JP2011014679A - Method of manufacturing magnetic element, and storage medium - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a TMR (Tunnel Magnetic-Resistance effect) element high in performance, the method suppressing mixing of particles generated in etching a magnetic film or a diamagnetic film.SOLUTION: The magnetic film or the diamagnetic film is etched in a plasma atmosphere in which at least one gasification compound selected from a group of gasification compounds consisting of hydrocarbons, alcohols, ethers, aldehydes, carboxylic acids, esters and geons is formed under condition that the particle flow rate is at least 0.5×10molecular number/min/mand preferably at least 2×10molecular number/min/m.

Description

この発明は、ドライエッチング工程を有する磁性素子の製造法に関するものである。さらに詳しくは、磁性薄膜の微細加工を行う際、高速のエッチングレートと高選択比でドライエッチングを実施する工程、を有する磁性素子の製造法及び記憶媒体に関するものである。 The present invention relates to a method of manufacturing a magnetic element having a dry etching process. More particularly, the present invention relates to a method for manufacturing a magnetic element and a storage medium, which include a step of performing dry etching at a high etching rate and a high selection ratio when finely processing a magnetic thin film.

DRAM並の集積密度でSRAM並の高速性を持ち、かつ無制限に書き換え可能なメモリとして集積化磁気メモリであるMRAM(magnetic random access memory)が注目されている。又、GMR(巨大磁気抵抗)やTMR(トンネリング磁気抵抗)といった磁気抵抗素子を構成する薄膜磁気ヘッドや磁気センサー等の開発が急速に進んでいる。 MRAM (magnetic random access memory), which is an integrated magnetic memory, has attracted attention as a memory that has an integration density comparable to that of a DRAM and has a high speed equivalent to that of an SRAM and can be rewritten without limitation. Further, development of a thin film magnetic head, a magnetic sensor, and the like constituting a magnetoresistive element such as GMR (giant magnetoresistance) and TMR (tunneling magnetoresistance) is rapidly progressing.

これまで、磁性材料のエッチング加工には、イオンミリングがよく使われてきた。しかし、イオンミリングは物理的なスパッタエッチングであるため、マスクとなる各種材料に対する選択性がとりにくく、加工形状も被エッチング材料の裾がテーパ状になるなどの課題が生じていた。そのため、特に微細な加工技術が求められる大容量のMRAMの製造には向かず、300mmの大面積基板で均一性をよく加工することが難しく、歩留まりが上がらないのが現状であった。 Until now, ion milling has been often used for etching magnetic materials. However, since ion milling is a physical sputter etching, there is a problem in that it is difficult to take selectivity with respect to various materials as a mask, and the processed shape has a tapered skirt of the material to be etched. Therefore, it is not suitable for manufacturing a large-capacity MRAM that requires a particularly fine processing technique, and it is difficult to process the uniformity with a large-area substrate of 300 mm, and the yield does not increase.

このようなイオンミリングに代わり半導体産業で培われてきた技術が導入され始めている。 Instead of such ion milling, the technology cultivated in the semiconductor industry has begun to be introduced.

そのなかで300mmの大面積基板で均一性が確保でき微細加工性について優れたRIE(Reactive Ion Etching、反応性イオンエッチング)技術が期待されている。 Among them, an RIE (Reactive Ion Etching) technique that can ensure uniformity with a large substrate of 300 mm and is excellent in fine workability is expected.

しかし、半導体産業では広く使われているRIE技術でも、FeNi、CoFe、CoPt等の磁性材料については、一般に反応性が乏しく、エッチング残渣や側壁デポなく加工することは難しかった。 However, even with the RIE technology widely used in the semiconductor industry, magnetic materials such as FeNi, CoFe, and CoPt are generally poor in reactivity, and it is difficult to process them without etching residue and sidewall deposits.

上記問題点を解決したものとして、特開平8−253881号公報及び特開平2005−42143号公報では、磁性膜をドライエッチングする工程を用いた磁性素子の製造法が開示されている。 As a solution to the above problems, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 8-253881 and 2005-42143 disclose a method of manufacturing a magnetic element using a step of dry etching a magnetic film.

特開平8−253881号公報JP-A-8-253881 特開2005−42143号公報JP 2005-42143 A 特開2005−268349号公報JP 2005-268349 A

本発明は、強磁性体層をエッチングした際に発生していたパーティクル量を最小限に抑制し、強磁性体層中への不純物の混入を抑制することできたドライエッチング工程及び該ドライエッチング工程を用いた磁性素子、特にトンネル磁気抵抗効果素子等を提供することを目的としている。 The present invention relates to a dry etching process capable of suppressing the amount of particles generated when a ferromagnetic layer is etched to a minimum, and preventing impurities from being mixed into the ferromagnetic layer, and the dry etching process. It is an object of the present invention to provide a magnetic element using the above, particularly a tunnel magnetoresistive element.

前記目的を達成するため、本発明は、炭化水素類、アルコール類、エーテル類、アルデヒド類、カルボン酸類、エステル類及びジオン類からなるガス化化合物群から選択された少なくとも一種のガス化化合物を0.5×1017分子数/分・m以上、好ましくは2×1017分子数/分・m以上の分子流速の条件下において形成したプラズマ雰囲気下で、磁性体層(軟磁性体層、又は強磁性体層)及び/又は反磁性体層(反軟磁性体層、又は反強磁性体層)をエッチングするエッチング工程を有する、磁性素子、特に、強磁性膜を有する磁化固定層、該固定層に隣接配置したトンネルバリア層及び該トンネルバリア層に隣接配置した強磁性膜を有する磁化自由層を用いたトンネル磁気抵抗効果素子の製造法である。 In order to achieve the above object, the present invention provides at least one gasification compound selected from the group of gasification compounds consisting of hydrocarbons, alcohols, ethers, aldehydes, carboxylic acids, esters and diones. .5 × 10 17 molecules / min · m 2 or more, preferably 2 × 10 17 molecules / min · m 2 or more in a plasma atmosphere formed under the condition of a molecular flow rate (soft magnetic layer) Or a ferromagnetic layer) and / or a diamagnetic layer (an anti-soft magnetic layer or an anti-ferromagnetic layer), and a magnetic element, particularly a magnetization fixed layer having a ferromagnetic film, This is a method for manufacturing a tunnel magnetoresistive element using a tunnel barrier layer disposed adjacent to the fixed layer and a magnetization free layer having a ferromagnetic film disposed adjacent to the tunnel barrier layer.

また、本発明は、炭化水素類、アルコール類、エーテル類、アルデヒド類、カルボン酸類、エステル類及びジオン類からなるガス化化合物群から選択された少なくとも一種のガス化化合物を0.5×1017分子数/分・m以上、好ましくは2×1017分子数/分・m以上の分子流速の条件下において形成したプラズマ雰囲気下で、磁性体層(軟磁性体層、又は強磁性体層)及び/又は反磁性体層(反軟磁性体層、又は反強磁性体層)をエッチングするエッチング工程を実行する制御プログラムを記憶した記憶媒体である。 In the present invention, at least one gasified compound selected from the group of gasified compounds consisting of hydrocarbons, alcohols, ethers, aldehydes, carboxylic acids, esters, and diones is 0.5 × 10 17. A magnetic layer (soft magnetic layer or ferromagnetic material) in a plasma atmosphere formed under the condition of a molecular flow rate of molecular number / min · m 2 or more, preferably 2 × 10 17 molecules / min · m 2 or more. Layer) and / or a diamagnetic layer (an antisoft magnetic layer or an antiferromagnetic layer) is a storage medium storing a control program for executing an etching process.

本発明の製造法で用いるガス化化合物として、パラフィン系炭化水素類、又はオレフィン系炭化水素類等の炭化水素化合物類を用いることが出来る。本発明で用いるパラフィン系炭化水素類としては、メタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタンなどの低級パラフィン系炭化水素類を挙げることができる。また、本発明で用いるオレフィン系炭化水素類としては、エチレン、プロピレン、ブチレン、アミレンなどの低級オレフィン系炭化水素類を挙げることが出来る。 As the gasification compound used in the production method of the present invention, hydrocarbon compounds such as paraffinic hydrocarbons or olefinic hydrocarbons can be used. Examples of the paraffinic hydrocarbons used in the present invention include lower paraffinic hydrocarbons such as methane, ethane, propane, butane and pentane. Examples of the olefinic hydrocarbons used in the present invention include lower olefinic hydrocarbons such as ethylene, propylene, butylene, and amylene.

本発明の製造法で用いるガス化化合物は、アルコール類として、メタノールCH3OH)、エタノール(C2H5OH)、n(ノルマル)−プロパノール(n−C3H7OH)、イソ−プロパノール(iso-CHOH)、n(ノルマル)−ブタノール(n−CHOH)、イソ−ブタノール(iso-CHOH)、t(ターシャリー)−ブタノール(t-CHOH)などの低級アルコール類を用いることが出来る。 The gasification compounds used in the production method of the present invention are alcohols such as methanol CH 3 OH), ethanol (C 2 H 5 OH), n (normal) -propanol (n-C 3 H 7 OH), iso-propanol. (iso-C 3 H 7 OH ), n ( n) - butanol (n-C 4 H 9 OH ), iso - butanol (iso-C 4 H 9 OH ), t ( tertiary) - butanol (tC 4 H Lower alcohols such as 9 OH) can be used.

本発明の製造法で用いるガス化化合物は、前記エーテル類として、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、メチルエチルエーテル、メチルプロピルエーテル及びエチレンオキシドからなる化合物群より選択された少なくとも一種を挙げることが出来る。 Examples of the gasification compound used in the production method of the present invention include at least one selected from the group consisting of dimethyl ether, diethyl ether, methyl ethyl ether, methyl propyl ether, and ethylene oxide as the ethers.

本発明の製造法で用いるガス化化合物は、前記アルデヒド類として、ホルムアルデヒド及びアセトアルデヒドからなる化合物群より選択された少なくとも一種を挙げることが出来る。 The gasification compound used in the production method of the present invention can include at least one selected from the group consisting of formaldehyde and acetaldehyde as the aldehydes.

本発明の製造法で用いるガス化化合物は、前記カルボン酸類として、ギ酸、酢酸及びプロピオン酸からなる化合物群より選択された少なくとも一種を挙げることが出来る。
本発明の製造法で用いるガス化化合物は、エステル類として、クロロギ酸エチル及び酢酸エチルからなる化合物群からなる化合物群より選択された少なくとも一種を挙げることが出来る。
The gasification compound used in the production method of the present invention can include at least one selected from the group consisting of formic acid, acetic acid and propionic acid as the carboxylic acids.
Examples of the gasification compound used in the production method of the present invention include at least one selected from a compound group consisting of a compound group consisting of ethyl chloroformate and ethyl acetate as esters.

本発明の製造法で用いるガス化化合物は、前記ジオン類として、テトラメチルヘプタジオン、アセチルアセトン及びヘキサフルオロアセチルアセトンからなる化合物群より選択された少なくとも一種を挙げることが出来る。 Examples of the gasification compound used in the production method of the present invention include at least one selected from the group consisting of tetramethylheptadione, acetylacetone and hexafluoroacetylacetone as the diones.

本発明の製造法において、エッチング工程に付される周期律表第8属、9属及び10属の元素から成る金属群より選択された少なくとの1種の金属からなる磁性体体層(軟磁性体層、又は強磁性体層)、又は反強磁性体層は、FeN膜、NiFe膜、CoFe膜、CoFeB膜、PtMn膜、IrMn膜、CoCr膜、CoCrPt膜、NiFeCo膜、NiFeMo膜、CoFeB膜、FeMn膜、CoPt膜、NiFeCr膜、CoCr膜、CoPd膜、CoFeB膜 又はNiFeTb膜等、を用いることが出来る。また、本発明は、これら磁性体体層(軟磁性体層、又は強磁性体層)又は反強磁性体層に含有される磁性物質を10原子%以上、好ましくは50原子%以上とするのが良いが、この数値に限定されるものではない。 In the production method of the present invention, a magnetic material layer (soft layer) composed of at least one metal selected from the metal group consisting of elements of Groups 8, 9, and 10 of the periodic table subjected to the etching step. Magnetic layer or ferromagnetic layer) or antiferromagnetic layer is FeN film, NiFe film, CoFe film, CoFeB film, PtMn film, IrMn film, CoCr film, CoCrPt film, NiFeCo film, NiFeMo film, CoFeB A film, FeMn film, CoPt film, NiFeCr film, CoCr film, CoPd film, CoFeB film, NiFeTb film, or the like can be used. In the present invention, the magnetic substance contained in these magnetic layer (soft magnetic layer or ferromagnetic layer) or antiferromagnetic layer is 10 atomic% or more, preferably 50 atomic% or more. However, it is not limited to this value.

特に、本発明では、トンネル磁気抵抗効果素子のトンネルバリア層を挟む一対の強磁性体層として、好ましくは、CoFeB合金、CoFe合金、CoFeNi合金、CoFeNiB合金及びNiFe合金からなる合金群より少なくとも1種を選択することができる。
また、本発明の製造法において、エッチング工程に付される強磁性体層、又は反強磁性体層は、単層膜であっも良く、又は積層膜であっても良い。 単層膜とした時は、その膜厚は、2〜300nm、好ましくは、15〜30nmである。積層膜とした時の積層膜厚は、2〜300nm、好ましくは、15〜30nmである。
In particular, in the present invention, the pair of ferromagnetic layers sandwiching the tunnel barrier layer of the tunnel magnetoresistive effect element is preferably at least one kind from an alloy group consisting of a CoFeB alloy, a CoFe alloy, a CoFeNi alloy, a CoFeNiB alloy, and a NiFe alloy. Can be selected.
In the production method of the present invention, the ferromagnetic layer or antiferromagnetic layer subjected to the etching step may be a single layer film or a laminated film. When a single layer film is formed, the film thickness is 2 to 300 nm, preferably 15 to 30 nm. When the laminated film is formed, the laminated film thickness is 2 to 300 nm, preferably 15 to 30 nm.

又、本発明は、上記トンネルバリア層で用いた結晶酸化マグネシウムに変えて、酸化アルミニウム層を用いることができる。この際の素子としては、GMR素子として適用することができる。 In the present invention, an aluminum oxide layer can be used instead of the crystalline magnesium oxide used in the tunnel barrier layer. The element at this time can be applied as a GMR element.

本発明で用いる磁性体層(軟磁性体層、又は強磁性体層)は、磁性体ターゲット(軟磁性体ターゲット、又は強磁性体ターゲット)を用いたマグネトロンDC(直流)スパッタリング法により成膜され、スパッタリング成膜時はアモルファス状態で、アニーリング工程終了後に、カラム結晶体に相変化させた結晶体であることが好ましい。特に、本発明では、トンネルバリア層の成膜工程後で、且つ、アニーリング前の工程では、アモルファス状態にあることが好ましい。 The magnetic layer (soft magnetic layer or ferromagnetic layer) used in the present invention is formed by magnetron DC (direct current) sputtering using a magnetic target (soft magnetic target or ferromagnetic target). In addition, it is preferable to be a crystal body that is in an amorphous state during sputtering film formation and phase-changed to a column crystal body after the annealing step. In particular, in the present invention, it is preferable to be in an amorphous state after the tunnel barrier layer forming step and before the annealing step.

本発明で用いた磁性体層(軟磁性体層、又は強磁性体層)のカラム状結晶は、各カラム毎において、膜厚方向で、(001)結晶面が優先的に配向した単結晶であることが好ましい。本発明で用いたカラム状単結晶の平均的な直径は、10nm以下であり、好ましくは、2nm〜5nmの範囲であり、その膜厚は、10nm以下であり、好ましくは0.5nm〜5nmの範囲である。 The columnar crystal of the magnetic layer (soft magnetic layer or ferromagnetic layer) used in the present invention is a single crystal in which (001) crystal planes are preferentially oriented in the film thickness direction for each column. Preferably there is. The average diameter of the columnar single crystal used in the present invention is 10 nm or less, preferably in the range of 2 nm to 5 nm, and the film thickness is 10 nm or less, preferably 0.5 nm to 5 nm. It is a range.

本発明の磁性素子、特に、トンネル磁気抵抗効果素子は、トンネルバリア層として、結晶酸化マグネシウム層、結晶酸化マグネシウムボロン層や結晶酸化亜鉛マグネシウム層などを用いることができる。この際の結晶は、カラム状結晶の集合体によって形成された多結晶構造が好ましい。これらトンネルバリア層は、酸化マグネシウム、酸化亜鉛マグネシウム、酸化マグネシウムボロンなどの酸化物ターゲットを用いたマグネトロンRF(ラジオ周波数)非反応性スパッタリング法、金属マグネシウムと酸素ガスを用いた反応性スパッタリング法などにより形成することができる。 In the magnetic element of the present invention, in particular, the tunnel magnetoresistive effect element, a crystalline magnesium oxide layer, a crystalline magnesium oxide boron layer, a crystalline zinc magnesium oxide layer, or the like can be used as a tunnel barrier layer. The crystal at this time preferably has a polycrystalline structure formed by an aggregate of columnar crystals. These tunnel barrier layers are formed by a magnetron RF (radio frequency) non-reactive sputtering method using an oxide target such as magnesium oxide, zinc magnesium oxide, or magnesium oxide boron, or a reactive sputtering method using metal magnesium and oxygen gas. Can be formed.

本発明の製造法で用いるドライエッチング工程は、炭化水素類、アルコール類、エーテル類、アルデヒド類、カルボン酸類、エステル類及びジオン類からなるガス化化合物群から選択された少なくとも一種のガス化化合物を0.5×1017分子数/分・m以上、好ましくは2×1017分子数/分・m以上の分子流速の条件下においてプラズマ雰囲気を形成し、このプラズマ雰囲気下で、強磁性体層を所定パターンでエッチングし、磁性素子を製造するものである。但し、上記式中の「m」は、処理室(例えば、プラズマエッチングチャンバなど)内壁及び該処理室内配置のシールドのプラズマ露出面積であり、「m―2」は、「単位面積当り」を現している。 The dry etching step used in the production method of the present invention comprises at least one gasification compound selected from the group of gasification compounds consisting of hydrocarbons, alcohols, ethers, aldehydes, carboxylic acids, esters and diones. A plasma atmosphere is formed under the condition of a molecular flow rate of 0.5 × 10 17 molecules / minute · m 2 or more, preferably 2 × 10 17 molecules / minute · m 2 or more. The magnetic layer is manufactured by etching the body layer with a predetermined pattern. However, “m 2 ” in the above formula is the plasma exposure area of the inner wall of the processing chamber (for example, plasma etching chamber) and the shield disposed in the processing chamber, and “m −2 ” is “per unit area”. It appears.

上記2×1017分子数/分・mは、下記式Aに基づいて、求めることができる。
式A:

N(分子数)=PV/(kβ)T

式中、Pは処理室内の圧力(Pa:パスカル)、Vは導入ガス化化合物のガス流速(m3/min)、kβはボルツマン定数、Tはエッチングガスの絶対温度(K)である。
The 2 × 10 17 molecules / min · m 2 can be obtained based on the following formula A.
Formula A:

N (number of molecules) = PV / (kβ) T

In the formula, P is the pressure in the processing chamber (Pa: Pascal), V is the gas flow rate (m 3 / min) of the introduced gasification compound, kβ is the Boltzmann constant, and T is the absolute temperature (K) of the etching gas.

式中の圧力P(Pa:パスカル)は、後述する図1Aの装置において、真空排系21Aに接続した容器2内排気管21Bの近傍(排気管21Bを中心に、半径50cm以内の位置)に配置した圧力計20によって測定される。ガス流速V(m3/min)は、後述する図1Aの装置において、流量調整器34によって設定された流量(sccm)から求められる。 The pressure P (Pa: Pascal) in the equation is in the vicinity of the exhaust pipe 21B in the container 2 connected to the vacuum exhaust system 21A (position within a radius of 50 cm around the exhaust pipe 21B) in the apparatus of FIG. 1A described later. It is measured by the arranged pressure gauge 20. The gas flow velocity V (m 3 / min) is obtained from the flow rate (sccm) set by the flow rate regulator 34 in the apparatus shown in FIG.

本発明の方法で用いるガス化化合物の分子流速の最大値としては、5×1018分子数/分・mに設定されるが、好ましくは、1×1018分子数/分・mを最大値として設定しても良い。 The maximum molecular flow rate of the gasification compound used in the method of the present invention is set to 5 × 10 18 molecules / minute · m 2 , but preferably 1 × 10 18 molecules / minute · m 2 . It may be set as the maximum value.

本発明で用いたアニーリング工程は、200℃〜350℃(好ましくは、230℃〜300℃)の温度及び1時間〜6時間(好ましくは、2時間〜5時間)の加熱時間で実施される。このアニーリング工程の温度及び加熱時間に応じて、生成される結晶の結晶化度を変化させることができる。本発明では、結晶化度を対全体積当り90%以上とすることができ、特に、結晶化度100%とすることができる。 The annealing step used in the present invention is performed at a temperature of 200 ° C. to 350 ° C. (preferably 230 ° C. to 300 ° C.) and a heating time of 1 hour to 6 hours (preferably 2 hours to 5 hours). Depending on the temperature and heating time of the annealing step, the crystallinity of the produced crystal can be changed. In the present invention, the crystallinity can be 90% or more per total volume, and in particular, the crystallinity can be 100%.

本発明の製造装置において、炭化水素類、アルコール類、エーテル類、アルデヒド類、カルボン酸類、エステル類及びジオン類からなるガス化化合物群から選択された少なくとも一種のガス化化合物を上記分子流速の条件下において形成したプラズマ雰囲気下で、磁性体体層(軟磁性体層、又は強磁性体層)をエッチングするエッチング工程を実行するための制御プログラムを記憶した記憶媒体を用いることができる。 In the production apparatus of the present invention, at least one gasification compound selected from the group of gasification compounds consisting of hydrocarbons, alcohols, ethers, aldehydes, carboxylic acids, esters, and diones is used as the condition for the molecular flow rate. A storage medium storing a control program for executing an etching process for etching a magnetic layer (soft magnetic layer or ferromagnetic layer) under a plasma atmosphere formed below can be used.

本発明で用いる記憶媒体としては、ハードディスク媒体、光磁気ディスク媒体、フレキシブルディスク媒体、フラッシュメモリやMRAM等の不揮発性メモリ全般を挙げることができ、プログラム格納可能な媒体を含むものである。 Examples of the storage medium used in the present invention include hard disk media, magneto-optical disk media, flexible disk media, and non-volatile memories such as flash memory and MRAM, and include programs-storable media.

本発明で用いるドライエッチング工程は、前記磁性素子の最上層上に、非有機系材料からなる非有機材料マスクを形成した上で、実行させる。本発明で用いることができる非有機材料マスクとしては、例えば、Ta、Ru、Ti、Al、又はSiなどの周期律表第3属、第4属、5属、若しくは6属の金属原子、又はこれら金属原子と非金属原子との混合による物質で形成した単層膜又は積層膜からなる非有機材料マスク材を挙げることができる。特に、本発明では、Ta(上層)とRu(下層)の積層金属膜、Ta(上層)とTi(下層)の積層金属膜などが好ましい。 The dry etching process used in the present invention is performed after a non-organic material mask made of a non-organic material is formed on the uppermost layer of the magnetic element. Non-organic material masks that can be used in the present invention include, for example, metal atoms of Periodic Table Group 3, Group 4, Group 6 or Group 6 such as Ta, Ru, Ti, Al, or Si, or A non-organic material mask material composed of a single layer film or a laminated film formed of a substance obtained by mixing these metal atoms and non-metal atoms can be given. In particular, in the present invention, a laminated metal film of Ta (upper layer) and Ru (lower layer), a laminated metal film of Ta (upper layer) and Ti (lower layer), and the like are preferable.

本発明で用いる非有機材料マスクは、上記単層膜とした時は、その膜厚は、2〜300nm、好ましくは、15〜30nmである。上記積層膜とした時は、その積層膜厚は、2〜300nm、好ましくは、15〜30nmである。 When the non-organic material mask used in the present invention is the single layer film, the film thickness is 2 to 300 nm, preferably 15 to 30 nm. When the laminated film is used, the laminated film thickness is 2 to 300 nm, preferably 15 to 30 nm.

本発明の製造法おいて、磁性体体層(軟磁性体層、又は強磁性体層)及び/又は反強磁性体層のエッチング時のエッチング温度は、250℃以下の範囲に保持して行うことが望ましい。250℃を超えると、磁性膜に対する不必要な熱的ダメージが付与される。本発明のより好ましい温度範囲は、20〜100℃である。 In the production method of the present invention, the etching temperature at the time of etching the magnetic layer (soft magnetic layer or ferromagnetic layer) and / or antiferromagnetic layer is maintained within a range of 250 ° C. or lower. It is desirable. If it exceeds 250 ° C., unnecessary thermal damage is imparted to the magnetic film. The more preferable temperature range of this invention is 20-100 degreeC.

また、本発明の製造法において、エッチング時の真空度は、0.05〜10Paの範囲が望ましい。この圧力範囲であれば、高密度プラズマの形成により異方性よく加工できる。
本発明の製造法は、酸素、オゾン、窒素、H2O、N2O、NO2及びCO2などの酸化性ガス又は窒化性ガス(添加ガス)を上記ガス化化合物に対して、50原子%を超えない範囲で添加することが出来る。
Moreover, in the manufacturing method of this invention, the vacuum degree at the time of an etching has the desirable range of 0.05-10Pa. If it is this pressure range, it can process with sufficient anisotropy by formation of a high-density plasma.
In the production method of the present invention, an oxidizing gas or nitriding gas (addition gas) such as oxygen, ozone, nitrogen, H 2 O, N 2 O, NO 2 and CO 2 is added to 50 atoms with respect to the gasified compound. % Can be added within a range not exceeding%.

また、本発明は、不活性ガスを上記ガス化化合物に対して90原子%を超えない範囲で添加することが望ましい。不活性ガスとしては、Ar、Ne、Xe、又はKrなどを使用することができる。この際、上記添加ガスと不活性ガスとの混合ガスであっても良い。この際においても、上記添加量の範囲内とするのが良い。 In the present invention, it is desirable to add an inert gas in a range not exceeding 90 atomic% with respect to the gasified compound. Ar, Ne, Xe, or Kr can be used as the inert gas. At this time, a mixed gas of the additive gas and the inert gas may be used. Also in this case, it is preferable to be within the range of the addition amount.

発明の製造法は、上記添加ガス又は不活性ガスを上記ガス化化合物に対して、前述した範囲で添加すると、さらに、エッチングレートを増大させることが出来、同時に、マスクに対する選択性を大幅に増大させることが出来る。また、添加ガスを50原子%を越えて用いると、エッチングレートの減少を生じてしまう他、非有機材料マスクに対する選択比の低下も惹き起こすことになる。 In the manufacturing method of the invention, when the additive gas or the inert gas is added to the gasified compound in the above-described range, the etching rate can be further increased, and at the same time, the selectivity to the mask is greatly increased. It can be made. Further, when the additive gas is used in excess of 50 atomic%, the etching rate is reduced and the selectivity with respect to the non-organic material mask is also lowered.

本発明は、磁性体体層(軟磁性体層、又は強磁性体層)及び/又は反磁性体層(反軟磁性体層、又は反強磁性体層)を備えた磁性素子、特に、トンネル磁気抵抗効果素子をドライエッチングした際、該ドライエッチング処理室内壁及び処理室内配置のシールドへの付着物が脱落することなく、該付着状態を安定に維持することができ、この結果、成膜中へのパーティクルの混入を抑制することができた。 The present invention relates to a magnetic element including a magnetic layer (soft magnetic layer or ferromagnetic layer) and / or an antimagnetic layer (antisoft magnetic layer or antiferromagnetic layer), particularly a tunnel. When the magnetoresistive effect element is dry-etched, the adhering state can be stably maintained without dropping off the adhering matter to the dry etching processing chamber inner wall and the shield disposed in the processing chamber. It was possible to suppress particles from being mixed in.

更に、本発明は、高度に集積化したMRAM製造の歩留まりを大幅に改善することが出来た。 Furthermore, the present invention has greatly improved the yield of manufacturing highly integrated MRAM.

本発明の方法に使用可能なエッチング装置の概略構成断面図。1 is a schematic cross-sectional view of an etching apparatus that can be used in the method of the present invention. 本発明の方法に使用可能なエッチング装置の概略構成平面図。The schematic structure top view of the etching apparatus which can be used for the method of this invention. プロセス開始前の断面概略図。Schematic cross-section before starting the process. 図2Aに続くTaマスク製造工程の断面概略図。FIG. 2B is a schematic cross-sectional view of the Ta mask manufacturing process following FIG. 2A. 図2Bに続くエッチング工程の断面概略図。FIG. 2B is a schematic cross-sectional view of an etching process following FIG. 2B. 本発明の別の実施例を示す断面概略図。The cross-sectional schematic which shows another Example of this invention. 本発明で製造したTMR素子部の基本構造を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the basic structure of the TMR element part manufactured by this invention. 本発明で製造したTMR素子部における抵抗値の一方の変化を説明する図である。It is a figure explaining one change of the resistance value in the TMR element part manufactured by the present invention. 本発明で製造したTMR素子部における抵抗値の他方の変化を説明する図である。It is a figure explaining the other change of the resistance value in the TMR element part manufactured by the present invention.

実施例1
図1は、ICP(Inductive
Coupled Plasma)プラズマ源搭載のエッチング装置の模式図である。
Example 1
FIG. 1 shows an ICP (Inductive
It is a schematic diagram of an etching apparatus equipped with a coupled plasma) plasma source.

本実施例は、メチルアルコールをエッチングガスとし、図1の装置を用いて、図2図示のトンネル磁気抵抗効果素子(以下、「TMR素子」と言う)をエッチングする工程を説明するものである。 In this embodiment, a process of etching the tunnel magnetoresistive element shown in FIG. 2 (hereinafter referred to as “TMR element”) using methyl alcohol as an etching gas and the apparatus shown in FIG. 1 will be described.

図2C及び図3は、本発明の製造法によって製造されたTMR素子の2例を示したものである。 2C and 3 show two examples of TMR elements manufactured by the manufacturing method of the present invention.

図2Aは、本発明で用いたエッチング工程前の素子構造である。図中、9は300mmウエハー(石英等も使用可能)、201はTa膜、 202はAl膜、203はTa膜 204はピン層となる1nm~20nm軟磁性CoFe膜(好ましくは、膜厚5nm)と反強磁性膜であるPtMn膜との積層強磁性膜、205は膜厚0.1nm~10nm好ましくは、膜厚0.5nm〜2nmの結晶酸化マグネシウム層(cry.MgO)で形成した絶縁膜、206はフリー層となる膜厚1nm~20nmのCoFe膜(好ましくは、膜厚5nm)で形成した軟磁性膜、207はNiFe膜で形成した軟磁性膜、208はTaで形成したマスク、209はパターニングされたフォトレジスト膜である。 FIG. 2A shows an element structure before the etching process used in the present invention. In the figure, 9 is a 300 mm wafer (quartz or the like can be used), 201 is a Ta film, 202 is an Al film, 203 is a Ta film, and 204 is a 1 nm to 20 nm soft magnetic CoFe film (preferably a film thickness of 5 nm). 205 is an insulating film formed by a crystalline magnesium oxide layer (cry.MgO) having a film thickness of 0.1 nm to 10 nm, preferably 0.5 nm to 2 nm. , 206 is a soft magnetic film formed of a CoFe film (preferably 5 nm thick) having a film thickness of 1 nm to 20 nm to be a free layer, 207 is a soft magnetic film formed of a NiFe film, 208 is a mask formed of Ta, 209 Is a patterned photoresist film.

本発明の製造法で製造したTMR素子の基本構造を図4に示す。 FIG. 4 shows the basic structure of a TMR element manufactured by the manufacturing method of the present invention.

TMR素子401の基本構造は、絶縁層402(図2の結晶酸化マグネシウム;cry.MgOの絶縁膜205に対応)の両側を強磁性層403(図2のNiFe膜207とCoFe膜206との積層膜に対応)及び404(図2のCoFe/PtMn膜204に対応)で挟んだ構造となっている。 The basic structure of the TMR element 401 is that the insulating layer 402 (corresponding to the crystalline magnesium oxide of FIG. 2; corresponding to the insulating film 205 of cry.MgO) is laminated on both sides of the ferromagnetic layer 403 (the NiFe film 207 and the CoFe film 206 of FIG. 2) (corresponding to the CoFe / PtMn film 204 in FIG. 2).

強磁性層403及び404のそれぞれで、矢印403a及び404aは磁化の方向を示している。 In each of the ferromagnetic layers 403 and 404, arrows 403a and 404a indicate the directions of magnetization.

図5A及び5Bは、TMR素子401に対して電源405によって電圧Vを印加したときのTMR素子401における抵抗状態を説明するためのものである。 5A and 5B are diagrams for explaining a resistance state in the TMR element 401 when the voltage V is applied to the TMR element 401 by the power source 405. FIG.

印加される電圧Vに応じてTMR素子401は、強磁性層403及び404のそれぞれの磁化の状態に応じて抵抗値を変えるという特性を有している。そして、図5Aに示されるように強磁性層403及び404の磁化の方向が同一のときにはTMR素子401の抵抗値は最小となり、図5Bに示されるように、強磁性層403及び404の磁化の方向が反対のときにはTMR素子401の抵抗値は最大となる。TMR素子401の最小抵抗値はRminで表し、TMR素子401の最大抵抗値はRmaxで表すものとする。ここで、一般に、センス電流を素子膜面に対して平行に流すCIP(Current-in-Plane)型の構造と、センス電流を素子膜面に対して垂直方向に流すCPP(Current Perpendicular to Plane)型の構造とがあるが、図4および図5は、CPP型の磁気抵抗効果素子の一例となる。 The TMR element 401 has a characteristic that the resistance value is changed according to the respective magnetization states of the ferromagnetic layers 403 and 404 in accordance with the applied voltage V. When the magnetization directions of the ferromagnetic layers 403 and 404 are the same as shown in FIG. 5A, the resistance value of the TMR element 401 is minimized, and as shown in FIG. 5B, the magnetization values of the ferromagnetic layers 403 and 404 are reduced. When the directions are opposite, the resistance value of the TMR element 401 is maximized. The minimum resistance value of the TMR element 401 is represented by Rmin, and the maximum resistance value of the TMR element 401 is represented by Rmax. Here, in general, a CIP (Current-in-Plane) type structure in which a sense current flows parallel to the element film surface, and a CPP (Current Perpendicular to Plane) in which a sense current flows in a direction perpendicular to the element film surface. 4 and 5 are examples of a CPP type magnetoresistive effect element.

図2Bは、図1に図示のパターニングされたフォトレジスト膜(PR)209とエッチングガスであるCFガスを用いて、Ta膜208をエッチングした後の状態を図示したものである。 FIG. 2B illustrates a state after the Ta film 208 is etched using the patterned photoresist film (PR) 209 illustrated in FIG. 1 and CF 4 gas as an etching gas.

Ta膜208のエッチング工程は、図1図示の装置を用いた。 The Ta film 208 is etched using the apparatus shown in FIG.

図1A及び1Bにおいて、1はプラズマ源、2は真空容器、3はガス導入系、4は基板ホールダ、5はバイアス用高周波電源、9はウェーハ、11は誘電体壁容器、12はアンテナ、13はプラズマ用高周波電源、14は電磁石、15は伝送路、16はエッチングガスの分子流速制御装置、17は記憶媒体、18はシールド、19はエッチングガス導入管、20は圧力計、21Aは排気系、21Bは容器内排気管、22は側壁用磁石、31はエッチングガスボンベ、32は配管、33はバルブ、34は流量調整器、41は温度制御機構である。 1A and 1B, 1 is a plasma source, 2 is a vacuum vessel, 3 is a gas introduction system, 4 is a substrate holder, 5 is a high frequency power source for biasing, 9 is a wafer, 11 is a dielectric wall vessel, 12 is an antenna, 13 Is a high-frequency power source for plasma, 14 is an electromagnet, 15 is a transmission line, 16 is an etching gas molecular flow rate control device, 17 is a storage medium, 18 is a shield, 19 is an etching gas introduction pipe, 20 is a pressure gauge, and 21A is an exhaust system. , 21B is an exhaust pipe in the container, 22 is a side wall magnet, 31 is an etching gas cylinder, 32 is piping, 33 is a valve, 34 is a flow controller, and 41 is a temperature control mechanism.

図1に図示の真空容器2内を排気系21によって排気し、ゲートバルブ(不図示)を開けて、図2Aに図示の磁性積層膜を設けたウェーハ9を真空容器2内に搬入し、これを基板ホルダー4に保持し、ウエハー9を温度制御機構41により所定温度に維持した。次に、ガス導入系3を動作させ、図1には不図示のCFガスを溜めているボンベから不図示の配管、バルブ33及び流量調整器34を介して、所定の流量のエッチングガス(CF)を真空容器2内へ導入する。 The vacuum vessel 2 shown in FIG. 1 is evacuated by an exhaust system 21, a gate valve (not shown) is opened, and a wafer 9 provided with the magnetic laminated film shown in FIG. 2A is carried into the vacuum vessel 2. Was held by the substrate holder 4, and the wafer 9 was maintained at a predetermined temperature by the temperature control mechanism 41. Next, the gas introduction system 3 is operated, and an etching gas (with a predetermined flow rate) is supplied from a cylinder storing CF 4 gas (not shown in FIG. 1) through a pipe (not shown), a valve 33 and a flow rate regulator 34. CF 4 ) is introduced into the vacuum vessel 2.

導入されたエッチングガスは、真空容器2内を経由して誘電体壁容器11内に拡散する。ここで、プラズマ源1を動作させる。プラズマ源1は、真空容器2に対して内部空間が連通するようにして気密に接続された誘電体壁容器11と、誘電体壁容器11内に誘導磁界を発生アンテナ12と、該アンテナ12に不図示の整合器を介して伝送路15によって接続した該アンテナ12に供給するRF高周波電力(ソース電力)を発生させるプラズマ用高周波電源13と、誘電体壁容器11内に所定の磁界を生じさせる電磁石14等とから構成されている。 The introduced etching gas diffuses into the dielectric wall container 11 through the vacuum container 2. Here, the plasma source 1 is operated. The plasma source 1 includes a dielectric wall container 11 that is hermetically connected so that the internal space communicates with the vacuum container 2, an induction magnetic field generated in the dielectric wall container 11, an antenna 12, and the antenna 12 A high frequency power source for plasma 13 for generating RF high frequency power (source power) to be supplied to the antenna 12 connected by the transmission line 15 via a matching unit (not shown) and a predetermined magnetic field are generated in the dielectric wall container 11. It is comprised from the electromagnet 14 grade | etc.,.

プラズマ用高周波電源13が発生させた高周波が伝送路15によってアンテナ12に供給された際に、アンテナ12に電流が流れ、この結果、誘電体壁容器11の内部にプラズマが形成される。なお、真空容器2の側壁の外側には、多数の側壁用磁石22が、真空容器2の側壁を臨む面の磁極が隣り合う磁石同士で互いに異なるように周方向に多数並べて配置され、これによってカスプ磁場が真空容器2の側壁の内面に沿って周方向に連なって形成され、真空容器2の側壁の内面へのプラズマの拡散が防止されている。 When a high frequency generated by the plasma high frequency power supply 13 is supplied to the antenna 12 through the transmission line 15, a current flows through the antenna 12, and as a result, plasma is formed inside the dielectric wall container 11. In addition, on the outside of the side wall of the vacuum vessel 2, a large number of side wall magnets 22 are arranged side by side in the circumferential direction so that the adjacent magnetic poles of the surfaces facing the side wall of the vacuum vessel 2 are different from each other. A cusp magnetic field is continuously formed along the inner surface of the side wall of the vacuum vessel 2 in the circumferential direction, and plasma diffusion to the inner surface of the side wall of the vacuum vessel 2 is prevented.

この時、同時に、バイアス用高周波電源5を作動させて、エッチング処理対象物であるウェーハ9に負の直流分の電圧であるセルフバイアス電圧が与えられ、プラズマからウェーハ9の表面へのイオン入射エネルギーを制御している。前記のようにして形成されたプラズマが誘電体壁容器11から真空容器2内に拡散し、ウェーハ9の表面付近にまで達する。この際、ウェーハ9上のTa膜208が図2Bの如くTaマスク208が形成される。 At the same time, the bias high-frequency power source 5 is operated to apply a self-bias voltage, which is a negative direct current voltage, to the wafer 9 that is the object to be etched, and the ion incident energy from the plasma to the surface of the wafer 9. Is controlling. The plasma formed as described above diffuses from the dielectric wall container 11 into the vacuum container 2 and reaches the vicinity of the surface of the wafer 9. At this time, a Ta mask 208 is formed on the Ta film 208 on the wafer 9 as shown in FIG. 2B.

この装置において、導入管19を通して導入させるエッチングガスの流量は、このエッチングガスが所定の分子流速になる様に、流量コントローラ16によって制御される。流量コントローラ16は、記憶媒体17に記憶された制御プログラムに基づいて、バルブ33を制御する。記憶媒体17は、エッチングガスが0.5×1017分子数/分・m以上の所定の分子流速の条件下に置かれ、真空容器2の内のプラズマ雰囲気下で、磁性体層又は反磁性体層がエッチングされる工程を実行する制御プログラムが記憶されている。 In this apparatus, the flow rate of the etching gas introduced through the introduction pipe 19 is controlled by the flow rate controller 16 so that the etching gas has a predetermined molecular flow rate. The flow controller 16 controls the valve 33 based on the control program stored in the storage medium 17. The storage medium 17 is placed under the condition of a predetermined molecular flow rate with an etching gas of 0.5 × 10 17 molecules / min · m 2 or more, and in a plasma atmosphere in the vacuum vessel 2, A control program for executing the process of etching the magnetic layer is stored.

また、プラズマ露出面積は、シールド18と該シールド非被覆部の処理容器2の内壁戸からなるプラズマ露出部の面積で求められる。尚、シールド18の使用を省略した際には、真空容器2の内壁のプラズマ被照射面によって求めることができる。 Further, the plasma exposure area is determined by the area of the plasma exposure portion formed by the shield 18 and the inner wall door of the processing container 2 of the shield non-covering portion. When the use of the shield 18 is omitted, it can be obtained from the plasma irradiated surface of the inner wall of the vacuum vessel 2.

上記CFを用いたフォトレジスト膜209によるTa膜208のエッチング条件は、以下の通りであった。 The etching conditions of the Ta film 208 by the photoresist film 209 using CF 4 were as follows.

<エッチング条件>
エッチングガス(CF)の流量:
50sccm
ソース電力 :
500W
バイアス電力:
70W
真空容器2内の圧力:
0.8Pa
基板ホルダー4の温度:
40℃
<Etching conditions>
Etching gas (CF 4 ) flow rate:
50 sccm
Source power:
500W
Bias power:
70W
Pressure in the vacuum vessel 2:
0.8 Pa
The temperature of the substrate holder 4:
40 ° C

次に、フォトレジスト209(PR)を除去した後、メタルールガスをエッチングガスとして用いて、前記のプロセスによって形成されたTaをマスク材としてエッチング工程を施し、図2Cに図示のTMR素子を製造した。図2A〜2Cにおいて、207はNiFe膜、206はCoFe膜、205はAlO膜(好ましくは、結晶酸化マグネシウム膜、結晶酸化マグネシウムボロン膜、又は結晶酸化亜鉛マグネシウム膜であっても良い。)、204はCoFe/PtMn膜、203は金属Ta膜、202は金属Al膜、201は金属Ta膜である。 Next, after removing the photoresist 209 (PR), an etching process was performed using the metal rule gas as an etching gas and Ta formed by the above process as a mask material, and the TMR element shown in FIG. 2C was manufactured. . 2A to 2C, reference numeral 207 denotes a NiFe film, 206 denotes a CoFe film, and 205 denotes an Al 2 O 3 film (preferably, a crystalline magnesium oxide film, a crystalline magnesium oxide boron film, or a crystalline zinc magnesium oxide film may be used. 204 is a CoFe / PtMn film, 203 is a metal Ta film, 202 is a metal Al film, and 201 is a metal Ta film.

上記プロセスも、CFガスをメタノールガスに換えて用いた他は、図1に図示の装置を用いた。このときの条件は、以下のとおりであった。この時のエッチング速度(nm/min)を常法により、測定した。この結果を下記表1に示す。 In the above process, the apparatus shown in FIG. 1 was used except that CF 4 gas was used instead of methanol gas. The conditions at this time were as follows. The etching rate (nm / min) at this time was measured by a conventional method. The results are shown in Table 1 below.

<エッチング条件>
メタノール(CH3OH)の分子流速:
2.0×1017分子数/分・m(メタノールガス流量:100sccmに設定)
ソース電力:
1000W
バイアス電力:
800W
真空容器2内の圧力:
0.4Pa
基板ホルダー4の温度:
40℃
<Etching conditions>
Molecular flow rate of methanol (CH 3 OH):
2.0 × 10 17 number of molecules / min · m 2 (methanol gas flow rate: set to 100 sccm)
Source power:
1000W
Bias power:
800W
Pressure in the vacuum vessel 2:
0.4 Pa
The temperature of the substrate holder 4:
40 ° C

この際、ガス導入系3を動作させて、図1に図示の液体メタノールを溜めている容器31から、配管32、バルブ33及び流量調整器34を介して、メタノールガスの分子流速が2.0×1017分子数/分・mとなる様に、メタノールガスの流量(100sccm)を調整し、真空容器2内へ導入し、エッチングを行った。この工程でのエッチング終了後は、図2Cの構造であることを確認した。 At this time, the gas introduction system 3 is operated, and the molecular flow rate of methanol gas is 2.0 from the container 31 storing liquid methanol shown in FIG. The flow rate of methanol gas (100 sccm) was adjusted so as to be × 10 17 molecules / min · m 2 , introduced into the vacuum vessel 2 and etched. After the etching in this step, the structure of FIG. 2C was confirmed.

以上の全工程を終了した後、再度、全く同様の工程を200回繰返し、200種のTMR素子プルを作成した。 After completing all the above processes, the same process was repeated again 200 times to create 200 types of TMR element pulls.

該200種サンプルのうち、第100番目のサンプルと第200番目のサンプル中に含まれているパーティクル数を測定した結果、300mmウエハー当りのパーティクル数は、第100番目及び第200番目で、それぞれ100個以下であった。 Of the 200 kinds of samples, the number of particles contained in the 100th sample and the 200th sample was measured. As a result, the number of particles per 300 mm wafer was 100th and 200th, respectively. It was less than the number.

上記実験例において用いたメタノールの分子流速を0.1×1017分子数/分・m(本発明外)、0.5×1017分子数/分・m(本発明内)及び3.0×1017分子数/分・m(本発明内)に変更した他は、全く上記実験と同様の方法で、パーティクル数を測定した。 The molecular flow rate of methanol used in the above experimental examples was 0.1 × 10 17 molecules / min · m 2 (outside the present invention), 0.5 × 10 17 molecules / min · m 2 (in the present invention) and 3 The number of particles was measured in the same manner as in the above experiment except that the number was changed to 0.0 × 10 17 molecules / minute · m 2 (within the present invention).

これらの結果は、以下の表1のとおりであった。
表−1のパーティクル数(300mmウエハー当り)判定は、単位面積当り(300mmウエハー当り)100個以下「良」とし、101個以上を「不良」とした。
The results are shown in Table 1 below.
In the determination of the number of particles (per 300 mm wafer) in Table 1, 100 or less “good” per unit area (per 300 mm wafer), and 101 or more “bad”.

特に、上記実験例では、エッチングガス導入を2×1017分子数/分・m以上の分子流速で実施した時には、単位面積当り(300mmウエハー当り)パーティクル数を20個以下となっていたことが判明し、顕著な改善が得られた。 In particular, in the above experimental example, when the etching gas was introduced at a molecular flow rate of 2 × 10 17 molecules / min · m 2 or more, the number of particles per unit area (300 mm wafer) was 20 or less. As a result, a remarkable improvement was obtained.

又、上記実験例において、処理容器2の内壁及びシールド8の表面に付着したエッチング残渣物被膜は、安定な被膜で、脱落や剥離等の不安定被膜ではないことが判明した。 Further, in the above experimental example, it was found that the etching residue film adhering to the inner wall of the processing container 2 and the surface of the shield 8 is a stable film and not an unstable film such as dropping or peeling.

実施例2〜20
上記実施例1で用いたメタノールガスとからなるエッチングガスに換えて、下記表2に示したエッチングガスを用いた他は、実施例1と全く同様の方法で図2Cに図示の素子を作成し、パーティクル数を測定した。
Examples 2-20
The element shown in FIG. 2C was prepared in the same manner as in Example 1 except that the etching gas shown in Table 2 below was used instead of the etching gas composed of methanol gas used in Example 1 above. The number of particles was measured.

以上のとおり、本発明の製造法で用いたドライエッチング法は、予想外に顕著な効果を示した。特に、上記実施例2〜20において、エッチングガス導入を2×1017分子数/分・m以上の分子流速で実施した時には、単位面積当り(300mmウエハー当り)パーティクル数を20個以下となっていたことが判明し、顕著な改善が得られた。 As described above, the dry etching method used in the production method of the present invention has an unexpectedly remarkable effect. In particular, in Examples 2 to 20 above, when the etching gas was introduced at a molecular flow rate of 2 × 10 17 molecules / min · m 2 or more, the number of particles per unit area (per 300 mm wafer) was 20 or less. As a result, a significant improvement was obtained.

又、上記実施例2〜20において、処理容器2の内壁及びシールド8の表面に付着したエッチング残渣物被膜は、安定な被膜で、脱落や剥離等の不安定被膜ではないことが判明した。 Further, in Examples 2 to 20, it was found that the etching residue film attached to the inner wall of the processing container 2 and the surface of the shield 8 is a stable film and not an unstable film such as dropping or peeling.

本発明の好ましい実施の形態、比較試験例を説明したが、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載から把握される技術的範囲において、種々の形態に変更可能である。 Although the preferred embodiments of the present invention and comparative test examples have been described, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various technical scopes can be obtained from the description of the scope of claims. The form can be changed.

例えば、エッチング装置としては、図1図示のアンテナ12を有するICP型プラズマ装置に限らず、いわゆる高密度プラズマ源と呼ばれるヘリコン型プラズマ装置、2周波励起平行平板型プラズマ装置、マイクロ波型プラズマ装置等を利用することができる。 For example, the etching apparatus is not limited to the ICP type plasma apparatus having the antenna 12 shown in FIG. 1, but a helicon type plasma apparatus called a so-called high density plasma source, a two-frequency excitation parallel plate type plasma apparatus, a microwave type plasma apparatus, etc. Can be used.

また、非有機材料をマスク材として磁性材料をエッチングする場合であって、この磁性材料がTMR素子とする場合であっても、TMR素子の構成は、図2図示の構成に限定されるものではない。また、本発明は、上記TMR素子に限定されるものではなく、GMR素子にも適用することが出来る。 Further, even when a magnetic material is etched using a non-organic material as a mask material and the magnetic material is a TMR element, the configuration of the TMR element is not limited to the configuration shown in FIG. Absent. The present invention is not limited to the TMR element, but can be applied to a GMR element.

また、本発明は、図3に図示したとおり、図2A図示の絶縁膜205をエッチングストッパーとした工程を用いることも出来る。 Further, as shown in FIG. 3, the present invention can use a process using the insulating film 205 shown in FIG. 2A as an etching stopper.

1 プラズマ源
2 真空容器
3 ガス導入系
4 基板ホルダー
5 バイアス用高周波電源
9 ウェーハ
11 誘電体壁容器
12 アンテナ
13 プラズマ用高周波電源
14 電磁石
15 伝送路
16 エッチングガスの分子流速制御装置
17 記憶媒体
18 シールド
19 エッチングガス導入管
20 圧力計
21A 排気系
21B 容器内排気管
22 側壁用磁石
31 ボンベ
32 配管
33 バルブ
34 流量調整器
41 温度制御機構
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Plasma source 2 Vacuum container 3 Gas introduction system 4 Substrate holder 5 Bias high frequency power supply 9 Wafer 11 Dielectric wall container 12 Antenna 13 Plasma high frequency power supply 14 Electromagnet 15 Transmission path 16 Etch gas molecular flow rate control device 17 Storage medium 18 Shield 19 Etching gas introduction pipe 20 Pressure gauge 21A Exhaust system 21B Exhaust pipe 22 in vessel 22 Side wall magnet 31 Cylinder 32 Pipe 33 Valve 34 Flow rate regulator 41 Temperature control mechanism

Claims (8)

炭化水素類、アルコール類、エーテル類、アルデヒド類、カルボン酸類、エステル類及びジオン類からなるガス化化合物群から選択された少なくとも一種のガス化化合物を0.5×1017分子数/分・m以上の分子流速の条件下において形成したプラズマ雰囲気下で、磁性体層又は反磁性体層をエッチングするエッチング工程を有する、ことを特徴とする磁性素子の製造法。 0.5 × 10 17 molecules / min · m of at least one gasification compound selected from the group of gasification compounds consisting of hydrocarbons, alcohols, ethers, aldehydes, carboxylic acids, esters and diones A method for producing a magnetic element, comprising: an etching step of etching a magnetic layer or a diamagnetic layer in a plasma atmosphere formed under a condition of two or more molecular flow rates. 前記分子流速は、2.0×1017分子数/分・m以上である請求項1に記載の磁性素子の製造法。 2. The method of manufacturing a magnetic element according to claim 1, wherein the molecular flow rate is 2.0 × 10 17 molecules / min · m 2 or more. 炭化水素類、アルコール類、エーテル類、アルデヒド類、カルボン酸類、エステル類及びジオン類からなるガス化化合物群から選択された少なくとも一種のガス化化合物を0.5×1017分子数/分・m以上の分子流速の条件下において形成したプラズマ雰囲気下で、磁性体層及び反磁性体層をエッチングするエッチング工程を有する、ことを特徴とする磁性素子の製造法。 0.5 × 10 17 molecules / min · m of at least one gasification compound selected from the group of gasification compounds consisting of hydrocarbons, alcohols, ethers, aldehydes, carboxylic acids, esters and diones A method of manufacturing a magnetic element, comprising: an etching step of etching a magnetic layer and a diamagnetic layer in a plasma atmosphere formed under conditions of a molecular flow rate of 2 or more. 前記分子流速は、2.0×1017分子数/分・m以上である請求項3に記載の磁性素子の製造法。 The method of manufacturing a magnetic element according to claim 3, wherein the molecular flow velocity is 2.0 × 10 17 molecules / min · m 2 or more. 炭化水素類、アルコール類、エーテル類、アルデヒド類、カルボン酸類、エステル類及びジオン類からなるガス化化合物群から選択された少なくとも一種のガス化化合物を0.5×1017分子数/分・m以上の分子流速の条件下において形成したプラズマ雰囲気下で、磁性体層又は反磁性体層をエッチングするエッチング工程を実行する制御プログラムを記憶した記憶媒体。 0.5 × 10 17 molecules / min · m of at least one gasification compound selected from the group of gasification compounds consisting of hydrocarbons, alcohols, ethers, aldehydes, carboxylic acids, esters and diones A storage medium storing a control program for executing an etching process for etching a magnetic layer or a diamagnetic layer in a plasma atmosphere formed under conditions of two or more molecular flow rates. 前記分子流速は、2.0×1017分子数/分・m以上である請求項5に記載の記憶媒体。 The storage medium according to claim 5, wherein the molecular flow rate is 2.0 × 10 17 molecules / min · m 2 or more. 炭化水素類、アルコール類、エーテル類、アルデヒド類、カルボン酸類、エステル類及びジオン類からなるガス化化合物群から選択された少なくとも一種のガス化化合物を0.5×1017分子数/分・m以上の流速分子の条件下において形成したプラズマ雰囲気下で、磁性体層及び反磁性体層をエッチングするエッチング工程を実行する制御プログラムを記憶した記憶媒体。 0.5 × 10 17 molecules / min · m of at least one gasification compound selected from the group of gasification compounds consisting of hydrocarbons, alcohols, ethers, aldehydes, carboxylic acids, esters and diones A storage medium storing a control program for executing an etching process for etching a magnetic layer and a diamagnetic layer in a plasma atmosphere formed under conditions of two or more flow velocity molecules. 前記分子流速は、2.0×1017分子数/分・m以上である請求項7に記載の記憶媒体。 The storage medium according to claim 7, wherein the molecular flow rate is 2.0 × 10 17 molecules / min · m 2 or more.
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