JP2757546B2 - Ｆｅを含む物質のエッチング方法およびエッチング装置 - Google Patents
Ｆｅを含む物質のエッチング方法およびエッチング装置Info
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- C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
- C23F4/00—Processes for removing metallic material from surfaces, not provided for in group C23F1/00 or C23F3/00
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
- H01F41/32—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying conductive, insulating or magnetic material on a magnetic film, specially adapted for a thin magnetic film
- H01F41/34—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying conductive, insulating or magnetic material on a magnetic film, specially adapted for a thin magnetic film in patterns, e.g. by lithography
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、薄膜磁気ヘッド、磁気センサー等の磁極に
用いられているFeを含む物質のエッチング方法およびこ
れに用いるエッチング装置に関するものである。
用いられているFeを含む物質のエッチング方法およびこ
れに用いるエッチング装置に関するものである。
（従来の技術） 従来、Feを含む物質をエッチングするには、アルゴン
イオンビームエッチング装置によるイオンミリングが行
われてきた。これは、イオン化したアルゴンガス等の不
活性ガスを電界下で加速し、固体試料に照射するときに
試料表面で起こるスパッタリング現象をエッチングに利
用するものであり、物理的なエッチングといえる。通常
アルゴンガスを用いたイオンミリングの条件は、アルゴ
ンガス圧４×10-4torr、イオン加速電圧450V、イオン電
流密度0.6mA/cm2、イオンビーム入射角０゜から45゜に
設定され、そのエッチングレートとしてFe−Si−Al合金
あるいは純Feの場合100ないし150Å/min程度、Ni−Zn−
Fe2O4（フェライト）の場合200ないし250Å/min程度で
ある。
イオンビームエッチング装置によるイオンミリングが行
われてきた。これは、イオン化したアルゴンガス等の不
活性ガスを電界下で加速し、固体試料に照射するときに
試料表面で起こるスパッタリング現象をエッチングに利
用するものであり、物理的なエッチングといえる。通常
アルゴンガスを用いたイオンミリングの条件は、アルゴ
ンガス圧４×10-4torr、イオン加速電圧450V、イオン電
流密度0.6mA/cm2、イオンビーム入射角０゜から45゜に
設定され、そのエッチングレートとしてFe−Si−Al合金
あるいは純Feの場合100ないし150Å/min程度、Ni−Zn−
Fe2O4（フェライト）の場合200ないし250Å/min程度で
ある。
（発明が解決しようとする課題） 上で述べた従来のFe系材料のエッチング技術のうち、
アルゴンイオンミリングにおいては、物理的なエッチン
グであることからPR（フォトレジスト）も同時にエッチ
ングされるため、PRと被エッチング材料のエッチングの
選択比に問題があり、例えば純FeとPRのエッチングレー
ト比は約2:1と実用上不充分な値である。例えば３μｍ
厚の純Feをエッチングする際には、最低でも約1.5μｍ
厚の、実質的にはプロセスマージンを考慮して２μｍ以
上の厚みの垂直なPRパターンを形成する必要がある。し
かしこのような長方形断面の垂直PRパターンは、形成が
困難であった。またエッチングレートも150Å/min程度
であるため、例えば３μｍの厚みをエッチングするのに
200minかかるので、上記従来技術を応用した製品はスル
ープットが上がらず、製品価格が高くなるという問題が
あった。さらに最も問題となるのは、加工されたFeを含
む物質の断面形状である。第６図（Ａ）に示すように３
μｍ幅の長方形断面を持ったPRパターンで、アルゴンイ
オンミリング法を適用すると、Feを含む物質は第６図
（Ｂ）に示すような台形の断面形状にエッチングされ
る。このように従来技術によると断面形状が台形となる
ため、薄膜磁気ヘッド作製プロセスに適用した場合、
記録トラック幅が上部と下部で大きく異なってしまうた
め、磁気ヘッドとしての基本特性を決めるパラメーター
の一つであるトラック幅の規定が不十分になる、さら
にトラック幅を小さくした場合に、上部磁極の断面が三
角形状となるために挟トラック化して記録密度を上げる
のに限界がある、等の問題が発生していた。
アルゴンイオンミリングにおいては、物理的なエッチン
グであることからPR（フォトレジスト）も同時にエッチ
ングされるため、PRと被エッチング材料のエッチングの
選択比に問題があり、例えば純FeとPRのエッチングレー
ト比は約2:1と実用上不充分な値である。例えば３μｍ
厚の純Feをエッチングする際には、最低でも約1.5μｍ
厚の、実質的にはプロセスマージンを考慮して２μｍ以
上の厚みの垂直なPRパターンを形成する必要がある。し
かしこのような長方形断面の垂直PRパターンは、形成が
困難であった。またエッチングレートも150Å/min程度
であるため、例えば３μｍの厚みをエッチングするのに
200minかかるので、上記従来技術を応用した製品はスル
ープットが上がらず、製品価格が高くなるという問題が
あった。さらに最も問題となるのは、加工されたFeを含
む物質の断面形状である。第６図（Ａ）に示すように３
μｍ幅の長方形断面を持ったPRパターンで、アルゴンイ
オンミリング法を適用すると、Feを含む物質は第６図
（Ｂ）に示すような台形の断面形状にエッチングされ
る。このように従来技術によると断面形状が台形となる
ため、薄膜磁気ヘッド作製プロセスに適用した場合、
記録トラック幅が上部と下部で大きく異なってしまうた
め、磁気ヘッドとしての基本特性を決めるパラメーター
の一つであるトラック幅の規定が不十分になる、さら
にトラック幅を小さくした場合に、上部磁極の断面が三
角形状となるために挟トラック化して記録密度を上げる
のに限界がある、等の問題が発生していた。
本発明の目的は、上記の各問題点を解決するFeを含む
物質のエッチング方法およびエッチング装置を提供する
ことにある。
物質のエッチング方法およびエッチング装置を提供する
ことにある。
（課題を解決するための手段） 本発明のFeを含む物質のエッチング方法は、試料を真
空中で250℃以上で該試料の融点以下の温度範囲に加熱
しつつ、塩素系ガスの雰囲気中で反応性エッチングを行
う工程と、この工程後に試料表面に残留した未反応のFe
を含むエッチング残留物を完全に塩素系ガスと反応させ
るための後処理工程と、この工程後に純水の流水中か、
超音波を印加した純水漕中のいずれかに該試料を一定時
間保持し、前記後処理工程で生成したエッチング生成物
を溶解除去する純水処理工程とを含むことを特徴として
いる。後処理工程では、塩素系ガスの減圧雰囲気中また
は真空中で250℃以上試料の融点以下に加熱することに
より塩素系ガスと反応させる。また、上記温度範囲で塩
素系ガスに不活性ガスのうちの少なくとも一種を添加し
たガスのイオンシャワーを200V以下の加速電圧で試料に
照射することにより塩素系ガスと反応させる。
空中で250℃以上で該試料の融点以下の温度範囲に加熱
しつつ、塩素系ガスの雰囲気中で反応性エッチングを行
う工程と、この工程後に試料表面に残留した未反応のFe
を含むエッチング残留物を完全に塩素系ガスと反応させ
るための後処理工程と、この工程後に純水の流水中か、
超音波を印加した純水漕中のいずれかに該試料を一定時
間保持し、前記後処理工程で生成したエッチング生成物
を溶解除去する純水処理工程とを含むことを特徴として
いる。後処理工程では、塩素系ガスの減圧雰囲気中また
は真空中で250℃以上試料の融点以下に加熱することに
より塩素系ガスと反応させる。また、上記温度範囲で塩
素系ガスに不活性ガスのうちの少なくとも一種を添加し
たガスのイオンシャワーを200V以下の加速電圧で試料に
照射することにより塩素系ガスと反応させる。
また、本発明のエッチング装置は、前記本発明のFeを
含む物質のエッチング方法を実現するために、試料加熱
の可能なエッチングチャンバーと、それとは別にエッチ
ング後に試料表面に残留したエッチング残留物を完全に
反応性ガスと反応させるための御処理用チャンバーを有
することを特徴とする。さらに後処理の後に、純水の流
水中か、超音波を印加した純水漕中のいずれかに該試料
を一定時間保持し、後処理工程で生成したエッチング生
成物を溶解除去するための純水処理用チャンバーを別に
有することを特徴としている。さらにエッチング条件に
対する要請によっては、後処理用チャンバーを純水処理
用チャンバーと共用する装置構成を有することを特徴と
している。
含む物質のエッチング方法を実現するために、試料加熱
の可能なエッチングチャンバーと、それとは別にエッチ
ング後に試料表面に残留したエッチング残留物を完全に
反応性ガスと反応させるための御処理用チャンバーを有
することを特徴とする。さらに後処理の後に、純水の流
水中か、超音波を印加した純水漕中のいずれかに該試料
を一定時間保持し、後処理工程で生成したエッチング生
成物を溶解除去するための純水処理用チャンバーを別に
有することを特徴としている。さらにエッチング条件に
対する要請によっては、後処理用チャンバーを純水処理
用チャンバーと共用する装置構成を有することを特徴と
している。
（作用） 前述したようにイオンミリング法ではFeを含む物質の
エッチング後の断面が台形状となることから、本発明者
は異方性加工の可能性を有する反応性イオンエッチング
法によりFeを含む物質の加工を検討した（特願平１−23
1514号明細書参照）。その結果、反応性イオンエッチン
グでは、エッチング時の試料温度が、製品作製のスルー
プットを決めるエッチングレートを大きく左右すること
がわかったので、温度とエッチングレートの関係を調査
した。
エッチング後の断面が台形状となることから、本発明者
は異方性加工の可能性を有する反応性イオンエッチング
法によりFeを含む物質の加工を検討した（特願平１−23
1514号明細書参照）。その結果、反応性イオンエッチン
グでは、エッチング時の試料温度が、製品作製のスルー
プットを決めるエッチングレートを大きく左右すること
がわかったので、温度とエッチングレートの関係を調査
した。
検討に用いた反応性イオンエッチング装置は第７図に
示すような構成のものであり、エッチングは例えば以下
の手順で行った。第７図において１×10-6torr程度まで
排気された、エッチング用チャンバー１中の基板７内部
にヒーター３を装着し基板７全体を約170℃から約500℃
の任意の値に保った。そして該基板７上にサファイアウ
ェハーにスパッタ成膜した膜厚２μｍのFeを含む物質
（Si9.6wt％、Al5.4wt％、残部FeのFe−Si−Al合金）に
厚さ２μｍ、幅３から10μｍの長方形断面の無機材料
（今回はSiO2を使用）でできたマスクパターンを形成し
た試料６を装着する。ここで、基板７には陽極板22との
間に高周波が印加できるようになっている。基板７の周
囲には試料表面に、塩素系ガス９として四塩化炭素を供
給できるガス導入機構11が設けられており、エッチング
用チャンバー１外から必要量の四塩化炭素を供給できる
ようになっている。
示すような構成のものであり、エッチングは例えば以下
の手順で行った。第７図において１×10-6torr程度まで
排気された、エッチング用チャンバー１中の基板７内部
にヒーター３を装着し基板７全体を約170℃から約500℃
の任意の値に保った。そして該基板７上にサファイアウ
ェハーにスパッタ成膜した膜厚２μｍのFeを含む物質
（Si9.6wt％、Al5.4wt％、残部FeのFe−Si−Al合金）に
厚さ２μｍ、幅３から10μｍの長方形断面の無機材料
（今回はSiO2を使用）でできたマスクパターンを形成し
た試料６を装着する。ここで、基板７には陽極板22との
間に高周波が印加できるようになっている。基板７の周
囲には試料表面に、塩素系ガス９として四塩化炭素を供
給できるガス導入機構11が設けられており、エッチング
用チャンバー１外から必要量の四塩化炭素を供給できる
ようになっている。
このような概略の装置及び試料を用い、ヒーター３に
より試料６を種々の温度に加熱保持し、四塩化炭素ガス
の高周波プラズマ中で反応性イオンエッチングを行っ
た。代表的なエッチング条件を以下に示す。
より試料６を種々の温度に加熱保持し、四塩化炭素ガス
の高周波プラズマ中で反応性イオンエッチングを行っ
た。代表的なエッチング条件を以下に示す。
四塩化炭素流量……………………30SCCM 四塩化炭素ガス圧力………………5Pa 高周波投入電力密度………………0.43W/cm2 エッチング後試料６をエッチング用チャンバー１から
取り出し、SEMを用いて試料の破断面を観察し、エッチ
ング量を測定することから、エッチングレートを求め
た。この結果温度とエッチングレートの関係として第８
図の結果が得られた。このことから、試料温度約250℃
以上ではエッチングレートが急激に上昇し、実用上全く
問題のない非常に大きな値を示すことがわかった。
取り出し、SEMを用いて試料の破断面を観察し、エッチ
ング量を測定することから、エッチングレートを求め
た。この結果温度とエッチングレートの関係として第８
図の結果が得られた。このことから、試料温度約250℃
以上ではエッチングレートが急激に上昇し、実用上全く
問題のない非常に大きな値を示すことがわかった。
しかし、約250℃でエッチングした試料のSEM観察の結
果、この条件でもおよそ50％の試料表面に、エッチング
残留物が発生するという問題点があることが明らかとな
った。そしてさらにこの残留物のマイクロオージェ分析
の結果、この残留物は試料温度200℃のエッチングにお
いて、約80％の試料表面で観察された残留物と同じもの
であることがわかった。
果、この条件でもおよそ50％の試料表面に、エッチング
残留物が発生するという問題点があることが明らかとな
った。そしてさらにこの残留物のマイクロオージェ分析
の結果、この残留物は試料温度200℃のエッチングにお
いて、約80％の試料表面で観察された残留物と同じもの
であることがわかった。
このことは、前記昇温手法でエッチングしたFeを含む
物質の微細パターンを、そのまま薄膜磁気ヘッドに利用
すると、エッチング残留物中のClのためFeを含む物質に
対する腐食が進み、製品の長期信頼性に問題が生じる可
能性があることを示している。この問題点の原因として
はFeを含む物質を構成する元素のうち、特にFeの塩化物
の蒸気圧が250℃程度ではまだ小さいため、塩素系ガス
プラズマによるエッチングの生成物（塩化物）が試料表
面から揮発せず、上述のエッチング残留物となるという
ことが一因として考えられる。さらに、Feを含む物質に
表面自然酸化皮膜、結晶粒界等の不均一が存在するた
め、Clとの反応が一部で進行しにくく、Feを含む物質が
エッチング残留物として面内不均一に発生するというこ
とも一因と考えられる。
物質の微細パターンを、そのまま薄膜磁気ヘッドに利用
すると、エッチング残留物中のClのためFeを含む物質に
対する腐食が進み、製品の長期信頼性に問題が生じる可
能性があることを示している。この問題点の原因として
はFeを含む物質を構成する元素のうち、特にFeの塩化物
の蒸気圧が250℃程度ではまだ小さいため、塩素系ガス
プラズマによるエッチングの生成物（塩化物）が試料表
面から揮発せず、上述のエッチング残留物となるという
ことが一因として考えられる。さらに、Feを含む物質に
表面自然酸化皮膜、結晶粒界等の不均一が存在するた
め、Clとの反応が一部で進行しにくく、Feを含む物質が
エッチング残留物として面内不均一に発生するというこ
とも一因と考えられる。
しかし、もしエッチング残留物がすべて塩化物である
ならば、Feの塩化物をはじめとする各種元素の塩化物の
多くが、水溶性を有することを利用して、純水処理によ
りエッチング残留物を除去できると考えられる。そこで
Clを主成分とするガスを用いたエッチング工程の後に、
このような試料表面に残留した未反応のFeを含む物質を
完全にClと反応させるための後処理工程と、この工程後
に塩化物であるエッチング生成物を溶解除去する純水処
理工程を付加することを検討した。
ならば、Feの塩化物をはじめとする各種元素の塩化物の
多くが、水溶性を有することを利用して、純水処理によ
りエッチング残留物を除去できると考えられる。そこで
Clを主成分とするガスを用いたエッチング工程の後に、
このような試料表面に残留した未反応のFeを含む物質を
完全にClと反応させるための後処理工程と、この工程後
に塩化物であるエッチング生成物を溶解除去する純水処
理工程を付加することを検討した。
まず後処理工程では、本発明の詳細な研究により次の
２種の工程において、特に顕著なエッチング残留物の塩
化物化が確認された。
２種の工程において、特に顕著なエッチング残留物の塩
化物化が確認された。
真空中、あるいは塩素系ガスを導入した減圧雰囲気中
での250℃以上で該試料の融点以下の温度範囲での加
熱、一定時間保持という工程。
での250℃以上で該試料の融点以下の温度範囲での加
熱、一定時間保持という工程。
試料を前記温度範囲で加熱保持しつつ、塩素系ガスを
主成分としアルゴン、ネオン、ヘリウム等の不活性ガス
を添加したガス系を用いて、200V程度の低加速電圧制御
型のイオンシャワー源で軽く試料表面をエッチングする
という、低エネルギーイオンシャワー照射という工程。
主成分としアルゴン、ネオン、ヘリウム等の不活性ガス
を添加したガス系を用いて、200V程度の低加速電圧制御
型のイオンシャワー源で軽く試料表面をエッチングする
という、低エネルギーイオンシャワー照射という工程。
この両者を比較した場合、前者は装置構成が単純化で
き、装置作製費用が大幅に低減できるという利点があ
る。また後者の利点はエッチング残留物を短時間で効率
的に塩素系ガスと反応させることが可能であるという点
と、パターン変換差が前者の方法よりも小さく、より微
細なパターン精度の要求に対応可能であるという点にあ
る。ここで低加速電圧制御型のイオンシャワーを特に指
定している理由は、通常のイオンビームエッチングで用
いるような500V程度の大加速電圧の装置を用いて検討を
行った場合に発生した、サイドエッチングによるパター
ン変換差拡大、試料ウェハー面の損傷、試料の不用意な
昇温、低加速電圧条件下での使用時に発生したイオン電
流の不安定化等の問題を回避できるためである。
き、装置作製費用が大幅に低減できるという利点があ
る。また後者の利点はエッチング残留物を短時間で効率
的に塩素系ガスと反応させることが可能であるという点
と、パターン変換差が前者の方法よりも小さく、より微
細なパターン精度の要求に対応可能であるという点にあ
る。ここで低加速電圧制御型のイオンシャワーを特に指
定している理由は、通常のイオンビームエッチングで用
いるような500V程度の大加速電圧の装置を用いて検討を
行った場合に発生した、サイドエッチングによるパター
ン変換差拡大、試料ウェハー面の損傷、試料の不用意な
昇温、低加速電圧条件下での使用時に発生したイオン電
流の不安定化等の問題を回避できるためである。
またこれら後処理工程はさらに詳細な検討によると、
以下に示すような理由から、エッチング用チャンバーと
は別の、後処理専用のチャンバーで処理することが好ま
しいことがわかった。エッチング用チャンバー内で後処
理を行うと、 昇温を行うため、塩素系ガスにより試料を反応性エッ
チングする高価な機構（例えばカウフマンタイプの反応
性イオンビームエッチング用イオン源）が、熱輻射によ
り消耗し易い。塩素系ガスを導入して昇温する場合は特
に激しい。
以下に示すような理由から、エッチング用チャンバーと
は別の、後処理専用のチャンバーで処理することが好ま
しいことがわかった。エッチング用チャンバー内で後処
理を行うと、 昇温を行うため、塩素系ガスにより試料を反応性エッ
チングする高価な機構（例えばカウフマンタイプの反応
性イオンビームエッチング用イオン源）が、熱輻射によ
り消耗し易い。塩素系ガスを導入して昇温する場合は特
に激しい。
ガス中あるいは真空中で加熱を行うだけの工程でエッ
チング用チャンバーが占有されると、量産性が上がらな
い。
チング用チャンバーが占有されると、量産性が上がらな
い。
後処理工程は、エッチング時ほどの高い到達真空度を
必要としないため、反応性エッチング用チャンバー及び
その高価な排気系を用いることが、装置腐食の進行等の
点から経済的でない。
必要としないため、反応性エッチング用チャンバー及び
その高価な排気系を用いることが、装置腐食の進行等の
点から経済的でない。
イオンシャワー照射を行う場合は、１つのチャンバー
に２つのエッチング機構を搭載するのがチャンバーの構
築上困難である。重量が過大になり、機構が複雑にな
る。
に２つのエッチング機構を搭載するのがチャンバーの構
築上困難である。重量が過大になり、機構が複雑にな
る。
次に純水処理工程については、本発明者の詳細な研究
により次の２種の工程でエッチング残留物のない、非常
にクリーンな試料面が実現した。
により次の２種の工程でエッチング残留物のない、非常
にクリーンな試料面が実現した。
超音波を印加した純水漕中で試料を一定時間保持する
工程 純水を用いた流水中で試料を一定時間保持する工程 ただしこの純水処理工程は、水を用いる工程であり、
超高真空を実現すべき反応性エッチング用チャンバーと
純水処理を行うチャンバーを接続する場合、前者の到達
真空度が上がりにくいという問題がある。本発明者の検
討でも、純水処理用のチャンバーをエッチング装置系に
接続しなかった場合（第９図（Ａ））には、試料準備室
（ロードロックチャンバー）を別に設ける等の処置を施
した結果、エッチング用チャンバーの到達真空度を５×
10-11torrまであげることが可能であったが、間に１つ
チャンバーを挟んで、純水処理用チャンバーを接続した
場合（第９図（Ｂ））には、試料準備室を別に設けたと
しても到達真空度として１×10-9torrまで、エッチング
用チャンバーに隣接して純水処理用（後処理兼用）チャ
ンバーを接続した場合（第９図（Ｃ））には１×10-6to
rrが、到達最高真空度であった。到達真空度は、加工可
能最少パターン寸法に大きく影響し、到達真空度が高い
ほど微細なパターンの加工が可能である。
工程 純水を用いた流水中で試料を一定時間保持する工程 ただしこの純水処理工程は、水を用いる工程であり、
超高真空を実現すべき反応性エッチング用チャンバーと
純水処理を行うチャンバーを接続する場合、前者の到達
真空度が上がりにくいという問題がある。本発明者の検
討でも、純水処理用のチャンバーをエッチング装置系に
接続しなかった場合（第９図（Ａ））には、試料準備室
（ロードロックチャンバー）を別に設ける等の処置を施
した結果、エッチング用チャンバーの到達真空度を５×
10-11torrまであげることが可能であったが、間に１つ
チャンバーを挟んで、純水処理用チャンバーを接続した
場合（第９図（Ｂ））には、試料準備室を別に設けたと
しても到達真空度として１×10-9torrまで、エッチング
用チャンバーに隣接して純水処理用（後処理兼用）チャ
ンバーを接続した場合（第９図（Ｃ））には１×10-6to
rrが、到達最高真空度であった。到達真空度は、加工可
能最少パターン寸法に大きく影響し、到達真空度が高い
ほど微細なパターンの加工が可能である。
しかし、純水処理用チャンバーがエッチング装置系内
に接続されている場合には、連続で試料（製品）の処理
が可能なので、薄膜磁気ヘッド等の製品作製の量産性向
上という点からは好都合である。さらに、本発明のFeを
含む物質のエッチング方法を用いた、エッチング装置系
全体（最後の純水処理までを含め全工程を処理するのに
必要な装置系）の小型化を推進できるため、装置作製費
用、設置費用、設置面積の削減につながる。また、これ
が最も大きなメリットであるが、試料を昇温処理等の後
処理工程後にチャンバー外に取り出す必要がないため、
大気中の水蒸気、酸素等によるエッチング生成物及び、
パターン部のFeを含む物質の酸化の問題がない。本発明
者の検討中においても、後処理用チャンバーに隣接して
純水処理用チャンバーを有しない構成のエッチング装置
（第９図（Ａ））を用いた場合には、後処理工程の後で
試料を大気中に取り出した時に試料の変色、パターン側
壁での腐食の発生等の問題を発生した場合があった。し
かし、後処理用チャンバーに隣接して純水処理用チャン
バーを有する構成のエッチング装置（第９図（Ｂ）、
（Ｃ））を用いた場合には、そのようなことはなかっ
た。
に接続されている場合には、連続で試料（製品）の処理
が可能なので、薄膜磁気ヘッド等の製品作製の量産性向
上という点からは好都合である。さらに、本発明のFeを
含む物質のエッチング方法を用いた、エッチング装置系
全体（最後の純水処理までを含め全工程を処理するのに
必要な装置系）の小型化を推進できるため、装置作製費
用、設置費用、設置面積の削減につながる。また、これ
が最も大きなメリットであるが、試料を昇温処理等の後
処理工程後にチャンバー外に取り出す必要がないため、
大気中の水蒸気、酸素等によるエッチング生成物及び、
パターン部のFeを含む物質の酸化の問題がない。本発明
者の検討中においても、後処理用チャンバーに隣接して
純水処理用チャンバーを有しない構成のエッチング装置
（第９図（Ａ））を用いた場合には、後処理工程の後で
試料を大気中に取り出した時に試料の変色、パターン側
壁での腐食の発生等の問題を発生した場合があった。し
かし、後処理用チャンバーに隣接して純水処理用チャン
バーを有する構成のエッチング装置（第９図（Ｂ）、
（Ｃ））を用いた場合には、そのようなことはなかっ
た。
（実施例） 次に本発明のFeを含む物質のエッチング方法およびエ
ッチング装置について、図面を参考にして説明する。
ッチング装置について、図面を参考にして説明する。
実施例１ 実施例１において用いた装置は第１図に示すごときも
のである。本図は装置を上方から見た模式図である。装
置は大きく分けて、エッチング用チャンバー１、後処理
用チャンバー２、と各々の試料準備用チャンバー23の各
チャンバーと、前記各チャンバーに接続された真空排気
機構４、４′及び接続部分５から構成されている。また
各チャンバー内には試料６を保持する基板７が設けられ
ている。エッチング用チャンバー１と後処理用チャンバ
ー２の側面の、試料を望む位置には石英窓が設けられて
おり、そこからレーザー光８を導入できるようになって
いる。なおこのレーザー光８は基板７面上を走査するこ
とにより、試料６表面の昇温を可能にしている。さらに
エッチング用チャンバー１の試料６を望むことのできる
壁面には、塩素系ガス９により試料６をエッチングする
機構として、カウフマンタイプのイオン源10が装着され
ている。該ガスはガス導入機構11を介して、イオン源10
と後処理用チャンバー２の両方に任意の流量で供給する
ことができる。また試料６は試料を移動する機構12を用
いることにより接続部分５を通って、各チャンバー間を
真空を保ったままで移動させることができる。
のである。本図は装置を上方から見た模式図である。装
置は大きく分けて、エッチング用チャンバー１、後処理
用チャンバー２、と各々の試料準備用チャンバー23の各
チャンバーと、前記各チャンバーに接続された真空排気
機構４、４′及び接続部分５から構成されている。また
各チャンバー内には試料６を保持する基板７が設けられ
ている。エッチング用チャンバー１と後処理用チャンバ
ー２の側面の、試料を望む位置には石英窓が設けられて
おり、そこからレーザー光８を導入できるようになって
いる。なおこのレーザー光８は基板７面上を走査するこ
とにより、試料６表面の昇温を可能にしている。さらに
エッチング用チャンバー１の試料６を望むことのできる
壁面には、塩素系ガス９により試料６をエッチングする
機構として、カウフマンタイプのイオン源10が装着され
ている。該ガスはガス導入機構11を介して、イオン源10
と後処理用チャンバー２の両方に任意の流量で供給する
ことができる。また試料６は試料を移動する機構12を用
いることにより接続部分５を通って、各チャンバー間を
真空を保ったままで移動させることができる。
このような概略の装置を用いてエッチングを行った結
果を次に示す。今回は、以下の構成で検討を行った。
果を次に示す。今回は、以下の構成で検討を行った。
真空排気機構４……イオンポンプ 真空排気機構４′…ロータリーポンプ（荒引き用）タ
ーボ分子ポンプ 試料６………………サファイアウェハー上に1.2μｍ
厚スパッタ成膜したFe−Si−Al合金薄膜。マスクパター
ンはSiO2製で、幅0.5μｍ、厚さ１μｍ レーザー光８………アルゴンレーザーのレーザー光 塩素系ガス９………四塩化炭素 まずエッチング用チャンバー１内で試料６を真空中で
昇温し、引き続いて温度を保ったまま塩素系ガス９を用
いた反応性イオンビームエッチングを行う。エッチング
条件を次に示す。
ーボ分子ポンプ 試料６………………サファイアウェハー上に1.2μｍ
厚スパッタ成膜したFe−Si−Al合金薄膜。マスクパター
ンはSiO2製で、幅0.5μｍ、厚さ１μｍ レーザー光８………アルゴンレーザーのレーザー光 塩素系ガス９………四塩化炭素 まずエッチング用チャンバー１内で試料６を真空中で
昇温し、引き続いて温度を保ったまま塩素系ガス９を用
いた反応性イオンビームエッチングを行う。エッチング
条件を次に示す。
到達真空度…………………………５×10-11torr 四塩化炭素ガス流量………………20SCCM 四塩化炭素ガス圧…………………２×10-4torr イオン加速電圧……………………500V イオン電流密度……………………0.9mA/cm2 イオンビーム入射角………………30゜ 試料温度……………………………350℃ エッチング時間……………………10分 次に試料を移動する機構12を用い、接続部分５を通っ
て後処理用チャンバー２に試料６を移した。後処理とし
ては、四塩化炭素ガス雰囲気中での試料昇温保持を行っ
た。後処理条件を次に示す。
て後処理用チャンバー２に試料６を移した。後処理とし
ては、四塩化炭素ガス雰囲気中での試料昇温保持を行っ
た。後処理条件を次に示す。
到達真空度…………………………５×10-10torr 四塩化炭素ガス流量………………30SCCM 四塩化炭素ガス圧…………………3Pa 試料温度……………………………350℃ 処理時間……………………………10分 この後試料６を後処理用チャンバー２から取り出し、
別途用意した純水処理用の流水中に試料６を20分間保持
した。最後に試料６を破断し、断面をSEM観察した結
果、幅約0.46μｍ、高さ1.2μｍの矩形断面を有するFe
−Si−Al合金のラインパターン形成が実現した。しかも
後処理工程と純水処理工程を採用した結果、サファイア
基板上にはエッチング残留物が観察されなかった。本検
討の再現性は非常によい。また、Fe−Si−Al合金のエッ
チングレートとしては約1200Å/minと非常に高い値（従
来技術の約４倍）が得られており、本発明のエッチング
装置及びエッチング方法は、非常に有効であることが確
認された。
別途用意した純水処理用の流水中に試料６を20分間保持
した。最後に試料６を破断し、断面をSEM観察した結
果、幅約0.46μｍ、高さ1.2μｍの矩形断面を有するFe
−Si−Al合金のラインパターン形成が実現した。しかも
後処理工程と純水処理工程を採用した結果、サファイア
基板上にはエッチング残留物が観察されなかった。本検
討の再現性は非常によい。また、Fe−Si−Al合金のエッ
チングレートとしては約1200Å/minと非常に高い値（従
来技術の約４倍）が得られており、本発明のエッチング
装置及びエッチング方法は、非常に有効であることが確
認された。
なお、本実施例においては、エッチング装置系に試料
準備室23を接続した例を示したが、試料準備室が接続さ
れていないエッチング装置系を用いても、各チャンバー
の到達真空度が若干低下するだけでエッチングの特性自
体に大きな問題はない。
準備室23を接続した例を示したが、試料準備室が接続さ
れていないエッチング装置系を用いても、各チャンバー
の到達真空度が若干低下するだけでエッチングの特性自
体に大きな問題はない。
実施例２ 実施例２において用いた装置は第２図に示すごときも
のである。以下実施例１と異なる点について説明する。
エッチング用チャンバー１の壁面の試料を望む位置には
石英窓が設けられており、窓外に設けられた赤外線ラン
プ13の赤外線照射により試料６を昇温できるようになっ
ている。さらにエッチング用チャンバー１の試料６を望
むことのできる壁面には、塩素系ガス９により試料６を
エッチングする機構として、分子ビーム源14が装着され
ている。分子ビーム源14は、該ガス９の分子を圧力差に
より該試料６に噴射するもので、該ガス９の反応性を利
用して該試料６をエッチングするものである。後処理用
チャンバー２の試料６を望むことのできる壁面には、塩
素系ガスを主成分としアルゴン、ネオン、ヘリウム等の
不活性ガス15を添加した混合ガスを用いる、低加速電圧
制御対応型イオンシャワー照射機構として、イオンシャ
ワー源16が装着されている。ここで塩素系ガスはガス導
入機構11を介して、分子ビーム源14とイオンシャワー源
16の両方に任意の流量で供給することができる。また該
不活性ガス15は、ガス導入機構11′を介して、前記塩素
系ガスと混合されイオンシャワー源16に供給されてい
る。さらに後処理用チャンバー２中の基板７には、試料
加熱用のヒーター３が装着されており、試料温度を150
℃から500℃の範囲で試料昇温が可能である。
のである。以下実施例１と異なる点について説明する。
エッチング用チャンバー１の壁面の試料を望む位置には
石英窓が設けられており、窓外に設けられた赤外線ラン
プ13の赤外線照射により試料６を昇温できるようになっ
ている。さらにエッチング用チャンバー１の試料６を望
むことのできる壁面には、塩素系ガス９により試料６を
エッチングする機構として、分子ビーム源14が装着され
ている。分子ビーム源14は、該ガス９の分子を圧力差に
より該試料６に噴射するもので、該ガス９の反応性を利
用して該試料６をエッチングするものである。後処理用
チャンバー２の試料６を望むことのできる壁面には、塩
素系ガスを主成分としアルゴン、ネオン、ヘリウム等の
不活性ガス15を添加した混合ガスを用いる、低加速電圧
制御対応型イオンシャワー照射機構として、イオンシャ
ワー源16が装着されている。ここで塩素系ガスはガス導
入機構11を介して、分子ビーム源14とイオンシャワー源
16の両方に任意の流量で供給することができる。また該
不活性ガス15は、ガス導入機構11′を介して、前記塩素
系ガスと混合されイオンシャワー源16に供給されてい
る。さらに後処理用チャンバー２中の基板７には、試料
加熱用のヒーター３が装着されており、試料温度を150
℃から500℃の範囲で試料昇温が可能である。
このような概略の装置を用いてエッチングを行った結
果を次に示す。今回は、以下の構成で検討を行った。
果を次に示す。今回は、以下の構成で検討を行った。
真空排気機構４…ロータリーポンプ（荒引き用）ター
ボ分子ポンプ 真空排気機構４′ロータリーポンプ メカニカルブースターポンプ デイフュージョンポンプ 試料６……………実施例１と同じ 塩素系ガス９……実施例１と同じ 混合ガス…………60％四塩化炭素 40％アルゴン まずエッチング用チャンバー１内で試料６を真空中で
昇温し、その温度に保持したまま、塩素系ガス９を用い
た反応性分子ビームエッチングを行う。これは第１のエ
ッチングである。エッチング条件を次に示す。
ボ分子ポンプ 真空排気機構４′ロータリーポンプ メカニカルブースターポンプ デイフュージョンポンプ 試料６……………実施例１と同じ 塩素系ガス９……実施例１と同じ 混合ガス…………60％四塩化炭素 40％アルゴン まずエッチング用チャンバー１内で試料６を真空中で
昇温し、その温度に保持したまま、塩素系ガス９を用い
た反応性分子ビームエッチングを行う。これは第１のエ
ッチングである。エッチング条件を次に示す。
到達真空度…………………………５×10-10torr 四塩化炭素ガス流量………………20SCCM 四塩化炭素ガス圧…………………１×10-4torr 分子ビーム入射角…………………０゜ 試料温度……………………………350℃ エッチング時間……………………10分 次に試料を移動する機構12を用い、接続部分５を通っ
て後処理チャンバー２に試料６を移した。後処理として
は、抵抗加熱による試料昇温下で、前記混合ガスを用い
た低加速電圧イオンシャワーによる軽度のエッチングを
行った。後処理条件を次に示す。
て後処理チャンバー２に試料６を移した。後処理として
は、抵抗加熱による試料昇温下で、前記混合ガスを用い
た低加速電圧イオンシャワーによる軽度のエッチングを
行った。後処理条件を次に示す。
到達真空度…………………………５×10-7torr 四塩化炭素ガス流量………………15SCCM アルゴンガス流量…………………10SCCM ガス圧………………………………２×10-4torr イオン加速電圧……………………200V イオン電流密度……………………0.1mA/cm2 イオンシャワー入射角……………０゜ 試料温度……………………………350℃ イオンシャワー照射時間…………４分 この後試料６を後処理用チャンバー２から取り出し、
別途用意した純水処理用の超音波洗浄漕中に試料６を４
分間保持し純水超音波処理を行った。最後に試料６を破
断し、断面をSEM観察した結果、幅約0.49μｍ、高さ1.2
μｍのほぼ矩形断面を有するFe−Si−Al合金のラインパ
ターン形成が実現した。しかもサファイア基板上にはエ
ッチング残留物が観察されなかった。本検討の再現性は
非常によい。また、エッチングレートとしてはこの場合
も約1200Å/minと非常に高い値が得られており、本発明
のエッチング装置及びエッチング方法は、有効であるこ
とが確認された。
別途用意した純水処理用の超音波洗浄漕中に試料６を４
分間保持し純水超音波処理を行った。最後に試料６を破
断し、断面をSEM観察した結果、幅約0.49μｍ、高さ1.2
μｍのほぼ矩形断面を有するFe−Si−Al合金のラインパ
ターン形成が実現した。しかもサファイア基板上にはエ
ッチング残留物が観察されなかった。本検討の再現性は
非常によい。また、エッチングレートとしてはこの場合
も約1200Å/minと非常に高い値が得られており、本発明
のエッチング装置及びエッチング方法は、有効であるこ
とが確認された。
本実施例においては、イオンシャワー用の混合ガスに
アルゴンを添加した例を示したが、不活性ガス15とし
て、アルゴン以外のネオン、ヘリウム、クリプトン、キ
セノンのうちの少なくとも一種を用いてもほとんど同等
の効果が得られた。また、本実施例においては、エッチ
ング装置系に試料準備用チャンバー23を接続した例を示
したが、試料準備室が接続されていないエッチング装置
系を用いても、到達真空度が若干低下するだけでエッチ
ング特性自体には大きな問題はない。
アルゴンを添加した例を示したが、不活性ガス15とし
て、アルゴン以外のネオン、ヘリウム、クリプトン、キ
セノンのうちの少なくとも一種を用いてもほとんど同等
の効果が得られた。また、本実施例においては、エッチ
ング装置系に試料準備用チャンバー23を接続した例を示
したが、試料準備室が接続されていないエッチング装置
系を用いても、到達真空度が若干低下するだけでエッチ
ング特性自体には大きな問題はない。
実施例３ 実施例３において用いた装置は第３図に示すごときも
のである。本図は装置を上方から見た模式図である。装
置は大まかには、実施例２のエッチング装置から試料準
備用チャンバー23を除き、純水処理用チャンバー17を新
たに接続した形態を有している。つまり装置は大きく分
けて、エッチング用チャンバー１、後処理用チャンバー
２、純水処理用チャンバー17の各チャンバーと、前記各
チャンバーに接続された真空排気機構４、４′、４″及
び接続部分５、５′から構成されている。また各チャン
バー内には試料６を保持する基板７が設けられている。
エッチング用チャンバー１の壁面の試料を望む位置には
電子銃18か設けられており、走査照射により試料６表面
を昇温できるようになっている。さらにエッチング用チ
ャンバー１の試料６を望むことのできる壁面には、塩素
系ガス９により試料６をエッチングする機構として、分
子ビーム源14が装着されている。後処理用チャンバー２
の試料６を望むことのできる壁面には、塩素系ガスを主
成分としアルゴン、ネオン、ヘリウム等の不活性ガス15
を添加した混合ガスを用いる、低加速電圧制御対応型イ
オンシャワー照射機構として、イオンシャワー源16が装
着されている。ここで塩素系ガスはガス導入機構11を介
して、分子ビーム源14とイオンシャワー源16の両方に任
意の流量で供給することができる。また該不活性ガス15
は、ガス導入機構11′を介して、前記塩素系ガスと混合
されイオンシャワー源16に供給されている。さらに後処
理用チャンバー２中の基板７には、試料加熱用のヒータ
ー３が装着されており、試料温度を150℃から500℃の範
囲で試料昇温が可能である。純水処理用チャンバー17に
は純水導入機構19、排水機構20、超音波印加機構21、真
空排気機構４″が接続されており、超音波を印加した純
水中での試料６の保持が可能になっている。また試料６
は試料を移動する機構12を用いることにより、接続部分
5,5′を通って、各チャンバー間を真空を保ったままで
移動することができる。
のである。本図は装置を上方から見た模式図である。装
置は大まかには、実施例２のエッチング装置から試料準
備用チャンバー23を除き、純水処理用チャンバー17を新
たに接続した形態を有している。つまり装置は大きく分
けて、エッチング用チャンバー１、後処理用チャンバー
２、純水処理用チャンバー17の各チャンバーと、前記各
チャンバーに接続された真空排気機構４、４′、４″及
び接続部分５、５′から構成されている。また各チャン
バー内には試料６を保持する基板７が設けられている。
エッチング用チャンバー１の壁面の試料を望む位置には
電子銃18か設けられており、走査照射により試料６表面
を昇温できるようになっている。さらにエッチング用チ
ャンバー１の試料６を望むことのできる壁面には、塩素
系ガス９により試料６をエッチングする機構として、分
子ビーム源14が装着されている。後処理用チャンバー２
の試料６を望むことのできる壁面には、塩素系ガスを主
成分としアルゴン、ネオン、ヘリウム等の不活性ガス15
を添加した混合ガスを用いる、低加速電圧制御対応型イ
オンシャワー照射機構として、イオンシャワー源16が装
着されている。ここで塩素系ガスはガス導入機構11を介
して、分子ビーム源14とイオンシャワー源16の両方に任
意の流量で供給することができる。また該不活性ガス15
は、ガス導入機構11′を介して、前記塩素系ガスと混合
されイオンシャワー源16に供給されている。さらに後処
理用チャンバー２中の基板７には、試料加熱用のヒータ
ー３が装着されており、試料温度を150℃から500℃の範
囲で試料昇温が可能である。純水処理用チャンバー17に
は純水導入機構19、排水機構20、超音波印加機構21、真
空排気機構４″が接続されており、超音波を印加した純
水中での試料６の保持が可能になっている。また試料６
は試料を移動する機構12を用いることにより、接続部分
5,5′を通って、各チャンバー間を真空を保ったままで
移動することができる。
このような概略の装置を用いてエッチングを行った結
果を次に示す。今回は、以下の構成で検討を行った。
果を次に示す。今回は、以下の構成で検討を行った。
真空排気機構４……実施例２と同じ 真空排気機構４′…実施例２と同じ 真空排気機構４″…ロータリーポンプ 試料６………………サファイアウェハー上に1.2μｍ
厚スパッタ成膜したFe−Si−Al合金薄膜。マスクパター
ンはSiO2製で、幅１μｍ、厚さ１μｍ 塩素系ガス９………実施例１と同じ 混合ガス……………実施例２と同じ まずエッチング用チャンバー１内で試料６を真空中で
昇温し、その温度に試料を維持しつつ引き続いて塩素系
ガス９を用いた反応性分子ビームエッチングを行う。こ
れは第１のエッチングである。エッチング条件を次に示
す。
厚スパッタ成膜したFe−Si−Al合金薄膜。マスクパター
ンはSiO2製で、幅１μｍ、厚さ１μｍ 塩素系ガス９………実施例１と同じ 混合ガス……………実施例２と同じ まずエッチング用チャンバー１内で試料６を真空中で
昇温し、その温度に試料を維持しつつ引き続いて塩素系
ガス９を用いた反応性分子ビームエッチングを行う。こ
れは第１のエッチングである。エッチング条件を次に示
す。
到達真空度…………………………１×10-9torr 四塩化炭素ガス流量………………20SCCM 四塩化炭素ガス圧…………………１×10-4torr 分子ビーム入射角…………………０゜ 試料温度……………………………350℃ エッチング時間……………………11分 次に試料を移動する機構12を用い、接続部分５を通っ
て後処理用チャンバー２に試料６を移した。後処理とし
ては、抵抗加熱による試料昇温下で、前記混合ガスを用
いた低加速電圧イオンシャワーによる軽度のエッチング
を行った。これは第２のエッチングである。後処理条件
を次に示す。
て後処理用チャンバー２に試料６を移した。後処理とし
ては、抵抗加熱による試料昇温下で、前記混合ガスを用
いた低加速電圧イオンシャワーによる軽度のエッチング
を行った。これは第２のエッチングである。後処理条件
を次に示す。
到達真空度…………………………１×10-6torr 四塩化炭素ガス流量………………15SCCM アルゴンガス流量…………………10SCCM ガス圧………………………………２×10-4torr イオン加速電圧……………………200V イオン電流密度……………………0.1mA/cm2 イオンシャワー入射角……………０゜ 試料温度……………………………350℃ エッチング時間……………………５分 次に試料を移動する機構12を用い、接続部分５′を通
って純水処理用チャンバー17に試料６を移した。純水処
理用チャンバーでは窒素リークを行い、その後純水をチ
ャンバー内に導入し、純水中に浸漬した試料に超音波を
印加した。純水処理条件を次に示す。
って純水処理用チャンバー17に試料６を移した。純水処
理用チャンバーでは窒素リークを行い、その後純水をチ
ャンバー内に導入し、純水中に浸漬した試料に超音波を
印加した。純水処理条件を次に示す。
水温…………………………………25℃ 超音波印加時間……………………４分 この後試料６を純水処理用チャンバー17から取り出
し、最後に破断面をSEM観察した結果、幅約0.95μｍ、
高さ1.2μｍのほぼ矩形断面を有するFe−Si−Al合金の
ラインパターン形成が実現した。しかもサファイア基板
上にはエッチング残留物が観察されなかった。本検討の
再現性は非常によい。また、エッチングレートとしては
この場合も約1100Å/minと非常に高い値が得られてお
り、本発明のエッチング装置及びエッチング方法は、有
効であることが確認された。
し、最後に破断面をSEM観察した結果、幅約0.95μｍ、
高さ1.2μｍのほぼ矩形断面を有するFe−Si−Al合金の
ラインパターン形成が実現した。しかもサファイア基板
上にはエッチング残留物が観察されなかった。本検討の
再現性は非常によい。また、エッチングレートとしては
この場合も約1100Å/minと非常に高い値が得られてお
り、本発明のエッチング装置及びエッチング方法は、有
効であることが確認された。
本実施例においては、イオンシャワー用の混合ガスに
アルゴンを添加した例を示したが、不活性ガス15とし
て、アルゴン以外のネオン、ヘリウム、クリプトン、キ
セノンのうちの少なくとも一種を用いてもほとんど同等
の効果が得られた。また純水処理用チャンバーが接続さ
れる、エッチング用チャンバーと後処理用チャンバーと
して、実施例１に示す構成のものを接続した場合の装置
模式図を第４図に示すが、この構成の装置においても前
記実施例３と同等の検討結果が得られている。
アルゴンを添加した例を示したが、不活性ガス15とし
て、アルゴン以外のネオン、ヘリウム、クリプトン、キ
セノンのうちの少なくとも一種を用いてもほとんど同等
の効果が得られた。また純水処理用チャンバーが接続さ
れる、エッチング用チャンバーと後処理用チャンバーと
して、実施例１に示す構成のものを接続した場合の装置
模式図を第４図に示すが、この構成の装置においても前
記実施例３と同等の検討結果が得られている。
実施例４ 実施例４において用いた装置は第５図に示すごときも
のである。本図は装置を上方から見た模式図である。エ
ッチング用チャンバー１、後処理用チャンバー２、前記
各チャンバーに接続された真空排気機構4,4′及び接続
部分５、試料６を保持する基板７は実施例２と同様であ
る。後処理用チャンバー２の壁面の、試料を望む位置に
は石英窓が設けられており、窓外に設けられた赤外線ラ
ンプ13の赤外線照射により試料６を昇温できるようにな
っている。さらにエッチング用チャンバー１の試料６を
望むことのできる壁面には、塩素系ガス９により試料６
をエッチングする機構として、カウフマンタイプのイオ
ン源10が装着されている。該ガス９はガス導入機構11を
介して、イオン源10と後処理用チャンバー２の両方に任
意の流量で供給することができる。後処理用チャンバー
２には純水導入機構19、排水機構20、超音波印加機構2
1、真空排気機構４″が設けられており、超音波を印加
した純水中での試料６の保持が可能になっている。また
試料６は試料を移動する機構12を用いることにより接続
部分５を通って、各チャンバー間を真空を保ったままで
移動させることができる。
のである。本図は装置を上方から見た模式図である。エ
ッチング用チャンバー１、後処理用チャンバー２、前記
各チャンバーに接続された真空排気機構4,4′及び接続
部分５、試料６を保持する基板７は実施例２と同様であ
る。後処理用チャンバー２の壁面の、試料を望む位置に
は石英窓が設けられており、窓外に設けられた赤外線ラ
ンプ13の赤外線照射により試料６を昇温できるようにな
っている。さらにエッチング用チャンバー１の試料６を
望むことのできる壁面には、塩素系ガス９により試料６
をエッチングする機構として、カウフマンタイプのイオ
ン源10が装着されている。該ガス９はガス導入機構11を
介して、イオン源10と後処理用チャンバー２の両方に任
意の流量で供給することができる。後処理用チャンバー
２には純水導入機構19、排水機構20、超音波印加機構2
1、真空排気機構４″が設けられており、超音波を印加
した純水中での試料６の保持が可能になっている。また
試料６は試料を移動する機構12を用いることにより接続
部分５を通って、各チャンバー間を真空を保ったままで
移動させることができる。
このような概略の装置を用いてエッチングを行った結
果を次に示す。今回は、以下の構成で検討を行った。
果を次に示す。今回は、以下の構成で検討を行った。
真空排気機構４…ロータリーポンプ メカニカルブースターポンプ デイフュージョンポンプ 真空排気機構４′ロータリーポンプ メカニカルブースターポンプ デイフュージョンポンプ 試料６……………サファイアウェハー上に1.2μ厚ス
パッタ成膜したFe−Si−Al合金薄膜。マスクパターンは
SiO2製で、幅1.2μｍ、厚さ１μｍ 塩素系ガス９……実施例１と同じ まずエッチング用チャンバー１内で試料６を真空中で
昇温し、引き続いて塩素系ガス９を用いた反応性イオン
ビームエッチングを行う。エッチング条件を次に示す。
パッタ成膜したFe−Si−Al合金薄膜。マスクパターンは
SiO2製で、幅1.2μｍ、厚さ１μｍ 塩素系ガス９……実施例１と同じ まずエッチング用チャンバー１内で試料６を真空中で
昇温し、引き続いて塩素系ガス９を用いた反応性イオン
ビームエッチングを行う。エッチング条件を次に示す。
到達真空度…………………………１×10-6torr 四塩化炭素ガス流量………………20SCCM 四塩化炭素ガス圧…………………２×10-4torr イオン加速電圧……………………500V イオン電流密度……………………0.9mA/cm2 イオンビーム入射角………………30゜ 試料温度……………………………350℃ エッチング時間……………………11分 次に試料を移動する機構12を用い、接続部分５を通っ
て後処理用チャンバー２に試料６を移した。後処理とし
てはまず、四塩化炭素ガスの減圧雰囲気中での赤外線ラ
ンプ13による試料昇温保持を行った。後処理条件を次に
示す。
て後処理用チャンバー２に試料６を移した。後処理とし
てはまず、四塩化炭素ガスの減圧雰囲気中での赤外線ラ
ンプ13による試料昇温保持を行った。後処理条件を次に
示す。
到達真空度…………………………５×10-5torr 四塩化炭素ガス流量………………30SCCM 四塩化炭素ガス圧…………………3Pa 試料温度……………………………350℃ 処理時間……………………………11分 次に後処理用チャンバー２を窒素ガスリークし、純水
を導入し、純水処理を行う。純水導入前に試料６の温度
が充分に下がっていることに注意する。純水処理として
は、純水浸漬中の試料６に超音波を印加した。純水処理
条件を次に示す。
を導入し、純水処理を行う。純水導入前に試料６の温度
が充分に下がっていることに注意する。純水処理として
は、純水浸漬中の試料６に超音波を印加した。純水処理
条件を次に示す。
水温…………………………………25℃ 超音波印加時間……………………４分 この後試料６を後処理用チャンバー２から取り出し、
最後に破断面をSEM観察した結果、幅約1.17μｍ、高さ
1.2μｍのほぼ矩形断面を有するFe−Si−Al合金のライ
ンパターン形成が実現した。しかもサファイア基板上に
はエッチング残留物が観察されなかった。本検討の再現
性は非常によい。また、エッチングレートとしてはこの
場合も約1100Å/minと非常に高い値が得られており、本
発明のエッチング装置及びエッチング方法は、有効であ
ることが確認された。
最後に破断面をSEM観察した結果、幅約1.17μｍ、高さ
1.2μｍのほぼ矩形断面を有するFe−Si−Al合金のライ
ンパターン形成が実現した。しかもサファイア基板上に
はエッチング残留物が観察されなかった。本検討の再現
性は非常によい。また、エッチングレートとしてはこの
場合も約1100Å/minと非常に高い値が得られており、本
発明のエッチング装置及びエッチング方法は、有効であ
ることが確認された。
以上本発明の実施例として４例を挙げたが、この４例
には記載しなかったものの、以下に示すような別の構成
の装置あるいはエッチング方法、材料を用いても、本実
施例と同様の効果が得られる。
には記載しなかったものの、以下に示すような別の構成
の装置あるいはエッチング方法、材料を用いても、本実
施例と同様の効果が得られる。
試料加熱方法あるいは試料加熱機構としてはここに示
した例に限るものではなく、赤外線ランプの照射による
加熱、レーザー光の照射による加熱、電子ビーム等の粒
子ビームの照射による加熱、抵抗加熱、等の他の方法や
機構あるいは、それらを複合した方法や機構を用いても
よい。
した例に限るものではなく、赤外線ランプの照射による
加熱、レーザー光の照射による加熱、電子ビーム等の粒
子ビームの照射による加熱、抵抗加熱、等の他の方法や
機構あるいは、それらを複合した方法や機構を用いても
よい。
塩素系ガスとしてはここに示した四塩化炭素ガスに限
るものではなく、塩素、Ｃ−Cl−Ｈ系ガス、Ｃ−Cl−Ｆ
系ガス、BCl3ガス、Ｂ−Cl−Ｈ系ガス、Ｂ−Cl−Ｆ系ガ
ス、ClF3ガス、塩化水素等の他のガスあるいはそれらを
混合したものを用いてもよい。
るものではなく、塩素、Ｃ−Cl−Ｈ系ガス、Ｃ−Cl−Ｆ
系ガス、BCl3ガス、Ｂ−Cl−Ｈ系ガス、Ｂ−Cl−Ｆ系ガ
ス、ClF3ガス、塩化水素等の他のガスあるいはそれらを
混合したものを用いてもよい。
反応性エッチング方法としてはここに示した例に限る
ものではなく、該ガスを用いた高周波プラズマ中に該試
料を保持する方法、該ガスの分子を圧力差により該試料
に噴射する方法、イオン化した該ガスを電界により加速
し、ビーム状に該試料に照射する方法、等の他の方法あ
るいは、それらを複合した方法を用いてもよい。
ものではなく、該ガスを用いた高周波プラズマ中に該試
料を保持する方法、該ガスの分子を圧力差により該試料
に噴射する方法、イオン化した該ガスを電界により加速
し、ビーム状に該試料に照射する方法、等の他の方法あ
るいは、それらを複合した方法を用いてもよい。
真空排気機構は当然のことであるが、ここに示した例
に限るものではなく、要求される到達真空度に応じて、
クライオポンプ等の他のポンプを用いてもよい。
に限るものではなく、要求される到達真空度に応じて、
クライオポンプ等の他のポンプを用いてもよい。
被エッチング試料としては、ここではFe−Si−Al合金
をエッチングした例を示したが、他のFeを含む物質、例
えば純鉄、フェライト、窒化鉄等の材料をエッチングす
ることも可能である。また、Feを含まない物質であって
も、昇温することにより蒸気圧がFeの塩化物程度に上昇
する物質であれば、エッチングすることが可能であるの
は当然のことである。
をエッチングした例を示したが、他のFeを含む物質、例
えば純鉄、フェライト、窒化鉄等の材料をエッチングす
ることも可能である。また、Feを含まない物質であって
も、昇温することにより蒸気圧がFeの塩化物程度に上昇
する物質であれば、エッチングすることが可能であるの
は当然のことである。
（発明の効果） 以上の様に本発明のFeを含む物質のエッチング方法お
よびエッチング装置を用いることにより、エッチングレ
ートが小さいという従来の方法の問題点を解決し、薄膜
磁気ヘッド作製時の問題となっている。スループットの
大幅な向上が可能となる。また、狭パターンの矩形断面
を実現できるため、記録密度向上が期待できる。さらに
従来技術で問題のあった、エッチング後の残留物を完全
に除去できるため、耐環境性に優れた薄膜磁気ヘッドの
作製が可能となる。また、残留物がないことから、磁気
ヘッド作製時の磁気特性の向上が期待できる。
よびエッチング装置を用いることにより、エッチングレ
ートが小さいという従来の方法の問題点を解決し、薄膜
磁気ヘッド作製時の問題となっている。スループットの
大幅な向上が可能となる。また、狭パターンの矩形断面
を実現できるため、記録密度向上が期待できる。さらに
従来技術で問題のあった、エッチング後の残留物を完全
に除去できるため、耐環境性に優れた薄膜磁気ヘッドの
作製が可能となる。また、残留物がないことから、磁気
ヘッド作製時の磁気特性の向上が期待できる。
第１図から第５図は、本発明の実施例を説明するための
エッチング装置の模式図である。第６図は、従来の方法
によるパターン変換差を示した図である。第７図は、反
応性イオンエッチング装置の断面図である。第８図は、
Fe−Si−Al合金のエッチングレートと温度の関係図であ
る。第９図は、本発明者が検討に用いた各種のチャンバ
ー構成の模式図である。図中、1:エッチング用チャンバ
ー、2:後処理用チャンバー、3:ヒーター、4,4′,4″：
真空排気機構、5,5′：接続部分、6:試料、7:基板、8:
レーザー光、9:塩素系ガス、10:イオン源、11,11′：ガ
ス導入機構、12:試料を移動する機構、13:赤外線ラン
プ、14:分子ビーム源、15:不活性ガス、16:イオンシャ
ワー源、17:純水処理用チャンバー、18:電子銃、19:純
水導入機構、20:排水機構、21:超音波印加機構、22:陽
極板、23:試料準備用チャンバー
エッチング装置の模式図である。第６図は、従来の方法
によるパターン変換差を示した図である。第７図は、反
応性イオンエッチング装置の断面図である。第８図は、
Fe−Si−Al合金のエッチングレートと温度の関係図であ
る。第９図は、本発明者が検討に用いた各種のチャンバ
ー構成の模式図である。図中、1:エッチング用チャンバ
ー、2:後処理用チャンバー、3:ヒーター、4,4′,4″：
真空排気機構、5,5′：接続部分、6:試料、7:基板、8:
レーザー光、9:塩素系ガス、10:イオン源、11,11′：ガ
ス導入機構、12:試料を移動する機構、13:赤外線ラン
プ、14:分子ビーム源、15:不活性ガス、16:イオンシャ
ワー源、17:純水処理用チャンバー、18:電子銃、19:純
水導入機構、20:排水機構、21:超音波印加機構、22:陽
極板、23:試料準備用チャンバー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C23F 4/00 G11B 5/00 - 5/86 H01F 41/00 - 41/28
Claims (6)
- 【請求項１】試料表面に形成されたFeを含む物質のエッ
チング方法において、試料を真空中で250℃以上でこの
試料の融点以下の温度範囲に加熱しつつ、塩素系ガスの
雰囲気中で反応性エッチングを行う工程と、試料表面に
残留したエッチング残留物を完全に塩素系ガスと反応さ
せる後処理工程と、前記試料を純水中に保持し、前記後
処理工程で生成したエッチング生成物を溶解除去する純
水処理工程とをこの順に行うことを特徴とするFeを含む
物質のエッチング方法。 - 【請求項２】前記後処理工程が、塩素系ガスの減圧雰囲
気中または真空中で、250℃以上でこの試料の融点以下
の温度範囲にこの試料を加熱保持する工程であることを
特徴とする請求項１記載のエッチング方法。 - 【請求項３】前記後処理工程が、250℃以上でこの試料
の融点以下の温度範囲で試料を加熱しつつ、塩素系ガス
に不活性ガスのうちの少なくとも一種を添加したガスの
イオンシャワーを200V以下の加速電圧で試料に照射する
工程であることを特徴とする請求項１記載のエッチング
方法。 - 【請求項４】ガス導入機構を有する反応性エッチング用
チャンバーと、このチャンバーと接続された後処理用チ
ャンバーと、この２つのチャンバー各々に連結された真
空排気機構と、前記２つのチャンバー内に各々配置され
た試料保持用基板と、前記後処理用チャンバーに反応性
ガスを導くためのガス導入機構と、前記２つのチャンバ
ーに設けられた試料加熱機構とからなるエッチング装置
において、 前記後処理用チャンバーと接続された純水処理用チャン
バーと、この純水処理用チャンバーに接続された真空排
気機構と、純水処理用チャンバー内に純水を導入する純
水導入機構と、前記純水導入機構により導入された純水
に超音波を印加する超音波印加機構と、前記純水処理用
チャンバー内の純水を排出する排出機構とを備えたこと
を特徴とするFeを含む物質をエッチングするエッチング
装置。 - 【請求項５】ガス導入機構を有する反応性エッチング用
チャンバーと、このチャンバーと接続された後処理用チ
ャンバーと、この２つのチャンバー各々に連結された真
空排気機構と、前記２つのチャンバー内に各々配置され
た試料保持用基板と、前記後処理用チャンバーに反応性
ガスを導くためのガス導入機構と、前記２つのチャンバ
ーに設けられた試料加熱機構とからなるエッチング装置
において、 前記後処理用チャンバー内に純水を導入する純水導入機
構と、前記純水導入機構により導入された純水に超音波
を印加する超音波印加機構と、前記後処理用チャンバー
内の純水を排出する排水機構とを備えたことを特徴とす
るFeを含む物質をエッチングするエッチング装置。 - 【請求項６】請求項５記載のエッチング装置において、
前記ガス導入機構に代えて、200V以下の加速電圧で気体
をイオン化し、該イオン化気体を試料表面に照射可能な
イオンシャワー源を設けたことを特徴とするFeを含む物
質をエッチングするエッチング装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2224596A JP2757546B2 (ja) | 1990-08-27 | 1990-08-27 | Ｆｅを含む物質のエッチング方法およびエッチング装置 |
| US07/750,274 US5356514A (en) | 1990-08-27 | 1991-08-27 | Process and apparatus for etching iron-containing materials |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2224596A JP2757546B2 (ja) | 1990-08-27 | 1990-08-27 | Ｆｅを含む物質のエッチング方法およびエッチング装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04107281A JPH04107281A (ja) | 1992-04-08 |
| JP2757546B2 true JP2757546B2 (ja) | 1998-05-25 |
Family
ID=16816205
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2224596A Expired - Fee Related JP2757546B2 (ja) | 1990-08-27 | 1990-08-27 | Ｆｅを含む物質のエッチング方法およびエッチング装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5356514A (ja) |
| JP (1) | JP2757546B2 (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPH11513846A (ja) * | 1995-10-19 | 1999-11-24 | マサチューセッツ インスティテュート オブ テクノロジー | 金属除去方法 |
| US5954884A (en) * | 1997-03-17 | 1999-09-21 | Fsi International Inc. | UV/halogen metals removal process |
| US6465374B1 (en) | 1997-10-21 | 2002-10-15 | Fsi International, Inc. | Method of surface preparation |
| US6069035A (en) * | 1997-12-19 | 2000-05-30 | Lam Researh Corporation | Techniques for etching a transition metal-containing layer |
| US20070278180A1 (en) * | 2006-06-01 | 2007-12-06 | Williamson Mark J | Electron induced chemical etching for materials characterization |
| US7892978B2 (en) | 2006-07-10 | 2011-02-22 | Micron Technology, Inc. | Electron induced chemical etching for device level diagnosis |
| US7807062B2 (en) | 2006-07-10 | 2010-10-05 | Micron Technology, Inc. | Electron induced chemical etching and deposition for local circuit repair |
| US7833427B2 (en) * | 2006-08-14 | 2010-11-16 | Micron Technology, Inc. | Electron beam etching device and method |
| US7791071B2 (en) | 2006-08-14 | 2010-09-07 | Micron Technology, Inc. | Profiling solid state samples |
| DE102006042549C5 (de) * | 2006-09-11 | 2017-08-17 | Federal-Mogul Burscheid Gmbh | Nasse Zylinderlaufbuchse mit kavitationsresistenter Oberfläche |
| JP2011100516A (ja) * | 2009-11-06 | 2011-05-19 | Ulvac Japan Ltd | 磁気ヘッド製造方法及び磁気ヘッド製造装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5713743A (en) * | 1980-06-30 | 1982-01-23 | Toshiba Corp | Plasma etching apparatus and etching method |
| NL8200532A (nl) * | 1982-02-12 | 1983-09-01 | Philips Nv | Reactief ionen etsen van een voorwerp van ferriet. |
| US4375390A (en) * | 1982-03-15 | 1983-03-01 | Anderson Nathaniel C | Thin film techniques for fabricating narrow track ferrite heads |
| US4693777A (en) * | 1984-11-30 | 1987-09-15 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Apparatus for producing semiconductor devices |
| JPS6390132A (ja) * | 1986-10-03 | 1988-04-21 | Hitachi Ltd | 表面処理装置 |
| JPH07120835B2 (ja) * | 1986-12-26 | 1995-12-20 | 松下電器産業株式会社 | 光集積回路 |
| JPS63204726A (ja) * | 1987-02-20 | 1988-08-24 | Anelva Corp | 真空処理装置 |
| JPS63244848A (ja) * | 1987-03-31 | 1988-10-12 | Toshiba Corp | ドライエツチング方法 |
| JPH0636582Y2 (ja) * | 1987-07-10 | 1994-09-21 | 株式会社日立製作所 | エッチング装置 |
| JPS6446995A (en) * | 1987-08-17 | 1989-02-21 | Nippon Telegraph & Telephone | Semiconductor laser light source apparatus |
-
1990
- 1990-08-27 JP JP2224596A patent/JP2757546B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-08-27 US US07/750,274 patent/US5356514A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04107281A (ja) | 1992-04-08 |
| US5356514A (en) | 1994-10-18 |
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