JP2017216351A - 磁気抵抗素子の製造方法及び磁気抵抗素子の製造システム - Google Patents

Abstract

【課題】金属層及び磁性層を含む多層膜のプラズマエッチングにおいて、当該多層膜の剥がれ及び／又は割れを抑制する。【解決手段】一実施形態の磁気抵抗素子の製造方法は、基板上に、シリコン、酸素、及び、炭素を含む下地膜を形成する工程と、酸素含有ガスのプラズマを用いて下地膜に対してプラズマアッシングを実行する工程と、アッシングされた下地膜上に金属層及び磁性層を含む多層膜を形成する工程と、水素含有ガスのプラズマを用いて多層膜に対してプラズマエッチングを実行する工程と、を含む。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、磁気抵抗素子の製造方法及び磁気抵抗素子の製造システムに関するものである。

電子デバイスの製造においては、被加工物に微細構造を形成するために、プラズマエッチングが用いられている。プラズマエッチングには、活性種による反応を主に利用するエッチングと、イオンの衝撃を主に利用するスパッタエッチングとがある。

電子デバイスの一つである磁気ランダムアクセスメモリ（Magnetic Random Access Memory：ＭＲＡＭ）といった磁気抵抗素子の製造においては、金属層及び磁性層を含む多層膜に対するプラズマエッチングが行われている。この多層膜は難エッチング材料を含んでいるので、当該多層膜のプラズマエッチングには、スパッタエッチングが用いられている。このような多層膜のスパッタエッチングについては、特許文献１に記載されている。特許文献１では、水素を含むエッチングガスを用いたスパッタエッチングについて説明されている。

特開２０１５−１８８８５号公報

上記の多層膜は、基板上に形成された下地膜上に形成されている。この下地膜は、シリコン、酸素、及び、炭素を含む絶縁膜である。かかる下地膜上に形成された多層膜に対して、水素含有ガスのプラズマを用いてスパッタエッチングを行うと、当該下地膜上において多層膜の剥がれ及び／又は割れが生じることがある。このような多層膜の剥がれ及び／又は割れは、電子デバイスの製造不良の原因となり、また、電子デバイスの歩留まりを低下させる。したがって、多層膜のプラズマエッチングにおいて、当該多層膜の剥がれ及び／又は割れを抑制することが必要である。

一態様では、磁気抵抗素子の製造方法が提供される。当該製造方法は、基板上に、シリコン、酸素、及び、炭素を含む下地膜を形成する工程と、酸素含有ガスのプラズマを用いて下地膜に対してプラズマアッシングを実行する工程と、アッシングされた下地膜上に金属層及び磁性層を含む多層膜を形成する工程と、水素含有ガスのプラズマを用いて多層膜に対してプラズマエッチングを実行する工程と、を含む。

水素含有ガスのプラズマを用いたスパッタエッチングによって多層膜の剥がれ及び／又は割れが生じる原因は以下のように推測される。下地膜は炭素を含んでいるので、下地膜と多層膜との間の界面には炭素を含む有機不純物が存在する。スパッタエッチングに用いられる水素の活性種が有機不純物と反応すると、界面において反応生成物の気体が発生する。この気体が膨張し多層膜に大きな応力を与える。その結果、多層膜の剥がれ及び／又は割れが生じるものと推測される。

一態様に係る製造方法では、酸素含有ガスのプラズマを用いて下地膜に対してプラズマアッシングが実行されるので、下地膜の表面を含む部分における有機不純物の量が減少される。したがって、上述した気体の発生が抑制される。故に、多層膜のプラズマエッチングにおいて、当該多層膜の剥がれ及び／又は割れが抑制される。

一実施形態では、下地膜は、シリコン及び炭素を含有するガスを用いた化学気相成長法により形成される。

一実施形態では、シリコン及び炭素を含有するガスは、テトラエトキシシラン又はメチルシランを含む。

一実施形態では、水素含有ガスは、Ｈ_２、Ｈ_２Ｏ、炭化水素、アルコール、ケトン、アルデヒド、及び、カルボン酸のうち少なくとも一つを含む。

一実施形態では、金属層は、ルテニウム又は白金を含む。

別の態様では、磁気抵抗素子の製造システムが提供される。この製造システムは、減圧可能な搬送チャンバ、及び、該搬送チャンバ内に設けられた、基板を搬送するための搬送装置を有する搬送モジュールと、基板上にシリコン、酸素、及び、炭素を含む下地膜を形成するための第１処理モジュールと、酸素含有ガスのプラズマを用いて下地膜に対するプラズマアッシングを行うための第２処理モジュールと、金属層及び磁性層を含む多層膜を形成するための複数の第３処理モジュールと、水素含有ガスのプラズマを用いて多層膜に対してプラズマエッチングを実行するための第４処理モジュールと、第１処理モジュール、第２処理モジュール、複数の第３処理モジュール、及び、第４処理モジュールを制御する制御部と、を備え、第１処理モジュール、第２処理モジュール、複数の該第３処理モジュール、及び、第４処理モジュールは、搬送モジュールに接続されており、制御部は、基板上に下地膜を形成し、下地膜に対してプラズマアッシングを行い、アッシングされた下地膜上に多層膜を形成し、多層膜のプラズマエッチングを実行するよう搬送装置、第１処理モジュール、第２処理モジュール、複数の第３処理モジュール、及び、第４処理モジュールを制御し、アッシングされた下地膜を有する被加工物を、プラズマアッシング後に搬送チャンバを含む減圧された空間のみを介して、複数の第３処理モジュールのうち多層膜中の最下層を形成するための処理モジュールに搬送するよう搬送装置を制御する。

以上説明したように、金属層及び磁性層を含む多層膜のプラズマエッチングにおいて、当該多層膜の剥がれ及び／又は割れが抑制される。

一実施形態に係る磁気抵抗素子の製造方法を示す流れ図である。 図１に示す工程ＳＴ１において基板上に作成される下地膜を例示する図である。 図１に示す工程ＳＴ２におけるプラズマアッシングを示す図である。 図１に示す工程ＳＴ３において作成される被加工物を例示する図である。 図１に示す工程ＳＴ４におけるプラズマエッチングを示す図である。 図１に示す工程ＳＴ４の実行後の多層膜を例示する図である。 一実施形態にかかる磁気抵抗素子の製造システムを概略的に示す図である。 第２処理モジュールとして用いることが可能なプラズマ処理装置を例示する図である。 第３処理モジュールとして用いることが可能なスパッタリング装置を例示する図である。 ステージ側から視たスパッタリング装置のシャッターを示す平面図である。 第４処理モジュールとして用いることが可能なプラズマ処理装置を例示する図である。

以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。

図１は、一実施形態に係る磁気抵抗素子の製造方法を示す流れ図である。図１に示す磁気抵抗素子の製造方法ＭＴは、工程ＳＴ１〜工程ＳＴ４を含む。製造方法ＭＴは、工程ＳＴ１から開始される。図２は、工程ＳＴ１において基板上に作成される下地膜を例示する図である。工程ＳＴ１では、図２に示すように基板ＳＢ上に下地膜ＩＳが形成される。下地膜ＩＳは、絶縁膜であり、シリコン、酸素、及び、炭素を含む。即ち、下地膜ＩＳは、酸化シリコンから形成されており、炭素を含み得る。下地膜ＩＳは、例えば化学気相成長（ＣＶＤ）法によって形成される。ＣＶＤ法では、例えば、シリコン及び炭素を含有するガスが用いられる。このガスは、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）又はメチルシランを含み得る。

続く工程ＳＴ２では、酸素含有ガスのプラズマを用いて下地膜ＩＳに対してプラズマアッシングが実行される。図３は、工程ＳＴ２におけるプラズマアッシングを示す図である。図３において、円形の図形は、酸素の活性種を示している。工程ＳＴ２では、酸素含有ガスのプラズマＰＬＡが生成され、当該プラズマＰＬＡからの酸素の活性種が下地膜ＩＳに照射される。これにより、下地膜ＩＳの表面を含む部分における炭素の量が減少される。

続く工程ＳＴ３では、アッシングされた下地膜ＩＳ上に金属層及び磁性層を含む多層膜ＭＬが形成される。また、工程ＳＴ３では、多層膜ＭＬ上にマスクＭＫが形成される。多層膜ＭＬ及びマスクＭＫは、例えば、スパッタリングにより形成される。

図４は、工程ＳＴ３において作成される被加工物（Ｗｏｒｋｐｉｅｃｅ）を例示する図である。図４に示すように、工程ＳＴ３において作成される第３の被加工物Ｗ３は、多層膜ＭＬ及びマスクＭＫを含む。多層膜ＭＬは、複数の層を有している。例えば、図４に示すように、多層膜ＭＬは、第１層Ｌ１〜第１５層Ｌ１５の１５個の層を有している。

第１層Ｌ１は、最下層、即ち、下地膜ＩＳの最も近くに設けられた層であり、Ｔａから形成されている。第２層Ｌ２は、第１層Ｌ１上に設けられており、Ｒｕから形成されている。第３層Ｌ３は、第２層Ｌ２上に設けられており、Ｔａから形成されている。第４層Ｌ４は、第３層Ｌ３上に設けられており、Ｐｔから形成されている。第５層Ｌ５は、第４層Ｌ４上に設けられており、Ｐｔ及びＣｏから形成されている。第６層Ｌ６は、第５層Ｌ５上に設けられており、Ｃｏから形成されている。第７層Ｌ７は、第６層Ｌ６上に設けられており、Ｒｕから形成されている。第８層Ｌ８は、第７層Ｌ７上に設けられており、Ｐｔ及びＣｏから形成されている。第９層Ｌ９は、第８層Ｌ８上に設けられており、Ｃｏから形成されている。第１０層Ｌ１０は、第９層Ｌ９上に設けられており、Ｔａから形成されている。第１１層Ｌ１１は、第１０層Ｌ１０上に設けられており、ＣｏＦｅＢから形成されている。第１２層Ｌ１２は、第１１層Ｌ１１上に設けられており、ＭｇＯから形成されている。第１３層Ｌ１３は、第１２層Ｌ１２上に設けられており、ＣｏＦｅＢから形成されている。第１４層Ｌ１４は第１３層Ｌ１３上に設けられており、Ｔａから形成されている。第１５層Ｌ１５は、第１４層Ｌ１４上に設けられており、Ｒｕから形成されている。第５層Ｌ５及び第８層Ｌ８は、Ｐｔ薄膜とＣｏ薄膜が交互に積層された構造を有している。具体的に、第５層Ｌ５は、６層のＰｔ薄膜と６層のＣｏ薄膜が交互に積層された構造を有しており、第８層Ｌ８は、２層のＰｔ薄膜と２層のＣｏ薄膜が交互に積層された構造を有している。上記構造では、第１層Ｌ１、第２層Ｌ２、第３層Ｌ３、第４層Ｌ４、第７層Ｌ７、第１０層Ｌ１０、第１４層Ｌ１４および第１５層Ｌ１５が金属層であり、第５層Ｌ５、第６層Ｌ６、第８層Ｌ８、第９層Ｌ９、第１１層Ｌ１１および第１３層Ｌ１３が磁性層である。

多層膜ＭＬの第１層Ｌ１と第２層Ｌ２は、下部電極を構成している。第３層Ｌ３と第４層Ｌ４は、それらの上に膜を成長するためのシード層である。第５層Ｌ５と第６層Ｌ６は、反強磁性層を構成している。第７層Ｌ７は、反強磁性層と上層の磁化固定層の間のスペーサとして用いられる。第８層Ｌ８、第９層Ｌ９、第１０層Ｌ１０、及び第１１層Ｌ１１は磁化固定層を構成している。第１２層Ｌ１２はトンネルバリア層であり、第１３層Ｌ１３は磁化自由層である。第１４層Ｌ１４と第１５層Ｌ１５は、上部電極を構成している。また、上記の磁化固定層、トンネルバリア層、及び、磁化自由層は、磁気トンネル接合（ＭＴＪ）を構成している。

多層膜ＭＬの各層の厚さを例示する。第１層Ｌ１の厚さは５ｎｍ、第２層Ｌ２の厚さは５ｎｍ、第３層Ｌ３の厚さは１０ｎｍ、第４層Ｌ４の厚さは５ｎｍ、第５層Ｌ５の厚さは４．８ｎｍ、第６層Ｌ６の厚さは０．５ｎｍ、第７層Ｌ７の厚さは０．９ｎｍ、第８層Ｌ８の厚さは１．６ｎｍ、第９層Ｌ９の厚さは０．５ｎｍ、第１０層Ｌ１０の厚さは０．４ｎｍ、第１１層Ｌ１１の厚さは１．２ｎｍ、第１２層Ｌ１２の厚さは１．３ｎｍ、第１３層Ｌ１３の厚さは１．６ｎｍ、第１４層Ｌ１４の厚さは５ｎｍ、第１５層Ｌ１５の厚さは５ｎｍである。

マスクＭＫは、金属含有膜から作製されたマスクである。金属含有膜は、例えば、Ｔａ又はＴｉＮ等から構成される。マスクＭＫのパターンは、プラズマエッチングによって形成され得る。

図１を再び参照する。工程ＳＴ４では、水素含有ガスのプラズマを用いて多層膜ＭＬに対してプラズマエッチングが実行される。水素含有ガスは、Ｈ_２、Ｈ_２Ｏ、炭化水素、アルコール、ケトン、アルデヒド、及び、カルボン酸のうち少なくとも一つを含む。図５は、工程ＳＴ４におけるプラズマエッチングを示す図である。図５において、円形の図形は、多層膜ＭＬをエッチングするイオンを示している。工程ＳＴ４では、水素含有ガスのプラズマＰＬＥが生成され、当該プラズマＰＬＥからのイオンが多層膜ＭＬに衝突するように多層膜ＭＬに引き込まれる。これにより、多層膜ＭＬのスパッタエッチングが行われる。図６は、工程ＳＴ４の実行後の多層膜を例示する図である。図６に示すように、工程ＳＴ４のプラズマエッチングでは、下地膜ＩＳが露出するまで多層膜ＭＬがエッチングされる。この工程ＳＴ４のプラズマエッチングにより、マスクＭＫのパターンが多層膜ＭＬに転写される。

上述したように、下地膜ＩＳは炭素を含んでいるので、工程ＳＴ２におけるプラズマアッシングを行わずに、下地膜ＩＳ上に多層膜ＭＬを形成すると、下地膜ＩＳと多層膜ＭＬとの間の界面には炭素を含む有機不純物が残される。工程ＳＴ４におけるスパッタエッチングに用いられる水素の活性種が有機不純物と反応すると、界面において反応生成物の気体が発生する。この気体が膨張し多層膜に大きな応力を与える。その結果、多層膜の剥がれ及び／又は割れが生じ得る。製造方法ＭＴでは、下地膜ＩＳに対して工程ＳＴ２のプラズマアッシングが実行されるので、下地膜ＩＳの表面を含む部分における有機不純物の量が減少される。したがって、上述した気体の発生が抑制される。故に、多層膜ＭＬのプラズマエッチングにおいて、当該多層膜ＭＬの剥がれ及び／又は割れが抑制される。

以下、図７を参照して、製造方法ＭＴの実施に用いることが可能な製造システムについて説明する。図７は、一実施形態にかかる磁気抵抗素子の製造システムを概略的に示す図である。図７に示す製造システム１００は、ローダモジュール１０２、ロードロックモジュール１０４及び１０６、搬送モジュール１０８、複数の処理モジュール１１０ａ〜１１０ｈ、並びに、制御部１１２を備えている。なお、複数の処理モジュール１１０ａの個数は、図３に示す製造システム１００においては八つであるが、任意の個数であってもよい。

ローダモジュール１０２は、大気圧環境下において被加工物を搬送する装置である。ローダモジュール１０２には、複数の台１１４が取り付けられている。複数の台１１４の各々の上には、複数の被加工物を収容可能な容器１１６がそれぞれ搭載される。なお、容器１１６は、ＦＯＵＰ（Ｆｒｏｎｔ Ｏｐｅｎｉｎｇ Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｐｏｄ）であり得る。

ローダモジュール１０２は、その内部の搬送チャンバ１０２ｃに搬送装置１０２ｔを有している。搬送装置１０２ｔは、被加工物を保持して当該被加工物を搬送するためのロボットアームを含み得る。このローダモジュール１０２には、ロードロックモジュール１０４及びロードロックモジュール１０６が接続されている。搬送装置１０２ｔは、容器１１６とロードロックモジュール１０４の間、又は、容器１１６とロードロックモジュール１０６の間において被加工物を搬送する。

ロードロックモジュール１０４及びロードロックモジュール１０６はそれぞれ、予備減圧のためのチャンバ１０４ｃ及びチャンバ１０６ｃをそれぞれ提供している。ロードロックモジュール１０４及びロードロックモジュール１０６には、搬送モジュール１０８が接続されている。搬送モジュール１０８は、減圧可能な搬送チャンバ１０８ｃを提供しており、当該搬送チャンバ１０８ｃは、その内部に搬送装置１０８ｔを有している。搬送装置１０８ｔは、被加工物を保持して当該被加工物を搬送するためのロボットアームを含み得る。この搬送モジュール１０８には、複数の処理モジュール１１０ａ〜１１０ｈが接続されている。搬送モジュール１０８の搬送装置１０８ｔは、ロードロックモジュール１０４及びロードロックモジュール１０６の何れかと複数の処理モジュール１１０ａ〜１１０ｈの何れかとの間、及び、複数の処理モジュール１１０ａ〜１１０ｈのうち任意の二つの処理モジュール間で、被加工物を搬送する。

複数の処理モジュール１１０ａ〜１１０ｈは、第１処理モジュール１１０ａ、第２処理モジュール１１０ｂ、複数の第３処理モジュール１１０ｃ〜１１０ｇ、及び、第４処理モジュール１１０ｈを含んでいる。第１処理モジュール１１０ａは、基板ＳＢ上に下地膜ＩＳを形成するためのモジュールであり得る。第１処理モジュール１１０ａは、例えば、ＣＶＤ装置であり得る。第２処理モジュール１１０ｂは、下地膜ＩＳに対するプラズマアッシングを行うためのモジュールであり得る。第２処理モジュール１１０ｂは、プラズマアッシング用のプラズマ処理装置であり得る。複数の第３処理モジュール１１０ｃ〜１１０ｇは、金属層及び磁性層を含む多層膜ＭＬを形成するためのモジュールであり得る。複数の第３処理モジュール１１０ｃ〜１１０ｇは、上述のマスクを形成するためのモジュールも含み得る。

複数の第３処理モジュール１１０ｃ〜１１０ｇの各々は、スパッタリング装置であり得る。各スパッタリング装置は、一以上のターゲット物質の成膜を行うように構成されている。製造システム１００が図４に示した多層膜ＭＬを成膜するように構成されている場合には、複数のスパッタリング装置の各々は、Ｔａターゲット、Ｒｕターゲット、Ｐｔターゲット、Ｃｏターゲット、ＣｏＦｅＢターゲット、及び、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）ターゲットのうち対応の一つ以上のターゲットを有している。一例においては、複数のスパッタリング装置の各々は、四つのターゲットを有し、当該四つのターゲットのうち選択されたターゲットの構成物質のスパッタリングを行うスパッタリング装置であり得る。

なお、複数のスパッタリング装置のうち一つは、ＭｇＯターゲットではなく、Ｍｇターゲットを有していてもよい。この場合には、複数の第３処理モジュール１１０ｃ〜１１０ｇのうち一つは、Ｍｇ膜を酸化させるための酸化処理装置であり得る。酸化処理装置は、酸素雰囲気下においてＭｇ膜を加熱する装置であってもよく、或いは、酸素ガスのプラズマを生成するプラズマ処理装置であってもよい。このプラズマ処理装置は、容量結合型プラズマ処理装置、誘導結合型プラズマ処理装置、又は、マイクロ波といった表面波によってプラズマを生成するプラズマ処理装置等の任意のプラズマ処理装置であり得る。

第４処理モジュール１１０ｈは、多層膜ＭＬのプラズマエッチングを実行するためのモジュールであり得る。第４処理モジュール１１０ｈは、プラズマエッチング用のプラズマ処理装置であり得る。

制御部１１２は、搬送モジュール１０８、第１処理モジュール１１０ａ、第２処理モジュール１１０ｂ、複数の第３処理モジュール１１０ｃ〜１１０ｇ、及び、第４処理モジュール１１０ｈを制御するよう構成されている。また、制御部１１２は、ローダモジュール１０２を更に制御するよう構成されている。制御部１１２は、例えば、プロセッサ、及びメモリといった記憶装置を有するコンピュータ装置であり得る。記憶装置には、製造システム１００の各部を制御するためのプログラム及び製造システム１００において上述した製造方法ＭＴを実施するためのレシピデータが記憶されている。プロセッサは、記憶装置に記憶されているプログラム及びレシピデータに従って動作し、製造システム１００の各部を制御するための制御信号を当該各部に出力する。

製造方法ＭＴの実施において、制御部１１２は、基板ＳＢを容器１１６からロードロックモジュール１０４又はロードロックモジュール１０６の何れかに搬送するよう、ローダモジュール１０２の搬送装置１０２ｔを制御する。次いで、制御部１１２は、ロードロックモジュール１０４又はロードロックモジュール１０６の何れかに搬入された基板ＳＢを第１処理モジュール１１０ａに搬送するよう、搬送モジュール１０８の搬送装置１０８ｔを制御する。そして、制御部１１２は、基板ＳＢ上に下地膜ＩＳを形成するよう、第１処理モジュール１１０ａを制御する。これにより、図２に示す第１の被加工物Ｗ１が作成される。

次いで、制御部１１２は、第２処理モジュール１１０ｂに第１の被加工物Ｗ１を搬送するよう、搬送モジュール１０８の搬送装置１０８ｔを制御する。第１の被加工物Ｗ１は、下地膜ＩＳの形成後に搬送チャンバ１０８ｃを含む減圧された空間のみを介して、第１処理モジュール１１０ａから第２処理モジュール１１０ｂに搬送される。そして、制御部１１２は、下地膜ＩＳに対してプラズマアッシングを行うよう、第２処理モジュール１１０ｂのプラズマアッシング装置を制御する。これにより第２の被加工物が作成される。

次いで、制御部１１２は、複数の第３処理モジュール１１０ｃ〜１１０ｇのうち、第３処理モジュール１１０ｃに、第２の被加工物を搬送するよう、搬送モジュール１０８の搬送装置１０８ｔを制御する。第３処理モジュール１１０ｃは、多層膜ＭＬにおける最下層の第１層Ｌ１を形成するためのターゲットを有する。第２の被加工物は、上述のプラズマアッシング後に搬送チャンバ１０８ｃを含む減圧された空間のみを介して、第２処理モジュール１１０ｂから第３処理モジュール１１０ｃに搬送される。

次いで、制御部１１２は、第２層Ｌ２〜第１５層Ｌ１５の各層及びマスクＭＫを順次形成するために、搬送モジュール１０８の搬送装置１０８ｔ、及び、複数の第３処理モジュール１１０ｃ〜１１０ｇのうち当該各層の形成において動作すべき幾つかの第３処理モジュールを制御する。これにより、第３の被加工物Ｗ３が作成される。制御部１１２は、搬送チャンバ１０８ｃを含む減圧された空間のみを介して、任意の二つの第３処理モジュール間で被加工物を搬送するよう、搬送モジュール１０８の搬送装置１０８ｔを制御する。なお、第３処理モジュールが、多層膜ＭＬ及びマスクＭＫ中の連続する二つの層の成膜用の二以上のターゲットを有している場合には、これら二つの層の成膜の間に被加工物を搬送することは不要である。

次いで、制御部１１２は、第４処理モジュール１１０ｈに第３の被加工物Ｗ３を搬送するよう、搬送モジュール１０８の搬送装置１０８ｔを制御する。第３の被加工物Ｗ３は、搬送チャンバ１０８ｃを含む減圧された空間のみを介して、先の処理に用いられた第３処理モジュールから第４処理モジュール１１０ｈに搬送される。そして、制御部１１２は、マスクＭＫのパターンを形成するためのプラズマエッチングを実行するよう、第４処理モジュール１１０ｈを制御する。さらに、制御部１１２は、多層膜ＭＬのプラズマエッチングを実行するよう、第４処理モジュール１１０ｈを制御する。

以下、製造システム１００の第２処理モジュール１１０ｂとして用いることが可能なプラズマ処理装置の例について説明する。図８は、第２処理モジュールとして用いることが可能なプラズマ処理装置を例示する図である。図８に示すプラズマ処理装置２００は、マイクロ波によってガスを励起させるプラズマ処理装置である。プラズマ処理装置２００は、チャンバ本体２１２を備えている。

チャンバ本体２１２は、その内部空間をチャンバ２１２ｃとして提供している。チャンバ本体２１２は、側壁２１２ｓ、底部２１２ｂ、及び、天部２１２ｔを含んでおり、略円筒形状を有している。チャンバ本体２１２の中心軸線は、鉛直方向に延びる軸線Ｚ２に略一致している。底部２１２ｂは、側壁２１２ｓの下端側に設けられている。底部２１２ｂには、排気孔２１２ｈが設けられている。側壁２１２ｓの上端部は開口している。側壁２１２ｓの上端部開口は、誘電体窓２１８によって閉じられている。誘電体窓２１８は、側壁２１２ｓの上端部と天部２１２ｔとの間に挟持されている。この誘電体窓２１８と側壁２１２ｓの上端部との間には封止部材２２６が介在していてもよい。封止部材２２６は、例えばＯリングであり得る。

プラズマ処理装置２００は、ステージ２２０を更に備えている。ステージ２２０は、誘電体窓２１８の下方に設けられている。ステージ２２０は、下部電極２２０ａ及び静電チャック２２０ｂを含んでいる。

下部電極２２０ａは、支持部２４６によって支持されている。支持部２４６は、絶縁性の材料で構成されている。支持部２４６は、略円筒形状を有しており、底部２１２ｂから上方に延びている。また、支持部２４６の外周には、導電性の支持部２４８が設けられている。支持部２４８は、チャンバ本体２１２の底部２１２ｂから支持部２４６の外周に沿って上方に延びている。この支持部２４８と側壁２１２ｓとの間には、環状の排気路２５０が形成されている。

排気路２５０の上部には、バッフル板２５２が設けられている。バッフル板２５２には、板厚方向に延びる複数の貫通孔が形成されている。排気路２５０は、排気孔２１２ｈを提供する排気管２５４に接続しており、当該排気管２５４には、圧力調整器２５６ａを介して排気装置２５６ｂが接続されている。排気装置２５６ｂは、ターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有している。圧力調整器２５６ａは、排気装置２５６ｂの排気量を調整して、チャンバ２１２ｃの圧力を調整する。これら圧力調整器２５６ａ及び排気装置２５６ｂにより、チャンバ２１２ｃを所望の真空度に減圧することができる。また、排気装置２５６ｂにより、ステージ２２０の外周から排気路２５０を介してガスを排気することができる。

下部電極２２０ａは、アルミニウムといった導体から形成されており、略円盤形状を有している。下部電極２２０ａには、マッチングユニット２６０及び給電棒２６２を介して、ＲＦバイアス用の高周波電源２５８が電気的に接続されている。高周波電源２５８は、高周波を発生する。この高周波の周波数は、イオンの引き込みに適した周波数であり、例えば、１３．６５ＭＨｚであり得る。マッチングユニット２６０は、高周波電源２５８側のインピーダンスと、下部電極２２０ａ、プラズマ、チャンバ本体２１２といった負荷側のインピーダンスとの間で整合をとるための整合器を収容している。

静電チャック２２０ｂは、下部電極２２０ａ上に設けられている。静電チャック２２０ｂは、誘電体膜内に電極を内蔵している。この電極には、直流電源２６４がスイッチ２６６を介して接続されている。直流電源２６４からの直流電圧が静電チャック２２０ｂの電極に印加されると、静電チャック２２０ｂは、クーロン力を発生し、当該クーロン力により被加工物Ｗを吸着する。この静電チャック２２０ｂの周囲には、フォーカスリングＦ２が配置されている。

下部電極２２０ａの内部には、流路２２０ｇが形成されている。流路２２０ｇには、チラーユニットから管２７０を介して冷媒が供給されるようになっている。流路２２０ｇに供給された冷媒は、管２７２を介してチラーユニットに回収されるようになっている。また、ステージ２２０には、ヒータＨＴが内蔵されている。プラズマ処理装置２００では、ヒータＨＴの発熱量及び冷媒の温度が調整されることにより、被加工物Ｗの温度が調整されるようになっている。また、プラズマ処理装置２００では、伝熱ガス供給部からの伝熱ガス、例えば、Ｈｅガスが管２７４を介して静電チャック２２０ｂの上面と被加工物Ｗの裏面との間に供給されるようになっている。

プラズマ処理装置２００は、アンテナ２１４、同軸導波管２１６、誘電体窓２１８、マイクロ波発生器２２８、チューナ２３０、導波管２３２、及び、モード変換器２３４を更に備えている。マイクロ波発生器２２８は、例えば２．４５ＧＨｚの周波数を有するマイクロ波を発生する。マイクロ波発生器２２８は、チューナ２３０、導波管２３２、及び、モード変換器２３４を介して、同軸導波管２１６の上部に接続されている。同軸導波管２１６は、外側導体２１６ａ及び内側導体２１６ｂを含んでいる。外側導体２１６ａは、円筒形状を有しており、その中心軸線は軸線Ｚ２に略一致している。外側導体２１６ａの下端は、導電性の表面を有する冷却ジャケット２３６の上部に接続されている。内側導体２１６ｂは、外側導体２１６ａの内側に設けられている。内側導体２１６ｂは、略円筒形状を有しており、その中心軸線は軸線Ｚ２に略一致している。内側導体２１６ｂの下端は、アンテナ２１４のスロット板２４０に接続している。

アンテナ２１４は、天部２１２ｔに形成された開口内に配置されている。このアンテナ２１４は、誘電体板２３８及びスロット板２４０を含んでいる。誘電体板２３８は、マイクロ波の波長を短縮させるものであり、略円盤形状を有している。誘電体板２３８は、例えば、石英又はアルミナから形成される。誘電体板２３８は、スロット板２４０と冷却ジャケット２３６の下面の間に挟持されている。

スロット板２４０は、金属製であり、略円盤形状を有している。スロット板２４０には、複数のスロット対が形成されている。複数のスロット対は、二つのスロット孔を含んでいる。二つのスロット孔は、スロット板２４０を板厚方向に貫通しており、互いに交差する方向に延在する長孔形状を有している。複数のスロット対は、軸線Ｚ２を中心とする一以上の同心円に沿って配列されている。

プラズマ処理装置２００では、マイクロ波発生器２２８により発生されたマイクロ波が、同軸導波管２１６を通って、誘電体板２３８に伝播され、スロット板２４０のスロット孔から誘電体窓２１８に与えられる。誘電体窓２１８は、略円盤形状を有しており、例えば、石英又はアルミナから形成されている。誘電体窓２１８は、スロット板２４０の直下に設けられている。誘電体窓２１８は、アンテナ２１４から受けたマイクロ波を透過して、当該マイクロ波をチャンバ２１２ｃ内に導入する。これにより、誘電体窓２１８の直下に電界が発生する。

プラズマ処理装置２００は、導入部２２４及びガス供給系２８０を更に備えている。導入部２２４は、環状管２２４ａ及び管２２４ｂを含んでいる。環状管２２４ａは、軸線Ｚ２に対して周方向に環状に延在するよう、チャンバ２１２ｃ内に設けられている。この環状管２２４ａには、軸線Ｚ２に向けて開口された複数のガス噴射孔２２４ｈが形成されている。この環状管２２４ａには管２２４ｂが接続しており、当該管２２４ｂはチャンバ本体２１２の外部まで延びている。

ガス供給系２８０は、ガスソース群２８２、流量制御器群２８４、及び、バルブ群２８６を含んでいる。ガスソース群２８２は、酸素含有ガスの一以上のガスソースを含んでいる。例えば、ガスソース群２８２は、酸素ガス（Ｏ_２ガス）のソース及び希ガス（例えば、Ａｒガス）のソースを含み得る。流量制御器群２８４は、マスフローコントローラといった一以上の流量制御器を含んでいる。バルブ群２８６は、一以上のバルブを含んでいる。ガスソース群２８２の一以上のガスソースはそれぞれ、流量制御器群２８４の対応の流量制御器及びバルブ群２８６の対応のバルブを介して管２２４ｂに接続されている。

プラズマ処理装置２００では、ガスソース群２８２からの酸素含有ガスがチャンバ２１２ｃに供給される。また、圧力調整器２５６ａ及び排気装置２５６ｂによってチャンバ２１２ｃが減圧される。さらに、誘電体窓２１８からチャンバ２１２ｃに導入されたマイクロ波によって電界が形成される。かかる電界によって酸素含有ガスが励起される。これにより、酸素含有ガスのプラズマが生成される。そして、プラズマからの酸素の活性種によって、被加工物Ｗが処理される。このように、プラズマ処理装置２００は、酸素の活性種によって被加工物Ｗの処理を行うことができる。

以下、製造システム１００の複数の第３処理モジュール１１０ｃ〜１１０ｇとして用いることが可能なスパッタリング装置について説明する。図９は、第３処理モジュールとして用いることが可能なスパッタリング装置を例示する図である。図１０は、ステージ側から視たスパッタリング装置のシャッターを示す平面図である。

図９に示すスパッタリング装置３００は、チャンバ本体３１２を備えている。チャンバ本体３１２は、例えば、アルミニウムから形成されており、接地電位に接続されている。チャンバ本体３１２は、その内部空間をチャンバ３１２ｃとして提供している。チャンバ本体３１２の底部には、チャンバ３１２ｃを減圧するための排気装置３１４が接続されている。排気装置３１４は、例えば、クライオポンプ及びドライポンプを含み得る。また、チャンバ本体３１２の側壁には、被加工物Ｗの搬送用の開口が形成されている。この開口の開閉のために、ゲートバルブＧＶが、チャンバ本体３１２の側壁に沿って設けられている。

チャンバ本体３１２内には、ステージ３１６が設けられている。ステージ３１６は、ベース部３１６ａ及び静電チャック３１６ｂを含み得る。ベース部３１６ａは、例えば、アルミニウムから構成されており、略円盤形状を有している。

ベース部３１６ａ上には、静電チャック３１６ｂが設けられている。静電チャック３１６ｂは、誘電体膜内に内蔵された電極を有する。静電チャック３１６ｂの電極には、直流電源ＳＤＣが接続されている。静電チャック３１６ｂ上に載置された被加工物Ｗは、静電チャック３１６ｂが発生するクーロン力によって、当該静電チャック３１６ｂに吸着される。

ステージ３１６は、ステージ駆動機構３１８に接続されている。ステージ駆動機構３１８は、支軸３１８ａ及び駆動装置３１８ｂを含んでいる。支軸３１８ａは、略柱状の部材である。支軸３１８ａの中心軸線は、鉛直方向に沿って延びる軸線ＡＸ１に略一致している。この軸線ＡＸ１は、ステージ３１６の中心を鉛直方向に通る軸線である。支軸３１８ａは、ステージ３１６の直下からチャンバ本体３１２の底部を通ってチャンバ本体３１２の外部まで延在している。この支軸３１８ａとチャンバ本体３１２の底部との間には、封止部材ＳＬ１が設けられている。封止部材ＳＬ１は、支軸３１８ａが回転及び上下動可能であるように、チャンバ本体３１２の底部と支軸３１８ａとの間の空間を封止する。このような封止部材ＳＬ１は、例えば、磁性流体シールであり得る。

支軸３１８ａの上端には、ステージ３１６が結合されており、当該支軸３１８ａの下端には駆動装置３１８ｂが接続されている。駆動装置３１８ｂは、支軸３１８ａを回転及び上下動させるための動力を発生する。この動力によって支軸３１８ａが回転することに伴ってステージ３１６は軸線ＡＸ１中心に回転し、支軸３１８ａが上下動することに伴ってステージ３１６は上下動する。

図９及び図１０に示すように、ステージ３１６の上方には、四つのターゲット（カソードターゲット）３２０が設けられている。これらターゲット３２０は、軸線ＡＸ１を中心とする円弧に沿って配列されている。

ターゲット３２０は、金属製のホルダ３２２ａによって保持されている。ホルダ３２２ａは、絶縁部材３２２ｂを介してチャンバ本体３１２の天部に支持されている。ターゲット３２０には、ホルダ３２２ａを介して電源３２４が接続されている。電源３２４は、負の直流電圧を、ターゲット３２０に印加する。なお、電源３２４は、複数のターゲット３２０に選択的に電圧を印加する単一の電源であってもよい。或いは、電源３２４は、複数のターゲット３２０にそれぞれ接続された複数の電源であってもよい。また、電源３２４は、高周波電源であってもよい。

スパッタリング装置３００では、マグネット（カソードマグネット）３２６が、ホルダ３２２ａを介して対応のターゲット３２０と対向するよう、チャンバ本体３１２の外部に設けられている。

また、スパッタリング装置３００は、チャンバ３１２ｃにガスを供給するガス供給部３３０を備えている。ガス供給部３３０は、ガスソース３３０ａ、マスフローコントローラといった流量制御器３３０ｂ、及び、ガス導入部３３０ｃを含んでいる。ガスソース３３０ａは、チャンバ３１２ｃにおいて励起されるガスのソースであり、希ガス（例えばＡｒガス）のソースである。ガスソース３３０ａは、流量制御器３３０ｂを介してガス導入部３３０ｃに接続している。ガス導入部３３０ｃは、ガスソース３３０ａからのガスをチャンバ３１２ｃに導入するガスラインである。

このガス供給部３３０からチャンバ３１２ｃにガスが供給され、電源３２４によってターゲット３２０に電圧が印加されると、チャンバ３１２ｃに供給されたガスが励起される。また、マグネット３２６により対応のターゲット３２０の近傍に磁界が発生する。これにより、ターゲット３２０の近傍にプラズマが集中する。そして、ターゲット３２０にプラズマ中の正イオンが衝突することで、ターゲット３２０から当該ターゲット３２０の構成物質が放出される。これにより、被加工物Ｗ上に膜が形成される。

また、ターゲット３２０とステージ３１６との間には、シャッターＳＨ１及びシャッターＳＨ２が設けられている。シャッターＳＨ１は、ターゲット３２０の表面に対峙するように延在している。シャッターＳＨ１は、例えば、軸線ＡＸ１を中心軸線とする円錐面に沿う形状を有している。シャッターＳＨ２は、シャッターＳＨ１とステージ３１６との間に介在している。シャッターＳＨ２は、例えば、軸線ＡＸ１を中心軸線とする円錐面に沿う形状を有し、シャッターＳＨ１に沿って、且つ、シャッターＳＨ１から離間して設けられている。

シャッターＳＨ１には、開口ＡＰ１が形成されている。シャッターＳＨ１の中央部分には、回転軸ＲＳ１が結合している。また、シャッターＳＨ２には、開口ＡＰ２が形成されている。シャッターＳＨ２の中央部分には、回転軸ＲＳ２が結合している。回転軸ＲＳ１の中心軸線及び回転軸ＲＳ２の中心軸線は軸線ＡＸ１に略一致している。即ち、回転軸ＲＳ１及び回転軸ＲＳ２は同軸に設けられている。回転軸ＲＳ１及び回転軸ＲＳ２は、チャンバ本体３１２の外部まで延びて、駆動装置ＲＤに接続している。駆動装置ＲＤは、回転軸ＲＳ１及び回転軸ＲＳ２を軸線ＡＸ１中心に互いに独立して回転させるように構成されている。回転軸ＲＳ１の回転に伴いシャッターＳＨ１は軸線ＡＸ１中心に回転し、回転軸ＲＳ２の回転に伴いシャッターＳＨ２は軸線ＡＸ１中心に回転する。シャッターＳＨ１及びシャッターＳＨ２の回転により、開口ＡＰ１、開口ＡＰ２、及び、ターゲット３２０の相対的な位置が変化する。これにより、ターゲット３２０は、シャッターＳＨ１の開口ＡＰ１及びシャッターＳＨ２の開口ＡＰ２を介してステージ３１６に対して露出されるか（図１０の（ａ）を参照）、或いは、シャッターＳＨ１及びシャッターＳＨ２によってステージ３１６に対して遮蔽される（図１０の（ｂ）を参照）。

図１０の（ａ）に示す状態では、被加工物Ｗ上に膜を形成することができる。一方、図１０の（ｂ）に示す状態では、ターゲット３２０から放出される物質はシャッターＳＨ１及びシャッターＳＨ２により遮蔽されて、被加工物Ｗ上に堆積しない。

以下、製造システム１００の第４処理モジュール１１０ｈとして用いることが可能なプラズマ処理装置について説明する。図１１は、第４処理モジュールとして用いることが可能なプラズマ処理装置を例示する図である。図１１に示すプラズマ処理装置４００は、容量結合型のプラズマ処理装置である。プラズマ処理装置４００は、チャンバ本体４１２を備えている。チャンバ本体４１２は、その内部空間をチャンバ４１２ｃとして提供している。チャンバ本体４１２は、略円筒形状を有しており、例えば、アルミニウムから形成されている。このチャンバ本体４１２の内壁面には、陽極酸化処理が施されていてもよい。このチャンバ本体４１２は接地されている。

チャンバ本体４１２の底部上には、略円筒形状を有する支持部４１４が設けられている。支持部４１４は、例えば、絶縁材料から構成されている。支持部４１４は、チャンバ４１２ｃにおいて、チャンバ本体４１２の底部から上方に延在している。また、チャンバ４１２ｃ内には、ステージＰＤが設けられている。ステージＰＤは、支持部４１４によって支持されている。

ステージＰＤは、その上面において被加工物Ｗを保持する。ステージＰＤは、下部電極ＬＥ及び静電チャックＥＳＣを有している。下部電極ＬＥは、第１プレート４１８ａ及び第２プレート４１８ｂを含んでいる。第１プレート４１８ａ及び第２プレート４１８ｂは、例えばアルミニウムといった金属から構成されており、略円盤形状をなしている。第２プレート４１８ｂは、第１プレート４１８ａ上に設けられており、第１プレート４１８ａに電気的に接続されている。

第２プレート４１８ｂ上には、静電チャックＥＳＣが設けられている。静電チャックＥＳＣは、誘電体膜内に電極を内蔵している。静電チャックＥＳＣの電極には、直流電源４２２がスイッチ４２３を介して電気的に接続されている。この静電チャックＥＳＣは、直流電源４２２からの直流電圧により生じたクーロン力により被加工物Ｗを吸着する。これにより、静電チャックＥＳＣは、被加工物Ｗを保持することができる。

第２プレート４１８ｂの周縁部上には、被加工物Ｗのエッジ及び静電チャックＥＳＣを囲むようにフォーカスリングＦＲが配置されている。フォーカスリングＦＲは、エッチングの均一性を向上させるために設けられている。フォーカスリングＦＲは、エッチング対象の膜の材料によって適宜選択される材料から構成されており、例えば、石英から構成され得る。

第２プレート４１８ｂの内部には、流路４２４が設けられている。流路４２４には、チャンバ本体４１２の外部に設けられたチラーユニットから管４２６ａを介して冷媒が供給される。流路４２４に供給された冷媒は、管４２６ｂを介してチラーユニットに戻される。このように、流路４２４とチラーユニットとの間では、冷媒が循環される。この冷媒の温度を制御することにより、静電チャックＥＳＣによって支持された被加工物Ｗの温度が制御される。

また、プラズマ処理装置４００には、ガス供給ライン４２８が設けられている。ガス供給ライン４２８は、伝熱ガス供給機構からの伝熱ガス、例えばＨｅガスを、静電チャックＥＳＣの上面と被加工物Ｗの裏面との間に供給する。

また、プラズマ処理装置４００は、上部電極４３０を備えている。上部電極４３０は、ステージＰＤの上方において、当該ステージＰＤと対向配置されている。下部電極ＬＥと上部電極４３０とは、互いに略平行に設けられている。上部電極４３０は、絶縁遮蔽部材４３２を介して、チャンバ本体４１２の上部に支持されている。上部電極４３０は、天板４３４及び支持体４３６を含み得る。天板４３４はチャンバ４１２ｃに面している。この天板４３４には複数のガス噴出孔４３４ａが設けられている。天板４３４は、例えば、シリコン、ＳｉＣから形成され得る。或いは、天板４３４は、アルミニウム製の母材の表面にセラミックスの皮膜を設けた構造を有し得る。

支持体４３６は、天板４３４を脱着自在に支持するものであり、例えばアルミニウムといった導電性材料から構成され得る。支持体４３６の内部には、ガス拡散室４３６ａが設けられている。このガス拡散室４３６ａからは、ガス噴出孔４３４ａに連通する複数のガス通流孔４３６ｂが下方に延びている。また、支持体４３６には、ガス拡散室４３６ａに処理ガスを導くガス導入口４３６ｃが形成されており、このガス導入口４３６ｃには、ガス供給管４３８が接続されている。

ガス供給管４３８には、バルブ群４４２及び流量制御器群４４４を介して、ガスソース群４４０が接続されている。ガスソース群４４０は、水素含有ガスの一以上のガスソースを含んでいる。ガスソース群４４０は、水素含有ガスのソースに加えて、希ガスのソースを含んでいてもよい。

バルブ群４４２は複数のバルブを含んでおり、流量制御器群４４４はマスフローコントローラといった複数の流量制御器を含んでいる。ガスソース群４４０の一以上のガスソースはそれぞれ、バルブ群４４２の対応のバルブ及び流量制御器群４４４の対応の流量制御器を介して、ガス供給管４３８に接続されている。

また、プラズマ処理装置４００では、チャンバ本体４１２の内壁に沿ってデポシールド４４６が着脱自在に設けられている。デポシールド４４６は、支持部４１４の外周にも設けられている。デポシールド４４６は、チャンバ本体４１２にエッチング副生物が付着することを防止するものであり、アルミニウム材にＹ_２Ｏ_３等のセラミックスを被覆することにより構成され得る。

チャンバ本体４１２の底部側、且つ、支持部４１４とチャンバ本体４１２の側壁との間には、バッフル板４４８が設けられている。バッフル板４４８には、板厚方向に貫通する複数の貫通孔が形成されている。バッフル板４４８は、例えば、アルミニウム材にＹ_２Ｏ_３等のセラミックスを被覆することにより構成され得る。このバッフル板４４８の下方、且つ、チャンバ本体４１２には、排気口４１２ｅが設けられている。排気口４１２ｅには、排気管４５２を介して排気装置４５０が接続されている。排気装置４５０は、ターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有しており、チャンバ４１２ｃの圧力を所望の真空度で減圧することができる。また、チャンバ本体４１２の側壁には被加工物Ｗの搬入出口４１２ｇが設けられており、この搬入出口４１２ｇはゲートバルブ４５４により開閉可能となっている。

また、プラズマ処理装置４００は、第１の高周波電源４６２及び第２の高周波電源４６４を更に備えている。第１の高周波電源４６２は、プラズマ生成のための第１の高周波を発生する電源であり、例えば、２７〜１００ＭＨｚの周波数の第１の高周波を発生する。第１の高周波電源４６２は、整合器４６６を介して上部電極４３０に接続されている。整合器４６６は、第１の高周波電源４６２の出力インピーダンスと負荷側の入力インピーダンスを整合させるための回路を有している。なお、第１の高周波電源４６２は、整合器４６６を介して下部電極ＬＥに接続されてもよい。

第２の高周波電源４６４は、被加工物Ｗに活性種を引き込むための、即ちバイアス用の第２の高周波を発生する電源であり、例えば、４００ｋＨｚ〜１３．５６ＭＨｚの範囲内の周波数の第２の高周波を発生する。第２の高周波電源４６４は、整合器４６８を介して下部電極ＬＥに接続されている。整合器４６８は、第２の高周波電源４６４の出力インピーダンスと負荷側の入力インピーダンスを整合させるための回路を有している。

プラズマ処理装置４００では、ガスソース群４４０からの水素含有ガスがチャンバ４１２ｃ内に供給される。また、チャンバ４１２ｃの圧力が減圧される。また、第１の高周波電源４６２からの高周波により生じる電界によってチャンバ４１２ｃ内において水素含有ガスが励起される。これによりプラズマが生成される。さらに、第２の高周波電源４６４からの高周波によって生じるバイアスにより、プラズマ中のイオンが被加工物Ｗに対して引き込まれる。したがって、プラズマ処理装置４００では、被加工物Ｗのスパッタエッチングを実行することが可能である。

以下、製造方法ＭＴの評価のために行った実験について説明する。実験では、上述した製造システム１００を用い、基板ＳＢ上に下地膜ＩＳを形成し、次いで下地膜ＩＳに対するプラズマアッシングを行い、次いで下地膜ＩＳ上に多層膜ＭＬ及びマスクＭＫを形成し、次いで多層膜ＭＬのプラズマエッチングを行った。なお、プラズマアッシング（工程ＳＴ２）及びプラズマエッチング（工程ＳＴ４）それぞれの条件を以下に示す。なお、工程ＳＴ４では、Ｒｕから形成される第１５層Ｌ１５のプラズマエッチング、Ｔａから形成される第１４層Ｌ１４のプラズマエッチングおよび第１３層Ｌ１３から第１層Ｌ１までの多層プラズマエッチングを順次行った。第１３層Ｌ１３から第１層Ｌ１までの多層プラズマエッチングは、５秒間の第１のガスを用いたプラズマエッチングと５秒間の第２のガスを用いたプラズマエッチングを交互に繰り返して行った。第１のガスを用いたプラズマエッチングの繰り返し回数及び第２のガスを用いたプラズマエッチングの繰り返し回数はそれぞれ２５回であった。
＜工程ＳＴ２の条件＞
・チャンバ２１２ｃの圧力：１５０ｍＴｏｒｒ（２０Ｐａ）
・Ｏ_２ガス流量：２８０ｓｃｃｍ
・Ａｒガス流量：３６０ｓｃｃｍ
・マイクロ波出力：３５００Ｗ
・ステージ温度：３００℃
・処理時間：３００秒
＜工程ＳＴ４の条件＞
１．Ｒｕから形成される第１５層Ｌ１５のプラズマエッチング
・チャンバ４１２ｃの圧力：１０〜３０ｍＴｏｒｒ（１．３３３〜４Ｐａ）
・Ｈ_２ガス流量：１００ｓｃｃｍ
・Ｎ_２ガス：５０ｓｃｃｍ
・Ｎｅガス：５０ｓｃｃｍ〜２５０ｓｃｃｍ
・処理時間：１００秒
・第１の高周波の電力：２００Ｗ
・第２の高周波の電力：０Ｗ〜８００Ｗ
２．Ｔａから形成される第１４層Ｌ１４のプラズマエッチング
・チャンバ４１２ｃの圧力：１０〜３０ｍＴｏｒｒ（１．３３３〜４Ｐａ）
・Ｋｒガス流量：２００ｓｃｃｍ
・処理時間：２５秒
・第１の高周波の電力：２００Ｗ
・第２の高周波の電力：０Ｗ〜８００Ｗ
３．第１３層Ｌ１３から第１層Ｌ１までの多層プラズマエッチング
・チャンバ４１２ｃの圧力：１０ｍＴｏｒｒ（１．３３３Ｐａ）
・第１のガス
ＣＨ_４ガス流量：３０ｓｃｃｍ
Ｋｒガス：１７０ｓｃｃｍ
・第２のガス
Ｈ_２ガス流量：１００ｓｃｃｍ
Ｎ_２ガス：５０ｓｃｃｍ
Ｎｅガス：５０ｓｃｃｍ〜２５０ｓｃｃｍ
・第１の高周波の電力：２００Ｗ
・第２の高周波の電力：８００Ｗ

また、比較のために、比較実験を行った。比較実験は、工程ＳＴ２を省いた点を除いて上述の実験と同様の処理を行った。

そして、実験によって作成したサンプル及び比較実験によって作成したサンプルを光学顕微鏡で観察した。その結果、工程ＳＴ２を含む処理を行った実験では、多層膜ＭＬの剥がれ及びアーキングは観察されなかった。一方、比較実験では多層膜ＭＬの剥がれ及びアーキングが観察された。したがって、製造方法ＭＴの有用性が確認された。

以上、実施形態について説明してきたが、上述した実施形態に限定されることなく種々の変形態様を構成可能である。例えば、図６に示す磁気抵抗素子は、ＭＴＪ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｔｕｎｎｅｌ Ｊｕｎｃｔｉｏｎ）構造を有する素子であり、磁気抵抗メモリに用いられる素子である。しかしながら、製造方法ＭＴによって製造される磁気抵抗素子は、ＭＴＪ構造を有する磁気抵抗素子に限定されるものではなく、スピンバルブ構造を有する磁気抵抗素子であってもよい。また、製造方法ＭＴによって製造される磁気抵抗素子は、磁気抵抗メモリに用いられる素子に限定されるものではなく、磁気ヘッドに用いられる素子であってもよい。

また、第２処理モジュール１１０ｂには、マイクロ波を用いてガスを励起させるプラズマ処理装置に代えて、容量結合型、誘導結合型といった任意のタイプのプラズマ処理装置が用いられてもよい。また、第４処理モジュール１１０ｈには、容量結合型のプラズマ処理装置に代えて、マイクロ波といった表面波を用いるプラズマ処理装置、誘導結合型のプラズマ処理装置といった任意のタイプのプラズマ処理装置が用いられてもよい。
子であってもよい。

さらに、製造システム１００では、第４処理モジュール１１０ｈが搬送モジュール１０８に接続されているが、第４処理モジュール１１０ｈは、搬送モジュール１０８から分離されていてもよい。

１００…製造システム、１０２…ローダモジュール、１０４，１０６…ロードロックモジュール、１０８…搬送モジュール、１０８ｔ…搬送装置、１１０ａ〜１１０ｈ…処理モジュール、１１２…制御部、２００…プラズマ処理装置、３００…スパッタリング装置、４００…プラズマ処理装置。

Claims (6)

1. 磁気抵抗素子の製造方法であって、
   基板上に、シリコン、酸素、及び、炭素を含む下地膜を形成する工程と、
   酸素含有ガスのプラズマを用いて前記下地膜に対してプラズマアッシングを実行する工程と、
   アッシングされた前記下地膜上に金属層及び磁性層を含む多層膜を形成する工程と、
   水素含有ガスのプラズマを用いて前記多層膜に対してプラズマエッチングを実行する工程と、
   を含む製造方法。
2. 前記下地膜は、シリコン及び炭素を含有するガスを用いた化学気相成長法により形成される、請求項１に記載の製造方法。
3. 前記シリコン及び炭素を含有するガスは、テトラエトキシシラン又はメチルシランを含む、請求項２に記載の製造方法。
4. 前記水素含有ガスは、Ｈ_２、Ｈ_２Ｏ、炭化水素、アルコール、ケトン、アルデヒド、及び、カルボン酸のうち少なくとも一つを含む、請求項１〜３の何れか一項に記載の製造方法。
5. 前記金属層は、ルテニウム又は白金を含む、請求項１〜４の何れか一項に記載の製造方法。
6. 磁気抵抗素子の製造システムであって、
   減圧可能な搬送チャンバ、及び、該搬送チャンバ内に設けられた、基板を搬送するための搬送装置を有する搬送モジュールと、
   前記基板上にシリコン、酸素、及び、炭素を含む下地膜を形成するための第１処理モジュールと、
   酸素含有ガスのプラズマを用いて前記下地膜に対するプラズマアッシングを行うための第２処理モジュールと、
   金属層及び磁性層を含む多層膜を形成するための複数の第３処理モジュールと、
   水素含有ガスのプラズマを用いて前記多層膜に対してプラズマエッチングを実行するための第４処理モジュールと、
   前記第１処理モジュール、前記第２処理モジュール、複数の前記第３処理モジュール、及び、前記第４処理モジュールを制御する制御部と、
   を備え、
   前記第１処理モジュール、前記第２処理モジュール、前記複数の第３処理モジュール、及び、前記第４処理モジュールは、前記搬送モジュールに接続されており、
   前記制御部は、前記基板上に前記下地膜を形成し、前記下地膜に対して前記プラズマアッシングを行い、アッシングされた前記下地膜上に前記多層膜を形成し、前記多層膜のプラズマエッチングを実行するよう前記搬送装置、前記第１処理モジュール、前記第２処理モジュール、複数の前記第３処理モジュール、及び、前記第４処理モジュールを制御し、アッシングされた前記下地膜を有する被加工物を、前記プラズマアッシング後に前記搬送チャンバを含む減圧された空間のみを介して、前記複数の第３処理モジュールのうち前記多層膜中の最下層を形成するための処理モジュールに搬送するよう前記搬送装置を制御する、
   製造システム。

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