、マスクパターン５２を有した基板Ｓがセットされる。 In FIG. 5, when the mask pattern 52 is formed, CPD processing using the etching system 10 is executed (step S13). First, the substrate S having the base layer 50, the magnetic layer 51, and the mask pattern 52 is set in the LL chamber 11 of the etching system 10.

制御装置４０は、入力部４１Ａから、エッチング条件、洗浄条件、目標処理回数Ｎｐなどに関するデータを受信すると、ＬＬチャンバ駆動部４２Ｂ及び搬送チャンバ駆動部４３Ｂを介してＬＬチャンバ１１及び搬送チャンバ１２を駆動し、収容室１１ｓの基板Ｓをエッチングチャンバ１３に搬送させる。 When the control device 40 receives data on the etching conditions, the cleaning conditions, the target processing number Np, and the like from the input unit 41A, the control device 40 drives the LL chamber 11 and the transfer chamber 12 via the LL chamber drive unit 42B and the transfer chamber drive unit 43B. Then, the substrate S in the storage chamber 11 s is transferred to the etching chamber 13.

制御装置４０は、基板Ｓをエッチングチャンバ１３に搬入させると、エッチングチャンバ駆動部４４Ｂを介してエッチング室１３ｓにエッチングガスを供給し、露出する磁性層５１とエッチングガスとを反応させてメタロセンを合成させる。すなわち、制御装置４０は、図８（ｃ）に示すように、上記エッチング条件の下でエッチングガスＬを供給し、露出する磁性層５１とエッチングガスＬとの熱反応によって生成されるメタロセンＭＣを磁性層５１から揮発させ、エッチング領域５１Ｅをエッチングさせる。これによって、制御装置４０は、揮発するメタロセンの分だけ、エッチング領域５１Ｅをエッチングさせることができ、磁性層５１のエッチングを下地層５０で停止させることができる。 When the control device 40 carries the substrate S into the etching chamber 13, the control device 40 supplies the etching gas to the etching chamber 13s via the etching chamber drive unit 44B, and reacts the exposed magnetic layer 51 with the etching gas to synthesize metallocene. Let That is, as shown in FIG. 8C, the control device 40 supplies the etching gas L under the above etching conditions, and generates the metallocene MC generated by the thermal reaction between the exposed magnetic layer 51 and the etching gas L. The magnetic layer 51 is volatilized and the etching region 51E is etched. As a result, the control device 40 can etch the etching region 51E by the amount of the volatilized metallocene, and can stop the etching of the magnetic layer 51 at the underlayer 50.

制御装置４０は、エッチングチャンバ１３によってエッチング領域５１Ｅをエッチングさせると、搬送チャンバ駆動部４３Ｂを介して搬送チャンバ１２を駆動し、エッチング室１３ｓの基板Ｓを洗浄チャンバ１４に搬送させる。 When the etching region 51E is etched by the etching chamber 13, the control device 40 drives the transfer chamber 12 via the transfer chamber drive unit 43B, and transfers the substrate S in the etching chamber 13s to the cleaning chamber.

制御装置４０は、基板Ｓを洗浄チャンバ１４に搬入すると、洗浄チャンバ駆動部４５Ｂを介して、基板Ｓの表面を洗浄させる。すなわち、制御装置４０は、図８（ｄ）に示すように、上記洗浄条件の下で洗浄ガスのプラズマ（洗浄用プラズマＰＬＳ）を生成し、基板Ｓの表面に付着する副生成物を分解除去して基板Ｓの表面を洗浄させる。これによって、制御装置４０は、基板Ｓの表面に清浄化した表面を露出させることができ、後続する各種工程の処理不良を回避させることができる。 When the controller 40 carries the substrate S into the cleaning chamber 14, the controller 40 cleans the surface of the substrate S via the cleaning chamber driving unit 45 B. That is, as shown in FIG. 8D, the control device 40 generates cleaning gas plasma (cleaning plasma PLS) under the above-described cleaning conditions, and decomposes and removes by-products attached to the surface of the substrate S. Then, the surface of the substrate S is cleaned. As a result, the control device 40 can expose the cleaned surface to the surface of the substrate S, and can avoid processing defects in various subsequent processes.

この際、磁性層５１を覆う有機系の副生成物は、メタロセンＭＣの生成反応を停止させる。そこで、上記ＣＰＤ処理においては、副生成物によって磁性層５１のエッチング速度が低下する場合に、目標処理回数Ｎｐを２回以上に設定し、目標処理回数Ｎｐの分だけエッチング処理と洗浄処理とを交互に繰り返すことが好ましい。 At this time, the organic byproduct covering the magnetic layer 51 stops the metallocene MC formation reaction. Therefore, in the CPD process, when the etching rate of the magnetic layer 51 is reduced due to the by-product, the target processing number Np is set to 2 or more, and the etching process and the cleaning process are performed by the target processing number Np. It is preferable to repeat alternately.

すなわち、制御装置４０は、図７に示すように、そのＣＰＤ処理において、まず、実処理回数Ｎａとして初期値“０”を設定する（ステップＳ３１）。
制御装置４０は、実処理回数Ｎａを初期値に設定すると、上記エッチング条件の下でエッチング領域５１ＥにＣＰＤを供給させ、エッチング領域５１Ｅのエッチングを実行させる（ステップＳ３２）。この際、エッチング領域５１Ｅの表面は、図１０（ａ）に示すように、プロセス時間の経過に伴い、副生成物からなる不動層５３によって覆われて、そのエッチング速度を低下させる。そこで、制御装置４０は、エッチングを実行させると、入力された洗浄条件の下で副生成物の洗浄処理を実行させる（ステップＳ３３）。これによって、制御装置４０は、エッチング領域５１Ｅの表面から不動層５３を除去させることができ、清浄化されたエッチング領域５１Ｅの表面を再び露出させることができる。 That is, as shown in FIG. 7, in the CPD process, the control device 40 first sets an initial value “0” as the actual process count Na (step S31).
When the actual processing number Na is set to an initial value, the control device 40 supplies CPD to the etching region 51E under the above-described etching conditions, and performs etching of the etching region 51E (step S32). At this time, as shown in FIG. 10A, the surface of the etching region 51E is covered with the immobile layer 53 made of a by-product as the process time elapses, and the etching rate is reduced. Therefore, when the control device 40 executes the etching, the control device 40 causes the by-product cleaning process to be performed under the input cleaning conditions (step S33). Thus, the control device 40 can remove the non-moving layer 53 from the surface of the etching region 51E, and can expose the cleaned surface of the etching region 51E again.

制御装置４０は、洗浄処理を実行させて１回目のＣＰＤ処理を終了すると、実処理回数Ｎａに “１”を加え、実処理回数Ｎａを更新させる（ステップＳ３４）。そして、制御
装置４０は、実処理回数Ｎａを更新させると、実処理回数Ｎａが目標処理回数Ｎｐに到達したか否かを判断し、実処理回数Ｎａが目標処理回数Ｎｐに到達するまでＣＰＤ処理を実行させる（ステップＳ３５においてＮｏ）。すなわち、制御装置４０は、図１０（ｂ）に示すように、清浄化されたエッチング領域の表面にＣＰＤを供給させ、エッチング領域５１Ｅのエッチングを繰り返し実行させる。 When executing the cleaning process and ending the first CPD process, the control device 40 adds “1” to the actual process number Na and updates the actual process number Na (step S34). Then, when the actual processing number Na is updated, the control device 40 determines whether or not the actual processing number Na has reached the target processing number Np, and performs CPD processing until the actual processing number Na reaches the target processing number Np. (No in step S35). That is, as shown in FIG. 10B, the control device 40 supplies CPD to the surface of the cleaned etching region, and repeatedly performs etching of the etching region 51E.

そして、制御装置４０は、実処理回数Ｎａが目標処理回数Ｎｐに到達するとき、搬送チャンバ駆動部４３Ｂを介して、洗浄室１４ｓの基板ＳをＬＬチャンバ１１に搬入させ、ＣＰＤ処理を終了させる。これにより、制御装置４０は、副生成物によるエッチングの停滞を回避させることができ、エッチング領域５１Ｅを確実にエッチングさせることができる。 Then, when the actual processing number Na reaches the target processing number Np, the control device 40 loads the substrate S in the cleaning chamber 14s into the LL chamber 11 via the transfer chamber driving unit 43B, and ends the CPD processing. Thereby, the control apparatus 40 can avoid the stagnation of the etching by a by-product, and can etch the etching area | region 51E reliably.

（磁気デバイス）
次に、上記磁気デバイスの製造方法を用いて製造した磁気デバイスとしての磁気メモリについて説明する。図１１は、磁気メモリ６０を示す概略断面図である。 (Magnetic device)
Next, a magnetic memory as a magnetic device manufactured using the method for manufacturing a magnetic device will be described. FIG. 11 is a schematic sectional view showing the magnetic memory 60.

磁気メモリ６０の基板Ｓには、薄膜トランジスタＴｒが形成されている。薄膜トランジスタＴｒの拡散層ＬＤは、コンタクトプラグＣＰ、配線ＭＬ、下部電極層６１を介して磁気抵抗素子６２に接続されている。 A thin film transistor Tr is formed on the substrate S of the magnetic memory 60. The diffusion layer LD of the thin film transistor Tr is connected to the magnetoresistive element 62 through the contact plug CP, the wiring ML, and the lower electrode layer 61.

磁気抵抗素子６２は、例えば、ＴＭＲ素子もしくはＧＭＲ素子であって、下部電極層６１の上側に積層された磁気固定層６３と、磁気固定層６３に積層されたトンネル障壁層６４と、トンネル障壁層６４に積層された磁気自由層６５とからなる。 The magnetoresistive element 62 is, for example, a TMR element or a GMR element, and includes a magnetic fixed layer 63 stacked on the upper side of the lower electrode layer 61, a tunnel barrier layer 64 stacked on the magnetic fixed layer 63, and a tunnel barrier layer. 64, and a magnetic free layer 65 laminated on 64.

磁気抵抗素子６２の下側には、下部電極層６１の下方に離間するワード線ＷＬが配設さ
れている。ワード線ＷＬは、紙面に対して垂直方向に延びる帯状に形成されている。また、磁気抵抗素子６２の上側には、ワード線ＷＬと直交する方向に延びる帯状のビット線ＢＬが配設されている。すなわち、磁気抵抗素子６２は、互いに直交するワード線ＷＬとビット線ＢＬとの間に配設されている。 A word line WL spaced below the lower electrode layer 61 is disposed below the magnetoresistive element 62. The word line WL is formed in a strip shape extending in a direction perpendicular to the paper surface. Further, on the upper side of the magnetoresistive element 62, a band-like bit line BL extending in a direction orthogonal to the word line WL is disposed. That is, the magnetoresistive element 62 is disposed between the word line WL and the bit line BL which are orthogonal to each other.

磁気抵抗素子６２は、下部電極層６１の上側に、磁気固定層６３、トンネル障壁層６４、磁気自由層６５を積層し、これら磁気固定層６３、トンネル障壁層６４、磁気自由層６５にエッチングを施すことによって形成されている。磁気固定層６３と磁気自由層６５は、上記エッチングシステム１０を用いたエッチング処理によって形成されている。したがって、磁気メモリ６０は、磁気固定層６３と下部電極層６１との間のエッチングの選択性と、磁気自由層６５とトンネル障壁層６４との間のエッチングの選択性とを十分に確保することができる。これによって、磁気メモリ６０は、各磁性層に対し、その磁気特性を損なうことなく、膜厚やサイズに応じた微細加工を施すことができ、その生産性を向上させることができる。 In the magnetoresistive element 62, a magnetic fixed layer 63, a tunnel barrier layer 64, and a magnetic free layer 65 are stacked on the upper side of the lower electrode layer 61, and the magnetic fixed layer 63, the tunnel barrier layer 64, and the magnetic free layer 65 are etched. It is formed by applying. The magnetic pinned layer 63 and the magnetic free layer 65 are formed by an etching process using the etching system 10. Therefore, the magnetic memory 60 sufficiently ensures the etching selectivity between the magnetic pinned layer 63 and the lower electrode layer 61 and the etching selectivity between the magnetic free layer 65 and the tunnel barrier layer 64. Can do. As a result, the magnetic memory 60 can perform fine processing corresponding to the film thickness and size without impairing the magnetic characteristics of each magnetic layer, and the productivity can be improved.

（実施例）
次に、実施例を挙げて本発明の効果を説明する。図１２は、各膜厚（２ｎｍ〜約１８ｎｍ）の磁性層５１に対して上記エッチング処理を施したときの電気伝導度の変化を示す図である。 (Example)
Next, the effects of the present invention will be described with reference to examples. FIG. 12 is a diagram showing a change in electrical conductivity when the etching process is performed on the magnetic layer 51 having each film thickness (2 nm to about 18 nm).

シリコン酸化膜を下地層５０として有したシリコン基板を基板Ｓとして用い、膜厚が２ｎｍ〜約１８ｎｍのコバルト鉄（CoFe ）膜からなる磁性層５１を得た。そして、エッチ
ング処理前の各磁性層５１に対してそれぞれ電気伝導度を計測した。 Using a silicon substrate having a silicon oxide film as the underlayer 50 as the substrate S, a magnetic layer 51 made of a cobalt iron (CoFe) film having a thickness of 2 nm to about 18 nm was obtained. And electrical conductivity was measured with respect to each magnetic layer 51 before an etching process, respectively.

次いで、各磁性層５１を有する基板Ｓを、それぞれエッチングシステム１０のエッチングチャンバ１３に搬入し、以下の条件を用いてエッチング処理を施した。
・基板温度：３００（℃）
・ＣＰＤ＋キャリアガス（Ar）流量：１０００（ｓｃｃｍ）
・エッチング室圧力：１（ａｔｍ）
・エッチング時間：３０（ｍｉｎ）
そして、エッチング処理後の各磁性層５１に対してそれぞれ電気伝導度を計測した。エッチング処理後の電気伝導度を、上記エッチング処理前の電気伝導度とともに図１２に示す。 Next, the substrate S having each magnetic layer 51 was loaded into the etching chamber 13 of the etching system 10 and etched using the following conditions.
-Substrate temperature: 300 (° C)
-CPD + carrier gas (Ar) flow rate: 1000 (sccm)
・ Etching chamber pressure: 1 (atm)
・ Etching time: 30 (min)
And electrical conductivity was measured with respect to each magnetic layer 51 after an etching process, respectively. The electrical conductivity after the etching process is shown in FIG. 12 together with the electrical conductivity before the etching process.

図１２において、エッチング処理後の電気伝導度は、計測した磁性層５１の膜厚の略全体にわたり、一様に減少していることが分かる。すなわち、各膜厚の磁性層５１が、それぞれ上記エッチング処理によって一様にエッチングされて、その膜厚の減少分だけ電気伝導度を低下させていることが分かる。したがって、上記ＣＰＤ処理によれば、磁性層５１の磁気特性を損なうことなくエッチング領域５１Ｅの磁性層５１のみをエッチングさせることができ、エッチング時間、あるいは目標処理回数Ｎｐの変更によって、磁性層５１の膜厚やサイズに応じた微細加工を施すことができる。 In FIG. 12, it can be seen that the electrical conductivity after the etching process decreases uniformly over substantially the entire thickness of the measured magnetic layer 51. That is, it can be seen that the magnetic layers 51 having the respective film thicknesses are uniformly etched by the above etching process, and the electrical conductivity is lowered by the decrease in the film thickness. Therefore, according to the CPD process, it is possible to etch only the magnetic layer 51 in the etching region 51E without impairing the magnetic characteristics of the magnetic layer 51. By changing the etching time or the target processing number Np, the magnetic layer 51 can be etched. Fine processing according to the film thickness and size can be performed.

上記実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）上記実施形態においては、基板Ｓ上に、鉄、クロム、コバルト、ニッケル、バナジウム、ルテニウム、オスニウムからなる群から選択される少なくとも一種の元素を含有した磁性層５１と、磁性層５１のエッチング領域５１Ｅを露出するマスクパターン５２を形成する。そして、基板Ｓ上にシクロペンタジエンを含むエッチングガスＬを供給し、エッチング領域５１Ｅとシクロペンタジエンとの熱反応により、エッチング領域５１Ｅの磁性層５１をメタロセンＭＣにして排気させた。 According to the said embodiment, there exist the following effects.
(1) In the above embodiment, the magnetic layer 51 containing at least one element selected from the group consisting of iron, chromium, cobalt, nickel, vanadium, ruthenium, and osmium on the substrate S, A mask pattern 52 that exposes the etching region 51E is formed. Then, an etching gas L containing cyclopentadiene was supplied onto the substrate S, and the magnetic layer 51 in the etching region 51E was exhausted as a metallocene MC by a thermal reaction between the etching region 51E and cyclopentadiene.

したがって、基板Ｓの表面において、メタロセンを生成する磁性層５１のみを、選択的に除去させることができる、すなわち選択的にエッチングさせることができる。この結果、磁性層５１に対し、その磁気特性を損なうことなく、膜厚やサイズに応じた微細加工を施すことができる。ひいては、磁気デバイスの生産性を向上させることができる。 Therefore, on the surface of the substrate S, only the magnetic layer 51 that generates metallocene can be selectively removed, that is, selectively etched. As a result, it is possible to finely process the magnetic layer 51 according to the film thickness and size without impairing the magnetic properties. As a result, the productivity of the magnetic device can be improved.

（２）上記実施形態においては、シクロペンタジエンを含むエッチングガスＬをエッチング領域５１Ｅに供給する際、基板Ｓを１４０℃〜４００℃に昇温した。したがって、エッチング領域５１Ｅに対応する磁性層５１を、より確実にメタロセンとして排気させることができ、かつ、そのメタロセンの分解を抑制させることができる。 (2) In the above embodiment, when the etching gas L containing cyclopentadiene is supplied to the etching region 51E, the substrate S is heated to 140 ° C. to 400 ° C. Therefore, the magnetic layer 51 corresponding to the etching region 51E can be more reliably exhausted as metallocene, and decomposition of the metallocene can be suppressed.

（３）上記実施形態においては、エッチング領域５１Ｅにエッチングを施した後、基板Ｓの表面を洗浄プラズマＰＬＳに晒して基板Ｓの表面を洗浄した。したがって、エッチングによって生成される副生成物を基板Ｓから除去させることができ、後続する処理工程を円滑に実行させることができる。この結果、磁気デバイスの生産性を、さらに向上させることができる。 (3) In the above embodiment, after etching the etching region 51E, the surface of the substrate S is cleaned by exposing the surface of the substrate S to the cleaning plasma PLS. Therefore, the by-product produced | generated by etching can be removed from the board | substrate S, and the subsequent process process can be performed smoothly. As a result, the productivity of the magnetic device can be further improved.

（４）上記実施形態においては、ＣＰＤ処理の処理回数を予め目標処理回数Ｎｐとして設定し、ＣＰＤ処理の実処理回数Ｎａが目標処理回数ＮｐになるまでＣＰＤ処理を繰り返し実行した。したがって、エッチング領域５１Ｅに形成される不動層５３を所定のタイミングで分解除去させることができ、エッチング速度の低下を抑制させて、エッチング領域５１Ｅの全てを、より確実にエッチングさせることができる。 (4) In the above embodiment, the number of CPD processes is set as the target number Np in advance, and the CPD process is repeatedly executed until the actual number Na of CPD processes reaches the target number Np. Therefore, the immovable layer 53 formed in the etching region 51E can be decomposed and removed at a predetermined timing, and a decrease in the etching rate can be suppressed, so that the entire etching region 51E can be etched more reliably.

（５）上記実施形態においては、リフトオフ法を用いてマスクパターン５２を形成し、マスクパターン５２を、バナジウム、クロム、鉄、コバルト、ニッケル、ルテニウム、オスミウム以外からなる群から選択される少なくとも一種の元素を含有した金属層５２Ｍによって構成した。したがって、メタロセンを生成させる工程において、熱的、化学的に安定したマスクパターン５２を形成させることができる。ひいては、シクロペンタジエンを用いた磁性層５１のエッチングを、より安定した条件の下で行うことができる。 (5) In the said embodiment, the mask pattern 52 is formed using the lift-off method, and the mask pattern 52 is at least 1 type selected from the group which consists of vanadium, chromium, iron, cobalt, nickel, ruthenium, and osmium. The metal layer 52M containing the element was used. Therefore, a thermally and chemically stable mask pattern 52 can be formed in the step of generating metallocene. As a result, the etching of the magnetic layer 51 using cyclopentadiene can be performed under more stable conditions.

尚、上記実施形態は、以下の態様で実施してもよい。
・上記実施形態においては、エッチング領域５１Ｅにシクロペンタジエンを供給してメタロセンＭＣを生成する構成にした。これに限らず、エッチング領域５１Ｅに置換シクロペンタジエンを供給し、置換シクロペンタジエンの配位したメタロセンを生成する構成にしてもよい。 In addition, you may implement the said embodiment in the following aspects.
In the above embodiment, the metallocene MC is generated by supplying cyclopentadiene to the etching region 51E. However, the present invention is not limited thereto, and a configuration may be adopted in which substituted cyclopentadiene is supplied to the etching region 51E to generate metallocene coordinated with the substituted cyclopentadiene.

・上記実施形態においては、エッチングチャンバ１３によってエッチング処理を実行し、洗浄チャンバ１４によって洗浄処理を実行する構成にした。これに限らず、例えば、エッチング処理と洗浄処理とを同一のチャンバによって実行させる構成にしてもよい。 In the above embodiment, the etching process is performed by the etching chamber 13 and the cleaning process is performed by the cleaning chamber 14. For example, the etching process and the cleaning process may be performed by the same chamber.

・上記実施形態においては、磁気デバイスを磁気メモリとして説明したが、これに限らず、例えば、磁気デバイスをＨＤＤの磁気ヘッドや磁気センサなどに具体化してもよい。 In the above embodiment, the magnetic device is described as a magnetic memory. However, the present invention is not limited to this.

エッチングシステムの構成を模式的に示す平面図。The top view which shows the structure of an etching system typically. エッチングチャンバの構成を模式的に示す側断面図。FIG. 3 is a side sectional view schematically showing the configuration of an etching chamber. 洗浄チャンバの構成を模式的に示す側断面図。FIG. 3 is a side sectional view schematically showing a configuration of a cleaning chamber. エッチングシステムの電気的構成を示す電気ブロック回路図。The electric block circuit diagram which shows the electric constitution of an etching system. 磁気デバイスの製造方法を示すフローチャート。The flowchart which shows the manufacturing method of a magnetic device. マスクパターンの形成方法を示すフローチャート。The flowchart which shows the formation method of a mask pattern. ＣＰＤ処理を示すフローチャート。The flowchart which shows CPD processing. （ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、それぞれ磁気デバイスの製造工程を示す工程図。(A), (b), (c), (d) is process drawing which shows the manufacturing process of a magnetic device, respectively. （ａ）、（ｂ）は、それぞれ磁気デバイスの製造工程を示す工程図。(A), (b) is process drawing which shows the manufacturing process of a magnetic device, respectively. （ａ）、（ｂ）は、それぞれ磁気デバイスの製造工程を示す工程図。(A), (b) is process drawing which shows the manufacturing process of a magnetic device, respectively. 磁気メモリの構成を模式的に示す側断面図。1 is a side sectional view schematically showing the configuration of a magnetic memory. エッチング処理前後の電気伝導度を示す図。The figure which shows the electrical conductivity before and behind an etching process.

Explanation of symbols

ＭＣ…メタロセン、ＰＬＳ…洗浄用プラズマ、Ｓ…基板、１０…磁気デバイスの製造装置としてのエッチングシステム、２２…供給手段を構成するエッチングガス供給部、２３…排気手段を構成する排気ポンプ、４０…制御手段を構成する制御装置、５１…磁性層、５２…マスクパターン、６０…磁気デバイスとしての磁気メモリ。 MC ... metallocene, PLS ... cleaning plasma, S ... substrate, 10 ... etching system as a magnetic device manufacturing apparatus, 22 ... etching gas supply part constituting supply means, 23 ... exhaust pump constituting exhaust means, 40 ... Control device constituting control means, 51 ... magnetic layer, 52 ... mask pattern, 60 ... magnetic memory as magnetic device.

Claims

Forming a magnetic layer containing at least one element selected from the group consisting of iron, cobalt, and nickel on a substrate;
Forming a mask having an opening exposing a part of the magnetic layer on the magnetic layer;
Supplying cyclopentadiene on the substrate, generating metallocene with the magnetic layer exposed from the opening and the cyclopentadiene, and exhausting the metallocene;
A method for manufacturing a magnetic device, comprising:

A method of manufacturing a magnetic device according to claim 1,
Further forming a metal layer containing at least one element selected from the group of vanadium, chromium, ruthenium, and osmium on the substrate;
Forming a mask having an opening exposing a part of the metal layer on the metal layer;
Supplying cyclopentadiene on the substrate, generating metallocene with the metal layer exposed from the opening and the cyclopentadiene, and exhausting the metallocene;
A method for manufacturing a magnetic device, comprising:

A method of manufacturing a magnetic device according to claim 1 or 2,
The step of exhausting the metallocene comprises:
Heating the substrate to 140 ° C. to 400 ° C. and supplying the cyclopentadiene onto the substrate;
A method of manufacturing a magnetic device.

A method for manufacturing a magnetic device according to any one of claims 1 to 3,
After exhausting the metallocene, further comprising a step of exposing the surface of the substrate to at least one of hydrogen plasma and oxygen plasma to clean the surface of the substrate;
A method of manufacturing a magnetic device.

A method for manufacturing a magnetic device according to any one of claims 1 to 3,
After evacuating the metallocene, cleaning the surface of the substrate by exposing the surface of the substrate to at least one of hydrogen plasma and oxygen plasma;
After cleaning the surface of the substrate, supplying cyclopentadiene again on the substrate to generate metallocene with the residue of the opening and the cyclopentadiene, and exhausting the metallocene;
A method of manufacturing a magnetic device, further comprising:

A method of manufacturing a magnetic device according to any one of claims 1 to 5,
The mask is composed of a metal layer containing at least one element selected from the group consisting of vanadium, chromium, iron, cobalt, nickel, ruthenium, osmium,
The step of forming the mask includes
Forming a resist pattern corresponding to the opening on the magnetic layer;
Forming the metal layer on the resist pattern and on the magnetic layer;
Lifting off the resist pattern;
A method for manufacturing a magnetic device, comprising:

On a substrate, a magnetic layer containing at least one element selected from the group of iron, cobalt, nickel, and a magnetic device manufacturing apparatus,
Supply means for supplying cyclopentadiene on the substrate;
Exhaust means for exhausting metallocene from the substrate;
Control means for driving the supply means, generating metallocene by the magnetic layer exposed from the opening of the mask formed on the magnetic layer and the cyclopentadiene, driving the exhaust means, and exhausting the metallocene; ,
An apparatus for manufacturing a magnetic device, comprising:

The apparatus for manufacturing a magnetic device according to claim 7,
The magnetic device is:
On the substrate, further has a metal layer containing at least one element selected from the group of vanadium, chromium, ruthenium, osmium,
The control means includes
Driving the supply means to generate metallocene by the metal layer exposed from the opening of the mask formed on the metal layer and the cyclopentadiene, driving the exhaust means to exhaust the metallocene;
An apparatus for manufacturing a magnetic device.

The apparatus for manufacturing a magnetic device according to claim 7 or 8,
A heating means for placing the substrate and heating the substrate to 140 ° C. to 400 ° C.,
The control means includes
The supply means and the heating means are driven to raise the temperature of the substrate to 140 ° C. to 400 ° C. to generate metallocene by the magnetic layer exposed from the opening and the cyclopentadiene, and the exhaust means and the heating means And the substrate is heated to 140 ° C. to 400 ° C. to exhaust the metallocene,
An apparatus for manufacturing a magnetic device.

A magnetic device manufacturing apparatus according to any one of claims 7 to 9,
Comprising plasma generating means for generating at least one of hydrogen plasma and oxygen plasma,
The control means includes
Driving the plasma generating means after exhausting the metallocene and exposing the surface of the substrate to at least one of the hydrogen plasma and the oxygen plasma to clean the surface of the substrate;
An apparatus for manufacturing a magnetic device.

A magnetic device manufacturing apparatus according to any one of claims 7 to 9,
Comprising plasma generating means for generating at least one of hydrogen plasma and oxygen plasma,
The control means includes
After the metallocene is exhausted, the plasma generating means is driven, the surface of the substrate is exposed to at least one of the hydrogen plasma and the oxygen plasma to clean the surface of the substrate, and the supplying means is driven again. Generating metallocene with the residue of the opening and the cyclopentadiene, driving the exhaust means again to exhaust the metallocene,
An apparatus for manufacturing a magnetic device.