JP2017228787A - Plasma etching method - Google Patents

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淳 須山
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直広 山本
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plasma etching method capable of suppressing accumulation of reaction products on a side wall of an etching pattern.SOLUTION: A plasma etching method for plasma-etching a sample includes: a first magnetic film; a second magnetic film arranged above the first magnetic film, a metal oxide film arranged between the first magnetic field and the second magnetic field; a second metal film arranged above the second magnetic film and serving as an upper electrode; and a first metal film arranged below the first magnetic film and serving as a lower electrode. The plasma etching method comprises: a first step of etching the first magnetic film, the metal oxide film, and the second magnetic film using carbon monoxide gas; and a second step of etching the sample using mixed gas of hydrogen gas and inert gas after the first step. The first metal film contains tantalum.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、磁気抵抗メモリ等に用いられる磁性膜をプラズマエッチングするプラズマエッチング方法に関する。   The present invention relates to a plasma etching method for plasma etching a magnetic film used in a magnetoresistive memory or the like.

近年の情報量の増加に伴い、電子機器は低消費電力化が求められている。電子機器に用いられる半導体メモリについても、高速動作であるとともに電源を供給しなくても情報を保持し続ける不揮発性メモリであることが要求されている。これらの要求から、低消費電力かつ高速に動作する不揮発性メモリとして磁気抵抗メモリ(Magnetoresistive Random Access Memory:MRAM、以下、MRAMと称す
る)の適応が期待されている。
With an increase in the amount of information in recent years, electronic devices are required to reduce power consumption. A semiconductor memory used in an electronic device is also required to be a non-volatile memory that can operate at high speed and can keep information without supplying power. From these demands, the application of magnetoresistive memory (MRAM, hereinafter referred to as MRAM) is expected as a non-volatile memory that operates at low power consumption and at high speed.

MRAMの製造においてはリソグラフィーにより生成したマスクを用い、基板上に形成された鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)の強磁性体金属の内、少なくと
も1つを含む磁性膜をドライエッチングにより微細加工する技術が必要である。磁性膜をドライエッチングで微細加工する技術は、磁性材料を使った磁気ヘッドの加工でも需要が高まっている。
In manufacturing MRAM, a mask generated by lithography is used to dry a magnetic film containing at least one of iron (Fe), cobalt (Co), and nickel (Ni) ferromagnetic metals formed on a substrate. A technique for fine processing by etching is required. The technology for finely processing a magnetic film by dry etching is increasing in demand for processing a magnetic head using a magnetic material.

磁性膜のドライエッチングの方法としては、イオンビームエッチングを用いる方法とプラズマエッチングを用いる方法がある。特にプラズマエッチングは、半導体デバイスの製造で広く用いられており、大口径基板を均一に加工できることから量産性に優れている。しかし、従来、用いられてきたフッ素(F)、塩素(Cl)、臭素(Br)等のハロゲン
系のガスを使用したプラズマエッチングにより磁性膜に微細加工を施した場合、磁性膜のハロゲン化合物の蒸気圧が低いため、微細加工が困難である。また、磁性膜に堆積したハロゲン化合物が大気中の水分に触れると腐食が発生するため、別途防食処理を行う必要がある。
As a method for dry etching of the magnetic film, there are a method using ion beam etching and a method using plasma etching. In particular, plasma etching is widely used in the manufacture of semiconductor devices, and is excellent in mass productivity because a large-diameter substrate can be processed uniformly. However, when the magnetic film is finely processed by plasma etching using a halogen-based gas such as fluorine (F), chlorine (Cl), or bromine (Br) that has been conventionally used, the halogen compound of the magnetic film Since the vapor pressure is low, microfabrication is difficult. Further, since corrosion occurs when the halogen compound deposited on the magnetic film comes into contact with moisture in the atmosphere, it is necessary to carry out a separate anticorrosion treatment.

上記の問題点を解決する方法として、特許文献1にはプラズマ中の一酸化炭素の解離を抑制しつつ磁性体材料の加工を行うドライエッチング方法が開示されている。この方法は
、蒸気圧の高い金属カルボニルが生成されることを利用したものであり、腐食等も発生しないことから磁性膜の加工に適している。
As a method for solving the above problems, Patent Document 1 discloses a dry etching method for processing a magnetic material while suppressing dissociation of carbon monoxide in plasma. This method utilizes the generation of metal carbonyl having a high vapor pressure, and is suitable for processing a magnetic film because it does not cause corrosion or the like.

特開2004−356179号公報JP 2004-356179 A

しかし、酸素原子(O)を含有成分とする一酸化炭素(CO)ガスを用いたエッチングでは、図9のようにエッチング後にエッチングパターン側壁及び平坦部への反応生成物の堆積が増加する。この反応生成物は主に被エッチング膜に用いられた金属からなる。この反応生成物がエッチングパターン側壁に堆積することによって、磁化自由層と磁化固定層が電気的にショートする可能性がある。 However, in etching using carbon monoxide (CO) gas containing oxygen atoms (O) as a component, deposition of reaction products on the etching pattern side walls and flat portions increases after etching as shown in FIG. This reaction product is mainly composed of the metal used for the film to be etched. When this reaction product is deposited on the side wall of the etching pattern, there is a possibility that the magnetization free layer and the magnetization fixed layer are electrically short-circuited.

MRAMは、トンネルバリア層を介し磁化自由層と磁化固定層の間に流れる電流を検知することでデータを読み出すという原理のため、磁化自由層と磁化固定層が電気的にショートして磁化の方向に関わらず電流が流れてしまうとデータを読み出すことができない。よって、反応生成物がエッチングパターン側壁に堆積して磁化自由層と磁化固定層が電気的にショートすることを防ぐことが必要である。   The MRAM is based on the principle that data is read by detecting a current flowing between the magnetization free layer and the magnetization fixed layer through the tunnel barrier layer, so that the magnetization free layer and the magnetization fixed layer are electrically short-circuited to cause a magnetization direction. Regardless, data cannot be read if current flows. Therefore, it is necessary to prevent the reaction product from being deposited on the sidewall of the etching pattern and electrically shorting the magnetization free layer and the magnetization fixed layer.

また、エッチングガスの含有成分に炭素原子(C)や酸素原子(O)が含まれてなくとも、真空容器中でプラズマに晒される部品に酸素原子(O)が含有されている場合、プラズマ中に酸素原子(O)が混入する。そのため、一酸化炭素(CO)ガスを用いたエッチングと同様にエッチングパターン側壁に金属酸化物を主成分とした反応生成物が生じる。   Further, even if the etching gas component does not contain carbon atoms (C) or oxygen atoms (O), if oxygen atoms (O) are contained in the parts exposed to plasma in the vacuum vessel, Oxygen atoms (O) are mixed in. Therefore, a reaction product containing a metal oxide as a main component is generated on the side wall of the etching pattern as in the etching using carbon monoxide (CO) gas.

このため、本発明は、反応生成物のエッチングパターン側壁への堆積を抑制することができるプラズマエッチング方法を提供する。   For this reason, this invention provides the plasma etching method which can suppress the deposition to the etching pattern side wall of a reaction product.

本発明は、第一の磁性膜と、前記第一の磁性膜の上方に配置された第二の磁性膜と、前記第一の磁性膜と前記第二の磁性膜の間に配置された金属酸化膜と、前記第二の磁性膜の上方に配置され上部電極となる第二の金属膜と、前記第一の磁性膜の下方に配置され下部電極となる第一の金属膜とを有する試料をプラズマエッチングするプラズマエッチング方法において、一酸化炭素ガスを用いて前記第一の磁性膜と前記金属酸化膜と前記第二の磁性膜をエッチングする第一の工程と、前記第一の工程後、前記試料を水素ガスと不活性ガスの混合ガスを用いてエッチングする第二の工程とを有し、前記第一の金属膜は、タンタルを含有する膜であることを特徴とする。 The present invention includes a first magnetic film, a second magnetic film disposed above the first magnetic film, and a metal disposed between the first magnetic film and the second magnetic film. A sample having an oxide film, a second metal film disposed above the second magnetic film and serving as an upper electrode, and a first metal film disposed below the first magnetic film and serving as a lower electrode In the plasma etching method for plasma etching, a first step of etching the first magnetic film, the metal oxide film, and the second magnetic film using carbon monoxide gas, and after the first step, And a second step of etching the sample using a mixed gas of hydrogen gas and inert gas, wherein the first metal film is a film containing tantalum.

また、本発明は、第一の磁性膜と、前記第一の磁性膜の上方に配置された第二の磁性膜と、前記第一の磁性膜と前記第二の磁性膜の間に配置された金属酸化膜と、前記第二の磁性膜の上方に配置され上部電極となる第二の金属膜と、前記第一の磁性膜の下方に配置され下部電極となる第一の金属膜とを有する試料をプラズマエッチングするプラズマエッチング方法において、一酸化炭素ガスを用いて前記第一の磁性膜と前記金属酸化膜と前記第二の磁性膜をエッチングするエッチング工程を有し、前記第一の金属膜は、タンタルを含有する膜であり、前記エッチング工程は、第一の工程と前記第一の工程後に行われる第二の工程を有し、前記第二の工程のバイアスRF電力は、前記第一の工程のバイアスRF電力より小さいことを特徴とする。   The present invention also provides a first magnetic film, a second magnetic film disposed above the first magnetic film, and disposed between the first magnetic film and the second magnetic film. A metal oxide film, a second metal film disposed above the second magnetic film and serving as an upper electrode, and a first metal film disposed below the first magnetic film and serving as a lower electrode. In a plasma etching method for plasma etching a sample having, an etching step of etching the first magnetic film, the metal oxide film, and the second magnetic film using a carbon monoxide gas, The film is a film containing tantalum, and the etching step includes a first step and a second step performed after the first step, and the bias RF power in the second step is the first step. Less than one step bias RF power

本発明により、反応生成物のエッチングパターン側壁への堆積を抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to suppress the deposition of the reaction product on the etching pattern side wall.

本発明に係るプラズマエッチング装置の概略断面図である。1 is a schematic cross-sectional view of a plasma etching apparatus according to the present invention. 本発明に係る試料4の断面構造図である。It is sectional structure drawing of the sample 4 which concerns on this invention. 第二の金属膜17のエッチング結果を示す図である。It is a figure which shows the etching result of the 2nd metal film. 表2のステップ1後のエッチング結果を示す図である。It is a figure which shows the etching result after step 1 of Table 2. FIG. 表2のステップ2後のエッチング結果を示す図である。It is a figure which shows the etching result after step 2 of Table 2. FIG. 表2のステップ3後のエッチング結果を示す図である。It is a figure which shows the etching result after step 3 of Table 2. FIG. 水素ガスとアルゴンガスの混合ガスに対する水素ガスのガス流量比における第二の反応生成物27の膜厚依存性を示す図である。It is a figure which shows the film thickness dependence of the 2nd reaction product 27 in the gas flow rate ratio of the hydrogen gas with respect to the mixed gas of hydrogen gas and argon gas. バイアスRF電力の第二の反応生成物27の膜厚に対する依存性を示す図である。It is a figure which shows the dependence with respect to the film thickness of the 2nd reaction product 27 of bias RF electric power. 従来技術によるエッチング結果を示す図である。It is a figure which shows the etching result by a prior art.

本発明に係る実施例を図1ないし8を参照しながら以下、説明する。 Embodiments according to the present invention will be described below with reference to FIGS.

図1は、本発明の実施例に係るプラズマエッチング装置の構成の概略を説明する図である。本実施例のプラズマエッチング装置は、処理室を形成する真空容器2と、真空容器2の上部を閉塞する絶縁材料(例えば、石英、セラミックスなどの非導電性材料)製のベルジャ3と、真空容器2の内部に配置され試料4を載置する試料台5とを備え、処理室内に生成したプラズマ6により試料4をプラズマエッチングする。   FIG. 1 is a diagram for explaining the outline of the configuration of a plasma etching apparatus according to an embodiment of the present invention. The plasma etching apparatus of the present embodiment includes a vacuum vessel 2 that forms a processing chamber, a bell jar 3 made of an insulating material (for example, a nonconductive material such as quartz or ceramics) that closes the upper portion of the vacuum vessel 2, and a vacuum vessel. 2 and a sample stage 5 on which the sample 4 is placed, and the sample 4 is plasma-etched by the plasma 6 generated in the processing chamber.

また、試料台5は、試料台5を含む試料保持部7上に形成される。真空容器2の内部に設置されたカバー8は、試料4をエッチングすることで生成された反応生成物を真空容器2内の壁面に付着させ、反応生成物を真空容器2内に飛散させない目的で表面に凹凸加工を施している。また、ベルジャ3の外部にはコイル状の第一のアンテナ1aおよび第二のアンテナ1bを配置する。尚、第一のアンテナ1aは、第二のアンテナ1bの上方に配置されている。さらに、ベルジャ3の外側には、プラズマ6と静電容量的に結合する円盤状のファラデーシールド9を設置している。   The sample stage 5 is formed on the sample holding unit 7 including the sample stage 5. The cover 8 installed inside the vacuum vessel 2 is for the purpose of adhering the reaction product generated by etching the sample 4 to the wall surface in the vacuum vessel 2 and preventing the reaction product from scattering into the vacuum vessel 2. The surface is roughened. In addition, a coil-shaped first antenna 1 a and second antenna 1 b are arranged outside the bell jar 3. The first antenna 1a is arranged above the second antenna 1b. Further, a disc-shaped Faraday shield 9 that is capacitively coupled to the plasma 6 is installed outside the bell jar 3.

アンテナ1a、1bおよびファラデーシールド9は整合器10を介して第一の高周波電源11に接続する。真空容器2にはガス供給源12から処理ガスを供給する。また、真空容器2内のガスは排気装置13によって所定の圧力に減圧排気される。試料台5には第二の高周波電源14を接続する。これによりプラズマ6中のイオンを試料4上に引き込むことができる。   The antennas 1a and 1b and the Faraday shield 9 are connected to the first high-frequency power source 11 via the matching unit 10. A processing gas is supplied to the vacuum vessel 2 from a gas supply source 12. The gas in the vacuum vessel 2 is evacuated to a predetermined pressure by the exhaust device 13. A second high frequency power supply 14 is connected to the sample stage 5. Thereby, ions in the plasma 6 can be drawn onto the sample 4.

次に本実施で使用する試料4の断面構造を図2に示す。試料4は、シリコンからなるシリコン基板(図示せず)を有し、シリコン基板上に下から順次、シリコン酸化膜25(SiO2)と、タンタル膜(Ta)からなる下部電極である第一の金属膜24と、反強磁性交
換バイアス層23と、強磁性層22と、ルテニウム(Ru)膜からなる非磁性層21と、磁化固定層である第一の磁性膜20と、酸化マグネシウム(MgO)膜からなるトンネルバリア層である金属酸化膜19と、磁化自由層である第二の磁性膜18と、タンタル(Ta)膜からなる上部電極である第二の金属膜17と、予め所定の寸法にパターンにングされたハードマスク16とが積層されている。
Next, FIG. 2 shows a cross-sectional structure of the sample 4 used in this embodiment. The sample 4 has a silicon substrate (not shown) made of silicon, and a first electrode which is a lower electrode made of a silicon oxide film 25 (SiO 2 ) and a tantalum film (Ta) sequentially from the bottom on the silicon substrate. Metal film 24, antiferromagnetic exchange bias layer 23, ferromagnetic layer 22, nonmagnetic layer 21 made of ruthenium (Ru) film, first magnetic film 20 that is a magnetization fixed layer, magnesium oxide (MgO ) A metal oxide film 19 which is a tunnel barrier layer made of a film, a second magnetic film 18 which is a magnetization free layer, a second metal film 17 which is an upper electrode made of a tantalum (Ta) film, A hard mask 16 patterned with dimensions is laminated.

尚、ハードマスク16は、シリコン酸窒化膜(SiON)、シリコン窒化膜(SiN)、酸化膜(SiO2)等からなる。また、反強磁性交換バイアス層23と、強磁性層22
と、ルテニウム(Ru)膜からなる非磁性層21と、磁化固定層である第一の磁性膜20と、酸化マグネシウム(MgO)膜からなるトンネルバリア層である金属酸化膜19と、磁化自由層である第二の磁性膜18までの積層膜は、磁気トンネル接合(Magnetic Tunnel Junction:MTJ、以下、MTJと称する)を構成する積層膜であり、以下、MTJ素子構成膜15と称する。
The hard mask 16 is made of a silicon oxynitride film (SiON), a silicon nitride film (SiN), an oxide film (SiO 2 ), or the like. Further, the antiferromagnetic exchange bias layer 23 and the ferromagnetic layer 22
A nonmagnetic layer 21 made of a ruthenium (Ru) film, a first magnetic film 20 that is a magnetization fixed layer, a metal oxide film 19 that is a tunnel barrier layer made of a magnesium oxide (MgO) film, and a magnetization free layer The laminated film up to the second magnetic film 18 is a laminated film constituting a magnetic tunnel junction (MTJ, hereinafter referred to as MTJ), and is hereinafter referred to as an MTJ element constituting film 15.

反強磁性交換バイアス層23は、反強磁性材料であるプラチナ(Pt)、マンガン(M
n)、パラジウム(Pd)、イリジウム(Ir)を含む合金及び積層膜から形成される。
また、強磁性層22、第一の磁性膜20、第二の磁性膜18は、コバルト(Co)、鉄(
Fe)、ニッケル(Ni)のうち少なくとも2種類を含む合金膜から形成される。
The antiferromagnetic exchange bias layer 23 is composed of platinum (Pt), manganese (M
n), an alloy containing palladium (Pd), iridium (Ir), and a laminated film.
The ferromagnetic layer 22, the first magnetic film 20, and the second magnetic film 18 are made of cobalt (Co), iron (
It is formed from an alloy film containing at least two types of Fe) and nickel (Ni).

最初に、第二の金属膜17のエッチング方法について説明する。所定の寸法にパターニングされたハードマスク16をマスクとして表1に示すように四フッ化メタン(CF4
ガスとアルゴン(Ar)ガスの混合ガスを用いて第二の金属膜17をエッチングする。ここで、ソースRF電力とは、第一の高周波電源11からアンテナ1a、1bに供給される高周波電力のことであり、バイアスRF電力とは、第二の高周波電源14から試料台5に供給される高周波電力のことである。
First, an etching method for the second metal film 17 will be described. As shown in Table 1, tetrafluoromethane (CF 4 ) using a hard mask 16 patterned to a predetermined size as a mask.
The second metal film 17 is etched using a mixed gas of gas and argon (Ar) gas. Here, the source RF power is high-frequency power supplied from the first high-frequency power supply 11 to the antennas 1a and 1b, and the bias RF power is supplied from the second high-frequency power supply 14 to the sample stage 5. This is high-frequency power.

Figure 2017228787
Figure 2017228787

第二の金属膜17を塩素(Cl2)ガスと四フッ化メタン(CF4)ガスの混合ガスを用いてエッチングすると、試料4表面に残留塩素成分が付着し、大気中の水分(H2O)と
反応して腐食が発生する問題があり、別途防食処理の必要性が生じる。また、MTJ素子構成膜15をアンモニア(NH3)ガスを含む混合ガスでエッチングを行うが、残留した
塩素分子(Cl2)とアンモニア(NH3)ガスの水素原子(H)が反応して塩化水素(HCl)が形成され、真空容器2及びガス供給源12の周辺部品で腐食が発生する問題が生じる。このため、第二の金属膜17とMTJ素子構成膜15を同一の真空容器2で処理すくことができなかった。
When the second metal film 17 is etched using a mixed gas of chlorine (Cl 2 ) gas and tetrafluoromethane (CF 4 ) gas, residual chlorine components adhere to the surface of the sample 4 and moisture in the atmosphere (H 2 There is a problem that corrosion occurs due to reaction with O), and the necessity of a separate anticorrosion treatment arises. Further, the MTJ element constituting film 15 is etched with a mixed gas containing ammonia (NH 3 ) gas, but the remaining chlorine molecules (Cl 2 ) react with hydrogen atoms (H) of the ammonia (NH 3 ) gas to cause chloride. Hydrogen (HCl) is formed, and there arises a problem that corrosion occurs in peripheral parts of the vacuum vessel 2 and the gas supply source 12. For this reason, the second metal film 17 and the MTJ element constituent film 15 cannot be processed in the same vacuum vessel 2.

一方、本発明のプラズマエッチングでは、四フッ化メタン(CF4)ガスとアルゴン(
Ar)ガスの混合ガスを用いることで第二の金属膜17とMTJ素子構成膜15を同一の真空容器2でエッチングを行っても腐食が発生することなく、図3に示すように垂直形状を得ることができた。また、第二の金属膜17のエッチング後のハードマスク16の残膜厚は、その後に実施するMTJ素子構成膜15のエッチング形状に影響を与えるため、MTJ素子構成膜15のエッチングを考慮して最適化しなければならない。
On the other hand, in the plasma etching of the present invention, tetrafluoromethane (CF 4 ) gas and argon (
By using a mixed gas of Ar) gas, even if the second metal film 17 and the MTJ element constituent film 15 are etched in the same vacuum vessel 2, corrosion does not occur, and a vertical shape is obtained as shown in FIG. 3. I was able to get it. Moreover, since the remaining film thickness of the hard mask 16 after the etching of the second metal film 17 affects the etching shape of the MTJ element constituent film 15 to be performed thereafter, the etching of the MTJ element constituent film 15 is taken into consideration. Must be optimized.

本実施例では、ハードマスク16の残膜の厚さが初期のハードマスクの膜厚に対して70%程度でMTJ素子構成膜15のエッチングを実施した場合、MTJ素子構成膜15のエッチング中に発生する反応生成物が飛散せずにエッチングパターン側壁に付着して所望のエッチング形状を得ることが出来なかった。逆にハードマスク16の残膜の厚さが10%程度でMTJ素子構成膜15のエッチングを行った場合、MTJ素子構成膜15のエッチング中に第二の金属膜17が消失する可能性がある。   In this embodiment, when the MTJ element constituent film 15 is etched when the residual film thickness of the hard mask 16 is about 70% of the initial hard mask thickness, the MTJ element constituent film 15 is being etched. The generated reaction product did not scatter and adhered to the side wall of the etching pattern, and a desired etching shape could not be obtained. Conversely, when the MTJ element constituent film 15 is etched with the remaining film thickness of the hard mask 16 being about 10%, the second metal film 17 may disappear during the etching of the MTJ element constituent film 15. .

このため、本実施例では、MTJ素子構成膜15のエッチング後に所望のエッチング形状を得るためには、ハードマスク16の残膜の厚さを初期のハードマスクの膜厚に対して30%から40%となるように制御する必要がある。このようなことから表1のエッチング条件は、第二の金属膜17のエッチング形状がその後のMTJ素子構成膜15のエッチングに対して最適な形状になるように、ガス比の調整、バイアスRF電力の調整、処理時間の調整を行ったものである。   For this reason, in this embodiment, in order to obtain a desired etching shape after the MTJ element constituent film 15 is etched, the thickness of the remaining film of the hard mask 16 is set to 30% to 40% of the initial hard mask thickness. It is necessary to control so that it becomes%. Therefore, the etching conditions in Table 1 are such that the gas ratio is adjusted and the bias RF power is adjusted so that the etching shape of the second metal film 17 becomes an optimum shape for the subsequent etching of the MTJ element constituent film 15. And the processing time are adjusted.

次にMTJ素子構成膜15のエッチングについて説明する。最初に表2のステップ1に示すように85ml/minのアンモニア(NH3)ガスと15ml/minの一酸化炭素
(CO)ガスの混合ガスを用い、処理圧力を0.3Pa、ソースRF電力を2400W、バイアスRF電力を1000W、処理時間を120秒とするエッチング条件にて第二の金属膜17をマスクとして第二の磁性膜18と金属酸化膜19と第一の磁性膜20と非磁性層21と強磁性層22と反強磁性交換バイアス層23をエッチングした。なお、MTJ素子構成膜15は多層膜であるが、第二の磁性膜18、金属酸化膜19、第一の磁性膜20、非磁性層21、強磁性層22、反強磁性交換バイアス層23のそれぞれの層が薄いため、一括してエッチングした。
Next, etching of the MTJ element constituent film 15 will be described. First, as shown in Step 1 of Table 2, a mixed gas of 85 ml / min ammonia (NH 3 ) gas and 15 ml / min carbon monoxide (CO) gas was used, the processing pressure was 0.3 Pa, and the source RF power was The second magnetic film 18, the metal oxide film 19, the first magnetic film 20, and the nonmagnetic layer with the second metal film 17 as a mask under etching conditions of 2400 W, bias RF power of 1000 W, and processing time of 120 seconds. 21, the ferromagnetic layer 22, and the antiferromagnetic exchange bias layer 23 were etched. Although the MTJ element constituting film 15 is a multilayer film, the second magnetic film 18, the metal oxide film 19, the first magnetic film 20, the nonmagnetic layer 21, the ferromagnetic layer 22, and the antiferromagnetic exchange bias layer 23 are used. Since each layer of was thin, it was etched in a lump.

Figure 2017228787
Figure 2017228787

表2のステップ1のプラズマエッチング中、試料4表面ではアンモニア(NH3)ガス
と一酸化炭素(CO)ガスの混合ガスによるスパッタリングと、一酸化炭素分子(CO)による金属カルボニルの生成が同時に起きている。表2のステップ1処理後のエッチング形状の断面を図4に示す。この時点で図4に示すように第二の金属膜17およびMTJ素子構成膜15の側壁には第一の反応生成物26が付着している。
During the plasma etching in Step 1 of Table 2, on the surface of the sample 4, sputtering with a mixed gas of ammonia (NH 3 ) gas and carbon monoxide (CO) gas and generation of metal carbonyl by carbon monoxide molecules (CO) occur simultaneously. ing. FIG. 4 shows a cross section of the etched shape after Step 1 treatment in Table 2. At this time, as shown in FIG. 4, the first reaction product 26 is attached to the side walls of the second metal film 17 and the MTJ element constituting film 15.

表2のステップ1のプラズマエッチングは、一酸化炭素分子(CO)による金属カルボニル生成よりもアンモニア(NH3)ガスと一酸化炭素(CO)ガスの混合ガスによるス
パッタリングの寄与が大きいため、この第一の反応生成物26は、MTJ素子構成膜15に含まれる金属が金属カルボニルとなることができずにエッチングパターン側壁に堆積したものと考えられる。
The plasma etching in Step 1 of Table 2 has a greater contribution to sputtering by a mixed gas of ammonia (NH 3 ) gas and carbon monoxide (CO) gas than metal carbonyl generation by carbon monoxide molecules (CO). One reaction product 26 is considered that the metal contained in the MTJ element constituting film 15 cannot be converted to metal carbonyl and is deposited on the side wall of the etching pattern.

次に、表2のステップ2で上記のステップ1でのエッチング残りの除去と第一の反応生成物の除去を行う。表2のステップ2は、ステップ1に対してバイアスRF電力を1000Wから450Wに低下させ、処理時間を120秒から180秒に増やした。バイアスRF電力を低下させたことによりアンモニア(NH3)ガスと一酸化炭素(CO)ガスの混
合ガスのスパッタリングを低減させることができ、一酸化炭素分子(CO)による金属カルボニル生成を促進させている。
Next, in step 2 of Table 2, the etching residue and the first reaction product in step 1 are removed. Step 2 of Table 2 reduced the bias RF power from 1000 W to 450 W relative to Step 1 and increased the processing time from 120 seconds to 180 seconds. By reducing the bias RF power, the sputtering of the mixed gas of ammonia (NH 3 ) gas and carbon monoxide (CO) gas can be reduced, and the generation of metal carbonyl by carbon monoxide molecules (CO) is promoted. Yes.

このようにスパッタリングを低減して一酸化炭素分子(CO)による金属カルボニル生成を促進させることで、第二の金属膜17およびタンタル(Ta)膜である第一の金属膜24との選択比が向上し、第二の金属膜17および第一の金属膜24の消耗を抑えながら第一の反応生成物26を除去することができた。表2のステップ2終了後のエッチング形状の断面を図5に示す。図5に示すように第一の反応生成物26を除去できたが、第一の反応生成物26とは異なる第二の反応生成物27がエッチングパターン側壁及び平坦部に堆積した。   Thus, by reducing the sputtering and promoting the generation of metal carbonyl by carbon monoxide molecules (CO), the selectivity between the second metal film 17 and the first metal film 24 that is a tantalum (Ta) film is increased. As a result, the first reaction product 26 could be removed while suppressing the consumption of the second metal film 17 and the first metal film 24. FIG. 5 shows a cross section of the etched shape after step 2 in Table 2. As shown in FIG. 5, the first reaction product 26 could be removed, but a second reaction product 27 different from the first reaction product 26 was deposited on the etching pattern side wall and the flat portion.

この第二の反応生成物は、ステップ2のエッチング条件で除去できなかったため、金属カルボニルを生成できる金属が含まれていないと考えられる。また、MTJ素子構成膜15のエッチング後に露出した、タンタル(Ta)膜である第一の金属膜24は、金属カルボニルを形成できないため、一酸化炭素(CO)ガスとアンモニア(NH3)ガスの混合ガスとの反応においては不揮発性である。   Since this second reaction product could not be removed under the etching conditions in Step 2, it is considered that no metal capable of generating metal carbonyl was contained. Further, the first metal film 24, which is a tantalum (Ta) film, exposed after the MTJ element constituent film 15 is etched cannot form metal carbonyl, so that a mixture of carbon monoxide (CO) gas and ammonia (NH3) gas is mixed. It is non-volatile in the reaction with gas.

さらにスパッタ効果によりタンタル(Ta)が飛散した場合、飛散したタンタル(Ta
)は、プラズマ中の酸素原子(O)と反応してタンタル酸化物(TaxOy)を形成し、エッチングパターン側壁に堆積する。これらのことから第二の反応生成物27は概ねタンタル酸化物(TaxOy)からなるものと考えられる。
Furthermore, when tantalum (Ta) is scattered due to the sputtering effect, the scattered tantalum (Ta
) Reacts with oxygen atoms (O) in the plasma to form tantalum oxide (TaxOy), which is deposited on the sidewall of the etching pattern. From these facts, it is considered that the second reaction product 27 is generally made of tantalum oxide (TaxOy).

また、タンタル酸化物(TaxOy)は絶縁体であるが、しかし、本実施例のようにスパッタにより真空容器2内の雰囲気中に放出されたタンタル(Ta)が酸化され、タンタル酸化物(TaxOy)を形成してエッチングパターン側壁へ堆積する場合、形成されたタンタル酸化物(TaxOy)の薄膜は構造欠陥を多くもつ。このため、形成されたタンタル酸化物(TaxOy)薄膜が十分な絶縁性を有するとは限らない。よって、第二の反応生成物27がエッチングパターン、特にMTJ素子構成膜15の側壁に堆積した場合、第二の磁性膜18と第一の磁性膜20の間で電気的なショートが発生する可能性がある。   Tantalum oxide (TaxOy) is an insulator. However, as in this embodiment, tantalum (Ta) released into the atmosphere in the vacuum vessel 2 by sputtering is oxidized, and tantalum oxide (TaxOy). When the film is deposited on the sidewall of the etching pattern, the formed tantalum oxide (TaxOy) thin film has many structural defects. For this reason, the formed tantalum oxide (TaxOy) thin film does not necessarily have sufficient insulation. Therefore, when the second reaction product 27 is deposited on the etching pattern, particularly on the side wall of the MTJ element constituting film 15, an electrical short can occur between the second magnetic film 18 and the first magnetic film 20. There is sex.

このようなことから、第二の反応生成物27を除去するために表2のステップ3に示すように水素(H2)ガスとアルゴン(Ar)ガスの混合ガスを用いたプラズマエッチング
を実施した。尚、表2のステップ2とステップ3の間のプラズマは中断することなく、継続してステップ2からステップ3に移行した。図6に示すようにステップ3の処理を行うことにより、第二の反応生成物27を除去することができた。これは以下のように考えられる。
Therefore, in order to remove the second reaction product 27, plasma etching using a mixed gas of hydrogen (H 2 ) gas and argon (Ar) gas was performed as shown in Step 3 of Table 2. . Note that the plasma between step 2 and step 3 in Table 2 continued from step 2 to step 3 without interruption. As shown in FIG. 6, the second reaction product 27 could be removed by performing the process of step 3. This is considered as follows.

水素(H2)ガスとアルゴン(Ar)ガスの混合ガスによるプラズマ中に含まれる水素
原子(H)により、第二の反応生成物27の主成分であるタンタル酸化物(TaxOy)が還元され、タンタル(Ta)と水分子(H2O)が生成されて水分子(H2O)は排気される。一方、水素原子(H)のタンタル酸化物(TaxOy)に対する還元反応により生成されたタンタル(Ta)は、プラズマ中のアルゴン原子(Ar)によりスパッタリングされ、真空容器2内に飛散しながら排気される。このため、水素(H2)ガスとアルゴン
(Ar)ガスの混合ガスによるエッチングで第二の反応生成物27を除去することができたと考える。
The tantalum oxide (TaxOy) that is the main component of the second reaction product 27 is reduced by the hydrogen atoms (H) contained in the plasma by the mixed gas of hydrogen (H 2 ) gas and argon (Ar) gas, Tantalum (Ta) and water molecules (H 2 O) are generated and water molecules (H 2 O) are exhausted. On the other hand, tantalum (Ta) generated by the reduction reaction of hydrogen atoms (H) to tantalum oxide (TaxOy) is sputtered by argon atoms (Ar) in the plasma and exhausted while being scattered in the vacuum vessel 2. . Therefore, it is considered that the second reaction product 27 can be removed by etching with a mixed gas of hydrogen (H 2 ) gas and argon (Ar) gas.

尚、水素(H2)ガスとアルゴン(Ar)ガスの混合ガスに対する水素(H2)ガスのガス流量比およびバイアスRF電力は以下の理由により決定した。図7は、水素(H2)ガ
スとアルゴン(Ar)ガスの混合ガスに対する水素(H2)ガスのガス流量比における第
二の反応生成物27の膜厚依存性を示す図であるが、この図7からわかるように、水素(
2)ガスの流量が70ml/min、アルゴン(Ar)ガスの流量が30ml/min
の場合に第二の反応生成物27の膜厚が0nmとなった。
The gas flow ratio of hydrogen (H 2 ) gas to the mixed gas of hydrogen (H 2 ) gas and argon (Ar) gas and the bias RF power were determined for the following reasons. FIG. 7 is a diagram showing the film thickness dependence of the second reaction product 27 in the gas flow rate ratio of hydrogen (H 2 ) gas to the mixed gas of hydrogen (H 2 ) gas and argon (Ar) gas. As can be seen from FIG. 7, hydrogen (
H 2 ) Gas flow rate is 70 ml / min, Argon (Ar) gas flow rate is 30 ml / min
In this case, the film thickness of the second reaction product 27 was 0 nm.

このため、表2のステップ3の水素(H2)ガスの流量とアルゴン(Ar)ガスの流量
をそれぞれ、70ml/min、30ml/minとした。また、水素(H2)ガスとア
ルゴン(Ar)ガスの流量比が1:1の場合(ガス流量はそれぞれ50ml/min)、
バイアスRF電力及びエッチング時間の調整により本実施例と同様の効果が得られる可能性がある。
Therefore, the flow rate of hydrogen (H 2 ) gas and the flow rate of argon (Ar) gas in Step 3 of Table 2 were set to 70 ml / min and 30 ml / min, respectively. When the flow ratio of hydrogen (H 2 ) gas to argon (Ar) gas is 1: 1 (the gas flow rate is 50 ml / min each),
There is a possibility that the same effect as in this embodiment may be obtained by adjusting the bias RF power and the etching time.

次に図8は、バイアスRF電力の第二の反応生成物27の膜厚に対する依存性を示す図であるが、堆積した第二の反応生成物27の膜厚はバイアスRF電力の増加とともに減少し、バイアスRF電力1350Wにおいて第二の反応生成物27は堆積していなかった。このため、表2のステップ3のバイアスRF電力を1350Wとした。   Next, FIG. 8 is a diagram showing the dependence of the bias RF power on the film thickness of the second reaction product 27. The film thickness of the deposited second reaction product 27 decreases as the bias RF power increases. However, the second reaction product 27 was not deposited at the bias RF power of 1350 W. For this reason, the bias RF power in Step 3 of Table 2 was set to 1350 W.

また、本発明では、表2のステップ2からステップ3への移行中、プラズマを継続している。プラズマを継続させながらガスの種類を変える場合、ステップ間でのプラズマ不安定やプラズマの消失が懸念される。本実施例では発生していないが、これらの懸念点に対しては、水素(H2)ガスとアルゴン(Ar)ガスの混合ガスのエッチング前に、ガス置
換ステップを例えば3秒程度挿入することで対策が可能である。
In the present invention, the plasma is continued during the transition from step 2 to step 3 in Table 2. When changing the type of gas while continuing the plasma, there is a concern about plasma instability or disappearance of the plasma between steps. Although not occurring in the present embodiment, for these concerns, a gas replacement step is inserted, for example, for about 3 seconds before etching the mixed gas of hydrogen (H 2 ) gas and argon (Ar) gas. It is possible to take measures.

例えば、アンモニア(NH3)ガスと一酸化炭素(CO)ガスの混合ガスでエッチング
した後、ガス置換ステップとしてアンモニア(NH3)ガスとアルゴン(Ar)ガスの混
合ガスによるプラズマエッチングのステップを3秒挿入し、その後、水素(H2)ガスと
アルゴン(Ar)ガスの混合ガスによるプラズマエッチングを実施する。この時、エッチング後のエッチングパターン形状に対し、ガス置換ステップの影響を小さくするため、ガス置換ステップにおけるバイアスRF電力は小さくすること(例えば50W)が望ましい。
For example, after etching with a mixed gas of ammonia (NH 3 ) gas and carbon monoxide (CO) gas, a step of plasma etching with a mixed gas of ammonia (NH 3 ) gas and argon (Ar) gas is performed as a gas replacement step. Then, plasma etching is performed with a mixed gas of hydrogen (H 2 ) gas and argon (Ar) gas. At this time, in order to reduce the influence of the gas replacement step on the etched pattern shape after etching, it is desirable to reduce the bias RF power in the gas replacement step (for example, 50 W).

また、ステップ3の処理を行わなかった場合、第二の金属膜17上に堆積した第二の反応生成物の膜厚は5nm、MTJ素子構成膜15の側壁に堆積した第二の反応生成物の有無は有り、第一の金属膜24上に堆積した第二の反応生成物の膜厚は6.6nmであったが、ステップ3の処理を行った場合、第二の金属膜17上に堆積した第二の反応生成物の膜厚は1.5nm、MTJ素子構成膜15の側壁に堆積した第二の反応生成物の有無は無し、第一の金属膜24上に堆積した第二の反応生成物の膜厚は0nmであった。   Further, when the process of step 3 is not performed, the second reaction product deposited on the second metal film 17 has a thickness of 5 nm, and the second reaction product deposited on the side wall of the MTJ element constituting film 15. The film thickness of the second reaction product deposited on the first metal film 24 was 6.6 nm. However, when the process of step 3 was performed, the film was formed on the second metal film 17. The thickness of the deposited second reaction product is 1.5 nm, the presence or absence of the second reaction product deposited on the side wall of the MTJ element constituting film 15, and the second reaction product deposited on the first metal film 24. The film thickness of the reaction product was 0 nm.

このようにエッチング後のエッチングパターン形状について、本発明では表2のステップ3をエッチングすることにより反応生成物の量が低減されている。特にMTJ素子構成膜15の側壁への第二の反応生成物27の堆積が無いため、第二の磁性膜18と第一の磁性膜20の電気的なショートが防止され、良好な磁気抵抗効果を得ることができる。但し、第二の反応生成物27により電気的なショートが発生しない場合またはエッチング以外の製造工程により第二の反応生成物27を除去できる場合は、本発明として表2のステップ3は必ずしも必須ではない。   Thus, about the etching pattern shape after an etching, in this invention, the quantity of the reaction product is reduced by etching step 3 of Table 2. FIG. In particular, since there is no deposition of the second reaction product 27 on the side wall of the MTJ element constituting film 15, an electrical short circuit between the second magnetic film 18 and the first magnetic film 20 is prevented, and a good magnetoresistance effect is achieved. Can be obtained. However, when the second reaction product 27 does not cause an electrical short circuit or when the second reaction product 27 can be removed by a manufacturing process other than etching, step 3 in Table 2 is not necessarily required as the present invention. Absent.

以上、本発明を用いることによりアンモニア(NH3)ガスと一酸化炭素(CO)ガスの
混合ガスを用いたエッチング後においても、エッチングパターン側壁及び平坦部への、金属酸化物を主成分とする反応生成物の堆積を低減することができる。
As described above, by using the present invention, even after etching using a mixed gas of ammonia (NH 3 ) gas and carbon monoxide (CO) gas, the metal oxide on the side wall and the flat portion of the etching pattern is a main component. The deposition of reaction products can be reduced.

また、本実施例の表2のステップ1とステップ2では、アンモニア(NH3)ガスと一酸
化炭素(CO)ガスの混合ガスを用いた例であったが、本発明は、金属カルボニルを生成できるガスであればよいため、一酸化炭素(CO)ガスを含む混合ガスでも良い。また、本実施例の表2のステップ3では、水素(H2)ガスとアルゴン(Ar)ガスの混合ガスを用
いた例で説明したが、本発明は、アルゴンガスの代わりに、ヘリウムガス、窒素ガス、キセノンガス、クリプトンガス等の不活性ガスを用いても良い。
In Step 1 and Step 2 of Table 2 in this example, a mixed gas of ammonia (NH 3 ) gas and carbon monoxide (CO) gas was used. However, the present invention generates metal carbonyl. Since the gas can be any gas, a mixed gas containing carbon monoxide (CO) gas may be used. Further, in Step 3 of Table 2 in this embodiment, an example using a mixed gas of hydrogen (H 2 ) gas and argon (Ar) gas has been described. However, the present invention is not limited to argon gas, but helium gas, An inert gas such as nitrogen gas, xenon gas, or krypton gas may be used.

また、本実施例では上部電極および下部電極にタンタル膜(Ta)を用いたが、本発明としては、少なくともタンタル(Ta)元素を含んだ金属膜もしくは合金膜であればよい。さらに、本実施例ではトンネルバリア層に酸化マグネシウム(MgO)膜を用いたが、絶縁性を示す金属酸化膜、例えば酸化アルミニウム(Al23)膜でもよい。さらに、本実施例では、磁化自由層が磁化固定層の上方に配置されたMTJ素子構造の例について説明したが、本発明としては、磁化固定層が磁化自由層の上方に配置されたMTJ素子構造でも良い。 In this embodiment, the tantalum film (Ta) is used for the upper electrode and the lower electrode. However, the present invention may be any metal film or alloy film containing at least a tantalum (Ta) element. Furthermore, although a magnesium oxide (MgO) film is used for the tunnel barrier layer in this embodiment, a metal oxide film exhibiting insulating properties, for example, an aluminum oxide (Al 2 O 3 ) film may be used. Further, in the present embodiment, the example of the MTJ element structure in which the magnetization free layer is disposed above the magnetization fixed layer has been described. However, in the present invention, the MTJ element in which the magnetization fixed layer is disposed above the magnetization free layer is described. Structure may be sufficient.

また、本実施例のMTJ素子構造は、磁化自由層と、トンネルバリア層と、磁化固定層と、非磁性層と、強磁性層と、反強磁性交換バイアス層と備える構造であったが、本発明としてのMTJ素子構造は、磁化自由層とトンネルバリア層と磁化固定層とを備える構造であればよい。また、エッチング時間について、真空容器2内に発光モニタリング装置を設け、上部電極及びMTJ素子構成膜15のエッチング時間を発光モニタリング装置を用いて制御してもよい。   In addition, the MTJ element structure of this example was a structure provided with a magnetization free layer, a tunnel barrier layer, a magnetization fixed layer, a nonmagnetic layer, a ferromagnetic layer, and an antiferromagnetic exchange bias layer. The MTJ element structure according to the present invention may be a structure including a magnetization free layer, a tunnel barrier layer, and a magnetization fixed layer. Further, with respect to the etching time, a light emission monitoring device may be provided in the vacuum vessel 2 and the etching time of the upper electrode and the MTJ element constituting film 15 may be controlled using the light emission monitoring device.

さらに上述した実施例では、誘導結合型プラズマ源のプラズマエッチング装置を用いた例で説明したが、本発明はこれに限らず、マイクロ波Electron Cyclotron Resonance(ECR)プラズマエッチング装置、容量結合型プラズマ源のプラズマエッチング装置、ヘリコン型プラズマエッチング装置を用いても良い。   Further, in the above-described embodiment, the example using the plasma etching apparatus of the inductively coupled plasma source has been described. However, the present invention is not limited thereto, and the microwave Electrocyclotron Resonance (ECR) plasma etching apparatus, the capacitively coupled plasma source is used. A plasma etching apparatus or a helicon type plasma etching apparatus may be used.

1a 第一のアンテナ
1b 第二のアンテナ
2 真空容器
3 ベルジャ
4 試料
5 試料台
6 プラズマ
7 試料保持部
8 カバー
9 ファラデーシールド
10 整合器
11 第一の高周波電源
12 ガス供給源
13 排気装置
14 第二の高周波電源
15 MTJ素子構成膜
16 ハードマスク
17 第二の金属膜
18 第二の磁性膜
19 金属酸化膜
20 第一の磁性膜
21 非磁性層
22 強磁性層
23 反強磁性交換バイアス層
24 第一の金属膜
25 シリコン酸化膜
26 第一の反応生成物
27 第二の反応生成物
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1a 1st antenna 1b 2nd antenna 2 Vacuum vessel 3 Berja 4 Sample 5 Sample stand 6 Plasma 7 Sample holding part 8 Cover 9 Faraday shield 10 Matching device 11 First high frequency power source 12 Gas supply source 13 Exhaust device 14 Second High-frequency power source 15 MTJ element constituent film 16 Hard mask 17 Second metal film 18 Second magnetic film 19 Metal oxide film 20 First magnetic film 21 Nonmagnetic layer 22 Ferromagnetic layer 23 Antiferromagnetic exchange bias layer 24 One metal film 25 Silicon oxide film 26 First reaction product 27 Second reaction product

本発明は、第一の磁性膜と、前記第一の磁性膜の上方に配置された第二の磁性膜と、前記第一の磁性膜と前記第二の磁性膜の間に配置された金属酸化膜と、前記第二の磁性膜の上方に配置され第二の金属膜と、前記第一の磁性膜の下方に配置され第一の金属膜とを有する試料をプラズマエッチングするプラズマエッチング方法において、前記第一の磁性膜と前記金属酸化膜と前記第二の磁性膜を一酸化炭素ガスを用いてエッチングする第一の工程と、前記第一の工程後水素ガスと不活性ガスの混合ガスを用いてエッチングパターン側壁の反応生成物を除去する第二の工程とを有し、前記第一の金属膜は、タンタルを含有する膜であることを特徴とする。
The present invention includes a first magnetic film, a second magnetic film disposed above the first magnetic film, and a metal disposed between the first magnetic film and the second magnetic film. and oxide film, the second and the second metal film disposed over the magnetic film, plasma etching is plasma etching a sample having a first metal layer disposed below the first magnetic film In the method, a first step of etching the first magnetic film, the metal oxide film, and the second magnetic film using a carbon monoxide gas, and a hydrogen gas and an inert gas after the first step. And a second step of removing a reaction product on the side wall of the etching pattern using the mixed gas, wherein the first metal film is a film containing tantalum.

Claims (8)

第一の磁性膜と、前記第一の磁性膜の上方に配置された第二の磁性膜と、前記第一の磁性
膜と前記第二の磁性膜の間に配置された金属酸化膜と、前記第二の磁性膜の上方に配置された第二の金属膜と、前記第一の磁性膜の下方に配置された第一の金属膜とを有する試料をプラズマエッチングするプラズマエッチング方法において、
前記第一の磁性膜と前記金属酸化膜と前記第二の磁性膜を一酸化炭素ガスを用いてエッチングする第一の工程と、
前記第一の工程後、水素ガスと不活性ガスの混合ガスを用いてエッチングパターン側壁の反応性生物を除去する第二の工程とを有し、
前記第一の金属膜は、タンタルを含有する膜であることを特徴とするプラズマエッチング方法。
A first magnetic film, a second magnetic film disposed above the first magnetic film, a metal oxide film disposed between the first magnetic film and the second magnetic film, In a plasma etching method of plasma etching a sample having a second metal film disposed above the second magnetic film and a first metal film disposed below the first magnetic film,
A first step of etching the first magnetic film, the metal oxide film, and the second magnetic film using carbon monoxide gas;
After the first step, the second step of removing reactive organisms on the etching pattern sidewall using a mixed gas of hydrogen gas and inert gas,
The plasma etching method, wherein the first metal film is a film containing tantalum.
請求項1に記載のプラズマエッチング方法において、
前記第二の工程は、前記試料が載置される試料台に高周波電力を供給しながら行われることを特徴とするプラズマエッチング方法。
The plasma etching method according to claim 1, wherein
The plasma etching method, wherein the second step is performed while supplying high frequency power to a sample stage on which the sample is placed.
請求項1に記載のプラズマエッチング方法において、
前記第一の工程は、前記試料が載置される試料台に第一の高周波電力が供給されながら行われ、
前記第二の工程は、前記試料台に第二の高周波電力が供給されながら行われ、
前記第二の高周波電力は、前記第一の高周波電力より大きいことを特徴とするプラズマエッチング方法。
The plasma etching method according to claim 1, wherein
The first step is performed while supplying a first high-frequency power to a sample stage on which the sample is placed,
The second step is performed while second high frequency power is supplied to the sample stage,
The plasma etching method, wherein the second high frequency power is larger than the first high frequency power.
請求項2または請求項3に記載のプラズマエッチング方法において、
前記第一の工程は、第一のエッチング工程と前記第一のエッチング工程後に行われる第二のエッチング工程を有し、
前記第二のエッチング工程における前記試料が載置される試料台に供給される高周波電力は、前記第一のエッチング工程における前記試料が載置される試料台に供給される高周波電力より小さいことを特徴とするプラズマエッチング方法。
In the plasma etching method according to claim 2 or 3,
The first step includes a first etching step and a second etching step performed after the first etching step,
The high frequency power supplied to the sample stage on which the sample is placed in the second etching step is smaller than the high frequency power supplied to the sample stage on which the sample is placed in the first etching step. A plasma etching method.
請求項2ないし請求項4のいずれか一項に記載のプラズマエッチング方法において、
前記水素ガスの流量は、前記不活性ガスの流量より多いことを特徴とするプラズマエッチング方法。
In the plasma etching method according to any one of claims 2 to 4,
The plasma etching method, wherein a flow rate of the hydrogen gas is larger than a flow rate of the inert gas.
請求項2ないし請求項4のいずれか一項に記載のプラズマエッチング方法において、
前記第一の工程は、さらにアンモニアガスを用い、
前記第二の金属膜は、タンタルを含有する膜であり、
前記不活性ガスは、アルゴンガスであることを特徴とするプラズマエッチング方法。
In the plasma etching method according to any one of claims 2 to 4,
The first step further uses ammonia gas,
The second metal film is a film containing tantalum,
The plasma etching method, wherein the inert gas is an argon gas.
請求項4に記載のプラズマエッチング方法において、
前記第二のエッチング工程の処理時間は、前記第一のエッチング工程の処理時間より長いことを特徴とするプラズマエッチング方法。
The plasma etching method according to claim 4, wherein
The plasma etching method, wherein a processing time of the second etching step is longer than a processing time of the first etching step.
請求項6に記載のプラズマエッチング方法において、
前記第一の工程前、四フッ化メタンガスとアルゴンガスの混合ガスを用いて前記第二の金属膜をエッチングする工程をさらに有することを特徴とするプラズマエッチング方法。
The plasma etching method according to claim 6, wherein
The plasma etching method further comprising the step of etching the second metal film using a mixed gas of tetrafluoromethane gas and argon gas before the first step.
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